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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Drucksensordiagnose in einem Tankentlüftungssystem eines verbrennungsmotorisch betriebenen Kraftfahrzeugs.
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Zur Begrenzung der Schadstoffemissionen sind moderne Kraftfahrzeuge, welche von einer Brennkraftmaschine angetrieben werden, mit Tankentlüftungssystemen ausgestattet. Deren Zweck besteht darin, Kraftstoffdampf, der sich in einem Kraftstofftank durch Verdunsten bildet, aufzunehmen und temporär zu speichern, so dass der Kraftstoffdampf nicht in die Umwelt entweichen kann. Als Speicher für den Kraftstoffdampf wird vorzugsweise ein Aktivkohlefilter verwendet. Dieses weist nur eine begrenzte Speicherkapazität für Kraftstoffdampf auf. Um das Aktivkohlefilter über einen langen Zeitraum nutzen zu können, muss dieses regeneriert werden. Hierzu ist in einer Leitung zwischen dem Aktivkohlefilter und einem Saugrohr der Brennkraftmaschine ein steuerbares Tankentlüftungsventil angeordnet, welches zur Durchführung der Regeneration geöffnet wird. Dadurch entweichen die im Aktivkohlefilter gespeicherten Kraftstoffdämpfe aufgrund eines Unterdrucks im Saugrohr in dieses Saugrohr, so dass die Aufnahmefähigkeit des Aktivkohlefilters für Kraftstoffdampf wiederhergestellt wird.
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In der 1 ist ein Tankentlüftungssystem dargestellt. Dieses weist unter anderem folgende Bestandteile auf:
- ein Aktivkohlefilter 3, in welchem aus einem Kraftstofftank 5 ausgegaste Kohlenwasserstoffe gebunden sind;
- ein Saugrohr 19, in welches über eine Spülleitung 13, 14, 15, 18 ein aus dem Aktivkohlefilter 3 abgesaugter Spülmassenstrom geleitet wird;
- ein in der Spülleitung 13 zwischen dem Aktivkohlefilter 3 und dem Saugrohr 19 angeordnetes Tankentlüftungsventil 6;
- eine Motorsteuerung ECU, die das Tankentlüftungsventil 6 mittels eines pulsweitenmodulierten Steuersignals (PWM-Signal) ansteuert;
- eine stromab des Tankentlüftungsventils 6 angeordnete Verzweigung der Spülleitung in einen Volllastentlüftungspfad 14 und einen Niederdruckentlüftungspfad 15, die an unterschiedlichen Einleitstellen in das Saugrohr 19 münden, wobei eine Einleitstelle zwischen einem Luftfilter 20 und dem Verdichter 21 eines Turboladers und die andere Einleitstelle stromab einer Drosselklappe 22 vorgesehen ist;
- eine im Volllastentlüftungspfad 14 angeordnete Venturidüse 9, die bei Ladedrücken über Umgebungsniveau und ungedrosseltem Motorbetrieb einen notwendigen Differenzdruck über dem Volllastentlüftungspfad generiert;
- einen Drucksensor 4, der in der Spülleitung 13 zwischen dem Aktivkohlefilter 3 und dem Tankentlüftungsventil 6 angeordnet ist und zur Durchführung einer Leitungsdiagnose des Volllastentlüftungspfades ausgebildet ist;
- eine Tankleckdiagnosekomponente 2, welche zur Durchführung einer Tankleckdiagnose ausgebildet ist und beispielsweise als elektrische Pumpeneinheit ausgeführt ist;
- ein Einspritzsystem 23, welches eine von der Motorsteuerung ECU ermittelte Kraftstoffmenge in die Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzt;
- einen Lambdasensor 24 zur Ermittlung des Restsauerstoffgehalts im Abgas der Brennkraftmaschine;
- ein Rückschlagventil 7 im Volllastentlüftungspfad 14;
- ein Rückschlagventil 8 im Niederdruckentlüftungspfad 15.
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Die Motorsteuerung ECU ist unter anderem dazu vorgesehen,
für einen aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine einen Sollwert für den Spülfluss zu ermitteln;
mit Hilfe eines Drucksensors 17 im Ansaugtrakt einen Saugrohrdruck zu ermitteln;
aus dem Druckgefälle zwischen dem Umgebungsdruck und dem Druck an der jeweiligen Einleitstelle aus dem vorgegebenen Spülfluss einen PWM-Wert zur Ansteuerung des Tankentlüftungsventils zu ermitteln;
für den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine die einzuspritzende Kraftstoffmenge zu ermitteln;
für die beiden oben genannten Einleitstellen die Verzugszeit des durch die Öffnung des Tankentlüftungsventils 6 der Verbrennung zugeführten Gasflusses zu ermitteln;
eine Kraftstoffkorrektur auf Basis der mittels einer Lambdareglerabweichung gelernten Kohlenwasserstoffkonzentration des Spülmassenstroms zu berechnen.
