DE19525710C2 - Steuereinrichtung für eine Kraftstoffdampfnutzungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Kraftstoffdampfnutzungsanlage eines Motorfahrzeugs mit ei­ nem Kraftstofftank, wobei die Anlage einen Drucksensor für den Druck in einem oberen Raum des Kraftstofftanks, einen Behälter zum Absaugen von im Kraftstofftank auftretendem Kraftstoffdampf und eine Ablaßeinrichtung zum Ablassen des im Behälter aufgenommenen Kraftstoffdampfs in ein Motoran­ saugsystem, während der Motor den Antrieb bewirkt, auf­ weist.

Eine Kraftstoffdampfnutzungsanlage verhindert generell eine Luftverschmutzung, die durch die Emission von verdampftem Kraftstoff in die Luft hervorgerufen wird, in der Weise, daß der verdampfte Kraftstoff, der in einem oberen Raum des Kraftstofftanks beim Anhalten und Fahren des Fahrzeugs auf­ tritt, über eine Rohrleitung in einen Behälter abgesaugt wird. Ferner wird der so abgesaugte Kraftstoffdampf durch eine Ablaßleitung in ein Ansaugrohr des Motors abgelassen, um beim Betrieb des Motors mit verbrannt zu werden. Die Verdampfung des Kraftstoffs ändert sich in Abhängigkeit vielfältiger Bedingungen wie der Atmosphärentemperatur, dem Atmosphärendruck, der Menge und der Temperatur des Kraft­ stoffs. Auch ändert sich der Innendruck im Kraftstofftank in Abhängigkeit von Zuständen des verdampften Kraftstoffs in einem anfänglichen Zustand und in einem Ablaßzustand. Entsprechend tritt ein außerordentlich hoher Druck im Kraftstofftank beim Wiederauftanken auf, wenn eine große Menge an verdampftem Kraftstoff anfällt, und der verdampfte Kraftstoff versprengt sich in die Luft. Der Kraftstoffdampf kann jedoch bei einem Verkehrsstau nicht vollständig abge­ lassen werden. Dagegen bewirkt ein sehr hoher Unterdruck im Kraftstofftank, daß der Tank zerstört oder beschädigt wird, wenn nur eine kleine Menge an verdampftem Kraftstoff auf­ tritt und fortgesetzt abgelassen wird, obgleich der Kraft­ stoff kalt ist.

Daher ist ein Drucksensor im Kraftstofftank vorgesehen, um den Innendruck zu messen und Störungen, die durch extrem hohen Über- oder Unterdruck im Kraftstofftank hervorgerufen werden, dadurch zu vermeiden, daß eine Rückstellung des Drucks im Kraftstofftank auf den normalen Luftdruck er­ folgt. Die Genauigkeit der Rückstellung mittels des Druck­ sensors wird jedoch durch Änderungen des Sensorausgangs­ signals infolge Ungenauigkeiten beeinträchtigt, die auf herstellungs- oder alterungsbedingte Fehler des Sensors zu­ rückgehen können. Entsprechend ist der Meßwert des Sensors so zu korrigieren, daß er bei Normaldruck null ist, und ferner eine lernende Regelung durchzuführen, die dafür sorgt, daß der Nullpunkt so genau eingestellt wird, daß die Meßgenauigkeit des Drucks im Tank verbessert wird.

Eine Nullpunktkorrektur des Drucksensors im Kraftstofftank ist aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 5-195896 (1993) bekannt. Danach wird ein zweites Steuerven­ til in einer Ablaßleitung geschlossen sowie ein erstes Steuerventil in einer Dampfleitung und ein drittes Steuer­ ventil in einem Ansaugkanal eines Behälters geöffnet, wenn sich der Motor in einer Kaltstartphase befindet. In dieser Phase detektiert eine Innendruckdetektoreinrichtung einen Innendruckwert als zu speichernden positiven und negativen Druckänderungspunkt, und ein Ausgangswert der Innendruckde­ tektoreinrichtung wird abhängig vom positiven und negativen Druckänderungspunkt korrigiert.

Da hierbei der Kraftstofftank zur Luft hin geöffnet wird, indem das zweite Steuerventil in der Ablaßleitung geschlos­ sen wird und das erste Steuerventil und dritte Steuerventil im Ansaugkanal des Behälters geöffnet werden, nimmt der In­ nendruck durch Absaugen des verdampften Kraftstoffs Schritt für Schritt ab, wenn der Druck im Kraftstofftank abhängig vom Auftreten von verdampftem Kraftstoff hoch ist. Die Zeit, innerhalb der der Druck im Kraftstofftank den Atmo­ sphärendruck erreicht, differiert entsprechend den Eigen­ schaften des Kraftstoffs. Ferner ist es unmöglich, den Kraftstoffdampf während dieser Zeit aus dem Kraftstofftank zu entfernen. Folglich ist es schwierig, dafür zu sorgen, daß der Kraftstofftank innerhalb einer vorbestimmten Zeit gewöhnlich Atmosphärendruck enthält, so daß eine korrekte Nullpunktkorrektur verhindert wird. Da darüber hinaus die Nullpunktkorrektur nur bei einem Kaltstart des Motors durchgeführt wird, ist es unmöglich zu berücksichtigen, daß sich das Ausgangssignal des Sensors nach dem Anlassen des Motors noch ändert.

Aus der DE 43 28 090 A1 ist eine gattungsgemäße Steuerein­ richtung bekannt, bei der keine Nullpunktkorrektur des Drucksensors vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerein­ richtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, durch die die Detektionsgenauigkeit des Drucks im Kraftstofftank verbes­ sert wird.

