-
Hintergrund der Erfindung
-
1. Anwendungsgebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Testvorrichtung für ein Kfz-Verdunstungsabgabesystem
sowie auf ein Testverfahren des Kfz-Verdunstungsabgabesystems.
-
2. Beschreibung des Stands
der Technik
-
Kraftfahrzeuge
umfassen Kraftstoffzuführsysteme
mit einem Kraftstofftank und Kraftstoffzuführleitungen. Die Kraftstoffzuführleitungen
umfassen typischerweise eine Mehrzahl von Leitungen und dazugehörige Verbindungen,
die den Kraftstofftank mit einer Verbrennungsmaschine betriebsmäßig verbinden.
Eine Kraftstoffpumpe wird zum Zuführen des Kraftstoffs unter
Druck vom Tank zum Motor über
die Kraftstoffzuführleitungen
verwendet. Viele Kraftfahrzeuge werden unter Verwendung von Benzin
als Kraftstoff gespeist. Benzin ist ein leicht flüchtiger
Stoff, der Gase erzeugt, die, wenn sie unbehandelt sind, gesundheitsschädlich für die Umwelt
sind. Diese Gase weisen üblicherweise
auf Verdunstungsabgaben hin. Weil sie Gase sind, können diese Abgaben
vom Kraftstoffsystem entweichen, sogar durch sehr kleine Öffnungen,
die überall
im Kraftstoffzuführsystem
vorhanden sein können.
Folglich haben verschiedene Regierungsstellen in den Ländern überall in
der Welt langfristig angeordnet, dass Kraftfahrzeuge Systeme zum
Schutz der Abgabe in die Atmosphäre
von unbehandeltem oder unverbranntem Kraftstoffdunst, der im Kraftstoffzuführsystem
erzeugt wird, umfassen.
-
Somit
umfassen Kraftfahrzeuge, die mit Benzin gespeist werden, typischerweise
Verdunstungsabgabe-Steuersysteme, die ausgelegt sind, um Verdunstungsabgaben
wirksam zu verarbeiten. Diese Systeme umfassen typischerweise einen
Verdunstungsbehälter,
der betriebsmäßig in Fluidverbindung
mit dem Kraftstofftank und dem Einlass der Verbrennungsmaschine
verbunden ist. Der Verdunstungsbehälter umfasst typischerweise
Kohlenstoff oder einige andere absorbierende Werkstoffe, die wirken,
um die leicht flüchtigen
Verdunstungsabgaben, die durch das Kraftstoffsystem erzeugt werden,
aufzufangen. Ein Tankentlüftungsventil
steuert den Strom der Verdunstungsabgaben zwischen dem Behälter und
dem Einlass des Motors. Der Betrieb des Tankentlüftungsventils wird typischerweise
abwechselnd durch einen Onboard-Computer, wie z. B. dem Motorsteuermodul
oder dergleichen, gesteuert. Während
des normalen Kfz-Betriebs und in Abhängigkeit von den vorbestimmten
Betriebseigenschaften, wird das Tankentlüftungsventil geöffnet, damit
der Verdunstungsbehälter
dem Unterdruck des Motoreinlass, unterliegt. Dies entlüftet den
Verdunstungsbehälter
der eingeschlossenen gasförmigen
Abgaben, wobei der Behälter
wirksam regeneriert wird, so dass er zusätzliche Verdunstung absorbieren
kann.
-
Während das
Fahrzeug abgeschaltet ist, wird das Tankentlüftungsventil geschlossen und
die Verdunstungsabgaben, die im Kraftstoffsystem erzeugt werden,
werden vom Kraftstofftank zum Verdunstungsbehälter geleitet, wo sie absorbiert
und für
das spätere
Entlüften,
wie oben beschrieben, gespeichert werden. Während das Fahrzeug abgeschaltet
ist, wird das Kraftstoffsystem wirksam von der Außenumgebung
abgedichtet.
-
Zusätzlich zu
den herkömmlichen
Verdunstungsabgabe-Steuersystemen, wie oben beschrieben, haben viele
Regierungsstellen ferner angeordnet, dass diese Systeme selbst-diagnostische
Leistungsfähigkeiten aufweisen,
um zu bestimmen, ob irgendwelche Leckagen im geschlossenen Kraftstoffsystem
vorhanden sind. Da die öffentlichen
Bedenken über
die Umweltverschmutzung angestiegen sind, haben einige Regierungsstellen
strengere Regeln für
Kfz-Verdunstungsabgabe-Steuersysteme
angekündigt.
Zum Beispiel verlangt nun das kalifornische Air Resource Board (CARW)
Verdunstungsabgabesysteme, um Leckagen zu ermitteln, die im Durchmesser
so klein wie 0,020 Zoll sind. Im Bestreben, diese und andere Regeln
zu befolgen, gibt es eine Vielzahl von Verdunstungsabgabesystemen
und Betriebsverfahren dafür,
die berechnet werden, um Leckagen zu ermitteln, die so klein oder
kleiner als 0,020 Zoll im Durchmesser sind. Viele dieser Systeme
verwenden Sensoren, um das Vorhandensein eines Vakuums zu ermitteln,
das normalerweise im Abgaberaum des Kraftstofftanks, nach dem Abschalten
und nachdem das Kraftstoffsystem abgekühlt ist, erzeugt wird. Andere
bekannte Verdunstungsabgabesysteme verwenden den Überdruck,
um die abgedichtete Unversehrtheit des Kraftstoffsystems zu testen.
