DE112012005026T5

DE112012005026T5 - Verfahren zum Ermitteln einer Leckage in einem Dampfmanagementsystem eines Kraftstoffsystems eines Kraftfahrzeugs sowie Dampfmanagementsysteme für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zum Ermitteln von Leckagen

Info

Publication number: DE112012005026T5
Application number: DE112012005026.6T
Authority: DE
Inventors: Paul D. Perry; Adrain O. Crisan
Original assignee: Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2032-12-01
Also published as: DE112012005026B4; WO2013082406A1; CN104641099A; US20130139792A1; US8746215B2; CN104641099B

Abstract

Ein Dampfmanagementsystem (10) umfasst ein Fühlerrohr (47), welches in einem Kraftstofftank (12) angeordnet ist. Ein Differenzdrucksensor (17) weist eine Seite auf, die mit dem Fühlerrohr verbunden ist, und weist eine weitere Seite auf, die mit einem Dampfhohlraum verbunden ist, so dass der Drucksensor einen Differenzdruck (DP) zwischen einem Volumen in dem Dampfhohlraum (28) und einem Volumen des flüssigen Kraftstoff entfaltenden Fühlerrohrs messen kann. Ein Temperatursensor (26) ist in dem Dampfhohlraum (28) ausgebildet. Ein Prozessor (30) 1.) empfängt DP und T Messungen in bestimmten Zeitabständen, um die Temperatur zum Zeitpunkt Null (T0), den Differenzdruck zum Zeitpunkt Null (DP0), die Temperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt (Tt) und den Differenzdruck zu einem bestimmten Zeitpunkt (DPt) zu bestimmen, und 2.), falls (Tt – T0) größer ist als ein bestimmter Wert, vergleicht DPt mit einem bestimmten Differenzdruckwert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dampfmanagementsysteme von Kraftfahrzeugen und insbesondere auf ein Verfahren zur Leckagedetektion und auf ein System für einen Hochdruck-Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs.
HINTERGRUND
Ein bekanntes Kraftstoffsystem für Kraftfahrzeuge mit eingebauten Verbrennungsmotoren beinhaltet einen Kanister, welcher Kraftstoffdampf aus einem füllungsfreien Raum (engl. Headspace) eines Kraftstofftanks sammelt. Im Fall von Leckagen in dem Kraftstofftank, dem Kanister oder einer anderen Komponente des Kraftstoffsystems, könnte Kraftstoffdampf durch die Leckage entweichen und in die Atmosphäre gelangen, anstatt in dem Kanister gesammelt zu werden. Verschiedene staatliche Regierungsbehörden, z. B. die US-Umweltschutzbehörde und die Luftreinhaltungskommission der kalifornischen Umweltschutzbehörde, führten Normen bezüglich der Begrenzung von Kraftstoffdampfemissionen in die Atmosphäre ein. Somit besteht die Notwendigkeit, das Freisetzen von Kraftstoffdämpfen in die Atmosphäre zu vermeiden und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Durchführung einer Leckagediagnose bereitzustellen, um diesen Normen zu entsprechen.
Eine On-Board-Diagnose (OBD) zur Leckagedetektion in einem Kraftfahrzeug ermittelt, ob eine Leckage in dem Dampfmanagementsystem eines Kraftfahrzeugs vorliegt. Das Dampfmanagementsystem kann den füllungsfreien Raum des Kraftstofftanks, den Kanister, welcher flüchtige Dämpfe des füllungsfreien Raums sammelt, ein Entlüftungsventil und alle zugehörigen Schläuche umfassen. Diese Systeme erfordern jedoch, dass Druck abgelassen wird, bevor die Tankdiagnose durchgeführt werden kann.
In einigen Kraftfahrzeuganwendungen (z. B. Plug-In-Hybrid) wird in dem Kraftstofftank ein erhöhter Druck gehalten, um das Verdampfen von Kraftstoff zu unterbinden und somit die Notwendigkeit zum Speichern und Aufbereiten von entlüftetem Kraftstoffdampf zu reduzieren.
