WO2004044413A1 - Verfahren zur ansteuerung eines regenerierventils eines kraftstoffdampf-rückhaltesystems - Google Patents

Verfahren zur ansteuerung eines regenerierventils eines kraftstoffdampf-rückhaltesystems Download PDF

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WO2004044413A1
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Wolfgang Ludwig
Matthias Wiese
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a regeneration valve according to the preamble of claim 1.
  • Modern vehicles with petrol engines have a fuel tank, in which the fuel vapors that emit gas during standstill are collected by an activated carbon filter in order to prevent damage to the environment.
  • activated carbon filters have only a limited capacity and must therefore be regenerated during vehicle operation in order to be able to absorb fuel vapors again. This regeneration of the activated carbon filter is carried out by flushing with fresh air, the fuel vapors accumulated in the activated carbon filter being released.
  • the activated carbon filter is connected to the intake manifold of the gasoline engine via a controllable tank ventilation valve, so that the gasoline engine sucks in fresh air through the activated carbon filter when the tank ventilation valve is open, thereby regenerating the activated carbon filter.
  • the fuel vapors flushed out of the activated carbon filter enter the intake manifold of the gasoline engine and thereby change the mixture ratio and the degree of filling, which leads to an increase in the engine torque.
  • this disruptive influence of the regeneration of the activated carbon filter can be compensated for by regulation, for example by changing the throttle valve position accordingly or adjusting the ignition angle.
  • regulation for example by changing the throttle valve position accordingly or adjusting the ignition angle.
  • a regulation to compensate for the disruptive influence of the regeneration of the activated carbon filter is often not possible, so that a correction is made via a suitable control.
  • the control is based on a physical model that requires knowledge of the valve characteristic of the tank ventilation valve.
  • the relationship between the pulse-width-modulated control signal for the tank ventilation valve and the corresponding valve position of the tank ventilation valve is therefore determined by the manufacturer in the case of the known controls and stored in a map so that the controller can access the stored relationship between the control signal and the associated valve position during operation To compensate for the disruptive influence of the regeneration of the activated carbon filter with a suitable control.
  • a disadvantage of this known method is the fact that the relationship between the pulse-width-modulated control signal for the tank ventilation valve and the resulting valve position can be subject to fluctuations, the fluctuations being based on manufacturing tolerances, contamination and aging effects and on temperature influences.
  • the conventional control to compensate for the disruptive influence of the regeneration of the activated carbon filter is therefore unsatisfactory.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for controlling a tank ventilation valve which enables better compensation of the disruptive influence of the regeneration of the activated carbon filter.
  • the invention encompasses the general technical teaching of determining the relationship between the control signal for the tank ventilation valve and the resulting valve position during operation as part of a calibration process. This offers the advantage that aging and pollution effects, manufacturing tolerances and temperature fluctuations are taken into account, which leads to a more precise determination of the relationship between the control signal and the resulting valve position.
  • the activated carbon filter is regenerated, the disruptive influence of the fuel vapors flushed out of the activated carbon filter can then be better compensated for.
  • the calibration process according to the invention is preferably carried out when the internal combustion engine is idling, the disruptive influence of the fuel vapors flushed out of the activated carbon filter preferably being compensated for by controls which are present anyway.
  • the idling speed can be measured and regulated by a motor intervention to a predetermined target value.
  • the fuel vapors flushed out of the activated carbon filter during its regeneration then initially lead to an increase in the engine torque and the resulting speed, this disturbance variable being corrected again by the engine intervention, thereby stabilizing the idling speed.
  • the air ratio of the exhaust gas of the internal combustion engine may be measured during the calibration process and to be adjusted to a predetermined target value.
  • the fuel vapors flushed out of the activated carbon filter during regeneration then initially lead to a change in the mixture ratio in the intake tract of the internal combustion engine, which also changes the air ratio of the exhaust gas. This change in the air ratio due to the regeneration of the active
  • the carbon filter is then compensated for by a suitable engine intervention, which stabilizes the air ratio.
  • the strength of the engine intervention required to regulate the disturbance variable during the regeneration of the activated carbon filter is a measure of the amount of fuel vapors flushed out and thus enables a conclusion to be drawn about the valve position of the tank ventilation valve. If, for example, a strong engine intervention is required to correct the disturbance variable during the regeneration of the activated carbon filter, this is based on a correspondingly large mass or volume flow from the activated carbon filter, which is only possible with a correspondingly wide open tank ventilation valve.
  • the motor intervention to compensate for the regeneration of the activated carbon filter during the calibration process can include various measures that can be used alone or in combination.
  • the throttle valve position can be changed in order to compensate for the fuel vapors flushed out of the activated carbon filter during regeneration.
  • the throttle valve can be closed completely or partially during the regeneration of the activated carbon filter, so that the sum of the mass or volume flow sucked in via the throttle valve and the mass flow or volume flow flushed out of the activated carbon filter remains as constant as possible during the regeneration of the activated carbon filter.
