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Die Erfindung geht aus von einem
Verfahren zur Tankleckdiagnose nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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In der nicht vorveröffentlichen
deutschen Patentanmeldung 101 26 521 ist ein Verfahren zur Tankleckdiagnose
vorgeschlagen, mit dem eine Ausgasung von Kraftstoff aus Größen einer
Motorsteuerung berechnet werden kann. Nachteilig ist, daß dieses Verfahren
die Ausgasung bei Umgebungsdruck ermittelt und nicht berücksichtigt,
daß bei
der Tankleckdiagnose ein Unterdruck im Kraftstofftank herrscht. Da
bei Unterdruck mehr Kraftstoff ausgast als bei Umgebungsdruck, wird
eine zu geringe Ausgasung ermittelt. Bei der Tankleckdiagnose wird
der Kraftstofftank auf einen Diagnosedruck evakuiert und anschließend ein
Druckanstieg gemessen. Aus dem Verlauf des Druckanstiegs über der
Zeit wird auf ein Leck geschlossen. Da die Ausgasung auch einen Druckanstieg
bewirkt, muß der
gemessene Druckanstieg um den Druckanstieg durch die Ausgasung korrigiert
werden. Diese Ausgasung ist aber zu gering ermittelt, wodurch eine
zu geringe Korrektur des Druckanstiegs erfolgt, so daß es durch
angebliche Meldungen eines Lecks zu Fehldiagnosen durch die Tankleckdiagnose
kommen kann.
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Aus der
DE 198 30 234 C2 ist ein
Verfahren zur Prüfung
eines Kraftstofftanks bekannt, bei dem der Kraftstofftank dauerhaft
unter Unterdruck gesetzt ist und das die Ausgasung von Kraftstoff
dadurch berücksichtigt,
daß die
Tankleckdiagnose erst nach einer Zeitspanne erfolgt, in der die
Ausgasung als abgeschlossen angenommen wird. Um sicherzugehen, daß bei der
Tankleckdiagnose nicht doch noch Ausgasungsvorgänge stattgefunden haben, wird
der Kraftstofftank nach der Tankleckdiagnose auf Umgebungsdruck
entspannt und geprüft,
ob ein Druckanstieg erfolgt. Wenn ein Druckanstieg gemessen wird, hat
noch Ausgasung stattgefunden und der nach der Tankleckdiagnose gemessene
Druckanstieg wird rechnerisch von einem bei der Tankleckdiagnose
gemessenen Druckanstieg abgezogen. Nachteilig ist, daß die Ausgasung
meßtechnisch
bei Umgebungsdruck oder Überdruck
ermittelt wird die Tankleckdiagnose aber bei Unterdruck arbeitet.
Daher wird die Ausgasung bei diesem Verfahren nicht zuverlässig ermittelt,
so daß häufige Fehlmeldungen,
die den Fahrer durch eine Kontrolllampe im Cockpit eines Fahrzeugs
auf ein tatsächlich
nicht vorhandenes Leck in einem System des Kraftstofftanks hinweisen, nicht
auszuschließen
sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Tankleckdiagnose
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, dass auf einfache Art und Weise die Ermittlung der Ausgasung
von Kraftstoff verbessert wird, indem die Ausgasung während einer
Tankentlüftung
bei einem gleichen Druck ermittelt wird, der auch während der Tankleckdiagnose
herrscht. Dies wird erreicht, indem ein Absperrventil in einer Belüftungsleitung
eines Speichers vorgesehen ist, das den Diagnosedruck zumindest
im Mittel während
der Tankentlüftung
im Kraftstofftank einstellt. Dadurch ist es möglich, von dem in der Tankleckdiagnose
gemessenen Gesamt-Druckanstieg den durch Ausgasung verursachten
Ausgasungs-Druckanstieg in nahezu korrekter Höhe zu subtrahieren und den
tatsächlich
durch ein Leck verursachten Leck-Druckanstieg zu ermitteln, so daß es zu
weniger Fehlmeldungen kommt. Der hohe Aufwand, der bei bekannten
Vorrichtungen betrieben wird, um die ungenau bestimmte Ausgasung zu
berücksichtigen,
entfällt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn das
Absperrventil ein Magnetventil ist, das während der Tankentlüftung getaktet
geöffnet
und geschlossen wird, da auf diese Weise eine preisgünstige Druckeinstellung im
Kraftstofftank ermöglicht
wird.