Daher besteht der Bedarf an einem Diagnoseverfahren und -system, um Dampfleckagen in einer Hochdruck-Kraftstoff-Tankumgebung zu erfassen, ohne den Druck ablassen zu müssen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Ziel der Erfindung ist es, den oben genannten Bedarf zu erfüllen. Gemäß den Prinzipien einer Ausführungsform wird dieses Ziel durch ein Verfahren zur Ermittlung einer Leckage in einem Dampfmanagementsystem eines Kraftfahrzeugs gelöst. Das System umfasst einen Kraftstofftank mit flüssigem Kraftstoff darin und mit einem Dampfhohlraum oberhalb des flüssigen Kraftstoffs; einen Dampfsammelkanister; ein Tankdrucksteuerventil zwischen dem Tank und dem Kanister und welches eine Hochdruckseite definiert, welche den Kraftstofftank umfasst sowie einer Niederdruckseite, welche den Kanister umfasst; eine Unterdruckquelle; ein Entlüftungsventil zwischen dem Kanister und der Unterdruckquelle; ein Leckagedetektionsventil, welches mit dem Kanister verbunden ist; und einen Prozessor. Das Verfahren stellt ein Fühlerrohr in dem Tank bereit. Das Fühlerrohr weist ein offenes Ende auf, welches in der Nähe eines Bodens des Tanks angeordnet ist, so dass Kraftstoff in dem Tank in das offene Ende gelangen kann. Ein Differenzdrucksensor weist eine Seite auf, welche mit dem Fühlerrohr verbunden ist und eine weitere Seite, welche mit dem Dampfhohlraum verbunden ist, so dass der Drucksensor einen Differenzdruck (DP) zwischen einem Volumen in dem Dampfhohlraum und einem Volumen in dem den flüssigen Kraftstoff enthaltenden Fühlerrohrs messen kann. Ein Temperatursensor wird in dem Dampfhohlraum bereitgestellt, wobei Signale von dem Drucksensor und dem Temperatursensor von dem Prozessor empfangen werden. Der Differenzdruck (DP) und die Temperatur (T) werden in bestimmten Zeitabständen gemessen, um die Temperatur zum Zeitpunkt Null (T₀), den Differenzdruck zum Zeitpunkt Null (DP₀), die Temperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt (T_t) und den Differenzdruck zu einem bestimmten Zeitpunkt (DP_t) zu bestimmen, und wenn (T_t – T₀) größer als ein bestimmter Wert ist, wird DP_t mit einem bestimmten Differenzdruckwert verglichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt einer Ausführungsform umfasst ein Dampfmanagementsystem eines Kraftfahrzeugs einen Kraftstofftank mit flüssigem Kraftstoff darin und mit einen Dampfhohlraum oberhalb des flüssigen Kraftstoffs; einen Dampfsammelkanister; ein Tankdrucksteuerventil, welches zwischen dem Tank und dem Kanister verbunden ist, wobei das Steuerventil eine Hochdruckseite definiert, welche den Kraftstofftank umfasst sowie eine Niederdruckseite, welche den Kanister umfasst, definiert; eine Unterdruckquelle; ein Entlüftungsventil, welches zwischen dem Kanister und der Unterdruckquelle verbunden ist; ein Leckagedetektionsventil, welches mit dem Kanister verbunden ist; und einen Prozessor. Eine Probenröhrenstruktur weist ein Fühlerrohr auf, welches in dem Tank angeordnet ist, wobei das Fühlerrohr ein offenes Ende aufweist, welches in der Nähe eines Bodens des Tanks angeordnet ist, so dass Kraftstoff in dem Tank in das offene Ende eintreten kann. Ein Differenzdrucksensor weist eine Seite auf, welche mit dem Fühlerrohr verbunden ist, und eine weitere Seite, welche mit dem Dampfhohlraum verbunden ist, so dass der Drucksensor einen Differenzdruck (DP) zwischen einem Volumen in dem Dampfhohlraum und einem Volumen in dem den flüssigen Kraftstoff enthaltenden Fühlerrohrs messen kann. Ein Temperatursensor wird in dem Dampfhohlraum bereitgestellt, wobei Signale von dem Drucksensor und dem Temperatursensor von dem Prozessor empfangen werden. Der Prozessor ist dazu ausgebildet und angeordnet, 1.) ein Differenzdruck(DP)-Messergebnis und ein Temperatur(T)-Messergebnis in bestimmten Zeitabständen zu empfangen, um die Temperatur zum Zeitpunkt Null (T₀), den Differenzdruck zum Zeitpunkt Null (DP₀), die Temperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt (T_t) sowie den Differenzdruck zu einem bestimmten Zeitpunkt (DP_t) zu bestimmen, und 2.), falls (T_t – T₀) größer als ein bestimmter Wert ist, DP_t mit einem bestimmten Differenzdruckwert zu vergleichen.
