WO2020165201A1 - Verfahren zum ansteuern eines dosierventils, tankentlüftungssystem und kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum ansteuern eines dosierventils, tankentlüftungssystem und kraftfahrzeug Download PDF

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tank
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Michael Koenig
Stefan Praun
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • B60Y2306/09—Reducing noise

Definitions

  • the technology disclosed here relates to a method for controlling a metering valve of a tank ventilation system, the metering valve between a filter of the tank ventilation system and a
  • Motor suction connection is connected.
  • the technology disclosed here also relates to an associated tank ventilation system and an associated motor vehicle.
  • gasoline tends to give off relevant amounts of gaseous components even at moderate temperatures.
  • tank ventilation systems are typically provided which are connected to ambient air.
  • fuel typically contains hydrocarbons that are harmful to the environment and health, it is necessary to filter the gas flow that is escaping.
  • an activated carbon filter is typically used, which due to its large surface absorbs the hydrocarbons or other dangerous gaseous substances.
  • Hydrocarbons are fed to the combustion in the engine.
  • the supply of hydrocarbons for combustion in the engine should be as continuous as possible. Assemblies that are responsible for such a supply are usually called parts of the tank ventilation system. A metering valve, which can also be called a tank ventilation valve, for example, is typically involved.
  • Such a valve is subject to various requirements, some of which are contrary to one another. It is particularly relevant here that, on the one hand, the lowest possible pressure loss should occur with a high mass flow, which requires large cross-sections, while on the other hand, the finest possible metering possible
  • Pulse width modulation (PWM) control is solved. It will be described
  • a solenoid armature of the metering valve is controlled by a square-wave signal in order to open the valve several times per second for just a few milliseconds when the required mass flows are small.
  • Another type of valve which is also known as a linear valve, causes its armature to vibrate at a significantly higher frequency and thus enables the mass flow to be controlled. At low
  • Frequency range includes a significant additional load on the valve due to switching cycles in the range of several hundred million. Many more
  • the technology disclosed here relates to a method for controlling a metering valve of a tank ventilation system, the metering valve between a filter of the tank ventilation system and a
  • the procedure consists of the following steps:
  • a repetition frequency which specifies a large number of switch-on times, a first opening duration, a closing duration and a second opening duration
  • the method is implemented in the manner disclosed here, it is also possible to specify the closing duration and a second opening duration which can be used to control the metering valve while the method is being carried out.
  • the metering valve can in particular be connected in a pipe or a line that extends between the filter and the motor suction connection.
  • the motor suction connection is typically used to be connected to an engine or to an air inlet or an intake line of the motor, so that the motor can generate a negative pressure at the motor suction connection.
  • a negative pressure is also generated on the filter, which is typically connected to the surrounding atmosphere in such a way that when a
  • the filter can be an activated carbon filter.
  • the repetition frequency is typically a variable to be specified in the unit Hz or 1 / s, which usually specifies a large number of respective switch-on times. Distances between the respective
  • the metering valve remains closed after the second opening period until the next switch-on time.
  • This can be particularly useful if, as already mentioned, only a first opening period and a second opening period and a single closing period are used.
  • This corresponds to an embodiment in which the metering valve is opened again after the first opening at a switch-on time.
  • a third opening period and a further closing period are also specified, the following steps being carried out at each switch-on time after the second opening period:
  • Such a design can be particularly advantageous if three opening times are to be specified, ie if, after a respective switch-on time, the valve is specifically opened not only once as in the prior art or twice as in the embodiment already described above, but even three times should, in particular to reduce the pressure wave already mentioned. It should be understood that, in principle, any higher number of opening times and closing times preceding each can be used.
  • a respective opening duration and a closing duration preceding or following can directly adjoin one another in time.
  • the first opening period and the closing period together are different at half the time interval between two switch-on times. In this way, a differentiation from a double repetition frequency can be achieved in a suitable manner.
  • the first opening period and the closing period together are shorter than half the time interval between two
  • all the opening times and closing times together are shorter than the time interval between two switch-on times. This allows a clear time delimitation between the processes that take place after each respective switch-on time.
  • the repetition frequency preferably has a value between 1 Hz and 100 Hz.
  • lower limits of 2 Hz, 5 Hz, 10 Hz or 20 Hz can also be used.
  • 80 Hz, 50 Hz or 30 Hz can also be used as upper limits.
  • the lower and upper limits mentioned can be combined with one another as desired in order to form a respective interval.
  • the repetition frequency can have a value of 10 Hz. Such values have proven to be advantageous for typical applications.
  • the first and / or the second are preferably open
  • the opening period and / or the third opening period and / or the closing period and / or the further closing period have a length between 4 ms and 40 ms.
  • Further possible lower limits can be, for example, 5 ms, 10 ms or 15 ms.
  • Further possible upper limits can be, for example, 20 ms, 30 ms or 50 ms.
  • the lower and upper limits mentioned can be combined with one another as desired in order to form a respective interval.
  • the mentioned opening and closing times can each have a value of, for example, 15 ms or 20 ms. Such values have proven to be advantageous for typical applications.
  • the first opening period, the closing period and the second opening period can in particular be set in such a way that during the second opening period a pressure wave that occurs during the first opening period and propagates in the tank ventilation system is or is partially allowed to pass through the metering valve.
  • the corresponding pressure wave can at least predominantly be let through. This can be recognized, for example, on the basis of a pressure change over time. This is an advantageous reduction of the
  • the second opening duration is shorter than the first
  • the first opening period is typically connected to that opening of the valve which allows the main part of the desired amount of air to pass through, whereas the second opening period essentially serves to reduce the pressure wave that occurs, whereby gas naturally also flows through the metering valve during the second opening period. It has been shown that in typical situations an im Compared to the first opening period, a shorter second opening period is sufficient to reduce the pressure wave that occurs. Should a third opening period be provided, this can in typical implementations be even shorter than the first opening period and / or the second opening period.
