DE102011084403A1

DE102011084403A1 - Tankentlüftungssystem und Verfahren zu dessen Diagnose

Info

Publication number: DE102011084403A1
Application number: DE102011084403A
Authority: DE
Inventors: Matthias Haefele
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-04-18
Also published as: US20140345574A1; WO2013053574A2; KR20140066224A; US9551304B2; WO2013053574A3

Abstract

Ein Tankentlüftungssystem umfasst eine Verbrennungskraftmaschine (41) mit einem Saugroh (42), einen Kraftstofftank (1), einen Aktivkohlefilter (2) ein Tankentlüftungsventil (3) und mindestens ein Rückschlagventil (51). Zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51) ist ein Drucksensor (6) angeordnet. Zur Diagnose dieses Tankentlüftungssystems wird zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51) ein Unterdruck eingespeichert, welcher geringer ist als der Umgebungsdruck außerhalb des Motorsystems. Der eingespeicherte Druck wird durch Ansteuern des Tankentlüftungsventils (3) geändert. Die Änderung des Drucks zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und Rückschlagventil (51) wird mit dem Drucksensor (6) gemessen und der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils (3) zugeordnet. Aus der Korrelation des Öffnungszustandes des Tankentlüftungsventils (6) mit der Änderung des Druckes zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51) wird auf die Funktion der Tankentlüftungsleitung, des Rückschlagventils (51) und des Tankentlüftungsventils (3) geschlossen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tankentlüftungssystem. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Diagnose des erfindungsgemäßen Tankentlüftungssystems. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät ausgeführt wird.
Stand der Technik
Heutige Verbrennungskraftmaschinen weisen Tankentlüftungssysteme auf, bei denen im Tank verdunsteter Kraftstoff in einem Aktivkohlefilter gespeichert wird, das über ein absperrbares Tankentlüftungsventil mit dem Saugrohr des Verbrennungsmotors verbunden ist. Bei geöffnetem Tankentlüftungsventil wird über eine Verbindung des Aktivkohlefilters zur Umgebung Luft angesaugt, die den zwischengespeicherten Kraftstoff mitreißt und der Verbrennung zuführt. Über das Tankentlüftungsventil wird die angesaugte Gasmenge so gesteuert, dass einerseits das Aktivkohlefilter ausreichend mit Luft gespült wird und dass andererseits keine untolerierbar großen Störungen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des dem Verbrennungsmotor zugeführten Gemisches auftreten.
Zum Zweck der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften muss nun ein in einem Tankentlüftungssystem verbautes defektes Tankentlüftungsventil durch geeignete Diagnosen als defekt erkannt werden. Bekannt ist es bereits, ein Tankentlüftungsventil während des Betriebs des Motors zu öffnen und eine Reaktion aus einem Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Regelkreis zur Diagnose auszuwerten. Der mit Luft vermischte Kraftstoffdampf aus der Tankentlüftung (Regeneriergas) bewirkt eine Störung des Regelkreises, sodass das Auftreten der Störung eine funktionsfähige Tankentlüftung und damit insbesondere ein funktionsfähiges Tankentlüftungsventil anzeigt. Dies ist beispielsweise in der DE 100 43 071 A1 beschrieben.
Dabei kann es vorgesehen sein, das Tankentlüftungsventil wiederholt zu öffnen und eine statistische Auswertung der Gemischveränderung, die sich durch das Aufsteuern des Ventils einstellt und mittels einer Lambdasonde erfasst wird, zur Diagnose heranzuziehen. Diese Prüfung kann im Leerlauf aber auch im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Hierbei wird das Tankentlüftungsventil langsam rampenförmig aufgesteuert, ohne dass das Gesamtsystem diese Aufsteuerung berücksichtigt. D. h. mit anderen Worten, es erfolgt bei der Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils keine Berücksichtigung des Luftund Kraftstoffanteils, der dem Motor über das Tankentlüftungsventil zugeführt wird. Über die Reaktion des Gesamtsystems auf diese auftretende Störgröße, die eine Gemischabweichung repräsentiert, kann auf ein intaktes bzw. defektes Tankentlüftungsventil geschlossen werden. Wenn nun jedoch der Fall auftritt, dass der über das Tankentlüftungsventil geleitete Massenstrom keine Kohlenwasserstoffmoleküle enthält, d. h. bei „Spülung“ eines nicht beladenen Aktivkohlefilters, so resultiert hieraus keine Reaktion der Lambdaregelung nach dem Öffnen des Tankentlüftungsventils und somit kann nicht festgestellt werden, ob ein defektes Tankentlüftungsventil vorliegt. Es kann mit anderen Worten der Fall auftreten, dass zwar das Tankentlüftungsventil ordnungsgemäß aufsteuert, jedoch keine Gemischabweichung festgestellt wird, sodass – wie erwähnt – eine Aussage über die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils nicht getroffen werden kann.
Die Füllungserfassung erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines Heißfilmluftmassenmessers. Bekannt sind auch Füllungserfassungen mittels eines Saugrohrdrucksensors. Bei dieser Art der Füllungserfassung wird mittels eines Saugrohrdrucksensors das zusätzlich durch das Tankentlüftungsventil in das System und so in das Saugrohr eingebrachte Gas direkt gemessen.
Bei modernen Hybridfahrzeugen wird ein ständiges Starten und Stoppen der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. Dies macht es erforderlich, das notwendige Diagnoseverfahren des Tankentlüftungssystems möglichst schnell durchzuführen, um andere Diagnosen nicht zu behindern.
Offenbarung der Erfindung
Bei dem erfindungsgemäßen Tankentlüftungssystem, welches eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Saugrohr, einen Kraftstofftank, einen Aktivkohlefilter, ein Tankentlüftungsventil und mindestens ein Rückschlagventil umfasst, ist zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil ein Drucksensor angeordnet. Das erfindungsgemäße Tankentlüftungssystem kann beispielsweise für Saugmotoren verwendet werden. In diesem Fall weist es ein Rückschlagventil auf. Es kann auch für aufgeladene Motoren verwendet werden. Wenn diese über eine zusätzliche Volllasteinleitestelle der Tankentlüftung verfügen, weist das erfindungsgemäße Tankentlüftungssystem üblicherweise zwei Rückschlagventile auf, nämlich ein Rückschlagventil in jeder Leitung, welche vom Tankentlüftungsventil in die Luftzufuhr des aufgeladenen Motors führt.
Um das Tankentlüftungssystem in einfach zu montierender Weise auszugestalten, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Tankentlüftungsventil sowie mindestens ein Rückschlagventil einstückig ausgebildet sind. In diesem Fall befindet sich zwischen Rückschlagventil und Tankentlüftungsventil ein Hohlraum, in welchem der erste Drucksensor angeordnet ist. Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist für Systeme mit einem und mehreren Rückschlagventilen in der Tankentlüftungsleitung bzw. den Tankentlüftungsleitungen geeignet.
Die Funktion des Tankentlüftungssystems der Tankentlüftungsleitung und der Rückschlagventile kann im erfindungsgemäßen Tankentlüftungssystem in einfacher Weise diagnostiziert werden. Hierzu ist erfindungsgemäß ein Verfahren vorgesehen, bei dem zwischen dem Tankentlüftungsventil bzw. den Tankentlüftungsventilen und dem Rückschlagventil ein Unterdruck p₁ eingespeichert wird, welcher geringer ist als der Umgebungsdruck p_u außerhalb des Tankentlüftungssystems. Der niedrigste Wert, den der Druck p₁ annehmen kann, entspricht dem niedrigsten Wert, welcher der Druck p₂ im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine annehmen kann. Bei geschlossenem Tankentlüftungsventil führt der Unterdruck zu einem Schließen der Rückschlagventile und bleibt bei intakten Tankentlüftungsleitungen und intakten Ventilen konstant. Der eingespeicherte Druck kann durch Ansteuern des Tankentlüftungsventils gezielt geändert werden. Die Änderung des Drucks zwischen Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil wird mit dem ersten Drucksensor gemessen und der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils zugeordnet. Aus der Korrelation des Öffnungszustandes des Tankentlüftungsventils mit der Änderung des Drucks p₁ zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil wird auf die Funktion der Tankentlüftungsleitungen und der Rückschlagventile und des Tankentlüftungsventils geschlossen. Unter einer Korrelation wird erfindungsgemäß eine kausale Beziehung zwischen dem Öffnungszustand des Ventils und der Druckänderung verstanden.
