EP1169565A1

EP1169565A1 - Verfahren zur dichtheitsprüfung eines tanksystems eines fahrzeugs

Info

Publication number: EP1169565A1
Application number: EP01911388A
Authority: EP
Inventors: Martin Streib
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2002-01-09
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: KR20010113786A; DE50102972D1; JP4278329B2; EP1169565B1; WO2001059287A1; US20020157654A1; DE10006186C1; JP2003522938A; US6615808B2

Abstract

Ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Tanksystems eines Fahrzeugs, wobei man mittels einer Druckquelle über ein vorgegebenes Zeitintervall einen Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck abwechselnd in das Tanksystem und ein zu diesem parallel geschaltetes Referenzleck definierter Grösse einbringt und wenigstens eine Betriebskenngrösse der Druckquelle beim Einbringen des Drucks in das Tanksystem (Tankmessung) sowie beim Einbringen in das Referenzleck (Referenzmessung) erfasst, miteinander vergleicht und bei einer Abweichung der Tankmessung von der Referenzmessung um einen vorgebbaren Wert auf ein Leck schliesst, ist dadurch gekennzeichnet, dass man dann, wenn auf ein Leck geschlossen wird, über ein weiteres Zeitintervall Druck in das Tanksystem einbringt, die Tankmessung verlängert, daraufhin eine erneute Referenzmessung durchführt und eine Fehlermeldung "Leck" nur dann ausgibt, wenn spätestens bei Ablauf des weiteren Zeitintervalls die Tankmessung von der erneuten Referenzmessung ebenfalls um einen vorgebbaren Wert abweicht.

Description

Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Tanksystems eines Fahrzeugs

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Tanksystems eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren geht beispielsweise aus der DE 196 36 431 AI oder aus der DE 198 09 384 AI hervor.

Bei diesen Verfahren wird durch die Druckquelle Luft in das Tanksystem gepumpt. Bei dichtem Tanksystem baut sich auf diese Weise ein Druck auf. Der erhöhte Druck verändert die Betriebskenngröße der Druckquelle, so wird beispielsweise der elektrische Strombedarf der Pumpe der Druckquelle erhöht. Die Messung des Pu pen- stroms stellt somit ein Maß für den Druck im Tank dar. Der Pumpenstrom wird dabei zu Beginn des Pumpvorgangs und nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls gemessen. Bei einem dichten Tanksystem wird aufgrund des sich aufbauenen Drucks ein Ansteigen des Stroms erwartet. Unterschreitet der Stromanstieg ein erwartetes vorgebbares Maß, wird eine Fehlermeldung "Grobleck" ausgegeben.

Eine Feinleckprüfung erfolgt dagegen so, dass zunächst gegen das Referenzleck von etwa 0,5 mm Durchmesser gepumpt wird. Der hierzu erforderliche Referenzstrom wird gemessen. Anschließend wird das Tanksystem so lange aufgepumpt, bis bei dichtem Tank ein Stromniveau erreicht wird, das größer oder gleich dem Referenzstrom ist. Wird dieses Stromniveau nach einer vorgegebenen Zeit nicht erreicht oder ist unterhalb dieses Stromniveaus kein positiver Stromgradient mehr vorhanden, so wird das Pumpen abgebrochen und nochmals der Referenzstrom gemessen. Bestätigt sich, dass dieser immer noch über dem erreichten Pumpenstromniveau liegt, so wird auf ein Feinleck im Bereich von 0,5 bis 1 mm geschlossen.

