DE19750193A1 - Kfz-Tankdichtheitsdiagnose bei Änderungen der Kfz-Betriebshöhe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Leckdiagnose auf der Basis einer Auswertung des Differenzdrucks zwischen dem Inneren des Tan­ kentlüftungssystems und der Umgebung.

Aus der DE OS 41 32 055 ist ein derartiges Verfahren be­ kannt, das auf einer Unterdruckprüfung basiert. Ein auf ei­ ner Überdruckprüfung basierendes Verfahren ist aus der DE OS 41 24 465 bekannt.

Aus der DE OS 42 39 382 ist bekannt, daß die Diagnosesicher­ heit bei der Prüfung des Durchflußsteuerventils, mit dem der Fluß von Kraftstoffdampf aus dem Tankentlüftungssystem an das Saugrohr des Verbrennungsmotors gesteuert wird, unter bestimmten Betriebsbedingungen beeinträchtigt ist. Zur Ab­ hilfe wird dort vorgeschlagen, die Absolutwerte und/oder Än­ derung von für die Diagnose relevanten Betriebskenngrößen zu erfassen, mit vorgegebenen Schwellwerten zu vergleichen und die Diagnose gegebenenfalls abzubrechen.

Es hat sich gezeigt, daß auch bei Leckdiagnoseverfahren ir­ reführende, d. h. nicht auf Lecks basierende Fehlermeldungen auftreten können.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens zur Diagnose von Lecks in Tan­ kentlüftungsanlagen, bei dem die genannten irreführenden Fehlermeldungen ausbleiben.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen An­ spruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der bei Bergauf- oder Bergabfahrten schwankende Umgebungsdruck die Diagnosesicherheit bei den auf Differenzdruckmessungen ba­ sierenden Leckdiagnoseverfahren beeinträchtigt.

Bei den Diagnoseprüfungen wird der Tank verschlossen. Bei einer Durchführung der Diagnose während einer Bergauf- oder Bergabfahrt ändert sich der Umgebungsdruck und damit auch die Druckdifferenz zwischen verschlossenem Tank und Umge­ bung. Dies kann dazu führen, daß fälschlicherweise auf ein Leck geschlossen wird. Kritisch ist beim Unterdruckverfahren die Bergauffahrt. Der dann abnehmende Umgebungsdruck führt bei Unterdruckkonstanz im abgeschlossenen Tank zu einem An­ stieg des Differenzdrucks. Dies kann beim unterdruckverfah­ ren fälschlicherweise als Leck interpretiert werden. Durch ein Leck strömt Außenluft in den Tank und vermindert damit den Tankunterdruck.

Beim Überdruckverfahren ist umgekehrt die Bergabfahrt kri­ tisch. Dort wird der ansteigende Umgebungsdruck fälschlicher Weise als Druckabfall und damit als Leck im mit Überdruck abgeschlossenen Tank registriert.

Erfindungsgemäß wird eine während der Diagnose erfolgende Änderung der Höhe, in der das Kraftfahrzeug betrieben wird, bei der Auswertung der Druckänderung berücksichtigt. Ein er­ stes Ausführungsbeispiel sieht eine Kompensation des Hö­ henänderungseinflusses auf die Auswertung der Differenz­ druckmessungen vor. Damit verbindet sich der Vorteil einer erhöhten Diagnosesicherheit unter Beibehaltung der Zahl der Diagnosegelegenheiten.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt ein Abbruch der Diagnose, wenn die Höhenänderung ein vorbestimmtes Ausmaß überschreitet. Mit diesem Ausführungsbeispiel ist der Vor­ teil eines geringen Auswertungsaufwandes bei gesteigerter Diagnosesicherheit verbunden.

Eine vorteilhaft einfache Möglichkeit zur Erfassung von Hö­ henänderung ergibt sich durch Auswerten des Signals eines Umgebungsdrucksensors.

Eine weitere Möglichkeit zur Feststellung von Höhenänderun­ gen ergibt sich durch Auswerten von ohnehin erfaßten Be­ triebskenngrößen des Kraftfahrzeugs, wodurch vorteilhafter Weise ein spezieller Höhenänderungssen­ sor/Umgebungsdrucksensor fortfallen kann.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Figuren erläutert.

Die Fig. 1 stellt ein Tankentlüftungssystem mit Diagnose­ einrichtungen und Auswertungseinrichtungen eines Kraftfahr­ zeuges dar. Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm als erstes Aus­ führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 3 offenbart ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen Verfahrens.