Diagnostische On-Board-Verdunstungsabgabesysteme
von der Art, die beim Stand der Technik entwickelt wurden, arbeiten üblicherweise
zu ihrem vorgesehenen Zweck.
-
Jedoch
haben die strengen Regeln, die von einigen Regierungsstellen angekündigt wurden,
während der
Herstellphase des Kraftfahrzeugs andere Probleme aufgeworfen. Insbesondere
verlangen bestimmte Regierungsregeln Erstausrüster (OEM), um Verdunstungsabgabe-Steuersysteme
und ihre dazugehörigen
diagnostischen Leistungsfähigkeiten
auf zumindest einer statistischen Probenbasis zu testen. Im Kfz-Herstellumfeld
ist die Zeit eine kostbare Größe. Die
Ausführbarkeit
von irgendeinem Test innerhalb eines Kfz-Werksumfelds ist stark
von der Zykluszeit, die für
den Test erforderlich ist, und von der Flexibilität der Integration
von irgendwelchen Testabläufen
und Ausrüstung
für den
Fahrzeugbauablauf abhängig.
Dieser Aufwand wird ferner durch die Tatsache kompliziert, dass
Kraftstoffsysteme intakt getestet werden müssen. Bei laufenden Herstellverfahren
erfolgen somit diese Tests oft nach der Endmontage des Kraftstoffsystems
und nachdem die Fahrzeuge zumindest teilweise befüllt wurden.
Diese Abläufe
sind üblicherweise
beim Stand der Technik als ”Nassversuch” bekannt.
Alternativ ist ebenfalls bekannt, das Verdunstungsabgabe-Steuersystem
vor jeder Befüllung,
zum Beispiel, durch Befüllen
des Kraftstoffsystems mit einem sichtbaren Gas zu testen. Dieser
Ansatz ist als ”Rauchtest” oder ”Trockenversuch” bekannt.
Leider können
viele mit der jetzt vorhandenen Ausrüstung und den ausgelegten Verfahren,
um Leckagen im Durchmesser so klein wie 0,20 Zoll zu ermitteln,
20 bis 45 Minuten oder länger
dauern. Länge
Test-Zykluszeiten machen die Gelegenheit, um jedes Fahrzeug zu testen, tatsächlich unmöglich. Tests,
die auf einer statistischen Probenbasis durchgeführt wurden, verlangsamen das Herstellverfahren
noch und führen
zu erhöhten
Herstellkosten.
-
Angesichts
dieser Herausforderungen ist auch bekannt, das Testen der Verdunstungsabgabe-Steuersysteme
hinauszuzögern,
bis nachgeordnet im Kfz-Liefer/Verkaufvorgang
etwas Zeit ist. Zum Beispiel ist auch vorgeschlagen worden, diese
Tests bei der Verkaufsvertretung und bevor das Fahrzeug zum Endverbraucher ausgeliefert
wird, durchzuführen.
Leider erhöhen
die Kosten in Zusammenhang mit dem nachgeordneten Testen des Verdunstungsabgabe-Steuersystems, insbesondere
im Fall eines Funktionsfehlers, die Kosten beim Hersteller des Fahrzeugs
noch mehr.
-
Folglich
verbleibt ein Bedarf beim Stand der Technik für eine neue Testvorrichtung,
die für
einen schnellen und kostengünstigen
Test des Verdunstungsabgabe-Steuersystems eines Kraftfahrzeugs erstellt wird.
Außerdem
bleibt es bei der Notwendigkeit beim Stand der Technik für diese
Vorrichtung, die für
einen Trockenversuch des Verdunstungsabgabe-Steuersystems in kleinen
Zykluszeiten verwendet werden kann. Zusätzlich bleibt es bei der Notwendigkeit
beim Stand der Technik für
diese Vorrichtung, die unter diesen Bedingungen zum schnellen Erfassen
von Leckagen wie 0,20 Zoll im Durchmesser betrieben werden kann.
Ebenfalls bleibt es bei der Notwendigkeit beim Stand der Technik
für diese
Vorrichtung, das sie leichtgewichtig, tragbar ist und durch einen
einzelnen Techniker in einer Kfz-Herstellumgebung betätigt werden
kann. Schließlich bleibt
es bei der Notwendigkeit beim Stand der Technik für ein verbessertes
Testverfahren eines Verdunstungsabgabe-Steuersystems in der Weise,
das geringe Kosten, kleine Zykluszeiten und die Einfachheit während des Fahrzeugbauvorgangs
ermöglicht
werden.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung beseitigt die Mängel beim Stand der Technik
bei einer Testvorrichtung für ein
Kfz-Verdunstungsabgabesystem. Die Testvorrichtung umfasst eine Druckquelle,
um einen Druck im Kfz-Verdunstungsabgabesystem zu erzeugen, der
sich vom Umgebungsdruck unterscheidet. Ein Sensor wird verwendet,
um den im Verdunstungsabgabesystem erzeugten Druck zu erfassen.
