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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tankentlüftungssystem. Weiterhin betrifft sie ein Verfahren zur Diagnose des Tankentlüftungssystems. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.
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Stand der Technik
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In einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs verdampfen in Abhängigkeit von den im Kraftstofftank herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen sowie der Zusammensetzung des Kraftstoffs flüchtige Substanzen, bei denen es sich im Wesentlichen um Kohlenwasserstoffe handelt. Aus Gründen des Umweltschutzes und der Sicherheit müssen diese Substanzen aufgefangen und dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs 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 Luftstroms abgesaugt und dem Saugrohr des Verbrennungsmotors zur Verbrennung zugeführt. Das Absaugen geschieht mittels Unterdruck, der sich im Saugrohr aufgrund einer Drosselung des Motors einstellt.
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Wenn das Kraftfahrzeug einen Turbolader aufweist, so erfolgt die Regeneration des Aktivkohlefilters im Turbobetrieb, indem die Substanzen in eine Luftzufuhr stromaufwärts des Turboladers eingeleitet werden. Hierzu ist es erforderlich, dass sich das Leitungssystem des Tankentlüftungssystems hinter einem Tankentlüftungsventil, welches zum Steuern des Tankentlüftungsmassestroms während des Tankentlüftungsbetriebs vorgesehen ist, verzweigt. Dies erfolgt mittels einer T-Verzweigung, in der zwei Rückschlagventile angeordnet sind. Diese Rückschlagventile verhindern einen Luftstrom zwischen der Luftzufuhr des Turboladers und dem Saugrohr.
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Gesetzliche Bestimmungen in einigen Ländern fordern eine Diagnose dieser Rückschlagventile auf ein mögliches Klemmen. Dies kann mittels eines Drucksensors analysiert werden, der in der T-Verzweigung zwischen den Rückschlagventilen und dem Tankentlüftungsventil verbaut ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Das vorgeschlagene Tankentlüftungssystem weist in herkömmlicher Weise eine T-Verzweigung auf, die an einem ersten Ende ein erstes Rückschlagventil, an einem zweiten Ende ein zweites Rückschlagventil und an einem dritten Ende ein Tankentlüftungsventil aufweist. Im Verzweigungspunkt dieser T-Verzweigung, also dort wo die drei Leitungsstücke zusammentreffen, welche die T-Verzweigung bilden, ist ein Temperatursensor angeordnet. Diesem Aufbau des Tankentlüftungssystems liegt die Überlegung zugrunde, dass die T-Verzweigung in einem Kraftfahrzeug üblicherweise motornah verbaut ist. Sie heizt sich deshalb über die Abwärme des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs schnell deutlich über die Umgebungstemperatur auf. Durch die vorgesehene Anordnung des Temperatursensors wird sich dieser mit aufheizen, wenn kein Massestrom durch die T-Verzweigung strömt. Liegt ein Massestrom vor, so erfährt der Temperatursensor eine Kühlung. Er kann also zur Diagnose des Tankentlüftungssystems auf ein Klemmen der Rückschlagventile verwendet werden. Temperatursensoren sind in der Herstellung deutlich günstiger als Drucksensoren, wie sie gemäß dem Stand der Technik zur Diagnose des Tankentlüftungssystems eingesetzt werden.
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Insbesondere ist das erste Rückschlagventil über eine Leitung, die als Saugrohrleitung bezeichnet werden kann, mit einem Saugrohr eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs verbunden. Das zweite Rückschlagventil ist dann über eine weitere Leitung, die als Turboleitung bezeichnet werden kann, mit einer Luftzufuhr eines Turboladers des Verbrennungsmotors verbunden. Sie kann dort beispielsweise in einer Venturi-Düse enden.
