DE102016217209B4 - Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor mit einem Saugrohr (3), einem Kraftstofftank (9), einem Aktivkohlefilter (8), einer Tankentlüftungsleitung (7), die den Kraftstofftank (9) mit dem Aktivkohlefilter (8) und diesen mit dem Saugrohr (3) verbindet, einem Tankentlüftungsventil (10) in der Tankentlüftungsleitung (7) und einer Verzweigung der Tankentlüftungsleitung (7) in eine erste Spülleitung (13), die in eine erste Einleitungsstelle des Saugrohrs (3) mündet, und in eine zweite Spülleitung (12), die in eine zweite Einleitungsstelle des Saugrohr (3) mündet, einem Saugrohrdrucksensor (14, 15) und einer das Tankentlüftungsventil (10) steuernden Motorsteuereinheit (16), die für einen aktuellen Betriebszustand des Motors (1) einen Sollwert für den Spülfluss ermittelt, mithilfe des Saugrohrdrucksensors (14, 15) einen Saugrohrdruck ermittelt und aus dem Druckgefälle zwischen Umgebungsdruck und Saugrohrdruck und dem Sollwert für den Spülfluss ein Signal zur Ansteuerung des Tankentlüftungsventils (10) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verzweigung der Tankentlüftungsleitung (7) ein Zweiwege-Rückschlagventil (11) mit Ventillagerückmeldungseinrichtung (25) angeordnet ist, das immer nur diejenige Spülleitung (13, 12) öffnet, die den höheren Unterdruck aufweist, und dass die Ventillagerückmeldeeinrichtung (25) die Lage des Zweiwege-Rückschlagventils (11) erfasst und der Motorsteuereinheit (16) signalisiert, die in Abhängigkeit davon die jeweils aktive Spülleitung (13, 12) ermittelt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor mit einem Saugrohr, einem Kraftstofftank, einem Aktivkohlefilter, einer Tankentlüftungsleitung, die den Kraftstofftank mit dem Aktivkohlefilter und diesen mit dem Saugrohr verbindet, einem Tankentlüftungsventil in der Tankentlüftungsleitung und einer Verzweigung der Tankentlüftungsleitung in eine erste Spülleitung, die in einer ersten Einleitungsstelle des Saugrohrs mündet, und in eine zweite Spülleitung, die in einer zweiten Einleitungsstelle des Saugrohrs mündet, einem Saugrohrdrucksensor und einer das Tankentlüftungsventil steuernden Motorsteuereinheit, die für einen aktuellen Betriebszustand des Motors einen Sollwert für den Spülfluss ermittelt, mithilfe des Saugrohrdrucksensors einen Saugrohrdruck ermittelt und aus dem Druckgefälle zwischen Umgebungsdruck und Saugrohrdruck und dem Sollwert für den Spülfluss ein Signal zur Ansteuerung des Tankentlüftungsventils erzeugt.
  • Ein derartiges Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug besitzt ein Tankentlüftungssystem, das einen Aktivkohlefilter aufweist, mit dem aus dem Kraftstofftank ausgegaste Kohlenwasserstoffe gebunden werden. Über eine vorgesehene Tankentlüftungsleitung, die Kraftstofftank, Aktivkohlefilter und Saugrohr des Motors miteinander verbindet, werden ausgegaste Kohlenwasserstoffe aus dem Aktivkohlefilter dem Motor zugeführt und in diesem verbrannt. Dies wird über die vorgesehene Motorsteuereinheit bewerkstelligt, die ein in der der Tankentlüftungsleitung angeordnetes Tankentlüftungsventil ansteuert.
  • Das System funktioniert dabei so, dass die Motorsteuereinheit für den jeweiligen aktuellen Betriebszustand des Motors einen Sollwert für den Spülfluss ermittelt. Mithilfe des Saugrohrdrucksensors wird ein Saugrohrdruck ermittelt, und aus dem Druckgefälle zwischen Umgebungsdruck und Saugrohrdruck sowie aus dem vorgegebenen Spülfluss wird ein Signal zur Ansteuerung des Tankentlüftungsventils erzeugt. Für den aktuellen Betriebszustand des Motors kann dann die einzuspritzende Kraftstoffmenge berechnet werden.
