DE102016205840A1

DE102016205840A1 - Verfahren zum Spülen eines Sorptionsmittels für Kraftstoffdämpfe sowie Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016205840A1
Application number: DE102016205840.1A
Authority: DE
Inventors: Jens Wodausch; Jan Knaup; Steffen Görner; Florian Imbt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2017-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen eines Sorptionsmittels (52) für Kraftstoffdämpfe aus einem Kraftstofftank (22) eines Fahrzeugs (1), insbesondere eines Aktivkohlefilters. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Spülen des Sorptionsmittels (52) mit Luft zum Austrag von Kraftstoffdämpfen aus dem Sorptionsmittel (52) während eines ungefeuerten Schubbetriebs des Fahrzeugs (1) erfolgt. Dabei wird die mit den ausgetragenen Kraftstoffdämpfen beladene Spülluft dem Verbrennungsmotor (10) oder dem Abgassystem (40) zugeführt. Die Durchführung des Spülvorgangs im ungefeuerten Schubbetrieb hat den Vorteil, dass hohe und fahrerunabhängige Massenströme an Spülluft bereitgestellt werden können und dass das Verfahren ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen in bestehende Fahrzeuge implementiert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen eines Sorptionsmittels für Kraftstoffdämpfe, insbesondere eines Aktivkohlefilters. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, das zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist.
Der Kraftstoff für den Betrieb von Verbrennungsmotoren, die beispielsweise dem Fahrzeugantrieb dienen, wird in Kraftstofftanks gelagert. Abhängig von der Außentemperatur, der freien Flüssigkeitsoberfläche des Kraftstoffs etc. kommt es in mehr oder weniger starkem Ausmaß zu einer Verdunstung des Kraftstoffs, insbesondere von niedermolekularen Kohlenwasserstoffen. Diese Kraftstoffdämpfe werden üblicherweise in einem Aktivkohlefilter aufgefangen, der in einer Entlüftungsleitung des Tanks angeordnet ist. Da die Beladungskapazität von Aktivkohlefiltern begrenzt ist, müssen diese von Zeit zu Zeit mit einem Luftstrom gespült werden. Es versteht sich, dass der mit den von dem Filter desorbierten Kraftstoffdämpfen beladene Spülluftstrom nicht unbehandelt in die Umwelt geleitet werden darf. In diesem Zusammenhang ist bekannt, den Spülluftstrom dem Verbrennungsmotor zuzuleiten, um so eine motorische Verbrennung der im Spülluftstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffe zu erzielen.
DE 41 34 199 C2 sieht vor, in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors den Spülluftstrom aus einem Aktivkohlefilter wahlweise der Verbrennungsluft des Verbrennungsmotors zuzuführen oder der Abgasanlage des Fahrzeugs, insbesondere einer Sekundärluftleitung derselben, um eine Nachverbrennung im Abgaskatalysator zu erzielen. Letzteres erfolgt nur bei betriebsbereitem Abgaskatalysator. Ein ähnliches System wird in DE 10 2010 054 351 A1 vorgeschlagen, wobei allerdings hier die katalytische Nachbehandlung des Spülluftstroms nicht in der Abgasanlage des Verbrennungsmotors, sondern in einem eigenen Katalysator erfolgt.
Unabhängig von der Nachbehandlung des Spülluftstroms von Aktivkohlefiltern besteht eine Anforderung für eine ausreichende Regeneration desselben in der Sicherstellung eines hinreichenden Massenstroms der Spülluft durch den Filter. In vielen Systemen wird die Spülluft über den Verbrennungsmotor aus der Umgebung angesaugt. Der Massenstrom hängt stark vom Fahrverhalten des Fahrers sowie von dem Hubraum des Motors ab. Dabei wirkt sich das Fahrverhalten umso stärker aus, je kleiner der Hubraum ist. So kann beispielsweise bei aufgeladenen Ottomotoren mit kleinem Hubraum bei häufigem Fahren im Niedriglastbereich ein für eine quantitative Spülung des Aktivkohlefilters ausreichender Massenstrom nicht zuverlässig sichergestellt werden.
Um dieses Problem zu lösen, sind verschiedene konstruktive Maßnahmen bekannt, wie Einsatz einer Venturidüse, eines Drucklufttanks, einer Spülpumpe, einer Absperrvorrichtung des Kraftstofftanks, oder einer Querschnittsvergrößerung der Spülleitung. Alle diese Maßnahmen sind jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden oder können den Fahrereinfluss nicht vollständig eliminieren.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Spülen eines Sorptionsmittels für Kraftstoffdämpfe und ein entsprechendes Fahrzeug anzugeben, mit dem bei keinen oder geringen Zusatzkosten die Probleme des Stands der Technik ganz oder teilweise gelöst werden. Insbesondere soll der Einfluss des Fahrverhaltens verringert und ein hoher Massenstrom der Spülluft in einem breiteren Betriebspunktbereich sichergestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Spülen eines Sorptionsmittels für Kraftstoffdämpfe eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Spülen eines Sorptionsmittels für Kraftstoffdämpfe eines Fahrzeugs, bezieht sich auf ein Fahrzeug das folgendes aufweist: einen mit einem Kraftstoff betreibbaren Verbrennungsmotor; ein einen Abgaskatalysator aufweisendes Abgassystem; einen Kraftstofftank; einen mit dem Kraftstofftank fluidführend verbundenes und das Sorptionsmittel enthaltenden Sorptionsmittelbehälter und eine den Sorptionsmittelbehälter mit dem Verbrennungsmotor und/oder dem Abgastrakt stromauf des Abgaskatalysators verbindende Spülleitung. Das Verfahren sieht vor, dass ein Spülen des Sorptionsmittels mit Luft zum Austrag von Kraftstoffdämpfen aus dem Sorptionsmittel während eines ungefeuerten Schubbetriebs des Fahrzeugs erfolgt.
Insbesondere umfasst das Verfahren die Schritte:

– Feststellen, ob ein Schubbetrieb des Fahrzeugs bei abgeschalteter Zufuhr von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zum Verbrennungsmotor vorliegt, und wenn ein solcher ungefeuerter Schubbetrieb vorliegt,
– Durchführen des Spülens durch Fördern von Luft durch den Sorptionsmittelbehälter und Zuführen der mit Kraftstoffdampf beladenen Luft über die Spülleitung zum Verbrennungsmotor oder Abgastrakt.

Die Erfindung macht sich zunutze, dass im Schubbetrieb des Fahrzeugs hohe Luftmassenströme den Verbrennungsmotor durchströmen und somit hohe Spülmengen durch den Sorptionsmittelbehälter und dem darin befindlichen Sorptionsmittel darstellbar sind. Dabei hängt im Schubbetrieb die darstellbare Spülmenge praktisch nicht vom Fahrerverhalten ab. Da im ungefeuerten Schubbetrieb die durch den Verbrennungsmotor geförderte Luft nicht mit über die Kraftstoffleitung zugeführten Kraftstoff vermischt und verbrannt wird, enthält das „Abgas“ des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb viel Sauerstoff, der zur katalytischen Nachverbrennung der aus dem Sorptionsmittel ausgetragenen Kraftstoffdämpfe genutzt werden kann. Zudem sind zur Umsetzung des Verfahrens keine konstruktiven Maßnahmen an dem bestehenden System notwendig. Vielmehr reicht eine entsprechend eingerichtete Steuerung aus, um das Verfahren durchzuführen, insbesondere um die Spülluftleitung beispielsweise durch Öffnen eines Ventils freizugeben. Demgegenüber ist in herkömmlichen Systemen das Öffnen von Tankentlüftungsventilen im Schubbetrieb unterbunden.
