DE102022100758A1

DE102022100758A1 - Adaptive betankung zur verdunstungsemissionssteuerung

Info

Publication number: DE102022100758A1
Application number: DE102022100758.8A
Authority: DE
Inventors: Aed Dudar
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-01-14
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2022-07-14
Also published as: US20220219667A1; US11560132B2; CN114763769A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für ein Verdunstungsemissionssteuersystem bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren Anhalten einer Abgabe von Kraftstoff an einen Kraftstofftank während eines Betankungsereignisses durch Erhöhen eines Gegendrucks in dem Kraftstofftank beinhalten. Das Anhalten der Kraftstoffabgabe kann auf Grundlage eines oder mehrerer von einem bevorstehenden Kraftstoffdampfkanisterspülungsereignis und einer geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität ausgeführt werden, um einen prognostizierten Kanisterdurchbruchwert zu bestimmen. Der prognostizierte Kanisterdurchbruch kann mit einem Schwellenwert verglichen werden, um ein Betankungsvolumen zu regulieren.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern einer Beladung eines Kraftstoffdampfkanisters, um Verdunstungsemissionen zu reduzieren.
Allgemeiner Stand der Technik
Fahrzeugkraftstoffsysteme können Systeme zum Steuern von Verdunstungsemissionen (evaporative emission - EVAP) beinhalten, die dazu ausgestaltet sind, die Freisetzung von Kraftstoffdämpfen in die Atmosphäre zu reduzieren. Zum Beispiel können verdampfte Kohlenwasserstoffe (hydrocarbons - HC) aus einem Kraftstofftank in einem Kraftstoffdampfkanister gespeichert werden, der mit einem Adsorptionsmittel gefüllt ist, das die Dämpfe adsorbiert und speichert. Insbesondere kann der Kraftstoffdampfkanister während Betankungsereignissen HC aus dem Kraftstofftank adsorbieren, bei denen ein Teildruck von Kraftstoffdämpfen zunehmen kann, wenn ein Kopfvolumen im Kraftstofftank abnimmt. Zu einem späteren Zeitpunkt, wenn der Fahrzeugmotor in Betrieb ist, ermöglicht das EVAP-System, dass die Dämpfe zur Verwendung als Kraftstoff in den Motoransaugkrümmer gespült werden.
Eine Kapazität des Kraftstoffdampfkanisters zum Speichern von HC kann durch Schwankungen der Umgebungsbedingungen beeinflusst werden. Zum Beispiel kann die Kapazität des Kraftstoffdampfkanisters bei heißen Umgebungstemperaturen abnehmen und bei kalten Umgebungstemperaturen zunehmen, was zu täglichen und klimabedingten Schwankungen der HC-Beladung führt. Insbesondere in heißen Klimazonen und nach einem Fahrzeugfahrzyklus kann der Kraftstoffdampfkanister aufgrund von Wärmeabgabe aus Abgasen, Wärmestrahlung von Straßenoberflächen usw. hohen Temperaturen ausgesetzt sein, was die Adsorptionskapazität des Kraftstoffdampfkanisters um bis zu 67 % reduzieren kann. Beim Parken in einer heißen Umgebung nach dem Ausschalten des Fahrzeugs können Durchbruchemissionen aus dem EVAP-System des Fahrzeugs entweichen.
Versuche, Durchbruchemissionen aus einem Kraftstoffdampfkanister anzugehen, beinhalten das Betreiben des EVAP-Systems auf Grundlage von prädiktiven Routendaten. Ein beispielhafter Ansatz ist von Blumenstock et al. in U.S. 9,371,793 gezeigt. Darin können Daten, die zum Beispiel von einer Fahrzeugnavigationseinheit erhalten werden, und Daten, die einen Fahrstil eines Fahrers widerspiegeln (z. B. auf Grundlage der Gaspedaldynamik), verwendet werden, um zu bestimmen, wann der Kraftstoffdampfkanister gespült werden soll. Durch die Navigationseinheit bereitgestellte prädiktive Routendaten ermöglichen einer Steuerung, zu erkennen, wann sich das Fahrzeug einem Ende eines Fahrzyklus nähert, während dessen die Regeneration des Kraftstoffdampfkanisters ausgeführt wird. Ein Zeitpunkt der Regeneration entspricht einem Wert, der auf Grundlage eines Beladungsfaktors des Kraftstoffdampfkanisters geschätzt wird. Infolgedessen weist der Kraftstoffdampfkanister, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist, eine maximale Beladungskapazität auf, was die Adsorption von Kraftstoffdämpfen aus einem Kraftstofftank ermöglicht, während das Fahrzeug geparkt ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei einem derartigen System erkannt. Als ein Beispiel erfordert die Regeneration des Kraftstoffdampfkanisters einen Motorbetrieb über eine Mindestzeitdauer unmittelbar nach dem Betanken des Fahrzeugs. Die Mindestzeitdauer, wie etwa 20 Minuten, ermöglicht eine vollständige Spülung von HC (z. B. mindestens 90 %-ige Entfernung) aus dem Kraftstoffdampfkanister zu dem Motoreinlass, wo die HC erneut verbrannt werden. In einem Fahrzeug mit einer alternativen Motortechnologie, wie etwa Start/Stopp, einem Mild-HybridElektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV), einem Motor mit variablem Hubraum (variable displacement engine - VDE) usw., wird der Motor jedoch möglicherweise weniger als die Mindestzeitdauer betrieben. Somit kann das Parken des Fahrzeugs bei heißen Bedingungen mit einem vollständig aufgetankten Tank nach einem kurzen Motorbetrieb aufgrund einer Kombination aus verringerter Adsorptionskapazität des Kraftstoffdampfkanisters und hohem Kraftstofftankdampfdruck (z. B. Dampf im Tagesverlauf) zu Durchbruchemissionen führen.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Anhalten einer Abgabe von Kraftstoff an einen Kraftstofftank während eines Betankungsereignisses durch Erhöhen eines Gegendrucks in dem Kraftstofftank angegangen werden, wobei das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff auf einem oder mehreren von einem bevorstehenden Kraftstoffdampfkanisterspülereignis und einer geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität basiert. Auf diese Weise kann eine Wahrscheinlichkeit von Durchbruchemissionen während eines Zeitraums mit ausgeschaltetem Fahrzeug im Anschluss an das Betankungsereignis reduziert werden.
Als ein Beispiel kann das Verfahren eine adaptive Betankungseinstellung beinhalten, bei der die bevorstehende Kraftstoffdampfkanisterspülung und die geschätzte Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität verwendet werden können, um einen prognostizierten Kanisterdurchbruchwert zu bestimmen. Der Wert kann mit einem Schwellenwert verglichen werden und kann, wenn bestätigt wird, dass er über dem Schwellenwert liegt, bewirken, dass die an den Kraftstofftank abgegebene Kraftstoffmenge reduziert wird. Durch Reduzieren der Menge des abgegebenen Kraftstoffs wird die Beladung des Kraftstoffdampfkanisters während des Betankungsereignisses verringert. Durchbruchemissionen während des Zeitraums mit ausgeschaltetem Fahrzeug werden dadurch umgangen.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeugantriebssystem.
2 zeigt ein beispielhaftes Kraftstoffsystem und Steuersystem der Verdampfungsemissionen (EVAP), die an das Fahrzeugantriebssystem aus 1 gekoppelt sein können.
3 zeigt eine beispielhafte Benutzerschnittstelle, die in dem Fahrzeug mit dem EVAP-Steuersystem aus 2 implementiert sein kann.
4 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zum Reduzieren von Durchbruchemissionen über adaptive Betankungseinstellung an einem Kraftstoffdampfkanister.
5 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zum Reduzieren eines Volumens von Kraftstoff, der während eines Betankungsereignisses an einen Kraftstofftank abgegeben wird.
6 zeigt beispielhafte Vorgänge und Parameter in einem EVAP-System während einer adaptiven Betankungseinstellung in einem Fahrzeug.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Reduzieren von Verdunstungsemissionen aus einem Fahrzeug. Das Fahrzeug kann zumindest teilweise durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden, der während der Kraftstoffverbrennung unerwünschte Emissionen erzeugen kann. Ein Beispiel für ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, das sowohl den Verbrennungsmotor als auch elektrische Energie verwendet, um die Fahrzeugfahrt zu betreiben, ist in 1 gezeigt. Ein Kraftstoffsystem des Motors kann ein EVAP-System beinhalten, wie in 2 gezeigt, um Emissionen während des Motorbetriebs zu reduzieren. Jedoch kann es nach einem Betankungsereignis, bei dem Kraftstoffdämpfe durch einen Kraftstoffdampfkanister des EVAP-Systems absorbiert werden, zu einem Kanisterdurchbruch kommen (z. B. Entweichen von Kraftstoffdämpfen aus dem EVAP-System aufgrund einer Sättigung des Kraftstoffdampfkanisters), wenn das Fahrzeug nach einem kurzen Fahrzyklus geparkt wird und erhöhten Umgebungstemperaturen ausgesetzt ist. Um eine Wahrscheinlichkeit eines Kanisterdurchbruchs zu reduzieren, kann eine adaptive Betankungseinstellung umgesetzt werden, um eine Kraftstoffmenge, die an einen Kraftstofftank des Fahrzeugs abgegeben wird, auf Grundlage eines erwarteten, z. B. prognostizierten, Kanisterspülereignisses und einer erwarteten Kanisterbeladung nach dem Betankungsereignis zu regulieren. Ein Fahrzeugbenutzer kann über die Einstellung des Betankens an einer Benutzerschnittstelle des Fahrzeugs benachrichtigt werden, wie in 4 veranschaulicht. Beispiele für Verfahren zum Abmildern eines Kanisterdurchbruchs über eine adaptive Betankungseinstellung und zum Einstellen der Menge des während des Betankens abgegebenen Kraftstoffs sind in 4 bzw. 5 gezeigt. Variationen des Betriebs des EVAP-Systems während der Ausführung der adaptiven Betankungseinstellung sind in 6 dargestellt.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeugantriebssystem 100. Das Fahrzeugantriebssystem 100 beinhaltet einen Kraftstoff verbrennenden Motor 110 und einen Motor 120. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Motor 110 eine Brennkraftmaschine sein und kann der Motor 120 ein Elektromotor sein. Der Elektromotor 120 kann dazu konfiguriert sein, eine andere Energiequelle zu nutzen oder zu verbrauchen als der Verbrennungsmotor 110. Zum Beispiel kann der Verbrennungsmotor 110 einen Flüssigkraftstoff (z. B. Benzin) verbrauchen, um eine Motorleistung zu erzeugen, während der Elektromotor 120 elektrische Energie verbrauchen kann, um eine Elektromotorleistung zu erzeugen. Demnach kann ein Fahrzeug mit dem Antriebssystem 100 als Hybridelektrofahrzeug (HEV) bezeichnet werden.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 kann abhängig von den Betriebsbedingungen, denen das Fahrzeugantriebssystem ausgesetzt ist, eine Vielfalt von unterschiedlichen Betriebsmodi nutzen. Einige dieser Modi können ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor 110 in einem ausgeschalteten Zustand gehalten wird (d. h. auf einen deaktivieren Zustand eingestellt ist), in dem die Verbrennung von Kraftstoff an dem Motor unterbrochen ist. Zum Beispiel kann der Elektromotor 120 bei ausgewählten Betriebsbedingungen das Fahrzeug über ein Antriebsrad 130 antreiben, wie durch einen Pfeil 122 angegeben, während der Verbrennungsmotor 110 deaktiviert ist.
Während anderer Betriebsbedingungen kann der Verbrennungsmotor 110 auf einen deaktivierten Zustand eingestellt sein (wie vorangehend beschrieben), während der Elektromotor 120 betrieben werden kann, um die Energiespeichervorrichtung 150 zu laden. Zum Beispiel kann der Elektromotor 120 ein Raddrehmoment von dem Antriebsrad 130 empfangen, wie durch den Pfeil 122 angegeben, wobei der Elektromotor die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zur Speicherung in der Energiespeichervorrichtung 150 umwandeln kann, wie durch den Pfeil 124 angegeben. Dieser Betrieb kann als Nutzbremsung des Fahrzeugs bezeichnet werden. Somit kann der Elektromotor 120 in einigen Ausführungsformen eine Generatorfunktion bereitstellen. In anderen Ausführungsformen kann jedoch stattdessen ein Generator 160 ein Raddrehmoment von dem Antriebsrad 130 empfangen, wobei der Generator die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zur Speicherung in der Energiespeichervorrichtung 150 umwandeln kann, wie durch einen Pfeil 162 angegeben.
