DE19701353C1

DE19701353C1 - Verfahren zur Tankentlüftung bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19701353C1
Application number: DE19701353A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1997-01-16
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2017-01-17
Also published as: FR2758368A1; FR2758368B1; US5988151A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tankentlüftung bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.

Der Zweck solcher Tankentlüftungsanlagen, die vorwiegend in Kraftfahrzeugen verwendet werden, besteht darin, das Ausdamp fen von Kohlenwasserstoffen aus dem Kraftstofftank in die At mosphäre zu vermeiden.

Hierzu weist die Tankentlüftungsanlage generell einen Kraft stofftank und ein Tankentlüftungsventil auf, das mit dem An saugtrakt einer, das Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftma schine verbunden ist. Dadurch können mit Hilfe des Unter drucks im Saugrohr Kraftstoffdämpfe abgesaugt und der Ver brennung in den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Üblicherweise wird nicht unmittelbar das über dem Kraftstoff befindliche Volumen im Kraftstofftank abgesaugt, sondern der Kraftstoffdampf wird in einem separaten Behälter, der ein adsorbierendes Material enthält, in der Regel ein Ak tivkohlefilter, zwischengespeichert. Dadurch wird ein Austre ten des Kraftstoffdampfes in die Umgebung verhindert. Das Ak tivkohlefilter adsorbiert Kraftstoffdämpfe in denjenigen Zeiträumen, in denen kein Absaugen vom Saugrohr her erfolgt, z. B. beim Stillstand der Brennkraftmaschine oder dann, wenn auf Grund des aktuellen Betriebszustandes der Brennkraftma schine das Tankentlüftungsventil geschlossen gehalten wird.

Da das Aktivkohlefilter nur eine begrenzte Kraftstoffmasse speichern kann, muß es in geeigneten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine gespült werden. Hierbei wird das Tankent lüftungsventil, das in einer Leitung zwischen Aktivkohlefil ter und Saugrohr der Brennkraftmaschine angeordnet ist, durch Ansteuerung mittels geeigneter Signale von der elektronischen Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine geöffnet. Durch die Variation des Ansteuertastverhältnisses dieses Signals kann der Öffnungsquerschnitt des Tankentlüftungsventils und damit der Spülstrom des Aktivkohlefilters eingestellt werden.

Die Spülrate kann aber nicht beliebig hoch gewählt werden, da sonst der Lambdaregler der Lambdaregelungseinrichtung an eine Begrenzung (Regleranschlag) gelangt und ein vorgegebenes Luft/-Kraftstoffverhältnis nicht mehr eingeregelt werden kann.

Aus der DE 38 13 220 A1 ist ein Verfahren und eine Einrich tung zum Stellen eines Tankentlüftungsventils bekannt. Zum Gewinnen von Stellwerten zum Ansteuern des mit dem Ansaug stutzen einer Brennkraftmaschine verbundenen Tankentlüftungs ventils wird der Regelfaktor verwendet, der von einem Lambda-Regler-Rechenschritt geliefert wird. Der Regelfaktor modifi ziert einen Beladungsfaktor so lange, bis über das Tankent lüftungsventil eine Regenerierkraftstoffmenge abgegeben wird, die zu keiner Abweichung vom Lambda-Sollwert führt. Der gere gelte Beladungsfaktor modifiziert Vorsteuerwerte für die Re generierkraftstoffmenge, die bei einem jeweils vorliegenden Betriebszustand geliefert werden darf. Der maximal mögliche Gasstrom durch das Tankentlüftungsventil wird in Abhängigkeit der bei dem jeweiligen Betriebszustand herrschenden Druckver hältnisse am Tankentlüftungsventil berechnet. Die Einrichtung beinhaltet ein Durchflußbestimmungsmittel zum Berücksichtigen der Druckverhältnisse am Tankentlüftungsventil und ein Bela dungsreglermittel zum Anpassen eines vorläufig angenommenen Beladungsfaktors auf den tatsächlich vorliegenden Beladungs faktor.

In der US 5,553,595 ist ein Kraftstoffsystem mit einer Tank entlüftung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem die gespeicherte Kraftstoffmenge, also der Beladungsgrad des Aktivkohlefilters aufgrund von Regelungsparametern geschätzt wird. Ausgehend von dem so ermittelten Beladungsgrad wird die durch die Tankentlüftung zugeführte Kraftstoffmenge bestimmt und die zur gewünschten Gemischzusammensetzung fehlende Kraftstoffmenge eingespritzt.

Aus der US 5,546,917 ist ein Verfahren zur Tankentlüftung be kannt, bei dem die durch die Entlüftung zugeführte Kraft stoffmenge über das Tastverhältnis des Tankentlüftungsventils so eingestellt wird, daß ein Regelungsparameter unterhalb ei nes Maximalwertes bleibt. Das Tankentlüftungsventil wird da bei kontinuierlich geöffnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Tankentlüftung bei einer Brennkraftma schine anzugeben, mit dem die Spülrate des Aktivkohlebehäl ters gesteigert werden kann ohne dabei Einbußen an der Fahr barkeit des Fahrzeugs oder eine Erhöhung der Emissionen im Abgas in Kauf nehmen zu müssen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Un teransprüchen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es ermöglicht, die Spülrate des Aktivkohlebehälters bis zu einem Grenzwert zu steigern, wobei der Grenzwert vorgegeben ist durch den maxi mal zulässigen Kraftstoffmassenstrom aus der Tankentlüftung. Dadurch kann der Aktivkohlebehälter in relativ kurzer Zeit gespült und damit regeneriert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Tanklentlüftungs anlage für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 2 einen Ablaufplan für die Phase "öffnender Rampenbe trieb" innerhalb des Normalbetriebes,

Fig. 3 einen Ablaufplan für die Phase "Regelbetrieb" inner halb des Normalbetriebes,

Fig. 4 einen Ablaufplan für die Phase "schließender Rampen betrieb" innerhalb des Normalbetriebes,

Fig. 5 und 6 Blockschaltbilder zur Berechnung des Ansteuer tastverhältnisses für das Tankentlüftungsventil,

Fig. 7 ein Blockschaltbild zur Berechnung des Massenstromes durch das Tankentlüftungsventil,

Fig. 8 ein Blockschaltbild zur Berechnung der Einspritzmen genkorrektur bei öffnendem Rampenbetrieb,

Fig. 9 ein Blockschaltbild zur Berechnung der Einspritzmen genkorrektur bei Regelbetrieb und

Fig. 10 ein Beispiel für den Ablauf der Tankentlüftungsfunk tion für den Normalbetrieb anhand zeitlicher Verläufe von ausgewählten Größen.

In Fig. 1 ist in vereinfachter Weise eine Tankentlüftungsan lage für eine 6-Zylinder-Brennkraftmaschine in einem Kraft fahrzeug gezeigt, wobei nur die für das Verständnis der Er findung notwendigen Teile dargestellt sind. Insbesondere ist die Kraftstoffzumeßeinrichtung mit den Einspritzventilen und der dafür notwendige Kraftstoffkreislauf aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Die sechs Zylinder der Brenn kraftmaschine 10 sind auf zwei Bänke aufgeteilt, denen je weils ein Abgasrohr mit je einer Lambdasonde und je einem Ka talysator zugeordnet ist. In Fig. 1 ist nur eine Bank BK1 mit den Zylindern Z1, Z2 und Z3 dargestellt.

In einem mit der Einlaßseite der Brennkraftmaschine 10 ver bundenen Ansaugtrakt 11 ist in Strömungsrichtung der Verbren nungsluft gesehen, hintereinander ein Lasterfassungssensor in Form eines Luftmassenmessers 12, eine Drosselklappe 13 mit einem nicht explizit dargestellten Sensor für die Drossel klappenposition und ein Sensor 14 für die Temperatur der An saugluft vorgesehen. In einem mit der Auslaßseite der Brenn kraftmaschine 10 verbundenen Abgastrakt 15 ist eine Lambda sonde 16 angeordnet, die ein dem Sauerstoffanteil im Abgas der Zylinder Z1, Z2 und Z3 entsprechendes Signal an eine elektronische Steuerungseinrichtung (STG) 17 der Brennkraft maschine abgibt. Stromabwärts der Lambdasonde 16 ist ein zur Konvertierung der im Abgas enthaltenen schädlichen Komponen ten NO_x, CO und HC dienender Dreiwege-Katalysator 18 vorgese hen.

