WO2022122771A1 - Verfahren zum betreiben einer kraftstofftankanordnung für ein kraftfahrzeug sowie entsprechende kraftstofftankanordnung - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer kraftstofftankanordnung für ein kraftfahrzeug sowie entsprechende kraftstofftankanordnung Download PDF

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WO2022122771A1
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fuel tank
valve
shut
tank
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PCT/EP2021/084670
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Inventor
Oliver Grunwald
Aleksandar Tesic
Original Assignee
Audi Ag
Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • 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
    • F02M25/0836—Arrangement of valves controlling the admission of fuel vapour to an engine, e.g. valve being disposed between fuel tank or absorption canister and intake manifold
    • 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
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    • F02M25/0818—Judging failure of purge control system having means for pressurising the evaporative emission space
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    • F02M25/0854—Details of the absorption canister

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a fuel tank arrangement for a motor vehicle, the fuel tank arrangement having a fuel tank, a hydrocarbon filter and a pump, and the fuel tank being connected via a tank shut-off valve to the hydrocarbon filter and the hydrocarbon filter being connected via the pump to the outside of the fuel tank arrangement and on the other hand is fluidically connected via a scavenging valve to an intake tract of an internal combustion engine.
  • the invention further relates to a fuel tank arrangement for a motor vehicle.
  • the publication DE 10 2015 221 536 A1 is known from the prior art.
  • This describes a device for diagnosing a tank leak in a fuel tank in a motor vehicle, the fuel tank being connected to the intake tract of an internal combustion engine via a ventilation line, the internal combustion engine being able to be charged by means of a pressure generator, the fuel tank being able to be pressurized with compressed air by means of a pressure generated in the pressure generator , a valve being arranged in the ventilation line, via which the fuel tank can be pressurized with compressed air, the valve being closable after pressure has been applied in such a way that the ventilation line is blocked, and a pressure sensor for diagnosing the tank leakage being in the ventilation line or in the fuel tank is arranged.
  • the document DE 10 2012 007 214 A1 describes a device for leak testing of a fuel system for a motor vehicle with a first reservoir and a second reservoir, each with a storage medium for irreversibly binding volatile fuel components, the first reservoir and the second reservoir having at least one tank vent line are connected to a fuel tank and via at least one intake line to an intake tract of an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the second accumulator has a smaller accumulator volume than the first accumulator and can be acted upon during the leak test by a flow of the volatile fuel components guided through the tank ventilation line and the intake line from the fuel tank to the internal combustion engine, with a throttle element being installed upstream of the second accumulator in the direction of flow to reduce a Flow cross-sectional area is arranged.
  • the object of the invention is to propose a method for operating a fuel tank arrangement for a motor vehicle which has advantages over known methods, in particular serves to carry out a leak test of the fuel tank arrangement more reliably with less energy consumption.
  • a method for operating a fuel tank arrangement for a motor vehicle with the features of claim 1 . It is provided that when the pressure in the fuel tank is greater than a pressure threshold value, a first leakage test operating mode is carried out, in which a check valve arranged fluidically between the pump and the outside environment is closed and the tank shut-off valve is opened and then during a test period by means a pressure sensor arranged in the fuel tank measures the pressure in the fuel tank and, if a difference threshold value is exceeded by a pressure difference of a pressure drop in the pressure over a specific period of time, a leak in the fuel tank arrangement is detected.
  • Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.
  • the fuel tank arrangement is preferably part of the motor vehicle, but can of course also be present separately from it.
  • the fuel tank arrangement comprises at least the fuel tank, the hydrocarbon filter and the pump as essential components.
  • the tank shut-off valve and the flushing valve are provided.
  • the fuel tank is used for temporary storage of fuel, which is used at least temporarily for operating a drive device of the motor vehicle.
  • the drive device is used to drive the motor vehicle, ie to provide a drive torque aimed at driving the motor vehicle.
  • the drive torque is generated by the drive device with the aid of the drive unit, to which fuel taken from the fuel tank is supplied for this purpose.
  • the fuel tank is designed as a so-called pressure tank. This means that it is normally closed, by means of the tank shut-off valve, which is placed fluidly between the fuel tank and the hydrocarbon filter.
  • an overpressure can occur in the fuel tank, which is caused by fuel that has gone into the gas phase, in particular by vaporization and/or evaporation.
  • the overpressure is to be understood as meaning that a pressure is present in the fuel tank which is higher than a pressure present in the external environment of the fuel tank arrangement. If the pressure present in the fuel tank is discussed in the context of this description, this can be understood as an absolute pressure. However, the pressure is preferably present as a relative pressure in relation to a reference pressure, the pressure in the external environment preferably being used as the reference pressure.
