EP0411173B1 - Anordnung und Verfahren zur Fehlererkennung bei einem Tankentlüftungssystem - Google Patents

Anordnung und Verfahren zur Fehlererkennung bei einem Tankentlüftungssystem Download PDF

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EP0411173B1 EP89114122A EP89114122A EP0411173B1 EP 0411173 B1 EP0411173 B1 EP 0411173B1 EP 89114122 A EP89114122 A EP 89114122A EP 89114122 A EP89114122 A EP 89114122A EP 0411173 B1 EP0411173 B1 EP 0411173B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0809—Judging failure of purge control system

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method according to the preambles of claims 1 and 7.
  • the fuel vapors generated in the fuel tank are stored in an activated carbon filter and supplied to the combustion chamber of the engine at intervals after opening a ventilation valve.
  • the figure shows a schematic representation of the elements of the tank ventilation system.
  • the fuel vapors generated in tank 1 are passed into the activated carbon filter 2 via a connecting line 11.
  • a connecting line 21 leads from the activated carbon filter 2 via a tank ventilation valve 3 to the intake tract 51 of the internal combustion engine 5.
  • the tank ventilation valve 3 can be actuated electrically by a control signal SI and is controlled by the control unit 4.
  • a flow sensor 7 Between the activated carbon filter 2 and the tank ventilation valve 3 there is a flow sensor 7, which emits a flow signal SG to the control unit 4 when there is a gas flow in the connecting line 21.
  • In the exhaust tract 52 there is a lambda probe 521, which supplies a probe signal SL to the control unit 4.
  • the proper functioning of the tank ventilation is described below.
  • the fuel 12 located in the fuel tank 1 evaporates and is conducted via the connecting line 11 into the filter insert 23 of the activated carbon filter 2.
  • the filter insert 23 has a limited absorption capacity and must therefore be emptied with purging air 6 at certain time intervals.
  • the tank ventilation valve 3 is opened by the control device 4.
  • the negative pressure prevailing in the intake tract 51 of the internal combustion engine 5 continues via the connecting line 21, the tank ventilation valve 3 and a pressure relief valve 211 into the activated carbon filter 2.
  • the negative pressure prevailing in the activated carbon filter 2 causes the purge air 6 to enter the activated carbon filter 2 via the air inlet opening 22 and flow through the filter insert 23.
  • the fuel vapors bound in the filter insert 23 are emitted and reach the intake tract 51 of the internal combustion engine 5.
  • the flow sensor 7 detects whether gas is flowing out of the activated carbon filter 2.
  • the pressure relief valve 211 prevents the pressure increases occurring in the dynamic operation of the internal combustion engine 5 in the intake tract 51 - known to the person skilled in the art as pulsations or resonances - reaching the activated carbon filter 2.
  • the control unit 4 therefore recognizes the present fault situation by the fact that, when the tank ventilation valve 3 is open, there is no change in the values supplied by the lambda probe 521. The case may occur that after actuation of the tank ventilation valve 3, the mixture supplied to the intake tract 51 happens to have exactly the same distribution of air and fuel components as the mixture supplied to the internal combustion engine by a mixture formation device, not shown here. There will then be no change in the probe signals in the first moment, but with continued flushing of the filter insert 23 the ratio between air and fuel components changes, which is then reflected in a change in the probe signals.
  • the tank ventilation valve 3 does not open - error (A) - or does not close - error (B).
  • tank ventilation valve 3 If the tank ventilation valve 3 is not opened, the detects Flow sensor 7 no air flow. An error is recognized from the logical link "tank ventilation valve 3 open - no flow signal from flow sensor 7". If the tank ventilation valve 3 is not closed, the logic link "tank ventilation valve closed - flow sensor 7 emits signal" - detects an error.
  • control unit 4 recognizes from the logical link "tank ventilation valve open - flow sensor 7 does not supply a flow signal", that there is an error.
  • a thermal mass flow sensor as the flow sensor 7. Because of the self-regulating effect in ceramic PTC thermistors and the associated low circuit complexity, a ceramic PTC thermistor is preferably used as flow sensor 7.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 7.
  • Eine Anordnung und ein Verfahren dieser Art sind bekannt aus dem Dokument FR-A-2 621 081.