  • the engine intervention to compensate for the fuel vapors flushed out of the activated carbon filter during the regeneration can also consist in adjusting the ignition angle in order to change the engine torque accordingly.
  • the tank ventilation valve is opened completely, for example, a relatively large amount of fuel vapor flows into the intake tract of the internal combustion engine, as a result of which the degree of filling and thus the engine torque is increased.
  • the ignition angle can then be adjusted late to reduce the engine torque accordingly.
  • the invention does not necessarily require a complete determination of the valve characteristic of the tank ventilation valve. Rather, it is also possible to determine only individual support points of the valve characteristic.
  • the opening point of the tank ventilation valve ie the control signal at which the tank ventilation valve opens.
  • the engine intervention can be compared with a predetermined limit value. If the strength of the engine intervention required to compensate for the fuel vapor flushed out of the activated carbon filter exceeds the limit value, it can be assumed that the tank ventilation valve is open. If, on the other hand, the strength of the required engine intervention is below the limit value, this indicates a closed tank ventilation valve.
  • the engine intervention consists of a change in the throttle valve position
  • the change in the throttle valve position required for compensation can be compared with the limit value in order to determine the opening point of the tank ventilation valve.
  • the ignition angle adjustment required for compensation can change can be compared with the limit value in order to determine the opening point of the tank ventilation valve.
  • control signal for the tank ventilation valve can then be increased increasingly until the above-described comparison of the engine intervention with the predetermined limit value indicates that the tank ventilation valve has opened.
  • the associated valve position can then be derived from the required engine intervention, as already described above.
  • the control signal for the tank ventilation valve is preferably a pulse-width-modulated electrical signal, the pulse width determining the valve position of the tank ventilation valve.
  • a pulse width modulated signal instead of a pulse width modulated signal, another control signal is used, such as a pulse amplitude modulated signal.
  • the invention is not limited to tank ventilation valves for the gasoline engines mentioned at the outset, but can also be used in other internal combustion engines which are operated with volatile fuels.
  • the invention is not limited to fuel supply systems with an activated carbon filter for storing the outgassing fuel vapors. Rather, it is also possible to use another component instead of an activated carbon filter that can absorb the fuel vapors that gas out of the fuel tank in order to prevent environmental damage.
  • the invention is not limited to fuel supply systems in which the tank ventilation valve is arranged between the intake tract of the internal combustion engine and the activated carbon filter. Rather, the invention generally encompasses a method for controlling a regeneration valve of a fuel vapor retention system, wherein the regeneration valve can also be arranged elsewhere within the fuel supply system.
  • FIG. 1 shows a fuel supply system of an internal combustion engine with an exhaust gas catalytic converter
  • Flowchart and Figure 3 shows a valve characteristic of a vent valve.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 with an injection system, the internal combustion engine 1 being constructed in a conventional manner and therefore being shown only schematically.
  • the internal combustion engine 1 is controlled by an electronic control unit 2, the control unit 2 for example specifies the injection timing and the injection duration of the injection system.
  • the control unit 2 evaluates the measurement signals of an air mass sensor 3 and a lambda probe 4 as input signals, the air mass sensor 3 being arranged in an intake tract 5 of the internal combustion engine 1, while the lambda probe 4 is located on the exhaust side of the internal combustion engine 1 in an exhaust gas duct 6 located.
  • a throttle valve 7 is arranged in the intake tract 5 of the internal combustion engine 1, which controls the air mass flow drawn in by the internal combustion engine 1 and is set by the control unit 2.
  • a conventional three-way catalytic converter 8 is arranged in the exhaust gas duct 6.
  • a fuel tank 9 is provided for the fuel supply and is connected to the internal combustion engine 1 via a fuel line 10 which is only shown schematically.
  • the fuel tank 9 has a ventilation line 11 which opens into an activated carbon filter 12, the activated carbon filter 12 being able to temporarily store the fuel which is emitted from the fuel tank 9. This prevents outgassing fuel from escaping from the fuel tank 9, which would lead to environmental pollution.
  • the activated carbon filter 12 however, has only a limited storage capacity and must therefore occasionally be flushed with ambient air in order to flush out the stored fuel from the activated carbon filter 12.
  • the activated carbon filter 12 is therefore connected to the environment via a controllable valve 13, the valve 13 being controlled by the control unit 2.
  • the activated carbon filter 12 is a controllable valve 14 connected to the intake tract 5 of the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 therefore sucks in ambient air via the activated carbon filter 12, the fuel outgassing stored in the activated carbon filter 12 being flushed out and thereby enriching the mixture in the intake tract 5 of the internal combustion engine 1, which is caused by the lambda Probe 4 is measured.
  • the two valves 13 and 14 are thus opened until the lambda probe 4 no longer measures any enrichment of the mixture in the intake tract 5, since the entire fuel outgassing from the activated carbon filter 12 is then flushed out and the storage capacity of the Activated carbon filter 12 is thus restored.
