WO2022218639A1 - Verfahren zur überprüfung der funktionsfähigkeit eines steuerbaren absperrventils in einer tankentlüftungsanlage - Google Patents

Verfahren zur überprüfung der funktionsfähigkeit eines steuerbaren absperrventils in einer tankentlüftungsanlage Download PDF

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WO2022218639A1
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Thomas Pichler
Thomas Koenig
Tobias Hirthammer
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Vitesco Technologies GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for checking the functionality of a controllable shut-off valve in a tank ventilation system and a computer program product and a control device for carrying out this method.
  • Vehicles with internal combustion engines are therefore usually equipped with a tank ventilation system.
  • the core element of the tank ventilation system is a fuel vapor reservoir, to which the fuel vapors produced in the fuel tank are fed.
  • the vapors are adsorbed by an adsorbent (usually activated carbon) contained in the fuel vapor accumulator and thereby stored.
  • an adsorbent usually activated carbon
  • the fuel vapor accumulator must be regenerated from time to time. For this purpose, the fuel vapor accumulator is flushed with fresh air, whereby the stored fuel vapors are supplied to the engine combustion in a controlled manner.
  • a method relates to checking the functionality of a controllable shut-off valve in a tank ventilation system.
  • the tank ventilation system includes a tank area, which has a fuel tank, a storage area, which has a fuel vapor storage, a degassing line, which connects the fuel vapor storage and the fuel tank, the controllable shut-off valve, which is arranged in the degassing line and which, in a closed state, ensures pressure equalization between the Tank area and the storage area prevents and which allows pressure equalization between the tank area and the storage area in an open state.
  • the tank ventilation system also includes a pressure changing device for changing of the pressure in the storage area and a pressure detection device for detecting the pressure in the storage area and for outputting output values which represent the detected pressure. The procedure has the following steps:
  • shut-off valve It is checked whether the shut-off valve can be properly set in the open state.
  • the tank area and the storage area are pneumatically connected.
  • the effective pneumatic volume on which the pressure-changing device acts then consists of the volumes of the storage area and the tank area.
  • the effective pneumatic volume on which the pressure-changing device acts is reduced to the volume of the storage area and is therefore considerably smaller than the pneumatically effective volume in the good case.
  • the first pressure change in the storage area caused by the activation of the pressure-changing device is significantly weaker than in the bad case.
  • These different characteristics of the pressure changes in good and bad cases in turn allow a plausibility check of the pressure profile and therefore an extended conclusion about the functionality of the shut-off valve. Becomes recognized that the first change in pressure does not meet a first plausibility criterion, a fault in the shut-off valve is detected. In this bad case, it would be determined that the shut-off valve can no longer be switched to the open state, or that it is jammed in the closed state.
  • a further advantage of the invention is that the pressure in the accumulator area is monitored and not the pressure in the tank area in order to assess the functionality of the shut-off valve. Since the tank area has a significantly larger volume than the storage area, pressure changes in the storage area are much easier to recognize. Furthermore, pressure conditions in the storage area are less exposed to disturbances than in the tank area, where the movement of the fuel contained therein ("sloshing") or spontaneous outgassing can lead to larger pressure fluctuations. This means that checking the shut-off valve is much more robust and precise.
  • the evaluation shows that the first plausibility criterion is met if
  • a first pressure gradient in the storage area (1100) does not exceed a predetermined first gradient limit value or the first pressure gradient in the storage area (1100) is within a predetermined first pressure gradient value range, or
  • the pressure in the storage area (1100) does not exceed a predetermined first pressure limit value, or the pressure in the storage area (1100) is within a predetermined first pressure value range, or the pressure in the storage area (1100) is at most a predetermined one first maximum amount changes, or during the operation of the pressure changing device (1800) a first pressure profile in the storage area (1100) a predetermined first Reference curve follows or the first pressure curve remains within a predetermined first tolerance range around the first reference curve.
  • the following steps are carried out if the first plausibility criterion is met:
  • the storage area and the tank area should be pneumatically separated.
  • the controllable shut-off valve By controlling the shut-off valve to be closed, the storage area and the tank area should be pneumatically separated.
  • the controllable shut-off valve can be moved properly into the closed position, there is no longer any pressure equalization between the tank area and the storage area.
  • the effective pneumatic volume, on which the pressure-changing device now acts is suddenly reduced to the volume of the storage area.
  • the controllable shut-off valve cannot be moved to the closed position and remains open (jammed)
  • pressure equalization between the tank area and storage area is still possible.
  • the effective pneumatic volume on which the pressure-changing device acts is composed of the sum of the volumes of the storage area and the tank area.
  • shut-off valve in the sense of the closed state would therefore lead to a marked change in the pressure in the accumulator area.
  • This effect allows a plausibility check of the pressure curve and therefore a conclusion as to the functionality of the shut-off valve. If it is detected that the second change in pressure does not meet the second plausibility criterion, then a fault in the shut-off valve is detected. In this bad case, it would be determined that the shut-off valve can no longer be moved into the closed state, or that it is jammed in the open state.
  • the evaluation shows that the second plausibility criterion is met if
  • a pressure gradient change in the storage area (1100) at least reaches a predetermined minimum value or a second pressure gradient in the storage area (1100) is within a predetermined second pressure gradient value range, or
  • the pressure in the storage area (1100) changes by at least a predetermined second pressure amount or the pressure in the storage area (1100) is within a predetermined second pressure value range, or
  • a second pressure curve in the storage area (1100) follows a predetermined second reference curve or the second pressure curve remains within a predetermined second tolerance range around the second reference curve
  • the pressure-changing device also has: - a ventilation line, via which the fuel vapor accumulator is connected to the environment,
  • controllable ventilation valve which is arranged in the ventilation line in order to control the gas flow through the ventilation line
  • a controllable venting valve which is arranged in the venting line to control the gas flow through the venting line, wherein the venting valve is closed and the venting valve is opened to change the pressure in the storage area in order to generate a negative pressure in the storage area.
  • the vacuum source is, for example, an air intake pipe of an internal combustion engine, a Venturi nozzle, a suction jet nozzle, or a vacuum pump.
  • a negative pressure prevails in the air intake pipe of the internal combustion engine downstream of a throttle element arranged therein in many operating states of the internal combustion engine.
  • the pressure changing device has: - a ventilation line, via which the fuel vapor accumulator is connected to the environment,
  • controllable ventilation valve which is arranged in the ventilation line in order to control the gas flow through the ventilation line
  • controllable venting valve which is arranged in the venting line to control the gas flow through the venting line, wherein the venting valve and the venting valve are opened to change the pressure in the storage area in order to generate a negative pressure in the storage area.
  • This embodiment is an alternative to the embodiment according to claim 5, wherein the ventilation valve is not closed but opened. This achieves a scavenging effect in the fuel vapor accumulator, which regenerates it.
  • the functional check of the shut-off valve can be carried out at the same time as the fuel vapor accumulator is being flushed, which is necessary from time to time anyway.
  • the vent valve can be opened to the maximum and the process can preferably be carried out when the negative pressure generated by the negative pressure source is particularly high.
  • the pressure changing device has:
  • a ventilation line via which the fuel vapor accumulator is connected to the environment
  • a controllable ventilation valve which is arranged in the ventilation line in order to control the gas flow through the ventilation line
  • controllable pump which is arranged in the ventilation line downstream of the ventilation valve in order to pump ambient air from the atmosphere into the fuel vapor storage to generate an overpressure in the storage area
  • a controllable venting valve which is arranged in the venting line to control the gas flow through the venting line, wherein the venting valve is opened to change the pressure in the storage area, the venting valve is closed and the pump is operated in order to generate an overpressure in the storage area.
  • This embodiment represents an alternative to the embodiment according to claims 5 and 6.
  • the pumping of ambient air into the storage area leads to overpressure there.
  • a computer program product according to claim 8 can be loaded into the memory of a computer. It has software code sections which, when executed on a computer, lead to the implementation of the method.
  • a control device for controlling a tank ventilation system according to claim 9 has a computer and a memory on which the computer program product according to claim 8 is loaded. Such a control device is also designed with all the necessary interfaces in order to be connected to a tank ventilation system. When the control device is in operation, the computer program product loaded thereon will run and the method will be carried out.
  • FIG. 1 A schematic representation of a tank ventilation system for a motor vehicle:
  • FIG. 2 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method for checking the tank ventilation system
  • a tank ventilation system 1000 for a motor vehicle (not shown) with an internal combustion engine 2000 is shown schematically.
  • the tank ventilation system 1000 has a storage area 1100 and a tank area 1200 .
  • the tank area 1200 has a fuel tank 1210 for storing fuel 1211 , a level sensor 1213 and a delivery pump 1214 for delivering fuel in the direction of the internal combustion engine 2000 .
  • storage area 1100 has a fuel vapor storage device 1110 .
  • the fuel vapor accumulator 1110 is designed as an activated charcoal canister and is used for the temporary storage of hydrocarbons which outgas from the fuel tank 1210 .
