WO2007025838A1 - Verfahren zum betrieb einer einen tank aufweisenden tankanlage und tankanlage - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer einen tank aufweisenden tankanlage und tankanlage Download PDF

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Karl-Bernhard Lederle
Michael Pfeil
Silke Brosi
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a tank having a tank system, in particular a motor vehicle and a tank system, which has an adsorption filter for receiving volatile substances exiting the tank for carrying out the method.
  • a so-called "on-board Refueling Vapor Recovering (ORVR) functionality having tank venting devices are increasingly used in which evaporating or excess fuel vapor or gas not into the open, but via a vent line with a large cross section directly into a device for storage the exiting hydrocarbons, such as an activated carbon filter is passed.
  • Current tank systems known from the prior art are designed in such a way that the necessary negative pressure is established during the refueling process.
  • the fuel vapor is stored in the device for storing the escaping hydrocarbons, such as the activated carbon filter and in Driving operation of the motor vehicle via an electromagnetic tank vent valve to a suction pipe of the internal combustion engine and thus the combustion supplied.
  • an emission of polluting fuel vapors from the tank into the environment can be largely prevented and at the same time the internal combustion engine supplied vapors are still used as fuel, which also reduces fuel consumption.
  • the tank level is detected in this process in a refueling of the tank and when a maximum tank level a shut-off valve is triggered closing. This is to avoid the escape of volatile substances.
  • the evaluation of a tank level signal is required, which is generated by a level sensor. Since, due to legal regulations, all components that are used for a required diagnosis must also be monitored for their functionality, such a level indicator must also be monitored.
  • the object of the invention is now to provide a method for operating a tank system having a tank, which recognizes a refueling operation without evaluation of a tank level signal, which then e.g. is taken into account in the on-board diagnostic system of the fuel system.
  • This object is achieved in a method for operating a tank having a tank system, in particular a motor vehicle of the type described above in that is closed due to the loading of Adsorptionsf ⁇ lters on a refueling operation.
  • a tank system in particular of a motor vehicle, which has a tank, an adsorption filter for receiving volatile substances emerging from the tank, wherein a control device is provided for detecting signals which characterize the loading of the adsorption filter and due to the loading Determine refueling process.
  • the basic idea of the invention is to deduce a refueling process from the loading of the adsorption filter which changes during a refueling operation so as to avoid the use of tank level transmitters of high precision and the evaluation of tank level signals or, if tank level transmitters exist, to supplement these or, for example, their function to check.
  • the load is advantageously determined and stored by purging and adapting the load during each drive cycle.
  • a refueling operation is concluded when the load after a standstill of the vehicle is greater by a predefinable value than the load before the vehicle is stopped.
  • variables characterizing the operating state of the internal combustion engine of the internal combustion engine and / or variables characterizing the environmental influences are preferably taken into account, for example the service life or a change in altitude or the outside temperature or the air humidity, the air pressure etc. In this way the accuracy of the determination of the load can be determined increase.
  • FIG. 1 shows schematically a tank system according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 2 shows an inventive method for operating the tank system shown in Fig. 1 with reference to a flow chart.
  • a tank system shown in Fig. 1 comprises a fuel tank 100, from which a feed tube 120 leads out, with the aid of fuel in the tank 100 can be filled.
  • a filler neck 140 formed at the upper end of the filler pipe 120 an inserted fuel nozzle 160 is indicated.
  • a vent line 130 In the upper region of the tank 100 leads out of this a vent line 130, which opens into a device for adsorbing and storing fuels, for example in an activated carbon filter. Evaporating fuel is supplied to the activated carbon filter 150 in this way.
  • approximately forming fuel vapors are passed into the activated carbon filter 150 and collected there.
  • the activated carbon filter 150 is temporarily regenerated during driving operation of the vehicle by means of a tank ventilation valve 154, which is controlled by a control unit 110 via a control line 155, from the fuel vapor adsorbed until then by passing this fuel vapor into an intake tract 170 of an internal combustion engine 180.
  • a shut-off valve 152 is connected to open via a control line 153, so that air flows through a vent line 156 into the activated carbon filter 150.
  • a mechanically designed rollover valve (ROV) 132 is also preferably arranged in the vent line 130 slightly above the tank 100. This serves to close the vent line 130 in the event of the vehicle overturning, thereby preventing the unhindered discharge of fuel into the adsorption filter 150.
