EP1288483A2 - Verfahren und Vorrichtung zum emissionsüberwachenden Betrieb eines Vorratsbehältnisses zur Bevorratung eines flüchtigen Mediums, insbesondere eines Kraftstoffvorratstanks eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum emissionsüberwachenden Betrieb eines Vorratsbehältnisses zur Bevorratung eines flüchtigen Mediums, insbesondere eines Kraftstoffvorratstanks eines Kraftfahrzeuges Download PDF

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EP1288483A2
EP1288483A2 EP02016161A EP02016161A EP1288483A2 EP 1288483 A2 EP1288483 A2 EP 1288483A2 EP 02016161 A EP02016161 A EP 02016161A EP 02016161 A EP02016161 A EP 02016161A EP 1288483 A2 EP1288483 A2 EP 1288483A2
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EP
European Patent Office
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temperature
medium
value
storage container
vehicle
Prior art date
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EP02016161A
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English (en)
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EP1288483A3 (de
EP1288483B1 (de
Inventor
Juergen Penschuk
Uwe Dworzak
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • 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
    • F02M25/0809—Judging failure of purge control system

Definitions

  • the invention relates to the monitoring of the emission of Storage containers for storing volatile media, in particular of fuel tank systems used in motor vehicles.
  • the invention relates in particular to a method, a circuit and a control unit for the emission monitoring operation of such Storage container according to the generic terms of respective independent claims.
  • the present invention based on the knowledge that the temperature of the volatile medium have a significant impact on the Measuring accuracy in a leak test (leak diagnosis) Has.
  • the functional tests mentioned, especially with tank systems only inside certain temperature ranges are carried out because with increasing fuel temperature the outgassing of the medium increases, from a certain temperature an excess pressure in the storage container due to the outgassing arises and this overpressure finally that at Leak test increased pressure or the counteracts generated negative pressure. That way make false assumptions about the pressure conditions are a cause of misdiagnosis In case of a diagnosis carried out with overpressure leaky storage container defective as "tight" and in the case of a diagnosis carried out with negative pressure sealed container is incorrectly diagnosed as "leaking".
  • storage container for example in the case of motor vehicle tank systems important for the tightness of the entire tank system Functional elements such as lines and seals with includes.
  • the present invention is therefore based on the object a method, a circuit and a control device of the type mentioned at the beginning, which one improved emission monitoring compared to the prior art allow for said storage containers.
  • this improvement is intended to be achieved through detection the current temperature of the stored medium with the least possible technical effort, in particular avoiding the use of more expensive Temperature sensors in the storage container are made to hence the accuracy of one on the storage container carried out leak test.
  • the invention is based on the idea of temperature of the volatile medium in one described at the beginning Include functional testing as a correction variable and this based on further parameters, such as the ambient temperature, the fill level of the storage container or, in the case of a motor vehicle, additionally based on operating data of the vehicle (vehicle speed or the like) or the vehicle engine (operating time, Model engine shutdown time, engine temperature or the like), i.e. determined using a model calculation.
  • the invention provides the real temperature of the medium (T_ktm) from these Determine parameters arithmetically and the calculated in this way Value of T_ktm, as mentioned above, as a correction quantity when checking the functionality of the storage container included.
  • T_ktm real temperature of the medium
  • Value of T_ktm as mentioned above, as a correction quantity when checking the functionality of the storage container included.
  • a second variant is a test for the functionality of the storage container only carried out if the calculated value of T_ktm within a predeterminable Temperature interval.
  • the correction size can be in each case in the variants mentioned before performing a function test or temporarily, for example cyclically recurring, by means of the Model calculation can be determined.
  • the parameters required for the calculation of T_ktm according, in particular for a given type of construction of the storage container or a motor vehicle once performed model calculation in the form of a characteristic diagram or saved in a corresponding table and thus stand for the following provisions from T_ktm immediately available without the named Model calculations are carried out again each time got to.
  • the proposed method can also include parameters such as the operating or storage period of one due to the storage container supplied internal combustion engine (motor) as well, in the case of a vehicle, the vehicle speed, the fuel level depending on the vehicle speed, and / or the altitude of the storage container or such a container having the vehicle. So when falling Ambient temperature with relative at the same time high geographical height of the vehicle location, e.g. during a mountain pass, due to the lower Air pressure from a reduced cooling rate be assumed.
  • the respective Vehicle data related characteristics such as Body shape and / or engine type are included, whereby advantageous both different flow conditions when the vehicle is moving and a related one different underflow of a fuel tank as well as different installation positions of the Fuel tanks and / or the engine in the vehicle chassis, depending on the body shape can be. Even if a storage period is included of the engine provided in the model calculation be to store a series-specific cooling curve and this as an initial value when the engine is restarted to be used for the engine temperature.
  • a relatively high level due to the result higher heat capacity of the medium slower heating of the stored medium and a relatively low level for faster heating.
  • the ambient temperature at the Determination of T_ktm multiplicatively become.
  • Fuel tank can be used for heating and / or Cooling curve of vehicle and / or engine operating variables such as the current or average Engine load, vehicle speed, and / or gear selection be taken into account or as a correction variable (s) received.
  • T_ktm only becomes one or several parameters determined if the named Parameter (s) within a specifiable range of variance lie, i.e. if the respective parameter Sufficiently constant over a predefinable time interval behaves.
  • the Waiting time can be, depending on the situation, similar to the one mentioned above the type of engine and / or body shape of the vehicle, for example for individual vehicle series be separated.
  • T_ktm determined vehicle container cached and during subsequent commissioning the engine or the vehicle with a current measured ambient temperature is compared. Until the subsequent redefinition of T_ktm, the larger of the two values as the initial value for T_ktm used.
  • an external heating of the stocked Medium during a parking time of the vehicle e.g. due to a chassis effect caused by solar radiation and / or tank heating. Similar can also influence the current geographic Take the height position of the vehicle into account.
  • T_ktm is also used for moving vehicle determines the influence of the engine running near the tank Heat build-up to take into account the fuel temperature.
  • T_ktm is also with a Medium deviating temperature
  • changes in the tank level for example in a manner known per se.
  • Refueling detected by a fuel cap sensor As mentioned above, setting can also be done here a temperature equilibrium can be waited until T_ktm is redetermined. Until redefinition can be an approximate value, for example the mean from the last saved value of T_ktm and the current ambient temperature, which has the advantage that at least until then a meaningful one Value is present.
  • redefinition can be an approximate value, for example the mean from the last saved value of T_ktm and the current ambient temperature, which has the advantage that at least until then a meaningful one Value is present.
  • a occurring during an interruption of the vehicle Refueling can be recognized by that the start of the engine the difference between the current Tank level and the temporarily stored tank level value exceeds a predefinable threshold value. It It is worth noting that the amount of fuel topped up Medium when recalculating T_ktm after a Include the re
  • the invention enables it to be used more cost-effectively Plastic tanks, for example in internal combustion engines Motor vehicles without for leak diagnosis of the Size 0.5 mm required to be arranged in the storage container costly temperature sensors.
  • plastic fuel i.e. in hybrid operation ethanol / methanol operated motor vehicles enables the invention also the detection of critical outgassing temperatures.
  • one or more failures Sensors (temperature, tank level sensor, etc.) the determination from the available data a meaningful T_ktm enables.
  • the associated temperature variable empirically in the model equation determining substitute value can be assigned, for example average value of 20 ° C.
  • a defect Tank level sensor instead of a currently determined T_ktm value, a last saved value of T_ktm can be used.
  • T_ktm values for the sensor failures mentioned to suppress more effectively or such adulteration with rapidly changing environmental conditions Avoiding itself can also be a plausibility check be carried out with a current determined T_ktm with predeterminable upper and / or compared lower limits and only then as correct is assumed if T_ktm is within these limits lies. In addition, if a limit value is exceeded the current value is equal to the limit value itself become.
  • the invention can be advantageous in an existing Control unit, for example an engine control unit, in the form of a control program. This benefits that some or all of the characteristics mentioned are already detected in such a control device.
  • the invention can be in the form of its own Circuit, for example as an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) can be realized.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the underlying Model calculation in the form of one of several Binary logic circuit formed stages be realized, with each stage as a filter for the Influence of the respective parameter on T_ktm considered becomes.