    Dort ist ein Diagnoseverfahren und eine Einrichtung zur quantitativen Überprüfung von Stellgliedern bei der Regelung und/oder Steuerung von Betriebsparametern von Brennkraftmaschinen, nämlich des Leerlaufstellers und der Tankentlüftung sowie der zugeordneten Hardware-Ketten beschrieben. Dabei werden jeweils Mehr- oder Minderluftmengen über eine entsprechende Ansteuerung des Tankentlüftungsventils bzw. des Leerlaufstellers vorzugsweise gleichzeitig und gegenläufig zugeführt und die sich hierdurch ergebenden, jeweils möglichen Drehzahländerungen festgestellt und entsprechend ausgewertet.
  • Bei bekannten Tankentlüftungssystemen werden die im Kraftstofftank entstehenden Kraftstoffdämpfe in einem Aktivkohlefilter gespeichert und in zeitlichen Abständen nach Öffnen eines Entlüftungsventils dem Brennraum des Motors zugeführt.
  • Bei den bekannten Tankentlüftungssystemen können nun Fehler an den Verbindungsleitungen und dem Entlüftungsventil auftreten, ohne daß jeder Fehler sofort erkannt wird. Die Verbindungsleitungen können dabei verstopft oder undicht sein, das Entlüftungsventil kann nicht mehr öffnen oder schließen. Das hat zur Folge, daß bis zur zufälligen Entdeckung der Fehler, das Tankentlüftungssystem nicht richtig arbeitet und Kraftstoffdämpfe in die Atmosphäre entweichen.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Tankentlüftungssystem zu schaffen, bei welchem Fehler im System möglichst unverzüglich erkannt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 7 genannten Merkmale gelöst.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Bezugszeichen/Begriffsliste und einer Figur näher erläutert.
  • Die Figur zeigt in schematischer Darstellung die Elemente des Tankentlüftungssystems. Die im Tank 1 entstehenden Kraftstoffdämpfe werden über eine Anschlußleitung 11 in den Aktivkohlefilter 2 geleitet. Aus dem Aktivkohlefilter 2 führt eine Verbindungsleitung 21 über ein Tankentlüftungsventil 3 zum Ansaugtrakt 51 der Brennkraftmaschine 5. Das Tankentlüftungsventil 3 ist durch ein Steuersignal SI elektrisch betätigbar und wird von dem Steuergerät 4 angesteuert. Zwischen Aktivkohlefilter 2 und Tankentlüftungsventil 3 sitzt ein Strömungssensor 7, der bei einer Gasströmung in der Verbindungsleitung 21 ein Strömungssignal SG an das Steuergerät 4 abgibt. Im Abgastrakt 52 sitzt eine Lambda-Sonde 521, die ein Sondensignal SL an das Steuergerät 4 liefert.
  • Nachfolgend wird das ordnungsgemaße Funktionieren der Tankentlüftung beschrieben. Der im Kraftstofftank 1 befindliche Kraftstoff 12 verdampft und wird über die Anschlußleitung 11 in den Filtereinsatz 23 des Aktivkohlefilters 2 geleitet. Der Filtereinsatz 23 hat eine begrenzte Aufnahmekapazität und muß daher in gewissen zeitlichen Abständen mit Spülluft 6 entleert werden. Dazu wird das Tankentlüftungsventil 3 durch das Steuergerät 4 geöffnet. Der im Ansaugtrakt 51 der Brennkraftmaschine 5 herrschende Unterdruck setzt sich über die Verbindungsleitung 21, das Tankentlüftungsventil 3 und ein Überdruckventil 211 in den Aktivkohlefilter 2 fort. Der im Aktivkohlefilter 2 herrschende Unterdruck bewirkt, daß Spülluft 6 über die Lufteintrittsöffnung 22 in den Aktivkohlefilter 2 gelangt und den Filtereinsatz 23 durchströmt. Dabei werden die im Filtereinsatz 23 gebundenen Kraftstoffdämpfe abgegeben und gelangen bis in den Ansaugtrakt 51 der Brennkraftmaschine 5. Der Strömungssensor 7 detektiert, ob Gas aus dem Aktivkohlefilter 2 ausströmt. Das Überdruckventil 211 verhindert dabei, daß die im dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine 5 auftretenden Drucküberhöhungen im Ansaugtrakt 51 - dem Fachmann als Pulsationen bzw. Resonanzen bekannt - bis in den Aktivkohlefilter 2 gelangen.
