DE10312588B4

DE10312588B4 - Verfahren zur Tankleckdiagnose

Info

Publication number: DE10312588B4
Application number: DE10312588A
Authority: DE
Inventors: Karl-Bernhard Lederle; Michael Pfeil; Nicolas Perrot
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2023-03-22
Also published as: US6970775B2; DE10312588A1; US20040186638A1

Abstract

Verfahren zur Tankleckdiagnose in einer Tankentlüftungsvorrichtung bestehend aus einem Kraftstofftank, der zumindest mittelbar über einen Speicher und ein Tankentlüftungsventil mit einem Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs verbunden ist, wobei der Speicher eine Belüftungsleitung mit einem Absperrventil aufweist und wobei die Tankleckdiagnose mittels Unterdruck nach Abstellen der Brennkraftmaschine erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck im Kraftstofftank (1) unmittelbar vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine (6) erzeugt wird und wobei der Unterdruck im Kraftstofftank (1) durch ein Schließen eines Strömungselements (11) und zumindest teilweises Öffnen eines Tankentlüftungsventils (3) erzeugt und anschließend in einer Druckregelphase mittels einer Regelung auf einem vorbestimmten Wert annähernd konstant gehalten wird, wobei der Unterdruck im Kraftstofftank (1) zur Tankleckdiagnose erst dann erzeugt wird, wenn ein in einer Motorsteuerung gebildetes Abstellsignal ein bevorstehendes Abstellen der Brennkraftmaschine signalisiert, wobei das Abstellsignal erzeugt wird, sobald aus Kenngrößen der Motorsteuerung (13) ein bevorstehendes Abstellen der Brennkraftmaschine (6) vermutet wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Tankleckdiagnose nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Verfahren zur Tankleckdiagnose aus der US 2002/0139173 A1 bekannt, bei dem die Tankleckdiagnose nach dem Abstellen einer Brennkraftmaschine erfolgt. Eine Pumpe erzeugt nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine einen Unterdruck in einem Kraftstofftank. Ein Leck im Kraftstofftank wird erkannt durch einen durch das Leck verursachten Druckanstieg im Kraftstofftank. Nachteilig ist, daß der Unterdruck nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine erzeugt wird, da das aus der Tankentlüftungsvorrichtung abgesaugte Gas nicht mehr der Verbrennung in der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann. Stattdessen muß das Gas aufwendig in einem zusatzlichen Speicher zwischengelagert werden, damit es nicht in die Atmosphare gelangt. Außerdem nachteilig ist, daß der Unterdruck durch eine zusatzliche Pumpe erzeugt wird.
Aus der DE 198 30 234 C2 ist ein Verfahren zur Tankleckdiagnose bekannt, bei dem während des nahezu gesamten Betriebs der Brennkraftmaschine ein konstanter Unterdruck im Kraftstofftank aufrechterhalten wird. Nachteilig ist, dass ein den verflüchtigten Kraftstoff aufnehmender Speicher nicht im vollen Umfang gespült werden kann, wenn der Speicher nahezu während des gesamten Betriebs der Brennkraftmaschine unter einem vorbestimmten Unterdruck gehalten wird. Dadurch ist der Speicher bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine nicht vollständig entleert, so dass die Speicherkapazität des Speichers und eine Beladungszeit, in der der Speicher in einer Beladungsphase Kraftstoff aufnehmen kann, gegenüber einem vollständig regenerierten Speicher verringert ist.
