DE4030948C1 - Monitoring removal of petrol vapour from IC engine fuel tank - detecting change in fuel-air mixt. composition during selected working conditions - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine dazugehörige Vorrichtung zur Überwachung der Funktion der Entsorgung von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der DE-OS 35 02 573 ist eine Kraftstofftank-Entlüftungsvor­ richtung beschrieben, bei der sich bildende Kraftstoffdämpfe in einem Aktivkohle enthaltenden Zwischenspeicher aufgenommen und je nach Betriebsbedingungen über ein von einer Steuereinrich­ tung angesteuertes Ventil in der den Zwischenspeicher mit der Brennkraftmaschine verbindenden Regenerierleitung in den An­ saugbereich der Brennkraftmaschine abgegeben werden. Auf diese Weise werden schädliche Kraftstoffdämpfe gebunden und bei Be­ darf der Brennkraftmaschine wieder zugeführt.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung ist, daß eine Überwa­ chung dieser Einrichtung auf ihre Funktionsfähigkeit, wie sie für Abgasreinigungsanlagen immer wichtiger wird, nicht durch­ führbar ist.

Zwar zeigt die DE-PS 37 26 344 ein Diagnose-System für Steuer­ geräte eines Kraftfahrzeugs, mit dem unter anderem auch eine Ausgangsprüfung am Tankentlüftungsventil durchgeführt werden kann, jedoch kann dabei nur die Funktion des Ventils selbst getestet werden, nicht aber die Funktionsfähigkeit des Entsorgungssystems für die sich im Tank einer Brennkraftma­ schine bildenden Kraftstoffdämpfe als Ganzes, das heißt eine Überprüfung des Systems zum Beispiel auf Leckagen ist nicht mög­ lich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftstoffdampf- Entsorgungssystem ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrich­ tung zu schaffen, die eine sichere Überprüfung der Entsorgung von Kraftstoffdämpfen während des Betriebes ei­ ner Brennkraftmaschine gestatten.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Vorteile gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung her­ vor.

Im Kraftstofftank einer Brennkraftmaschine entstehende Kraft­ stoffdämpfe werden über eine Tanklüftungsleitung in einen Zwi­ schenspeicher geleitet. Je nach den Betriebsbedingungen steuert ein Motorsteuergerät ein in der Regenerierleitung zwischen dem Zwischenspeicher und der Brennkraftmaschine angeordnetes Rege­ nerierventil an, welches Kraftstoffdampf aus dem Zwischenspei­ cher sowie in diesen über eine Belüftungsleitung nachströmende Umgebungsluft in den Ansaugbereich der Brennkraftmaschine ge­ langen läßt. Diese zusätzliche Gemischzufuhr zur Brennkraftma­ schine bei bestimmten Betriebszuständen bewirkt zu diesen Zeit­ punkten eine Änderung der Kraftstoff-Luft-Gemischzusammenset­ zung die vom Steuergerät ausgewertet wird. Ein Ausbleiben einer solchen Änderung diagnostiziert eine Fehlfunktion im Entlüf­ tungssystem.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist nachstehend an­ hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren und

Fig. 2 schematisch den Aufbau eines Entsorgungssystems.

