EP3555448A1 - Verfahren zur prüfung der dichtheit eines kraftstofftanksystems einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur prüfung der dichtheit eines kraftstofftanksystems einer brennkraftmaschine

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EP3555448A1
EP3555448A1 EP17811952.5A EP17811952A EP3555448A1 EP 3555448 A1 EP3555448 A1 EP 3555448A1 EP 17811952 A EP17811952 A EP 17811952A EP 3555448 A1 EP3555448 A1 EP 3555448A1
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EP
European Patent Office
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compressor
air line
internal combustion
combustion engine
scavenging air
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EP17811952.5A
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EP3555448B1 (de
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Silke Weddig
Jens Wodausch
Jörg Giere
Florian Imbt
Matthias BÄTJE
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Publication of EP3555448B1 publication Critical patent/EP3555448B1/de
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0032—Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
    • F02D41/0035—Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions to achieve a special effect, e.g. to warm up the catalyst
    • F02D41/0037—Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions to achieve a special effect, e.g. to warm up the catalyst for diagnosing the engine
    • 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
    • F02M25/0818—Judging failure of purge control system having means for pressurising the evaporative emission space
    • 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
    • F02M25/089—Layout of the fuel vapour installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust

Definitions

  • the invention relates to a method for testing the tightness of a fuel tank system of an internal combustion engine
  • Fuel tank systems for internal combustion engines of motor vehicles regularly have a vent line, which makes it possible to relieve an increasing pressure in the fuel tank of the tank system due to, for example, at high ambient temperatures evaporating fuel to the environment. Due to emission regulations, no fuel vapors should enter the environment as far as possible. This is prevented by integrating into the vent line a fuel vapor filter, usually in the form of an activated carbon filter, which absorbs the fuel vapors.
  • such tank systems are additionally provided with a scavenging air line, which is connected on the one hand to the fuel vapor filter and on the other hand to the fresh gas train of the internal combustion engine.
  • a scavenging air line which is connected on the one hand to the fuel vapor filter and on the other hand to the fresh gas train of the internal combustion engine.
  • ambient air can be temporarily supplied via an environmental orifice of the vacuum prevailing in the region of the mouth of the scavenging air line in the fresh gas line
  • the purge air line is emptied of fuel vapors still present in it, to prevent these fuel vapors from entering the environment via the fresh gas line.
  • the compressor thereby conveys the gases contained in the vent line and also via the fresh gas line via the Fuel vapor filter and the ambient air line into the environment, the fuel vapor filter filters out the fuel vapor.
  • a lack of tightness of a ventilation system of a tank system would lead to an uncontrolled escape of fuel vapors into the environment, which should be avoided.
  • a tank ventilation system for an internal combustion engine with a fuel tank, a, activated carbon filter, a tank vent valve and at least one check valve is known. Between the tank vent valve and the check valve, a pressure sensor is arranged. To diagnose the tank venting system, a vacuum is set between the tank vent valve and the check valve that is less than the ambient pressure. The set pressure is changed by activating the tank venting valve. The change in the pressure in the line between the tank venting valve and the check valve is measured by means of the pressure sensor and associated with the activation of the tank venting valve. From the correlation of the opening state of
  • Tank bleeder valve and the check valve is based on the function of
  • Tank vent line, the check valve and the tank vent valve closed In particular, it can also be concluded that the tightness of the tank ventilation system in the section between the tank vent valve and the check valve. However, it is not possible to check the tightness of the remaining sections of the tank ventilation system.
  • DE 10 2012 218 933 A1 discloses a method for determining the loading of an activated carbon filter in a tank ventilation system, wherein the tank ventilation system comprises at least a first valve between a fuel tank and the activated carbon filter and at least a second valve between the activated carbon filter and an intake pipe of an internal combustion engine.
  • the tank ventilation system comprises at least a first valve between a fuel tank and the activated carbon filter and at least a second valve between the activated carbon filter and an intake pipe of an internal combustion engine.
  • the loading of the activated carbon filter with the gas volume can be effected by means of a compressor which is part of a known module for the diagnosis of tank leaks, which is arranged on the side of a ventilation opening of the activated carbon filter and is in fluid communication with the environment via a fresh air filter.
  • the invention has for its object to provide an advantageous way to check the tightness of a fuel tank system of an internal combustion engine.
  • a method for testing the tightness (at least of a section) of a fuel tank system of an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine of a motor vehicle comprises at least one fuel tank, a fuel vapor filter (preferably a sorption filter, in particular an activated carbon filter) in fluid communication with an environmental orifice, a vent line leading from the fuel tank to the fuel vapor filter, one leading from the fuel vapor filter to a fresh gas line of the internal combustion engine Spüllufttechnisch, integrated in the scavenging air, preferably driven by an electric motor
  • Compressor i.e., a device for conveying gases
  • shut-off valve integrated in the scavenging air line, which is connected between an opening of the scavenging air line in the
  • Fresh gas train and the compressor is arranged.
  • the parameter of an operating parameter of the compressor (64) or the pressure in at least one section of the scavenging air line (16 ) corresponds, with an associated, this operating state representing setpoint or setpoint range, the one
  • Fuel tank system) to perform a test for sufficient tightness by a defined pressure level is generated in the corresponding section of the scavenging air line through the compressor and one or more operating parameters of the compressor, in particular the strength of the electric current applied to a drive motor of the compressor to realize the pressure level will be compared, and / or the thereby adjusting input speed of the compressor, with associated setpoint (s) which, for example, by tests on the same or a similar fuel tank system in a (known) Condition sufficient tightness of the section to be tested have been determined. For certain deviations of the currently determined operating parameters compared to the associated setpoint (range) s can then be concluded that insufficient tightness.
  • the compressor in at least a portion of the scavenging air line to carry out a test for sufficient tightness by the compressor with at least one defined operating parameters, for example, a predetermined speed or a predetermined current, operated and in the corresponding section of Spül Kunststofftechnisch the thereby adjusting pressure and / or one / the other of the operating parameters (each) with a
  • Setpoint (range) is compared to infer from a possible deviation occurring on an insufficient tightness.
  • An additional or even primary function of the compressor may be to ensure purging of the fuel vapor filter when there is no or too little pressure gradient from the ambient pressure to the pressure in the fresh gas train in the region of the mouth of the scavenge air line, so preferably a correspondingly powerful design of
  • Compressor is provided.
  • an inflow or outflow of gases into or out of the section of the scavenging air line to be tested is possible exclusively by means of or via the compressor .
  • the shut-off valve should be closed as completely as possible.
  • a defined opening of the shut-off valve can also define the defined operating state of the fuel tank system, which can also be variable, provided for carrying out the method.
  • Drive speed of the compressor can be used, one of these parameters is used to define the operating state and the other two parameters or values determined for these parameters are compared with one setpoint or setpoint range.
  • an overpressure or negative pressure To operate delivery direction to generate in the then to be tested section, an overpressure or negative pressure.
  • This shut-off valve may preferably be kept closed when a check (also) of the between the compressor and the
  • Fuel vapor filter lying section of the scavenging air line is performed.
  • a fluid-conducting Connection between this section of the scavenging air line on the one hand and the vent line and thus also the fuel tank on the other hand in this case, not only the lying between the compressor and the fuel vapor filter section of the scavenging air line but at the same time in particular the vent line and the fuel tank can be checked for sufficient tightness ,
  • a further preferred embodiment of a method according to the invention can be provided for use in an internal combustion engine, in which the scavenging air line is branched, wherein a first opening in the fresh gas line upstream of a in the
  • Frischgasstrang integrated serving for charging an internal combustion engine of the internal combustion engine fresh gas compressor and a second mouth of the scavenging air line in the
  • Fresh gas train is arranged downstream of the fresh gas compressor.
  • the compressor between the branch on the one hand and the first mouth or the second mouth on the other hand be integrated into the scavenging air line. Further preferred is then still provided that even in the branch of the scavenging air, in which the compressor is not integrated, a
  • shut-off valves of a fuel tank system to which the method of the invention may be applied may be active (controllable) or passive (i.e.