  • Storage area 1100 and tank area 1200 are coupled to one another via a degassing line 1300 .
  • a controllable shut-off valve 1400 is arranged in the degassing line 1300, which in a closed state prevents a pressure equalization between the tank area 1200 and the storage area 110, and which in an open state allows a pressure equalization between the tank area 1200 and the storage area 1100.
  • the shut-off valve 1400 can be designed as a pulse width modulated, electric valve.
  • the tank ventilation system 1000 also includes a ventilation line 1600, via which the fuel vapor accumulator 1110 is connected to the atmosphere or the environment, and a controllable ventilation valve 1610, which is arranged in the ventilation line 1600 in order to control the gas flow through the ventilation line 1600.
  • a controllable pump 1620 is also arranged in the ventilation line 1600 downstream of the ventilation valve 1610, which pumps ambient air from the atmosphere into the fuel vapor storage device 1110 to generate an overpressure in the storage area 1100 when the ventilation valve 1610 is open.
  • the fuel vapor accumulator 1110 is also connected to a vacuum source 2100 via a vent line 1700 .
  • a vacuum source 2100 serves as the vacuum source.
  • a venturi or suction jet nozzle can also be used as a vacuum source.
  • a controllable vent valve 1710 is arranged in the vent line 1700 and can be used to control the gas flow through the vent line 1700 .
  • the tank area is delimited by the fuel tank 1210, the shut-off valve 1400 and the section of the degassing line 1300 lying in between.
  • the storage area is defined by the fuel vapor storage 1110, the shut-off valve 1400, the section of the degassing line 1300 lying between the fuel vapor storage 1110 and the shut-off valve 1400, the ventilation valve 1610, the section of the ventilation line 1600 lying between the fuel vapor storage 1110 and the ventilation valve 1610, the ventilation valve 1710 and the section between the fuel vapor storage 1110 and vent valve 1710 lying portion of the vent line 1700 limited.
  • the ventilation line 1600, the controllable ventilation valve 1610, the pump 1620, the ventilation line 1700 and the controllable ventilation valve 1710 together form a pressure-changing device 1800, by means of which the pressure in the storage area 1100 can be changed.
  • the shut-off valve 1400 is closed, the vent valve 1710 is closed, the vent valve 1610 is opened and the pump 1620 is operated.
  • the shut-off valve 1400 is closed, the ventilation valve 1610 is closed and the vent valve 1710 is opened, whereby the storage area 1100 is connected to the air intake pipe.
  • the tank ventilation system also includes a pressure detection device 1500 which has a storage pressure sensor 1510 for detecting the gas pressure in the storage area 1100 .
  • the pressure determination device 1500 can optionally also have a tank pressure sensor 1520 for detecting the gas pressure in the tank area 1200 (as in the exemplary embodiment in FIG. 1 ).
  • accumulator pressure sensor 1510 is arranged in the vent line upstream of vent valve 1710
  • tank pressure sensor 1520 is arranged in fuel tank 1200 .
  • a control device 3000 is provided, which is connected to the tank ventilation system 1000 .
  • the control device is designed to read output values from accumulator pressure sensor 1510 and output values from tank pressure sensor 1520 to record, store, evaluate, interpret, quantify, evaluate and compare qualitatively and quantitatively.
  • shut-off valve 1400 prevents the gaseous hydrocarbons from escaping from the tank area 1200, as a result of which the pressure there continues to rise. From time to time decongestion of the tank area 1200 is necessary.
  • the shut-off valve 1400 By switching shut-off valve 1400 to the open state, the gaseous hydrocarbons flow off in a controlled manner due to the pressure drop into fuel vapor accumulator 1110 and are temporarily stored there.
  • the fuel vapor accumulator 1110 has a limited capacity and needs to be regenerated from time to time. For this purpose, the shut-off valve 1400 is closed and the ventilation valve 1610 is opened.
  • the fuel vapor accumulator 1110 is connected to the air intake pipe 1700, which results in a scavenging effect due to the prevailing pressure drop, whereby the stored hydrocarbons are sucked into the air intake pipe 1700 and then fed to the internal combustion engine 2000, where they participate in combustion.
  • the scavenging process can be assisted by operating the pump 1620, which allows the fuel vapor accumulator 1110 to be scavenged even when the vacuum around the air intake pipe is very low.
  • the method starts with step 100, for example when a vehicle driver starts the internal combustion engine.
  • step 200 the pressure detection device 1500 is activated or operated and its output values are detected.
  • step 300 the shutoff valve 1400 is controlled to be open.
  • the open state a pressure equalization and a gas flow between the storage area 1100 and the tank area 1200 is possible.
  • step 400 the pressure changing device 1800 is operated to change the pressure in the storage area 1100 and remains activated throughout the process.
  • the vent valve 1710 is closed, the vent valve 1610 is opened and the pump 1620 is operated.
  • the ventilation valve 1610 is closed or opened and the vent valve 1710 is opened, as a result of which the storage area 1100 is connected to the air intake pipe 2000 as a source of negative pressure.
  • step 500 the detected output values of the
  • Pressure detection device 1500 is evaluated to determine whether a first change in pressure in storage area 1100 caused by the operation of pressure change device 1800 satisfies a first plausibility criterion. In this step, it is checked whether the first pressure change in storage area 1100 is plausible, assuming that shut-off valve 1400 is actually open. Because if the shut-off valve 1400 is actually in the open state, the first pressure change will be significantly weaker than if the shut-off valve remains in the closed state (sticks).
  • first change in pressure not only stands for the change in value of the pressure at a certain point in time, but is representative of all quantitative and qualitative criteria, values, sets of values, numbers, sets of numbers, key figures and values with which a change in the pressure in the Storage area can be characterized or quantified, e.g. the pressure gradient, the pressure curve (sequence of several pressure values at different points in time), the pressure change in terms of value at a specific point in time, the actual pressure value at a specific point in time relative to a specified fixed comparison value, etc.
  • the output values of the accumulator pressure sensor serve as the basis for determining the “first pressure change”.
  • the first plausibility criterion is considered to be met if, during the operation of the pressure changing device (1800), a first pressure gradient in storage area 1100 determined on the basis of the output values of accumulator pressure sensor 1510 does not exceed a predetermined first gradient limit value or the first pressure gradient in storage area 1100 is within a predetermined one first pressure gradient value range is located.
  • the predefined first gradient limit value is defined in such a way that if the first pressure gradient exceeds it, it can be assumed that the shut-off valve 1400 is jammed closed.
  • the predefined first pressure gradient value range has data such that if the first pressure gradient leaves this first pressure gradient value range, it can be assumed that the shut-off valve 1400 is jammed closed.
  • the first plausibility criterion is also considered to be met, for example, if the pressure in storage area 1100 does not exceed a predefined first pressure limit value due to the operation of pressure changing device 1800, or the pressure in storage area 1100 is within a predefined first pressure value range, or the pressure in storage area 1100 is at most changes a predetermined first maximum amount.
  • the predetermined first pressure limit value is defined in such a way that if the pressure exceeds it, it can be assumed that the shut-off valve 1400 is jammed closed.
  • the predefined first pressure value range has data such that if the pressure leaves this first pressure value range, it can be assumed that the shut-off valve 1400 is jammed closed.
  • the first maximum amount is defined in such a way that if the pressure in the storage area 1100 changes by more than this maximum amount, it can be assumed that the shut-off valve 1400 is jammed closed.
  • the first plausibility criterion is also considered to be met, for example, if during the operation of pressure changing device 1800 a first pressure profile in storage area 1100 follows a predefined first reference profile or the pressure profile remains within a predefined first tolerance range around the first reference profile.
  • the predefined first reference profile is defined in such a way that if the first pressure profile leaves the reference profile, it can be assumed that the shut-off valve 1400 is jammed closed.
  • the predefined first tolerance range is defined in such a way that if the first pressure curve lies outside of this first tolerance range, it can be assumed that shut-off valve 1400 is jammed closed.
  • step 510 a fault in shut-off valve 1400 is detected and the method is ended in step 800. If shut-off valve 1400 were functional, it would have to have assumed its closed state in step 300, which would have had to change the pressure in storage area 1100 after activation of pressure-changing device 1800 to such an extent that the first pressure-change criterion would have been met. However, if the first pressure change criterion is not met, it can be assumed that the pressure in the storage chamber 1100 has changed to an excessive extent, which is interpreted in such a way that the shut-off valve 1400 is stuck in the closed state, i.e. no longer in the open state can be moved.
  • step 500 If it is determined in step 500 that the first plausibility criterion is met, then the method continues with step 600, with shut-off valve 1400 being controlled in the sense of the closed state. In the closed state, a pressure equalization and a gas flow between the storage area 1100 and the tank area 1200 is prevented.
