DE4227698A1 - Method for determining leaks in a motor vehicle tank ventilation system - Google Patents

Method for determining leaks in a motor vehicle tank ventilation system

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Un­ dichtheiten in einer Kraftfahrzeug-Tankentlüftungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a method for detecting Un tightness in a motor vehicle tank ventilation system according to the preamble of the main claim.

Eine Tankentlüftungsanlage besteht aus einem Kraftstofftank und einem Adsorptionsfilter, üblicherweise einem Aktivkohlefilter, die über eine Entlüftungsleitung miteinander verbunden sind. Das Adsorptionsfilter ist über eine, mittels eines Sperrventils absperrbare Belüftungsleitung mit der Atmosphäre und über eine, mittels eines Regenerierventils regelbare Entsorgungsleitung mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine verbunden. Im Betrieb der Brennkraftmaschine werden bei geöffnetem Sperr- und Rege­ nerierventil die aus dem Kraftstoff ausgasenden Kraftstoff­ dämpfe durch den im Saugrohr anliegenden Unterdruck abgesaugt. Außerdem werden hierbei auch die im Adsorptionsfilter zwi­ schengespeicherten Kraftstoffdämpfe entsorgt und somit das Ad­ sorptionsfilter regeneriert. Bei abgestelltem Fahrzeug wird das Tanksystem über das Adsorptionsfilter belüftet, in dem die ausgasenden Kraftstoffdämpfe auf chemischen Weg zwischenge­ speichert werden.A tank ventilation system consists of a fuel tank and an adsorption filter, usually an activated carbon filter, which are connected to each other via a ventilation line. The adsorption filter is via a, by means of a check valve lockable ventilation line with the atmosphere and via a disposal line controllable by means of a regeneration valve connected to the intake manifold of the internal combustion engine. Operational of the internal combustion engine when the blocking and rain are open nerierventil the fuel outgassing fuel vapors are sucked out by the negative pressure in the suction pipe. In addition, the two in the adsorption filter disposed of stored fuel vapors and thus the ad sorption filter regenerated. When the vehicle is parked, it will Tank system ventilated via the adsorption filter, in which the outgassing fuel vapors by chemical means be saved.

Im Zuge der verschärften Anforderungen der amerikanischen Um­ weltbehörde werden Meßverfahren gefordert, mit deren Hilfe Un­ dichtheiten in Tankentlüftungsanlagen von Kraftfahrzeugen zu erkennen sind. In the wake of the stricter requirements of the American order world authorities are required measuring methods, with the help of Un leaks in tank ventilation systems of motor vehicles are recognizable.  

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE-OS 40 03 751 bekannt. Hierbei wird das Sperrventil geschlossen und das Regenerierventil geöffnet und mittels eines Drucksensors über­ prüft, ob sich in der Tankentlüftungsanlage ein Unterdruck ausbildet.Such a method is for example from DE-OS 40 03 751 known. Here, the check valve is closed and that Regeneration valve opened and by means of a pressure sensor checks whether there is negative pressure in the tank ventilation system trains.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der vom Saugrohrunter­ druck in der Tankentlüftungsanlage erzeugte Unterdruck nicht konstant, sondern von verschiedenen Betriebsparametern abhängig ist. Somit kann ein Fehler nur dann erkannt werden, wenn ein vorgegebener Grenzdruck überschritten wird. Kleinere Undicht­ heiten können mit diesem Verfahren jedoch nicht erkannt werden.This method has the disadvantage that the bottom of the intake manifold pressure generated in the tank ventilation system is not constant, but dependent on various operating parameters is. This means that an error can only be recognized if a specified limit pressure is exceeded. Minor leak units cannot be recognized with this method.

Außerdem ist aus der US 44 42 702 ein Prüfverfahren für Flüs­ sigkeitstanks bekannt, bei dem im Tank ein vorgegebener Unter­ druck erzeugt wird und anschließend bei geschlossenen Ventilen der Druckverlauf erfaßt wird. In einem zweiten Schritt wird dann im Tank ein Überdruck angelegt, und bei ebenfalls ge­ schlossenen Ventilen wiederum der Druckverlauf erfaßt. Durch einen Vergleich der Steigungen der beiden Druckverläufe kann dann auf die Dichtheit der Tankanlage geschlossen werden.In addition, from US 44 42 702 is a test method for rivers liquid tanks known, in which a predetermined sub in the tank pressure is generated and then with the valves closed the pressure curve is recorded. In a second step then an overpressure is applied in the tank, and also at ge closed valves in turn the pressure curve recorded. By a comparison of the slopes of the two pressure profiles then the tightness of the tank system can be concluded.