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Gemäß länderspezifischer Gesetzgebervorschriften ist es erforderlich, die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungssystems zu gewährleisten. Dazu bedarf es einer Diagnose des Tankentlüftungssystems. Das Vorliegen eines funktionsfähigen Tankentlüftungssystems wird dann erkannt, wenn ein ausreichend großer Massendurchsatz vom Aktivkohlefilter 3 zum Ansaugtrakt 19 der Brennkraftmaschine gewährleistet ist, um die Kohlenwasserstoffemissionen aus dem Tankentlüftungssystem möglichst gering zu halten. Im Rahmen dieser Diagnose ist die Betriebsfähigkeit der Spülleitung 13 stromauf des Drucksensors 4, des Volllastentlüftungspfads 14, des Niederdruckentlüftungspfads 15, einer zur Venturidüse 9 führenden Hochdruckleitung 16, einer Spülleitung 18 stromab des Drucksensors 4, des Tankentlüftungsventils 6, des im Volllastentlüftungspfad 14 angeordneten Rückschlagventils 7, des im Niederdruckentlüftungspfad 15 angeordneten Rückschlagventils 8 und der Venturidüse 9 zu überprüfen.
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Zu dieser Diagnose werden die Ausgangssignale des in der Spülleitung 13 zwischen dem Aktivkohlefilter 3 und dem Tankentlüftungsventil 6 angeordneten Drucksensors 4 verwendet. Während des Diagnosevorganges werden zur Feststellung der Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungssystems die vom Drucksensor 4 bereitgestellten Ausgangssignale entweder während geeigneter Ansteuerzustände des Tankentlüftungsventils 6 bei aktiver Tankentlüftungsfunktion oder nach aktivem Einbringen von Leitungsdruckänderungen mittels geeigneter Ansteuerung des Tankentlüftungsventils ausgewertet.
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Folglich stellt ein funktionsfähiger Drucksensor 4 eine Grundlage für eine Ausführung einer korrekten Diagnose des Tankentlüftungssystems dar. Wird eine fehlerfreie Betriebsweise des Drucksensors 4 vor einem Start der Brennkraftmaschine und auch während einer Tankentlüftungssystemdiagnose nicht gewährleistet, dann kann dies zu inadäquaten Ergebnissen führen. So können sich im Rahmen einer Interpretation des Tankentlüftungsleitungsdiagnoseergebnisses beim Vorliegen eines Drucksensorfehlers folgende Möglichkeiten ergeben: Erkennen von defekten Spülleitungskomponenten; Abschluss der Diagnose mit dem Ergebnis „System funktionsfähig“.
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Beide vorgenannten Ergebnisse können fehlerhaft sein und den tatsächlichen Systemzustand nicht korrekt beschreiben.
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Zur Vermeidung derartiger fehlerhafter Ergebnisse ist es bekannt, zur Feststellung der Funktionsfähigkeit des Drucksensors in der Spülleitung eines Tankentlüftungssystems zum einen auf ein Einfrieren und zum anderen auf einen Offset zu diagnostizieren. Bei einem Einfrieren, welches nachfolgend als Drucksensorstuckfehler bezeichnet wird, gibt der Drucksensor dauerhaft ein konstantes Signal aus. Bei einem Offset, der nachfolgend als Drucksensoroffsetfehler bezeichnet wird, zeigt der Drucksensor einen Wert an, der im Vergleich zu einem realen Druck höher oder niedriger ist. Ein Einfrieren des Drucksensors wird geprüft, indem man Zustände im Tankentlüftungssystem abwartet, in denen der Drucksensor im fehlerfreien Zustand eine Druckänderung ausgeben würde. Zur Ermittlung eines Drucksensoroffsets wird das Drucksignal in der Spülleitung während eines Stillstandes der Brennkraftmaschine mit einem Signal aus einem weiteren Umgebungsdrucksensor verglichen.
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Nachteile der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise bestehen darin, dass in verschiedenen Drucksensorbereichen keine Unterscheidung zwischen dem Vorliegen eines Spülleitungsfehlers und einem Vorliegen eines Drucksensorfehlers möglich ist, da sich im Fehlerfall identische Drucksignalzustände bzw. Druckverläufe einstellen können.
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Zur Diagnose des Tankentlüftungssystems wird zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil ein Unterdruck eingespeichert, welcher geringer ist als der Umgebungsdruck außerhalb des Systems. Der eingespeicherte Druck wird durch ansteuern des Tankentlüftungsventils geändert. Die Änderung des Drucks zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil wird mit dem Drucksensor gemessen und der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils zugeordnet. Aus der Korrelation des Öffnungszustandes des Tankentlüftungsventils mit der Änderung des Druckes zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil wird auf die Funktion des Tankentlüftungsventils, des Rückschlagventils und der Tankentlüftungsleitung geschlossen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Drucksensordiagnose in einem Tankentlüftungssystem eines verbrennungsmotorisch betriebenen Kraftfahrzeugs anzugeben, bei denen die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht auftreten und bei denen insbesondere die Diagnose ohne aktiven Eingriff in die Tankentlüftungsfunktion durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zur Drucksensordiagnose in einem Tankentlüftungssystem eines verbrennungsmotorisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei das Tankentlüftungssystem ein Aktivkohlefilter, eine zwischen dem Aktivkohlefilter und einem Ansaugtrakt des Kraftfahrzeugs angeordnete Spülleitung, ein in der Spülleitung angeordnetes Tankentlüftungsventil und einen in der Spülleitung angeordneten Drucksensor aufweist, die folgenden Schritte durchgeführt:
- - Messen eines in der Spülleitung herrschenden Druckes mittels des Drucksensors zur Ermittlung eines Startdruckes,
- - Einordnen des Startdruckes in einen von mehreren Druckbereichen in Abhängigkeit von der Amplitude des Startdrucks,
- - Durchführen einer Drucksensordiagnose mit einem Diagnosealgorithmus, der dem Druckbereich zugeordnet ist, in welchem der Startdruck liegt.
