DE102022124589A1

DE102022124589A1 - Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils, Steuergerät sowie Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102022124589A1
Application number: DE102022124589.6A
Authority: DE
Inventors: Tim Luebbers
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-09-26
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2024-03-28

Abstract

Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils bei einem Verbrennungsmotor, umfassend die Schritte:- Bereitstellen eines Verbrennungsmotors, umfassend einen Tank, welcher fluidleitend mit einem Tankentlüftungsventil verbunden ist;- Betreiben des Verbrennungsmotors in Teillast oder im gefeuerten Schubbetrieb;- Ansteuern eines Tankentlüftungsventils zum, insbesondere vollständigen, Öffnen des Tankentlüftungsventils;- Auswerten eines Signals der Lambdasonde zur Diagnose.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils bei einem Verbrennungsmotor, ein Steuergerät sowie einen Verbrennungsmotor.
Mit Hilfe von Tankentlüftungsanlagen kann sichergestellt werden, dass Kraftstoffdämpfe nicht ungeregelt aus der Tank- und Kraftstoffversorgungsanlage entweichen. Über ein sogenanntes Tankentlüftungsventil können kontrolliert Kraftstoffdämpfe in beispielsweise das Saugrohr eines Verbrennungsmotors zurückgeführt werden, um sie so der Verbrennung zuzuführen. Um die Funktionsfähigkeit einer derartigen Anlage sicherzustellen, muss diese von Zeit zu Zeit geprüft werden. Die DE 10 2015 214 183 A1 offenbart in diesem Zusammenhang ein Verfahren zur Erkennung eines Klemmens eines Tankentlüftungsventils, wobei ein Temperatursensor in einer Tankentlüftungsleitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und einer Einleitstelle in ein Saugrohr oder in einen Turbolader angeordnet ist, wobei ein Klemmen des Tankentlüftungsventils erkannt wird, wenn der Betrag einer Korrelation eines berechneten Tankentlüftungsmassenstroms und eines Signalwerts des Temperatursensors einen vorgegebenen Schwellwert verletzt. Der vorgeschlagene Ansatz erscheint zumindest dahingehend aufwändig, als ein Temperatursensor verwendet wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils, ein Steuergerät sowie einen Verbrennungsmotor anzugeben, wobei sich das Verfahren insbesondere durch seine Einfachheit auszeichnet und bevorzugt als reine Softwarelösung implementierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Steuergerät gemäß Anspruch 8 sowie durch einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 9 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der beigefügten Figur.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils bei einem Verbrennungsmotor die Schritte:

- Bereitstellen eines Verbrennungsmotors, umfassend einen (Kraftstoff-)Tank, welcher fluidleitend mit einem Tankentlüftungsventil verbunden ist;
- Betreiben des Verbrennungsmotors in Teillast oder im gefeuerten Schubbetrieb;
- Ansteuern eines Tankentlüftungsventils zum, insbesondere vollständigen, Öffnen des Tankentlüftungsventils;
- Auswerten eines Signals der Lambdasonde zur Diagnose.

