DE19527367C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Leckage in einem System zur Wiedergewinnung von Kraftstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Entgasungssystem für verdampften Kraft­ stoff zur Verhinderung, daß in einem Tank eines Benzinmotors erzeugter Kraftstoffdampf in die Atmosphäre entweicht, und bezieht sich insbesondere auf ein Diagnoseverfahren und eine Vorrichtung für ein Entgasungssystem für verdampften Kraftstoff, welches zur genauen Erfassung einer Leckage in dem Entgasungssystem für verdampften Kraftstoff geeignet ist.

Bei einem Benzinmotor ist ein Entgasungssystem für verdampften Kraftstoff vorgesehen, um zu verhindern, daß in einem Tank eines Benzinmotors erzeugter Kraftstoffdampf in die Atmosphäre entweicht.

Bei diesem System wird der Kraftstoffdampf zeitweilig durch ein Absorp­ tionsmittel in einem Tank absorbiert, während der absorbierte Kraftstoff­ dampf in eine Einlaßleitung des Motors zusammen mit Frischluft entleert wird, welche von einer Luftöffnung des Tanks angesaugt wird, um in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors verbrannt zu werden.

Das Entgasungsystem für verdampften Kraftstoff gerät manchmal während des Fahrens eines Fahrzeuges auf Grund verschiedener Ursachen außer Betrieb. Wenn sich ein Loch oder Riß ausbildet oder eine Leitung vom Kraftstofftank oder im Durchgang des verdampften Kraftstoffes zwischen dem Kraftstoffhauptbehälter und dem Tank abgetrennt wird, ist es natürlich, daß der verdampfte Kraftstoff nicht im Tank absorbiert wird, sondern in die Atmosphäre entweicht.

Da der verdampfte Kraftstoff, welcher im Tank absorbiert worden ist, nicht in die Einlaßleitung des Motors entleert werden kann, sammelt sich der Kraftstoffdampf allmählich in dem Tank und entweicht in die Atmosphäre, wenn die Menge des absorbierten Kraftstoffdampfes die absorbierbare Grenze übersteigt.

Um eine Luftverschmutzung infolge eines derartigen Ausfalls des Entgasungs­ systems für verdampften Kraftstoff zu vermeiden, ist eine Vorrichtung zur Erfassung einer Warnung an einen Fahrer über eine Leckage verdampften Kraftstoffes während des Fahrens eines Fahrzeuges vorgeschlagen worden.

DE 42 27 698 C2 betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Undichtheiten in einer Kraftfahrzeug-Tankentüftungsanlage. Diese Anlage besteht aus einem Kraftstofftank, einem Absorptionsfilter, einer den Kraftstofftank mit dem Absorptionsfilter verbindenden Entlüftungsleitung, in der ein Differenzdruck­ sensor angeordnet ist, und einer das Absorptionsfilter mit der Atmosphäre verbindenden Belüftungsleitung. In der Belüftungsleitung ist ein Sperrventil angeordnet. Eine Entsorgungsleitung, in der ein regelbares Regenerations­ ventil vorgesehen ist, und die mit einem Steuergerät zur Steuerung der Ventile ausgestattet ist, verbindet das Absorptionsfilter mit dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine. Dabei wird zur Überprüfung der Kraftfahrzeug- Tankentlüftungsanlage das Sperrventil geschlossen und durch Öffnen des Regenerierventils ein Unterdruck erzeugt. Außerdem wird der Druck in der Tankentlüftungsanlage überwacht und zur Erkennung von Lecks mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Der Druck p_T in der Tankentlüftungs­ anlage wird zuerst durch eine Verstellung des Öffnungsgrades α des Regene­ rierventils übersteuert auf ein Druckniveau p_S + δp abgesenkt und an­ schließend für eine vorgegebene Zeitdauer auf das vorgegebene Druckniveau p_S nachgeregelt. Anschließend wird das Regenerierventil geschlossen und dann eine Undichtheit der Tankentlüftungsanlage erkannt, wenn der Druck p_T innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer t_S nach dem Schließen des Regnerierventils einen vorgegebenen Schwellwert p_G übersteigt.