Weitere Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sowie die Betriebsverfahren und die Funktionen der zugehörigen Elemente der Struktur, die Kombination von Teilen und die Wirtschaftlichkeit der Herstellung werden bei Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offenkundig werden, welche alle einen Teil dieser Beschreibung bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, besser verstanden werden.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Diagnose-Dampfmanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, um Dampfleckagen in einer Hochdruck-Kraftstoff-Tankumgebung zu erkennen.
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Probenröhrenstruktur aus 1, welche an dem Kraftstofftank befestigt ist.
3 zeigt eine Ansicht einer Probenröhrenstruktur einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, welche an einem Abschnitt eines Kraftstofftanks befestigt ist.
4 zeigt einen Graph zu einem Verfahren einer Ausführungsform, der zeigt, dass der Differenzdruck ohne Leckage null bleibt.
5 zeigt einen Graph zu einem Verfahren einer anderen Ausführungsform, der zeigt, dass der Differenzdruck ohne Leckage bei 8 mbar bleibt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend auf 1 wird ein Diagnose-Dampfmanagementsystem für einen Hochdruck-Kraftstofftank, allgemein mit 10 bezeichnet, eines Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Hochdruck--System 10 (manchmal als „nicht-integriertes” System bezeichnet, engl. Non-Integrated System) umfasst einen Kraftstofftank, allgemein mit 12 bezeichnet, einen Aktivkohle-Dampfsammelkanister 14, ein Tankdrucksteuerventil 16, und eine Probenröhrenstruktur, allgemein mit 15 bezeichnet. Die Probenröhrenstruktur 15 kann mit dem Steuerventil 16 verbunden sein und ist teilweise in dem Tank 12 angeordnet. Die Probenröhrenstruktur 15 ist mit einer Seite eines Differenzdrucksensors 17 verbunden, welcher in einem Dampfhohlraum 28 des Tanks 12 angeordnet ist. Das System 10 umfasst auch eine Unterdruckquelle 18, etwa einem Ansaugkrümmer des Motors, ein Entlüftungsventil 19 zwischen dem Kanister 14 und der Unterdruckquelle 18, ein Leckagedetektionsventil, allgemein mit 20 bezeichnet, und einen Filter 22. Ein Temperatursensor 26 ist auch in dem Dampfhohlraum 28 des Kraftstofftanks 12 angeordnet. In der Ausführungsform sind der Drucksensor 17 und der Temperatursensor 26 elektrisch mit einem Prozessor, allgemein mit 30 bezeichnet, innerhalb des Leckagedetektionsventils 20 verbunden. Falls gewünscht, kann der Prozessor 30 von dem Leckagedetektionsventil 20 beabstandet bereitgestellt werden.
Es versteht sich, dass flüchtige Flüssigkraftstoffe, zum Beispiel Benzin, unter bestimmten Umständen, beispielsweise unter steigender Umgebungstemperatur, verdampfen, wodurch Kraftstoffdampf entsteht. Kraftstoffdämpfe, welche innerhalb des füllungsfreien Raums 28 des Tanks 12 entstehen, werden in dem Dampfsammelkanister 14 gesammelt. Zeitweilig werden zu Zwecken der Behälterentlüftung die gesammelten Dämpfe aus dem Kanister 14 durch das Entlüftungsventil 19 in den Motor (nicht dargestellt) entlüftet. Der Kanister 14 entlüftet über den Partikelfilter 22 in die Atmosphäre, wodurch der Unterdruck 18 in dem Motorkrümmer Luft in und durch den Kanister 14 saugt, wo gesammelte Dämpfe von der durch den Kanister fließenden Luft mitgezogen werden und in das Motoreinlasssystem und schließlich in den Motor getragen werden, wo sie verbrannt werden.
Das System 10 wird durch das Tankdruck-Steuerventil 16 in zwei Teile geteilt. Eine Niederdruckseite, allgemein mit 32 bezeichnet, ist in 1 in punktgestrichelten Linien gezeigt und umfasst den Kanister 16, während eine Hochdruckseite, allgemein mit 34 bezeichnet, in der 1 durch eine dicke schwarze Linie gezeigt wird und den Kraftstofftank 12 umfasst. Das System 10 kommt vorzugsweise in einem Tanksystem eines Plug-In-Hybrids zum Einsatz.
