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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Durchflußmenge durch
ein Regenerierventil einer Tankentlüftungsanlage.
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Eine
derartige Tankentlüftungsanlage
wird bei Kraftfahrzeugtanksystemen mit einem Tank, der über ein
Aktivkohlefilter und über
ein Tankentlüftungsventil
mit einem Saugrohr einer Brennkraftmaschine verbunden ist, eingesetzt.
In dem Saugrohr ist eine Drosselklappe angeordnet.
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Durch
Verdunstung entstehen in dem Tank Kohlenwasserstoffe, die sich in
dem Aktivkohlefilter anlagern. Zur Regenerierung des Aktivkohlefilters wird
das Tankentlüftungsventil
geöffnet,
so daß aufgrund
des in dem Saugrohr herrschenden Unterdrucks Luft der Atmosphäre durch
das Aktivkohlefilter gesaugt wird, wodurch die in dem Aktivkohlefilter angelagerten
Kohlenwasserstoffe in das Saugrohr gesaut und der Brennkraftmaschine
zugeführt
werden.
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Ein
derartiges, aus dem Stand der Technik bekanntes Tankentlüftungssystem
ist beispielsweise in 3 schematisch dargestellt.
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Problematisch
bei derartigen Tankentlüftungsanlagen
ist, dass durch die Zuführung
der Kohlenwasserstoff-Gase über
das Regenerierventil das der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführte Gemisch
negativ beeinflusst wird, was zu einer Verschlechterung der katalytisch
gereinigten Abgaswerte der Brennkraftmaschine führen kann. Es ist deshalb erforderlich,
die durch das Regenerierventil strömende Menge möglichst
genau zu bestimmen, um sie bei der Gemischaufbereitung berücksichtigen
zu können.
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Bei
bekannten Verfahren zur Bestimmung der Durchflussmenge durch ein
Regenerierventil einer Tankentlüftungsanlage
wird die Durchflusskennlinie des Regenerierventils vermessen. Die
vermessene Kennlinie wird in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine abgelegt
und adressiert.
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Aus
der
DE 41 20 279 A1 (D1)
ist bereits ein Kraftstoffversorgungssystem bekannt, bei dem Kraftstoffgas
aus einem Adsorptionsmittel der Verbrennung einer Brennkraftmaschine
zugeführt
wird. Die zugeführte
Kraftstoffgasmenge wird in Abhängigkeit des
atmosphärischen
Drucks, des Saugrohrdrucks, der Temperatur der einströmenden Luft
und einer Querschnittsfläche
eines so genannten Beseitigungsdurchlasses bestimmt.
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Nachteilig
bei diesen Verfahren ist jedoch, dass der Einfluss eines sich ändernden
Druckes an der dem Saugrohr abgewandten Seite des Regenerierventils
nicht berücksichtigt
werden kann. Eine derartige Druckänderung kann beispielsweise
durch einen Druckabfall am Adsorptionsfilter durch Änderung
des Strömungswiderstandes
infolge von Alterung, durch eine Ausgasung der in dem Kraftfahrzeugtanksystem
befindlichen Flüssigkeit
oder durch eine Druckerhöhung
im Tank durch den Einsatz einer Druckquelle zur Erzeugung eines
Drucks in dem Tanksystem, wie sie beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten
Patentanmeldung Nr. 196 25 702.6 hervorgeht, hervorgerufen werden.
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Ferner
kann sich der Druck auf der dem Saugrohr abgewandten Seite des Regenerierventils aufgrund
einer Höhenänderung
des Einsatzortes der Brennkraftmaschine ändern.
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Aufgrund
der oben dargelegten Einflüsse des
sich ändernden
Drucks auf der dem Saugrohr abgewandten Seite des Regenerierventils
kann der Volumenstrom durch das Regenerierventil nur schlecht bestimmt
werden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Brennkraftmaschine
unter hoher Last betrieben wird, d.h. bei geöffneter Drosselklappe und deshalb
bei einem hohen Saugrohrdruck, da dann der Durchfluß durch
das Regenerierventil kleiner wird. In diesem Zustand wirken sich
Druckänderungen
sehr stark auf den durch das Regenerierventil fließenden Volumenstrom
aus.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung
der Durchflußmenge
durch ein Regenerierventil einer Tankentlüftungsanlage derart weiterzubilden,
daß mit
möglichst
einfachen technischen Mitteln eine möglichst präzise Bestimmung der Durchflußmenge ermöglicht wird,
wobei Umgebungseinflüsse
wie Alterung des Adsorptionsfilters, eine Änderung der Einsatzhöhe der Brennkraftmaschine,
eine Ausgasung der in dem Tanksystem befindlichen Flüssigkeit
u.dgl. berücksichtigt
werden sollen.