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Ein derartiges Tankentlüftungssystem kann mittels des Diagnoseverfahrens diagnostiziert werden, indem mittels des Temperatursensors eine Temperatur gemessen wird. Diese Temperatur wird mit der Temperatur des Verbrennungsmotors und dem Ansteuerverhalten des Tankentlüftungsventils plausibilisiert, wobei die Plausibilisierung insbesondere über den Verlauf der Temperatur erfolgt. Dabei gibt das Ansteuerverhalten an, ob das Tankentlüftungsventil geöffnet oder geschlossen ist. Aus dem Ergebnis dieser Plausibilisierung wird auf ein Klemmen eines der Rückschlagventile geschlossen. Dieses Verfahren nutzt aus, dass in unterschiedlichen Betriebszuständen des Tankentlüftungssystems jeweils entweder erwartet werden kann, dass ein Massestrom durch die T-Verzweigung vorliegt, welcher eine Abkühlung des Temperatursensors unter die Temperatur des Verbrennungsmotors bewirken sollte oder dass kein Massestrom erwartet wird, sodass die Temperatur des Temperatursensors im Wesentlichen der Temperatur des Verbrennungsmotors entsprechen sollte. Eine Abweichung von diesem Verhalten weist auf ein klemmendes Rückschlagventil hin. Unter der Voraussetzung, dass das Tankentlüftungsventil nicht defekt ist, ist es bei Kenntnis des Öffnungszustandes des Tankentlüftungsventils und bei Kenntnis, ob sich der Verbrennungsmotor in einem Turbomodus oder in einem Saugmodus befindet, sowohl möglich zu lokalisieren, welches Rückschlagventil klemmt, als auch festzustellen, ob es offen klemmt oder geschlossen klemmt:
- In einer Ausführungsform des Verfahrens, in der der Verbrennungsmotor im Turbomodus betrieben wird und das Tankentlüftungsventil offen ist, wäre ein Massestrom aus dem Aktivkohlefilter durch die T-Verzweigung in die Turboleitung zu erwarten. Wenn allerdings die gemessene Temperatur innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches der Temperatur des Verbrennungsmotors entspricht, so fehlt dieser den Temperatursensor kühlende Massestrom, sodass auf ein geschlossen klemmendes, zweites Rückschlagventil geschlossen wird.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens, in der der Verbrennungsmotor im Saugmodus betrieben wird und das Tankentlüftungsventil geöffnet ist, wäre ein Massestrom aus dem Aktivkohlefilter in die Saugleitung zu erwarten. Wenn die gemessene Temperatur innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches der Temperatur des Verbrennungsmotors entspricht, so fehlt dieser den Temperatursensor kühlende Massestrom und es wird darauf geschlossen, dass das erste Rückschlagventil geschlossen klemmt.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens, in der der Verbrennungsmotor im Saugmodus betrieben wird und das Tankentlüftungsventil geschlossen ist, ist kein Massestrom über dem Temperatursensor zu erwarten. Kommt es aber dennoch zu einer Abkühlung des Temperatursensors, sodass die gemessene Temperatur zumindest um eine vorgegebene Differenz unter der Temperatur des Verbrennungsmotors liegt, so wird auf ein offen klemmendes, zweites Rückschlagventil geschlossen, welches einen Massestrom aus der Turboleitung in die Saugrohrleitung verursacht.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens, in der der Verbrennungsmotor im Turbomodus betrieben wird und das Tankentlüftungsventil geschlossen ist, ist ebenfalls kein kühlender Massestrom über den Temperatursensor zu erwarten. Wird jedoch beobachtet, dass die gemessene Temperatur zumindest um eine vorgegebene Differenz unter der Temperatur des Verbrennungsmotors liegt, so wird auf ein offen klemmendes erstes Rückschlagventil geschlossen, welches ein Massestrom aus der Saugrohrleitung in die Turboleitung verursacht.
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Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
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Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein Tankentlüftungssystem mittels des Verfahrens zu diagnostizieren.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- 1 zeigt schematisch ein Tankentlüftungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 3 zeigt schematisch eine blockierte Leitung in einem ersten Fehlerfall des Tankentlüftungssystems gemäß 1.
- 4 zeigt schematisch eine blockierte Leitung in einem zweiten Fehlerfall des Tankentlüftungssystems gemäß 1.
- 5 zeigt schematisch einen Massestrom in einem dritten Fehlerfall des Tankentlüftungssystems gemäß 1.