Eine Leckagediagnose wird auf der Niederdruckseite 32 von dem Leckagedetektionsventil 20 durchgeführt, wobei ein erster Algorithmus oder ein Niederdruckalgorithmus 36 verwendet wird, welcher von dem Prozessor 30 ausgeführt wird, in der Art und Weise wie sie in der US-Patentschrift Nr. 7,004,014 beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in diese Beschreibung aufgenommen wird. Insbesondere entsteht im Verlauf der Kühlung, welche das System 10 erfährt, zum Beispiel nachdem der Motor abgeschaltet worden ist, durch die Abkühlung des Kraftstoffdampfes und der Luft naturgemäß ein Unterdruck, etwa im füllungsfreien Raum 28 des Kraftstofftanks 12 (falls das Ventil 16 geöffnet ist) und in dem Aktivkohlekanister 14. Das Bestehen eines Unterdrucks bei einem vorbestimmten Druckwert zeigt an, dass die Dichtigkeit des Systems 10 zufriedenstellend ist. Folglich wird ein Signal 38, welches an ein Motormanagementsystem (EMS) gesendet wird, verwendet, um die Dichtigkeit des Systems 10 anzuzeigen, zum Beispiel, dass keine nennenswerten Leckagen vorliegen. Nachfolgend schützt ein Unterdruck-Auslassventil 40 bei einem Druckniveau unter dem vorgegebenen Druckniveau den Kanister 14 und die Schläuche, indem Strukturverformungen aufgrund von Spannungen, die durch einen Unterdruck in dem System 10 verursacht werden, verhindert werden.
Nachdem der Motor abgeschaltet wurde, ermöglicht das Druckablassventil oder das Abblasventil 42 dass Überdruck aufgrund von Kraftstoffverdampfung abgelassen wird und somit die Entstehung von Unterdruck beschleunigt wird, zu der es anschließend beim Abkühlen kommt. Das Druckabblassen 42 ermöglicht, dass im System 10 befindliche Luft abgelassen wird, während die Kraftstoffdämpfe zurückgehalten werden. In ähnlicher Weise ermöglicht das Druckablassen 42 im Verlauf des Auftankens des Kraftstofftanks 12, dass Luft mit einer hohen Strömungsrate aus dem Kraftstofftank 12 austritt, falls das Ventil 16 geöffnet ist.
Obwohl die Hochdruckseite 34 an die Niederdruckseite zum Zwecke einer Leckageüberprüfung angeglichen werden könnte, würde dies jedoch den Vorteil eliminieren, den Kraftstofftank bei einem Überdruck zu halten. Der Drucksensor 17 und der Temperatursensor 26 ermöglichen es, dass ein zweiter oder Hochdruckalgorithmus 44, welcher vom Prozessor 30, zur Erkennung einer Leckage auf der Hochdruckseite 34, ausgeführt wird, ohne die Notwendigkeit den Tankdruck, wie unten erläutert, durch den Kanister 14 entlüften zu müssen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform und wie am Besten in 2 gezeigt ist, ist der Tank 12 in zwei Teile geteilt. Der Dampfhohlraum 28 ist der Bereich oberhalb des flüssigen Benzins 46. Die Probenröhrenstruktur 15 umfasst ein zylindrisches Fühlerrohr 47 mit einem offenen Ende 48, welches so angeordnet ist, dass das offene Ende 48 nahe an dem Boden 50 des Tanks 12 angeordnet ist. Das Fühlerrohr 47 ist so ausgebildet und angeordnet, dass das flüssige Benzin 46 lediglich durch den Boden (offenes Ende 48) eintreten kann. Das Tankfüllrohr 51 ist auch gezeigt.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Probenröhrenstruktur 15. Die Probenröhrenstruktur 15 umfasst ein Gehäuse 52, welches mit dem Tank 12 gekoppelt ist, um sich außerhalb des Tanks zu erstrecken. Das Fühlerrohr 47 ist mit einer Seite 54 des Differenzdrucksensors 17 verbunden, welcher in dem Gehäuse 52 oder in dem Dampfhohlraum 28 bereitgestellt sein kann. Die andere Seite 56 des Drucksensors 17 ist mit dem Dampfhohlraum 28 verbunden, so dass der Drucksensor 17 den Unterschied in dem Druck zwischen dem Volumen in dem Dampfhohlraum 28 und dem Volumen in dem das flüssige Benzin 46 enthaltenden Fühlerrohrs 47 misst. Der Temperatursensor 26 ist so befestigt, dass dieser die Temperatur in dem Kraftstofftankdampfraum 28 misst. Die Probenröhrenstruktur 15 umfasst auch ein optionales Ausgleichsventil 58, welches in dem Gehäuse 52 angeordnet ist. Das Ausgleichsventil 58 kann verwendet werden, um dem Druck zwischen dem Fühlerrohr 47 und dem Dampfhohlraum 28 in dem Tank zu Beginn eines Diagnosetests auszugleichen. In der Ausführungsform von 2 wird gezeigt, dass der Prozessor 30 in dem Gehäuse 52 der Probenröhrenstruktur 15 angeordnet ist. Jedoch kann, wie oben erwähnt, der Prozessor 30 auch beabstandet angeordnet sein (wie in 1).
