DE102016204131A1 - Method and device for regenerating a fuel vapor absorber - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren eines Kraftstoffdampfabsorbers eines Kraftstofftanks mit mindestens einem Tankentlüftungsventil. Eine Ansteuerung (A) des Tankentlüftungsventils wird dabei mit einer Ansteuerung von Einlassventilen von Zylindern (61, 62, 63, 64) eines Verbrennungsmotors synchronisiert. Dieses Verfahren kann von einer Vorrichtung zum Regenerieren eines Kraftstoffdampfabsorbers eines Kraftstofftanks Gebrauch machen. Jene weist eine Tankentlüftungsleitung auf, welche in einem Saugrohr eines Verbrennungsmotors endet. Mehrere Verbindungsleitungen verbinden den Kraftstoffdampfabsorber mit der Tankentlüftungsleitung, wobei in jeder der Verbindungsleitungen jeweils ein Tankentlüftungsventil angeordnet ist.The invention relates to a method for regenerating a fuel vapor absorber of a fuel tank with at least one tank vent valve. A control (A) of the tank ventilation valve is synchronized with a control of intake valves of cylinders (61, 62, 63, 64) of an internal combustion engine. This method may make use of a device for regenerating a fuel vapor absorber of a fuel tank. That has a tank vent line, which ends in a suction pipe of an internal combustion engine. A plurality of connecting lines connect the fuel vapor absorbent with the tank vent line, wherein in each of the connecting lines in each case a tank vent valve is arranged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regenerieren eines Kraftstoffdampfabsorbers eines Kraftstofftanks. Weiterhin betrifft sie ein Verfahren zum Regenerieren eines Kraftstoffdampfabsorbers eines Kraftstofftanks, welches von der Vorrichtung Gebrauch machen kann. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.The present invention relates to an apparatus for regenerating a fuel vapor absorber of a fuel tank. Furthermore, it relates to a method for regenerating a fuel vapor absorber of a fuel tank, which can make use of the device. In addition, the present invention relates to a computer program which is set up to carry out each step of the method and to a machine-readable storage medium on which the computer program is stored. Finally, the invention relates to an electronic control device which is set up to carry out the method.
Stand der TechnikState of the art
Zur Einhaltung von Verdunstungsemissionsgrenzwerten von Kraftstofftanks die in Kraftfahrzeugen verbaut sind, sind Tankentlüftungssysteme vorgesehen. Hierin endet eine Entlüftungsleitung aus dem Kraftstofftank in einem Aktivkohlebehälter. Dort werden die Kohlenwasserstoffe von aus dem Tank entweichenden Kraftstoffdämpfen absorbiert, sodass nur gereinigte Luft in die Umgebung austreten kann. Die absorbierten Kohlenwasserstoffe müssen regelmäßig aus dem Aktivkohlebehälter entfernt werden. Dies wird als „Regenerieren“ bezeichnet. Hierzu führt eine weitere Leitung vom Aktivkohlebehälter zum Saugrohr eines Verbrennungsmotors, welcher das Kraftfahrzeug antreibt. Während des Motorbetriebs entsteht im Saugrohr ein Unterdruck. Dieser bewirkt, dass Luft aus der Umgebung durch die Aktivkohle ins Saugrohr strömt. Die Luft desorbiert die absorbierten Kohlenwasserstoffe im Aktivkohlebehälter, sodass diese der motorischen Verbrennung zugeführt werden können. Ein Tankentlüftungsventil in der Leitung zum Saugrohr dosiert diesen Regenerierstrom. Über das elektrische Tastverhältnis und die Frequenz des Tankentlüftungsventils kann dieser Regenerierstrom dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors angepasst werden. Mit Hilfe einer Lambdaregelung wird auf die eingetragene Kohlenwasserstoffmenge zurückgeschlossen und über die Gemischadaption wird die in die Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend angepasst.To maintain evaporative emission limits of fuel tanks installed in automobiles, tank ventilation systems are provided. This ends a vent line from the fuel tank in an activated carbon canister. There, the hydrocarbons are absorbed by escaping from the tank fuel vapors, so that only purified air can escape into the environment. The absorbed hydrocarbons must be removed regularly from the activated charcoal canister. This is called "regeneration". For this purpose, another line leads from the activated carbon container to the intake manifold of an internal combustion engine, which drives the motor vehicle. During engine operation, a vacuum is created in the intake manifold. This causes air from the environment flows through the activated carbon into the intake manifold. The air desorbs the absorbed hydrocarbons in the charcoal canister so that they can be sent to engine combustion. A tank venting valve in the line to the intake pipe doses this regeneration stream. About the electrical duty cycle and the frequency of the tank ventilation valve, this Regenerierstrom can be adapted to the operating condition of the internal combustion engine. With the aid of a lambda control, it is concluded that the amount of hydrocarbon introduced has been entered, and the amount of fuel injected into the cylinders of the internal combustion engine is correspondingly adapted via the mixture adaptation.