  • ROV rollover valve
  • the shut-off valve 152 can also be actuated closing for a known per se and, for example, from US 5,890,474 and described in detail there leak test of the tank.
  • sensors 182 are further indicated, which are representative of the detection of control variables of the internal combustion engine 180, for example, the fuel mixture and the like and which are also supplied via a signal line 184 to the controller 110.
  • step 225 the load of the activated carbon filter 150 is detected and stored during a ride following the standstill. This is done by the valves 152 and 154 are opened by the control unit 110 via the control lines 153 and 155, respectively, so that the loading of the Aktivkohlef ⁇ lters 150 is fed to the intake manifold 170 of the engine 180.
  • the sensors 182 determine and store the adapted charge of the adsorption filter 150, in which case also variables of control of the internal combustion engine 180, such as rotational speed and the like, which are known, as well as environmental influences, such as the height above normal zero, the ambient temperature and the like for increasing the precision of the determination of the load.
  • step 230 the difference between the thus determined load and the corresponding determined load during a run (n-1) before the Standstill of the vehicle is determined and compared with a threshold value S. If the difference of the load n after the standstill reduced by the load of the run (n-1) before the standstill is greater than the threshold S, it is concluded that a refueling operation is taking place and taking it into account (step 240). If this is not the case, a return is made to step 210, in which it is determined whether there is a standstill.
  • the advantage of the method described lies in the fact that tank level sensors are not required to determine a refueling process and thus also the law-relevant diagnosis of these tank level sensors can be avoided.
  • the method does so without additional hardware and can be easily and inexpensively implemented as a program in the engine controller 110.
  • the method has no influence on the smoothness and the exhaust emission, since the regeneration of the adsorber 150 is made anyway from time to time in such an internal combustion engine.
  • the method has no influence on the flow of other diagnostic functions.
  • the method can alternatively be used to improve the diagnosis of an existing level sensor or, for example, to check it.
  • the above-described method can also be used during a tightness test of the tank.
  • the tank is already open during a leak test in which leaks in the tank system with a diameter greater than or equal to 0.5 mm are to be determined by introducing an overpressure or underpressure into the tank system, since a refueling operation is to be initiated immediately.
  • a recognized leak is considered a suspected fault and tested in the further course of the journey, whether a refueling was present. If so, the result is discarded.
  • a prescribable applicable route or time is closed on a leak and entered an error in a fault memory.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb einer einen Tank (100) aufweisenden Tankanlage insbesondere eines Kraftfahrzeuges, welche ein Adsorpionsfilter (150) zur Aufnahme von aus dem Tank (100) austretenden flüchtigen Stoffen aufweist, wird aufgrund der Beladung des Adsorpionsfilters (150) auf einen Betankungsvorgang geschlossen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betrieb einer einen Tank aufweisenden Tankanlage und Tankanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer einen Tank aufweisenden Tankanlage insbesondere eines Kraftfahrzeugs und eine Tankanlage, welche ein Adsorptionsfilter zur Aufnahme von aus dem Tank austretenden flüchtigen Stoffen aufweist zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Bei von Verbrennungsmotoren angetriebenen Kraftfahrzeugen ist für einen einwandfreien Kraftstoffnachschub eine Belüftung des Kraftstoffvorratstanks zwingend erforderlich. Bei sich verbrauchendem Kraftstoff muß Luft in den Tank nachströmen können, da sich im Tank sonst ein Vakuum bilden und der Kraftstofffluss stoppen würde. Der Tank ist aber auch zu entlüften, um dem Tankinhalt ausreichend Gelegenheit zum Ausdehnen bei Erwärmung geben zu können. Zudem muß beim Betanken genügend Luft aus dem Tank austreten können, damit der eingefüllte Kraftstoff nicht sogleich wieder aus einem am Tank vorgesehenen Einfüllrohr heraussprudelt.