Eine erste Lösung besteht erfindungsgemäß darin, daß die Steuereinrichtung aufweist: eine Lerndiskriminatoreinrich­ tung, die ermittelt, ob eine Nullpunktkorrektur des Druck­ sensors zumindest einmal durchgeführt ist oder nicht; eine Lernzustandsermittlungseinrichtung zur Ermittlung der Eta­ blierung eines Lernzustandes, wenn der Druck nahe beim At­ mosphärendruck liegt und wenn das Fahrzeug nach Starten des Motors während eines Ablaßvorgangs normal läuft, wenn die Nullpunktkorrektur des Drucksensors zumindest einmal außer Betrieb ist; eine Luftdruck-Rückstelleinrichtung, die ver­ anlaßt, daß der obere Raum des Kraftstofftanks während des Ablasses einen Unterdruck aufweist, und die den Unterdruck zum Atmosphärendruck hin öffnet; eine Nullpunkt- Einstelleinrichtung, die einen Nullpunkt eines Ausgangs­ werts des Drucksensors nach einer vorbestimmten Zeit wäh­ rend der Öffnung zur Luft hin bestimmt, und eine Korrek­ tureinrichtung, die den Ausgangswert des Drucksensors in Abhängigkeit vom Nullpunkt so korrigiert, daß die Detekti­ onsgenauigkeit verbessert wird.

Eine zweite Lösung besteht erfindungsgemäß darin, daß die Steuereinrichtung aufweist: eine Lerndiskriminatoreinrich­ tung, die ermittelt, ob eine Nullpunktkorrektur des Druck­ sensors nach Durchführung einer anfänglichen Korrektur zweimal auftritt oder nicht; eine Lernzustand- Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung der Etablierung eines Lernzustands, wenn der Kraftstofftank einem Zustand, bei dem er einen Unterdruck aufweist, durch Wiederholen mehre­ rer Prozeßvorgänge, um einen Unterdruck aufzuweisen, inner­ halb einer vorbestimmten Zeit für den Fall der Korrektur nach zwei Malen genügt; eine Luftdruckrückstelleinrichtung, die den oberen Raum des Kraftstofftanks zur Luft hin öff­ net, wenn der Lernzustand etabliert ist; eine Nullpunktein­ stelleinrichtung, die einen vorherigen Nullpunkt durch den Ausgangswert des Drucksensors, nach einer vorbestimmten Zeit nach Öffnen des oberen Raumes zur Luft hin, erneuert; und eine Korrektureinrichtung zur Korrektur des Ausgangs­ werts des Drucksensors durch einen erneuerten Nullpunkt, um so die Detektionsgenauigkeit zu verbessern.

Eine Weiterbildung der ersten Lösung besteht darin, daß die Luftdruckrückstelleinrichtung zunächst dafür sorgt, daß der Kraftstofftank einen Unterdruck aufweist, indem sie ein Druckregelventil, das in einer Rohrleitung installiert ist, die den Kraftstofftank mit dem Behälter verbindet, öffnet, während sie ein Ablaßsteuerventil, das in einer Ablaßlei­ tung installiert ist, die den Behälter mit dem Ansaugsystem verbindet, öffnet, und daß die Luftdruck-Rückstell­ einrichtung zweitens Atmosphärenluft vom Behälter zum Kraftstofftank durch vollständiges Schließen des Ablaßsteu­ erventils einleitet, wodurch der Druck im Tank nach der vorbestimmten Zeit auf im wesentlichen den Luftdruck zu­ rückgestellt wird.

Bei der ersten Lösung wird sehr rasch Luft in den Kraft­ stofftank eingeleitet, sobald dieser einmal Unterdruck ent­ hält, so daß im Kraftstofftank sehr rasch und korrekt nach einer vorbestimmten Zeit im wesentlichen der Luftdruck herrscht. Die Nullpunkteinstelleinrichtung stellt hierbei den Nullpunkt unter Verwendung des Ausgangswerts des Druck­ sensors richtig ein. Da die Korrektureinrichtung den Aus­ gangswert des Drucksensors entsprechend dem Nullpunkt kor­ rigiert, ist es möglich, die Detektionsgenauigkeit des Drucks im Kraftstofftank selbst dann zu verbessern, wenn Teile des Drucksensors ungenau arbeiten. Die Lernzustands­ ermittlungseinrichtung ermittelt den Beginn der Lernsteue­ rung oder lernenden Regelung für den Druck im Kraftstoff­ tank als den Punkt, in dem der Atmosphärendruck vorliegt, während der Kraftstoffdampf bei lernender Regelung abgelas­ sen wird, wodurch dafür gesorgt wird, daß der Kraftstoff­ tank unter Ausnutzung des Unterdrucks während des Ablassens auf Unterdruck bleibt. Ferner beeinflußt eine Steueropera­ tion nicht die Rückstellung oder Wiederherstellung des Drucks im Kraftstofftank.

Bei der zweiten Lösung wird im Kraftstofftank auftretender Kraftstoffdampf über den Behälter ins Motoransaugsystem ab­ gelassen und der Druck im Kraftstofftank durch den Druck­ sensor detektiert (gemessen) und so geregelt, daß er nahe dem Atmosphärendruck bleibt. Hierbei enthält der Kraft­ stofftank wiederholt innerhalb einer vorbestimmten Zeit Un­ terdruck, wenn die Lerndiskriminatoreinrichtung eine Null­ punktkorrektur zum oder nach dem zweiten Mal nach der an­ fänglichen Korrektur des Drucksensors feststellt, und die Lernzustandsermittlungseinrichtung ermittelt die Etablie­ rung des Lernzustands, wenn der Unterdruck sehr häufig im Kraftstofftank aufgetreten ist. Dann öffnet die Luftdruck­ rückstelleinrichtung den Kraftstofftank zur Luft hin und hält diesen Zustand eine vorbestimmte Zeitlang aufrecht, um die Luft durch den Unterdruck in den Kraftstofftank zu lei­ ten, was wiederum dazu führt, daß der Druck im Kraftstoff­ tank zuverlässig und rasch nach der vorbestimmten Zeit wie­ der im wesentlichen Atmosphärendruck erreicht. Die Null­ punkteinstelleinrichtung erlernt eine höhere Genauigkeit des Nullpunkts, wobei sie den vorherigen Nullpunkt unter Verwendung des Ausgangswerts des Drucksensors zu diesem Zeitpunkt korrigiert. Die Korrektureinrichtung korrigiert den Ausgangswert des Drucksensors abhängig vom korrigierten Nullpunkt, was eine höhere Detektionsgenauigkeit des Drucks im Kraftstofftank ergibt.