DE 40 03 751 A1 betrifft eine Tankentlüftungsanlage für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Überprüfen deren Funktionstüchtigkeit, wobei die Tankentlüftungsanlage einen Absorptionsfilter mit einer Belüftungsleitung aufweist, die durch ein steuerbares Absperrventil absperrbar ist. Die absperr­ bare Belüftungsleitung ermöglicht es, gezielt Unter- und Überdrücke in der Anlage einstellen zu können, um dadurch deren Funktionstüchtigkeit zu überprüfen. Dadurch lassen sich besonders sichere Aussagen über die Funk­ tionstüchtigkeit der Tankentlüftungsanlage machen.

Die DE 42 32 148 A1 betrifft ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung einer Tankan­ lage für Kraftfahrzeuge, bei dem nach Abstellen der Brennkraftmaschine der Tank mit Unterdruck beaufschlagt wird. Hierbei bleibt während der Prüfung das Tan­ kentlüftungsventil geschlossen, wobei die eigentliche Prüfung erst nach einigen Minuten nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine vorgenommen wird. Hier­ bei wird der Verlauf des Unterdrucks und/oder der erreichte maximal Wert und/oder der sich anschließende Abfall des Unterdrucks registriert und aus dem dabei gewonnen Werten die Undichtigkeit der Tankanlage festgestellt.

Eine Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Leckage in einem Entgasungssy­ stem für verdampften Kraftstoff ist z. B. in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 6-10779 (1994) vorgeschlagen worden, gemäß welcher ein Öffnungs-/Schließ-Ventil vorgesehen ist, um eine Luftöffnung eines Tanks zu öffnen oder zu schließen.

Bei dieser Vorrichtung wird das Innere des Entgasungssystems für verdampf­ ten Kraftstoff einschließlich des Kraftstoffhauptbehälters unter Unterdruck gesetzt, indem das Öffnungs-/Schließ-Ventil in der Luftöffnung geschlossen und ein Entleersteuerventil geöffnet wird und anschließend das Entleersteuer­ ventil geschlossen wird. Eine Leckage wird aus der Änderung des Druckes in dem System unter dem geschlossenen Zustand erfaßt.

Eine weitere Vorrichtung ist z. B. in der offengelegten japanischen Paten­ tanmeldung No. 5-272417 (1993) vorgeschlagen worden, gemäß welcher das Innere des Entgasungssystems für verdampften Kraftstoff unter Überdruck gesetzt wird und eine gewisse Luftmenge in das System eingespritzt wird und dann das Zeitintervall, in welchem sich der Druck auf einen vorher festgelegten Druck verringert, unter Verwendung eines Druckschalters erfaßt wird.

Um jedoch die Leckage des Entgasungssystems für verdampften Kraftstoff zu diagnostizieren, wird die Druckänderung infolge der durch die Druckdifferenz gegenüber dem Atmosphärendruck bewirkten Leckage erfaßt, unabhängig davon, welches Verfahren, das Druckentlasten oder das Unterdrucksetzen des geschlossenen Systems, angewendet wird.

Wenn die Druckschwankung infolge irgendeines anderen Grundes im Innern oder außerhalb des Systems auftritt, wird deshalb bei der Leckagediagnose ein Fehler gemacht.

Wenn Kraftstoffdampf im Innern des Kraftstoffhauptbehälters erzeugt wird, erhöht sich der Druck im Innern des Entgasungssystems für verdampften Kraftstoff. Da die Druckänderung im allgemeinen während der Diagnose auftritt und nicht von der Druckänderung infolge der Leckage unterschieden werden kann, tritt ein Fehler bei dem Diagnoseergebnis auf.

Insbesondere wird unter einem Umstand, bei welchem Kraftstoffverdampfung beschleunigt wird, z. B. nach langem Fahren des Fahrzeuges mit einer hohen Last oder nach langem Abstellen des Fahrzeuges auf einem heißen Platz, wenn die im Kraftstoffhauptbehälter verbleibende Kraftstoffmenge klein ist, die Diagnose schwierig, da der Druckanstieg durch Erhöhung der Erzeugung von verdampftem Kraftstoff infolge des Temperaturanstiegs des Kraftstoffes extrem groß wird.