Aus der DE 102 01 889 A1 ist ein Regelsystem zum automatischen Stoppen und Starten einer Verbrennungsmotors bekannt, das die permanente Beaufschlagung des Kraftstofftanks mit Unterdruck vorsieht. Der Unterdruck wird dabei über den Ansaugtrakt des Motors bereitgestellt und ein Stoppen des Motors unterbunden, falls zum Zeitpunkt des Motorstopps der Unterdruck im Tank nicht in ausreichendem Maß vorhanden ist.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Tankleckdiagnose mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es auf einfache Art und Weise vereinfacht wird, indem der Unterdruck zur Tankleckdiagnose im Kraftstofftank erst kurz vor vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine erzeugt wird. Auf diese Weise kann der Unterdruck in einem sogenannten Ansaugrohr der Brennkraftmaschine zum Unterdruckaufbau im Kraftstofftank genutzt werden, so daß eine zusätzliche Pumpe zur Unterdruckerzeugung und ein zusätzlicher Speicher entfällt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist, wenn ein vorbestimmter Unterdruck im Kraftstofftank durch ein Schließen des Strömungselements und ein zumindest teilweises Offnen des Tankentlüftungsventils erzeugt und anschließend in einer Druckregelphase mittels einer Regelung des Tankentlüftungsventils annähernd konstant gehalten wird, da auf diese Weise der Unterdruck nur für eine kurze Zeit konstant gehalten werden muß und ein nachteiliger Einfluß auf das Regenerieren der Tankentlüftungsvorrichtung vermieden wird.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Regelung des Unterdrucks auf den konstanten Wert eine Zweipunktregelung oder eine kontinuierliche Regelung ist, da der Unterdruck im Kraftstofftank auf diese Weise mit einer kleinen Regelabweichung um den vorbestimmten Unterdruck geregelt werden kann.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Tankentlüftungsventil geschlossen wird, sobald die Brennkraftmaschine abgestellt wird, da anschließend die Tankleckdiagnose ablaufen kann, die den Druckverlauf ausgehend von dem vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine im Kraftstofftank erzeugten Unterdruck überwacht.
Gemäß einem weiteren Vorteil wird der Unterdruck im Kraftstofftank zur Tankleckdiagnose erst dann erzeugt, wenn ein in einer Motorsteuerung gebildetes Abstellsignal ein bevorstehendes Abstellen der Brennkraftmaschine signalisiert, da auf diese Weise der Unterdruck erst kurz vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine erzeugt und die Speicherkapazitat des Speichers nicht negativ beeinträchtigt wird.
Des weiteren vorteilhaft ist, das Abstellsignal zu erzeugen, sobald aus Kenngrößen der Motorsteuerung ein bevorstehendes Abstellen der Brennkraftmaschine angenommen wird, da es auf diese Weise möglich ist, den Unterdruck im Kraftstofftank erst kurz vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine aufzubauen.
Die Kenngrößen der Motorsteuerung sind beispielsweise eine Drehzahl, ein Betriebszustand oder eine Getriebestufe der Brennkraftmaschine. Diese Kenngroßen erlauben beispielsweise einen Ruckschluß auf ein mogliches Abstellen der Brennkraftmaschine.
In einer vorteilhaften Ausbildung kann das Abstellsignal erzeugt werden, wenn ein die Brennkraftmaschine ausschaltendes Schaltmittel betätigt wird. Auf diese Weise kann das Abstellen der Brennkraftmaschine zuverlässig erkannt werden.
Vorteilhaft ist, wenn die Brennkraftmaschine erst nach einer zeitlichen Verzogerung zum Betätigen des die Brennkraftmaschine ausschaltenden Schaltmittels abgestellt wird, da auf diese Weise genügend Zeit zum Aufbau des vorbestimmten Unterdrucks im Kraftstofftank verbleibt.
In vorteilhafter Weise wird der Unterdruck im Kraftstofftank durch einen Drucksensor gemessen, der auch den Druckverlauf im Tankentluftungssystem überwacht.
Zeichnung
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erlautert.
Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels
Die Zeichnung zeigt vereinfacht eine bereits bekannte Tankentluftungsvorrichtung. Die Tankentluftungsvorrichtung dient dazu, aus einem Kraftstofftank verfluchtigten Kraftstoff einer Brennkraftmaschine der Verbrennung zuzufuhren.