Mit anderen Worten, bei der zweiten Lösung stellt die Null­ punkteinstelleinrichtung den Nullpunkt in Abhängigkeit von einer Korrektur und einer Erneuerung des vorher eingestell­ ten Nullpunktes durch Lernen einer Nullpunktkorrektur bei der zweiten Korrektur oder nach dieser ein, wodurch die Ge­ nauigkeit des Nullpunktes weiter verbessert wird und einer Ausgangswertänderung des Drucksensors entsprochen wird, während das Fahrzeug fährt. Nach dem zweiten Mal ermittelt die Lernzustandsdiskriminatoreinrichtung oder -ermittlungs­ einrichtung die Etablierung des Lernzustands, wenn der Kraftstofftank wiederholt einige Male innerhalb der vorbe­ stimmten Zeit auf Unterdruck gebracht worden ist, wodurch korrekt ermittelt werden kann, daß mehrmals oder häufig ein Unterdruck im Kraftstofftank auftritt. Die Luftdruckrück­ stelleinrichtung öffnet den oberen Raum im Kraftstofftank zur Luft hin, wenn der Lernzustand etabliert ist und die Lernbedingung erfüllt ist, wodurch die Nullpunktkorrektur mit hoher Genauigkeit durchgeführt wird, indem dafür ge­ sorgt wird, daß der Kraftstofftank sehr rasch und zuverläs­ sig in diesem Fall auf Atmosphärendruck gebracht wird.

Bei der Weiterbildung der ersten Lösung öffnet die Luft­ druckrückstelleinrichtung das Druckregelventil in der Rohr­ leitung, wenn das Ablaßsteuerventil in der Ablaßleitung ge­ öffnet ist, wodurch dafür gesorgt wird, daß der Kraftstoff­ tank zwangsläufig und in zuverlässiger Weise auf einem Un­ terdruck liegt, indem hierzu der Unterdruck beim Ablassen ausgenutzt wird. Dann wird Luft in den Kraftstofftank bei völliger Schließung des Ablaßsteuerventils über den Behäl­ ter und das Druckregelventil eingeleitet, wodurch der Druck im Kraftstofftank auf im wesentlichen Atmosphärendruck zu­ rückgeführt ist, nachdem die vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Darüber hinaus kann das gesamte System vereinfacht werden, indem ein Verarbeitungssteuersystem für verdunste­ ten Kraftstoff verwendet wird.

Bei der Weiterbildung der ersten Lösung bewirkt die Luft­ druckrückstelleinrichtung, daß der Kraftstofftank zwangs­ weise durch Öffnen des Ablaßsteuerventils und des Druckre­ gelventils auf Unterdruck gebracht wird, und anschließend sorgt sie dafür, daß das Ablaßsteuerventil vollständig ge­ schlossen ist, um die Luft über den Behälter in den Kraft­ stofftank zu leiten, wodurch der Kraftstofftank in korrek­ ter Weise auf Unterdruck gebracht wird, wonach der Druck im Tank auf Atmosphärendruck zurückgebracht wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffdampf­ nutzungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrich­ tung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Motors mit der Anlage nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit,

Fig. 5 ein Zeitdiagramm des Ventilbetriebs bei einer Rück­ stellregelung des Drucks im Kraftstofftank,

Fig. 6 ein Flußdiagramm einer anfänglichen lernenden Rege­ lung einer Nullpunktkorrektur des Drucksensors,

Fig. 7 ein Zeitdiagramm der lernenden Regelung nach Fig. 6,

Fig. 8 ein Flußdiagramm einer lernenden Regelung nach einer zweimaligen Nullpunktkorrektur des Drucksensors und

Fig. 9 ein Zeitdiagramm der lernenden Regelung nach Fig. 8.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Kraftstoffdampfnutzungsanlage eines Motors 1 mit der Steu­ ereinrichtung. Der Motor 1 hat eine Verbrennungskammer 2 mit einem Saugkanal oder Einlaßkanal 3 und einem Auslaßka­ nal 5, einem Einlaßventil 4 im Einlaßkanal 3, einem Auslaß­ ventil 6 im Auslaßkanal 5 oder Auspuffkanal 5, ein Luftfil­ ter 7, ein Ansaugrohr 8, das mit dem Einlaßkanal 3 verbun­ den ist und ein Drosselventil 9 bzw. eine Drosselklappe aufweist, und einen Einspritzer 10, der unmittelbar stromo­ berhalb des Einlaßkanals 3 installiert ist. Zwischen einem Kraftstofftank 13 und dem Ansaugrohr 8 des Motors 1 ist ein Verarbeitungssteuersystem 20 für verdampften Kraftstoff in­ stalliert.

Das Steuersystem 20 hat einen solchen Aufbau, daß ein obe­ rer Raum 13a des Kraftstofftanks 13, in dem Kraftstoff dampf auftritt, mit einem Behälter 22, der eine Lufteinlaßöffnung 22a aufweist, über eine Rohrleitung 21 verbunden ist. In der Rohrleitung 21 ist ein Zweiwegeventil 23 in der Weise installiert, daß der Kraftstoffdampf durch eine Druckdiffe­ renz beim Anhalten und während des Betriebs des Motors 1 in den Behälter 22 geleitet und abgesaugt wird. Parallel zum Zweiwegeventil 23 ist ein Druckregelventil 24 angeordnet, um den Druck im Kraftstofftank 13 zu regeln. Der Behälter 22 ist über eine Ablaßleitung 25 stromunterhalb der Dros­ selklappe 9 mit dem Ansaugrohr 8 verbunden, so daß der Kraftstoffdampf durch den Unterdruck im Ansaugrohr 8 abge­ saugt und mit Luft vermischt wird. Die Ablaßleitung 25 ent­ hält ein Ablaßsteuerventil 26 zum Steuern der Ablaßströ­ mungsmenge.