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Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass die erfindungsgemäße Diagnose ohne aktiven Eingriff in die Tankentlüftungsfunktion durchgeführt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Tankentlüftungsspülrate während des Fahrzyklus erhöht ist. Des Weiteren gewährleistet die Ausführungslogik der Diagnose ein exaktes Pin-Pointing zwischen dem Vorliegen eines Drucksensorfehlers und eines Fehlers eines Leitungsabschnittes oder eines Fehlers einer in der Spülleitung angeordneten Komponente. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es zur Durchführung der beschriebenen Diagnose nicht notwendig ist, konkurrierende Diagnosefunktionen, beispielsweise eine Lambdasondendiagnose oder eine Katalysatordiagnose zu unterbrechen. Fahrbarkeits- und Emissionseinflüsse durch aktives Absetzen von Ansteuerprofilen an das Tankentlüftungsventil werden eliminiert. Die Drucksensordiagnose kann auch bei hoher Konzentration des Spülmediums ausgeführt werden, da bereits bei geringer Ansteuerhöhe des Tankentlüftungsventils und den damit verbundenen Spülleitungsdruckänderungen im Nominalsystem ein Abschluss der Drucksensordiagnose möglich ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Einordnen des Startdruckes in einen von mehreren Bereichen vorgenommen, zu denen ein Überdruckbereich, ein Umgebungsdruckbereich und ein Unterdruckbereich gehören.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird in dem dem Überdruckbereich zugeordneten Diagnosealgorithmus ermittelt, ob ein Drucksensoroffsetfehler oder ein Drucksensorstuckfehler vorliegt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der dem Überdruckbereich zugeordnete Diagnosealgorithmus folgende Schritte:
- - Annahme eines Verdachts auf das Vorliegen eines Drucksensoroffsetfehlers,
- - Observieren einer Mindestansteuerung des Tankentlüftungsventils mit einem Ansteuerwert, der größer ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert,
- - Überprüfen, ob ein sich durch die Mindestansteuerung über dem Tankentlüftungsventil einstellendes Druckgefälle größer ist als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert,
- - Erkennen des Vorliegens eines Drucksensoroffsetfehlers, wenn die Überprüfung ergibt, dass sich das durch die Mindestansteuerung über dem Tankentlüftungsventil einstellende Druckgefälle größer ist als der vorgegebene zweite Schwellenwert,
- - Erkennen des Vorliegens eines Drucksensorstuckfehlers, wenn die Überprüfung ergibt, dass sich das durch die Mindestansteuerung über dem Tankentlüftungsventil einstellende Druckgefälle nicht größer ist als der vorgegebene zweite Schwellenwert.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird in dem dem Unterdruckbereich zugeordneten Diagnosealgorithmus ermittelt, ob der Drucksensor fehlerfrei arbeitet oder einen Drucksensoroffsetfehler oder einen Drucksensorstuckfehler aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ermittelt, ob der stromauf des Drucksensors liegende Bereich der Spülleitung blockiert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält der dem Unterdruckbereich zugeordnete Diagnosealgorithmus die folgenden Schritte:
- - Annehmen des Verdachts auf ein Vorliegen eines Drucksensoroffsetfehlers,
- - Überprüfen, ob der Druck stromab des Tankentlüftungsventils ungleich dem Startdruck ist,
- - Aufintegrieren des Tankentlüftungsvolumenstroms bei ununterbrochen aktiver Tankentlüftungsventilansteuerung, bis das in der Spülleitung bis zum Aktivkohlefilter vorhandene Volumen erreicht ist,
- - Überprüfen, ob der Betrag der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Druck stromab des Tankentlüftungsventils kleiner ist als ein vorgegebener dritter Schwellenwert,
- - wenn dies der Fall ist, Erkennen des Vorliegens eines funktionsfähigen Drucksensors,
- - wenn dies nicht der Fall ist, Überprüfen, ob der Maximalwert des Betrages der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Startdruck größer ist als ein vorgegebener vierter Schwellenwert,
- - wenn dies nicht der Fall ist, Erkennen des Vorliegens eines Drucksensorstuckfehlers,
- - wenn dies der Fall ist, Abwarten bis das Tankentlüftungsventil für eine Mindesteinstellzeit geschlossen ist,
- - Überprüfen, ob der Betrag der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Startdruck kleiner ist als ein vorgegebener fünfter Schwellenwert,
- - wenn dies der Fall ist, Erkennen des Vorliegens eines Drucksensoroffsetfehlers,