Das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren kann bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine, beim Start der Verbrennungskraftmaschine und bei laufender Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden. Bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Tankentlüftungsventil geöffnet und anschließend wieder geschlossen wird, wenn der vom Drucksensor gemessene Druck p₁ zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil nicht gleich dem Umgebungsdruck p_u ist. Der Umgebungsdruck wird hierzu mit einem weiteren Sensor außerhalb des Tankentlüftungssystems gemessen. Wenn nach dem Schließen des Tankentlüftungsventils der Druck p₁ größer ist als die Summe aus dem Umgebungsdruck p_u und einer Fehlerschwelle, so wird auf eine Sensordrift nach oben erkannt. Wenn nach dem Schließen des Tankentlüftungsventils der Druck p₁ kleiner ist als die Summe aus dem Umgebungsdruck p_u und einer Fehlerschwelle, so wird zunächst geprüft, ob die Verbrennungskraftmaschine vor der Diagnose für eine lange oder für eine kurze Zeit abgeschaltet gewesen ist. Als langer Abschaltungszeitraum wird dabei erfindungsgemäß ein Zeitraum angesehen, in dem ein Unterdruck p₁, welcher vor der Abschaltung der Verbrennungskraftmaschine eingespeichert wurde, üblicherweise auf den Umgebungsdruck p_u zurückkehrt. Dieser Wert hängt von der Dichtigkeit der Rückschlagventile und von der eingespeicherten Druckdifferenz zwischen p₁ und p_u bei Abstellen der Verbrennungskraftmaschine ab. Üblicherweise wird ein Zeitraum, der einen festgesetzten Zeitraum t überschreitet erfindungsgemäß als langer Abschaltzeitraum angesehen und ein Zeitraum von maximal dem festgelegten Zeitraum t als kurzer Abschaltzeitraum. Der festgelegte Zeitraum t ist die Zeit, in welcher bei intakten Rückschlagventilen und intaktem Tankentlüftungsventil der Druck p₁ kleiner als der Umgebungsdruck ist. Dieser Zeitraum t kann durch eine Messung ermittelt werden und kann anschließend beispielsweise in einem Computerprogramm hinterlegt werden. Wird bei einem langen Abschaltzeitraum nach dem Schließen des Tankentlüftungsventils erkannt, dass der gemessene Druck p₁ kleiner ist als ein über die Abstellzeit, auf Basis der Differenz des Drucks p₁ beim letzten Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zum Umgebungsdruck p_u, ermittelter Solldruck p_1s, so wird beim Start der Verbrennungskraftmaschine der Verlauf von p₁ gemessen und auf eine Sensordrift nach unten erkannt, wenn p₁ zu jedem Zeitpunkt des Startvorgangs um eine Fehlerschwelle kleiner dem Druck p₂ im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine ist und am Ende des Startvorgangs kleiner dem minimal erreichten Druck p₂ ist. Der Druck p₂ wird hierzu mit einem weiteren Drucksensor im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine gemessen oder mittels des gemessenen Luftmassenstroms eines Heißfilmluftmassenmesser berechneten Saugrohrdruckmodells ermittelt. Bei einer kurzen Abschaltzeit wird, wenn nach dem Schließen des Tankentlüftungsventils der Druck p₁ kleiner ist als ein über die Abstellzeit, auf Basis der Differenz des Drucks p₁ beim letzten Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zum Umgebungsdruck p_u, ermittelter Solldruck p_1s, ebenfalls der Verlauf von p₁ beim Start der Verbrennungskraftmaschine gemessen und eine Sensordrift nach unten erkannt, wenn p₁ zu jedem Zeitpunkt des Startvorgangs um eine Fehlerschwelle kleiner dem Druck p₂ im Saugrohr ist und am Ende des Startvorgangs kleiner dem minimalen Druck p₂ ist. Zusätzlich kann am Ende des Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine das Tankentlüftungsventil geöffnet und wieder geschlossen werden, wenn der Druck p₂ kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist und auf eine Blockade des Tankentlüftungsventils geschlossen werden, wenn der Druck p₁ nicht auf den Druck p₂ ansteigt. Diese erfindungsgemäßen Verfahrensschritte erlauben eine Diagnose des Tankentlüftungsventils sowie der Rückschlagventile und der Einleitstelle ins Saugrohr direkt im Start der Verbrennungskraftmaschine was es erlaubt, den Zeitraum des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine für andere Diagnosen zu nutzen sowie nicht erfordert die Verbrennungskraftmaschine nur für Diagnosen des Tankentlüftungssystems absichtlich anzulassen.
Es ist erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt, dass beim Starten der Verbrennungskraftmaschine geprüft wird, ob der gemessene Druck p₁ nicht gleich dem Druck p₂ im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine ist. In diesem Fall wird erkannt, dass die Leitung zwischen dem Drucksensor und der Einleitstelle der Tankentlüftungsleitung ins Luftzufuhrsystem der Verbrennungskraftmaschine unterbrochen ist, wenn der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u ist. Wenn der Druck p₁ kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist und größer als der Druck p₂ im Saugrohr und der Druck p₁ beim weiteren Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gleich dem Druck p₂ zuzüglich eines Offsets ist, so hängt das Ergebnis der Diagnose von der Höhe des Offsets ab. Hierzu wird ein unterer Grenzdruck p_1u als der Druck p₁ definiert, der bei geöffnetem Tankentlüftungsventil und intakter Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil bzw. den Rückschlagventilen am Drucksensor gemessen wird. Ein oberer Grenzdruck p_1o wird als der Druck definiert, der bei intakten Ventilen aber abgefallener Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil bzw. den Rückschlagventilen am Drucksensor gemessen wird. Diese Drücke unterscheiden sich, weil der über die Tankentlüftungsleitungen ins Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine fließende Massenstrom bei Vorhandensein eines offenen Tankentlüftungsventils und intakter Tankentlüftungsleitungen kleiner ist, als der Massenstrom der bei abgefallener Leitung nur über die Tankentlüftungsleitungen ins Saugrohr fließt. Daraus ergibt sich bei offenem Tankentlüftungsventil eine größere Drosselwirkung und damit ein niedrigerer Druck p₁ als bei abgefallener Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Drucksensor. Der untere Grenzdruck p_1u kann aus dem Druck p₂ im Saugrohr und dem Drosselfaktor des geöffneten Tankentlüftungsventil berechnet werden. Der obere Grenzdruck p_1o kann aus dem Druck p₂ im Saugrohr und dem Drosselfaktor bei abgefallener Leitung zwischen Tankentlüftungsventil und Drucksensor berechnet werden Bei einem Druck p₁, der größer als der untere Grenzdruckp_1u und kleiner oder gleich dem oberen Grenzdruck p_1o ist (großes Offset), wird erkannt, dass die Druckleitung zwischen dem Drucksensor und dem Tankentlüftungsventil defekt ist. Bei einem Druck p₁, der kleiner oder gleich dem unteren Grenzdruckp_1u, (kleines Offset) und größer als der Saugrohrdruck p₂ ist, wird bei einem Motorsystem mit einer Einleitstelle (Einleitstelle ins Saugrohr) erkannt, dass das Tankentlüftungsventil geöffnet ist. Bei einem Motorsystem mit zwei Einleitstellen (Einleitstelle ins Saugrohr und Volllasteinleitstelle eines aufgeladenen Motors) wird erkannt, dass das Rückschlagventil der Volllasteinleitstelle defekt ist, wenn bei Bestromung des Tankentlüftungsventils ein Drucksprung auftritt und dass die Druckleitung zwischen dem Drucksensor und dem Tankentlüftungsventil defekt ist, wenn bei der Bestromung des Tankentlüftungsventils kein Drucksprung auftritt. Diese Verfahrensschritte ermöglichen eine Diagnose des Tankentlüftungssystems bereits während des Starts der Verbrennungskraftmaschine und dem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ohne Spühlmengenverlust.
