DE102016221907B3

DE102016221907B3 - Verfahren zur Steuerung einer Tankentlüftung für einen Kraftstofftank durch Begrenzung eines Spülmassenstroms

Info

Publication number: DE102016221907B3
Application number: DE102016221907.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Herges; Jochen Knecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2036-11-09
Also published as: CN108060993B; CN108060993A

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Tankentlüftung für einen Kraftstofftank (10), der über zumindest eine Leitung (30) mit einem Verbrennungsmotor (50) verbunden ist, in welcher/n wenigstens ein Aktivkohlefilter (20) und ein Tankentlüftungsventil (40) angeordnet sind, umfassend die folgenden Schritte:- Berechnen (110) eines Produkts (Π) aus einem Spülmassenstrom (q) durch die Leitung (30) und einer Beladung (m) des Aktivkohlefilters (20);- Vergleich (111) des Produkts (Π) aus dem Spülmassenstrom (q) und der Beladung (m) mit einer Schwelle (S);- Reduktion (112) eines maximalen Spülmassenstroms (qmax), wenn das Produkt (Π) aus dem Spülmassenstrom (q) und der Beladung (m) die Schwelle (S) unterschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Tankentlüftung für einen Kraftstofftank durch Begrenzung eines Spülmassenstroms. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Zur Einhaltung von Verdunstungsemissionsgrenzwerten weisen Kraftstofftanks von Kraftfahrzeugen ein Tankentlüftungssystem auf. Dieses besteht aus einem Aktivkohlefilter zur Adsorption der aus einer Entlüftungsleitung des Kraftstofftanks entweichenden Kraftstoffdämpfe und zumindest einer Leitung, die den Aktivkohlefilter mit einem Saugrohr eines Verbrennungsmotors verbindet. In dieser Leitung ist ein Tankentlüftungsventil angeordnet.
Aus dem Kraftstofftank entweichende Kraftstoffdämpfe werden im Aktivkohlefilter adsorbiert, so dass nur gereinigte Luft in die Atmosphäre austreten kann. Um die Aktivkohle immer wieder zu regenerieren, werden die adsorbierten Kraftstoffdämpfe in einem Regenerierbetrieb in das Saugrohr des Verbrennungsmotors geleitet. In dem Saugrohr herrscht ein Unterdruck, so dass bei geöffnetem Tankentlüftungsventil auch in der Leitung und im Aktivkohlefilter ein Unterdruck erzeugt wird. Dadurch strömt Luft aus der Umgebung durch die Aktivkohle in das Saugrohr. Diese desorbiert die angelagerten Kohlenwasserstoffe und führt sie der motorischen Verbrennung zu. Das Tankentlüftungsventil in der Leitung dosiert diesen Regenerierstrom, der auch als „Spülmassenstrom“ bezeichnet wird. Typischerweise wird bei aktuell ausgeführten Ansteuerverfahren der Spülmassenstrom im Wesentlichen so gewählt, dass ein möglichst großer Spülmassenstrom über den Aktivkohlefilter geleitet wird.
Die Entladung des Aktivkohlefilters hängt indessen zumindest von den folgenden Faktoren ab:

• Beladung des Aktivkohlefilters;
• Temperatur des Aktivkohlefilters;
• Höhe des Spülmassenstrom;
• Typ des Aktivkohlefilters; und
• Temperatur des Spülmassenstrom;

Da die Ansteuerung typischerweise - bis auf die Beladung - in Abhängigkeit von Zustandsparametern des Verbrennungsmotors erfolgt, wird der Aktivkohlefilter bei dem möglichst hohen Spülmassenstrom nicht zwangsläufig effektiv regeneriert, da er beispielsweise durch einen zu hohen Spülmassenstrom auskühlt, was dessen Regeneration reduziert.
Aus der US 2006/0130817 A1 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Kaltstartfähigkeiten einer Brennkaftmaschine bekannt. Hierbei ist unter Anderem vorgesehen, einen Spülmassenstrom mit einer Beladung eines Aktivkohlefilters zu multiplizieren.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, bei einer Tankentlüftung für einen Kraftstofftank, statt eines möglichst hohen Spülmassenstroms - daher eines möglichst hohen Luftmassenstroms - eine maximale Spülmasse - daher eine maximale Kohlenwasserstoffmasse - zu erreichen.