  • Method be provided in an internal combustion engine, in which the fuel vapor filter, an (additional) Tankleckdiagnosemodul , for example, a tank leak diagnosis module, as described in DE 10 2012 218 933 A1, assigned. Then, in particular, it may be provided to check the section of the scavenging air line between the compressor on the one hand and the fuel vapor filter or the tank leak diagnosis module on the other hand and / or the vent line and the fuel tank by means of the tank leak diagnostic module with respect to a sufficient tightness, while (at the same time or offset in time) at least the section between the compressor on the one hand and the mouth of the scavenging air line in the fresh gas line or the interposed shut-off valve on the other hand
  • inventive manner is checked for a sufficient tightness. In this way, a mass product available on the market and thus relatively
  • inexpensive tank leak diagnostic module can be used to one or more
  • a tank leak diagnosis module which may in particular also include an (additional) compressor, provided that an inventively provided, integrated in the scavenging air compressor would be omitted or at least not in shape a piston compressor but in the form of a
  • Flow compressor (blower) is formed (because he is then sufficiently gas-permeable even at a standstill).
  • this can be associated with disadvantages.
  • this may be a pressure-resistant design of the fuel vapor filter and / or the integration of a further shut-off valve or other constructive measures, the flushing of the
  • the method according to the invention can be used, in particular, in a fuel tank system of an internal combustion engine which includes an internal combustion engine operated according to the Otto principle because the fuel used for the operation of such internal combustion engines is relatively volatile (in particular compared to diesel fuel), which does not only the special need for tank ventilation but also a test of the tightness of the fuel tank system is justified.
  • the term "fuel vapor filter” does not mean that it has to filter the volatile fuel in gaseous form. Rather, the fuel can already (partially) be condensed out again during the filtering.
  • Fuel tank system of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows in two diagrams the curves of the pressure in a section of the scavenging air line of an internal combustion engine according to FIG. 1 to be inspected for sufficient tightness and the current intensity and the input speed of the compressor used for the pressure generation at a defined leakage in comparison to the corresponding curves at the best possible tightness of the same section of the scavenging air duct;
  • Fig. 3 a slightly modified to the fuel tank system according to FIG. 1
  • Embodiment of a likewise suitable for carrying out a method according to the invention fuel tank system of an internal combustion engine.
  • Fig. 1 shows a fuel tank system of an internal combustion engine.
  • This comprises a fuel tank 10, which is connected via a vent line 12 with a fuel vapor filter 14, which may be formed in particular in the form of an activated carbon filter or at least one such.
  • the fuel vapor filter 14 is further connected via a scavenging air line 16 to a fresh gas line 18 of the internal combustion engine, wherein the scavenging air line 16, starting from a branch 20 in two branches 22, 24, of which a first branch 22 in the fresh gas line 18 upstream (with respect
  • the fresh gas compressor 28 is part of an exhaust gas turbocharger, which further comprises an exhaust gas turbine 30, which is integrated in an exhaust line 32 of the internal combustion engine.
  • Combustion chambers 34 are used to move in the cylinders 36 longitudinal axial movable guided piston 38. These movements of the piston 38 (not shown) with the interposition of connecting rods in a rotational movement of a crankshaft translated (not shown), wherein the leadership of the piston 38 via the connecting rods by means of the crankshaft simultaneously to a cyclic reciprocating movement of the piston 38 leads.
  • the resulting during combustion of the fresh gas-fuel mixtures in the combustion chambers 34 exhaust gas is discharged through the exhaust line 32 and flows through the exhaust gas turbine 30, resulting in a
  • Turbine impeller is transmitted by means of a shaft 40 to a compressor impeller (not shown) of the fresh gas compressor 28, whereby the fresh gas compressor 28 provides for a compression of fresh gas via the fresh gas line 18 to the internal combustion engine 26 supplied fresh gas.
  • the fuel vapor filter 14 of the fuel tank system stands with respect to the
  • Vent line 12 and the scavenging air line 16 opposite side via an ambient air line 42 with an integrated (first) shut-off valve 44 with the environment in gas-conducting connection, to which the ambient air line 42 forms an environmental mouth 62.
  • the first shut-off valve 44 is controllable by means of a control device 48 (for example the engine control of the internal combustion engine), i. this can be actively opened or closed.
  • a basically known tank leak diagnostic module 46 can also be integrated into the ambient air line 42, in which case the first shut-off valve 44 can also be an integral part of the tank leak diagnosis module 46.
  • the fuel tank 10 is partially filled with liquid fuel, wherein a portion of this fuel is vaporized, so that in the fuel tank 10 and fuel in the gaseous state is present.
  • vaporization of fuel in the fuel tank 10 is enhanced by a relatively high temperature of the fuel, which is particularly the case at comparatively high ambient temperatures.
  • the possibility of at least partial pressure equalization with the ambient pressure via the vent line 12 and the fuel vapor filter 14 as well as via the ambient air line 42 is avoided, whereby the fuel vapor filter 14 is avoided. that such pressure equalization leads to the escape of fuel vapors into the environment.
  • Such a venting of the fuel tank leads to an increasing saturation of the
  • Ambient air is sucked in via the ambient air line 42 and the first, then opened shut-off valve 44 integrated therein. This ambient air flows through the
  • Fuel vapor filter 14 in compared to the flow in the venting of
  • Fuel tanks 10 opposite flow direction, whereby in the
  • Fuel vapor filter 10 absorbed fuel molecules are entrained by the ambient air and entered via the scavenging air line 16 in the fresh gas line 18, whereby this fuel combustion in the combustion chambers 34 of the engine 26 is supplied.
  • Such purging of the fuel vapor filter 14 is provided only temporarily and always during operation of the internal combustion engine 26, because only then introduced by the purging of the fuel vapor filter 14 in the fresh gas line 18 fuel can be safely supplied to combustion in the combustion chambers 34.
  • Ambient pressure to the pressure in the fresh gas line 18 in the region of the (second) orifice 52 of the second branch 24 of the scavenging air line 16 is often not even a pressure gradient but a pressure increase, because this second orifice 52 in the area between the
  • Fresh gas compressor 28 and the internal combustion engine 26 extending charge air path of the fresh gas line 18 is located in which the fresh gas is often present due to the compression by the fresh gas compressor 28 at elevated pressure.
  • this second orifice 52 (as close as possible) downstream of a throttle valve 54, it is possible to utilize a pressure reduction effected by the throttle valve 54; However, this pressure reduction is often not sufficient to actually realize a sufficient pressure drop across the scavenging air line 16.
  • a check valve 56 is integrated, by which this branch 24 of the scavenging air line 16 is automatically closed when in the region of the second orifice 52, an overpressure in Compared to the located on the other side of the check valve portion of the second branch 24 of the scavenging air line 16 is present.
  • an actively activatable (second) shut-off valve 58 by the control device 48 is integrated into the second branch 24 of the purging air line 16.
  • shut-off valve 58 it is possible to dispense with the check valve 56 as a result of the arrangement of this shut-off valve 58, provided that the shut-off valve 58 is designed sufficiently overpressure-resistant (ie, this must remain sufficiently tightly closed at the at least temporary overpressures on the side of the charge air section of the fresh gas train 18).
  • the first branch of the scavenging air line 22 opens into an upstream of the
  • Fresh gas compressor 28 located portion of the fresh gas line 18, wherein in the portion of this branch 22 of the scavenging air line 16 between the fresh gas compressor 28 and this (first) orifice 50, a (third) shut-off valve 60 is integrated, which is arranged as close to the first orifice 50, or preferably in this is integrated.
  • Ambient pressure may be present. However, this is not always the case, for example in an operation of a motor vehicle comprising the internal combustion engine with non-operated internal combustion engine (for example due to an automatic start / stop function).
  • the fuel tank system of the internal combustion engine also comprises a compressor 64, also referred to as a "flushing pump", which can be in the form of a piston compressor and, for example, as a vane compressor.