Während noch anderer Betriebsbedingungen kann der Verbrennungsmotor 110 betrieben werden, indem Kraftstoff verbrannt wird, der von einem Kraftstoffsystem 140 empfangen wird, wie durch einen Pfeil 142 angegeben. Zum Beispiel kann der Verbrennungsmotor 110 betrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 anzutreiben, wie durch den Pfeil 112 angegeben, während der Elektromotor 120 abgeschaltet ist. Während anderer Betriebsbedingungen können sowohl der Verbrennungsmotor 110 als auch der Elektromotor 120 jeweils betrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 anzutreiben, wie durch den Pfeil 112 bzw. 122 angegeben. Eine Konfiguration, in der sowohl der Motor als auch der Elektromotor das Fahrzeug selektiv antreiben kann, kann als Fahrzeugantriebssystem vom Paralleltyp bezeichnet werden. Es ist anzumerken, dass in einigen Ausführungsformen der Elektromotor 120 das Fahrzeug über einen ersten Satz von Antriebsrädern antreiben kann und der Verbrennungsmotor 110 das Fahrzeug über einen zweiten Satz von Antriebsrädern antreiben kann.
In weiteren Ausführungsformen kann das Fahrzeugantriebssystem 100 als ein Fahrzeugantriebssystem vom Reihentyp konfiguriert sein, bei dem der Verbrennungsmotor die Antriebsräder nicht direkt antreibt. Vielmehr kann der Verbrennungsmotor 110 betrieben werden, um den Elektromotor 120 mit Leistung zu versorgen, der wiederum das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 antreiben kann, wie durch den Pfeil 122 angegeben. Beispielsweise kann bei ausgewählten Betriebsbedingungen der Verbrennungsmotor 110 den Generator 160 antreiben, der wiederum einem oder mehreren von dem Elektromotor 120, wie durch Pfeil 114 angegeben, oder der Energiespeichervorrichtung 150, wie durch Pfeil 162 angegeben, elektrische Energie zuführen kann. Als ein weiteres Beispiel kann der Verbrennungsmotor 110 betrieben werden, um den Elektromotor 120 anzutreiben, der wiederum eine Generatorfunktion bereitstellen kann, um die Ausgabe des Verbrennungsmotors in elektrische Energie umzuwandeln, wobei die elektrische Energie zur späteren Verwendung durch den Elektromotor in der Energiespeichervorrichtung 150 gespeichert werden kann.
Das Kraftstoffsystem 140 kann einen oder mehrere Kraftstoffspeichertanks 144 zum Speichern von Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs beinhalten. Zum Beispiel kann der Kraftstofftank 144 einen oder mehrere Flüssigkraftstoffe speichern, einschließlich unter anderem: Benzin-, Diesel- und Alkoholkraftstoffen. In einigen Beispielen kann der Kraftstoff als Gemisch aus zwei oder mehr unterschiedlichen Kraftstoffen an Bord des Fahrzeugs gespeichert sein. Zum Beispiel kann der Kraftstofftank 144 dazu konfiguriert sein, ein Gemisch aus Benzin und Ethanol (z. B. E10, E85 usw.) oder ein Gemisch aus Benzin und Methanol (z. B. MIO, M85 usw.) zu speichern, wodurch diese Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische an den Verbrennungsmotor 110 abgegeben werden können, wie durch den Pfeil 142 angegeben. Es können noch andere geeignete Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische dem Verbrennungsmotor 110 zugeführt werden, wobei diese in dem Verbrennungsmotor verbrannt werden können, um eine Motorleistung zu erzeugen. Die Motorleistung kann dazu genutzt werden, das Fahrzeug anzutreiben, wie durch den Pfeil 112 angegeben, oder die Energiespeichervorrichtung 150 über den Elektromotor 120 oder den Generator 160 aufzuladen.
In einigen Ausführungsformen kann die Energiespeichervorrichtung 150 konfiguriert sein, um elektrische Energie zu speichern, die anderen elektrischen Verbrauchern (außer dem Elektromotor) zugeführt werden kann, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden, einschließlich Kabinenheizung und Klimaanlage, Motorstart, Scheinwerfern, Video- und Audiosystemen der Kabine usw. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Energiespeichervorrichtung 150 eine(n) oder mehrere Batterien und/oder Kondensatoren beinhalten.
Ein Steuersystem 190 kann mit einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotor 110, dem Elektromotor 120, dem Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und dem Generator 160 kommunizieren. Das Steuersystem 190 kann sensorische Rückkopplungsinformationen von einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotor 110, dem Elektromotor 120, dem Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und dem Generator 160 empfangen. Ferner kann das Steuersystem 190 als Reaktion auf diese sensorische Rückkopplung Steuersignale an eines oder mehrere von dem Verbrennungsmotor 110, dem Elektromotor 120, dem Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und dem Generator 160 senden. Das Steuersystem 190 kann eine Angabe einer von einem Bediener angeforderten Ausgabe des Fahrzeugantriebssystems von einem Fahrzeugführer 102 empfangen. Zum Beispiel kann das Steuersystem 190 eine sensorische Rückkopplung von einem Pedalpositionssensor 194 empfangen, der mit einem Pedal 192 kommuniziert. Das Pedal 192 kann sich schematisch auf ein Bremspedal und/oder ein Gaspedal beziehen.
Die Energiespeichervorrichtung 150 kann periodisch elektrische Energie von einer Leistungsquelle 180 empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet (z. B. nicht Teil des Fahrzeugs ist), wie durch Pfeil 184 angegeben. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugantriebssystem 100 als Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (HEV) konfiguriert sein, wodurch der Energiespeichervorrichtung 150 elektrische Energie aus der Leistungsquelle 180 über ein Übertragungskabel 182 für elektrische Energie zugeführt werden kann. Während eines Aufladebetriebs der Energiespeichervorrichtung 150 anhand der Leistungsquelle 180 kann das elektrische Übertragungskabel 182 die Energiespeichervorrichtung 150 und die Leistungsquelle 180 elektrisch koppeln. Während das Fahrzeugantriebssystem dazu betrieben wird, das Fahrzeug anzutreiben, kann das elektrische Übertragungskabel 182 zwischen der Leistungsquelle 180 und der Energiespeichervorrichtung 150 getrennt werden. Das Steuersystem 190 kann die Menge an elektrischer Energie, die in der Energiespeichervorrichtung gespeichert ist und als Ladezustand (state of charge - SOC) bezeichnet werden kann, identifizieren und/oder steuern.
In weiteren Ausführungsformen kann das elektrische Übertragungskabel 182 weggelassen werden, wobei elektrische Energie drahtlos an der Energiespeichervorrichtung 150 aus der Leistungsquelle 180 empfangen werden kann. Beispielsweise kann die Energiespeichervorrichtung 150 über eines oder mehrere von elektromagnetischer Induktion, Funkwellen und elektromagnetischer Resonanz elektrische Energie von der Leistungsquelle 180 empfangen. Demnach versteht es sich, dass ein beliebiger geeigneter Ansatz zum Aufladen der Energiespeichervorrichtung 150 anhand einer Leistungsquelle, die nicht Teil des Fahrzeugs ist, verwendet werden kann, wie etwa anhand von Solar- oder Windenergie. Auf diese Weise kann der Elektromotor 120 das Fahrzeug antreiben, indem er eine andere Energiequelle nutzt als den Kraftstoff, der durch den Verbrennungsmotor 110 genutzt wird.
Das Kraftstoffsystem 140 kann regelmäßig Kraftstoff aus einer Kraftstoffquelle empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugantriebssystem 100 betankt werden, indem Kraftstoff über eine Kraftstoffabgabevorrichtung 170 empfangen wird, wie durch einen Pfeil 172 angegeben. In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstofftank 144 dazu konfiguriert sein, den aus der Kraftstoffabgabevorrichtung 170 empfangenen Kraftstoff zu speichern, bis er dem Verbrennungsmotor 110 zur Verbrennung zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann das Steuersystem 190 eine Angabe des Füllstands des Kraftstoffs, der in dem Kraftstofftank 144 gespeichert ist, über einen Kraftstofffüllstandsensor empfangen. Der Füllstand des in dem Kraftstofftank 144 gespeicherten Kraftstoffs (wie z. B. durch den Kraftstofffüllstandsensor ermittelt), kann dem Fahrzeugführer kommuniziert werden, zum Beispiel über eine Tankanzeige oder eine Anzeige an einem Fahrzeugarmaturenbrett 196.
2 zeigt eine schematische Abbildung eines Fahrzeugsystems 206. Das Fahrzeugsystem 206 beinhaltet ein Motorsystem 208, das an ein Emissionssteuersystem 251 und ein Kraftstoffsystem 218 gekoppelt ist. Das Emissionssteuersystem 251 beinhalten einen Kraftstoffdampfbehälter, wie etwa den Kraftstoffdampfkanister 222, der zum Aufnehmen und Speichern von Kraftstoffdämpfen verwendet werden kann. In einigen Beispielen kann das Fahrzeugsystem 206 ein HEV-System sein, wie etwa das Fahrzeugantriebssystem 100 aus 1. Das Steuersystem 190 aus 1 ist ebenfalls in dem Fahrzeugsystem 206 beinhaltet.
Das Motorsystem 208 kann den Verbrennungsmotor 110 der 1 beinhalten, wobei der Verbrennungsmotor 110 mit einer Vielzahl von Zylindern 230 gezeigt ist. Der Verbrennungsmotor 110 beinhaltet einen Motoreinlass 223 und einen Motorauslass 225. Der Motoreinlass 223 beinhaltet eine Drossel 262, die über einen Einlasskanal 242 fluidisch an den Motoransaugkrümmer 244 gekoppelt ist. Der Motorauslass 225 beinhaltet einen Abgaskrümmer 248, der zu einem Abgaskanal 235 führt, der Abgas in die Atmosphäre leitet. Der Motorauslass 225 kann eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen 270 beinhalten, die an einer motornahen Position in dem Auslass montiert sein können. Die eine oder mehreren Emissionssteuervorrichtungen 270 können einen Dreiwegekatalysator, eine Mager-NOx-Falle, einen Dieselpartikelfilter, einen Oxidationskatalysator usw. beinhalten. Es versteht sich, dass andere Komponenten in dem Motorsystem 208 beinhaltet sein können, wie etwa vielfältige Ventile und Sensoren.
Ein Kraftstoffsystem 218 kann einen Kraftstofftank 220 beinhalten, der an ein Kraftstoffpumpensystem 221 gekoppelt ist. In einem Beispiel kann der Kraftstofftank 220 eine Ausführungsform des Kraftstofftanks 144 aus 1 sein. Das Kraftstoffpumpensystem 221 kann eine oder mehrere Pumpen zum Druckbeaufschlagen von Kraftstoff beinhalten, der an die Einspritzvorrichtungen des Verbrennungsmotor 210 (der eine Ausführungsform des Verbrennungsmotors 110 der 1 sein kann), wie etwa der gezeigten beispielhaften Einspritzvorrichtung 266, abgegeben wird. Während nur eine einzelne Einspritzvorrichtung 266 gezeigt ist, sind zusätzliche Einspritzvorrichtungen für jeden Zylinder bereitgestellt. Es versteht sich, dass das Kraftstoffsystem 218 ein rücklauffreies Kraftstoffsystem, ein Kraftstoffsystem mit Rücklauf oder unterschiedliche andere Arten von Kraftstoffsystemen sein kann.
Die in dem Kraftstoffsystem 218 erzeugten Dämpfe können über eine Dampfrückgewinnungsleitung 231 zu einem EVAP-System 251, das einen Kraftstoffdampfkanister 222 beinhaltet, geleitet werden, bevor sie zu dem Motoreinlass 223 gespült werden. Die Dampfrückgewinnungsleitung 231 kann über eine oder mehrere Rohrleitungen an den Kraftstofftank 220 gekoppelt sein und kann ein oder mehrere Ventile zum Absperren des Kraftstofftanks während gewisser Bedingungen beinhalten. Zum Beispiel kann die Dampfrückgewinnungsleitung 231 über eine oder mehrere oder eine Kombination der Rohrleitungen 271, 273 und 275 an den Kraftstofftank 220 gekoppelt sein.
