DE4227698C2

DE4227698C2 - Verfahren zur Ermittlung von Undichtheiten in einer Kraftfahrzeug-Tankentlüftungsanlage

Info

Publication number: DE4227698C2
Application number: DE19924227698
Authority: DE
Inventors: Ferry Dipl Phys Duerschmidt; Wolfgang Dr Strauss
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1992-08-21
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2012-08-22
Also published as: DE4227698A1; GB9316151D0; GB2269903A; GB2269903B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Un dichtheiten in einer Kraftfahrzeug-Tankentlüftungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

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.

Im Zuge der verschärften Anforderungen der amerikanischen Um weltbehörde werden Meßverfahren gefordert, mit deren Hilfe Un dichtheiten in Tankentlüftungsanlagen von Kraftfahrzeugen zu erkennen sind.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn zeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand der Zeichnung näher beschrieben, wobei

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeug-Tank entlüftungsanlage und

Fig. 2 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens zei gen.

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 p_T als Eingangsgröße zugeführt wird.

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 chemischen Wege ausgefiltert werden. Als Adsorptionsfilter 4 wird üblicherweise ein Aktivkohlefilter verwendet.

In Fig. 2 ist ein Ablaufplan des 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 p_S 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.

Nachdem der vorgegebene Unterdruck p_S 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 p_T 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 p_T erhöhen. Daher wird in Block 19 überprüft, ob der Druck p_T einen Grenzdruck p_G 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 p_T dagegen kleiner als der Grenzdruck p_G, so wird in Block 21 überprüft, ob eine vorgegebene Meßdauer t_S 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 t_S noch nicht verstrichen, so wird an den Anfang von Block 18 zurückverzweigt.

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 p_S, beispielsweise -10 hPa, in einem stabilen Gleichgewichts zustand, so wird die Nachgasrate minimal. Somit kann bei einer Messung über eine längere Meßdauer t_S, beispielsweise über 240 Sekunden, ein wesentlicher Druckanstieg nur durch ein Leck verursacht werden. Als Grenzdruck p_G kann hierfür beispiels weise 50% des angelegten Unterdrucks p_S, also hier -5 hPa, vorgegeben werden.

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 (p_s + 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 p_s exakt eingeregelt.

Claims

Verfahren zur Ermittlung von Undichtheiten in einer Kraft fahrzeug-Tankentlüftungsanlage, bestehend aus einem Kraftstoff tank, einem Adsorptionsfilter, einer den Kraftstofftank mit dem Adsorptionsfilter verbindenden Entlüftungsleitung, in der ein Differenzdrucksensor angeordnet ist, einer das Adsorptionsfilter mit der Atmosphäre verbindenden Belüftungsleitung, in der ein Sperrventil angeordnet ist, einer das Adsorptionsfilter mit dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine verbindenden Entsorgungs leitung, in der ein regelbares Regenerationsventil vorgesehen ist, und mit einem Steuergerät zur Steuerung der Ventile, wobei zur Überprüfung der Kraftfahrzeug-Tankentlüftungsanlage das Sperrventil geschlossen und durch Öffnen des Regenerierventils ein Unterdruck erzeugt wird, und wobei der Druck in der Tankent lüftungsanlage überwacht und zur Erkennung von Lecks mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Druck (p_T) in der Tankentlüftungsanlage (1) zuerst durch eine Verstellung des Öffnungsgrades (α) des Regenerier ventils (9) übersteuert auf ein Druckniveau (p_S+Δp) abgesenkt und anschließend für eine vorgegebene Zeitdauer auf das vorgegebene Druckniveau (p_s) nachgeregelt wird,
- - daß anschließend das Regenerierventil (9) geschlossen wird und
- - daß dann, wenn der Druck (p_T) innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer (t_S) nach dem Schließen des Regenerierventils (9) einen vorgegebenen Schwellwert (p_G) übersteigt, eine Undichtheit der Tankentlüftungsanlage (1) erkannt wird.