EP1415079A1 - Method and control unit for the functional diagnosis of a fuel tank ventilation valve in a fuel tank system, especially in a motor vehicle - Google Patents

Method and control unit for the functional diagnosis of a fuel tank ventilation valve in a fuel tank system, especially in a motor vehicle

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EP1415079A1
EP1415079A1 EP02754259A EP02754259A EP1415079A1 EP 1415079 A1 EP1415079 A1 EP 1415079A1 EP 02754259 A EP02754259 A EP 02754259A EP 02754259 A EP02754259 A EP 02754259A EP 1415079 A1 EP1415079 A1 EP 1415079A1
Authority
EP
European Patent Office
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ventilation valve
tank ventilation
operating variable
pressure source
tank
Prior art date
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EP02754259A
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German (de)
French (fr)
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EP1415079B1 (en
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Martin Streib
Dieter Lederer
Karl-Bernhard Lederle
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1415079B1 publication Critical patent/EP1415079B1/en
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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
    • F02M25/0818—Judging failure of purge control system having means for pressurising the evaporative emission space

Definitions

  • the invention relates to a method for testing the functionality of a tank ventilation valve arranged in a fuel tank system, in particular a motor vehicle, and a control device for carrying out the method according to the preambles of the respective independent claims.
  • Modern internal combustion engines used in motor vehicles are known to have a fuel storage tank and a control device for monitoring and, if necessary, to prevent emission of fuel vapors formed in the fuel storage tank.
  • the control device is used in particular to capture any fuel vapor that may occur by means of an activated carbon trap or an activated carbon filter and to temporarily store it in the activated carbon trap.
  • Volatile fuel vapors which are mostly hydrocarbon vapors, are formed, for example, during a refueling process of the vehicle or due to a rising fuel temperature in the tank and the associated increase in fuel vapor pressure.
  • the activated carbon trap is connected via a tank ventilation valve (TEV) to an intake pipe serving to draw in combustion air via a throttle valve to the internal combustion engine. Opening the TEV creates a pressure drop between the activated carbon trap and the intake manifold, by means of which the hydrocarbon stored in the activated carbon trap is fed into the intake manifold in order to ultimately be burned in the internal combustion engine and thus disposed of.
  • TEV tank ventilation valve
  • a first known approach to diagnosing the TEV involves operating the TEV at idle at a sufficiently stable operating point and observing the change in the mixture composition supplied to the internal combustion engine and the change in the energy flow via the throttle valve.
  • the energy flow mentioned corresponds to the product of the air mass flow discharged via the throttle valve and the ignition angle efficiency. This method therefore requires a high intake manifold vacuum.
  • the diagnosis takes place as part of a normal leak test of the tank system.
  • a normal leak test of the tank system Such a method can be seen, for example, from the publications US 5,349,935, PE 106 36 431.0 Ali, DE 108 '09 304.5 AI and DE 196 25 702 A1J.
  • the tank system is pressurized by means of a pump and then evaluated of the pressure curve, if necessary, concluded that there is a leak.
  • ⁇ JP-'G "173'l3-9- / f-mid.
  • the present invention is therefore based on the object of developing a method and a control device of the type mentioned at the outset such that the highest possible level of diagnostic reliability is provided with the shortest possible diagnostic duration.
  • the object is achieved by the features of the independent claims.
  • Advantageous refinements of the method according to the invention and further developments of the control unit are the subject of the subclaims.
  • the invention proposes to control the tank ventilation valve to open or close, to carry out a specific pressure change, to record at least one operating variable of the pressure source and to conclude from the recorded operating variable that there is a functionally opening or closing tank ventilation valve.
  • the tank ventilation valve is actuated in a closing manner and a certain pressure build-up is generated in the tank ventilation system by means of the pressure source.
  • the at least one operating variable of the pressure source is recorded and, from the recorded operating variable, if necessary, a closed tank ventilation valve is closed.
  • the tank venting valve is then actuated opening and the at least one operating variable of the pressure source is recorded when the pressure is reduced.
  • the tank ventilation valve can be actuated in an opening manner and for the pressure in the tank ventilation system to be reduced, the at least one operating variable of the pressure source and a closed operable tank ventilation valve is deduced from the recorded operating variable, and that the tank ventilation valve is then actuated in closing, when the pressure builds up, the at least one operating variable of the pressure source is recorded and, if necessary, a closed tank ventilation valve is concluded from the recorded operating variable.
  • the tank ventilation valve is activated in a closing manner and the pressure source is initially activated briefly. An idle operating variable of the pressure source is recorded. Subsequently, the tank ventilation valve is actuated in an opening manner and, from the relative change in the at least one operating variable of the pressure source compared to the idling operating variable, the operational functionality of the tank ventilation valve may be inferred.
  • the proposed method can also be applied to systems with only a low intake manifold vacuum, for example WT systems.
  • the method does not require pumping upstream of the actual TEV diagnosis against a reference leak and subsequent pressure build-up until a reference current level is reached.
  • a significantly shortened TEV diagnosis time and at the same time a higher information Security provided.
  • a quantitative statement about the actual volume flow behavior of the TEV is also possible.
  • the invention can be used advantageously not only in motor vehicle technology, but in all areas in which tank systems are to be kept free of volatile substances in the manner mentioned at the beginning. For example, only the petrochemical sector is given here.
  • FIG. 1 shows a fuel tank system in which a method making use of the invention or a control unit according to the invention are used ?
  • FIG. 2 control signals provided in accordance with a first exemplary embodiment and measurement data resulting therefrom as a function of time;
  • FIG. 3 shows a diagram corresponding to FIG. 2 according to a second exemplary embodiment.
  • the fuel tank system shown in block diagram form in FIG. 1 comprises a tank 10 which is connected to an activated carbon filter 14 via a tank connection line 12.