  • Der von der Motorsteuereinheit ermittelte Differenzdruck für den Spülfluss wird dabei aus zum Teil modellierten Drücken des Saugrohrs ermittelt. Welche Spülleitung aktiv ist, kann dabei nur über die Druckdifferenz bestimmt werden. Im ungedrosselten Bereich liegen die beiden Druckwerte des Saugrohrs, die an den Einleitungsstellen des Saugrohrs für die erste und zweite Spülleitung gemessen werden, jedoch oft sehr nah zusammen, so dass es durch Berechnungsfehler oder auch durch Bauteiltoleranzen bei den in den Spülleitungen vorgesehenen Rückschlagventilen zu Fehlern kommen kann. Mit anderen Worten, es kann sein, dass hierbei die falsche Spülleitung angenommen wird, was zu einem falschen Timing bei der Einspritzkorrektur führt. Dadurch berechnet die Motorsteuereinheit falsche Werte für die Gaskonzentration. Die Gaskonzentration wird jedoch bei der Einspritzmengenberechnung zugrunde gelegt und kann damit auch fehlerhaft sein, was zu Lambda-Abweichungen und Fahrbarkeitsproblemen führen kann.
  • Bei dem eingangs beschriebenen Antriebssystem des Standes der Technik befindet sich in der ersten und zweiten Spülleitung jeweils ein Rückschlagventil.
  • Aus der DE 10 2012 001 314 A1 ist ein Kraftstofftankentlüftungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt. Eine Ausgangsseite eines Tankentlüftungsventils ist mit einer Eingangsseite einer ersten Entlüftungsleitung und einer Eingangsseite einer zweiten Entlüftungsleitung verbunden. Eine Ausgangsseite der ersten Entlüftungsleitung ist stromaufwärts von einer Drosselklappe und stromabwärts von einem Luftfilter mit einem Saugrohr verbunden, und eine Ausgangsseite der zweiten Entlüftungsleitung ist stromabwärts von der Drosselklappe mit dem Saugrohr verbunden. Das erste Rückschlagventil weist einen ersten Positionssensor und das erste Schließelementes ein detektierbares Element auf, wobei der erste Positionssensor mit einer elektronischen Steuereinrichtung zum Zwecke einer Signalübertragung verbunden ist, wobei mittels des Positionssensors und des detektierbaren Elementes eine Position des ersten Schließelementes bestimmt werden kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das eine besonders genaue Ermittlung des dem Motor zugeführten Kraftstoffs ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Antriebssystem der angegebenen Art dadurch gelöst, dass an der Verzweigung der Tankentlüftungsleitung ein Zweiwege-Rückschlagventil mit Ventillagerückmeldungseinrichtung angeordnet ist, das immer nur diejenige Spülleitung öffnet, die den höheren Unterdruck aufweist, und dass die Ventillagerückmeldeeinrichtung die Lage des Zweiwege-Rückschlagventils erfasst und der Motorsteuereinheit signalisiert, die in Abhängigkeit davon die jeweils aktive Spülleitung ermittelt.
  • Erfindungsgemäß werden die beim Stand der Technik vorhandenen beiden Rückschlagventile in den Spülleitungen durch ein einziges Zweiwege-Rückschlagventil ersetzt. Dieses Ventil öffnet immer automatisch diejenige Spülleitung, die den höheren Unterdruck aufweist. Des Weiteren erfasst die vorgesehene Ventillagerückmeldeeinrichtung die Lage des Zweiwege-Rückschlagventils und gibt diese an die Motorsteuereinheit weiter, so dass von der Motorsteuereinheit die aktive Spülleitung (mit höherem Unterdruck) zuverlässig ermittelt werden kann. Sind beide Wege geschlossen, meldet die Ventillagerückmeldeeinrichtung die zuletzt aktive Lage.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ist die erste Einleitungsstelle des Saugrohrs vorzugsweise stromab einer Drosselklappe angeordnet. Die zweite Einleitungsstelle des Saugrohrs befindet sich vorzugsweise stromauf eines Turboladers.