Ferner können in einigen Beispielen ein oder mehrere Kraftstofftankentlüftungsventile in den Rohrleitungen 271, 273 oder 275 positioniert sein. Neben anderen Funktionen können Kraftstofftankentlüftungsventile ermöglichen, dass ein Kraftstoffdampfkanister des Emissionssteuersystems bei einem geringen Druck oder Vakuum gehalten wird, ohne die Kraftstoffverdunstungsrate aus dem Tank zu erhöhen (was andernfalls auftreten würde, falls der Kraftstofftankdruck gesenkt würde). Zum Beispiel kann die Rohrleitung 271 ein Stufenentlüftungsventil (grade vent valve - GVV) 287 beinhalten, kann die Rohrleitung 273 ein Füllbegrenzungsentlüftungsventil (fill limit venting valve - FLVV) 285 beinhalten und kann die Rohrleitung 275 ein Stufenentlüftungsventil (GVV) 283 beinhalten. Ferner kann die Rückgewinnungsleitung 231 in einigen Beispielen an ein Kraftstoffeinfüllsystem 219 gekoppelt sein. In einigen Beispielen kann das Kraftstoffeinfüllsystem einen Tankdeckel 205 zum Abdichten des Kraftstoffeinfüllsystems gegenüber der Atmosphäre beinhalten. Das Kraftstoffeinfüllsystem 219 ist über ein Kraftstoffeinfüllrohr 211 oder einen Kraftstoffeinfüllstutzen 211 an den Kraftstofftank 220 gekoppelt.
Ferner kann das Kraftstoffeinfüllsystem 219 eine Betankungsverriegelung 245 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann es sich bei der Betankungsverriegelung 245 um einen Tankdeckelverriegelungsmechanismus handeln. Der Tankdeckelverriegelungsmechanismus kann dazu konfiguriert sein, den Tankdeckel 205 in einer geschlossenen Position automatisch zu verriegeln, derart, dass der Tankdeckel nicht geöffnet werden kann. Zum Beispiel kann der Tankdeckel 205 über die Betankungsverriegelung 245 verriegelt bleiben, während der Druck oder Unterdruck in dem Kraftstofftank 220 über einem Schwellenwert liegt. Als Reaktion auf eine Betankungsanforderung, z. B. eine von einem Fahrzeugführer eingeleitete Anforderung, kann der Druck in dem Kraftstofftank herabgesetzt werden und der Tankdeckel entriegelt werden, nachdem der Druck oder das Vakuum in dem Kraftstofftank unter einen Schwellenwert fällt. Hierbei kann das Entriegeln der Betankungsverriegelung 245 ein Entriegeln des Tankdeckels 205 beinhalten. Ein Tankdeckelverriegelungsmechanismus kann ein Riegel oder eine Kupplung sein, der/die, wenn in Eingriff gebracht, das Entfernen des Tankdeckels verhindert. Der Riegel oder die Kupplung kann elektrisch verriegelt werden, zum Beispiel durch ein Solenoid, oder kann mechanisch verriegelt werden, zum Beispiel durch eine Druckmembran.
In einigen Ausführungsformen kann die Betankungsverriegelung 245 ein Einfüllrohrventil sein, das an einer Mündung des Kraftstoffeinfüllrohrs 211 angeordnet ist. In derartigen Ausführungsformen verhindert die Betankungsverriegelung 245 unter Umständen nicht das Entfernen des Tankdeckels 205. Stattdessen kann die Betankungsverriegelung 245 das Einführen einer Betankungspumpe in das Kraftstoffeinfüllrohr 211 verhindern. Das Einfüllrohrventil kann elektrisch verriegelt werden, zum Beispiel durch ein Solenoid, oder mechanisch verriegelt werden, zum Beispiel durch eine Druckmembran.
In einigen Ausführungsformen kann die Betankungsverriegelung 245 eine Tankklappenverriegelung sein, wie etwa ein Riegel oder eine Kupplung, der bzw. die eine Tankklappe verriegelt, die in einem Karosserieblech des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Tankklappenverriegelung kann elektrisch verriegelt werden, zum Beispiel durch ein Solenoid, oder mechanisch verriegelt werden, zum Beispiel durch eine Druckmembran.
In Ausführungsformen, in denen die Betankungsverriegelung 245 unter Verwendung eines elektrischen Mechanismus verriegelt wird, kann die Betankungsverriegelung 245 durch Befehle von einer Steuerung 212 des Steuersystems 190 entriegelt werden, zum Beispiel, wenn ein Kraftstofftankdruck unter einen Druckschwellenwert sinkt. In Ausführungsformen, in denen die Betankungsverriegelung 245 unter Verwendung eines mechanischen Mechanismus verriegelt wird, kann die Betankungsverriegelung 245 über einen Druckgradienten entriegelt werden, zum Beispiel, wenn ein Kraftstofftankdruck auf Atmosphärendruck sinkt.
Das Emissionssteuersystem 251 kann einen oder mehrere Kraftstoffdampfkanister 222 beinhalten (hierin auch einfach als Kanister bezeichnet), die mit einem geeigneten Adsorptionsmittel gefüllt sind, wobei die Kanister dazu konfiguriert sind, während Kraftstofftankbefüllungsvorgängen erzeugte Kraftstoffdämpfe (einschließlich verdampfter Kohlenwasserstoffe) und Dämpfe durch „Betriebsverluste“ (das heißt Kraftstoff, der während des Fahrzeugbetriebs verdampft) vorübergehend einzuschließen. In einem Beispiel ist das verwendete Adsorptionsmittel Aktivkohle. Der Kraftstoffdampfkanister 222 beinhaltet einen Puffer 224, der dasselbe oder ein anderes Adsorptionsmittel wie der Kraftstoffdampfkanister 222 beinhalten kann.
Der Puffer 224 kann derart positioniert sein, dass während der Kanisterbeladung, wenn z. B. der Kraftstoffdampfkanister 222 Kraftstoffdämpfe aus der Rohrleitung 276 aufnimmt, die Kraftstoffdämpfe zuerst durch den Puffer 224 und dann, sobald der Puffer 224 gesättigt ist, durch das Adsorptionsmittel in dem Kraftstoffdampfkanister 222 adsorbiert werden. Demgegenüber können beim Spülen des Kanisters 222 mithilfe von durch einen Kanisterlüftungspfad oder die Entlüftungsleitung 227 gesaugter Luft zunächst Kraftstofftankdämpfe aus dem Kanister desorbiert werden (z. B. eine Schwellenwertmenge), bevor sie aus dem Puffer 224 desorbiert werden. Die Entlüftungsleitung 227 ist in dem Emissionssteuersysstem 251 beinhaltet und die Entlüftungsleitung 227 kann Gase aus dem Kraftstoffdampfkanister 222 heraus in die Atmosphäre leiten, wenn Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstoffsystem 218 gespeichert oder eingeschlossen werden.
Die Entlüftungsleitung 227 kann zudem ermöglichen, dass Frischluft über das Entlüftungsventil 229 in den Kanister 222 gesaugt wird, wenn die gespeicherten Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstoffsystem 218 über eine Spülleitung 228 und ein Spülventil 261 in den Motoreinlass 223 gespült werden. Zum Beispiel kann das Spülventil 261 normalerweise geschlossen sein, aber bei bestimmten Bedingungen (wie etwa bestimmten Bedingungen bei laufendem Motor) geöffnet werden, sodass Unterdruck aus dem Motoransaugkrümmer 244 zum Spülen an den Kraftstoffdampfkanister angelegt wird. In einigen Beispielen kann die Entlüftungsleitung 227 ein optionales Luftfilter 259 beinhalten, das stromaufwärts dess Kanisters 222 darin angeordnet ist. Das Strömen von Luft und Dämpfen zwischen dem Kanister 222 und der Atmosphäre kann durch ein Kanisterentlüftungsventil 229 reguliert werden.
Der Kraftstofftank 220 ist über eine Rohrleitung 276 fluidisch an den Kanister 222 gekoppelt. Ein Kraftstofftankabsperrventil (fuel tank isolation valve - FTIV) 252, das das Strömen von Kraftstofftankdämpfen aus dem Kraftstofftank 220 und der Dampfrückgewinnungsleitung 231 in den Kanister 222 steuert, befindet sich entlang der Leitung 276. In einigen Beispielen kann der Kanister 222 über mehr als eine Rohrleitung mit dem FTIV 252 verbunden sein und kann das FTIV 252 ein multidirektionales Ventil sein, das in der Lage ist, die Strömung zwischen den Leitungen einzustellen. Die Rohrleitungen können an unterschiedliche Bereiche des Kraftstoffkanisters 222 gekoppelt sein.
Wenn es in eine offene Position eingestellt ist, ermöglicht das FTIV 252 das Entlüften von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank 220 in den Kanister 222. Die Kraftstoffdämpfe können in dem Kanister 222 gespeichert werden, während die von den Kraftstoffdämpfen befreite Luft über das Kanisterentlüftungsventil 229 in die Atmosphäre austritt. Die gespeicherten Kraftstoffdämpfe in dem Kanister 222 können über das Kanisterspülventil 261 zum Motoreinlass 223 gespült werden, wenn die Motorbedingungen dies zulassen, wobei die Kraftstoffdämpfe aufgrund eines Druckgradienten in den Motoreinlass 223 gesaugt werden.
Es ist gezeigt, dass das Steuersystem 190 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 216 (wofür in dieser Schrift verschiedene Beispiele beschrieben sind) empfängt und Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 281 (wofür in dieser Schrift verschiedene Beispiele beschrieben sind) sendet. Als ein Beispiel können die Sensoren 216 einen stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung befindlichen Abgassensor 237, einen Abgastemperatur- oder - drucksensor 233, einen Kraftstofftankdruckwandler (fuel tank pressure transducer - FTPT) oder -drucksensor 291 und einen Kanisterbeladungssensor 243 beinhalten. Somit stellt der Drucksensor 291 einen Schätzwert des Kraftstoffsystemdrucks bereit. In einem Beispiel ist der Kraftstoffsystemdruck ein Kraftstofftankdruck, z.B. in dem Kraftstofftank 220. Andere Sensoren, wie etwa Druck-, Temperatur-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können an verschiedene Stellen in dem Fahrzeugsystem 206 gekoppelt sein. Als weiteres Beispiel können die Aktoren die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 266, die Drossel 262, das FTIV 252, die Betankungsverriegelung 245, das Kanisterentlüftungsventil 229 und das Kanisterspülventil 261 beinhalten. Die Steuerung 212 des Steuersystems 190 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer darin programmierten Anweisung oder eines darin programmierten Codes, die einer oder mehreren Routinen entsprechen, auslösen. Die Steuerung 212 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 2 und setzt die verschiedenen Betätigungselemente aus 2 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung 212 gespeichert sind, einzustellen.
Zum Beispiel kann als Reaktion auf ein Erkennen, dass die Kanisterbeladung einen Schwellenwert erreicht, wie über den Kanisterbeladungssensor 243 geschätzt, das Spülen des Kraftstoffdampfkanisters 222 eingeleitet werden. Der Schwellenwert kann eine Menge an Kraftstoffdampfadsorption sein, die sich einer maximalen Sättigung des Kanisteradsorptionsmittels nähert oder diese erreicht. Nach dem Bestätigen, dass am Motoransaugkrümmer 244 Vakuum erzeugt wird, können das Spülventil 261 und das Entlüftungsventil 229 geöffnet werden, um zu ermöglichen, dass die Kraftstoffdämpfe desorbiert und zum Motoransaugkrümmer 244 gespült werden.
Das EVAP-System des Fahrzeugs kann sich auf das Spülen des Kraftstoffdampfkanisters stützen, um eine Adsorptionseffizienz des Kanisters aufrechtzuerhalten und Fahrzeugemissionen zu steuern. Eine Beladungskapazität des Kraftstoffdampfkanisters kann in Abhängigkeit von einer Dauer eines Spülzyklus sowie von Umgebungsbedingungen variieren. Zum Beispiel kann die Beladungskapazität des Kraftstoffdampfkanisters reduziert sein, wenn die Umgebungstemperaturen hoch sind und das Fahrzeug lange genug gefahren wurde, damit der Kanister erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist, wie etwa mehr als 93 Grad C. Wenn das Fahrzeug betankt wird, während der Kraftstoffdampfkanister eine reduzierte Beladungskapazität aufweist, ist der Kanister möglicherweise nicht in der Lage, die während des Betankens erzeugten Dämpfe zu adsorbieren, und ein Kanisterdurchbruch kann auftreten.
