DE4335276C1 - Verfahren und Anordnung zum Überprüfen eines Tankentlüftungssystems für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Überprüfen eines Kraftstoffdämpfe auffangenden und einer Brennkraftmaschine zuleitenden Tankentlüftungssystems in einem Kraftfahrzeug gemäß den Oberbegriffen der Patentan­ sprüche 1 und 10.

Der Zweck solcher allgemein bekannter Tankentlüftungsanlagen für Kraftfahrzeuge besteht darin, das Ausdampfen von Kohlen­ wasserstoffen aus dem Kraftstoff in die Atmosphäre zu vermei­ den.

Hierzu weist z. B. die aus DE 40 12 111 C1 bekannte Tankent­ lüftungsanlage einen Kraftstofftank auf, der über eine Lei­ tung mit einem Aktivkohlebehälter verbunden ist. Die durch die Erwärmung des Kraftstoffes verdampfenden Kohlenwasser­ stoffe werden im Aktivkohlefilter gespeichert. In geeigneten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine wird ein normaler­ weise geschlossenes Tankentlüftungsventil in der Regenerie­ rungsleitung zwischen Aktivkohlefilter und Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine mit Hilfe einer elektronischen Steuerungs­ einrichtung geöffnet, so daß der im Saugrohr herrschende Un­ terdruck die Kraftstoffdämpfe aus dem Aktivkohlefilter ab­ saugen und der Verbrennung in den Zylindern zuführen kann. Ein am Aktivkohlefilter angeordnet es Belüftungsventil ist dann offen, so daß Spülluft durch das Aktivkohlefilter strö­ men kann.

Da bei solchen Tankentlüftungsanlagen die Gefahr besteht, daß Teile davon undicht werden oder daß das Tankentlüftungsventil nicht ordnungsgemäß arbeitet, muß die Tankentlüftungsanlage wiederholt auf Funktionstüchtigkeit überprüft werden.

So schreiben z. B. gesetzliche Regelungen in USA vor, daß eine Undichtigkeit im Tankentlüftungssystem in Form eines Leckes ab 1 mm Größe sicher erkannt werden muß.

Zur Dichtigkeitsprüfung und damit zur Diagnose des Tankent­ lüftungssystems ist es bekannt (z. B. DE 40 12 111 C1), das Tankentlüftungsventil zu öffnen und die Belüftungsleitung des Aktivkohlefilters mit Hilfe eines Belüftungsventils abzusper­ ren, wodurch sich bei Systemdichtigkeit der Unterdruck vom Saugrohr in dem gesamten Tankentlüftungssystem ausbreitet. Baut sich innerhalb einer vorgegebenen Zeitkonstante der negative Druck nicht auf, gibt also ein im Tankentlüftungssy­ stem angeordneter Drucksensor kein entsprechendes Signal ab, so wird das Tankentlüftungssystem als undicht bewertet.

Aus der DE 41 24 465 A1 ist es bekannt, die Tankentlüftungs­ anlage eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Überdruckverfah­ rens zu prüfen. Eine Druckluftquelle z. B. eine Sekundärluft­ pumpe, ein Turbolader oder ein Bremsluftkompressor liefert dabei den hierzu benötigten Druck. Zur Diagnose wird das Tankentlüftungsventil geschlossen, die Druckluft in eine Ventilleitung nahe dem Tankentlüftungsventil zugeführt, der Druck im Tank gemessen, überprüft ob der Druck einer vorgege­ benen Druckbedingung genügt und in Abhängigkeit davon beur­ teilt, ob das Tankentlüftungssystem funktionsfähig ist oder nicht.