Dieses Verfahren berücksichtigt zwar die Tatsache, daß der Druckverlauf in einem geschlossenen Tanksystem vom Sättigungs­ dampfdruck der gespeicherten Flüssigkeit und somit von Zu­ standsparametern der Flüssigkeit abhängt. Das Verfahren hat aber den Nachteil, daß eine zusätzliche Einrichtung zur Erzeu­ gung eines Überdrucks in der Tankanlage benötigt wird. Somit ist dieses Verfahren für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug zu aufwendig und zu teuer.This procedure takes into account the fact that the Pressure curve in a closed tank system from saturation vapor pressure of the stored liquid and thus of Zu level parameters of the liquid depends. The procedure has but the disadvantage that an additional facility for Erzeu overpressure in the tank system is required. Consequently this method is for use in a motor vehicle too complex and too expensive.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Er­ mittlung von Undichtheiten in einer Kraftfahrzeug-Tankentlüf­ tungsanlage zu schaffen, mit dessen Hilfe auf einfache Art und Weise auch kleinere Lecks in einer Tankentlüftungsanlage sicher erkannt werden können.It is therefore the object of the invention to provide a method for He detection of leaks in a motor vehicle fuel tank vent tion system to create with the help of simple and  Even small leaks in a tank ventilation system are safe can be recognized.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.The object is achieved by the features of the kenn drawing part of the main claim solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand der Zeichnung näher beschrieben, wobeiThe method according to the invention is closer to the drawing described, wherein

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeug-Tank­ entlüftungsanlage und Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle tank ventilation system and

Fig. 2 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens zei­ gen. Fig. 2 show a flow chart of the method according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit 1 gekennzeichnete Kraftfahr­ zeug-Tankentlüftungsanlage. Sie besteht aus einem Kraftstoff­ tank 2, der über eine Entlüftungsleitung 3 mit einem Adsorpti­ onsfilter 4 verbunden ist. Das Adsorptionsfilter 4 ist wiederum über eine Belüftungsleitung 5 mit der Atmosphäre und über eine Entsorgungsleitung 6 mit einem Saugrohr 7 einer nicht darge­ stellten Brennkraftmaschine verbunden. In der Belüftungsleitung 5 ist ein Sperrventil 8 angeordnet. Außerdem ist in der Ent­ sorgungsleitung 6 ein regelbares Regenerierventil 9 und in der Entlüftungsleitung 3 ein Differenzdrucksensor 10 vorgesehen. Zur Steuerung der Ventile 8, 9 dient ein Steuergerät 11, dem der vom Differenzdrucksensor 10 in der Tankentlüftungsanlage 1 ermittelte Druck pT als Eingangsgröße zugeführt wird. Fig. 1 shows a total of 1 marked vehicle tank ventilation system. It consists of a fuel tank 2 , which is connected via a vent line 3 with an adsorpti onsfilter 4 . The adsorption filter 4 is in turn connected via a ventilation line 5 to the atmosphere and via a disposal line 6 to a suction pipe 7 of an internal combustion engine not shown. A check valve 8 is arranged in the ventilation line 5 . In addition, a controllable regeneration valve 9 is provided in the supply line 6 and a differential pressure sensor 10 is provided in the ventilation line 3 . A control unit 11 is used to control the valves 8 , 9 , to which the pressure p T determined by the differential pressure sensor 10 in the tank ventilation system 1 is supplied as an input variable.

Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine sind beide Ventile 8, 9 geöffnet, so daß die aus dem Kraftstofftank 2 ausgasenden Kraftstoffdämpfe durch den im Saugrohr 7 herrschenden Unter­ druck abgesaugt werden. Zusätzlich kann durch den Unterdruck im Saugrohr 7 über die Belüftungsleitung 5 Frischluft angesaugt werden, so daß eventuell im Adsorptionsfilter 4 gespeicherte Kraftstoffdämpfe ausgespült werden und somit der Adsorptions­ filter 4 regeneriert wird. Bei abgestelltem Fahrzeug bleibt das Sperrventil 8 geöffnet, während das Regenerierventil 9 ge­ schlossen wird. Dadurch kann der Kraftstofftank 2 weiterhin gegen Umgebungsdruck belüftet werden, wobei die ausgasenden Kraftstoffdämpfe vor Austritt in die Umgebung durch das Ad­ sorptionsfilter 4 auf chemischem Wege ausgefiltert werden. Als Adsorptionsfilter 4 wird üblicherweise ein Aktivkohlefilter verwendet.In normal operation of the internal combustion engine, both valves 8 , 9 are opened, so that the fuel vapors outgassing from the fuel tank 2 are sucked off by the negative pressure prevailing in the intake manifold 7 . In addition, 5 fresh air can be sucked in by the negative pressure in the intake manifold 7 through the vent conduit so that any stored fuel vapors are purged in the adsorption filter 4 and hence the adsorption filter 4 is regenerated. When the vehicle is turned off, the shut-off valve 8 remains open while the regeneration valve 9 is closed. As a result, the fuel tank 2 can continue to be vented against ambient pressure, the outgassing fuel vapors being filtered out chemically by the adsorption filter 4 before being released into the environment. An activated carbon filter is usually used as the adsorption filter 4 .

In Fig. 2 ist ein Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung von Undichtheiten in einer Kraftfahrzeug-Tank­ entlüftungsanlage dargestellt. Nach dem Start der Dichtig­ keitsprüfung in Block 12 wird zunächst in Block 13 das Sperr­ ventil 8 geschlossen. Anschließend wird in den Blöcken 14 und 15 das Regenerierventil 9 teilweise geöffnet, so daß sich ein vorgegebener Unterdruck pS in der Tankentlüftungsanlage 1 ein­ stellt. Dabei kommt es darauf an, daß sich zwischen den Par­ tialdrücken der Luft und des Kraftstoffgases bei Abschluß des Druckeinstellvorganges (Block 15) ein stabiler Gleichgewichts­ zustand eingestellt hat.In Fig. 2 is a flowchart of the method for determining leaks in a motor vehicle tank ventilation system is illustrated. After the start of the tightness test in block 12 , the blocking valve 8 is first closed in block 13 . Then the regeneration valve 9 is partially opened in blocks 14 and 15 , so that a predetermined negative pressure p S in the tank ventilation system 1 is set. It is important that a stable equilibrium has been set between the par tial pressures of the air and the fuel gas at the end of the pressure adjustment process (block 15 ).

Nachdem der vorgegebene Unterdruck pS erreicht ist, wird nun zum Zeitpunkt t0 in Block 16 das Regenerierventil 9 geschlossen und in Block 17 die Zeitmessung initialisiert. In Block 18 wird anschließend mit Hilfe des Differenzdrucksensors 10 der Druck­ verlauf in der Tankentlüftungsanlage 1 gemessen und im Steuer­ gerät 11 ausgewertet. Da das Kraftstoff-Luft-Gemisch sich in einem stabilen Gleichgewichtszustand befindet, darf sich der Druck pT in der abgeschlossenen Tankentlüftungsanlage 1 nicht ändern. Nur wenn die Tankentlüftungsanlage 1 undicht ist und somit Luft aus der Umgebung eindringen kann, kann sich der Druck pT erhöhen. Daher wird in Block 19 überprüft, ob der Druck pT einen Grenzdruck pG übersteigt. Ist dies der Fall, so wird in Block 20 ein Fehler erkannt und eine Fehlermeldung er­ zeugt. Anschließend wird in Block 23 die Überprüfung beendet. Ist in Block 19 der Druck pT dagegen kleiner als der Grenzdruck pG, so wird in Block 21 überprüft, ob eine vorgegebene Meßdauer tS abgelaufen ist. Ist dies der Fall, so wird in Block 22 eine OK-Meldung erzeugt, das heißt dem Steuergerät 11 mitgeteilt, daß die Tankentlüftungsanlage 1 dicht ist, und anschließend im Block 23 die Überprüfung ebenfalls beendet. Ist dagegen in Block 21 die vorgegebene Meßdauer tS noch nicht verstrichen, so wird an den Anfang von Block 18 zurückverzweigt.After the predetermined vacuum p S has been reached, the regeneration valve 9 is now closed at time t 0 in block 16 and the time measurement is initialized in block 17 . In block 18 , the pressure curve in the tank ventilation system 1 is then measured with the aid of the differential pressure sensor 10 and is evaluated in the control unit 11 . Since the fuel-air mixture is in a stable equilibrium state, the pressure p T in the closed tank ventilation system 1 must not change. The pressure p T can only increase if the tank ventilation system 1 is leaking and air can therefore penetrate from the surroundings. It is therefore checked in block 19 whether the pressure p T exceeds a limit pressure p G. If this is the case, an error is detected in block 20 and an error message is generated. The check is then ended in block 23 . On the other hand, if the pressure p T in block 19 is less than the limit pressure p G , a check is made in block 21 as to whether a predetermined measurement period t S has expired. If this is the case, an OK message is generated in block 22 , that is to say to the control unit 11 that the tank ventilation system 1 is tight, and the check is then also ended in block 23 . If, on the other hand, the predetermined measurement period t S has not yet elapsed in block 21, the process branches back to the beginning of block 18 .