Eine elektronische Steuereinheit steuert den Betrieb der Druckquelle
und empfängt
Signale vom Sensor, der den Druck des Kfz-Verdunstungsabgabesystems über die
Zeit meldet. Die elektronische Steuereinheit vergleicht ferner die
erfassten Druckdaten mit den gespeicherten Daten, die die Standardbasis
für Probenfahrzeuge
ohne irgendwelche Leckagen darstellen, um das Vorhandensein einer
Leckage im Kfz-Verdunstungsabgabesystem zu bestimmen. Ein Testverfahren
des Kfz-Verdunstungsabgabesystems
wird ebenfalls offenbart.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Testen
eines Kfz-Verdunstungsabgabesystems mit dem Schritt: Vorsehen einer
Druckquelle für
das Kfz-Verdunstungsabgabesystem, der sich vom Umgebungsdruck unterscheidet,
und Erfassen des Status des Drucks im Verdunstungsabgabesytem über die
Zeit. Zusätzlich
umfasst das Verfahren den Schritt zum Vergleichen der erfassten
Daten mit den gespeicherten Daten, die die normalen Basisdrücke für Fahrzeuge
ohne Leckagen darstellen, um das Vorhandensein einer Leckage im
Verdunstungsabgabesystem zu bestimmen.
-
So
sieht die Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung einen schnellen
und kostengünstigen
Trockenversuch eines Verdunstungsabgabe-Steuersystems für ein Kraftfahrzeug
in sehr kleinen Zykluszeiten vor. Zusätzlich kann die Testvorrichtung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um Leckagen zu ermitteln, die
kleiner als die von der Regierung angeordneten 0,020 Zoll im Durchmesser
sind. Die Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung erhält diese
Ergebnisse, während
sie leichtgewichtig und tragbar bleibt. Somit kann die Testvorrichtung
der vorliegenden Erfindung durch einen einzelnen Techniker in einer
Kfz-Herstellumgebung betätigt
werden. Schließlich
ermöglicht
die Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung sowie das Verfahren zum
Testen eines Verdunstungsabgabesystems der vorliegenden Erfindung
geringe Kosten, eine kleine Zykluszeit und Einfachheit während des
Fahrzeugbauverfahrens.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnung
-
Andere
Vorteile der Erfindung werden leichter erkenntlich, da dieselben
durch Bezug zur folgenden detaillierten Beschreibung besser verständlich werden,
wenn sie in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung betrachtet werden.
Dabei zeigt:
-
1 ein
Blockdiagramm, das schematisch die Testvorrichtung der vorliegenden
Erfindung darstellt; und
-
2 ein
Ablaufdiagramm, das die Schritte des Verdunstungstestprogramms der
vorliegenden Erfindung darstellt.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
Bezüglich der
Figuren wird eine Testvorrichtung für ein Kfz-Verdampfungsabgabesystem üblicherweise
mit 10 in der schematischen Zeichnung von 1 bezeichnet.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine pneumatische Verdunstungsanordnung 12,
die in Betrieb durch eine elektronische Steuereinheit, üblicherweise
mit 14 bezeichnet, gesteuert wird. Ein Pumpenbatteriesatz, üblicherweise
mit 16 bezeichnet, ist mit der pneumatischen Verdunstungsanordnung 12 elektrisch
verbunden, wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird. Von
der pneumatischen Verdunstungsanordnung 12, elektronischen
Steuereinheit 14 und Pumpenbatteriesatz 16 ist
jede entweder in elektrischer oder Fluidverbindung mit einem äußeren Verbinder
und befestigter Trennplatte 18, wie es nachstehend detaillierter
beschrieben wird. Jede dieser Komponenten ist auch mit einer elastischen
Gehäuseverkleidung,
schematisch durch die Hilfslinie 20 dargestellt, verkleidet.
Das elastische Gehäusedesign
ermöglicht
einer ”kratzfesten”-Baugruppe,
um in Testfahrzeugen verwendet zu werden. Das Gehäuse 20 kann
auch mit verdichtetem Schaum umschlossen sein, der ein flexibles
und kostengünstiges
Befestigen der oben beschriebenen Komponenten vorsieht. Von der
folgenden Beschreibung wird es den Durchschnittsfachleuten verständlich sein,
dass diese Komponenten durch jede geeignete Anordnung verkleidet
oder anderweitig untergebracht werden können und dass die genaue physikalische
Charakterisierung des Gehäuses keine
Wirkung auf den Umfang der vorliegenden Erfindung hat.
-
Die
Testvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung umfasst auch
einen Schlauch und Kfz-Tankverschluss, schematisch durch 22 dargestellt.
Im betriebsbereiten Umfeld ist der Kfz-Tankverschluss am Kfz-Kraftstoffeinfüllstutzen
anstatt am Tankdeckel befestigt. Der Schlauch erstreckt sich zwischen
dem Kfz-Tankverschluss
und einer pneumatischen Halterung 24, die durch den äußeren Verbinder
und befestigten Trennplatte 18 dargestellt wird. So wird
die Testvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung mit dem
Kraftstoffsystem, und dadurch mit dem Verdunstungsabgabe-Steuersystem
des Kraftfahrzeugs betriebsfähig
verbunden.