Beiden Verfahren bzw. Vorrichtungen ist gemeinsam, daß die Diagnoseeinheit, im wesentlichen bestehend aus absperrbarem Belüftungsventil am Aktivkohlefilter und entsprechenden Drucksensoren oder Druckschaltern mit zugehörigen Auswerte­ schaltungen im jeweiligen Fahrzeug eingebaut sind. Dies hat den Nachteil, daß jedes einzelne Fahrzeug mit einer eigenen Diagnoseeinheit ausgestattet sein muß.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Anordnung zum Überprüfen eines Tankentlüftungs­ systems in einem Kraftfahrzeug anzugeben, das es auf relativ einfache Weise ermöglicht, Undichtigkeiten im System festzu­ stellen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Diagnoseeinheit nicht in jedes Fahrzeug einzubauen, sondern in jede Tankstel­ lenanlage. Bei einer geeigneten Konstruktion von Tankeinfüll­ stutzen und Zapfpistole ist es dann möglich, bei jedem Betan­ kungsvorgang automatisch eine Tankdichtheitsdiagnose durchzu­ führen. Dies ist gesamtwirtschaftlich gesehen wesentlich kostengünstiger als ein eigenes Diagnosesystem je Fahrzeug. Außerdem können häufige Fehldiagnosen bei den bisherigen Systemen z. B. durch fehlende Tankdeckel oder ähnlichem wei­ testgehend vermieden werden. Darüber hinaus bietet sich bei einer solchen zentralen Diagnose an der Tankstellenanlage unmittelbar nach des Betankungsvorganges eine leichtere Möglichkeit, vorgegebene Grenzwerte zum Beispiel für die Leckgrößenerkennung zu verändern. Auch die Art und Weise der Prüfung (Über- und/oder Unterdruck) kann dadurch leicht geändert werden.

Das Verfahren und die Anordnung werden im folgenden anhand der Figur noch näher erläutert.

Diese zeigt schematisch eine Tankentlüftungsanlage in einem Kraftfahrzeug mit den zugehörigen Verbindungsleitungen zu einer Zapfsäule einer Tankstellenanlage.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist dabei schematisch ein Kraftfahr­ zeug bezeichnet, das ein Tankentlüftungssystem 20 aufweist. Dieses Tankentlüftungssystem besteht in herkömmlicher Weise aus einem Kraftstofftank 2, der über eine Entlüftungsleitung 3 mit einem Aktivkohlebehälter 4 verbunden ist, in dem die aus dem Kraftstofftank 2 ausgasenden Kohlenwasserstoffdämpfe adsorbiert werden. Vom Aktivkohlebehälter 4 geht eine Regene­ rierungsleitung 5 ab, die stromabwärts einer nicht dargestell­ ten Drosselklappe in den Ansaugtrakt 6 der Brennkraftma­ schine mündet. In der Regenerierungsleitung 5 ist ein Durch­ flußsteuerventil, im folgenden als Tankentlüftungsventil 7 bezeichnet, angeordnet.

Zum Spülen in bestimmten Betriebsphasen der Brennkraftmaschi­ ne wird dieses Tankentlüftungsventil 7 über eine nicht näher bezeichnete elektrische Leitung von einem elektronischen Steuergerät 8 angesteuert.

Ein Tankeinfüllstutzen 9, sowie eine vom Aktivkohlefilter 4 abzweigende Belüftungsleitung 21 sind ebenso wie eine elek­ trische Verbindungsleitung 10 vom Steuergerät 8 an eine tank­ nahe Außenseite des Fahrzeuges 1 geführt. Von einer ebenfalls nur schematisch dargestellten Tankstellenanlage 11 ist eine Zapfsäule 12 dargestellt, an der in herkömmlicher Weise mit­ tels eines Kraftstoffzufuhrschlauches 13 Kraftstoff getankt werden kann. Am Ende dieses Schlauches befindet sich eine Zapfpistole 14, die derart ausgestaltet ist, daß sie beim Betankungsvorgang eine hermetisch dichte Verbindung zum Tank­ einfüllstutzen 9 herstellt. Ferner weist die Zapfsäule 12 eine Diagnoseeinheit 15 auf, die Pumpelemente 22 beinhaltet, die den zur Diagnose notwendigen Prüfdruck erzeugen und einen Diagnoseschlauch 18, der über eine hermetisch dichte Verbin­ dung mit der Belüftungsleitung 21 des Aktivkohlefilters 4 verbunden wird. Von der Diagnoseeinheit 15 führt eine elek­ trische Diagnoseleitung 16 zu einem Verbindungselement in Form eines Diagnosesteckers 19 an die Fahrzeugaußenseite nahe dem Bereich des Tankeinfüllstutzens 9. Mit Hilfe einer am Fahrzeug angebrachten Steckvorrichtung 17 und der daran ange­ schlossenen elektrischen Verbindung 10 wird die Diagnoseein­ heit 15 mit dem Steuergerät 8 verbunden.

Die Prüfung auf Dichtheit des Tankentlüftungssystems 20 kann mit einer solchen Anordnung bei jedem Betankungsvorgang an der Tankstellenanlage durchgeführt werden.