Ein elektronisches Steuersystem umfaßt einen Luftströmungs­ messer 14 zur Detektion der Ansaugluftmenge, einen Dros­ selöffnungsgradsensor 15 zur Detektion des Öffnungsgrades der Drosselklappe 9, einen Sauerstoffsensor 16 zur Detekti­ on eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und eine Steuerein­ heit 30, die Signale von den verschiedenen Sensoren emp­ fängt. Die Steuereinheit 30 gibt Signale einer Kraftstoffe­ inspritzmenge und Einspritzzeitsteuerung an den Einspritzer 10. Ein Drucksensor 27, der im Kraftstofftank 13 zur Detek­ tion des Drucks im oberen Raum 13a installiert ist, gibt ein Meßsignal an die Steuereinheit 30 aus, die wiederum ein Signal zum Öffnen und Schließen der Rohrleitung 21 an das Druckregelventil 24 und ein Signal zum Steuern der Ablaß­ strömungsmenge an das Ablaßsteuerventil 26 abgibt.

Die Steuereinheit 30 enthält gemäß Fig. 3 einen Mikrocompu­ ter, in dem eine CPU 31 (zentrale Verarbeitungseinheit) ein ROM 32 (Nur-Lesespeicher), ein RAM 33 (Speicher mit wahl­ freiem Zugriff, ein Eingabebaustein 34 und ein Ausgabebau­ stein 35 über eine Busleitung miteinander verbunden sind. Der Eingabebaustein 34 empfängt über einen Ana­ log/Digital(A/D)-Wandler 36 Signale von einem Kühlmittel­ temperaturfühler 17, dem Drucksensor 27, dem Drosselöff­ nungsgradsensor 15, dem Luftströmungsmesser 14 und dem Sau­ erstoffsensor 16. Ein Signal von einem Kurbelwinkelsensor 18 wird über eine Wellenformerschaltung 37 an den Eingabe­ baustein 34 gegeben. Andererseits wird das Ausgangssignal des Ausgabebausteins 35 über eine Antriebsschaltung 38 an den Einspritzer 10, das Druckregelventil 24 und das Ablaß­ steuerventil 26 gegeben.

Das Druckregelventil 24 wird durch ein AUS-Signal geschlos­ sen und durch ein EIN-Signal geöffnet. Das Ablaßsteuerven­ til 26 ist ein tastverhältnisgesteuertes Magnetventil oder dergleichen, das abwechselnd (periodisch) vollständig ge­ schlossen und geöffnet wird, um die Ablaßströmungsmenge ge­ mäß einer Änderung des Verhältnisses von Einschaltdauer zur Periodendauer von 0% bis 100% zu steuern.

Fig. 4 stellt ein Funktions-Blockschaltbild der Steuerein­ heit 30 dar. Danach enthält die Steuereinheit 30 eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 40 als Kraftstoffein­ spritzregelsystem, das ein Ansaugluftmengensignal vom Luft­ strömungsmesser 14, ein Luftkraftstoffverhältnissignal vom Sauerstoffsensor 16, ein Kurbelwinkelsignal vom Kurbelwin­ kelsensor 18 und ein Drosselöffnungsgradsignal vom Dros­ selöffnungsgradsensor 15 erhält und die Einspritzzeitsteue­ rung abhängig vom Betriebs- und Laufzustand bestimmt und ein Einspritzzeitsteuersignal an den Einspritzer 10 aus­ gibt. Die Steuereinheit enthält ferner eine Ablaßsteuerein­ richtung 41 als Kraftstoffdampfverarbeitungssteuersystem, das das Luftansaugmengensignal vom Luftströmungsmesser 14, das Kurbelwinkelsignal vom Kurbelwinkelsensor 18, das Dros­ selöffnungsgradsignal vom Drosselöffnungsgradsensor 15 und ein Kühlmitteltemperatursignal vom Kühlmitteltemperaturfüh­ ler 17 erhält und das Tastverhältnis des Ablaßsteuerventils 26 durch ein Tastverhältnissignal so bestimmt, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis einer Mischung in jedem Be­ triebszustand unbeeinflußt bleibt, wenn die Drosselklappe 9, nach dem Warmwerden des Motors im Betrieb, weiter ge­ öffnet wird, als es dem Leerlauföffnunsgrad entspricht.

Die Steuereinheit 30 enthält ferner eine Nullpunktkorrek­ tur-Lerneinrichtung 42 als Druckrückstell-Steuersystem zur Rück- oder Wiederherstellung eines Drucks im Kraftstofftank 13, wobei diese Einrichtung einen vom Druck abhängigen Aus­ gangswert Ps des Drucksensors 27 erhält. Wie noch erläutert wird, wird der Kraftstofftank 13 zwangsweise auf einem un­ ter einer vorbestimmten Bedingung beim ersten Mal, wenn noch keine Nullpunktkorrektur durchgeführt wurde, herr­ schenden Unterdruck und danach weitgehend auf Atmosphären­ druck gebracht, indem Luft eingeleitet wird, um die Art und Weise der Einstellung eines Ausgangswerts Psb bei diesem Mal auf einen Nullpunkt Po zu erlernen. Beim oder nach dem zweiten Mal erfolgt ein Lernvorgang in der Weise, daß der Nullpunkt Po weiter durch Einleiten von Luft nach Detektion des Zustands korrigiert wird, bei dem der Kraftstofftank 13 einen Unterdruck annimmt. Der Ausgangswert Ps des Sensors wird durch den Nullpunkt Po zur Ausgabe des Drucks Pb als den Druckwert im Kraftstofftank korrigiert.