-
Die
pneumatische Verdunstungsanordnung 12 umfasst eine Druckquelle 26,
die in Fluidverbindung mit der pneumatischen Halterung 24 auf
der Trennplatte 18 ist und dadurch mit dem Schlauch und
dem Kfz-Tankverschluss 22 über eine pneumatische Halterung 28 auf
der pneumatischen Verdunstungsanordnung 12 und einer Leitung
oder dergleichen 30, die sich zwischen der pneumatischen
Halterung 28 und der Trennplatte 18 erstreckt.
Die Druckquelle 26 wird zum Erzeugen eines Drucks im Kfz-Verdunstungsabgabesystem verwendet,
welcher sich vom Umgebungsdruck unterscheidet. Wie nachstehend detaillierter
erläutert,
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
die Druckquelle 26 zum Erzeugen eines Unterdrucks bezüglich des
Umgebungsdrucks verwendet. Jedoch ist den Durchschnittsfachleuten
aus der folgenden Beschreibung verständlich, dass die Druckquelle 26 auch
zum Erzeugen eines Überdrucks
bezüglich
des Umgebungsdrucks verwendet werden kann. Ein Vakuumsensor 32 und
Absperrventil 34 sind in Betrieb in Fluidverbindung mit
der Druckquelle 26 und dem Schlauch und Kfz-Tankverschluss 22 über die
pneumatischen Halterungen 24 und 28 sowie der
Leitung 30 verbunden. Ein Ablassventil und Filter 36 sind
zwischen der Druckquelle 26 und dem Absperrventil 34 angeordnet.
Das Ablassventil und Filter 36 wirken, um den Vakuumsensor 32 vor
Beschädigung
zu schützen,
wenn die Leitung 30 beschädigt, verstopft oder aus irgendeinem
Grunde beim normalen Volumenstrom behindert ist, was zu Vakuumniveaus
am Drucksensor 32 führt,
die die normalen vorbestimmten Niveaus überschreiten.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform
kann die Druckquelle eine Vakuumpumpe 26 umfassen. Insbesondere
kann die Vakuumpumpe 26 eine Gleichstrom-gespeiste Rotationsflügelpumpe
mit einer Kapazität
von z. B. 16 Litern pro Minute umfassen. Die Verwendung einer Rotationsflügelpumpe
sieht konsistente Volumenstromraten über die gesamte Lebensdauer
der Pumpe vor. Diese Eigenschaft eliminiert die Eichungsabweichung,
die durch den Pumpenverschleiß bewirkt
wird. Die Vakuumpumpe 26 kann unter Verwendung serienmäßiger handelsüblicher
Batterien angetrieben werden. Dies führt zu niedrigeren Systemkosten,
sowohl für die
Testvorrichtung 10 als auch für jegliche Batterie-Aufladeeinheiten.
Außerdem
sieht die Verwendung einer Rotationsflügelpumpe konsistente Volumenstromraten über einen
großen
Bereich der Batteriespannungen vor, wenn sich die DC-Batterie entlädt. Jedoch
wird denjenigen Durchschnittsfachleuten verständlich sein, dass es zahlreiche
Pumpentypen gibt, die eine in der Testvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung zu verwendende ausreichende Kapazität aufweisen.
Folglich wird es aus der hier vorliegenden Beschreibung verständlich,
dass die Erfindung in keiner Weise auf den bestimmten Pumpentyp,
der hier verwendet wird, begrenzt ist.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform
kann das Absperrventil 34 ein normalerweise geschlossenes, gleichstromgespeistes,
Viertelzoll-Absperrventil umfassen. Das Absperrventil 34 ”trennt” das Verdunstungssystem
beim Test mechanisch von der Testpumpe, wie es nachstehend detaillierter
beschrieben wird. Somit ist es für
die Vakuumpumpe 26 nicht erforderlich, ”nach hinten lecksicher” zu sein.
Weil das Absperrventil 34 normalerweise geschlossen ist,
ist Strom nur von der DC-Batterie für eine kurze Zeitdauer während des
Abpumpens, was typischerweise ungefähr 5 Sekunden dauert, erforderlich.
Wo ein sperrendes Ventil als Absperrventil 34 verwendet
wird, ist außerdem
Strom nur erforderlich, um das Ventil zu öffnen. Das Ventil behält dann seine
Position bei, ohne dass eine Leistungsaufnahme von der DC-Hilfsbatterie
notwendig ist. Dies verlängert die
Lebensdauer des Batteriebetriebssystems. Gleichzeitig wird jedoch
denjenigen Durchschnittsfachleuten verständlich sein, dass es viele
verschiedene Pumpentypen gibt, die für diesen Zweck geeignet sein
können. Folglich
wird es verständlich,
dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf den bestimmten
Pumpentyp, der durch die Erfinder in diesem Fall bevorzugt wird,
begrenzt ist.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform
kann der Vakuumsensor 32 einen Differenzdrucksensor umfassen,
um die Drücke
zwischen –3
Zoll bis +3 Zoll von Wasser zu erfassen. Denjenigen Durchschnittsfachleuten wird
verständlich
sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf einen Differenzdrucksensor
begrenzt ist. Jedoch sollte beachtet werden, dass im Betriebsumfeld,
das für
die Testvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung betrachtet
wird, die Verwendung eines Differenzdrucksensors (verglichen mit
einem Absolutdrucksensor) gewährleistet, dass
die Eichung bei Änderungen
des atmosphärischen
Drucks nicht abweicht. Dieses Merkmal reduziert die erforderliche
Wartung, um die Testvorrichtung 10 zu warten, was die Betriebskosten
der Testvorrichtung 10 letztendlich verringert. Zusätzlich gewährleistet
ein Differenzdrucksensor mit einem kleinen Bereich von –3 bis +3
Zoll von Wasser sehr große
Geräuschabstände innerhalb
des typischen Betriebsbereichs des normalen Kfz-Vakuumsystems. Dies
ermöglicht
einem Test des Kfz-Verdunstungsabgabe-Steuersystems, um nach einem
minimalen Zeitmaß mit
dem maximalen Genauigkeitsmaß ausgeführt zu werden.