Die Fig. 1 zeigt in einem Flußdiagramm den Ablauf des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start der Brennkraftmaschine wird in einem ersten Verfahrensschritt in einem Verzweigungs­ block 1 abgefragt, ob eine Regenerierung der Aktivkohle im Zwi­ schenspeicher stattfindet und damit die Bedingungen für eine Funktionskontrolle vorliegen oder nicht, das heißt ob von der Motorsteuerung eine Abgabe von Kraftstoffdämpfen aus dem Zwi­ schenspeicher in den Ansaugbereich der Brennkraftmaschine frei­ gegeben ist oder nicht. Findet keine Regenerierung statt, so wird wieder an den Eingang des Blockes 1 zurückverzweigt. Wenn nicht, erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt in einem Ver­ zweigungsblock 2 die Abfrage, ob durch die Zufuhr zusätzlichen Kraftstoffes aus dem Zwischenspeicher in den Ansaugbereich der Brennkraftmaschine bei der Regenerierung beziehungsweise bei deren Unterbrechung eine Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemisch­ verhältnisses stattgefunden hat. Dabei wird abgefragt, ob die Änderumg des Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnisses Δ λ einen wählbaren Schwellwert Δ λ_Schwell überschreitet oder nicht. Bei einer Überschreitung desselben ist das Entlüftungssystem funk­ tionsfähig und es wird wieder zum Eingang des Verzweigungs­ blockes 1 zurückgekehrt. Liegt die Änderung unterhalb des Schwellwertes, so liegt eine Störung im Entlüftungssystem vor, da die mit einem Regenerationsvorgang verbundene Falschgemisch­ menge, das heißt zusätzliche Gemischmenge nicht ausreichend hoch ist, um eine entsprechende Änderung des Kraftstoff-Luft- Gemischverhältnisses feststellen zu lassen. Die Ursache für eine solche Störung kann verschieden sein, so kann zum Beispiel bei einem Neufahrzeug oder nach dem Einbau eines neuen Aktiv­ kohlefilters noch kein Kraftstoffdampf im Zwischenbehälter vor­ handen sein. Auch bei niedrigen Außentemperaturen fällt nur eine geringe Menge oder gar kein Kraftstoffdampf an oder nach einer längeren Fahrt kann der Zwischenspeicher völlig desor­ biert sein. Darüber hinaus kann die Ursache einer solchen Stö­ rung natürlich auch in Defekten bzw. Lecks in den Verbindungs­ leitungen oder Behältern des Entlüftungssystem liegen. Um die Störung auf eine der genannten Ursachen zurückführen zu können, wird in einem weiteren Verfahrensschritt 3 die Belüftung des Zwischenspeichers durch Schließen eines Absperrventils unter­ brochen. Durch den Unterdruck in der Ansaugleitung der Brenn­ kraftmaschine werden eventuelle Kraftstoffdämpfe aus der Kraft­ stofftank-Entlüftungsleitung praktisch ohne Zwischenspeicherung im Aktivkohlefilter direkt in den Ansaugbereich der Brennkraft­ maschine gefördert. Ergibt sich hierbei eine ausreichend große Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnisses, die in einem nächsten Verfahrensschritt in dem Verzweigungsblock 4 mit dem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, so wird die Funkti­ onsfähigkeit des Entlüftungssystems erkannt, das im Schritt 3 geschlossene Absperrventil im Verfahrensschritt 5 wieder ge­ öffnet und der normale Betrieb durch Rückkehr zum Eingang des Blockes 1 fortgesetzt. Nur bei nicht ausreichend großer Ände­ rung des Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnisses wird im Verfah­ rensschritt 4 bei weiterhin geschlossenem Absperrventil zum nächsten Verzweigungsblock 6 verzweigt, in dem ermittelt wird, ob die von der Ansauganlage ausgeübte Unterdruckänderung Δp im Gasraum des Kraftstofftanks bzw. in der Kraftstofftank-Entlüf­ tungsleitung einen Schwellwert Δp_Schwell überschreitet. Ist dies der Fall, so sind keine Lecks im Entlüftungssystem vorhan­ den und es wird zum vorher beschriebenen Verfahrensschritt 5 verzweigt, in dem das Absperrventil wieder geöffnet wird. Ist die Unterdruckänderung kleiner als der Schwellwert, so ist auf Undichtigkeiten bzw. Leckagen im Kraftstofftank oder den Leitungen zwischen Kraftstofftank, Zwischenspeicher und Brennkraftmaschi­ ne zu schließen und es wird im Schritt 7 eine Fehlermeldung ausgegeben, die zum Beispiel den Fahrer durch optische oder akustische Anzeige auf den Fehler aufmerksam macht und zum Auf­ suchen einer Werkstatt auffordert. Anschließend wird gemäß Ver­ fahrensschritt 5 das zuvor geschlossene Absperrventil geöffnet und es wird wieder an den Ausgangspunkt zum Eingang des Ver­ zweigungsblockes 1 zurückverzweigt. Hierdurch ist auch bei ei­ ner auftretenden Störung ein weiterer Fahrbetrieb uneinge­ schränkt möglich und dennoch wird der Fahrer weiter auf die nicht ordnungsgemäße Funktion des Entsorgungssystems hingewie­ sen.