Ein der Kurbelwelle oder der Nockenwelle zugeordneter Sensor 26 liefert ein Drehzahlsignal N und ein Temperatursensor 27 liefert ein der Temperatur der Brennkraftmaschine proportio nales Signal, nämlich die Kühlmitteltemperatur TKW an die Steuerungseinrichtung 17.

Ein Kraftstoffvorratsbehälter 19 ist über eine Entlüftungsleitung 20 mit einem Adsorptionsbehälter 21 verbunden, der beispielsweise einen Aktivkohlefilter 22 zum vorübergehenden Speichern der aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 19 ausgasen den Kohlenwasserstoffdämpfe beinhaltet. Vom Adsorptionsbehäl ter 21 geht eine Regenerierungsleitung 23 ab, die stromab wärts der Drosselklappe 13 in den Ansaugtrakt 11 der Brenn kraftmaschine 10 mündet. In der Regenerierungsleitung 23 ist ein elektrisch ansteuerbares Durchflußsteuerventil, im fol genden als Tankentlüftungsventil 24 bezeichnet, angeordnet. An der Unterseite des Adsorptionsbehälters 21 ist eine Belüf tungsleitung 25 vorgesehen, die mit der Atmosphäre in Verbin dung steht und durch die während des Spülvorganges die not wendige Spülluft angesaugt wird und während einer Überprü fungsroutine bezüglich Dichtigkeit der Tankentlüftungsanlage mittels eines nicht gezeigten elektromagnetischen Ventils ab gesperrt werden kann.

Neben den Ausgangssignalen der oben erwähnten Sensoren werden der elektronischen Steuerungseinrichtung 17 weitere Steuerpa rameter, die zum Betrieb der Brennkraftmaschine benötigt wer den, zugeführt. Die Steuerparameter werden dann derart wei terverarbeitet, daß unter anderem der Lastzustand der Brenn kraftmaschine bestimmt, daraus die Einspritzmenge bzw. die Einspritzzeit berechnet wird und bei Bedarf eine Spülung des Aktivkohlebehälters eingeleitet werden kann.

Hierbei wird, abhängig vom Beladungsgrad AKF_BEL des Aktiv kohlefilters 22, der Spülstrom so eingestellt, daß die durch die Spülung des Aktivkohlefilters hervorgerufene Lambda-Abweichung einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschrei tet.

Die Grundfunktion für die Tankentlüftung setzt sich aus fol genden Funktionsschritten zusammen:

a) Ermittlung des Beladungsgrades
b) Berechnung des Soll-Spülstromes
c) Berechnung des Ansteuertastverhältnisses für das Tankent lüftungsventil
d) Berechnung der Einspritzmengenkorrektur und daraus Berech nung der Einspritzzeitkorrektur

Der Beladungsgrad AKF_BEL des Aktivkohlefilters 22 kann sehr genau bestimmt werden, wenn der Luftmassenstrom M_L_TE, der in das Aktivkohlefilter 22 strömt, gemessen wird. Hierzu kann ein Luftmassenmesser 120 verwendet werden, wie er in Fig. 1 mit strichlierten Linien eingezeichnet ist. Der Bela dungsgrad kann dann als Kraftstoffmassenstrom aus dem Aktiv kohlefilter 22 bezogen auf den tatsächlichen Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil 24 definiert werden. Der tat sächliche Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil 24 er gibt sich als Summe aus Luftmassenstrom M_L_TE und Kraft stoffmassenstrom M_B_TE aus dem Aktivkohlefilter 22. Die De finition für den Beladungsgrad AKF_BEL lautet

mit
M_B_TE: Kraftstoffmassenstrom durch das Tankentlüftungsventil
M_L_TE: Luftmassenstrom durch das Aktivkohlefilter.

Der Beladungsgrad AKF_BEL des Aktivkohlefilters 22, verein facht auch nur als Beladung bezeichnet, kann dann bei λ=1 ge regelten Brennkraftmaschinen wie folgt aus den gemessenen Luftmassenströmen M_L_MOT, M_L_TE und der relativen Abwei chung der Lambdaregler LAM_TE bestimmt werden

mit
M_L_MOT: Luftmassenstrom durch die Drosselklappe
LAM_TE: relative Lambdaabweichung durch die Tankentlüftung
L_st: stöchiometrischer Luftbedarf.

Da in der Regel aus Kostengründen auf den Einsatz eines Luft massenmessers 120 für den durch das Aktivkohlefilter 22 strö menden Luftmassenstrom M_L_TE verzichtet wird, steht dieser Wert nicht zur Verfügung und die Gleichung (2), die eine ex akte Bestimmung des Beladungsgrades AKF_BEL erlauben würde, kann nicht angewandt werden. Für die im folgenden beschriebe ne Tankentlüftungsfunktion wird deshalb eine geänderte Defi nition des Beladungsgrades herangezogen:

mit
M_TEV: Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil bei un beladenem Aktivkohlefilter
M_B_TE: Kraftstoffmassenstrom durch das Tankentlüftungsven til.

Der Massenstrom M_TEV ist dabei nicht der tatsächliche Mas senstrom durch das Tankentlüftungsventil 24, sondern der Mas senstrom, der bei unbeladenem Aktivkohlefilter 22 unter sonst gleichen Randbedingungen durch das Tankentlüftungsventil 24 strömen würde, also ein reiner Luftmassenstrom.

Der Wert M_TEV ist in einem Speicher in Form eines Kennfeldes in der Steuerungseinrichtung 17 der Brennkraftmaschine abge legt. Wenn das Aktivkohlefilter 22 beladen ist und somit der Spülluft auch Kraftstoff beigemengt ist, ist der Luftmassen strom durch das Tankentlüftungsventil kleiner als der in dem Kennfeld abgelegte Wert. An dem Aktivkohlefilter 22 herrscht nämlich ein Druckgefälle, das zunächst relativ gering ist, d. h. der Volumenstrom bleibt zwar bei konstantem Druckgefälle und Öffnungsquerschnitt des Tankentlüftungsventils 24 kon stant, aber wenn im Massenstrom Kraftstoff enthalten ist, hat man aufgrund der etwa um den Faktor 2 höheren Dichte des Kraftstoffdampfes gegenüber Luft bei gleichem Volumenstrom einen höheren Massenstrom vorliegen.

Der Beladungsgrad AKF_BEL stellt ein Maß für den Kraftstoff anteil im Spülstrom dar und kann wie oben beschrieben mit Hilfe der Gleichung (3) ermittelt werden. Der Kraftstoff massenstrom durch das Tankentlüftungsventil 24 kann aus der Abweichung des Lambda-Reglers und dem Luftmassenstrom berech net werden. Aus der allgemeinen Lambda-Gleichung

_L Luftmassenstrom
_B: Kraftstoffmassenstrom
L_St: stöchiometrischer Luftbedarf
λ: Luftzahl
lassen sich für eine Brennkraftmaschine mit Lambdaregelung und Tankentlüftung folgende Gleichungen herleiten:

_L=M_L_MOT+M_L_TE (5)

_B=M_B*MOT*(l-LAM_TE)+M_B_TE (6)

Setzt man die Gleichungen (5) und (6) in die Gleichung (4) ein, so erhält man für die Luftzahl λ folgende Beziehung:

M_L_MOT: Luftmassenstrom durch die Drosselklappe
M_L_TE: Luftmassenstrom durch das Tankentlüftungsventil
M_B_MOT: Kraftstoffmassenstrom durch die Einspritzventile ohne Tankentlüftung
M_B_TE: Kraftstoffmassenstrom durch das Tankentlüftungsventil
LAM_TE: relative Lambda-Reglerabweichung durch die Tankentlüftung.