Ein wichtiges Merkmal der Probenröhrenstruktur 15 ist, dass der Kraftstoff und die Luft innerhalb des Fühlerrohrs 47 kontinuierlich mit Kraftstoff aus dem Haupttank 12 „aufgefrischt” werden. Dies geschieht nicht nur durch Bewegung, sondern durch die Entstehung eines direkten Luftdurchgangs während des Auftankens eines fast leeren Tanks, wenn der Boden des Fühlerrohrs 47 nicht bedeckt ist. Alle diese Maßnahmen gewährleisten, dass der Kraftstoff und die Luftzusammensetzung in dem Fühlerrohr 47 identisch zu jenen des Haupttanks 12 sind.
Es gibt zwei grundsätzliche Verfahren, um eine Probenröhrenstruktur 15 zum Durchführen einer Leckagediagnose zu verwenden. Das erste Verfahren beginnt bei gleichem Druck und gleichem Flüssigfüllstand der beiden Volumina, wie in 2 gezeigt. Das zweite Verfahren beginnt bei einem Druck in dem Fühlerrohr 47, der verschieden zu dem Druck in dem Tank 12 ist.
Das erste Verfahren, das mit ausgeglichenem Druck beginnt, ist wie folgt: Zu Beginn der Diagnose wird das Ausgleichsventil 58 kurzzeitig geöffnet, um den Druck und Füllstand in dem Fühlerrohr 47 und in dem Haupttank 12 auszugleichen. Dieser Zustand ist in 2 gezeigt. Der Differenzdrucksensor 17 sollte in diesem Moment, zu Beginn des Tests, Null anzeigen. In einem regelmäßigen Zeitintervall, z. B. alle 10 Minuten, werden die Temperatur (T) und der Differenzdruck (DP) kontinuierlich gemessen, um die Temperatur zum Zeitpunkt Null (T₀), den Differenzdruck zum Zeitpunkt Null (DP₀), die Temperatur zu einer bestimmten Zeit (T_t) und den Differenzdruck zu einem bestimmten Zeitpunkt (DP_t) zu bestimmen. Falls das System 10 keine Leckage hat, sollte der Druck in dem Tank 12 abhängig von der Temperatur in einer vorhersagbaren und wiederholbaren Art und Weise variieren. Auch der Druck innerhalb des Fühlerrohrs 47 wird ebenfalls in Abhängigkeit der Temperatur in genau demselben Maße variieren, da der Luftdampf und die Zusammensetzung des flüssigen Kraftstoffs innerhalb und außerhalb des Fühlerrohrs 47 identisch sind. Falls keine Leckage in dem Tank 12 vorhanden ist, wird der Differenzdrucksensor 17 stets NULL messen. Dieses Verhalten wird in 4 für einen Testtank 12 gezeigt, welcher zunächst erhitzt und dann gekühlt wird. Falls es in dem Kraftstofftank Leckagen gibt, wird der Differenzdruck NICHT-NULL sein. Um sicherzustellen, dass valide Testbedingungen vorliegen, sollte eine minimale Temperaturänderung erreicht werden, bevor die Druckergebnisse ausgewertet werden.