-
Die
pneumatische Verdunstungsanordnung 12 kann auch ein Kühlgebläse 38 umfassen,
das gleichfalls durch den Pumpenbatteriesatz 16 gespeist
wird. In der bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Pumpenbatteriesatz 16 einen Vierzellen-Polylithium-Batteriesatz.
Die Verwendung eines Vierzellensatzes sieht ungefähr 14,4
Volt vor, was sowohl für
den Betrieb der Vakuumpumpe 26 als auch für das Absperrventil 34 ideal ist.
Außerdem
ermöglicht
dieses Merkmal die Verwendung der serienmäßigen 12-Volt-Komponenten,
die in allen Bereichen der Batterieentladung leicht betrieben werden,
ohne dass ein Spannungsregler notwendig ist. Weil kein Spannungsregler
für den
Betrieb der Testvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung
nötig ist,
gibt die pneumatische Verdunstungsanordnung 10 keine Wärme, die
mit der Spannungsregulierung in Zusammenhang steht, ab. Durch das
direkte Speisen der Vakuumpumpe und des Absperrventils verbraucht
die Vorrichtung 10 keinen zusätzlichen Strom vom Batteriesatz 16,
der mit einem Spannungsregler in Verbindung wäre. Die Verwendung der Polylithium-Batterietechnologie
liefert den größten Strom
mit den geringsten Größen- und Gewichtsanforderungen
für die
Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung. Dies ermöglicht die
Reduzierung der Vorrichtungsgröße und -gewicht.
Außerdem
sind die Polylithium-Batterietechnologie und ihre zugehörigen Aufladungskomponenten ”serienmäßig” erhältlich und
dadurch ergeben sich kostengünstige
Lösungen
beim Aufladungsthema. Bei der hier dargelegten Beschreibung wird
es trotzdem denjenigen Durchschnittsfachleuten verständlich sein,
dass die vorliegende Erfindung unter Verwendung jeglicher jetzt
bekannter oder in Zukunft erfundener Batterietechnologie praktiziert
werden kann.
-
Die
pneumatische Verdunstungsanordnung 12 umfasst auch einen
Analog-Digital-(A/D)-Umsetzer 40 mit
einer Eingang-Ausgang-Platine, die als elektrisches Interface zwischen
der elektronischen Steuereinheit 14 und der Vakuumpumpe 26 sowie
eines Absperrventils 34 verwendet wird. Ein Motorsteuerrelais 42 kann elektrisch
zwischen dem Analog-Digital-Umsetzer 40 und der Vakuumpumpe 26 angeordnet
werden. Das Motorsteuerrelais 42 ist auch elektrisch mit
dem Pumpenbatteriesatz 16 und der Vakuumpumpe 26 verbunden.
In der bevorzugten Ausführungsform
kann das Motorsteuerrelais ein elektronisches DC-Lastrelais umfassen.
Die Verwendung eines elektronischen Lastrelais eliminiert den Bedarf
für Rücklaufdioden
und andere schützende Schaltkreise,
die mit mechanischen Relais in Zusammenhang stehen. Außerdem verbrauchen
elektronische Lastrelais sehr wenig Strom beim Betrieb, was die
Betriebszeit der Testvorrichtung auf eine einzige Batterieladung
erstreckt. Zusätzlich
bieten elektronische Lastrelais einen sehr geringen Spannungsabfall,
wenn die Pumpe 26 und das Absperrventil 34 betrieben
werden, was ferner zu langen Betriebszeiten zwischen den Ladungen
beiträgt.
Zusätzlich
vereinfacht die Verwendung eines einzelnen elektronischen Lastrelais
sowohl für die
Vakuumpumpe 26 als auch das Absperrventil 34 den
Schaltkreis und die Software, die mit dem Betrieb der Testvorrichtung 10 der
vorliegenden Verbindung in Zusammenhang steht. Auf ähnliche
Weise wird der Differenzvakuumsensor 32 in Betrieb durch
die elektronische Steuereinheit 14 durch den A/D-Umsetzer 40 gesteuert.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform
kann die elektronische Steuereinheit 14 entweder einen
Itronix Tablet PC oder eine widerstandsfähige CE-Einrichtung umfassen.
Eine von diesen Einrichtungen wird vorgezogen, weil beide abgedichtet
sind. Es strömt
keine Luft in diese Einrichtungen zum Kühlen. Dies kann wichtig sein,
wo die Luft in Montagewerken sehr ölhaltig oder schmutzig ist.