Wenn beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine beim Öffnen und anschließenden Schließen des Tankentlüftungsventils keine Drucksprünge des Drucks p₁ auftreten, weist dies auf einen Defekt im Tankentlüftungssystem hin. Im Motorsaugbetrieb, d. h. wenn der Druck p₂ im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine kleiner ist als der Umgebungsdruck p_u, können in diesem Fall fünf verschiedene Defekte erkannt werden. Wenn das Tankentlüftungsventil bereits als defekt erkannt wurde, wird weiterhin erkannt, dass das Tankentlüftungsventil offen klemmt wenn der Druck p₁ kleiner gleich dem unteren Grenzdruck Druck p_1u und größer dem Saugrohrdruck p₂ ist. Wenn eine Diagnose des Tankentlüftungsventils nicht möglich ist, dann wird ein Leitungsfehler zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Drucksensor erkannt, wenn der Druck p₁ größer als der untere Grenzdruck p_1u und kleiner oder gleich dem oberen Grenzdruck p_1o ist. Wenn eine Diagnose des Tankentlüftungsventils nicht möglich ist, dann wird ein Leitungsfehler zwischen dem Saugrohr und dem Drucksensor erkannt, wenn der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u ist. Wenn der Druck p₁ kleiner oder gleich dem Druck p₂ im Saugrohr ist und auf dem minimal eingespeicherten Saugrohrdruck p₂ stehen bleibt, wird erkannt, dass das Tankentlüftungsventil geschlossen klemmt. Wenn der Druck p₁ gleich dem Druck p₂ ist, wird erkannt, dass das Tankentlüftungsventil geschlossen klemmt und das Rückschlagventil defekt ist. Bei Überdruck im Saugrohr, d. h. wenn der Druck p₂ im Saugrohr größer ist als der Umgebungsdruck p_u, können drei verschiedene Fehler erkannt werden. Wenn der Druck p₁ mit steigendem Druck p₂ sinkt, kann in Abhängigkeit von der Änderung des Druckes p₁ gegenüber dem Umgebungsdruck p_u erkannt werden, ob das Tankentlüftungsventil offen klemmt oder geschlossen klemmt. Wenn bei geschlossenem Tankentlüftungsventil der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u ist, wird erkannt, dass die Volllastentlüftungsleitung defekt ist (dies tritt nur bei aufgeladenen Motoren mit Volllasttankentlüftung auf). Wenn der Druck p₁ größer ist als der Umgebungsdruck p_u und der Druck p₁ zum Druck p₂ korreliert, wird erkannt, dass das Rückschlagventil defekt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht weiterhin eine Prüfung der Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und der Einleitstelle ins Saugrohr bei laufender Verbrennungskraftmaschine. Wenn das Tankentlüftungsventil bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine geschlossen ist, der Druck p₁ kleiner oder gleich dem Druck p₂ im Saugrohr ist und der Druck p₂ kleiner als der Umgebungsdruck ist, kann auf drei unterschiedliche Fehler erkannt werden. Ein Leitungsabfall wird erkannt, wenn der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u ist. Eine Sensordrift des Drucksensors nach unten wird erkannt, wenn der gemessene Druck p₁ kontinuierlich um ein Offset kleiner ist als der Druck p₂. Das Rückschlagventil wird als offen klemmend erkannt, wenn bei steigendem Druck p₂ der Druck p₁ gleich dem Druck p₂ ist. Wenn das Tankentlüftungsventil geöffnet ist, wird erkannt, dass die Leitung zwischen Tankentlüftungsventil und Drucksensor p₁ abgefallen ist, wenn der Druck p₁größer als der untere Grenzdruck p_1u und kleiner oder gleich dem oberen Grenzdruck p_1o ist. Wenn der Druck p₁ kleiner oder gleich dem unteren Grenzdruck p_1u und größer als der Saugrohrdruck p₂ ist wird erkannt, dass das Tankentlüftungsventil offen ist und, dass die Leitung zwischen Saugrohr und Tankentlüftungsventil intakt ist. Wenn der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u ist, wird erkannt, dass die Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Drucksensor abgefallen ist.
Weiterhin ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Prüfung der Leitung zwischen Tankentlüftungsventil und Volllasteinleitstelle bei Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit zwei Tankentlüftungseinleitstellen möglich. Hierzu wird bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit geschlossenem Tankentlüftungsventil, beim Ansteigen des Saugrohrdrucks p₂ von einem Wert kleiner als dem Umgebungsdruck p_u auf einen Wert größer als der Umgebungsdruck p_u, und wenn der Druck p₁ kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist, der Druck p₁ mittels Öffnen und Schließens des Tankentlüftungsventils auf den Umgebungsdruck p_u erhöht. Wenn der Druck p₂ im Saugrohr größer als der Umgebungsdruck p_u ist und der Druck p₁ dem Umgebungsdruck p_u entspricht, wird erkannt, dass die Leitung zwischen der Volllasteinleitstelle und dem Drucksensor defekt ist. Wenn der Druck p₂ im Saugrohr größer als der Umgebungsdruck p_u ist, und der Druck p₁ einem Druck p_V an der Venturidüse entspricht, wird erkannt, dass das Tankentlüftungsventil geschlossen klemmet. Der Druck p_V an der Venturidüse lässt sich mit Hilfe der Benoulli-Gleichung ermitteln. Wenn der Druck p₂ im Saugrohr größer als der Umgebungsdruck p_u ist, und der Druck p₁ größer als der untere Grenzdruck p_1u und kleiner oder gleich dem oberen Grenzdruck p_1o ist, wird erkannt, dass die Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Drucksensor defekt ist. Wenn der Druck p₂ im Saugrohr größer als der Umgebungsdruck p_u ist, und der Druck p₁ größer ist, als der Umgebungsdruck p_u, wird erkannt, dass ein Rückschlagventil defekt ist. Wird das Tankentlüftungsventil bei einem Druck p₂ im Saugrohr größer als der Umgebungsdruck p_u geöffnet oder geschlossen, und ist dabei kein Drucksprung an p₁ messbar, wird erkannt, dass das Tankentlüftungsventil defekt ist. Bei offen klemmendem Tankentlüftungsventil entspricht der Druck p₁ dem unteren Grenzdruck p_u und bei geschlossen klemmendem Tankentlüftungsventil entspricht der Druck p₁ dem Druck p_V an der Venturidüse.
Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Prüfung der Rückschlagventile bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine. Vor Abschalten der Verbrennungskraftmaschine wird das Tankentlüftungsventil geschlossen, um zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil den Druck p₂ im Saugrohr als Druck p₁ zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil bzw. den Rückschlagventilen einzuspeichern. Wenn nach Schließen des Tankentlüftungsventils ein Ansteigen des Drucks p₁ gemessen wird und das Tankentlüftungsventil und die Leitung als fehlerfrei beurteilt wurden, sind drei Fehlerdiagnosen möglich. Es wird erkannt, dass das Rückschlagventil der Einleitstelle im Saugrohr defekt ist, wenn der Druck p₁ immer gleich dem Druck p₂ ist, sofern der Druck p₂ kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist. Wenn der Druck p₁ immer größer als der Druck p₂ und kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist, wird erkannt, dass das Rückschlagventil der Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und der Volllasteinleitstelle defekt ist. Zusätzlich kann mittels des beim Abstellvorgang eingespeicherten Drucks p₁ nochmals geprüft werden ob das Tankentlüftungsventil funktioniert, indem bei abgeschalteter Verbrennungskraftmaschine bei einem Saugrohrdruck p₂ der gleich dem Umgebungsdruck p_u ist das Tankentlüftungsventil geöffnet wird. Der eingespeicherte Druck p₁, der kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist, springt bei Funktion des Tankentlüftungsventils auf den Umgebungsdruck p_u. Wenn keine Druckänderung sichtbar ist, wird erkannt, dass das Tankentlüftungsventil geschlossen klemmt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft. Dies ermöglicht die einfache Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in die ohnehin vorhandene Diagnoseelektronik eines Kraftfahrzeugs. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät ausgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Tankentlüftungssystem mit einer Tankentlüftungseinleitstelle für den Motorsaugbetrieb;
2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tankentlüftungssystems mit einer Tankentlüftungseinleitstelle für den Motorsaugbetrieb, wobei Tankentlüftungsventil und Rückschlagventil einstückig ausgebildet sind;
3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tankentlüftungssystems mit zwei Tankentlüftungseinleitstellen für Motorsaugbetrieb und Volllasttankentlüftung;
4 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tankentlüftungssystems mit zwei Tankentlüftungseinleitstellen für Motorsaugbetrieb und Volllasttankentlüftung;
5 zeigt noch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tankentlüftungssystems mit zwei Tankentlüftungseinleitstellen für Motorsaugbetrieb und Volllasttankentlüftung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Tankentlüftungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Ein Kraftstofftank 1 ist mit einem Aktivkohlefilter 2 verbunden. Vom Aktivkohlefilter 2 führt eine Leitung zu einem Tankentlüftungsventil 3. Von diesem Tankentlüftungsventil 3 führt eine Leitung zum Saugrohr 42 einer Verbrennungskraftmaschine 41. In dieser Leitung ist ein Rückschlagventil 51 angeordnet, welches nur ein Transport von Fluiden in Richtung des Saugrohres 42 zulässt. Zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und dem Rückschlagventil 51 ist ein Drucksensor 6 angeordnet. Durch einen Luftfilter 43 wird Umgebungsluft in einen Turbolader 44 transportiert. Von dort wird sie durch einen Ladeluftkühler 45 in das Saugrohr 42 weitergeleitet. Im Saugrohr befinden sich eine Drosselklappe 421 und ein Saugrohrdrucksensor 422. Das Saugrohr ist mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden 41.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind in dieser Ausführungsform das Tankentlüftungsventil 3, das Rückschlagventil 51 und der Drucksensor 6 einstückig ausgebildet. Das kombinierte Bauteil verfügt zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und dem Rückschlagventil 51 über einen Hohlraum in dem der Drucksensor 6 angeordnet ist und in dem Unterdruck eingespeichert werden kann. Dieser Hohlraum hat insbesondere ein Volumen von mindestens 1 cm³.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform zweigt zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und dem ersten Rückschlagventil 51 (welches dem Rückschlagventil 51 in der ersten Ausführungsform entspricht) von der Tankentlüftungsleitung eine Volllastleitung ab, welche in einer Venturidrüse 46 als Volllasteinleitstelle endet. In der Volllastleitung befindet sich ein zweites Rückschlagventil 52. Dieses zweite Rückschlagventil 52 unterbindet einen Fluidtransport in der Volllastleitung in Richtung des Tankentlüftungsventils 3. Aus dem Saugrohr 42 zweigt eine weitere Leitung ab, die ebenfalls in der Venturidüse 46 endet. Die Venturidüse 46 ist zwischen Luftfilter 43 und Turbolader 44 mit der Lufteinleitung verbunden.
4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform darin, dass die Venturidüse in der Leitung zwischen dem Luftfilter 43 und dem Turbolader 44 angeordnet ist. Aus dem Saugrohr 42 zweigt keine Leitung ab, die in der Venturidüse 46 endet. Eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 47 mündet in die Volllastleitung. Die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 47 ist mit der Verbrennungskraftmaschine 41 verbunden. Diese Verbindung ist nicht gezeigt.
5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform darin, dass keine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 47 in die Volllastleitung mündet.
In den Tankentlüftungssystemen gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform der Erfindung sind verschiedene Prüfpfade möglich, um die Tankentlüftungssysteme zu diagnostizieren.
Bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine ist das elektrisch ansteuerbare Tankentlüftungsventil 3 üblicherweise nicht bestromt und befindet sich in geschlossenem Zustand. Wenn ein Druck p₁ zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und dem bzw. den Rückschlagventilen 51, 52 im Wesentlichen dem Umgebungsdruck p_u bzw. dem Druck im Tank 1 entspricht, kann eine Diagnose mit dem Start der Verbrennungskraftmaschine 41 gestartet werden. Andernfalls sind erfindungsgemäß Diagnosen vor dem Start der Verbrennungskraftmaschine notwendig. In diesem Fall wird vor dem Motorstart das Tankentlüftungsventil 3 kurz geöffnet und wieder geschlossen, damit sich der Druck p₁ dem Umgebungsdruck p_u bzw. dem Druck im Tank 1 angleicht. Wenn der Druck p₁ sich nach Ansteuerung des Tankentlüftungsventils nicht verändert, wird erkannt, dass das Tankentlüftungsventil geschlossen klemmt. In beiden Fällen wird bereits vor dem Motorstart anhand des gemessenen Drucks p₁ und mittels dem über eine Druckverlustkurve in Abhängigkeit von der Abstellzeit der Verbrennungskraftmaschine und der beim Abstellen vorliegenden Druckdifferenz des Drucks p₁ und des Umgebungsdrucks p_u ermittelt ob ein plausibler Druck p₁ vorliegt, und um wie viel dieser Druck p₁ von einem berechneten Sollwert p_1s des Drucks p₁ abweicht. Wenn der Druck p₁ größer ist als p_1s und oder kleiner gleich dem Umgebungsdruck p_u ist, wird erkannt, dass eine Undichtigkeit an mindestens einem der Rückschlagventile 51, 52, am Tankentlüftungsventil 3 oder an der Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und den Rückschlagventilen 51, 52 vorliegt. Zur Unterscheidung dieser Fehler wird als zusätzliche Kontrolle der Signalverlauf des Drucks p₁ sowie die Änderung des Drucks p₁ durch Öffnen und Schließen des Tankentlüftungsventils 3 bei laufender Verbrennungskraftmaschine untersucht. Wenn der Druck p₁ größer ist als p_1s und größer als der Umgebungsdruck p_u ist, ist das Sensorsignal des Drucksensors p₁ unplausibel, und es wird erkannt, dass eine Sensordrift nach oben vorliegt. Wenn der Druck p₁ kleiner ist als p_1s, wird eine Drucksensordrift p₁ nach unten erkannt. In diesem Fall erfolgt eine zusätzliche Kontrolle des Signalverlaufs des Drucks p₁ über den Motorstart. Wenn der Drucksensor 6 beim Start der Verbrennungskraftmaschine und bei nichtbestromtem Tankentlüftungsventil 3 einen Druck p₁ anzeigt, welcher kleiner oder gleich dem Druck p₂ im Saugrohr 42 ist und nach einem vorher festgesetzten Zeitpunkt auf den minimalen Druck p₂ im Saugrohr 42 absinkt, wird erkannt, dass der Drucksensor 6 nicht defekt ist. In diesem Fall wird das Tankentlüftungsventil 3 geöffnet und wieder geschlossen, wenn der Druck p₂ kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist. Sofern das zu diagnostizierende Tankentlüftungssystem über eine zweite Einleitstelle einer Volllastentlüftung gemäß 3 verfügt, so kann das Tankentlüftungsventil 3 allerdings auch dann geöffnet und geschlossen werden, wenn der Druck p₂ größer als der Umgebungsdruck p_u ist. Wenn hierbei keine Drucksprünge des Drucks p₁ festgestellt werden können, so wird erkannt, dass das Tankentlüftungsventil 3 im geschlossenen Zustand klemmt.