In der Fig. 2 ist schematisch der Aufbau eines nach dem oben beschriebenen Verfahren betriebenen Entsorgungssystems für Kraftstoffdämpfe gezeigt. Mit 1 ist ein Kraftstofftank mit sei­ nem durch einen Deckel 2 verschlossenen Einfüllstutzen 3 be­ zeichnet. Dieser Tank 1 ist bis zum Flüssigkeitsspiegel 4 mit Kraftstoff 5 gefüllt. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 4, im Gasraum 6 des Kraftstofftanks 1, sammeln sich Kraftstoffdämpfe. Diese Dämpfe werden über eine Tanklüftungsleitung 7, in welcher ein Tanklüftungsventil S angeordnet ist, in einen Zwischenspei­ cher 9 geleitet, in welchem sie mittels der darin vorgesehenen Aktivkohle 10 gebunden werden. Bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 11, die dem Motorsteuergerät 12 durch über Leitungen 13 übertragene Betriebsgrößen, wie zum Beispiel Motordrehzahl, Last, Kühlmitteltemperatur usw., mitgeteilt wer­ den, steuert das Motorsteuergerät 12 einen Regeneriervorgang, das heißt das Motorsteuergerät 12 gibt über die Leitung 14 ein Signal an das in der Regenerierleitung 15 zwischen dem Zwischen­ speicher 9 und der Ansauganlage 16 der Brennkraftmaschine 11 gelegene Regenerierventil 17 zum entsprechenden Öffnen dessel­ ben. Der in der Ansauganlage 16 herrschende Unterdruck fördert Kraftstoffdampf und durch die Belüftungsleitung 18 aus der Um­ gebung in den Zwischenspeicher 9 nachströmende Luft in die An­ sauganlage 16 zur zusätzlichen Verbrennung in der Brennkraft­ maschine 11. Auf diese Weise wird die Aktivkohle 10 wieder regeneriert und es kann neu im Kraftstofftank 1 entstehender Kraftstoffdampf darin adsorbiert werden.

Der der Brennkraftmaschine 11 während des Regenerationsvorgan­ ges zusätzlich zugeführte Kraftstoffdampf führt zu einer Ände­ rung des Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnisses, die zum Beispiel über eine im Motorsteuergerät 12 ausgeführte Auswertung des Lambda-Signales 19 erkannt wird. Das Motorsteuergerät 12 ist über einen Datenbus 20 mit einem Steuergerät 21 für die Funk­ tionskontrolle verbunden. Wenn das Steuergerät 21 über den Da­ tenbus 20 dem Motorsteuergerät 12 den Steuerbefehl erteilt, daß eine Funktionskontrolle durchgeführt wird, das heißt daß das Regenerierventil 17 zum Beispiel abweichend von der Normalfunk­ tion betätigt wird und daß als Reaktion darauf das Kraft­ stoff-Luft-Gemischverhältnis λ eine Änderung Δ λ erfährt, die größer ist als ein vorgegebener Schwellwert Δ λ_Schwell, ist die Funktionsfähigkeit des Entsorgungssystems ordnungsgemäß.

Ist die Änderung Δ λ jedoch kleiner als der Schwellwert, bedeu­ tet dies, daß zuwenig beziehungsweise kein Falschgemisch über die Regenerierleitung 15 in die Ansauganlage 16 der Brennkraft­ maschine 11 gelangt. Dies kann verschiedene Ursachen haben. So ist beispielsweise bei einem Neufahrzeug beziehungsweise nach dem Einbau eines neuen Aktivkohlefilters kaum Kraftstoffdampf im Zwischenspeicher vorhanden. Bei niedriger Außentemperatur fällt ebenfalls wenig beziehungsweise kein Kraftstoffdampf an und nach längerer Fahrt kann der Aktivkohlefilter vollständig desorbiert sein. Eine echte Störung liegt jedoch dann vor, wenn Leckagen in den Behältern (Kraftstofftank 1 oder Zwischenspeicher 9) oder den Verbindungsleitungen (Tanklüftungsleitung 7 oder Regenerierleitung 15) auftreten.