Des weiteren ist die Druckänderung in Abhängigkeit von der verbleibenden Menge an Kraftstoff im Hauptbehälter verschieden, selbst wenn der Leckage­ bereich derselbe ist.

Wenn des weiteren Kraftstoff mit einer unterschiedlichen Verdampfbarkeit dem Fahrzeug eingefüllt wird, tritt ein Fehler bei der Diagnose auf, da die Entstehungsrate von verdampftem Kraftstoff verschieden ist, selbst wenn die verbleibende Menge an Kraftstoff dieselbe ist, und folglich tritt eine Diffe­ renz im Druckanstieg auf.

Andererseits stellen die äußeren Bedingungen des Entgasungssystems für verdampften Kraftstoff, d. h. die Änderung im Atmosphärendruck, ein Pro­ blem dar. Dies bewirkt eine Differenz in der Druckänderung zwischen einer geringen Höhe und einer hohen Höhe über 2000 m, selbst wenn der Lecka­ gebereich derselbe ist.

Bei der Leckagediagnose unter Verwendung der oben beschriebenen Druck­ änderung tritt ein Problem dahingehend auf, daß ein Fehler bei der Diagno­ se auftritt oder eine Schwierigkeit bei der Diagnose infolge der Druck­ schwankungsfaktoren im Innern und außerhalb des Gasentleersystems für verdampften Kraftstoff auftritt, welcher verschieden von der Leckage ist.

Bei der Diagnose eines Entgasungssystems für verdampften Kraftstoff reali­ siert die vorliegende Erfindung eine genaue Diagnose, indem eine Bezugs­ leckageeinrichtung, d. h. eine Meßeinrichtung, mit einer vorbestimmten Leckagemenge durch beabsichtigtes Bewirken einer bekannten Leckage unter Verwendung der Meßeinrichtung unter derselben Bedingung des Diagnostizie­ rens einer Leckage geschaffen wird und indem die Druckänderung mit der Druckänderung unter Verwendung der Bezugsleckageeinrichtung verglichen wird.

Bei dem Verfahren des Diagnostizierens der Leckage durch Druckentlasten oder Unterdrucksetzen und Abschließen des Inneren des Entgasungssystems für verdampften Kraftstoff und durch Halten des Systems unter Druckdiffe­ renzen gegenüber Atmosphärendruck und anschließend durch Erfassen der Druckänderung tritt eine Differenz der Druckänderungen im Innern des Gasentleersystems für verdampften Kraftstoff zwischen den Zuständen auf, wenn die Meßeinrichtung geöffnet und wenn sie geschlossen wird.

Es ist möglich, die Empfindlichkeit der Differenz der Druckänderungen bezüglich der Leckage unter der Bedingung während der Diagnose wie z. B. Kraftstofftemperatur, Atmosphärendruck, Menge des verbleibenden Kraft­ stoffes, Kraftstoffeigenschaft usw. zu erhalten.

Ein Ziel der Erfindung ist es, die Genauigkeit der Leckagediagnose des Entgasungs- bzw. Gasentleersystems für verdampften Kraftstoff zu verbes­ sern, indem der Effekt infolge der Verdampfung des Kraftstoffs im Innern des Hauptbehälters beseitigt wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Meßeinrichtung derart zu schaffen, daß im Fall des beabsichtigten Ablassens des verdampften Kraft­ stoffes der entwichene Kraftstoffdampf nicht in die Atmosphäre entlassen wird, sondern von dem geschlossenen Entgasungs- bzw. Gasentleersystem für verdampften Kraftstoff in den Einlaßabschnitt eines Motors, z. B. den Ab­ schnitt zwischen einem Luftfilter und einer Drosselklappe, entleert wird, wobei der Einlaßabschnitt einen Druck nahe dem Atmosphärendruck auf­ weist.

Diese Aufgabe wird mit dem auf das Verfahren gerichteten Patentanspruch 1 und mit dem auf die Vorrichtung gerichteten Patentanspruch 3 gelöst. Die jeweils hierauf zurückbezogenen Unteransprüche gestalten einerseits das Verfahren und andererseits die Vorrichtung in vorteilhafter Weise weiter aus.