  • Das Tankentlüftungsventil wird vorzugsweise von der Motorsteuereinheit mittels eines pulsweitenmodulierten (PWM) Signales angesteuert. Zweckmäßigerweise ist bei dem Zweiwege-Rückschlagventil eine mechanische Verriegelung vorgesehen, durch die nur eine Spülleitung geöffnet und automatisch die andere Spülleitung geschlossen wird. Auch weist das Zweiwege-Rückschlagventil vorzugsweise einen Federmechanismus auf, der sicherstellt, dass nur jeweils eine Leitung offen ist und das Ventil nicht in einer Zwischenposition stehen bleiben kann. Dieser Federmechanismus stellt ferner sicher, dass das Umschalten von einer Spülleitung zur anderen nur bei Erreichen einer gewissen Druckdifferenz erfolgt. Diese Druckdifferenz kann beispielsweise 10 hPa betragen. Damit wird ein „Flattern“ zwischen beiden Lagen verhindert.
  • Die Ventillagerückmeldeeinrichtung umfasst vorzugsweise einen Sensor, insbesondere einen Hall-Sensor. Mithilfe dieses Sensors kann von der Motorsteuereinheit die Lage des Zweiwege-Rückschlagventils eingelesen werden und damit die aktive Spülleitung zuverlässig ermittelt werden.
  • Insgesamt werden daher bei der eingangs beschriebenen Ausführungsform des Standes der Technik die nach der Verzweigung in den beiden Spülleitungen vorgesehenen Rückschlagventile erfindungsgemäß durch ein einziges Zweiwege-Rückschlagventil ersetzt. In diesem Ventil wird die jeweilige Lage des Ventilkörpers erfasst und an die das Tankentlüftungsventil steuernde Motorsteuereinheit weitergegeben. Die Motorsteuereinheit kann auf diese Weise feststellen, welche von den beiden Spülleitungen aktiv ist, d. h. mit dem größeren Unterdruck beaufschlagt ist, und kann diese Information zur Berechnung der Kraftstoffzufuhrmenge, beispielsweise der Einspritzmenge, des Motors, die durch die über die Tankentlüftungsleitung zugeführte ausgegaste Kraftstoffmenge beeinflusst wird, verwenden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Teiles eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug;
    • 2 eine Schemadarstellung eines Zweiwege-Rückschlagventils in einer ersten Position;
    • 3 eine Schemadarstellung des in 1 gezeigten Zweiwege-Rückschlagventils in einer zweiten Position; und
    • 4 eine Schemadarstellung des in 1 dargestellten Zweiwege-Rückschlagventils in einer dritten Position.
  • Das in 1 in einer Schemadarstellung teilweise dargestellte Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug besitzt einen Motor 1, der über ein Saugrohr 3 mit unter Druck stehender Umgebungsluft beaufschlagt wird. Die Luft passiert hierbei einen Luftfilter 6 sowie einen Turbolader 5 und eine Drosselklappe 4. Des Weiteren weist der Motor 1 ein Abgasabführrohr 2 auf, an dem eine Lambda-Sonde 22 angeordnet ist.
  • Das Antriebssystem besitzt ferner ein Einspritzsystem, das hier nicht dargestellt ist. Dem Einspritzsystem wird Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 9 zugeführt.
  • Ein Teil des Antriebssystems wird von einem Tankentlüftungssystem gebildet. Dieses besitzt einen Aktivkohlefilter 8 und ein Tankentlüftungsventil 10, die über eine Tankentlüftungsleitung 7 miteinander in Verbindung stehen. Aus dem Kraftstofftank 9 ausgegaster Kraftstoff gelangt über die Tankentlüftungsleitung 7 in den Aktivkohlefilter 8 und wird dort gebunden.
  • Stromab des Tankentlüftungsventils 10 verzweigt sich die Tankentlüftungsleitung in eine erste Spülleitung 13 und eine zweite Spülleitung 12. Die erste Spülleitung 13 führt zum Saugrohr 3 und mündet in dieses stromab der Drosselklappe 4 (erste Einleitungsstelle). Die zweite Spülleitung 12 führt ebenfalls zum Saugrohr und mündet in dieses stromauf des Turboladers 5 (zweite Einleitungsstelle). Im Bereich der beiden Einleitungsstellen befinden sich zwei Drucksensoren 14 und 19.