In vorteilhaften Ausführungen umfasst das Verfahren ferner den Schritt: Prüfen, ob der Abgaskatalysator betriebsbereit ist, wobei das Spülen nicht erfolgt, wenn der Abgaskatalysator nicht betriebsbereit ist. Indem somit das Spülen des Sorptionsmittels im Schubbetrieb nur dann erfolgt, wenn der Abgaskatalysator betriebsbereit ist, wird sichergestellt, dass die aus dem Sorptionsmittel ausgetragenen Kraftstoffdämpfe, also Kohlenwasserstoffe, katalytisch auf dem Katalysator nachverbrannt werden und nicht in die Umwelt gelangen.
Abgaskatalysatoren benötigen eine bestimmte Mindesttemperatur, die auch als Anspring- oder Light-Off-Temperatur bezeichnet wird, um eine ausreichende katalytische Aktivität aufzuweisen. Dabei ist die Light-Off-Temperatur als diejenige Temperatur definiert, bei der der Katalysator 50% seiner maximalen Konvertierungsrate aufweist. Die Light-Off-Temperatur hängt von der Art des Katalysators ab. Somit umfasst das Prüfen, ob der Abgaskatalysator betriebsbereit ist, in Ausführungen des Verfahrens das Prüfen, ob der Abgaskatalysator eine vorbestimmte Mindesttemperatur aufweist, insbesondere die Light-Off-Temperatur. Dies kann durch direktes Erfassen der Temperatur des Abgaskatalysators oder indirekt der Temperatur des Abgases mittels geeigneter Temperatursensoren erfolgen. Alternativ kann die Katalysatortemperatur in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Verbrennungsmotors modelliert werden. Weiterhin kann die Konzentration einer Abgaskomponente durch eine stromab des Katalysators angeordnete Abgassonde erfasst und hieraus seine Aktivität ermittelt werden.
In bevorzugten Ausführungen der Erfindung erfolgt das Fördern von Luft durch den Sorptionsmittelbehälter mittels Pump- oder Saugwirkung des Verbrennungsmotors. Im Schubbetrieb, bei dem eine kinetische Energie oder aktuelle Leistung des Fahrzeugs größer ist als eine durch den Fahrer angeforderte Leistung, wird das Fahrzeug durch den Schub bewegt und der Verbrennungsmotor geschleppt. Die rollenden Räder des Fahrzeugs übertragen dabei die Bewegungsenergie über den Antriebsstrang auf die Kolben und Ein- und Auslassventile des Motors, die somit angetrieben werden und eine Pumpwirkung erzeugen. Durch Nutzen des geschleppten Motors im Schubbetrieb als Pumpe erübrigt sich ein zusätzliches Fördermittel für die Luftförderung durch den Sorptionsmittelbehälter.
In Ausführungen des Verfahrens wird während des Spülens ein Anteil von Kohlenwasserstoffen im Abgas des Verbrennungsmotors stromauf oder stromab des Abgaskatalysators durch Einstellen eines Massen- oder Volumenstroms der durch den Sorptionsmittelbehälter geförderten Luft gesteuert oder geregelt. Hier ist also der Kohlenwasserstoffanteil im Abgas (beziehungsweise eine entsprechende Lambdasondenspannung oder ein entsprechender Lambdawert) die Regel- oder Steuergröße, die über die Variation des Massen- oder Volumenstroms der Spülluft eingestellt wird. Diese Verfahrensvariante ermöglicht, im ungefeuerten Schubbetrieb das Luftverhältnis, insbesondere die Konzentration der Kohlenwasserstoffe in der Spülluft so zu beeinflussen, dass eine ausreichende, insbesondere vollständige katalytische Umsetzung auf dem Katalysator gewährleistet ist und vorgeschriebene Abgasgrenzwerte nicht überschritten werden.
Insbesondere kann der Anteil von Kohlenwasserstoffen im Abgas auf einen vorbestimmten Wert gesteuert oder geregelt werden. Hierbei wird also ähnlich wie bei der üblichen Motorsteuerung im gefeuerten Betrieb ein einzustellender Lambdawert, insbesondere stromauf des Katalysators vorgegeben. Handelt es sich um einen Dreiwegekatalysator, so ist ein einzustellender Solllambdawert von 1,0, also ein stöchiometrisches Verhältnis von Luft und Kohlenwasserstoffen bevorzugt.
In einer alternativen Ausführung wird der Anteil von Kohlenwasserstoffen so gesteuert oder geregelt, dass er eine vorbestimmte Schwelle nicht überschreitet. Hierbei wird also ein nicht zu überschreitender Maximalwert für den Kohlenwasserstoffanteil beziehungsweise ausgedrückt als ein Lambdawert ein nicht zu unterschreitender Lambdawert vorgegeben. Im ungefeuerten Schubbetrieb sind die im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe ausschließlich auf die mit der Spülluft aus dem Sorptionsmittel ausgetragenen Kraftstoffdämpfen zurückzuführen. Anders als im gefeuerten Betrieb des Motors ist das Einstellen eines vorbestimmten Lambdawerts im ungefeuerten Schubbetrieb schwierig. Somit wird durch die Maximalsteuerung dennoch erreicht, dass festgelegte Emissionsgrenzwerte eingehalten werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung umfasst das Verfahren ferner die Schritte: Erfassen eines Luftverhältnisses eines Abgases des Verbrennungsmotors und Einstellen eines Massen- oder Volumenstroms der durch den Sorptionsmittelbehälter geförderten (und dem Verbrennungsmotor oder dem Abgastrakt zugeführten) Luft in Abhängigkeit des erfassten Luftverhältnisses. Diese Verfahrensvariante entspricht somit einem Regelverfahren, bei dem die Regelgröße (das Luftverhältnis beziehungsweise Anteil von Kohlenwasserstoffen, Lambdawert oder Sondenspannung) erfasst wird und für die (Neu)bestimmung der Stellgröße (Massen- oder Volumenstrom der Spülluft) genutzt wird. Auf diese Weise kann im ungefeuerten Schubbetrieb das Luftverhältnis, insbesondere die Konzentration der Kohlenwasserstoffe im Abgas, besonders genau kontrolliert und eine weitestgehend vollständige katalytische Umsetzung auf dem Katalysator gewährleistet werden. Das Luftverhältnis beschreibt das Verhältnis von Luft zu Kohlenwasserstoffen. Üblicherweise wird das Luftverhältnis als Lambdawert (λ) ausgedrückt, wobei ein Lambdawert von Eins als dasjenige Verhältnis festgelegt ist, bei dem die Luft, also der Luftsauerstoff, gerade ausreicht, um die Kohlenwasserstoffe stöchiometrisch zu Kohlendioxid umzusetzen. Der Lambdawert wird üblicherweise durch Lambdasonden gemessen, die den Sauerstoffgehalt des Abgases erfassen.
