DE102015221536A1

DE102015221536A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Tankleckagediagnose

Info

Publication number: DE102015221536A1
Application number: DE102015221536.9A
Authority: DE
Inventors: Silke Weddig; Christian Riechert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-05-04
Also published as: CN106840554A; CN106840554B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Diagnose einer Tankleckage eines Kraftstofftanks (20) in einem Kraftfahrzeug, wobei der Kraftstofftank (20) über eine Entlüftungsleitung (18) mit dem Ansaugtrakt (12) eines Verbrennungsmotors (10) verbunden ist, wobei der Verbrennungsmotor (10) mittels eines Druckerzeugers (16) aufladbar ist, wobei der Kraftstofftank (20) mittels eines im Druckerzeuger (16) erzeugten Drucks mit Druckluft beaufschlagbar ist, wobei in der Entlüftungsleitung (18) ein Ventil (22) angeordnet ist, über welches der Kraftstofftank (20) mit Druckluft beaufschlagbar ist, wobei das Ventil (22) nach einer Druckbeaufschlagung derart verschließbar ist, dass die Entlüftungsleitung (18) gesperrt ist, und wobei in der Entlüftungsleitung (18) oder im Kraftstofftank (20) ein Drucksensor (24) zur Diagnose der Tankleckage angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Diagnose der Tankleckage, bei dem in einer solchen Vorrichtung der Kraftstofftank (20) mit Druckluft beaufschlagt wird und aus dem Druckabbau auf eine Leckage des Kraftstofftanks (20) geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Tankleckagediagnose eines Kraftstofftanks in einem Kraftfahrzeug gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Systeme zum Prüfen der Funktionsfähigkeit und Dichtheit von Kraftstofftanks in Kraftfahrzeugen sind in einigen Ländern gesetzlich vorgeschrieben. Für die Erkennung von Leckagen im Tanksystem gibt es verschiedene Ansätze der Diagnose. So sind sowohl Verfahren bekannt, welche eine Diagnose mittels eines Überdrucks durchführen, als auch Verfahren, welche eine unterdruckbasierte Diagnose durchführen. Die Verfahren über Überdruck benötigen alle ein separates Bauteil, welches den Tank aufpumpt. Überdruck basierte Verfahren haben den Vorteil, dass sie bei ausgasendem Kraftstoff robuster als Unterdruck basierte Verfahren sind und die Dichtheitsmessung in der Regel unabhängig vom Füllstand des Kraftstofftanks ist. Üblicherweise wird bei Überdruck basierten Tankleckageverfahren der Kraftstofftank mittels einer Luftpumpe aufgepumpt und aus dem Druckaufbau beziehungsweise dem Druckabbau auf die Dichtheit des Kraftstofftanks geschlossen.
Aus der DE 41 24 465 A1 ist eine Tankentlüftungsanlage für einen Kraftstofftank in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei der ein Kraftfahrzeugtank mit von einem Turbolader des Kraftfahrzeuges verdichteter Luft beaufschlagt wird und dieser Druck genutzt wird, um die Funktion eines Tankentlüftungsventils zu testen.
