DE102016208614A1

DE102016208614A1 - Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines Tankentlüftungsventils einer Tankentlüftungsanlage

Info

Publication number: DE102016208614A1
Application number: DE102016208614.6A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Gulden; Eduardo Salgueiro; Andreas Gutscher; Eyk Daeumer; Andreas Posselt; Thomas Herges; Jochen Knecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-11-23
Also published as: CN107401464A

Abstract

Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines von einem Tankentlüftungsmassestrom umströmten, mittels einer Spule (131) ansteuerbaren Tankentlüftungsventils (130) einer Tankentlüftungsanlage eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Widerstand der Spule (131) erfasst wird und aus diesem auf die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils (130) geschlossen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines mittels einer von einem Tankentlüftungsmassestrom umströmten Spule ansteuerbaren Tankentlüftungsventils einer Tankentlüftungsanlage eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Stand der Technik
In einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs verdampfen in Abhängigkeit von dem im Kraftstofftank herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen sowie der Zusammensetzung des Kraftstoffs flüchtige Substanzen, im Wesentlichen Kohlenwasserstoffe. Aus Gründen des Umweltschutzes und der Sicherheit müssen diese Substanzen aufgefangen und dem Motor zur Verbrennung zugeführt werden. Hierfür werden die flüchtigen Substanzen in der Regel mittels eines Aktivkohlefilters absorbiert und zwischengespeichert. Zur Regenerierung des Aktivkohlefilters werden die Substanzen mittels eines Fluidstroms abgesaugt und einem Saugrohr des Verbrennungsmotors zur Verbrennung zugeführt. Das Absaugen geschieht mittels Unterdruck, der sich im Saugrohr aufgrund einer Drosselung des Motors einstellt.
Zwischen dem Aktivkohlefilter und dem Saugrohr ist in einer Ventilleitung das ansteuerbare und von dem Tankentlüftungsmassestrom während des Tankentlüftungsbetriebs umströmte Tankentlüftungsventil angeordnet.
Aufgrund in vielen Ländern gültiger gesetzlicher Bestimmung ist es erforderlich, die korrekte Funktion der Tankentlüftungsanlage zu überprüfen.
Aus der DE 198 36 967 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit einer Tankentlüftungsanlage bekannt geworden, bei der man aus wenigstens einer Betriebskenngröße der Druckquelle, insbesondere aus dem Spulenstrom des Elektromotors, welcher eine elektromotorisch betriebene Pumpe antreibt, auf die Umgebungstemperatur schließt und eine Dichtheitsprüfung nur in einem vorgebbaren Temperaturintervall vornimmt.
Auch die korrekte Funktion des Tankentlüftungsventils muss aufgrund gesetzlicher Bestimmung mittels einer Plausibilitätsdiagnose nachgewiesen werden. Auch soll eine Diagnose für Werkstattzwecke möglich sein.
Eine Möglichkeit einer Durchflussdiagnose ist es, Drucksensoren in den Entlüftungsleitungen anzuordnen, welche die durch die Durchströmung entstehenden Druckdifferenzen registrieren.
Die Funktionsprüfung mittels Drucksensoren in den Entlüftungsleitungen erfordert zusätzlich Drucksensoren, die zum einen einen zusätzlichen Montageaufwand und damit auch zusätzliche Kosten verursachen, zum anderen selbst störanfällig sein können und damit ebenfalls überprüft werden müssen.
Eine alternative Möglichkeit die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils zu prüfen ist es, Temperaturfühler in den Entlüftungsleitungen anzuordnen, welche eine durch den Luftmassestrom hervorgerufene Kühlung diagnostizieren.
Auch solche Temperaturfühler erfordern zusätzlichen Montageaufwand und damit zusätzliche Kosten, sie sind wie in den Entlüftungsleitungen angeordnete Drucksensoren auch nicht für andere Diagnosezwecke einsetzbar.