  • each opening period is shorter than each opening period preceding it.
  • other ratios of the opening times can also be provided, for example the second opening time can also be equal to or greater than the first
  • the technology disclosed here also relates to a
  • the tank ventilation system has a filter.
  • the tank ventilation system has a ventilation line for venting a tank, the ventilation line being connected to the filter.
  • the tank ventilation system has an engine suction connection and it also has a connecting line between the engine suction connection and the filter.
  • the tank ventilation system also has a
  • Dosing valve which is connected in the connecting line.
  • the tank is typically not part of the tank ventilation system.
  • the filter can be cleaned as already described above, in that a negative pressure is applied to the engine suction connection and thus air is sucked through the filter, the connecting line and the metering valve to the engine suction connection, this air cleaning the filter.
  • hydrocarbons contained in the filter can be removed.
  • the tank ventilation system has an electronic control device which is configured to carry out a method disclosed here. With regard to the method disclosed here, all embodiments and variants described herein can be used.
  • the filter which typically stores hydrocarbons, can be cleaned in a simple manner and pressure waves that arise in the process can be reduced. This allows you to do the above
  • Vibrations which can lead to interference noises, can be avoided.
  • the filter can in particular be an activated carbon filter.
  • Such filters have proven themselves for typical tank ventilation systems. However, other filters can also be used.
  • the technology disclosed here further relates to a motor vehicle with an internal combustion engine, with a tank for storing fuel for the internal combustion engine and with one disclosed here
  • Tank ventilation system for venting the tank.
  • a motor vehicle includes a tank ventilation system disclosed here and can thus achieve the advantages already mentioned above.
  • a pressure wave that occurs can be reduced and vibrations can be avoided.
  • the tank ventilation system disclosed here all of the designs and variants described herein can be used.
  • the technology disclosed herein also relates to a
  • Control device configured to include one disclosed herein Procedure to carry out.
  • the technology disclosed here also relates to a non-volatile computer-readable storage medium on which program instructions are stored which, when executed by a microprocessor, cause the latter to carry out a method disclosed here.
  • program instructions are stored which, when executed by a microprocessor, cause the latter to carry out a method disclosed here.
  • all embodiments and variants described herein can be used.
  • a specific control of a tank ventilation valve or a metering valve can delay a flow by a specific multiple control. In the sense of a multiple injection, after valve closing for the
  • the tank ventilation valve can be opened a second time in order to reduce the overpressure of the air column that occurs through the valve. This can significantly reduce the generation of reflection waves and thus dampen the pulsation of the oscillation.
  • Fig. 1 a tank ventilation system with further components in one
  • Fig. 2 typical curves of a valve lift and a pressure wave
  • 4b a pressure curve according to the method disclosed here.
  • 1 shows an internal combustion engine 1 with further components, a tank 10 with further components and a tank ventilation system 100 according to an exemplary embodiment. These components and the other components are described below. The ones shown
  • Components can in particular be part of a motor vehicle according to an exemplary embodiment.
  • the internal combustion engine 1 is a conventional one
  • Internal combustion engine of a motor vehicle can be a gasoline engine, since the ones described below
  • Components can be used particularly advantageously in a gasoline engine. However, it can also be a different internal combustion engine.
  • An injection rail 2 is attached to the internal combustion engine 1, to which an intake line 3 is in turn connected.
  • the suction line 3 is connected to an air filter 4.
  • the internal combustion engine 1 is also connected to an exhaust system 5 to which an oxygen sensor 6 is connected.
  • the oxygen sensor 6 measures the oxygen concentration in the exhaust gas in order to be able to ideally regulate the internal combustion engine 1.
  • a motor control unit 7 is used for this, which performs different control functions for the motor 1 and other components shown, part of this functionality being discussed in greater detail below.
  • a tank 10, in which liquid fuel 15 is located, is provided for the fuel supply. This can in particular be
  • a pressure holding valve 45 arranged pressure holding valve 45 and a fuel pump 50. Furthermore, a jet pump 60 is provided in the tank 10, which is also used to fill the surge pot 20 and to pump fuel 15.
  • a filler neck 70 is connected to the tank 10, which is connected to the interior of the tank 10 via a flap 75.
  • a fuel line 80 connects the tank 10 to the internal combustion engine 1 or to the injection rail 2. As a result, the internal combustion engine 1 can suck in fuel 15 from the tank 10.
  • an intelligent module 90 and a fuel pressure regulator 95 are also provided.
  • the smart module 90 and fuel pump 40 can be accessed from the
  • Motor control unit 7 can be controlled.
  • a tank ventilation system 100 is provided for venting the tank 10. This is also used by the tank ventilation system 100.
  • Control device for the tank ventilation system 100 is used.
  • the tank ventilation system 100 has a ventilation line 110. This is connected to the interior of the tank 10 via a total of three valves 115. As a result, air or gases contained in the interior of the tank 10 can get into the vent line 110.
  • the tank ventilation system 100 has an activated carbon filter 120. This is connected to the vent line 110 via a water and steam separator 117. As a result, air can get into the activated carbon filter 120 from the interior of the tank 10.
  • the activated carbon filter 120 is also connected to the ambient air via a vacuum leak detector 130 and a dust filter 135. As a result, air from the interior of the tank 10 can reach the environment via the activated carbon filter 120. Any hydrocarbons or other undesirable substances contained in the ambient air, which could lead to environmental damage or other problems, are effectively captured in the activated carbon filter 120. This has a very large surface on which such substances are retained.