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Auch vorteilhaft ist, wenn das Absperrventil ein
drosselbares Regelventil ist, das während der Tankentlüftung kontinuierlich
verstellt werden kann, da sich auf diese Weise ein Druck im Kraftstofftank eingestellt,
der dem Diagnosedruck nahezu identisch ist.
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Auch vorteilhaft ist, wenn ein Drucksensor
im Kraftstofftank vorgesehen ist und ein Steuergerät den vom
Drucksensor gemessenen Druck im Kraftstofftank durch Ansteuerung
des Absperrventils regelt, da auf diese Weise der Diagnosedruck
im Kraftstofftank sehr genau eingestellt werden kann.
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Darüber hinaus vorteilhaft ist,
wenn der Druck im Kraftstofftank mittels einer Zweipunktregelung
zwischen einer oberen Grenze und einer unteren Grenze geregelt wird, da
auf diese Weise ein preisgünstiges
Magnetventil mit einer langsamen Taktung als Absperrventil eingesetzt
werden kann.
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Vorteilhaft ist, die Ausgasung mittels
einer Massenbilanz am Speicher zu ermitteln, da dabei auf in der
Motorsteuerung vorhandene Zustandsgrößen zurückgegriffen wird und keine
weiteren Meßvorrichtungen
an der Brennkraftmaschine benötigt
werden.
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Auch vorteilhaft ist es, die Ausgasung
während
der Tankentlüftung
zu berechnen, da nur dann die Ausgasung über die in der Motorsteuerung
vorhandenen Zustandsgrößen berechnet
werden kann.
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Desweiteren vorteilhaft ist es, die
Berechnung der Ausgasung zusätzlich
an Betriebszustände der
Brennkraftmaschine berücksichtigende
Randbedingungen zu knüpfen,
da dies die Zuverlässigkeit der
Tankleckdiagnose weiter erhöhen
kann.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die Zeichnung zeigt vereinfacht eine
bereits bekannte Vorrichtung zum Entlüften eines Kraftstofftanks 1 einer
Brennkraftmaschine 8.
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Ein Entlüftungskanal 2 des
Kraftstofftanks 1 ist an einen mit einem Speichermedium,
beispielsweise mit Aktivkohle gefüllten Speicher 3 angeschlossen,
der aus dem Kraftstofftank 1 verflüchtigten Kraftstoff vorübergehend
aufnimmt. Bevor die Aufnahmekapazität des Speichers 3 erschöpft ist, wird
in einer Spülphase,
einer sogenannten Tankentlüftung,
ein Tankentlüftuungsventil 5 geöffnet, so
daß durch
einen Unterdruck in einem Ansaugrohr 7 der Brennkraftmaschine 8 Luft über eine
Belüftungsleitung 4 durch
den Speicher 3 strömt.
Die Aktivkohle gibt dabei den aufgenommenen Kraftstoff an die Luft ab.
Das Kraftstoff-Luftgemisch,
bestehend aus Luft und vom Speicher abgegebenem Kraftstoff, gelangt über einen
ersten Abströmleitungabschnitt 6.1 zum Tankentlüftungsventil 5 und
anschließend über einen zweiten
Abströmleitungabschnitt 6.2 in
das Ansaugrohr 7 einer Brennkraftmaschine 8 und
wird dabei der Ansaugluft im Ansaugrohr 7 stromab einer
Drosselklappe 12 zugemischt.
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Stromauf der Drosselklappe 12 ist
ein Luftmassenmesser 13 vorgesehen, der den Massenstrom
der von der Brennkraftmaschine angesaugten Ansaugluft erfaßt.