Der Druck Pb wird einer Druckdiskriminatoreinrichtung 43 zugeführt, die den Druckzustand im Kraftstofftank ermit­ telt. Die Druckdiskriminator- oder Ermittlungseinrichtung 43 stellt vorab einen ersten Einstellwert P1 (beispielsweise 1500 Pa), der eine Hysterese aufweist, und zwar einen positiven Druck oder Überdruck gegenüber Luft­ druck, und einen zweiten Einstellwert P2 (beispielsweise -1500 Pa), der eine Hysterese aufweist, und zwar einen ne­ gativen Druck oder Unterdruck gegenüber Luftdruck, ein und ermittelt den Druckzustand im Kraftstofftank durch Verglei­ chen des Innendrucks Pb mit dem ersten und zweiten Ein­ stellwert P1 und P2. Dementsprechend wird ermittelt, daß der Innendruck des Tanks nahe beim Luftdruck liegt, wenn die Bedingung "P2 < Pb < P1" erfüllt ist. Dagegen wird er­ mittelt, daß der Tank einen übernegativen Druck oder sehr hohen Unterdruck enthält, wenn der Zustand "Pb ≦ P2" gilt, und der Innendruck wird als überpositiver Druck oder sehr hoher Überdruck ermittelt, wenn der Zustand "Pb ≧ P1" gilt.

Das Ergebnis dieser Ermittlung des Innendrucks wird der Drucksteuereinrichtung 44 zugeführt, die wiederum an das Druckregelventil 24 das AUS-Signal ausgibt, wenn der Druck im Tank nahe beim Luftdruck liegt, und die das EIN-Signal an das Druckregelventil 24 ausgibt, wenn der Druck im Tank überpositiv oder übernegativ ist, d. h. über dem positiven Druckwert P1 bzw. noch unter dem negativen Druckwert P2 liegt. Das Ergebnis wird auch der Ablaßsteuereinrichtung 41 zugeführt, um das Ablaßsteuerventil 26 vollständig zu schließen, indem hierzu von der Ablaßsteuereinrichtung ein Signal, das ein Tastverhältnis von 0% aufweist, nur dann ausgegeben wird, wenn der Zustand einem übernegativen Druck entspricht.

Im folgenden wird der Funktionsablauf dieses Ausführungs­ beispiels erläutert. Das Druckregelventil 24 im Kraftstoff­ dampfnutzungssteuersystem 20 wird geschlossen, wenn der Mo­ tor anhält, und das Ablaßsteuerventil 26 wird ebenfalls ge­ schlossen, wodurch der Kraftstofftank 13 über das Zweiwege­ ventil 23 mit dem Behälter 22 verbunden wird. Entsprechend wird der Kraftstoffdampf, der in größerem Ausmaß im oberen Raum 13a durch die Außentemperatur verursacht wird, die zu einer Verdampfung von Kraftstoff im Tank 13 führt, durch Öffnen des Ventils 23, hervorgerufen durch die Druckdiffe­ renz zwischen einem Einlaß und Auslaß des Zweiwegeventils 23, in den Behälter 22 geleitet und abgesaugt, wodurch ver­ hindert wird, daß der Kraftstoffdampf beim Nachfüllen von Kraftstoff in den Tank 13 sich in die Luft ausbreitet.

Der Kraftstoff im Tank 13 wird abhängig von den Signalen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Einspritzzeitsteuerung vom Einspritzer 10 im Betrieb in das Ansaugrohr 3 bzw. den Motor 1 eingespritzt. Daraufhin wird eine Mischung aus Kraftstoff und Ansaugluft in der Verbrennungskammer 2 ver­ brannt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druckzustand im Kraft­ stofftank 13 ermittelt, indem der Innendruck durch den Drucksensor 27 detektiert wird, und es wird das Druckregel­ ventil 24 durch das AUS-Signal geschlossen, wenn der Druck nahe dem Atmosphärendruck liegt. Darüber wird das Ablaß­ steuerventil 26 durch das Tastverhältnissignal mit einem vorbestimmten Öffnungsgrad geöffnet, wenn die Drosselklappe 9 sich nach dem Aufwärmen des Motors weiter öffnet, als es dem Leerlauföffnungsgrad oder Stillstandsöffnungsgrad ent­ spricht. Infolgedessen wirkt ein Unterdruck im Ansaugrohr so auf den Behälter 22, daß der vom Behälter 22 angesaugte Kraftstoffdampf mit der Luft in das Ansaugsystem abgelassen wird, so daß der Kraftstoffdampf mit der Mischung verbrannt wird.

Andererseits ändert sich der Innendruck im Kraftstofftank 13, während das Fahrzeug durch den Motor angetrieben wird, unter verschiedensten Bedingungen. Beispielsweise tritt bei einem länger andauernden Verkehrsstau viel Kraftstoffdampf im Kraftstofftank 13 auf, und das Druckregelventil 24 wird durch das EIN-Signal geöffnet, nachdem ein überpositiver Druck ermittelt wurde, d. h. wenn der Innendruck über den ersten Einstellwert P1 ansteigt. Die Steuerung erfolgt so, daß in diesem Fall die große Menge an Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 13 über das Druckregelventil 24 in den Behälter 22 geleitet wird, wodurch der Innendruck im Tank 13 abgesenkt und etwa auf den Atmosphärendruck zurückge­ bracht wird, um zu verhindern, daß sich verdampfter Kraft­ stoff beim Nachfüllen von Kraftstoff in den Tank 13 in die Luft ausbreitet.

Demgegenüber sinkt der Innendruck unter den festgesetzten zweiten Einstellwert P2, wenn sich das Fahrzeug aus einem hochgelegenen Gebiet in ein niedriggelegenes Gebiet bewegt. In diesem Fall öffnet sich das Druckregelventil 24 durch ein EIN-Signal nach Ermittlung des übernegativen Drucks im Tank 13, und gleichzeitig wird das Ablaßsteuerventil 26 bei einem Tastverhältnis von 0% vollständig geschlossen. Auf diese Weise wird zwangsweise das Ablassen unterbrochen und die Luft über einem Lufteinlaßkanal 22a des Behälters 22 über das Druckregelventil 24 nur dem Kraftstofftank 13 zu­ geführt, wodurch der Innendruck im Kraftstofftank 13 wieder ansteigt. Daher wird der Druck im Kraftstofftank 13 erhöht und auf den Druckwert nahe dem Luftdruck zurückgestellt, wodurch verhindert wird, daß der Tank beschädigt wird.

