DE102016211907A1

DE102016211907A1 - Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs mit einer Speichereinheit für gasförmige Kraftstoffbestandteile

Info

Publication number: DE102016211907A1
Application number: DE102016211907.9A
Authority: DE
Inventors: Emmanuel Arras; Frederic Souliez; Robert Barnsteiner; Oliver Kircher; Bernhard Kölbl; Karsten Mischke; Daniel Hager
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2018-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs mit einer Speichereinheit für aus einem Tank des Fahrzeugs abgeführte gasförmige Kraftstoffbestandteile, welche Speichereinheit gelegentlich gespült wird, indem einer als Fahrzeug-Antriebsaggregat vorgesehenen Brennkraftmaschine durch diese Speichereinheit hindurch Umgebungsluft zur Verbrennung zugeführt wird, und wobei im Rahmen jedes Spülvorganges von einer elektronischen Steuereinheit anhand einer Auswertung der Signale einer sog. Lambda-Sonde, welche den Restsauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine mit dem Sauerstoffgehalt der momentanen Atmosphärenluft vergleicht oder anhand eines vergleichbaren Sensorsignales sowie unter Berücksichtigung der anderweitig der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge ermittelt wird, ob beim Spülen der Speichereinheit in dieser gespeicherte Kraftstoffbestandteile in den oder die Brennräume der Brennkraftmaschine gelangten. Dabei wird in solchen Fällen, in denen trotz durchgeführtem Spülvorgang keine Kraftstoffbestandteile aus der Speichereinheit in die Brennkraftmaschine gelangen, ein Fehlerverdacht-Fall in einer oder der elektronischen Steuereinheit eingetragen. Zeitlich folgend auf eine Befüllung des Tanks mit frischem Kraftstoff wird dann zumindest einer der nächstfolgenden Spülvorgänge auf eine Zufuhr von gespeicherten Kraftstoffbestandteilen überprüft, wobei dann, wenn auch hierbei keine Kraftstoffbestandteile aus der Speichereinheit in die Brennkraftmaschine gelangen, ein schadstoffemissionsrelevanter Fehler gemeldet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs mit einer Speichereinheit für aus einem Tank des Fahrzeugs abgeführte gasförmige Kraftstoffbestandteile, welche Speichereinheit gelegentlich gespült wird, indem einer als Fahrzeug-Antriebsaggregat vorgesehenen Brennkraftmaschine durch diese Speichereinheit hindurch Umgebungsluft zur Verbrennung zugeführt wird, und wobei im Rahmen eines Spülvorganges von einer elektronischen Steuereinheit anhand einer Auswertung der Signale einer sog. Lambda-Sonde, welche den Restsauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine mit dem Sauerstoffgehalt der momentanen Atmosphärenluft vergleicht oder anhand eines vergleichbaren Sensorsignales sowie unter Berücksichtigung der anderweitig der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge ermittelt wird, ob beim Spülen der Speichereinheit in dieser gespeicherte Kraftstoffbestandteile in den oder die Brennräume der Brennkraftmaschine gelangten.
Um zu vermeiden, dass aus einem Kraftstoff-Tank eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs gasförmige Kraftstoffbestandteile in die Umgebung gelangen und diese folglich in unerwünschter Weise (als sog. Schadstoffemissionen) belasten, sind bereits eine Vielzahl von selbsttätigen Überprüfungsroutinen – auch Leckdiagnosen genannt –, die von einer im Fahrzeug vorgesehenen elektronischen Steuereinheit durchgeführt werden, bekannt geworden und auch bereits in sich in Serie befindenden Kraftfahrzeugen implementiert.