Das Tankentlüftungsventil ist fluidleitend mit einem Saugrohr des Verbrennungsmotors verbunden, wobei der Begriff „Saugrohr“ nicht bedeutet, dass es sich nicht um einen aufgeladenen Motor, umfassend einen oder mehrere Turbolader, handeln kann. Die Grundidee des vorliegenden Verfahrens besteht darin, dass während des befeuerten Schubbetriebs oder einer niedrigen Teillastphase das Tankentlüftungsventil für definierte Ansteuerimpulse oder, wie später auch noch dargelegt, Ansteuermuster sehr kurz, bevorzugt vollständig, geöffnet wird. Die Auswirkungen der Ansteuerimpulse auf das Lambdasignal, wobei als Lambdasonde bevorzugt eine Breitbandlambdasonde verwendet wird, werden bewertet, um zu erkennen, ob eine Verbrennung stattgefunden hat oder ob es eine erkennbare Abweichung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gab. Der Ausdruck „befeuerter Schub“ bedeutet, dass gezündet wird, aber kein Kraftstoff über die Einspritzventile eingespritzt wird. Somit müssen alle von der Lambdasonde erkannten Abweichungen im Kraftstoff-Luft-Gemisch in Richtung „fett“ aus über die Tankentlüftung angesaugten Kraftstoffdämpfen und -Tropfen resultieren. Zweckmäßigerweise handelt es sich vorliegend um eine sehr effiziente und kurze Diagnose, welche bis auf ein mögliches kurzes „Patschen“ (akustische Rückmeldung von ca. 100 ms) keine merklichen Fahrbarkeitsbeeinflussungen mit sich bringt. Eine derartige Diagnose benötigt keine besonderen Freigaben und erreicht damit hohe Diagnoseraten im Feld. Vorteilhafterweise sind Motorausgeher ausgeschlossen, weil die Diagnose nur im befeuerten Schub oder bei niedriger Teillast erfolgt. Vor allem werden vorteilhafterweise keine zusätzlichen Hardwarebauteile im Fahrzeug benötigt, wodurch das Verfahren allein durch eine Software-Erweiterung in den in Frage kommenden Fahrzeugen eingebaut werden kann. Eine Lambdasonde ist bei einem verbrennungsmotorischen Antrieb (mittlerweile auch bei Dieselmotoren) ohnehin vorhanden.
Bevorzugt wird ein Fehleintrag, beispielsweise in einem Steuergerät des entsprechenden Fahrzeugs, erzeugt, wenn am Signal der Lambdasonde, insbesondere der Breitbandlambdasonde, Auswirkungen erkennbar sind, wobei kein Fehlereintrag erzeugt wird, wenn am Signal der Lambdasonde Auswirkungen erkennbar sind.
Bei der Diagnose kann es sich um eine Fehlerdiagnose oder um eine Verbaudiagnose handeln. Über eine Fehlerdiagnose ist es beispielsweise erkennbar, wenn das Tankentlüftungsventil nicht korrekt arbeitet, beispielsweise klemmt. Möglich wäre aber beispielsweise auch, dass in der Montage des entsprechenden Fahrzeugs vergessen wurde, ein Tankentlüftungsventil zu montieren. Über das vorliegende Verfahren kann zweckmäßigerweise einfach und schnell erkannt werden, ob ein Tankentlüftungsventil (überhaupt) vorhanden ist (Verbaudiagnose).
Gemäß einer Ausführungsform steht der Tank mit einem Aktivkohlefilter in Wirkverbindung, wobei dieser fluidleitend mit dem Tankentlüftungsventil verbunden ist. Typischerweise handelt es sich bei dem Aktivkohlefilter um ein gesetzlich gefordertes Bauteil, sodass in der Regel davon auszugehen ist, dass ein solcher Filter vorhanden ist. Das Verfahren umfasst zweckmäßigerweise den Schritt:

- Verwenden des Signals der Lambdasonde zum Erkennen eines Beladungszustands des Aktivkohlefilters.

Zweckmäßigerweise kann aus dem Lambdasignal zumindest grob der Beladungszustand des Aktivkohlefilters ermittelt werden. Dabei ist zu beachten, dass das Verfahren nicht für eine genaue Modellierung des Beladungszustands des Aktivkohlefilters ausreicht. Es hat sich allerdings gezeigt, dass auch durch die durch das vorliegende Verfahren grobe Analyse durchaus Daten und Informationen generiert werden können, die, beispielsweise in der Motorsteuerung, vorteilhaft an diversen Stellen verwendet werden können.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Mehrmaliges Ansteuern des Tankentlüftungsventils in einem Diagnoseschritt.

Über das mehrmalige Ansteuern wird erreicht, dass etwaige Auswirkungen bzw. Signale des Lambdasignals nicht falsch interpretiert werden. Insbesondere kann ausgeschlossen werden, dass zufällige, stochastische Signale des Lambdasignals fälschlicherweise auf ein vorhandenes oder funktionierendes Tankentlüftungsventil zurückgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Impulsartiges Ansteuern des Tankentlüftungsventils.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Ansteuern des Tankentlüftungsventils mit einem Signalverlauf oder Muster.

Die beiden vorgenannten Verfahrensschritte zielen in die gleiche Richtung wie das impulsartige Ansteuern. Diese können zweckmäßigerweise miteinander kombiniert werden. Alle Verfahrensschritte bringen den Vorteil mit sich, dass die von der Lambdasonde bereitgestellten Signale nicht fehlinterpretiert werden.
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Feuergerät, auf welchem das erfindungsgemäße Verfahren implementiert ist. Ein Steuergerät kann beispielsweise ein Motorsteuergerät eines Kraftfahrzeugs sein.
Weiter richtet sich die Erfindung auf einen Verbrennungsmotors, welcher ein erfindungsgemäßes Steuergerät umfasst. Verbrennungsmotoren der in Rede stehenden Art werden insbesondere in Kraftfahrzeugen oder auch im Bereich der Schifffahrt verwendet. Kraftfahrzeug sind vorliegend insbesondere Landfahrzeuge, insbesondere ein- oder mehrspurige Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, Nutzfahrzeuge oder insbesondere auch Krafträder, wie Motorräder, Motorroller, allgemein Neigefahrzeuge etc. Insbesondere für Krafträder, wie Motorräder, Motorroller etc. ist das vorliegende Verfahren bzw. das Steuergerät aufgrund seiner geringen Komplexität besonders geeignet.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des Verfahrens mit Bezug auf die beigefügte Figur.
Es zeigt:

1: eine schematische Ansicht eines Tankentlüftungssystems eines Verbrennungsmotors.