  • a connecting line 140 is used for this, which leads from the activated carbon filter 120 to an engine suction connection 145, which in turn connects to the
  • Intake channel 3 is connected. Since the internal combustion engine 1 generates a negative pressure in the intake duct 3, this negative pressure also acts on the
  • Activated carbon filter 120 whereby air is passed through the activated carbon filter 120, which removes the hydrocarbons and other substances stored therein.
  • a metering valve 150 is connected in the connecting line 140. This can be controlled by the motor control unit 7. In principle, it is possible by means of suitable timing of this metering valve 150 to control the volume flow from the activated carbon filter 120 to the internal combustion engine 1. This will be discussed further below.
  • Fig. 2 shows the timing of a valve lift of the metering valve 150 (dashed line) according to the prior art, and an associated typical pressure curve (solid line) in the connecting line 140. It can be seen that the metering valve 150 at a switch-on time for open a certain opening time and then again
  • Opening time is the overpressure wave following the opening time, which is responsible to a considerable extent for vibrations which can also excite other components to vibrate and which can generate undesirable and unpleasant noise input into an interior of a motor vehicle.
  • FIG. 3a A further possible course of a valve lift is shown in FIG. 3a
  • FIG. 3b shows an associated pressure curve, the developing overpressure wave and the others
  • 4a shows a valve lift according to an embodiment. It can be seen that the valve is initially opened for a first opening period, then closed for a closing period and then opened again for a second opening period. The second opening period is shorter than the first opening period.
  • Fig. 4b shows an associated pressure curve. It can be seen here that the overpressure wave immediately following the first opening period does not develop to the extent that it is the case with designs according to the prior art.
  • the harmonics are also far from being formed to the extent shown, for example, in FIGS. 2 and 3b.

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Dosierventils (150) eines Tankentlüftungssystems (100), wobei das Dosierventil (150) bei jedem Einschaltzeitpunkt nicht nur einmal, sondern zweimal geöffnet und somit eine entstehende Druckwelle abgebaut wird. Die hier offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein zugehöriges Tankentlüftungssystem (100) sowie ein zugehöriges Kraftfahrzeug.

Description

Verfahren zum Ansteuern eines Dosierventils,
Tankentlüftungssystem und Kraftfahrzeug
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Dosierventils eines Tankentlüftungssystems, wobei das Dosierventil zwischen einem Filter des Tankentlüftungssystems und einem
Motorsauganschluss verschaltet ist. Die hier offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein zugehöriges Tankentlüftungssystem sowie ein zugehöriges Kraftfahrzeug.
Es ist bekannt, dass Ottokraftstoff bereits bei moderaten Temperaturen dazu neigt, relevante Mengen an gasförmigen Anteilen abzugeben. Um dadurch entstehenden Druck abzuführen, so dass keine Gefahr für die Integrität eines Tanks droht, sind typischerweise Tankentlüftungssysteme vorgesehen, welche mit einer Umgebungsluft verbunden sind. Da jedoch Kraftstoff typischerweise umweit- und gesundheitsgefährdende Kohlenwasserstoffe enthält, ist es erforderlich, austretenden Gasstrom zu filtern. Hierzu wird typischerweise ein Aktivkohlefilter verwendet, welcher aufgrund seiner großen Oberfläche die Kohlenwasserstoffe oder andere gefährliche gasförmige Substanzen absorbiert.
Es ist jedoch auch bekannt, dass die typische Aufnahmekapazität derartiger Aktivkohlefilter erheblich zu gering ist, als dass es ausreichen würde, den Aktivkohlefilter in vernünftigen Zeitabständen, beispielsweise bei
Werkstattaufenthalten, zu tauschen. Vielmehr ist es erforderlich, den
Aktivkohlefilter aktiv zu entleeren, wobei die darin befindlichen
Kohlenwasserstoffe der Verbrennung im Motor zugeführt werden.
Grundsätzlich ist dadurch gewährleistet, dass sie ordnungsgemäß verbrannt werden und somit nicht mehr schädlich sind. Außerdem wird der enthaltene Energiegehalt auf diese Weise vollständig genutzt. Die Zuführung von Kohlenwasserstoffen zur Verbrennung im Motor soll dabei möglichst kontinuierlich sein. Baugruppen, welche für eine solche Zuführung zuständig sind, werden üblicherweise Teile des Tankentlüftungssystems genannt. Maßgeblich beteiligt dabei ist typischerweise ein Dosierventil, welches beispielsweise auch Tankentlüftungsventil genannt werden kann.
Ein solches Ventil unterliegt diversen teils gegenläufigen Anforderungen. Hier relevant ist insbesondere, dass einerseits ein möglichst geringer Druckverlust bei hohem Massenstrom erfolgen soll, was große Querschnitte erfordert, wohingegen andererseits eine möglichst feine Dosierbarkeit bei
entsprechend kritischen Motorbetriebspunkten vorhanden sein soll.
Es ist im Stand der Technik bekannt, dass dieses Problem durch eine
Pulsweitenmodulation(PWM)-Ansteuerung gelöst wird. Dabei wird
beispielsweise ein Magnetanker des Dosierventils durch ein Rechtecksignal angesteuert, um so bei kleinen geforderten Massenströmen das Ventil mehrfach je Sekunde nur wenige Millisekunden zu öffnen. Eine andere Bauart von Ventilen, welche auch als Linearventile bezeichnet werden, versetzen ihren Magnetanker in eine deutlich höherfrequente Schwingung und ermöglichen so eine Steuerung des Massenstroms. Bei niedrigen
Durchsätzen ist es jedoch auch in diesem Fall erforderlich, auf eine
niederfrequente Taktung umzuschalten.