Beim Fehlen einer abgedichteten elektronischen Steuereinheit kann
es zur Verschmutzung kommen. Zusätzlich
verhindert die Verwendung einer abgedichteten elektronischen Steuereinheit 14 Probleme,
die durch die Kondensation oder irgendeine externe Feuchtigkeit
bewirkt wird, die in die Steuereinheit eintreten und sie beschädigen. In
einer Ausführungsform,
die in 1 dargestellt ist, umfasst die elektronische Steuereinheit 14 ein
Paar USB-Anschlüsse 46, 48.
Der USB-Anschluss 46 wird in Betrieb mit dem A/D-Umsetzer 40 durch
andere geeignete Verbinder und Kabel, die mit Ziffer 50 schematisch
dargestellt sind, verbunden. Die elektronische Steuereinheit 14 ist
ferner mit dem äußeren Verbinder
und befestigten Trennplatte 18 durch den USB-Anschluss 48 am
elektrischen Verbinder, der mit Ziffer 52 schematisch dargestellt
ist, verbunden. Die elektronische Steuereinheit kann auch ein Kühlgebläse 54 umfassen.
-
Der äußere Verbinder
und befestigte Trennplatte 18 sehen ein wirksames Interface
zwischen der Testvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung
und jeglichen externen Komponenten vor. Dazu kann die Trennplatte 18 einen
Batterieaufladungs-Netzverbinder 56 umfassen,
der die Verbindung mit einem Smart-Batterieladegerät 58 ermöglicht.
Die Trennplatte kann auch einen USB-Verbinder umfassen, der mit
der Ziffer 60 schematisch dargestellt ist, welcher verwendet
wird, um einen Barcodescanner 62 über eine Schnittstelle zu verbinden.
Der Barcodescanner 62 kann verwendet werden, um wichtige
Informationen bezüglich
des Fahrzeugs, das getestet wird, einzulesen. Zusätzlich kann
die Trennplatte 18 eine Ethernet-Verbindung 64 zur weiteren erleichternden
elektronischen Kommunikation zwischen der Testvorrichtung 10 und
der elektronischen Steuereinheit 14 vorsehen.
-
Die
Testvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung kann während des
Kfz-Montageablaufes
und bevor das Fahrzeug betankt worden ist, verwendet werden. Dadurch
ist die Vorrichtung 10 besonders zum Ausführen von
Trockentests geeignet. Im Betriebsmodus wird der Tankverschluss 22 in
abgedichteter Verbindung mit der Öffnung des Kraftstoff-Einfüllstutzens
eines Fahrzeugs mit einem Verdunstungsabgabe-Steuersystem angeordnet.
Das Tankentlüftungsventil
ist geschlossen und das Kfz-Verdunstungsabgabesystem ist grundsätzlich abgedichtet
oder andererseits geschlossen. Die Vakuumpumpe 26 wird
dann betrieben, um ein Vakuum im Kfz-Verdunstungsabgabesystem anzusaugen.
Der Vakuumsensor 32 erfasst den Unterdruck, der im Kfz-Verdunstungsabgabesystem
erzeugt wird. Wenn das Vakuum ein vorbestimmtes Niveau erreicht
hat, wird das Absperrventil 34 geschlossen und die Pumpe 26 abgeschaltet.
Das Ablassventil 36 kann im Fall einer Störung oder
einer anderen Fehlfunktion als Mittel zum Schutz des Sensors 32 oder
der Vakuumpumpe 26 betrieben werden.
-
Alternativ
und zusätzlich
zum oben beschriebenen Ablauf kann die Vakuumpumpe 26 verwendet
werden, um die Schließung
des Fahrzeug-Ablassventils
von dem Typ zu veranlassen, der in einigen Verdunstungsabgabe- Steuersystemen, die
vom Stand der Technik her bekannt sind, verwendet werden kann. In
zumindest einem möglichen
Testszenario kann insbesondere das Vakuum für ungefähr 5 Sekunden oder bis ein Unterdruck
von –3
Zoll/H2O erreicht worden ist, aufgebracht
werden. Der Testablauf kann dann für 3 bis 4 Sekunden für das Fahrzeug-Druckablassventil
aussetzen, um ”auszugleichen”, bevor
der nächste
Schritt im Ablauf erfolgt. Das Vakuum im System wird dann für ungefähr 30 Sekunden überwacht.
Die durch den Sensor 32 erfassten Druckdaten werden dann
in einer Protokolldatei durch die ECU 14 gespeichert. Die
Protokolldatei kann alle dekodierten Bauinformationen zusammen mit
dem Teststatus und allen aufgezeichneten Sensorwerten enthalten.
-
Die
ECU 14 umfasst auch die Software, die verwendet wird, um
Histogramme zu erzeugen. Die Histogramme sind wesentliche Kompilierungen
von relevanten Daten, die von einer Serie von Testfahrzeugen abgeleitet
sind. Diese Daten stellen Basisinformationen dar, gegenüber denen
die Serienfahrzeuge gemessen werden. Die Basisdaten können aus
der Fertigungsanlage, Fahrzeugbaureihe, Tankgröße und Leckagegröße herausgefiltert
werden. Die durchschnittlichen Druckwerte werden für vorgewählte Zeitintervalle
für Probe-Basis-Fahrzeuge
berechnet. Die Standardabweichung für die Probereihe wird ebenfalls
berechnet und in den Histogrammen gespeichert. Eine Dichtekurve
wird dann für
die Probefahrzeuge entwickelt. Fahrzeuge mit einer vorbestimmten
Benzintankgröße ohne
erzeugte Leckagen stellen die Probereihe dar. Ein kritischer Punkt wird
dann festgesetzt, um die Performance der Serienfahrzeuge mit dem
Durchschnittswert der Probereihe zu vergleichen. In einem möglichen
Testszenario stellt der Durchschnittswert für Fahrzeuge mit einer verursachten
Leckage von 0,010 Zoll einen ”kritischen
Punkt” dar.