So unterscheidet man bspw. zwischen aktiven oder passiven Systemen, welche für eine sog. Leckdiagnose des Kraftstoffversorgungssystems verwendet werden. Diese Systeme überwachen dabei den sog. Gasraum des Kraftstoffversorgungssystems oder Tanksystems eines Kraftfahrzeugs, der sich vom Innenraum des Kraftstoff-Tanks über eine üblicherweise als Aktivkohlefilter ausgebildete und bezeichnete Speichereinheit für gasförmige Kraftstoffbestandteile bis hin zu einem sog. Tankentlüftungsventil, welches in einer vom Aktivkohlefilter letztlich zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine führenden Spülleitung vorgesehen ist, erstreckt und entsprechende Leitungen umfasst. Aktive Systeme erzeugen dabei mittels einer Pumpe einen Überdruck oder Unterdruck in diesem sog. Gasraum und bestimmen anhand des Druckverlaufes im Anschluss oder anhand des zeitlichen Verlaufs der elektrischen Stromaufnahme der Pumpe während des Pumpprozesses, ob das Tanksystem dicht oder undicht ist. Passive Systeme nutzen die Abkühlung und/oder Aufwärmung des Tanksystems insbesondere anschließend an ein Stillsetzen des Fahrzeugs nach einer gewissen zurückgelegten Mindestwegstrecke sowie die sich daraus ergebenden Druckdifferenz im Tanksystem, um dieses hinsichtlich Dichtheit bzw. auf Undichtigkeit hin zu überprüfen.
Laut gesetzlichen Vorschriften muss ein Leckdiagnsose-System den genannten Gasraum des Tanksystems bei Umgebungstemperaturen im Bereich zwischen 4 C und 38°C überwachen, d. h. jedenfalls in diesem Temperaturbereich darf keine Leckage auftreten. Hinsichtlich ihrer Aussagekraft eingeschränkt sein kann jedoch eine wie im vorstehenden Absatz angegebene Leckdiagnose durch Überwachung des zeitlichen Aufbaus oder Abbaus von Überdruck oder Unterdruck dann, wenn ein Leitungsquerschnitt im besagten Gasraum zumindest teilweise bzw. nennenswert blockiert ist, d. h. gegenüber dem Sollquerschnitt signifikant reduziert ist. Eine solche Blockade kann Folge einer Verschmutzung sein, bspw. durch ausgelöste Aktivkohle aus der besagten Speichereinheit, kann aber auch durch einen (sperrenden) Kraftstoff-Siphon in einer Leitung verursacht sein.
Hiermit soll eine Abhilfemaßnahme für die geschilderte Problematik aufgezeigt werden, d. h. eine Maßnahme zur Sicherstellung der Aussagekraft einer Leckdiagnose auch im Falle einer zumindest anteiligen Blockade in einer gasführenden Leitung im besagten Gasraum eines Kraftstoffversorgungssystems aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffversorgungssystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass in solchen Fällen, in denen trotz durchgeführtem Spülvorgang keine Kraftstoffbestandteile aus der Speichereinheit in die Brennkraftmaschine gelangen, ein Fehlerverdacht-Fall in einer (oder der) elektronischen Steuereinheit eingetragen wird, und dass zeitlich folgend auf eine Befüllung des Tanks mit frischem Kraftstoff zumindest einer der nächstfolgenden Spülvorgänge auf eine Zufuhr von gespeicherten Kraftstoffbestandteilen überprüft wird, wobei dann, wenn auch hierbei keine Kraftstoffbestandteile aus der Speichereinheit in die Brennkraftmaschine gelangen, ein schadstoffemissionsrelevanter Fehler, welcher auf eine Blockade einer vom Tank zur Speichereinheit führenden Tankentlüftungsleitung hindeutet oder hindeuten kann, gemeldet wird.
Es wurde erkannt, dass zur Behebung der weiter oben geschilderten Problematik im Falle einer zumindest teilweisen Blockade einer Leitung entweder versucht werden kann, in der besagten Leitung auf beiden Seiten der Blockade eine Leckdiagnose durchzuführen, was aber aufwändig wäre und insbesondere voraussetzen würde, dass der Ort der Blockade exakt lokalisiert wird, oder es wird – wie vorliegend vorgeschlagen – der demgegenüber einfachere Weg beschritten, dass eine vorliegende Blockade erkannt wird und als Verdacht auf einen System-Fehler registriert wird, welcher bei nächster passender Gelegenheit durch eine geeignete Überprüfung entweder verworfen werden kann oder bestätig wird bzw. bestätigt werden muss.