Vorzugsweise wird ein durch den Sorptionsmittelbehälter geförderter Massen- oder Volumenstrom durch eine Öffnungszeit und/oder einen Öffnungsquerschnitt eines in der Spülleitung angeordneten Stellmittels eingestellt. Durch Einstellen einer vorbestimmten Öffnungszeit und/oder eines vorbestimmten Öffnungsquerschnitts des Stellmittels kann auf diese Weise auch der Anteil von Kohlenwasserstoffen im Abgas eingestellt werden.
Vorzugsweise wird die mit den aus dem Sorptionsmittel ausgetragenen Kraftstoffdämpfen beladene Spülluft dem Verbrennungsmotor zugeführt. Bei einer Spülung des Sorptionsmittels während eines gefeuerten Betriebs des Verbrennungsmotors werden dann die ausgetragenen Kraftstoffdämpfe im Motor zusammen mit dem zugeführten Kraftstoff verbrannt. Bei einer Spülung während eines ungefeuerten Schubbetriebs des Motors werden die ausgetragenen Kraftstoffdämpfe zwar nicht im Motor jedoch im nachgeschalteten Abgassystem verbrannt. Auf diese Weise wird nur ein mit dem Verbrennungsmotor oder seinem Luftversorgungssystem verbundenes Spülluftleitungssystem benötigt und eine direkt mit dem Abgaskanal verbundene Spülleitung ist entbehrlich.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug umfassend:

– einen mit einem Kraftstoff betreibbaren Verbrennungsmotor,
– ein einen Abgaskatalysator aufweisendes Abgassystem,
– einen Kraftstofftank,
– einen mit dem Kraftstofftank fluidführend verbundenes und das Sorptionsmittel enthaltenden Sorptionsmittelbehälter,
– eine den Sorptionsmittelbehälter mit dem Verbrennungsmotor und/oder dem Abgastrakt stromauf des Abgaskatalysators verbindende Spülleitung,
– eine zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtete Steuereinrichtung.

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 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung;
2 ein Fließdiagramm zum Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Spülen eines Sorptionsmittels für Kraftstoffdämpfe des Fahrzeugs gemäß 1;
3 eine Funktionsstruktur zur Steuerung des Tankentlüftungsventils gemäß einer ersten Ausführung des Verfahrens;
4 eine Funktionsstruktur zur Steuerung des Tankentlüftungsventils gemäß einer zweiten Ausführung des Verfahrens; und
5 eine Funktionsstruktur zur Vorbestimmung eines Lambda-Reduzierfaktors für die Funktionsstrukturen gemäß 1 und 2.
1 zeigt ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor 10, ein Kraftstoffversorgungssystem 20, ein Luftversorgungssystem 30, ein Abgassystem 40 sowie ein Kraftstoffdampfsorptionssystem 50.
Der Verbrennungsmotor 10 umfasst zumindest einen, hier beispielsweise vier Zylinder 11 und kann ein (selbstzündender) Dieselmotor oder ein (fremdgezündeter) Ottomotor sein. Im vorliegenden Beispiel ist er ein mittels Zündkerzen gezündeter Ottomotor.
Der Verbrennungsmotor 10 ist mit einem Kraftstoff 21 betreibbar, hier Benzin. Der Kraftstoff ist in einem Kraftstofftank 22 gelagert, der über einen Einfüllstutzen 23 betankt werden kann und mit einen Pegelsensor 24 zum Erfassen des Füllstands ausgestattet ist. Der Kraftstoff 21 wird über eine aus dem Kraftstofftank 22 abzweigende Kraftstoffleitung 25 mittels einer Kraftstoffpumpe 26 dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt, wo er mittels eines Einspritzsystems 27 auf die Zylinder 11 des Motors 10 verteilt wird. Nicht im Einzelnen dargestellte Einspritzventile des Einspritzsystems 27 spritzen den Kraftstoff in die Verbrennungsluft vor ihrer Zufuhr zu den Zylindern 11 oder – Fall direkteinspritzender Motoren – direkt in die Zylinder 11 ein.
Die Verbrennungsluft 31 wird dem Motor 10 durch das Luftversorgungssystem 30 zugeführt, welches die Luft 31 aus der Umgebung ansaugt und in den Motor 10 über eine Ansaugleitung 32 und einen Luftkrümmer 33, der die Luft auf die Zylinder 11 verteilt, einspeist. Im dargestellten Beispiel wird die Verbrennungsluft 31 durch einen Verdichter 35 eines Abgasturboladers 34 verdichtet, um den Motor 10 mit einem erhöhten Ladedruck und damit einer höheren Leistung betreiben zu können. Der Verdichter 35 wird durch eine im Abgassystem angeordnete Turbine 44 über eine Welle angetrieben. In der Ansaugleitung 32 stromab des Verdichters 35 ist eine stellbare Drosselklappe 36 angeordnet, mittels welcher die Zylinderfüllung steuerbar oder regelbar ist. Das Luftversorgungssystem 30 verfügt ferner über eine Rückstromleitung 37, die stromab des Verdichters 35 von der Ansaugleitung 32 abzweigt und stromauf des Verdichters 35 wieder in die Ansaugleitung 32 mündet. In der Rückstromleitung 37 ist eine Saugstrahlpumpe 38 angeordnet. Die Funktion der Rückstromleitung 37 und der Saugstrahlpumpe 38 im Rahmen des Kraftstoffdampfsorptionssystems wird noch später erläutert.