Wie oben bereits beschrieben ist es bei dem Verfahren wesent­ lich, daß die Druckabsenkung in der Tankentlüftungsanlage 1 so erfolgt, daß sich das Luft-Kraftstoffgemisch nach Abschluß der Druckabsenkung und vor dem Start der Druckverlaufermittlung in einem stabilen Zustand des Kraftstoff-Luft Verhältnisses be­ findet. Da Kraftstoff aufgrund seines Dampfdruckverhaltens temperatur- und außendruckabhängig Eigendruck aufbaut, kann ein kleines Leck durch eine einfache Druckprüfung nicht ohne wei­ teres erkannt werden. Einflüsse, wie Kraftstofftemperatur, Füllstand, Kraftstoffqualität oder mechanische Bewegung des Kraftstofftanks können den Einfluß des Lecks überdecken. Be­ findet sich das Luft-Kraftstoffgemisch aber vor dem Start der Überwachung des Druckverlaufs bei einem definierten Unterdruck pS, beispielsweise -10 hPa, in einem stabilen Gleichgewichts­ zustand, so wird die Nachgasrate minimal. Somit kann bei einer Messung über eine längere Meßdauer tS, beispielsweise über 240 Sekunden, ein wesentlicher Druckanstieg nur durch ein Leck verursacht werden. Als Grenzdruck pG kann hierfür beispiels­ weise 50% des angelegten Unterdrucks pS, also hier -5 hPa, vorgegeben werden. As already described above, it is essential in the method that the pressure drop in the tank ventilation system 1 takes place in such a way that the air-fuel mixture is in a stable state of the fuel-air ratio after completion of the pressure drop and before the start of the pressure profile determination. Since fuel builds up its own pressure depending on the temperature and outside pressure due to its vapor pressure behavior, a small leak cannot easily be detected by a simple pressure test. Influences such as fuel temperature, level, fuel quality or mechanical movement of the fuel tank can mask the influence of the leak. If the air-fuel mixture is in a stable equilibrium before the start of the monitoring of the pressure curve at a defined negative pressure p S , for example -10 hPa, the post-gas rate becomes minimal. Thus, in the case of a measurement over a longer measurement period t S , for example over 240 seconds, a substantial pressure increase can only be caused by a leak. For this purpose, 50% of the negative pressure p S , for example -5 hPa, can be specified as the limit pressure p G.

Durch eine Druckabsenkung wird das Luft-Kraftstoffgemisch in einen instabilen Zustand gebracht. Im ersten Moment wird dabei zwar das Kraftstoff-Luftverhältnis nicht verändert, es ändert sich aber die Gasrate des Kraftstoffs, wodurch sich ein geän­ dertes Kraftstoff-Luftverhältnis einstellt. Um am Ende der Druckabsenkung einen stabilen Gleichgewichtszustand zu erhal­ ten, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Wenn genügend Zeit zur Verfügung steht, so kann die Druckabsenkung sehr langsam er­ folgen, so daß das Kraftstoff-Luftgemisch genügend Zeit hat, jeweils einen neuen Gleichgewichtszustand einzustellen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Druckabsenkung mit Hilfe des Steuergerätes 11 gesteuert vorzunehmen. Hierbei kann eine zeitliche Optimierung des Druckabsenkungsvorganges (Block 14 + 15) erfolgen. Im ersten Schritt kann eine schnelle und leicht übersteuerte Druckabsenkung auf ein Druckniveau (pS + dp) er­ folgen. Anschließend wird dann der Druck für eine vorgegebene Zeit in der Tankentlüftungsanlage 1 durch Steuerung des Öff­ nungswinkels (α) des Regenerierventils 9 auf den vorgegebenen Unterdruck pS exakt eingeregelt.The air / fuel mixture is brought into an unstable state by reducing the pressure. At first, the fuel-air ratio is not changed, but the gas rate of the fuel changes, which results in a changed fuel-air ratio. There are various options for maintaining a stable state of equilibrium at the end of the pressure reduction. If enough time is available, the pressure drop can follow it very slowly, so that the fuel-air mixture has enough time to set a new state of equilibrium. Another possibility is to control the pressure reduction using the control device 11 . Here, the pressure reduction process can be optimized over time (blocks 14 + 15 ). In the first step, a rapid and slightly overridden pressure drop to a pressure level (p S + dp) can follow. Then, the pressure for a predetermined time in the tank ventilation system 1 is precisely regulated by controlling the opening angle (α) of the regeneration valve 9 to the predetermined vacuum p S.