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das Verfahren zum Regenerieren eines Kraftstoffdampfabsorbers, insbesondere eines Aktivkohlefilters, eines Kraftstofftanks mit mindestens einem Tankentlüftungsventil sieht vor, dass eine Ansteuerung des Tankentlüftungsventils mit einer Ansteuerung von Einlassventilen des Verbrennungsmotors synchronisiert wird. Hierdurch kann eine gleichmäßige Verteilung des aus dem Kraftstoffdampfabsorber eingebrachten Kraftstoffs auf die Zylinder des Verbrennungsmotors gewährleistet werden. Die sich verschärfenden gesetzlichen Anforderungen an das Tankentlüftungssystem führen zu steigenden Regenerierströmen, was einen erhöhten Kraftstoffeintrag aus dem Tankentlüftungssystem in den Kraftstoffpfad zur Folge hat. Dieser Kraftstoffeintrag muss mit einem nicht-konstanten Saugrohrunterdruck in den Verbrennungsmotor eingebracht werden. Zwar hängt der mittlere Saugrohrunterdruck vom Betriebspunkt des Verbrennungsmotors ab, der beispielsweise von seiner Drosselklappenstellung und der Motordrehzahl bestimmt wird, durch Öffnen und Schließen der Einlassventile werden jedoch kurzfristige Schwankungen des Saugrohrdrucks verursacht. Vor allem im Leerlauf, das heißt bei maximalem Saugrohrunterdruck, kann es mit herkömmlichen Tankentlüftungsstrategien zu nicht kontrollierbaren Gemischabweichungen kommen. Solche Gemischabweichungen können mit diesem Verfahren vermieden werden.The method for regenerating a fuel vapor absorber, in particular an activated carbon filter, a fuel tank with at least one tank vent valve provides that a control of the tank vent valve is synchronized with a control of intake valves of the internal combustion engine. In this way, a uniform distribution of the introduced from the fuel vapor absorber fuel to the cylinders of the internal combustion engine can be ensured. The tightening legal requirements for the tank ventilation system lead to increasing regeneration flows, which results in an increased fuel input from the tank ventilation system into the fuel path. This fuel input must be introduced into the internal combustion engine with a non-constant intake manifold vacuum. Although the average Saugrohrunterdruck depends on the operating point of the internal combustion engine, which is determined for example by its throttle position and the engine speed, by opening and closing the intake valves, however, short-term fluctuations of the intake manifold pressure caused. Especially at idle, ie at maximum intake manifold vacuum, conventional tank ventilation strategies can lead to uncontrollable mixture deviations. Such mixture deviations can be avoided with this method.
Bei der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils wird vorzugsweise mindestens ein Wert berücksichtigt, der Informationen über den Gemischeintrag in den Verbrennungsmotor liefert. Ein solcher Wert kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors sein. Ein anderer Wert kann die Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors sein. Ein weiterer Wert kann die Flugzeit von Kraftstoffdämpfen von dem Tankentlüftungsventil zu den Einlassventilen sein. Noch ein anderer Wert kann die Verzugszeit zwischen einem Zylindereinlass und einer Lambdasonde des Verbrennungsmotors sein. Schließlich kann eine Einzellambdaerkennung der Zylinder des Verbrennungsmotors, die mittels einer im Abgasstrang des Verbrennungsmotors angeordneter Lambdasonde erfolgen kann, als ein solcher Wert verwendet werden. In Ausführungsformen des Verfahrens, in denen eine Ansteuerung der Tankentlüftungsventile symmetrisch zur Saugfrequenz des Verbrennungsmotors erfolgt kann alternativ auch eine Summenlambdaregelung des Verbrennungsmotors verwendet werden. Unter Berücksichtigung dieser Werte kann eine optimale Ansteuerung des mindestens einen Tankentlüftungsventils erfolgen, was zu einer verbesserten Laufunruhe des Verbrennungsmotors im Leerlauf und anderen Arbeitsbereichen durch verbesserte Gleichverteilung, zu einer Erhöhung der möglichen Spülmengen, zu einer Reduzierung von Abgasemissionen und einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs führen kann. Außerdem wird die Ausweitung von Start-/Stopp-Phasen des Verbrennungsmotors ermöglicht. When activating the tank ventilation