Ein Abgas 41 des Verbrennungsmotors 10 wird über das Abgassystem 40 abgeführt und katalytisch nachbehandelt. Das Abgassystem 40 umfasst hierzu einen Abgaskrümmer 42, der die Abgase aus den Zylindern 11 des Motors 10 sammelt und in einen gemeinsamen Abgaskanal 43 einleitet. In dem Abgaskanal 43 ist die bereits erwähnte Turbine 44 des Abgasturboladers 34 angeordnet, sodass das Abgas 41 unter Entzug von kinetischer Energie die Turbine 44 und damit den Verdichter 35 antreibt. Die Turbine 44 ist mittels eines Turbinenbypasses 45 umgehbar, wobei der durch den Turbinenbypass 45 geleitete Anteil des Abgases 41 mittels eines im Turbinenbypass 45 angeordneten Stellmittels 46, insbesondere eines elektrisch betätigten Ventils, einstellbar ist. Um limitierte Bestandteile des Abgases 41 in nicht oder weniger relevante Verbindungen zu überführen, weist das Abgassystem 40 einen Abgaskatalysator 47 auf. Abgaskatalysatoren sind üblicherweise aus einem vom Abgas 41 durchströmbaren Katalysatorträger aufgebaut der mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist. Die chemische Zusammensetzung der katalytischen Beschichtung bestimmt, welche Abgaskomponenten katalytisch umgesetzt werden. Oxidationskatalysatoren katalysieren die Konvertierung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO, Reduktionkatalysatoren unterstützen die Konvertierung von Stickoxiden NOx und Dreiwegekatalysatoren vereinen die Funktionen von Oxidations- und Reduktionkatalysatoren. Vorliegend ist der dargestellte Abgaskatalysator 47 ein Dreiwegekatalysator. Darüber hinaus kann das Abgassystem 40 weitere Nachbehandlungskomponenten enthalten, wie Partikelfilter, welche Feststoffe des Abgases zurückhalten, oder Speicherkatalysatoren, welche gasförmige Abgaskomponenten binden. Stromauf des Abgaskatalysators 47 ist eine erste Lambdasonde 48 im Abgaskanal 43 angeordnet, welche ein Luft-Kraftstoffverhältnis (nachfolgend Luftverhältnis), genauer gesagt den Anteil von Sauerstoff im rohen, unbehandelten Abgas 41 misst. Die erste Lambdasonde 48 dient hauptsächlich zur Regelung des dem Verbrennungsmotor 10 zugeführten Luftkraftstoffgemischs beziehungsweise dem Kraftstoffanteil in diesem. Stromab des Abgaskatalysators 47 ist eine zweite Lambdasonde 49 im Abgaskanal 43 angeordnet, welche das Luft-Kraftstoffverhältnis (nachfolgend Luftverhältnis) beziehungsweise den Anteil von Sauerstoff im Abgas 41 nach Passage des Katalysators 47 misst. Funktion der zweiten Lambdasonde 49 ist unter anderem, die Funktion des Katalysators 47 zu überwachen. Beide Lambdasonden 48, 49 geben in Abhängigkeit des Sauerstoffanteils des Abgases 41 ein Sondensignal in Form einer Spannung aus. Die Lambdasonden 48, 49 können unabhängig voneinander als Breitbandlambdasonden oder Sprunglambdasonden ausgebildet sein. Das Spannungssignal von Breitbandlambdasonden verläuft in weiten Bereichen im Wesentlichen proportional zum Lambdawert das Abgases, während das Spannungssignal von Sprunglambdasonden lediglich um einen Lambdawert von 1 ± 0,03 eine starke Abhängigkeit vom Lambdawert zeigt. Bei einem Ottomotor 10 mit nachgeschaltetem Dreiwegekatalysator 47 wird der Motor 10 in den meisten Betriebspunkten mit einem stöchiometrischen Verbrennungslambda von Eins geregelt, da bei diesem Wert der Dreiwegekatalysator 47 seine optimale Konvertierungsleistung der drei Abgaskomponenten HC, CO und NOx aufweist. In dieser Konstellation ist die erste Lambdasonde 48 häufig als Breitbandlambdasonde ausgestaltet und die zweite Lambdasonde 49 als Sprunglambdasonde. Das Abgassystem 40 kann weitere, hier nicht dargestellte Sensoren umfassen, insbesondere einen Temperatursensor zur Erfassung der Abgastemperatur oder der Temperatur des Katalysators 47.
Das Kraftstoffdampfsorptionssystem 50 weist einen Sorptionsmittelbehälter 51 auf, in dem ein Sorptionsmittel 52 zur Sorption von Kraftstoffdämpfen, also Kohlenwasserstoffen, vorliegt. Unter Sorption wird vorliegend jegliche reversible Bindung verstanden, beispielsweise Absorption, physikalische Adsorption (Physisorption) und/oder chemische Adsorption (Chemisorption). Vorzugsweise handelt es sich bei dem Sorptionsmittel 52 um Aktivkohle, insbesondere einen Aktivkohlefilter, der Kraftstoffdämpfe durch physikalische Adsorption bindet. Der Sorptionsmittelbehälter 51 ist über eine Kraftstoffdampfleitung 53 mit dem Kraftstofftank 51 verbunden. Eine Spülleitung 54 zweigt vom Sorptionsmittelbehälter 52 ab und teilt sich in eine erste Teilspülleitung 541 und eine zweite Teilspülleitung 542 auf. Die erste Teilspülleitung 541 mündet über die Saugseite der Saugstrahlpumpe 38 in die Rückstromleitung 37. Die zweite Teilspülleitung 542 mündet stromab der Drosselklappe 36 in die Ansaugleitung 32 oder direkt in den Luftkrümmer 33. In dem gemeinsamen Abschnitt der Spülleitung 54 ist ein Stellmittel 55 zur Einstellung, insbesondere Begrenzung, des Volumenstroms in der Spülleitung 54 angeordnet. Das Stellmittel 55 ist im vorliegenden Beispiel als elektromotorisch stellbares Ventil ausgestaltet und wird nachfolgend auch als Tankentlüftungsventil bezeichnet. In den Teilspülleitungen 541, 542 ist jeweils ein Sperrmittel 56, 57 angeordnet, das ausgestaltet ist, eine Durchströmung nur in Richtung der Rückstromleitung 37 beziehungsweise der Ansaugleitung 32 oder dem Luftkrümmer 33 zuzulassen. Ist der stromabwärtige Druck am Sperrmittel 56, 57 größer als der stromaufwärtige Druck oder größer als ein vorbestimmter Druck, schließen die Sperrmittel 56, 57 selbsttätig. Das Kraftstoffdampfsorptionssystem 50 umfasst ferner ein Diagnosemodul 58, das über zwei Leitungen fluidführend mit dem Sorptionsmittelbehälter 51 verbunden ist. Das Diagnosemodul 58 weist ein mit der Umgebung verbundenes Überdruckventil und eine Pumpe auf (beides nicht dargestellt). Das Diagnosemodul 58 dient einerseits zum Druckausgleich des Sorptionsmittelbehälters 51 und des Kraftstofftanks 22 und andererseits der Überwachung auf ein Tankleck.
Die Steuereinrichtung 60 steuert in an sich bekannter Weise den Betrieb des Motors 10, insbesondere die zugeführte Verbrennungsluftmenge über die Ansteuerung der Drosselklappe 36, und die zugeführte Kraftstoffmenge über Ansteuerung der Kraftstoffpumpe 26 und des Einspritzsystems 27. Ferner verfügt die Steuereinrichtung 60 über ein Tankentlüftungssteuermodul 61, das eingerichtet ist, das Kraftstoffdampfsorptionssystem 50 zu steuern und insbesondere das Sorptionsmittel 52 von Zeit zu Zeit mit Frischluft zu spülen, um die sorbierten Kraftstoffdämpfe aus dem Sorptionsmittel 52 zu desorbieren und über die erste Teilspülleitung 541 oder die zweite Teilspülleitung 542 auszutragen und dem Motor 10 zuzuführen. Zu diesem Zweck gehen verschiedene Signale in die Steuereinrichtung 60 ein. Diese umfassen insbesondere ein Pedalwertgebersignal PWG, das ein Maß für die Betätigung eines Fahrpedals durch den Fahrer des Fahrzeugs und damit eine angeforderte Last repräsentiert, die aktuelle Motordrehzahl n, eine aktuelle Abgastemperatur T_E oder Katalysatortemperatur T_C, den aktuellen mit der ersten Lambdasonde 48 erfassten Lambdawert λ1 (beziehungsweise die von der ersten Lambdasonde ausgegebene Sondenspannung U1, den aktuellen mit der zweiten Lambdasonde 49 erfassten Lambdawert λ2 (beziehungsweise die von der zweiten Lambdasonde ausgegebene Sondenspannung U2), etc. In Abhängigkeit dieser Signale steuert die Steuereinrichtung 60 die verschiedenen Stellmittel des Fahrzeugs an, indem sie Steuersignale ermittelt und an die entsprechenden Stellmittel ausgibt. Diese Steuersignale umfassen insbesondere ein Signal S_36 zur Ansteuerung der Drosselklappe 36, um die Zylinderfüllung zu steuern, ein Signal S_27 zur Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzsystems 27, um die zugeführte Kraftstoffmenge zu steuern, und ein Signal S_55 zur Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 55, um seinen Öffnungsquerschnitt und/oder seine Öffnungszeit zu steuern.