Die Zapfpistole 14 der Zapfsäule 12 wird hierzu an den Tankeinfüllstutzen 9 des aufzutankenden Kraftfahrzeuges 1 angeschlossen. Auch die Entlüftungsleitung 21 des Aktivkohle­ filters 4 wird hermetisch dicht an den Diagnoseschlauch 18 der Zapfsäule 12 angekoppelt. Bei diesem Vorgang wird auch über die Steckvorrichtung 17, 19 die elektrische Verbindung der Diagnoseeinheit 15 mit dem elektronischen Steuergerät 8 im Kraftfahrzeug 1 hergestellt.

Ist im Tankentlüftungssystem 20 des Kraftfahrzeuges 1 ein Tankentlüftungsventil 7 eingebaut, das im stromlosen Zustand geschlossen ist, so braucht von der Diagnoseeinheit 15 kein Signal zum Schließen des Tankentlüftungsventils 7 übertragen werden. Ist aber ein Tankentlüftungsventil 7 eingebaut, das stromlos offen ist, so wird von der Diagnoseeinheit 15 über die elektrische Verbindung 16, 19, 17, 10 und dem Steuergerät 8 ein Signal an das Tankentlüftungsventil 7 übertragen, um es vor der Diagnose zu schließen und während der Diagnose ge­ schlossen zu halten. Nach dem Betankungsvorgang oder bei Unterbrechung des Betankungsvorgangs wird die Diagnose durch­ geführt. Die Diagnose selbst kann dabei entweder nach einem Unterdruck- oder nach einem Überdruckverfahren durchgeführt werden, wie es aus dem beschriebenen Stand der Technik be­ kannt ist.

Hierzu enthält die Diagnoseeinheit 15 in der Zapfsäule 12 Pumpelemente 22, die den Prüfdruck aufbauen und einen Druck­ sensor oder einen Druckschalter 23. Nach Beendigung oder bei Unterbrechung des Betankungsvorganges - was beispielsweise durch Loslassen der Zapfpistole 14 oder durch automatisches Abschalten der Kraftstoffzufuhr zum Verhindern eines Überlau­ fens des Kraftstoffes detektiert werden kann - werden die Pumpelemente 22 der Diagnoseeinheit 15 aktiviert, um über den Diagnoseschlauch 18 je nach Art des angewandten Prüfver­ fahrens entweder einen Über- oder einen Unterdruck im Tankentlüftungssystem 20 zu erzeugen. Die sich dabei allmäh­ lich mit der Zeit einstellende Druckerhöhung bzw. Drucker­ niedrigung wird vom Drucksensor 23 in der Diagnoseeinheit 15 überwacht. Bei Erreichen eines vorgegebenen Druckmaximalwer­ tes werden die Pumpelemente abgeschaltet. Ein ungewollter und damit das Ergebnis der Diagnose verfälschender Druckabbau nach Abschalten der Pumpelemente 22 und vor Beginn der Aus­ wertung der Druckänderung kann entweder durch die Konstruk­ tion der Pumpelemente selbst oder durch Verwendung von Rück­ schlagventilen verhindert werden.

Ist der notwendige Prüfdruck aufgebaut, wird anschließend mit Hilfe des Drucksensors oder des Druckschalters 23 festge­ stellt, ob sich der Druck innerhalb einer bestimmten, festge­ legten Diagnosezeit geändert hat. Die Druckänderung innerhalb dieser Zeit ist ein Maß für die Leckage des Tankentlüftungs­ systems.

Durch Festlegen eines Zeitgrenzwertes, innerhalb dessen der Anfangsdruck auf einen bestimmten Wert absinkt, der einer bestimmten Leckgröße entspricht, kann nicht nur auf Dichtig­ keit bzw. Undichtigkeit des Systems allgemein geschlossen, sondern auch eine Leckgrößenerkennung ermöglicht werden (z. B. 1 mm Leckerkennung).

Über die elektrische Verbindung 16, 19, 17, 10 zwischen Diagno­ seeinheit 15 und Steuergerät 8 werden die gemessenen Druck­ werte einer im Steuergerät befindlichen Recheneinheit zuge­ führt, die diese Daten auswertet und das Ergebnis der Diagno­ se in einen entsprechende Speicher des Steuergerätes 8 ein­ schreibt. Ein undichtes bzw. defektes Tankentlüftungssystem 20 kann dann zusätzlich dem Fahrer des Kraftfahrzeuges optisch oder akustisch im Fahrzeug mitgeteilt werden.