Im Fall des Ausführens der Diagnose durch Unterdrucksetzen wird der Kraftstoffdampf, welcher durch die Meßeinrichtung entweicht, in die Zylinder von der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe zusammen mit Einlaßluft eingesaugt. Deshalb wird der verdampfte Kraftstoff zur Verbrennung zu­ geführt und wird folglich nicht in die Atmosphäre entlassen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert.

Fig. 1 ist eine Ansicht, welche die Struktur eines ersten Ausführungs­ beispiels gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist eine Ansicht, welche ein Ausführungsbeispiel zeigt, in welchem ein Meßventil und ein Absperrventil in einer Einheit integriert sind.

Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, welches die Funktionsabläufe verschiedener Steuerventile zeigt, die zur Diagnose bei dem ersten Ausführungs­ beispiel verwendet werden.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm des Diagnoseablaufs bei dem ersten Aus­ führungsbeispiel.

Fig. 5 ist eine Ansicht, welche die Struktur eines zweiten Ausführungs­ beispiels gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm, welches die Funktionsabläufe verschiedener Steuerventile zeigt, die zur Diagnose bei dem zweiten Ausführungs­ beispiel verwendet werden.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm des Diagnoseprozesses bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm des Diagnoseprozesses bei einem dritten Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 ist eine Ansicht, welche die Struktur eines ersten Ausführungsbei­ spiels gemäß der Erfindung zeigt. Die Figur zeigt einen Kraftstoffhaupt­ behälter 1, einen Tank 2, ein erstes Steuerventil 3, d. h. ein Entleer- bzw. Spülventil, eine Einlaßleitung 8 sowie in einem Gasentleer- bzw. Entgasungs­ system für verdampften Kraftstoff, welches diese Komponenten mit einem Leitungssystem verbindet, eine Diagnosevorrichtung, welche ein zweites Steuerventil 4, d. h. ein Absperrventil, ein drittes Steuerventil 5, d. h. ein Meßventil, einen Druckdifferenzsensor 6 sowie einen Drucksensor und eine Steuerungsvorrichtung 7.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das zweite Steuerventil 4, d. h. ein Absperrventil, und das dritte Steuerventil 5, d. h. das Meßventil, in einer Einheit integriert sind. Das dritte Steuerventil 5, d. h. das Meßventil, weist eine Meßöffnung auf, an der der Meßwert im voraus gemessen wird.

Die Betriebszeitabläufe der verschiedenen Steuerventile, welche für die Diagnose verwendet werden, sowie die Druckvariation im Innern des Sy­ stems werden nun nachfolgend unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben.

Im normalen Zustand ist das erste Steuerventil 3, d. h. das Entleerventil, geschlossen, während das zweite Steuerventil 4, d. h. das Absperrventil, und das dritte Steuerventil 5, d. h. das Meßventil, offengehalten werden, um zu verhindern, daß der im Kraftstofftank erzeugte Kraftstoffdampf in die Atmo­ sphäre entweicht, und damit er im Tank 2 absorbiert wird.

Wenn das erste Steuerventil 3, d. h. das Entleerventil, gemäß dem Betriebs­ zustand des Motors geöffnet wird, wird der einmal im Tank 2 absorbierte Kraftstoffdampf aus dem Tank 2 entfernt und an die Einlaßleitung zusammen mit der Luft übertragen, welche durch das zweite Steuerventil 4 strömt, welches zur Atmosphäre geöffnet ist, um der Verbrennung im Motor zu­ geführt zu werden, da der Druck im Innern der Einlaßleitung Unterdruck ist.

Wenn eine Leckagediagnose ausgeführt wird, sind anfänglich das zweite Steuerventil 4, d. h. das Absperrventil, und das dritte Steuerventil 5, d. h. das Meßventil, geschlossen, während das erste Steuerventil 3, d. h. das Entleerventil, geöffnet ist.

Das Innere des Gasentleer- bzw. Entgasungssystems für verdampften Kraft­ stoff wird rasch druckentlastet, da der Druck im Innern der Einlaßleitung ein Unterdruck ist.