  • An intake manifold 16 (not shown) of an internal combustion engine (not shown) has a throttle valve, is also connected to the tank 10 via the activated carbon filter 14, via an intake line 18 and via a tank ventilation valve (TEV) 20.
  • TAV tank ventilation valve
  • volatile hydrocarbon vapors are formed in the tank, which pass through the line 12 into the activated carbon filter 14 and are reversibly bound in a known manner.
  • a leak diagnosis unit 28 connected to the activated carbon filter 14 is provided.
  • the diagnostic unit 28 comprises a vane pump 30.
  • the switching valve 32 already mentioned is connected upstream of the pump 30.
  • a reference leak 36 is introduced into a separate line branch 34.
  • the reference leak 36 is opened or closed by means of a magnetic slide valve 38.
  • the respective dimensioning of the reference leak 36 is chosen such that it corresponds to the size of the leak to be detected. In the case of the US standard mentioned at the outset, the reference leak therefore has an opening cross section of 0.5 mm.
  • the changeover valve 32 has two switching positions. In the first position, the pump 30 is connected to the tank 10 in a pressure-conducting manner via the activated carbon filter 14 and thus pumps outside air into the tank 10. The current consumption of the pump 30 is continuously recorded while the fresh air is being pumped into the tank 10. To carry out a reference measurement, the changeover valve 32 is completely closed, so that the current consumption of the pump 30 can now be detected by means of the magnetic slide valve 38 due to the dynamic pressure building up in front of the reference leak 36. The control of the pump 30 by means of the control unit 21 and the reading out of the current consumption data takes place via corresponding control and data lines 44, 46.
  • Figures 2 and 3 show temporal profiles of the control voltage U_UmschV of the changeover valve 32, the control of the TEV 20, the pump current and the pump Current consumption I_Pumpe and the pressure in the tank system p_Tankanl., As they occur in two different configurations of the method according to the invention.
  • the TEV 20 is then activated 106 at t2, which, when the TEV 20 is actually opened, leads to a pressure drop 108 in the tank system and thus to a drop 110 in the current consumption of the pump 30. If the amount of this drop in a second threshold value I_Schw2, which is again to be determined empirically, is exceeded, a correctly opening TEV 20 is inferred.
  • the above-described cycle of pressure build-up 100 and pressure reduction 108 with closed 112 or open 106 controlled TEV 20 can be repeated several times to increase the quality of the functional diagnosis, as shown in the example. So there is a second pressure increase between t3 and t4 and subsequently a pressure drop between t4 and t5.
  • the TEV 20 can be controlled with different duty cycles to open, for example by detecting the time gradient of the current consumption I_Pumpe of the pump 30 the actual, by the TEV 20 flowing mass or To be able to calculate volume flow.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment in a representation similar to FIG. 2, in which, in contrast to FIG. 2, the TEV diagnosis is carried out using a negative pressure method.
  • the pump 30 is briefly activated and its current consumption I_Pumpe under idle 202 detected.
  • the TEV 20 is actuated opening 204, as a result of which a pressure reduction 206 occurs in the tank system due to the existing intake manifold vacuum when the TEV 20 is actually opened.
  • the functionality of the TEV 20 is inferred from the difference in the detected idle current 202.
  • the cycles are repeated several times and, as described above, different duty cycles may be used.
  • the above-described method steps for diagnosing the TEV 20 can be implemented by appropriate programming of the control unit 21, for example by inserting an appropriate program code into an EEPROM.

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Abstract

The invention relates to a method for testing the operatibility of a fuel tank ventilation valve (20) disposed in a fuel tank, especially in a motor vehicle, which can be controlled by means of a control unit (21) and which is connected to a suction pipe (16). A pressure source (30) is provided for testing the impermability of the fuel tank system by means of overpressure and underpressure. The operatibility of the fuel tank ventilation valve is carried out by at least one operating variable (102) of the pressure source. In order to achieve a shorter diagnosis period and a diagnosis measurement which is as reliable as possible, the fuel tank ventilation valve is controlled in an open and closed manner and a determined pressure modification (100, 108) is carried out. The at least one operating variable (102) of the pressure source is detected and the detected operating variable is used to decide whether the fuel tank ventilation valve should be open or closed.

Description

VERFAHREN UND STEUERGERÄT ZUR FUNKTIONSDIAGNOSE EINES TANKENTLUFTUNGSVENTILS EINER BRENNSTOFFTANKANLAGE INSBESONDERE EINES KRAFTFAHZEUGSMETHOD AND CONTROL DEVICE FOR FUNCTIONAL DIAGNOSIS OF A TANKENTLUFTUNGSVENTI L S A FUEL TANK PLANT IN PARTICULAR A KRAFTFAHZEUGS
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines in einer Brennstofftankanlage insbesondere eines Kraftfahrzeuges angeordneten Tan- kentlüftungsventils sowie ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method for testing the functionality of a tank ventilation valve arranged in a fuel tank system, in particular a motor vehicle, and a control device for carrying out the method according to the preambles of the respective independent claims.