  • step 700 the detected output values of the
  • Pressure detection device 1500 is evaluated to determine whether a second pressure change in the storage chamber 1100 caused by the control of the shut-off valve 1400 in the direction of the closed state meets a second plausibility criterion. In this step, it is checked whether the second pressure change in storage area 1100 is plausible, assuming that shut-off valve 1400 is actually closed. Because if the shut-off valve 1400 is now actually in the closed state, a significant second pressure change can be seen compared to the case where the shut-off valve remains in the open state (sticks).
  • second change in pressure not only stands for the change in value of the pressure at a certain point in time, but is representative of all quantitative and qualitative criteria, values, sets of values, numbers, sets of numbers, key figures and values with which a change in the pressure in the Storage area 1100 can be characterized or quantified, e.g. The output values of the accumulator pressure sensor are used to determine the "second pressure change".
  • the second plausibility criterion is considered to be met if, after shutoff valve 1400 has been controlled to be in the closed state, a pressure gradient change in storage area 1100 at least reaches a predefined minimum value or a second pressure gradient in storage area 1100 is within a predefined second pressure gradient value range.
  • the specified minimum value is defined in such a way that if the pressure gradient change in the storage area 1100 does not reach it, it can be assumed that the shut-off valve 1400 is jammed open.
  • the predetermined second pressure gradient value range has data such that in the event that the second pressure gradient is not within this second Pressure gradient value range is to assume an open jammed shut-off valve 1400.
  • the first plausibility criterion is also considered to be met, for example, if after the shut-off valve (1400) has been controlled in the sense of the open state, the pressure in the storage area 1100 changes by at least a predetermined second pressure amount or the pressure in the storage area 1100 is within a predetermined second pressure value range .
  • the predefined second amount of pressure is defined such that if the pressure in storage area 1100 does not change by at least this second amount of pressure, it can be assumed that shut-off valve 1400 is jammed open.
  • the predefined second pressure value range has data such that if the pressure in storage area 1100 is not within this second pressure value range, it can be assumed that shut-off valve 1400 is jammed open.
  • the second plausibility criterion is also considered to be met, for example, if after the shut-off valve (1400) has been controlled in the sense of the open state, a second pressure profile in the storage area 1100 follows a predefined second reference profile or the second pressure profile remains within a predefined second tolerance range around the second reference profile.
  • the predefined second reference profile is defined in such a way that in the event that the second pressure profile leaves the second reference profile, it can be assumed that the shut-off valve 1400 is jammed open.
  • the predefined second tolerance range is defined in such a way that if the second pressure profile lies outside of this second tolerance range, it can be assumed that shut-off valve 1400 is jammed open.
  • step 710 a fault in shut-off valve 1400 is detected and the method is ended in step 800. Because if the shut-off valve 1400 were functional, it would actually have to have assumed its closed state in step 600, whereby the pressure in the storage area 1100 should have changed to such an extent that the second plausibility criterion would have been met. If the second plausibility criterion is not met, it can be assumed that the pressure in the storage chamber 1100 has changed too little, which is interpreted in such a way that the shut-off valve 1400 is stuck in the open state and can therefore no longer be brought into the closed state.
  • step 700 If it is determined in step 700 that the second plausibility criterion is met, the method continues with step 720, where shut-off valve 1400 is assessed as functional.
  • the method then terminates at step 800.
  • the method can be repeated regularly and/or in specific operating states of the internal combustion engine.
  • the method can be implemented as a computer program product which can be loaded onto a computer (microcomputer).
  • the computer program product has software code sections which, when executed on the computer, carry out corresponding arithmetic operations, issue control commands and read in and process data.
  • the computer program product can be loaded in the memory of a control device 3000 (control unit), as shown schematically in FIG.
  • the control device 3000 has all the necessary equipment features that are required for storing and executing the computer program product, for transmitting and receiving data, and for controlling the tank ventilation system.
  • control device 3000 has a digital memory, a processor and interfaces for coupling to components of tank ventilation system 1000 and internal combustion engine 2000 .

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Abstract

Ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines steuerbaren Absperrventils (1400) in einer Tankentlüftungsanlage (1000), welche aufweist: - einen Tankbereich (1200), welcher einen Kraftstofftank (1210) aufweist, - einen Speicherbereich (1100), welcher einen Kraftstoffdämpfespeicher (1110) aufweist, - einer Entgasungsleitung (1300), welche den Kraftstoffdämpfespeicher 1110 und den Kraftstofftank (1210) verbindet, - das steuerbare Absperrventil 1400, welches in der Entgasungsleitung (1300) angeordnet ist und welches in einem geschlossenen Zustand einen Druckausgleich zwischen dem Tankbereich (1200) und dem Speicherbereich (1100) unterbindet, und welches in einem geöffneten Zustand einen Druckausgleich zwischen dem Tankbereich (1200) und dem Speicherbereich (1100) erlaubt, - einer Druckänderungseinrichtung (1800) zum Ändern des Drucks im Speicherbereich (1100), - einer Druckerfassungsvorrichtung (1500) zur Erfassung des Drucks im Speicherbereich (1100), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Aktivieren der Druckerfassungsvorrichtung (1500) und Erfassen der Ausgangswerte, - Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geöffneten Zustands, - Betreiben der Druckänderungseinrichtung (1800) im Sinne einer Änderung des Drucks im Speicherbereich (1100), - Auswerten der erfassten Ausgangswerte der Druckerfassungsvorrichtung (1500) dahingehend, ob eine durch den Betrieb der Druckänderungseinrichtung (1800) verursachte erste Druckänderung im Speicherraum (1100) ein erstes Plausibilitätskriterium erfüllt, - Erkennen eines Fehlers des Absperrventils (1400), falls die Auswertung ergibt, dass das erste Plausibilitätskriterium nicht erfüllt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines steuerbaren Absperrventils in einer Tankentlüftungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines steuerbaren Absperrventils in einer Tankentlüftungsanlage sowie ein Com puterprogramm produkt und eine Steuervorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Gemäß gesetzlichen Vorschriften gilt es sicherzustellen, dass die in einem Kraftstofftank entstehenden Kraftstoffdämpfe nicht unkontrolliert in die Umgebung gelangen. Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor werden daher üblicherweise mit einer Tankentlüftungsanlage ausgestattet. Kernelement der Tankentlüftungsanlage ist ein Kraftstoffdämpfespeicher, dem die im Kraftstofftank entstehenden Kraftstoffdämpfe zugeführt werden. Die Dämpfe werden von einem im Kraftstoffdämpfespeicher enthaltenen Adsorptionsmittel (üblicherweise Aktivkohle) adsorbiert und dadurch gespeichert. Um eine Sättigung des Adsorptionsmittels zu vermeiden, muss der Kraftstoffdämpfespeicher von Zeit zu Zeit regeneriert werden. Dazu wird der Kraftstoffdämpfespeicher mit Frischluft gespült, wobei die gespeicherten Kraftstoffdämpfe kontrolliert der motorischen Verbrennung zugeführt werden.
In rein verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen werden die Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank dem Kraftstoffdämpfespeicher kontinuierlich zugeführt. Dies ist möglich, da der Verbrennungsmotor als einzige Antriebsquelle sehr häufig in Betrieb ist und daher die Regeneration des Kraftstoffdämpfespeicher kein Problem darstellt. Bei hybriden Antriebskonzepten, also bei Fahrzeugen mit Elektromotor und Verbrennungsmotor als Antriebsquellen, werden immer längere Wegstrecken ohne jegliche Aktivierung des Verbrennungsmotors zurückgelegt, wodurch die Regenerationsmöglichkeiten des Kraftstoffdämpfespeichers immer seltener werden. Aus diesem Grund werden inzwischen Drucktanklösungen eingesetzt, welche durch ein steuerbares Absperrventil von dem Kraftstoffdämpfespeicher getrennt sind. In diesen Drucktanks werden die darin ausgasenden Kohlenwasserstoffdämpfe unter Druck solange zurückgehalten bis ein Entweichen der Dämpfe in Richtung des Kraftstoffdämpfespeicher durch kontrolliertes Öffnen des Absperrventils ermöglicht wird.