Der Luftmassenstrom M_L_TE durch das Tankentlüftungsventil 24 kann vernachlässigt werden, da er im Vergleich zum Gesamt luftmassenstrom sehr klein ist. Durch Umstellen der Gleichung (7) und mit M_L_TE = 0 erhält man

Für λ=1 geregelte Motoren gilt sowohl vor als auch während der Spülung des Aktivkohlefilters 22:

λ = 1 und

Hieraus ergibt sich folgende Gleichung für den Kraftstoff massenstrom M_B_TE durch das Tankentlüftungsventil 24:

M_B_TE=1/L_St*M_L_MOT*LAM_TE (9)

Setzt man diesen Ausdruck für den Kraftstoffmassenstrom in Gleichung (3) ein, so ergibt sich für den Beladungsgrad AKF_BEL des Aktivkohlefilters 22 folgende Beziehung:

Der Massenstrom M_TEV durch das Tankentlüftungsventil 24 hängt vom Druckgefälle über dem Tankentlüftungsventil, der Temperatur der Ansaugluft T_ANS und dem Öffnungsquerschnitt des Tankentlüftungsventils ab. Der Massenstrom M_TEV ist nicht der tatsächliche Massenstrom durch das Tankentlüf tungsventil, sondern der Massenstrom, der bei unbeladenem Ak tivkohlefilter 22 unter sonst gleichen Randbedingungen durch das Tankentlüftungsventil 24 strömt. Da die Dichte des Kraft stoffdampfes höher als die der Luft ist, ist der tatsächliche Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil 24 bei beladenem Aktivkohlefilter 22 größer als der Wert M_TEV. Da bei der Be rechnung der Aktivkohlefilterbeladung AKF_BEL nach Gleichung (3) die Bezugsgröße nicht der tatsächliche Massenstrom ist, wie bei der exakten Berechnung nach Gleichung (2), sondern auf den theoretischen Luftmassenstrom abgehoben wird, ergibt sich dabei ein Dichtefehler. Dieser Dichtefehler führt auf grund der gewählten Vereinfachung (Gleichung (3)) dazu, daß die Aktivkohlefilterbeladung AKF_BEL Werte zwischen 0 und 2 annehmen kann.

Die Temperatur der Ansaugluft T_ANS wird von dem im Ansaug trakt 11 stromabwärts der Drosselklappe 13 angeordneten Tem peratursensor 14 erfaßt. Alternativ hierzu kann der Tempera tursensor auch im Luftmassenmesser eingebaut sein. Das Druck gefälle am Aktivkohlefilter 22 kann entweder über ein Kenn feld bestimmt werden, in dem für stationäre Betriebspunkte der Brennkraftmaschine Werte für den Druck abgelegt sind oder bei einer saugrohrdruckgeführten Motorsteuerung mit Hilfe ei nes ohnehin vorhandenen Saugrohrdrucksensors. Das Druckgefäl le kann aber auch mittels einer Modellbildung für das Saug rohr aus berechneten Werten des Saugrohrdruckes und des Umge bungsdruckes berechnet werden.

Die Berechnung des Beladungsgrades AKF_BEL und des Kraft stoffmassenstromes M_B_TE erfolgt kontinuierlich während der gesamten Spülphase.

b) Berechnung des Soll-Spülstromes

Der Soll-Spülstrom durch das Tankentlüftungsventil 24 wird so eingestellt, daß sich ein kennfeldmäßig vorgegebener maxima ler Kraftstoffmassenstrom durch das Tankentlüftungsventil 24 einstellt. Die Werte für den maximalen Kraftstoffmassenstrom M_B_TE_MAX durch das Tankentlüftungsventil sind in einem Kennfeld in Abhängigkeit von Last und Drehzahl abgelegt. Die Höhe der Werte sind durch Emissionsgrenzwerte und/oder von Fahrbarkeitsbedingungen bestimmt. Der Spülstrom hängt dabei direkt vom Beladungsgrad AKF_BEL des Aktivkohlefilters 22 ab. Bei bekanntem Beladungsgrad AKF_BEL (Gleichung (10)) kann der Soll-Spülstrom nach folgender Gleichung berechnet werden:

M_TEV_SPÜL: Soll-Spülstrom durch das Tankentlüftungsventil
M_B_TE_MAX: max. zulässiger Kraftstoffmassenstrom durch das Tankentlüftungsventil

Gemäß Definition des Beladungsgrades AKF_BEL nach Gleichung (3) ist der Soll-Spülstrom M_TEV_SPÜL ein auf die Luftdichte normierter Massenstrom. Der Soll-Spülstrom wird kontinuier lich abhängig vom jeweiligen Beladungsgrad AKF_BEL des Aktiv kohlefilters 22 eingestellt. Hierdurch ist die Erzielung ei nes hohen Spülgrades möglich, da mit abnehmendem Beladungs grad AKF_BEL der Spülstrom zunimmt.

c) Berechnung des Ansteuertastverhältnisses für das Tankent lüftungsventil

Das Tankentlüftungsventil 24 wird bei konstanter Ansteuerfre quenz über das Ansteuertastverhältnis TATE_EFF geöffnet. Das erforderliche Tastverhältnis hängt vom Soll-Spülstrom, der Temperatur des Spülstromes und dem Druckgefälle über dem Tankentlüftungsventil 24 ab. Es gilt:

TATE_EFF = f(4p, T_TEV M_TEV_SPÜL) (12)

TATE_EFF: effektives Ansteuertastverhältnis für das Tankentlüftungsventil
Δp: Druckgefälle über dem Tankentlüftungsventil
T_TEV: Temperatur des Spülstromes
M_TEV_SPÜL: Soll-Spülstrom durch das Tankentlüftungsventil.

Eine formelmäßige Beschreibung dieser Zusammenhänge (Glei chung 12) ist sehr aufwendig. Aus diesem Grund erfolgt die Berechnung des Ansteuertastverhältnisses über empirisch er mittelte Kennfelder in Abhängigkeit von Soll-Spülstrom, Saug rohrdruck, Umgebungsdruck und Ansauglufttemperatur. Solange das Tankentlüftungsventil 24 nicht voll geöffnet ist gilt:

M_TEV = M_TEV_SPÜL (13)

d. h. der tatsächliche Massenstrom (Spülstrom) durch das Tan kentlüftungsventil ist gleich dem geforderten Massenstrom M_TEV_SPÜL.

Ist das Tankentlüftungsventil 24 voll geöffnet, so kann es vorkommen, daß der geforderte Spülstrom höher ist als der tatsächliche Spülstrom. Zur Berechnung des Beladungsgrades AKF_BEL muß der Wert M_TEV über empirisch ermittelte Kennli nien in Abhängigkeit von Saugrohrdruck, Umgebungsdruck und Ansauglufttemperatur ermittelt werden.

d) Berechnung der Einspritzmengenkorrektur

Aus der Gleichung (3) zur Berechnung der Beladung des Aktiv kohlefilters 22 kann bei bekanntem Beladungsgrad AKF_BEL (Gleichung (10)) und bekanntem Spülstrom durch das Tankent lüftungsventil 24 der Kraftstoffmassenstrom aus der Tankent lüftung berechnet werden:

M_B_TE=AKF_BEL*M_TEV (3A)

Hieraus kann eine additive Korrektur der Einspritzmenge M_B_TE_ADD_AD berechnet werden, um eine zu starke Abweichung der Lambdawerte während der Tankentlüftung zu vermeiden. Der Ablauf der Tankentlüftungsfunktion wird anhand der Fig. 2-10 näher erläutert. Die Tankentlüftungsfunktion wird dabei in folgende Teilfunktionen untergliedert:

- Tankentlüftungsventil geschlossen (im nachfolgenden verein facht mit TEV_ZU bezeichnet): es erfolgt kein Spülbetrieb
- MIN-Betrieb: Spülbetrieb bei unbekanntem Beladungsgrad des Aktivkohlefilters
- Normalbetrieb: Spülbetrieb abhängig vom Beladungsgrades Aktivkohlefilters. Der Normalbetrieb umfaßt die Phasen öffnender Rampenbetrieb, Regelbetrieb und schließender Rampenbetrieb.

Ein Motorlauf wird in 3 Zeitbereiche unterteilt (Fig. 10f). Mit dem Übergang aus dem Start ST wird der Zeitbereich K_T_TE_ST gestartet. Nach dessen Ablauf wechseln sich die Zeitbereiche K_T_TI_AD und T_TE ab. Die Zeit T_TE ist varia bel (vgl. Teilfunktion Normalbetrieb) und auf einen Maximal wert T_TE < K_T_TE_MAX begrenzt. In den Zeitbereichen K_T_TE_ST und T_TE läuft die Tankentlüftungsfunktion ab. Wel che Teilfunktion der Tankentlüftung im Zeitbereich K_T_TE_ST oder T_TE abläuft, hängt davon ab, welche der nachfolgenden Bedingungen für die Aktivkohlefilterspülung erfüllt sind. Im Zeitbereich K_T_TI_AD erfolgt die Lambdaadaption.

Es erfolgt kein Spülbetrieb und das Tankentlüftungsventil 24 bleibt geschlossen, wenn eine der nachstehenden Bedingungen (Bedingungen TEV_ZU) erfüllt ist:

- die Brennkraftmaschine befindet sich in dem Betriebszustand Motor steht, Start oder Nachstart,
- die Kühlmitteltemperatur TKW liegt unterhalb eines vorgege benen Grenzwertes TKW_MIN_TE,
- Zylinderabschaltung ist aktiv,
- Zeitbereich K_T_TI_AD für Lambdaadaption läuft,
- ein Lambdaregler ist länger als eine vorgegebene Zeit an der Regelgrenze,
- es liegt ein Diagnosefehler für das Tankentlüftungsventil vor.