Im Falle einer solchen Änderung, die geringer als der Schwell­ wert ausfällt, wird die Belüftung des Zwischenspeichers 9 un­ terbunden, zum Beipiel durch Schließen eines in dieser Leitung 18 angeordneten Absperrventils 22 aufgrund eines entsprechenden über die Leitung 23 übertragenen Signale vom Steuergerät 21. Dadurch daß das Nachströmen von Luft aus der Umgebung über die Belüftungsleitung 18 in den Zwischenspeicher 9 nach dem Schließen des Absperrventils 22 verhindert ist, wird über den in der Ansauganlage 16 herrschenden Unterdruck eventuell im Gasraum 6 des Kraftstofftanks 1 oder in der Tanklüftungsleitung 7 vorhandener Kraftstoffdampf praktisch ohne Speicherung im Zwischenspeicher 9 von der Brennkraftmaschine 11 angesaugt. Der angesaugte Kraftstoffdampf führt zu einer Änderung des Kraft­ stoff-Luft-Gemischverhältnisses, die vom Motorsteuerungsgerät 12 erkannt wird. Wie schon oben beschrieben, vergleicht das Steuergerät 21 diese Änderung Δ δ mit einem vorgegebenen Schwell­ wert Δ λ_Schwell. Fällt die Änderung größer aus als der Schwell­ wert, so gibt das Steuergerät 21 einen Befehl zum Öffnen des Absperrventile 22 aus, da das Ansaugen von Kraftstoffdampf die Funktionsfähigkeit des Entlüftungssystems gezeigt hat.

Fällt die Änderung allerdings geringer aus als der Schwellwert, so vergleicht das Steuergerät 21 die von einem Gasdrucksensor 25 über eine Leitung 24 an das Steuergerät 21 gelieferte Druck­ signaländerung Δp während des Ansaugens von Kraftstoffdampf aus dem Gasraum 6 des Kraftstofftanks 1 mit einem vorgegebenen Schwellwert Δp_Schwell. Wird dieser Schwellwert innerhalb einer vorgegebenen Zeit erreicht, bedeutet dies, daß die Dichtheit und Funktionsfähigkeit des Entlüftungssystems gegeben ist. Bei einer geringeren oder fehlenden Druckänderung in der vorgegebe­ nen Zeit liegt eine Störung vor, die über optische oder aku­ stische Mittel mitgeteilt wird. Gleichzeitig wird das Absperr­ ventil 22 wieder geöffnet, so daß die Fahrbarkeit der Brenn­ kraftmaschine voll erhalten bleibt, ohne daß der Hinweis auf die Störung un­ terdrückt wird.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es denkbar, daß anstelle der Erfassung der Änderung des Kraftstoff-Luft- Gemischverhältnisses, wie es über eine Auswertung des Signals einer im Abgasweg der Brennkraftmaschine 11 angeordneten Lambda-Sonde in einfacher Weise erfolgt, in der Regenerierlei­ tung 15 ein in dieser Figur nicht dargestellter Gassensor vor­ gesehen ist, der beim Auftreten von Kraftstoffdampf in dieser Leitung 15 ein entsprechendes Signal an das Steuergerät 21 ab­ gibt. Die übrige Funktionsweise des Systems bliebe auch in die­ sem Falle gleich wie zuvor beschrieben.

Claims (7)

1. Verfahren zur Überwachung der Funktion der Entsorgung von Kraftstoffdampf aus einem Kraftstofftank einer Brennkraftma­ schine mit einem Zwischenspeicher zur Aufnahme der sich im Kraftstofftank bildenden Kraftstoffdämpfe und Mitteln zur ge­ steuerten Abgabe des Tankentlüftungsgemischs in den Ansaugbe­ reich der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von ausgewählten Betriebszuständen, wobei die Kraftstoff-Luft-Gemischzusammen­ setzung während dieser Betriebszustände erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei ausbleibender Änderung der Kraftstoff-Luft-Gemischzu­ sammensetzung während dieser Betriebszustände die Belüftung des Zwischenspeichers (9) unterbrechbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Änderung durch eine Auswertung des Lamb­ da-Wertes erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Änderung durch die Detektion von Gas in der Regenerierleitung (15) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Gasraum des Kraftstofftanks bzw. in der Kraft­ stofftanklüftungsleitung erfaßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichterreichen einer vorgegebenen Druckabsenkung (Δp_Schwell) innerhalb einer vorgegebenen Zeit eine Fehlermeldung ausgebbar ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer den Zwischenspeicher (9) mit der Umgebung verbin­ denden Belüftungsleitung (18) ein von einem Steuergerät (21) ansteuerbares Absperrventil (22) vorgesehen ist und daß das Steuergerät (21) mit einem in einem Kraftstoffdämpfe aufnehmenden Raum (6 bzw. 7) angeordneten Drucksensor (25) ver­ bunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (21) über eine Datenleitung (20) mit einem Motorsteuergerät (12) in Verbindung steht.