EP0495161A1 - Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen von im Freiraum einer Tankanlage befindlichen, flüchtigen Kraftstoffbestandteilen in das Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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- F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
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- F02M2025/0845—Electromagnetic valves
Definitions
- the invention relates to a device for the temporary storage and metered feeding of volatile fuel components located in the free space of a tank system into the intake pipe of an internal combustion engine, in which a line is provided between the free space and the intake pipe, the line containing an absorption element and through one of the absorption element downstream, signal-actuated servo valve can be closed, the servo valve having a permeability that can be changed by a vacuum adjuster connected upstream of it and can be controlled by the signal of a diagnostic data recording operating data of the internal combustion engine.
- Such a device is known from DE-OS 39 09 887.
- a method for checking the controllability of a tank ventilation valve is described therein, by means of which an additional air quantity loaded with fuel vapors can be supplied to the intake area of an internal combustion engine.
- variables in the area of the tank ventilation valve are measured, such as, for example, the pressure, the mass flow or the volume flow of volatile fuel components through a line.
- a sensor is arranged in the direction of movement of the volatile fuel components both in front of and behind the tank ventilation valve, which sensor is connected in a signal-conducting manner to a diagnostic block.
- the data entering the microprocessor are preferably evaluated by forming the difference. Irregularities that affect the controllability of the tank ventilation valve are made visible on a display device when a predetermined tolerance is exceeded.
- the invention has for its object to further develop a device of the type mentioned in such a way that no expensive and sensitive sensors are used, but rather existing signals are used as far as possible or monitoring can be carried out by simple modification of existing system components, and thus considerable costs with improved performance properties can be saved.
- the line which is arranged between the free space of the tank system and the intake pipe, is provided with a first sensor connected upstream of the absorption element and detecting gas flows, and the vacuum adjuster with a second sensor indicating its actuation, that the first and the second Sensor are connected in a signal-conducting manner to the diagnostic block and that the two signals from the sensors in the diagnostic block are compared with the signal driving the servo valve and are used for error diagnosis.
- the device according to the invention enables the metered feeding of volatile fuel components into the intake pipe of an internal combustion engine.
- the basic components of the device are known from DE-PS 38 02 664 and are essentially supplemented in the present invention by the following components.
- the data required to determine the desired value of the volatile constituents through the line into the internal combustion engine converge in a diagnostic block, which is connected in a signal-conducting manner to both the device and the internal combustion engine. This is in particular data that describe the load state of the internal combustion engine, such as the position of the throttle valve or a comparable device and the speed of the internal combustion engine.
- the actual values, which are also fed to the diagnostic block come from a vacuum adjuster which is equipped with an integrated switching element that describes its opening position.
- the second input signal which describes the actual value, consists of a valve unit with an integrated electrical contact, which is preferably designed as a tank ventilation valve.
- the vacuum level with the switching element determines the pressure level in the supply line to the internal combustion engine between the absorption element and the intake manifold connection of the internal combustion engine.
- a device for the metered feeding of volatile fuel components into the intake pipe of an internal combustion engine works, for example, as described in DE-OS 39 09 887 and in DE-PS 38 02 664.
- the diagnostic block 14, the data the internal combustion engine 2 are transmitted, is connected in a signal-conducting manner to a vacuum adjuster 12 which is connected upstream of the servo valve 8.
- the vacuum adjuster 12 is provided with a sensor 13 and is designed as a switching element.
- a tank ventilation valve 21 is arranged between the free space 11 of the tank system 10, in which an electrical contact for controlling the flow rate of volatile fuel components through the line 3 is also integrated.
- the pressure level between the absorption element 9 and the intake pipe 1 of the internal combustion engine 2 is determined by the switching element of the vacuum adjuster 12.
- the internal combustion engine 2 is operated in a specific load state, for example in the full load state, in the part load state or in the idle state.
- the load state is transmitted to the diagnostic block 14 by a signal 18.
- the load state can be determined, for example, by the speed or the position of the throttle valves.
- the diagnostic block 14 is connected to a control unit 6 for the correct actuation of the servo valve 8.
- the control unit 6 transmits information to the diagnostic block 14 as to whether and in what way the servo valve 8 is actuated.
- Both the load state of the internal combustion engine 2 and the position of the servo valve 8, which are described by the two signals 17 and 18, indicate the desired state.