  • Attenuation of the respective filter Preferably be based on at least two filters in the model calculation. So the ambient air temperature can be in a first filter as well as the altitude of the vehicle and in the at least second filter the tank level, the vehicle and / or engine shutdown time and the operating time.
  • this includes the invention Control unit or the circuit one to the above Read / write memory (RAM) to save the characteristic diagrams mentioned and / or for the intermediate storage of an already determined one T_ktm value.
  • RAM Read / write memory
  • the invention is basically Storage containers in all areas of technology, in where volatile substances are stored in such a container become applicable. It also goes without saying that the term “storage container” also applies to entire tank systems or the like, including their other components, with includes.
  • T_ktm also as a correction variable for functions similar to the function test mentioned, For example for a tank ventilation function mentioned at the beginning, can be used.
  • Fig. 1 shows the basic sequence of one of the Invention leak diagnosis routine.
  • T_ktm a rewritable Memory, for example a read-only memory (RAM), temporarily stored 25.
  • the query is then carried out in a loop 30 whether a request to perform a leak diagnosis is present. If not, it will be over a delay stage 35 to the beginning of the subroutine jumped back to determine T_ktm.
  • T_ktm is outside these temperature limits, in the embodiment T_ktm equated to the maximum value T_max as a security measure to the 'worst case' value correspond.
  • a leak diagnosis process is carried out started, the value of T_ktm again from the RAM read out and, if a result of the Leakage diagnosis, using this result T_ktm corrected.
  • This can be used for leak diagnosis determined leak rate based on an increased material outgassing factor due to the wall material of the Storage container or based on the total used Seals with an appropriate offset value Getting corrected. It can also be used for leak diagnosis assumed negative or positive pressure reduction gradient be corrected accordingly.
  • a method of determining fuel temperature is described below using the example of a motor vehicle, although that from the description below principles that become clear to others Storage containers such as chemical fabric tanks or the like can be used accordingly. That in the related Figures 2a - 2d illustrated method can, for example, as a control program in an engine control unit or implemented as a separate circuit (ASIC or the like) become. The following process steps, including the filters described below etc., implemented in binary logic known per se become.
  • the method begins with one step 100 in which an engine (not shown) started becomes.
  • a step 110 it is checked whether an engine shutdown time t_maz longer than a given time was. If this is the case, it is assumed that the Fuel temperature after passing the outside air temperature has adjusted and it will be in one step 120 a temperature offset T_ktm_offset, which in a read / write memory is stored, the value O ° C assigned, and the method in a step 125 continued.
  • the engine shutdown time t_maz was shorter or equal to the given time, so directly in one Step 125 measurands and stored values from the Read-write memory accepted and there is a maximum selection between the measured value of the outside air temperature T_a poverty and a last saved Value of fuel temperature T_ktm (old) instead, where Maximum selection means that the larger of the two Values in the further steps of the process as worth is used for the outside air temperature.
  • Maximum selection means that the larger of the two Values in the further steps of the process as worth is used for the outside air temperature.
  • step 130 an operation counter becomes started.
  • T_aluft in the described embodiment Represents a key figure, since this parameter is independent of dynamic parameters such as vehicle speed, affects fuel temperature the most and otherwise also on other parameters such as engine temperature Influences.
  • step 140 After waiting t_ini_kttm, after which one Has set equilibrium state (step 140), a check is carried out in a step 145 as to whether a Level sensor (not shown) is defective. Is this the case, the value of the fill level becomes in a step 147 on the last trip fs_tank_v into a variable for the value of the current level fs_tank accepted; otherwise step 150 follows (see Fig. 2b).
  • step 150 in FIG. 2b it is checked whether a refueling process occurred during a business interruption Has. To do this, the difference between the currently measured tank level fs_tank and that the read / write memory taken over during the last trip determined tank level fs_tank (old). If this difference is greater than a specifiable one Value d_fs_tlfz, it is assumed that a refueling has occurred, and in step 155 one becomes Variables for the refueling detection b_kttm der Assigned value '1'. This variable b_kttm is used later in step 210 as one of the selection criteria for whether a refueling process has taken place and then an approximate value for the fuel temperature is determined.
  • step 160 determines whether an outside air temperature sensor is defective. is the difference determined in step 150, however, is smaller as a predeterminable value d_fs_tlfz, it is directly in the Step 160 checks if the outside air temperature sensor is broken. If so, it will be in one step 290 of the variables for the outside air temperature T_aluft assigned the value 20 ° C. Then there is a step 180, in which it is checked whether the motor is shorter than one Predefinable threshold time, for example 30 minutes, in operation was, that is, whether a criterion for a short Operating time is available.
  • Predefinable threshold time for example 30 minutes
  • step 160 If it turns out in step 160 that the outside air temperature sensor is not defective, the measured outside air temperature is assigned to the variable for the outside air temperature T_aluft in a step 170, followed by step 180.
  • step 180 the first step of the method is to check whether the criterion for a short operating time exists. After a short period of operation, the temperature has not yet reached equilibrium, so that the fuel temperature must not be redetermined. Therefore, after a waiting time of 10 minutes in a step 325, the cycle from step 160 is carried out again.
  • step 180 If, on the other hand, it is found in step 180 that the operating time of the engine was longer than 30 minutes, then in a step 190 it is only checked during the first run through of the method whether there is a criterion for a short shutdown time, with a time under a short shutdown time 30 minutes is understood. With a short shutdown time, the fuel temperature has not changed compared to the last operating cycle of the engine, so that here too the fuel temperature must not be redetermined immediately.
  • step 220 If the vehicle speed v_can is greater than zero, then a further check follows in a step 220 (FIG. 2c), whether the level sensor is defective. Is this the case, in a step 225 the variable the last saved value for the level fs_tank assigned to the level when driving fs_tank_v. A Check the level sensor at this point therefore necessary because for the following refueling detection a correct level when the engine is running is required. If the tank level sensor is defective the process can then be done automatically with at least one assigned level value continue.
  • step 220 it is checked in step 210 whether refueling has taken place while the engine is running or during an interruption in operation. For this purpose, the difference between the currently measured tank level fs_tank and the last tank level fs_tank_v measured at a vehicle speed greater than zero is determined. If the difference is greater than a value d_fs_tel, refueling has taken place with the engine running. If the value of the variable b_kttm from step 155 is '1', refueling has taken place during the last business interruption.
  • step 310 the operating counter is set to zero and the procedure is carried out directly with a step 270 (Fig. 2d) continued.
  • step 270 the transfer to this takes place Valid fuel temperature T_ktm in the Read / write memory as fuel temperature T_ktm (old), the variable for fueling detection b_kttm is set to '0'. Then, if the Engine is still operating, which is in a step 280 is checked, the cycle for determining the fuel temperature in step 320 after a wait of Repeated 100 milliseconds from step 160.
  • Resetting the operation counter in step 310 causes that the procedure in the next determination cycle from step 180 is carried out exactly as if it were Engine has been restarted and the criterion for one short operating times.
  • the procedure in the first run only after a waiting period continued from 10 minutes.
  • Step 230 the variables for the fill level while driving fs_tank_v the value of the measured level fs_tank assigned.
  • Step 240 The check is then carried out in a step 240 on a geographical change in altitude. This is shown in detail in FIG. 3.
  • the verification, whether there has been a change in altitude, starts with a step 2410 in FIG. 3.
  • the altitude can be carried out with measures known per se, for example by means of a Pressure sensor based on the usual pressure dependency the outside air p_aluft can be determined.
  • Step 2420 checks whether there is a decrease in altitude is present, that is, it is checked whether, for example a passport descent takes place. Is this the If so, in a step 2450 the temperature offset T_ktm_offset set to zero, then is checking for a change in altitude in Step 2460 ends and the method of determining fuel temperature continues to step 250 (see Fig.
  • step 2430 it is checked in a step 2430 whether there is an increase in altitude. Then this is the case when the vehicle is on a pass. If there is an increase in altitude, then in step 2440 the temperature offset T_ktm_offset assigned the value 5. This temperature offset later in a step 250 the one in a Circuit calculated fuel temperature T_ktm added. This takes into account the fact that the outside air temperature increases faster during a pass decreases as the fuel temperature of the Outside air temperature can adjust.