Der Druck im Innern des Systems wird mittels des Druckdifferenzsensors 6 des Drucksensors gemessen, und das erste Steuerventil ist in Abhängigkeit von der Druckdifferenz (p_a - p_t0) bezüglich des Atmosphärendruckes p_a ge­ schlossen.

Im Ergebnis wird der Systemdruck konstant gehalten, wenn keine Leckage auftritt, da das System geschlossen ist.

Wenn es irgendeine Leckage irgendwo in dem System gibt, erreicht der Druck allmählich den Atmosphärendruck mit einer Geschwindigkeit, die von der Menge der Leckage abhängt.

Nach einer vorher festgelegten Zeitperiode (t₁-t₀) wird die Druckdifferenz (p_a - p_t1) gemessen, und dann wird das dritte Steuerventil 5, d. h. das Meß­ ventil, geöffnet.

Nach einer vorher festgelegten Zeitperiode (t₂-t₁) wird die Druckdifferenz (p_a - p_t2) gemessen. Der obenbeschriebene Prozeß wird durch die Steuerungs­ vorrichtung 7 ausgeführt, und die Leckage des Gasentleer- bzw. Entgasungs­ systems für verdampften Kraftstoff wird auf der Basis der Druckdifferenzen (p_a - p_t1) und (p_a - p_t2) abgeschätzt.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das den Diagnoseprozeß zeigt, welcher mit der Steuerungsvorrichtung 7 ausgeführt wird. Das zweite und das dritte Steuer­ ventil 4 und 5 werden geschlossen gehalten, während das erste Steuerventil 3 geöffnet ist. Das Innere des Gasentleer- bzw. Entgasungssystems für verdampften Kraftstoff wird rasch druckentlastet, da das verdampfte Gas in die Einlaßleitung bei einem Unterdruck gesaugt wird.

Wenn der Druck eine vorher festgelegte Druckdifferenz (p_a - p_t0) erreicht, ist das erste Steuerventil geschlossen. Der Druck erhöht sich allmählich infolge der Leckage, und nachdem das System eine vorher festgelegte Zeitperiode so belassen wird, werden die Druckdifferenz (p_a - p_t1) und die Druckände­ rungsrate dp_t1/dt gemessen. Dann wird das dritte Steuerventil (Meßventil) geöffnet.

Der Druckanstieg infolge der Leckage wird beschleunigt, und nachdem das System während einer vorher festgelegten Zeitperiode belassen wurde, werden die Druckdifferenz (p_a - p_t2) und die Druckänderungsrate dp_t2/dt gemessen. Wiederum ist das dritte Steuerventil 5 geschlossen.

Da der Systemdruck Atmosphärendruck erreicht hat, ist der Druckanstieg infolge der Leckage fast eliminiert, und der Druckanstieg infolge der Ver­ dampfung des Kraftstoffes wird dominant.

Nachdem das System während einer vorher festgelegten Zeitperiode belassen wurde, wird die Druckänderungsrate dp_t3/dt gemessen. Unter Verwendung der oben gemessenen Ergebnisse wird eine Leckage A₁ gemäß den nachfol­ genden Berechnungen ermittelt.

Der Druck ρ im Innern des geschlossenen Gasentleer- bzw. Entgasungs­ systems für verdampften Kraftstoff kann grundlegend durch Gleichung (1) ausgedrückt werden.

dp/dt = (RT/V) [A√{2ρ(p_a - p)} + (p_s - p_g)]. . . (1)

In der Gleichung bedeuten: A die Leckagefläche bzw. den Leckagebereich, R die Gaskonstante, T die Temperatur des Gases, V das Volumen des Gasentleer- bzw. Entgasungssystems für verdampften Kraftstoff, ρ die Dichte des Gases, p_a Atmosphärendruck, p_s gesättigter Dampfdruck, p_g Partialdruck des Gases, k Verdampfungsrate.

Unter diesen Werten ist das Volumen des Entgasungs- bzw. Gasentleersy­ stems für verdampften Kraftstoff V ein Parameter, der mit der Menge an im Hauptbehälter verbleibenden Kraftstoff variiert, während die Dichte des Gases ρ und der Anteil des Kraftstoffdampfdruckes k(p_s - p_g) Parameter sind, die mit der Temperatur des Kraftstoffes variieren.