In Kraftfahrzeugen werden zunehmend eine sogenannte "On-Board Refueling Vapour Recovering" (ORVR)-Funktionalität aufweisende Tankentlüftungseinrichtungen eingesetzt, bei denen verdunstender bzw. überschüssiger Kraftstoffdampf oder -gas nicht ins Freie, sondern über eine Entlüftungsleitung mit großem Querschnitt direkt in eine Vorrichtung zur Speicherung der austretenden Kohlenwasserstoffe, beispielsweise ein Aktivkohlefilter, geleitet wird. Aus dem Stand der Technik bekannte aktuelle Tanksysteme sind dabei so gestaltet, dass sich während des Betankungsvorgangs der dazu notwendige Unterdruck einstellt. Der Kraftstoffdampf wird in der Vorrichtung zur Speicherung der austretenden Kohlenwasserstoffe, beispielsweise dem Aktivkohlefilter gespeichert und im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs über ein elektromagnetisches Tankentlüftungsventil einem Saugrohr des Verbrennungsmotors und damit der Verbrennung zugeführt. Hierdurch kann eine Emission der umweltschädigenden Kraftstoffdämpfe aus dem Tank in die Umgebung weitestgehend verhindert werden und zugleich die dem Verbrennungsmotor zugeführten Dämpfe selbst noch als Kraftstoff eingesetzt werden, wodurch sich auch der Kraftstoffverbrauch reduziert.
Zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften müssen in den Vereinigten Staaten von Amerika Kraftfahrzeuge mit Ottomotor mit einer Einrichtung zur On-Board-Diagnose des Kraftstoffsystems ausgerüstet sein. Mit dieser Einrichtung sollen Lecks mit einem Durchmesser größer oder gleich 0,5mm erkannt werden. Um sicherzustellen, daß ein zur Betankung geöffneter Tankdeckel nicht als Leckfehler erkannt und in einen Fehlerspeicher eingetragen wird, erfolgt eine Wegstreckenentprellung mit Betankungserkennung über die Zunahme des Tankfüllstands. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 101 39 619 Al bekannt. Um einen emissionsarmen Betrieb einer Tankanlage, insbesondere auch während eines Betankungsvorgangs, mit möglichst einfachen und kostengünstigen Mitteln zu ermöglichen, wird bei diesem Verfahren bei einer Betankung des Tanks der Tankfüllstand erfaßt und bei Vorliegen eines maximalen Tankfüllstandes ein Absperrventil schließend angesteuert. Hierdurch soll ein Entweichen von flüchtigen Stoffen vermieden werden. Hierfür ist jedoch die Auswertung eines Tankfüllstandssignals erforderlich, das von einem Füllstandsgeber erzeugt wird. Da nun aufgrund der gesetzlichen Vorschriften alle Komponenten, die für eine geforderte Diagnose genutzt werden, ebenfalls auf Ihre Funktionsfähigkeit überwacht werden müssen, muß auch ein derartiger Füllstandsgeber überwacht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zum Betrieb einer einen Tank aufweisenden Tankanlage zu vermitteln, welches ohne Auswertung eines Tankfüllstandsignals einen Betankungsvorgang erkennt, der dann z.B. in der Einrichtung zur On-Board- Diagnose des Kraftstoffsystems berücksichtigt wird.
Vorteile der Erfindung Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Betrieb einer einen Tank aufweisenden Tankanlage insbesondere eines Kraftfahrzeugs der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß aufgrund der Beladung des Adsorptionsfϊlters auf einen Betankungsvorgang geschlossen wird.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Tankanlage insbesondere eines Kraftfahrzeugs gelöst, welche einen Tank aufweist, einen Adsorptionsfϊlter zur Aufnahme von aus dem Tank austretenden flüchtigen Stoffen, wobei ein Steuergerät zur Erfassung von Signalen vorgesehen ist, welche die Beladung des Adsorptionsfϊlters charakterisieren und aufgrund der Beladung einen Betankungsvorgang ermitteln.
Grundidee der Erfindung ist es, aus der sich bei einem Betankungsvorgang ändernden Beladung des Adsorptionsfilters auf einen Betankungsvorgang zu schließen, um so die Verwendung von Tankfüllstandsgebern hoher Präzision und die Auswertung von Tankfüllstandsignalen zu vermeiden oder, sofern Tankfüllstandsgeber existieren, diese zu ergänzen oder beispielsweise deren Funktion zu überprüfen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
So wird die Beladung vorteilhafterweise durch Spülen und Adaptieren der Beladung während jedes Fahrzyklus bestimmt und gespeichert. Auf einen Betankungsvorgang wird dabei dann geschlossen, wenn die Beladung nach einem Stillstand des Fahrzeugs um einen vorgebbaren Wert größer ist als die Beladung vor dem Stillstand des Fahrzeugs.
