WO2001009504A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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WO2001009504A1
WO2001009504A1 PCT/DE2000/001996 DE0001996W WO0109504A1 WO 2001009504 A1 WO2001009504 A1 WO 2001009504A1 DE 0001996 W DE0001996 W DE 0001996W WO 0109504 A1 WO0109504 A1 WO 0109504A1
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Gholamabas Esteghlal
Georg Mallebrein
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02D41/0042—Controlling the combustible mixture as a function of the canister purging, e.g. control of injected fuel to compensate for deviation of air fuel ratio when purging

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, in which a mixture of air and fuel from a tank is supplied to a combustion chamber via an activated carbon filter and via a tank ventilation valve.
  • the invention also relates to a control device for an internal combustion engine and an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle.
  • the tank ventilation system that functions in this way has the task, in particular, of the entire combustion mixture to maintain the desired degree of fatness, regardless of how far the Aktivkohlefil he is saturated with hydrocarbons. For this purpose, the amount of fuel injected is correspondingly reduced when the tank ventilation valve is open.
  • a current hydrocarbon concentration of the regeneration gas flow - also called loading - can be adapted and the injected fuel quantity based on this current hydrocarbon concentration be corrected or controlled and / or regulated.
  • This adaptation of the hydrocarbon concentration of the regeneration gas flow cannot take place as quickly as desired, since the delay time of the distance between the respective injection valve and the lambda probe in the exhaust gas flow limits the maximum adaptation speed.
  • the physical hydrocarbon concentration curve is not continuous. In particular, jumps in concentration occur when the
  • Activated carbon filtering does not have sufficient buffering and the regeneration gas mass flow z.
  • the object is also achieved in a corresponding manner in a control device or an internal combustion engine of the type mentioned at the outset.
  • a tank outgassing model that adapts the hydrocarbon gas production in the tank and / or a model of the activated carbon filter is provided in order to use the tank outgassing model and / or the model of the activated carbon filter to determine the hydrocarbon concentration to predict the location of the tank ventilation valve and, based on this prediction, to generate the correction value safely and quickly even after breaks in regeneration, so that
  • Lambda deviations in dynamic engine operation can be reduced to such an extent that even a sensitive driver cannot perceive them.
  • control element which is provided for a control device of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.
  • a program is stored on the control element, which is executable on a computing device, in particular on a microprocessor, and is suitable for executing the method according to the invention.
  • the invention is thus implemented by a program stored on the control element, so that this control element provided with the program represents the invention in the same way as the method, for the execution of which the program is suitable.
  • an electrical storage medium can be used as the control element, for example a read-only memory or a flash memory.
  • FIG. 1 schematically shows, in the form of functional blocks, an overview of a system with tank ventilation, which executes a preferred exemplary embodiment of the control method
  • FIG. 2 shows schematically functional blocks of the functional block 10 according to FIG. 1, which contains the tank outgassing model and the model of the activated carbon filter, and
  • Figure 3 shows schematically a for calculating the Activated carbon filter model serving volume flow model.
  • the exemplary embodiment describes the control and / or regulating method according to the invention by way of example for a motor vehicle gasoline engine with direct injection, and the method has a combination of an activated carbon filter model with a tank outgassing model.
  • a gasoline engine 1 is shown by (not shown)
  • Injection valves injected an injection quantity rk determined using the control method according to the invention, which as a function of a control rlp, a lambda setpoint (lamsbg), an output variable for a with a lambda probe 7 in the exhaust pipe 6 of the
  • Gasoline engine 1 connected lambda control 8 and a correction term of a tank ventilation system 9 is calculated.
  • An electrically controllable tank ventilation valve (TEV) 2 is provided in a pipe leading from a (not shown) gas tank via an activated carbon filter (also not shown), which is acted upon by a signal tateout in the tank ventilation phases.
  • the regeneration gas flow through the TEV 2 is admixed to the air flow sucked in by the gasoline engine 1 in a suction pipe 4 downstream of a throttle valve.
  • An exhaust gas recirculation valve 3 is also provided in an exhaust gas recirculation pipe 5.