Zusammenfassend beschreibt die folgende Logik die erste Leckagediagnose mit Ausgleich: WENN (T_t – T₀) ≤ x DANN KEIN TEST MÖGLICH WENN (T_t – T₀) ≥ x UND (DP_t ≠ 0) DANN Leckage erkannt WENN (T_t – T₀) ≥ x UND (DP_t ≠ 0) DANN Leckagetest bestanden
Ein alternatives zweites Verfahren, welches die Probenröhrenstruktur 15 zur Durchführung einer Leckagediagnose verwendet, kann dann ausgeführt werden, wenn/falls der Druck zu Beginn des Tests nicht ausgeglichen wird. Für diese Testform wird das Ausgleichsventil 58 nicht benötigt. Dies vereinfacht die Hardware und reduziert die Wahrscheinlichkeit eines Fehlverhaltens aufgrund von Ventilleckagen oder Ausfall. Der Anfangszustand DP₀ in 5 unterliegt verschiedenen Variablen, darunter der Füllstand des Tanks, die Zusammensetzung des Kraftstoffs und die Temperatur. Jedoch unterliegt sowohl der Tank als auch das Fühlerrohr 47 denselben Variablen und somit heben sich diese Effekte im Allgemeinen auf. In regelmäßigen Abständen, etwa alle zehn Minuten, werden wie oben die Temperatur (T) und der Differenzdruck (DP) kontinuierlich gemessen. Wenn das System 10 keine Leckage hat, sollte der Druck in dem Tank in Abhängigkeit der Temperatur in vorhersehbarer und wiederholbarer Art und Weise variieren. Der Druck innerhalb des Fühlerrohrs 47 wird, ebenfalls in Abhängigkeit der Temperatur, in genau demselben Maße variieren. Falls das System 10 keine Leckage hat, so sollte der Differenzdruck zu einem Zeitpunkt (t) gleich dem Startdruck sein, oder anders ausgedrückt DP_t = DP₀. Dies ist in 5 gezeigt, während der Tank 12 erhitzt und dann gekühlt wird.
Zusammenfassend muss die folgende Logik erfüllt sein, um eine Leckagediagnose abzuschließen: WENN (T_t – T₀) ≤ x DANN KEIN TEST MÖGLICH WENN (T_t – T₀) ≥ x UND (DP_t ≠ DP₀) DANN Leckage detektiert WENN (T_t – T₀) ≥ x UND (DP_t = DP₀) DANN Leckagetes t bestanden
Somit ist die Verwendung einer Probenröhrenstruktur 15 effektiv, um zu bestimmen, ob eine Dampfleckage in einer Hochdrucktankumgebung auftritt, ohne die Notwendigkeit Druck ablassen zu müssen.
Die vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen wurden zum Zwecke der Veranschaulichung der strukturellen und funktionellen Prinzipien der vorliegenden Erfindung sowie zur Veranschaulichung der Verfahren zur Verwendung der bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben und können veränder Erfindung zu verlassen. Deshalb umfasst die Erfindung alle Modifikationen, welche vom Erfindungsgedanken im Rahmen der folgenden Ansprüche, umfasst werden.

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer Leckage in einem Dampfmanagementsystem (10) eines Kraftfahrzeugs, wobei das System (10) umfasst: einen Kraftstofftank (12) mit flüssigem Kraftstoff (46) darin und mit einen Dampfhohlraum (28) oberhalb des flüssigen Kraftstoffs (46); einen Dampfsammelkanister (14); ein Tankdrucksteuerventil (16) zwischen dem Tank (12) und dem Kanister (14) und welches eine Hochdruckseite (34), welche den Kraftstofftank (12) umfasst, und eine Niederdruckseite (32) definiert, welche den Kanister (14) umfasst; eine Unterdruckquelle (18); ein Entlüftungsventil (19) zwischen dem Kanister (14) und der Unterdruckquelle (18); ein Leckagedetektionsventil (20), welches mit dem Kanister (14) verbunden ist; und einen Prozessor (30), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen eines Fühlerrohrs (47) in dem Tank (12), wobei das Fühlerrohr (47) ein offenes Ende (48) aufweist, welches in der Nähe eines Bodens (50) des Tanks (12) angeordnet ist, so dass Kraftstoff (46) in dem Tank (12) in das offene Ende (48) eintreten kann, Bereitstellen eines Differenzdrucksensors (17), wobei eine Seite (54) von diesem mit dem Fühlerrohr (47) verbunden ist und eine weitere Seite (56) von diesem mit dem Dampfhohlraum (28) verbunden ist, so dass der Drucksensor (17) einen Differenzdruck (DP) zwischen einem Volumen des Dampfhohlraums (28) und einem Volumen des den flüssigen Kraftstoff (46) enthaltenden Fühlerrohrs (47) messen kann, Bereitstellen eines Temperatursensors (26) in dem Dampfhohlraum (28), wobei Signale von dem Drucksensor (17) und dem Temperatursensor (26) von dem Prozessor (30) empfangen werden, Messen des Differenzdrucks (DP) und der Temperatur (T) in bestimmten Zeitabständen, um die Temperatur zum Zeitpunkt Null (T₀), den Differenzdruck zum Zeitpunkt Null (DP₀), die Temperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt (T_t) und den Differenzdruck zu einem bestimmten Zeitpunkt (DP_t) zu bestimmen, und Bestimmen, ob (T_t – T₀) größer ist als ein bestimmter Wert, und wenn dies der Fall ist, Vergleichen von DP_t mit einem bestimmten Differenzdruckwert.