  • a compressor 64 By operation of this compressor 64 can actively ambient air over the
  • Mouth 62 are sucked, which then flows through the fuel vapor filter 14 to the scavenging and via the compressor 64 to the first mouth 50 of the
  • Fresh gas via the second orifice 52 from the charge air path of the fresh gas train 18th In a non-supercharged internal combustion engine without fresh gas compressor 28, a scavenging air line 16, which does not include the first branch 22, would be sufficient for scavenging the fuel vapor filter 14. In a supercharged internal combustion engine according to the
  • the first branch 22 of the scavenging air line 16 may be necessary, since a rinse over only the second branch 24 is often not possible. Due to the current tendency to highly dethrottle the internal combustion engine 26 of an internal combustion engine, the use of the compressor 64 may be useful or necessary for sufficient purging of the fuel vapor filter 14.
  • FIG. 2 shows, in two diagrams, the (simultaneous) courses on the one hand (upper diagram) of the current intensity I (course lines 68, 70) and on the other hand (lower diagram) of the pressure p (Gradient lines 72, 74) and the input speed n (Gradient lines 76, 78, as a percentage in
  • Operating state (defined by the generated for the determination of the setpoint values or setpoint ranges mean pressure p) are compared, whether the then determined values or
  • Value curves of these operating parameters have defined deviations from the desired values or setpoint ranges, from which then to a sufficient (no or below a threshold value deviations) or not sufficient (relatively large
  • FIG. 3 shows an embodiment of an internal combustion engine in which the
  • Fuel tank system compared to that of the internal combustion engine according to FIG. 1 is slightly modified. Specifically, it is provided that in the fuel tank system according to FIG. 1 in the second branch 24 of the scavenging air line 16 integrated second shut-off valve 58 upstream (with respect to the flow through the scavenging air line 16 when flushing the fuel vapor filter 14) of the branch 20 to order. With regard to the described with reference to FIGS. 1 and 2 test of the between the compressor 64 and the first orifice 50 associated third shut-off valve 60 arranged portion of the scavenging air line 16 has changed this

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Abstract

Ein Verfahren zur Prüfung der Dichtheit eines Kraftstofftanksystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstofftanksystem - einen Kraftstofftank (10), - einen Kraftstoffdampffilter (14), der in fluidleitender Verbindung mit einer Umgebungsmündung (62) steht, - eine von dem Kraftstofftank (10) zu dem Kraftstoffdampffilter (14) führende Entlüftungsleitung (12), - eine von dem Kraftstoffdampffilter (14) zu einem Frischgasstrang (18) der Brennkraftmaschine führende Spülluftleitung (16), - einen in die Spülluftleitung (16) integrierten Verdichter (64) und - ein in die Spülluftleitung (16) integriertes Absperrventil (60), das zwischen einer Mündung (50) der Spülluftleitung (16) in den Frischgasstrang (18) und dem Verdichter (64) angeordnet ist, umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Vergleich mindestens eines bei einem definierten Betriebszustand des Kraftstofftanksystems ermittelten Werts oder Wertverlaufs eines Parameters, der einem Betriebsparameter des Verdichters (64) oder den Druck in zumindest einem zu prüfenden Abschnitt der Spülluftleitung (16) entspricht, mit einem dazugehörigen, diesen Betriebszustand repräsentierenden Sollwert oder Sollwertbereich, der einer ausreichenden Dichtheit entspricht, zwischen ausreichender und nicht ausreichender Dichtheit unterschieden wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Prüfung der Dichtheit eines Kraftstofftanksystems einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Dichtheit eines Kraftstofftanksystems einer Brennkraftmaschine
Kraftstofftanksysteme für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen weisen regelmäßig eine Entlüftungsleitung auf, die es ermöglicht, einen ansteigenden Druck in dem Kraftstofftank des Tanksystems infolge von beispielsweise bei hohen Umgebungstemperaturen verdampfendem Kraftstoff an die Umgebung zu entlasten. Dabei dürfen aufgrund von Emissionsvorschriften möglichst keine Kraftstoffdämpfe in die Umgebung gelangen. Dies wird verhindert, indem in die Entlüftungsleitung ein Kraftstoffdampffilter, regelmäßig in Form eines Aktivkohlefilters, integriert ist, der die Kraftstoffdämpfe absorbiert.
Zur Regeneration der Kraftstoffdampffilter sind solche Tanksysteme zusätzlich mit einer Spülluftleitung versehen, die einerseits mit dem Kraftstoffdampffilter und andererseits mit dem Frischgasstrang der Brennkraftmaschine verbunden ist. Im Betrieb der Brennkraftmaschine kann zeitweise mittels des im Bereich der Mündung der Spülluftleitung in dem Frischgasstrang herrschenden Unterdrucks Umgebungsluft über eine Umgebungsmündung des
Kraftstoffdampffilters angesaugt werden, die den Kraftstoffdampffilter in Gegenrichtung zu derjenigen Strömungsrichtung, in der die Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank in den Kraftstoffdampffilter strömen, durchströmen und diesen dadurch spülen. Die Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstoffdampffilter werden so über den Frischgasstrang den Brennräumen des Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine zugeführt.
Ein solches Tanksystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ist aus der
DE 10 2004 030 909 A1 bekannt. Bei diesem ist ergänzend vorgesehen, dass nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine während einer definierten Nachlaufzeit mittels eines zwischen einer Umgebungsmündung und dem Kraftstoffdampffilter in eine
Umgebungsluftleitung integrierten Verdichters die Spülluftleitung von darin noch vorhanden Kraftstoffdämpfen entleert wird, um zu vermeiden, dass diese Kraftstoffdämpfe über den Frischgasstrang in die Umgebung gelangen können. Der Verdichter fördert dabei die in der Entlüftungsleitung enthaltenen sowie über den Frischgasstrang nachströmende Gase über den Kraftstoffdampffilter und die Umgebungsluftleitung in die Umgebung, wobei der Kraftstoffdampffilter die Kraftstoffdämpfe herausfiltert.
Eine mangelnde Dichtheit eines Entlüftungssystems eines Tanksystems würde zu einem unkontrollierten Entweichen von Kraftstoffdämpfen in die Umgebung führen, was zu vermeiden ist.
Aus der DE 10 201 1 084 403 A1 ist ein Tankentlüftungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstofftank, einem, Aktivkohlefilter, einem Tankentlüftungsventil und mindestens einem Rückschlagventil bekannt. Zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil ist ein Drucksensor angeordnet. Zur Diagnose des Tankentlüftungssystems wird zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil ein Unterdruck eingestellt, der geringer ist als der Umgebungsdruck. Der eingestellte Druck wird durch Ansteuern des Tankentlüftungsventils geändert. Die Änderung des Drucks in der Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil wird mittels des Drucksensors gemessen und der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils zugeordnet. Aus der Korrelation des Öffnungszustands des
Tankentlüftungsventils und der Änderung des Drucks in der Leitung zwischen dem
Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil wird auf die Funktion der
Tankentlüftungsleitung, des Rückschlagventils und des Tankentlüftungsventils geschlossen. Insbesondere kann dabei auch auf die Dichtheit des Tankentlüftungssystems in dem Abschnitt zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil geschlossen werden. Eine Überprüfung der Dichtheit der übrigen Abschnitte des Tankentlüftungssystems ist damit jedoch nicht möglich.
Die DE 10 2012 218 933 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Beladung eines Aktivkohlfilters in einem Tankentlüftungssystem, wobei das Tankentlüftungssystem wenigstens ein erstes Ventil zwischen einem Kraftstofftank und dem Aktivkohlefilter und wenigstens ein zweites Ventil zwischen dem Aktivkohlefilter und einem Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine aufweist. Dazu wird bei geschlossenem ersten Ventil und bei geschlossenem zweiten Ventil der Aktivkohlefilter mit einem Gasvolumen beaufschlagt. Anhand von Messwerten, die den Druck im Aktivkohlefilter repräsentieren, wird auf den Beladungszustand des Aktivkohlefilters
geschlossen. Die Beaufschlagung des Aktivkohlefilters mit dem Gasvolumen kann mittels eines Verdichters erfolgen, der Teil eines als bekannt beschriebenen Moduls zur Diagnose von Tankleckagen ist, das auf der Seite einer Belüftungsöffnung des Aktivkohlefilters angeordnet und über einen Frischluftfilter mit der Umgebung in fluidleitender Verbindung steht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Möglichkeit zur Überprüfung der Dichtheit eines Kraftstofftanksystems einer Brennkraftmaschine anzugeben.
Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Prüfung der Dichtheit (zumindest eines Abschnitts) eines Kraftstofftanksystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen. Das hierfür verwendete Kraftstofftanksystem umfasst zumindest einen Kraftstofftank, einen Kraftstoffdampffilter (vorzugsweise ein Sorptionsfilter, insbesondere ein Aktivkohlefilter), der in fluidleitender Verbindung mit einer Umgebungsmündung steht, eine von dem Kraftstofftank zu dem Kraftstoffdampffilter führende Entlüftungsleitung, eine von dem Kraftstoffdampffilter zu einem Frischgasstrang der Brennkraftmaschine führende Spülluftleitung, einen in die Spülluftleitung integrierten, vorzugsweise elektromotorisch angetriebenen
Verdichter (d.h. eine Vorrichtung zur Förderung von Gasen) und ein in die Spülluftleitung integriertes Absperrventil, das zwischen einer Mündung der Spülluftleitung in den
Frischgasstrang und dem Verdichter angeordnet ist. Zur Prüfung der Dichtheit eines solchen Kraftstofftanksystems ist vorgesehen, dass durch einen Vergleich mindestens eines bei einem definierten Betriebszustand des Kraftstofftanksystems ermittelten Werts oder Wertverlaufs eines Parameters, der einem Betriebsparameter des Verdichters (64) oder dem Druck in zumindest einem zu prüfenden Abschnitt der Spülluftleitung (16) entspricht, mit einem dazugehörigen, diesen Betriebszustand repräsentierenden Sollwert oder Sollwertbereich, der einer
ausreichenden Dichtheit entspricht, zwischen ausreichender und nicht ausreichender Dichtheit unterschieden wird.
Erfindungsgemäß ist demnach beispielsweise vorgesehen, mittels des Verdichters in zumindest einem Abschnitt der Spülluftleitung (und gegebenenfalls in (einem) mit diesem Abschnitt in dem definierten Betriebszustand fluidleitend verbunden weiteren Abschnitt(en) des
Kraftstofftanksystems) eine Prüfung auf ausreichende Dichtheit durchzuführen, indem in dem entsprechenden Abschnitt der Spülluftleitung durch den Verdichter eine definiertes Druckniveau erzeugt wird und ein oder mehrere Betriebsparameter des Verdichters, insbesondere die Stärke des elektrischen Stroms, mit der ein Antriebsmotor des Verdichters zur Realisierung des Druckniveaus beaufschlagt wird, und/oder die sich dabei einstellende Antriebsdrehzahl des Verdichters, mit dazugehörigen Sollwert(bereich)en verglichen werden, die beispielsweise durch Versuche an demselben oder einem vergleichbaren Kraftstofftanksystem in einem (bekannten) Zustand ausreichender Dichtheit des zu prüfenden Abschnitts ermittelt worden sind. Bei bestimmten Abweichungen der aktuell ermittelten Betriebsparameter im Vergleich zu den dazugehörigen Sollwert(bereich)en kann dann auf eine nicht ausreichende Dichtheit geschlossen werden.
Erfindungsgemäß kann beispielsweise auch vorgesehen sein, mittels des Verdichters in zumindest einem Abschnitt der Spülluftleitung eine Prüfung auf ausreichende Dichtheit durchzuführen, indem der Verdichter mit mindestens einem definierten Betriebsparameter, beispielsweise einer vorbestimmten Drehzahl oder mit einer vorbestimmten Stromstärke, betrieben wird und in dem entsprechenden Abschnitt der Spülluftleitung der sich dadurch einstellenden Druck und/oder ein/der andere der Betriebsparameter (jeweils) mit einem
Sollwert(bereich) verglichen wird, um von einer möglicherweise auftretenden Abweichung auf einen nicht ausreichende Dichtheit zu schließen.
Eine zusätzliche oder sogar primäre Funktion des Verdichters kann darin liegen, ein Spülen des Kraftstoffdampffilters zu gewährleisten, wenn kein oder ein zu geringes Druckgefälle von dem Umgebungsdruck zu dem Druck im Frischgasstrang im Bereich der Mündung der Spülluftleitung gegeben ist, so das vorzugsweise eine entsprechend leistungsfähige Auslegung des
Verdichters vorgesehen ist.
Um bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch relativ kleine Undichtheiten ermitteln zu können, sollte vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein Zuströmen oder Abströmen von Gasen in den oder aus dem zu prüfenden Abschnitt der Spülluftleitung (mit Ausnahme möglicher Leckagen) ausschließlich mittels des beziehungsweise über den Verdichter möglich ist. Somit sollte beispielsweise bei einer Prüfung zumindest des zwischen dem Verdichter einerseits und dem zwischen diesem und der Mündung in den Frischgasstrang liegenden Absperrventil andererseits liegenden Abschnitts der Spülluftleitung das Absperrventil möglichst vollständig geschlossen sein. Zwingend erforderlich ist dies jedoch nicht, weil beispielsweise auch eine definierte Öffnung des Absperrventils den definierten, für die Durchführung des Verfahrens vorgesehen Betriebszustand des Kraftstofftanksystems, der auch definiert veränderlich sein kann, definieren kann. Aus demselben Grund kann vorzugsweise auch vorgesehen sein, einen Verdichter in Form eines Kolbenverdichters (d.h. eines nach dem Verdrängerprinzip
arbeitenden Verdichters, bei dem zyklisch Gas zur Förderung in einem Volumen gekapselt, verdichtet und wieder ausgestoßen wird) zu verwenden, wodurch ein möglichst exakter Zusammenhang zwischen der Antriebsdrehzahl des Kolbenverdichters und der in den oder aus dem zu prüfenden Abschnitt geförderten Gasmenge erhalten werden kann. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, einen Verdichter in Form eines Strömungsverdichters (Gebläse) zu verwenden.
Um ein möglichst deutliches Unterscheidungsergebnis erlangen zu können, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass mehrere Parameter mit einem dazugehörigen Sollwert oder
Sollwertbereich verglichen werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sowohl der Druck in dem zu prüfenden Abschnitt der Spülluftleitung, die Stromstärke, mit der der
Antriebsmotor des Verdichters beaufschlagt wird, und die sich dadurch ergebende
Antriebsdrehzahl des Verdichters genutzt werden, wobei einer dieser Parameter zur Definition des Betriebszustands herangezogen wird und die beiden anderen Parameter beziehungsweise zu diesen Parametern ermittelte Werte mit jeweils einen Sollwert oder Sollwertbereich verglichen werden.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, mittels des Verdichters in einem zu prüfenden Abschnitt der Spülluftleitung einen Überdruck oder einen Unterdruck (jeweils im Vergleich zu dem Umgebungsdruck) zu erzeugen, wobei eine Erzeugung von Überdruck verfahrenstechnische Vorteile aufweisen kann. Weiterhin besteht grundsätzlich die Möglichkeit, eine gleichzeitige Prüfung in den beiden, an verschiedenen Seiten an den Verdichter angrenzenden Abschnitten der Spülluftleitung durchzuführen, indem mittels des Verdichters in dem einen Abschnitt ein Unterdruck und in dem anderen Abschnitt ein Überdruck erzeugt wird.
Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, in den beiden, an verschiedenen Seiten an den Verdichter angrenzenden Abschnitten der Spülluftleitung (nacheinander) eine Prüfung auf ausreichende Dichtheit durchzuführen, indem der Verdichter zunächst gemäß einer ersten Förderrichtung betrieben wird, wodurch in einem zuerst zu prüfenden Abschnitt ein Überdruck oder Unterdruck erzeugt wird, und anschließend den Verdichter gemäß einer zweiten
Förderrichtung zu betreiben, um in dem dann zu prüfenden Abschnitt einen Überdruck oder Unterdruck zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dieses bei einer Brennkraftmaschine anzuwenden, bei der zwischen dem
Kraftstoffdampffilter und der Umgebungsmündung ein Absperrventil in eine
Umgebungsluftleitung integriert ist. Dieses Absperrventil kann vorzugsweise geschlossen gehalten werden, wenn eine Prüfung (auch) des zwischen dem Verdichter und dem
Kraftstoffdampffilter liegenden Abschnitts der Spülluftleitung durchgeführt wird. Da dabei trotz dieses geschlossenen Absperrventils über den Kraftstoffdampffilter eine fluidleitende Verbindung zwischen diesem Abschnitt der Spülluftleitung einerseits und der Entlüftungsleitung und damit auch dem Kraftstofftank andererseits gegeben ist, kann in diesem Fall nicht nur der zwischen dem Verdichter und dem Kraftstoffdampffilter liegende Abschnitt der Spülluftleitung sondern gleichzeitig insbesondere auch die Entlüftungsleitung und der Kraftstofftank auf ausreichende Dichtheit überprüft werden.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Verwendung bei einer Brennkraftmaschine vorgesehen sein, bei der die Spülluftleitung verzweigt ist, wobei eine erste Mündung in den Frischgasstrang stromauf eines in den
Frischgasstrang integrierten, zur Aufladung eines Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine dienenden Frischgasverdichters und eine zweite Mündung der Spülluftleitung in den
Frischgasstrang stromab des Frischgasverdichters angeordnet ist. Dabei kann der Verdichter zwischen der Verzweigung einerseits und der ersten Mündung oder der zweiten Mündung andererseits in die Spülluftleitung integriert sein. Weiterhin bevorzugt ist dann noch vorgesehen, dass auch in den Zweig der Spülluftleitung, in den der Verdichter nicht integriert ist, ein
Absperrventil integriert ist.
Das oder jedes der Absperrventile eines Kraftstofftanksystems, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommen kann, kann aktiv (ansteuerbar) oder passiv (d.h.
selbständig betätigend, beispielsweise in Form eines Rückschlagventils) ausgebildet sein.
Weiterhin kann auch in vorteilhafter Weise die Anwendung eines erfindungsgemäßen
Verfahrens bei einer Brennkraftmaschine vorgesehen sein, bei der dem Kraftstoffdampffilter ein (zusätzliches) Tankleckdiagnosemodul,, beispielsweise ein Tankleckdiagnosemodul, wie es in der DE 10 2012 218 933 A1 beschrieben ist, zugeordnet ist. Dann kann insbesondere vorgesehen sein, den Abschnitt der Spülluftleitung zwischen dem Verdichter einerseits und dem Kraftstoffdampffilter beziehungsweise dem Tankleckdiagnosemodul andererseits und/oder die Entlüftungsleitung und den Kraftstofftank mittels des Tankleckdiagnosemoduls hinsichtlich einer ausreichenden Dichtheit zu überprüfen, während (gleichzeitig oder zeitlich versetzt) zumindest der Abschnitt zwischen dem Verdichter einerseits und der Mündung der Spülluftleitung in den Frischgasstrang oder dem dazwischen angeordnete Absperrventil andererseits auf
erfindungsgemäße Weise hinsichtlich einer ausreichenden Dichtheit überprüft wird. Auf diese Weise kann ein als Massenprodukt auf dem Markt erhältliches und somit relativ
kostengünstiges Tankleckdiagnosemodul eingesetzt werden, um einen oder mehrere
Abschnitte des Kraftstofftanksystems hinsichtlich einer ausreichenden Dichtheit zu überprüfen. Gleichzeitig kann in das Kraftstofftanksystem ein Verdichter integriert sein, dessen zusätzliche oder sogar primäre Funktion ein Realisieren eines Spülens des Kraftstoffdampffilters bei einem unzureichenden Unterdruck in dem Frischgasstrang ist, wobei infolge der Integration dieses Verdichters verhindert sein kann, dass auch derjenigen Abschnitt der Spülluftleitung, der auf der bezüglich des Kraftstoffdampffilters beziehungsweise des Tankleckdiagnosemoduls distalen Seite des Verdichters gelegen ist, ebenfalls durch das Tankleckdiagnosemodul überprüft werden kann. Dieser Abschnitt der Spülluftleitung kann dann jedoch auf erfindungsgemäße Weise geprüft werden.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, mittels eines solchen Tankleckdiagnosemoduls, das insbesondere auch einen (zusätzlichen) Verdichter umfassen kann, eine Prüfung auf ausreichende Dichtheit des gesamten Kraftstofftanksystems durchzuführen, sofern auf einen erfindungsgemäß vorgesehenen, in die Spülluftleitung integrierten Verdichter verzichtet würde oder dieser zumindest nicht in Form eines Kolbenverdichters sondern in Form eines
Strömungsverdichters (Gebläse) ausgebildet ist (weil er dann auch im Stillstand ausreichend gasdurchlässig ist). Dies kann jedoch mit Nachteilen verbunden sein. Insbesondere kann dies eine druckfeste Auslegung des Kraftstoffdampffilters und/oder die Integration eines weiteren Absperrventils oder anderer konstruktiver Maßnahmen, die beim Spülen des
Kraftstoffdampffilters mittels des Tankleckdiagnosemoduls eine gegebenenfalls ungewollte Druckerhöhung in dem Kraftstofftank verhindern, erforderlich machen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei einem Kraftstofftanksystem einer Brennkraftmaschine zur Anwendung kommen, die einen nach dem Otto-Prinzip betriebenen Verbrennungsmotor umfasst, weil die für den Betrieb solcher Verbrennungsmotoren genutzten Kraftstoff relativ (insbesondere im Vergleich zu Diesel-Kraftstoff) leicht flüchtig sind, wodurch nicht nur die besondere Notwendigkeit einer Tankentlüftung sondern auch einer Prüfung der Dichtheit des Kraftstofftanksystems begründet ist.
Die Bezeichnung„Kraftstoffdampffilter" bedingt erfindungsgemäß nicht, dass dieser den flüchtigen Kraftstoff in gasförmiger Form filtern muss. Vielmehr kann der Kraftstoff bei der Filterung auch schon wieder (teilweise) auskondensiert sein.
Die unbestimmten Artikel („ein",„eine",„einer" und„eines"), insbesondere in den
Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte
Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können. Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 : ein zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes
Kraftstofftanksystem einer Brennkraftmaschine;
Fig. 2: in zwei Diagrammen die Verläufe des Drucks in einem auf ausreichende Dichtheit zu prüfenden Abschnitt der Spülluftleitung einer Brennkraftmaschine gemäß der Fig. 1 sowie der Stromstärke und der Antriebsdrehzahl des für die Druckerzeugung genutzten Verdichters bei einer definierten Undichtheit im Vergleich zu den entsprechenden Verläufen bei einer bestmöglichen Dichtheit desselben Abschnitts der Spülluftleitung; und
Fig. 3: eine zu dem Kraftstofftanksystem gemäß der Fig. 1 leicht abgewandelte
Ausgestaltungsform eines ebenfalls zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Kraftstofftanksystems einer Brennkraftmaschine.