  • step 250 the fuel temperature T_ktm as a function of outside air temperature T_a poverty, one Attenuation in a mathematical filter "A” which the series of the vehicle and the influence of the operating time of the engine to the increase in fuel temperature considered, depending on the bodywork and Engine series can be different, and one Attenuation in a mathematical filter "B", which is the Fuel temperature depending on the level of the tank, the tank level fs_tank and the engine shutdown time t_maz considered, calculated. To the so determined The value of the fuel temperature becomes the value of the temperature offset T_ktm_offset added. Subsequently is checked in a step 260 (FIG. 2c) whether the thus calculated fuel temperature T_ktm within a predeterminable temperature interval is (minimum / maximum limitation).
  • step 4 is a flowchart of a method for Minimum / maximum limitation of the fuel temperature according to Step 260 shown in detail.
  • the procedure starts in step 2610.
  • step 2620 there is a check whether the one determined in step 250 Fuel temperature T_ktm is greater than a specifiable Maximum value T_ktm_max. If so, so is calculated in a step 2640 of the variables of the Fuel temperature T_ktm the value of the specifiable Allocated maximum temperature T_ktm_max and the process for minimum / maximum limitation in one step 2660 ended, step 270 (FIG.
  • step 2620 the determined fuel temperature T_ktm not greater than the specifiable maximum value T_ktm_max is checked in a step 2630, whether the fuel temperature T_ktm is less than a Predeterminable minimum value T_ktm_min. If this is the case, then in a step 2650 the variable for the fuel temperature T_ktm the value of the minimum temperature T_ktm_min assigned.
  • step 2660 the procedure for minimum / maximum limitation finished and step follows 270 (Fig. 2).
  • Step 320 the value of the value determined in this way is determined at step 270
  • Fuel temperature T_ktm as a variable T_ktm_alt stored in the read / write memory.
  • the variable for the fueling detection b_kttm assigned the value zero and saved. It is then checked in step 280 whether the engine is still in operation, this is not the case the process ends (step 290). Otherwise it will The above-mentioned method for determining the fuel temperature after a waiting time of 100 milliseconds carried out again from step 160 in FIG. 2a (Step 320).
  • the counter for the engine shutdown time is when switching off the engine started, and stopped as soon as the engine is started again.
  • the parking time determined in this way becomes a variable in the read / write memory t_maz saved.
  • the embodiment of a characteristic diagram shown in FIG. 5 can contribute to the purpose already mentioned the procedure described above can be used.
  • T_ktm over T_a poverty and fs_tank plotted with the family of curves shown is parameterized over time t.
  • the one in the characteristic diagram shown dependence on T_ktm as a function The above-described model calculation is from T_aluft and fs_tank based.
  • the characteristic diagram can be generated automatically and T_ktm without further measures from this machine be read. It should be noted that the characteristic diagram in the case of n-1 additional parameters and in the shown parameterization with time t n-dimensional is trained.

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum emissionsüberwachenden Betrieb eines ein flüchtiges Medium bevorratenden Vorratsbehältnisses, insbesondere eines Kraftstoffvorratstanks eines Kraftfahrzeuges, wobei zeitweilig eine Dichtheitsprüfung des Vorratsbehältnisses durchgeführt wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Temperatur des Mediums anhand wenigstens einer Kenngröße, insbesondere der Umgebungstemperatur, mittels einer Modellrechnung zeitweilig oder zyklisch ermittelt wird und entweder als Korrekturgröße bei der Dichtheitsprüfung einbezogen wird oder die Dichtheitsprüfung nur dann durchgeführt wird, wenn die ermittelte Temperatur des Mediums innerhalb eines vorgebbaren Temperaturintervalls liegt. <IMAGE>

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft die Überwachung der Emission von Vorratsbehältnissen zur Bevorratung flüchtiger Medien, insbesondere von in Kraftfahrzeugen eingesetzten Kraftstofftankanlagen. Im Besonderen bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, eine Schaltung sowie ein Steuergerät zum emissionsüberwachenden Betrieb eines solchen Vorratsbehältnisses gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.
In den unterschiedlichsten Bereichen der Technik haben Vorratsbehältnisse der eingangs genannten Art auf ihre Dichtheit hin überprüft zu werden. So ist es beispielsweise in der chemischen Verfahrenstechnik aus Emissionsschutzgründen von Bedeutung, die Dichtigkeit von Tanks zur Aufbewahrung flüchtiger chemischer Stoffe zu überprüfen. Insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik besteht die Notwendigkeit, an dort eingesetzten Kraftstofftanks oder -tankanlagen regelmäßig Dichtheitsprüfungen durchzuführen.
In letzterem Zusammenhang wird auf die in Teilen der USA geltenden gesetzlichen Bestimmungen beim Betrieb von Brennkraftmaschinen hingewiesen. Danach ist es erforderlich, dass Kraftfahrzeuge, bei denen flüchtige Brennstoffe wie Benzin eingesetzt werden, eine Einrichtung zur Überwachung der Emission von Kraftstoff aufweisen, die in der Lage ist, eine Undichtigkeit bzw. Leckage der Größe 0,5 mm in der Tankanlage nur mit Bordmitteln aufspüren zu können.
So geht ein Verfahren zur Prüfung der Dichtigkeit einer Kraftfahrzeugtankanlage aus dem US-Patent 6,234,152 (DE 198 36 967 A1) hervor. Hierbei wird in die Tankanlage ein Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck eingebracht und aus dem nachfolgenden Druckverlauf auf das Vorhandensein einer Leckage geschlossen. Ähnliche Verfahren zur Überprüfung einer Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges gehen auch aus den US-Patenten 5,890,474 (DE 196 36 431 A1) und 6,131,550 (DE 198 09 384 A1) hervor.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der genannten Emissionsüberwachung, insbesondere der Erfassung von Kleinstleckagen der genannten Querschnittgröße von 0,5 mm, liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Temperatur des flüchtigen Mediums einen erheblichen Einfluss auf die Messgenauigkeit bei einer Dichtheitsprüfung (Leckdiagnose) hat. Zum Einen sollten die genannten Funktionsprüfungen, insbesondere bei Tankanlagen, nur innerhalb bestimmter Temperaturbereiche durchgeführt werden, da mit steigender Kraftstofftemperatur die Ausgasung des Mediums zunimmt, ab einer bestimmten Temperatur durch die Ausgasung ein Überdruck im Vorratsbehältnis entsteht und dieser Überdruck schließlich den bei der Dichtheitsprüfung erzeugten Überdruck erhöht oder dem erzeugten Unterdruck entgegenwirkt. In dieser Weise verfälschte Annahmen bzgl. der Druckverhältnisse stellen eine Ursache für Fehldiagnosen dar. So werden im Falle einer mit Überdruck durchgeführten Diagnose ein undichtes Vorratsbehältnis fehlerhaft als "dicht" und bei einer mit Unterdruck durchgeführten Diagnose ein an sich dichtes Behältnis fehlerhaft als "undicht" diagnostiziert.
Ferner ist insbesondere bei aus Kunststoff gefertigten Behältnissen die thermische Expansion des Materials zu berücksichtigen. Aufgrund des bei steigender Temperatur auftretenden Dehnverhaltens des Kunststoffs kommt es zu unkontrollierbaren Volumenänderungen des Behältnis-Innenraums und damit wiederum zu verfälschten Annahmen bzgl. der vorliegenden Innendruckverhältnisse.
Es ist weiter anzumerken, dass der Begriff "Vorratsbehältnis" bspw. im Falle von Kraftfahrzeugtankanlagen auch für die Dichtheit der gesamten Tankanlage bedeutsame Funktionselemente wie Leitungen und Dichtungen mit umfasst.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Schaltung und ein Steuergerät der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Emissionsüberwachung bei besagten Vorratsbehältnissen ermöglichen. Insbesondere soll diese Verbesserung durch Erfassung der aktuellen Temperatur des bevorrateten Mediums mit möglichst geringem technischem Aufwand, insbesondere unter Vermeidung des Einsatzes kostenaufwändiger Temperaturfühler in dem Vorratsbehältnis, erfolgen, um damit die Genauigkeit einer an dem Vorratsbehältnis durchgeführten Dichtigkeitsprüfung zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Temperatur des flüchtigen Mediums bei einer eingangs beschriebenen Funktionsprüfung als Korrekturgröße einzubeziehen und diese anhand von weiteren Kenngrößen, wie der Umgebungstemperatur, dem Füllstand des Vorratsbehälters oder, im Falle eines Kraftfahrzeuges, zusätzlich anhand von Betriebsdaten des Fahrzeuges (Fahrzeuggeschwindigkeit oder dgl.) oder des Fahrzeugmotors (Betriebsdauer, Motorabstellzeit, Motortemperatur oder dgl.) zu modellieren, d.h. anhand einer Modellrechnung zu ermitteln.