Im folgenden wird eine Nullpunktkorrektur-Lernsteuerung des Drucksensors 27 erläutert. Die Nullpunktkorrektur- Lernsteuerung führt einen anfänglichen Lernprozeß durch, wenn noch keine Nullpunktkorrektur des Drucksensors 27 durchgeführt wurde, und führt einen zweiten Lernprozeß oder den nach dem zweiten Lernprozeß liegenden Lernprozeß durch, nachdem die Nullpunktkorrektur zumindest einmal erfolgt ist.

Die Nullpunktkorrektursteuerung beim anfänglichen Lernpro­ zeß wird unter Bezugnahme auf Fluß- und Zeitdiagramme er­ läutert, die jeweils in den Fig. 6 bis 7 dargestellt sind. Ein Schritt S1 betrifft ein Lernkennzeichen F. Das Lern­ kennzeichen F wird für den Fall, daß die Nullpunktkorrektur noch nicht durchgeführt wurde, und auf für den Fall, daß die Steuereinheit 30 durch eine Batterieauswechslung oder dergleichen zurückgestellt wird, auf F = 0 gesetzt. Das Kenn­ zeichen wird auf F = 1 gesetzt, nachdem der anfängliche Lern­ prozeß ausgeführt wurde, und ein Back-Up RAM oder Siche­ rungs-RAM hält den Zustand auf F = 1, wenn der Motor stoppt. Wird folglich der anfängliche Lernprozeß unter der Bedin­ gung F = 1 ausgeführt, endet die Operation. Die Operation für den anfänglichen Lernprozeß unter der Bedingung F = 0 fährt mit einem Schritt S2 fort, um nach einer vorbestimmten Zeit nach Starten des Motors den Innendruckzustand im Kraft­ stofftank 13 zu berücksichtigen. Entsprechend wird der In­ nendruck Pb mit dem ersten Einstellwert P1 auf der positi­ ven Druckseite einer Druckrückstellsteuerung verglichen, und die Operation ist beendet, wenn der Druck Pb ≧ P1.

Die Operation führt mit einem Schritt S3 fort, um Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V zu nehmen, wenn der Innen­ druck nahe dem Atmosphärendruck bei Pb < P1 liegt, und schreitet dann weiter mit einem Schritt S4 fort, um auf das Tastverhältnis D des Ablaßsteuerventils 26 Bezug zu nehmen, während das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit V über einem Einstellwert V1 (beispielsweise 30 km/h) fährt, und fährt dann mit einem Schritt S5 fort, wenn das Ablassen bei D 0% erfolgt. Entsprechend wird der anfängliche Lernzustand bzw. die Bedingung für den Anfangslernprozeß zu einem Zeitpunkt t1 in Fig. 7 in drei Fällen etabliert, die die Zustände oder Bedingungen während des normalen Fahrens nach Start des Motors, während der Druck im Tank 13 nahe dem Atmosphä­ rendruck liegt, und während des Dampfablassens aus dem Tank erfüllen. Das Druckregelventil 24 wird durch das EIN-Signal im Schritt S5 geöffnet, wenn die Lernbedingung erfüllt ist. Der Negativdruck oder Unterdruck im Ansaugrohr während des Ablassens beaufschlagt den Kraftstofftank 13 über das Druckregelventil 24. Da der Kraftstofftank 13 zwangsläufig einen Unterdruck enthält, nimmt der Innendruck Pb rasch ab, wie es in Fig. 7 dargestellt ist.

Dann wird bei Fortsetzung des Verfahrens mit einem Schritt S6 der Innendruck Pb mit dem zweiten Einstellwert P2 auf der Unterdruckseite der Innendruckrückstellsteuerung ver­ glichen. Im nächsten Schritt S7 wird die Ablaßsteuerung durch vollständiges Schließen des Ablaufsteuerventils 26 unterbrochen, wenn in einem Zeitpunkt t2 gemäß Fig. 7 der Druck Pb ≦ P2 ist. Dieser Unterbrechungszustand wird während einer vorbestimmten Zeit ts in einem Schritt S8 gehalten. Folglich entspricht die Innendrucksteuerung dem Fall, daß der Kraftstofftank 13 den übernegativen Druck annimmt, und es wird Luft aus dem Lufteinlaßkanal 22a des Behälters 22 durch das Druckregelventil 24 nur dem Kraftstofftank 13 zu­ geführt, wodurch der Innendruck Pb nach dem Zeitpunkt t2 rasch ansteigt und auf den Innendruck Pb zurückgeht, wie Fig. 7 zeigt.

Der Druck Pb im Kraftstofftank 13 nimmt in einem Zeitpunkt t3 nach der vorbestimmten Zeit ts folgerichtig oder regel­ richtig den Luftdruckwert an. In diesem Zeitpunkt fährt der Funktionsablauf im Anschluß an Schritt S8 mit einem Schritt S9 fort, in dem ein Ausgangswert Psb des Drucksensors 27 gelesen wird, um den Ausgangswert Psb des Sensors als einen Nullpunkt Po im Schritt S10 zu speichern. Im folgenden Schritt S11 wird das Lernkennzeichen F auf F = 1 gesetzt, und das Druckregelventil 24 und das Spülsteuerventil 26 werden in einem Schritt S12 auf die normale Steuerung zurückge­ setzt, wodurch der anfängliche Lernprozeß abgeschlossen wird, um dann einen ursprünglichen Ablaßsteuerzustand wie­ der herzustellen. In einem Schritt S13 danach wird der In­ nendruck Pb gegenüber dem Ausgangswert Ps des Drucksensors 27 so korrigiert, daß gilt Pb = Ps - Po, wodurch die Detekti­ onsgenauigkeit des Drucksensors 27 gesteigert wird.