Beim Start der Verbrennungskraftmaschine 41 wird der Verlauf des Drucks p₁ mit dem Verlauf des Drucks p₂ verglichen. Wenn p₁ stets kleiner oder gleich p₂ ist und nach einer vorher festgesetzten Zeit auf dem minimalen Wert von p₂ absinkt, dann ist die Tankentlüftungsleitung zur ersten Einleitstelle 423 ins Saugrohr 42 vorhanden und intakt sowie die Rückschlagventile 51, 52 in Ordnung und das Tankentlüftungsventil 3 ist geschlossen. In diesem Fall ist während des Motorstarts keine weitere Diagnose notwendig. Wenn allerdings der Verlauf des Drucks p₁ ungleich dem Verlauf des Drucks p₂ ist, und der Druck p₁ dem Umgebungsdruck p_u entspricht, dann wird festgestellt, dass die Tankentlüftungsleitung zwischen dem Drucksensor 6 und der Einleitstelle 423 unterbrochen ist. Wenn der Verlauf des Drucks p₁ nicht dem Verlauf des Drucks p₂ entspricht und der Druck p₁ kleiner als der Umgebungsdruck p_u und größer als der Druck p₂ ist, wird der Verlauf des Drucks p₁ während des weiteren Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 41 untersucht. Entspricht er während des weiteren Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 41 im Saugbetrieb im Wesentlichen dem Druck p₂, so ist anhand einer Bewertung des Offsetabstandes zwischen p₁ und p₂ ein Rückschluss auf zwei Fehlerpfade möglich. Hierzu wird ein unterer Grenzdruck p_1u als der Druck p₁ definiert, der bei geöffnetem Tankentlüftungsventil und intakter Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil bzw. den Rückschlagventilen am Drucksensor gemessen wird. Ein oberer Grenzdruck p_1o wird als der Druck definiert, der bei intakten Ventilen aber abgefallener Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil bzw. den Rückschlagventilen am Drucksensor gemessen wird. Entspricht der Druck p₁ dem Verlauf des oberen Grenzdrucks p_1o bzw. liegt zwischen dem oberen Grenzdruck p_1o und dem unteren Grenzdruck p_1u, so ist die Leitung zwischen dem Drucksensor 6 und dem Tankentlüftungsventil 3 defekt. Ist der Druck p₁ kleiner gleich als p_1u klemmt das Tankentlüftungsventil 3 in offenem Zustand. Ist der Druck p₁ größer als der untere Grenzdruck p_1u und kleiner als der Umgebungsdruck p_u und durch Bestromen des Tankentlüftungsventils 3 sind Drucksprünge an p₁ sichtbar, so ist das Rückschlagventil 52 defekt. Sofern eine weitere Einleitstelle des Tankentlüftungssystems gemäß 3–5 an einer Venturidüse 46 bzw. Unterdruckquelle vorhanden ist, kann bei einem Saugrohrdruck p₂, der größer als der Umgebungsdruck p_u ist, eine entsprechende Diagnose ebenfalls durchgeführt werden. Wenn der Saugrohrdruck p₂ größer als der Umgebungsdruck p_u ist und der Druck p₁ größer als der untere Grenzdruck p_1u und kleiner oder gleich dem oberen Grenzdruck p_1o ist, ist die Leitung zwischen dem Drucksensor 6 und dem Tankentlüftungsventil 3 defekt Wenn der Saugrohrdruck p₂ größer als der Umgebungsdruck p_u ist und der Druck p₁ kleiner oder gleich dem unteren Grenzdruck p_1u und größer als der Druck p_V an der Venturidüse 46 ist, klemmt das Tankentlüftungsventil 3 offen. Ist der Druck p₁ größer als der Umgebungsdruck p_u so ist das Rückschlagventil 51 defekt. In den Fällen, in denen der Saugrohrdruck p₂ ungleich dem Umgebungsdruck p_u ist, wird auf einen Leitungsabfalle der zwischen Drucksensor und Saugrohreinleitstelle bzw. Venturieinleitstelle geschlossen wenn der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u ist.
Bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 41 erfolgt mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Prüfung des Tankentlüftungsventils 3, eine Prüfung der Leitung zwischen Tankentlüftungsventil 3 und der Einleitstelle 423 des Saugrohrs 42, eine Prüfung der Leitung zwischen Tankentlüftungsventil 3 und Volllasteinleitungsstelle 46 sowie eine Prüfung der Rückschlagventile 51, 52. Die Prüfung des Tankentlüftungsventils 3 kann sowohl im Motorsaugbetrieb (p₂ < p_u) als auch mit Überdruck im Saugrohr 42 (p₂ > p_u) erfolgen. Die Funktion des Tankentlüftungsventils 3 kann mittels Bewertung des Signalverlaufs des Drucks p₁ in Abhängigkeit von p₂ erfolgen oder durch Öffnen und erneutes Schließen des Tankentlüftungsventils. Sind hierbei beim Öffnen und Schließen des Tankentlüftungsventils Drucksprünge des Drucks p₁ erkennbar, so wird festgestellt, dass das Tankentlüftungsventil 3 nicht defekt ist und dass die Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und der Einleitstelle 423 des Saugrohrs 42 ebenfalls nicht defekt ist. Sind hingegen keine Drucksprünge sichtbar so erfolgt eine Bewertung des Drucks p₁ anhand der Drücke p_1u und p_1o, in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck p₂ (Signalverlauf des Drucks p₁ zum Druck p₂). Hierdurch kann entweder festgestellt werden, dass die Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und der Einleitstelle 423 des Saugrohrs 42 in Ordnung ist und das Tankentlüftungsventil 3 im offenen Zustand klemmt oder das eine Diagnose des Tankentlüftungsventils 3 nicht möglich ist, da die Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und dem Drucksensor 6 abgefallen ist. Wenn keine Drucksprünge sichtbar sind und der Signalverlauf des Drucks p₁ unter dem Signalverlauf des Drucks p₂ liegt oder diesem entspricht, so wird festgestellt, dass das Tankentlüftungsventil 3 in geschlossenem Zustand klemmt und die Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und der Einleitstelle 423 im Saugrohr 42 in Ordnung ist. Wenn der Druck p₁ unter dem Druck p₂ liegt, kann weiterhin festgestellt werden, dass auch das Rückschlagventil 51 in den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 bzw. die beiden Rückschlagventile 51, 52 in der Ausführungsform gemäß 3–5 nicht defekt sind. Bei Überdruck im Saugrohr 42 wird geprüft, ob durch Öffnen und Schließen des Tankentlüftungsventils 3 Drucksprünge des Drucks p₁ nachweisbar sind, oder ob der Druck p₁ bei unbestromten Tankentlüftungsventil 3 (geschlossen) gleich dem Druck p_V an der Venturidüse 46 ist, und der Druck p₁ bei bestromten Tankentlüftungsventil 3 (offen) gleich dem unteren Grenzdruck p_1u ist. Ist dies der Fall, so ist das Tankentlüftungsventil 3 nicht defekt. In den Ausführungsformen gemäß 3–5 ist auch die Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und der Venturidüse 46 nicht defekt. Sind hingegen keine Drucksprünge sichtbar oder weicht der Druck p₁ vom p_V an der Venturidüse 46 bzw. vom unteren Grenzdruck p_1u ab, erfolgt eine Bewertung des Signalverlaufs des Drucks p₁. Es erfolgt eine Korrelation des Drucks p₁ in Abhängigkeit vom Druck p₂. Sinkt der Druck p₁ mit steigendem Druck p₂, wird festgestellt, dass die Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und der Venturidüse 46 nicht defekt ist. Abhängig von der Änderung des Drucks p₁ gegenüber dem Umgebungsdruck p_u ist ableitbar, ob das Tankentlüftungsventil 3 in geöffnetem Zustand klemmt oder in geschlossenem Zustand klemmt. In beiden Fällen wird auf einen Fehler des Tankentlüftungsventils 3 geschlossen. Ist der Druck p₁ kleiner oder gleich dem unteren Grenzdruck p_1u und größer als der Druck p_V an der Venturidüse 46, klemmt das Tankentlüftungsventil offen. Ist der Druck p₁ gleich dem Druck p_V an der Venturidüse 46 so klemmt das Tankentlüftungsventil geschlossen. Sind keine Drucksprünge des Drucks p₁ erkennbar und der Druck p₁ entspricht zudem dem Umgebungsdruck p_u, wenn das Tankentlüftungsventil 3 geöffnet ist, so wird erkannt, dass die Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und der Venturidüse 46 defekt ist. Wenn der Druck p₂ größer als der Umgebungsdruck p_u ist und ein Überdruck am Drucksensor 6 gemessen wird, der bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 3 zum Druck p₂ korreliert und bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 3 um einen Offset geringer ist als der Druck p₂, also auch Drucksprünge beim Öffnen und Schließen des Tankentlüftungsventils 3 erkennbar sind, so wird festgestellt, dass das Rückschlagventil 51 defekt ist.