Eine wiederum andere Möglichkeit ist es, die Funktionsfähigkeit eines Tankentlüftungsventils mithilfe von Lambdasonden-Messungen oder mithilfe von Drehzahlschwankungsmessungen während der Durchströmung, die auf durch den Luftmassestrom zugeführten Kohlenwasserstoff schließen lassen, durchzuführen. Derartige Prüfungen beeinflussen jedoch die Motorlaufruhe und damit die Komforteigenschaften des Fahrzeugs, außerdem rufen sie eine kurzzeitige Verschlechterung der Abgasemissionswerte hervor. Ein Verfahren zur Diagnose von Komponenten eines Tankentlüftungssystems, das bei einem Ausbleiben einer Reaktion in Form einer Drehzahländerung oder einer Reaktion des Lambda-Reglers auf eine Änderung der Stellung des Tankentlüftungsventils schließt, um auf diese Weise die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils zu überprüfen, geht beispielsweise aus der DE 44 01 887 C2 hervor.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines mittels einer von einem Tankentlüftungsmassestrom umströmten Spule ansteuerbaren Tankentlüftungsventils einer Tankentlüftungsanlage eines Fahrzeugs, bei welchem der ohmsche Widerstand der Spule erfasst wird und aus diesem auf die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils geschlossen wird, weist den Vorteil auf, dass keine zusätzliche Sensorik, die einen zusätzlichen Montageaufwand und außerdem auch zusätzliche Kosten verursacht und die ihrerseits störanfällig ist, verbaut werden muss, und dass keine Nachteile hinsichtlich des Komforts des Fahrzeugs durch die Diagnose entstehen.
Eine Diagnose über die Messung des ohmschen Widerstands der Spule, nachfolgend auch kurz Spulenwiderstand genannt, ist jederzeit während des Betriebs des Fahrzeugs möglich und bedarf keiner zusätzlicher Sensoren, Stecker oder Leitungen. Es lässt sich damit wesentlich kostengünstiger und ohne die Gefahr zusätzlicher Störungen aufgrund zusätzlicher Sensorik realisieren. Auch ist kein Eingriff in den Motorbetrieb erforderlich, wodurch sowohl eine kurzzeitige Verschlechterung der Emissionswerte als auch ein Komfortverlust vermieden wird.
Grundidee der Erfindung ist es, die Eigenschaft auszunutzen, dass sich der ohmsche Widerstand der im Tankentlüftungsventil verbauten Spule proportional zu ihrer Temperatur ändert. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht daher vor, dass aus dem ohmschen Widerstand der Spule die Temperatur des Tankentlüftungsventils bestimmt wird und aus dieser auf die Funktionsfähigkeit geschlossen wird. Durch den Tankentlüftungsmassestrom, der im Wesentlichen die Umgebungstemperatur aufweist, erfährt die Spule während des Tankentlüftungsbetriebs eine Kühlung. Der Spulenwiderstand steigt im Vergleich zur Ansteuerung ohne Durchströmung langsamer an beziehungsweise sinkt eventuell sogar ab. Diese Eigenschaft wird zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils ausgenutzt. Der funktionale Zusammenhang zwischen dem Widerstand der Spule und der Temperatur der Spule wird vorteilhafterweise einer zuvor bestimmten Kennlinie entnommen. Anders ausgedrückt kann aus den Messergebnissen einer zuvor durchgeführten Messreihe das Verhalten der Spulentemperatur in Abhängigkeit von dem Massestrom bestimmt werden und hieraus auf die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils geschlossen werden. Es ist dabei erforderlich, dass die Spule des Tankentlüftungsventils vom Tankentlüftungsmassestrom umströmt wird, wie es beispielsweise bei den von der Anmelderin produzierten Tankentlüftungsventilen der Fall ist.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht die Erkennung eines geschlossen klemmenden Tankentlüftungsventils vor. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines ansteigenden ohmschen Widerstands der Spule nach einer Ansteuerung des Tankentlüftungsventils auf ein geschlossen klemmendes Tankentlüftungsventil geschlossen wird.