Claims (3)

1. Verfahren zur Ermittlung von Undichtheiten in einer Kraft­ fahrzeug-Tankentlüftungsanlage, bestehend aus einem Kraft­ stofftank, einem Adsorptionsfilter, einer den Kraftstofftank mit dem Adsorptionsfilter verbindenden Entlüftungsleitung, in der ein Differenzdrucksensor angeordnet ist, einer das Adsorp­ tionsfilter mit der Atmosphäre verbindenden Belüftungsleitung, in der ein Sperrventil angeordnet ist, einer das Adsorptions­ filter mit dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine verbindenden Entsorgungsleitung, in der ein regelbares Regenerationsventil vorgesehen ist, und mit einem Steuergerät zur Steuerung der Ventile, wobei zur Überprüfung der Kraftfahrzeug-Tankentlüf­ tungsanlage das Sperrventil geschlossen und durch Öffnen des Regenerierventils ein Unterdruck erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgegebener Unterdruck (pS) erzeugt wird, daß das Re­ generierventil (9) zu einem Zeitpunkt (t0), zu dem sich das Luft-Kraftstoffgemisch in einem stabilen Zustand des Kraft­ stoff-Luft-Verhältnisses befindet, geschlossen wird, und daß dann, wenn der Unterdruck (pT) innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer (tS) einen vorgegebenen Schwellwert (pG) übersteigt, eine Undichtheit der Tankentlüftungsanlage (1) erkannt wird.1. A method for determining leaks in a motor vehicle tank ventilation system, consisting of a fuel tank, an adsorption filter, a ventilation line connecting the fuel tank with the adsorption filter, in which a differential pressure sensor is arranged, a ventilation line connecting the adsorption filter with the atmosphere, in which is arranged a shut-off valve, a disposal line connecting the adsorption filter with the intake manifold of an internal combustion engine, in which a controllable regeneration valve is provided, and with a control unit for controlling the valves, the check valve being closed for checking the motor vehicle tank ventilation system and opening the Regeneration valve a negative pressure is generated, characterized in that a predetermined negative pressure (p S ) is generated, that the re-generating valve ( 9 ) at a time (t 0 ) at which the air-fuel mixture is in a stable state of the force t fuel-air ratio is, is closed, and that when the negative pressure (p T) within a predetermined time period (t S) exceeds a predetermined threshold value (p G), a leakage of the tank ventilation system (1) is detected. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabile Gleichgewichtszustand im Luft-Kraftstoffgemisch durch eine hinreichend langsame Druckabsenkung auf ein vorge­ gebenes Druckniveau (pS) eingestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the stable state of equilibrium in the air-fuel mixture is adjusted to a pre-given pressure level (p S ) by a sufficiently slow pressure drop. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabile Gleichgewichtszustand im Luft-Kraftstoffgemisch dadurch eingestellt wird, daß der Druck (pT) in der Tankent­ lüftungsanlage (1) durch eine Verstellung des Öffnungsgrades (α) des Regenerierventils (9) auf ein vorgegebenes Niveau (pS) abgesenkt und anschließend für eine vorgegebene Zeitdauer auf dieses Druckniveau nachgeregelt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the stable state of equilibrium in the air-fuel mixture is adjusted in that the pressure (p T ) in the tank ventilation system ( 1 ) by adjusting the degree of opening (α) of the regeneration valve ( 9 ) a predetermined level (p S ) is lowered and then readjusted to this pressure level for a predetermined period of time.
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