Ein Kraftstofftank 1 ist über eine Entlüftungsleitung 2, ein Tankentlüftungsventil 3 und eine Saugleitung 4 zumindest mittelbar mit einem sogenannten Ansaugrohr 5 einer Brennkraftmaschine 6 verbunden. In der Entluftungsleitung 2 kann beispielsweise ein Speicher 9 angeordnet sein, der in bekannter Weise aus dem Kraftstofftank 1 verfluchtigten Kraftstoff vorübergehend aufnimmt. Der Speicher 9 enthalt Kraftstoff adsorbierendes Material, beispielsweise Aktivkohle. Der Speicher 9 ist über eine Belüftungsleitung 10 mit der Atmosphäre verbunden. Die Belüftungsleitung 10 weist ein Strömungselement 11, beispielsweise ein Absperrventil, auf.
Ein Drucksensor 12 mißt den Druck im Kraftstofftank 1 und leitet das Signal über eine Signalleitung 14 an eine elektronische Motorsteuerung 13. Der Drucksensor 12 ist beispielsweise ein Differenzdrucksensor, kann aber auch ein Absolutdrucksensor sein. Die Motorsteuerung 13 ist uber weitere Signalleitungen mit dem Tankentluftungsventil 3 und dem Stromungselement 11 verbunden und kann das Tankentlüftungsventil 3 und das Stromungselement 11 offnend oder schließend ansteuern.
Das erfindungsgemaße Verfahren zur Tankleckdiagnose wird mittels der beschriebenen Tankentluftungsvorrichtung durchgeführt. Der Speicher 9 nimmt in einer Beladungsphase aus dem Kraftstofftank 1 verflüchtigten Kraftstoff vorübergehend auf. Die Beladungsphase liegt vor, wenn die Brennkraftmaschine 6 nicht lauft und das Fahrzeug beispielsweise auf einem Parkplatz abgestellt ist. Nach der Beladungsphase, also nach einem Start der Brennkraftmaschine 6, wird das Tankentlüftungsventil 3 in einer Spülphase geöffnet und Frischluft mittels eines Unterdrucks im Ansaugrohr 5 uber die Belüftungsleitung 10 durch den Speicher 9 gesaugt. Das Kraftstoff adsorbierende Material des Speichers 9 gibt dabei den aufgenommenen Kraftstoff an die Frischluft ab. Dieser Prozeß wird als Desorption bezeichnet. Dabei entsteht ein Kraftstoff-Luftgemisch, das aus Frischluft und vom Speicher 9 abgegebenem Kraftstoff besteht. Der Volumenstrom des Kraftstoff-Luftgemischs wird auch als Spülvolumenstrom bezeichnet. Der Spulvolumenstrom gelangt über das geöffnete Tankentlüftungsventil 3 in das Ansaugrohr 5 und wird der Verbrennung in der Brennkraftmaschine 6 zugefuhrt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Tankleckdiagnose dient dazu, ein Leck im Kraftstofftank 1 einschließlich der Entlüftungsleitung 2, der Belüftungsleitung 10 und dem Speicher 9 sowie dem Tankentluftungsventil 3 und dem Stromungselement 11 zu erkennen. Durch ein solches Leck konnte verfluchtigter Kraftstoff in die Atmosphäre gelangen und zu hohen Kohlenwasserstoff-Emissionen führen.
Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren zur Tankleckdiagnose wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine 6 kurz vor dem Abstellen ein Unterdruck im Kraftstofftank 1 aufgebaut, indem das Strömungselement 11 geschlossen und das Tankentlüftungsventil 3 geoffnet wird. Durch den Unterdruck im Ansaugrohr 5 wird Gas aus dem Kraftstofftank 1 gesaugt. Da wegen des geschlossenen Stromungselements 11 keine Frischluft aus der Atmosphare nachströmen kann, entsteht im Kraftstofftank 1 ein Unterdruck.