Die Erfindung sieht gemäß einer ersten Variante vor, die reale Temperatur des Mediums (T_ktm) aus diesen Kenngrößen rechnerisch zu ermitteln und den so berechneten Wert von T_ktm, wie vorgenannt, als Korrekturgröße bei der Prüfung der Funktionsfähigkeit des Vorratsbehältnisses einzubeziehen. In einer zweiten Variante wird eine Prüfung auf Funktionsfähigkeit des Vorratsbehältnisses überhaupt nur dann durchgeführt, wenn der berechnete Wert von T_ktm innerhalb eines vorgebbaren Temperaturintervalls liegt.
Die Korrekturgröße kann bei den genannten Varianten jeweils vor Durchführung einer Funktionsprüfung oder zeitweilig, bspw. zyklisch wiederkehrend, mittels der Modellrechnung ermittelt werden. Alternativ können die für die Berechnung von T_ktm benötigten Kenngrößen nach, insbesondere für einen gegebenen Bautyp des Vorratsbehältnisses oder eines Kraftfahrzeuges einmalig durchgeführter Modellrechnung in Form eines Kenngrößendiagramms oder in einer entspechenden Tabelle gespeichert und stehen damit für nachfolgende Bestimmungen von T_ktm unmittelbar zur Verfügung, ohne dass die genannte Modellrechnung jeweils erneut durchgeführt werden muss.
Zur weiteren Verfeinerung des vorgeschlagenen Verfahrens können in die Modellrechnung auch Kenngrößen wie die Betriebs- oder Abstelldauer einer durch das Vorratsbehältnis versorgten Brennkraftmaschine (Motor) sowie, im Falle eines Fahrzeuges, die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Kraftstofffüllstand in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, und/oder der Höhenstandort des Vorratsbehältnisses oder eines ein solches Behältnis aufweisenden Fahrzeuges eingehen. So kann bei fallender Umgebungstemperatur bei gleichzeitig relativ großer geografischer Höhe des Fahrzeugstandortes, bspw. während einer Gebirgspassfahrt, aufgrund des geringeren Luftdrucks von einer reduzierten Abkühlgeschwindigkeit ausgegangen werden. Zudem können bei Fahrzeugen die jeweilige Fahrzeugbaureihe betreffende Kenndaten wie die Karosserieform und/oder der Motortyp einbezogen werden, wodurch vorteilhaft sowohl unterschiedliche Strömungsverhältnisse bei bewegtem Fahrzeug und eine dadurch bedingte unterschiedliche Unterströmung eines Kraftstofftanks als auch unterschiedliche Einbaupositionen des Kraftstofftanks und/oder des Motors im Fahrzeugchassis, in Abhängigkeit von der Karosserieform, zugrunde gelegt werden können. Auch kann bei Einbeziehung einer Abstelldauer des Motors bei der Modellrechnung vorgesehen sein, eine baureihenspezifische Abkühlkurve zu hinterlegen und diese beim Neustart des Motors als Anfangswert für die Motortemperatur heranzuziehen.
Es ist anzumerken, dass die im Rahmen der Modellrechnung zu berücksichtigende Erwärmungskurve und/oder Abkühlkurve des Mediums im Vorratsbehältnis, sowohl in einem Kraftfahrzeug als bei anderweitigem Einsatz des Vorratsbehältnisses, vom vorliegenden Füllstand sowie der jeweiligen Baureihe des Behältnisses abhängig sind. So führen ein relativ hoher Füllstand aufgrund der entsprechend höheren Wärmekapazität des Mediums zu einer langsameren Erwärmung des bevorrateten Mediums und ein relativ niedriger Füllstand zu einer schnelleren Erwärmung. In der genannten Modellrechnung finden diese Zusammenhänge gemäß weiterer Ausgestaltung Berücksichtigung.
Da auch die jeweils vorliegende Umgebungstemperatur die Erwärmungskurve und die Abkühlkurve des Mediums maßgeblich beeinflusst, kann die Umgebungstemperatur bei der Ermittlung von T_ktm bspw. multiplikativ berücksichtigt werden. Im Falle eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Kraftstoffbehältnisses können bei der Erwärmungsund/oder Abkühlkurve Fahrzeug- und/oder Motorbetriebsgrößen wie bspw. die momentane oder durchschnittliche Motorlast, Fahrzeuggeschwindigkeit, und/oder die Getriebegangwahl berücksichtigt werden oder als Korrekturgröße(n) eingehen.
In weiterer Ausgestaltung wird T_ktm erst dann aus einer oder mehreren Kenngrößen ermittelt, wenn die genannten Kenngröße(n) innerhalb einer vorgebbaren Varianzbreite liegen, d.h. wenn sich die jeweilige Kenngröße über ein vorgebbares Zeitintervall ausreichend konstant verhält. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Neubestimmung von T_ktm erst dann erfolgt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Betriebsdauer des Motors einen vorgebbaren Grenzwert überschreiten. Dadurch ist gewährleistet, dass der Einfluss von situations- oder umgebungsbedingten Schwankungen der erfassten Kenngrößen auf den daraus berechneten Wert von T_ktm minimiert wird. So kann sichergestellt werden, dass der Motor die Betriebstemperatur erreicht hat und keine nachfolgende Erwärmung des Motors zu einer weiteren Anhebung von T_ktm führt. Die Wartezeit kann dabei, ähnlich wie vorerwähnt, in Abhängigkeit vom Bautyp des Motors und/oder der Karosserieform des Fahrzeuges, bspw. für einzelne Fahrzeugbaureihen getrennt, festgelegt werden.
Zur weiteren Erhöhung der Funktionsprüfsicherheit kann vorgesehen sein, dass ein im Betrieb eines mit dem Vorratsbehältnis verbundenen Motors oder eines ein solches Behältnis aufweisenden Fahrzeuges ermitteltes T_ktm zwischengespeichert und bei einer nachfolgenden Inbetriebnahme des Motors bzw. des Fahrzeuges mit einer aktuell gemessenen Umgebungstemperatur verglichen wird. Bis zur nachfolgenden Neubestimmung von T_ktm wird der jeweils größere der beiden Werte als Anfangswert für T_ktm herangezogen. Durch diese Maximalauswahl wird vorteilhaft eine externe Aufheizung des bevorrateten Mediums während einer Abstellzeit des Fahrzeuges, bspw. aufgrund einer durch Sonneneinstrahlung bewirkten Chassis- und/oder Tankerwärmung, berücksichtigt. Ähnlich kann auch der Einfluss der derzeitigen geografischen Höhenposition des Fahrzeuges Berücksichtigung finden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird T_ktm auch bei fahrendem Fahrzeug ermittelt, um den Einfluss des bei laufendem Motor in der Nähe des Tanks sich ausbildenden Wärmestaus auf die Kraftstofftemperatur zu berücksichtigen.
Zusätzlich können die Wärmeeinträge einer etwa vorhandenen elektrischen Kraftstoffpumpe, einer Motorabgasanlage (Auspuffanlage), und/oder einer den Fahrzeuginnenraum kühlenden Klimaanlage oder dergleichen, Berücksichtigung finden.
Da sich T_ktm auch nach einem Betankungsvorgang mit einem Medium abweichender Temperatur verändert, werden gemäß einer weiteren Ausgestaltung Änderungen des Tankfüllstandes nach einer in an sich bekannter Weise bspw. mittels eines Tankdeckelsensors erfassten Betankung erkannt. Wie vorerwähnt, kann auch hier das Einstellen eines Temperaturgleichgewichts abgewartet werden, bis eine Neubestimmung von T_ktm erfolgt. Bis zur Neubestimmung kann ein Näherungswert, bspw. der Mittelwert aus dem zuletzt gespeicherten Wert von T_ktm und der aktuellen Umgebungstemperatur, zugrundegelegt werden, was den Vorteil hat, dass zumindest bis dahin ein aussagekräftiger Wert vorliegt. Des Weiteren kann eine während einer Betriebsunterbrechung des Fahrzeuges erfolgende Betankung dadurch erkannt werden, dass nach dem Start des Motors die Differenz zwischen aktuellem Tankfüllstand und dem zwischengespeicherten Tankfüllstandswert einen vorgebbaren Schwellwert übersteigt. Es ist erwähnenswert, dass auch die Stoffmenge an nachgetanktem Medium bei der Neuberechnung von T_ktm nach einem Betankungsvorgang in die Modellrechnung eingehen kann.