Unter Verwendung von Gleichung (1) kann die Leckagefläche A₁ durch Einfügen der oben gemessenen Werte der Druckdifferenzen (p_a - p_t1), (p_a - p_t2) und (p_a - p_t3) sowie der Druckänderungsraten dp_t1/dt, dp_t2/dt und dp_t3/dt in Gleichung (2) erhalten werden. Darin bedeutet A_g die Leckagefläche des Meßventils.

A₁ = A_g/[(dp_t2/dt - dp_t3/dt)/(dp_t1/dt - dp_t3/dt) .√(p_a - p_t1)/(p_a - p_t2)} - 1]. . . (2)

Wenn die Leckagefläche A₁ einen vorher festgelegten Wert übersteigt, wird eingeschätzt, daß die Leckagefläche abnormal ist, und ein Alarm wird ausgegeben. Nach Beendigung der Diagnose sind das zweite und das dritte Steuerventil 4 und 5 geöffnet, um den Druck im Innern des Entgasungs- bzw. Gasentleersystems für verdampften Kraftstoff auf nahezu den Atmosphä­ rendruck zurückzuführen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es aus einem Vergleich der Gleichung (2) mit Gleichung (1) klar, daß das Volumen des Entgasungs- bzw. Gasentleer­ systems für verdampften Kraftstoff V, die Dichte des Gases ρ und der Anteil des Kraftstoffdampfdruckes k(p_s - p_g) in Gleichung (1) in Gleichung (2) eliminiert sind, und demgemäß das Ergebnis der Diagnose nicht durch die Menge an im Hauptbehälter verbleibenden Kraftstoffes oder der Kraftstoff­ temperatur beeinflußt wird.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Diagnoseverfahren des Unterdrucksetzens des Inneren des Gasentleersystems für verdampften Kraft­ stoff angewendet. Fig. 5 ist eine Ansicht, welche die Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Dabei handelt es sich um ein Verfahren welches die Diagnose unter einem Überdruckzustand durch Unterdrucksetzen des Innern des Gasentleersystems für verdampften Kraftstoff ausführt. Als eine Vorrichtung 10 zum Unter­ drucksetzen kann eine Luft-Spezialzweckpumpe oder eine Sekundärluftpumpe verwendet werden, welche im Abgasbereich des Motors zur Unterstützung der Oxidation von Kohlenwasserstoffen unter Verwendung eines Katalysators eingesetzt wird.

Bei diesem Verfahren des Unterdrucksetzens ist eine Seite des dritten Steuerventils (Meßventil) 5 mit dem Tank 2 verbunden, während die andere Seite mit der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe 9 des Motors ver­ bunden ist, d. h. das Gas, das von dem dritten Steuerventil 5 entweicht, wird nicht in die Atmosphäre abgegeben, sondern im Motor verbrannt.

Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm, welches die Funktionsabläufe verschiedener Steuerventile 3, 4 und 5 zeigt, die zur Diagnose bei dem zweiten Aus­ führungsbeispiel verwendet werden. Die Diagnose wird ausgeführt, indem das dritte Steuerventil 5 stets geschlossen wird.

Bevor die Diagnose ausgeführt wird, wird das zweite Steuerventil 4 offenge­ halten, damit es in einem geöffneten Zustand bezüglich der Atmosphäre ist, während das dritte Steuerventil 5 geschlossen gehalten wird.

Anfänglich ist das zweite Steuerventil 4 geschlossen, während die Vorrich­ tung 10 zum Unterdrucksetzen so betätigt wird, daß das System bis zu einer vorher festgelegten Druckdifferenz (p_t0 - p_a) bezüglich des Atmosphärendruckes unter Druck gesetzt wird.

Die Funktion der Vorrichtung 10 zum Unterdrucksetzen wird gestoppt und das System wird während einer vorher festgelegten Zeitperiode (t₁ -t₀) belassen. Das dritte Steuerventil 5 wird während einer vorher festge­ legten Zeitperiode (t₂-t₁) geöffnet, um den Druck durch Entweichen des Gases über die Meßbohrung zu verringern.