Vorzugsweise wird das hier vorgeschlagene Verfahren parallel zu einer üblichen und auf einem Überdruck oder einem Unterdruck im Gasraum, d. h. in denjenigen Bereichen des Kraftstoffversorgungssystems, in denen gasförmige Kraftstoffbestandteile vorliegen können, basierenden und durchzuführenden bzw. durchgeführten Leckdiagnose durchgeführt. In anderen Worten ausgedrückt kann dann neben einer üblichen Leckdiagnose, im Rahmen derer entweder mittels einer Pumpe ein Überdruck oder ein Unterdruck im besagten Gasraum erzeugt und anhand des Druckverlaufes im Anschluss oder anhand des Stromverlaufes während des Pumpprozesses überprüft wird, ob das Tanksystem dicht oder undicht ist, oder im Rahmen derer eine sich aus einer Abkühlung und/oder Aufwärmung des Tanksystems Druckdifferenz im Tanksystem für dessen Überprüfung hinsichtlich Dichtheit oder Undichtigkeit verwendet wird, das im Patentanspruch 1 oder im Patentanspruch 2 angegebene Verfahren quasi parallel durchgeführt werden. Selbst wenn dann in der üblichen Leckdiagnose kein Fehler erkannt wird, was aber auch durch eine zumindest teilweise Blockade einer gasführenden Leitung bedingt sein kann, wird mit dem vorgeschlagenen Verfahren ein solcher Fehler in Form einer blockierten Leitung erkannt.
Im einzelnen wird beim erfindungsgemäßen Verfahren überprüft, ob überhaupt gasförmige Kraftstoffbestandteile aus der Speichereinheit in die Brennkraftmaschine bzw. in deren Brennräume gelangen. Dies kann mittels der bei modernen Brennkraftmaschinen bereits vorhandenen Sensorik unter Nutzung von in der Steuerungselektronik der Brennkraftmaschine bereits vorhandenen Informationen relativ einfach festgestellt werden. In vielen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine wird nämlich unter Auswertung der Signale einer sog. Lambda-Sonde, welche den Restsauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine mit dem Sauerstoffgehalt der momentanen Atmosphärenluft vergleicht, ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis eingestellt, d. h. es wird der Brennkraftmaschine gerade soviel Kraftstoff zugeführt, dass dieser mit der weiterhin zugeführten Luftmenge vollständig verbrannt werden kann, ohne dass ein nennenswerter Luftüberschuss besteht. Der Steuerungselektronik der Brennkraftmaschine ist dabei nicht nur die zugeführte Luftmenge bekannt, sondern auch die über die üblichen Kraftstoffeinspritzventile zugeführte Kraftstoffmenge, welche im Patentanspruch 1 zur Differenzierung gegenüber den aus der besagten Speichereinheit zugeführten Kraftstoffbestandteilen als „anderweitig zugeführte Kraftstoffmenge” bezeichnet ist.
Wird nun während eines Spülvorganges der besagten Speichereinheit des Kraftstoffversorgungssystems, welcher der Steuerungselektronik der Brennkraftmaschine aufgrund des Schaltens des genannten Tankentlüftungsventils durch die Steuerungselektronik selbst naturgemäß bekannt ist, bei zunächst eingestelltem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffgemisch mittels der Lambda-Sonde ein kurzfristiger Kraftstoffüberschuss und somit eine unvollständige Verbrennung im Brennkraftmaschinen-Abgas erkannt, so ist dies ein Beleg dafür, dass der Brennkraftmaschine Kraftstoffbestandteile aus der Speichereinheit für gasförmige Kraftstoffbestandteile zugeführt wurden. Eine Blockade einer gasführenden Leitung im Kraftstoffversorgungssystem kann dann mit Sicherheit ausgeschlossen werden und es kann folglich das Ergebnis der üblichen Leckdiagnose als korrekt angenommen werden.