Die Prüfung der Leitung zwischen Tankentlüftungsventil 3 und Einleitstelle 432 ins Saugrohr 42 erfolgt erfindungsgemäß sowohl bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 3 als auch bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 3. Wenn bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 3 der Druckverlauf des Drucks p₁ unter dem Druckverlauf des Drucks p₂ liegt oder diesem entspricht, wenn der Druck p₂ kleiner als der Umgebungsdruck ist, dann ist die Leitung zwischen Tankentlüftungsventil 3 und Einleitstelle 423 ins Saugrohr 42 nicht defekt. Stellt sich der Druck p₁ auf einen Druck ein der dem minimalen erreichten Druck p₂ entspricht, so sind die Rückschlagventile 51, 52 ebenfalls nicht defekt. Wenn der Druck p₁ allerdings dem Umgebungsdruck p_u entspricht, so wird ein Abfall der Leitung zwischen Tankentlüftungsventil 3 und Einleitstelle 423 ins Saugrohr 42 festgestellt. Wenn der Druckverlauf des gemessenen Drucks p₁ kontinuierlich um einen Offset geringer ist als der Druck p₂ und der Änderung des Drucks p₂ folgt bzw. der Drucksensor 6 nach einem vorher festgesetzten Zeitraum einen Druck p₁ detektiert, welcher kleiner ist als der minimal erreichbare Druck p₂, so wird ein Fehler des ersten Drucksensors 6 erkannt, welcher in der Sensordrift nach unten besteht. Wenn der Verlauf des Drucks p₁ jenem des Drucks p₂ entspricht, wenn der Druck p₂ ansteigt, so wird festgestellt, dass das Rückschlagventil 51 in offenem Zustand klemmt.
Bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 3 erfolgt eine Bewertung der Drücke p₂ und p₁. Wenn der Druck p₁ größer ist als der Druck p₂ und die Differenz zwischen p₁ und p₂ mit steigendem Saugrohrdruck p₂ abnimmt, wird festgestellt, dass die Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und der Einleitstelle 423 ins Saugrohr 42 nicht defekt ist. Diese Prüfung wird dann durchgeführt, wenn der Saugrohrdruck p₂ kleiner ist als der Umgebungsdruck p_u. Nimmt die Druckdifferenz zwischen p₁ und p₂ nicht mit steigendem Druck p₂ ab, so wird festgestellt, dass ein Sensordrift des Drucksensors 6 nach oben vorliegt. Ist der Druck p₁ kleiner oder gleich dem oberen Grenzdruck p_1o und größer als der untere Grenzdruck p_1u so ist die Leitung zwischen Tankentlüftungsventil 3 und Drucksensor 6 defekt. Ist der Druck p₁ kleiner oder gleich dem unteren Grenzdruck Druck p_1u und größer dem Unterdruck p_V an der Venturidüse 46, so ist das Tankentlüftungsventil 3 geöffnet. Dies beruht darauf, dass das Tankentlüftungsventil 3 auch im geöffneten Zustand eine Drosselwirkung hat und bei Entfall der Leitung zum Tankentlüftungsventil 3 hinter dem Drucksensor 6 daher noch immer ein deutlich höherer Druckverlauf messbar ist als mit geöffnetem Tankentlüftungsventil 3 und intakter Leitung.
Im Tankentlüftungssystem gemäß 3 erfolgt bei laufender Verbrennungskraftmaschine 41 auch eine Prüfung der Leitung zwischen Tankentlüftungsventil 3 und Volllasteinleitstelle 46. Diese Prüfung ist nur möglich, wenn der Druck p₂ größer ist als der Umgebungsdruck p_u. Das Tankentlüftungsventil 3 kann für die Prüfung geöffnet und wieder geschlossen werden oder es wird bei offenem oder geschlossenem Tankentlüftungsventil der Signalverlauf des Drucksensors 6 bewertet. Wenn hierbei ein Drucksprung des Drucks p₁ gemessen wird, wird festgestellt, dass das Tankentlüftungsventil 3 in Ordnung ist und auch die Leitung vom Tankentlüftungsventil 3 zur Volllastentlüftung 46 in Ordnung ist. Eine Leitungsprüfung erfolgt in Abhängigkeit vom messbaren Druckverlauf. Sollte der Druck p₁ kleiner sein als der Umgebungsdruck p_u und weiterhin kleiner sein als der maximal durch die Venturidüse 46 erzeugbare Druck, so muss beim Übergang vom Saugbetrieb, bei dem der Druck p₂ kleiner ist als der Umgebungsdruck p_u, in den aufgeladenen Betrieb, bei dem der Druck p₂ größer ist als der Umgebungsdruck p_u, der Unterdruck p₁ dann abgebaut werden, wenn der Druck p₂ im Wesentlichen dem Umgebungsdruck p_u entspricht. Dazu muss das Tankentlüftungsventil 3 kurz geöffnet werden. Der Druck p₁ entspricht dann im Wesentlichen dem Umgebungsdruck p_u. Bei nun geschlossenem Tankentlüftungsventil 3 stellt sich abhängig vom Druck p₂ ein Druck p₁ ein, der kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist. Dies weist darauf hin, dass die Leitung zwischen Tankentlüftungsventil 3 und Venturidüse 46 nicht defekt ist und dass auch das Rückschlagventil 51 nicht defekt ist. Das Rückschlagventil 52 ist ebenfalls nicht defekt, sofern beim Absinken des Drucks p₂ auf Umgebungsdruck p_u der Druck p₁ konstant bleibt. Bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 3 ist im Übergang vom Saugbetrieb in den Ladedruckbetrieb der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u. Steigt der Druck p₂ über den Umgebungsdruck p_u, so sinkt der Druck p₁ wieder. Der Druck p₁ ist abhängig vom Saugrohrdruck p₂ und dem vom Saugrohrdruck p₂ erzeugten Unterdruck p_V der Venturidrüse 46 und ist somit über Kennlinien in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck p₂ als unterer Grenzdruck p_1u berechnet. Als unterer Grenzdruck p_1u wird der Druck p₁ definiert, der bei geöffnetem Tankentlüftungsventil und intakter Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und dem Rückschlagventil 51 bzw. den Rückschlagventilen 51, 52 am Drucksensor 6 gemessen wird. Ist der Druck p₁ hierbei kleiner oder gleich dem unteren Grenzdruck p_1u und größer als der Druck p_V an der Venturidüse 46, so wird festgestellt, dass die Leitung zwischen Tankentlüftungsventil 3 und Venturidüse 46 nicht defekt ist. Bei einem Ausgangszustand in dem der Druck p₂ größer als der Umgebungsdruck p_u ist, wird das Tankentlüftungsventil 3 einmal kurz geöffnet. Der Druck p₁ steigt dann entweder von dem als Saugrohrdruck p₂ (kleiner als der Umgebungsdruck p_u) eingespeicherten Wert oder vom Druck p_V an der Venturidüse 46 auf den unteren Grenzdruck p_1u an bis das Tankentlüftungsventil 3 wieder geschlossen wird. Sinkt der Druck p₁ anschließend nicht wieder auf den Wert des Drucks p_V an der Venturidüse 46, so wird festgestellt, dass die Leitung zwischen Tankentlüftungsventil 3 und Venturidüse 46 defekt ist.