Es hat sich gezeigt, dass bei aus dem Stand der Technik bekannten
Ausführungen eine schwingende Luftsäule im Tankentlüftungssystem entstehen kann, welche durch die niederfrequente Ventilansteuerung hervorgerufen wird. Dies birgt das Risiko, diverse Klappen und
Rückschlagventile im gesamten Tanksystem anzuregen, welche per Luft- und Körperschall über eine Tankblase und diverse Anbauteile in einen Innenraum des jeweiligen Fahrzeugs übertragen werden können. Die Pulsation ist dabei bei vielen Anwendungen derart impulshaft, dass eine Bedämpfung über Resonatoren oder andere Bauteile nicht im vorhandenen Bauraum möglich ist. Eine Erhöhung der Ansteuerungsfrequenz ist nur in begrenztem Maße möglich, da bis zum Öffnen des Ventils immer eine gewisse Totzeit vergeht. Auch bereits der dahingehend nutzbare
Frequenzbereich beinhaltet eine deutliche Mehrbelastung des Ventils durch Schaltspiele im Bereich mehrerer hundert Millionen. Viele weitere
Maßnahmen sind schon deshalb problematisch, weil diese andere
Anforderungen an das System Tankentlüftung negativ beeinflussen.
Neuentwicklungen sind grundsätzlich investintensiv und mit deutlichen Qualitätsrisiken behaftet.
Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie,
zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, ein Dosierventil eines Tankentlüftungsventils so anzusteuern, dass Druckwellen vorteilhaft abgebaut werden. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die
Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte
Ausgestaltungen dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Dosierventils eines Tankentlüftungssystems, wobei das Dosierventil zwischen einem Filter des Tankentlüftungssystems und einem
Motorsauganschluss verschaltet ist.
Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
Festlegen einer Wiederholungsfrequenz, welche eine Vielzahl von Einschaltzeitpunkten vorgibt, einer ersten Öffnungsdauer, einer Schließdauer und einer zweiten Öffnungsdauer,
bei jedem Einschaltzeitpunkt
Öffnen des Dosierventils für die erste Öffnungsdauer, dann Schließen des Dosierventils für die Schließdauer, dann
Öffnen des Dosierventils für die zweite Öffnungsdauer, und dann
Schließen des Dosierventils.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen war es
typischerweise lediglich möglich, eine Wiederholungsfrequenz vorzugeben, welche Einschaltzeitpunkte vorgibt, sowie eventuell eine bei jedem einzelnen Einschaltzeitpunkt zu verwendende Öffnungsdauer vorzugeben. Dies entspricht der typischen Ausführung einer Pulsweitenmodulation.
Wird das Verfahren in der hier offenbarten Weise implementiert, so ist es zusätzlich möglich, die Schließdauer sowie eine zweite Öffnungsdauer vorzugeben, welche während der Ausführung des Verfahrens zur Steuerung des Dosierventils verwendet werden können.
Bei der hier offenbarten Implementierung genügt es somit nicht, in einer das Verfahren ausführenden Einheit Parameter oder Variablen für die
Wiederholungsfrequenz sowie eine Öffnungsdauer vorzusehen. Vielmehr ist es des Weiteren erforderlich, entsprechende Parameter oder Variablen für die Schließdauer und die zweite Öffnungsdauer vorzusehen. Das Dosierventil kann insbesondere in einem Rohr oder einer Leitung verschaltet sein, welche sich zwischen Filter und Motorsauganschluss erstreckt. Der Motorsauganschluss dient typischerweise dazu, an einem Motor bzw. an einem Lufteinlass oder einer Ansaugleitung des Motors angeschlossen zu werden, so dass der Motor an dem Motorsauganschluss einen Unterdrück erzeugen kann. Dadurch wird bei geöffnetem Dosierventil ein Unterdrück auch am Filter erzeugt, welcher typischerweise derart mit der umgebenden Atmosphäre verbunden ist, dass bei einem an dem
Motorsauganschluss anliegenden Unterdrück Luft von der umgebenden Atmosphäre durch den Filter und durch das Dosierventil zum
Motorsauganschluss fließt. Diese Luft strömt durch den Filter und entfernt dabei die darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe. Dies ermöglicht eine effiziente Reinigung des Filters.
Insbesondere kann es sich bei dem Filter um einen Aktivkohlefilter handeln.
Die Wiederholfrequenz ist typischerweise eine in der Einheit Hz bzw. 1/s anzugebende Größe, welche in üblicher weise eine Vielzahl von jeweiligen Einschaltzeitpunkten vorgibt. Abstände zwischen den jeweiligen
Einschaltzeitpunkten sind dabei typischerweise immer gleich.
Erfindungsgemäß bleibt das Dosierventil nach der zweiten Öffnungsdauer bis zum nächsten Einschaltzeitpunkt geschlossen. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn wie bereits erwähnt lediglich eine erste Öffnungsdauer und eine zweite Öffnungsdauer sowie eine einzige Schließdauer verwendet werden. Dies entspricht einer Ausführung, bei welcher das Dosierventil nach der ersten Öffnung bei einem Einschaltzeitpunkt noch ein weiteres Mal geöffnet wird. Durch das Vorsehen der zweiten Öffnungsdauer kann erreicht werden, dass eine sich eventuell in dem Tankentlüftungssystem ausbildende Druckwelle während der zweiten Öffnungsdauer ganz oder teilweise, typischerweise zumindest größtenteils abgebaut werden kann. Das Übertragen
entsprechender Schwingungen auf andere Bauteile, welche zu eventuell unerwünschten störenden Geräuschen im Fahrzeuginnenraum führen können, wird auf diese Weise wirkungsvoll vermieden. Durch eine einfache Verdopplung der Wiederholfrequenz kann ein ähnlicher Vorteil nicht erreicht werden, da in diesem Fall kein separates Festlegen der Schließdauer und der zweiten Öffnungsdauer möglich wäre und deshalb nicht auf eine individuelle Ausbreitungscharakteristik der jeweiligen Druckwelle reagiert werden kann.