Im Ergebnis ermöglicht die Erfindung den Einsatz kostengünstiger Kunststofftanks bspw. in brennkraftgetriebenen Kraftfahrzeugen, ohne für Leckdiagnosen der Größe 0,5 mm erforderliche, im Vorratsbehältnis anzuordnende kostenaufwändige Temperaturfühler. Bei mit "flexible fuel", d.h. im Hybridbetrieb Äthanol/Methanol betriebenen Kraftfahrzeugen ermöglicht die Erfindung zudem das Erkennen von kritischen Ausgasungstemperaturen.
Darüber hinaus wird bei einem Ausfall einer oder mehrerer Sensoren (Temperatur-, Tankfüllstandsensor, etc.) aus den zur Verfügung stehenden Daten dennoch die Bestimmung eines aussagekräftigen T_ktm ermöglicht. Wird bspw. in an sich bekannter Weise der Ausfall eines Temperatursensors erkannt, kann der zugehörigen Temperaturvariablen in der Modellgleichung ein empirisch zu bestimmender Ersatzwert zugewiesen werden, bspw. ein mittlerer Wert von 20 °C. Entsprechend kann bei defektem Tankfüllstandsenor, an Stelle eines aktuell ermittelten T_ktm-Wertes, ein zuletzt gespeicherter Wert von T_ktm herangezogen werden.
Um verfälschte T_ktm-Werte bei den genannten Sensorausfällen noch wirksamer zu unterdrücken oder solche Verfälschungen bei sich stark ändernden Umgebungsbedingungen an sich zu vermeiden, kann zusätzlich eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden, bei der ein aktuell ermitteltes T_ktm mit vorgebbaren oberen und/oder unteren Grenzwerten verglichen und nur dann als korrekt angenommen wird, wenn T_ktm innerhalb dieser Grenzwerte liegt. Zudem kann bei Überschreiten eines Grenzwertes der aktuelle Wert gleich dem Grenzwert selbst angenommen werden.
Die Erfindung lässt sich vorteilhaft in einem bestehenden Steuergerät, bspw. einem Motorsteuergerät, in Form eines Steuerprogrammes realisieren. Hierbei kommt zugute, dass einige oder sämtliche der genannten Kenngrößen in einem solchen Steuergerät bereits erfasst vorliegen. Alternativ kann die Erfindung in Form einer eigenen Schaltung, bspw. als Application Specific Integrated Circuit (ASIC), realisiert werden. Dabei kann die zugrundeliegende Modellrechnung in Form eines aus mehreren Stufen gebildeten binär-logischen Schaltkreises realisiert sein, wobei jede Stufe als Filter für den Einfluss der jeweiligen Kenngröße auf T_ktm betrachtet wird. Abhängig von den Kenngrößen und den von der Umgebung abhängigen Korrekturgrößen variiert dabei die Dämpfung des jeweiligen Filters. Vorzugsweise werden bei der Modellrechnung mindestens zwei Filter zugrundegelegt. So können in einen ersten Filter die Umgebungslufttemperatur sowie die Höhenlage des Fahrzeuges eingehen und in den mindestens zweiten Filter der Tankfüllstand, die Fahrzeug- und/oder Motorabstellzeit und die Betriebsdauer.
In einer Ausführungsform weisen das erfindungsgemäß umfasste Steuergerät bzw. die Schaltung einen zu dem oben genannten Zweck dienenden Schreib-/Lesespeicher (RAM) zur Speicherung der genannten Kenngrößendiagramme und/oder zur Zwischenspeicherung eines bereits ermittelten T_ktm-Wertes auf.
Es ist anzumerken, dass die Erfindung grundsätzlich bei Vorratsbehältnissen in allen Bereich der Technik, in denen flüchtige Stoffe in einem solchen Behältnis bevorratet werden, anwendbar ist. Zudem versteht sich, dass der Begriff "Vorratsbehältnis" auch gesamte Tankanlagen oder dgl., einschließlich deren weiterer Bestandteile, mit umfasst.
Es ist ferner anzumerken, dass der erfindungsgemäß ermittelte Wert für T_ktm auch als Korrekturgröße bei ähnlichen Funktionen wie der genannten Funktionsprüfung, bspw. für eine eingangs erwähnte Tankentlüftungsfunktion, verwendet werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachfolgend, unter Heranziehung der Zeichnungen, anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele eingehender erläutert. Hierbei zeigen
Fig. 1
den prinzipiellen Ablauf einer Tankleckdiagnose unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2a-d
ein Flußdiagramm eines von der Erfindung Gebrauch machenden Verfahrens zur Bestimmung der Kraftstofftemperatur aus der Außenlufttemperatur;
Fig. 3
ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Überprüfung einer Höhenlageänderung in welcher ein Temperatur-Offset gesetzt wird;
Fig. 4
ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Durchführung einer Minimal-/Maximalbegrenzung der bestimmten Kraftstofftemperatur; und
Fig. 5
ein Ausführungsbeispiel eines Kenngrößendiagramms zur Bestimmung der Kraftstofftemperatur aus den über die Größe Zeit parametrisierten Kenngrößen Außenlufttemperatur und Tankfüllstand.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Ablauf einer von der Erfindung Gebrauch machenden Leckdiagnoseroutine. Nach dem Start 10 der Routine und unter der Annahme bereits in einem Steuergerät - bei einem Kraftfahrzeug üblicherweise ein Motorsteuergerät - vorliegenden Kenngrößen werden diese Kenngrößen aus dem Steuergerät ausgelesen 15 und unter Zugrundelegung eines nachfolgend noch im Detail beschriebenen Kenngrößendiagrammes die Temperatur des bevorrateten Mediums T_ktm bestimmt 20. Dieser Wert T_ktm wird in einen wiederbeschreibbaren Speicher, bspw. ein Read-Only-Memory (RAM), zwischengespeichert 25. Im Anschluss wird in einer Schleife abgefragt 30, ob eine Anfrage zur Durchführung einer Leckdiagnose vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird über eine Verzögerungsstufe 35 an den Anfang der Unteroutine zur Bestimmung von T_ktm zurückgesprungen. Andernfalls wird eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt 40, ob der zwischengespeicherte Wert von T_ktm innerhalb vorgegebener Grenzen (T_min, T_max) liegt. Liegt T_ktm außerhalb dieser Temperaturgrenzen, wird in dem Ausführungsbeispiel T_ktm dem Maximalwert T_max gleichgesetzt, um dabei als Sicherheitsmaßnahme dem 'worst case'-Wert zu entsprechen.
In einem nachfolgenden Schritt 50 wird ein Leckdiagnosevorgang gestartet, der Wert von T_ktm erneut aus dem RAM ausgelesen und, bei Vorliegen eines Ergebnisses der Leckdiagnose, dieses Ergebnis unter Verwendung von T_ktm nachkorrigiert. Hierbei kann eine bei der Leckdiagnose ermittelte Leckrate anhand eines erhöhten Material-Ausgasungsfaktors aufgrund des Wandmaterials des Vorratsbehältnisses oder aufgrund der insgesamt verwendeten Dichtungen durch einen entsprechenden Offsetwert korrigiert werden. Auch kann dabei ein bei der Leckdiagnose angenommener Unter- oder Überdruckabbaugradient entsprechend korrigiert werden.
Ein Verfahren zur Bestimmung der Kraftstofftemperatur wird nachfolgend am Beispiel eines Kraftfahrzeuges beschrieben, obgleich die aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werdenden Prinzipien auch bei anderen Vorratsbehältnissen wie bspw. chemischen Stofftanks oder dgl. entsprechend einsetzbar sind. Das in den zusammengehörigen Figuren 2a - 2d dargestellte Verfahren kann bspw. als Steuerprogramm in ein Motorsteuergerät oder als eigener Schaltkreis (ASIC oder dgl.) implementiert werden. Dabei können die nachfolgenden Verfahrensschritte, inklusive der nachbeschriebenen Filter usw., in an sich bekannter Binärlogik implementiert werden.