  • a fuel filler line is fluidically connected to the fuel tank and has a tank opening on its side facing away from the fuel tank, which can be closed by means of a tank cap.
  • Above the fuel filler line can be used to supply fuel to the fuel tank, for example from a tap or the like.
  • the tank opening must be released and the tank cover opened accordingly or relocated with respect to the tank opening.
  • the fuel can then be introduced through the tank opening into the fuel filler line and through this into the fuel tank. If the overpressure is present in the fuel tank when the tank cap is opened, this is abruptly reduced when the tank cap is opened through the tank opening in the direction of the outside environment.
  • the fuel tank is preferably vented from time to time, in particular before the tank cap is opened.
  • the tank shut-off valve is opened so that the fluid present in the fuel tank, which consists in particular of air and gaseous fuel or hydrocarbons, can flow towards the outside of the fuel tank arrangement.
  • the fluid flowing toward the outside environment flows through the hydrocarbon filter.
  • the hydrocarbon filter preferably has a filter body made of activated carbon and/or consists at least partially of activated carbon.
  • the fuel or hydrocarbon filtered out of the fluid is temporarily stored in the hydrocarbon filter. Entry of the fuel or the hydrocarbon into the hydrocarbon filter is reversible in this respect.
  • the hydrocarbon filter can also be referred to as a hydrocarbon buffer store.
  • the hydrocarbon filter Since the hydrocarbon filter only has a limited absorption capacity for fuel or hydrocarbons, it has to be flushed from time to time. A negative pressure, which is present in the intake tract of the internal combustion engine, is used for this purpose. During flushing, the tank shut-off valve is closed and the flushing valve is open. Correspondingly, the air conveyed by the pump flows through the hydrocarbon filter and in doing so absorbs the fuel temporarily stored in the hydrocarbon filter. hung as the hydrocarbon, so that downstream of the hydrocarbon filter in turn the fluid is present, which consists of air and fuel or hydrocarbon in any proportion.
  • the fluid flows downstream of the hydrocarbon filter in the direction of the intake stroke of the internal combustion engine and is burned in it.
  • the hydrocarbon filter is flushed during operation of the drive assembly or the internal combustion engine.
  • a leak test In order to reliably prevent fuel, in particular gaseous fuel, from escaping into the outside environment, it is necessary to carry out a leak test at least occasionally, ie for example once or several times, in particular periodically. For the fuel tank designed as a pressure tank, this can be done simply by checking whether the excess pressure builds up in the fuel tank over time when the tank shut-off valve is closed. If the excess pressure, ie the pressure in the fuel tank relative to the pressure in the outside environment, exceeds a specific threshold value, it can be concluded that the fuel tank is leak-proof. However, if the excess pressure does not exceed the pressure threshold value, in particular within a certain period of time after the tank shut-off valve has closed, then—purely optionally—a leak in the fuel tank is detected. In other words, preferably only the tightness is detected, not the leak. However, this can be done additionally. For example, it is assumed that the fuel tank is leaking if the procedure described does not indicate its tightness.
  • other areas of the fuel tank arrangement are checked for leaks as part of the leak test, in particular an area that is fluidically between the tank shut-off valve, the shut-off valve and the flushing valve.
  • the area includes in particular the hydrocarbon filter and/or the pump.
  • the tank shut-off valve is opened, the flushing valve is closed and air is pumped in by the pump conveyed towards the fuel tank.
  • a current strength of the electrical current used to operate the pump is determined. If the current intensity exceeds a specific current intensity threshold value, then it can be concluded that the fuel tank arrangement is sufficiently tight, since the current intensity is directly dependent on the pressure present in the fuel tank. However, if the current intensity does not reach the current intensity threshold value, the leak in the fuel tank arrangement is again detected.
  • the check valve which is fluidically between the pump and the outside environment, is first closed.
  • the tank shut-off valve is then opened. This results in pressure equalization between the fuel tank and the area of the fuel tank arrangement present in terms of flow between the tank shut-off valve, the flushing valve and the shut-off valve.
  • the excess pressure present in the fuel tank is reduced in the direction of this area.
  • a volume of the fuel tank is significantly larger than a volume of the area apart from the fuel tank, only a slight reduction in pressure occurs in the fuel tank, whereas the pressure in the area other than the fuel tank increases significantly.
  • the pressure in the fuel tank is now measured using the pressure sensor.