  • the control unit 2 compensates for this disruptive influence of the regeneration of the activated carbon filter 12 by adjusting the throttle valve 7 and changing the ignition angle.
  • the control unit 2 takes into account the air ratio ⁇ measured by the lambda probe 4 in accordance with a predetermined physical model, which also includes the valve characteristic 17 of the valve 14 stored in a characteristic element, which is shown by way of example in FIG. 3.
  • the fuel tank 9 has a pressure sensor 15, which measures the pressure in the fuel tank 9 and is connected to the control unit 2 for evaluating the measurement signal.
  • a temperature sensor 16 is arranged in the fuel tank 9, which measures the fuel temperature and forwards it to the control unit 2. This allows partial consideration of the fuel temperature when determining the fuel quality from the outgassing behavior, whereby temperature-related measurement errors are avoided.
  • the control unit 2 While the internal combustion engine 1 is idling, the control unit 2 carries out a calibration process in order to determine the valve characteristic curve of the valve 14. Precise knowledge of the valve characteristic curve of the valve 14 is important so that the control unit 2 can subsequently compensate for the disruptive influence of the fuel vapors flushed out of the activated carbon filter 12 during the regeneration of the activated carbon filter 12 when the valve 14 is open.
  • the course of this calibration process is shown in FIGS. 2a to 2c in the form of a flow chart and is described below.
  • the automatic adaptation of the throttle valve position is switched off in a next step. Otherwise the system waits until the conditions for the calibration are fulfilled.
  • the speed n and the air ratio ⁇ are then regulated by the control unit 2 to the predetermined target values until the target values are reached.
  • the control variables such as the ignition angle and the position of the throttle valve 7, are then stored in this stationary idling operation. Knowledge of the control variables in the stationary idling operation is important in order to be able to subsequently derive the control deviation and the valve position of the valve 14 therefrom.
  • the pulse width PW is then increased by a predetermined incremental value ⁇ PW and the valve 14 is actuated with the increased pulse width PW.
  • valve characteristic curve 17 is then determined in the steps of the calibration method according to the invention shown in FIG. 2c.
  • the pulse width PW is increased several times in succession by the incremental value .DELTA.PW, waiting in each case until the speed n and the air ratio ⁇ are adjusted to the specified target values.
  • control variables that are required to compensate for the fuel vapors extracted from the activated carbon filter 12 are determined in each case.
  • the associated valve position Q is then determined from these controlled variables, as a result of which a reference point (Q i7 PWi) is known in each case.
  • valve characteristic curve 17 The individual support points of the valve characteristic curve 17 are then stored in a characteristic curve element and used during normal operation of the internal combustion engine 1 in order to compensate for the fuel vapors flushed out of the activated carbon filter 12 during the regeneration of the activated carbon filter 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Regenerierventil (14) eines Kraftstoffdampf-Rückhaltesystems, insbesondere eines Tankentlüftungsventils zur Regeneration eines Aktivkohlefilters (12), bei dem das Regenerierventil (14) mit einem Steuersignal angesteuert wird, wobei das Steuersignal einer bestimmten Ventilstellung des Regenerierventils (14) entspricht. Es wird vorgeschlagen, dass der Zusammenhang (17) zwischen dem Steuersignal und der resultierenden Ventilstellung des Regenerierventils (14) in einem Kalibrierungsvorgang ermittelt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Ansteuerung eines Regenerierventils eines Kraftstoffdampf-Rückhaitesystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Regenerierventils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Moderne Kraftfahrzeuge mit Ottomotoren verfügen über einen Kraftstofftank, bei dem die während des Stillstands ausgasenden Kraftstoffdämpfe durch einen Aktivkohlefilter aufgefangen werden, um eine UmweltSchädigung zu verhindern. Derartige Aktivkohlefilter weisen jedoch nur ein begrenztes Fassungsvermögen auf und müssen deshalb während des Fahrzeugbetriebs re- generiert werden, um anschließend wieder Kraftstoffdämpfe aufnehmen zu können. Diese Regeneration des Aktivkohlefilters erfolgt durch Spülung mit Frischluft, wobei die in dem Aktivkohlefilter angesammelten Kraftstoffdämpfe freigesetzt werden. Der Aktivkohlefilter ist hierzu über ein steuerbares Tankentlüftungsventil mit dem Saugrohr des Ottomotors verbunden, so dass der Ottomotor bei geöffnetem Tankentlüftungsventil durch den Aktivkohlefilter Frischluft ansaugt und den Aktivkohlefilter dadurch regeneriert.
Während der Regeneration des Aktivkohlefilters gelangen die aus dem Aktivkohlefilter freigespülten Kraftstoffdämpfe in das Saugrohr des Ottomotors und ändern dadurch das Gemischverhältnis und den Füllungsgrad, was zu einer Erhöhung des Motormoments führt .