Das Verfahren beginnt gemäß Fig. 2a mit einem Schritt 100, in dem ein (nicht dargestellter) Motor gestartet wird. In einem Schritt 110 wird überprüft, ob eine Motorabstellzeit t_maz länger als eine vorgegebene Zeit war. Trifft dies zu, geht man davon aus, dass sich die Kraftstofftemperatur nach einer Paßfahrt der Außenlufttemperatur angepasst hat, und es wird in einem Schritt 120 einem Temperatur-Offset T_ktm_offset, welches in einem Schreib-/Lesespeicher gespeichert ist, der Wert O °C zugeordnet, und das Verfahren in einem Schritt 125 fortgesetzt.
War die Motorabstellzeit t_maz hingegen kürzer oder gleich der vorgegebenen Zeit, so werden direkt in einem Schritt 125 Messgrößen und gespeicherte Werte aus dem Schreib-Lesespeicher übernommen und es findet eine Maximalauswahl zwischen dem gemessenen Wert der Außenlufttemperatur T_aluft und einem zuletzt gespeicherten Wert der Kraftstofftemperatur T_ktm(alt) statt, wobei Maximalauswahl bedeutet, dass der größere der beiden Werte in den weiteren Schritten des Verfahrens als wert für die Außenlufttemperatur verwendet wird. Somit wird berücksichtigt, dass bei einer externen Aufheizung des Kraftstoffs beispielsweise durch Erwärmung während des Tages oder Sonnenaufheizung, die tatsächliche Kraftstofftemperatur größer sein kann als die Außenlufttemperatur.
Anschließend wird in einem Schritt 130 ein Betriebszähler gestartet. Es ist anzumerken, dass die Kenngröße T_aluft in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Leitgröße darstellt, da diese Kenngröße, unabhängig von dynamischen Kenngrößen wie der Fahrzeuggeschwindigkeit, die Kraftstofftemperatur am stärksten beeinflusst und im Übrigen auch auf andere Kenngrößen wie der Motortemperatur Einfluss nimmt.
Nach einer Wartezeit t_ini_kttm, nach der sich ein Gleichgewichtszustand eingestellt hat (Schritt 140), erfolgt in einem Schritt 145 die Überprüfung, ob ein (nicht gezeigter) Füllstandsensor defekt ist. Ist dies der Fall, wird in einem Schritt 147 der Wert des Füllstandes bei der letzten Fahrt fs_tank_v in eine Variable für den Wert des aktuellen Füllstandes fs_tank übernommen; andernfalls folgt ein Schritt 150 (siehe Fig. 2b).
In Schritt 150 in Fig. 2b wird überprüft, ob ein Betankungsvorgang während einer Betriebsunterbrechung stattgefunden hat. Hierzu wird die Differenz zwischen dem aktuell gemessenen Tankfüllstand fs_tank und dem aus dem Schreib-/Lesespeicher übernommenen, während der letzten Fahrt bestimmten Tankfüllstand fs_tank(alt) gebildet. Ist diese Differenz größer als ein vorgebbarer Wert d_fs_tlfz, so wird angenommen, dass eine Betankung stattgefunden hat, und es wird in einem Schritt 155 einer Variablen für die Betankungserkennung b_kttm der Wert '1' zugewiesen. Diese Variable b_kttm dient später in einem Schritt 210 als eines der Auswahlkriterien dafür, ob ein Betankungsvorgang stattgefunden hat und daraufhin ein Näherungswert für die Kraftstofftemperatur bestimmt wird.
Anschließend folgt in einem Schritt 160 die Überprüfung, ob ein Außenlufttemperatursensor defekt ist. Ist die in Schritt 150 bestimmte Differenz hingegen kleiner als ein vorgebbarer Wert d_fs_tlfz, so wird direkt im Schritt 160 überprüft, ob der Außenlufttemperatursensor defekt ist. Ist dies der Fall, wird in einem Schritt 290 der Variablen für die Außenlufttemperatur T_aluft der Wert 20 °C zugewiesen. Danach folgt ein Schritt 180, in dem überprüft wird, ob der Motor kürzer als eine vorgebbare Schwellenzeit, bspw. 30 Minuten, in Betrieb war, das heißt, ob ein Kriterium für eine kurze Betriebszeit vorliegt.
Stellt sich im Schritt 160 heraus, dass der Außenlufttemperatursensor hingegen nicht defekt ist, so wird in einem Schritt 170 der Variablen für die Außenlufttemperatur T_aluft die gemessene Außenlufttemperatur zugewiesen, anschließend folgt Schritt 180. In Schritt 180 wird nur beim ersten Durchlauf des Verfahrens überprüft, ob das Kriterium für eine kurze Betriebszeit vorliegt. Nach einer kurzen Betriebszeit hat sich noch kein Temperaturgleichgewicht eingestellt, so dass eine Neubestimmung der Kraftstofftemperatur nicht erfolgen darf.
Deshalb wird nach einer Wartezeit von 10 Minuten in einem Schritt 325 der Zyklus ab Schritt 160 erneut durchgeführt.
Stellt sich in Schritt 180 hingegen heraus, dass die Betriebszeit des Motors länger als 30 Minuten war, so wird in einem Schritt 190 nur beim ersten Durchlauf des Verfahrens überprüft, ob ein Kriterium für eine kurze Abstellzeit vorliegt, wobei unter einer kurzen Abstellzeit eine Zeit unter 30 Minuten verstanden wird.
Bei einer kurzen Abstellzeit hat sich die Kraftstofftemperatur im Vergleich zum letzten Betriebszyklus des Motors nicht verändert, so dass auch hier nicht sofort eine Neubestimmung der Kraftstofftemperatur erfolgen darf.
Liegt beim ersten Durchlauf des Verfahrens nach dem Start des Motors das Kriterium für eine kurze Abstellzeit vor, so wird auch hier nach einer Wartezeit von bspw. 10 Minuten in Schritt 325 der Zyklus ab Schritt 160 erneut durchgeführt. War die Motorabstellzeit länger als bspw. 30 Minuten, so wird in einem Schritt 200 (Fig. 2c) überprüft, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v_can größer Null ist.
Diese Überprüfung ist deshalb nötig, da sich bei einem stehenden Fahrzeug Wärmestaus ausbilden, was zu einer Verfälschung der bestimmten Kraftstofftemperatur führt. Daher wird beim stehenden Fahrzeug keine Neubestimmung der Kraftstofftemperatur durchgeführt, sondern nach einer Wartezeit von bspw. 100 Millisekunden in Schritt 320 der Zyklus in Schritt 160 beginnend mit der Überprüfung des Temperatursensors wiederholt.
Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v_can größer Null, so folgt in einem Schritt 220 (Fig. 2c) eine weitere Überprüfung, ob der Füllstandsfühler defekt ist. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 225 der Variablen für den Füllstand fs_tank der zuletzt gespeicherte Wert für den Füllstand bei Fahrt fs_tank_v zugewiesen. Eine Überprüfung des Füllstandssensors an dieser Stelle ist deshalb notwendig, da für die folgende Betankungserkennung beim laufenden Motor ein korrekter Füllstandswert erforderlich ist. Bei einem defekten Tankfüllstandssensor kann das Verfahren dann zumindest mit einem automatisch zugewiesenen Füllstandswert fortgesetzt werden.
Nach dem Schritt 220 wird in einem Schritt 210 überprüft, ob eine Betankung bei laufendem Motor beziehungsweise während einer Betriebsunterbrechung stattgefunden hat. Hierzu wird die Differenz zwischen dem aktuell gemessenen Tankfüllstand fs_tank und dem zuletzt bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer als Null gemessenen Tankfüllstand fs_tank_v bestimmt. Ist die Differenz größer als ein Wert d_fs_tel, so hat eine Betankung bei laufendem Motor stattgefunden. Ist der Wert der Variablen b_kttm aus Schritt 155 gleich '1', so hat eine Betankung während der letzten Betriebsunterbrechung stattgefunden. Ergibt sich in Schritt 210, dass eine Betankung stattgefunden hat, so wird in einem Schritt 300 die Kraftstofftemperatur T_ktm als Mittelwert aus der zuletzt berechneten, im Schreib/Lesespeicher vorliegenden Kraftstofftemperatur T_ktm_alt und der Außenlufttemperatur T_aluft berechnet. Dies geschieht nach der folgenden Gleichung, wobei die Gewichtung anstelle des Faktors ½ grds. auch andere Werte annehmen kann: T_ktm = (T_ktm(alt) + T_aluft) / 2.