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Der aus der Vorrichtung in das Ansaugrohr 7 zugemischte
Volumenstrom des Kraftstoff-Luftgemisches wird auch als Spülvolumenstrom
bezeichnet. Ein Steuergerät 9 steuert über eine Öffnungszeit
des Tankentlüftungsventils 5 die
Menge des in das Ansaugrohr 7 zugemischten Kraftstoff-Luftgemischs. Schließt das Tankentlüftungsventil 5 nach
ausreichend langer Zeit wieder, kann der Speicher 3 wieder für eine bestimmte
Zeit verflüchtigten
Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 1 aufnehmen.
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In der Belüftungsleitung 4 des
Speichers 3 ist ein Absperrventil 10 angeordnet,
das die Belüftungsleitung 4 dicht
gegenüber
der Umgebung verschließen
kann. Durch Schließen
des Absperrventils 10 kann der Kraftstofftank 1 während einer
mit Unterdruck arbeitenden Tankleckdiagnose mittels des Unterdrucks
in dem Ansaugrohr 7 auf einen vorbestimmten Diagnosedruck
evakuiert werden kann.
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Ein Verfahren zur Tankleckdiagnose
ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
101 26 521 vorgeschlagen, wobei der Inhalt der genannten Anmeldung
ausdrücklich Teil
dieser Offenbarung sein soll.
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Bei der Tankleckdiagnose wird in
bekannter Weise das Tankentlüftungsventil 5 geöffnet und durch
Schließen
des Absperrventils 10 ein Unterdruck im Kraftstofftank 1 erzeugt,
da sich der Unterdruck im Ansaugrohr 7 von dem Ansaugrohr 7 ausgehend
um einen Druckverlust vermindert bis in den Kraftstofftank 1 ausbreitet.
Anschließend
wird auch das Tankentlüftungsventil 5 wieder
geschlossen, so dass die gesamte Vorrichtung vom Kraftstofftank 1 ausgehend über den
Entlüftungskanal 2,
den Speicher 3, den ersten Abströmleitungabschnitt 6.1 bis zum
Tankentlüftungsventil 5 jetzt
dicht gegenüber
der Umgebung abgeschlossen ist. Nun wird der Druckanstieg in der
Vorrichtung mittels eines in dem Kraftstofftank 1 vorgesehenen
Drucksensors 11 gemessen. Ist die Vorrichtung dicht, bleibt
der Druck in der Vorrichtung konstant oder steigt nur langsam an. Ein
Leck in der Vorrichtung wird daran erkannt, dass Luft aus der Umgebung
durch das Leck in die Vorrichtung strömt und ein schnellerer Druckanstieg
erfolgt. Wird der Druckverlauf über
der Zeit gemessen, kann der Anstieg des Druckes pro Zeiteinheit
oder ein absoluter vorbestimmter Druckanstieg ein Maß für ein Leck
in der Vorrichtung sein. Der Anstieg des Druckes pro Zeiteinheit
wird auch als Unterdruckabbaugradient bezeichnet.
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Ein Druckanstieg in der Vorrichtung
findet jedoch auch durch eine Ausgasung von Kraftstoff statt. Die
Ausgasung bezeichnet den Wechsel des Aggregatzustandes des Kraftstoffs
von flüssig
nach gasförmig.
Ein Gesamt-Druckanstieg setzt sich daher zusammen aus einem Leck-Druckanstieg,
der durch ein Leck verursacht wird, und aus einem Ausgasungs-Druckanstieg
infolge Ausgasung. Der Ausgasungs-Druckanstieg muß ermittelt
und von dem Gesamt-Druckanstieg subtrahiert werden, um nicht fälschlicherweise
auf ein Leck zu schließen
und Fehlmeldungen zu erzeugen.
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Die Ausgasung von Kraftstoff ist
stark druckabhängig
und ist bei niedrigem Druck höher
als bei hohem Druck. Daher ist es erforderlich, bei der Ermittlung
der Ausgasung von Kraftstoff auch die Druckabhängigkeit der Ausgasung einzubeziehen.
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Die Ausgasung wird in bekannter Weise
in einer Phase der Tankentlüftung
ermittelt. Die Ausgasung von Kraftstoff kann als Massenstrom über eine Massenbilanz
am Speicher 3 berechnet werden. Die im Speicher 3 gespeicherte
Kraftstoffmasse ergibt sich aus der in einem Zeitraum dem Speicher 3 über den
Entlüftungskanal 2 zugeführten Kraftstoffmasse aus
dem Kraftstofftank 1 abzüglich der im gleichen Zeitraum
aus dem Speicher 3 über
den ersten Abströmleitungabschnitt 6.1 abgeführten Kraftstoffmasse.