Gesetzliche Vorschriften erfordern die Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsanlage bzw. deren Komponenten. Die Funktionsfähigkeit des Absperrventils hat dabei eine sehr hohe Relevanz, denn es muss sichergestellt sein, dass der Kraftstofftank vor dem Öffnen des Tankdeckels drucklos ist, um ein unkontrolliertes Austreten von Kohlenwasserstoffen in die Umgebung zu verhindern.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, ein Com puterprogramm produkt und eine Steuervorrichtung bereitzustellen, mittels denen die Funktionsfähigkeit eines Absperrventils einer Tankentlüftungsanlage überprüft werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 betrifft die Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines steuerbaren Absperrventils in einer Tankentlüftungsanlage. Zur Tankentlüftungsanlage gehört ein Tankbereich, welcher einen Kraftstofftank aufweist, ein Speicherbereich, welcher einen Kraftstoffdämpfespeicher aufweist, eine Entgasungsleitung, welche den Kraftstoffdämpfespeicher und den Kraftstofftank verbindet, das steuerbare Absperrventil, welches in der Entgasungsleitung angeordnet ist und welches in einem geschlossenen Zustand einen Druckausgleich zwischen dem Tankbereich und dem Speicherbereich unterbindet und welches in einem geöffneten Zustand einen Druckausgleich zwischen dem Tankbereich und dem Speicherbereich erlaubt. Zur Tankentlüftungsanlage gehört ferner eine Druckänderungseinrichtung zum Ändern des Drucks im Speicherbereich sowie eine Druckerfassungsvorrichtung zur Erfassung des Drucks im Speicherbereich und zur Ausgabe von Ausgabewerten, welche den erfassten Druck repräsentieren. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- Aktivieren der Druckerfassungsvorrichtung und Erfassen der Ausgangswerte,
- Steuern des Absperrventils im Sinne des geöffneten Zustands,
- Betreiben der Druckänderungseinrichtung im Sinne einer Änderung des Drucks im Speicherbereich,
- Auswerten der erfassten Ausgangswerte der Druckerfassungsvorrichtung dahingehend, ob eine durch den Betrieb der Druckänderungseinrichtung verursachte erste Druckänderung im Speicherraum ein erstes Plausibilitätskriterium erfüllt,
- Erkennen eines Fehlers des Absperrventils, falls die Auswertung ergibt, dass das erste Plausibilitätskriterium nicht erfüllt ist.
Es wird überprüft, ob sich das Absperrventil ordnungsgemäß in den geöffneten Zustand versetzen lässt. Im Gutfall, also wenn sich das steuerbare Absperrventil ordnungsgemäß in die geöffnete Position bewegen lässt, sind der Tankbereich und der Speicherbereich pneumatisch verbunden. Das wirksame pneumatische Volumen, auf welches die Druckänderungseinrichtung wirkt, besteht dann aus den Volumina des Speicherbereichs und des Tankbereichs. Im Schlechtfall, also wenn das Absperrventil im geschlossenen Zustand klemmt und Tankbereich und Speicherbereich pneumatisch getrennt sind, reduziert sich das wirksame pneumatische Volumen, auf welches die Druckänderungseinrichtung wirkt, auf das Volumen des Speicherbereichs und ist daher erheblich kleiner als das pneumatisch wirksame Volumen im Gutfall. Im Gutfall ist daher zu erwarten, dass die durch die Aktivierung der Druckänderungseinrichtung verursachte erste Druckänderung im Speicherbereich deutlich schwächer ausgeprägt ist als im Schlechtfall. Diese unterschiedlichen Ausprägungen der Druckänderungen im Gut- und Schlechtfall erlauben wiederum eine Plausibilisierung des Druckverlaufs und daher einen erweiterten Rückschluss auf die Funktionsfähigkeit des Absperrventils. Wird erkannt, dass die erste Druckänderung ein erstes Plausibilitätskriterium nicht erfüllt, so wird ein Fehler des Absperrventils erkannt. In diesem Schlechtfall wäre festzustellen, dass das Absperrventil sich nicht mehr in den geöffneten Zustand überführen lässt, bzw. dass es im geschlossenen Zustand klemmt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Absperrventils der Druck im Speicherbereich überwacht wird und nicht der Druck im Tankbereich. Da der Tankbereich ein deutlich größeres Volumen aufweist als der Speicherbereich, sind Druckänderungen im Speicherbereich deutlich besser zu erkennen. Ferner sind Druckverhältnisse im Speicherbereich weniger Störgrößen ausgesetzt als im Tankbereich, wo es durch die Bewegung des darin enthaltenen Kraftstoffs („Schwappen“) oder durch spontane Ausgasungen zu größeren Druckschwankungen kommen kann. Somit ist die Überprüfung des Absperrventils deutlich robuster und genauer.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 ergibt die Auswertung, dass das erste Plausibilitätskriterium erfüllt ist, falls
- während des Betriebs der Druckänderungseinrichtung (1800) ein erster Druckgradient im Speicherbereich (1100) einen vorgegebenen ersten Gradientengrenzwert nicht überschreitet oder sich der erste Druckgradient im Speicherbereich (1100) innerhalb eines vorgegebenen ersten Druckgradientenwertebereichs befindet, oder
- durch den Betrieb der Druckänderungseinrichtung (1800) der Druck im Speicherbereich (1100) einen vorgegebenen ersten Druckgrenzwert nicht überschreitet oder der Druck im Speicherbereich (1100) sich innerhalb eines vorgegebenen ersten Druckwertebereichs befindet oder der Druck im Speicherbereich (1100) sich um höchstens einen vorgegebenen ersten Maximalbetrag ändert, oder während des Betriebs der Druckänderungseinrichtung (1800) ein erster Druckverlauf im Speicherbereich (1100) einem vorgegebenen ersten Referenzverlauf folgt oder der erste Druckverlauf innerhalb eines vorgegebenen ersten Toleranzbereichs um den ersten Referenzverlauf bleibt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 werden für den Fall, dass das erste Plausibilitätskriterium erfüllt ist, folgende Schritte durchgeführt:
- Steuern des Absperrventils im Sinne des geschlossenen Zustands,
- Auswerten der erfassten Ausgangswerte der Druckerfassungsvorrichtung dahingehend, ob eine durch das Steuern des Absperrventils im Sinne des geschlossenen Zustands verursachte zweite Druckänderung im Speicherraum ein zweites Plausibilitätskriterium erfüllt
- Erkennen eines Fehlers des Absperrventils, falls die Auswertung ergibt, dass das zweite Plausibilitätskriterium nicht erfüllt ist.
Durch das Steuern des Absperrventils im Sinne des geschlossenen Zustands sollten der Speicherbereich und der Tankbereich pneumatisch getrennt werden. Im Gutfall, also wenn sich das steuerbare Absperrventil ordnungsgemäß in die geschlossene Position bewegen lässt, findet kein Druckausgleich zwischen Tankbereich und Speicherbereich mehr statt. Das wirksame pneumatische Volumen, auf welches die Druckänderungseinrichtung nun wirkt, reduziert sich schlagartig auf das Volumen des Speicherbereichs. Im Schlechtfall, also wenn sich das steuerbare Absperrventil nicht in die geschlossene Position bewegen lässt und im geöffneten Zustand verharrt (klemmt), ist ein Druckausgleich zwischen Tankbereich und Speicherbereich weiterhin möglich. Das wirksame pneumatische Volumen, auf welches die Druckänderungseinrichtung wirkt, setzt sich im Schlechtfall weiterhin aus der Summe der Volumina des Speicherbereichs und des Tankbereichs zusammen. Das Steuern des Absperrventils im Sinne des geschlossenen Zustands würde im Gutfall daher zu einer markanten Veränderung des Drucks im Speicherbereich führen. Dieser Effekt erlaubt eine Plausibilisierung des Druckverlaufs und daher einen Rückschluss auf die Funktionsfähigkeit des Absperrventils. Wird erkannt, dass die zweite Druckänderung das zweite Plausibilitätskriterium nicht erfüllt, so wird ein Fehler des Absperrventils erkannt. In diesem Schlechtfall wäre festzustellen, dass das Absperrventil sich nicht mehr in den geschlossenen Zustand bewegen lässt, bzw. dass es im geöffneten Zustand klemmt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 ergibt die Auswertung, dass das zweite Plausibilitätskriterium erfüllt ist, falls
- nach dem Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geschlossenen Zustands eine Druckgradientenänderung im Speicherbereich (1100) einen vorgegebenen Minimalwert zumindest erreicht oder ein zweiter Druckgradient im Speicherbereich (1100) sich innerhalb eines vorgegebenen zweiten Druckgradientenwertebereichs befindet, oder
- nach dem Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geöffneten Zustands sich der Druck im Speicherbereich (1100) mindestes um einen vorgegebenen zweiten Druckbetrag ändert oder der Druck im Speicherbereich (1100) sich innerhalb eines vorgegebenen zweiten Druckwertebereichs befindet, oder
- nach dem Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geöffneten Zustands ein zweiter Druckverlauf im Speicherbereich (1100) einem vorgegebenen zweiten Referenzverlauf folgt oder der zweite Druckverlauf innerhalb eines vorgegebenen zweiten Toleranzbereichs um den zweiten Referenzverlauf bleibt
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 weist die Druckänderungseinrichtung weiterhin auf: - eine Belüftungsleitung, über welche der Kraftstoffdämpfespeicher mit der Umgebung verbunden ist,
- ein steuerbares Belüftungsventil, welches in der Belüftungsleitung angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Belüftungsleitung zu steuern,
- eine Entlüftungsleitung, über welche der Kraftstoffdämpfespeicher mit einer Unterdruckquelle verbunden ist,
- ein steuerbares Entlüftungsventil, welches in der Entlüftungsleitung angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Entlüftungsleitung zu steuern, wobei zur Änderung des Drucks im Speicherbereich das Belüftungsventil geschlossen und das Entlüftungsventil geöffnet wird, um einen Unterdrück im Speicherbereich zu erzeugen.