Aus der DE 10 2013 221 794 A1 ist ein System zur Tankleckage-Diagnose bekannt. Das System weist einen Kraftstofftank, eine Druckquelle und einen Drucksensor auf. Die Druckquelle ist ausgeführt, den Druck im Kraftstofftank zu erhöhen. Der Drucksensor ist ausgeführt, den Druckverlauf am Kraftstofftank zu ermitteln. Das System ist ausgeführt, den Kraftstofftank derart gasdicht abzuschließen, dass der Kraftstofftank als ein Druckspeicher verwendbar ist. Dabei ist der Kraftstofftank über mehrere Leitungen mit dem Ansaugtrakt und/oder Abgastrakt eines Verbrennungsmotors verbunden, wobei der Druck zur Diagnose beispielsweise durch einen Turbolader des Verbrennungsmotors erzeugt wird. Ein solches System ist jedoch vergleichsweise komplex und teuer.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache und kostengünstige Vorrichtung zur Diagnose einer Tankleckage eines Kraftstofftanks bereitzustellen.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Diagnose einer Tankleckage eines Kraftstofftanks in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei der Kraftstofftank über eine Entlüftungsleitung mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei der Verbrennungsmotor mittels eines Druckerzeugers aufladbar ist, wobei der Kraftstofftank mittels eines im Druckerzeuger erzeugten Drucks mit Druckluft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entlüftungsleitung ein Ventil angeordnet ist, über welches der Kraftstofftank mit Druckluft beaufschlagbar ist, wobei das Ventil nach einer Druckbeaufschlagung derart verschließbar ist, dass die Entlüftungsleitung gesperrt ist, und wobei in der Entlüftungsleitung oder im Kraftstofftank ein Drucksensor zur Diagnose der Tankleckage angeordnet ist. Somit ist nur eine einzige Leitung zwischen dem Ansaugtrakt und dem Kraftstofftank notwendig, welche sowohl für die Entlüftung des Kraftstofftanks als auch für den Druckaufbau zur Leckage-Diagnose des Kraftstofftanks genutzt werden kann, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Vorrichtung vorgeschlagen wird. Zudem kann damit gegenüber den bekannten Systemen zur Tankleckagediagnose Gewicht eingespart werden. Der Druckerzeuger ist vorzugsweise als Verdichter eines Abgasturboladers ausgebildet, kann jedoch auch als ein mechanisch angetriebener Kompressor oder ein sonstiger Verdichter ausgebildet sein.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Entlüftungsleitung beziehungsweise zwischen der Entlüftungsleitung und dem Kraftstofftank ein Aktivkohlebehälter angeordnet ist. Der Kraftstofftank sollte, um Volumenänderungen durch Temperaturänderungen oder Ausgasen des in dem Kraftstofftank eingeschlossenen Fluids ausgleichen zu können, mit der Umgebung verbunden sein. Dabei dürfen jedoch keine umweltschädlichen Gase in die Umgebung emittiert werden. Im Aktivkohlebehälter wird der aus dem Kraftstofftank ausgasende Kraftstoff herausgefiltert und gespeichert. Der Aktivkohlefilter kann durch Spülen mit Frischluft regeneriert werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kein gasförmiger Kraftstoff in die Umwelt entweicht. Durch die Anordnung des Aktivkohlebehälters in der Entlüftungsleitung sowie der Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine kompakte Bauweise des Aktivkohlebehälters möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass in dem Ansaugtrakt zwischen dem Druckerzeuger und dem Verbrennungsmotor eine Drosselklappe angeordnet ist, wobei die Entlüftungsleitung stromab der Drosselklappe in den Ansaugtrakt mündet. Dadurch kann verhindert werden, dass der von dem Druckerzeuger erzeugte Druck eine Schädigung der Entlüftungsleitung und/oder des Kraftstofftanks verursacht. Durch die Drosselklappe kann zumindest ein Teil des vom Druckerzeuger aufgebauten Überdrucks wieder abgebaut werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Öffnungsquerschnitt des Ventils in der Entlüftungsleitung veränderbar ist. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Ventil zum Druckaufbau im Kraftstofftank einen anderen Öffnungsquerschnitt als beim Spülen der Kraftstoffgase aus dem Kraftstofftank aufweist. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Öffnungsquerschnitt beim Druckaufbau kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt beim Spülen der Kraftstoffgase aus dem Tank. Ein zu großer Öffnungsquerschnitt beim Druckaufbau könnte zu einem zu starken Druckaufbau im Kraftstofftank und damit zu einer Beschädigung des Kraftstofftanks führen. Ein zu kleiner Öffnungsquerschnitt beim Entlüften des Kraftstofftanks könnte dazu führen, dass nicht genügend Kraftstoffgase aus dem Tank gespült werden können und somit die Tankentlüftung gestört ist. Durch einen veränderbaren Öffnungsquerschnitt des Ventils kann sowohl für den Druckaufbau als auch für den Spülvorgang ein angepasster Öffnungsquerschnitt durch das Ventil bereitgestellt werden.