Erprobungen dieses Verfahrens in Fahrzeugen unter realen Umweltbestimmungen haben nun gezeigt, dass der Strom der Pumpe auch bei konstantem Druck driften kann. Besonders ausgeprägt ist diese Drift bei Umgebungsfeuchtigkeit. Hier wird zunächst ein Ansteigen und anschließend ein langsames Abfallen des Stroms beobach- tet . Dieses Abfallen kann den durch den Druckaufbau erwarteten Stromanstieg kompensieren. Hierdurch wird unter Umständen auf ein Leck geschlossen, ohne dass ein solches vorhanden ist. Eine ähnlich kompensierende Wirkung können ausserdem Kraftstoffkondensationseffekte zeigen .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass es bei praktisch allen Umgebungsbedingungen und Umgebungseinflüssen, insbesondere auch bei Umgebungsfeuchtigkeit einsetzbar ist.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines Tanksystems der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Grundgedanke der Erfindung ist es, die Dichtheitsprüfung zu verlängern, wenn auf ein Leck geschlossen wird, um genauere Erkenntnisse oder gegebenenfalls eine Bestätigung zu erhalten, ob bzw. dass tatsächlich ein Leck vorliegt. Tritt bei einer Dichtheitsprüfung ein Leckverdacht auf ein Grobleck oder ein Feinleck auf, so wird die Prüfung nicht mit einer Fehlermeldung beendet, sondern verlängert. Hierbei wird der Tank so lange weiter aufgepumpt, dass die Pumpzeit sicher ausreicht um bei dichtem Tank das gleiche Druckniveau zu erreichen wie beim Pumpen gegen das Referenzleck. Am Ende der Tankmessung wird dann nochmals kurz gegen das Referenzleck gepumpt, so dass zwischen der Referenzmessung und der Tankmessung nur eine kurze Zeitspanne liegt. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass innerhalb dieses Zeitintervalls nennenswerte Stro - drifts auftreten. Selbst dann, wenn während der verlängerten Dichtheitsprüfung eine Drift der Tankmessung auftritt, beispielsweise der Strombedarf der Pumpe fällt, wird dies durch den Vergleich mit der nachfolgenden Referenzmessung kompensiert.

Auf diese Weise spielt der Feuchtigkeitseinfluss oder sonstige Instabilitäten der Betriebskenngröße, beispielsweise Strominstabilitäten der Pumpe, praktisch keine Rolle mehr. Selbst negative Gradienten der Tankmessung, beispielsweise negative Stromgradienten, die durch Trocknung der Pumpe oder durch Kraftstoffkondensation entstehen, können nicht zu einer falschen Fehlerausgabe "Leck" führen, weil zwischen der erneuten Tankmessung und der erneuten Referenzmessung nur ein sehr kurzes Zeitintervall liegt, in dem Trocknungseffekte der Pumpe oder Kraftstoffkondensationen keine besondere Rolle spielen können.

Wenn nach der verlängerten Tankmessung und der daraufhin sofort erfolgenden erneuten Referenzmessung die Tankmessung um einen vorgebbaren Wert von der Referenzmessung abweicht, beispielsweise der Pumpenstrom bei der Tankmessung kleiner ist als der Pumpenstrom bei der Referenzmessung und daher auf einen Fehler zu schließen ist, kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass man eine weitere Dichtheitsprüfung umfassend eine weitere Referenzmessung sowie eine wei- tere Tankmessung über ein verlängertes weiteres Zeitintervall, d.h. über eine verlängerte Pumpzeit durchführt und eine Fehlermeldung erst dann ausgibt, wenn auch nach Ablauf dieses verlängerten Zeitintervalls die weitere Referenzmessung von der weiteren Tankmessung um einen vorgebbaren Wert abweicht.

Vorteilhafterweise wird die weitere Referenzmessung und die weitere Tankmessung bei einem späteren Fahrzyklus des Fahrzeugs durchgeführt.

Als Betriebskenngrößen kommen, wie schon erwähnt, der Pumpenstrom, d.h. die Stromaufnahme der Pumpe der Druckquelle genauso wie die Drehzahl der Pumpe und/oder die an der Pumpe anliegende Spannung in Frage.

Bei Verwendung des Pumpenstroms als Betriebskenngröße wird dabei die Fehlermeldung "Leck" nur dann ausgegeben, wenn der bei der Tankmessung gemessene Strom kleiner ist als der bei der Referenzmessung gemessene Strom, wenn also mit anderen Worten die Tankmessung von der Referenzmessung um einen negativen Wert des Pumpen- stroms abweicht.

Das Referenzleck kann dabei beispielsweise parallel zum Tanksystem angeordnet sein, es kann aber auch bei einer anderen Ausführungsform durch gesteuertes teilweises Öffnen des Tankentlüftungsventils simuliert werden. Zeichnung

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Tanksystem, bei dem das von der Erfindung Gebrauch machende Verfahren zur Anwendung kommt;