Durch Öffnen des Entlüftungsventils wird der Speicherbereich mit der Unterdruckquelle pneumatisch verbunden. Bei der Unterdruckquelle handelt es sich beispielsweise um ein Luftansaugrohr eines Verbrennungsmotors, eine Venturidüse, eine Saugstrahldüse, oder eine Unterdruckpumpe. Im Luftansaugrohr des Verbrennungsmotors herrscht stromabwärts eines darin angeordneten Drosselorgans in vielen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors ein Unterdrück. Durch Verbinden des Speicherraums mit dem Luftansaugrohr an diese Position kommt es zu einem Gasstrom in Richtung des Verbrennungsmotors und zu einer Evakuierung des Speicherbereichs. Nach diesem Ausführungsbeispiel führt die Aktivierung der Druckänderungseinrichtung zu einem Unterdrück im Speicherbereich.
In einer Ausgestaltung des Verfahren nach Anspruch 6 weist die Druckänderungseinrichtung auf: - eine Belüftungsleitung, über welche der Kraftstoffdämpfespeicher mit der Umgebung verbunden ist,
- ein steuerbares Belüftungsventil, welches in der Belüftungsleitung angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Belüftungsleitung zu steuern,
- eine Entlüftungsleitung, über welche der Kraftstoffdämpfespeicher mit einer Unterdruckquelle verbunden ist,
- ein steuerbares Entlüftungsventil, welches in der Entlüftungsleitung angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Entlüftungsleitung zu steuern, wobei zur Änderung des Drucks im Speicherbereich das Belüftungsventil und das Entlüftungsventil geöffnet werden, um einen Unterdrück im Speicherbereich zu erzeugen.
Diese Ausgestaltung ist eine Alternative zur Ausgestaltung nach Anspruch 5, wobei das Belüftungsventil nicht geschlossen, sondern geöffnet wird. Dadurch wird ein Spüleffekt im Kraftstoffdämpfespeicher erreicht, wodurch dieser regeneriert wird. Zwar kann im Vergleich zur Ausgestaltung nach Anspruch 6 nur ein geringerer Unterdrück erzeugt, jedoch kann die Funktionsüberprüfung des Absperrventils zeitglich während eines Spülvorgangs des Kraftstoffdämpfespeicher durchgeführt werden, was ja ohnehin von Zeit zu Zeit erforderlich ist. Zur Erzeugung eines möglichst starken Unterdrucks kann das Entlüftungsventil maximal geöffnet werden und der Vorgang bevorzugt dann durchgeführt werden, wenn der durch die Unterdruckquelle erzeugt Unterdrück besonders hoch ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 weist die Druckänderungseinrichtung auf:
- eine Belüftungsleitung, über welche der Kraftstoffdämpfespeicher mit der Umgebung verbunden ist, - ein steuerbares Belüftungsventil, welches in der Belüftungsleitung angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Belüftungsleitung zu steuern,
- eine steuerbare Pumpe, welche in der Belüftungsleitung stromabwärts des Belüftungsventils angeordnet ist, um zur Erzeugung eines Überdrucks im Speicherbereich Umgebungsluft aus der Atmosphäre in den Kraftstoffdämpfespeicher zu pumpen,
- eine Entlüftungsleitung, über welche der Kraftstoffdämpfespeicher mit einer Unterdruckquelle verbunden ist,
- ein steuerbares Entlüftungsventil, welches in der Entlüftungsleitung angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Entlüftungsleitung zu steuern, wobei zur Änderung des Drucks im Speicherbereich das Belüftungsventil geöffnet, das Entlüftungsventil geschlossen und die Pumpe betrieben wird, um im Speicherbereich einen Überdruck zu erzeugen.
Diese Ausgestaltung stellt eine Alternative zu den Ausgestaltung nach den Ansprüchen 5 und 6 dar. Das Pumpen von Umgebungsluft in den Speicherbereich führt dort zu einem Überdruck.
Ein Computerprogrammprodukt gemäß dem Anspruch 8 kann in den Speicher eines Computers geladen werden. Es weist Softwarecodeabschnitte auf, welche bei Ausführung auf einem Computer zur Durchführung des Verfahrens führen.
Eine Steuervorrichtung zur Steuerung einer Tankentlüftungsanlage nach Anspruch 9 weist einen Computer und einen Speicher auf, auf dem das Com puterprogramm produkt nach Anspruch 8 geladen ist. Eine solche Steuervorrichtung ist ferner mit allen notwendigen Schnittstellen ausgestaltet, um an eine Tankentlüftungsanalage angeschlossen zu werden. Bei Betrieb der Steuervorrichtung wird das darauf geladene Com puterprogramm produkt ablaufen und das Verfahren durchgeführt.
Bezüglich der Vorteile des Computerprogrammprodukts und der Steuervorrichtung wird auf die Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 8 verwiesen, welche in analoger Weise gelten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer Tankentlüftungsanlage für ein Kraftfahrzeug:
Fig. 2 Ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Überprüfung der Tankentlüftungsanlage
In Fig. 1 ist eine Tankentlüftungsanlage 1000 für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) mit Verbrennungsmotor 2000 schematisch dargestellt. Die Tankentlüftungsanlage 1000 weist einen Speicherbereich 1100 und einen Tankbereich 1200 auf.
Im Ausführungsbeispiel weist der Tankbereich 1200 einen Kraftstofftank 1210 zur Speicherung von Kraftstoff 1211 , einen Füllstandsensor 1213 sowie eine Förderpumpe 1214 zur Förderung von Kraftstoff in Richtung des Verbrennungsmotors 2000 auf.
Im Ausführungsbeispiel weist der Speicherbereich 1100 einen Kraftstoffdämpfespeicher 1110 auf. Der Kraftstoffdämpfespeicher 1110 ist als Aktivkohlebehälter ausgebildet und dient der temporären Speicherung von Kohlewasserstoffen, welche aus dem Kraftstofftank 1210 ausgasen. Speicherbereich 1100 und Tankbereich 1200 sind über eine Entgasungsleitung 1300 miteinander gekoppelt. In der Entgasungsleitung 1300 ist ein steuerbares Absperrventil 1400 angeordnet, welches in einem geschlossenen Zustand einen Druckausgleich zwischen dem Tankbereich 1200 und dem Speicherbereich 110 unterbindet, und welches in einem geöffneten Zustand einen Druckausgleich zwischen dem Tankbereich 1200 und dem Speicherbereich 1100 erlaubt. Das Absperrventil 1400 kann als pulsweitenmoduliertes, elektrisches Ventil ausgebildet sein.
Zur Tankentlüftungsanlage 1000 zählt weiterhin eine Belüftungsleitung 1600, über welche der Kraftstoffdämpfespeicher 1110 mit der Atmosphäre bzw. der Umgebung verbunden ist, sowie ein steuerbares Belüftungsventil 1610, welches in der Belüftungsleitung 1600 angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Belüftungsleitung 1600 zu steuern. Stromabwärts des Belüftungsventils 1610 ist in der Belüftungsleitung 1600 ferner eine steuerbare Pumpe 1620 angeordnet, welche zur Erzeugung eines Überdrucks im Speicherbereich 1100 bei geöffnetem Belüftungsventil 1610 Umgebungsluft aus der Atmosphäre in den Kraftstoffdämpfespeicher 1110 pumpt.
Der Kraftstoffdämpfespeicher 1110 ist ferner über eine Entlüftungsleitung 1700 mit einer Unterdruckquelle 2100 verbunden. Im Ausführungsbespiel dient als Unterdruckquelle ein Luftansaugrohr 2100 des Verbrennungsmotors 2000. Die Entlüftungsleitung mündet an einer Position des Luftansaugrohrs 2100 stromabwärts eines im Luftansaugrohr 2100 angeordneten Drosselorgans 2200 (Drosselklappe). Bei Betrieb des Verbrennungsmotors 2000 herrscht an dieser Position Unterdrück. Alternativ kann als Unterdruckquelle auch eine Venturi- oder Saugstrahldüse verwendet werden. In der Entlüftungsleitung 1700 ist ein steuerbares Entlüftungsventil 1710 angeordnet, mittels dem der Gasstrom durch die Entlüftungsleitung 1700 gesteuert werden kann.
Der Tankbereich ist durch den Kraftstofftank 1210, das Absperrventil 1400 und den dazwischenliegenden Abschnitt der Entgasungsleitung 1300 begrenzt. Der Speicherbereich ist durch den Kraftstoffdämpfespeicher 1110, das Absperrventil 1400, den zwischen Kraftstoffdämpfespeicher 1110 und Absperrventil 1400 liegenden Abschnitt der Entgasungsleitung 1300, das Belüftungsventil 1610, den zwischen Kraftstoffdämpfespeicher 1110 und Belüftungsventil 1610 liegenden Abschnitt der Belüftungsleitung 1600, das Entlüftungsventil 1710 und den zwischen Kraftstoffdämpfespeicher 1110 und Entlüftungsventil 1710 liegenden Abschnitt der Entlüftungsleitung 1700 begrenzt.