Eine andere Ausgestaltung sieht die Erkennung eines offen klemmenden Tankentlüftungsventils vor. Bei diesem Verfahren wird bei Erkennen eines sinkenden ohmschen Widerstands der Spule oder eines Nichtansteigens des Widerstands der Spule über eine vorgebbare Schwelle nach einem Nichtansteuern des Tankentlüftungsventils auf ein offen klemmendes Tankentlüftungsventil geschlossen.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten. Dieses ist eingerichtet, die Funktionsfähigkeit eines umströmten, mittels einer Spule ansteuerbaren Tankentlüftungsventils zu überprüfen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindungen sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
In 1 ist schematisch eine Tankentlüftungsanlage eines Fahrzeugs dargestellt, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt.
2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Widerstand der Spule eines Tankentlüftungsventils und der Temperatur der Spule in Form einer Kennlinie, welche die Grundlagen für die Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils auf nachfolgend beschriebene Weise bildet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
In 1 ist schematisch eine Tankentlüftungsanlage eines Fahrzeugs dargestellt, bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt. In einem Tank 100 befindet sich Kraftstoff. Über dem flüssigen Kraftstoff bilden sich gasförmige Kohlenwasserstoffe, die einem Aktivkohlefilter 115 über eine Leitung 110 zugeführt werden. Von dem Aktivkohlefilter 115 führt eine Leitung 120 zu einem Tankentlüftungsventil 130. Das Tankentlüftungsventil 130 ist über Leitungen 131, 132 mit dem Saugrohr 150 eines Verbrennungsmotors 160 verbunden. Eine Leitung 132 mündet stromabwärts einer in dem Saugrohr 150 angeordneten Drosselklappe 151. Bei einem aufgeladenen Motor mit einem Turbolader 170 mündet eine Leitung 131 in eine Venturidüse 133, um von dort stromabwärts eines Luftfilters 180 dem Turbolader 170 zugeführt zu werden, dem ein Ladeluftkühler 172 nachgeordnet ist. Über den Weg Venturidüse 133, Turbolader 170 und Ladeluftkühler 172 gelangt das über das Tankentlüftungsventil 130 abgesaugte Kohlenwasserstoff-Gas ebenfalls in das Saugrohr 150, in diesem Falle stromaufwärts der Drosselklappe 151.
Das Tankentlüftungsventil 130 ist über eine Steuerleitung 201 von einem Steuergerät 200 mittels einer Spule 131 ansteuerbar. Dem Steuergerät 200 sind über Signalleitungen 202 Signale, beispielsweise elektrische Signale der Spule 131 des Tankentlüftungsventils 130 zuführbar. Insbesondere kann das Steuergerät 200 den ohmschen Widerstand der Spule 131 des Tankentlüftungsventils 130 auswerten. Es ist erforderlich, dass die Spule 131 des Tankentlüftungsventils 130 von dem Tankentlüftungsmassestrom während des Tankentlüftungsbetriebs umströmt/durchströmt wird. Das ist beispielsweise bei den von der Anmelderin produzierten und vertriebenen Tankentlüftungsventilen der Fall. Diese Um-/Durchströmung der Spule 131 des Tankentlüftungsventils 130 führt zu einer Abkühlung, da der Tankentlüftungsmassestrom im Wesentlichen die gleiche Temperatur wie die Umgebung aufweist. Die Erfassung der Temperatur des Tankentlüftungsmassestroms über dem Widerstand wird zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils 130 auf nachfolgend beschriebene Weise ausgenutzt.