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Vorteile der
Erfindung
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Bestimmung der Durchflußmenge durch
ein Regenerierventil einer Tankentlüftungsanlage der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Differenz
der Drücke,
die jeweils an der dem Saugrohr zu- und abgewandten Seite des Regenerierventils
anliegen, bestimmt werden und aus deren Differenz auf den durch
das Regenerierventil strömenden
Volumenstrom geschlossen wird.
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Die
Bestimmung des Drucks, der sowohl an der dem Saugrohr zugewandten
Seite als auch an der dem Saugrohr abgewandten Seite des Regenerierventils
anliegt, und das Schliessen aus deren Differenz auf den durch das
Regenerierventil strömenden
Volumenstrom hat den besonders großen Vorteil, daß sämtliche
Einflüsse
auf den Druck, der auf der dem Saugrohr abgewandten Seite des Regenerierventils
anliegt, einwirken, berücksichtigt
werden können.
So können
beispielsweise eine Änderung der
Betriebshöhe
der Brennkraftmaschine, eine Ausgasung der in dem Tanksystem befindlichen
Flüssigkeit
genauso berücksichtigt
werden, wie ein Druckabfall am Adsorptionsfilter durch alterungsbedingte Änderung
seines Strömungswiderstandes.
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Rein
prinzipiell kann die Differenz der Drücke an der dem Saugrohr zugewandten
Seite des Regenerierventils und an der dem Saugrohr abgewandten Seite
des Regenerierventils auf unterschiedlichste Art und Weise erfaßt werden.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
sieht vor, daß die
Druckdifferenz durch einen zu dem Regenerierventil parallel geschalteten
Differenzdrucksensor erfaßt
wird. Dies ermöglicht
die direkte Erfassung der Druckdifferenz durch einen Differenzdrucksensor und
somit die unmittelbare und präzise
Bestimmung des durch das Regenerierventil fließenden Volumenstroms.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens ist vorgesehen, daß der Druck auf der dem Saugrohr
zugewandten Seite und der Druck auf der dem Saugrohr abgewandten
Seite separat bestimmt werden. Hierdurch ist zur Differenzdruckbestimmung
insbesondere kein technisch aufwendiger und daher kostspieliger
Differenzdrucksensor notwendig.
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Hinsichtlich
der Bestimmung des Drucks auf der dem Saugrohr zugewandten Seite
sind die unterschiedlichsten Ausführungsformen denkbar.
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Der
Druck kann beispielsweise mittels eines Saugrohrdruckmodells bestimmt
werden.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
sieht vor, daß der
Druck an der dem Saugrohr zugewandten Seite durch einen Drucksensor
erfaßt wird.
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Dies
hat insbesondere den großen
Vorteil, daß ein
zur Bestimmung des Lastsignals verwendeter Drucksensor zur Bestimmung
des durch das Regenerierventil strömenden Volumenstroms mitbenutzt
werden kann.
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Der
Druck an der dem Saugrohr abgewandten Seite wird vorteilhafterweise
durch einen Drucksensor erfaßt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens ist dabei vorgesehen, daß der Drucksensor ein Differenzdrucksensor
ist, der in der Brückendiagonale
einer Druckteilerbrücke
angeordnet ist, deren einer Zweig zwei zwischen einer Druckquelle
zur Beaufschlagung des Tanksystems mit Druck und der Atmosphäre angeordnete
Strömungswiderstände und
deren anderer Zweig einen weiteren Strömungswiderstand und den Strömungswiderstand
des Tanksystems umfaßt.
Auf diese Weise kann eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Prüfung der
Dichtheit eines Tanksystems, wie es beispielsweise aus der nicht
vorveröffentlichten
Patentanmeldung Nr. 196 25 702.6 hervorgeht, auf die für vorliegende
Erfindung Bezug genommen wird, gleichzeitig zur Bestimmung des durch
das Regenerierventil strömenden
Volumenstroms verwendet werden, so daß keine zusätzlichen Sensoren u.dgl. notwendig
sind und hierdurch nicht nur eine technisch einfache und störunanfällige, sondern
auch kostengünstige
Realisierung des Verfahrens ermöglicht
wird.