Der Kraftstofftank ist über zumindest eine Leitung mit einem Verbrennungsmotor verbunden, in welcher/n wenigstens ein Aktivkohlefilter und ein Tankentlüftungsventil angeordnet sind. Das Verfahren zur Steuerung der Tankentlüftung umfasst die folgenden Schritte. Zu Beginn wird das Produkt aus dem Spülmassenstrom durch die Leitung und einer Beladung des Aktivkohlefilters gemäß Formel 1 gebildet. $\prod = q \cdot m_{HC}$
In Formel 1 bezeichnet q den Spülmassenstrom und m_HC die Beladung des Aktivkohlefilters. Das Produkt der beiden wird mit dem Formelzeichen Π bezeichnet.
Anschließend wird dieses Produkt mit einer Schwelle verglichen. Unterschreitet dieses Produkt die Schwelle, kann davon ausgegangen werden, dass entweder der Aktivkohlefilter relativ gut regeneriert ist und daher die Beladung des Aktivkohlefilters gering ist oder die Bedingungen für eine optimale Regernation des Aktivkohlefilters nicht gegeben sind. Daher wird, sobald das Produkt aus dem Spülmassenstrom und der Beladung die Schwelle unterschreitet, ein maximaler Spülmassenstrom reduziert. Vorzugsweise kann die Reduktion des maximalen Spülmassenstroms erfolgen, indem das Tankentlüftungsventil teilweise geschlossen wird, um einen Durchfluss durch das Tankentlüftungsventil zu reduzieren. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Spülmassenstrom nicht zu hoch für eine effektive Regeneration des Aktivkohlefilters ist. Wird der Aktivkohlefilter dann fortwährend mit dem eingestellten, maximalen Spülmassenstrom gespült, kann die bestmögliche Regeneration des Aktivkohlefilters erreicht werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Reduktion des Spülmassenstroms auf Grundlage des Produkts aus dem Spülmassenstrom und der Beladung automatisch den Systembedingungen anpasst. Beispielsweise kommt es bei geringen Temperaturen, bei denen eine geringere Masse von Kohlenwasserstoffen im Aktivkohlefilter in den gasförmigen Zustand übergeht, automatisch zu einer Reduktion des maximalen Spülmassenstroms, wodurch eine Alterung und ein Verschmutzungsgrad des Aktivkohlefilters ebenfalls reduziert werden.
Gemäß einem Aspekt kann die Beladung des Aktivkohlefilters kontinuierlich gelernt werden, wodurch die Beladung des Aktivkohlefilters stets korrekt ermittelt werden kann. Als Resultat kann das Produkt fortlaufend neu ermittelt werden und dabei die aktuelle Beladung berücksichtigen werden. Des Weiteren kann die gelernte Beladung des Aktivkohlefilters dazu verwendet werden, den Betrag der Reduktion bei jeder Veränderung der gelernten Beladung jeweils entsprechend neu zu wählen.
Optional kann die Reduktion des maximalen Spülmassenstroms abhängig von Betriebspunkten des Verbrennungsmotors aufgehoben werden. Insbesondere kann die Reduktion des maximalen Spülmassenstroms aufgehoben werden, wenn die Beladung des Aktivkohlefilters nicht (mehr) ermittelt werden kann. Dies ist typischerweise der Fall, wenn der Anteil der Tankentlüftung im Betriebspunkt zu gering für eine zuverlässige Ermittlung der Beladung ist. Dies hat zur Folge, dass eine fehlerhafte Reduktion des maximalen Spülmassenstroms aufgrund von speziellen Fahrsituationen und/oder Störungen des Verbrennungsmotors ausgeschlossen wird.
