DE102016202997A1

DE102016202997A1 - Verfahren und Steuereinheit zur Steuerung eines zyklischen Reinigungsvorgangs eines Tankentlüftungssystems in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016202997A1
Application number: DE102016202997.5A
Authority: DE
Inventors: Johann SCHWEIKL; Frank Bodendorf
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-08-31

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit und ein Verfahren für ein Tankentlüftungssystem, insbesondere einen Aktivkohlefilter, zur Steuerung eines Reinigungsvorgangs des Tankentlüftungssystems, wobei der Steuereinheit die Fahrstrecke betreffende Informationsdaten zuführbar sind, und der Reinigungszyklus unter Berücksichtigung der Informationsdaten steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuereinheit zur Steuerung eines Reinigungsvorgangs eines Tankentlüftungssystems eines Kraftfahrzeugs.
Es ist eine bekannte Tatsache, dass aktuelle Tankentlüftungssysteme von Kraftfahrzeugen, insbesondere dafür eingesetzte sog. Aktivkohlefilter für Kraftfahrzeuge eine regelmäßige Regeneration des Filters erfordern, um eine einwandfreie Funktionsweise gewährleisten zu können. Während eines Regenerationszyklusses sind bestimmte motorinterne Abläufe und Betriebsarten erforderlich, welche während des Reinigungsvorganges unbedingt beibehalten werden müssen. Durch die Reinigung des Filters steigt der Partikelausstoß des Fahrzeugs während des Reinigungsprozesses.
Aus der DE 10 2007 009 870 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines automatischen Abschaltvorgangs und/oder Anschaltvorgangs einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei bei der Entscheidung, ob ein automatischer Abschaltvorgang zugelassen oder verhindert werden soll, unter anderem der Zustand eines Tankentlüftungssystems berücksichtigt wird. Dabei wird ein automatisches Abschalten der Brennkraftmaschine verhindert bzw. nicht zugelassen, wenn sich das Tankentlüftungssystem im Sättigungsbereich befindet und (zeitnah) gereinigt werden muss.
Maßgeblich ist bei den bekannten Verfahren, dass systembedingt der Zeitpunkt des Regenerationszyklus des Tankentlüftungssystems lediglich aufgrund des Beladungszustands ermittelt wird, und abhängig davon bestimmte Betriebssituationen des Fahrzeugs nicht zugelassen werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit zur Steuerung eines zyklischen Reinigungsvorgangs eines Tankentlüftungssystems eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welche an die aktuelle Betriebsstrategie des Fahrzeugs bzw. des Fahrers angepasst sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuereinheit nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhaften Weiterbildungen ergeben sich durch die jeweiligen Unteransprüche. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass während eines Regenerationszyklusses eines Tankentlüftungssystems bestimmte – unter bestimmten Betriebssituationen automatisch eingeleitete energieeffiziente Prozesse nicht ausgeführt werden können. So wird zum Beispiel während des Ausführens des Regenerationszyklusses grundsätzlich ein automatisches Abschalten der Antriebsmaschine eines Start-Stopp-Systems und/oder ein sog. Motor-Aus-Segelbetrieb, bei dem das Fahrzeugs durch Kraftschlussunterbrechung mit abgeschalteter Antriebsmaschine, also ohne Schleppmoment betrieben wird, verhindert. Die Verfügbarkeit derartiger energieeffizienter Prozesse ist somit stark eingeschränkt.
Unter Berücksichtigung obiger Erkenntnis ist der erste Aspekt der Erfindung auf eine Steuereinheit für ein Tankentlüftungssystem in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Aktivkohlefilter, zur Steuerung eines (zyklischen) Reinigungsvorgangs des Tankentlüftungssystems gerichtet, wobei der Steuereinheit die Fahrstrecke betreffende Informationsdaten zuführbar sind, und der Reinigungszyklus des Tankentlüftungssystems unter Berücksichtigung dieser Informationsdaten steuerbar ist. Vorteilhafterweise beinhalten die Informationsdaten dabei ein streckenabschnittbezogenes Maß für die Energieeffizienz des Fahrzeugs entlang der (vermuteten) Fahrstrecke, wodurch der Zeitpunkt des Reinigungsvorgangs so gewählt werden kann, dass die Energieeffizienz des Fahrzeugbetriebs kaum oder nur gering negativ beeinflusst wird.