Im Betrieb derartiger Ottomotoren kann dieser störende Ein- fluss der Regeneration des Aktivkohlefilters durch eine Regelung kompensiert werden, indem beispielsweise die Drosselklappenstellung entsprechend verändert oder der Zündwinkel verstellt wird. Bei einem dynamischen Betrieb eines solchen Ottomotors ist jedoch eine derartige Regelung zur Kompensation des störenden Einflusses der Regeneration des Aktivkohlefilters oftmals nicht möglich, so dass eine Korrektur über eine geeignete Steuerung erfolgt. Die Steuerung beruht hierbei auf einem physikalischen Modell, dass die Kenntnis der Ventilkennlinie des Tankentluftungsventils voraussetzt. Der Zusammenhang zwischen dem pulsweitenmodulierten Steuersignal für das Tankentlüftungsventil und der entsprechenden Ventilstellung des Tankentluftungsventils wird deshalb bei den bekannten Steuerungen herstellerseitig ermittelt und in einem Kennfeld abgespeichert, so dass die Steuerung im Betrieb auf den gespeicherten Zusammenhang zwischen dem Steuersignal und der zugehörigen Ventilstellung zurückgreifen kann, um den störenden Einfluss der Regeneration des Aktivkohlefilters durch eine geeignete Steuerung zu kompensieren.
Nachteilig an diesem bekannten Verfahren ist die Tatsache, dass der Zusammenhang zwischen dem pulsweitenmodulierten Steuersignal für das Tankentlüftungsventil und der resultierenden Ventilstellung Schwankungen unterliegen kann, wobei die Schwankungen auf Fertigungstoleranzen, Verschmutzungs- und Alterungseffekten sowie auf Temperatureinflüssen beruhen. Die herkömmliche Steuerung zur Kompensation des störenden Einflusses der Regeneration des Aktivkohlefilters arbeitet deshalb unbefriedigend.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Tankentluftungsventils zu schaffen, das eine bessere Kompensation des störenden Einflusses der Regeneration des Aktivkohlefilters ermöglicht.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem bekannten Verfahren zur Ansteuerung eines Tankentluftungsventils gemäß dem Ober- begriff des Anspruchs 1, durc die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, den Zusammenhang zwischen dem Steuersignal für das Tankentlüftungsventil und der resultierenden Ventilstellung während des Betriebs im Rahmen eines Kalibrierungsvorgangs zu ermitteln. Dies bietet den Vorteil, dass Alterungs- und Verschmutzungseffekte, Fertigungstoleranzen sowie TemperaturSchwankungen berücksichtigt werden, was zu einer genaueren Bestimmung des Zusammenhangs zwischen dem Steuersignal und der resultierenden Ventilstellung führt. Bei einer Regeneration des Aktiv- kohlefilters kann der störende Einfluss der aus dem Aktivkohlefilter freigespülten Kraftstoffdämpfe dann besser kompensiert werden.
Der erfindungsgemäße Kalibrierungsvorgang wird vorzugsweise im Leerlauf der Brennkraftmaschine durchgeführt, wobei der störende Einfluss der aus dem Aktivkohlefilter freigespülten Kraftstoffdämpfe vorzugsweise durch ohnehin vorhandene Regelungen kompensiert wird.
Beispielsweise kann dabei die Leerlaufdrehzahl gemessen und durch einen Motoreingriff auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt werden. Die aus dem Aktivkohlefilter bei dessen Regeneration ausgespülten Kraftstoffdämpfe führen dann zunächst zu einer Erhöhung des Motormoments und der resultierenden Drehzahl, wobei diese Störgröße durch den Motoreingriff wieder ausgeregelt wird, wodurch die Leerlaufdrehzahl stabilisiert wird.
Es ist jedoch auch möglich, dass während des Kalibrierungs- Vorgangs die Luftzahl des Abgases der Brennkraftmaschine gemessen und auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelt wird. Die aus dem Aktivkohlefilter während der Regeneration ausgespülten Kraftstoffdämpfe führen dann zunächst zu einer Änderung des Gemischverhältnisses im Ansaugtrakt der Brennkraft- maschine, wodurch sich auch die Luftzahl des Abgases ändert. Diese Änderung der Luftzahl durch die Regeneration des Aktiv- kohlefilters wird dann durch einen geeigneten Motoreingriff kompensiert, wodurch die Luftzahl stabilisiert wird.