Als nächstes wird das dritte Steuerventil 5 geschlossen, während das zweite Steuerventil 4 während (t₃-t₂) geöffnet ist und danach geschlossen wird, um das System in den Zustand vor der Diagnose zurückzuführen.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm des Diagnoseprozesses, welcher in der Steue­ rungsvorrichtung 7 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Das erste, das zweite und das dritte Steuerventil 3, 4 und 5 werden geschlossen gehalten, während die Vorrichtung zum Unterdrucksetzen eingeschaltet und weiter angetrieben wird, um den Druck anzuheben, bis der Druck eine vorher festgelegte Druckdifferenz (p_t0 - p_a) erreicht.

Wenn die Druckdifferenz (p_t0 - p_a) wird, wird das System dabei gehalten, da die Druckdifferenz (p_t1 - p_a) und die Druckänderungsrate dp_t1/dt gemessen werden sollen. Dann wird das dritte Steuerventil 5 geöffnet, und die Druck­ differenz (p_t2 - p_a) und die Druckänderungsrate dp_t2/dt werden gemessen.

Danach wird das dritte Steuerventil 5 geschlossen, und die Druckänderungs­ rate dp_t1/dt wird nach einer vorher festgelegten Zeitperiode gemessen. Unter Verwendung der oben aufgeführten gemessenen Daten wird die Leckagefläche A₁ gemäß Gleichung (2) erhalten.

Wenn die Fläche A₁ den vorher festgelegten Wert übersteigt, wird beurteilt, daß die Leckage groß ist, und ein Alarm wird ausgegeben. Die Diagnose wird durch Öffnen des zweiten Steuerventils 4 beendet.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm für den Diagnoseprozeß zur Beschleunigung der Diagnose. Sobald das System auf eine vorher festgelegte Druckdifferenz (p_t0 - p_a) unter Druck gesetzt wurde, wird das dritte Steuerventil 5 geöffnet.

Nach einer vorher festgelegten Zeitperiode werden die Druckdifferenz (p_t1 - p_a) und die Druckänderungsrate dp_t1/dt gemessen. Die Leckageflächen (A₁ + A_g) werden gemäß Gleichung (1) erhalten.

In Gleichung (1) werden die vorbestimmten Werte für die Gaskonstante R, die Temperatur des Gases T, das Volumen des Entgasungs- bzw. Gasentleer­ systems für verdampften Kraftstoff V und die Dichte des Gases ρ sowie der Kraftstoffverdampfungsterm k(p_s - p_g) vernachlässigt.

Wenn die Leckageflächen (A₁ + A_g) kleiner sind als ein vorher festgelegter Wert, wird beurteilt, daß keine Leckage auftritt. Wenn die Leckagefläche den vorher festgelegten Wert übersteigt, wird das dritte Steuerventil 5 ge­ schlossen, und nach einer vorher festgelegten Zeitperiode werden die Druck­ differenz (p_t2 - p_a) und die Druckänderungsrate dp_t2/dt gemessen.

Unter Verwendung der oben gemessenen Daten wird die Leckagefläche A₁ gemäß Gleichung (2) durch Setzen der Druckänderungsrate dp_t3/dt = 0 erhal­ ten. Wenn die Fläche A₁ einen vorher festgelegten Wert übersteigt, wird beurteilt, daß die Leckage groß ist und ein Alarm wird ausgegeben. Die Diagnose wird durch Öffnen des zweiten und des dritten Steuerventils 5 vervollständigt.

Durch Ausführen der Diagnose, während das dritte Steuerventil 5 offenge­ halten wird, ist es möglich, in einer sehr kurzen Zeitspanne zu diagnosti­ zieren, selbst wenn die Druckänderung infolge der Verdampfung des Kraft­ stoffes groß ist.

Das Unterdruckverfahren benötigt keine Vorrichtung zum Unterdrucksetzen. Andererseits beeinflußt bei dem Überdruckverfahren die Diagnose nicht die Verbrennung des Motors, da die Diagnose ausgeführt werden kann, während das erste Steuerventil 3 geschlossen gehalten ist.

Bei beiden Verfahren kann die Leckagefläche A₁ genau unter Verwendung des dritten Steuerventils 5 erfaßt werden.