Durch eine Gemischkorrektur des der Brennkraftmaschine 8 zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches mittels
einer sogenannten Lambda-Regelung ist auch eine Kraftstoffmasse
bekannt, die mit dem Spülvolumenstrom
der Tankentlüftung
in das Ansaugrohr 7 gelangt. Der Spülvolumenstrom der Tankentlüftung berechnet
sich aus dem Produkt gebildet aus der Öffnungszeit des Tankentlüftungsventils 5 und
dem aus einer Ventilkennlinie des Tankentlüftungsventils 5 bekannten
Volumenstrom bei einer bekannten Druckdifferenz zwischen dem Ansaugrohr 7 und
dem Speicher 3. Daraus läßt sich die Ausgasung von Kraftstoff als
Kraftstoffmassenstrom der Tankentlüftung bestimmen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Tankleckdiagnose wird während
der Tankentlüftung das
Tankentlüftungsventil 5 geöffnet und
das Absperrventil 10 in seiner Stellung von dem Steuergerät 9 derart
angesteuert, daß sich
zumindest im Mittel der vorbestimmte Diagnosedruck der Tankleckdiagnose
im Kraftstofftank 1 einstellt.
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Das Absperrventil 10 ist
beispielsweise ein Magnetventil, das von dem Steuergerät 9 intermittierend
geöffnet
und geschlossen wird, so daß sich
im Mittel der Diagnosedruck der Tankleckdiagnose im Kraftstofftank 1 einstellt.
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Das Absperrventil 10 kann
aber auch ein drosselbares Regelventil sein, das dicht geschlossen werden
kann, dessen Drosselquerschnitt verstellbar ist und das mittels
der Regelung kontinuierlich angesteuert wird. Während das getaktet angesteuerte
Magnetventil nur den Zustand „geöffnet" oder den Zustand „geschlossen" aufweist, hat das
drosselbare Regelventil zwischen dem geschlossenen und dem geöffneten
Zustand viele weitere Zwischenstellungen, die jeweils einen verschiedenen
Volumenstrom durch das Regelventil erlauben.
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Der Druck im Kraftstofftank 1 wird
mittels eines Drucksensors 11 gemessen. Der von dem Drucksensor 11 gemessene
Druck wird als elektrische Regelgröße mit einer Steuerleitung 16 an
das Steuergerät 9 weitergeleitet,
das mittels einer Regelung das Absperrventil 10 ansteuert.
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Steigt der Druck im Kraftstofftank 1 von
einem niedrigeren Druck als den Diagnosedruck aus kommend auf den
Diagnosedruck der Tankleckdiagnose, wird das Absperrventil 10 geschlossen.
Nun kann keine Frischluft mehr über
die Entlüftungsleitung 4 und
das Absperrventil 10 angesaugt werden. Stattdessen wird
Kraftstoff-Luftgemisch aus dem Kraftstofftank 1 bei geöffnetem
Tankentlüftungsventil 5 abgesaugt,
so daß der
Druck im Kraftstofftank 1 wieder abnimmt .
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Sinkt der Druck im Kraftstofftank 1 von
einem höheren
Druck als den Diagnosedruck aus kommend auf den Diagnosedruck der
Tankleckdiagnose, wird das Absperrventil 10 geöffnet. Nun
kann Frischluft über
die Entlüftungsleitung 4 und
das Absperrventil 10 angesaugt werden, die teilweise über den
Entlüftungskanal 2 in
den Kraftstofftank 1 strömt, so daß der Druck im Kraftstofftank 1 wieder
zunimmt. Auf diese Weise stellt sich ein Gleichgewicht zwischen abgesaugtem
Kraftstoff-Luftgemisch und zuströmender
Frischluft ein. Der Druck im Kraftstofftank 1 wird auf
den Diagnosedruck geregelt.