Die Stärke des während der Regeneration des Aktivkohlefilters zur Ausregelung der Störgröße erforderlichen Motoreingriffs ist hierbei ein Maß für die Menge der freigespülten Kraftstoffdämpfe und ermöglicht damit einen Rückschluss auf die Ventilstellung des Tankentluftungsventils. Falls beispielsweise ein starker Motoreingriff erforderlich ist, um bei der Regeneration des Aktivkohlefilters die Störgröße auszuregeln, so beruht dies auf einem entsprechend großen Massen- bzw. Volumenstrom aus dem Aktivkohlefilter, der nur bei einem entsprechend weit geöffneten Tankentlüftungsventil möglich ist. Falls dagegen kein oder nur ein kleiner Motoreingriff erfor- derlich ist, um während der Regeneration des Aktivkohlefilters die Störgröße auszuregeln, so deutet dies darauf hin, dass das Tankentlüftungsventil geschlossen oder nur geringfügig geöffnet ist, so dass nur ein geringer Massen- bzw. Volumenstrom aus dem Aktivkohlefilter in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine abgesaugt wird.
Der Motoreingriff zur Kompensation der Regeneration des Aktivkohlefilters während des Kalibrierungsvorgangs kann verschiedene Maßnahmen umfassen, die allein oder in Kombination verwendet werden können.
Beispielsweise kann die Drosselklappenstellung verändert werden, um die während der Regeneration aus dem Aktivkohlefilter ausgespülten Kraftstoffdämpfe zu kompensieren. So kann die Drosselklappe während der Regeneration des Aktivkohlefilters ganz oder teilweise geschlossen werden, damit die Summe des über die Drosselklappe angesaugten Massen- bzw. Volumenstroms und dem aus dem Aktivkohlefilter ausgespülten Massen- bzw. Volumenstrom während der Regeneration des Aktivkohlefilters möglichst konstant bleibt. Darüber hinaus kann der Motoreingriff zur Kompensation der während der Regeneration aus dem Aktivkohlefilter ausgespülten Kraftstoffdämpfe auch darin bestehen, den Zündwinkel zu verstellen, um das Motormoment entsprechend zu verändern. Falls das Tankentlüftungsventil beispielsweise vollständig geöffnet wird, so strömt relativ viel Kraftstoffdampf in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, wodurch der Füllungsgrad und damit das Motormoment erhöht wird. Der Zündwinkel kann dann nach spät verstellt werden, um das Motormoment entspre- chend zu verringern.
Die Erfindung erfordert nicht zwingend eine vollständige Bestimmung der Ventilkennlinie des Tankentluftungsventils. Es ist vielmehr auch möglich, nur einzelne Stützstellen der Ven- tilkennlinie zu ermitteln.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei der Öffnungspunkt des Tankentluftungsventils, also das Steuersignal, bei dem das Tankentlüftungsventil öffnet. Zur Bestimmung dieses Öffnungs- punkts kann der Motoreingriff mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen werden. Falls die Stärke des zur Kompensation des aus dem Aktivkohlefilter ausgespülten Kraftstoffdampfs erforderlichen Motoreingriffs den Grenzwert überschreitet, so kann davon ausgegangen werden, dass das Tankentlüftungsventil geöffnet ist. Falls die Stärke des erforderlichen Motoreingriffs dagegen unter dem Grenzwert liegt, so deutet dies auf ein geschlossenes Tankentlüftungsventil hin.
Falls der Motoreingriff aus einer Änderung der Drosselklap- penstellung besteht, so kann der zur Kompensation erforderliche Änderungswinkel der Drosselklappenstellung mit dem Grenzwert verglichen werden, um den Öffnungspunkt des Tankentluftungsventils zu ermitteln.
Wenn der Motoreingriff dagegen eine Zündwinkelverstellung urα- fasst, so kann die zur Kompensation erforderliche Zündwinkel- änderung mit dem Grenzwert verglichen werden, um den Öffnungspunkt des Tankentluftungsventils zu bestimmen.
Zur Bestimmung des Öffnungspunkts des Tankentluftungsventils kann das Steuersignal für das Tankentluftungsventils dann zunehmend gesteigert werden, bis der vorstehend beschriebene Vergleich des Motoreingriffs mit dem vorgegebenen Grenzwert anzeigt, dass das Tankentlüftungsventil geöffnet hat. Aus dem dafür erforderlichen Motoreingriff lässt sich dann die zuge- hörige Ventilstellung ableiten, wie bereits vorstehend beschrieben wurde .
Auf diese Weise ist es auch möglich, zusätzlich zu dem Öffnungspunkt weitere Stützstellen der Ventilkennlinie zu bestimmen. Hierzu werden nacheinander weitere Werte des Steuersignals für das Tankentlüftungsventil eingestellt, wobei jeweils der Motoreingriff ermittelt wird, der zur Kompensation der aus dem Aktivkohlefilter ausgespülten Kraftstoffdämpfe erforderlich. Aus dem jeweiligen Motoreingriff kann dann die zugehörige Ventilstellung abgeleitet werden, wie vorstehend beschrieben wurde. Auf diese Weise können dann mehrere Stützstellen der Ventilkennlinie ermittelt werden, wobei jede Stützstelle aus einem Wert des Steuersignals für das Tankentlüftungsventil und der Ventilstellung besteht.