Vorteilhafter ist es jedoch, die gemessenen Druckwerte direkt in der Diagnoseeinheit 15 selbst auszuwerten, das Ergebnis unmittelbar mit Hilfe einer an der Zapfsäule 12 angeordnet er Anzeigevorrichtung 24 anzuzeigen.

Darüber hinaus ist es auch möglich, das Ergebnis der Diagnose zusammen mit den Daten über Menge, Art des getankten Kraft­ stoffes und Höhe des dafür zu zahlenden Betrages auf dem Quittungsabschnitt auszudrucken.

Da beim Betankungsvorgang durch den in den Kraftstofftank 2 einfließenden Kraftstoff ein Druck im Tankentlüftungssystem 20 aufgebaut wird, kann auch diese Druckänderung zur Diagnose auf Dichtigkeit des Systems herangezogen werden. In diesem Falle braucht die Diagnoseeinheit 15 keinerlei Mittel enthal­ ten, die einen Unter- bzw. Überdruck zur Prüfung aufbauen müssen.

Besonders einfach und komfortabel läßt sich die Verbindung zwischen Zapfsäule 12, Diagnoseeinheit 15 und dem Kraftfahr­ zeug herstellen, wenn sowohl der Kraftstoffzufuhrschlauch 13, der Diagnoseschlauch 18, als auch die elektrische Verbindung mit einer einzigen Koppelvorrichtung bewerkstelligt werden.

Um ein zu frühes Trennen dieser Koppelvorrichtung vom Fahr­ zeug zu unterbinden, kann an dieser ein elektrischer Kontakt vorgesehen sein, der die Koppelvorrichtung erst dann frei­ gibt, wenn die Diagnose beendet ist.

Wird die Diagnose unmittelbar nach dem Betankungsvorgang oder bei Unterbrechung desselben durchgeführt, so hat dies den Vorteil, daß sich im KST-Behälter kühler Kraftstoff befindet und ein Ausgasen von Kohlenwasserstoffen weitestgehend unterbunden ist, so daß keine Verfälschungen der Diagnose durch Druckschwankungen auftreten.

Es ist aber auch möglich, die Diagnose vor dem Betankungsvor­ gang durchzuführen und bei negativen Ergebnis der Diagnose (z. B. Leck im Tankentlüftungssystem) aus Sicherheitsgründen die Kraftstoffzufuhr zu unterbinden. Bei dieser Methode muß allerdings gewährleistet sein, daß der Rest-Kraftstoff im Tank nicht zu heiß ist und ausgast. Dies kann beispielsweise mittels eines im Tank angeordneten Temperatursensors festge­ stellt und über die Diagnoseleitung der Diagnoseeinheit übermittelt werden.

Claims (16)

1. Verfahren zum Überprüfen eines Kraftstoffdämpfe auffangen­ den und einer Brennkraftmaschine zuleitenden Tankentlüftungssystems (20) in einem Kraftfahrzeug (1) mit einem Kraftstoff­ dämpfe adsorbierenden Behälter (Aktivkohlefilter 4), der über eine Entlüftungsleitung (3) mit dem Kraftstofftank (2) des Kraftfahrzeugs (1) und über eine Regenerierungsleitung (5) mit dem Ansaugtrakt (6) der Brennkraftmaschine verbindbar ist,

• - mit einem den Öffnungsquerschnitt der Regenerierungsleitung (5) beeinflußbaren Tanktentlüftungsventil (7), das bei be­ stimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine mittels Signalen einer elektronischen Steuerungseinrichtung (8) an­ steuerbar ist,
• - mit einer Diagnoseeinheit (15), die einen zur Überprüfung des Tankentlüftungs-Systems (20) nötigen Druck erzeugt und den Druckverlauf im Tankentlüftungs-System (20) erfaßt und diesen zur Beurteilung der Dichtigkeit des Tankentlüftungssystems (20) auswertet,