Das Abstellen der Brennkraftmaschine 6 kann aus Kenngroßen der Motorsteuerung, beispielsweise der Drehzahl oder der Betriebsart der Brennkraftmaschine 6, mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit vorausschauend erkannt werden. Ist beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine 6 für eine vorbestimmte Zeit unterhalb einem vorbestimmten Wert, kann ein bevorstehendes Abstellen der Brennkraftmaschine 6 angenommen werden. Unter dieser Annahme bildet die Motorsteuerung beispielsweise ein Abstellsignal, das den Aufbau des Unterdrucks im Kraftstofftank 1 bei noch laufender Brennkraftmaschine 6 durch das Schließen des Stromungselements 11 und das Offnen des Tankentlüftungsventils 3 einleitet. Es ist aber auch möglich, das bevorstehende Abstellen der Brennkraftmaschine 6 durch das Betätigen eines die Brennkraftmaschine ausschaltenden Schaltmittels durch einen Fahrer zu erkennen und dabei das Abstellsignal zu bilden. Damit die Zeit zum Aufbau des vorbestimmten Unterdrucks im Kraftstofftank 1 ausreicht, wird die Brennkraftmaschine 6 erst abgestellt, wenn der vorbestimmte Unterdruck im Kraftstofftank 1 erreicht ist. Das Abstellen der Brennkraftmaschine 6 erfolgt also bei diesem Ausfuhrungsbeispiel erst mit einer zeitlichen Verzogerung zum Betatigen des die Brennkraftmaschine 6 ausschaltenden Schaltmittels durch den Fahrer.
Wenn der Unterdruck im Kraftstofftank 1 den vorbestimmten Wert erreicht hat, wird das Tankentluftungsventil 3 in einer Druckregelphase mittels einer Regelung der Motorsteuerung 13, beispielsweise mittels einer Zweipunktregelung oder einer kontinuierlichen Regelung, derart offnend oder schließend angesteuert, daß der Unterdruck im Kraftstofftank 1 naherungsweise auf dem vorbestimmten Wert konstant gehalten wird.
Beim Abstellen der Brennkraftmaschine 6 und damit Stillstand des Fahrzeugs wird die Druckregelphase beendet, das Tankentlüftungsventil 3 geschlossen und anschließend die Tankleckdiagnose gestartet. Die Tankleckdiagnose überwacht den Unterdruck im Kraftstofftank 1 mittels des Drucksensors 12, ausgehend von dem in der Druckregelphase aufgebauten konstanten Unterdruck. Bei einer dichten Tankentlüftungsvorrichtung bleibt der konstante Unterdruck im Kraftstofftank 1 erhalten. Bei einer undichten Tankentlüftungsvorrichtung kann Luft aus der Atmosphäre in den Kraftstofftank 1 strömen, so daß dort der Druck ansteigt. Steigt also der Druck im Kraftstofftank 1 innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls, schließt die Tankleckdiagnose auf ein Leck.
Wahrend der Druckregelphase kann der Speicher 9 nicht im vollen Umfang wie während der Spülphase gespult werden, so daß er nicht vollständig regeneriert ist und dadurch nicht die volle Speicherkapazität aufweist, wenn die Brennkraftmaschine 6 während der Druckregelphase abgestellt wurde. Daher ist es sinnvoll, das Stromungselement 11 erst zu schließen und das Tankentlüftungsventil 3 erst zu offnen, wenn die Motorsteuerung mit dem Abstellsignal ein bevorstehendes Abstellen der Brennkraftmaschine 6 signalisiert. Dadurch wird erst kurz vor dem moglichen Abstellen der Brennkraftmaschine 6 ein konstanter Unterdruck im Kraftstofftank 1 aufgebaut, so daß die Druckregelphase zeitlich sehr kurz ist und sich nicht nachteilig auf die Speicherkapazität des Speichers 9 auswirkt.
Ist die Annahme falsch und die Brennkraftmaschine 6 wird innerhalb einer vorbestimmten Zeit nicht abgeschaltet, wird der Unterdruck im Kraftstofftank 1 wieder abgebaut, indem das Stromungselement 11 wieder geöffnet wird.