Das Steuersignal für das Tankentlüftungsventil ist vorzugsweise ein pulsweitenmoduliertes elektrisches Signal, wobei die Pulsweite die Ventilstellung des Tankentluftungsventils bestimmt. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass anstelle eines pulsweitenmodulierten Signal ein anderes Steuersignal verwendet wird, wie beispielsweise ein pulsamp- lituden oduliertes Signal.
Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf Tankentlüftungs- ventile für die eingangs erwähnten Ottomotoren beschränkt, sondern auch bei anderen Brennkraftmaschinen einsetzbar, die mit flüchtigen Kraftstoffen betrieben werden. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf Kraftstoffversorgungssysteme mit einem Aktivkohlefilter zur Speicherung der ausgasenden Kraftstoffdämpfe beschränkt. Es ist vielmehr auch rαög- lieh, dass anstelle eines Aktivkohlefilters ein anderes Bauteil verwendet wird, das die aus dem Kraftstofftank ausgasenden Kraftstoffdämpfe aufnehmen kann, um eine UmweltSchädigung zu verhindern.
Ferner ist die Erfindung nicht auf KraftstoffVersorgungssysteme beschränkt, bei denen das Tankentlüftungsventil zwischen dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und dem Aktivkohlefilter angeordnet ist. Die Erfindung umfasst vielmehr allgemein ein Verfahren zur Ansteuerung eines Regenerierventils eines Kraftstoffdampf-Rückhaltesystems, wobei das Regenerierventil auch an anderer Stelle innerhalb des Kraftstoffversorgungssystems angeordnet sein kann.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüche enthalten oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraft- maschine mit einem Abgaskatalysator,
Figur 2a-2c das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines
Flussdiagramms sowie Figur 3 eine Ventilkennlinie eines Entlüftungsventils.
Die Darstellung in Figur 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Einspritzanlage, wobei die Brennkraftmaschine 1 in herkömmlicher Weise aufgebaut ist und deshalb nur schematisch dargestellt ist.
Die Brennkraftmaschine 1 wird durch eine elektronische Steuereinheit 2 angesteuert, wobei die Steuereinheit 2 beispiels- weise den Einspritzzeitpunkt sowie die Einspritzdauer der Einspritzanlage vorgibt.
Als Eingangssignale wertet die Steuereinheit 2 die Messsignale eines Luftmassensensors 3 sowie einer Lambda-Sonde 4 aus, wobei der Luftmassensensor 3 in einem Ansaugtrakt 5 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist, während sich die Lambda- Sonde 4 auf der Auslassseite der Brennkraftmaschine 1 in einem Abgaskanal 6 befindet.
Darüber hinaus ist in dem Ansaugtrakt 5 der Brennkraftmaschine 1 auch eine Drosselklappe 7 angeordnet, die den von der Brennkraftmaschine 1 angesaugten Luftmassenstrom steuert und von der Steuereinheit 2 eingestellt wird.
Ferner ist in dem Abgaskanal 6 ein herkömmlicher Drei-Wege- Katalysator 8 angeordnet.
Zur Kraftstoffversorgung ist ein Kraftstoffbehälter 9 vorge- sehen, der mit der Brennkraftmaschine 1 über eine nur schematisch dargestellte Kraftstoffleitung 10 verbunden ist.
Darüber hinaus weist der Kraftstoffbehälter 9 eine Entlüftungsleitung 11 auf, die in einen Aktivkohlefilter 12 mündet, wobei der Aktivkohlefilter 12 den aus dem Kraftstoffbehälter 9 ausgasenden Kraftstoff Zwischenspeichern kann. Hierdurch wird verhindert, dass ausgasender Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 9 austritt, was zu einer Umweltverschmutzung führen würde.
Der Aktivkohlefilter 12 hat jedoch nur eine begrenzte Speicherfähigkeit und muss deshalb gelegentlich mit Umgebungsluft gespült werden, um den gespeicherten Kraftstoff aus dem Aktivkohlefilter 12 auszuspülen. Der Aktivkohlefilter 12 ist deshalb über ein steuerbares Ventil 13 mit der Umgebung verbunden, wobei das Ventil 13 von der Steuereinheit 2 angesteuert wird. Darüber hinaus ist der Aktivkohlefilter 12 über ein steuerbares Ventil 14 mit dem Ansaugtrakt 5 der Brennkraftmaschine 1 verbunden.
Im geöffneten Zustand der Ventile 13 und 14 saugt die Brenn- kraftmaschine 1 also Umgebungsluft über den Aktivkohlefilter 12 an, wobei die in dem Aktivkohlefilter 12 gespeicherten Kraftstoffausgasungen ausgespült werden und dadurch das Gemisch in dem Ansaugtrakt 5 der Brennkraftmaschine 1 anfetten, was von der Lambda-Sonde 4 gemessen wird. Zum Spülen des Ak- tivkohlefilters 12 werden die beiden Ventile 13 und 14 also solange geöffnet, bis die Lambda-Sonde 4 keine Anfettung des Gemischs in dem Ansaugtrakt 5 mehr misst, da dann die gesamten Kraftstoffausgasungen aus dem Aktivkohlefilter 12 ausgespült sind und die Speicherfähigkeit des Aktivkohlefilters 12 somit wieder hergestellt ist.