  • a block 11 calculates a desired flushing current, which in the form of the signal stesoll is fed to a block 12, which calculates the duty cycle of the signal tateout required for the tank ventilation phases by the tank ventilation valve 2 and outputs this signal tateout to the TEV 2.
  • the correction issued by the tank ventilation system 9 erm The correction or regulation of the injected fuel quantity rk is calculated in a function block 13 from the actual mass flow mste of the TEV 2 and the current hydrocarbon concentration or loading ftead of the regeneration gas flow.
  • rkte mste / (nmot x KUMSRL) x ftead, where mste is an actual TEV mass flow, ftead is a hydrocarbon concentration of
  • Regeneration gas with a value range of (0 ... 30), nmot an engine speed and
  • KUMSRL are a conversion constant for the air mass in relative filling.
  • the input variable of function block 10 is a product called fkakormt from a lambda control value frm and the relative lambda deviation of an actual lambda value (lamsoni) from a lambda setpoint (lamsons).
  • FIG. 2 shows details of the function block 10, which forms an "observer” for the hydrocarbon concentration of the regeneration gas and, as essential components, the tank outgassing model 102, which adapts the hydrocarbon gas production in the tank, and the activated carbon feeder model 103, which models the behavior of an activated carbon filter.
  • the branch consisting of the tank degassing model 102, the activated carbon filter model 103 and a delay unit 104 generates a predictive value khctev for the one to be expected at the TEV 2
  • the delay unit 104 delays the predictive value khcakf of the activated carbon filter model by the gas transport time from the activated carbon filter to the tank ventilation valve 2.
  • the delayed predictive value khctev is compared with the im
  • Integration block 101 produced fast adaptation value dkhc of the hydrocarbon concentration to the load ftead, which represents the output value of function block 10, i. H. the hydrocarbon concentration of the regeneration gas. This is done as follows:
  • khcobs is the sum of the fast adaptation value dkhc and that of Delay element 104 output value khctev calculated.
  • the block 10 predicting the hydrocarbon concentration of the regeneration gas stream at the TEV 2 has the following function:
  • a current deviation between a physical hydrocarbon concentration and a hydrocarbon concentration ftead calculated in the tank ventilation function results in a mixture correction factor fkakormt ⁇ 1.0.
  • the course of the hydrocarbon concentration can be predicted with the aid of the method according to the invention. There is, so to speak, a feedforward control for the hydrocarbon concentration. As a result, lambda sensors are significantly smaller during tank ventilation.
  • FIG. 3 shows a volume flow model of the activated carbon filter.
  • Input variables in the activated carbon filter model 103 are: - Mass flow rate sucked out by the TEV 2.
  • the starting variable is the hydrocarbon concentration khcakf at the outlet of the activated carbon filter.
  • volume flow right chamber in coal mkgepu / (ro_Kr * ftho) volume flow (hydrocarbon + air) left chamber made of coal: vg ⁇ st ⁇
  • ro_Lu Standard density air at 0 degrees Celsius and 1013 mbar ftho:
  • the activated carbon filter is divided into a carbon half and an air half.
  • the air half is in turn divided into a right half (inflow from tank) and a left half (outflow towards TEV).
  • mkugep mste mkausg MIN (, * [1-fakpuf]) ro Kr norm * ftho ftho 2 * ftho
  • the flush volume flow is composed of air and fuel vapor. Only the fuel vapor flow mksp is of interest, but first the entire volume flow must be considered:
  • Total particle flow air flow + proportional portion of fuel vapor flow
  • the desorption component can also become negative (KAKFAD has negative values).
  • the degree of buffer, the storage capacity and the ease of desorption of the activated carbon are application parameters. This allows the model to be adapted to all common activated carbon filters.
  • Regulating procedures used activated carbon filter model can be at low speed values and fully loaded activated carbon filter during the tank ventilation phases by observing the injection time and the duty cycle tateout of the TEV 2 z. B. observe with the help of an oscilloscope, if the air mass of the engine has been recorded beforehand and a basic injection time has been calculated. The deviation of the actual injection time from the minimum injection time is a measure of the correction of the tank ventilation with the hip of the activated carbon filter mode 11s. The mass flow through the tank ventilation valve must be recorded.