- 6 zeigt schematisch einen Massestrom in einem vierten Fehlerfall des Tankentlüftungssystems gemäß 1.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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In 1 sind ein Motorsystem 10 und ein Tankentlüftungssystem 20 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Beide Systeme werden durch ein elektronisches Steuergerät 30 gesteuert. Das Motorsystem 10 weist einen Verbrennungsmotor 11 auf. Dieser wird über eine Luftzufuhr 12 mit Umgebungsluft versorgt. In der Luftzufuhr 12 sind ein Turbolader 13 und ein Ladeluftkühler 14 angeordnet. Stromabwärts des Ladeluftkühlers 14 wird die Luft dem Verbrennungsmotor 11 durch ein Saugrohr 15 zugeführt. In einem Turbobetrieb, in dem der Turbolader 13 durch einen Abgasstrom des Verbrennungsmotors 11 angetrieben wird, ist die Luft dabei komprimiert. In einem Saugbetrieb, in dem der Turbolader 13 inaktiv ist, wird die Luft durch den Verbrennungsmotor 11 angesaugt, wobei der Luftstrom mittels eine Drosselklappe im Saugrohr 15 reguliert werden kann. Im Turbobetrieb wird ein Teil der komprimierten Luft stromabwärts des Ladeluftkühlers 14 abgezweigt und einer Venturi-Düse 16 in der Luftzufuhr 12 zugeführt.
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Das Tankentlüftungssystem 20 umfasst einen Kraftstofftank 21 des Verbrennungsmotors 11. Dieser ist über eine Leitung mit einem Aktivkohlefilter 22 verbunden, in dem aus dem Kraftstofftank 21 austretende Substanzen absorbiert werden. Eine Tankentlüftungsleitung führt vom Aktivkohlefilter 22 zu einer T-Verzweigung 23. Diese weist an einem ersten Ende ein erstes Rückschlagventil 24 auf. An einem zweiten Ende ist ein zweites Rückschlagventil 25 angeordnet. An einem dritten Ende ist ein Tankentlüftungsventil 26 angeordnet, welches sich in der Tankentlüftungsleitung zwischen dem Aktivkohlefilter 22 und der T-Verzweigung 23 befindet. Das erste Rückschlagventil 24 ermöglicht einen Massestrom von der T-Verzweigung 23 durch eine Leitung 27 in das Saugrohr 15. Diese Leitung 27 wird als Saugrohrleitung bezeichnet. Ein Massestrom in der Gegenrichtung wird unterbunden. Das zweite Rückschlagventil 25 erlaubt einen Massestrom von der T-Verzweigung 23 durch eine weitere Leitung 28, die in der Venturi-Düse 16 endet. Diese Leitung 28 wird als Turboleitung bezeichnet. Ein Massestrom in der Gegenrichtung wird durch das zweite Rückschlagventil 25 unterbunden.
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Das Motorsystem 10 und das Tankentlüftungssystem 20 entsprechen hinsichtlich ihrer voranstehend beschriebenen Komponenten der herkömmlichen Ausstattung eines Kraftfahrzeugs. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung werden sie jedoch durch einen Temperatursensor 40 ergänzt, der im Verzweigungspunkt der T-Verzweigung 23 angeordnet ist.