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Für
diese Regelung kann als Absperrventil 10 ein drosselbares
Regelventil mit einer hinreichend schnellen Regelung eingesetzt
werden oder ein Magnetventil, das eine schnelle Taktung zur Einstellung eines
geringen Volumenstroms von abgesaugtem Kraftstoff-Luftgemisch und
von zuströmender
Frischluft erlaubt. Steht ein solches Magnetventil nicht zur Verfügung, kann
der Druck im Kraftstofftank 1 beispielsweise auch durch
ein Absperrventil 10 mit einer langsameren Regelung, beispielsweise
einer Zweipunktregelung, geregelt werden. Dabei wird der Druck im
Kraftstofftank 1 zwischen einem oberen Grenzdruck und einem
unteren Grenzdruck geregelt. Zwischen dem oberen Grenzdruck und
dem unteren Grenzdruck liegt der Diagnosedruck der Tankleckdiagnose.
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Erreicht der Druck im Kraftstofftank 1 den oberen
Grenzdruck von einem niedrigeren Druck als den oberen Grenzdruck
aus kommend, wird das Absperrventil 10 geschlossen und
der Druck im Kraftstofftank 1 nimmt bei geöffnetem
Tankentlüftungsventil 5 wieder
ab.
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Erreicht der Druck im Kraftstofftank 1 den
unteren Grenzdruck von einem höheren
Druck als den unteren Grenzdruck aus kommend, wird das Absperrventil 10 geöffnet und
der Druck im Kraftstofftank 1 nimmt wieder zu. Auf diese
Weise schwankt der Druck im Kraftstofftank 1 um den Diagnosedruck herum
zwischen dem oberen Grenzdruck und dem unteren Grenzdruck. Im Mittel
stellt sich der Diagnosedruck im Kraftstofftank 1 ein,
der auch bei der Tankleckdiagnose im Kraftstofftank 1 herrscht.
Dabei entspricht die sich einstellende Druckschwankung in etwa dem
Druckverlauf, der sich auch bei der Tankleckdiagnose bei einem Überdehnen
des Kraftstofftanks 1 mit anschließender Entspannung einstellt.
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Während
der Druck im Kraftstofftank 1 während der Tankentlüftung auf
diese Weise auf Diagnosedruck geregelt wird, ist die Ausgasung laufend über einen
vorbestimmten Zeitraum aus der Massenbilanz zu berechnen und zu
mitteln.
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Da diese Ausgasung zumindest im Mittel
bei Diagnosedruck ermittelt wird, ist die berechnete Ausgasung nahezu
identisch mit der tatsächlichen
Ausgasung während
der Tankleckdiagnose. Die berechnete Ausgasung wird in einen Druckanstieg
umgerechnet. Die Berechnung der Ausgasung kann vor oder nach der
Tankleckdiagnose erfolgen. Von dem in der Tankleckdiagnose gemessenen
Gesamt-Druckanstieg wird der berechnete Ausgasungs-Druckanstieg
subtrahiert. Auf diese Weise erhält
man den Leck-Druckanstieg, der tatsächlich von einem möglichen
Leck verursacht wurde.
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Übersteigt
der Leck-Druckanstieg im Kraftstofftank 1 einen vorbestimmten
Wert, wird der Fahrer mittels einer Kontrolllampe im Cockpit eines
Kraftfahrzeugs auf ein Leck in dem System des Kraftstofftanks hingewiesen.
Fehlmeldungen, die ein tatsächlich
nicht vorhandenes Leck anzeigen, müssen selbstverständlich vermieden
werden.
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Die Tankentlüftung mit gleichzeitiger Berechnung
der Ausgasung kann regelmäßig bei
Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgen. Damit wird berücksichtigt,
daß sich
die Ausgasung des Kraftstoffs während des
Betriebs der Brennkraftmaschine verändert. Zusätzlich können weitere Randbedingungen
für die Berechnung
der Ausgasung aufgestellt werden, beispielsweise, daß die Berechnung
nur bei Leerlauf der Brennkraftmaschine und/oder nur bei quasistationärer Fahrt
oder bei anderen vorbestimmten Betriebszuständen erfolgt. Aufgrund dieser
Randbedingungen kann die Berechnung der Ausgasung weiter verbessert
werden.