Gemäß einer alternativen Ausführung, welche einen eigenständigen
Erfindungsaspekt darstellt, werden ferner eine dritte Öffnungsdauer und eine weitere Schließdauer festgelegt, wobei bei jedem Einschaltzeitpunkt nach der zweiten Öffnungsdauer folgende Schritte ausgeführt werden:
Schließen des Dosierventils für die weitere Schließdauer, dann Öffnen des Dosierventils für die dritte Öffnungsdauer, und dann Schließen des Dosierventils bis zum nächsten Einschaltzeitpunkt.
Eine solche Ausführung kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn drei Öffnungsdauern vorgegeben werden sollen, d.h. wenn nach einem jeweiligen Einschaltzeitpunkt nicht nur wie im Stand der Technik einmal bzw. wie bei der bereits weiter oben beschriebenen Ausführung zweimal, sondern sogar dreimal das Ventil gezielt geöffnet werden soll, insbesondere um die bereits erwähnte Druckwelle abzubauen. Es sei verstanden, dass grundsätzlich auch eine beliebig höhere Anzahl von Öffnungsdauern und jeweils davorliegenden Schließdauern verwendet werden kann.
Insbesondere können eine jeweilige Öffnungsdauer und eine jeweils davor oder dahinter liegende Schließdauer unmittelbar zeitlich aneinander angrenzen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung sind die erste Öffnungsdauer und die Schließdauer zusammen unterschiedlich zum halben zeitlichen Abstand zwischen zwei Einschaltzeitpunkten. Dadurch kann in geeigneter Weise eine Abgrenzung gegenüber einer doppelten Wiederholfrequenz erreicht werden. Typischerweise sind die erste Öffnungsdauer und die Schließdauer zusammen kürzer als der halbe zeitliche Abstand zwischen zwei
Einschaltzeitpunkten.
Bevorzugt sind alle Öffnungsdauern und Schließdauern zusammen kleiner als der zeitliche Abstand zwischen zwei Einschaltzeitpunkten. Dies erlaubt eine klare zeitliche Abgrenzung zwischen den Vorgängen, welche sich nach jedem jeweiligen Einschaltzeitpunkt abspielen.
Bevorzugt weist die Wiederholungsfrequenz einen Wert zwischen 1 Hz und 100 Hz auf. Beispielsweise können auch untere Grenzen von 2 Hz, 5 Hz, 10 Hz oder 20 Hz verwendet werden. Als obere Grenzen können beispielsweise auch 80 Hz, 50 Hz oder 30 Hz verwendet werden. Die genannten unteren und oberen Grenzen können beliebig miteinander kombiniert werden, um ein jeweiliges Intervall zu bilden. Insbesondere kann die Wiederholungsfrequenz einen Wert von 10 Hz aufweisen. Derartige Werte haben sich für typische Anwendungen als vorteilhaft erwiesen. Bevorzugt haben die erste Öffnungsdauer und/oder die zweite
Öffnungsdauer und/oder die dritte Öffnungsdauer und/oder die Schließdauer und/oder die weitere Schließdauer eine Länge zwischen 4 ms und 40 ms. Weitere mögliche untere Grenzen können beispielsweise 5 ms, 10 ms oder 15 ms sein. Weitere mögliche obere Grenzen können beispielsweise 20 ms, 30 ms oder 50 ms sein. Die genannten unteren und oberen Grenzen können beliebig miteinander kombiniert werden, um ein jeweiliges Intervall zu bilden. Insbesondere können die genannten Öffnungs- und Schließdauern jeweils einen Wert von beispielsweise 15 ms oder 20 ms haben. Derartige Werte haben sich für typische Anwendungen als vorteilhaft erwiesen.
Die erste Öffnungsdauer, die Schließdauer und die zweite Öffnungsdauer können insbesondere derart eingestellt werden, dass während der zweiten Öffnungsdauer eine während der ersten Öffnungsdauer entstehende, sich in dem Tankentlüftungssystem ausbreitende Druckwelle durch das Dosierventil durchgelassen wird oder teilweise durchgelassen wird. Insbesondere kann die entsprechende Druckwelle zumindest überwiegend durchgelassen werden. Dies kann beispielsweise anhand einer Druckänderung im zeitlichen Verlauf erkannt werden. Dadurch wird ein vorteilhafter Abbau der
entsprechenden Druckwelle erreicht, so dass die Ausbildung der weiter oben bereits erwähnten unerwünschten Schwingungen wirkungsvoll vermieden wird.