1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Aktivkohlefilter 30, in welchen eine Kraftstofftankentlüftung 32 sowie eine Frischluftleitung 34 münden. Über ein Tankentlüftungsventil 10 ist der Aktivkohlefilter 30 fluidleitend mit einem Saugrohr 20 verbunden. Im Aktivkohlefilter 30 können Kraftstoffdämpfe, welche sich im hier nicht weiter dargestellten Kraftstofftank bilden und welche über die Kraftstofftankentlüftung 32 in den Aktivkohlefilter 30 gelangen, zwischengespeichert werden. Im vorliegend skizzierten Saugrohr 20 befindet sich eine Drosselklappe 22. Wird diese ganz oder zumindest teilweise geschlossen, entsteht (in Strömungsrichtung gesehen) nach dieser ein Unterdruck. Dieser Unterdruck kann nun genutzt werden, um, bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 10, den Aktivkohlefilter 30 zu entleeren. Über die Frischluftleitung 34, welche beispielsweise mit einem Abschnitt des Saugrohrs 20 vor der Drosselklappe verbunden ist, kann über das dann anliegende Druckgefälle bei ganz oder teilweise geschlossener Drosselklappe 22, der Aktivkohlefilter 30 in Richtung Saugrohr 20 entleert werden. Arbeitet das Tankentlüftungsventil 10 nicht oder ist es nicht vorhanden, kann dies am Signal der Lambdasonde erkannt werden. Das Verfahren wird im befeuerten Schub, also bei eingeschalteter Zündung oder bei niedriger Teillast, durchgeführt. Gelangen Kraftstoffdämpfe aus dem Aktivkohlefilter 30 über das Tankentlüftungsventil 10 in das Saugrohr 20, findet eine Verbrennung statt, welche zu einem veränderten Lambdasignal führt. Sind am Lambdasignal aber nach Betätigen des Tankentlüftungsventils 10 keinerlei Auswirkungen erkennbar, so kann darauf geschlossen werden, dass das Tankentlüftungsventil entweder nicht funktioniert oder vielleicht gar nicht verbaut ist. Zweckmäßigerweise kommt das vorliegende Verfahren ohne weitere Sensorik aus.
Bezugszeichenliste

10: Tankentlüftungsventil
20: Saugrohr
22: Drosselklappe
30: Aktivkohlefilter
32: Kraftstofftankentlüftung
34: Frischluftleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015214183 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils bei einem Verbrennungsmotor, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Verbrennungsmotors, umfassend einen Tank, welcher fluidleitend mit einem Tankentlüftungsventil verbunden ist; - Betreiben des Verbrennungsmotors in Teillast oder im gefeuerten Schubbetrieb; - Ansteuern eines Tankentlüftungsventils zum, insbesondere vollständigen, Öffnen des Tankentlüftungsventils; - Auswerten eines Signals der Lambdasonde zur Diagnose.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Fehlereintrag erzeugt wird, wenn am Signal der Lambdasonde, insbesondere der Breitbandlambdasonde, Auswirkungen erkennbar sind, und wobei kein Fehlereintrag erzeugt wird, wenn am Signal der Lambdasonde Auswirkungen erkennbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Diagnose eine Fehlerdiagnose oder Verbaudiagnose ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tank mit einem Aktivkohlefilter in Wirkverbindung steht, welcher fluidleitend mit dem Tankentlüftungsventil verbunden ist, umfassend den Schritt: - Verwenden des Signals der Lambdasonde zum Erkennen eines Beladungszustands des Aktivkohlefilters.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Mehrmaliges Ansteuern des Tankentlüftungsventils in einem Diagnoseschritt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Impulsartiges Ansteuern des Tankentlüftungsventils.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Ansteuern des Tankentlüftungsventils mit einem Signalverlauf.
Steuergerät, welches ausgelegt ist ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Verbrennungsmotor, umfassend ein Steuergerät nach Anspruch 8.