- - wenn dies nicht der Fall ist, Erkennen des Nichtvorliegens eines Drucksensoroffsetfehlers.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird in dem dem Umgebungsdruckbereich zugeordneten Diagnosealgorithmus ermittelt, ob ein Drucksensorstuckfehler vorliegt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird bei der Ermittlung, ob ein Drucksensorstuckfehler vorliegt, eine Auswertung eines oder mehrerer Ereignisse vorgenommen, welche im Nominalsystem eine Druckänderung in der Spülleitung hervorrufen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird bei der Ermittlung, ob ein Drucksensorstuckfehler vorliegt, überprüft, ob der Betrag der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Startdruck größer ist als ein vorgegebener sechster Schwellenwert.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird in dem Falle, dass erkannt wird, dass der Betrag der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Startdruck größer ist als ein vorgegebener sechster Schwellenwert, das Nichtvorliegen eines Drucksensorstuckfehlers erkannt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird in dem Falle, dass erkannt wird, dass der Betrag der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Startdruck nicht größer ist als ein vorgegebener sechster Schwellenwert, das Vorliegen eines Drucksensorstuckfehlers erkannt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuereinheit auf, die zur Steuerung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigt:
- - 1 eine Skizze einer Vorrichtung zur Drucksensordiagnose in einem Tankentlüftungssystem eines verbrennungsmotorisch betriebenen Kraftfahrzeugs,
- - 2 eine Skizze eines Teilbereichs von 1 zur Veranschaulichung eines Fehlersymptoms A (Spülleitung stromauf des Drucksensors ist blockiert),
- - 3 eine Skizze eines Teilbereichs von 1 zur Veranschaulichung eines Fehlersymptoms B (Tankentlüftungsventil klemmt offen),
- - 4 eine Skizze eines Teilbereichs von 1 zur Veranschaulichung eines Fehlersymptoms C (Spülleitung zwischen Drucksensor und Tankentlüftungsventil ist blockiert / Tankentlüftungsventil klemmt geschlossen / Spülleitungskomponenten stromab des Tankentlüftungsventils sind blockiert oder offen zur Umgebung),
- - 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Kategorisierung des Spülleitungsdrucks,
- - 6 eine Skizze zur Veranschaulichung der Aufteilung der Drucksensordiagnose auf den Druckbereichen zugeordnete Diagnosealgorithmen,
- - 7 ein Ablaufdiagramm des dem Druckbereich W zugeordneten Diagnosealgorithmus,
- - 8 ein Ablaufdiagramm des dem Druckbereich X zugeordneten Diagnosealgorithmus,
- - 9 ein Ablaufdiagramm des dem Druckbereich Y zugeordneten Diagnosealgorithmus,
- - 10 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung weiterer Ereignisse, die zur Erkennung eines Drucksensorstuckfehlers ausgewertet werden können, und
- - 11 ein Ablaufdiagramm des dem Druckbereich Z zugeordneten Diagnosealgorithmus.
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Zur Beschreibung der Erfindung wird zunächst auf Basis der in der 1 gezeigten Vorrichtung auf mögliche Drucksignalzustände bei einem Vorliegen von Spülleitungsfehlern eingegangen.
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Bei dem in der 1 dargestellten Tankentlüftungssystem sind folgende Fehlerzustände bzw. Symptome zu betrachten, die sich auf den Verlauf des Drucksensorsignals auswirken:
- Die Spülleitung 13 ist in dem in der 2 mit dem Buchstaben „A“ bezeichneten Bereich stromauf des Tankentlüftungsventils 6 verstopft (Symptom A):
- Ist die Spülleitung 13 im Bereich A zwischen dem Aktivkohlefilter 3 und dem Tankentlüftungsventil 6 blockiert, dann stellt sich am Drucksensor 4 nach einem Öffnen des Tankentlüftungsventils 6 ein Druck ein, der dem Druck im jeweils aktiven Spülleitungsbereich stromab des Tankentlüftungsventils 6 entspricht, d.h. dem Druck im Volllastentlüftungspfad 15 oder dem Druck im Niederdruckentlüftungspfad 14. Wird das Tankentlüftungsventil 6 während oder nach dem Betrieb der Brennkraftmaschine geschlossen, dann bleibt der Druck auf dem zuletzt unter aktiver Tankentlüftungsventilansteuerung herrschenden Druckniveau stehen. Das beschriebene Verhalten macht es unmöglich, direkt nach einem Start der Brennkraftmaschine, bei welchem das Tankentlüftungsventil 6 stets geschlossen ist, einen Drucksensoroffsetfehler von einer verstopften Spülleitung stromauf des Drucksensors zu unterscheiden. Des Weiteren würde ein zufällig konstant (Sensor „stuck“) auf dem erreichten Druckniveau während der Ausführung der Diagnose zur Feststellung der Funktionsfähigkeit des Bereichs A in der 2 ausgegebener Druck zu einer Fehlinterpretation führen.
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Das Tankentlüftungsventil 6 klemmt im offenen Zustand, wie es in der 3 mit dem Buchstaben „B“ angedeutet ist (Symptom B):
- Bei offen klemmenden Tankentlüftungsventil 6 stellt sich bei aktiver Brennkraftmaschine bereits im nicht angesteuerten Zustand ein Druckgefälle zwischen dem am Drucksensor 4 vorliegenden Druck und dem Umgebungsdruck ein. Weist der Drucksensor einen Signaloffset auf, welcher sich auf dem Niveau des Druckgefälles im beschriebenen Fehlerfall (Symptom B) befindet, dann ist kein Pin-Pointing zwischen dem Vorliegen eines Spülleitungsfehlers und dem Vorliegen eines Drucksensorfehlers möglich. Selbiges gilt auch für ein auf dem Druckniveau des Druckgefälles im vorliegenden Fehlerfall (Symptom B) konstant ausgegebenes Drucksignal (Sensor „stuck“).