dadurch gekennzeichnet, daß beim Be­ tankungsvorgang des Kraftfahrzeuges (1) an einer Tankstellen­ anlage eine Verbindung zwischen der, der Tankstellenanlage zugeordneten Diagnoseeinheit (15) und dem Tankentlüftungssystem (20) des Kraftfahrzeugs (1) hergestellt und die Über­ prüfung des Tankentlüftungs-System (20) vor, oder unmittelbar nach Beendigung oder bei Unterbrechung des Betankungsvorgan­ ges durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Be­ tankungsvorgang des Fahrzeuges (1) sowohl hermetisch dichte Fließverbindungen zwischen einer, den Kraftstoff zuführenden Zapfpistole (14) der Tankstellenanlage (11) und einem Tank­ einfüllstutzen (9) des Fahrzeugs einerseits und zwischen der Diagnoseeinheit (15) und dem Aktivkohlefilter (4) anderer­ seits, als auch eine elektrische Verbindung (16, 17, 10) zwi­ schen der Diagnoseeinheit (15) und der den Betrieb der Brenn­ kraftmaschine steuernden elektronischen Steuerungseinrichtung (8) hergestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließ­ verbindungen und die elektrische Verbindung über eine einzige Koppelvorrichtung hergestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließ­ verbindungen und die elektrische Verbindung über getrennte Koppelvorrichtungen hergestellt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Über­ prüfung der Dichtigkeit des Tankentlüftungs-Systems (20) im System ein Überdruck erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Über­ prüfung der Dichtigkeit des Tanktentlüftungssystems im Sys­ tem ein Unterdruck erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Über­ druck und der Unterdruck mittels in der Diagnoseeinheit (15) angeordneten Pumpelementen (22) erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Über­ druck durch den in den Kraftstofftank (2) des Fahrzeuges ein­ zufüllenden Kraftstoff erzeugt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergebnis der Diagnose unmittelbar an der Diagnoseeinheit (15) der Zapfsäule (12) optisch und/oder akustisch angezeigt wird.

10. Anordnung zum Überprüfen eines Kraftstoffdämpfe auffan­ genden und einer Brennkraftmaschine zuleitenden Tankentlüf­ tungs-Systems (20) in einem Kraftfahrzeug (1)

• - mit einem Kraftstoffdämpfe adsorbierenden Behälter (Aktiv­ kohlefilter 4), der über eine Entlüftungsleitung (3) mit dem Kraftstofftank (2) des Kraftfahrzeuges und über eine Regenerierungsleitung (5) mit dem Ansaugtrakt (6) der Brennkraftmaschine verbunden ist,
• - mit einem den Öffnungsquerschnitt der Regenerierungsleitung (5) beeinflußbaren Tankentlüftungsventil (7), das bei be­ stimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine mittels Signalen einer elektronischen Steuerungseinrichtung (8) angesteuert wird,
• - mit einer Diagnoseeinheit (15), die einen zur Überprüfung des Tankentlüftungs-Systems (20) nötigen Druck im Tankentlüftungs-System (20) erzeugt und die den Druckverlauf im Tankentlüftungs-System (20) erfaßt und diesen zur Beurteilung der Dichtigkeit des Systems auswertet,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Diagnoseeinheit (15) außerhalb des Fahrzeuges angeord­ net und
• - einer Tankstellenanlage (11) zugeordnet ist und
• - eine Koppelvorrichtung (26) zum Verbinden der Diagnoseein­ heit (15) mit dem Tankentlüftungs-System (20) vorgesehen ist, die beim Betankungsvorgang des Kraftfahrzeugs (1) die Verbindung zwischen der Diagnoseeinheit (15) und dem Tank­ entlüftungs-System (20) des Kraftfahrzeugs (1) herstellt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnose­ einheit (15) folgendes aufweist:

• - Pumpelemente (22), die den zur Prüfung notwendigen Druck erzeugen,
• - Drucksensoren oder Druckschalter (23) zur Überwachung des Druckes im Tankentlüftungs-Systems (20),
• - eine Diagnoseleitung (16) zur elektrischen Verbindung der Diagnoseeinheit (15) mit dem elektronischen Steuergerät (8) des Kraftfahrzeuges (1),
• - einen Diagnoseschlauch (18) zum Verbinden der Pumpelemente (22) mit dem Tankentlüftungs-System (20) des Kraftfahrzeu­ ges (1).

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnose­ einheit (15) ferner enthält:

• - eine Recheneinheit (25) zur Auswertung der bei der Prüfung des Tankentlüftungssystems gemessenen Druckwerte,
• - eine Anzeigevorrichtung (24) zum Anzeigen des Ergebnisses der Diagnose.

13. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnose­ einheit (15) einer Zapfsäule (12) der Tankstellenanlage (11) zugeordnet ist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden des Diagnoseschlauches (18) und der Diagnoseleitung (16) zusammen mit dem freien Ende eines von der Zapfsäule (12) kommenden Kraftstoffzufuhrschlauches (13) zu einer ge­ meinsamen Koppelvorrichtung (26) zusammengefaßt sind.