Erfindungsgemäß ist die zweite Öffnungsdauer kürzer als die erste
Öffnungsdauer. Dadurch ist die erste Öffnungsdauer typischerweise mit derjenigen Öffnung des Ventils verbunden, welche den Hauptteil der gewünschten Luftmenge durchlässt, wohingegen die zweite Öffnungsdauer im Wesentlichen dem Abbau der entstehenden Druckwelle dient, wobei natürlich trotzdem auch während der zweiten Öffnungsdauer Gas durch das Dosierventil strömt. Es hat sich gezeigt, dass in typischen Situationen eine im Vergleich zur ersten Öffnungsdauer kürzere zweite Öffnungsdauer ausreicht, um die entstehende Druckwelle abzubauen. Sollte eine dritte Öffnungsdauer vorgesehen sein, kann diese in typischen Implementierungen noch kürzer sein als die erste Öffnungsdauer und/oder die zweite Öffnungsdauer.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass jede Öffnungsdauer kürzer ist als jede davor befindliche Öffnungsdauer. Alternativ können jedoch auch andere Verhältnisse der Öffnungsdauern vorgesehen sein, beispielsweise kann die zweite Öffnungsdauer auch gleich oder größer als die erste
Öffnungsdauer sein. Derartige Ausführungen stellen eigenständige
Erfindungsaspekte dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein
Tankentlüftungssystem. Das Tankentlüftungssystem weist einen Filter auf. Das Tankentlüftungssystem weist eine Entlüftungsleitung zum Entlüften eines Tanks auf, wobei die Entlüftungsleitung an den Filter angeschlossen ist. Das Tankentlüftungssystem weist einen Motorsauganschluss auf, und es weist des Weiteren eine Verbindungsleitung zwischen Motorsauganschluss und Filter auf. Des Weiteren weist das Tankentlüftungssystem ein
Dosierventil auf, welches in der Verbindungsleitung verschaltet ist. Der Tank ist dabei typischerweise nicht Teil des Tankentlüftungssystems.
Durch die eben beschriebene Ausführung eines Tankentlüftungssystems kann der Filter wie bereits weiter oben beschrieben gereinigt werden, indem an dem Motorsauganschluss ein Unterdrück anliegt und somit Luft durch den Filter, die Verbindungsleitung und das Dosierventil zum Motorsauganschluss gesaugt wird, wobei diese Luft den Filter reinigt. Insbesondere können dabei im Filter enthaltene Kohlenwasserstoffe entfernt werden. Das Tankentlüftungssystem weist eine elektronische Steuerungsvorrichtung auf, welche dazu konfiguriert ist, ein hier offenbartes Verfahren auszuführen. Bezüglich des hier offenbarten Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
Mittels des Tankentlüftungssystems können die weiter oben bereits beschriebenen Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann der Filter, welcher typischerweise Kohlenwasserstoffe speichert, in einfacher Weise gereinigt werden und es können dabei entstehende Druckwellen abgebaut werden. Dadurch können die bereits weiter oben beschriebenen
Schwingungen, welche zu eventuellen Störgeräuschen führen können, vermieden werden.
Der Filter kann insbesondere ein Aktivkohlefilter sein. Derartige Filter haben sich für typische Tankentlüftungssysteme bewährt. Auch andere Filter sind jedoch verwendbar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, mit einem Tank zum Lagern von Kraftstoff für den Verbrennungsmotor und mit einem hier offenbarten
Tankentlüftungssystem zum Entlüften des Tanks. Ein solches Kraftfahrzeug beinhaltet ein hier offenbartes Tankentlüftungssystem und kann damit die weiter oben bereits erwähnten Vorteile erreichen. Insbesondere kann wie bereits beschrieben eine entstehende Druckwelle abgebaut werden und es können Schwingungen vermieden werden. Bezüglich des hier offenbarten Tankentlüftungssystems kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
Die hier offenbarte Technologie betrifft des Weiteren eine
Steuerungsvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, ein hier offenbartes Verfahren auszuführen. Die hier offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, auf welchem auf welchem Programminstruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung durch einen Mikroprozessor diesen veranlassen, ein hier offenbartes Verfahren auszuführen. Bezüglich des Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
Grundsätzlich kann gesagt werden, dass durch eine gezielte Ansteuerung eines Tankentlüftungsventils bzw. eines Dosierventils eine Strömung durch eine gezielte Mehrfachansteuerung verzögert werden kann. Im Sinne einer Mehrfacheinspritzung kann nach dem Ventilschließen für die
„Haupteinspritzung“ ein weiteres Mal das Tankentlüftungsventil geöffnet werden, um den entstehenden Überdruck der auflaufenden Luftsäule durch das Ventil abzubauen. Dadurch kann die Entstehung von Reflexionswellen deutlich reduziert und somit die Impulshaftigkeit der Schwingung gedämpft werden.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:
Fig. 1 : ein Tankentlüftungssystem mit weiteren Komponenten in einer
Einbausituation,
Fig. 2: typische Verläufe eines Ventilhubs und einer Druckwelle,
Fig. 3a: einen Ventilhub gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3b: einen Druckverlauf gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 4a: einen Ventilhub gemäß dem hier offenbarten Verfahren,
Fig. 4b: einen Druckverlauf gemäß dem hier offenbarten Verfahren. Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1 mit weiteren Komponenten, einen Tank 10 mit weiteren Komponenten sowie ein Tankentlüftungssystem 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Diese Bestandteile und die weiteren Komponenten werden nachfolgend beschrieben. Die gezeigten
Komponenten können insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel sein.
Bei dem Verbrennungsmotor 1 handelt es sich um einen üblichen
Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann es sich hierbei um einen Ottomotor handeln, da die nachfolgend beschriebenen
Komponenten besonders vorteilhaft bei einem Ottomotor einsetzbar sind. Es kann sich jedoch auch um einen anderen Verbrennungsmotor handeln.
An dem Verbrennungsmotor 1 ist eine Einspritzschiene 2 angebracht, an welche sich wiederum eine Ansaugleitung 3 anschließt. Die Ansaugleitung 3 ist mit einem Luftfilter 4 verbunden.
Der Verbrennungsmotor 1 ist ferner mit einem Abgassystem 5 verbunden, an welchem ein Sauerstoffsensor 6 angeschlossen ist. Der Sauerstoffsensor 6 misst die Sauerstoffkonzentration im Abgas, um den Verbrennungsmotor 1 ideal regeln zu können. Hierzu dient eine Motorsteuerungseinheit 7, welche unterschiedliche Steuerungsfunktionen für den Motor 1 und weitere gezeigte Komponenten wahrnimmt, wobei auf einen Teil dieser Funktionalität weiter unten näher eingegangen werden wird.