  • An der Verzweigungsstelle, von der aus die beiden Leitungen 13 und 12 abgehen, befindet sich ein Zweiwege-Rückschlagventil 11, das immer nur diejenige Spülleitung 13, 12 öffnet, die den höheren Unterdruck aufweist. Dieses Zweiwege-Rückschlagventil 11 ist mit einer Ventillagerückmeldeeinrichtung versehen, die die Position des Ventilkörpers erfasst und an eine Motorsteuereinheit 16 weitergibt, welche in Abhängigkeit davon die jeweils aktive Spülleitung 13, 12 ermittelt.
  • Die entsprechenden Signale der Lambdasonde 22 werden über eine Leitung 17 und die Signale der beiden Drucksensoren 14, 15 über Leitungen 18, 19 der Motorsteuereinheit 16 zugeführt. Die Ventillagerückmeldeeinrichtung des Zweiwege-Rückschlagventils 11 steht über einer Leitung 20 mit der Motorsteuereinheit 16 in Verbindung, und das Tankentlüftungsventil 10 wird über eine Leitung 21 von der Motorsteuereinheit 16 angesteuert.
  • Im Betrieb ermittelt die Motorsteuereinheit für den aktuellen Betriebszustand des Motors einen Sollwert für den Spülfluss und mithilfe der beiden Drucksensoren 14, 15 Saugrohrdruckwerte. Aus dem Druckgefälle zwischen Umgebungsdruck und Saugrohrdruck und aus dem vorgegebenen Spülfluss wird ein PWM-Wert zur Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 10 ermittelt. Für den aktuellen Betriebszustand des Motors kann dann die einzuspritzende Kraftstoffmenge unter Berücksichtigung des Spülflusses errechnet werden.
  • Das Zweiwege-Rückschlagventil 11 öffnet immer die Spülleitung 12, 13, die den höheren Unterdruck aufweist. Ausgegaster Kraftstoff wird somit entweder über die erste Spülleitung 13 oder die zweite Spülleitung 12 in das Saugrohr 3 eingeführt. Einzelheiten der Funktionsweise des Zweiwege-Rückschlagventils 11 werden in Verbindung mit den 2 bis 4 erläutert.
  • Über die am Zweiwege-Rückschlagventil 11 vorgesehene Ventillagerückmeldungseinrichtung des Ventilkörpers kann die Motorsteuereinheit 16 die jeweils aktive Spülleitung 13 oder 12 ermitteln, so dass keine Fehlmeldungen wie beim eingangs geschilderten Stand der Technik auftreten können.
  • Das schematisch in den 2 bis 4 dargestellte Zweiwege-Rückschlagventil 11 besitzt einen als Schieber ausgebildeten Ventilkörper 29, der die erste Spülleitung 13, die zweite Spülleitung 12 oder beide Spülleitungen 12, 13 verschließt, wie in den 2 bis 4 dargestellt ist. Die einmündende Tankentlüftungsleitung ist bei 7 schematisch angedeutet. Bei der in 2 dargestellten Ventilposition gelten die Bedingungen p1 < p2 und p1 < p0, so dass hier die erste Spülleitung 13 geöffnet ist. Bei der in 3 dargestellten Position gelten die Bedingungen p2 < p1 und p2 < p0, so dass die zweite Spülleitung 12 geöffnet ist. Beim Zustand der 4 gelten p0 < p1 und p0 < p2, so dass beide Spülleitungen 13 und 12 geschlossen sind. Die entsprechenden Drücke p0, p1 und p2 sind hierbei der Tankentlüftungsleitung 7, der ersten Spülleitung 13 und der zweiten Spülleitung 12 zugeordnet.