Die Belüftungsleitung 1600, das steuerbare Belüftungsventil 1610, die Pumpe 1620, die Entlüftungsleitung 1700 und das steuerbare Entlüftungsventil 1710 bilden zusammen eine Druckänderungseinrichtung 1800, mittels der der Druck im Speicherbereich 1100 geändert werden kann. Zur Erzeugung eines Überdrucks im Speicherbereich 1100 (relativ zum Druck im Tankbereich 1200) wird das Absperrventil 1400 geschlossen, das Entlüftungsventil 1710 geschlossen, das Belüftungsventil 1610 geöffnet und die Pumpe 1620 betrieben. Alternativ wird zur Erzeugung eines Unterdrucks im Speicherbereich 1100 (relativ zum Druck im Tankbereich 1200) das Absperrventil 1400 geschlossen, das Belüftungsventil 1610 geschlossen und das Entlüftungsventil 1710 geöffnet, wodurch der Speicherbereich 1100 mit dem Luftansaugrohr verbunden wird.
Zur Tankentlüftungsanalage zählt ferner eine Druckermittlungseinrichtung 1500, welche einen Speicherdrucksensor 1510 zur Erfassung des Gasdrucks im Speicherbereich 1100 aufweist. Die Druckermittlungseinrichtung 1500 kann optional auch einen Tankdrucksensor 1520 zur Erfassung des Gasdrucks im Tankbereich 1200 aufweisen (wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ). Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind der Speicherdrucksensor 1510 in der Entlüftungsleitung stromaufwärts des Entlüftungsventils 1710 und der Tankdrucksensor 1520 im Kraftstofftank 1200 angeordnet.
Eine Steuervorrichtung 3000 ist vorgesehen, welche mit der Tankentlüftungsanlage 1000 verbunden ist. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, Ausgangswerte des Speicherdrucksensors 1510 und Ausgangswerte des Tankdrucksensors 1520 zu erfassen, zu speichern, auszuwerten, zu interpretieren, zu quantifizieren, qualitativ und quantitativ zu bewerten und zu vergleichen.
Der im Kraftstofftank 1210 enthaltene Kraftstoff neigt zur Ausgasung von Kohlenwasserstoffen. Im geschlossenen Zustand verhindert das Absperrventil 1400 den Austritt der gasförmigen Kohlenwasserstoffe aus dem Tankbereich 1200, wodurch der Druck dort immer weiter ansteigt. Von Zeit zu Zeit ist eine Entlastung des Tankbereichs 1200 notwendig. Durch Versetzen des Absperrventils 1400 in den geöffneten Zustand fließen die gasförmigen Kohlenwasserstoffe aufgrund des Druckgefälles kontrolliert in den Kraftstoffdämpfespeicher 1110 ab und werden dort zwischengespeichert. Der Kraftstoffdämpfespeicher 1110 hat jedoch eine begrenzte Kapazität und muss von Zeit zu Zeit regeneriert werden. Dazu wird das Absperrventil 1400 geschlossen und das Belüftungsventil 1610 geöffnet. Durch Steuern des Entlüftungsventils 1710 wird der Kraftstoffdämpfespeicher 1110 mit dem Luftansaugrohr 1700 verbunden, wodurch es aufgrund des herrschenden Druckgefälles zu einem Spüleffekt kommt, wobei die gespeicherten Kohlenwasserstoffe in das Luftansaugrohr 1700 gesaugt und anschließend dem Verbrennungsmotor 2000 zugeführt werden, wo sie an der Verbrennung teilnehmen. Der Spülvorgang kann durch Betrieb der Pumpe 1620 unterstützt werden, was ein Spülen des Kraftstoffdämpfespeicher 1110 auch bei sehr geringem Unterdrück um Luftansaugrohr ermöglicht.
Es ist gesetzlich vorgeschrieben, die Funktionsweise des Absperrventils 1400 zu überprüfen. Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Überprüfung des Absperrventils 1400 wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm der Fig. 2 näher erläutert:
Das Verfahren startet mit Schritt 100, beispielsweise beim Start des Verbrennungsmotors durch einen Fahrzeugführer.
In Schritt 200 wird die Druckerfassungsvorrichtung 1500 aktiviert bzw. betrieben und deren Ausgangswerte erfasst. Dies bedeutet, dass aktuelle Ausgabewerte des Speicherdrucksensor 1510, welche den Druck im Speicherbereich repräsentieren, und optional aktuelle Ausgabewerte des Tankdrucksensors 1520, welche den Druck im Kraftstofftank repräsentieren, in vorgegebenen zeitlichen Abständen oder kontinuierlich z.B. durch die Steuereinrichtung 3000 erfasst und gespeichert werden. Die Erfassung und Speicherung dieser aktuellen Ausgangswerte erfolgt dann während aller folgenden Verfahrensschritte.
In Schritt 300 wird das Absperrventil 1400 im Sinne des geöffneten Zustands gesteuert. Im geöffneten Zustand ist ein Druckausgleich und ein Gasstrom zwischen dem Speicherbereich 1100 und dem Tankbereich 1200 möglich.
In Schritt 400 wird die Druckänderungseinrichtung 1800 im Sinne einer Änderung des Drucks im Speicherbereich 1100 betrieben und bleibt während des gesamten Verfahrens aktiviert. Zur Erzeugung eines Überdrucks wird das Entlüftungsventil 1710 geschlossen, das Belüftungsventil 1610 geöffnet und die Pumpe 1620 betrieben. Zur Erzeugung eines Unterdrucks wird das Belüftungsventil 1610 geschlossen oder geöffnet und das Entlüftungsventil 1710 geöffnet, wodurch der Speicherbereich 1100 mit dem Luftansaugrohr 2000 als Unterdruckquelle verbunden wird.
In Schritt 500 werden die erfassten Ausgangswerte der
Druckerfassungsvorrichtung 1500 dahingehend ausgewertet, ob eine durch den Betrieb der Druckänderungseinrichtung 1800 verursachte erste Druckänderung im Speicherbereich 1100 ein erstes Plausibilitätskriterium erfüllt. In diesem Schritt wird überprüft, ob die erste Druckänderung im Speicherbereich 1100 unter der Annahme eines tatsächlich offenen Absperrventils 1400 plausibel ist. Denn im Falle, dass sich das Absperrventil 1400 tatsächlich im geöffneten Zustand befindet, fällt die erste Druckänderung deutlich schwächer aus als für den Fall, dass das Absperrventil im geschlossenen Zustand verbleibt (klemmt). Der Begriff „erste Druckänderung“ steht dabei nicht nur für die wertmäßige Änderung des Druck zu einem bestimmten Zeitpunkt sondern ist repräsentativ für alle quantitativen und qualitativen Kriterien, Werte, Wertmengen, Zahlen, Zahlenmengen, Kennzahlen und -werte, mit denen eine Veränderung des Drucks im Speicherbereich charakterisiert oder quantifiziert werden kann, z.B. der Druckgradient, der Druckverlauf (Abfolge mehrerer Druckwerte zu unterschiedlichen Zeitpunkten), die wertmäßige Druckäderung zu einem bestimmten Zeitpunkt, der tatsächliche Druckwert zu einem bestimmten Zeitpunkt relativ zu einem vorgegebenen festen Vergleichswert, usw. Als Basis zur Ermittlung „ersten Druckänderung“ dienen die Ausgabewerte des Speicherdrucksensors.
So gilt das erste Plausibilitätskriterium z.B. dann als erfüllt, falls während des Betriebs der Druckänderungseinrichtung (1800) ein auf Basis der Ausgabewerte des Speicherdrucksensors 1510 ermittelter erster Druckgradient im Speicherbereich 1100 einen vorgegebenen ersten Gradientengrenzwert nicht überschreitet oder sich der erste Druckgradient im Speicherbereich 1100 innerhalb eines vorgegebenen ersten Druckgradientenwertebereichs befindet. Dabei ist der vorgegebene erste Gradientengrenzwert so bedatet, dass für den Fall, dass der erste Druckgradient diesen übersteigt, von einem geschlossen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist. Entsprechend ist der vorgegebene erste Druckgradientenwertebereich so bedatet, dass für den Fall, dass der erste Druckgradient diesen ersten Druckgradientenwertebereich verlässt, von einem geschlossen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist.