Der Spülbetrieb bei unbekanntem Beladungsgrad des Aktivkohle filters (MIN-Betrieb) wird ausgeführt, wenn

- keine der Bedingungen für TEV_ZU erfüllt ist und
- eine Variante vorliegt, bei der zwar die Brennkraftmaschine mit einer Tankentlüftungsanlage ausgestattet ist, aber keine Lambdaregelungseinrichtung aufweist oder
- ein Diagnosefehler der für die Tankentlüftungsfunktion und Lambdaregelung notwendigen Komponenten (Luftmassenmesser, Temperatursensoren, Drosselklappe, Leeerlauffüllungsstel ler, Lambdasonde, Zündungseinrichtung, Einspritzung etc.) vorliegt.

Da sich der Normalbetrieb in die drei Teilfunktionen öffnende Rampe, Regelbetrieb und schließende Rampe untergliedert, wird für jede einzelne Teilfunktion überprüft, ob gewisse Bedin gungen erfüllt sind.

Die Teilfunktion öffnende Rampe wird ausgeführt, wenn

- keine der Bedingungen für TEV_ZU erfüllt ist und
- keine der Bedingungen für MIN-Betrieb erfüllt ist,
- beide Lambdaregler uneingeschränkt regeln,
- eine begrenzte Dynamik für die Drehzahl und die Luftmasse erfüllt ist,
- die Drehzahl zwischen zwei Grenzwerten N_TE_U < N < N_TE_O liegt und
- die Luftmasse zwischen zwei Grenzwerten LM_TE_U < LM < LM_TE O liegt.

Die letzten drei Bedingungen kennzeichnen einen quasistatio nären Zustand der Brennkraftmaschine.

Die Teilfunktion Regelbetrieb wird ausgeführt, wenn

- keine der Bedingungen für TEV_ZU erfüllt ist und auch
- keine der Bedingungen für MIN-Betrieb erfüllt ist und
- beide Lambdaregler uneingeschränkt regeln.

Die Bedingungen für die Ausführung der Teilfunktion schlie ßende Rampe sind:

- Zylinderabschaltung nicht aktiv und
- beide Lambdaregler regeln uneingeschränkt.

Der Normalbetrieb läuft immer in folgender Reihenfolge ab:
öffnende Rampe → Regelbetrieb → schließende Rampe.

Zu Beginn des Normalbetriebes ist das Tankentlüftungsventil 24 geschlossen. Erfolgt der Übergang in den Normalbetrieb aus dem MIN-Betrieb, so wird der MIN-Betrieb beendet und das Tankentlüftungsventil 24 wird für eine fest applizierbare Zeit T=K_T_TE_VERZ geschlossen. Die Eingangsgröße für die Be rechnung des Ansteuertastverhältnisses für das Tankentlüf tungsventil 24, nämlich der auf die Luftmasse bezogene Mas senstrom durch das Tankentlüftungsventil M_TEV_REL wird zu Null gesetzt. Dies dient dazu, einen definierten Ausgangswert für die Lambdareglerlage zu erhalten.

In Fig. 2 ist der Ablaufplan für den Normalbetrieb Phase "öffnende Rampe" dargestellt.

Da zu Beginn der Tankentlüftung der Beladungsgrad des Aktiv kohlefilters 22 nicht bekannt ist, wird das Tankentlüftungs ventil 24 am Anfang langsam über eine Rampe geöffnet. Hier durch sollen zu hohe Lambda-Abweichungen vermieden werden.

Zu Beginn der öffnenden Rampe wird in einem Verfahrensschritt S2.1 überprüft, ob der Regelbetrieb für eine Zeit T<K_T_TE_AB_REG abgebrochen wurde. Ist dies der Fall, so wird mit dem Regelbetrieb (Fig. 3) fortgesetzt, d. h. wenn die Tan kentlüftungsfunktion im Regelbetrieb war (z. B. Zeitpunkt P1 in Fig. 10d) und dieser Betrieb kurzzeitig verlassen wurde (bis zum Zeitpunkt P2 in Fig. 10d), so wird davon ausgegangen, daß sich in dieser kurzen Zeit T<K_T_TE_AB_REG zwischen den Zeit punkten P1 und P2 (typisch einige Sekunden) der Beladungsgrad AKF_BEL des Aktivkohlefilters 22 nicht wesentlich geändert hat. Dies ist zulässig, da der Entladevorgang des Aktivkohle filters 22 relativ langsam abläuft. Bei einem solchen kurz zeitigen Abbruch wird beim Wiedereinsetzen also immer auf diejenigen Werte zurückgegriffen, die vor dem Abbruch vorla gen.

Wurde der Regelbetrieb nicht abgebrochen, so wird in einem Verfahrensschritt S2.2 abgefragt, ob der öffnende Rampenbe trieb zuvor für eine Zeit T<K_T_TE_AB_OER abgebrochen wurde. Erfolgte kein Abbruch oder die Zeit nach dem Abbruch war T<K_T_TE_AB_REG bzw. T<K_T_TE_AB_OER, so werden im Verfah rensschritt S2.3 folgende Anfangs- oder Ausgangswerte ge setzt:

AKFBEL=AKFBELMAX
Beladung des Aktivkohlefilters
MBTE=0	Kraftstoffmassenstrom aus der Tankentlüftung
MBTEADDAD=0	additive Adaption der Einspritzmenge
MTEVREL=0	relativer Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil
MTEV=0	Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil
LMKGHVERZ=0	verzögerter Luftmassenstrom LMKGH
LAM01=LAMMWMW1	Lambda-Regler Startwert Bank 1
LAM02=LAMMWMW2	Lambda-Regler Startwert Bank 2

Für die Beladung des Aktivkohlefilters 22 wird ein Wert für die maximale Beladung gesetzt, d. h. es wird davon ausgegan gen, daß das Aktivkohlefilter 22 vollständig beladen ist (worst case - Annahme).

Als Lambda-Regler-Startwerte für die Lambdaregler der beiden Zylinderbänke werden die Lambdareglermittelwerte gesetzt, während die restlichen Anfangswerte zu Null gesetzt werden.

Ist für die öffnende Rampe die Zeit nach dem Abbruch T<K_T_TE_AB_OER (Abfrageergebnis in Verfahrensschritt S2.2 positiv), so werden im Verfahrensschritt S2.4 folgende Werte gesetzt:

M_B_TE_ADD_AD = M_B_TE_REL_AB*LM_KG_H
M_TEV_REL = M_TEV_REL_AB
LAM_0_1 = LAM_O_1_AB
LAM_0_2 = LAM_0_2_AB.

Der Indize 0 kennzeichnet dabei den Startwert, die Indize 1, 2 die jeweilige Zylinderbank und der Indize AB den Abbruchvor gang.

Die Werte M_B_TE_REL_AB, M_TEV_REL_AB, LAM_0_1_AB und LAM_0_2_AB werden beim Abbruch gesetzt, d. h. es werden dieje nigen Werte verwendet, die zum Abbruchzeitpunkt vorlagen und abgespeichert wurden. Die additive Korrektur der Einspritz menge MAB_TE_ADD_AD wird auf den Luftmassenstrom LM_KG_H kor rigiert.

Nach Setzen der Startwerte wird in einem Verfahrensschritt S 2.5 überprüft, ob die eingangs genannten Bedingungen für den Betrieb öffnende Rampe erfüllt sind. Ist dies der Fall, so wird in einem Verfahrensschritt S2.6 der relative Massenstrom M_TEV_REL durch das Tankentlüftungsventil 24 durch Inkremen tieren mit einem durchsatz- und beladungsgradabhängigem Wert KF_INK_TE*KF_AKF_BEL erhöht:

M_TEV_REL=M_TEV_REL+KF_INK_TE*KF_AKF_BEL

mit

KF_INK_TE=f(LM_KG_H)
KF_AKF_BEL=f(AKF_BEL)

Der Wert M_TEV_REL ist der auf den Luftmassenstrom LM_KG_H bezogene SOLL-Spülstrom und somit ein Maß für die Öffnung des Tankentlüftungsventils. Aus diesem Wert wird das Ansteuer tastverhältnis TATE_EFF des Tankentlüftungsventils 24 berech net (siehe Fig. 5 und 6). Die Veränderung des relativen Mas senstromes durch das Tankentlüftungsventil 24 hat den Vor teil, daß bei jeder instationären Betriebspunktänderung der relative Kraftstoffanteil aus der Tankentlüftung näherungs weise konstant bleibt und so nur geringe Gemischfehler auf treten (Annahme: Die Änderung der Beladung des Aktivkohlefil ters 22 ist im Vergleich zum Betriebspunktwechsel sehr lang sam).