  • Die Ventillagerückmeldungseinrichtung ist hier als Hall-Sensor 25 dargestellt, der die Ventilposition erfasst und an die Motorsteuereinheit 16 weitergibt. Durch eine mechanische Verriegelung wird jeweils nur eine Spülleitung geöffnet und automatisch die andere Spülleitung geschlossen. Entsteht an beiden Ausgängen ein Überdruck, werden beide Leitungen geschlossen. Über einen Federmechanismus 27 wird sichergestellt, dass nur jeweils eine Leitung offen ist und das Ventil nicht in einer Zwischenposition stehenbleiben kann. Am Ventilkörper 29 ist ein Magnet 26 für den Hall-Sensor 25 angeordnet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motor
    2
    Abgasabführrohr
    3
    Saugrohr
    4
    Drosselklappe
    5
    Turbolader
    6
    Luftfilter
    7
    Tankentlüftungsleitung
    8
    Aktivkohlefilter
    9
    Kraftstofftank
    10
    Tankentlüftungsventil
    11
    Zweiwege-Rückschlagventil
    12
    2.Spülleitung
    13
    1.Spülleitung
    14, 15
    Drucksensor
    16
    Motorsteuereinheit
    17
    Leitung
    18, 19
    Leitung
    20, 21
    Leitung
    22
    Lambdasensor
    25
    Hallsensor
    26
    Magnet
    27
    Federmechanismus

Claims (8)

  1. Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor mit einem Saugrohr (3), einem Kraftstofftank (9), einem Aktivkohlefilter (8), einer Tankentlüftungsleitung (7), die den Kraftstofftank (9) mit dem Aktivkohlefilter (8) und diesen mit dem Saugrohr (3) verbindet, einem Tankentlüftungsventil (10) in der Tankentlüftungsleitung (7) und einer Verzweigung der Tankentlüftungsleitung (7) in eine erste Spülleitung (13), die in eine erste Einleitungsstelle des Saugrohrs (3) mündet, und in eine zweite Spülleitung (12), die in eine zweite Einleitungsstelle des Saugrohr (3) mündet, einem Saugrohrdrucksensor (14, 15) und einer das Tankentlüftungsventil (10) steuernden Motorsteuereinheit (16), die für einen aktuellen Betriebszustand des Motors (1) einen Sollwert für den Spülfluss ermittelt, mithilfe des Saugrohrdrucksensors (14, 15) einen Saugrohrdruck ermittelt und aus dem Druckgefälle zwischen Umgebungsdruck und Saugrohrdruck und dem Sollwert für den Spülfluss ein Signal zur Ansteuerung des Tankentlüftungsventils (10) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verzweigung der Tankentlüftungsleitung (7) ein Zweiwege-Rückschlagventil (11) mit Ventillagerückmeldungseinrichtung (25) angeordnet ist, das immer nur diejenige Spülleitung (13, 12) öffnet, die den höheren Unterdruck aufweist, und dass die Ventillagerückmeldeeinrichtung (25) die Lage des Zweiwege-Rückschlagventils (11) erfasst und der Motorsteuereinheit (16) signalisiert, die in Abhängigkeit davon die jeweils aktive Spülleitung (13, 12) ermittelt.
  2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einleitungsstelle des Saugrohrs (3) stromab einer Drosselklappe (4) angeordnet ist.
  3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einleitungsstelle des Saugrohrs (3) stromauf eines Turboladers (5) angeordnet ist.
  4. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tankentlüftungsventil (10) von der Motorsteuereinheit (16) mittels eines pulsweitenmodulierten (PWM) Signales angesteuert wird.
  5. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zweiwege-Rückschlagventil (11) eine mechanische Verriegelung vorgesehen ist, durch welche die eine Spülleitung (13, 12) geöffnet und automatisch die andere Spülleitung (12, 13) geschlossen wird.
  6. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweiwege-Rückschlagventil (11) einen Federmechanismus (27) aufweist, der sicherstellt, dass nur jeweils eine Spülleitung (13, 12) offen ist und das Zweiwege-Rückschlagventil (11) nicht in einer Zwischenposition stehenbleiben kann.
  7. Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmechanismus (27) sicherstellt, dass das Umschalten von einer Spülleitung (13, 12) zur anderen (12, 13) nur bei Erreichen einer gewissen Druckdifferenz erfolgt.
  8. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventillagerückmeldeeinrichtung einen Sensor, insbesondere Hall-Sensor (25), umfasst.
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