Unter Verwendung dieses kritischen Punkts kann der Unterschied zwischen
einem ”kein
Leckage”-Fahrzeug
und einem ”0,010
Zoll-Leckage”-Fahrzeug
bestimmt werden. Ein Kurvenbild, das einen Leckage-Differenzierungsvergleich
darstellt, wird nachstehend offenbart.
-
Der
Bereich unter der Dichtekurve für
ein ”keine
Leckage”-Fahrzeug
zwischen Null und dem kritischen Punkt kann berechnet werden. Diese
Berechnung kann wie folgt ausgeführt
werden:
-
Unter
Verwendung der obigen Berechnungen wird die Genauigkeit vom Erfassen
von einzig der ”keine Leckage”-Fahrzeuge
für eine
vorgegebene Zeit durch Messen des Bereichs unter der Dichtekurve
für das
Kurvenmittel bis zum kritischen Punkt bestimmt, und danach 0.5000
zum Betrag für
alle Werte in der Kurve, die kleiner als das Probenmittel sind,
hinzuaddiert. Die Berechnung des Durchschnitts unter der Dichtekurve
wird unter Verwendung einer ”Z-Tabelle” gemacht.
Der Bereich unter der Dichtekurve für einen vorgegebenen ”Z-Wert” kann wie
folgt bestimmt werden:
Wobei:
- CP
- = Kritischer_Punkt
- μ
- = Durchschnittswert-keine
Leckage
- σ
- = Standardabweichung-keine
Leckage
-
Unter
Verwendung der oben dargestellten Berechnungen kann die Testvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung schnell, wirksam und genau bestimmen, ob
auch kleine Leckagen in einem Verdunstungsabgabe-Steuersystem von
Serienfahrzeugen von unter 30 Sekunden vorhanden sein können. Somit
gibt es keinen Bedarf für
erweiterte trockene oder feuchte Tests. Wegen der Geschwindigkeit,
mit welcher der Test verwendet werden kann, kann zusätzlich jedes
Fahrzeug in einer Produktionsumgebung getestet werden.
-
Ein
Verfahren zum Testen eines Verdunstungsabgabesystems unter Verwendung
der Testvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung kann
ferner unter Bezug des Ablaufdiagramms, das üblicherweise mit Ziffer 70 in 2 bezeichnet
ist, beschrieben werden. Das Verfahren beginnt bei 72 und
geht zum Entscheidungsblock 74 über, wo bestimmt wird, ob ein
Programm-Abbrechen-Befehl gefordert wird. Wenn kein Befehl gefordert wurde,
geht das Verfahren zum Verfahrensblock 76 über, wo
bestimmt wird, ob ein Scannen des Fahrzeugs veranlasst worden ist.
Wenn ”Ja”, werden
alle relevanten Informationen bezüglich des Fahrzeugs unter Verwendung
eines Barcodescanners gescannt. Wenn kein Scannen veranlasst wurde,
kehrt das Verfahren zum Entscheidungsblock 74 zurück, um zu
bestimmen, ob ein Befehl zum Abbrechen des Programms gefordert wurde.
Das Verfahren geht danach zum Block 78 über, wo die Grenzen für das gescannte
Fahrzeug identifiziert werden. Die Grenzen, auf die dieser Schritt
im Verfahren Bezug nimmt, umfassen die statistische Grenze zwischen
dem, was als gutes Fahrzeug gilt, und dem, was als Fahrzeug mit
einer Leckage von definierter Größe gilt.
-
Das
Verfahren rückt
dann zum Block 80 vor, wo der Bildschirmaufbau für das gescannte
Fahrzeug identifiziert wird. Der Bildschirmaufbau weist auf die
Navigation der geeigneten Fahrzeugkonfigurationen und auf die Auswahl
der Fahrzeugkonfiguration hin, die sich vom Scanner her auflöst. Die
relevanten Fehler, die für
das eingescannte Fahrzeug festgelegt werden können, werden dann beim Block 82 identifiziert.
Diese Fehler können
Fehler, die vom Systembetrieb übergehen,
wie z. B. fehlerhafter Betrieb des Testsystems, oder Fehler umfassen,
die durch den Kunden als Funktionsfehler innerhalb des für eine Leckage
getesteten Systems definiert werden. Diese Fehler werden mit den
Grenzen von dem, was als eine Systemleckage von definierter Größe erachtet
wird, verknüpft.
Ein Schaubild von Vakuum versus Zeit wird dann, dargestellt beim
Block 84, auf der grafischen Benutzeroberfläche dargestellt,
die mit der elektronischen Steuereinheit 14 der Testvorrichtung 10 in
Zusammenhang stehen kann. Die Vakuumpumpe wird danach, wie beim
Block 86 angezeigt, betrieben, um ein Vakuum im Verdunstungsabgabe-Steuerungssystem
zu ziehen. Sobald dieses Vakuum gezogen wurde, wird das im System
vorhandene Anfangsvakuum sodann bestimmt, wie beim Block 88 angezeigt.