- a tank ventilation valve 21 which is normally used in the closed ventilation system of the tank system 10 is modified such that the signal 15 emanating therefrom preferably acts as an opening or closing signal results. If the tank ventilation valve 21 is opened, fuel vapors are vented into the absorption element 9 and are fed into the intake pipe 1 of the internal combustion engine 2 if the overall system is functioning properly.
- both possible irregularities / defects in the device for the metered feeding of volatile fuel components can be determined reliably and reproducibly, as well as errors in the rest of the system.
- the area from the tank system 10 to the intake pipe 1 is detected and monitored. For example, errors and defects on the servo valve 8, malfunctions in the pressurized vacuum adjuster 12, faulty activation of the servo valve 8, for example due to dropped contacts, line closures in line 3 in front of and behind the servo valve 8, faulty line connections, for example due to interchanging the connections and line interruptions will.
- An essential advantage of the invention lies in the fact that no costly and susceptible sensors are used, but that existing signals are used as far as possible or that monitoring can be carried out by simply modifying existing system components. Components that are already in use and have already proven their suitability for series production significantly increase the functional reliability of such a system, so that the integration times and the modification effort for the user of the system can be described as extremely low.
- the vacuum adjuster 12 which is connected upstream of the servo valve 8, is shown, which essentially consists of an electrically conductive membrane 12.1 which, via contacts 12.2, 12.3, passes information on the position of the needle of the vacuum adjustment valve 22 to the diagnostic block 14.
- Fig. 4 shows a tank vent valve 21 as it is provided for the device according to the invention in a half-section. Then a valve plate 21.1 is pressed by a spring 26 onto a valve seat 21.2, on which an elastomer sealing washer with electrical contact is set.
- the tank ventilation valve 21 has an electrical contact output 21.3 as well as the vacuum adjuster 12 from FIGS. 2 and 3 and, as shown in FIG. 1, is connected in a signal-conducting manner to the diagnostic block 14 via the line for the signal 15.
- the diagnostic block 14 thus receives information about the operating state of the tank ventilation valve 21.
- Numeral 24 denotes the connection in the direction of the absorption element 9 according to FIG.
- numeral 25 denotes the supply line from the free space 11 of the tank system 10.
- Vacuum safety valve provided in the form of a mushroom membrane, which releases the flow through the tank ventilation valve 21 in the event of a critical vacuum.
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Abstract
Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen von im Freiraum (11) einer Tankanlage (10) befindlichen, flüchtigen Kraftstoffbestandteilen in das Ansaugrohr (1) einer Brennkraftmaschine (2), bei der eine Leitung (3) zwischen dem Freiraum (11) und dem Ansaugrohr (1) vorgesehen ist, wobei die Leitung (3) ein Absorptionselement (9) enthält und durch ein dem Absorptionselement (9) nachgeschaltetes, signalbetätigbares Servoventil (8) verschließbar ist. Die Leitung (3) ist mit einem dem Absorptionselement (9) vorgeschalteten und Gasströmungen erfassenden ersten Sensor (4) versehen. Ein Unterdruckversteller (12), der dem Servoventil (8) vorgeschaltet ist, ist mit einem zweiten Sensor (13) versehen, der seine Betätigung anzeigt. Der erste (4) und der zweite Sensor (13) sind signalleitend mit einem Diagnoseblock (14) verbunden der die beiden Signale (15, 16) der Sensoren (4, 13) mit dem das Servoventil (8) ansteuernden Signal (17) vergleicht und zur Fehlerdiagnose verwendet.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen von im Freiraum einer Tankanlage befindlichen, flüchtigen Kraftstoffbestandteilen in das Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine, bei der eine Leitung zwischen dem Freiraum und dem Ansaugrohr vorgesehen ist, wobei die Leitung ein Absorptionselement enthält und durch ein dem Absorptionselement nachgeschaltetes, signalbetätigbares Servoventil verschließbar ist, wobei das Servoventil eine Durchlässigkeit aufweist, die durch einen ihm vorgeschalteten Unterdruckversteller veränderbar und durch das Signal eines Betriebsdaten der Verbrennungskraftmaschine erfassenden Diagnoseblocks ansteuerbar ist.
- Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 39 09 887 bekannt. Darin wird ein Verfahren für die Überprüfung der Ansteuerbarkeit eines Tankentlüftungsventils beschrieben, über das eine mit Kraftstoffdämpfen beladene Zusatzluftmenge dem Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine zuführbar ist. Für die Durchführung dieses Verfahrens werden Größen im Bereich des Tankentlüftungsventils gemessen, wie z.B. der Druck, der Massendurchfluß oder der Volumenstrom flüchtiger Kraftstoffbestandteile durch eine Leitung. Es ist vorgesehen, daß in Bewegungsrichtung der flüchtigen Kraftstoffbestandteile sowohl vor als auch hinter dem Tankentlüftungsventil ein Sensor angeordnet ist, der jeweils signalleitend mit einem Diagnoseblock verbunden ist. Die in den Mikroprozessor eingehenden Daten werden vorzugsweise durch Differenzbildung ausgewertet. Unregelmäßigkeiten die die Steuerbarkeit des Tankentlüftungsventils betreffen, werden bei Überschreitung einer vorgegebenen Toleranz auf einem Anzeigegerät sichtbar gemacht.
- Dabei ist allerdings zu beachten, daß die Überwachung der Ansteuerbarkeit des Tankentlüftungsventils nur durch eine, in wirtschaftlicher Hinsicht wenig befriedigende und anfällige Sensorik ermöglicht wird, die neben bereits bestehenden Systembauelementen zur Anwendung gelangt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß keine kostenaufwendige und anfällige Sensorik verwendet, sondern weitestgehend auf vorhandene Signale zurückgegriffen wird bzw. durch einfache Modifikation vorhandener Systembauelemente eine Überwachung durchführbar ist, und somit erhebliche Kosten bei verbesserten Gebrauchseigenschaften eingespart werden können.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
- Es ist vorgesehen, daß die Leitung, die zwischen dem Freiraum der Tankanlage und dem Ansaugrohr angeordnet ist, mit einem dem Absorptionselement vorgeschalteten und Gasströmungen erfassenden ersten Sensor und der Unterdruckversteller mit einem seine Betätigung anzeigenden, zweiten Sensor versehen ist, daß der erste und der zweite Sensor signalleitend mit dem Diagnoseblock verbunden sind und daß die beiden Signale der Sensoren in dem Diagnoseblock mit dem das Servoventil ansteuernden Signal verglichen und zur Fehlerdiagnose verwendet werden.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Überwachung des dosierten Einspeisens flüchtiger Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine. Die Grundbestandteile der Vorrichtung sind aus der DE-PS 38 02 664 bekannt und werden bei der vorliegenden Erfindung im wesentlichen durch folgende Bestandteile ergänzt. In einem Diagnoseblock, der signalleitend sowohl mit der Vorrichtung als auch mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, laufen die Daten, die zur Ermittlung des Soll-Wertes der flüchtigen Bestandteile durch die Leitung in die Brennkraftmaschine benötigt werden, zusammen. Dies sind insbesondere Daten, die den Lastzustand der Brennkraftmaschine beschreiben, wie beispielsweise die Stellung der Drosselklappe oder einer vergleichbaren Einrichtung und die Drehzahl der Brennkraftmaschine. Die Ist-Werte, die ebenfalls dem Diagnoseblock zugeführt werden, stammen von einem Unterdruckversteller der mit einem integrierten Schaltelement versehen ist, das seine Öffnungsposition beschreibt. Das zweite Eingangssignal, das den Ist-Wert beschreibt, besteht aus einer Ventileinheit mit integriertem elektrischen Kontakt, das vorzugsweise als Tankentlüftungsventil ausgebildet ist. Durch den Unterdruckversteller mit Schaltelement wird das Druckniveau in der Zuleitung zur Brennkraftmaschine zwischen dem Absorptionselement und dem Saugrohranschluß der Brennkraftmaschine ermittelt. Die Bauteile der vorliegenden Erfindung und Ihre Funktionsweise werden nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert.