Die Fig. 1 zeigt ein Kraftstofftanksystem einer Brennkraftmaschine. Dieses umfasst einen Kraftstofftank 10, der über eine Entlüftungsleitung 12 mit einem Kraftstoffdampffilter 14, der insbesondere in Form eines Aktivkohlefilters oder zumindest einen solchen umfassend ausgebildet sein kann, verbunden ist. Der Kraftstoffdampffilter 14 ist weiterhin über eine Spülluftleitung 16 mit einem Frischgasstrang 18 der Brennkraftmaschine verbunden, wobei die Spülluftleitung 16 ausgehend von einer Verzweigung 20 in zwei Zweigen 22, 24 verläuft, von denen ein erster Zweig 22 in den Frischgasstrang 18 stromauf (bezüglich der
Strömungsrichtung von Frischgas in dem Frischgasstrang 18 ausgehend von einem
Frischgaseinlass (nicht dargestellt) zu einem Verbrennungsmotor 26 der Brennkraftmaschine) eines in den Frischgasstrang 18 integrierten Frischgasverdichters 28 und der zweite, optional vorhandene Zweig 24 stromab des Frischgasverdichters 28 und insbesondere auch stromab einer ebenfalls stromab des Frischgasverdichters 28 in den Frischgasstrang 18 integrierten Drosselklappe 54 mündet. Der Frischgasverdichter 28 ist Teil eines Abgasturboladers, der weiterhin eine Abgasturbine 30 umfasst, die in einen Abgasstrang 32 der Brennkraftmaschine integriert ist.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird in bekannter Weise in definierter Reihenfolge in Brennräumen 34 des Verbrennungsmotors 26, die teilweise von Zylindern 34 des Verbrennungsmotors 26 begrenzt sind, Gemische aus Frischgas, das vollständig oder im Wesentlichen aus Umgebungsluft besteht, und beispielsweise direkt in die Brennräume 34 eingespritztem Kraftstoff verbrannt, wobei die so erzeugten Druckerhöhungen in den
Brennräumen 34 dazu genutzt werden, in den Zylindern 36 längsaxial beweglich geführte Kolben 38 zu bewegen. Diese Bewegungen der Kolben 38 werden unter Zwischenschaltung von Pleueln (nicht dargestellt) in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) übersetzt, wobei die Führung der Kolben 38 über die Pleuel mittels der Kurbelwelle gleichzeitig zu einer zyklischen Hin-und-her-Bewegung der Kolben 38 führt. Das bei der Verbrennung der Frischgas-Kraftstoff-Gemische in den Brennräumen 34 entstandene Abgas wird über den Abgasstrang 32 abgeführt und durchströmt dabei die Abgasturbine 30, was zu einem
drehenden Antrieb eines Turbinenlaufrads (nicht dargestellt) führt. Diese Drehung des
Turbinenlaufrads wird mittels einer Welle 40 auf ein Verdichterlaufrad (nicht dargestellt) des Frischgasverdichters 28 übertragen, wodurch der Frischgasverdichter 28 für eine Verdichtung des über den Frischgasstrang 18 dem Verbrennungsmotor 26 zugeführten Frischgases sorgt.
Der Kraftstoffdampffilter 14 des Kraftstofftanksystems steht mit seiner bezüglich der
Entlüftungsleitung 12 und der Spülluftleitung 16 abgewandten Seite (bezogen auf dessen Filterwirkung für Kraftstoffdämpfe) über eine Umgebungsluftleitung 42 mit einem darin integrierten (ersten) Absperrventil 44 mit der Umgebung in gasleitender Verbindung, wozu die Umgebungsluftleitung 42 eine Umgebungsmündung 62 ausbildet. Das erste Absperrventil 44 ist mittels einer Steuervorrichtung 48 (z.B. der Motorsteuerung der Brennkraftmaschine) ansteuerbar, d.h. dieses kann aktiv geöffnet oder geschlossen werden. Optional kann in die Umgebungsluftleitung 42 auch ein grundsätzlich bekanntes Tankleckdiagnosemodul 46 integriert sein, wobei in diesem Fall das erste Absperrventil 44 auch integraler Bestandteil des Tankleckdiagnosemodul 46 sein kann.
Der Kraftstofftank 10 ist teilweise mit flüssigem Kraftstoff gefüllt, wobei ein Teil dieses Kraftstoffs verdampft ist, so dass in dem Kraftstofftank 10 auch Kraftstoff in gasförmigem Aggregatzustand vorliegt. Ein solches Verdampfen von Kraftstoff in dem Kraftstofftank 10 wird durch eine relativ hohe Temperatur des Kraftstoffs verstärkt, was insbesondere bei vergleichsweise hohen Umgebungstemperaturen der Fall ist. Um einen durch dieses Verdampfen bedingten, unzulässig hohen Überdruck in dem Kraftstofftank 10 zu vermeiden, ist die Möglichkeit eines zumindest teilweisen Druckausgleichs mit dem Umgebungsdruck über die Entlüftungsleitung 12 und den Kraftstoffdampffilter 14 sowie über die Umgebungsluftleitung 42 bereitgestellt, wobei durch den Kraftstoffdampffilter 14 vermieden wird, dass ein solcher Druckausgleich zu einem Entweichen von Kraftstoffdämpfen in die Umgebung führt. Ein solches Entlüften des Kraftstofftanks führt zu einer zunehmenden Sättigung des
Kraftstoffdampffilters 14, was wiederum bedingt, diesen in regelmäßigen Abständen zu regenerieren. Hierzu ist ein Spülen des Kraftstoffdampffilters 14 vorgesehen, indem
Umgebungsluft über die Umgebungsluftleitung 42 und das darin integrierte erste, dann geöffnete Absperrventil 44 angesaugt wird. Diese Umgebungsluft durchströmt den
Kraftstoffdampffilter 14 in im Vergleich zu der Durchströmung bei der Entlüftung des
Kraftstofftanks 10 entgegengesetzter Durchströmungsrichtung, wodurch in dem
Kraftstoffdampffilter 10 absorbierte Kraftstoffmoleküle durch die Umgebungsluft mitgenommen und über die Spülluftleitung 16 in den Frischgasstrang 18 eingetragen werden, wodurch dieser Kraftstoff einer Verbrennung in den Brennräumen 34 des Verbrennungsmotors 26 zugeführt wird. Ein solches Spülen des Kraftstoffdampffilters 14 ist lediglich zeitweise und stets während des Betriebs des Verbrennungsmotors 26 vorgesehen, weil nur dann der durch das Spülen des Kraftstoffdampffilters 14 in den Frischgasstrang 18 eingebrachte Kraftstoff auch sicher einer Verbrennung in den Brennräumen 34 zugeführt werden kann. Ein Einbringen in den
Frischgasstrang 18 bei einem Nichtbetrieb des Verbrennungsmotors 26 könnte dagegen dazu führen, dass der gasförmige Kraftstoff über Undichtheiten im Frischgasstrang 18 und insbesondere über eine Ansaugöffnung des Frischgasstrangs 18 in die Umgebung entweichen könnte.
Für ein Spülen des Kraftstoffdampffilters 14 ist ein ausreichendes Druckgefälle von dem Umgebungsdruck bis zu dem Druck im Frischgasstrang 18 im Bereich der Mündungen 50, 52 der Spülluftleitung 16 erforderlich, die aufgrund stark schwankender Drücke in dem
Frischgasstrang 18 nicht immer gegeben ist. Hinsichtlich des Druckgefälles von dem
Umgebungsdruck zu dem Druck im Frischgasstrang 18 im Bereich der (zweiten) Mündung 52 des zweiten Zweigs 24 der Spülluftleitung 16 liegt häufig nicht einmal ein Druckgefälle sondern ein Druckanstieg vor, weil diese zweite Mündung 52 im Bereich der sich zwischen dem
Frischgasverdichter 28 und dem Verbrennungsmotor 26 erstreckenden Ladeluftstrecke des Frischgasstrangs 18 gelegen ist, in der das Frischgas infolge der Verdichtung durch den Frischgasverdichter 28 häufig mit erhöhtem Druck vorliegt. Durch eine Anordnung dieser zweiten Mündung 52 (möglichst nahe) stromab einer Drosselklappe 54 kann zwar eine durch die Drosselklappe 54 bewirkte Druckabsenkung ausgenutzt werden; diese Druckabsenkung ist jedoch häufig nicht ausreichend, um tatsächlich ein ausreichendes Druckgefälle über der Spülluftleitung 16 zu realisieren. In diesen zweiten Zweig 24 der Spülluftleitung 16 ist daher ein Rückschlagventil 56 integriert, durch das dieser Zweig 24 der Spülluftleitung 16 selbsttätig geschlossen gehalten wird, wenn im Bereich der zweiten Mündung 52 ein Überdruck im Vergleich zu dem auf der anderen Seite des Rückschlagventils gelegenen Abschnitt des zweiten Zweigs 24 der Spülluftleitung 16 vorliegt. Ergänzend dazu ist stromauf (bezüglich der Durchströmungsrichtung beim Spülen des Kraftstoffdampffilters 14) ein aktiv mittels der Steuervorrichtung 48 ansteuerbares (zweites) Absperrventil 58 in den zweiten Zweig 24 der Spülluftleitung 16 integriert. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, infolge der Anordnung dieses Absperrventils 58 auf das Rückschlagventil 56 zu verzichten, sofern das Absperrventil 58 ausreichend überdruckfest ausgelegt ist (d.h. dieses muss bei den zumindest temporär auftretenden Überdrücken auf der Seite der Ladeluftstrecke des Frischgasstrangs 18 ausreichend dicht geschlossen halten).