Das Verfahren geht dann zum Entscheidungsblock 90 über, wo
bestimmt wird, ob das Anfangsvakuum größer als eine obere Grenze ist.
Wenn die Antwort zu dieser Frage ”Nein” ist, geht das Verfahren zum
Entscheidungsblock 92 über,
wo bestimmt wird, ob das Anfangsvakuum kleiner als die untere Grenze
ist. Wenn die Antwort zu dieser Abfrage ”Nein” ist, geht das Verfahren beim
Block 94 weiter, wo das Abklingen von jedem Vakuum über die
Zeit analysiert wird. Dieser Schritt umfasst das Ausführen der
oben diskutierten Berechnungen und das Vergleichen der Ergebnisse
dieser Berechnung mit den in der elektronischen Steuereinheit 14 gespeicherten
Basisdaten. Das Verfahren geht dann zum Entscheidungsblock 96 über, wo
eine Bestimmung gemacht wird, ob die Eigenschaften des Fahrzeugs,
das getestet wird, sich innerhalb statistischer Grenzen befinden. Wenn
nicht, bestimmt das Verfahren der vorliegenden Erfindung, dass eine
kleine Leckage aufgetreten ist, wie beim Block 98 angezeigt,
und ein kleiner Leckagefehler wird dann festgelegt. Im Fall einer
kleinen Leckage geht das Verfahren beim nächsten mit ”A” gekennzeichneten Schritt
weiter und wird mit der Referenznummer 100 identifiziert.
Die Ergebnisse für
den aufgeführten
Test über
ein geeichtes Zeitmaß werden
dann auf der grafischen Benutzeroberfläche angezeigt, wie beim Block 102 gekennzeichnet.
Das Verfahren geht dann zum Ende über, wie bei 104 angezeigt.
Wenn die Eigenschaften des Fahrzeugs, die getestet werden, sich
innerhalb statistischer Grenzen befinden, wie bei 96 angezeigt,
geht das Verfahren ebenfalls zum Block A über, der mit der Referenznummer 100 identifiziert
wird, und anschließend
werden die Ergebnisse auf der grafischen Benutzeroberfläche angezeigt,
wie bei 102 gekennzeichnet.
-
Wenn
eine Bestimmung beim Entscheidungsblock 90 gemacht wird,
dass das Anfangsvakuum größer als
die obere Grenze ist, geht das Verfahren dazu über, einen größeren Leckagefehler
festzulegen, wie beim Block 106 gekennzeichnet. Wenn alternativ
eine Bestimmung beim Entscheidungsblock 92 gemacht wird, dass
das Anfangsvakuum kleiner als die untere Grenze ist, geht das Verfahren
dazu über,
einen Vakuumleitungs-Verstopfungsfehler festzulegen, wie beim Block 108 gekennzeichnet.
In jedem, in den Blöcken 106 und 108 identifizierten
Umstand werden die Ergebnisse dieser Bestimmungen auf der graphischen
Benutzeroberfläche
angezeigt, wie bei 102 gekennzeichnet, und das Verfahren
geht zum Ende über,
wie bei 104 angezeigt.
-
So
sieht die Testvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung
einen schnellen und kostengünstigen
trockenen Test eines Verdunstungsabgabe-Steuerungssystems für ein Kraftfahrzeug
bei sehr geringen Zykluszeiten vor. Zusätzlich kann die Testvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung verwendet werden, um Leckagen so klein wie
0,020 Zoll im Durchmesser zu erfassen. Die Testvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung erreicht diese Ergebnisse, während sie
leichtgewichtig und tragbar bleibt. Somit kann die Testvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung durch einen einzelnen Techniker in einer
Kfz-Herstellumgebung betätigt
werden. Schließlich
ermöglicht
die Testvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung sowie
das Verfahren eines Verdunstungsabgabesystems der vorliegenden Erfindung
geringe Kosten, kleine Zykluszeit und Einfachheit während des
Fahrzeugbauablaufes.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde in einer darstellenden Weise beschrieben.
Es ist selbstverständlich, dass
die Terminologie, die verwendet wurde, vorgesehen ist, um eher im
Kern der Beschreibungsworte als in der Begrenzung zu liegen. Viele
Modifikationen und Änderungen
der vorliegenden Erfindung sind im Licht der oben genannten Lehre
möglich.
Daher kann die vorliegende Erfindung, neben der speziell Beschriebenen, praktiziert
werden.
-
Zusammenfassung
-
Die
Testvorrichtung (10) für
ein Verdunstungsabgabesystem umfasst eine Druckquelle (26)
(Über- oder
Unterdruck), einen Sensor (32) zum Erkennen des im Verdunstungsabgabesystem
erzeugten Drucks, und eine ECU (14), die den Betrieb der
Druckquelle (26) steuert und Signale vom Sensor (32)
empfängt,
die den Druck im Kfz-Verdunstungsabgabesystem über die Zeit melden. Die ECU
(14) vergleicht die erkannten Daten mit den gespeicherten
Daten, die die normalen Basis-Probefahrzeuge
ohne jegliche Leckagen darstellen, um das Auftreten einer Leckage
im Verdunstungsabgabesystem zu bestimmen.