- Eine Vorrichtung zum dosierten Einspeisen flüchtiger Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine funktioniert beispielsweise wie in der DE-OS 39 09 887 und in der DE-PS 38 02 664 beschrieben. Der Diagnoseblock 14, dem Daten
der Brennkraftmaschine 2 übermittelt werden, ist signalleitend mit einem Unterdruckversteller 12, der dem Servoventil 8 vorgeschaltet ist, verbunden. Der Unterdruckversteller 12 ist mit einem Sensor 13 versehen, und als Schaltelement ausgebildet. Außerdem ist zwischen dem Freiraum 11 der Tankanlage 10 ein Tankentlüftungsventil 21 angeordnet, in das ebenfalls ein elektrischer Kontakt zum Steuern der Durchflußmenge flüchtiger Kraftstoffbestandteile durch die Leitung 3 integriert ist. Durch das Schaltelement des Unterdruckverstellers 12 wird das Druckniveau zwischen dem Absorptionselement 9 und dem Ansaugrohr 1 der Brennkraftmaschine 2 ermittelt. - Zur Funktion der Vorrichtung wird folgendes ausgeführt: Die Brennkraftmaschine 2 wird in einem bestimmten Lastzustand betrieben, beispielsweise im Vollastzustand, im Teillastzustand oder dem Leerlaufzustand. Der Lastzustand wird durch ein Signal 18 an den Diagnoseblock 14 übermittelt. Der Lastzustand kann beispielsweise durch die Drehzahl oder die Stellung der Drosselklappen ermittelt werden. Außerdem ist der Diagnoseblock 14 mit einer Steuereinheit 6 verbunden, zur korrekten Betätigung des Servoventils 8. Die Steuereinheit 6 übermittelt an den Diagnoseblock 14 Informationen darüber, ob und in welcher Weise das Servoventil 8 angesteuert ist. Sowohl der Lastzustand der Brennkraftmaschine 2 als auch die Stellung des Servoventils 8 die durch die beiden Signale 17 und 18 beschrieben werden, zeigen den Sollzustand an. Dieser wird verglichen mit dem Ist-Zustand, der über das Signal 15 des ersten Sensors 4 im Tankentlüftungsventil 21 und 16 des Unterdruckverstellers 12 in den Diagnoseblock 14 eingegeben wird. Desweiteren wird das vorhandene Signal 7 der Lamda-Sonde 5 als Ist-Wert zum Logikvergleich herangezogen. Wird dabei ein willkürlich festgelegter Schwellwert, der die Toleranz zwischen Ist- und Sollwert beschreibt, überschritten, erfolgt eine Fehleranzeige durch das Ausgangssignal 20 auf einem Instrument 19, das signalleitend mit dem Diagnoseblock 14 verbunden ist.
- Um bei der hier beschriebenen Anordnung eine sichere Überwachung des Unterdruckverstellers 12 zu gewährleisten, wird die Verwendung einer bekannten elektronischen Schaltung vorgeschlagen, die durch Auswertung des Signales 16 ein Gut- oder Schlechtsignal erzeugen kann. Als Eingangsgrößen, die hierbei zur Auswertung gelangen können, wären Strom, Spannung oder Induktivität möglich. Zur Überwachung der Vorrichtung im Bereich zwischen der Tankanlage 10 und dem Absorptionselement 9, das beispielsweise aus Aktivkohle besteht, wird ein im geschlossenen Entlüftungssystem der Tankanlage 10 üblicherweise verwendetes Tankentlüftungsventil 21 dahingehend modifiziert, daß sich das davon ausgehende Signal 15 vorzugsweise als Öffnung- bzw. Schließsignal ergibt. Erfolgt eine Öffnung des Tankentlüftungsventils 21, so werden Kraftstoffdämpfe in das Absorptionselement 9 entlüftet und bei ordnungsgemäßer Funktion des Gesamtsystems in das Ansaugrohr 1 der Brennkraftmaschine 2 eingespeist.
- Durch das aufgezeigte System lassen sich mit Hilfe von logischen Verknüpfungen durch den Diagnoseblock 14 in der Überwachungselektronik mit den vorliegenden Eingangssignalen 15, 16, 17 und 18 und 27 sicher und reproduzierbar sowohl mögliche Unregelmäßigkeiten/Defekte an der Vorrichtung zum dosierten Einspeisen von flüchtigen Kraftstoffbestandteilen feststellen, als auch Fehler im übrigen System. Mit dieser Anordnung wird der Bereich von der Tankanlage 10 bis zum Ansaugrohr 1 erfaßt und überwacht. Dabei können beispielsweise Fehler und Defekte am Servoventil 8, Fehlfunktionen im druckbeaufschlagten Unterdruckversteller 12, fehlerhafte Ansteuerung des Servoventils 8, beispielsweise durch abgefallene Kontakte, Leitungsverschlüsse in der Leitung 3 vor und hinter dem Servoventil 8, fehlerhafte Leitungsverbindungen, beispielsweise durch Vertauschen der Anschlüsse sowie Leitungsunterbrechungen festgestellt werden.