  • Für den Fall, daß die Anschlußleitung 11 undicht ist, gelangen an der undichten Stelle Kraftstoffdämpfe in die Außenluft. Ist die Anschlußleitung 11 hingegen verstopft, so gelangen die Kraftstoffdämpfe durch das Überdruckventil 13 des Kraftstofftanks 1 an die Außenluft. Bei einer Störung in oder an der Anschlußleitung 11 gelangt somit kein Kraftstoffdampf in den Aktivkohlefilter 2. Wird nun durch Betätigung des Tankentlüftungsventils 3 der Aktivkohlefilter 2 gespült, so enthält die dem Ansaugtrakt 51 zugeführte Luft keine Kraftstoffanteile. Bei normalem Funktionieren der Tankentlüftung würden aber Kraftstoffanteile dem Motor zugeführt werden, was sich in einem Ändern des von der Lambda-Sonde 521 an das Steuergerät 4 gelieferten Sondensignals SL bemerkbar machen würde. Den vorliegenden Fehlerfall erkennt daher das Steuergerät 4 daran, daß bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 3 keine Änderung der von der Lambda-Sonde 521 gelieferten Werte erfolgt. Es kann dabei der Fall auftreten, daß nach Betätigung des Tankentlüftungsventils 3 das dem Ansaugtrakt 51 zugeführte Gemisch zufällig exakt die gleiche Verteilung von Luft und Kraftstoffanteilen besitzt, wie das von einer hier nicht gezeigten Gemischbildungseinrichtung an die Brennkraftmaschine gelieferte Gemisch. Es wird sich dann zwar im ersten Moment keine Änderung der Sondensignale ergeben, aber mit fortgesetzter Spülung des Filtereinsatzes 23 verändert sich das Verhältnis zwischen Luft und Kraftstoffanteilen, was sich dann in einer Änderung der Sondensignale bemerkbar macht.
  • Wenn das Teilstück 212 der Verbindungsleitung 21 zwischen Aktivkohlefilter 2 und Tankentlüftungsventil 3 verstopft oder undicht ist, wirkt kein Unterdruck mehr am Aktivkohlefilter 2. Der Strömungssensor 7 detektiert daher keine Strömung mehr. Das Steuergerät 4 erkennt an der logischen Verknüpfung "Tankentlüftungsventil 3 geöffnet - Strömungssensor 7 liefert kein Signal", daß ein Fehler vorliegt.
  • Am Tankentlüftungsventil 3 können zwei Arten von Defekten auftreten: Das Tankentlüftungsventil 3 öffnet nicht - Fehler (A) - oder schließt nicht - Fehler (B).
  • Bei Nichtöffnen des Tankentlüftungsventils 3 detektiert der Strömungssensor 7 keinen Luftstrom. Aus der logischen Verknüpfung "Tankentlüftungsventil 3 geöffnet - kein Strömungssignal von Strömungssensor 7" wird ein Fehler erkannt. Bei Nichtschließen des Tankentlüftungsventils 3 wird aus der logischen Verknüpfung "Tankentlüftungsventil geschlossen -Strömungssensor 7 gibt Signal ab" - ein Fehler erkannt.
  • Bei einem Fehler im Teilstück 213 der Verbindungsleitung 21 zwischen Ventil 3 und Ansaugtrakt 51 verhält es sich wie bei einem Fehler im Teil 212 der Verbindungsleitung 21. Auch hier erkennt das Steuergerät 4 aus der logischen Verknüpfung "Tankentlüftungsventil geöffnet - Strömungssensor 7 liefert kein Strömungssignal", daß ein Fehler vorliegt.
  • Hinsichtlich des technischen Aufwandes bietet sich an, als Strömungssensor 7 einen thermischen Massenstromsensor zu verwenden. Aufgrund des Selbstregelungseffektes bei keramischen Kaltleitern und des damit verbundenen geringen schaltungstechnischen Aufwandes wird als Strömungssensor 7 vorzugsweise ein keramischer Kaltleiter eingesetzt.