Da erfindungsgemäß die Tankleckdiagnose nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 6 und damit im Stillstand des Fahrzeugs erfolgt, werden die Tankleckdiagnose negativ beeinträchtigende Störeinflüsse verringert, so daß das Ergebnis der Tankleckdiagnose zuverlässiger ist als beim Stand der Technik. Ein Störeinfluß ist die Ausgasung von Kraftstoff während der Tankleckdiagnose, da durch die Ausgasung von Kraftstoff der Druck im Kraftstofftank 1 ansteigt und damit Unterdruck abgebaut wird, so daß irrtümlicherweise auf ein nicht vorhandenes Leck geschlossen werden könnte. Die Ausgasung wird beispielsweise beeinflußt beim Beschleunigen, Bremsen und bei Kurvenfahrt des Fahrzeugs und bei wechselnden Straßenbelägen, da der Kraftstoff jeweils unterschiedlich im Kraftstofftank 1 hin und her bewegt wird. Ein weiterer Störeinfluß ist eine Änderung des Atmosphärendrucks, die beispielsweise bei einer Bergfahrt oder Talfahrt auftritt. Durch die Anderung des Atmospharendrucks verändert sich der Differenzdruck zwischen dem Kraftstofftank 1 und der Atmosphäre, was das Diagnoseergebnis verfälscht, wenn der Drucksensor 12 ein Differenzdrucksensor ist. Bei einer Talfahrt steigt der Atmospharendruck und damit auch die Druckdifferenz, so daß scheinbar auch der Unterdruck im Kraftstofftank 1 ansteigt. Bei einer Bergfahrt sinkt der Atmospharendruck und damit auch die Druckdifferenz, so daß scheinbar auch der Unterdruck im Kraftstofftank 1 abnimmt. Die Anderung des Atmospharendrucks kann sich auf die beschriebene Weise mit dem durch ein Leck verursachten Unterdruckabbau verstarkend oder abschwachend uberlagern und dadurch das Diagnoseergebnis verfälschen.
Da die Tankleckdiagnose nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 6 erfolgt, steht für die Durchführung der Tankleckdiagnose genugend Zeit zur Verfügung. Auch werden Störungen, die durch den Betrieb der Brennkraftmaschine 6 entstehen, beispielsweise durch den Betrieb einer Kraftstoffpumpe im Kraftstofftank 1, vermieden. Die im Leerlauf durchgefuhrten Tankleckdiagnosen dagegen sind von der Anzahl und der Dauer der Leerlaufphasen abhängig und müssen oft ohne Diagnoseergebnis abgebrochen werden, da beispielsweise die Leerlaufphase zu kurz gewesen ist.

Claims

Verfahren zur Tankleckdiagnose in einer Tankentlüftungsvorrichtung bestehend aus einem Kraftstofftank, der zumindest mittelbar über einen Speicher und ein Tankentlüftungsventil mit einem Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs verbunden ist, wobei der Speicher eine Belüftungsleitung mit einem Absperrventil aufweist und wobei die Tankleckdiagnose mittels Unterdruck nach Abstellen der Brennkraftmaschine erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck im Kraftstofftank (1) unmittelbar vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine (6) erzeugt wird und wobei der Unterdruck im Kraftstofftank (1) durch ein Schließen eines Strömungselements (11) und zumindest teilweises Öffnen eines Tankentlüftungsventils (3) erzeugt und anschließend in einer Druckregelphase mittels einer Regelung auf einem vorbestimmten Wert annähernd konstant gehalten wird, wobei der Unterdruck im Kraftstofftank (1) zur Tankleckdiagnose erst dann erzeugt wird, wenn ein in einer Motorsteuerung gebildetes Abstellsignal ein bevorstehendes Abstellen der Brennkraftmaschine signalisiert, wobei das Abstellsignal erzeugt wird, sobald aus Kenngrößen der Motorsteuerung (13) ein bevorstehendes Abstellen der Brennkraftmaschine (6) vermutet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Unterdrucks auf den konstanten Wert mittels einer Zweipunktregelung oder einer kontinuierlichen Regelung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tankentlüftungsventil (3) geschlossen wird, sobald die Brennkraftmaschine (6) abgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngröße der Motorsteuerung (13) eine Drehzahl, ein Betriebszustand oder eine Getriebestufe der Brennkraftmaschine (6) dient.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck im Kraftstofftank (1) durch einen Drucksensor (12) gemessen wird.