Zusätzlich kann eine Erhöhung des maximalen Spülmassenstroms erfolgen, wenn die Beladung des Aktivkohlefilters (wieder) ansteigt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Aktivkohlefilter nicht übermäßig beladen wird und im schlimmsten Fall keine Kohlenwasserstoffe mehr absorbieren würde. Die Erhöhung wird dabei abhängig von den Betriebspunkten des Verbrennungsmotors gewählt, sodass die aktuelle Fahrsituation berücksichtigt wird. Die Beladung kann beispielsweise ansteigen, wenn der Spülmassenstrom für kurze Zeit ausgesetzt wird, z.B. durch ein nebenläufiges Verfahren. In diesem Beispiel kann die Erhöhung des maximalen Spülmassenstroms moderat ausfallen oder lediglich punktuell erfolgen. Andernfalls kann die Erhöhung des maximalen Spülmassenstroms durchgeführt werden, bis dieser durch einen maximalen Durchfluss durch die durchströmten Bauteile, wie z.B. dem Tankentlüftungsventil oder der Leitung, begrenzt wird und nicht weiter gesteigert werden kann.
Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät durchgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, die Tankentlüftung für den Kraftstofftank zu steuern.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt ein Tankentlüftungssystem, das mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert werden kann.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsbeispiel der Erfindung
In 1 ist schematisch ein Tankentlüftungssystem eines Fahrzeugs dargestellt, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt. In einem Kraftstofftank 10 befindet sich Kraftstoff. Über dem flüssigen Kraftstoff bilden sich gasförmige Kohlenwasserstoffe, die einem Aktivkohlefilter 20 über eine Entlüftungsleitung 11 zugeführt werden. Der Aktivkohlefilter 20 absorbiert die Kohlenwasserstoffe, die den Aktivkohlefilter als Beladung m_HC beaufschlagen. Von dem Aktivkohlefilter 20 führt eine Regenerationsleitung 30 zu einem Verbrennungsmotor 50 durch die ein Spülmassenstrom q strömt, der die Kohlenwasserstoffe in Gasform aus dem Aktivkohlefilter 20 aufnimmt und zum Verbrennungsmotor 50 weiterleitet. Dadurch wird der Aktivkohlefilter 20 regeneriert. In der Regerationsleitung 30 ist ein Tankentlüftungsventil 40 angeordnet, welches den Spülmassenstrom q des Kohlenwasserstoff-Gases und der Luft durch die Regerationsleitung 30 reguliert. Der Verbrennungsmotor 50 weist Zylinder 60 auf, die mit einem gemeinsamen Saugrohr 51 verbunden sind. Durch das Saugrohr 51 wird Luft aus der Umgebung angesaugt, die einen Luftfilter 53, einen Ladeluftkühler 54 und eine Drosselklappe 52 passiert, bevor sie in nicht dargestellte Einspritzventile der Zylinder 60 gelangt. Das Kohlenwasserstoff-Gas wird schließlich dem Verbrennungsmotors 50 zugeführt, wo es dann verbrannt wird. Zusätzlich ist eine Lambdasonde 70 stromabwärts des Verbrennungsmotors 50 in einem Abgasstrang 55 angeordnet, die den Sauerstoffgehalt des Abgases ermittelt und ein korrespondierendes Signal an ein elektronisches Steuergerät 80 weitergibt. Das elektronische Steuergerät 80 ist darüber hinaus mit dem Tankentlüftungsventil 40 verbunden und steuert dieses.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt erfolgt ein Ermitteln 100 des Spülmassenstroms q durch die Regenerationsleitung 30. Als nächstes soll die Beladung m_HC des Aktivkohlefilters 20 ermittelt werden. Hierfür wird zuerst in einer Abfrage 101 geprüft, ob die Beladung m_HC bekannt ist. Bei einem ersten Durchlauf des Verfahrens ist dies im Allgemeinen nicht der Fall. Die Beladung m_HC des Aktivkohlefilters 20 verändert sich durch Absorption von Kohlenwasserstoffen aus dem Kraftstofftank 10 und durch Desorption in den Spülmassenstrom q ständig, sodass sie fortlaufend neu ermittelt werden muss. Ist die Beladung m_HC daher nicht bekannt, wird sie gelernt 102. Sollte die Beladung m_HC des Aktivkohlefilters 20 jedoch nicht gelernt 102 bzw. ermittelt werden können, wird das Verfahren beendet 103. Zudem kann das Verfahren abhängig von Betriebspunkten des Verbrennungsmotors 50 beendet 103 werden. Eine im Verfahren möglicherweise ausgeführte Reduktion 112 eines maximalen Spülmassenstroms q_max, wie nachfolgend beschrieben, wird in diesem Fall aufgehoben.