  • the load adapted in the control unit is now the proportionality factor between mass flow and injection reduction. According to the method according to the invention, this proportionality factor must be smaller in the case of positive load jumps.
  • the above functional verification of the function of the activated carbon filter by observing the injection time and the duty cycle on the TEV 2 can be carried out particularly in vehicles with an unbuffered activated carbon filter.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs beschrieben, bei dem ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff aus einem Tank über ein Aktivkohlefilter und über ein Tankentlüftungsventil (2) einem Brennraum zugeführt wird. Das Tankentlüftungsventil (2) wird in Abhängigkeit von einem Tankausgasungmodell (10) und/oder einem Aktivkohlefiltermodel (10) gesteuert und/oder geregelt wird.

Description

VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER BRENNKRAFTMASCHINE INSBESONDERE EINES KRAFTFAHRZEUGS
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff aus einem Tank über ein Aktivkohlefilter und über ein Tankentlüftungsventü einem Brennraum zugeführt: wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Bei Fahrzeugen mit benzingetriebenen Motoren fällt im Kraftstofftank je nach Kraftstofftemperatur, Kraftstoffsorte und Außendruck eine unterschiedliche Menge von Kraftstoffdampf an. Dieser Kraftstoffdampf wird bei heutigen Benzin-Einspritzmotoren zunächst in einem
Aktivkohlefilter aufgefangen und dann in dafür vorgesehenen Tankentlüftungsphasen über ein elektrisch ansteuerbares Tankentlüftungsventü dem in den Motor angesaugten Luftstrom zugemischt.
Die derart funktionierende Tankentlüftung hat dabei insbesondere die Aufgabe, das gesamte Verbrennungsgemisch auf dem gewünschten Fettigkeitsgrad zu halten, und zwar möglichst unabhängig davon, wie weit das Aktivkohlefil er mit Kohlenwasserstoffen gesättigt ist. Dazu wird die eingespritzte Kraftstoffmenge bei geöffnetem Tankentlüftungsventü entsprechend reduziert.
Aus einer Bilanz des aktuellen Gasmassenstroms über das Tankentlüftungsventü, des aktuellen, vom Motor benötigten Kraftstoffström sowie des aktuellen Lambdawerts und der durch die Lambdaregelung bereits erfolgten Gemischkorrektur kann eine aktuelle Kohlenwasserstoffkonzentration des Regeneriergasstroms - auch Beladung genannt - adaptiert werden und die eingespritzte Kraftstoffmenge aufgrund dieser aktuellen Kohlenwasserstoffkonzentration korrigiert bzw. gesteuert und/oder geregelt werden. Diese Adaption der Kohlenwasserstoffkonzentration des Regeneriergasstroms kann nicht beliebig schnell geschehen, da die Verzögerungszeit der Strecke zwischen dem jeweiligen Einspritzventil und der Lambdasonde im Abgasstrom die maximale Adaptionsgeschwindigkeit begrenzt.
Während des Adaptionsprozesses verändert sich die aktuelle Kohlenwasserstoffkonzentration des Regeneriergasstroms so lange, bis der Lambdaregler auf seinen Neutralwert λ = 1 gelaufen ist bzw. bis die Gemischabweichung zu Null geworden ist.
In der Praxis ist der physikalische Kohlenwasserstoffkonzentrationsverlauf nicht stetig. Insbesondere treten Konzentrationssprünge auf, wenn die
Aktivkohlefilterung keine ausreichende Pufferung besitzt und sich der Regeneriergasmassenstrom z. B. nach Regenerierpausen schnell ändert. In diesem Fall ist mit sprungartigen vorübergehenden Abweichungen vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis , d. h. vom Wert λ = 1 zu rechnen. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das die bei schnellen Änderungen des Regeneriergasmassenstroms sich einstellenden Sprünge berücksichtigen kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Tankentlüftungsventü in Abhängigkeit von einem Tankausgasungmodell gesteuert und/oder geregelt wird.
Diese Aufgabe wird ebenfalls bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Tankentlüftungsventü in Abhängigkeit von einem Aktivkohlefiltermodell gesteuert und/oder geregelt wird.