Obwohl die zuvor erwähnten Ausführungsbeispiele die Einrichtungen anwen­ den, um die Druckdifferenzen bezüglich des atmosphärischen Druckes zu jeder vorher festgelegten Zeitperiode messen, ist es möglich, eine Einrich­ tung anzuwenden, um die Druckänderungsraten bei vorher festgelegten Druckdifferenzen zu messen.

Anstelle des Messens der Druckänderungsrate in kleinen Zeitintervallen kann des weiteren ein Durchschnittswert in einem bestimmten Zeitintervall ver­ wendet werden.

Obwohl die Druckänderungsrate bei den zuvor erwähnten Ausführungsbei­ spielen direkt verwendet wird, ist es möglich, die Diagnose unter Verwen­ dung einer äquivalenten Höhe der Druckänderungsrate auszuführen, welche erhalten wird, z. B. durch Einspritzen bzw. Einblasen einer bestimmten Menge an Luft in das System zur Druckerhöhung unter Verwendung der Vorrichtung zum Druckerhöhen und durch Messen der Zeit, bis der Druck auf den ursprünglichen Druck abfällt.

Bei der Diagnose gemäß der vorliegenden Erfindung kann bezüglich des Diagnoseergebnisses kein Unterschied der Abhängigkeit von dem Betriebs­ zustand des Motors auftreten, da die Empfindlichkeit der Druckänderung bezüglich Leckage während der Diagnose überprüft wird.

Um eine Leckage des Entgasungs- bzw. Gasentleersystems für verdampften Kraftstoff zu diagnostizieren, ist es deshalb nicht notwendig, zusätzlich einen Sensor für die Kraftstofftemperatur, einen Sensor für den Atmosphärendruck, einen Sensor für den im Hauptbehälter verbleibenden Kraftstoff usw. zu installieren.

Claims (8)

1. Verfahren zum Diagnostizieren einer Leckage in einem System zur Wie­ dergewinnung von Kraftstoff, der aus einem Kraftstofftank eines Verbren­ nungsmotors verdampft ist, durch Erfassen der Leckage unter Verwendung einer Einrichtung mit einem Entleerventil (3), einem Absperrventil (4) und einem Messventil (5) zum definierten Öffnen und Schließen des Systems, das die folgenden Schritte umfasst:

• - Druckaufbau oder -abbau im System;
• - Schließen des Systems;
• - Einstellen eines kontrollierten Gasstroms in zwei Stufen unter Verwendung des Absperrventils (4) und des Messventils (5);
• - Erfassen der Drücke oder Druckänderungen während wenigstens zwei Stufen; und
• - Vergleichen der so erhaltenen Werte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vergleichen der Werte folgende Schritte umfasst:

• - Erhalten von Druckänderungsraten während den zwei Stufen; und
• - Berechnen der Differenz zwischen den Druckänderungsraten.

3. Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Leckage in einem System zur Kraftstoffrückgewinnung, welcher aus einem Kraftstofftank eines Ver­ brennungsmotors verdampft ist, unter Verwendung einer Einrichtung zum definierten Öffnen und Schließen des Systems, das aufweist:

- ein erstes Steuerventil (3) zum Entleeren von absorbiertem Kraft­ stoffdampf in die Einlassleitung eines Motors;

• - ein zweites Steuerventil (4) zum Druckaufbau oder Druckabbau im System; und
• - ein drittes Steuerventil (5) zum Erfassen der Drücke oder Druckän­ derungen innerhalb des Systems.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Erhalten von Druckänderungsraten während den zwei Stufen; und
eine Einrichtung zum Berechnen der Differenz zwischen den Druckände­ rungsraten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des dritten Steuerventils (5) mit einem Teil (2) des geschlossenen Systems und ein weiteres Ende des dritten Steuerventils (5) mit einem Motorteil (9) verbunden ist, welches einen Druck nahe dem Atmosphärendruck auf­ weist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Steuerventil (5) unter Ausbildung einer Messblende eine Öffnung mit einer vorbestimmten Leckagefläche (A_g) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Steuerventil (5) und das zweite Steuerventil (4) in einer Einheit integriert sind.