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Entlüftungsleitung oder der Aktivkohlefilter über ein Tankabsperrventil mit der Umgebungsluft verbindbar sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Druckabbau in die Umgebung möglich ist, sodass Änderungen des Volumens des im Kraftstofftank bevorrateten Fluids durch Temperaturschwankungen oder Ausgasungen des Kraftstoffs kompensiert werden können.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Diagnose einer Tankleckage eines Kraftstofftanks in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei der Kraftstofftank über eine Entlüftungsleitung mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei der Verbrennungsmotor mittels eines Druckerzeugers aufladbar ist, wobei der Kraftstofftank mittels eines im Druckerzeuger erzeugten Drucks mit Druckluft beaufschlagbar ist, wobei in der Entlüftungsleitung ein Ventil angeordnet ist, wobei das Ventil geöffnet wird, um die Entlüftungsleitung und den Kraftstofftank mit Druckluft zu beaufschlagen, wobei das Ventil nach dem Druckaufbau geschlossen wird, und wobei aus dem Druckabbau im Kraftstofftank und/oder in der Entlüftungsleitung eine Aussage über die Dichtheit des Kraftstofftanks getroffen wird. Dadurch ist auf einfache Art und Weise eine Diagnose der Dichtheit des Kraftstofftanks möglich. Ist der Drucksensor dabei in der Entlüftungsleitung zwischen dem Ventil und dem Aktivkohlebehälter angeordnet, kann der Drucksensor zusätzlich zur Diagnose des Tankentlüftungsventils und der Zuleitungen zum Motor genutzt werden.
Gemäß einer Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass sowohl eine Auswertung des Druckaufbaus als auch eine Auswertung des Druckabfalls nach Schließen des Ventils erfolgt, und daraus eine Aussage über die Dichtheit des Kraftstofftanks getroffen wird. Auf diese Weise kann die Qualität der Messung beziehungsweise die Geschwindigkeit der Messung verbessert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in der Entlüftungsleitung ein Aktivkohlebehälter angeordnet ist, wobei der Aktivkohlebehälter über ein Tankabsperrventil mit der Umgebungsluft verbunden ist, wobei das Tankabsperrventil geschlossen wird, wenn ein Druck im Ansaugtrakt größer als der Umgebungsdruck ist und das Ventil geöffnet wird, wenn das Tankabsperrventil geschlossen ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Diagnose einer Tankleckage, und
2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose einer Tankleckage.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Diagnose einer Tankleckage eines Kraftstofftanks 20 in einem Kraftfahrzeug. Der Kraftstofftank 20 ist über eine Entlüftungsleitung 18 mit einem Ansaugtrakt 12 eines Verbrennungsmotors 10 verbunden. In der Entlüftungsleitung 18 sind ein Ventil 22 zum Absperren und Öffnen eines Öffnungsquerschnitts der Entlüftungsleitung 18 sowie ein Aktivkohlebehälter 26 angeordnet. Der Aktivkohlebehälter 26 ist über ein Tankabsperrventil 28 und eine weitere Leitung 32 mit der Umgebungsluft verbunden. An der Entlüftungsleitung 18 ist im Abschnitt zwischen dem Ventil 22 und dem Aktivkohlebehälter 26 ein Drucksensor 24 angeordnet. Alternativ kann dieser Drucksensor 24 auch am Aktivkohlebehälter 26 oder am Kraftstofftank 20 beziehungsweise an oder in einem Leitungsabschnitt der Entlüftungsleitung 18 zwischen dem Aktivkohlebehälter 26 und dem Kraftstofftank 20 angeordnet sein. Im Ansaugtrakt 12 des Verbrennungsmotors 10 ist ein Druckerzeuger 16 angeordnet. In Strömungsrichtung von Frischluft, die in den Verbrennungsmotor 10 gefördert wird, ist stromab des Druckerzeugers 16 eine Drosselklappe 14 angeordnet. Der Druckerzeuger 16 ist vorzugsweise als Verdichter eines Turboladers ausgebildet, kann aber auch als mechanisch oder elektrisch angetriebener Verdichter, beispielsweise als mechanisch angetriebener Kompressor ausgebildet sein. Die Entlüftungsleitung 18 mündet stromab der Drosselklappe 14 und stromauf des Verbrennungsmotors 10 in den Ansaugtrakt 12. Alternativ kann die Entlüftungsleitung 18 auch zwischen dem Druckerzeuger 16 und der Drosselklappe 14 in den Ansaugtrakt 12 einmünden. Es ist eine Auswerteeinheit 30 vorgesehen, welche mit dem Drucksensor 24 in Verbindung steht.