Die Aufgabe wird weiterhin bei einem Steuergerät bzw. einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art auf entsprechende Weise gelöst.
Bei der den Korrekturwert zur Korrektur der Ξinspritz enge berechnenden Regelung für die Berücksichtigung des aktuellen Kohlenwasserstoffanteils im Regeneriergasstrom ist ein die Kohlenwasserstoffgasproduktion im Tank adaptierendes Tankausgasungsmodell und/oder ein Modell des Aktivkohlefilters vorgesehen, um mit Hilfe des Tankausgasungsmodells und/oder des Modells des Aktivkohlefilters die Kohlenwasserstoffkonzentration arn Ort des Tankentlüftungsventils vorherzusagen und aufgrund dieser Vorhersage den Korrekturwert selbst nach Regenerierpausen sicher und schnell zu erzeugen, so dass
Lambdaabweichungεn bei dynamischem Motorbetrieb soweit reduziert werden können, dass sie auch von einem sensiblen Fahrer nicht wahrnehmbar sind.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen is . Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist . In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
Figur 1 zeigt schematisch in Form von Funktionsblöcken eine Übersicht eines ein bevorzugtes Ausführungsbεispiel des Regelungsverf hrens ausführenden Systems mit Tankentlüftung,
Figur 2 zeigt schematisch Funktionsblöcke des das Tankausgasungsmodell und das Modell des Aktivkohlefilters enthaltenden Funktionsblocks 10 gemäß Figur 1 , und
Figur 3 zeigt schematisch ein zur Berechnung des Aktivkohlefiltermodells dienendes Volumenstrommodell.
Das Ausführungsbeispiel beschreibt das erfindungsgemäße Steuerungs- und/oder Regelungsverfahren beispielhaft für einen Kraftfahrzeug-Benzinmotor mit Direkteinspritzung, und das Verfahren weist eine Kombination eines Aktivkohlefiltermodells mit einem Tankausgasungsmodell auf.
In der in Figur 1 schematisch dargestellten Systemübersicht wird einem Benzinmotor 1 durch (nicht gezeigte)
Einspritzventile eine unter Einsatz des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens ermittelte Einspritzmenge rk eingespritzt, die als Funktion einer Versteuerung rlp, eines Lambdasollwerts (lamsbg) , einer Ausgangsgröße fr einer mit einer Lambdasonde 7 im Abgasrohr 6 des
Benzinmotors 1 verbundenen Lambdaregelung 8 und eines Korrekturterms rkte eines Tankentlüftungssystems 9 berechnet wird. In einem von einem (nicht gezeigten) Benzintank über ein (ebenfalls nicht gezeigtes) Aktivkohlefilter führenden Rohr ist ein elektrisch ansteuerbares Tankentlüftunsventil (TEV) 2 vorgesehen, welches in den Tankentlüftungsphasen mit einem Signal tateout beaufschlagt wird. Der Regeneriergasstrom durch das TEV 2 wird dem vom Benzinmotor 1 angesaugten Luftstrom in einem Ansaugrohr 4 stromabwärts von einer Drosselklappe beigemischt. In einem Abgasrückführungsrohr 5 ist außerdem ein Abgasrückführventil 3 vorgesehen.
Im Tankentlüftungssystem 9 berechnet ein Block 11 einen gewünschten Spülstrom, der in Form des Signals stesoll einem Block 12 zugeführt wird, der das für die Tankentlüftungsphasen durch das Tankentlüftungsventü 2 benötigte Tastverhältnis des Signals tateout berechnet und dieses Signal tateout an das TEV 2 ausgibt.
Der vom Tankentlüftungssystem 9 ausgegebene Korrektur erm rkte zur Korrektur bzw. zur Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge rk wird in einem Funktionsblock 13 aus dem Istmassenstrom mste des TEV 2 und der aktuellen Kohlenwasserstoffkonzentration oder Beladung ftead des Regeneriergasstroms berechnet .