Fig. 2 der charakteristische zeitliche Verlauf des Motorstroms der Überdruckpumpe des in Fig. 1 dargestellten Tanksystems bei unterschiedlichen Betriebszuständen.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Tanksystem eines Kraftfahrzeugs, dargestellt in Fig. 1, umfasst einen Tank 10, ein Adsorptionsfilter 20, beispielsweise ein Aktivkohlefilter, das mit dem Tank 10 über eine Tankanschlussleitung 12 verbunden ist und eine mit der Umgebung verbindbare Belüftungsleitung 22 aufweist, sowie ein Tankentlüftungsventil 30, das einerseits mit dem Adsorptionsfilter 20 über eine Ventilleitung 24 und andererseits mit einem Saugrohr 40 einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine über eine Ventilleitung 42 verbunden ist. Durch Verdunstung entstehen in dem Tank 10 Kohlenwasserstoffe, die sich in dem Adsorptionsfilter 20 anlagern. Zur Regenerierung des Adsorptionsfilters 20 wird das Tankentlüftungsventil 30 geöffnet, so dass aufgrund des in dem Saugrohr 40 herrschenden Unterdrucks Luft der Atmosphäre durch das Adsorptionsfilter 20 gesaugt wird, wodurch die in dem Adsorptionsfilter 20 angelagerten Kohlenwasserstoffe in das Saugrohr 40 gesaugt und der Brennkraftmaschine zugeführt werden.

Um die Funktionsfähigkeit des Tanksystems diagnostizieren zu können, ist eine Pumpe 50 vorgesehen, die mit einer Schaltungseinheit 60 verbunden ist. Der Pumpe 50 nachgeschaltet ist ein Umschaltventil 70, beispielsweise in Form eines 3/2-Wegeventils. Parallel zu diesem Umschaltventil 70 ist in einem separaten Zweig 80 ein Referenzleck 81 angeordnet. Die Größe des Referenzlecks 81 ist so gewählt, dass sie der Größe des zu erfassenden Lecks entspricht, sie beträgt beispielsweise 0,5 mm.

Es versteht sich, dass das Referenzleck 81 beispielsweise auch Bestandteil des Umschaltventils 70 sein kann, etwa durch eine Kanalverengung oder dergleichen, so dass in diesem Falle ein zusätzlicher Referenzteil entfallen kann (nicht dargestellt).

Zur Dichtheitsprüfung des Tanksystems wird die Pumpe 50 betätigt und dadurch abwechselnd in das Tanksystem und - durch Umschalten des Ventils 70 - in das Referenzleck 81 ein Überdruck eingebracht. Hierbei wird der dem Pum- penmotor zuzuführende Strom i_m, der über einen Widerstand R_M abfällt, erfasst und der Schaltungseinheit 60 zugeführt. Der in Fig. 2 mit b) bezeichnete Verlauf entspricht dem zeitlichen Verlauf des Motorstroms eines funktionsfähigen Tanksystems ohne Leckage. In dem mit I dargestellten Zeitintervall befindet sich das Umschaltventil 70 in der in Fig. 1 dargestellten, mit I gekennzeichneten Stellung. In dieser Stellung des Umschaltventils 70 wird ein Förderstrom durch die Druckquelle 50 über das Referenzleck 80 in das Tanksystem eingebracht. Dabei stellt sich ein zeitlich im wesentlichen konstanter Motorstrom i_m ein, wie es in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Sobald das Umschaltventil 70 von der Stellung I in die Stellung II umgeschaltet wird, beaufschlagt die Druckquelle 50 das Tanksystem mit einem Überdruck. Beim Umschalten nimmt zunächst der Motorstrom i_m schnell ab und anschließend mit zunehmender Zeit kontinuierlich zu, bis er einen Wert erreicht, der größer oder gleich ist als der Motorstrom i_m in der Stellung I des Umschaltventils 70. Würde man stattdessen die ganze Zeit in Referenzstellung messen, so würde sich ohne Einfluss von Störungen die in Fig. 2 mit a) bezeichnete, im wesentlichen konstante, gepunktete Linie ergeben.

Erreicht der Motorstrom der Tankmessung nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls ti den Wert des Motor- stroms der Referenzmessung oder überschreitet er diesen, wie es in Fig. 2 beispielhaft anhand der beiden mit a) und b) bezeichneten zeitlichen Verläufe der Referenzmessung bzw. der Tankmessung dargestellt ist, wird die Dichtheitsprüfung beendet und keine Fehlermeldung "Leck" ausgegeben. Ein solcher Verlauf des Motorstroms ist charakteristisch für ein funktionsfähiges Tanksystem.