Wird hingegen bei einem initiierten Spülvorgang der Speichereinheit keine Abweichung des Sauerstoffgehalts im Brennkraftmaschinen-Abgas von demjenigen aufgrund der durch die üblichen Einspritzventile „anderweitig” zugeführten Kraftstoffmenge festgestellt, so kann zunächst zweifelsfrei festgestellt werden, dass bei diesem Spülvorgang keine gasförmigen Kraftstoffbestandteile aus der Speichereinheit in die Brennkraftmaschine gelangten. Dies ist zwar möglicherweise ein Indiz für eine blockierte Leitung, jedoch kann es auch eine andere Ursache für das Ausbleiben gasförmiger Kraftstoffbestandteile aus der Speichereinheit geben, nämlich dass schlichtweg keine solchen angefallen sind. Daher wird dieses „Indiz” nur als sog. Fehlerverdacht-Fall in einer elektronischen Steuereinheit bzw. Überwachungseinheit registriert. Praktisch unwiderlegbar verhärtet sich dieses Indiz bzw. der Fehlerverdacht-Fall zu einem tatsächlichen Fehler in Form einer nennenswert blockierten Leitung dann, wenn auch unter solchen Randbedingungen, unter denen mit Sicherheit gasförmige Kraftstoffbestandteile anfallen bzw. angefallen sein müssen, bei einem nachfolgenden Spülvorgang der Speichereinheit keine gasförmigen Kraftstoffbestandteile in die Brennräume der Brennkraftmaschine gelangen.
Eine solche (vorstehend genannte) Randbedingung ist ein Befüllen des Kraftstofftanks des Fahrzeugs mit frischem Kraftstoff. Hierbei fallen mit absoluter Sicherheit gasförmige Kraftstoffbestandteile an, von denen zumindest eine gewisse Menge nicht nur bei Befüllvorgängen ohne Kraftstoffdampfabsaugung durch die Tankstelle (so wie dies bspw. in den USA üblich ist), sondern auch bei Befüllvorgängen mit Kraftstoffdampfabsaugung durch die Tankstelle (so wie dies bspw. in Europa üblich ist) in die besagte Speichereinheit gelangen. Wird also bei Vorliegen eines (registrierten) Fehlerverdacht-Falles zeitlich folgend auf eine (durch eine elektronische Steuereinheit anhand des gemessenen Füllstandes im Tank ebenfalls feststellbare) Befüllung des Tanks mit frischem Kraftstoff zumindest einer der nächstfolgenden Spülvorgänge auf eine Zufuhr von gespeicherten Kraftstoffbestandteilen überprüft und werden auch hierbei keine aus der Speichereinheit in die Brennkraftmaschine gelangenden Kraftstoffbestandteile festgestellt, so liegt mit Sicherheit eine Blockade der Tankentlüftungsleitung vor, welche vom Tank zur Speichereinheit und von dieser zum genannten Tankentlüftungsventil führt, welches das Spülen der Speichereinheit in die Brennkraftmaschine steuert. Dies wird folglicherweise als ein schadstoffemissionsrelevanter Fehler gemeldet, d. h. bspw. dem Nutzer des Kraftfahrzeugs angezeigt und/oder einer Servicestelle mitgeteilt. In der genannten Steuereinheit erfolgt dann ein geeigneter Speichereintrag.
Neben einem Befüllen des Kraftstofftanks mit frischem Kraftstoff mag es verschiedene Umgebungs-Randbedingungen geben, bei deren Auftreten mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit gasförmige Kraftstoffbestandteile im Tank anfallen, welche bei funktionsfähigem System in die besagte Speichereinheit und bei einem Spülvorgang derselben in die Brennkraftmaschine bzw. in deren Brennräume gelangen müssten. Eine solche Umgebungsrandbedingung sind hohe Umgebungstemperaturen oder hohe Temperaturen im Tank oder nahe des Tanks, welche mittels bereits vorhandener Sensorik festgestellt werden können. Wird auch bei solchen hohen Temperaturen anhand der genannten Auswertung der Lambda-Sonde oder eines vergleichbaren Sensors sowie unter Berücksichtigung der anderweitig der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge festgestellt, dass beim Spülen der Speichereinheit keine in dieser gespeicherte Kraftstoffbestandteile in den oder die Brennräume der Brennkraftmaschine gelangten, so kann direkt auf einen schadstoffemissionsrelevanten Fehler, welcher auf eine Blockade einer vom Tank zur Speichereinheit führenden Tankentlüftungsleitung hindeutet, geschlossen werden bzw. ein solcher wie bereits geschildert gemeldet werden.