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Die Spülleitung 18 stromauf des Tankentlüftungsventils 6 ist blockiert. Das Tankentlüftungsventil 6 klemmt im geschlossenen Zustand. Die stromab des Tankentlüftungsventils 6 angeordneten Komponenten 7, 8, 9, 14, 15, 16 des Spülleitungssystems blockieren oder sind offen zur Umgebung (Symptom C), wie es in der 4 mit dem Buchstaben „C“ angedeutet ist:
- Kann aufgrund dieser Systemfehler kein Massenstrom durch das Tankentlüftungssystem realisiert werden, dann stellt sich bei einer aktiven Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 6 kein Druckgefälle am Sensor 4 im Vergleich zum Umgebungsdruck ein. Bei einem konstant nahe des Umgebungsdruckes ausgegebenen Drucksignal (Sensor „stuck“) kann wiederum kein Pin-Pointing zwischen dem Vorliegen eines Spülleitungsfehlers und einem Drucksensorfehler realisiert werden.
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Anhand der folgenden Tabelle 1 soll die potentielle Überlagerung von Diagnoseergebnissen basierend auf den oben erläuterten System- und Drucksensorzuständen dargestellt werden:
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Um die beschriebene Überlagerung von Diagnoseergebnissen aufzulösen und ein akkurates Pin-Pointing auf die tatsächlich fehlerhafte Komponente im Tankentlüftungssystem zu erlauben wird nachfolgend ein Diagnoseablauf zur Feststellung der Funktionsfähigkeit des Drucksensors 4 beschrieben, bei welchem der mittels des Drucksensors 4 gemessene Druck direkt nach einem Einschalten des Motorsteuergerätes in verschiedene Bereiche W, X, Y, Z kategorisiert wird, wie es in der 5 veranschaulicht ist.
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In dieser 5 ist nach oben der Spülleitungsdruck und nach rechts die Zeit t aufgetragen. Der Bereich W entspricht einem Überdruckbereich, in welchem der Spülleitungsdruck oberhalb eines Umgebungsdruckbereiches Z positioniert ist. Der Bereich X entspricht einem Unterdruckbereich, in welchem der Spülleitungsdruck unterhalb des Umgebungsdruckbereiches Z positioniert ist, wobei zwischen dem Unterdruckbereich X und dem Umgebungsdruckbereich Z ein weiterer Unterdruckbereich Y positioniert ist.
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Nachfolgend wird anhand der 6 - 11 ein Diagnoseprinzip erläutert, mittels dessen eine Feststellung der Funktionsfähigkeit des Drucksensors 4 erfolgen kann.
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In der 6 ist veranschaulicht, dass nach dem Einschalten der Motorsteuerung mittels des Drucksensors 4 in der Spülleitung ein Drucksensorsignal gemessen wird und dass anhand dieses Drucksensorsignals eine Kategorisierung des gemessenen Spülleitungsdrucks vorgenommen wird. Bei dieser Kategorisierung wird das Drucksensorsignal, das dem gemessenen Spülleitungsdruck entspricht und nachfolgend als Startdruck bezeichnet wird, dem jeweils zutreffenden Druckbereich W, Z, Y oder X zugeordnet und abgespeichert. Danach erfolgt ein Start der Diagnose.
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Die
7 zeigt ein Flussdiagramm, in welchem der Diagnoseablauf gezeigt ist, wenn der Startdruck im Überdruckbereich W positioniert ist. Der Startdruck befindet sich dann im Überdruckbereich, wenn der vom Drucksensor gemessene Druckwert nach Abzug des Umgebungsdruckwertes größer ist als eine vorgegebene, einstellbare Schwelle:
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Dabei ist p der gemessene Druckwert, p1 der Umgebungsdruckwert und sw die vorgegebene Schwelle.
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Liegt der Startwert im Überdruckbereich W, dann wird direkt nach dem Einschalten der Motorsteuerung in einem Schritt W1 der Verdacht auf das Vorliegen eines Drucksensoroffsetfehlers gesetzt, da selbst bei einer blockierten Spülleitung stromauf des Drucksensors 4 kein Drucksignal vorliegen kann, das größer ist als der Umgebungsdruck, da stromab des Tankentlüftungsventils 6 bei aktiver Brennkraftmaschine ausschließlich Unterdrücke vorliegen. Im weiteren Verlauf der Diagnose wird zu einer Unterscheidung zwischen dem Vorliegen eines Drucksensoroffsetfehlers und einem Drucksensorstuckfehler in einem Schritt W2 eine Mindestansteuerung des Tankentlüftungsventils 6 bei minimal erforderlichem Druckgefälle über dem Tankentlüftungsventil 6 abgewartet. Dabei wird überprüft, ob der Ansteuerwert des Tankentlüftungsventils und auch das Druckgefälle, d.h. die Differenz zwischen dem Umgebungsdruck und dem herrschenden Druck (Druck in Niederdruck oder Hochdruckspülleitung) stromab des Tankentlüftungsventils, größer ist als eine vorgegebene Schwelle. In einem weiteren Schritt W3 wird die bei aktiver Mindestansteuerung des Tankentlüftungsventils entstandene Druckänderung (p0 - p > sw) mit einer Mindestschwelle verglichen, wobei p dem gemessenen Druckwert und p0 dem Startwert entspricht.
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Erreicht die vorstehend beschriebene Druckänderung die Mindestschwelle nicht, dann wird zu einem Schritt W4 übergegangen, in welchem das Vorliegen eines Drucksensoroffsetfehlers registriert wird. Danach wird zu einem Schritt W6 übergegangen, mit welchem das Verfahren beendet ist.