Der erste Zweig der Spülluftleitung 22 mündet dagegen in einen stromauf des
Frischgasverdichters 28 gelegenen Abschnitt des Frischgasstrangs 18, wobei in den Abschnitt dieses Zweigs 22 der Spülluftleitung 16 zwischen dem Frischgasverdichter 28 und dieser (ersten) Mündung 50 ein (drittes) Absperrventil 60 integriert ist, das möglichst nah an der ersten Mündung 50 angeordnet oder vorzugsweise in diese integriert ist. In dem Abschnitt des
Frischgasstrangs 18 im Bereich der ersten Mündung 50 ist der Druck des Frischgases (im Betrieb des Frischgasverdichters 28) niedriger als in der Ladeluftstrecke, so dass bezüglich dieser ersten Mündung 50 der Spülluftleitung relativ häufig ein ausreichendes Druckgefälle im Vergleich (und ausgehend) von dem an der Umgebungsmündung 62 anliegenden
Umgebungsdruck vorliegen kann. Dies ist jedoch nicht immer der Fall, beispielsweise bei einem Betrieb eines die Brennkraftmaschine umfassenden Kraftfahrzeugs mit nicht betriebenem Verbrennungsmotor (beispielsweise aufgrund einer automatischen Start/Stopp-Funktion).
Um jederzeit ein Spülen des Kraftstoffdampffilters 14 zu ermöglichen, so dass sicher eine vollständige Sättigung desselben verhindert werden kann, umfasst das Kraftstofftanksystem der Brennkraftmaschine noch einen auch als„Spülpumpe" bezeichneten Verdichter 64, der in Form eines Kolbenverdichters und beispielsweise als Flügelzellenverdichter ausgebildet sein kann. Durch einen Betrieb dieses Verdichters 64 kann aktiv Umgebungsluft über die
Umgebungsmündung 62 angesaugt werden, die dann den Kraftstoffdampffilter 14 zu dessen Spülung durchströmt und über den Verdichter 64 bis zu der ersten Mündung 50 der
Spülluftleitung 16 gefördert wird. Das in den zweiten Zweig 52 der Spülluftleitung 16 integrierte, dann geschlossen gehaltene zweite Absperrventil 58, zumindest jedoch das sich dabei selbständig schließende Rückschlagventil 56 verhindern dabei ein Ansaugen auch von
Frischgas über die zweite Mündung 52 aus der Ladeluftstrecke des Frischgasstrangs 18. Bei einer nicht-aufgeladenen Brennkraftmaschine ohne Frischgasverdichter 28 wäre eine Spülluftleitung 16, die den ersten Zweig 22 nicht umfasst, ausreichend für eine Spülung des Kraftstoffdampffilters 14. Bei einem aufgeladenen Verbrennungsmotor gemäß dem
vorliegenden Ausgestaltungsbeispiel, kann (ausschließlich oder ergänzend) der erste Zweig 22 der Spülluftleitung 16 notwendig sein, da eine Spülung über ausschließlich den zweiten Zweig 24 häufig nicht möglich ist. Infolge der aktuellen Tendenz, den Verbrennungsmotor 26 einer Brennkraftmaschine stark entdrosselt zu betreiben, kann der Einsatz des Verdichters 64 sinnvoll oder notwendig für ein ausreichendes Spülen des Kraftstoffdampffilters 14 sein.
Da in die Umgebung entweichende Kraftstoffdämpfe potenziell umwelt-und
gesundheitsschädlich sind, ist es sinnvoll und teilweise auch gesetzlich vorgeschrieben, das Kraftstofftanksystem regelmäßig hinsichtlich einer ausreichenden Dichtheit zu prüfen. Dies soll erfindungsgemäß für zumindest einen Abschnitt des Kraftstofftanksystems unter Verwendung des auch als„Spülpumpe" genutzten Verdichters 64 erfolgen.
Hierzu ist vorgesehen, dass im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens mittels des Verdichters 64 in zumindest einem Abschnitt der Spülluftleitung 16 (und gegebenenfalls in einem oder mehreren an diesen Abschnitt der Spülluftleitung 16 gasleitend angeschlossenen weiteren Abschnitten des Kraftstofftanksystems), beispielsweise in dem Abschnitt zwischen dem Verdichter 64 und dem in den ersten Zweig 50 der Spülluftleitung 16 integrierten dritten Absperrventil 60 (bei geschlossenem dritten Absperrventil 60) eine Druckveränderung bewirkt wird, indem gemäß dem Vorgehen beim Spülen des Kraftstoffdampffilters 14 über das in die Umgebungsluftleitung integrierte, geöffnete erste Absperrventil 44 Umgebungsluft angesaugt und in den entsprechenden Abschnitt der Spülluftleitung 16 gefördert oder in diesem Abschnitt der Spülluftleitung 16 vorhandenes Gas teilweise mittels des Verdichters 64 evakuiert und in Richtung des Kraftstoffdampffilters 14 gefördert wird. Dabei werden neben dem Druck in diesem Abschnitt der Spülluftleitung 16, dessen Verlauf mittels eines Drucksensors 66 ermittelt werden kann, auch die (Antriebs-)Drehzahl eines Antriebsmotors (nicht dargestellt) des Verdichters 64 sowie die Stärke des elektrischen Stroms, mit dem dieser Antriebsmotor beaufschlagt wird, ermittelt. Durch eine Auswertung und insbesondere durch einen Vergleich dieser Parameter kann zwischen einer ausreichenden und einer nicht ausreichenden Dichtheit dieses Abschnitts der Spülluftleitung 16 unterschieden werden, wie dies beispielsweise aus der Fig. 2 ersichtlich ist.
In der Fig. 2 sind in zwei Diagrammen die (zeitgleichen) Verläufe einerseits (oberes Diagramm) der Stromstärke I (Verlaufslinien 68, 70) und andererseits (unteres Diagramm) des Drucks p (Verlaufslinien 72, 74) und der Antriebsdrehzahl n (Verlaufslinien 76, 78; prozentual im
Vergleich zu einer konstruktiv oder regelungstechnisch für den Verdichter festgelegten
Maximaldrehzahl) dargestellt, wobei für jeden dieser Parameter einerseits der Verlauf bei (bekanntermaßen) bestmöglicher Dichtheit dieses Abschnitts der Spülluftleitung 16 (dicke Strichstärke) und andererseits der Verlauf bei einer bekannten Undichtheit gemäß einem Referenzleck mit einer Größe von 0,5 mm (dünne Strichstärke) gegenübergestellt sind. Dabei setzt die Unterscheidung zwischen ausreichend und nicht ausreichend dicht gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren einen definierten Betriebszustand des Kraftstofftanksystems beziehungsweise des zu prüfenden Abschnitts voraus, der für das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 durch die Erzeugung eines in beiden Fällen annähernd gleichen (mittleren) Drucks p in dem zu prüfenden Abschnitt definiert ist. Zu erkennen ist, dass zur Erzeugung eines im Wesentlichen gleichgroßen mittleren Drucks p in dem zu prüfenden Abschnitt der Spülluftleitung 16, einerseits bei bekanntermaßen dichtem Abschnitt und andererseits bei bekannter
Undichtheit dieses Abschnitts, unterschiedliche Betriebsparameter des Verdichters 64 erforderlich sind, wobei bei undichtem Abschnitt sowohl die Antriebsdrehzahl n als auch die Stromstärke I deutlich größer sind (zudem schwankt die Stromstärke I deutlich stärker). Werden somit anhand der Verläufe der Stromstärke I und der Antriebsdrehzahl n, die für den bekanntermaßen bestmöglich dichten Abschnitt der Spülluftleitung ermittelt wurden, Sollwerte oder Sollwertbereiche für diese Betriebsparameter des Verdichters 64 ermittelt, kann anschließend regelmäßig durch die Erzeugung desselben oder eines vergleichbaren
Betriebszustands (definiert durch den für die Ermittlung der Sollwerte oder Sollwertbereiche erzeugten mittleren Druck p) verglichen werden, ob die dann ermittelten Werte oder
Wertverläufe dieser Betriebsparameter definierte Abweichungen gegenüber den Sollwerten oder Sollwertbereichen aufweisen, woraus dann auf eine ausreichende (keine oder unterhalb eines Grenzwerts liegende Abweichungen) oder nicht ausreichende (relativ große
Abweichungen) Dichtheit geschlossen werden kann.