Bevorzugt werden zur Bestimmung der Beladung den Betriebszustand des Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine charakterisierende Größen und/oder die Umgebungseinflüsse charakterisierende Größen berücksichtigt, beispielsweise die Standzeit oder eine Höhenänderung oder die Außentemperatur oder die Luftfeuchtigkeit, der Luftdruck usw. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Bestimmung der Beladung erhöht werden. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Zeichnung
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Tankanlage in schematischer Darstellung und
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Tankanlage anhand eines Ablaufdiagrammes.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Eine in Fig. 1 gezeigte Tankanlage weist einen Kraftstofftank 100 auf, aus dem ein Einfüllrohr 120 herausführt, mit dessen Hilfe Kraftstoff in den Tank 100 eingefüllt werden kann. Im Bereich eines am oberen Ende des Einfüllrohrs 120 ausgebildeten Einfüllstutzens 140 ist eine eingeführte Zapfpistole 160 angedeutet. Im oberen Bereich des Tanks 100 führt aus diesem eine Entlüftungsleitung 130 heraus, die in eine Vorrichtung zum Adsorbieren und Speichern von Kraftstoffen, beispielsweise in einen Aktivkohlefilter mündet. Verdunstender Kraftstoff wird auf diese Weise dem Aktivkohlefilter 150 zugeführt. Insbesondere beim Betanken des Tanks 100 werden sich etwa bildende Kraftstoffdämpfe in das Aktivkohlefilter 150 geleitet und dort aufgefangen.
Das Aktivkohlefilter 150 wird im Fahrbetrieb des Fahrzeugs mittels eines Tankentlüftungsventils 154, das über eine Steuerleitung 155 von einem Steuergerät 110 angesteuert wird, zeitweilig von dem bis dahin adsorbierten Kraftstoffdampf regeneriert, indem dieser Kraftstoffdampf in einen Ansaugtrakt 170 einer Brennkraftmaschine 180 geleitet wird. In diesem Falle wird ein Absperrventil 152 über eine Steuerleitung 153 öffnend geschaltet, so daß Luft über eine Belüftungsleitung 156 in das Aktivkohlefilter 150 strömt. In der Entlüftungsleitung 130 ist ferner wenig oberhalb des Tanks 100 aus Sicherheitserwägungen bevorzugt noch ein mechanisch ausgebildetes Rollover- Ventil (ROV) 132 angeordnet. Dieses dient dazu, die Entlüftungsleitung 130 im Falle des Umstürzens des Fahrzeugs zu schließen, um dadurch den ungehinderten Austritt von Kraftstoff in das Adsorptionsfϊlter 150 zu verhindern. Es ist ferner zu bemerken, daß das Absperrventil 152 auch für eine an sich bekannte und beispielsweise aus der US 5,890,474 hervorgehende und dort ausführlich beschriebene Dichtheitsprüfung des Tanks schließend angesteuert werden kann.
An der Brennkraftmaschine 180 sind ferner Sensoren 182 angedeutet, welche stellvertretend für die Erfassung von Steuergrößen der Brennkraftmaschine 180, beispielsweise des Kraftstoffluftgemischs und dergleichen stehen und die über eine Signalleitung 184 ebenfalls dem Steuergerät 110 zugeführt werden.
Die Erfassung eines Betankungsvorgangs wird nun nachfolgend in Verbindung mit Fig. 2 näher beschrieben.
In einem Schritt 210 wird zunächst geprüft, ob ein Stillstand des Fahrzeugs vorliegt. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt 220 eine Laufvariable um 1 erhöht: n = n + 1.
Sodann wird in Schritt 225 die Beladung des Aktivkohlefϊlters 150 während einer dem Stillstand folgenden Fahrt erfasst und gespeichert. Dies geschieht dadurch, daß durch das Steuergerät 110 über die Steuerleitungen 153 bzw. 155 die Ventile 152 bzw. 154 öffnend angesteuert werden, so daß die Beladung des Aktivkohlefϊlters 150 dem Saugrohr 170 der Brennkraftmaschine 180 zugeführt wird. Durch die Sensoren 182 wird die adaptierte Beladung des Adsorptionsfϊlters 150 ermittelt und gespeichert, wobei hier insbesondere auch Größen der Steuerung der Brennkraftmaschine 180, wie Drehzahl und dergleichen, die bekannt sind, sowie Umgebungseinflüsse, wie die Höhe über Normalnull, die Umgebungstemperatur und dergleichen zur Erhöhung der Präzision der Bestimmung der Beladung berücksichtigt werden.