Das erste Plausibilitätskriterium gilt z.B. auch dann als erfüllt, falls durch den Betrieb der Druckänderungseinrichtung 1800 der Druck im Speicherbereich 1100 einen vorgegebenen ersten Druckgrenzwert nicht überschreitet oder der Druck im Speicherbereich 1100 sich innerhalb eines vorgegebenen ersten Druckwertebereichs befindet oder der Druck im Speicherbereich 1100 sich um höchstens einen vorgegebenen ersten Maximalbetrag ändert. Dabei ist der vorgegebene erste Druckgrenzwert so bedatet, dass für den Fall, dass der Druck diesen übersteigt, von einem geschlossen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist. Entsprechend ist der vorgegebene erste Druckwertebereich so bedatet, dass für den Fall, dass der Druck diesen ersten Druckwertebereich verlässt, von einem geschlossen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist. Ferner ist der erste Maximalbetrag so bedatet, dass wenn sich der Druck im Speicherbereich 1100 um mehr als diesen Maximalbetrag ändert, von einem geschlossen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist. Das erste Plausibilitätskriterium gilt z.B. auch dann als erfüllt, falls während des Betriebs der Druckänderungseinrichtung 1800 ein erster Druckverlauf im Speicherbereich 1100 einem vorgegebenen ersten Referenzverlauf folgt oder der Druckverlauf innerhalb eines vorgegebenen ersten Toleranzbereichs um den ersten Referenzverlauf bleibt. Dabei ist der vorgegebene erste Referenzverlauf so bedatet, dass für den Fall, dass der erste Druckverlauf den Referenzverlauf verlässt, von einem geschlossen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist. Entsprechend ist der vorgegebene erste Toleranzbereich so bedatet, dass für den Fall, dass der erste Druckverlauf außerhalb dieses ersten Toleranzbereichs liegt, von einem geschlossen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist.
Wird in Schritt 500 festgestellt, dass das erste Plausibilitätskriterium nicht erfüllt ist, so wird in Schritt 510 ein Fehler des Absperrventils 1400 erkannt und das Verfahren in Schritt 800 beendet. Denn wäre das Absperrventil 1400 funktionsfähig, so müsste es in Schritt 300 seinen geschlossenen Zustand eingenommen haben, wodurch sich nach Aktivierung der Druckänderungseinrichtung 1800 der Druck im Speicherbereich 1100 in einem Maße hätte ändern müssen, dass das erste Druckänderungskriterium erfüllt gewesen wäre. Ist das erste Druckänderungskriterium jedoch nicht erfüllt, so ist davon auszugehen, dass sich der Druck im Speicherraum 1100 im einem zu starken Maße geändert hat, was so gedeutet wird, dass das Absperrventil 1400 im geschlossenen Zustand klemmt, sich also nicht mehr in den offenen Zustand versetzen lässt.
Wird in Schritt 500 festgestellt, dass das erste Plausibilitätskriterium erfüllt ist, so fährt das Verfahren mit Schritt 600 fort, wobei das Absperrventil 1400 im Sinne des geschlossenen Zustands gesteuert wird. Im geschlossenen Zustand ist ein Druckausgleich und ein Gasstrom zwischen dem Speicherbereich 1100 und dem Tankbereich 1200 unterbunden.
Wie bei Schritt 400 bereits erwähnt wurde, bleibt die die Druckänderungseinrichtung weiterhin aktiviert. In Schritt 700 werden die erfassten Ausgangswerte der
Druckerfassungsvorrichtung 1500 dahingehend ausgewertet, ob eine durch das Steuern des Absperrventils 1400 im Sinne des geschlossenen Zustands verursachte zweite Druckänderung im Speicherraum 1100 ein zweites Plausibilitätskriterium erfüllt. In diesem Schritt wird überprüft, ob die zweite Druckänderung im Speicherbereich 1100 unter der Annahme eines tatsächlich geschlossenen Absperrventils 1400 plausibel ist. Denn im Falle, dass sich das Absperrventil 1400 nun tatsächlich im geschlossenen Zustand befindet, ist eine markante zweite Druckänderung erkennbar im Vergleich zu dem Fall, dass das Absperrventil im offenen Zustand verbleibt (klemmt). Der Begriff „zweite Druckänderung“ steht dabei nicht nur für die wertmäßige Änderung des Druck zu einem bestimmten Zeitpunkt sondern ist repräsentativ für alle quantitativen und qualitativen Kriterien, Werte, Wertmengen, Zahlen, Zahlenmengen, Kennzahlen und -werte, mit denen eine Veränderung des Drucks im Speicherbereich 1100 charakterisiert oder quantifiziert werden kann, z.B. der Druckgradient, der Druckverlauf (Abfolge mehrerer Druckwerte zu unterschiedlichen Zeitpunkten), die wertmäßige Druckäderung zu einem bestimmten Zeitpunkt, der tatsächliche Druckwert zu einem bestimmten Zeitpunkt relativ zu einem vorgegebenen festen Vergleichswert, usw. Als Basis zur Ermittlung der „zweiten Druckänderung“ dienen wiederum die Ausgabewerte des Speicherdrucksensors.
So gilt das zweite Plausibilitätskriterium z.B. dann als erfüllt, falls nach dem Steuern des Absperrventils 1400 im Sinne des geschlossenen Zustands eine Druckgradientenänderung im Speicherbereich 1100 einen vorgegebenen Minimalwert zumindest erreicht oder ein zweiter Druckgradient im Speicherbereich 1100 sich innerhalb eines vorgegebenen zweiten Druckgradientenwertebereichs befindet. Dabei ist der vorgegebene Minimalwert so bedatet, dass für den Fall, dass die Druckgradientenänderung im Speicherbereich 1100 diesen nicht erreicht, von einem offen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist. Entsprechend ist der vorgegebene zweite Druckgradientenwertebereich so bedatet, dass für den Fall, dass der zweite Druckgradient sich nicht innerhalb dieses zweiten Druckgradientenwertebereichs befindet, von einem offen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist.
Das erste Plausibilitätskriterium gilt z.B. auch dann als erfüllt, falls nach dem Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geöffneten Zustands sich der Druck im Speicherbereich 1100 mindestes um einen vorgegebenen zweiten Druckbetrag ändert oder der Druck im Speicherbereich 1100 sich innerhalb eines vorgegebenen zweiten Druckwertebereichs befindet. Dabei ist der vorgegebene zweite Druckbetrag so bedatet, dass für den Fall, dass der Druck im Speicherbereich 1100 sich nicht mindestens um diesen zweiten Druckbetrag ändert, von einem offen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist. Entsprechend ist der vorgegebene zweite Druckwertebereich so bedatet, dass für den Fall, dass der Druck im Speicherbereich 1100 sich nicht innerhalb dieses zweiten Druckwertebereichs befindet, von einem offen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist.
Das zweite Plausibilitätskriterium gilt z.B. auch dann als erfüllt, falls nach dem Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geöffneten Zustands ein zweiter Druckverlauf im Speicherbereich 1100 einem vorgegebenen zweiten Referenzverlauf folgt oder der zweite Druckverlauf innerhalb eines vorgegebenen zweiten Toleranzbereichs um den zweiten Referenzverlauf bleibt. Dabei ist der vorgegebene zweite Referenzverlauf so bedatet, dass für den Fall, dass der zweite Druckverlauf den zweiten Referenzverlauf verlässt, von einem offen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist. Entsprechend ist der vorgegebene zweite Toleranzbereich so bedatet, dass für den Fall, dass der zweite Druckverlauf außerhalb dieses zweiten Toleranzbereichs liegt, von einem offen klemmenden Absperrventil 1400 auszugehen ist.
Wird in Schritt 700 festgestellt, dass das zweite Plausibilitätskriterium nicht erfüllt ist, so wird in Schritt 710 ein Fehler des Absperrventils 1400 erkannt und das Verfahren in Schritt 800 beendet. Denn wäre das Absperrventil 1400 funktionsfähig, so müsste es in Schritt 600 tatsächlich seinen geschlossenen Zustand eingenommen haben, wodurch sich der Druck im Speicherbereich 1100 in einem Maße hätte ändern müssen, dass das zweite Plausibilitätskriterium erfüllt gewesen wäre. Ist das zweite Plausibilitätskriterium nicht erfüllt, so ist davon auszugehen, dass sich der Druck im Speicherraum 1100 zu schwach geändert hat, was so gedeutet wird, dass das Absperrventil 1400 im offenen Zustand klemmt, sich also nicht mehr in den geschlossenen Zustand versetzen lässt.
Wird in Schritt 700 festgestellt, dass das zweite Plausibilitätskriterium erfüllt ist, fährt das Verfahren mit Schritt 720 fort, wo das Absperrventil 1400 als funktionsfähig beurteilt wird.
Das Verfahren wird dann in Schritt 800 beendet.
Das Verfahren kann regelmäßig und/oder in bestimmten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors wiederholt werden.