Bei dem streckenabschnittbezogenen Maß für die Energieeffizienz handelt es sich um eine Information darüber ob bzw. wie energieeffizient das Fahrzeug entlang der Fahrstrecke betrieben werden kann bzw. vermutlich betrieben wird, wenn kein Reinigungsvorgang des Tankentlüftungssystems eingeleitet wird. Ebenso kann das Maß eine Information darüber beinhalten, ob oder wie stark sich die Energieeffizienz möglicherweise verschlechtern würde, wenn ein Reinigungsvorgang des Tankentlüftungssystems eingeleitet werden würde. Ebenso könnten auch mehrere (einzelne) Parameter, die einen Rückschluss auf die Energieeffizienz zulassen, an die Steuereinheit übertragen werden.
Vorteilhafterweise kann das streckenabschnittbezogene Maß für die Energieeffizienz des Fahrzeugs in Abhängigkeit ermittelbarer Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs ermittelt werden, d. h. es werden (fahrzeuginternen) Betriebsdaten des Fahrzeugs bei der Ermittlung des streckenabschnittbezogenen Maßes für die Energieeffizienz berücksichtigt. Wesentliche auswertbare Parameter sind dabei neben der vermutlichen vorausliegenden Fahrstrecke z. B. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder das aus den Betriebsdaten ermittelbare Fahr- bzw. Fahrerverhalten in bestimmten Situationen. Neben den Betriebsdaten des Fahrzeugs können auch weitere fahrzeugintern vorliegende oder fahrzeugextern ermittelte oder gespeicherte Daten, wie z. B. der aktuelle Verkehrsfluss, Wetter, Uhrzeit und/oder das Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer berücksichtigt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann das streckenabschnittbezogene Maß für die Energieeffizienz des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Aktivität zumindest eines Energieeffizienzsystems des Fahrzeugs entlang der Fahrstrecke ermittelt werden. Dabei kann im Sinne eines Energieeffizienzsystems ein manuell anwählbarer Betriebsmodus des Fahrzeugs, in dem Fahrzeugsysteme besonders energieeffizient betrieben werden, und/oder der Betrieb eines Start-/Stopp-Systems bzw. ein Maß für die Häufigkeit von automatisch eingeleiteten Abschalt- und Anschaltvorgängen der Antriebsmaschine eines Start-/Stopp-Systems, und/oder die Aktivität eines Motor-aus-Segelmodus-Systems verstanden werden. Unter dem Begriff Start-/Stopp-Systeme sind Systeme zum temporären Abschalten der Antriebsmaschine, insbesondere der Brennkraftmaschine, sowohl bei Fahrzeugstillstand als auch während des Fahrbetriebs mit Geschwindigkeiten größer Null, insb. größer 5 km/h, insbesondere größer 10 km/h, insbesondere größer 30 km/h zu subsumieren (z. B. „Motor aus” bei Segelbetrieb, „Motor aus” im Rekuperationsbetrieb, oder „Brennkraftmaschine aus” zum elektrischen Fahren).
Die vermutete, streckenbezogene Aktivität derartiger Energieeffizienzsysteme kann auf verschiedene Weise ermittelt werden. Vorteilhafterweise kann die Aktivität eines Energieeffizienzsystems in Abhängigkeit einer ermittelten Durchschnittsgeschwindigkeit auf dem Streckenabschnitt und/oder in Abhängigkeit der ermittelten Verkehrslage auf dem Streckenabschnitt und/oder der befahrenen Straßenklassen und/oder in Abhängigkeit gelernter Daten aus vorangegangenen Fahrten auf dem Streckenabschnitt ermittelt bzw. vermutet werden.
Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass auch bei einer Schubabschaltung der Antriebsmaschine (Verbrennungsmotor wird nicht befeuert, ist aber mit dem restlichen Antriebsstrang gekoppelt) ein Reinigungsvorgang des Tankentlüftungssystems grundsätzlich möglich ist, da auch in der Schubabschaltung bei drehendem Motor genügend Spülluft, die für den Reinigungsvorgang erforderlich ist, vorhanden ist.