Die Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltungsform einer Brennkraftmaschine, bei der das
Kraftstofftanksystem gegenüber demjenigen der Brennkraftmaschine gemäß der Fig. 1 leicht abgewandelt ist. Konkret ist vorgesehen, das bei dem Kraftstofftanksystem gemäß der Fig. 1 in den zweiten Zweig 24 der Spülluftleitung 16 integrierte zweite Absperrventil 58 stromauf (bezüglich der Durchströmung der Spülluftleitung 16 beim Spülen des Kraftstoffdampffilters 14) der Abzweigung 20 anzuordnen. Hinsichtlich der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Prüfung des zwischen dem Verdichter 64 und dem der ersten Mündung 50 zugeordneten dritten Absperrventils 60 angeordneten Abschnitts der Spülluftleitung 16 hat diese geänderte
Anordnung des zweiten Absperrventils keine Auswirkungen. Ermöglicht wird dagegen jedoch eine Prüfung der Abschnitte der Spülluftleitung 16, die zum einen zwischen diesem zweiten Absperrventil 58 und dem Verdichter 64 und zum anderen zwischen der Abzweigung 20 und dem Rückschlagventil 56 in dem zweiten Zweig 24 der Spülluftleitung 16 angeordnet sind. Durch ein Schließen des zweiten Absperrventils 58 kann mittels des Verdichters 64 in diesen Abschnitten der Spülluftleitung 16 ein definiertes Druckniveau und damit ein definierter Betriebszustand eingestellt werden (wozu der Drucksensor 66 an einer Stelle in diesen Abeschnitten angeordnet werden könnte), was ermöglicht, durch einen Vergleich der für das Einstellen dieses Betriebszustands erforderlichen Betriebsparameter des Verdichters 64 zwischen einer ausreichenden und einer nicht ausreichenden Dichtigkeit zu unterscheiden, wie dies anhand der Fig. 2 erläutert worden ist. Dabei kann vorgesehen sein, diese Abschnitte der Spülluftleitung 16 zu evakuieren, wobei das evakuierte Gas über die erste Mündung 50 der Spülluftleitung 16 in den Frischgasstrang 18 ausgestoßen wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit einer Erzeugung eines definierten Überdrucks, wobei dieser dann so bemessen sein sollte, dass weiterhin ein sicheres Geschlossenhalten des Rückschlagventils 56 gewährleistet ist.
Bezugszeichenliste Kraftstofflank
Entlüftungsleitung
Kraftstoffdampffilter
Spülluftleitung
Frischgasstrang
Verzweigung der Spülluftleitung
erster Zweig der Spülluftleitung
zweiter Zweig der Spülluftleitung
Verbrennungsmotor
Frischgasverdichter
Abgasturbine
Abgasstrang
Brennraum des Verbrennungsmotors
Zylinder des Verbrennungsmotors
Kolben des Verbrennungsmotors
Welle
Umgebungsluftleitung
(erstes) Absperrventil
Tankleckdiagnosemodul
Steuervorrichtung
erste Mündung der Spülluftleitung
zweite Mündung der Spülluftleitung
Drosselklappe
Rückschlagventil
(zweites) Absperrventil
(drittes) Absperrventil
Umgebungsmündung
Verdichter
Drucksensor
Verlauf der Stromstärke I bei dichtem Abschnitt Verlauf der Stromstärke I bei undichtem Abschnitt Verlauf des Drucks p bei dichtem Abschnitt
Verlauf des Drucks p bei undichtem Abschnitt
Verlauf der Antriebsdrehzahl n bei dichtem Abschnitt Verlauf der Antriebsdrehzahl n bei undichtem Abschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Prüfung der Dichtheit eines Kraftstofftanksystems einer
Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstofftanksystem
einen Kraftstofftank (10),
einen Kraftstoffdampffilter (14), der in fluidleitender Verbindung mit einer
Umgebungsmündung (62) steht,
eine von dem Kraftstofftank (10) zu dem Kraftstoffdampffilter (14) führende Entlüftungsleitung (12),
eine von dem Kraftstoffdampffilter (14) zu einem Frischgasstrang (18) der Brennkraftmaschine führende Spülluftleitung (16),
einen in die Spülluftleitung (16) integrierten Verdichter (64) und
ein in die Spülluftleitung (16) integriertes Absperrventil (60), das zwischen einer Mündung (50) der Spülluftleitung (16) in den Frischgasstrang (18) und dem Verdichter (64) angeordnet ist, umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Vergleich mindestens eines bei einem definierten Betriebszustand des Kraftstofftanksystems ermittelten Werts oder Wertverlaufs eines Parameters, der einem Betriebsparameter des Verdichters (64) oder dem Druck in zumindest einem zu prüfenden Abschnitt der Spülluftleitung (16) entspricht, mit einem dazugehörigen, diesen Betriebszustand repräsentierenden Sollwert oder Sollwertbereich, der einer ausreichenden Dichtheit entspricht, zwischen ausreichender und nicht ausreichender Dichtheit unterschieden wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verdichters (64) in dem zu prüfenden Abschnitt ein Überdruck erzeugt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als
Betriebsparameter die Stärke des elektrischen Stroms, mit der ein Antriebsmotor des Verdichters (64) beaufschlagt wird, und/oder die Antriebsdrehzahl des Verdichters (64) genutzt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck, die
Stromstärke und die Antriebsdrehzahl genutzt werden, wobei einer dieser Parameter zur Definition des Betriebszustands herangezogen wird und die beiden anderen Parameter mit jeweils einen Sollwert oder Sollwertebereich verglichen werden.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (64) gemäß einer ersten Förderrichtung und anschließend gemäß einer zweiten Förderrichtung betrieben wird, um nacheinander zwei auf unterschiedlichen Seiten des Verdichters (64) gelegene Abschnitte der Spülluftleitung (16) zu prüfen.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Kolbenverdichters.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer Brennkraftmaschine, bei der zwischen dem Kraftstoffdampffilter (14) und der Umgebungsmündung (68) ein Absperrventil (44) in eine
Umgebungsluftleitung (42) integriert ist.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer Brennkraftmaschine, bei der die Spülluftleitung (16) verzweigt ist, wobei eine erste Mündung (50) in den Frischgasstrang (18) stromauf eines in den
Frischgasstrang (18) integrierten Frischgasverdichters (28) und eine zweite Mündung (52) der Spülluftleitung (16) in den Frischgasstrang (18) stromab des Frischgasverdichters (28) angeordnet ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer
Brennkraftmaschine, bei der der Verdichter (64) zwischen der Verzweigung (20) einerseits und der ersten Mündung (50) oder der zweiten Mündung (52) andererseits in die
Spülluftleitung (16) integriert ist.
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer Brennkraftmaschine, bei der dem Kraftstoffdampffilter (14) ein Tankleckdiagnosemodul (46) zugeordnet ist.
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