valve, at least one value is preferably taken into account, which provides information about the mixture entry into the internal combustion engine. Such a value may be the speed of the internal combustion engine. Another value may be the number of cylinders of the internal combustion engine. Another value may be the time of flight of fuel vapors from the tank vent valve to the intake valves. Yet another value may be the delay time between a cylinder inlet and a lambda probe of the internal combustion engine. Finally, a single lambda recognition of the cylinders of the internal combustion engine, which can take place by means of a lambda probe arranged in the exhaust gas line of the internal combustion engine, can be used as such a value. In embodiments of the method, in which an activation of the tank ventilation valves takes place symmetrically to the intake frequency of the internal combustion engine, a sum lambda control of the internal combustion engine can alternatively also be used. Taking these values into account, optimum control of the at least one tank ventilation valve can take place, which can lead to improved engine idling and other workunits due to improved uniform distribution, an increase in possible flushing quantities, a reduction in exhaust emissions and a reduction in fuel consumption. In addition, the expansion of start / stop phases of the internal combustion engine is made possible.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt bei jeder Ansteuerung eines Einlassventils des Verbrennungsmotors auch eine Ansteuerung des Tankentlüftungsventils. Hierdurch kann eine besonders gleichmäßige Zuführung der Kraftstoffdämpfe aus der Tankentlüftung zu den Zylindern des Verbrennungsmotors erreicht werden und es kommt nicht zu einer Zylinderungleichverteilung. Dadurch wird die Laufunruhe im Leerlauf des Verbrennungsmotors verbessert. Auch abseits des Leerlaufbetriebes verbessert die homogenere Gleichverteilung über die Zylinder des Verbrennungsmotors dessen Laufruhe. Im Ergebnis ergibt sich die Fähigkeit des Motors, über alle Zylinder betrachtet eine höhere Spülrate aus dem Aktivkohlebehälter zu realisieren.In a preferred embodiment of the method, each time an intake valve of the internal combustion engine is actuated, a triggering of the tank ventilation valve takes place. In this way, a particularly uniform supply of fuel vapors from the tank ventilation to the cylinders of the internal combustion engine can be achieved and it does not come to a cylinder inequality. As a result, the rough running when idling the internal combustion engine is improved. Even apart from the idling mode, the more homogeneous uniform distribution across the cylinders of the internal combustion engine improves its smoothness. As a result, the engine's ability to realize a higher purge rate from the charcoal canister over all cylinders results.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Zylinder des Verbrennungsmotors in zwei Gruppen aufgeteilt. Bei jeder Ansteuerung eines Einlassventils eines Zylinders der ersten Gruppe erfolgt eine Ansteuerung des Tankentlüftungsventils. Wenn hingegen ein Einlassventil eines Zylinders der zweiten Gruppe angesteuert wird, so erfolgt keine Ansteuerung des Tankentlüftungsventils. Sofern beide Gruppen gleich groß sind, kann beispielsweise eine halbierende Ansteuerung erfolgen, indem das Tankentlüftungsventil für zwei Zylinder jeweils einmal angesteuert wird. Hierbei ist es bevorzugt, dass Motorwinkelinformationen in die Ansteuerung des Tankentlüftungsventils einbezogen werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine Menge an Kohlenwasserstoffdampf aus dem Kraftstoffdampfabsorber nie direkt von einem Zylinder angesaugt wird. Dadurch wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Kohlenwasserstoffmengen im Saugrohr gewährleistet. In a further preferred embodiment of the method, the cylinders of the internal combustion engine are divided into two groups. Each time an inlet valve of a cylinder of the first group is activated, the tank ventilation valve is actuated. If, on the other hand, an inlet valve of a cylinder of the second group is actuated, no activation of the tank ventilation valve takes place. If both groups are the same size, for example, a halving control can be done by the tank vent valve for two cylinders is controlled once each. In this case, it is preferable for engine angle information to be included in the activation of the tank ventilation valve. This can be achieved that an amount of hydrocarbon vapor from the fuel vapor absorber is never sucked directly from a cylinder. This ensures the most even distribution of hydrocarbon quantities in the intake manifold.