Verfahren nach Anspruch 1, außerdem umfassend: Ausgleichen des Druckes und des Kraftstofffüllstands in dem Fühlerrohr (47) und dem Kraftstofftank (12), um sicherzustellen, dass DP gleich 0 ist, und wobei DP_t mit Differenzdruck 0 verglichen wird, so dass eine Leckage in dem System (10) detektiert wird, wenn DP_t ≠ 0 ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Ausgleichens das Öffnen eines Ausgleichsventils (58), welches zwischen dem Tank (12) und dem Fühlerrohr (47) angeordnet ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei DP_t mit DP₀ verglichen wird, so dass eine Leckage in dem System (10) detektiert wird, wenn DP_t ≠ DP₀.
Dampfmanagementsystem für ein Kraftfahrzeug umfassend: einen Kraftstofftank (12) mit flüssigem Kraftstoff (46) darin und mit einem Dampfhohlraum (28) oberhalb des flüssigen Kraftstoffs (46); einen Dampfsammelkanister (14); ein Tankdrucksteuerventil (16), welches zwischen dem Tank (12) und dem Kanister (14) verbunden ist, wobei das Steuerventil (16) eine Hochdruckseite (34) definiert, welche den Kraftstofftank (12) umfasst sowie eine Niederdruckseite (32), welche den Kanister (14) umfasst; eine Unterdruckquelle (18); ein Entlüftungsventil (19), welches zwischen dem Kanister (14) und der Unterdruckquelle (18) geschaltet ist; ein Leckagedetektionsventil (20), welches mit dem Kanister (14) verbunden ist; einen Prozessor (30); eine Probenröhrenstruktur (15), welche ein in dem Tank (12) angeordnetes Fühlerrohr (47) aufweist, wobei das Fühlerrohr (47) ein offenes Ende (48) aufweist, welches in der Nähe eines Bodens (50) des Tanks angeordnet ist, so dass Kraftstoff (46) in dem Tank (12) in das offene Ende (48) eintreten kann; einen Differenzdrucksensor (17), von welchem eine Seite (54) mit dem Fühlerrohr (47) verbunden ist und von welchem eine weitere Seite (56) mit dem Dampfhohlraum (28) verbunden ist, so dass der Drucksensor (17) einen Differenzdruck (DP) zwischen einem Volumen des Dampfhohlraums (28) und einem Volumen des den flüssigen Kraftstoff (46) enthaltenden Fühlerrohrs (47) messen kann; und einen Temperatursensor (26) in dem Dampfhohlraum (28), wobei Signale von dem Drucksensor (17) und dem Temperatursensor (26) von dem Prozessor (30) empfangen werden, wobei der Prozessor (30) dazu ausgebildet und angeordnet ist: 1.) ein Differenzdruck(DP)-Messergebnis und ein Temperatur(T)-Messergebnis in bestimmten Zeitabständen zu empfangen, um die Temperatur zum Zeitpunkt Null (T₀), den Differenzdruck zum Zeitpunkt Null (DP₀), die Temperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt (T_t) und den Differenzdruck zu einem bestimmten Zeitpunkt (DP_t) zu bestimmen und 2.) falls (T_t – T₀) größer als ein bestimmter Wert ist, DP_t mit einem bestimmten Differenzdruckwert zu vergleichen.
System nach Anspruch 5, wobei der Prozessor (30) dazu ausgebildet und angeordnet ist, eine Leckage in dem System (10) zu erkennen, wenn DP_t ≠ DP₀ ist.
System nach Anspruch 5, außerdem umfassend ein Ausgleichsventil (58), welches zwischen dem Tank (12) und dem Fühlerrohr (47) angeordnet ist und dazu ausgebildet und angeordnet ist, den Druck und den Kraftstofffüllstand in dem Fühlerrohr (47) und dem Kraftstofftank (12) auszugleichen, um sicherzustellen, dass DP gleich 0 ist.
System nach Anspruch 7, wobei der Prozessor (30) dazu ausgebildet und angeordnet ist, eine Leckage in dem System (10) zu erkennen, wenn DP_t ≠ 0 ist.