Moderne in Kraftfahrzeugen eingesetzte Brennkraftmaschinen weisen bekanntermaßen einen Kraftstoffvorratstank sowie eine Kontrolleinrichtung zur Überwachung und gegebenenfalls zur Verhinderung der Emission von in dem Kraftstoffvorratstank gebildeten Kraftstoffdämpfen auf. Die Kontrolleinrichtung dient insbesondere daziu, etwa auftretenden Kraftstoffdampf mittels einer Aktivkohlefalle bzw. eines Aktivkohlefilters einzufangen und in der Aktivkohlefalle vorübergehend zu speichern. Flüchtige Kraftstoffdämpfe, das sind meist Kohlenwasserstoffdämpfe, bilden sich bspw. während eines Betan- kungsvorganges des Fahrzeugs oder aufgrund einer ansteigenden Kraftstofftemperatur im Tank und des damit einhergehenden Anstiegs des Kraftstoffdampfdruckes.Modern internal combustion engines used in motor vehicles are known to have a fuel storage tank and a control device for monitoring and, if necessary, to prevent emission of fuel vapors formed in the fuel storage tank. The control device is used in particular to capture any fuel vapor that may occur by means of an activated carbon trap or an activated carbon filter and to temporarily store it in the activated carbon trap. Volatile fuel vapors, which are mostly hydrocarbon vapors, are formed, for example, during a refueling process of the vehicle or due to a rising fuel temperature in the tank and the associated increase in fuel vapor pressure.
Das Speichervermögen der Aktivkohlefalle nimmt nun mit steigender Menge an gespeichertem Kohlenwasserstoff stetig ab und daher ist es erforderlich, die Aktivkohlefalle zeitweilig zu regenerieren, d.h. den gespeicherten Kohlenwasserstoff aus dieser wieder herauszulösen. Zu diesem Zweck ist die Aktivkohlefalle über ein Tankentluftungsventil (TEV) mit einem zum Ansaugen von Verbrennungsluft dienenden Saugrohr über eine Drosselklappe mit der Brennkraftmaschine verbunden. Durch Öffnen des TEV entsteht ein Druckgefälle zwischen der Aktivkohlefalle und dem Saugrohr, mittels dessen der in der Aktivkohlefalle gespeicherte Kohlenwasserstoff in das Saugrohr geführt wird, um letztlich in der Brennkraftmaschine verbrannt und damit entsorgt zu werden.The storage capacity of the activated carbon trap now decreases steadily with increasing amount of stored hydrocarbon and it is therefore necessary to regenerate the activated carbon trap temporarily, i.e. to release the stored hydrocarbon from it. For this purpose, the activated carbon trap is connected via a tank ventilation valve (TEV) to an intake pipe serving to draw in combustion air via a throttle valve to the internal combustion engine. Opening the TEV creates a pressure drop between the activated carbon trap and the intake manifold, by means of which the hydrocarbon stored in the activated carbon trap is fed into the intake manifold in order to ultimately be burned in the internal combustion engine and thus disposed of.
Es wird in dem vorliegenden Zusammenhang auf die in einigen Ländern, wie den USA, verschärften gesetzlichen Regelungen beim Betrieb von Brennkraftmaschinen hinge- wiesen, wonach es erforderlich ist, dass Kraftfahrzeuge, bei denen flüchtige Brennstoffe wie Benzin eingesetzt werden, eine eingangs genannte Kontrolleinrichtung aufweisen, die in der Lage ist, eine etwa bestehende Undichtigkeit (Leckage) einer Öffnungsgröße von 0,5 mm im Tank bzw. der gesamten Brennstofftankanlage allein mit Bordmitteln aufspüren zu können.In the present context, reference is made to the more stringent legal regulations for the operation of internal combustion engines in some countries, such as the USA. pointed out that it is necessary for motor vehicles using volatile fuels such as gasoline to have a control device mentioned at the outset, which is able to detect any existing leakage (leakage) of an opening size of 0.5 mm in the tank or to be able to track down the entire fuel tank system using on-board equipment alone.
Die genannte Regenerierung der Aktivkohlefalle hängt nun empfindlich von der Funktion des TEV ab. Es besteht demnach ein Erfordernis, das TEV regelmäßig auf seine ordnungsgemäße Funktion hin zu überprüfen. Ein erster bekannter Ansatz zur Diagnose des TEV sieht vor, das TEV in einem hinreichend stabilen Arbeitspunkt im Leerlauf zu betreiben und die Änderung der der Brennkraftmaschine zugeführten Gemischzusammensetzung sowie die Änderung des Energiestroms über die Drosselklappe zu beobachten. Der genannte Energiestrom entspricht dabei dem Produkt aus dem über die Drosselklappe abgeführten Luftmassenstrom und dem Zündwinkelwirkungsgrad. Diese Methode setzt daher einen hohen Saugrohrunterdruck voraus .The regeneration of the activated carbon trap now depends on the function of the TEV. Accordingly, there is a need to regularly check the TEV for proper functioning. A first known approach to diagnosing the TEV involves operating the TEV at idle at a sufficiently stable operating point and observing the change in the mixture composition supplied to the internal combustion engine and the change in the energy flow via the throttle valve. The energy flow mentioned corresponds to the product of the air mass flow discharged via the throttle valve and the ignition angle efficiency. This method therefore requires a high intake manifold vacuum.