Das Verfahren kann als Computerprogrammprodukt realisiert werden, welches auf einem Rechner (Mikrocomputer) geladen werden kann. Das Com puterprogramm produkt weist Softwarecodeabschnitte auf, bei deren Ausführung auf dem Rechner entsprechende Rechenoperationen ausgeführt, Steuerbefehle ausgegeben und Daten eingelesen und verarbeitet werden. Das Com puterprogramm produkt kann im Speicher einer Steuervorrichtung 3000 (Steuergerät) geladen sein, wie sie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Die Steuervorrichtung 3000 weist alle erforderlichen Ausstattungsmerkmale auf, die zur Speicherung und Ausführung des Computerprogrammprodukts, zur Übermittlung und zum Empfang von Daten, sowie zur Steuerung der Tankentlüftungsanlage erforderlich sind. Insbesondere weist die Steuervorrichtung 3000 einen digitalen Speicher, einen Prozessor und Schnittstellen zur Kopplung mit Bestandteilen der Tankentlüftungsanlage 1000 und dem Verbrennungsmotor 2000 auf.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines steuerbaren
Absperrventils (1400) in einer Tankentlüftungsanlage (1000), welche aufweist:
- einen Tankbereich (1200), welcher einen Kraftstofftank (1210) aufweist,
- einen Speicherbereich (1100), welcher einen Kraftstoffdämpfespeicher (1110) aufweist,
- eine Entgasungsleitung (1300), welche den Kraftstoffdämpfespeicher 1110 und den Kraftstofftank (1210) verbindet,
- das steuerbare Absperrventil 1400, welches in der Entgasungsleitung (1300) angeordnet ist und welches in einem geschlossenen Zustand einen Druckausgleich zwischen dem Tankbereich (1200) und dem Speicherbereich (1100) unterbindet, und welches in einem geöffneten Zustand einen Druckausgleich zwischen dem Tankbereich (1200) und dem Speicherbereich (1100) erlaubt,
- eine Druckänderungseinrichtung (1800), welche mit dem Speicherbereich verbunden ist, um den Druck im Speicherbereich (1100) zu ändern,
- eine Druckerfassungsvorrichtung (1500) zur Erfassung des Drucks im Speicherbereich (1100), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Aktivieren der Druckerfassungsvorrichtung (1500) und Erfassen der Ausgangswerte,
- Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geöffneten Zustands,
- Betreiben der Druckänderungseinrichtung (1800) im Sinne einer Änderung des Drucks im Speicherbereich (1100),
- Auswerten der erfassten Ausgangswerte der Druckerfassungsvorrichtung (1500) dahingehend, ob eine durch den Betrieb der Druckänderungseinrichtung (1800) verursachte erste Druckänderung im Speicherraum (1100) ein erstes Plausibilitätskriterium erfüllt, - Erkennen eines Fehlers des Absperrventils (1400), falls die Auswertung ergibt, dass das erste Plausibilitätskriterium nicht erfüllt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Auswertung ergibt, dass das erste
Plausibilitätskriterium erfüllt ist, falls
- während des Betriebs der Druckänderungseinrichtung (1800) ein erster Druckgradient im Speicherbereich (1100) einen vorgegebenen ersten Gradientengrenzwert nicht überschreitet oder sich der erste Druckgradient im Speicherbereich (1100) innerhalb eines vorgegebenen ersten Druckgradientenwertebereichs befindet, oder
- durch den Betrieb der Druckänderungseinrichtung (1800) der Druck im Speicherbereich (1100) einen vorgegebenen ersten Druckgrenzwert nicht überschreitet oder der Druck im Speicherbereich (1100) sich innerhalb eines vorgegebenen ersten Druckwertebereichs befindet oder der Druck im Speicherbereich (1100) sich um höchstens einen vorgegebenen ersten Maximalbetrag ändert, oder
- während des Betriebs der Druckänderungseinrichtung (1800) ein erster Druckverlauf im Speicherbereich (1100) einem vorgegebenen ersten Referenzverlauf folgt oder der erste Druckverlauf innerhalb eines vorgegebenen ersten Toleranzbereichs um den ersten Referenzverlauf bleibt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei für den Fall, dass das erste Plausibilitätskriterium erfüllt ist, folgende Schritte durchgeführt werden:
- Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geschlossenen Zustands,
- Auswerten der erfassten Ausgangswerte der Druckerfassungsvorrichtung (1500) dahingehend, ob eine durch das Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geschlossenen Zustands verursachte zweite Druckänderung im Speicherraum (1100) ein zweites Plausibilitätskriterium erfüllt - Erkennen eines Fehlers des Absperrventils (1400), falls die Auswertung ergibt, dass das zweite Plausibilitätskriterium nicht erfüllt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Auswertung ergibt, dass das zweite
Plausibilitätskriterium erfüllt ist, falls
- nach dem Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geschlossenen Zustands eine Druckgradientenänderung im Speicherbereich (1100) einen vorgegebenen Minimalwert zumindest erreicht oder ein zweiter Druckgradient im Speicherbereich (1100) sich innerhalb eines vorgegebenen zweiten Druckgradientenwertebereichs befindet,
- nach dem Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geöffneten Zustands sich der Druck im Speicherbereich (1100) mindestes um einen vorgegebenen zweiten Druckbetrag ändert oder der Druck im Speicherbereich (1100) sich innerhalb eines vorgegebenen zweiten Druckwertebereichs befindet, oder
- nach dem Steuern des Absperrventils (1400) im Sinne des geöffneten Zustands ein zweiter Druckverlauf im Speicherbereich (1100) einem vorgegebenen zweiten Referenzverlauf folgt oder der zweite Druckverlauf innerhalb eines vorgegebenen zweiten Toleranzbereichs um den zweiten Referenzverlauf bleibt
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Druckänderungseinrichtung (1800) aufweist:
- eine Belüftungsleitung (1600), über welche der Kraftstoffdämpfespeicher (1110) mit der Atmosphäre verbunden ist,
- ein steuerbares Belüftungsventil (1610), welches in der Belüftungsleitung (1600) angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Belüftungsleitung (1600) zu steuern,
- eine Entlüftungsleitung (1700), über welche der Kraftstoffdämpfespeicher (1110) mit einer Unterdruckquelle (2100) verbunden ist, - ein steuerbares Entlüftungsventil (1710), welches in der Entlüftungsleitung (1700) angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Entlüftungsleitung (1700) zu steuern, wobei zur Änderung des Drucks im Speicherbereich (1100) das Belüftungsventil (1610) geschlossen und das Entlüftungsventil (1710) geöffnet wird, um einen Unterdrück im Speicherbereich (1100) zu erzeugen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Druckänderungseinrichtung (1800) aufweist:
- eine Belüftungsleitung (1600), über welche der Kraftstoffdämpfespeicher (1110) mit der Atmosphäre verbunden ist,
- ein steuerbares Belüftungsventil (1610), welches in der Belüftungsleitung (1600) angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Belüftungsleitung (1600) zu steuern,
- eine Entlüftungsleitung (1700), über welche der Kraftstoffdämpfespeicher (1110) mit einer Unterdruckquelle (2100) verbunden ist,
- ein steuerbares Entlüftungsventil (1710), welches in der Entlüftungsleitung (1700) angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Entlüftungsleitung (1700) zu steuern, wobei zur Änderung des Drucks im Speicherbereich (1100) das Belüftungsventil (1610) und das Entlüftungsventil (1710) geöffnet werden, um einen Unterdrück im Speicherbereich (1100) zu erzeugen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Druckänderungseinrichtung (1800) aufweist:
- eine Belüftungsleitung (1600), über welche der Kraftstoffdämpfespeicher (1110) mit der Atmosphäre verbunden ist,
- ein steuerbares Belüftungsventil (1610), welches in der Belüftungsleitung (1600) angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Belüftungsleitung (1600) zu steuern,
- eine steuerbare Pumpe (1620), welche in der Belüftungsleitung (1600) stromabwärts des Belüftungsventils (1610) angeordnet ist, um zur Erzeugung eines Überdrucks im Speicherbereich (1100) Umgebungsluft aus der Atmosphäre in den Kraftstoffdämpfespeicher (1110) zu pumpen, - eine Entlüftungsleitung (1700), über welche der Kraftstoffdämpfespeicher (1110) mit einer Unterdruckquelle (2100) verbunden ist, - ein steuerbares Entlüftungsventil (1710), welches in der
Entlüftungsleitung (1700) angeordnet ist, um den Gasstrom durch die Entlüftungsleitung (1700) zu steuern, wobei zu Änderung des Drucks im Speicherbereich (1100) das Belüftungsventil (1610) geöffnet, das Entlüftungsventil (1710) geschlossen und die Pumpe (1620) betrieben wird, um im Speicherbereich (1100) einen Überdruck zu erzeugen.
8. Com puterprogramm produkt, welches in den Speicher eines Rechners geladen werden kann und welches Softwarecodeabschnitte aufweist, gemäß denen das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt wird, wenn das Com puterprogramm produkt auf dem Rechner läuft.
9. Steuervorrichtung (3000) zur Steuerung einer Tankentlüftungsanlage (1000), mit einem Rechner und einem Speicher, auf dem das
Com puterprogramm produkt nach Anspruch 8 geladen ist.
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