    • Bezugszeichenliste / Begriffsliste
    • SL
    Sondensignal
    SG
    Strömungssignal
    SI
    Steuersignal
    1
    Kraftstofftank
    11
    Anschlußleitung
    12
    Kraftstoff
    13
    Überdruckventil
    2
    Aktivkohlefilter
    21
    Verbindungsleitung
    211
    Überdruckventil
    212
    Teilstück
    213
    Teilstück
    22
    Lufteintrittsöffnung
    23
    Filtereinsatz
    3
    Tankentlüftungsventil
    4
    Steuergerät
    5
    Brennkraftmaschine
    51
    Ansaugtrakt
    52
    Auspuffssystem
    521
    Lambda-Sonde
    6
    Spülluft
    7
    Strömungssensor

Claims (11)

  1. Anordnung zur Fehlererkennung bei einem Tankentlüftungssystem mit einem Kraftstofftank (1), einem Aktivkohlefilter (2), einem Steuergerät (4), einer Lambdasonde (521), die ein Sondensignal (SL) an das Steuergerät (4) abgibt, mit einem Tankentlüftungsventil (3), das durch ein Steuersignal (SI) vom Steuergerät (4) betätigbar ist, wobei
    - der Aktivkohlefilter (2) einerseits mit dem Kraftstofftank (1) und andererseits über eine durch das Tankentlüftungsventil (3) sperrbare Verbindungsleitung (21) mit dem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine (5) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß in der Verbindungsleitung (21) zwischen Aktivkohlefilter (2) und Tankentlüftungsventil (3) ein Strömungssensor (7) angeordnet ist, der bei einer Gasströmung ein Strömungssignal (SG) an das Steuergerät (4) abgibt,
    - daß der Strömungssensor (7) ein Thermistor ist und
    - daß Mittel zum Vergleich des Strömungssignals (SG) oder des Sondensignals (SL) einerseits und dem Steuersignal (SI) andererseits vorgesehen sind, die bei unplausiblem Verlauf dieser Signale ein Fehlersignal abgeben.
  2. Anordnung zur Fehlererkennung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - der Thermistor ein keramischer Kaltleiter ist.
  3. Anordnung zur Fehlererkennung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - die Anschlußdrähte des Strömungssensors (7) aus einer Eisen-Nickellegierung bestehen.
  4. Anordnung zur Fehlererkennung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - dem Thermistor ein Vorwiderstand in Reihe geschaltet ist.
  5. Anordnung zur Fehlererkennung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - der Vorwiderstnd nicht der Gasströmung ausgesetzt ist.
  6. Anordnung zur Fehlererkennung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - der Vorwiderstand ein nicht linearer Widerstand ist, dessen Kennlinie die Abhängigkeit des Strömungssignals (SG) von der Umgebungstemperatur kompensiert.
  7. Verfahren zur Fehlererkennung bei einem Tankentlüftungssystem mit einem Kraftstofftank (1), einem Aktivkohlefilter (2), einem Steuergerät (4), einer Lambdasonde (521), die ein Sondensignal (SL) an das Steuergerät (4) abgibt, mit einem Tankentlüftungsventil, das durch ein Steuersignal (SI) vom Steuergerät (4) betätigbar ist, wobei der Aktivkohlefilter (2) einerseits mit dem Kraftstofftank (1) und andererseits über eine durch das Tankentlüftungsventil (3) sperrbare Verbindungsleitung (21) mit dem Ansaugtrakt (51) einer Brennkraftmaschine (5) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Verbindungsleitung (21) zwischen Aktivkohlefilter (2) und Tankentlüftungsventil (3) angeordneter Strömungssensor (7) bei einer Gasströmung ein Strömungssignal (SG) an das Steuergerät abgibt, und daß als Strömungssensor (7) ein Thermistor verwendet wird und das Strömungssignal (SG) oder das Sondensignal (SL) mit dem Steuersignal (SI) verglichen wird und bei unplausiblem Verlauf dieser Signale ein Fehlersignal abgegeben wird.
  8. Verfahren zur Fehlererkennung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - bei erkanntem Fehler das Fehlersignal gespeichert wird.
  9. Verfahren zur Fehlererkennung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - ein Fehlersignal dann abgegeben wird, wenn das Steuergerät (4) ein Steuersignal (SI) zum Öffnen des Entlüftungsventils (3) abgibt, aber vom Strömungssensor (7) kein Strömungssignal (SG) empfängt.
  10. Verfahren zur Fehlererkennung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein
    - Fehlersignal dann abgegeben wird, wenn das Steuergerät (4) ein Steuersignal (SI) zum Schließen des Entlüftungsventils (3) abgibt, aber vom Strömungssensor (7) ein Strömungssignal (SG) empfängt.
  11. Verfahren zur Fehlererkennung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - ein Fehlersignal dann abgegeben wird, wenn das Steuergerät (4) ein Steuersignal (SI) zum Öffnen des Entlüftungsventils (3) abgibt, aber von der Lambda-Sonde (521) kein geändertes Sondensignal (SL) geliefert wird.
EP89114122A 1989-07-31 1989-07-31 Anordnung und Verfahren zur Fehlererkennung bei einem Tankentlüftungssystem Expired - Lifetime EP0411173B1 (de)

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