Für die Berechnung des Korrekturterms rkte im Funktionsblock 13 gilt :
rkte = mste / ( nmot x KUMSRL ) x ftead, worin mste einen TEV-Istmassenstrom, ftead eine Kohlenwasserstoffkonzentration des
Regeneriergases mit einem Wertebereich von (0...30), nmot eine Motordrehzahl und
KUMSRL eine Umrechnungskonstante für die Luftmasse in relative Füllung sind.
In einem Funktionsblock 10 manifestieren sich die Funktionen eines erfindungsgemäß vorgesehen Tankausgasungsmodells 102 sowie eines
Aktivkohlefiltermodells 103, wie sie nachstehend anhand der Figur 2 näher erläutert werden.
Eingangsgröße des Funktionsblocks 10 ist ein mit fkakormt bezeichnetes Produkt aus einem Lambdaregelwert frm und der relativen Lambdaabweichung eines Lambdaistwerts (lamsoni) von einem Lambdasollwert (lamsons) .
Figur 2 zeigt Details des Funktionsblocks 10, der einen "Beobachter" für die Kohlenwasserstoffkonzentration des Regeneriergases bildet und als wesentliche Komponenten das Tankausgasungsmodell 102, welches eine Adaption der Kohlenwasserstoffgasproduktion im Tank bewirkt, und das Aktivkohlefütεrmodell 103 aufweist, welches das Verhalten eines Aktivkohlefilters modellhaft nachbildet. Zunächst wird aus der, wie zuvor geschildert, berechneten Eingangsgröße fkakormt in einem einen Integrator bildenden Funktionsblock 101 eine schnelle Adaption einer Kohlenwasserstoffkonzentrationsabweichung ausgeführt und ein entsprechender Adaptionswert dkhc ausgegeben.
Der aus dem Tankausgasungsmodell 102, dem Aktivkohlefiltermodell 103 und einer Verzögerungseinheit 104 bestehende Zweig erzeugt einen Vorhersagεwert khctev für die am TEV 2 zu erwartende
Kohlenwasserstoffkonzentration . Dabei verzögert die Verzögerungsεinheit 104 den Vorhersagewert khcakf des Aktivkohlefiltermodells um die Gastransportzeit vom Aktivkohlefilter zum Tankentlüftungsventü 2. Der verzögεrtε Vorhersagewerte khctev wird mit dem im
Integrationsblock 101 εrzeugten schnellen Adaptionswert dkhc dεr Kohlenwasserstoffkonzentration zu der den Ausgangswert des Funktionsblocks 10 darstellenden Beladung ftead, d. h. der Kohlenwasserstoffkonzentration des Regeneriergases, verknüpft. Dies wird wie folgt ausgeführt:
ftead = FUMRBRK x khcobs , mit khcobs = dkhc + khctev wobei
FUMRBRK (Umrechnungsfaktor) = 30, khctev die Kohlenwasserstoffkonzentration aus dem
Aktivkohlefiltermodell 103, und dkhc die nötige verbleibende Gemischkorrektur
angeben,
Somit ist der Ausgangswert ftead des Funktionsblocks 10 das Produkt einer Kohlenwasserstoffkonzεntration im Bereich 0 ... 1 mit einem Umrechnungsfaktor FUMRBRK=30. khcobs wird aus der Summe des schnellen Adaptionswerts dkhc und des vom Verzögεrungsglied 104 ausgegebenen Wert khctev berechnet. Insbesondere hat der die Kohlenwasserstoffkonzεntration des Regeneriergasstroms am TEV 2 vorhersagende Block 10 folgende Funktionsweise:
Eine aktuεlle Abweichung zwischen einεr physikalischen Kohlenwassεrstoffkonzεntration und einer in der Tankentlüftungsfunktion errechnetεn Kohlenwasserstoffkonzentration ftead bewirkt einen Gemischkorrekturfaktor fkakormt ≠ 1,0.