- Ein wesentlicher Vorzug der Erfindung liegt darin, daß keine kostenaufwendige und anfällige Sensorik verwendet wird, sondern weitestgehend auf vorhandene Signale zurückgegriffen wird bzw. durch einfache Modifikation vorhandener Systembauelemente eine Überwachung durchgeführt werden kann. Durch Bauelemente die bereits verwendet werden und ihre Serientauglichkeit bereits unter Beweis gestellt haben, wird die Funktionssicherheit einer solchen Anlage wesentlich erhöht, so daß sich die Integrationszeiten sowie der Modifizierungsaufwand für den Anwender des Systems als äußerst gering bezeichnen lassen.
- In Fig. 2 ist der Unterdruckversteller 12, der dem Servoventil 8 vorgeschaltet ist, dargestellt, der im wesentlichen aus einer elektrisch leitfähigen Membran 12.1 besteht, die über Kontakte 12.2, 12.3 Informationen über die Stellung der Nadel des Unterdruckverstellventils 22 an den Diagnoseblock 14 weitergibt.
- Eine bessere Signalauflösung ergibt sich allerdings bei Verwendung des in Fig. 3 dargestellten Unterdruckverstellers 12, der dem Servoventils 8 vorgeschaltet und bei dem ein Hallelement 12.4 zur Anwendung gelangt, wobei die Nadel des Unterdruckverstellventils 22 die Aufnahme für den erforderlichen Permanentmagneten 23 bildet.
- Fig. 4 zeigt ein Tankentlüftungsventil 21, wie es für die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen ist in halbgeschnittener Darstellung. Danach wird ein Ventilteller 21.1 durch eine Feder 26 auf einen Ventilsitz 21.2 gedrückt, an dem eine Elastomerdichtscheibe mit elektrischem Kontakt
festgelegt ist. Das Tankentlüfntungsventil 21 hat einen elektrischen Kontaktausgang 21.3 ebenso wie der Unterdruckversteller 12 aus den Fig. 2 und 3 und ist, wie in Fig. 1 dargestellt, signalleitend über die Leitung für das Signal 15 mit dem Diagnoseblock 14 verbunden. Der Diagnoseblock 14 erhält so Informationen über den Betriebszustand des Tankentlüftungsventils 21. Mit der Ziffer 24 ist der Anschluß in Richtung des Absorptionselementes 9 gemäß Fig. 1 gekennzeichnet, mit der Ziffer 25 die Zuleitung vom Freiraum 11 der Tankanlage 10. Außerdem ist im Tankentlüftungsventil 21 ein Unterdrucksicherheitsventil in Form einer Pilzmembran vorgesehen, das bei kritischem Unterdruck den Durchfluß durch das Tankentlüftungsventil 21 freigibt.
Claims (1)
- Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen von im Freiraum einer Tankanlage befindlichen, flüchtigen Kraftstoffbestandteilen in das Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine, bei der eine Leitung zwischen dem Freiraum und dem Ansaugrohr vorgesehen ist, wobei die Leitung ein Absorptionselement enthält und durch ein dem Absorptionselement nachgeschaltetes, signalbetätigbares Servoventil verschließbar ist, wobei das Servoventil eine Durchlässigkeit aufweist, die durch einen ihm vorgeschalteten Unterdruckversteller veränderbar und durch das Signal eines Betriebsdaten der Verbrennungskraftmaschine erfassenden Diagnoseblocks ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß-die Leitung (3) mit einem dem Absorptionselemente (9) vorgeschalteten und Gasströmungen erfassenden ersten Sensor (4) und der Unterdruckversteller (12) mit einem seine Betätigung anzeigenden
zweiten Sensor (13) versehen ist, daß der erste (4) und der zweite Sensor (13) signalleitend mit dem Diagnoseblock (14) verbunden sind und daß die beiden Signale (15, 16) der Sensoren (4, 13) in dem Diagnoseblock (14) mit dem das Servoventil (8) ansteuernden Signal (17) verglichen und zur Fehlerdiagnose verwendet werden.
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