Parallel zur Öffnung des Tankentlüftungsventils 24 erfolgt im Verfahrensschritt S2.6 die Berechnung des Beladungsgrades AKF_BEL des Aktivkohlefilters 22 in folgenden Schritten:

- Ermittlung der Abweichung DLAM_TE der Lambda-Regler LAM_1/2 von den Startwerten LAM_0_1/2 nach folgender Beziehung: DLAM_TE=-0.5*((LAM_1-LAM_0_1)+(LAM_2-LAM_0_2))
- Berechnung des Kraftstoffmassenstromes M_B_TE aus der Tank entlüftung: M_B_TE=1/K_B_FAK*LM_KG_H_TOTZ*(DLAM_TE/100)+M_B_TE_ADD_AD.Die Konstante K_B_FAK berücksichtigt den Kraftstoffeinfluß und ist in der Regel gleich dem stöchiometrischen Luftbedarf zu setzen. Zum Ausgleich des zeitlichen Versatzes zwischen der Erfassung des Luftmassenmesser-Signals und des Lambdason den-Signals wird der Luftmassenstrom LM_KG_H mit einer Tot zeit KF_T_LM_TOTZ=f(LM_KG_H) berücksichtigt und als LM_KG_H_TOTZ eingerechnet, d. h. der Luftmassenstrom wird ver zögert und dann erst auf den von der Lambdasonde gemessenen Lambdawert bezogen.

Falls schon eine additive Korrektur der Einspritzmenge er folgt ist (Fig. 8 und 9)′ muß der Korrekturwert M_B_TE_ADD_AD in der Berechnung des Kraftstoffmassenstromes berücksichtigt werden.

- Berechnung der Beladung AKF_BEL des Aktivkohlefilters 22: AKF_BEL=M_B_TE/M_TEV.Der Massenstrom M_TEV durch das Tankentlüftungsventil 24 er gibt sich aus der Öffnung des Tankentlüftungsventils und den Druckverhältnissen am Tankentlüftungsventil (Fig. 5-7).

Die berechnete Beladung ist zur Vermeidung unplausibler Werte auf einen Maximalwert AKF_BEL_MAX begrenzt:

AKF_BEL AKF_BEL_MAX.

Der Wert für AKF_BEL_MAX liegt beispielsweise im Bereich von 1,8-2,0 und ist abhängig von dem verwendeten Kraftstoff für die Brennkraftmaschine.

Während des öffnenden Rampenbetriebes erfolgt ständig eine Überprüfung, ob die Bedingungen für öffnenden Rampenbetrieb erfüllt sind (Verfahrensschritt S.2.5). Sind die Bedingungen nicht mehr erfüllt, so wird der Rampenbetrieb abgebrochen und es erfolgt der Übergang in den MIN-Betrieb oder in den TEV_ZU-Betrieb. Beim Abbruch werden im Verfahrensschritt S 2.7 folgende Werte gespeichert:

M_B_TE_REL_AB=M_B_TE_ADD_AD/LM_KG_H_TOTZ
M_TEV_REL_AB=M_TEV_REL
LAM_0_1_AB=LAM_0_1
LAM_0_2_AB=LAM_0_2.

Falls die Zeit nach dem Abbruch T<K_T_TE_AB_OER ist, wird der öffnende Rampenbetrieb mit dem gleichen relativen Massenstrom wie beim Abbruch fortgesetzt. Hierbei wird angenommen, daß sich die Beladung des Aktivkohlefilters während der Abbruch zeit nur wenig ändert.

Erfolgt kein Abbruch, dann wird das Tankentlüftungsventil 24 so weit geöffnet, bis eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

- Tankentlüftungsventil ist voll geöffnet (TATE=100%) oder
- M_B_TE<KF_M_B_TE_MAX mit KF_M_B_TE_MAX=f(N, LM) oder
- T_TE<K_T_TE_ST.

Ist das Tankentlüftungsventil 24 noch nicht voll geöffnet oder der Kraftstoffmassenstrom M_B_TE_ kleiner als der in ei nem Kennfeld abhängig von der Drehzahl N und der Luftmasse LM abgelegte Maximalwert KF_M_B_TE_MAX, so wird das Tankentlüf tungsventil so lange geöffnet, bis eine der beiden ersten Be dingungen erfüllt ist.

Die letzte Bedingung gilt nur bei der erstmaligen Tankentlüf tung nach dem Übergang aus dem Start (Verfahrensschritt S2.8).

Ist eine der ersten beiden Bedingungen erfüllt (Abfragen im Verfahrensschritt S.2.9), so erfolgt der Übergang zum Regel betrieb (Fig. 3). Ist die letzte Bedingung erfüllt, so erfolgt der Übergang in den schließenden Rampenbetrieb (Fig. 4). Bevor in den schließenden Rampenbetrieb übergegangen wird, werden in einem Verfahrensschritt S2.10 folgende Werte gesetzt:

AKF_BEL_GMW_alt = AKF_BEL
AKF_BEL_GMW = AKF_BEL.

Anhand der Fig. 3 wird nun der Regelbetrieb erklärt.

Zu Beginn des Regelbetriebes wird in einem Verfahrensschritt S3.1 überprüft, ob der Regelbetrieb zuvor abgebrochen wurde. Erfolgte kein Abbruch, so werden im Verfahrensschritt S3.2 folgende Werte gesetzt:

AKFBELGMW=AKFBEL

Gleitender Mittelwert der AKF-Beladung

AKFBELGMWalt=AKFBEL

Die Beladung AKF_BEL des Aktivkohlefilters 22 ist hier der während des öffnenden Rampenbetriebes zuletzt ermittelte Be ladungsgrad (Verfahrensschritt S2.10 in Fig. 2).

Ergibt die Abfrage im Verfahrensschritt S3.1, daß der Regel betrieb zuvor abgebrochen wurde, so wird im Verfahrensschritt S3.3 überprüft, ob die Bedingung T<K_T_TE_AB_REG erfüllt ist. Ist die Zeit nach dem Abbruch des Regelbetriebs kleiner als der applizierbare Wert K_T_TE_AB_REG, so werden im Verfah rensschritt S3.4 folgende Werte gesetzt und der Regelbetrieb ohne Übergang in den öffnenden Rampenbetrieb fortgesetzt:

AKF_BEL_GMW=AKF_BEL_GMW_AB
AKF_BEL_GMW_alt=AKF_BEL_GMW_AB
M_TEV_REL=M_TEV_REL_AB.

Die Werte AKF_BEL_GMW_AB und M_TEV_REL_AB wurden beim Abbruch gesetzt.

Gilt T<K_T_TE_AB_REG für die Zeit nach Abbruch des Regelbe triebs, so wird in den öffnenden Rampenbetrieb (Fig. 2) über gegangen.

Sind die eingangs erwähnten Bedingungen für den Regelbetrieb erfüllt (Abfrage im Verfahrensschritt S3.5), so wird im Re gelbetrieb der relative Massenstrom durch das Tankentlüf tungsventil 24 abhängig vom Beladungsgrad eingestellt (Verfahrensschritt S3.6). Die Berechnung erfolgt nach folgen der Gleichung:

M_TEV_REL=KF_M_B_TE_MAX/(AKF_BEL_GMW*LM_KG_H)
KF_M_B_TE_MAX=f(N,LM).

Der relative Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil wird so eingestellt, daß der Kraftstoffmassenstrom aus dem Aktiv kohlefilter einen applizierbaren maximalen Wert KF_M_B_TE_MAX erreicht. Dieser maximale Wert ist in einem Kennfeld eines Speichers der elektronischen Motorsteuerung 17 abhängig von der Drehzahl N und der Luftmasse LM abgelegt. Im Gegensatz zum öffnenden Rampenbetrieb wird hier der gleitende Mittel wert der Aktivkohlefilterbeladung eingesetzt.

Der gemittelte Beladungsgrad AKF_BEL_GMW des Aktivkohlefil ters wird hier in folgenden Schritten bestimmt:

- Ermittlung der Abweichung DLAM_TE des Lambda-Reglers von den Startwerten LAM_0_1/2. Im Gegensatz zur Berechnung bei öff nendem Rampenbetrieb wird hier der Mittelwert des Reglerwer tes LAMMW_1/2 benutzt, um den Einfuß schneller Änderungen des Lambda-Reglers möglichst gering zu halten:
DLAM_TE=-0.5*((LAMMW_1-LAM_0_1)+(LAMMW_2-LAM_0_2))
- Berechnung des Kraftstoffmassenstromes M_B_TE aus der Tan kentlüftung: M_B_TE=1/K_B_FAK*LM_KG_H_TOTZ*(DLAM_TE/100)+M_B_TE_ADD_AD.