Hat dagegen der Motorstrom der Pumpe nach dieser Zeit ti den Wert der Referenzmessung noch nicht erreicht, (wie in Fig. 2 anhand der mit d) bezeichneten Kurve dargestellt) oder wird nach Ablauf der Zeit ti festgestellt, dass der Motorstrom der Tankmessung nicht mehr steigt, obwohl er noch unterhalb des Werts der Referenzmessung liegt, liegt der Verdacht auf ein Feinleck vor. Sofern ein fehlender Gradient diesen Verdacht hervorgerufen hat, und eine Zeit tg_eΞ noch nicht erreicht ist, wird so lange weitergepumpt, bis die Gesamtpumpzeit tges erreicht ist, die abhängig vom Tankfüllstand gewählt werden kann. Der zur Zeit t_ges erreichte Motorstrom der Pumpe (Pumpstrom) wird gemessen und beispielsweise als ie_nd gespeichert. Unmittelbar danach wird noch einmal gegen das Referenzleck gepumpt und erneut der Referenzstrom i_ref gemessen. Wenn der Strom i_end nach dieser erneuten Referenzmessung größer oder gleich i_ref ist, wird die Dichtheitsprüfung beendet und keine Fehlermeldung ausgegeben, auch wenn i_end kleiner ist als der Stromwert der ersten Referenzmessung. Dies ist schematisch in Fig. 2 anhand eines mit c) bezeichneten zeitlichen Verlaufs des Motorstroms einer Referenzmessung mit Drift sowie anhand des mit d) bezeichneten zeitlichen Verlaufs des Motorstroms einer Tankmessung it Drift dargestellt. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, übersteigt der Motorstrom i_m der Tankmessung d) nach Ablauf eines mit III bezeichneten Zeitintervalls den Wert des Motorstroms, der sich bei einer mit c) bezeichneten Referenzmessung zu diesem Zeitpunkt einstellen würde, obwohl beispielsweise aufgrund von Umgebungseinflüssen wie Feuchtigkeit oder dergleichen eine Drift des Stromniveaus vorliegt. Aus diesem Grunde wird unmittelbar nach Ablauf der Gesamtpumpzeit tg_es eine erneute Referenzmessung durchgeführt. Bei dieser erneuten Referenzmessung wird bei einer Stromdrift ein Zeitintervall von t_geΞ bis t_ges +t_re_₂ des mit c) bezeichneten Verlaufs der Referenzmessung erfasst, wobei dieses Zeitintervall vorzugsweise so groß gewählt wird, wie das mit I bezeichnete Zeitintervall der ersten Referenzmessung.

Ist dagegen auch nach Ablauf der Gesamtpumpzeit t_ges der Endwert i_βnd kleiner als der neue Referenzwert i_ref (in Fig. 2 nicht dargestellt) so wird eine Fehlermeldung "Feinleck" ausgegeben, oder die Prüfung nochmals wiederholt, wobei beispielsweise in einem späteren Fahrzyklus die Gesamtpumpzeit t_ges verlängert werden kann auf beispielsweise einen Wert t_ges2.

Der obenbeschriebenen Feinleckprüfung kann eine Grobleckprüfung vorausgehen, die im wesentlichen äquivalent zu der beschriebenen Feinleckprüfung verläuft. Diese Grobleckprüfung umfasst beispielsweise folgende Schritte:

- Beginn der ersten Referenzmessung; Abspeichern des ersten Referenzstroms i_ref nach etwa 10 Sekunden;

Umschaltung auf Tankmessung und Messung eines Stroms i₀ nach dem Umschalten;

Nach einer vorgegebenen Zeit, beispielsweise 30 Sekunden, Messung des Pumpenstroms i_m und Abspeichern des Werts als i_x . Wenn i₁ > i₀ + eine vorgegebene Größe, dann Beenden der Grobleckprüfung - es liegt kein Grobleck vor;

Wenn ii < i₀ + vorgegebene Größe, dann kurzes Umschalten auf Referenzleck und Durchführung einer Referenzmessung mit Abspeichern des Wertes als i_ref; Wenn ii ≥ i_ref liegt kein Grobleck vor, der Tank ist in diesem Fall dichter als mit einem Leck mit der Größe 0,5 mm. In diesem Falle wird die Dichtheitsprüfung beendet. Der Grund dafür, dass in diesem Falle i_x < i₀ + vorgegebene Größe und dennoch größer ist als der aktuelle Wert i_{ref r} ist mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit eine Reduzierung des Pum- penstrombedarfs aufgrund eines Trocknungseffekts nach einem Feuchtigkeitseinfluss;

Wenn dagegen ii < als i_ref besteht nach wie vor ein Verdacht auf Leckage. Es kann aber auch sein, dass keine Leckage vorliegt, jedoch die Pumpzeit noch nicht ausreicht, um einen zum Referenzleck vergleichbaren Druck im Tank aufzubauen. Daher wird erneut über ein weiteres Zeitintervall gepumpt. Dieses weitere Zeitintervall entspricht im wesentlichen der erwarteten Zeitdauer für die Feinleckprüfung bei dem momentan vorliegenden Tankfüllstand. Nach Ablauf dieses weiteren Zeitintervalls wird der aktuelle Pumpstrom als i₂ gespeichert und im Anschluss daran eine Referenzmessung vorgenommen. Wenn der Strom i₂ größer oder gleich i_ref ist, kann auf einen Tank geschlossen werden, der dichter ist als mit einem Leck der Größe von 0,5 mm. Die Dichtheitsprüfung kann ohne Fehlermeldung abgebrochen werden. Dieses Ergebnis könnte sogar als Feinleckprüfung interpretiert werden.