System nach Anspruch 7, wobei das Ausgleichsventil (58) in einem Gehäuse (52) der Probenröhrenstruktur (15) bereitgestellt wird, wobei das Gehäuse (52) an den Tank (12) gekoppelt ist und sich außerhalb von diesem erstreckt.
System nach Anspruch 9, wobei der Prozessor (30) in dem Gehäuse (52) bereitgestellt wird.
System nach Anspruch 5, wobei der Prozessor (30) Teil des Leckagedetektionsventils (20) ist.
Dampfmanagementsystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend: einen Kraftstofftank (12); Mittel zum Sammeln von Dampf; Mittel zum Steuern des Drucks, welche zwischen dem Tank (12) und den Mitteln zum Sammeln von Dampf angeschlossen sind, wobei die Mittel zum Steuern des Drucks eine Hochdruckseite (34), welche den Kraftstofftank (12) umfasst und eine Niederdruckseite (32), welche die Mittel zum Sammeln von Dampf umfasst, definieren; Mittel zum Bereitstellen einer Unterdruckquelle (18); Mittel zum Entlüften, welche zwischen den Mitteln zum Sammeln von Dampf und den Mitteln zum Bereitstellen einer Unterdruckquelle (18), angeschlossen sind; ein Leckagedetektionsventil (20), welches mit den Mitteln zum Sammeln von Dampf verbunden ist; Mittel zur Datenverarbeitung; Mittel, welche in dem Tank (12) angeordnet sind, zum Aufnehmen von flüssigem Kraftstoff (46) in dem Tank (12); Mittel zum Erfassen von Differenzdruck, wobei eine Seite (54) von diesen mit den Mitteln zum Aufnehmen des flüssigen Kraftstoffs (46) verbunden ist und eine weitere Seite (56) von diesen mit dem Dampfhohlraum (28) verbunden ist, so dass der Drucksensor (17) einen Differenzdruck (DP) zwischen einem Volumen in dem Dampfhohlraum (28) und einem Volumen in den Mitteln zum Aufnehmen des flüssigen Kraftstoffs (46) messen kann; und Mittel zum Erfassen der Temperatur in dem Dampfhohlraum (28), wobei Signale von den Mitteln zum Erfassen des Differenzdrucks und den Mitteln zum Erfassen der Temperatur von den Mitteln zur Datenverarbeitung empfangen werden, wobei die Mittel zur Datenverarbeitung dazu ausgebildet und angeordnet sind: 1.) ein Differenzdruck(DP)-Messergebnis und ein Temperatur(T)-Messergebnis in bestimmten Zeitabständen zu empfangen, um die Temperatur zum Zeitpunkt Null (T₀), den Differenzdruck zum Zeitpunkt Null (DP₀), die Temperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt (T_t) und den Differenzdruck zu einem bestimmten Zeitpunkt (DP_t) zu bestimmen und 2.) falls (T_t – T₀) größer als ein bestimmter Wert ist, DP_t mit einem bestimmten Differenzdruckwert zu vergleichen.
System nach Anspruch 12, wobei die Mittel zur Datenverarbeitung dazu ausgebildet und angeordnet sind, eine Leckage in dem System (10) zu erkennen, wenn DP_t ≠ DP₀ ist.
System nach Anspruch 12, außerdem umfassend ein Ausgleichsventil (58), welches zwischen dem Tank (12) und den Mitteln zum Aufnehmen des flüssigen Kraftstoffs (46) angeordnet ist und dazu ausgebildet und angeordnet ist, den Druck und den Kraftstofffüllstand in den Mitteln zum Aufnehmen des flüssigen Kraftstoffs (46) und dem Tank (12) auszugleichen, um sicherzustellen, dass DP gleich 0 ist.
System nach Anspruch 14, wobei die Mittel zur Datenverarbeitung dazu ausgebildet und angeordnet sind, eine Leckage in dem System (10) zu erkennen, wenn DP_t ≠ 0 ist.
System nach Anspruch 14, wobei das Ausgleichsventil (58) in einem Gehäuse (52) der Mittel zum Aufnehmen des flüssigen Kraftstoffs (46) bereitgestellt wird, wobei das Gehäuse (52) an den Tank gekoppelt ist und sich außerhalb von diesem erstreckt.
System nach Anspruch 16, wobei die Mittel zur Datenverarbeitung ein Prozessor (30) sind, welcher in dem Gehäuse (52) bereitgestellt wird.
System nach Anspruch 12, wobei die Mittel zur Datenverarbeitung ein Prozessor (30) sind, welcher Teil des Leckagedetektionsventils (20) ist.