Schließlich kann erfindungsgemäß auch noch die Funktion der Rückschlagventile 51, 52 überprüft werden. Hierzu wird das Tankentlüftungsventil 3 geschlossen und in der Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und dem Rückschlagventil 51 bzw. den Rückschlagventilen 51, 52 bleibt der niedrigste Saugrohrdruck p₂ als Druck p₁ eingeschlossen. Bei Lasten mit p₂ > p_u, bleibt in der Ausführungsform gemäß 3 der niedrigste durch die Venturidüse 46 erzeugbare Druck p_V eingespeichert. Eine Prüfung, ob der Druck p₁ für einen vorher festgesetzten Zeitraum gehalten werden kann, wenn der Druck p₂ wieder über dem Druck p₁ steigt, kann direkt im Anschluss an den Start der Verbrennungskraftmaschine 41 erfolgen. Kurz vor dem Abschalten der Verbrennungskraftmaschine 41, beispielsweise beim Umschalten auf elektrisches Fahren beim Hybridfahrzeug, wird das Tankentlüftungsventil 3 schnell geschlossen, damit bei einem Druck p₂, welcher kleiner ist als der Umgebungsdruck p_u, der Druck p₂ als Druck p₁ eingespeichert werden kann. Das Tankentlüftungsventil 3 wird für die Stopphase der Verbrennungskraftmaschine 41, beispielsweise im Steuergerätenachlauf geschlossen gehalten und es wird gemessen, wie schnell der Druck p₁ auf den Umgebungsdruck p_u ansteigt. Wird der Druck p₁ für eine vorher festgesetzte Zeit gehalten, so kann festgestellt werden, dass die Rückschlagventile 51, 52 nicht defekt sind. Wird in der Stopphase bzw. im Steuergerätnachlauf das Tankentlüftungsventil 3 wieder kurz geöffnet, so kann anhand der Druckänderung des Drucks p₁ auf Umgebungsdruck p_u darauf geschlossen werden, dass das Tankentlüftungsventil 3 funktioniert. Anschließend kann beim Start der Verbrennungskraftmaschine 41 wieder mit der Startdiagnose begonnen werden, die voranstehend beschrieben wurde. Wird der Unterdruck p₁ hingegen nicht gehalten und die Prüfung des Tankentlüftungsventils 3 sowie die Prüfung der Leitungen wurde bereits abgeschlossen, wobei festgestellt wurde, dass das Tankentlüftungsventil 3 und die Leitungen nicht defekt sind, so wird im Folgenden der Verlauf des Drucks p₁ gegenüber dem Druck p₂ bei geschlossenem Tankentlüftungsventil untersucht. Entspricht der Druck p₁ im Betriebsbereich p₂ < p_u immer dem Druck p₂, so ist das Rückschlagventil 51 defekt. Ist der Druck p₁ bei p₂ > p_u auch größer als p_u, kann außerdem darauf geschlossen werden, dass das Rückschlagventil 51 defekt ist. Ist hingegen der Druck p₁ im Bereich p₂ < p_u, immer größer als p₂ und stellt sich bei p₂ > p_u der bei offenem Tankentlüftungsventil 3 auf einen Wert größer als p_1u ein und bei geschlossenen Tankentlüftungsventil auf den Druck p_V an der Venturidüse 46 ein und hält sich dieser Unterdruck auch bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 3, wenn der Druck p₂ wieder abfällt, allerdings nicht unter den Umgebungsdruck p_u sinkt, so ist das Rückschlagventil 51 in Ordnung und das Rückschlagventil 52 ist defekt.
Alle erfindungsgemäßen Verfahrensschritte können von einem Computerprogramm ausgeführt werden, das auf einem Rechengerät oder Steuergerät läuft, das mit dem Tankentlüftungssystem verbunden ist. Ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, dient zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird. So ist es einfach möglich, dass erfindungsgemäße Verfahren in einem Steuergerät zu implementieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10043071 A1 [0003]

Claims

Tankentlüftungssystem, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine (41) mit einem Saugrohr (42), einen Kraftstofftank (1), einen Aktivkohlefilter (2), ein Tankentlüftungsventil (3) und mindestens ein Rückschlagventil (51, 52), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51, 52) ein Drucksensor (6) angeordnet ist.
Verfahren zur Diagnose des Tankentlüftungsventils in einem Tankentlüftungssystem nach Anspruch 1, wobei – zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51, 52) ein Druck p₁ eingespeichert wird, welcher geringer ist, als der Umgebungsdruck p_u außerhalb des Tankentlüftungssystems, – der eingespeicherte Druck p₁ durch Ansteuern des Tankentlüftungsventils (3) geändert wird, – die Änderung des Drucks p₁ zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51, 52) mit dem Drucksensor (6) gemessen wird und der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils (3) zugeordnet wird, und – aus der Korrelation des Öffnungszustands des Tankentlüftungsventils (3) mit der Änderung des Drucks p₁ zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51, 52) auf die Funktion von mindestens einer Tankentlüftungsleitung, der Rückschlagventile (51, 52) und des Tankentlüftungsventils (3) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine (41) das Tankentlüftungsventil (3) geöffnet und wieder geschlossen wird, wenn der Druck p₁ nicht gleich dem Umgebungsdruck p_u ist, und dass – wenn nach dem Schließen des Tankentlüftungsventils (3) der Druck p₁ größer ist als die Summe aus dem Umgebungsdruck p_u und einer Fehlerschwelle, auf eine Sensordrift nach oben erkannt wird, – wenn nach dem Schließen des Tankentlüftungsventils (3) der Druck p₁ kleiner ist als ein über die Abstellzeit, auf Basis der Differenz des Drucks p₁ beim letzten Abstellen der Verbrennungskraftmaschine (41) zum Umgebungsdruck p_u, ermittelter Solldruck p_1s, der Verlauf von p₁ beim Start der Verbrennungskraftmaschine (41) gemessen wird und auf eine Sensordrift nach unten erkannt wird, wenn p₁ zu jedem Zeitpunkt des Startvorgangs um eine Fehlerschwelle kleiner dem Druck p₂ im Saugrohr (42) der Verbrennungskraftmaschine (41) ist und/oder wenn p₁ am Ende des Startvorgangs kleiner dem minimal erreichten Druck p₂ ist, und – am Ende des Startvorgangs das Tankentlüftungsventil (3) geöffnet wird, wenn der Druck p₂ kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist, und auf ein Klemmen des Tankentlüftungsventils (3) geschlossen wird, wenn hierbei keine Änderung des Druckes p₁ gemessen wird bzw. der Druck p₁ gleich dem minimal seit Start erreichten Druck p₂ bleibt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Druck p₁ beim Starten nicht gleich dem Druck p₂ im Saugrohr (42) der Verbrennungskraftmaschine (41) ist, a) erkannt wird, dass die Leitung zwischen dem Drucksensor (6) und einer Einleitstelle (423) der Tankentlüftung ins Saugrohr (42) unterbrochen ist, wenn der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u ist, und b) wenn der Druck p₁ kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist und größer als der Druck p₂ im Saugrohr (42) ist und der Druck p₁ beim weiteren Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (41) gleich dem Druck p₂ zuzüglich einer Fehlerschwelle ist, ein unterer Grenzdruck p_1u als der Druck p₁ definiert wird, der bei geöffnetem Tankentlüftungsventil (3) und intakter Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51) oder den Rückschlagventilen (51, 52) am Drucksensor (6) gemessen wird, ein oberer Grenzdruck p_1o als der Druck p₁ definiert wird, der bei intakten Ventilen aber abgefallener Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil (51) und dem Rückschlagventil (51) oder den Rückschlagventilen (52) am