In Schritt 230 wird sodann die Differenz zwischen der auf diese Weise bestimmten Beladung und der entsprechend ermittelten Beladung während einer Fahrt (n - 1) vor dem Stillstand des Fahrzeugs bestimmt und diese mit einem Schwellenwert S verglichen. Ist die Differenz der Beladung der Fahrt n nach dem Stillstand vermindert um die Beladung der Fahrt (n - 1) vor dem Stillstand größer als der Schwellenwert S, wird darauf geschlossen, daß ein Betankungsvorgang vorliegt, und dieser berücksichtigt (Schritt 240). Ist dies nicht der Fall, wird vor Schritt 210 zurückgesprungen, in dem ermittelt wird, ob ein Stillstand vorliegt.
Der Vorteil des beschriebenen Verfahrens liegt darin, daß zur Ermittlung eines Betan- kungsvorgangs Tankfüllstandsgeber nicht erforderlich sind und damit auch die gesetzesrelevante Diagnose dieser Tankfüllstandgeber vermieden werden kann. Das Verfahren kommt zu dem ohne zusätzliche Hardware aus und kann einfach und kostengünstig als Programm im Motor-Steuergerät 110 implementiert werden. Insbesondere hat das Verfahren keinerlei Einfluß auf die Laufruhe und die Abgasemission, da die Regenerierung des Adsorptionsfilters 150 ohnehin von Zeit zu Zeit bei einer derartigen Brennkraftmaschine vorgenommen wird. Darüber hinaus hat das Verfahren auch keinen Einfluß auf den Ablauf anderer Diagnosefunktionen.
Es versteht sich, dass das Verfahren alternativ auch zur Verbesserung der Diagnose eines vorhandenen Füllstandsgebers oder beispielsweise zu dessen Überprüfung benutzt werden kann.
Das vorbeschriebene Verfahren kann auch während einer Dichtheitsprüfung des Tanks eingesetzt werden. Zwar ist während einer Dichtheitsprüfung, bei der Lecks der Tankanlage mit einem Durchmesser größer oder gleich 0,5mm durch Einbringen eines Überoder Unterdrucks in die Tankanlage ermittelt werden sollen, nicht auszuschließen, dass der Tank bereits geöffnet ist, da ein Betankungsvorgang unmittelbar eingeleitet werden soll. In diesem Falle wird ein erkanntes Leck als Fehlerverdacht betrachtet und im weiteren Verlauf der Fahrt geprüft, ob eine Betankung vorlag. Falls dies der Fall ist, wird das Ergebnis verworfen. Falls dies jedoch nicht der Fall ist, wird nach einer vorgebbaren applizierbaren Strecke oder Zeit auf ein Leck geschlossen und ein Fehler in einen Fehlerspeicher eingetragen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer einen Tank (100) aufweisenden Tankanlage insbesondere eines Kraftfahrzeuges, welche ein Adsorptionsfϊlter (150) zur Aufnahme von aus dem Tank (100) austretenden flüchtigen Stoffen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Beladung des Adsorptionsfilters (150) auf einen Betankungsvor- gang geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beladung durch Spülen und Adaptieren der Beladung während jeder Fahrt des Fahrzeuges bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Betan- kungsvorgang geschlossen wird, wenn die Beladung während einer Fahrt und einem Stillstand des Fahrzeugs um einen vorgebbaren Wert größer ist als die Beladung während einer Fahrt vor dem Stillstand des Fahrzeugs.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Beladung den Betriebszustand der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs charakterisierende Größen und/oder die Umgebungseinflüsse charakterisierende Größen berücksichtigt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Betriebszustand charakterisierenden eine oder mehrere der folgenden Größen sind: Drehzahl, Kraft- stoff-/Luftverhältnis.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Umgebungseinflüsse charakterisierenden Größen eine oder mehrere der folgenden Größen sind: Höhe über Normalnull, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck. Tankanlage insbesondere eines Kraftfahrzeuges, aufweisend einen Tank (100), einen Adsorptionsfϊlter (150) zur Aufnahme von aus dem Tank (100) austretenden flüchtigen Stoffen, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (110) zur Erfassung von Signalen, welche die Beladung des Adsorptionsfϊlters (150) charakterisieren und zur Bestimmung eines Betankungsvorgangs hieraus gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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