Mithin wird der Tank, wenn der Innendruck im Kraftstofftank 13 geringer als P1 ist, während der normalen Fahrt zwangs­ weise einmal für den Fall der Ablaßsteuerung beim anfängli­ chen Lernprozeß auf einen negativen Druck gesetzt, und die Innendrucksteuerung oder Innendruckregelung bewirkt, daß der Kraftstofftank 13 dann sehr schnell und einwandfrei im wesentlichen den Luftdruck annimmt, wodurch der Nullpunkt Po mit hoher Genauigkeit eingestellt und gespeichert wird. Daher ist es möglich, ein Fehlverhalten von Teilen des Drucksensors 27 und eine Änderung des Sensorausgangs, her­ vorgerufen durch zeitliche Änderungen, zu beseitigen, und die Detektionsgenauigkeit des Drucksensors 27 wird hoch, wodurch die Druckrückstellsteuerung des Kraftstofftanks mit hoher Genauigkeit erfolgen kann.

Im folgenden wird eine Nullpunktkorrektursteuerung beim zweiten Lernprozeß oder nach einem zweiten Lernprozeß durch Bezugnahme auf das Flußdiagramm nach Fig. 8 und das Zeit­ diagramm nach Fig. 9 erläutert. Ein Schritt S21 betrifft ein Lernkennzeichen F, und die Operation fährt mit einem Schritt S22 fort, wenn die Bedingung F = 1 erfüllt ist, d. h. wenn der anfängliche Lernprozeß bereits ausgeführt worden ist, um zu ermitteln, ob eine Druckrückstellsteuerung über den übernegativen Druck, hervorgerufen durch den Druck des Kraftstofftanks 13, vorliegt oder nicht vorliegt. Das heißt, es wird abgefragt, ob eine Druckrückstellsteuerung von der Negativdruckseite oder Unterdruckseite ausgeführt wird. Fehlt diese Druckrückstellsteuerung, so geht das Pro­ gramm zum Schritt "RETURN" nach Fig. 8 über. Hingegen be­ wirkt das Vorliegen der Druckrückstellsteuerung, daß mit einem Schritt S23 fortgefahren wird, um zu ermitteln, ob sie eine vorbestimmte Anzahl von Malen (beispielsweise dreimal) innerhalb einer vorbestimmten Zeit erfolgt ist, d. h. entsprechend oft Wiederholungen stattgefunden haben, und die Operation ist abgeschlossen, wenn die Druckrück­ stellsteuerung nur einmal auftritt, wie z. B. bei einer Fluidoberflächenänderung infolge einer scharfen Kehre des Fahrzeugs bzw. starken Einschlagens. Andererseits wird der Lernzustand etabliert, nachdem ermittelt wurde, daß die Häufigkeiten des negativen Drucks oder Unterdrucks im Tank 13 hoch sind, da die Druckänderung infolge einer raschen Fahrt des Fahrzeugs von einem hochgelegenen Gebiet in ein niedriggelegenes Gebiet groß ist, wenn hier die Druckrück­ stellsteuerung aus dem Unterdruck dreimal beispielsweise in den Zeitpunkten t1, t2 und t3 wiederholt wurde, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. In diesem Fall fährt der Funktions­ ablauf nach Schritt S23 mit Schritt S24 im dritten Zeit­ punkt t3 fort, und das Druckregelventil 24 wird geöffnet und das Ablaßsteuerventil 26 vollständig geschlossen. Die­ ser Zustand wird während der vorbestimmten Zeit ts in einem Schritt S25 fortgesetzt. Infolgedessen wird Luft vom Lufteinlaßkanal 22a des Behälters 22 nur dem Kraftstofftank 13 über das Druckregelventil 24 zugeführt, um den Innen­ druck Pb nach dem Zeitpunkt t3 rasch wieder zurückzustel­ len, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, wodurch die normale Innendruckrückstellsteuerung oder -regelung einwandfrei durchgeführt wird.

Der Druck Pb im Kraftstofftank 13 ist nach Verstreichen der vorbestimmten Zeit ts im Zeitpunkt t4 mit Sicherheit wieder auf Atmosphärendruck, und das Verfahren fährt von Schritt S25 mit einem Schritt S26 fort, bei dem der Ausgangswert Psb des Drucksensors 27 in diesem Fall gelesen wird. Ferner schreitet das Verfahren mit einem Schritt S27 fort, um den gegenwärtigen Nullpunkt Po unter Verwendung der Gleichung Po = Po(alt) - Psb in Abhängigkeit vom Drucksensorausgangswert Psb und dem vorherigen Nullpunkt Po (alt), der bereits ein­ gestellt wurde, zu korrigieren und zu speichern. Das Druck­ regelventil 24 und das Ablaßsteuerventil 26 werden in einem Schritt S28 in ihre normale Steuerung zurückgeschaltet, wo­ durch der Lernvorgang beim zweiten Mal oder nach dem zwei­ ten Mal abgeschlossen und der ursprüngliche und damit auch der authentische Ablaßsteuerzustand wiederhergestellt ist. Dann wird der Druck Pb gegen den Ausgangswert Ps des Druck­ sensors 27 nach der Gleichung Pb = Ps - Po in einem Schritt S29 korrigiert. Die Lernsteuerung erfolgt in der Weise, daß der Nullpunkt Po durch zweimaliges, dreimaliges, ...., Wieder­ holen für jede Etablierung des oben beschriebenen Lernzu­ standes erneuert wird.

Beim zweiten oder nach dem zweiten Lernvorgang, wie vorste­ hend erläutert, wird ermittelt bzw. detektiert, ob der Kraftstofftank 13 mehrmals einen vorbestimmten Unterdruck aufweist, und der Nullpunkt Po wird abhängig im wesentli­ chen vom Luftdruck, hervorgerufen durch die Innendruckrück­ stellsteuerung, bei jedem Unterdruckzustand wiederholt kor­ rigiert. Daher erfolgt ein Lernvorgang in der Weise, daß die Genauigkeit der Nullpunktkorrektur höher und höher wird, wodurch die Detektionsgenauigkeit für den Druck im Kraftstofftank 13 ansteigt.