Ein Öffnungsquerschnitt des Ventils 22 ist veränderbar, sodass das Ventil 22 zum Druckaufbau in dem Kraftstofftank 20 oder in dem tankseitigen Stück der Entlüftungsleitung 18 eine drosselnde Wirkung entfalten kann und der Kraftstofftank nicht zu schnell oder zu stark durch die eingeleitete Druckluft aufgepumpt wird. Somit kann eine Schädigung des Kraftstofftanks verhindert werden. Wird das Ventil 22 als Entlüftungsventil zur Spülung der Gase aus dem Kraftstofftank 20 verwendet, so wird der Öffnungsquerschnitt des Ventils 22 entsprechend großflächig geöffnet, um eine Ausleitung der Gase aus dem Kraftstofftank 20 zu ermöglichen. Das Öffnen und das Schließen des Ventils 22 können beispielsweise über einen elektrischen Stellmotor oder einen elektromagnetischen Steller mit entsprechenden Schaltstellungen erfolgen.
In 2 ist ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose einer Tankleckage dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt <100> wird die Diagnose der Tankleckage eingeleitet. In einem darauffolgenden zweiten Verfahrensschritt <110> wird geprüft, ob der Druck im Ansaugtrakt 12 stromab des Druckerzeugers 16, insbesondere stromab der Drosselklappe 14 größer als der Umgebungsdruck ist. Bei einem positiven Ergebnis dieser Prüfung wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt <120> das Tankabsperrventil 28 geschlossen und das Ventil 22 geöffnet, um den Kraftstofftank 20 beziehungsweise den tankseitigen Abschnitt der Entlüftungsleitung 18 mit Druckluft aus dem Druckerzeuger 16 zu beaufschlagen.
In einem weiteren Verfahrensschritt <140> wird der Kraftstofftank 20 mit Druckluft beaufschlagt, indem Luft mit gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck von dem Druckerzeuger 16 über den Ansaugtrakt 12 in die Entlüftungsleitung 18 und durch das geöffnete Ventil 22 in den Kraftstofftank 20 gefördert wird. Dabei wird in einem parallelen Verfahrensschritt <150> ein Verlauf des Druckaufbaus in der Entlüftungsleitung 18 und/oder im Kraftstofftank 20 und/oder im Aktivkohlebehälter 26 über den Drucksensor 24 gemessen. Ist ein zu Diagnosezwecken hinreichender Druck im Kraftstofftank 20 aufgebaut, wird das Ventil 22 in einem Verfahrensschritt <160> wieder geschlossen. In einem folgenden Verfahrensschritt <170> wird nun über den Drucksensor 24 der Verlauf des Druckabbaus in den durch das Schließen des Ventils 22 sowie dem geschlossenen Tankabsperrventil 28 abgesperrten Bereich, welcher den Kraftstofftank 20, die Entlüftungsleitung 18 sowie den Aktivkohlebehälter 26 umfasst, gemessen. In einem abschließenden Verfahrensschritt <180> werden die Ergebnisse der Messungen aus dem Druckaufbau und dem Druckabbau ausgewertet und auf Basis dieser Ergebnisse auf eine gegebenenfalls vorhandene Tankleckage geschlossen.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungsmotor
12: Ansaugtrakt
14: Drosselklappe
16: Druckerzeuger
18: Entlüftungsleitung
20: Kraftstofftank
22: Ventil
24: Drucksensor
26: Aktivkohlebehälter
28: Tankabsperrventil
30: Auswerteeinheit
32: Leitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4124465 A1 [0003]