Die Konstante K_B_FAK berücksichtigt den Kraftstoffeinfluß und ist in der Regel gleich dem stöchiometrischen Luftbedarf zu setzen. Zum Ausgleich des zeitlichen Versatzes (Laufzeit) zwischen Luftmassenmesser- und Lambdasonden-Signal wird der Luftmassenstrom LM_KG_H mit einer Totzeit KF_T_LM_TOTZ=f(LM_KG_H) berücksichtigt und als LM_KG_H_TOTZ eingerechnet.

Falls schon eine additive Korrektur der Einspritzmenge er folgt ist (Fig. 8), muß der Korrekturwert M_B_TE_ADD_AD in der Berechnung des Kraftstoffmassenstromes berücksichtigt werden.

- Berechnung der Beladung AKF_BEL des Aktivkohlefilters: AKF_BEL=M_B_TE/M_TEV.

AKF_BEL<AKF_BEL_MAX.

Da die Änderung des Beladungsgrades über der Zeit in der Re gel sehr langsam ist, wird der jeweils aktuell berechnete Be ladungsgrad über eine gleitende Mittelwertbildung gefiltert:

AKF_BEL_GMW
= AKF_BEL_GMW_alt+KF_MITKO_AKF_BEL*(AKF_BEL-AKF_BEL_GMW_alt)
KF_MITKO_AKF_BEL=f(N,LM).

Die Filterkonstante KF_MITKO_AKF_BEL ist in einem Kennfeld als Funktion von Drehzahl N und Luftmasse LM abgelegt, um in Kennfeldbereichen, in denen der Massenstrom durch das Tan kentlüftungsventil klein ist (z. B. hohe Last, Bereiche bei denen nur geringe Werte M_B_TE_MAX zugelassen sind) eine stärkere Filterung durchzuführen. Für die Filterkonstante gilt die Beziehung

0<KF_MITKO_AKF_BEL<1.

Während des Regelbetriebes erfolgt ständig eine Überprüfung, ob die Bedingungen für Regelbetrieb erfüllt sind (Verfahrensschritt S3.5). Sind die Bedingungen nicht mehr er füllt, so wird der Regelbetrieb abgebrochen und es erfolgt der Übergang in den MIN- Betrieb oder in den TEV_ZU-Betrieb. Beim Abbruch werden folgende Werte gespeichert (Verfahrensschritt S3.7):

AKF_BEL_GMW_AB=AKF_BEL_GMW
M_TEV_REL_AB=M_TEV_REL.

Falls die Zeit nach dem Abbruch T<K_T_TE_AB_REG ist, wird der Regelbetrieb mit dem gleichen relativen Massenstrom wie beim Abbruch fortgesetzt. Hierbei wird angenommen, daß sich die Beladung des Aktivkohlefilters während der Abbruchzeit nur wenig ändert.

Erfolgt kein Abbruch, dann wird der Regelbetrieb so lange durchgeführt bis eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist (Abfrage in Verfahrensschritt S3.8):

-AKFBELGMW<AKFBELMIN
(Das Aktivkohlefilter ist leer, bzw. unterschreitet einen minimalen Wert) oder
-TTE<KTTEMAX	oder
-TTE<KTTEST	(Zeitüberschreitung)

Die letzte Bedingung gilt nur bei der erstmaligen Tankentlüf tung nach dem Übergang aus dem Start.

Ist eine der Bedingungen erfüllt, so erfolgt der Übergang in den schließenden Rampenbetrieb (Fig. 4).

Beim schließenden Rampenbetrieb wird in einem Verfahrens schritt S4.1 überprüft, ob die bereits erwähnten Bedingungen dafür erfüllt sind. Ist keine Zylinderabschaltung aktiv und die Lambdaregler der beiden Zylinderbänke regeln uneinge schränkt, wird der relative Massenstrom M_TEV_REL durch das Tankentlüftungsventil 24 durch Dekrementieren um einen durch satzabhängigen Wert KF_DEK_TE verringert (Verfahrensschritt S4.2):

M_TEV_REL=M_TEV_REL-KF_DEK_TE.

Dieser Wert ist in einem Kennfeld eines Speichers der elek tronischen Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine ab hängig von der Luftmasse LM_KG_H abgelegt.

KF_DEK_TE=f(LM_KG_H).

Parallel zum Schließen des Tankentlüftungsventils erfolgt die Berechnung der mittleren Beladung des Aktivkohlefilters ana log zur Berechnung im Regelbetrieb (Verfahrensschritt S3.6 in Fig. 3).

Während des schließenden Rampenbetriebes erfolgt ständig eine Überprüfung, ob die Bedingungen für schließenden Rampenbe trieb noch erfüllt sind. Sind die Bedingungen nicht erfüllt, so erfolgt sofort der Übergang in den TEV_ZU-Betrieb, mit dem die Tankentlüftung schnell abgebrochen wird (Verfahrens schritt S4.4).

Erfolgt kein Abbruch, so wird im Verfahrensschritt S4.3 der relative Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil so lange verringert, bis M_TEV_REL=0 ist. Danach erfolgt der Übergang in eine Lambda-Adaptionsphase, d. h. bei nichtaktiver Tankent lüftungsfunktion läuft die Brennkraftmaschine im Lambdarege lungsbetrieb und es werden in an sich bekannter Weise Adap tionswerte für die Lambdaregelung gelernt.

Der in jeder Teilfunktion während des Normalbetriebes (öff nende Rampe, Regelbetrieb, schließende Rampe) berechnete re lative Massenstrom M_TEV_REL durch das Tankentlüftungsventil ist Eingangsgröße zur Berechnung des Ansteuertastverhältnis ses für das Tankentlüftungsventil. In den Fig. 5 und 6 ist dieser Berechnungsvorgang grafisch dargestellt. Aus dem rela tiven Massenstrom M_TEV_REL wird der Soll-Spülstrom M_TEV_SPÜL berechnet:

M_TEV_SPÜL=M_TEV_REL*LM_KG_H.

Das Ansteuertastverhältnis TATE des Tankentlüftungsventils ergibt sich aus einem Kennfeld KF_TATE = f(M_TEV_SOLL, PS), wobei mit PS der Saugrohrdruck bezeichnet ist, der entweder aus einem Kennfeld KF_PS als Funktion der Drehzahl N und der Luftmasse LM ermittelt wird:

KF_PS=f(N, LM)

oder der mittels eines Drucksensors gemessen oder mit Hilfe eines bekannten Saugrohrmodelles berechnet wird.

Der Wert TATE ist Eingangsgröße der Kennlinie KF_TATE_TEV, mit der die Kennlinie des Tankentlüftungsventils linearisiert wird (Fig. 6). Der Einfluß der Batteriespannung UB auf den Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil wird über eine Kennlinie KF_TEV_UB_ADD berücksichtigt. Das effektive Ansteu ertastverhältnis TATE_EFF für das Tankentlüftungsventil er gibt sich somit nach folgender Gleichung:

TATE_EFF=KF_TATE_TEV + KF_TEV_UB_ADD
KF_TATE_TEV=f(TATE)
KF_TEV_UB_ADD=f(UB).

Das effektive Ansteuertastverhältnis TATE_EFF ist nach unten auf 0,4% begrenzt, da bei Ansteuerung mit 0% ein Fehlerein trag erfolgt.

Zusätzlich zur Berechnung des Ansteuertastverhältnisses er folgt die Berechnung des Massenstromes M_TEV durch das Tan kentlüftungsventil. Ist das berechnete Tastverhältnis kleiner als 100%, so ist M_TEV=M_TEV_SPÜL (Fig. 7).

Bei einem Ansteuertastverhältnis TATE=100% ergibt sich der Massenstrom M_TEV aus dem Kennfeld KF_M_TEV=f(PS), also ab hängig vom Saugrohrdruck, da hier eine eindeutige Zuordnung von M_TEV_SPÜL und M_TEV im Kennfeld KF_TATE nicht möglich ist.