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Erreicht jedoch die vorstehend beschriebene Druckänderung die Mindestschwelle, dann wird zu einem Schritt W5 übergegangen, in welchem registriert wird, dass ein Drucksensorstuckfehler vorliegt. Danach wird zum Schritt W6 übergegangen, mit welchem das Verfahren beendet ist
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Die 8 zeigt ein Flussdiagramm, in welchem der Diagnoseablauf gezeigt ist, wenn der Startdruck im Unterdruckbereich X positioniert ist. Der Startdruck befindet sich dann im Unterdruckbereich, wenn die Differenz zwischen dem Umgebungsdruck und dem vom Drucksensor gemessenen Druckwert größer ist als eine vorgegebene, einstellbare Schwelle:
- Liegt der Startwert im Unterdruckbereich X, dann wird direkt nach dem Einschalten der Motorsteuerung in einem Schritt X1 der Verdacht auf das Vorliegen eines Drucksensoroffsetfehlers gesetzt. Der absolute Startdruck muss also kleiner sein als derjenige Druck, der sich beim Vorliegen eines offen klemmenden Tankentlüftungsventils 6 minimal einstellen würde. Ziel dieser Diagnose ist, eine blockierte Spülleitung 13 stromauf des Drucksensors 4 von einem Drucksensorstuckfehler und einem Drucksensoroffsetfehler zu unterscheiden.
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Hierzu wird zunächst der Tankentlüftungsvolumenstrom bei ununterbrochen aktiver Tankentlüftungsventilansteuerung aufintegriert, bis das in der Spülleitung 13 bis zum Aktivkohlefilter 3 vorhandene Volumen erreicht ist. Der Druck stromab des Tankentlüftungsventils 6 muss dabei ungleich dem Startdruck sein. Es müssen die folgenden Beziehungen gelten:
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Im Schritt X2 wird überprüft, ob diese Beziehung erfüllt ist. Ist diese Beziehung nicht erfüllt, dann wird zum Schritt X2 zurückgesprungen. Ist diese Beziehung hingegen erfüllt, dann wird zu einem Schritt X3 übergegangen.
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In diesem Schritt X3 wird überprüft, ob das Volumenstromintegral größer ist als eine vorgegebene Schwelle:
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Ist diese Beziehung nicht erfüllt, dann wird zum Schritt X3 zurückgesprungen. Ist diese Beziehung hingegen erfüllt, dann wird zu einem Schritt X4 übergegangen. In diesem Schritt X4 wird überprüft, ob sich nach dem Erreichen des vorstehend beschriebenen Volumenstromintegrals der vom Drucksensor 4 gemessene Spülleitungsdruck dem Druck stromab des Tankentlüftungsventils 6 angenähert hat. Dazu erfolgt die folgende Abfrage:
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Ergibt diese Abfrage, dass der Betrag der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Druck stromab des Tankentlüftungsventils kleiner ist als die genannte einstellbare Schwelle, dann wird in einem Schritt X5 auf das Vorliegen eines funktionsfähigen Drucksensors 4 geschlossen und die Diagnose wird in einem Schritt X6 mit einer Gutprüfung beendet.
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Ist dies nicht der Fall, dann gilt es, eine Mindestspülleitungsdruckänderung während der Berechnung des oben erläuterten Volumenstromintegrals auszuwerten. Zu diesem Zweck wird zu einem Schritt X7 übergegangen, in welchem geprüft wird, ob der Betrag der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Startdruck größer ist als eine Schwelle:
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Ist die Mindestspülleitungsdruckänderung nicht gegeben, dann wird in einem Schritt X8 auf das Vorliegen eines Drucksensorstuckfehlers geschlossen. Vom Schritt X8 wird zu einem Schritt X9 übergegangen, in welchem erkannt wird, dass kein Drucksensoroffsetfehler vorliegt. In einem nachfolgenden Schritt X10 ist das Verfahren beendet.
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Wird hingegen die genannte Mindestspülleitungsdruckänderung erreicht, dann wird in einem Schritt X11 erkannt, dass kein Drucksensorstuckfehler vorliegt und es wird zu einem Schritt X12 übergegangen.
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In diesem Schritt X12 wird zur Erkennung des Vorliegens eines Drucksensoroffsetfehlers das Schließen des Tankentlüftungsventils 6 für eine einstellbare Mindestzeit abgewartet. Dazu erfolgt im Schritt X12 eine Abfrage, ob die Zeit des Schließens des Tankentlüftungsventils größer ist als eine vorgegebene Schwelle. Ist dies nicht der Fall, dann wird zum Schritt X12 zurückgesprungen. Ist dies hingegen der Fall, dann wird zu einem Schritt X13 übergegangen.
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In diesem Schritt X13 wird überprüft, ob sich der sich einstellende Spülleitungsdruck mit dem Startdruck gemäß der folgenden Beziehung deckt:
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Ist dies nicht der Fall, dann wird in einem Schritt X15 darauf geschlossen, dass kein Drucksensoroffsetfehler vorliegt. Danach wird zum Schritt X10 übergegangen, mit welchem das Verfahren beendet ist.
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Ist dies hingegen der Fall, dann wird in einem Schritt X14 erkannt, dass ein Drucksensoroffsetfehler vorliegt. Danach wird zum Schritt X10 übergegangen, mit welchem das Verfahren beendet ist.