Drucksensor gemessen wird, und b1) wenn der Druck p₁ kleiner oder gleich dem oberen Grenzdruck p_1o und größer als der untere Grenzdruckp_1u ist, erkannt wird, dass die Druckleitung zwischen dem Drucksensor (6) und dem Tankentlüftungsventil (3) defekt ist, b2) wenn der Druck p₁ kleiner oder gleich dem unteren Grenzdruck p_1u und größer als der Druck p₂ im Saugrohr (42) ist, erkannt wird, dass das Tankentlüftungsventil (3) geöffnet ist, b3) wenn der Druck p₁ größer als der Druck p₂ im Saugrohr und kleiner als der Umgebungsdruck p_u, ist, bei einem Motorsystem mit zwei Tankentlüftungseinleitstellen (423, 46), welches eine Volllasteinleitstelle (46) umfasst, erkannt wird, dass das Rückschlagventil (52) der Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und der Volllasteinleitstelle (46) defekt ist, wenn bei Bestromung des Tankentlüftungsventils (3) eine Druckänderung auftritt, und dass die Druckleitung (3) zwischen dem Drucksensor (6) und dem Tankentlüftungsventil (3) defekt ist, wenn bei Bestromung des Tankentlüftungsventils (3) kein Drucksprung auftritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenn sich bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (41) bei offenem und geschlossenem Tankentlüftungsventil (3) keine unterschiedliche Druckniveaus des Drucks p₁ einstellen, ein unterer Grenzdruck p_1u als der Druck p₁ definiert wird, der bei geöffnetem Tankentlüftungsventil (3) und intakter Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51) oder den Rückschlagventilen (51, 52) am Drucksensor (6) gemessen wird, ein oberer Grenzdruck p_1o als der Druck p₁ definiert wird, der bei intakten Ventilen aber abgefallener Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil (51) und dem Rückschlagventil (51) oder den Rückschlagventilen (52) am Drucksensor gemessen wird, und – wenn der Druck p₂ im Saugrohr kleiner ist, als der Umgebungsdruck p_u und (i) wenn das Tankentlüftungsventil (3) als defekt erkannt wurde, weiterhin erkannt wird, dass das Tankentlüftungsventil (3) offen klemmt wenn der Druck p₁ kleiner oder gleich dem unteren Grenzdruck p_1u ist und größer als der Druck p₂ im Saugrohr (42) ist, (ii) wenn eine Diagnose des Tankentlüftungsventils (3) nicht möglich ist, ein Leitungsfehler erkannt wird, wenn der Druck p₁ größer ist als der untere Grenzdruck p_1u und kleiner als der Umgebungsdruck p_u, (iii) wenn der Druck p₁ kleiner oder gleich dem Druck p₂ im Saugrohr (42) ist und auf dem minimalen erreichten Wert p₂ stehen bleibt, erkannt wird, dass das Tankentlüftungsventil (3) geschlossen klemmt, (iv) wenn der Druck p₁ immer gleich dem Druck p₂ im Saugrohr (42) ist, erkannt wird, dass das Rückschlagventil (51) defekt ist, – wenn der Druck p₂ im Saugrohr (42) größer ist, als der Umgebungsdruck p_u und (i) wenn der Druck p₁ mit steigendem Druck p₂ sinkt, bei einem Motorsystem mit zwei Tankentlüftungseinleitstellen (423, 46), welches eine Volllasteinleitstelle (46) umfasst, erkannt wird, dass das Tankentlüftungsventil (3) offen klemmt, wenn der Druck p₁ kleiner oder gleich dem unteren Grenzdruck p_1u und größer als der Druck p_V an der Volllasteinleistelle ist, und erkannt wird, dass das Tankentlüftungsventil (3) geschlossen klemmt, wenn der Druck p₁ gleich dem Druck p_V an der Volllasteinleitstelle (46) ist. (ii) wenn bei geöffnetem Tankentlüftungsventil (3) der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u ist, erkannt wird, dass die Leitung zwischen dem Drucksensor (6) und einer Volllasteinleitstelle (46) defekt ist, (iii) wenn der Druck p₁ größer ist als der Umgebungsdruck p_u und der Druck p₁ zum Druck p₂ korreliert, erkannt wird, dass das Rückschlagventil (51) defekt ist, und (iv) wenn der Druck p₁ größer als der untere Grenzdruck p_1u und kleiner oder gleich dem oberen Grenzdruck p_1o ist, erkannt wird, dass die Leitung zwischen Tankentlüftungsventil (3) und Drucksensor (6) defekt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (41) – wenn das Tankentlüftungsventil (3) geschlossen ist, der Druck p₁ kleiner oder gleich dem Druck p₂ im Saugrohr (42) ist, und der Druck p₂ kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist, (i) ein Leitungsabfall erkannt wird, wenn der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u ist, (ii) eine Sensordrift nach unten erkannt wird, wenn der Druck p₁ kontinuierlich um ein Offset kleiner ist als der Druck p₂, und (iii) das Rückschlagventil (51) als offen klemmend erkannt wird, wenn bei steigendem Druck p₂ der Druck p₁ gleich dem Druck p₂ ist, – wenn das Tankentlüftungsventil geöffnet ist ein unterer Grenzdruck p_1u als der Druck p₁ definiert wird, der bei geöffnetem Tankentlüftungsventil (3) und intakter Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51) oder den Rückschlagventilen (51, 52) am Drucksensor (6) gemessen wird, ein oberer Grenzdruck p_1o als der Druck p₁ definiert wird, der bei intakten Ventilen aber abgefallener Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil (51) und dem Rückschlagventil (51) oder den Rückschlagventilen (52) am Drucksensor gemessen wird, und erkannt wird (i) dass die Leitung zwischen Tankentlüftungsventil (3) und Drucksensor (6) abgefallen ist, wenn der Druck p₁ größer als der untere Grenzdruck p_1u und kleiner oder gleich dem oberen Grenzdruck p_1o ist. (ii) dass die Leitung zwischen Drucksensor (6) und einer Tankentlüftungseinleitstelle (423, 46) abgefallen ist, wenn der Druck p₁ gleich dem Umgebungsdruck p_u ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (41), beim Übergang des Drucks p₂ im Saugrohr (42) von einem Wert kleiner als dem Umgebungsdruck p_u zu einem Wert größer als dem Umgebungsdruck p_u, das Tankentlüftungsventil (3) geöffnet wird, bis der Druck p₁ dem Umgebungsdruck p_u entspricht, und ein Defekt der Leitung zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und einer Volllasteinleitstelle (46) erkannt wird, wenn der Druck p₁ nach Schließen des Tankentlüftungsventils (3) nicht unter den Umgebungsdruck p_u fällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor Abschalten der Verbrennungskraftmaschine (41) das Tankentlüftungsventil (3) geschlossen wird, um zwischen dem Tankentlüftungsventil (3) und dem Rückschlagventil (51, 52) den Druck p₂ im Saugrohr (42) als Druck p₁ einzuspeichern, und dass wenn nach Schließen des Tankentlüftungsventils (3) ein Ansteigen des Drucks p₁ gemessen wird, und das Tankentlüftungsventil (3) und die Leitungen als fehlerfrei beurteilt wurden, – erkannt wird, dass das Rückschlagventil (51) der Einleitstelle (432) ins Saugrohr (42) defekt ist, wenn der Druck p₁ immer gleich dem Druck p₂ ist, sofern der Druck p₂ kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist, – erkannt wird, dass das Rückschlagventil (52) einer Volllasteinleitestelle (46) defekt ist, wenn der Druck p₁ immer um ein Offset größer als der Druck p₂ ist, sofern der Druck p₂ kleiner als der Umgebungsdruck p_u ist, und sich, wenn der Druck p₂ größer als der Umgebungsdruck p_u ist, ein Druck p₁ einstellt, der konstant bleibt, wenn der Druck p₂ sinkt.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 8 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.