Gemäß einem zweiten bekannten Ansatz erfolgt die Diagnose als Teil einer üblichen Dichtheitsprüfung der Tankanlage. Ein solches Verfahren geht bspw. aus den Druckschriften US 5,349,935, PE 106 36 431.0 Ali, DE 108' 09 304.5 AI und DE 196 25 702 A1J hervor. Bei diesen wird die Tankanlage mittels einer Pumpe mit einem Überdruck beaufschlagt und durch anschließendes Auswerten des Druckverlaufs ggf. auf das Vorhandensein eines Lecks geschlossen. Überdies sind aus /der ιJP-'G"173'l3-9—/ f-mid. der US 5,347,971 ähnliche Verfahren bekannt geworden, bei denen der Tankanlage ein Referenzleck parallel zugeschaltet wird und bei denen durch Vergleich der Messungen mit und ohne Referenzleck eine Aussage über das Vorhandensein eines Lecks getroffen wird. Des ei- teren ist aus der DE 196 36 431.0 AI bekannt, bei der Dichtheitsprüfung eine Betriebsgröße der Pumpe, bspw. die elektrische Stromaufnahme, heranzuziehen. Zur Funktionsdiagnose des TEV wird dabei üblicherweise zunächst anhand der genannten Referenzleck-Methode geprüft, ob die Tankanlage dicht ist. Ausgehend von einem dichten Zustand wird das TEV öffnend angesteuert. Wird dann ein signifikanter Stromabfall der Pumpe beobachtet, so wird das TEV als ordnungsgemäß funktionierend angenommen.According to a second known approach, the diagnosis takes place as part of a normal leak test of the tank system. Such a method can be seen, for example, from the publications US 5,349,935, PE 106 36 431.0 Ali, DE 108 '09 304.5 AI and DE 196 25 702 A1J. In these, the tank system is pressurized by means of a pump and then evaluated of the pressure curve, if necessary, concluded that there is a leak. In addition, from ι JP-'G "173'l3-9- / f-mid. US 5,347,971 similar methods are known in which a reference leak is connected in parallel to the tank system and in which by comparing the measurements with and without a reference leak A statement about the presence of a leak is also made known from DE 196 36 431.0 AI to use an operating variable of the pump, for example the electrical current consumption, for the leak test The above-mentioned reference leak method checks whether the tank system is sealed. Starting from a sealed condition, the TEV is actuated in an opening manner. If a significant drop in current of the pump is then observed, the TEV is assumed to be functioning properly.
Die genannten Vorgehensweisen bei der Funktionsdiagnose des TEV erfordern zeitaufwendige Messungen und lassen keine quantitative Aussage hinsichtlich einer ordnungsgemäßen Funktion des TEV zu.The above-mentioned procedures for the functional diagnosis of the TEV require time-consuming measurements and do not allow a quantitative statement regarding the proper functioning of the TEV.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Steuergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass bei möglichst kurzer Diagnosedauer ein höchstmögliches Maß an Diagnosesicherheit bereitgestellt wird. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie Weiterbildungen der Steuereinheit sind Gegenstand der Unteransprüche.The present invention is therefore based on the object of developing a method and a control device of the type mentioned at the outset such that the highest possible level of diagnostic reliability is provided with the shortest possible diagnostic duration. The object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous refinements of the method according to the invention and further developments of the control unit are the subject of the subclaims.
Die Erfindung schlägt vor, das Tankentluftungsventil öffnend oder schließend anzusteuern, eine bestimmte Druckänderung durchzuführen, dabei wenigstens eine Betriebsgröße der Druckquelle zu erfassen und aus der erfassten Betriebsgröße auf ein funktionsfähig öffnendes bzw. schließendes Tankentluftungsventil zu schließen.The invention proposes to control the tank ventilation valve to open or close, to carry out a specific pressure change, to record at least one operating variable of the pressure source and to conclude from the recorded operating variable that there is a functionally opening or closing tank ventilation valve.
In einer ersten Variante wird das Tankentluftungsventil schließend angesteuert und mittels der Druckquelle ein bestimmter Druckaufbau in der Tankentlüftungsanlage erzeugt. Dabei wird die wenigstens eine Betriebsgröße der Druckquelle erfasst und aus der erfassten Betriebsgröße ggf. auf ein funktionsfähig schließendes Tankentluftungsventil geschlossen. Um entsprechend auch auf ein funktionsfähig öffnendes Tankentluftungsventil schließen zu können, wird das Tankentluftungsventil nachfolgend öffnend angesteuert und bei dem erfolgenden Druckabbau die wenigstens eine Betriebsgröße der Druckquelle erfasst.In a first variant, the tank ventilation valve is actuated in a closing manner and a certain pressure build-up is generated in the tank ventilation system by means of the pressure source. In this case, the at least one operating variable of the pressure source is recorded and, from the recorded operating variable, if necessary, a closed tank ventilation valve is closed. In order to be able to conclude that the tank venting valve opens in a functional manner, the tank venting valve is then actuated opening and the at least one operating variable of the pressure source is recorded when the pressure is reduced.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Tankentluftungsventil öffnend angesteuert wird und dabei ein Druckabbau in der Tankentlüftungsanlage erfolgt, wobei die wenigstens eine Betriebsgröße der Druckquelle er- fasst und aus der erfassten Betriebsgröße auf ein funktionsfähig öffnendes Tankentluftungsventil geschlossen wird, und dass das Tankentluftungsventil nachfolgend schließend angesteuert wird, bei dem erfolgenden Druckaufbau die wenigstens eine Betriebsgröße der Druckquelle erfasst und aus der erfassten Betriebsgröße ggf. auf ein funktionsfähig schließendes Tankentluftungsventil geschlossen wird.Alternatively, provision can be made for the tank ventilation valve to be actuated in an opening manner and for the pressure in the tank ventilation system to be reduced, the at least one operating variable of the pressure source and a closed operable tank ventilation valve is deduced from the recorded operating variable, and that the tank ventilation valve is then actuated in closing, when the pressure builds up, the at least one operating variable of the pressure source is recorded and, if necessary, a closed tank ventilation valve is concluded from the recorded operating variable.
Gemäß einer zweiten Variante wird das Tankentluftungsventil schließend angesteuert und die Druckquelle zunächst kurzzeitig aktiviert. Dabei wird eine Leerlaufbetriebsgröße der Druckquelle erfasst. Nachfolgend wird das Tankentluftungsventil öffnend angesteuert und aus der relativen Änderung der wenigstens einen Betriebsgröße der Druckquelle gegenüber der Leerlaufbetriebsgröße ggf. auf die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils geschlossen.According to a second variant, the tank ventilation valve is activated in a closing manner and the pressure source is initially activated briefly. An idle operating variable of the pressure source is recorded. Subsequently, the tank ventilation valve is actuated in an opening manner and, from the relative change in the at least one operating variable of the pressure source compared to the idling operating variable, the operational functionality of the tank ventilation valve may be inferred.