- Wenn der Wert i₂ den Wert i_Ref zwar nicht ganz erreicht, aber nur geringfügig tiefer liegt, kann eventuell zumindest darauf geschlossen werden, dass kein Grobleck vorliegt, so dass die Grobleckprüfung ebenfalls ohne Fehlermeldung beendet werden kann. Wenn dagegen ii kleiner ist als i_Ref - Δ, wobei Δ eine vorgebbare Größe ist, so wird das Ergebnis "Grobleck" diagnostiziert und eine Fehlermeldung ausgegeben. Alternativ kann anstelle einer sofortigen Fehlerausgabe die oben näher erläuterte Dichtheitsprüfung nochein- mal mit einem vergrößerten Zeitintervall durchgeführt werden.

Der Grundgedanke und Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass dann, wenn aufgrund einer Tankmessung und einer Referenzmessung ein Verdacht auf ein Leck vorliegt, eine verlängerte Tankmessung und nach Ablauf dieser verlängerten Tankmessung sofort eine Referenzmessung durchgeführt wird und dass erst nach Vergleich zwischen dieser Referenzmessung und der verlängerten Tankmessung und bei Abweichung der Tankmessung von dieser erneuten Referenzmessung um einen vorgebbaren Wert eine Fehlermeldung ausgegeben wird. Auf diese Weise können Drifts im Pumpenstrom, beispielsweise hervorgerufen durch Feuchtigkeitseinflüsse oder andere Umgebungseinflüsse, bei der Dichtheitsprüfung eliminiert werden.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Tanksystems eines Fahrzeugs, wobei man mittels einer Druckquelle über ein vorgegebenes Zeitintervall einen Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck abwechselnd in das Tanksystem und ein zu diesem parallel geschaltetes Referenzleck definierter Größe einbringt und wenigstens eine Betriebskenngröße der Druckquelle beim Einbringen des Drucks in das Tanksystem (Tankmessung) sowie beim Einbringen in das Referenzleck (Referenzmessung) erfasst, miteinander vergleicht und bei einer Abweichung der Tankmessung von der Referenzmessung um einen vorgebbaren Wert auf ein Leck schließt, dadurch gekennzeichnet, dass man dann, wenn auf ein Leck geschlossen wird, über ein weiteres Zeitintervall Druck in das Tanksystem einbringt, die Tankmessung verlängert, daraufhin eine erneute Referenzmessung durchführt und eine Fehlermeldung "Leck" nur dann ausgibt, wenn spätestens bei Ablauf des weiteren Zeitintervalls die Tankmessung von der erneuten Referenzmessung ebenfalls um einen vorgebbaren Wert abweicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Abweichung der verlängerten Tankmes- sung von der erneuten Referenzmessung vor Ausgabe der Fehlermeldung "Leck" eine weitere Tankmessung und eine weitere Referenzmessung in einem verlängerten weiteren Zeitintervall ausführt und die Fehlermeldung "Leck" erst dann ausgibt, wenn spätestens bei Ablauf des verlängerten weiteren Zeitinterfalls auch die weitere Tankmessung von der weiteren Referenzmessung um einen vorgebbaren Wert abweicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die weitere Tankmessung und die weitere Referenzmessung bei oder nach einem späteren Fahrzyklus des Fahrzeugs durchführt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als wenigstens eine Betriebskenngröße eine oder mehrere der folgenden Größen verwendet: die Stromaufnahme der Druckquelle und/oder die Drehzahl der Druckquelle und/oder die an der Druckquelle anliegende Spannung.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Verwendung des Pumpenstroms als Betriebskenngröße die Fehlermeldung "Leck" nur dann ausgibt, wenn der bei der Tankmessung gemessene Strom kleiner ist als der bei der Referenzmessung gemessene Strom.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Referenzleck parallel zum Tanksystem zuschaltet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Referenzleck durch gesteuertes teilweises Öffnen eines Tankentlüftungsventils simuliert.