Die Erfindung kann auch angewandt werden, wenn der Druck im Kraftstofftank mittels eines Drucksensors gemessen wird, der in einer Steuerung ohne die Rückstellsteuerung benutzt wird. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann benutzt werden, wenn ein Luftdruck-Umschaltventil in der Leitung zwischen dem Kraftstofftank und dem Drucksensor vorgesehen ist, wobei hier eine Nullpunktkorrektur durchgeführt wird, nachdem der Drucksensor direkt den Atmosphärendruck gemes­ sen hat. Darüber hinaus ist es möglich, nach dem Unterbre­ chen einer Lernsteuerung in eine normale Steuerung zurück­ zukehren, wenn der interne Druck während einer Lernsteue­ rung der Nullpunktkorrektur einen Wert über einem vorbe­ stimmten Bereich annimmt.

Claims (4)

1. Steuereinrichtung für eine Kraftstoffdampfnutzungsanlage eines Motorfahrzeugs mit einem Kraftstofftank (13), wobei die Anlage einen Drucksensor (27) für den Druck in einem oberen Raum (13a) des Kraftstofftanks, einen Behälter (22) zum Absaugen von im Kraftstofftank auftretendem Kraftstoff­ dampf und eine Ablaßeinrichtung zum Ablassen des im Behäl­ ter (22) aufgenommenen Kraftstoffdampfs in ein Motoransaug­ system, während der Motor (1) den Antrieb bewirkt, auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung aufweist:
eine Lerndiskriminatoreinrichtung (C1), die ermittelt, ob eine Nullpunktkorrektur des Drucksensors (27) zumindest einmal durchgeführt ist oder nicht;
eine Lernzustandsermittlungseinrichtung (C2) zur Er­ mittlung der Etablierung eines Lernzustandes, wenn der Druck nahe beim Atmosphärendruck liegt und wenn das Fahr­ zeug nach Starten des Motors während eines Ablaßvorgangs normal läuft, wenn die Nullpunktkorrektur des Drucksensors zumindest einmal außer Betrieb ist;
eine Luftdruck-Rückstelleinrichtung (C3), die veran­ laßt, daß der obere Raum (13a) des Kraftstofftanks (13) während des Ablasses einen Unterdruck aufweist, und die den Unterdruck zum Atmosphärendruck hin öffnet;
eine Nullpunkt-Einstelleinrichtung (C4), die einen Nullpunkt eines Ausgangswerts des Drucksensors (27) nach einer vorbestimmten Zeit während der Öffnung zur Luft hin bestimmt, und
eine Korrektureinrichtung (C5), die den Ausgangswert des Drucksensors (27) in Abhängigkeit vom Nullpunkt so kor­ rigiert, daß die Detektionsgenauigkeit verbessert wird.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Luftdruckrückstelleinrichtung (C3) zunächst dafür sorgt, daß der Kraftstofftank (13) einen Unterdruck aufweist, indem sie ein Druckregelventil (24), das in einer Rohrleitung (21) installiert ist, die den Kraftstofftank (13) mit dem Behälter (22) verbindet, öffnet, während sie ein Ablaßsteuerventil (26), das in einer Ablaßleitung (25) installiert ist, die den Behälter (22) mit dem Ansaugsystem verbindet, öffnet, und daß die Luftdruck-Rückstell­ einrichtung zweitens Atmosphärenluft vom Behälter (22) zum Kraftstofftank (13) durch vollständiges Schließen des Ab­ laßsteuerventils (26) einleitet, wodurch der Druck im Tank nach der vorbestimmten Zeit auf im wesentlichen den Luft­ druck zurückgestellt wird.

3. Steuereinrichtung für eine Kraftstoffdampfnutzungsanlage eines Motorfahrzeugs mit einem Kraftstofftank (13), wobei die Anlage einen Drucksensor (27) für den Druck in einem oberen Raum (13a) des Kraftstofftanks, einen Behälter (22) zum Absaugen von im Kraftstofftank auftretendem Kraftstoff­ dampf und eine Ablaßeinrichtung zum Ablassen des Kraft­ stoffdampfes in ein Motoransaugsystem, während der Motor (1) den Antrieb bewirkt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung aufweist:
eine Lerndiskriminatoreinrichtung (C1), die ermittelt, ob eine Nullpunktkorrektur des Drucksensors (27) nach Durchführung einer anfänglichen Korrektur zweimal auftritt oder nicht;
eine Lernzustand-Ermittlungseinrichtung (C2) zur Er­ mittlung der Etablierung eines Lernzustands, wenn der Kraftstofftank (13) einem Zustand, bei dem er einen Unter­ druck aufweist, durch Wiederholen mehrerer Prozeßvorgänge, um einen Unterdruck aufzuweisen, innerhalb einer vorbe­ stimmten Zeit für den Fall der Korrektur nach zwei Malen genügt;
eine Luftdruckrückstelleinrichtung (C3), die den obe­ ren Raum (13a) des Kraftstofftanks (13) zur Luft hin öff­ net, wenn der Lernzustand etabliert ist;
eine Nullpunkteinstelleinrichtung (C4), die einen vor­ herigen Nullpunkt durch den Ausgangswert des Drucksensors (27), nach einer vorbestimmten Zeit nach Öffnen des oberen Raumes zur Luft hin, erneuert; und
eine Korrektureinrichtung (C5) zur Korrektur des Aus­ gangswerts des Drucksensors (27) durch einen erneuerten Nullpunkt, um so die Detektionsgenauigkeit zu verbessern.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest eine Luftdruckrückstelleinrichtung (C5) vorgesehen ist, die zuerst veranlaßt, daß der Kraftstoff­ tank (13) einen Unterdruck aufweist, indem sie ein Druckre­ gelventil (24), das in einer Rohrleitung (21) installiert ist, die den Kraftstofftank (13) mit dem Behälter (22) ver­ bindet, im geöffneten Zustand eines Ablaßsteuerventils (26) öffnet, das in einer Ablaßleitung (25), die den Behälter (22) mit einem Ansaugsystem des Motors (1) verbindet, in­ stalliert ist, und die dann Atmosphärenluft aus dem Behäl­ ter (22) in den Kraftstofftank (13) leitet, indem sie das Ablaßsteuerventil (26) vollständig schließt, wodurch der Druck im Tank (13) nach der vorbestimmten Zeit auf den At­ mosphärendruck zurückgestellt wird.