Das vorgeschlagene Verfahren kann, im Unterschied zum eingangs beschriebenen ersten Ansatz auch auf Systeme mit nur geringem Saugrohrunterdruck, bspw. WT-Systeme, angewendet werden. Im Unterschied zum als zweiten Ansatz bezeichneten Konzept erfordert das Verfahren nicht das der eigentlichen TEV-Diagnose vorgeschaltete Pumpen gegen ein Referenzleck und einen sich anschließenden Druckaufbau bis zum Erreichen eines Referenzstromniveaus . Demgegenüber werden eine erheblich verkürzte TEV-Diagnosedauer und gleichzeitig eine höhere Aussage- Sicherheit bereitgestellt. .Gemäß einer besonderen Ausgestaltung wird zudem eine quantitative Aussage über das tatsächliche Volumenstromverhalten des TEV ermöglicht.In contrast to the first approach described at the beginning, the proposed method can also be applied to systems with only a low intake manifold vacuum, for example WT systems. In contrast to the concept referred to as the second approach, the method does not require pumping upstream of the actual TEV diagnosis against a reference leak and subsequent pressure build-up until a reference current level is reached. In contrast, a significantly shortened TEV diagnosis time and at the same time a higher information Security provided. According to a special embodiment, a quantitative statement about the actual volume flow behavior of the TEV is also possible.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht nur in der Kraftfahrzeugtechnik, sondern auf sämtlichen Gebieten, in denen Tankanlagen in der eingangs genannten Weise von flüchtigen Stoffen freizuhalten sind, vorteilhaft einsetzbar ist. Beispielhaft sei hier nur der Bereich der Petrochemie angegeben.It goes without saying that the invention can be used advantageously not only in motor vehicle technology, but in all areas in which tank systems are to be kept free of volatile substances in the manner mentioned at the beginning. For example, only the petrochemical sector is given here.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, aus denen sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. Es zeigenThe invention is explained below on the basis of exemplary embodiments from which further features and advantages of the invention result. Show it
Fig. 1 eine Brennstofftankanlage, bei welcher ein von der Erfindung Gebrauch machendes Verfahren bzw. eine erfindungsgemäße Steuereinheit zur Anwendung kommen? 1 shows a fuel tank system in which a method making use of the invention or a control unit according to the invention are used ?
Fig. 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel bereitgestellte Steuersignale und sich dabei ergebende Messdaten als Funktion der Zeit; undFIG. 2 control signals provided in accordance with a first exemplary embodiment and measurement data resulting therefrom as a function of time; and
Fig. 3 ein der Fig. 2 entsprechendes Diagramm gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die in der Fig. 1 in Blockdiagrammform dargestellte Brennstofftankanlage umfasst einen Tank 10, der über eine Tankanschlussleitung 12 mit einem Aktivkohlefilter 14 verbunden ist. Ein eine (nicht gezeigte) Drosselklappe aufweisendes Saugrohr 16 einer (ebenfalls nicht gezeigten) Brennkraftmaschine ist, ebenfalls über den Aktivkohlefilter 14, über eine Ansaugleitung 18 und über ein Tankentluftungsventil (TEV) 20 mit dem Tank 10 verbunden.3 shows a diagram corresponding to FIG. 2 according to a second exemplary embodiment. The fuel tank system shown in block diagram form in FIG. 1 comprises a tank 10 which is connected to an activated carbon filter 14 via a tank connection line 12. An intake manifold 16 (not shown) of an internal combustion engine (not shown) has a throttle valve, is also connected to the tank 10 via the activated carbon filter 14, via an intake line 18 and via a tank ventilation valve (TEV) 20.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine oder beim Betanken des Tanks 10 bilden sich im Tank flüchtige Kohlenwasserstoffdämpfe, die über die Leitung 12 in den Aktivkohlefilter 14 gelangen und in diesem in bekannter Weise reversibel gebunden werden.During operation of the internal combustion engine or when refueling the tank 10, volatile hydrocarbon vapors are formed in the tank, which pass through the line 12 into the activated carbon filter 14 and are reversibly bound in a known manner.
Bei von einer Steuereinheit 21 über eine erste elektrische Steuerleitung 40 zeitweilig öffnend angesteuertem TEV 20 und entsprechend über eine zweite Steuerleitung 42 angesteuertem Umschaltventil 32 wird nun Frischluft 22 aus der Umgebung durch den Aktivkohlefilter 14 hindurch angesaugt, wobei darin etwa gespeicherter Kraftstoff an die eingesaugte Luft abgegeben wird und der Aktivkohlefilter 14 sich im Ergebnis regeneriert.When the TEV 20 is temporarily activated by a control unit 21 via a first electrical control line 40 and the changeover valve 32 is activated accordingly via a second control line 42, fresh air 22 is now sucked in from the environment through the activated carbon filter 14, with any fuel stored therein being released into the sucked-in air is and the activated carbon filter 14 is regenerated as a result.
Um die Dichtigkeit des Tanks 10 bzw. der gesamten Tankanlage zu diagnostizieren, ist eine mit dem Aktivkohlefilter 14 verbundene Leckdiagnoseeinheit 28 vorgesehen. Die Diagnoseeinheit 28 umfasst eine Flügelzellenpumpe 30. Der Pumpe 30 vorgeschaltet ist das bereits genannte Umschaltventil 32. In einen separaten Leitungszweig 34 ist ein Referenzleck 36 eingebracht. Das Referenzleck 36 wird in dem Beispiel mittels eines Magnetschiebeven- tils 38 geöffnet bzw. geschlossen. Die jeweilige Dimensionierung des Referenzlecks 36 ist so gewählt, dass sie der Größe des zu erfassenden Lecks entspricht. Im Falle der eingangs genannten US-Norm weist das Referenzleck demnach einen Öffnungsquerschnitt von 0,5 mm auf.In order to diagnose the tightness of the tank 10 or the entire tank system, a leak diagnosis unit 28 connected to the activated carbon filter 14 is provided. The diagnostic unit 28 comprises a vane pump 30. The switching valve 32 already mentioned is connected upstream of the pump 30. A reference leak 36 is introduced into a separate line branch 34. In the example, the reference leak 36 is opened or closed by means of a magnetic slide valve 38. The respective dimensioning of the reference leak 36 is chosen such that it corresponds to the size of the leak to be detected. In the case of the US standard mentioned at the outset, the reference leak therefore has an opening cross section of 0.5 mm.