Darüber hinaus kann es sein, dass in nicht herkömmlichen Fahrzeugen, z. B. Fahrzeugen mit Stopp/Start-Technologie, VDE und HEV, der Motor nach dem Betanken nicht ausreichend lange betrieben wird, um zu ermöglichen, dass der Kraftstoffdampfkanister gespült wird. Wenn das Fahrzeug dann in einer heißen Umgebung geparkt wird, können die Kraftstoffdämpfe desorbiert werden und in die Atmosphäre entweichen. Insbesondere wenn das Fahrzeug vollständig betankt ist, z. B. wenn der Kraftstofftank bis zur vollen Kapazität aufgefüllt ist, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit von Emissionen, wenn das Fahrzeug mit einem vollen Tank geparkt wird.
Um diese Probleme zumindest teilweise anzugehen, kann ein Verfahren zur adaptiven Betankungseinstellung, einschließlich Einstellen der Betankung auf Grundlage eines prognostizierten Spülereignisses nach dem Betanken und einer prognostizierten Kanisterbeladungskapazität, verwendet werden, um das Entweichen von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstoffdampfkanister zu steuern. Die Prognose sowohl des Spülereignisses als auch der Kanisterbeladungskapazität kann auf Grundlage von prädiktivem maschinellem Lernen und Informationen zu vorherigen Fahrrouten und Zielen, die auf einer Kommunikationsplattform, wie etwa einem Cloud-Server, gespeichert sind, bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsteuerung, z. B. die Steuerung 212 aus 2, durch Antizipieren einer Dauer und eines Ziels eines Fahrzyklus im Anschluss an ein Betankungsereignis bestimmen, ob der Kraftstoffdampfkanister ausreichend gespült wird. Ob das Fahrzeug kurz nach dem Betankungsereignis geparkt wird, sowie die Umgebungsbedingungen, denen das Fahrzeug während des Parkens ausgesetzt sein kann, können ebenfalls auf Grundlage von Prognosen der Fahrroute und des Ziels antizipiert werden.
Die Einstellung der Betankung auf Grundlage der prädiktiven Informationen kann das Reduzieren einer Kraftstoffmenge, die an den Kraftstofftank des Fahrzeugs abgegeben wird, zum Beispiel durch eine Kraftstoffabgabepumpe, wie etwa die Kraftstoffabgabevorrichtung 170 aus 1, beinhalten. Als ein Beispiel kann während eines Betankungsereignisses, bei dem erwartet wird, dass der Kraftstoffdampfkanister nach dem Betankungsereignis ausreichend gespült wird, das FLW, z. B. das FLVV 285 aus 2, den Kraftstofftank abdichten, wenn erkannt wird, dass der Kraftstofffüllstand einen Schwellenfüllstand erreicht. Wenn der Kraftstofftank abgedichtet ist, wird ein Gegendruck erzeugt, der bewirkt, dass die Kraftstoffabgabepumpe aufhört, Kraftstoff abzugeben. Der Schwellenfüllstand kann eine maximale Volumenkapazität des Kraftstofftanks sein, z. B. wenn der Kraftstofftank zu 90 % gefüllt ist.
Wenn die prädiktiven Daten angeben, dass der Kraftstoffdampfkanister nach dem Betankungsereignis zum Beispiel aufgrund eines passiven Motorbetriebs nicht ausreichend gespült wird, kann eine Option zum Reduzieren der in den Kraftstofftank abzugebenden Kraftstoffmenge bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Steuerung Informationen empfangen, die angeben, dass eine Entfernung zu einem zukünftigen Ziel, ein Start/Stopp-Betrieb des Fahrzeugs, eine antizipierte Geschwindigkeit des Fahrzeugs usw., wie auf Grundlage eines prädiktiven Routenplaners und/oder vorheriger Fahrzyklen bestimmt, möglicherweise keinen ausreichend langen Motorbetrieb bereitstellen, um den Kraftstoffdampfkanister zu spülen. Der Schwellenfüllstand des Kraftstoffs in dem Kraftstofftank während des Betankens kann auf ein geringeres Volumen eingestellt werden, wie etwa 70 % der maximalen Volumenkapazität des Kraftstofftanks. Das Betankungsvolumen kann auch reduziert werden, wenn prognostiziert wird, dass das Fahrzeug an einem Ort geparkt wird, an dem das Fahrzeug nach dem Betankungsereignis hohen Temperaturen ausgesetzt sein kann.
Als ein Beispiel kann auf Grundlage der prädiktiven Daten und GPS-Informationen antizipiert werden, dass das Fahrzeug über einen längeren Zeitraum, z. B. mehr als einen Tag, in einer Außenumgebung geparkt wird. Die Exposition gegenüber der Außenumgebung kann beinhalten, dass das Fahrzeug während einer heißesten Tageszeit hohen Temperaturen ausgesetzt ist, was einen Dampfdruck in dem Kraftstofftank erhöhen und eine Beladungskapazität des Kraftstoffdampfkanisters verringern kann. Wenn der Kraftstofftank voll ist, können die Kraftstoffdämpfe einen ausreichenden Druck erzeugen, um das Entlüften der Kraftstoffdämpfe in den Kraftstoffdampfkanister zu erfordern. Die reduzierte Beladungskapazität des Kraftstoffdampfkanisters ermöglicht jedoch möglicherweise keine weitere Adsorption von Kraftstoffdämpfen und die Dämpfe können stattdessen in die Atmosphäre freigesetzt werden.
Durch Reduzieren des Betankungsvolumens kann die Emission von Dämpfen im Tagesverlauf, z. B. Verdampfung von Kraftstoff aufgrund täglicher Temperaturschwankungen, während das Fahrzeug geparkt ist, verringert werden. Das reduzierte Betankungsvolumen kann zu einer geringeren Beladung des Kraftstoffdampfkanisters und einer geringeren Wahrscheinlichkeit eines Kanisterdurchbruchs führen. Die Reduzierung des Betankungsvolumens kann durch ein Verfahren geschätzt werden, das in der Fahrzeugsteuerung umgesetzt wird, z. B. Steuerung 212 aus 2. Eine oder mehrere Datenbanken, die Daten wie etwa Routeninformationen, einen geschätzten Spülluftstrom auf Grundlage ähnlicher Fahrzeugantriebsstränge, Wettervorhersagen usw. bereitstellen, können in einem Speicher der Steuerung gespeichert sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung kommunikativ mit einer oder mehreren externen Datenbanken verbunden sein, die auf einer drahtlos zugänglichen Plattform, wie etwa einem Cloud-Server, gespeichert sind, um Informationen aus der externen Datenbank abzurufen.
Wie vorstehend beschrieben, kann das Bestimmen der Reduzierung des Betankungsvolumens zumindest teilweise auf eine Schätzung der verfügbaren Spülzeit im Anschluss an das Betankungsereignis zurückgreifen. Die Spülzeit kann zum Beispiel durch Bezugnahme auf einen Routenplaner und/oder ein Protokoll der Fahrzeugfahrt, das im Speicher der Steuerung gespeichert ist, abgeleitet werden. In Fällen, in denen das Fahrzeug in einem Ride-Hailing-Vorgang oder einer autonomen Fahrzeuglieferplattform verwendet wird, können Kundennutzungsmuster und/oder ein Fahrtreservierungsplan verwendet werden, um den Motorbetrieb nach dem Betanken zu schätzen.
Zusätzlich können Informationen bezüglich einer prognostizierten Parkdauer bei erhöhten Temperaturen, z. B. aufgrund von Sonnenlicht und/oder Hitze, nach dem Betankungsereignis verwendet werden, um die Reduzierung des Betankungsvolumens zu bestimmen. Der Routenplaner und/oder das Protokoll der Fahrzeugfahrt können in ähnlicher Weise verwendet werden, um zu prognostizieren, wo und wie lange das Fahrzeug geparkt sein kann. Die prognostizierten Motorbetriebs- und Parkdauern können auf ein prophetisches Verfahren zum Bestätigen, ob das Betankungsvolumen reduziert werden soll, und zum Schätzen einer Größenordnung der Volumenreduzierung angewendet werden.
Zum Beispiel kann ein ausreichendes Entfernen von adsorbierten Kraftstoffdämpfen, z. B. das Entfernen von mindestens 95 % der adsorbierten Dämpfe, aus dem Kraftstoffdampfkanister ein Spülen mit 300 Bettvolumina Luft erfordern, wobei ein Bettvolumen ein Volumen des Kraftstoffdampfkanisters ist. Wenn zum Beispiel der Kraftstoffdampfkanister ein Volumen von 3 Litern aufweist, sind 900 Liter Luftstrom durch den Kraftstoffdampfkanister erforderlich, um das Kanisteradsorptionsmittel zu regenerieren. Ein prognostizierter Behälterdurchbruch (predicted canister breakthrough - PCB) kann auf Grundlage des prognostizierten Motorbetriebs (z. B. zum Bereitstellen eines Spülluftstroms), der Parkbedingungen und eines Alters des Kraftstoffdampfkanisters bestimmt werden, wie nachstehend in Gleichung 1 gezeigt. Der PCB kann eine Schätzung bereitstellen, ob das Betankungsereignis, z. B. Auffüllen des Kraftstofftanks auf das Schwellenvolumen, gefolgt von einem kurzen Fahrzyklus und anschließendem Parken des Fahrzeugs, zum Entweichen von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstoffdampfkanister führen kann. $\begin{array}{l} PCB = x_{1} (Beladung gealteter Kanister + Dampfbeladung in Tagesverlauf) - \\ x_{2} (prognostizierte Sp \ddot{u} lluft) \end{array}$
Die Beladung des gealterten Kanisters kann auf Grundlage einer maximalen Beladungskapazität des Kraftstoffdampfkanisters bestimmt werden, wie etwa 80 % einer Gesamtkapazität des Kanisters, multipliziert mit einem Alterungsfaktor, der in Abhängigkeit von einem Alter des Kanisters zwischen 1 und 1,25 variieren kann. Zum Beispiel kann der Alterungsfaktor mit zunehmendem Alter des Kanisters zunehmen, wodurch die maximale Beladungskapazität des Kraftstoffdampfkanisters reduziert wird. Die Dampfbeladung im Tagesverlauf kann wie vorstehend beschrieben unter Verwendung der prognostizierten Parkbedingungen des Fahrzeugs geschätzt werden, z. B. wenn die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet ist. Umgebungstemperaturen, denen das Fahrzeug ausgesetzt sein kann, können anhand einer Wettervorhersage prognostiziert werden. Zusätzlich können Informationen aus einer Datenbank, die Klimakammer-Fahrzeugtestdaten bereitstellt, verwendet werden, um eine Menge von Dämpfen abzuleiten, die aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur erzeugt werden.
Die prognostizierte Spülluft kann wie vorstehend beschrieben bestimmt werden, z. B. auf Grundlage des Fahrzeugfahrtprotokolls beim Empfangen einer Bestätigung eines endgültigen Ziels des Fahrzeugs oder von Daten, die von ähnlichen Fahrzeugen gemeldet und aus einer Datenbank abgerufen werden. Das Gesamtluftvolumen, das voraussichtlich zum Spülen des Kraftstoffdampfkanisters verfügbar sein wird, kann auch von dem Fahrzeugtyp abhängen, z. B. Stopp/Start, HEV, ICE usw. Die Variablen x₁ und x₂ in Gleichung 1 können gewichtete Faktoren zum Normalisieren einer Ausgabe der PCB-Schätzung sein und Einheitenumrechnungen bereitstellen (z. B. Gramm Kanisterbeladung, Liter Spülluft).
Nach dem Erhalten eines Werts für den PCB kann der PCB-Wert verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Einstellung des Betankungsvolumens erforderlich ist. In einem Beispiel kann der PCB-Wert mit 0 verglichen werden. Wenn der PCB gleich oder kleiner als 0 ist, können Durchbruchemissionen als unwahrscheinlich erachtet werden und Minderungsmaßnahmen sind nicht erforderlich. Wenn jedoch der PCB-Wert größer als 0 ist, ist eine Wahrscheinlichkeit eines Kraftstoffkanisterdurchbruchs während des Parkereignisses erhöht. Der Schwellenfüllstand des Betankens kann auf eine Menge reduziert werden, die den PCB-Wert mindestens auf 0 verringert. Somit kann ein Entlüftungsventil, wie etwa das Entlüftungsventil 229 aus 2, geschlossen werden, wenn der Kraftstofffüllstand in dem Kraftstofftank den eingestellten Schwellenfüllstand erreicht. Durch das Schließen des Entlüftungsventils wird Gegendruck in dem Kraftstofftank erzeugt, wodurch die Abgabevorrichtung abgeschaltet wird.
Die während des Betankens dem Kraftstofftank zuzuführende Kraftstoffmenge kann auf Grundlage einer Beziehung zwischen dem Kraftstofffüllstand und der Kraftstoffdampfkanisterbeladung ausgewählt werden. Zum Beispiel kann eine Tabelle wie etwa Tabelle 1 (nachstehend gezeigt) im Speicher der Steuerung gespeichert und abgerufen werden, wenn der PCB-Wert bestimmt wird. Tabelle 1