Die 1 in der Fig. 1 repräsentiert einen Kraftstofftank, der mit einem Mittel 2 zur Änderung des Druckes im Kraftstoff­ tank in Wirkverbindung steht. Änderungen des Druckes im Tank, der hier stellvertretend für das Tankentlüftungssystem dargestellt ist, werden von einem Differenzdrucksensor 3 an ein Steuergerät 4 weitergegeben. Das Steuergerät empfängt daneben weitere Signale von einem Mittel 5, das zur Fest­ stellung der Änderung der Betriebshöhe des Kraftfahrzeuges dient. Das Steuergerät 4 löst über eine Verbindung zum Druckänderungsmittel 2 die Einstellung von Über- oder Unter­ drucken im Tankentlüftungssystem zu Diagnosezwecken aus, bzw steuert die Druckeinstellung. Ergebnisse der Diagnose können im Steuergerät gespeichert werden und/oder zur Anzeige ge­ bracht werden. Dazu dient im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine Fehlerlampe 6. Das Mittel 2 zur Einstellung einer Druckänderung kann beispielsweise aus dem Saugrohr der Brennkraftmaschine in Verbindung mit einem Tankentlüftungs­ ventil bestehen. In diesem Fall koppelt eine öffnende An­ steuerung des Tankentlüftungsventils zwischen Tankentlüf­ tungsanlage und Saugrohr die Tankentlüftungsanlage an das Saugrohr an. Der Saugrohrunterdruck pflanzt sich in das Tan­ kentlüftungssystem so lange fort, bis das Tankentlüftungs­ ventil beim Erreichen eines vorgegebenen Differenzunter­ druckes im Tank geschlossen wird. Alternativ dazu kann das Mit­ tel zur Änderung des Druckes im Tank auch als Überdruckpumpe realisiert sein, die vom Steuergerät 4 zur Erzeugung eines vorbestimmten Überdrucks im Tank 1 angesteuert wird. Das Mittel 5 zum Feststellen einer Höhenänderung kann beispiels­ weise als Umgebungsdrucksensor realisiert sein. Alternativ dazu kann das Mittel 5 aber auch einen oder mehrere Sensoren für Betriebsparameter des Kraftfahrzeuges darstellen, die für den Betrieb des Kraftfahrzeuges ohnehin erfaßt werden. Beispiele hierfür sind die Drehzahl und die Last der Brenn­ kraftmaschine sowie ein Signal über die vom Kraftfahrzeug zurückgelegte Wegstrecke. Aus diesen Signalen kann das Steu­ ergerät 4 ebenfalls eine Information über eine Höhenänderung ableiten. Beispielsweise wird im Steuergerät üblicherweise ein Kraftstoffzumeßsignal aus Last und Drehzahl des Verbren­ nungsmotors gebildet. Durch Aufsummieren des Kraftstoffzu­ meßsignals läßt sich die verbrauchte Kraftstoffmasse bilden und durch Quotientenbildung auf den zurückgelegten Weg nor­ mieren. Der derart gebildete Kraftstoffverbrauch stellt ein Maß für den Fahrwiderstand bei der aktuellen Fahrzeugge­ schwindigkeit dar. Ist der Kraftstoffverbrauch bei einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine vorge­ gebene Schwelle, wird auf Bergabfahrt geschlossen, da der Kraftstoffverbrauch bei Bergabfahrt geringer als in der Ebe­ ne ist.