Zur Kraftstoffversorgung ist ein Tank 10 vorgesehen, in welchem sich flüssiger Kraftstoff 15 befindet. Hierbei kann es sich insbesondere um
Ottokraftstoff handeln, bei welchem die hier vorgesehene Ausführung besonders vorteilhaft anwendbar ist. In dem Tank 10 befindet sich ein Schwalltopf 20, in welchem sich ebenfalls Kraftstoff 15 befindet. Dem Schwalltopf 15 ist ein Befüllventil 30 zugeordnet, und es befindet sich darin ferner ein Kraftstofffilter 40 mit darauf
angeordnetem Druckhalteventil 45 sowie eine Kraftstoffpumpe 50. Des Weiteren ist in dem Tank 10 eine Strahlpumpe 60 vorgesehen, welche ebenfalls zur Befüllung des Schwalltopfs 20 und zum Umpumpen von Kraftstoff 15 dient.
Zum Befüllen ist an dem Tank 10 ein Einfüllstutzen 70 angeschlossen, welcher über eine Klappe 75 mit dem Inneren des Tanks 10 verbunden ist.
Eine Kraftstoff leitu ng 80 verbindet den Tank 10 mit dem Verbrennungsmotor 1 bzw. mit der Einspritzschiene 2. Dadurch kann der Verbrennungsmotor 1 Kraftstoff 15 aus dem Tank 10 ansaugen.
Zur Steuerung und Überwachung des Tanks 10 sind ferner ein intelligentes Modul 90 und ein Kraftstoffdruckregulator 95 vorgesehen. Das intelligente Modul 90 und die Kraftstoffpumpe 40 können wie gezeigt von der
Motorsteuerungseinheit 7 gesteuert werden.
Zur Entlüftung des Tanks 10 ist ein Tankentlüftungssystem 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel vorhanden. Auch dieses wird von der
Motorsteuerungseinheit 7 gesteuert, welche somit gleichzeitig als
Steuerungsvorrichtung für das Tankentlüftungssystem 100 dient.
Das Tankentlüftungssystem 100 weist eine Entlüftungsleitung 1 10 auf. Diese ist über insgesamt drei Ventile 1 15 mit dem Innenraum des Tanks 10 verbunden. Dadurch können Luft oder enthaltene Gase aus dem Innenraum des Tanks 10 in die Entlüftungsleitung 1 10 gelangen. Das Tankentlüftungssystem 100 weist einen Aktivkohlefilter 120 auf. Dieser ist über einen Wasser- und Dampfabscheider 1 17 mit der Entlüftungsleitung 1 10 verbunden. Dadurch kann Luft aus dem Innenraum des Tanks 10 in den Aktivkohlefilter 120 gelangen.
Der Aktivkohlefilter 120 ist ferner über einen Vakuumleckdetektor 130 und einen Staubfilter 135 mit der Umgebungsluft verbunden. Dadurch kann Luft aus dem Innenraum des Tanks 10 über den Aktivkohlefilter 120 in die Umgebung gelangen. Etwaige enthaltene Kohlenwasserstoffe oder andere unerwünschte Substanzen, welche in der Umgebungsluft zu Umweltschäden oder anderen Problemen führen könnten, werden dabei wirkungsvoll im Aktivkohlefilter 120 abgefangen. Dieser hat eine sehr große Oberfläche, an welcher derartige Substanzen zurückgehalten werden.
Da der Aktivkohlefilter 120 sich während des Betriebs bzw. während
Entlüftungsvorgängen mit Kohlenwasserstoffen und anderen Substanzen zusetzt und sich nicht selbst regenerieren kann, ist es erforderlich, die darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe und andere unerwünschte Substanzen regelmäßig zu entfernen. Da es sich bei den meisten der im Aktivkohlefilter 120 typischerweise befindlichen Substanzen um Kohlenwasserstoffe und andere Stoffe handelt, welche ohnehin Bestandteil des Kraftstoffs 15 sind, ist es sinnvoll, diese dem Verbrennungsmotor 1 zur Verbrennung zuzuführen.
Hierzu dient eine Verbindungsleitung 140, welche vom Aktivkohlefilter 120 zu einem Motorsauganschluss 145 führt, welcher wiederum mit dem
Ansaugkanal 3 verbunden ist. Da der Verbrennungsmotor 1 im Ansaugkanal 3 einen Unterdrück erzeugt, wirkt dieser Unterdrück auch auf den
Aktivkohlefilter 120, wodurch Luft durch den Aktivkohlefilter 120 geleitet wird, welche die Kohlenwasserstoffe und andere darin gespeicherte Substanzen entfernt. Zur Steuerung dieses Gasstroms ist in der Verbindungsleitung 140 ein Dosierventil 150 verschaltet. Dieses kann von der Motorsteuerungseinheit 7 gesteuert werden. Grundsätzlich ist es dabei durch eine geeignete Taktung dieses Dosierventils 150 möglich, den Volumenstrom vom Aktivkohlefilter 120 zum Verbrennungsmotor 1 zu steuern. Hierauf wird nachfolgend weiter eingegangen werden.
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Ventilhubs des Dosierventils 150 (gestrichelte Linie) gemäß dem Stand der Technik, und eine zugehörige typische Druckkurve (durchgezogene Linie) in der Verbindungsleitung 140. Dabei ist zu sehen, dass das Dosierventil 150 bei einem Einschaltzeitpunkt einmal für eine bestimmte Öffnungszeit geöffnet und dann wieder
geschlossen wird. Dabei entsteht zunächst eine Unterdruckwelle, welche durch einen abfallenden Druck angegeben ist. Anschließend entsteht eine Überdruckwelle, welche zu einem Druckanstieg über das vorherige
Ruhemaß hinaus führt. Der Druck fällt dann wieder ab in eine
Unterdruckwelle und läuft in weiteren Oberschwingungen aus.