Anschließend wird in einem Schritt 310 der Betriebszähler auf Null gesetzt und das Verfahren wird direkt mit einem Schritt 270 (Fig. 2d) fortgesetzt.
In Schritt 270 erfolgt die Übernahme der zu diesem Zeitpunkt gültigen Kraftstofftemperatur T_ktm in den Schreib-/Lesespeicher als Kraftstofftemperatur T_ktm(alt), die Variable zur Betankungserkennung b_kttm wird gleich '0' gesetzt. Anschließend wird, falls der Motor weiter im Betrieb ist, was in einem Schritt 280 überprüft wird, der Zyklus zur Bestimmung der Kraft-Stofftemperatur in Schritt 320 nach einer Wartezeit von 100 Millisekunden ab Schritt 160 wiederholt.
Das Zurücksetzen des Betriebszählers in Schritt 310 bewirkt, dass das Verfahren im nächsten Bestimmungszyklus ab Schritt 180 genauso durchgeführt wird, als wäre der Motor neu gestartet worden und das Kriterium für eine kurze Betriebszeit vorläge. Somit wird in Schritt 325 das Verfahren im ersten Durchlauf erst nach einer Wartezeit von 10 Minuten fortgesetzt.
Hat die Überprüfung in Schritt 210 ergeben, dass keine Betankung durchgeführt wurde, so wird das Verfahren zur Neubestimmung der Kraftstofftemperatur mit einem Schritt 230 fortgesetzt (Fig. 2c). In Schritt 230 wird der Variablen für den Füllstand während der Fahrt fs_tank_v der Wert des gemessenen Füllstands fs_tank zugewiesen.
Anschließend wird in einem Schritt 240 die Überprüfung auf eine geografische Höhenlageänderung durchgeführt. Dies ist im Detail in Fig. 3 dargestellt. Die Überprüfung, ob eine Höhenlageänderung stattgefunden hat, startet in Fig. 3 mit einem Schritt 2410. Die Höhenlage kann mit an sich bekannten Maßnahmen, bspw. mittels eines Drucksensors anhand der üblichen Druckabhängigkeit der Außenluft p_aluft, ermittelt werden. In einem Schritt 2420 wird überprüft, ob eine Abnahme der Höhenlage vorliegt, das heißt, es wird geprüft, ob beispielsweise eine Paßabfahrt stattfindet. Ist dies der Fall so wird in einem Schritt 2450 das Temperatur-Offset T_ktm_offset gleich Null gesetzt, anschließend wird die Überprüfung auf eine Höhenlageänderung in Schritt 2460 beendet und das Verfahren zur Kraftstofftemperaturbestimmung wird mit Schritt 250 fortgesetzt (siehe Fig. 2d). Liegt hingegen keine Abnahme der Höhenlage vor, so wird in einem Schritt 2430 überprüft, ob eine Zunahme der Höhenlage vorliegt. Dies ist dann der Fall, wenn sich das Fahrzeug auf einer Paßfahrt befindet. Liegt eine Zunahme der Höhenlage vor, so wird in einem Schritt 2440 dem Temperatur-Offset T_ktm_offset der Wert 5 zugewiesen. Dieses Temperatur-Offset wird später in einem Schritt 250 der in einem Schaltkreis berechneten Kraftstofftemperatur T_ktm hinzuaddiert. Somit wird der Umstand berücksichtigt, dass sich bei einer Paßfahrt die Außenlufttemperatur schneller verringert, als sich die Kraftstofftemperatur der Außenlufttemperatur anpassen kann.
Anschließend wird in einem Schritt 2460 die Überprüfung Höhenlageänderung beendet und es folgt Schritt 250 in Fig. 2d. In Schritt 250 wird die Kraftstofftemperatur T_ktm als Funktion der Außenlufttemperatur T_aluft, einer Dämpfung in einem mathematischen Filter "A", welche die Baureihe des Fahrzeuges und den Einfluß der Betriebsdauer des Motors auf den Anstieg der Kraftstofftemperatur berücksichtigt, der je nach Karosserie- und Motorbaureihe unterschiedlich sein kann, und einer Dämpfung in einem mathematischen Filter "B", welche die Kraftstofftemperatur abhängig vom Füllstand des Tanks, den Tankfüllstand fs_tank und die Motorabstellzeit t_maz berücksichtigt, berechnet. Zu dem so ermittelten Wert der Kraftstofftemperatur wird der Wert des Temperatur-Offsets T_ktm_offset hinzuaddiert. Anschließend wird in einem Schritt 260 (Fig. 2c), überprüft, ob die so berechnete Kraftstofftemperatur T_ktm innerhalb eines vorgebbaren Temperaturintervalls liegt (Minimal/Maximalbegrenzung).
In der Fig. 4 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Minimal-/Maximalbegrenzung der Kraftstofftemperatur gemäß Schritt 260 im Detail dargestellt. Das Verfahren startet in einem Schritt 2610. In einem Schritt 2620 erfolgt die Überprüfung, ob die in Schritt 250 bestimmte Kraftstofftemperatur T_ktm größer ist als ein vorgebbarer Maximalwert T_ktm_max. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 2640 der Variablen der berechneten Kraftstofftemperatur T_ktm der Wert der vorgebbaren Maximaltemperatur T_ktm_max zugeteilt und das Verfahren zur Minimal-/Maximalbegrenzung wird in einem Schritt 2660 beendet, es folgt ein Schritt 270 (Fig. 2), indem im Schreib-/Lesespeicher der Variablen T_ktm(alt) die bestimmte Kraftstofftemperatur T_ktm und der Variablen für die Betriebstemperaturerkennung b_kttm der Wert Null zugewiesen wird. Ergibt die Überprüfung in Schritt 2620, dass die bestimmte Kraftstofftemperatur T_ktm nicht größer als der vorgebbare Maximalwert T_ktm_max ist, so erfolgt in einem Schritt 2630 die Überprüfung, ob die Kraftstofftemperatur T_ktm kleiner ist als ein vorgebbarer Minimalwert T_ktm_min. Trifft dies zu, so wird in einem Schritt 2650 der Variablen für die Kraftstofftemperatur T_ktm der Wert der Minimaltemperatur T_ktm_min zugewiesen.
Anschließend wird in Schritt 2660 das Verfahren zur Minimal-/Maximalbegrenzung beendet und es folgt Schritt 270 (Fig. 2).
In Fig. 2d wird mit Schritt 270 der Wert der so bestimmten Kraftstofftemperatur T_ktm als Variable T_ktm_alt im Schreib-/Lesespeicher abgespeichert. Des Weiteren wird der Variablen für die Betankungserkennung b_kttm der Wert Null zugewiesen und abgespeichert. Daraufhin wird in dem Schritt 280 überprüft, ob der Motor noch im Betrieb ist, ist dies nicht der Fall, so endet das Verfahren (Schritt 290). Andernfalls wird das oben genannte Verfahren zur Bestimmung der Kraftstofftemperatur nach einer Wartezeit von 100 Millisekunden ab dem Schritt 160 in Fig. 2a erneut durchgeführt (Schritt 320).
Es versteht sich, dass die einzelnen Verfahrensschritte zur Ermittlung der Kraftstofftemperatur T_ktm auch in anderer Reihenfolge erfolgen können. Auch ist durchaus möglich, dass verschiedene Schritte kombiniert werden können, wobei hierzu die Ergebnisse aus Verzweigungen und Abfragen in entsprechenden Variablen zwischengespeichert werden, um in einer abschließenden Berechnung berücksichtigt zu werden. Bei den verwendeten Zeit- bzw. Temperaturangaben handelt es sich lediglich um beispielhafte Vorgaben, welche selbstverständlich in ihrer Größe geändert werden können.
Des weiteren versteht es sich, dass die Erkennung einer Betankungssituation nach einer Betriebsunterbrechung und die Erkennung einer Betankungssituation bei laufendem Motor kombiniert werden können. Hierzu wird sowohl bei einer Betankung während einer Betriebsunterbrechung als auch einer solchen bei laufendem Motor der Variablen b_kttm der Wert '1' zugewiesen, welcher bei späteren Entscheidungsschritten oder Berechnungen hinzugezogen wird.