DE 102013221794 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Diagnose einer Tankleckage eines Kraftstofftanks (20) in einem Kraftfahrzeug, wobei der Kraftstofftank (20) über eine Entlüftungsleitung (18) mit dem Ansaugtrakt (12) eines Verbrennungsmotors (10) verbunden ist, wobei der Verbrennungsmotor (10) mittels eines Druckerzeugers (16) aufladbar ist, wobei der Kraftstofftank (20) mittels eines im Druckerzeuger (16) erzeugten Drucks mit Druckluft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entlüftungsleitung (18) ein Ventil (22) angeordnet ist, über welches der Kraftstofftank (20) mit Druckluft beaufschlagbar ist, wobei das Ventil (22) nach einer Druckbeaufschlagung derart verschließbar ist, dass die Entlüftungsleitung (18) gesperrt ist, und wobei in der Entlüftungsleitung (18) oder im Kraftstofftank (20) ein Drucksensor (24) zur Diagnose der Tankleckage angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entlüftungsleitung (18) ein Aktivkohlebehälter (26) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ansaugtrakt (12) zwischen dem Druckerzeuger (16) und dem Verbrennungsmotor (10) eine Drosselklappe (14) angeordnet ist, wobei die Entlüftungsleitung (18) stromab der Drosselklappe (14) in den Ansaugtrakt (12) mündet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das ein Öffnungsquerschnitt des Ventils (22) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (22) zum Druckaufbau im Kraftstofftank (20) einen anderen Öffnungsquerschnitt als beim Spülen der Kraftstoffgase aus dem Kraftstofftank (20) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (30) vorgesehen ist, mit welcher der Druckabbau im Kraftstofftank (20) oder in der Entlüftungsleitung (18) bei geschlossenem Ventil (22) diagnostizierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dass die Entlüftungsleitung (18) oder der Aktivkohlebehälter (26) über ein Tankabsperrventil (28) mit der Umgebungsluft verbindbar sind.
Verfahren zur Diagnose einer Tankleckage eines Kraftstofftanks (20) in einem Kraftfahrzeug, wobei der Kraftstofftank (20) über eine Entlüftungsleitung (18) mit dem Ansaugtrakt (12) eines Verbrennungsmotors (10) verbunden ist, wobei der Verbrennungsmotor (10) mittels eines Druckerzeugers (16) aufladbar ist, wobei der Kraftstofftank (20) mittels eines im Druckerzeuger (16) erzeugten Drucks mit Druckluft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entlüftungsleitung (18) ein Ventil (22) angeordnet ist, wobei das Ventil (22) geöffnet wird, um die Entlüftungsleitung (18) und den Kraftstofftank (20) mit Druckluft zu beaufschlagen, wobei das Ventil (22) nach dem Druckaufbau geschlossen wird, und wobei aus dem Druckabbau im Kraftstofftank (20) und/oder in der Entlüftungsleitung (18) eine Aussage über die Dichtheit des Kraftstofftanks (20) getroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl eine Auswertung des Druckaufbaus als auch eine Auswertung des Druckabbaus nach Schließen des Ventils (22) erfolgen, und daraus eine Aussage über die Dichtheit des Kraftstofftanks (20) getroffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entlüftungsleitung (18) ein Aktivkohlebehälter (26) angeordnet ist, wobei der Aktivkohlebehälter über ein Tankabsperrventil (28) mit der Umgebungsluft verbunden ist, wobei das Tankabsperrventil (28) geschlossen wird, wenn ein Druck im Ansaugtrakt (12) größer als der Umgebungsdruck ist und das Ventil (22) geöffnet wird, wenn das Tankabsperrventil (28) geschlossen ist.