Wenn sowohl der Spülmassenstrom q als auch die Beladung m_HC ermittelt wurden, wird das Produkt Π aus diesen beiden berechnet 110. Dieses Produkt Π wird in einem Vergleich 111 mit einer Schwelle S verglichen. Unterschreitet das Produkt Π die Schwelle S, kann davon ausgegangen werden, dass entweder die Beladung m_HC des Aktivkohlefilters 20 sehr gering ist oder die Bedingungen und allen voran der Spülmassenstrom q für eine optimale Regeneration des Aktivkohlefilters 20 nicht gegen sind. In diesem Fall erfolgt eine Reduktion 112 eines maximalen Spülmassenstroms q_max, indem das Tankentlüftungsventil 40 durch Ansteuerung teilweise geschlossen gehalten wird. Der Betrag der Reduktion 112 wird abhängig von der gelernten Beladung m_HC gewählt. Im Anschluss wird das Verfahren mit der Abfrage 101, ob die Beladung m_HC bekannt ist, wiederholt. Durch diese Wiederholung des Verfahrens wird die Reduktion 112 des maximalen Spülmassenstroms q_max fortlaufend an die gelernte Beladung m_HC angepasst und der Betrag der Reduktion 112 bei jedem Durchlauf des Verfahrens jeweils neu gewählt.
Sollte das Produkt Π nun bedingt durch die Reduktion 112 des maximalen Spülmassenstroms q_max oberhalb der Schwelle S liegen, wird die Tankentlüftung mit diesem maximalen Spülmassenstrom q_max betrieben 113. Im weiteren Verlauf wird eine Prüfung 120 durchgeführt, ob die Beladung m_HC ansteigt. Dies kann beispielsweise durch veränderte Betriebsbedingungen oder aufgrund eines nebenläufigen Verfahrens geschehen. Steigt die Beladung m_HC an, wird eine entsprechende Erhöhung 121 des maximalen Spülstroms q_max durchgeführt. Gegebenfalls kann diese Erhöhung 121 durchgeführt werden, bis der maximale Spülstrom q_max nur noch durch den maximalen Durchfluss durch das Tankentlüftungsventil 40 oder durch den Durchmesser der Regerationsleitung 30 beschränkt wird. Andernfalls wird die Tankentlüftung weiterhin mit dem maximalen Spülstrom q_max betrieben 122. In beiden Fällen wird das Verfahren mit der Abfrage 101, ob die Beladung m_HC bekannt ist, wiederholt.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Tankentlüftung für einen Kraftstofftank (10), der über zumindest eine Leitung (30) mit einem Verbrennungsmotor (50) verbunden ist, in welcher/n wenigstens ein Aktivkohlefilter (20) und ein Tankentlüftungsventil (40) angeordnet sind, umfassend die folgenden Schritte: - Berechnen (110) eines Produkts (Π) aus einem Spülmassenstrom (q) durch die Leitung (30) und einer Beladung (m_HC) des Aktivkohlefilters (20); - Vergleich (111) des Produkts (Π) aus dem Spülmassenstrom (q) und der Beladung (m_HC) mit einer Schwelle (S); - Reduktion (112) eines maximalen Spülmassenstroms (qmax), wenn das Produkt (Π) aus dem Spülmassenstrom (q) und der Beladung (m_HC) die Schwelle (S) unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion (112) des maximalen Spülmassenstroms (q_max) abhängig von Betriebspunkten des Verbrennungsmotors (50) aufgehoben (103) wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion (112) des maximalen Spülmassenstroms (q_max) aufgehoben (103) wird, wenn die Beladung (m_HC) des Aktivkohlefilters (20) nicht ermittelt (102) werden kann.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Beladung (m_HC) des Aktivkohlefilters (20) ansteigt, eine Erhöhung (121) des maximalen Spülmassenstroms (q_max) abhängig von Betriebspunkten des Verbrennungsmotors (50) erfolgt.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 5 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (80), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 eine Tankentlüftung für einen Kraftstofftank (10) zu steuern.