Beispielsweisε sei ftead zu klein. Dann ist fkakormt < 1,0, da die Kohlenwasserstoffmεnge durch das TEV 2 zu wenig berücksichtigt wird. Dann steigt dkhc an. Durch die integrierendε Funktion dεs die Ausgasung adaptierenden Tankausgasungsmodells 102 steigt dessen Ausgangsgröße kausg bei positivem Wert dkhc. Diεs bεwirkt, dass die Ausgangsgröße khcakf des Aktivkohlefiltermodells 103 und dann der durch das Verzögerungsglied 104 verzögerte Wert khctev bei gleichem Spülstrom auch steigεn. Diε zur
Bεrεchnung des Einspritzkorrekturtεrms rktε im Funktionsblock 13 herangezogene Ausgangsgröße ftεad des Funktionsblocks 10 steigt so langε an, bis dεr εchte Wert der Kohlenwassεrstoffkonzεntration εrreicht ist.
Mit Hilfe des erfindungsgεmäßen Verfahren lässt sich der Kohlenwasserstoffkonzentrationsverlauf voraussagen. Es existiert sozusagen einε Vorsteuerung für die Kohlenwasserstoffkonzεntration . Dadurch sind Lambdafεhlεr während der Tankεntlüf ung dεutlich kleiner.
Die Funktion des Aktivkohlefütεrmodεlls 103 bεwirkt, dass, wεnn z . B . nach εiner längeren Spülpause die Tankεntlüftung εrnεut das TEV 2 aufsteuert, die Einspritzzeit von Anfang an deutlich stärker reduziert wird als ohne ein
Aktivkohlefütεrmodell . Wenn kein Aktivkohlefiltermodell eingebaut wäre, wäre in diesem Fall eine gewisse Lambdaabweichung dεtεktiεrbar .
Nachstehend wird bezogen auf die Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des Aktivkohlefütεrmodεlls 103 beschrieben. Dabei stellt die Figur 3 ein Volumenstrommodell dεs Aktivkohlεfiltεrs dar.
Eingangsgrößen in das Aktivkohlεfiltermodell 103 sind: - vom TEV 2 abgεsaugtεr Massεnstrom mste Ausgasmassenstrom mkausg.
Ausgangsgröße ist die Kohlenwassεrstoffkonzentration khcakf am Ausgang des Aktivkohlefilters.
Zu dem in Figur 3 gezεigtεn Volumεnstrommodell eines Akivkohlεfiltεrs gelten folgende Bemerkungen zu Bezeichnungen und Umrechnungen:
Volumenstrom Kraftstoffdampfström aus Tank: mkausg / ( ro_Kr * ftho ) Volumenstrom Luftmassenstrom in TEV: mste / ( ro_Lu * ftho ) Volumεnstrom ungepuffert von rεchts nach links TEV: mkugεp / ( ro_Kr * ftho )
Volumenstro rechte Kammer in Kohle: mkgepu / ( ro_Kr * ftho ) Volumenstrom (Kohlenwassεrstoff + Luft) linke Kammer aus Kohle: vgεstε
ro__Kr :
Normdichtε Kraftstoffdampf bei 0 Grad Celsius und 1013 mbar
ro_Lu : Normdichte Luft bei 0 Grad Celsius und 1013 mbar ftho:
Faktor Temperatur und Dichtekompεnsation
Es gelte ro_Kr = 2 * ro_Lu
Das Aktivkohlefilter wird unterteilt in eine Kohlehälfte und eine Lufthälfte. Die Lufthälfte wird wiederum unterteilt in eine rechte Hälfte (Zufluss aus Tank) und eine linke Hälftε (Abfluss Richtung TEV) .
Volumεnstrombüanz rεchtε Kammer:
Aus dem Tank ausströmender Kraftstoffdampf wird zu einem Teil direkt Richtung TEV 2 abgesaugt (mkugep) . Der andere Teil (mkgεpu) wird zunächst von der Kohle absorbiert und erhöht dort die Kohlenwasserstoffkonzεntration.
Wεnn man berücksichtigt, dass "mkugep/ro_Kr_norm*ftho" nicht größer als "mste/ftho" werden darf, lässt sich somit die Volumenstrombilanz der rechten Seite aufstellεn:
Bεrechnung: mkugep
mkugep mste mkausg = MIN ( , * [1-fakpuf] ) ro Kr norm*ftho ftho 2*ftho
Berεchnung: mkgεpu
mkgepu mkausg mkugep ro Kr norm* ftho ro Kr norm*ftho ro Kr norm*ftho Volumenstrombilanz der linken Kammer:
mste mkugep vgeste= - ro_Lu_norm*ftho ro_Kr_norm*ftho
Bemerkung: bei mste wird mit der Dichte ro_Lu_norm gerechnet, da mste auf Luft bezogen ist.