Das Umschaltventil 32 hat zwei Schaltstellungen. In der ersten Stellung wird die Pumpe 30 über den Aktivkohlefilter 14 mit dem Tank 10 druckleitend verbunden und pumpt damit Außenluft in den Tank 10. Während des Pum- pens der Frischluft in den Tank 10 wird die Stromaufnahme der Pumpe 30 kontinuierlich erfasst. Zur Durchführung einer Referenzmessung wird das Umschaltventil 32 vollständig geschlossen, so dass mittels des Magnetschiebeventils 38 nunmehr die Stromaufnahme der Pumpe 30 aufgrund des sich vor dem Referenzleck 36 aufbauenden Staudrucks erfasst werden kann. Die Ansteuerung der Pumpe 30 mittels der Steuereinheit 21 sowie das Auslesen der Stromaufnahmedaten erfolgt über entsprechende Steuer- und Datenleitungen 44, 46.The changeover valve 32 has two switching positions. In the first position, the pump 30 is connected to the tank 10 in a pressure-conducting manner via the activated carbon filter 14 and thus pumps outside air into the tank 10. The current consumption of the pump 30 is continuously recorded while the fresh air is being pumped into the tank 10. To carry out a reference measurement, the changeover valve 32 is completely closed, so that the current consumption of the pump 30 can now be detected by means of the magnetic slide valve 38 due to the dynamic pressure building up in front of the reference leak 36. The control of the pump 30 by means of the control unit 21 and the reading out of the current consumption data takes place via corresponding control and data lines 44, 46.
Die Figuren 2 und 3 zeigen zeitliche Verläufe der Steuerspannung U_UmschV des Umschaltventils 32, der Ansteuerung des TEV 20, des Pumpenstroms bzw. der Pumpen- Stromaufnahme I_Pumpe sowie des Drucks in der Tankanlage p_Tankanl., wie sie bei zwei unterschiedlichen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auftreten.Figures 2 and 3 show temporal profiles of the control voltage U_UmschV of the changeover valve 32, the control of the TEV 20, the pump current and the pump Current consumption I_Pumpe and the pressure in the tank system p_Tankanl., As they occur in two different configurations of the method according to the invention.
Wie aus der Fig. 2 zu ersehen, wird nach Bestromen des Umschaltventils 32 mit U_UmschV bei tl und bei schließend angesteuertem TEV 20 durch die Pumpe 30 ein Überdruck 100 in der Tankanlage erzeugt. Dabei wird die aufgrund des sich ausbildenenden Gegendrucks ebenfalls ansteigende Stromaufnahme 102 der Pumpe 30 kontinuierlich oder diskret in kurzen Zeitabständen erfasst. Steigt nun die Stromaufnahme 102, ausgehend von dem. Leerlaufström 104, um einen vorab empirisch zu bestimmenden ersten Schwellenwert I_Schwl an, so wird aus dem damit korrelierenden Druckaufbau 100 in der Tankanlage auf ein korrekt schließendes TEV 20 geschlossen. Dabei kann zumindest von einem, trotz schließender Ansteuerung, nicht mehr als minimal und damit unterhalb einer Diagnoseschwelle geöffneten TEV 20 ausgegangen werden.As can be seen from FIG. 2, after energizing the changeover valve 32 with U_UmschV at tl and when the TEV 20 is actuated by closing, an overpressure 100 is generated in the tank system by the pump 30. In this case, the current consumption 102 of the pump 30, which also increases due to the counterpressure that forms, is recorded continuously or discretely in short time intervals. Now the current consumption 102 increases, starting from the. Idle flow 104, in order to empirically determine a first threshold value I_Schwl, it is concluded from the pressure build-up 100 correlating therewith in the tank system that the TEV 20 is closing correctly. In this case, at least one, in spite of the closing control, no more than minimal and thus below a diagnostic threshold opened TEV 20.
Anschließend wird das TEV 20 bei t2 öffnend angesteuert 106, was bei tatsächlichem Öffnen des TEV 20 zu einem Druckabfall 108 in der Tankanlage und damit zu einem Abfall 110 der Stromaufnahme der Pumpe 30 führt. Bei Überschreiten des Betrags dieses Abfalls eines wiederum empirisch zu bestimmenden zweiten Schwellenwertes I_Schw2 wird auf ein korrekt öffnendes TEV 20 geschlossen. Der vorbeschriebene Zyklus von Druckaufbau 100 und Druckabbau 108 bei geschlossen 112 bzw. geöffnet 106 angesteuertem TEV 20 kann zur Erhöhung der Güte der Funktionsdiagnose, wie in dem Beispiel gezeigt, mehrfach wiederholt werden. So erfolgt hier ein zweiter Druckanstieg zwischen t3 und t4 und nachfolgend wieder ein Druckabfall zwischen t4 und t5.The TEV 20 is then activated 106 at t2, which, when the TEV 20 is actually opened, leads to a pressure drop 108 in the tank system and thus to a drop 110 in the current consumption of the pump 30. If the amount of this drop in a second threshold value I_Schw2, which is again to be determined empirically, is exceeded, a correctly opening TEV 20 is inferred. The above-described cycle of pressure build-up 100 and pressure reduction 108 with closed 112 or open 106 controlled TEV 20 can be repeated several times to increase the quality of the functional diagnosis, as shown in the example. So there is a second pressure increase between t3 and t4 and subsequently a pressure drop between t4 and t5.