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Die
Strömungswiderstände sind
dabei vorzugsweise so dimensioniert, daß sie dieselbe Größe wie der
Strömungswiderstand
eines kleinsten zu diagnostizierenden Lecks des Tanksystems aufweisen. Möglich ist
es aber auch, daß die
Strömungswiderstände unterschiedliche
Größe aufweisen.
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Zeichnung
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden
Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Bestimmung der Durchflußmenge
durch ein Regenerierventil einer Tankentlüftungsanlage;
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2 schematisch
den Volumenstrom eines Regenerierventils über der Differenz des an der
dem Saugrohr abgewandten Seite des Regenerierventils herrschenden
Drucks und des an der dem Saugrohr zugewandten Seite des Regenerierventils
herrschenden Drucks und
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3 schematisch
ein an sich bekanntes Kraftfahrzeugtanksystem.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Wie
aus 3 hervorgeht, umfaßt ein aus dem Stand der Technik
bekanntes Kraftfahrzeugtanksystem einen Tank 10, der über ein
Aktivkohlefilter 12 und über ein Tankentlüftungs-
oder Regenerierventil 14 mit einem Saugrohr 20 einer
(nicht dargestellten) Brennkraftmaschine verbunden ist. In dem Saugrohr 20 ist
eine Drosselklappe 22 angeordnet.
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Durch
Verdunstung entstehen in dem Tank 10 Kohlenwasserstoff-Gase,
die sich in dem Aktivkohlefilter 12 anlagern. Zur Regenerierung
des Aktivkohlefilters 12 wird das Tankentlüftungsventil 14 geöffnet, so
daß aufgrund
des in dem Saugrohr 20 herrschenden Unterdrucks Luft der
Atmosphäre
durch das Aktivkohlefilter 12 gesaugt wird, wodurch die
in dem Aktivkohlefilter 12 angelagerten Kohlenwasser stoffe
in das Saugrohr 20 gesaugt und der Brennkraftmaschine zugeführt werden.
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Wie
aus 1 hervorgeht, kann zur Prüfung der Dichtheit des Kraftfahrzeugtanksystems
eine Druckquelle 30 beispielsweise in Form einer Pumpe vorgesehen
sein, die über
eine Druckteiler-Brücke 40 mit
dem Kraftfahrzeugtanksystem verbunden ist.
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Die
Druckteiler-Brücke 40 umfaßt einen
Brückenzweig 41 in
dem zwischen der Pumpe 30 und der Atmosphäre zwei
Strömungswiderstände 42, 43 angeordnet
sind. Der andere Brückenzweig 46 umfaßt einen
weiteren Strömungswiderstand 47,
der über
das Aktivkohlefilter 12 mit dem Kraftfahrzeugtank 10 verbunden
ist, sowie den Strömungswiderstand
des Kraftfahrzeugtanksystems.
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Die
Strömungswiderstände 42, 43 und 47 sind
dabei so dimensioniert, wie der Strömungswiderstand eines kleinsten
zu diagnostizierenden Lecks des Tanksystems.
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Ein
Verfahren zur Dichtheitsprüfung
geht beispielsweise aus der Patentanmeldung Nr. 196 25 702.6, auf
die für
vorliegende Erfindung Bezug genommen wird, hervor.
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In
der Brückendiagonale
ist ein Differenzdruckmesser 50 angeordnet, auf dessen
einer Seite der Druck p2 und auf dessen
anderer Seite der Druck p1 anliegt. Der
durch den Differenzdrucksensor 50 gemessene Druck p1 – p2 entspricht bei abgeschalteter Pumpe 30 dem
Druck, der an dem dem Saugrohr abgewandten Seite des Regenerierventils 14 gemessen
wird, d.h. dem Druck pAKF des Ausgangs des
Aktivkohlefilters 12. Möglich
ist es aber auch, einen Differenzdrucksensor parallel zu dem Regenerierventil 14 anzuordnen,
wie es in 1 schematisch dargestellt ist.
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Zur
Bestimmung der Durchflußmenge
durch das Regeneriervenil 14 der Tankentlüftungsanlage wird
nun der Druck pAKF auf der dem Saugrohr 20 abgewandten
Seite des Regenerierventils 14 sowie der Saugrohrdruck
psaug bestimmt und hieraus auf den auf das
Regenerierventil 14 strömenden
Volumenstrom geschlossen.