Während der Spülung des Aktivkohlefilters 12 wird der Füllungsgrad der Brennkraftmaschine 1 durch die aus dem Aktivkohlefilter 12 ausgespülten Kraftstoffdämpfe erhöht, was mit einer Leistungssteigerung verbunden ist. Die Steuereinheit 2 kompensiert diesen störenden Einfluss der Regeneration des Aktivkohlefilters 12 jedoch durch eine Verstellung der Drosselklappe 7 und eine Änderung des Zündwinkels. Hierbei berücksichtigt die Steuereinheit 2 die von der Lambda-Sonde 4 gemessene Luftzahl λ entsprechend einem vorgegebenen physikalischen Modell, in das auch die in einem Kennlinienglied gespeicherte Ventilkennlinie 17 des Ventils 14 eingeht, die exemplarisch in Figur 3 dargestellt ist.
Darüber hinaus weist der Kraftstoffbehälter 9 einen Drucksensor 15 auf, der den Druck in dem Kraftstoffbehälter 9 misst und zur Auswertung des Messsignals mit der Steuereinheit 2 verbunden ist.
Schließlich ist in dem Kraftstoffbehälter 9 noch ein Temperatursensor 16 angeordnet, der die Kraftstofftemperatur misst und an die Steuereinheit 2 weitergibt. Dies ermöglicht vor- teilhaft eine Berücksichtigung der Kraftstofftemperatur bei der Bestimmung der Kraftstoffqualität aus dem Ausgasungsverhalten, wodurch temperaturbedingte Messfehler vermieden werden.
Während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine 1 führt die Steuereinheit 2 einen Kalibrierungsvorgang durch, um die Ventilkennlinie des Ventils 14 zu ermitteln. Die genaue Kenntnis der Ventilkennlinie des Ventils 14 ist wichtig, damit die Steuereinheit 2 anschließend im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 während der Regeneration des Aktivkohlefilters 12 bei geöffnetem Ventil 14 den störenden Einfluss der aus dem Aktivkohlefilter 12 ausgespülten Kraftstoffdämpfe kompensieren kann. Der Ablauf dieses Kalibrierungsvorgangs ist in den Figuren 2a bis 2c in Form eines Flussdiagramms dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Zu Beginn des Kalibrierungsvorgangs wird zunächst geprüft, ob die Bedingungen für die Kalibrierung erfüllt sind. Dies ist dann der Fall, wenn die Brennkraftmaschine 1 im Leerlauf betrieben wird, da dann die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1 und die Luftzahl λ auf vorgegebene Sollwerte geregelt wird.
Falls die Bedingungen für die Kalibrierung erfüllt sind, wird in einem nächsten Schritt die automatische Adaption der Drosselklappenstellung abgeschaltet. Andernfalls wird abgewartet, bis die Bedingungen für die Kalibrierung erfüllt sind.
Anschließend wird dann das Ventil 14 in einem nächsten Schritt geschlossen, indem das Ventil 14 mit einem pulsweitenmodulierten Steuersignal mit der Pulsweite PW=0 angesteuert wird.
Darauf hin werden dann die Drehzahl n und die Luftzahl λ von der Steuereinheit 2 auf die vorgegebenen Sollwerte geregelt, bis die Sollwerte erreicht sind. In diesem stationären Leerlaufbetrieb werden dann die Regelgrößen gespeichert, wie der Zündwinkel und die Stellung der Drosselklappe 7. Die Kenntnis der Regelgrößen im stationären Leerlaufbetrieb ist wichtig, um anschließend die Regelabwei- chung und daraus die Ventilstellung des Ventils 14 ableiten zu können.
Es folgt dann in Figur 2b die Erhöhung der Pulsweite PW um einen vorgegebenen Inkrementalwert ΔPW und die Ansteuerung des Ventils 14 mit der erhöhten Pulsweite PW.
Dann wird die Drehzahl n und die Luftzahl λ wieder ausgeregelt, bis der stationäre Leerlaufbetrieb erreicht ist.
Dabei werden wieder die Regelgrößen gespeichert, die zur Ausregelung der Störung erforderlich sind.
Falls diese neuen Regelgrößen mit den zuvor im stationären Leerlaufbetrieb ermittelten Regelgrößen übereinstimmen, so wurde der Füllungsgrad der Brennkraftmaschine 1 noch nicht durch Kraftstoffdämpfe aus dem Aktivkohlefilter 12 erhöht, so dass man davon ausgehen kann, dass das Ventil 14 bei der Pulsweite PW noch geschlossen ist. Die Pulsweite PW wird dann solange erhöht, bis die neuen Re- gelgrößen von den eingangs für den stationären Leerlaufbetrieb ermittelten Regelgrößen signifikant abweichen, was auf ein geöffnetes Ventil 14 hindeutet. Die aktuelle Pulsweite PW ist dann gleich der Pulsweite PWMINJ bei der das Ventil 12 Öffnet, wie anhand der Ventilkennlinie 17 in Figur 3 darge- stellt ist.