Um darüber hinaus auch eine quantitative Unterscheidung zwischen ordnungsgemäßer und nicht-ordnungsgemäßer Funktion des TEV 20 zu ermöglichen, kann das TEV 20 mit unterschiedlichen Tastverhältnissen öffnend angesteuert werden, um bspw. durch Erfassen des zeitlichen Gradienten der Stromaufnahme I_Pumpe der Pumpe 30 den tatsächlichen, durch das TEV 20 hindurchfließenden Massenbzw. Volumenstrom berechnen zu können. Dabei kann sich bekanntermaßen der Zusammenhang DELTA_V/DELTA_t ist proportional zu DELTA_p/DELTA_t und DELTA_p/DELTA_t ist wiederum proportional zu DELTA_I/DELTA_t (mit V = Strömungsvolumen, p = Druck, I = Stromaufnahme, t = Zeit) zunutze gemacht werden.In order to also enable a quantitative distinction between the proper and improper function of the TEV 20, the TEV 20 can be controlled with different duty cycles to open, for example by detecting the time gradient of the current consumption I_Pumpe of the pump 30 the actual, by the TEV 20 flowing mass or To be able to calculate volume flow. As is known, the relationship DELTA_V / DELTA_t is proportional to DELTA_p / DELTA_t and DELTA_p / DELTA_t is again proportional to DELTA_I / DELTA_t (with V = flow volume, p = pressure, I = current consumption, t = time).
Die Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel in einer der Fig. 2 ähnlichen Darstellung, bei dem, im Unterschied zur Fig. 2, die TEV-Diagnose mittels einer Unterdruckmethode erfolgt. Bei zunächst schließend 200 angesteuertem TEV 20 wird die Pumpe 30 kurzzeitig aktiviert und ihre Stromaufnahme I_Pumpe unter Leerlauf 202 erfasst. Bei t2 wird das TEV 20 öffnend 204 angesteuert, wodurch sich aufgrund des bestehenden Saugrohrunterdrucks bei tatsächlichem Öffnen des TEV 20 ein Druckabbau 206 in der Tankanlage einstellt. Nach erneutem Schließen des TEV 20 bei t3 und erneutem Aktivieren der Pumpe 30 wird aus dem Unterschied des erfassten LeerlaufStroms 202 auf die Funktionsfähigkeit des TEV 20 geschlossen. Auch in diesem Ausführungsbeispiel werden die Zyklen mehrfach wiederholt und es können dabei, wie vorbeschrieben, ggf. unterschiedliche Tastverhältnisse zur Anwendung kommen.FIG. 3 shows a second exemplary embodiment in a representation similar to FIG. 2, in which, in contrast to FIG. 2, the TEV diagnosis is carried out using a negative pressure method. When the TEV 20 is initially activated 200, the pump 30 is briefly activated and its current consumption I_Pumpe under idle 202 detected. At t2, the TEV 20 is actuated opening 204, as a result of which a pressure reduction 206 occurs in the tank system due to the existing intake manifold vacuum when the TEV 20 is actually opened. After the TEV 20 has been closed again at t3 and the pump 30 has been activated again, the functionality of the TEV 20 is inferred from the difference in the detected idle current 202. In this exemplary embodiment, too, the cycles are repeated several times and, as described above, different duty cycles may be used.
Die vorbeschriebenen Verfahrensschritte zur Diagnose des TEV 20 lassen sich durch entsprechende Programmierung der Steuereinheit 21, bspw. durch Einbringen eines entsprechenden Programmcodes in einen EEPROM, realisieren. The above-described method steps for diagnosing the TEV 20 can be implemented by appropriate programming of the control unit 21, for example by inserting an appropriate program code into an EEPROM.

Claims

AnsprücheExpectations
Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines in einer Tankanlage insbesondere eines Kraftfahrzeuges angeordneten, mittels einer Steuereinheit (21) ansteuerbaren und mit einem Saugrohr (16) verbundenen Tankentlüftungsventils (20), wobei eine Druckquelle (30) zur Prüfung der Dichtheit der Tankanlage mittels Über- oder Unterdruck vorgesehen ist und wobei die Prüfung der Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils (20) anhand wenigstens einer Betriebsgröße (102) der Druckquelle (30) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Tankentluftungsventil (20) öffnend oder schließend angesteuert und eine bestimmte Druckänderung (100, 108) durchgeführt wird, und dass die wenigstens eine Betriebsgröße (102) der Druckquelle (30) erfasst und aus der erfassten Betriebsgröße (102) auf ein funktionsfähig öffnendes bzw. schließendes Tankentluftungsventil (20) geschlossen wird.Method for testing the functionality of a tank ventilation valve (20) arranged in a tank system, in particular of a motor vehicle, which can be controlled by means of a control unit (21) and connected to a suction pipe (16), a pressure source (30) for checking the tightness of the tank system by means of an overflow or Negative pressure is provided and the functionality of the tank ventilation valve (20) is checked on the basis of at least one operating variable (102) of the pressure source (30), characterized in that the tank ventilation valve (20) is controlled to open or close and a specific pressure change (100, 108) is carried out, and that the at least one operating variable (102) of the pressure source (30) is recorded and, based on the recorded operating variable (102), a closed, functional opening and closing of the tank ventilation valve (20).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tankentluftungsventil (20) schließend angesteuert (112) und mittels der Druckquelle (30) ein bestimmter Druckaufbau (100) in der Tankentlüftungsanlage durchgeführt wird, wobei die wenig- stens eine Betriebsgröße (102) der Druckquelle (30) erfasst und aus der erfassten Betriebsgröße (102) auf ein funktionsfähig schließendes Tankentluftungsventil (20) geschlossen wird, und dass das Tankentluftungsventil (20) nachfolgend öffnend angesteuert wird (106), bei dem erfolgenden Druckabfall (110) die wenigstens eine Betriebsgröße (102) der Druckquelle (30) erfasst und aus der erfassten Betriebsgröße (102) auf ein funktionsfähig öffnendes Tankentluftungsventil (20) geschlossen wird.A method according to claim 1, characterized in that the tank ventilation valve (20) is actuated in a closing manner (112) and by means of the pressure source (30) a certain pressure build-up (100) is carried out in the tank ventilation system, the low pressure At least one operating variable (102) of the pressure source (30) is detected and a closed function of the tank ventilation valve (20) is deduced from the detected operating parameter (102), and that the tank ventilation valve (20) is subsequently opened (106) when the pressure drops (110) the at least one operating variable (102) of the pressure source (30) is detected and the detected operating variable (102) is used to infer a functionally opening tank ventilation valve (20).