In 2 ist schematisch der Widerstand R in Ohm zweier beispielhafter Spulen 131, unterschiedlichen Widerstands, die alternativ verwendbar sind, bezeichnet als S1 und S2 über der Temperatur Temp in Grad Celsius dargestellt. Den Kennlinien ist zu entnehmen, dass der Widerstand R linear mit zunehmender Temperatur zunimmt. In dem Steuergerät 200 wird nun der ohmsche Widerstand der Spule S1 oder S2 bestimmt und hieraus auf die Spulentemperatur geschlossen. Durch den Tankentlüftungsmassestrom auf dem Niveau der Umgebungstemperatur während des Tankentlüftungsbetriebs erfährt die Spule S1 oder S2 eine Kühlung. Der Spulenwiderstand R steigt im Vergleich zu einer Ansteuerung ohne Durchströmung langsamer an beziehungsweise sinkt eventuell sogar ab. Dieser Anstieg wird erfasst und ausgewertet. Immer dann, wenn nach Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 130 der Anstieg des Spulenwiderstands R eine gewisse Größe nicht überschreitet oder sogar sinkt, kann von einem intakten Tankentlüftungsventil 130 ausgegangen werden, denn in diesem Falle muss ein Tankentlüftungsmassestrom über die Spule S1 oder S2 des Tankentlüftungsventils 130 strömen und zu der beschriebenen Abkühlung oder zumindest zu einer geringeren Erwärmung führen.
Bei einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens wird ein geschlossen klemmendes Tankentlüftungsventil 130 erkannt. Hierzu wird das Tankentlüftungsventil 130 über die Steuerleitung 201 von dem Steuergerät 200 angesteuert, das heißt öffnend angesteuert. Wenn in diesem Falle der Spulenwiderstand R wie bei einer Ansteuerung ohne Durchströmung ansteigt, kann darauf geschlossen werden, dass ein geschlossen klemmendes Tankentlüftungsventil 130 vorliegt.
Auch ein offen klemmendes Tankentlüftungsventil 130 kann mit einer Ausführungsform des Verfahrens erkannt werden. In diesem Falle wird das Tankentlüftungsventil 130 nicht angesteuert. Wenn sich dennoch der Spulenwiderstand R verringert oder unter einer vorgebbaren Schwelle bleibt, muss auf ein offen klemmendes Tankentlüftungsventil 130 geschlossen werden, denn in diesem Falle muss davon ausgegangen werden, dass ein Tankentlüftungsmassestrom über die Spule des Tankentlüftungsventils 130 strömt und die Spule abkühlt.
Das vorbeschriebene Verfahren kann als Computerprogramm in dem Steuergerät 200 implementiert sein. Es ist in Steuergeräten bestehender Tankentlüftungsanlagen nachrüstbar durch Aufspielen, beispielsweise durch Kopieren von einem elektronischen Speichermedium in das Steuergerät. Dies ist möglich, da zusätzliche Sensorik entfallen kann. Es wird vielmehr der ohnehin ermittelte und verarbeitete Widerstand R einer Spule des Tankentlüftungsventils 130 ausgewertet, um die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils 130 zu prüfen.
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 19836967 A1 [0005]
DE 4401887 C2 [0011]

Claims

Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines mittels einer von einem Tankentlüftungsmassestrom umströmten Spule (131) ansteuerbaren Tankentlüftungsventils (130) einer Tankentlüftungsanlage eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Widerstand der Spule (131) erfasst wird und aus diesem auf die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils (130) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem ohmschen Widerstand der Spule (131) die Temperatur des Tankentlüftungsventils (130) bestimmt wird und aus dieser auf dessen Funktionsfähigkeit geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der funktionale Zusammenhang zwischen Widerstand und Temperatur der Spule (131) einer zuvor bestimmten Kenlinie entnommen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines ansteigenden ohmschen Widerstands der Spule (131) nach einer Ansteuerung des Tankentlüftungsventils (130) auf ein geschlossen klemmendes Tankentlüftungsventil (130) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines sinkenden ohmschen Widerstands der Spule (131) oder bei Nichtansteigen des Widerstands der Spule (131) über eine vorgebbare Schwelle nach einer Nichtansteuerung des Tankentlüftungsventils (130) auf ein offen klemmendes Tankentlüftungsventil (130) geschlossen wird.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–5 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 6 gespeichert ist.
Steuergerät (200), welches eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5 durchzuführen.