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In 2 ist der Ablauf eines Verfahrens zur Diagnose des Tankentlüftungssystems 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Nach dem Start 51 des Verfahrens erfolgt zunächst eine Prüfung 52 auf ein klemmendes Tankentlüftungsventil 26. Wenn ein solches Klemmen erkannt wird, dann wird ein Fehlereintrag 61 im elektronischen Steuergerät 30 erzeugt und das Verfahren abgebrochen. Andernfalls erfolgt ein Öffnen 53 des Tankentlüftungsventils 26. Eine mittels des Temperatursensors 40 gemessene Temperatur T wird mit einer Temperatur TE des Verbrennungsmotors 11 verglichen 54. Die Temperatur TE des Verbrennungsmotors 11 kann dazu beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Öltemperatursensors des Verbrennungsmotors 11 ermittelt werden. Wenn die mittels des Temperatursensors 40 gemessene Temperatur t innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches der Motortemperatur TE entspricht, erfolgt eine weitere Prüfung 55 darauf, in welchem Betriebsmodus sich der Verbrennungsmotor 11 befindet. Dieser Betriebsmodus kann einem Eintrag im elektronischen Steuergerät 30 entnommen werden. Befindet er sich im Turbomodus Tu, so liegt die in 3 dargestellte Situation vor. Eigentlich sollte der vom Turbolader 13 erzeugte Luftstrom einen Unterdruck in der Turboleitung 28 erzeugen, durch welchen ein Massestrom aus dem Aktivkohlefilter 22 durch das Tankentlüftungsventil 26, die T-Verzweigung 23 und das zweite Rückschlagventil 25 in die Turboleitung 28 erzeugt wird. Dass der Temperatursensor 40 nicht durch diesen Massestrom unter die Motortemperatur TE abgekühlt wird, weist darauf hin, dass das zweite Rückschlagventil 25 geschlossen klemmt, weshalb auf dieses Klemmen geschlossen und ein entsprechender Fehlereintrag erzeugt wird 62. Befindet sich der Verbrennungsmotor 11 hingegen im Saugbetrieb S, so erzeugt er einen Unterdruck in der Saugrohrleitung 27. Dieser sollte zu einem Massestrom vom Aktivkohlefilter 22 durch das Tankentlüftungsventil 26, die T-Verzweigung 23 und das erste Rückschlagventil 24 in die Saugrohrleitung 27 führen und dabei den Temperatursensor 40 kühlen. Dies ist in 4 gezeigt. Da dies nicht geschieht, wird darauf geschlossen, dass das erste Rückschlagventil 24 geschlossen klemmt und es wird ein entsprechender Fehlereintrag erzeugt 63.
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Liegt die vom Temperatursensor 40 gemessene Temperatur T hingegen zumindest um eine vorgegebene Differenz unter der Temperatur TE des Verbrennungsmotors 11, so wird als nächstes das Tankentlüftungsventil 26 geschlossen 56. Es folgt eine Prüfung 57, ob die vom Temperatursensor 40 gemessene Temperatur T jetzt immer noch um die vorgegebene Differenz unter der Temperatur TE des Verbrennungsmotors 11 liegt. In diesem Fall erfolgt eine Abfrage des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 11 aus dem elektronischen Steuergerät 30 und in Abhängigkeit vom Betriebszustand wird ein Fehlereintrag im elektronischen Steuergerät 30 erzeugt 58. Aufgrund des geschlossenen Tankentlüftungsventils 26 ist kein kühlender Massestrom aus dem Aktivkohlefilter 22 in die T-Verzweigung 23 zu erwarten. Wenn der Temperatursensor 40 dennoch gekühlt wird, so wird dies durch einen Massestrom zwischen der Saugrohrleitung 27 und der Turboleitung 28 hervorgerufen. Befindet sich der Verbrennungsmotor 11 im Saugbetrieb S, so erfolgt dieser Massestrom, wie in 5 dargestellt ist, von der Turboleitung 28 in die Saugrohrleitung 27. Dies setzt voraus, dass das zweite Rückschlagventil 25 offen klemmt. Es wird also auf das offene Klemmen dieses zweiten Rückschlagventils 25 geschlossen und ein entsprechender Fehlereintrag erzeugt 64. Befindet sich der Verbrennungsmotor 11 hingegen im Turbobetrieb Tu, so strömt Luft aus der Saugrohrleitung 27 in die Turboleitung 28. Dies ist nur möglich, wenn das erste Rückschlagventil 24 offen klemmt, was in 6 dargestellt ist. Es kann also auf das offene Klemmen dieses ersten Rückschlagventils 24 geschlossen und ein entsprechender Fehlereintrag erzeugt werden 65.
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Wenn hingegen festgestellt wird, dass nach dem Schließen des Tankentlüftungsventils 26 die vom Temperatursensor 40 gemessene Temperatur T innerhalb eines Toleranzbereiches auf die Temperatur TE des Verbrennungsmotors 11 ansteigt, so zeigt das Tankentlüftungssystem 20 das von ihm erwartete Verhalten und es wird darauf geschlossen, dass beide Rückschlagventile 24, 25 intakt sind 66.