Zur Erkennung eines Betankungsvorgangs dienen vorzugsweise der Tankfüllstand, die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Tankfüllstand während der letzten Fahrt als Initialisierungswerte für eine Aneinanderreihung von an sich bekannten logischen Verknüpfungen und Berechnungen in Schaltkreisen.
Prinzipiell kann bei der nährungsweisen Berechnung der Kraftstofftemperatur nach einem Betankungsvorgang auch die zugetankte Menge berücksichtigt werden. Zumal bei einer größeren Menge an Kraftstoff der Einfluß von Änderungen der Außenlufttemperatur auf die Kraftstofftemperatur geringer ist und somit eine Korrektur der berechneten Größe mit der Kraftstoffmenge erfolgen kann.
Bei den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Flußdiagrammen, kann in den meisten Fällen davon ausgegangen werden, dass die gemessenen Werte in einem an sich bekannten Prozessor des Fahrzeuges vorliegen und dass ebenso an sich bekannte Meldungen über einen Sensordefekt (Füllstandsensor oder Temperatursensor) zur Verfügung stehen.
Der Zähler für die Motorabstellzeit wird beim Abschalten des Motors gestartet, und gestoppt, sobald der Motor wieder gestartet wird. Die so ermittelte Abstellzeit wird in dem Schreib-/Lesespeicher als Variable t_maz gespeichert.
Es versteht sich, dass außer den in den Beispielen erwähnten Messgrößen bzw. Korrekturgrößen auch weitere zur Verfügung stehende Größen zur Optimierung der Bestimmung der Kraftstofftemperatur T_ktm hinzugezogen werden können. Des Weiteren versteht es sich, dass das Verfahren auch zur Bestimmung einer Temperatur einer beliebigen Flüssigkeit in einem beliebigen Behältnis durchgeführt werden kann. An Stelle oder in Ergänzung zu dem Motor kann mindestens eine weitere wärmeund/oder kälteerzeugende Quelle, bspw. eine Klimaanlage oder ein Kühleraggregat des Motors berücksichtigt werden.
Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Kenngrößendiagramms kann zu dem bereits genannten Zweck bei dem vorbeschriebenen Verfahren eingesetzt werden. In dem Ausführungsbeispiel ist T_ktm über T_aluft und fs_tank aufgetragen, wobei die gezeigte Kurvenschar über die Zeit t parametrisiert ist. Der im Kenngrößendiagramm gezeigten Abhängigkeit von T_ktm als Funktion von T_aluft und fs_tank liegt die vorbeschriebene Modellrechnung zugrunde. In Fällen, in denen die gezeigten Kenngrößen bereits im Steuergerät erfasst vorliegen, kann das Kenngrößendiagramm automatisch generiert und T_ktm ohne weitere Maßnahmen aus diesem maschinell abgelesen werden. Es ist anzumerken, dass das Kenngrößendiagramm im Falle n-1 zusätzlicher Kenngrößen und bei der gezeigten Parametrisierung mit der Zeit t n-dimensional ausgebildet ist.

Claims (22)

  1. Verfahren zum emissionsüberwachenden Betrieb eines ein flüchtiges Medium bevorratenden Vorratsbehältnisses, insbesondere eines Kraftstoffvorratstanks eines Kraftfahrzeuges, wobei zeitweilig eine Dichtheitsprüfung des Vorratsbehältnisses durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Mediums anhand wenigstens einer Kenngröße, insbesondere der Umgebungstemperatur, mittels einer Modellrechnung zeitweilig oder zyklisch ermittelt wird und entweder als Korrekturgröße bei der Dichtheitsprüfung einbezogen wird oder die Dichtheitsprüfung nur dann durchgeführt wird, wenn die ermittelte Temperatur des Mediums innerhalb eines vorgebbaren Temperaturintervalls liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand des Vorratsbehältnisses als weitere Kenngröße verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Kraftfahrzeuges wenigstens eine Betriebsgröße des Kraftfahrzeuges als weitere Kenngröße verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein die Fahrzeugbaureihe betreffendes Kenndatum als weitere Kenngröße verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstelldauer eines Kraftfahrzeugmotors bei der Modellberechnung der Temperatur des Mediums einbezogen wird, wobei eine baureihenspezifische Abkühlkurve gespeichert und bei einem Neustart des Kraftfahrzeugmotors als Anfangswert für die Motortemperatur verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anhand der wenigstens einen Kenngröße modellierte Temperatur des Mediums über die wenigstens eine Kenngröße in Form wenigstens eines Kenngrößendiagramms gespeichert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Mediums erst dann aus der wenigstens einen Kenngröße ermittelt wird, wenn die wenigstens eine Kenngröße innerhalb einer vorgebbaren Varianzbreite liegt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Mediums nur dann ermittelt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Betriebsdauer des Kraftfahrzeugmotors einen vorgebbaren Grenzwert überschreiten.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert in Abhängigkeit von der Baureihe des Kraftfahrzeugmotors und/oder der Karosserieform des Fahrzeuges, insbesondere für einzelne Fahrzeugbaureihen getrennt, festgelegt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Betrieb des Vorratsbehältnisses und/oder des Fahrzeuges ermittelter Temperaturwert des Mediums zwischengespeichert und bei einer nachfolgenden Inbetriebnahme des Vorratsbehältnisses und/oder des Fahrzeuges mit einer gemessenen, momentanen Umgebungstemperatur verglichen wird und bis zu einer nachfolgenden Ermittlung der Temperatur des Mediums anhand der Modellrechnung der jeweils größere der beiden Werte als Anfangswert für die Temperatur des Mediums herangezogen wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung des Füllstandes des Vorratsbehältnisses aufgrund einer Betankung erfasst und bei der Modellrechnung berücksichtigt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betankung dadurch erkannt wird, dass nach dem Start des Kraftfahrzeugmotors die Differenz zwischen momentanem Tankfüllstand und einem zwischengespeicherten Tankfüllstandswert einen vorgebbaren Schwellwert übersteigt.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an nachgetanktem Medium bei der Neuberechnung der Temperatur des Mediums in die Modellrechnung eingeht.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines erkannten Ausfalls eines Temperatur- oder Füllstandsensors einer zugehörigen Temperaturvariablen in der Modellgleichung ein vorgebbarer Ersatzwert zugewiesen wird oder ein momentan ermittelter Temperaturwert des Mediums durch einen gespeicherten Temperaturwert ersetzt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt wird, bei welcher ein momentan vorliegender Temperaturwert des Mediums mit vorgebbaren oberen und/oder unteren Grenzwerten verglichen und nur dann als korrekt angenommen wird, wenn der Temperaturwert innerhalb dieser Grenzwerte liegt.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines der Grenzwerte der Temperaturwert gleich einem der Grenzwerte selbst gesetzt wird.
  17. Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines in einem Vorratsbehältnis bevorrateten flüchtigen Mediums, insbesondere der Temperatur von in einem Kraftstoffvorratstank eines Kraftfahrzeuges bevorratetem Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Mediums anhand wenigstens einer Kenngröße, insbesondere der Umgebungstemperatur, mittels einer Modellrechnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ermittelt wird.
  18. Schaltung, insbesondere binär-logische Schaltung, gekennzeichnet durch Schaltungsmittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
  19. Schaltung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Stufen, wobei jede Stufe einen Filter für den Einfluss der jeweiligen Kenngröße auf die Temperatur des Mediums darstellt und wobei die Dämpfung des jeweiligen Filters abhängig von den Kenngrößen und den von der Umgebung abhängigen Korrekturgrößen variiert.
  20. Schaltung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch wenigstens zwei bei der Modellrechnung zugrundegelegte Filter, wobei in einen ersten Filter die Umgebungstemperatur und/oder die Höhenlage des Vorratsbehältnisses oder des Fahrzeuges eingehen und wobei in den wenigstens zweiten Filter der Füllstand des Vorratsbehältnisses und/oder die Fahrzeugabstellzeit und/oder die Fahrzeugmotorabstellzeit und/oder die Betriebsdauer des Vorratsbehältnisses oder des Kraftfahrzeuges eingehen.
  21. Steuergerät, gekennzeichnet durch ein Steuerprogramm zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
  22. Steuergerät nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen Schreib-/Lesespeicher (RAM) zur Speicherung des wenigstens einen Kenngrößendiagrammes und/oder zur Zwischenspeicherung eines ermittelten Temperaturwertes des Mediums.
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