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Die 9 zeigt ein Flussdiagramm, in welchem der Diagnoseablauf gezeigt ist, wenn der Startdruck im Unterdruckbereich Y positioniert ist. Befindet sich der Startdruck in diesem Unterdruckbereich, welcher sich erstreckt vom beim vorhandenen Symptom B sich einstellenden Druck (Umgebungsdruck-Sensorwert < vorgegebene Schwelle) bis zur unteren Grenze des oben genannten Umgebungsdruckbereiches Z, dann wird die Diagnosesequenz für den Druckbereich Y gestartet. Grundsätzlich ergibt sich für diese Diagnosesequenz für den Druckbereich Y dieselbe Ausführungslogik wie diejenige, die für den Druckbereich X verwendet wird.
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Liegt der Startwert im Unterdruckbereich Y, dann wird direkt nach dem Einschalten der Motorsteuerung in einem Schritt Y1 der Verdacht auf das Vorliegen eines Drucksensoroffsetfehlers gesetzt. Grundsätzlich ergibt sich für die Diagnosesequenz für den Druckbereich Y dieselbe Ausführungslogik wie beim Druckbereich X.
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Hierzu wird zunächst der Tankentlüftungsvolumenstrom bei ununterbrochen aktiver Tankentlüftungsventilansteuerung aufintegriert, bis das in der Spülleitung 13 bis zum Aktivkohlefilter 3 vorhandene Volumen erreicht ist. Der Druck stromab des Tankentlüftungsventils 6 muss dabei ungleich dem Startdruck sein. Es müssen die folgenden Beziehungen gelten:
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Im Schritt Y2 wird überprüft, ob diese Beziehung erfüllt ist. Ist diese Beziehung nicht erfüllt, dann wird zum Schritt Y2 zurückgesprungen. Ist diese Beziehung hingegen erfüllt, dann wird zu einem Schritt Y3 übergegangen.
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In diesem Schritt Y3 wird überprüft, ob das Volumenstromintegral größer ist als eine vorgegebene Schwelle:
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Ist diese Beziehung nicht erfüllt, dann wird zum Schritt Y3 zurückgesprungen. Ist diese Beziehung hingegen erfüllt, dann wird zu einem Schritt Y4 übergegangen.
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In diesem Schritt Y4 wird überprüft, ob sich nach dem Erreichen des vorstehend beschriebenen Volumenstromintegrals der vom Drucksensor 4 gemessene Spülleitungsdruck dem Druck stromab des Tankentlüftungsventils 6 angenähert hat. Dazu erfolgt die folgende Abfrage:
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Ergibt diese Abfrage, dass der Betrag der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Druck stromab des Tankentlüftungsventils kleiner ist als die genannte Schwelle, dann wird in einem Schritt Y5 auf das Vorliegen eines funktionsfähigen Drucksensors 4 geschlossen und die Diagnose wird in einem Schritt Y6 mit einer Gutprüfung beendet.
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Ist dies nicht der Fall, dann gilt es, eine Mindestspülleitungsdruckänderung während der Berechnung des oben erläuterten Volumenstromintegrals auszuwerten. Zu diesem Zweck wird zu einem Schritt Y7 übergegangen, in welchem geprüft wird, ob der Betrag der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Startdruck größer ist als eine vorgegebene Schwelle:
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Ist die Mindestspülleitungsdruckänderung nicht gegeben, dann wird in einem Schritt Y8 auf das Vorliegen eines Drucksensorstuckfehlers geschlossen. Vom Schritt Y8 wird zu einem Schritt Y9 übergegangen, in welchem erkannt wird, dass kein Drucksensoroffsetfehler vorliegt. In einem nachfolgenden Schritt Y10 ist das Verfahren beendet.
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Wird hingegen die genannte Mindestspülleitungsdruckänderung erreicht, dann wird in einem Schritt Y11 erkannt, dass kein Drucksensorstuckfehler vorliegt und es wird zu einem Schritt Y12 übergegangen. In diesem Schritt Y12 wird zur Erkennung des Vorliegens eines Drucksensoroffsetfehlers das Schließen des Tankentlüftungsventils 6 für eine einstellbare Mindestzeit abgewartet. Dazu erfolgt im Schritt Y12 eine Abfrage, ob die Zeit des Schließens des Tankentlüftungsventils größer ist als eine vorgegebene Schwelle. Ist dies nicht der Fall, dann wird zum Schritt Y12 zurückgesprungen. Ist dies hingegen der Fall, dann wird zu einem Schritt Y13 übergegangen.
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In diesem Schritt Y13 wird überprüft, ob sich der sich einstellende Spülleitungsdruck mit dem Startdruck gemäß der folgenden Beziehung deckt:
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Ist dies nicht der Fall, dann wird in einem Schritt Y15 darauf geschlossen, dass kein Drucksensoroffsetfehler vorliegt. Danach wird zum Schritt Y10 übergegangen, mit welchem das Verfahren beendet ist.
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Ist dies hingegen der Fall, dann wird in einem Schritt Y14 erkannt, dass ein Drucksensoroffsetfehler vorliegt. Danach wird zum Schritt Y10 übergegangen, mit welchem das Verfahren beendet ist.