Das in 1 dargestellte Kraftstoffdampfsorptionssystem 50 des Fahrzeugs 1 kann in einem Beladungsmodus und mindestens einem Spülmodus betrieben werden und zeigt dabei folgende Funktionen:
In einem Beladungsmodus ist das Tankentlüftungsventil 55 geschlossen. Kraftstoffdämpfe, die aus dem Kraftstoff 21 im Tank 22 verdunsten, gelangen über die Kraftstoffdampfleitung 53 in den Sorptionsmittelbehälter 51, wo sie vom Sorptionsmittel (hier Aktivkohle) 52 adsorbiert werden. Unterdessen ist das in dem Diagnosemodul 58 enthaltene Ventil im Beladungsmodus permanent offen, um so einen Druckausgleich zwischen dem Kraftstofftank 22 beziehungsweise dem Sorptionsmittelbehälter und der Umgebung zu ermöglichen.
Im Spülmodus des Kraftstoffdampfsorptionssystems 50, der einen gefeuerten Spülmodus und einen ungefeuerten Spülmodus umfasst, wird das Tankentlüftungsventil 55 so angesteuert, dass es zumindest zeitweise öffnet, wobei ein freier Strömungsquerschnitt und/oder Öffnungsintervalle durch das Signal S_55 eingestellt werden. Der Spülmodus kann einerseits beladungsabhängig aktiviert werden, beispielsweise wenn eine vorbestimmte Betriebsdauer im Sorptionsbetriebsmodus abgelaufen ist und somit eine vorbestimmte Beladungsgrenze des Sorptionsmittels 52 mutmaßlich erreicht ist. Alternativ oder ergänzend kann der Spülmodus beladungsunabhängig aktiviert werden, wenn der Betriebspunkt des Fahrzeugs günstig ist.
Der erste, gefeuerte Spülmodus kommt zum Einsatz, wenn der Verbrennungsmotor 10 „gefeuert“, das heißt, unter Kraftstoffzufuhr und -verbrennung betrieben wird. Dabei wird die Verbrennungsluft über den Verdichter 35 verdichtet und dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt. Ein Teil der verdichteten Luft zweigt stromab des Verdichters 35 von der Luftansaugleitung 32 ab und wird über die Rückführleitung 37 wieder stromauf des Verdichters 35 zugeführt. Sofern ein ausreichend hoher Druck von beispielsweise 1000 mbar, das heißt, ein aufgeladener Betriebspunkt in der Leitung 32 beziehungsweise dem Luftkrümmer 33 vorliegt, schließt das in der Leitung 542 angeordnete Ventil 57 und das in der ersten Teilspülleitung 541 angeordnete erste Rückschlagventil 56 öffnet. Wird nun das Tankentlüftungsventil 55 geöffnet, wird mittels des in der Leitung 37 rückgeführten verdichteten Luftstroms Spülluft über die Spülleitungen 54 und 541 durch die Saugstrahlpumpe 38 angesaugt und mit der Verbrennungsluft vermischt. Die hierzu erforderliche Frischluft strömt aus der Umgebung über das Überdruckventil des Diagnosemoduls 58 in den Sorptionsmittelbehälter 51 ein und trägt desorbierten Kraftstoffdampf aus. Die mit dem Kraftstoffdampf beladene Spülluft wird über die Saugstrahlpumpe 38 gemäß dem Venturiprinzip aufgrund der Druckdifferenz in der Ansaugleitung 32 vor und hinter dem Verdichter 35 angesaugt, der Verbrennungsluft zugemischt und über die Ansaugleitung 32 und den Luftkrümmer 33 dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt. Dort verbrennt der Kraftstoffdampf zusammen mit dem über das Einspritzsystem 27 zugeführten Kraftstoff 21. Das Abgas 41 wird über das Abgassystem 40 abgeführt und katalytisch nachbehandelt.
Der erfindungsgemäße zweite, ungefeuerte Spülmodus kommt in Schubphasen des Fahrzeugs zum Einsatz, in denen das Fahrzeug 1 allein aufgrund seiner überschüssigen kinetischen Energie rollt und Kolben und Ein- und Auslassventile des Motors 10 durch die drehende Kurbel-beziehungsweise Nockenwelle bewegt („geschleppt“) werden. In Schubphasen wird aus Verbrauchs- und Emissionsgründen die Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor 10 aus dem Kraftstofftank 22 unterbrochen und bei Ottomotoren üblicherweise die Zündung ausgesetzt. Eine Schubphase wird üblicherweise anhand des Pedalwertgebersignals PWG erkannt, beispielsweise wenn der Fahrer das Fahrpedal zurücknimmt, um das Fahrzeug zu verzögern. In einem solchen ungefeuerten Schubbetrieb des Fahrzeugs 1 liegt ein geringer Druck in der Ansaugleitung 32 stromab des Verdichters 35 und in der Rückführleitung 37 vor, sodass das erste Rückschlagventil 56 geschlossen und das zweite, in der zweiten Teilspülleitung 542 angeordnete Rückschlagventil 57 geöffnet ist. Wird nun das Tankentlüftungsventil 55 geöffnet, wird mittels des geschleppten Motors 10 Luft über die zweite Teilspülleitung 542 angesaugt, die wiederum über das Überdruckventil des Diagnosemoduls 58 aus der Umgebung in den Sorptionsmittelbehälter 51 einströmt und aus dem Sorptionsmittel 52 desorbierten Kraftstoffdampf austrägt. Die somit mit Kraftstoffdampf beladene Spülluft strömt aus dem Behälter 51 durch die Spülleitung 54 und die Teilspülleitung 542 und wird der Verbrennungsluft des Verbrennungsmotors 10 zugemischt. Da der Motor 10 nicht gefeuert betrieben wird, erfolgt keine motorische Verbrennung der Kohlenwasserstoffe. Vielmehr werden diese erst in dem nachgeschalteten Abgaskatalysator 47 katalytisch umgesetzt.
Den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Spülen eines Sorptionsmittels 52 wird in 2 anhand einer Ausführung erläutert.
Das Verfahren startet in Schritt S1. In einem optionalen Schritt S2 wird überprüft, ob eine Spülnotwendigkeit des Sorptionsmittels 52 vorliegt. Das Vorliegen einer Spülnotwendigkeit wird beispielsweise festgestellt, indem überprüft wird, ob eine vorbestimmte Betriebsdauer des Kraftstoffdampfsorptionssystems 50 im Beladungsmodus verstrichen ist. Zusätzlich können weitere Parameter in diese Bestimmung einbezogen werden, insbesondere die während der vergangenen Betriebsdauer vorgelegene durchschnittliche oder maximale Außentemperatur. Wird die Abfrage in S2 verneint, das heißt, es ist nicht von dem Erreichen einer vorbestimmten Beladungsgrenze des Sorptionsmittels 52 auszugehen, so endet das Verfahren und geht zurück zum Start, um einen erneuten Verfahrenszyklus zu beginnen. Wird die Abfrage in S2 hingegen bejaht, das heißt, es ist von dem Erreichen der vorbestimmten Beladungsgrenze des Sorptionsmittels 52 auszugehen, geht das Verfahren weiter zu S3.