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Der
Saugrohrdruck psaug wird beispielsweise über ein
Saugrohrdruckmodell bestimmt oder durch einen im Saugrohr 20 angeordneten
Saugrohrdrucksensor 23 gemessen.
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Zur
Messung des Drucks, der an der dem Saugrohr 20 abgewandten
Seite des Regenerierventils 14 anliegt, wird zunächst ein
Bypassventil 61 geöffnet.
Bei ausgeschalteter Pumpe 30 entspricht der Druck p2 dem Umgebungsdruck, so daß die von
dem Differenzdruckmesser 50 erfaßte Druckdifferenz p1 – p2 dem aktivkohlefilterseitigen Druck, d.h.
dem Druck pAKF, der auf der dem Saugrohr 20 abgewandten
Seite des Regenerierventils 14 anliegt, entspricht.
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Bei
abgeschalteter Pumpe gilt demnach pAKF =
p1 – p2
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Ein
eventuell vorhandener Drucksensor-Offset wird bei vorgegebenen Umgebungsbedingungen gemessen
und berücksichtigt.
Diese Umgebungsbedingungen sind ein geschlossenes Regenerierventil 14,
eine ausgeschaltete Pumpe 30 sowie ein Betriebszustand,
in dem sichergestellt ist, daß die
in dem Tank befindliche Flüssigkeit
nicht gast und der beispielsweise bei einem Kaltstart eines Kraftfahrzeugs
realisiert ist.
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Wenn
die Pumpe 30 eingeschaltet ist, beispielsweise um eine
Dichtheitsprüfung
des Tanksystems vornehmen zu können,
oder zur Erhöhung
der Regenerierrate des Aktivkohlefilters 12, liegt an dem Anschluß p2 des Differenzdrucksensors nicht mehr der
Umgebungsdruck an, sondern etwa 50 % des Pumpenförderdrucks pp.
Hierdurch wird der auf die oben beschriebene Weise erfaßte Druck
pAKF, d.h. der Druck, der auf der dem Saugrohrdruck
abgewandten Seite des Regenerierventils anliegt, verfälscht. Insbesondere
spielen dabei Toleranzen der Pumpenfördermenge (Pumpenförderdruck
pp) eine Rolle.
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Die
Pumpenfördermenge
kann jedoch bei vorgegebenen Umgebungsbedingungen bestimmt werden.
Diese Umgebungsbedingungen sind ein geschlossenes Regenerierventil 14,
ein geöffnetes
Absperrventil 61 und ein Betriebszustand, in dem sichergestellt
ist, daß die
in dem Tank befindliche Flüssigkeit
nicht gast und der beispielsweise bei einem Kaltstart eines Kraftfahrzeugs
realisiert ist.
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Unter
diesen Umgebungsbedingungen liegt an dem dem Brückenzweig 41 zugewandten
Anschluß des
Differenzdrucksensors p1 der gesamte Pumpenförderdruck
pp an. An dem dem Brückenzweig 41 abgewandten
Zweig des Differenzdrucksensors 50 p2 liegen
dagegen nur etwa 50 % dieses gesamten Förderdrucks pp an.
Die (absolute) gemessene Druckdifferenz ist dabei ein Maß für den von
der Pumpe aufgebrachten Förderdruck pp = 2∙(p1 – p2).
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Auf
diese Weise läßt sich
die Pumpenfördermenge
bei der Bestimmung des Drucks, der auf der dem Saugrohr 20 abgewandten
Seite des Regenerierventils 14 anliegt, berücksichtigen.
Bei eingeschalteter Pumpe gilt nämlich: pAKF = p1 – p2 + 1/2∙pp.
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Die
Druckmeßstelle
p1 des Differenzdrucksensors 50 kann
dabei entweder benachbart zu dem Regenerierventil 14 angeordnet
sein oder sie kann auch an dem dem Regenerierventil zugewandten Stutzen
des Aktivkohlefilters 12 angeordnet sein. Letztere Anordnung
bietet die Möglichkeit,
daß die gesamte
in 1 beschriebene Anordnung aus Druckteiler-Brücke, Pumpe 30 und
Differenzdrucksensor 50 in das Aktivkohlefilter 12 integriert
werden kann.
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Bei
einer Messung von pAKF unmittelbar am Regenerierventil 14 ist
eine Integration dagegen nicht möglich,
da die Leitung zwischen dem Aktivkohlefilter 12 und dem
Regenerierventil 14 eine Länge von mehreren Metern aufweisen
kann.