In den in Figur 2c dargestellten Schritten des erfindungsgemäßen Kalibrierungsverfahrens wird dann noch der weitere Verlauf der Ventilkennlinie 17 ermittelt.
Hierzu wird die Pulsweite PW mehrfach nacheinander um den Inkrementalwert ΔPW erhöht, wobei jeweils abgewartet wird, bis die Drehzahl n und die Luftzahl λ auf die vorgegebenen Sollwerte eingeregelt sind.
Dabei werden jeweils die Regelgrößen ermittelt, die zur Kom- pensation der aus dem Aktivkohlefilter 12 abgesaugten Kraftstoffdämpfe erforderlich sind.
Aus diesen Regelgrößen wird dann die zugehörigen Ventilstellung Q ermittelt, wodurch jeweils eine Stützstelle (Qi7 PWi) bekannt ist.
Auf diese Weise werden nacheinander zahlreiche Stützstellen der Ventilkennlinie 17 ermittelt, bis die Pulsweite PW einen vorgegebenen Maximalwert PWMAX überschreitet.
Die einzelnen Stützstellen der Ventilkennlinie 17 werden dann in einem Kennlinienglied abgespeichert und während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine 1 verwendet, um die bei der Regeneration des Aktivkohlefilters 12 aus dem Aktivkohle- filter 12 ausgespülten Kraftstoffdämpfe zu kompensieren.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die eben- falls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ansteuerung eines Regenerierventils (14) eines Kraftstoffdampf-Rückhaltesystems (12) für eine Brenn- kraftmaschine (1) , insbesondere eines Tankentluftungsventils zur Regeneration eines Aktivkohlefilters, bei dem das Regenerierventil (14) mit einem Steuersignal (PW) angesteuert wird, wobei das Steuersignal (PW) einer bestimmten Ventilstellung (Q) des Regenerierventils (14) entspricht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Zusammenhang (17) zwischen dem Steuersignal (PW) und der resultierenden Ventilstellung (Q) des Regenerierventils (14) in einem Kalibrierungsvorgang ermittelt wird.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte:
- Öffnen des Regenerierventils (14) zur Regeneration des Kraftstoffdampf-Rückhaltesystems (12) durch Ansteuerung mit einem vorgegebenen Steuersignal (PW)
- Absaugen von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffdampf-Rückhaltesystem (12) in die Brennkraftmaschine (1)
- Kompensation der durch den abgesaugten Kraftstoffdampf veränderten Gemischzusammensetzung durch einen Motorein- griff
- Bestimmung des Zusammenhangs (17) zwischen dem Steuersignal (PW) und der resultierenden Ventilstellung (Q) des Re-' generierventils (14) aus dem vorgegebenen Steuersignal (PW) und dem zur Kompensation erforderlichen Motorein- griff.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Motoreingriff zur Kompensation der veränderten Ge- mischzusammensetzung eine Zündwinkelverstellung umfasst.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Motoreingriff zur Kompensation der veränderten Gemischzusammensetzung ein Änderung der Drosselklappenstellung umfasst.
5. Betriebsverfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) gemessen und während der Regeneration des Kraftstoffdampf-Rückhaltesystems (12) durch den Motoreingriff auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt wird.
6. Betriebsverfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Luftzahl des Abgases der Brennkraftmaschine (1) gemessen und während der Regeneration des Kraftstoffdampf-Rück- haltesystems (12) durch den Motoreingriff auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt wird.
7. Betriebsverfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei dem Kalibrierungsvorgang der Motoreingriff ermittelt und mit mindestens einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, um das Steuersignal zu ermitteln, bei dem das Regenerierventil (14) öffnet.
8. Betriebsverfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass aus dem zur Kompensation erforderlichen Motoreingriff die Ventilstellung (Q) des Regenerierventils (14) ermittelt wird.
9. Betriebsverfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
- Sequentielle Ansteuerung des Regenerierventils (14) mit verschiedenen Werte des Steuersignals (PW)
- Regelung der Drehzahl (n) und/oder der Luftzahl (λ) der Brennkraftmaschine (1) auf vorgegebene Sollwerte bei jedem Wert des Steuersignals (PW) und Ermittlung des dafür erforderlichen Motoreingriffs - Ableitung der Ventilstellung (Q) des Regenerierventils
(14) aus dem Motoreingriff bei jedem Wert des Steuersignals (PW)
- Speicherung der einzelnen Werte des Steuersignals (PW) und der resultierenden Ventilstellung als Stützstellen einer Ventilkennlinie.
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