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tankentluftungsventil (20) öffnend angesteuert wird (106) und dabei ein Druckabfall (108) in der Tankentlüftungsanlage erfolgt, wobei die wenigstens eine Betriebsgröße (110) der Druckquelle (30) erfasst und aus der erfassten Betriebsgröße (110) auf ein funktionsfähig öffnendes Tankentluftungsventil (20) geschlossen wird, und dass das Tankentluftungsventil (20) nachfolgend schließend angesteuert wird, bei dem erfolgenden Druckaufbau die wenigstens eine Betriebsgröße der Druckquelle (30) erfasst und aus der erfassten Betriebsgröße auf ein funktionsfähig schließendes Tankentluftungsventil (20) geschlossen wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the tank ventilation valve (20) is actuated opening (106) and there is a pressure drop (108) in the tank ventilation system, the at least one operating variable (110) of the pressure source (30) being detected and switched off the detected operating variable (110) is concluded that a functionally opening tank ventilation valve (20), and that the tank ventilation valve (20) is subsequently actuated in the closing manner, detects the at least one operating variable of the pressure source (30) when the pressure builds up and adjusts the operating variable to a functionally closing tank ventilation valve (20) is closed.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Betriebsgröße im Leerlauf (104) der Druckquelle (30) (Leerlaufbetriebsgröße) erfasst und aus der relativen Änderung der Betriebsgröße gegenüber der Leerlaufbetriebsgröße auf die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils (20) geschlossen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one operating variable in idle (104) of the pressure source (30) (Idle operating variable) is recorded and the functionality of the tank ventilation valve (20) is deduced from the relative change in the operating variable compared to the idling operating variable.
Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines in einer Tankanlage insbesondere eines Kraftfahrzeuges angeordneten, mittels einer Steuereinheit (21) ansteuerbaren und mit einem Saugrohr (16) verbundenen Tankentlüftungsventils (20), wobei eine Druckquelle (30) zur Prüfung der Dichtheit der Tankanlage mittels Über- oder Unterdruck vorgesehen ist und wobei die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils (20) anhand wenigstens einer Betriebsgröße der Druckquelle (30) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Tankentluftungsventil (20) schließend angesteuert wird (200), wobei die Druckquelle (30) kurzzeitig aktiviert und dabei die wenigstens eine Betriebsgröße (202) im Leerlauf der Druckquelle (30) (Leerlaufbetriebsgröße) erfasst wird, und dass das Tankentluftungsventil (20) nachfolgend öffnend angesteuert (204) und aus der relativen Änderung der wenigstens einen Betriebsgröße (I_Pumpe) der Druckquelle (30) gegenüber der Leerlaufbetriebsgröße auf die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils (20) geschlossen wird. Method for testing the functionality of a tank ventilation valve (20) arranged in a tank system, in particular of a motor vehicle, which can be controlled by means of a control unit (21) and connected to an intake manifold (16), a pressure source (30) for checking the tightness of the tank system by means of an overflow or Negative pressure is provided and the functionality of the tank ventilation valve (20) takes place on the basis of at least one operating variable of the pressure source (30), characterized in that the tank ventilation valve (20) is activated (200) in a closing manner, the pressure source (30) being activated briefly and thereby the at least one operating variable (202) is detected while the pressure source (30) is idling (idling operating variable), and that the tank ventilation valve (20) is subsequently actuated to open (204) and from the relative change in the at least one operating variable (I_Pumpe) of the pressure source (30) the idle operation size on the functional ig of the tank ventilation valve (20) is closed.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Über- bzw. Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes (I__Schwl, I_Schw2) der wenigstens einen Betriebsgröße der Druckquelle (30) auf die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils (20) geschlossen wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that when a predetermined threshold value (I__Schwl, I_Schw2) is exceeded or undershot, the at least one operating variable of the pressure source (30) is concluded as to the functionality of the tank ventilation valve (20).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Druckänderung wenigstens zweimal durchgeführt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the specific pressure change is carried out at least twice.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zweimaligen Druckänderungen mit jeweils unterschiedlichem Tastverhältnis erfolgen und aus dem Gradienten der Änderung der wenigstens einen Betriebsgröße der Druckquelle (30) auf das quantitative Funktionsverhalten des Tankentlüftungsventils (20) geschlossen wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the at least two pressure changes take place with different duty cycles and the gradient of the change in the at least one operating variable of the pressure source (30) is used to infer the quantitative functional behavior of the tank ventilation valve (20).
9. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.9. Control device for performing the method according to one of the preceding claims.
10. Tankleckdiagnosegerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 10. Tank leak diagnosis device for performing the method according to one of claims 1 to 8.
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