Um den Reinigungsvorgang auch in Betriebssituationen des Fahrzeugs, bei denen die Antriebsmaschine stillsteht (also z. B. beim Motor-aus-Segeln oder während einer automatischen Motor-Stopp-Phase) ausführen zu können, ist zum Bereitstellen der Spülluft ein Verdichter notwendig, der elektrisch (und nicht über die Antriebsmaschine) betrieben wird. Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnis ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Steuereinheit ausgebildet, den Reinigungsvorgang des Tankentlüftungssystems mittels eines elektrisch betreibbaren Verdichters zu veranlassen, insbesondere dann, wenn dies sinnvoll erscheint. Z. B. kann es dann sinnvoll sein, wenn die energetische Bilanz gegenüber einem Reinigungsvorgang bei befeuertem Betrieb der Antriebsmaschine positiv ist. Als Verdichter kann hier eine separate Einheit oder der Verbrennungsmotor selbst verwendet werden, wenn der als elektrisch betreibbarer Verdichter ausgestaltete Verbrennungsmotor elektrisch (z. B. über den Starter) angetrieben wird. Der Verbrennungsmotor wirkt dann analog zum Schubbetrieb (ohne Befeuerung) als „Luftpumpe”. Dies hätte den Vorteil dass keine zusätzliche Komponente für den Reinigungsvorgang im Stand erforderlich wäre, und im Stand keine Verbrennungsgeräusche vernehmbar sind. Insbesondere kann der Verbrennungsmotor dabei derart elektrisch angetrieben werden, dass mittels Zylinderabschaltung nur einzelne Zylinder zur Erzeugung der Spülluft verwendet werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung eines (zyklischen) Reinigungsvorgangs eines Tankentlüftungssystems, insbesondere eines Aktivkohlefilters, in einem Kraftfahrzeug mittels einer Steuereinheit gerichtet, wobei der Steuereinheit die Fahrstrecke betreffende Informationsdaten zugeführt werden, und der Reinigungszyklus unter Berücksichtigung der Informationsdaten gesteuert wird. Vorteilhafterweise beinhalten dabei die Informationsdaten ein streckenabschnittbezogenes Maß für die Energieeffizienz des Fahrzeugs entlang der Fahrstrecke.
Die vorstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Steuereinheit nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren, sowie deren vorteilhafte Ausgestaltungen können mittels eines implementierten Algorithmus oder einer entsprechenden Baugruppenanordnung in einem dafür vorgesehenen Steuergerät, insbesondere in einem Motorsteuergerät, durchgeführt werden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige 1 eine Steuereinheit zum Einleiten eines Reinigungsvorgangs eines Tankentlüftungssystems.
In der 1 ist ein Steuergerät SG dargestellt, welches eine Ermittlungseinheit ErE und eine Steuereinheit SE umfasst, die derart ausgestaltet und miteinander verschaltet sind, dass ein Reinigungsvorgang eines als Aktivkohlefilter AF ausgestalteten Tankentlüftungssystems zu einem aus Energieeffizienz-Gesichtspunkten geeigneten Zeitpunkt eingeleitet werden kann.
Hierzu erhält die Ermittlungseinheit ErE verschiedene Eingangssignale nD, v, MSA-Stopps, Segelphasen und BM und ermittelt daraus eine streckenabschnittbezogenes Maß EE(pos) für die Energieeffizienz des Fahrzeugs entlang der (vermuteten) vorausliegenden Fahrstrecke. Im Detail ist die Ermittlungseinheit ErE mit einem im Fahrzeug verbauten Navigationsgerät N, welches Daten nD über die vermutete vorausliegende Fahrstrecke beinhalten, verbunden. Hierbei kann es sich um Streckendaten, Straßenklassendaten, Daten der Umgebung, Steigungsdaten, Daten zum Verkehrsaufkommen oder Ähnliches handeln.
Zudem ist das Navigationsgerät N mit einer Speichereinheit Sp verbunden, in der Daten über positionsabhängige Start-Stopp-Vorgänge und Motor-aus-Segelbetriebsphasen gespeichert sind, d. h. es wird ein positionsabhängiger Wert abgespeichert, der ein Maß dafür darstellt ob oder wie oft bei vorangegangen Fahrten Start-Stopp-Vorgänge, sog. MSA-Stopps, oder Motor-aus-Segelbetriebe, sog. Motor-aus-Segelphasen, auf bestimmten Straßenabschnitten stattgefunden haben. Hierbei kann auch ein Tageszeit-, Wochentag- oder Jahreszeitbezug hinterlegt sein. Diese streckenbezogenen Daten „MSA-Stopp” und „Motor-aus-Segelphasen” werden ebenfalls an die Ermittlungseinheit ErE übertragen.
Weiter erhält die Ermittlungseinheit ErE noch Daten über die aktuelle Geschwindigkeit v oder über die (vermutete) Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf diesem Streckenabschnitt und Daten über den aktuellen Betriebsmodus BM (z. B. Sportmodus oder ECO-Modus) des Fahrzeugs.