Beispielhafte Füllstände bei Kraftstofftankbetankung gemäß der Kraftstoffdampfkanisterbeladung

Kraftstoffmenge Beladung neuer Kanister Beladung gealteter Kanister

20% 20% 20 %

40 % 30% 40 %

60 % 50% 60%

80 % 70% 90%

100 % 80% >100 %
Tabelle 1 zeigt die Kraftstoffmenge, die dem Kraftstofftank hinzugefügt werden soll, als Prozentsatz des maximalen Volumens des Kraftstofftanks relativ zu einer Beladungskapazität eines neuen Kanisters und einer Beladungskapazität eines gealterten Kanisters. Die Beladung eines gealterten Kanisters kann aus der Beladung eines neuen Kanisters und dem Alterungsfaktor bestimmt werden, wie vorstehend beschrieben. Die hinzuzufügende Kraftstoffmenge kann auf Grundlage des Prozentsatzes der Beladung eines gealterten Kanisters ausgewählt werden, bei dem bestimmt wird, dass er zu einem PCB von 0 oder weniger führt. Zum Beispiel kann eine Beladung eines gealterten Kanisters von 100 % einem PCB von 0,5 entsprechen. Das Reduzieren der Beladung eines gealterten Kanisters auf 90 % kann den PCB auf 0 verringern. Der Kraftstofftank kann daher auf 80 % (z. B. entsprechend der Kanisterbeladung von 90 %) des Kraftstofftankvolumens aufgefüllt werden, um den Kanisterdurchbruch zu mindern.
Ein Fahrzeugbenutzer kann durch eine Warnung oder eine Benachrichtigung über eine empfohlene Reduzierung des Betankungsfüllstands benachrichtigt werden. In einem Beispiel kann die Warnung an einer Mensch-Maschine-Schnittstelle des Fahrzeugs bereitgestellt werden, wie etwa einer Benutzerschnittstelle am Armaturenbrett. Die Benutzerschnittstelle kann zum Beispiel ein Touchscreen sein, der dazu konfiguriert ist, Nachrichten anzuzeigen und Benutzereingaben über Berührung zu empfangen. Ein Beispiel für eine Benutzerschnittstelle 300 ist in 3 veranschaulicht, die in einem Fahrzeug, wie etwa dem Fahrzeug mit dem EVAP-System 251 aus 2 beinhaltet sein kann.
Die Benutzerschnittstelle 300 kann eine Kraftstofffüllstandsbenachrichtigung 302 auf Grundlage von Informationen von einem Kraftstofffüllstandsensor in einem Kraftstofftank des Fahrzeugs beinhalten. Die Kraftstofffüllstandsbenachrichtigung 302 kann angezeigt werden, wenn zum Beispiel der Kraftstofffüllstand auf einen Schwellenfüllstand, wie etwa 15 %, abnimmt und ein Bedarf zum Betanken unmittelbar bevorsteht. In anderen Beispielen kann der Schwellenfüllstand jedoch verschiedene Werte unter 30 % der maximalen Volumenkapazität des Kraftstofftanks betragen.
Der Benutzer kann ein zukünftiges Ziel des Fahrzeugs in ein erstes Eingabefeld 304 eingeben, das die Fahrzeugsteuerung dazu auffordern kann, Daten aus einem Fahrtprotokoll des Fahrzeugs und/oder aus Datenbanken abzurufen, die Routeninformationen von anderen Fahrzeugen bereitstellen und Bedingungen an dem Ziel auswerten, z. B. Fahrzeugstandort in einem Innen- oder Außenbereich, Umgebungstemperatur usw. Der Motorbetrieb kann auf Grundlage der Daten geschätzt werden und ein PCB-Wert kann auf Grundlage einer Beladung eines gealterten Kanisters und prognostizierten Dämpfen im Tagesverlauf geschätzt werden. Wenn der PCB-Wert größer als null ist, kann eine Anforderung zum Einstellen des Betankungsvolumens an der Benutzerschnittstelle 300 angezeigt werden. Der Benutzer kann eine Bestätigung, mit der Betankungseinstellung fortzufahren, an einem zweiten Eingabefeld 306 bereitstellen, z. B. durch Auswählen von „Ja“. Alternativ kann der Benutzer die vorgeschlagene Betankungseinstellung in einem dritten Eingabefeld 308 ablehnen, z. B. durch Auswählen von „Nein“.
Ein erstes Verfahren 400 zum Reduzieren einer Wahrscheinlichkeit eines Durchbruchs eines Kraftstoffdampfkanisters und ein zweites Verfahren 500 zum Einstellen eines Betankungsvolumens für ein Fahrzeug sind in 4 bzw. 5 gezeigt. Die Verfahren 400 und 500 können in einem Fahrzeug mit einem Antriebssystem 100, wie in 1 gezeigt, und dem Fahrzeugsystem 206 aus 2 umgesetzt werden. Zum Beispiel kann das Fahrzeug ein HEV sein, eine Stopp/Start-Technologie oder einen VDE aufweisen oder ein herkömmliches ICE-Fahrzeug sein. Das Fahrzeug kann einer Benutzerschnittstelle beinhalten, wie etwa die Benutzerschnittstelle 300 aus 3. Anweisungen zum Ausführen der Verfahren 400 und 500 können durch eine Steuerung auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen ausgeführt werden, die von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den unter Bezugnahme auf die 1 und 2 vorstehend beschriebenen Sensoren, empfangen werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bezugnehmend zuerst auf 4 beinhaltet ein Verfahren 400 bei 402 Schätzen und/oder Messen von aktuellen Motorbetriebsbedingungen. Zum Beispiel kann eine Drehmomentanforderung auf Grundlage eines Signals von einem Pedalpositionssensor, wie etwa dem Pedalpositionssensor 194 aus 1, erkannt werden, kann ein Kraftstofffüllstand in einem Kraftstofftank des Fahrzeugs durch einen Kraftstofffüllstandsensor gemessen werden, kann ein Kraftstofftankdruck durch einen Drucksensor, wie etwa den Drucksensor 291 aus 2, überwacht werden, kann eine Kanisterbeladung durch einen Kanisterbeladungssensor, wie etwa den Kanisterbeladungssensor 243 aus 2, gemessen werden. Bei 404 beinhaltet das Verfahren Bestätigen, ob der Kraftstofffüllstand in dem Kraftstofftank unter einem ersten Schwellenwert liegt. Der erste Schwellenwert kann eine im Kraftstofftank verbleibende Kraftstoffmenge sein, um einen Spielraum für die Fahrt zu ermöglichen, der ausreicht, damit das Fahrzeug zu einer Tankstelle navigiert. Zum Beispiel kann der erste Schwellenwert 10 % eines Volumens des Kraftstofftanks betragen. Als ein weiteres Beispiel kann der erste Schwellenwert eine Kraftstoffmenge sein, die zum Antreiben eines Motorbetrieb über eine Entfernung von 50 Meilen geschätzt wird. Als ein weiteres Beispiel kann der erste Schwellenwert ein dynamischer Wert sein, wobei der erste Schwellenwert auf einer Kraftstoffmenge basiert, die gewünscht ist, um eine nächste Tankstelle zu erreichen.
Wenn der Kraftstofffüllstand auf oder über dem ersten Schwellenwert liegt, beinhaltet das Verfahren Fortsetzen des Motorbetriebs unter den aktuellen Bedingungen bei 406. Das Verfahren kehrt dann zum Start zurück. Wenn der Kraftstofffüllstand unter dem ersten Schwellenwert liegt, geht das Verfahren zu 407 über, um eine Kraftstofffüllstandswarnung zu aktivieren. Zum Beispiel kann eine Anzeigeleuchte für einen niedrigen Kraftstofffüllstand auf einem Armaturenbrett des Fahrzeugs leuchten. Darüber hinaus kann eine Benachrichtigung auf der Benutzerschnittstelle angezeigt werden.
Bei 408 beinhaltet das Verfahren Bestätigen eines Ziels des Fahrzeugs. In einem Beispiel kann ein Fahrtprotokoll aus dem Speicher der Steuerung abgerufen und eine aktuellen Fahrzeugroute mit vorherigen Fahrzyklen verglichen werden. Das Ziel kann auf Grundlage von Ähnlichkeiten mit einer vergangenen Fahrt prognostiziert werden, z. B. hat das Fahrzeug in der Vergangenheit mehrmals zu einem bestimmten Standort navigiert, ist einer gleichen Route zu einer ähnlichen Tageszeit oder einem ähnlichen Wochentag gefolgt usw. Eine Bestätigung des prognostizierten Ziels von dem Benutzer kann durch Anzeigen einer Nachricht, die die Bestätigung anfordert, auf der Benutzerschnittstelle erhalten werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Ziel aus einem kartierten Standort auf einem GPS-System des Fahrzeugs oder auf einer mobilen Vorrichtung bestimmt werden, die drahtlos mit einem Controller-Area-Network(CAN)-Bus des Fahrzeugs verbunden oder mit diesem gekoppelt ist. Als noch ein weiteres Beispiel kann eine Benutzereingabe zum Identifizieren des Ziels durch Anzeigen einer Aufforderung, die Zielinformationen anfordert, an der Benutzerschnittstelle erhalten werden.
Nach dem Bestätigen des Fahrziels beinhaltet das Verfahren Bestimmen eines PCB-Werts bei 410. Das Bestimmen des PCB kann bei 412 das Schätzen einer Beladung eines gealterten Kanisters beinhalten. Die Beladung eines gealterten Kanisters kann auf Grundlage einer maximalen Beladungskapazität des Kraftstoffdampfkanisters, z. B. einer vom Hersteller vorgegebenen maximalen Beladung, und eines Alterungsfaktors des Kanisters abgeleitet werden. Der PCB-Wert kann auch durch Schätzen einer Dampfbeladung des Kanisters im Tagesverlauf bei 414 bestimmt werden. Die Dampfbeladung in Tagesverlauf kann auf Grundlage des Ziels des Fahrzeugs und wie lange das Fahrzeug voraussichtlich am Ziel geparkt sein wird (z. B. wie durch den Benutzer bestätigt oder eingegeben) prognostiziert werden. Darüber hinaus kann eine Wettervorhersage in Verbindung mit Klimakammer-Fahrzeugtestdaten verwendet werden, um Änderungen der Umgebungstemperatur abzuleiten, die eine Dampferzeugung an dem Kanister beeinflussen können.
Zusätzlich kann das Bestimmen des PCB-Werts auch Schätzen des Spülluftstroms durch den Kanister bei 416 beinhalten. Spülluft kann während eines Spülereignisses durch eine Entlüftungsleitung, z. B. die Entlüftungsleitung 227 aus 2, die den Kraftstoffdampfkanister fluidisch an die Atmosphäre koppelt, in den Kraftstoffdampfkanister strömen. Ein Entlüftungsventil (z. B. das Entlüftungsventil 229 aus 2) und ein Spülventil (z. B. das Spülventil 261 aus 2) können geöffnet werden, wenn der Motor arbeitet und an einem Ansaugkrümmer des Motors Vakuum erzeugt wird. Eine prognostizierte Menge an Spülluft kann auf Grundlage des Ziels, des Fahrzeugtyps, von Daten von vorherigen Fahrten und/oder Daten, die von anderen Fahrzeugen mit einem ähnlichen Antriebsstrang, die eine ähnliche Route navigieren (z. B. aus einer Datenbank abgerufen), erhalten wurden, abgeleitet werden.