In S3 wird geprüft, ob ein ungefeuerter Schubbetrieb des Fahrzeugs 1 vorliegt, in welchem das Fahrzeug durch den Schub bewegt wird und die Kraftstoffzufuhr aus dem Tank 22 unterbrochen wird. Wie bereits erwähnt, wird eine Schubphase des Fahrzeugs vorzugsweise anhand des Pedalwertgebersignals PWG festgestellt. Liegt kein ungefeuerter Schubbetrieb des Fahrzeugs 1 vor, geht das Verfahren weiter zu dem optionalen Schritt S4, in dem die Voraussetzungen für die Durchführung des gefeuerten Spülmodus überprüft werden und dieser bei affirmativer Beantwortung durchgeführt wird.
Liegt hingegen ein ungefeuerter Schubbetrieb des Fahrzeugs 1 vor, geht das Verfahren weiter zu Schritt S5. In S5 wird abgefragt, ob der Abgaskatalysator 47 betriebsbereit ist. Dieses kann einerseits erfolgen, indem die Katalysatortemperatur T_C beziehungsweise die Abgastemperatur T_E oberhalb einer vorbestimmten Temperaturschwelle liegt, welche die Betriebsbereitschaft des Katalysators kennzeichnet. Alternativ kann die Katalysatortemperatur in bekannter Weise in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 10 anhand von Kennfeldern modelliert werden. Andererseits kann die Betriebsbereitschaft aus der Auswertung der Lambdasondensignale U1 oder λ1 und U2 oder λ2 ermittelt werden, das heißt die Katalysatoraktivität wird direkt durch erfasste Konvertierungsrate bestimmt. Wir die Abfrage in S5 verneint, das heißt der Abgaskatalysator 47 ist (noch) nicht ausreichend betriebsbereit, endet das Verfahren und geht zurück zum Start, um einen erneuten Verfahrenszyklus zu beginnen. Ist andererseits der Katalysator 47 betriebsbereit, geht das Verfahren weiter zu S6.
In S6 wird der ungefeuerte Spülmodus durchgeführt. Hierfür wird das Tankentlüftungsventil 55 durch das Steuersignal S_55 der Steuereinrichtung 60 so angesteuert, dass es entsprechend einem vorbestimmten Öffnungsquerschnitt oder entsprechend vorbestimmter Öffnungsintervalle öffnet. Durch Variation des Öffnungsquerschnitts oder der Öffnungsintervalle wird ein Massen- oder Volumenstrom der durch den Sorptionsmittelbehälter 51 geförderten Luft gesteuert oder geregelt. Dabei wird das Steuersignal S_55 so vorbestimmt, dass ein Anteil von Kohlenwasserstoffen im Abgas des Verbrennungsmotors 10 stromauf oder stromab des Abgaskatalysators 47 auf einen vorbestimmten Wert gesteuert oder geregelt wird oder dass der Kohlenwasserstoffanteil einen vorbestimmten Maximalwert nicht überschreitet. Vorzugsweise wird hier der Öffnungsquerschnitt in Form eines Tastverhältnisses als Ansteuerwert für das Tankentlüftungsventil 55 vorgegeben und durch diesen der Kohlenwasserstoffanteil im Abgas gesteuert oder geregelt.
Die nachfolgenden 3 und 4 zeigen zusammen mit 5 die Funktionsstrukturen zweier Ausführungen der Erfindung, um das Ansteuersignal für das Tankentlüftungsventil 55 zu bestimmen.
In der in 3 gezeigten Funktionsstruktur wird ein Tastverhältnis tateout_w als Ansteuerwert für das Tankentlüftungsventil 55 in Abhängigkeit von einem Lambda-Adaptionsfaktor ftead_w ermittelt. Der Lambda-Adaptionsfaktor ftead_w ist die integrierte Abweichung des Lambdareglers von dem einzuregelnden Lambdawert = 1. Dabei führt ein fettes (sauerstoffarmes) Gemisch (λ < 1) zu einem Anstieg von ftead_w. Ein mageres (sauerstoffreiches) Gemisch (λ > 1) führt zu einem fallenden ftead_w. Ftead_w ist eine einheitenlose Größe und dient als Indikator für die HC-Konzentration des Gasgemischs aus der Tankentlüftung. In dem Verfahren nach 3 werden als Eingangsgröße der aktuelle Lambda-Adaptionsfaktor ftead_w sowie ein minimaler Lambda-Adaptionsfaktor sab_te_ftead_min, der mit beispielsweise 1,0 vorgegeben ist, eingelesen. In einer Maximalwertauswahl Mx wird der größere dieser beiden Werte ausgewählt. Die Maximalwertauswahl Mx stellt sicher, dass der Ausgangswert nie kleiner als der minimale Adaptionsfaktor sab_te_ftead_min, hier also kleiner als 1,0 ist. In Abhängigkeit des Ausgangswerts ftead der Maximalwertauswahl Mx wird dann durch eine Kennlinie tateout_ftead das Tastverhältnis tateout als Ansteuerwert für das Tankentlüftungsventil 55 ermittelt. Das Tastverhältnis tateout gibt den Öffnungsgrad des Tankentlüftungsventils 55 an, beispielsweise als prozentualer Wert einer maximalen Öffnung. Das aus der Kennlinie ermittelte Tastverhältnis tateout wird dann mit einem Lambdakorrekturfaktor fac_lim_lam, dessen Bestimmung in 5 erläutert ist, multipliziert. Der Ausgangswert der Multiplikation wird direkt als Ansteuerwert S_55 für das Tankentlüftungsventil 55 im ungefeuerten Schubbetrieb verwendet.
In der in 4 gezeigten Funktionsstruktur wird ein Sollmassenstrom mstesoll_w ermittelt, der in der Spülleitung 54, 542 des Kraftstoffdampfsorptionssystems 50 eingestellt werden soll. Der Sollmassenstrom mstesoll_w stellt somit den Spülluftstrom dar. Der insgesamt dem Verbrennungsmotor 10 zugeführte Luftmassenstrom ergibt sich aus der Summe aus der über das Luftversorgungssystem 30 zugeführten Luft und dem aus der Tankentlüftung stammenden und Kohlenwasserstoffe (HC) beinhaltenden Massenstrom mstesoll dar. (Anders als im ungefeuerten Spülmodus im Schubbetrieb dient der Adaptionsfaktor im gefeuerten Spülmodus ftead_w dazu, den Anteil an HC in der Spülluft von der dem Verbrennungsmotor 10 zuzuführenden Einspritzmenge abzuziehen, um ein stöchiometrisches Gemisch (λ = 1) vor dem Katalysator zu erreichen.)