Anhand dieser Daten ermittelt die Ermittlungseinheit ErE ein streckenbezogenes Maß EE(pos) für die mögliche Energieeffizienz des Fahrzeugs für den Fall, dass kein Reinigungsvorgang eingeleitet wird, und leitet diesen Wert an die Steuereinheit SE des Steuergeräts SG weiter. Wie bereits eingangs erwähnt, kann das Maß eine Information darüber beinhalten, ob oder wie stark sich die Energieeffizienz möglicherweise verschlechtern würde, wenn ein Reinigungsvorgang des Kraftstoffentlüftungssystems eingeleitet werden würde.
Die Steuereinheit SE bestimmt dann unter Berücksichtigung des erfassten streckenbezogenen Maßes EE(pos) den idealen Zeitpunkt zum Einleiten des Reinigungsvorgangs für den Aktivkohlefilter AF und sendet ein entsprechendes Start-Signal s an die den Reinigungsvorgang ausführende Einheit E. Die Steuereinheit SE ist ausgestaltet, den Zeitpunkt derart festzulegen, so dass der Reinigungsvorgang die Energieeffizienz des Fahrzeugs nicht oder nur im geringen Maße negativ beeinflusst. So versucht die Steuereinheit SE den Reinigungsvorgang so zu legen, dass dieser außerhalb von Streckabschnitten mit besonders vielen automatischen Start-Stopp-Vorgängen der Antriebsmaschine oder Motor-aus-Segelbetriebsphasen stattfindet bzw. in Streckenabschnitten, in denen das Fahrzeug nicht in einem besonders energieeffizienten Modus betrieben wird, also bspw. während längerer Autobahnfahrten ohne Stau oder außerhalb des Stadtgebiets.
Durch die hier vorgeschlagene Erfindung kann somit sichergestellt werden, dass der Reinigungsvorgang nicht zu einer unnötigen (erheblichen) Beeinflussung der Energieeffizienz des Fahrzeugbetriebs führt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007009870 A1 [0003]

Claims

Steuereinheit (SE) für ein Tankentlüftungssystem in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einen Aktivkohlefilter (AF), zur Steuerung eines Reinigungsvorgangs des Tankentlüftungssystems, wobei der Steuereinheit (SE) die Fahrstrecke betreffende Informationsdaten zuführbar sind, und der Reinigungsvorgang unter Berücksichtigung der Informationsdaten steuerbar ist.
Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsdaten ein streckenabschnittbezogenes Maß (EE(pos)) für die Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs entlang der Fahrstrecke beinhalten.
Steuereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das streckenabschnittbezogene Maß (EE(pos)) für die Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit ermittelbarer Betriebsdaten (nD, v, MSA-Stopps, Motor-aus-Segelphasen, BM) des Kraftfahrzeugs ermittelbar ist.
Steuereinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das streckenabschnittbezogene Maß (EE(pos)) für die Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit ermittelbarer fahrzeugextern ermittelter oder gespeicherter Daten (MSA-Stopps, Motor-aus-Segelphasen) ermittelbar ist.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass das streckenabschnittbezogenes Maß (EE(pos)) für die Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der Aktivität zumindest eines Energieeffizienzsystems (MSA-Stopps, Motor-aus-Segelphasen, BM) entlang der Fahrstrecke ermittelbar ist.
Steuereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivität eines Energieeffizienzsystems (MSA-Stopps, Motor-aus-Segelphasen, BM) in Abhängigkeit einer ermittelten Durchschnittsgeschwindigkeit auf dem Streckenabschnitt und/oder in Abhängigkeit der ermittelten Verkehrslage auf dem Streckenabschnitt und/oder in Abhängigkeit gelernter Daten (MSA-Stopps, Motor-aus-Segelphasen) aus vorangegangen Fahrten auf dem Streckenabschnitt ermittelbar ist.
Steuereinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energieeffizienzsystem ein (manuell) anwählbarer Betriebsmodus (BM) des Kraftfahrzeugs und/oder ein Start-Stopp-System und/oder ein Motor-aus-Segelbetrieb-System ist.
Steuereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, den Reinigungsvorgang des Tankentlüftungssystems mittels eines elektrisch betreibbaren Verdichters zu veranlassen, insbesondere dann, wenn die energetische Bilanz gegenüber einem Reinigungsvorgang bei befeuertem Betrieb der Antriebsmaschine positiv ist.
Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Begrenzung von Kraftstoff-Ausdünstungen aus einem Fahrzeugtank eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Aktivkohlefilters (AF), in einem Kraftfahrzeug mittels einer Steuereinheit (SE), wobei – der Steuereinheit (SE) die Fahrstrecke betreffende Informationsdaten zugeführt werden, und – der Reinigungszyklus unter Berücksichtigung der Informationsdaten gesteuert wird (s).