Ein besonderer Vorteil des hier vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, dass damit die derzeit auf dem Markt befindlichen Leckdiagnosesysteme nur durch geeignete Anpassung der in einer elektronischen Steuereinheit implementierten Überprüfungsroutine befähigt werden, eine Blockade in einer gasführenden Leitung im Kraftstoffversorgungssystem zu erkennen, ohne dass Änderungen an sonstigen verbauten Elementen notwendig sind. Ein konkretes Ausführungsbeispiel erübrigt sich durch die vorstehende ausführliche Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Kraftstoffversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs mit einer Speichereinheit für aus einem Tank des Fahrzeugs abgeführte gasförmige Kraftstoffbestandteile, welche Speichereinheit gelegentlich gespült wird, indem einer als Fahrzeug-Antriebsaggregat vorgesehenen Brennkraftmaschine durch diese Speichereinheit hindurch Umgebungsluft zur Verbrennung zugeführt wird, und wobei im Rahmen jedes Spülvorganges von einer elektronischen Steuereinheit anhand einer Auswertung der Signale einer sog. Lambda-Sonde, welche den Restsauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine mit dem Sauerstoffgehalt der momentanen Atmosphärenluft vergleicht oder anhand eines vergleichbaren Sensorsignales sowie unter Berücksichtigung der anderweitig der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge ermittelt wird, ob beim Spülen der Speichereinheit in dieser gespeicherte Kraftstoffbestandteile in den oder die Brennräume der Brennkraftmaschine gelangten, dadurch gekennzeichnet, dass in solchen Fällen, in denen trotz durchgeführtem Spülvorgang keine Kraftstoffbestandteile aus der Speichereinheit in die Brennkraftmaschine gelangen, ein Fehlerverdacht-Fall in einer oder der elektronischen Steuereinheit eingetragen wird, und dass zeitlich folgend auf eine Befüllung des Tanks mit frischem Kraftstoff zumindest einer der nächstfolgenden Spülvorgänge auf eine Zufuhr von gespeicherten Kraftstoffbestandteilen überprüft wird, wobei dann, wenn auch hierbei keine Kraftstoffbestandteile aus der Speichereinheit in die Brennkraftmaschine gelangen, ein schadstoffemissionsrelevanter Fehler gemeldet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der schadstoffemissionsrelevante Fehler als ein solcher, welcher auf eine Blockade einer vom Tank zur Speichereinheit führenden Tankentlüftungsleitung hindeutet, gemeldet und/oder in einer Speicher eingetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei auch dann, wenn aufgrund hoher Umgebungstemperaturen oder hoher Temperaturen im Tank oder nahe des Tanks anhand der genannten Auswertung der Lambda-Sonde oder eines vergleichbaren Sensors sowie unter Berücksichtigung der anderweitig der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge festgestellt wird, dass beim Spülen der Speichereinheit keine in dieser gespeicherte Kraftstoffbestandteile in den oder die Brennräume der Brennkraftmaschine gelangten, ein schadstoffemissionsrelevanter Fehler, welcher auf eine Blockade einer vom Tank zur Speichereinheit führenden Tankentlüftungsleitung hindeutet, gemeldet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei parallel hierzu eine übliche und auf einem Überdruck oder einem Unterdruck in denjenigen Bereichen des Kraftstoffversorgungssystems, in denen gasförmige Kraftstoffbestandteile vorliegen können, basierende Leckdiagnose durchgeführt wird.