Es wurde herausgefunden, dass es gerade die unmittelbar auf die
Öffnungszeit folgende Überdruckwelle ist, welche in erheblicher Weise für Schwingungen verantwortlich ist, welche auch andere Komponenten zum Schwingen anregen können und einen unerwünschten und unangenehmen Geräuscheintrag in einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs erzeugen können.
In Fig. 3a ist ein weiterer möglicher Verlauf eines Ventilhubs bei
Ausführungen gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Auch hierbei ist nur eine Öffnungszeit vorgesehen. Fig. 3b zeigt einen zugehörigen Druckverlauf, wobei die sich ausbildende Überdruckwelle und die weiteren
Oberschwingungen deutlich zu erkennen sind. Fig. 4a zeigt einen Ventilhub gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei ist zu sehen, dass zunächst das Ventil für eine erste Öffnungsdauer geöffnet, dann für eine Schließdauer geschlossen und dann für eine zweite Öffnungsdauer wiederum geöffnet wird. Die zweite Öffnungsdauer ist dabei kürzer als die erste Öffnungsdauer.
Fig. 4b zeigt einen zugehörigen Druckverlauf. Dabei ist zu erkennen, dass sich die unmittelbar auf die erste Öffnungsdauer folgende Überdruckwelle bei Weitem nicht in dem Umfang ausbildet, wie dies bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik der Fall ist. Auch die Oberschwingungen bilden sich bei Weitem nicht in dem Maße aus, wie dies beispielsweise in den Fig. 2 und 3b dargestellt ist. Somit wird durch die hier offenbarte Ausführung mit einer ersten Öffnungsdauer, einer zweiten Öffnungsdauer und einer
dazwischenliegenden Schließdauer der Druckverlauf erheblich abgeflacht, was die bereits erwähnten unerwünschten Schwingungen und
Geräuschentwicklungen wirkungsvoll vermeidet.
Letztlich kann somit durch eine entsprechende Konfiguration der
Motorsteuereinheit 7 das Problem der Schwingungen behoben werden, da durch das Vorsehen einer zweiten Öffnungsdauer die Druckwelle
wirkungsvoll abgebaut wird.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Ansteuern eines Dosierventils (150) eines
Tankentlüftungssystems (100), wobei das Dosierventil (150) zwischen einem Filter (120) des Tankentlüftungssystems (100) und einem Motorsauganschluss (145) verschaltet ist,
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Festlegen einer Wiederholungsfrequenz, welche eine Vielzahl von Einschaltzeitpunkten vorgibt, einer ersten Öffnungsdauer, einer Schließdauer und einer zweiten Öffnungsdauer, wobei die zweite Öffnungsdauer kürzer ist als die erste Öffnungsdauer,
- bei jedem Einschaltzeitpunkt
o Öffnen des Dosierventils (150) für die erste Öffnungsdauer, dann
o Schließen des Dosierventils (150) für die Schließdauer, dann o Öffnen des Dosierventils (150) für die zweite Öffnungsdauer, und dann
o Schließen des Dosierventils (150),
- wobei das Dosierventil (150) nach der zweiten Öffnungsdauer bis zum nächsten Einschaltzeitpunkt geschlossen bleibt.
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Öffnungsdauer und die Schließdauer zusammen unterschiedlich zum halben zeitlichen Abstand zwischen zwei Einschaltzeitpunkten sind.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei alle Öffnungsdauern und Schließdauern zusammen kleiner sind als der zeitliche Abstand zwischen zwei Einschaltzeitpunkten.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Wiederholungsfrequenz einen Wert zwischen 1 Hz und 100 Hz, oder einen Wert von 10 Hz, aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Öffnungsdauer und/oder die zweite Öffnungsdauer und/oder die Schließdauer und/oder die weitere Schließdauer eine Länge zwischen 4 ms und 40 ms, oder 15 ms oder 20 ms, haben.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Öffnungsdauer, die Schließdauer und die zweite Öffnungsdauer derart eingestellt werden, dass während der zweiten Öffnungsdauer eine während der ersten Öffnungsdauer entstehende, sich in dem Tankentlüftungssystem (100) ausbreitende Druckwelle durch das Dosierventil (150) durchgelassen wird oder teilweise durchgelassen wird.
7. Elektronische Steuerungsvorrichtung (7), welche dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
auszuführen.
8. Tankentlüftungssystem (100), aufweisend
- einen Filter (120),
- eine Entlüftungsleitung (1 10) zum Entlüften eines Tanks (10), wobei die Entlüftungsleitung (1 10) an den Filter (120) angeschlossen ist,
- einen Motorsauganschluss (145),
- eine Verbindungsleitung (140) zwischen Motorsauganschluss (145) und Filter (120), - ein Dosierventil (150), welches in der Verbindungsleitung (140) verschaltet ist, und
- eine elektronische Steuerungsvorrichtung (7) nach Anspruch 7.
9. Kraftfahrzeug, aufweisend
- einen Verbrennungsmotor (1 ),
- einen Tank (10) zum Lagern von Kraftstoff (15) für den
Verbrennungsmotor (1 ), und
- ein Tankentlüftungssystem (100) nach Anspruch 8 zum Entlüften des Tanks (10).
10. Nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, auf
welchem Programminstruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung durch einen Mikroprozessor diesen veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
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