Die prognostizierte Beladung eines gealterten Kanisters, die Dampfbeladung im Tagesverlauf und die Spülluft können auf Gleichung 1 (wie vorstehend gezeigt) angewendet werden, um den PCB-Wert zu schätzen. Bei 418 beinhaltet das Verfahren Bestätigen, ob der PCB-Wert kleiner oder gleich 0 ist. Wenn der PCB-Wert kleiner oder gleich 0 ist, geht das Verfahren zu 420 über, um anzugeben, z. B. durch Anzeigen einer Nachricht an der Benutzerschnittstelle, dass keine Einstellung des Betankungsvolumens erforderlich ist. Alternativ kann keine Benachrichtigung erforderlich sein und kann das Betanken ohne Einstellung fortgesetzt werden. Wenn j edoch der PCB-Wert größer als 0 ist, geht das Verfahren zu 422 über, um anzugeben, dass eine Wahrscheinlichkeit eines Kanisterdurchbruchs in Bezug auf das erwartete Parken des Fahrzeugs an dem Ziel erhöht sein kann. Zum Beispiel kann eine Warnung an der Benutzerschnittstelle angezeigt werden. Das Verfahren 400 geht zu Verfahren 500 in 5 über.
Bei 502 beinhaltet das Verfahren 500 Erhalten einer Bestätigung von dem Benutzer, dass das Betankungsvolumen eingestellt werden soll. Zum Beispiel kann, wie in 4 gezeigt, eine Benutzereingabe von dem Benutzer an der Benutzerschnittstelle angefordert werden, um die Einstellung des Betankungsvolumens auf Grundlage des PCB-Werts entweder zu bestätigen oder abzulehnen. Wenn die Betankungseinstellung abgelehnt wird, z. B. wenn der Benutzer „Nein“ an der Benutzerschnittstelle eingibt, geht das Verfahren zu 504 über, um mit einem zukünftigen Betankungsereignis fortzufahren, ohne eine zum Kraftstofftank hinzuzufügende Kraftstoffmenge (basierend auf dem erwarteten Auffüllen des Kraftstofftanks auf die maximale Kapazität) einzustellen, z. B. zu reduzieren.
In einigen Beispielen kann die Einstellung des Betankungsvolumens automatisch erfolgen, ohne dass eine Bestätigung des Benutzers angefordert wird. Somit kann das Erhalten einer Bestätigung bei 502 weggelassen werden und kann das Verfahren 500 direkt zu 506 übergehen.
Wenn die Betankungseinstellung bestätigt wird, z. B. wenn der Benutzer „Ja“ an der Benutzerschnittstelle eingibt, beinhaltet das Verfahren Bestätigen, ob ein Betankungsereignis bei 506 eingeleitet wird. Das Betankungsereignis kann eingeleitet werden, wenn eine Tankklappe oder Kraftstoffklappe entriegelt wird oder wenn ein Kraftstofftankdeckel entfernt wird. In anderen Beispielen kann das Betankungsereignis eingeleitet werden, wenn eine Kraftstoffabgabepumpe in den Kraftstofftank eingesetzt wird oder wenn der Kraftstofffüllstandsensor eine Änderung des Kraftstofffüllstands erkennt, wenn Kraftstoff von der Kraftstoffabgabepumpe hinzugefügt wird. Wenn das Betankungsereignis nicht eingeleitet wird, kehrt das Verfahren zu 506 zurück, um die Einleitung des Betankungsereignisses zu bestätigen. Wenn das Betankungsereignis eingeleitet wird, geht das Verfahren zu 508 über, um das eingestellte Betankungsvolumen (in Bezug auf das Auffüllen des Kraftstofftanks auf die maximale Kapazität) zu bestimmen.
Das eingestellte, z. B. reduzierte, Betankungsvolumen kann unter Bezugnahme auf eine Lookup-Tabelle, wie etwa die vorstehende Tabelle 1, die im Speicher der Steuerung gespeichert ist, geschätzt werden. Wie vorstehend beschrieben, kann die Tabelle Betankungsfüllstände als Prozentsatz der maximalen Kraftstofftankkapazität bereitstellen, die der prognostizierten Beladung eines gealterten Kanisters entspricht. Wenn zum Beispiel das Verringern der Beladung eines gealterten Kanisters von 90 % auf 70 % bewirkt, dass der PCB-Wert von einem Wert über 0 auf null abnimmt, kann die Verringerung der Beladung eines gealterten Kanisters dem Reduzieren des Betankungsvolumens auf ein Maximum von 80 % der Kraftstofftankkapazität entsprechen.
Bei 510 beinhaltet das Verfahren Bestätigen, ob der Kraftstofffüllstand einen zweiten Schwellenwert erreicht (z. B. gleich diesem ist). Der zweite Schwellenwert ist ein Kraftstofffüllstand oder -volumen, der bzw. das größer als der aktuelle Kraftstofffüllstand bzw. das aktuelle Kraftstoffvolumen im Kraftstofftank ist, und kann dem bei 508 geschätzten eingestellten Betankungsvolumen entsprechen. Wenn der Kraftstofffüllstand den zweiten Schwellenwert nicht erreicht, kehrt das Verfahren zu 510 zurück, um den Kraftstofffüllstand zum Beispiel durch den Kraftstofffüllstandsensor weiter zu überwachen. Wenn der Kraftstofffüllstand den zweiten Schwellenwert erreicht, geht das Verfahren zu 512 über, um das Schließen des Entlüftungsventils zu befehlen. Das Schließen des Entlüftungsventils während des Betankens kann einen Gegendruck in dem Kraftstofftank erzeugen, was dazu führt, dass eine Kraftstoffabgabepumpe abschaltet, wenn der Gegendruck erkannt wird. Das Verfahren endet dann.
Beispiele für EVAP-Systembetrieb und -parameter, die zur Umsetzung einer adaptiven Betankungseinstellung in einem Fahrzeug führen, sind in 6 in Diagramm 600 gezeigt. Das Fahrzeug kann das EVAP-System 251 aus 2 beinhalten. Das Diagramm 600 stellt einen Kraftstofffüllstand in einem Kraftstofftank des Fahrzeugs bei Verlauf 602, einen Status einer Kraftstofffüllstandswarnung bei Verlauf 604, einen Status eines Entlüftungsventils in einer Kraftstoffdampfkanisterentlüftungsleitung bei Verlauf 606 und eine Beladung des Kraftstoffdampfkanisters bei Verlauf 608 dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von links nach rechts zunimmt. Für den Verlauf 602 nimmt der Kraftstofffüllstand entlang der y-Achse zu und beinhaltet einen ersten Schwellenwert 610, der eine maximale Volumenkapazität des Kraftstofftanks darstellt, einen zweiten Schwellenwert 612, der einen Kraftstofffüllstandswarnschwellenwert darstellt, bei dem die Kraftstofffüllstandswarnung ausgelöst wird, und einen dritten Schwellenwert 614, der eine eingestellte maximale Volumenkapazität des Kraftstofftanks darstellt, die niedriger als der erste Schwellenwert 610 ist. Die Kraftstofffüllstandswarnung variiert entlang der y-Achse in Verlauf 604 zwischen aus und ein und das Entlüftungsventil variiert entlang der y-Achse in Verlauf 606 zwischen geschlossen und offen. Für den Verlauf 608 nimmt die Beladung des Kraftstoffdampfkanisters entlang der y-Achse zu und ein vierter Schwellenwert 616, der eine maximale Beladungskapazität des Kraftstoffdampfkanisters darstellt, ist beinhaltet.
Bei t0 arbeitet der Fahrzeugmotor und der Kraftstofffüllstand (Verlauf 602) liegt über dem zweiten Schwellenwert 612. Die Kraftstofffüllstandswarnung (Verlauf 604) ist ausgeschaltet und das Entlüftungsventil (Verlauf 606) ist während des Motorbetriebs offen, um das Spülen des Kraftstoffdampfkanisters zu ermöglichen. Die Kraftstoffdampfkanisterbeladung (Verlauf 608) nimmt ab, da der Kraftstoffdampfkanister gespült wird.
Der Kraftstofffüllstand nimmt bei t1 auf den zweiten Schwellenwert 612 ab. Als Reaktion darauf wird die Kraftstofffüllstandswarnung aktiviert, um einen Benutzer über einen niedrigen Kraftstoffstatus des Kraftstofftanks zu benachrichtigen. Das Entlüftungsventil bleibt offen, bis der Motor zwischen t1 und t2 ausgeschaltet wird, wobei das Entlüftungsventil geschlossen wird. Die Kraftstoffdampfkanisterbeladung nimmt ab, bis das Entlüftungsventil geschlossen wird.
Bei t2 wird ein Betankungsereignis angegeben, z. B. durch Einführen einer Kraftstoffabgabevorrichtung in einen Stutzen des Kraftstofftanks. Zum Beispiel kann eine Fahrzeugsteuerung über eine bevorstehende Abgabe von Kraftstoff in den Kraftstofftank benachrichtigt werden. Als Reaktion auf die Angabe des Betankungsereignisses kann ein PCB bestimmt werden, wie vorstehend beschrieben. Der PCB wird mit einem Schwellenwert, z. B. null, verglichen. Zum Beispiel kann der PCB größer als null sein und kann eine adaptive Betankungseinstellung ausgeführt werden. Mit fortschreitender Betankung steigt der Kraftstofffüllstand und das Entlüftungsventil wird geöffnet, um den Gegendruck in dem Kraftstofftank zu vermindern. Da Kraftstoffdämpfe in dem Kraftstofftank erzeugt werden, werden die Dämpfe in den Kraftstoffdampfkanister entlüftet und die Kraftstoffdampfkanisterbeladung steigt.
Bei t3 erreicht der Kraftstofffüllstand den dritten Schwellenwert 614, wie auf Grundlage der adaptiven Betankungseinstellung bestimmt. Das Entlüftungsventil wird kurz bevor der Kraftstofffüllstand den dritten Schwellenwert 614 erreicht geschlossen, um einen Hystereseeffekt zu reduzieren. Beim Schließen des Entlüftungsventils wird Gegendruck in dem Kraftstofftank erzeugt, wodurch bewirkt wird, dass die Abgabevorrichtung aufhört, Kraftstoff abzugeben. Die Kraftstoffdampfbeladung hört auf zu steigen und bleibt unter dem vierten Schwellenwert 616.
Auf diese Weise kann der Durchbruch des Kraftstoffdampfkanisters nach einem Betankungsereignis eines Fahrzeugs reduziert werden. Insbesondere kann eine Wahrscheinlichkeit, dass Kraftstoffdampf aus dem Kanister entweicht, verringert werden, indem eine während des Betankungsereignisses abgegebene Kraftstoffmenge eingestellt wird, selbst wenn nach einem kurzen Fahrzyklus ein Zeitraum mit ausgeschaltetem Fahrzeug bei schwankenden Umgebungstemperaturen folgt. Die eingestellte Kraftstoffmenge kann einem reduzierten maximalen Kraftstofffüllstand entsprechen, der in einem Kraftstofftank des Fahrzeugs gemessen wird, wobei der reduzierte maximale Kraftstofffüllstand auf Grundlage eines PCB-Werts bestimmt wird. Der PCB kann durch Prognostizieren einer Beladung eines gealterten Kanisters, einer Dampfbeladung im Tagesverlauf und einer Menge an Spülluft, die während des Fahrzyklus nach dem Betanken verfügbar ist, geschätzt werden. Die Prognosen können sich auf eine drahtlose Konnektivität zwischen der Fahrzeugsteuerung und drahtlos zugänglichen Datenplattformen sowie Protokolle vorheriger Fahrzeugfahrten stützen. Durch Einstellen der Menge des abgegebenen Kraftstoffs gemäß dem PCB-Wert wird das Entweichen von Emissionen aus einem EVAP-System des Fahrzeugs gemindert.
Ein technischer Effekt des Einstellens des Betankungsvolumens als Reaktion auf einen prognostizierten Durchbruch des Kraftstoffdampfkanisters besteht darin, dass die Beladung des Kraftstoffdampfkanisters über die Sättigung hinaus umgangen wird, wodurch Fahrzeugemissionen während eines Zeitraums mit ausgeschaltetem Fahrzeug reduziert werden.
Die Offenbarung bietet auch Unterstützung für ein Verfahren, das Folgendes umfasst:

Anhalten einer Abgabe von Kraftstoff an einen Kraftstofftank während eines Betankungsereignisses durch Erhöhen eines Gegendrucks in dem Kraftstofftank, wobei das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff auf einem oder mehreren von einem bevorstehenden Kraftstoffdampfkanisterspülereignis und einer geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität basiert. In einem ersten Beispiel des Verfahrens beinhaltet das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff auf Grundlage des bevorstehenden Kraftstoffdampfkanisterspülereignisses Prognostizieren einer Dauer des Motorbetriebs nach dem Betankungsereignis. In einem zweiten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Prognostizieren der Dauer des Motorbetriebs eine Bezugnahme auf eines oder mehrere von einem Fahrzeugfahrtprotokoll, einem Fahrziel und einer Art von Fahrzeugantrieb, und wobei sich die Bezugnahme auf die Art des Fahrzeugsantriebs Bestätigen, ob das Fahrzeug eines von einem Hybridelektrofahrzeug, einem Fahrzeug mit Start/Stopp-Technologie, einem Fahrzeug mit einem Motor mit variablem Hubraum und einem Fahrzeug mit Brennkraftmaschine ist, beinhaltet. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste und zweite Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff auf Grundlage der geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität Prognostizieren der Beladungskapazität eines Kraftstoffdampfkanisters auf Grundlage eines Alters des Kraftstoffdampfkanisters. In einem vierten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste bis dritte Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff auf Grundlage der geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität ferner Schätzen einer Dampfbeladung des Kraftstoffdampfkanisters im Tagesverlauf. In einem fünften Beispiel des Verfahrens, das optional das erste bis vierte Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Schätzen der Dampfbeladung im Tagesverlauf Prognostizieren einer Dauer eines Zeitraums mit ausgeschaltetem Fahrzeug nach dem Betankungsereignis und Prognostizieren von Umgebungstemperaturen während des Zeitraums mit ausgeschaltetem Fahrzeug. In einem sechsten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste bis fünfte Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Schätzen der Dampfbeladung im Tagesverlauf ferner Abrufen von Klimakammer-Fahrzeugtestdaten, um eine Menge an Dämpfen zu schätzen, die in dem Kraftstoffdampfkanister aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur erzeugt werden. In einem siebten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste bis sechste Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff Reduzieren der Kraftstoffmenge relativ zu einer maximalen Volumenkapazität des Kraftstofftanks, wenn ein Kanisterdurchbruch für einen bevorstehenden Zeitraum mit ausgeschaltetem Fahrzeug nach dem Betankungsereignis prognostiziert wird. In einem achten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste bis siebte Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Erhöhen des Gegendrucks in dem Kraftstofftank Schließen eines Entlüftungsventils in einer Entlüftungsleitung eines Kraftstoffdampfkanisters während des Betankungsereignisses.