In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in jedem Zeitraum in dem alle Einlassventile nacheinander angesteuert werden, nur bei der Ansteuerung eines der Einlassventile das Tankentlüftungsventil angesteuert. Nach Ablauf jedes Zeitraums wird das anzusteuernde Einlassventil gewechselt. Dies kann insbesondere in Form einer rollierenden Ansteuerung mit Berücksichtigung in der Vorsteuerung erfolgen. Hierbei wechseln die Zylinder, bei deren Einlassventilöffnen das Tankentlüftungsventil angesteuert wird, in ihrer Zündreihenfolge. Insbesondere bei Drehzahlen des Verbrennungsmotors, die geringfügig über der Leerlaufdrehzahl liegen, kann hierbei das Tankentlüftungsventil so geöffnet werden, dass unter Berücksichtigung der Flugzeit bei jedem Arbeitsspiel des Verbrennungsmotors ein anderer Zylinder mit den Kohlenwasserstoffdämpfen beaufschlagt wird. Wenn eine Beladungsadaption des Kraftstoffdampfabsorbers korrekt gelernt wurde, so kann dabei eine Kraftstoffeinspritzungsvorsteuerung zylinderindividuell korrigiert werden. Durch eine Erkennung und Korrektur des zylinderindividuellen Lambdawertes kann hierbei eine weitere Verbesserung erreicht werden. In yet another preferred embodiment of the method is in each period in which all the intake valves are controlled sequentially, the tank venting valve is activated only in the control of one of the intake valves. After expiry of each period, the inlet valve to be controlled is changed. This can be done in particular in the form of a rolling control with consideration in the feedforward control. In this case, the cylinders in whose intake valve opening the tank venting valve is actuated change in their firing order. In particular, at speeds of the internal combustion engine, which are slightly above the idle speed, in this case the tank vent valve can be opened so that, taking into account the time of flight at each cycle of the internal combustion engine another cylinder is acted upon by the hydrocarbon vapors. If a loading adaptation of the fuel vapor absorber has been learned correctly, then a fuel injection pilot control can be corrected for each cylinder individually. By detecting and correcting the cylinder-specific lambda value, a further improvement can be achieved in this case.
Insbesondere dann, wenn bei jeder Ansteuerung eines Einlassventils eine Ansteuerung des Tankentlüftungsventils erfolgt, wird die Durchführbarkeit des Verfahrens durch die maximale Betriebsfrequenz des Tankentlüftungsventils begrenzt. Wenn nur ein einziges Tankentlüftungsventil vorhanden ist, so ist eine Durchführung des Verfahrens deshalb gegebenenfalls nur in einem niedrigen Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors möglich. Eine Ausweitung des Betriebsbereichs ist durch Verwendung der Vorrichtung zum Regenerieren des Kraftstoffdampfabsorbers eines Kraftstofftanks möglich. Diese weist eine Tankentlüftungsleitung auf, welche in einem Saugrohr eines Verbrennungsmotors endet. Mehrere Verbindungsleitungen verbinden den Kraftstoffdampfabsorber mit der Tankentlüftungsleitung. In jeder der Verbindungsleitungen ist jeweils ein Tankentlüftungsventil angeordnet. In dem Verfahren kann nun vorgesehen sein, dass die Tankentlüftungsventile dieser Vorrichtung abwechselnd angesteuert werden. Dadurch kann das Verfahren auch bei niedrigen maximalen Betriebsfrequenzen der verwendeten Tankentlüftungsventile durch Nutzung der mehreren parallel geschalteten Tankentlüftungsventile selbst bei hohen Drehzahlen des Verbrennungsmotors genutzt werden. In particular, if an activation of the tank venting valve takes place with each control of an inlet valve, the feasibility of the method is limited by the maximum operating frequency of the tank venting valve. If only a single tank vent valve is present, an implementation of the method is therefore possibly possible only in a low speed range of the internal combustion engine. An expansion of the operating range is possible by using the device for regenerating the fuel vapor absorber of a fuel tank. This has a tank vent line, which ends in a suction pipe of an internal combustion engine. Several connecting lines connect the fuel vapor absorber to the tank vent line. In each of the connecting lines, a tank ventilation valve is arranged in each case. In the method can now be provided that the tank ventilation valves of this device are driven alternately. As a result, the method can be used even at low maximum operating frequencies of the tank ventilation valves used by using the plurality of parallel connected tank vent valves even at high speeds of the internal combustion engine.
Das Computerprogramm ist eingerichtet jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist um einen Kraftstoffdampfabsorber eines Kraftstofftanks mittels des Verfahrens zu regenerieren.The computer program is set up to perform each step of the method, in particular when it is running on a computing device or electronic control unit. It allows the implementation of the method in a conventional electronic control unit without having to make structural changes. For this purpose it is stored on the machine-readable storage medium. By loading the computer program on a conventional electronic control unit, the electronic control unit is obtained, which is set up to regenerate a fuel vapor absorber of a fuel tank by means of the method.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description.
Ausführungsbeispiele der Erfindung Embodiments of the invention
In einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug ist ein Kraftstofftank
Im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors
In einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Ansteuerung A des Tankentlüftungsventils
In
In einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in jedem Zeitraum Δt, in dem die Einlassventile
In allen voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Ansteuerung A des Tankentlüftungsventils
In einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regenerieren eines Kraftstoffdampfabsorbers
In einem vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt, wie in
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