Spülmassenstrom Kraftstoffdampf aus der Kohlε (mksp) :
Dεr Spülvolumεnstrom vgεstε sεtzt sich zusammen aus Luft und Kraftstoffdampf . Von Interesse ist nur der Kraftstoffdampfström mksp, zunächst muss aber der gesamte Volumenstrom betrachtet werden:
vgeste = vlste + vkstε
(Gesamter Teilchenstrom = Luftstrom + Proportio- nalanteil Kraftstoffdampfström)
Bemerkung: Wie unten beschriebεn, unterscheidet man zwischen einem Proportionalanteil des Kraftstoffmassenstroms und einem Desorbtionsanteil .
Der Desorbtionsantεil kann auch nεgativ wεrden (KAKFAD hat negativε Werte) .
vlste = ( 1 - khcch ) * vgεste (Luftvolumenstrom in Abhängigkeit von der Beladung der Kohle)
vkstε = khcch * vgeste
(proportionaler Kraftstoffvolumenstrom in Abhängigkεit von dεr Beladung der Kohle) Desorbtionsgleichung :
mksp = f [vkste + KAKFAD (vgestε ) *vlstε*khcch]
Λ Λ
Proportionalanteil Desorbtionsantεil
Kraftstoffbilanz Kohle/Vεrlust-Kraftstoff :
mkcakfh = mkgepu - mksp
(von Kohle aufgenommener HC-Massenstrom = hineinströmεnder Massenstrom - ausströmender Massenstrom)
Verlust beim Überlauf n des Aktivkohlefilters :
Wenn das Aktivkohlefilter voll ist, dann ist mkcakfh=Null Die Differεnz wird als Kohlεnwassεrstoffverlust gebucht: mkverlte .
Im Gegensatz zu bisherigen Konzepten ist der Kohlenwasserstoffkonzentrationsverlauf am Ausgang des Aktivkohlefilters voraussagbar. Damit ist einε Versteuerung für die Kohlenwasserstoffkonzentration geschaffen. Lambdafehler während dεr Tankentlüftung werdεn dεutlich klεinεr. Bei der Benzin-Direkteinspritzung werden Abweichungen zwischen Istmoment und Fahrerwunschmoment weitgehend vermieden.
Der Puffergrad, die Speicherkapazität und die Desorbtionsfreudigkeit der Aktivkohle sind Applikationsparametεr . Damit kann das Modell an alle üblichen Aktivkohlefilter angepasst werden.
Die Wirkung des bεi einεm erfindungsgemäßen Regelungsverf hrεn eingesεtztεn Aktivkohlefiltermodells lässt sich bei niedrigen Drehzahlwerten und voll beladenem Aktivkohlefilter während der Tankentlüftungsphasεn durch Beobachtung der Einspritzzeit und des Tastverhältnisses tateout des TEV 2 z. B. mit Hilfe eines Oszilloskops beobachten, wenn vorher die Luftmasse des Motors erfasst und εine Basiseinspritzzeit berechnet wurde. Die Abweichung der wirklichen Einspritzzeit von der bεrεchnεten Einspritzzeit ist ein Maß für die Korrεktur dεr Tankεntlüftung mit Hüf des Aktivkohlefiltermode11s . Der Massenstrom durch das Tankentlüftungsventü ist zu erfassen. Die im Stεuεrgerät adaptierte Beladung ist jetzt der Proportionalitätsfaktor zwischen Massenstrom und Einspritzreduktion. Gemäß dem erfindungsgεmäßen Verfahren muss dieser Proportionalitätsfaktor bei positiven Lastsprüngen kleinεr werden.
Der obige Funktionsnachwεis dεr Funktion dεs Aktivkohlεfilters durch Beobachtung der Einspritzzeit und des Tastverhältnisses am TEV 2 lässt sich besondεrs bεi Fahrzεugen mit einem ungepufferten Aktivkohlefilter durchführen.