Die Offenbarung bietet auch Unterstützung für ein Verfahren für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf einen prognostizierten Zeitraum mit ausgeschaltetem Fahrzeug für ein Fahrzeug nach einem Betankungsereignis, Bestimmen eines prognostizierten Kanisterdurchbruchs auf Grundlage eines oder mehrerer von einer geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität, einer geschätzten Dampfbeladung im Tagesverlauf und einer geschätzte Menge an Spülluftströmung an einem Kraftstoffdampfkanister, und als Reaktion auf eine Schätzung, dass ein Wert des prognostizierten Kanisterdurchbruchs einen Schwellenwert überschreitet, Einstellen einer Menge an Kraftstoff, die während des Betankungsereignisses an einen Kraftstofftank abgegeben wird. In einem ersten Beispiel des Verfahrens beinhaltet das Bestimmen des prognostizierten Kanisterdurchbruchs auf Grundlage der geschätzten Menge an Spülluftstrom eines oder mehrere von Abrufen von Daten aus einem Fahrtprotokoll des Fahrzeugs und Abrufen von Daten aus einer Datenbank, die Daten von Fahrzeugen mit einem ähnlichen Antriebsstrang bereitstellt, die eine ähnliche Route navigieren. In einem zweiten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Bestimmen des prognostizierten Kanisterdurchbruchs Angeben einer erhöhten Wahrscheinlichkeit eines Kanisterdurchbruchs während des prognostizierten Zeitraums mit ausgeschaltetem Fahrzeug, wenn der Wert des prognostizierten Kanisterdurchbruchs größer als der Schwellenwert ist. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste und zweite Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Bestimmen des Werts des prognostizierten Kanisterdurchbruchs ein Nichteinstellen der an den Kraftstofftank abgegebenen Kraftstoffmenge, wenn der Wert des prognostizierten Kanisterdurchbruchs gleich dem Schwellenwert oder geringer als dieser ist. In einem vierten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste bis dritte Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Einstellen der an den Kraftstofftank abgegebenen Kraftstoffmenge Bestimmen eines reduzierten Kraftstofffüllstandschwellenwerts gemäß einer Kraftstoffbeladungskapazität, von dem erwartet wird, dass er den Wert des prognostizierten Kanisterdurchbruchs auf den Schwellenwert verringert. In einem fünften Beispiel des Verfahrens, das optional das erste bis vierte Beispiel beinhaltet, beinhaltet das Einstellen der Kraftstoffmenge in den Kraftstofftank ferner Schließen eines Ventils in einer Entlüftungsleitung, die dazu konfiguriert ist, den Kraftstoffdampfkanister fluidisch an die Atmosphäre zu koppeln, und wobei das Schließen des Ventils Blockieren der Strömung zwischen dem Kraftstoffdampfkanister und der Atmosphäre beinhaltet, wenn der Kraftstofffüllstand den reduzierten Kraftstofffüllstandschwellenwert erreicht. In einem sechsten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste bis fünfte Beispiel beinhaltet, bewirkt das Schließen des Ventils, dass ein Druck in dem Kraftstofftank zunimmt, wenn der Kraftstofffüllstand während des Betankungsereignisses den reduzierten Kraftstofffüllstandschwellenwert erreicht, und wobei der Druckanstieg bewirkt, dass eine Vorrichtung, die Kraftstoff an den Kraftstofftank abgibt, abschaltet.
Die Offenbarung bietet auch Unterstützung für ein Verdunstungsemissionssteuersystem (EVAP-System) für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Kraftstofftank, einen Kraftstoffdampfkanister, der fluidisch an den Kraftstofftank gekoppelt und dazu konfiguriert ist, während eines Betankungsereignisses Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank aufzunehmen, ein Ventil, das in einer Entlüftungsleitung des Kraftstoffdampfkanisters angeordnet ist, und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während des Betankungsereignisses die Steuerung zu Folgendem veranlassen:

Anhalten einer Abgabe von Kraftstoff an den Kraftstofftank während des Betankungsereignisses auf Grundlage eines oder mehrerer von einem bevorstehenden Kraftstoffdampfkanisterspülereignis und einer geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität. In einem ersten Beispiel des Systems wird die geschätzte Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität auf Grundlage eines Alters des Kraftstoffdampfkanisters und einer prognostizierten Erzeugung von Dämpfen in dem Kraftstoffdampfkanister im Tagesverlauf während eines Zeitraums mit ausgeschaltetem Fahrzeug für das Fahrzeug nach dem Betankungsereignis bestimmt. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, werden eines oder mehrere von dem bevorstehenden Kraftstoffdampfkanisterspülereignis und der geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität verwendet, um einen prognostizierten Kanisterdurchbruchwert zu bestimmen, und wobei die in den Kraftstofftank abgegebene Menge an Kraftstoff reduziert wird, wenn der prognostizierte Kanisterdurchbruch einen Schwellenwert überschreitet. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional das erste und das zweite Beispiel beinhaltet, wird das Ventil geschlossen, bevor der Kraftstofftank bis zu einer maximalen Kapazität des Kraftstofftanks gefüllt wird, wenn der prognostizierte Kanisterdurchbruchwert den Schwellenwert überschreitet.

In einer weiteren Darstellung beinhaltet ein Verfahren für ein Fahrzeug Reduzieren einer Kraftstoffmenge, die an den Fahrzeugkraftstofftank während des Betankens abgegeben wird, auf Grundlage eines antizipierten Kanisterdurchbruchs. In einem ersten Beispiel des Verfahrens beinhaltet das Reduzieren der Kraftstoffmenge Überwachen eines Kraftstofffüllstands in dem Kraftstofftank, bis der Kraftstofffüllstand einen reduzierten Schwellenwert erreicht, und Schließen eines Entlüftungsventils der Kraftstoffdampfkanisterentlüftungsleitung, wenn der Kraftstofffüllstand den reduzierten Schwellenwert erreicht. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass der reduzierte Schwellenwert ein verringertes Kraftstoffvolumen in dem Kraftstofftank relativ zu einer maximalen Volumenkapazität des Kraftstofftanks ist. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Reduzieren der Kraftstoffmenge auf Grundlage des antizipierten Kanisterdurchbruchs Nutzen eines oder mehrerer von auf einem Cloud-Server gespeicherten Datenbanken, einem Fahrzeugfahrtprotokoll und Fahrzeugtestdaten beinhaltet, um einen Wert des antizipierten Kanisterdurchbruchs zu schätzen.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen auf einem nichttransitorischen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselementen und anderer Verbrennungsmotorhardware ausgeführt werden. Die spezifischen in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann/können abhängig von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einprogrammiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch das Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Zum Beispiel kann die vorangehende Technik auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Die folgenden Patentansprüche heben gewisse Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9371793 [0004]

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Anhalten einer Abgabe von Kraftstoff an einen Kraftstofftank während eines Betankungsereignisses durch Erhöhen eines Gegendrucks in dem Kraftstofftank, wobei das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff auf einem oder mehreren von einem bevorstehenden Kraftstoffdampfkanisterspülereignis und einer geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff auf Grundlage des bevorstehenden Kraftstoffdampfkanisterspülereignisses Prognostizieren einer Dauer des Motorbetriebs nach dem Betankungsereignis beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Prognostizieren der Dauer des Motorbetriebs eine Bezugnahme auf eines oder mehrere von einem Fahrzeugfahrtprotokoll, einem Fahrziel und einer Art von Fahrzeugantrieb beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Bezugnahme auf die Art des Fahrzeugantriebs Bestätigen, ob das Fahrzeug eines von einem Hybridelektrofahrzeug, einem Fahrzeug mit Start/Stopp-Technologie, einem Fahrzeug mit einem Motor mit variablem Hubraum und einem Fahrzeug mit Brennkraftmaschine ist, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff auf Grundlage der geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität Prognostizieren der Beladungskapazität eines Kraftstoffdampfkanisters auf Grundlage eines Alters des Kraftstoffdampfkanisters beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff auf Grundlage der geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität ferner Schätzen einer Dampfbeladung des Kraftstoffdampfkanisters im Tagesverlauf beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Schätzen der Dampfbeladung im Tagesverlauf Prognostizieren einer Dauer eines Zeitraums mit ausgeschaltetem Fahrzeug nach dem Betankungsereignis und Prognostizieren von Umgebungstemperaturen während des Zeitraums mit ausgeschaltetem Fahrzeug beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Schätzen der Dampfbeladung im Tagesverlauf ferner Abrufen von Klimakammer-Fahrzeugtestdaten beinhaltet, um eine Menge an Dämpfen zu schätzen, die in dem Kraftstoffdampfkanister aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anhalten der Abgabe von Kraftstoff Reduzieren der Kraftstoffmenge relativ zu einer maximalen Volumenkapazität des Kraftstofftanks beinhaltet, wenn ein Kanisterdurchbruch für einen bevorstehenden Zeitraum mit ausgeschaltetem Fahrzeug nach dem Betankungsereignis prognostiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erhöhen des Gegendrucks in dem Kraftstofftank Schließen eines Entlüftungsventils in einer Entlüftungsleitung eines Kraftstoffdampfkanisters während des Betankungsereignisses beinhaltet.
System zur Steuerung von Verdunstungsemissionen (EVAP) für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Kraftstofftank; einen Kraftstoffdampfkanister, der fluidisch an den Kraftstofftank gekoppelt und dazu konfiguriert ist, während eines Betankungsereignisses Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank aufzunehmen; ein Ventil, das in einer Entlüftungsleitung des Kraftstoffdampfkanisters angeordnet ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und bei Ausführung während eines Betankungsereignisses die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Anhalten einer Abgabe von Kraftstoff an den Kraftstofftank während des Betankungsereignisses auf Grundlage eines oder mehrerer von einem bevorstehenden Kraftstoffdampfkanisterspülereignis und einer geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität.
EVAP-System nach Anspruch 11, wobei die geschätzte Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität auf Grundlage eines Alters des Kraftstoffdampfkanisters und einer prognostizierten Erzeugung von Dämpfen in dem Kraftstoffdampfkanister im Tagesverlauf während eines Zeitraums mit ausgeschaltetem Fahrzeug für das Fahrzeug nach dem Betankungsereignis bestimmt wird.
EVAP-System nach Anspruch 11, wobei eines oder mehrere von dem bevorstehenden Kraftstoffdampfkanisterspülungsereignis und der geschätzten Kraftstoffdampfkanisterbeladungskapazität verwendet werden, um einen prognostizierten Kanisterdurchbruchwert zu bestimmen.
EVAP-System nach Anspruch 13, wobei die an den Kraftstofftank abgegebene Kraftstoffmenge reduziert wird, wenn der prognostizierte Kanisterdurchbruchwert einen Schwellenwert überschreitet.
EVAP-System nach Anspruch 14, wobei das Ventil geschlossen wird, bevor der Kraftstofftank bis zu einer maximalen Kapazität des Kraftstofftanks gefüllt wird, wenn der prognostizierte Kanisterdurchbruchwert den Schwellenwert überschreitet.