Fig. 2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Einfluß einer Höhenänderung auf die Differenz­ druckmessungen kompensiert wird. Dazu wird in einem Schritt S1 die Diagnose gestartet. Anschließend wird im Tank, bzw. im Tankentlüftungssystem durch Ansteuerung des Mittels 2 ei­ ne vorgegebene Druckdifferenz delta PA zum Umgebungsdruck eingestellt. Gleichzeitig wird mit dem Mittel 5 der Umge­ bungsdruck P0A erfaßt und ein Zeitzähler auf t = 0 gesetzt. Ein Schritt S3 prüft, ob eine vorgegebene Wartezeit tD abge­ laufen ist. Diese Zeit tD bemißt sich danach, in welcher Zeit ein Leck vorgegebener Größe eine detektierbare Druckän­ derung hervorruft. Nach Ablauf dieser Zeit wird im Schritt S4 die Druckdifferenz deltaPE am Ende des Diagnoseverfahrens sowie der Umgebungsdruck P0E am Ende des Diagnoseverfahrens erfaßt. Anschließend erfolgt im Schritt S5 die Bildung der Druckdifferenz delltaPA-P0A-(deltaPE-P0E)=PTE-PTA. Dabei stellt PTE den Absolutdruck im Tank am Ende des Diagnosever­ fahrens und PTA den Absolutdruck im Tank zu Beginn des Dia­ gnoseverfahrens dar. PTE und PTA sind damit vom Umgebungs­ druck und damit von Umgebungsdruckschwankungen aufgrund von Höhenänderungen unabhängig. Mit anderen Worten: In diesem Ausführungsbeispiel wird der Einfluß von Höhenänderungen auf die Differenzdruckmessungen durch die Differenzbildung im Schritt S5 eliminiert. Im Schritt S6 erfolgt ein Vergleich der Differenz PTE-PTA mit einer vorgegebenen Schwelle. Ein Überschreiten der Schwelle läßt auf ein Leck schließen und dementsprechend erfolgt im Schritt S7 eine Fehlermeldung "Leck vorhanden". Diese Fehlermeldung kann direkt oder gege­ benenfalls auch nach Absicherung durch statistische Auswer­ tung mehrerer Messungen zur Ansteuerung der Fehlerlampe 6 verwendet werden. Wird die Schwelle im Schritt S6 dagegen nicht überschritten, gilt die Tankentlüftungsanlage bzw. der Tank als dicht. Dieses Ergebnis wird im Schritt S8 als "In Ordnung-Meldung" gewertet und kann beispielsweise im Steuer­ gerät abgelegt werden. Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Fig. 3 dargestellt. Dazu wird nach einem Diagnosestart im Schritt S3.1 im Schritt S3.2 ein Differenzdruck delta PA zwischen dem Inne­ ren des Tankentlüftungssystems und der Umgebung durch An­ steuerung des Mittels 2 eingestellt. Zusätzlich wird ein Zeitzähler auf t = 0 gesetzt und ein Maß H(t), das ein Maß für Änderungen der Betriebshöhe des Kraftfahrzeugs dar­ stellt, auf Null gesetzt. Im Schritt S3.3 erfolgt eine Prü­ fung, ob die Zeit t seit dem Diagnosestart die für eine Dia­ gnose notwendige Zeit tD überschritten hat. Solange dies nicht der Fall ist, wird im Schritt 3.4 ein Maß delta H = H(t) als Maß für die Änderung der Betriebshöhe des Kraft­ fahrzeugs seit dem Start der Diagnose gebildet. Dieses Maß kann durch Auswerten des Signals eines Umgebungsdrucksensors gewonnen werden. In diesem Fall war H(t = 0) der Umgebungs­ druck zum Zeitpunkt des Diagnosestarts. delta H(t) ist dann die Differenz des aktuellen Umgebungsdrucks zum Wert des Um­ gebungsdrucks zum Zeitpunkt t = 0. Ein positives delta H zeigt eine Bergabfahrt an. Alternativ zur Auswertung des Signals eines Umgebungsdrucksensors kann der Kraftstoffverbrauch ausgewertet werden. Dies beruht darauf, daß der Kraftstoff­ verbrauch bei Bergabfahrt geringer als in der Ebene ist, so­ fern die Geschwindigkeiten vergleichbar sind. In diesem Fall ist H(t = 0) der bei der aktuellen Geschwindigkeit zu erwar­ tende Kraftstoffverbrauch in der Ebene. Wenn delta H=H(t) als aktueller Kraftstoffverbrauch kleiner ist als H(t = 0), wird auf Bergabfahrt geschlossen. Der Kraftstoffverbrauch kann dadurch errechnet werden, daß die Kraftstoffzumeßsigna­ le aufintegriert und auf den zurückgelegten Weg normiert werden. Die Kraftstoffzumeßsignale werden aus Sensorsignalen wie Last- und Drehzahl im Steuergerät gebildet und sind da­ her im Steuergerät vorhanden. Sie können daher ohne großen Aufwand aufsummiert werden. Der zurückgelegte Weg kann aus einem dem Steuergerät zugeführten Signal über die Fahrzeug­ geschwindigkeit und die verstrichene Zeit berechnet werden. Wenn der Kraftstoffverbrauch größer ist, als bei der aktuel­ len Geschwindigkeit in der Ebene zu erwarten, wird auf Berg­ auffahrt geschlossen. Eine weitere Alternative zur Feststel­ lung der Bergabfahrt ergibt sich aus einer Auswertung der Schiebebetriebszeiten und/oder der Schiebebetriebsdrehzah­ len. Bei Bergabfahrt gibt es üblicherweise längere und häu­ figer Schiebebetriebsphasen als bei Fahrten in der Ebene. Übersteigt während des Beobachtungszeitraumes, d. h. der Diagnosezeitdauer, die aufsummierte Schiebebetriebszeit eine Schwelle, wird auf Bergabfahrt geschlossen. Ein Schiebebe­ trieb liegt dann vor, wenn nicht der Motor die Räder, son­ dern die Räder den Motor antreiben, wie es bei Bergabfahrt typischerweise vorkommt. Eine einfache Möglichkeit zur Fest­ stellung des Schiebebetriebs ergibt sich aus einer Erfassung der Geschlossenstellung eines Drosselklappenschalters. Ge­ nauer wird diese Betrachtung, wenn auch noch die Schiebebe­ triebsdrehzahl berücksichtigt wird, da bei höherer Schiebe­ betriebsdrehzahl eine höhere Motorbremswirkung eintritt, wo­ mit die Schubphase mithin kürzer ausfällt. Auf Bergabfahrt kann auch erkannt werden, wenn beispielsweise das aufsum­ mierte Produkt von Schiebebetriebsdrehzahl und Schiebebe­ triebszeit eine Schwelle übersteigt. Bei Fahrzeugen mit Au­ tomatikgetrieben kann alternativ auch die aufsummierte Zeit, während der Leerlauf und eine Fahrzeuggeschwindigkeit vor­ liegt, die eine Schwelle übersteigt, auf Bergabfahrt ge­ schlossen werden. Eine weitere Alternative ergibt sich durch Auswerten der Aktivierungszeit eines Bremslichtschalters. Ist die aufsummierte Zeit des aktivierten Bremslichtschal­ ters großer als eine Schwelle, dann wird auf Bergabfahrt er­ kannt. Das in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch einen Abbruch der Diagnose aus, wenn ei­ ne Bergauf- oder Bergabfahrt erkannt wurde. Dazu wird zu­ nächst in einem Schritt S3.5 der Differenzdruck delta PE am Ende der Diagnosezeitspanne tD erfaßt. Im nächsten Schritt S3.6 wird überprüft, ob das Maß für die Höhenänderung delta H eine Schwelle übersteigt. Wie dargestellt, kommen dafür Kraftstoffverbräuche, die Schiebebetriebszeiten, die Akti­ vierungszeiten des Bremslichtschalters usw. in Frage. Beim Überschreiten der Schwelle wird die Abfrage bejaht und im Schritt S3.7 die Diagnose ohne Ergebnis abgebrochen. Wird die Schwelle dagegen nicht überschritten, erfolgt im Schritt S3.8 eine Überprüfung, ob die Differenz der Differenzdrücke delta PE und delta PA, also der Differenzdrücke zu Ende und zu Beginn der Diagnosephase, eine Schwelle überschreiten. Wenn die Differenz kleiner als die Schwelle ist, gilt die Anlage als dicht und es wird im Schritt S3.9 eine OK-Meldung ausgegeben, d. h. im Steuergerät kann abgespeichert werden, daß kein Leck vorhanden ist. Andernfalls, d. h. bei Über­ schreiten der Schwelle, wird im Schritt S3.10 eine Fehler­ meldung ausgegeben. Diese kann direkt oder nach Bestätigung durch statistische Auswertung mehrerer Messungen zur An­ steuerung der Fehlerlampe 6 verwendet werden.