Claims

Ansprüchε
1. Verfahren zum Betrεibεn einer Brennkraftmaschine (1) insbesonderε εinεs Kraftfahrzεugs , bεi dεm εin Gεmisch aus Luft und Kraftstoff aus εinem Tank über ein Aktivkohlefütεr und übεr εin Tankεntlüftungsvεntü (2) εinεm Brεnnraum zugεführt wird, dadurch gεkεnnzεichnet , dass das Tankentlüf ungsventü (2) in Abhängigkeit von einem Tankausgasungmodell (10, 102) gesteuert und/oder geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekεnnzeichnet, dass aus εiner Abweichung (fkakormt) ein Vorhersagewert (khctev) für die zu erwartende Kohlenwasssεrstoffkonzεntration am Ort dεs Tankentlüftungsventils (2) ermittεlt wird.
3. Vεrfahrεn nach Anspruch 2, dadurch gekεnnzeichnet , dass die Abwεichung (fkakormt) aus dεm Produkt εines von einer
Lambdaregelung (8) erzeugten ersten Gemischkorrekturwerts (frm) und einer Lambdaabweichung eines Lamdaistwerts (lamsoni) von einem Lambdasollwert (lamsons) ermittεlt wird.
4. Vεrfahren nach einεm der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhersagewert (khctev) mittels einer Verzögerungsεinhεit (104) vorab um die Gastransportzeit von dεm Aktivkohlεfütεr zu dεm Tankεntlüftungsvεntü (2) vεrzögεrt wird.
5. Vεrfahrεn nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhersagεwert (khctev) mit einer Abweichung (dkhc) vεrknüpft wird, die aus der Abweichung
(fkakormt) mittels einεr Intεgration (101) εrmittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekεnnzεichnεt, dass das Tankausgasungsmodεll (10, 102) εinen Wert für die Tankausgasung (mkausg) erzeugt, der abhängig ist von der integriεrtεn Abwεichung (fkakormt) .
7. Vεrfahren insbesondεrε nach εinεm der vorstehenden Ansprüche, dadurch gεkennzεichnet , dass das Tankεntlüftungsvεntü (2) in Abhängigkεit von einem Aktivkohlefiltermodεll (10, 103) gesteuert und/oder geregelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnεt, dass dεr Wεrt für diε Tankausgasung (mkausg) dεm Aktivkohlεfiltermodell (10, 103) eingegεbεn wird.
9. Vεrfahren nach Anspruch 8, dadurch gekεnnzeichnet, dass das Aktivkohlefütεrmodεll (10, 103) aus dem Wert für die Tankausgasung (mkausg) und aus εinεm aktuellen Gasmassenstrom (mste) einε Kohlenwasserstoffkonzεntration (khcakf) am Ausgang dεs Aktivkohlεfilters ermittεlt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekεnnzeichnεt , dass durch das Aktivkohlefiltermodell (10, 103) die Speichεrkapazität und/odεr die Desorptionsfähigkeit des Aktivkohlεfilters berücksichtigt wird.
11. Steuerelelement, insbesondεrε Read-Only-Memory odεr Flash-Mεmory, für εin Stεuergεrät einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgεspeichεrt ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 geeignet ist.
12. Steuεrgerät für einε Brennkraftmaschine (1) insbesonderε εinεs Kraftfahrzεugs , bei der ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff aus einem Tank über εin Aktivkohlefilter und über ein Tankentlüftungsventü (2) einem Brennraum zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Tankentlüftungsventü (2) durch das Steuεrgεrät in Abhängigkεit von einem Tankausgasungmodell (10, 102) Steuer- und/oder rεgεlbar ist .
13. Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bεi dεr ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff aus einem Tank über ein Aktivkohlεfütεr und übεr ein Tankentlüftungsventü (2) einεm Brεnnraum zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass das Tankentlüftungsventü (2) durch ein Stεuergerät in Abhängigkeit von einem Tankausgasungmodell (10, 102) steuεr- und/oder regεlbar ist .
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