Eingangsgrößen sind hier wiederum der aktuelle Lambda-Adaptionsfaktor ftead_w sowie der für den aktuellen Betriebspunkt des Motors 10 notwendige Luftmassenstrom ml_w, der aus dem Pedalwertgebersignal PWG und der Motordrehzahl n aus einem Kennfeld ermittelt wird. Wie in 3 erläutert, wird aus dem Adaptionsfaktor ftead_w und dem minimalen Adaptionsfaktor sab_te_ftead_min in einer Maximalwertauswahl Mx der größere dieser beiden Werte ausgewählt. Der Ausgangswert der Maximalwertauswahl Mx wird dann mit einem minimalen Lambdawert sab_te_lam_min, der beispielsweise mit 1,05 vorgegeben wird, multipliziert. Der aktuelle Luftmassenstrom ml_w wird durch das Produkt aus dem Adaptionsfaktor ftead und dem minimalem Lambdawert sab_te_lam_min dividiert und mit dem Lambdakorrekturfaktor fac_lim_lam, dessen Bestimmung in Abhängigkeit des minimalen Lambdawerts sab_te_lam_min in 5 erläutert ist, multipliziert. Das Produkt wird dann in einer Minimalwertauswahl MN mit dem Wert msteo_w abgeglichen, wobei der niedrigere der beiden ausgewählt wird. Der Wert msteo_w entspricht dem Massenstrom in der Spülleitung 54 bei vollständig (100%) geöffnetem Ventil 55, also dem maximal einstellbaren Spülluftstrom. Die Ausgangsgröße der Minimalwertauswahl MN ist der in der Spülleitung 54 einzustellende Sollmassenstrom mstesoll_w. Dieser kann direkt als Ansteuersignal für das Tankentlüftungsventil 55 verwendet werden oder mittels einer weiteren Kennlinie (nicht dargestellt) in das Tastverhältnis tateout_w überführt werden, mit dem die Ansteuerung erfolgt.
Des Weiteren kann aus der in 4 dargestellten Funktionsstruktur ein normierter, überkritischer Sollmassenstrom msntes_w in der Spülleitung 54 der Tankentlüftung bestimmt werden. Der Sollmassenstrom msntes_w stellt einen alternativen Ansteuerwert für das Tankentlüftungsventil 55 dar. Der überkritische Sollmassenstrom msntes_w ist das Resultat einer Multiplikation des Sollmassenstroms mstesoll_w und dem maximal darstellbaren Spülluftmassenstrom (kurz vor Erreichen des überkritischen Bereichs, insbesondere Schallgeschwindgkeit) msntevo_w und einer Division mit dem maximalen Massenstrom msteo_w bei vollständig geöffnetem Tankentlüftungsventil 55.
5 zeigt die Funktionsstruktur zur Bestimmung des Lambdakorrekturfaktors fac_lim_lam, der in die Strukturen gemäß den 3 und 4 einfließt und ein Maß der Abweichung des aktuell stromauf des Katalysators 47 vorliegenden Lambdawerts von einem vorgegebenen minimalen Lambdawert lam_lim darstellt. Der minimale Lambdawert lam_lim korreliert mit einem maximalen Anteil an Kohlenwasserstoffen im Abgas stromauf des Katalysators 47 und stellt eine vorbestimmte Schwelle dar, die während des Spülens des Sorptionsmittels 52 im ungefeuerten Schubbetrieb nicht unterschritten werden soll (beziehungsweise bezogen auf den Kohlenwasserstoffanteil nicht überschritten werden soll). Beispielsweise wird der minimale Lambdawert lam_lim mit einem Wert von 1,05 vorgegeben und liegt damit im leicht mageren Bereich.
Eingangsgrößen für die Bestimmung des Lambdakorrekturfaktors fac_lim_lam sind einerseits der aktuelle mit der ersten Lambdasonde 48 stromauf des Katalysators 47 gemessene Lambdawert lamsoni_w und andererseits die mit der zweiten Lambdasonde 49 stromab des Katalysators 47 gemessene Sondenspannung ushk_w. Weiterhin wird der bereits aufbereitete dimensionslose Lambdawert HEGO_rLam der zweiten Lambdasonde 49 verwendet. Der stromauf des Katalysators 47 gemessene Lambdawert lamsoni_w wird durch den vorbestimmten minimalen Lambdawert lam_lim (dieser ist identisch mit sab_te_lam_lim in 3) dividiert und in einer Minimalwertauswahl MN mit einem Wert von 1,0 abgeglichen. Die Minimalwertauswahl MN sorgt dafür, dass das Resultat der Division einen Wertebereich von 0 bis 1 annimmt. Der Ausgangswert der Minimalwertauswahl MN wird (in Abhängigkeit des stromab des Katalysators 47 gemessenen Lambdawerts HEGO_rLam) entweder mit einem beispielsweise mit 0,5 vorgegebenen Faktor sab_te_fac_red oder mit einem Faktor von 1,0 multipliziert. Das Resultat ist der Lambdakorrekturfaktor fac_lim_lam.
Welcher der beiden Faktoren (1,0 oder sab_te_fac_red) im Faktorschalter verwendet wird, hängt von der Sondenspannung ushk_w (beziehungsweise dem Lambdawert HEGO_rLam) der Lambdasonde 49 stromab des Katalysators 47 ab. Hierfür wird die Sondenspannung ushk_w der Sonde 49 eingelesen und mit einer vorgegebenen maximalen Sondenspannung sab_te_ushk_max von beispielsweise 0,6 stromab des Katalysators 47 in einer Logikabfrage „größer als“ abgeglichen. Ist die Sondenspannung ushk_w größer als die Schwelle sab_te_ushk_max, liegt ein „true“ am Ausgang der Logikabfrage „größer als“ an, andernfalls ein „false“. Für die Logikabfrage „kleiner als“ bei Verwendung des Lambdawerts HEGO_rLam gilt entsprechend: wenn Hego_rLam kleiner als die Lambdaschwelle sab_lamhk_min ist, ist das Resultat des Vergleichs ein „true“, andernfalls ein „false“. Beide Schalter münden in eine logische „oder“-Abfrage, wobei der Schalter, der als erster ein „true“ ausgibt, durchgeleitet wird. Sobald ein „true“ durchgeleitet wird, wird mit einer vorbestimmten Verzögerungszeit sab_te_verz_hklam der Faktorschalter, so geschaltet, dass der Faktor 1,0 zur Anwendung gelangt. Wird die Abfrage verneint, das heißt, es liegt ein mageres Abgas stromab des Katalysators 47 vor, wird Schalter so geschaltet, dass der niedrigere Faktor sab_te_fac_red zur Anwendung gelangt. Die Anwendung der Verzögerungszeit sab_te_verz_hklam, die beispielsweise mit 0,2 s appliziert wird, führt zu einer zeitlichen Verzögerung des Schaltvorgangs zwischen den Faktoren 1 und dem applizierbaren Wert sab_te_fac_red. Hierdurch wird der Abgaslaufzeit zwischen den beiden Lambdasonden 48, 49 und damit der verzögerten Reaktion des Sondensignals der hinteren Sonde 49 auf ein verändertes Lambda stromauf des Katalysators 47 Rechnung getragen.