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Ein Unterschied zu dem in der 8 beschriebenen Verfahren besteht darin, dass bei dem in der 9 beschriebenen Verfahren im Druckbereich Y kein Druckniveau vorliegt, welches bei einer Spülleitungsdiagnose zu einem Fehlereintrag hinsichtlich einer Komponente oder eines Leitungsstückes führen würde. Dieser Sachverhalt ermöglicht es, vor einer finalen Erkennung des Vorliegens eines Drucksensorstuckfehlers weitere im Nominalsystem Druckänderungen generierende Ereignisse auszuwerten bzw. abzuwarten. Beispiele für derartige Ereignisse sind in der 10 dargestellt.
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Wird beispielsweise im Rahmen einer Abfrage erkannt, dass der Gradient der Fahrgeschwindigkeit größer ist als eine vorgegebene Schwelle, dann wird zu einer weiteren Abfrage übergegangen, in welcher überprüft wird, ob das Maximum des Betrags der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Startdruck größer ist als eine vorgegebene Schwelle oder ob dies nicht der Fall ist. Ist dies der Fall, dann wird darauf geschlossen, dass kein Drucksensorstuckfehler vorliegt. Ist dies hingegen nicht der Fall, dann wird darauf geschlossen, dass ein Drucksensorstuckfehler vorliegt.
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Wird beispielsweise im Rahmen einer Abfrage erkannt, dass eine Änderung des Umgebungsdrucks vorliegt, die größer ist als eine vorgegebene Schwelle, dann wird zu einer weiteren Abfrage übergegangen, in welcher überprüft wird, ob das Maximum des Betrags der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Startdruck größer ist als eine vorgegebene Schwelle oder ob dies nicht der Fall ist. Ist dies der Fall, dann wird darauf geschlossen, dass kein Drucksensorstuckfehler vorliegt. Ist dies hingegen nicht der Fall, dann wird darauf geschlossen, dass ein Drucksensorstuckfehler vorliegt.
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Wird beispielsweise im Rahmen einer Abfrage erkannt, dass eine Betankung erfolgt ist, dann wird zu einer weiteren Abfrage übergegangen, in welcher überprüft wird, ob das Maximum des Betrags der Differenz zwischen dem Spülleitungsdruck und dem Startdruck größer ist als eine vorgegebene Schwelle oder ob dies nicht der Fall ist. Ist dies der Fall, dann wird darauf geschlossen, dass kein Drucksensorstuckfehler vorliegt. Ist dies hingegen nicht der Fall, dann wird darauf geschlossen, dass ein Drucksensorstuckfehler vorliegt.
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Die 11 zeigt ein Flussdiagramm, in welchem der Diagnoseablauf gezeigt ist, wenn der Startdruck im Umgebungsbereich Z positioniert ist. Dieser Umgebungsbereich Z spannt sich durch zwei einstellbare Druckschwellen jeweils unterhalb und oberhalb des aktuell gemessenen Umgebungsdruckes auf.
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Ist der Startdruck im Umgebungsbereich Z positioniert, dann kann direkt nach dem Einschalten der Motorsteuerung eine Gutprüfung der Drucksensoroffsetdiagnose abgeschlossen werden. Im weiteren Verlauf gilt es zu prüfen, ob das Drucksensorsignal eingefroren ist. Dies kann unter Beobachtung von Ereignissen erfolgen, die im Nominalsystem eine Druckänderung in der Spülleitung hervorrufen würden. Beispiele für derartige Ereignisse sind in der 11 dargestellt. Ein Heranziehen dieser oder anderer Ereignisse zum Zwecke der Überprüfung, ob ein Drucksensorstuckfehler vorliegt oder nicht, ist beliebig auswählbar oder beliebig logisch kombinierbar. Dies gilt auch für die in der 11 dargestellten Ereignisse.
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Bei den im Zusammenhang mit den 7 - 11 beschriebenen Schwellen handelt es sich um Kalibrationsschwellen, welche zur Adaption der Diagnosefunktion an das jeweils zugrundeliegende System (Leistungslängen, Leistungsdurchmesser, etc.) einstellbar sein müssen.
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In einer besonderen Ausführungsform der Drucksensordiagnose werden die aktuellen Diagnosezustände zwischen einer Spülleitungsdiagnose und einer Drucksensordiagnose synchronisiert, um eine optimale Koordination der Diagnoseergebnisse sowie ein akkurates Pin-Pointing auf fehlerhafte Systemkomponenten realisieren zu können.
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Die oben anhand der Figuren beschriebene Diagnose kann ohne aktiven Eingriff in die Tankentlüftungsfunktion durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Tankentlüftungsspülrate während des Fahrzyklus erhöht ist. Des Weiteren gewährleistet die Ausführungslogik der Diagnose ein exaktes Pin-Pointing zwischen dem Vorliegen eines Drucksensorfehlers und eines Fehlers eines Leitungsabschnittes oder einer in der Spülleitung angeordneten Komponente. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es zur Durchführung der beschriebenen Diagnose nicht notwendig ist, konkurrierende Diagnosefunktionen, beispielsweise eine Lambdasondendiagnose oder eine Katalysatordiagnose zu unterbrechen. Fahrbarkeits- und Emissionseinflüsse durch aktives Absetzen von Ansteuerprofilen an das Tankentlüftungsventil werden eliminiert. Die Drucksensordiagnose kann auch bei hoher Konzentration des Spülmediums ausgeführt werden, da bereits bei geringer Ansteuerhöhe des Tankentlüftungsventils 6 und den damit verbundenen Spülleitungsdruckänderungen im Nominalsystem ein Abschluss der Drucksensordiagnose möglich ist.