Der Einfluß des Kraftstoffmassenstromes M_B_TE aus der Spü lung des Aktivkohlefilters muß bei der Berechnung der Ein spritzmenge berücksichtigt werden, um zu große Abweichungen des Luftverhältnisses zu vermeiden. Die Korrektur erfolgt durch einen additiven Wert M_B_TE_ADD_AD, aus dem eine addi tive Einspritzzeitkorrektur berechnet wird. Diese Einspritz zeitkorrektur ergibt sich durch Multiplikation des Wertes M_B_TE_ADD_AD für die Einspritzmengenkorrektur mit einem Fak tor, der die Zuordnung Einspritzmenge zu Einspritzzeit fest legt und bei konstantem Einspritzdruck am Einspritzventil im wesentlichen von den konstruktiven Gegebenheiten des Ein spritzventils abhängt.

Die Fig. 8 zeigt die Einspritzmengenkorrektur bei Betrieb öff nender Rampe. Während der öffnenden Rampe erfolgt eine Ein spritzmengenkorrektur, sobald die Abweichung der Lambda-Regler DLAM_TE einen Wert K_LAM_DIF MAX überschreitet. Bei jeder Grenzwertüberschreitung ergibt sich die additive Ein spritzmengenkorrektur M_B_TE_ADD aus dem aktuell berechneten Kraftstoffmassenstrom M_B_TE durch das Tankentlüftungsventil.

Der Wert M_B_TE_ADD wird hier direkt als M_B_TE_ADD_AD in die Einspritzgleichung eingerechnet. Gleichzeitig werden beide Lambda-Regler um einen Wert K_LAM_DIF_MAX zurückgesetzt.

In Fig. 9 ist die Einspritzmengenkorrektur bei Regelbetrieb und schließendem Rampenbetrieb dargestellt. Hierbei ergibt sich die additive Korrektur des Kraftstoffmassenstromes M_B_TE_ADD aus dem mittleren Beladungsgrad des Aktivkohlefil ters AKF_BEL_GMW und dem aktuellen Massenstrom M_TEV durch das Tankentlüftungsventil:

M_B_TE_ADD=AKF_BEL_GMW*M_TEV.

Dieser Wert wird während des gesamten Regelbetriebs kontinu ierlich berechnet. Für alle Änderungen von M_B_TE_ADD gilt die Änderungsbegrenzung KF_M_B_TE_AEBG=f (LM_KG_H). Hieraus ergibt sich der Wert M_B_TE_ADD_AD, aus dem die additive Ein spritzmengenkorrektur und daraus wiederum die additive Ein spritzzeitkorrektur berechnet wird.

Während der Tankentlüftungsphase, d. h. während eine der Zeit scheiben K_T_TE_ST bzw. T_TE läuft, ist die Lambdaadaption gesperrt.

Die Lambaadaption läuft während der Zeitscheibe K_T_TI_AD. Die Adaption wird freigegeben, sobald das Tastverhältnis TATE=0 ist.

Beim Übergang von der Lambdaadaptionsphase zur Tankentlüf tungsphase werden die Adaptionswerte festgehalten. Diese Wer te werden während der Tankentlüftungsphase weiterhin in die Einspritzzeitgleichung eingerechnet und beim erneuten Start der Lambdaadaption als Startwerte gesetzt.

Die Fig. 10 zeigt in Form eines Zeitdiagrammes den Ablauf der Tankentlüftungsfunktion bei Normalbetrieb in einem sta tionärem Betriebspunkt. Dargestellt sind die zeitlichen Ver läufe folgender Größen:

MTEVREL
auf die Luftmasse LMKGH bezogener Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil (Fig. 10a)
TATEEFF	effektives Ansteuertastverhältnis des Tankentlüftungsventils (Fig. 10b)
DLAMTE	mittlere Abweichung der Lambdaregler (Fig. 10c)
AKFBEL	Beladungsgrad des Aktivkohlefilters (Fig. 10d)
AKFBELGMW	gemittelter Beladungsgrad des Aktivkohlefilters (Fig. 10d)
MBTE	berechneter Kraftstoffmassenstrom durch das Tankentlüftungsventil (Fig. 10e)
MBTEADDAD	effektive additive Korrektur der Einspritzmenge (Fig. 10e).

In der Fig. 10f sind zusätzlich die nach dem Start der Brennkraftmaschine nacheinander ablaufenden Zeitbereiche ein gezeichnet.

Der Normalbetrieb startet mit dem öffnenden Rampenbetrieb. Hier wird der relative Massenstrom durch das Tankentlüftungs ventil M_TEV_REH inkrementweise erhöht. Die Höhe der Inkre mente hängt vom Luftmassenstrom LM_KG_H, der mittels des Luftmassenmessers ermittelt wird und der Beladung AKF_BEL des Aktivkohlefilters ab. Aus dem relativen Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil M_TEV_REL wird das effektive Ansteuer tastverhältnis TATE_EFF für das Tankentlüftungsventil be stimmt, was die tatsächliche Öffnung des Tankentlüftungsven tils bestimmt.

Während der Öffnung des Tankentlüftungsventils wird aus der mittleren Abweichung der Lambdaregler DLAM_TE und der additi ven Korrektur M_B_TE_ADD_AD der Kraftstoffmassenstrom M_B_TE aus der Tankentlüftung und der Beladungsgrad AKF_BEL des Ak tivkohlefilters berechnet.

Überschreitet die mittlere Lambdareglerabweichnung DLAM_TE während der öffnenden Rampe einen Grenzwert K_LAM_DIF_MAX, so wird die Einspritzmenge additiv um den aktuellen Wert M_B_ADD_AD = M_B_TE korrigiert und gleichzeitig werden die Lambdareglerwerte jeweils um den Wert K_LAM_DIF_MAX versetzt (Zeitpunkt t1 in Fig. 10c und Fig. 10e).

Der relative Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil M_TEV_REL wird solange erhöht, bis der Kraftstrommassenstrom M_B_TE einen Grenzwert KF_M_B_TE_MAX überschreitet. Dann ist der Betriebsbereich öffnende Rampe beendet und es wird in den Regelbetrieb übergegangen (Zeitpunkt t2, Fig. 10e).

Im Regelbetrieb wird wie beim Betriebsbereich öffnende Rampe aus der mittleren Lambdareglerabweichung DLAM_TE und der ak tuellen additiven Einspritzmengenkorrektur M_B_TE_ADD_AD der Kraftstoffmassenstrom M_B_TE aus der Tankentlüftung und der Beladungsgrad AKF_BEL des Aktivkohlefilters berechnet. Aus dem aktuell berechneten Beladungsgrad AKF_BEL wird der mitt lere Beladungsgrad AKF_BEL_GMW über eine gleitende Mittel wertbildung bestimmt (Fig. 10d).

Der relative Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil M_TEV_REL und somit das Tastverhältnis TATE_EFF wird im Re gelbetrieb abhängig von dem maximal zulässigen Kraftstoff massenstrom KF_M_B_TE_MAX und dem mittleren Beladungsgrad AKF_BEL_GMW berechnet. Hieraus ergibt sich eine beladungs gradabhängige Erhöhung des Tastverhältnisses TATE_EFF. Die Öffnung des Tankentlüftungsventils wird so eingestellt, daß der Kraftstoffmassenstrom aus der Tankentlüftung M_B_TE gleich einem Kennfeldwert KF_M_B_TE_MAX ist. Der Massenstrom M_TEV durch das Tankentlüftungsventil kann solange erhöht werden, bis das Tankentlüftungsventil voll geöffnet ist (TATE_EFF = 100%, Zeitpunkt t3). Ab diesem Zeitpunkt kann der Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil nicht mehr ange paßt werden, d. h. der Sollspülstrom M_TEV_SPÜL ist größer als der effektive Spülstrom M_TEV.

Während des Regelbetriebes wird die Einspritzmenge kontinu ierlich um den additiven Wert M_B_TE_ADD_AD korrigiert. Die ser Wert wird im Regelbetrieb in Abhängigkeit von der mittle ren Beladung des Aktivkohlefilters AKF_BEL_GMW und dem effek tiven Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil ermittelt und stellt einen Wert für den mittleren Kraftstoffmassenstrom durch das Tankentlüftungsventil dar. Durch die additive Kor rektur der Einspritzmenge wird die Abweichung des Lambdareg lers vollständig kompensiert, d. h. DLAM_TE = 0 (Fig. 10c).

Der Regelbetrieb wird beendet, sobald die mittlere Beladung des Aktivkohlefilters AKF_BEL_GMW einen Schwellenwert K_AKF_BEL_MIN unterschreitet (Fig. 10d, Zeitpunkt t4). Da nach erfolgt der Betriebsbereich schließende Rampe.