Der gemäß 5 bestimmte Lambdakorrekturfaktor fac_lim_lam fließt in die Abläufe der 3 beziehungsweise 4 ein, um die dort bestimmten Ansteuerwerte tateout_w beziehungsweise mstesoll_w für das Tankentlüftungsventil 55 zu erhöhen oder erniedrigen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
10: Verbrennungsmotor
11: Zylinder
20: Kraftstoffversorgungssystem
21: Kraftstoff
22: Kraftstofftank
23: Einfüllstutzen
24: Pegelsensor
25: Kraftstoffleitung
26: Kraftstoffpumpe
27: Einspritzsystem
30: Luftversorgungssystem
31: Verbrennungsluft
32: Ansaugleitung
33: Luftkrümmer
34: Abgasturbolader
35: Verdichter
36: Drosselklappe
37: Rückstromleitung
38: Saugstrahlpumpe
40: Abgassystem
41: Abgas
42: Abgaskrümmer
43: Abgaskanal
44: Turbine
45: Turbinenbypass
46: Stellmittel / Ventil
47: Abgaskatalysator
48: erste Lambdasonde, insbesondere Breitbandlambdasonde
49: zweite Lambdasonde, insbesondere Sprunglambdasonde
50: Kraftstoffdampfsorptionssystem
51: Sorptionsmittelbehälter
52: Sorptionsmittel / Aktivkohle
53: Kraftstoffdampfleitung
54: Spülleitung
541: erste Teilspülleitung
542: zweite Teilspülleitung
55: Stellmittel / Tankentlüftungsventil
56: Sperrmittel / erstes Rückschlagventil
57: Sperrmittel / zweites Rückschlagventil
58: Diagnosemodul
60: Steuereinrichtung
60: Tankentlüftungssteuermodul
ftead_w: Lambda-Adaptionsfaktor
sab_te_ftead_min: minimaler Lambda-Adaptionsfaktor
tateout_ftead: Kennlinie, Aufsteuerverhältnis als Funktion des Lambda-Adaptionsfaktors
fac_lim_lam: Lambdakorrekturfaktor / Lambdareduzierfaktor
tateout_w: Tastverhältnis, Ansteuerwert für Tankentlüftungsventil 55
sab_te_lam_min: minimaler Lambdawert stromauf des Katalysators 47
ml_w: aktueller Luftmassenstrom für Motor 10
msteo_w: max. Massenstrom, wenn Tankentlüftungsventil 55 vollständig geöffnet
mstesoll_w: Sollmassenstrom in Spülleitung 54
msntevo_w: normierter, überkritischer Massenstrom durch das 100% offene Ventil 55
msntes_w: normierter, überkritischer Sollmassenstrom der Tankentlüftung in Spülleitung 54
ushk_w: aktuelle Sondenspannung der Lambdasonde 49
sab_te_ushk_max: vorgegebene maximale Sondenspannung der Lambdasonde 49
HEGO_rLam: aktueller Lambdawert stromab des Katalysators 47
sab_te_lamhk_min: minimaler Lambdawert stromab des Katalysators 47
sab_te_verz_hklam: vorgegebene Verzögerungszeit
sab_te_fac_red: Faktor
lamsoni_w: aktueller Lambdawert stromauf des Katalysators 47
lam_min: minimaler Lambdawert stromauf des Katalysators (= sab_te_lam_min)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4134199 C2 [0003]
DE 102010054351 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Spülen eines Sorptionsmittels (52) für Kraftstoffdämpfe eines Fahrzeugs (1), wobei das Fahrzeug (1) aufweist: einen mit einem Kraftstoff (21) betreibbaren Verbrennungsmotor (10), ein einen Abgaskatalysator (47) aufweisendes Abgassystem (40), einen Kraftstofftank (22), einen mit dem Kraftstofftank (22) fluidführend verbundenen und das Sorptionsmittel (52) enthaltenden Sorptionsmittelbehälter (51), eine den Sorptionsmittelbehälter (51) mit dem Verbrennungsmotor (10) und/oder dem Abgassystem (40) stromauf des Abgaskatalysators (47) verbindende Spülleitung (54, 541, 542), dadurch gekennzeichnet, dass ein Spülen des Sorptionsmittels (52) mit Luft zum Austrag von Kraftstoffdämpfen aus dem Sorptionsmittel (52) während eines ungefeuerten Schubbetriebs des Fahrzeugs (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Feststellen, ob ein Schubbetrieb des Fahrzeugs (1) bei abgeschalteter Zufuhr von Kraftstoff (21) aus dem Kraftstofftank (22) zum Verbrennungsmotor (10) vorliegt, und wenn ein solcher ungefeuerter Schubbetrieb vorliegt, – Durchführen des Spülens durch Fördern von Luft durch den Sorptionsmittelbehälter (51) und Zuführen der mit Kraftstoffdampf beladenen Luft über die Spülleitung (54, 541, 542) zum Verbrennungsmotor (10) oder dem Abgassystem (40).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend den Schritt: – Prüfen, ob der Abgaskatalysator (47) betriebsbereit ist, und das Spülen erfolgt, wenn der Abgaskatalysator (47) betriebsbereit ist, und das Spülen nicht erfolgt, wenn Abgaskatalysator (47) nicht betriebsbereit ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Spülens des Sorptionsmittels (52) mit Luft das Fördern der Luft durch den Sorptionsmittelbehälter (52) mittels Pump- oder Saugwirkung des Verbrennungsmotors (10) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Spülens ein Anteil von Kohlenwasserstoffen im Abgas des Verbrennungsmotors (10) stromauf oder stromab des Abgaskatalysators (47) durch Einstellen eines Massen- oder Volumenstroms der durch den Sorptionsmittelbehälter (51) geförderten Luft gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Anteil von Kohlenwasserstoffen auf einen vorbestimmten Wert gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Anteil von Kohlenwasserstoffen so gesteuert oder geregelt wird, dass er eine vorbestimmte Schwelle (lam_lim) nicht überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend – Erfassen eines Luftverhältnisses eines Abgases des Verbrennungsmotors stromauf und/oder stromab des Abgaskatalysators (47) und Einstellen eines Massen- oder Volumenstroms der durch den Sorptionsmittelbehälter (51) geförderten Luft in Abhängigkeit des erfassten Luftverhältnisses.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein durch den Sorptionsmittelbehälter (51) geförderter Massen- oder Volumenstrom durch eine Öffnungszeit und/oder einen Öffnungsquerschnitt eines in der Spülleitung (54, 541, 542) angeordneten Stellmittels (55) eingestellt wird.
Fahrzeug (1) umfassend – einen mit einem Kraftstoff (21) betreibbaren Verbrennungsmotor (10), – ein einen Abgaskatalysator (47) aufweisendes Abgassystem (40), – einen Kraftstofftank (22), – einen mit dem Kraftstofftank (22) fluidführend verbundenes und das Sorptionsmittel (52) enthaltenden Sorptionsmittelbehälter (51), – eine den Sorptionsmittelbehälter (51) mit dem Verbrennungsmotor (10) und/oder dem Abgassystem (40) stromauf des Abgaskatalysators (47) verbindende Spülleitung (54, 541, 542), – eine zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtete Steuereinrichtung (60).