Claims (9)

1. Verfahren der Vermeidung von Fehlermeldungen bei einer Diagnose eines Tankentlüftungssystems bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäh­ rend der Diagnose erfolgende Änderung der Höhe, in der das Kraftfahrzeug betrieben wird, bei der Ermittlung des Diagno­ seergebnisses berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Höhe durch Auswerten des Signals eines Um­ gebungsdrucksensors festgestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnose abgebrochen wird, wenn die festgestellte Hö­ henänderung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet oder daß die festgestellte Höhenänderung bei der Auswertung der Druckänderungen innerhalb des Tankentlüftungssystem kom­ pensiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Höhe durch Auswerten von Betriebskenngrö­ ßen der Brennkraftmaschine und des Kraftfahrzeuges erkannt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Höhe über eine Auswertung des Kraftstoff­ verbrauches erkannt wird, wobei der Kraftstoffverbrauch be­ zogen auf den zurückgelegten Weg ermittelt wird und wobei überprüft wird, ob der ermittelte Kraftstoffverbrauch inner­ halb einer vorgegebenen Bandbreite um einen für eine Fahrt in der Ebene typischen Kraftstoffverbrauch liegt und wobei die Diagnose abgebrochen wird, wenn der ermittelte Kraft­ stoffverbrauch außerhalb der vorgegebenen Bandbreite liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Höhe festgestellt wird, wenn die aufsum­ mierte Schiebebetriebszeit innerhalb eines Beobachtungszeit­ raumes eine vorgegebene Schwelle überschreitet.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebebetriebszeit vor der Aufsummation mit der Schie­ bebetriebsdrehzahl gewichtet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Höhe festgestellt wird, wenn die aufsum­ mierte Zeit, während der sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befindet und die Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, innerhalb eines Beobach­ tungszeitraumes eine vorbestimmte Schwelle übersteigt.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Höhe festgestellt wird, wenn die innerhalb eines Beobachtungszeitraumes aufsummierte Zeit des aktivier­ ten Bremslichtschalters eine vorbestimmte Schwelle über­ schreitet.