Beim Betriebsbereich schließende Rampe wird der relative Mas senstrom M_TEV_REL dekrementweise verkleinert, bis er den Wert 0 aufweist. Die Berechnung des Kraftstoffmassenstromes M_B_TEV durch das Tankentlüftungsventil, des Beladungsgrades AKF_BEL des Aktivkohlefilters sowie der additiven Korrektur der Einspritzmenge MAB_TE_ADD_AD erfolgt analog zur Berech nung im Regelbetrieb.

Claims

1. Verfahren zur Tankentlüftung bei einer Brennkraftmaschine (10) mit einer Lambdaregelungseinrichtung zum Regeln des der Brennkraftmaschine (10) zuzuführenden Luft/Kraftstoff gemisches, bei dem

- die in einem Kraftstoffvorratsbehälter (19) entstehenden Kraftstoffdämpfe in einem, vorzugsweise ein Aktivkohlefil ter (22) aufweisenden Adsorptionsbehälter (21) zwischenge speichert werden, wobei
- das Aktivkohlefilter (22) einen, von der Masse der adsor bierten Kraftstoffdämpfe abhängigen Beladungsgrad (AKF_BEL) aufweist,
- in ausgewählten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine (10) im Rahmen einer Regenerationsphase ein Spülvorgang des Aktivkohlefilters (22) eingeleitet wird und
- durch kontinuierliches Verändern des Durchlaßquerschnittes eines zwischen dem Adsorptionsbehälter (21) und der Brenn kraftmaschine (10) geschalteten, über ein elektrisches Si gnal mit veränderbarem Tastverhältnis (TATE) ansteuerbares Tankentlüftungsventil (24) ein Spülstrom (M_TEV_SPÜL) in den Ansaugtrakt (11) der Brennkraftmaschine (10) stromab wärts einer Drosselklappe (13) eingeleitet und der Verbren nung zugeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Beladungsgrad (AKF_BEL) des Aktivkohlefilters (22) er mittelt und abhängig von der Höhe dieses Beladungsgrades (AKF_BEL) und eines vorgegebenen Wertes für einen, maximal möglichen Kraftstrommassenstromes (M_B_TE_MAX) durch das Tankentlüftungsventil (24) ein Soll-Spülstrom (M_TEV_SPÜL) berechnet wird und
- das Tastverhältnis (TATE) für das Tankentlüftungsventil (24) abhängig von dem Soll-Spülstrom (M_TEV_SPÜL), der Tem peratur des Spülstromes (T_ANS) und dem Druckgefälle am Tankentlüftungsventil (24) eingestellt wird, so daß die durch den Spülvorgang hervorgerufene Lambdaabweichung (DLAM_TE) eines Lambdareglers der Lambdaregelungseinrich tung einen vorgegebenen Maximalwert (K_LAM_DIF_MAX) nicht überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beladungsgrad (AKF_BEL) des Aktivkohlefilters (22) aus dem Luftmassenstrom (M_L_TE) durch das Aktivkohlefilter (22), aus dem Luftmassenstrom (M_L_MOT) durch die Drosselklappe (13) und der relativen Abweichung des Lambdareglers (LAM_TE) auf grund der Tankentlüftung nach folgender Beziehung berechnet wird: mit L_st: stöchiometrischer Luftbedarf

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmassenstrom (M_L_TE) durch das Aktivkohlefilter (22) durch einen an der Belüftungsleitung (25) des Aktivkohlebehäl ters (21) angeordneten Luftmassenmesser (120) gemessen und der Luftmassenstrom (M_L_MOT) durch die Drosselklappe (13) durch einen im Ansaugtrakt (11) der Brennkraftmaschine (10) angeordneten Luftmassenmesser (12) gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beladungsgrad (AKF_BEL) des Aktivkohlefilters (22) nach fol gender Beziehung berechnet wird: mit
M_L_MOT: Luftmassenstrom durch die Drosselklappe
LAM_TE: relative Abweichung des Lambdareglers
L_st: stöchiometrischer Luftbedarf
M_TEV: Massenstrom durch das Tankentlüftungsventil bei unbeladenem Aktivkohlefilterund die Werte für den Massenstrom (M_TEV) in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen am Tankentlüftungsventil (24), der Lufttemperatur im Ansaugtrakt (11) und der Öffnung des Tank entlüftungsventils (24) festgelegt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Spülstrom (M_TEV_SPÜL) durch das Tankentlüftungsventil (24) nach folgender Beziehung berechnet wird: mit
AKF_BEL: Beladungsgrad des Aktivkohlefilters
M_B_TE_MAX: maximal zulässiger Kraftstoffmassenstrom durch das Tankentlüftungsventil.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Tastverhältnis (TATE) ein effektives Tastverhältnis (TATE_EFF) ermittelt wird, in dem eine die Batteriespannung (UB) eines des von der Brennkraftmaschine (10) angetriebenes Fahrzeuges berücksichtigende Korrektur (KF_TEV_UB_ADD) und eine die Nichtlinearität der Kennlinie des Tankentlüftungs ventils (24) berücksichtigende Korrektur (KF_TATE_TEV) vorge nommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Soll-Spülstrom (M_TEV_SPÜL) ein relativer Massenstrom (M_TEV_REL) durch das Tankentlüftungsventil (24) berechnet wird nach folgender Gleichung: M_TEV_REL = M_TEV_SPÜL/LM_KG_H.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tankentlüftungsvorgang in mehrere, zeitlich nachein ander ablaufende Phasen eingeteilt ist, wobei in einem öff nenden Rampenbetrieb der relative Massenstrom (M_TEV_REL) ausgehend vom Wert Null inkrementweise erhöht wird bis der Kraftstoffmassenstrom (M_B_TE) einen Grenzwert (M_B_TE_MAX) überschreitet, anschließend in einem Regelbetrieb der relati ve Massenstrom (M_TEV_REL) abhängig vom maximal zulässigen Kraftstoffmassenstrom (M_B_TE_MAX) und einem mittleren Bela dungsgrad (AKF_BEL_GMW) berechnet und in einem schließenden Rampenbetrieb der relative Massenstrom (M_TEV_REL) dekrement weise bis auf den Wert Null verkleinert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß während des öffnenden Rampenbetriebes die mittlere Lambdareg ler-Abweichung (DLAM_TE) des Lambdareglers von vorgegebenen Startwerten ermittelt wird und eine den Zylindern der Brenn kraftmaschine zuzuführende Einspritzmenge an Kraftstoff addi tiv um einen Wert (M_B_TE_ADD_AD) korrigiert wird, wenn die mittlere Lambdaregler-Abweichung (DLAM_TE) einen Grenzwert (K_LAM_DIF_MAX) überschreitet und und die Einspritzmengenkor rektur (M_B_TE_ADD_AD) dem aktuell berechneten Kraftstoff massenstrom (M_B_TE) entspricht.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß während des öffnenden Rampenbetriebes aus der mittleren Lambdaregler-Abweichung (D_LAM_TE) und der additiven Korrek tur (M_B_TE_ADD) der Kraftstoffmassenstrom (M_B_TE) aus der Tankentlüftung und der Beladungsgrad (AKF_BEL) berechnet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffmassenstrom (M_B_TE) berechnet wird nach der Beziehung: M_B_TE=1/K_B_FAK*LM_KG_H_TOTZ*(DLAM_TE/100)+M_B_TE_ADD_ADmit:
K_B_FAK als eine Konstante, die den Kraftstoffeinfluß berück sichtigt und
LM_KG_H_TOTZ als ein Faktor, der den Ausgleich des zeitlichen Versatzes zwischen der Erfassung des Luftmassenmes ser-Signals und des Lambdasonden-Signals berücksich tigt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Beladungsgrad (AKF_BEL) berechnet wird nach der Bezie hung: AKF_BEL=M_B_TE/M_TEV.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert für den Beladungsgrad (AKF_BEL) zur Vermeidung un plausibler Werte auf einen maximalen Wert (K_AKF_BEL_MAX) be grenzt ist.

14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelbetrieb so lange durchgeführt wird, bis der mittlere Beladungsgrad (AKF_BEL_GMW) einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet oder die Zeit seit Start des Tankentlüftungs vorganges eine vorgegebenen Wert überschreitet.

15. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Regelbetrieb und beim schließenden Rampenbetrieb eine additive Korrektur der Kraftstoff-Einspritzmenge erfolgt, die sich aus dem gemittelten Beladungsgrad (AKF_BEL_GMW) und dem aktuellen Massenstrom (M_TEV) durch das Tankentlüftungsventil (24) zusammensetzt: M_B_TE_ADD_AD = AKF_BEL_GMW * M_TEV.