  • the tank shut-off valve is kept open and the shut-off valve is kept closed throughout the test period. falls If the pressure in the fuel tank decreases over the test period or the specific period of time, the pressure difference of this pressure drop is determined.
  • the pressure drop is to be understood as meaning a reduction in the pressure during the test period or the specific period of time which comprises at least part of the test period.
  • the pressure difference in turn describes an extent of the pressure drop, for example the pressure difference corresponds to a difference between a first pressure present at the beginning of the specific time period and a second pressure present subsequently, in particular at the end of the specific time period. If the pressure difference exceeds the difference threshold value, ie if the pressure difference is greater than the difference threshold value, then it can be assumed that the fluid is escaping or has escaped from the fuel tank arrangement in the direction of the outside environment. Correspondingly, in this case, the leakage of the fuel tank arrangement is detected.
  • the procedure described as part of the first leakage test operating mode enables a leakage test of the entire fuel tank arrangement, in particular the fuel tank and the area different from it, and not just the fuel tank. At the same time, a high level of accuracy is achieved in the leakage test, since this is carried out using the pressure sensor and is not based on the current strength of the pump. Overall, therefore, a quick and reliable leak test is implemented, which relies on the overpressure present in the fuel tank.
  • the first leakage test operating mode is essentially based on the fact that the fuel tank is designed as a pressure tank.
  • a further development of the invention provides that when the pressure in the fuel tank is less than or equal to the pressure threshold value, a second leakage test operating mode is carried out, in which the tank shut-off valve is opened and air is pumped from the outside environment in the direction of the fuel tank by means of the pump until a pressure measured by the pressure sensor reaches a target pressure and after that When the pressure reaches the target pressure, the shut-off valve is closed, wherein after the shut-off valve has closed during the test period, the pressure in the fuel tank is measured by means of the pressure sensor and, if the difference threshold value is exceeded by the difference in pressure over the specific period of time, the leak in the fuel tank arrangement is detected becomes.
  • the second leakage test operating mode is carried out insofar as the pressure present in the fuel tank is not sufficient for carrying out the first leakage test operating mode.
  • the second leakage test mode is carried out instead of the first leakage test mode.
  • This also provides for the tank shut-off valve to be opened and the flushing valve to be closed. Then--with the shut-off valve open--the pump is used to pump air from the outside environment in the direction of the fuel tank, so that the pressure prevailing in the fuel tank arrangement increases. If the pressure measured in the fuel tank has reached the target pressure, the check valve is closed. The tank shut-off valve remains open and the flushing valve remains closed. This is followed by the test period, during which the procedure is as already described above. The method explained enables the fuel tank arrangement to be checked for leaks even if the pressure present in the fuel tank is too low for the first leak check operating mode.
  • a development of the invention provides that in the first leakage test operating mode, after opening the tank shut-off valve, the pressure in the fuel tank is measured during a monitoring period and, if there is no pressure reduction, a fault in the fuel tank arrangement is concluded.
  • the monitoring period is before the test period.
  • the monitoring period preferably follows immediately after the opening of the tank shut-off valve.
  • the pressure in the fuel tank is thus reduced during the monitoring period. If this pressure reduction does not occur, the error in the fuel tank arrangement is inferred.
  • the error in the fuel tank arrangement can be understood to mean, for example, an error in the tank shut-off valve or an error in the pressure sensor.
  • a diagnosis of the pressure sensor has already been carried out beforehand, and if this diagnosis has resulted in the pressure sensor being able to operate, then the error in the tank shut-off valve is immediately inferred. Otherwise, a suspected fault is triggered, which includes a possible fault in the tank shut-off valve and a possible fault in the pressure sensor. A diagnosis of the pressure sensor is then carried out. If there is a suspicion of a fault and the diagnosis shows that the pressure sensor is OK, then the fault in the tank shut-off valve is assumed. If, on the other hand, a fault in the pressure sensor is detected as part of the diagnosis and if a fault is suspected, then the fault in the pressure sensor is inferred. Overall, an extremely precise diagnosis and leak test is realized as a result.
  • a further development of the invention provides that during the monitoring period a gradient of the pressure is determined over time and compared with a gradient threshold value, the pressure being determined when the gradient falls below the gradient threshold value and when the pressure falls below a minimum pressure the first leakage test mode is switched to the second leakage test mode.
  • the gradient of the pressure over time is determined in addition to or as an alternative to checking for the absence of the pressure reduction.
  • the gradient of the pressure is determined from the measured pressure.
  • the gradient is determined permanently or periodically, in particular until the gradient falls below the gradient threshold value, ie is smaller than this.
  • the currently present pressure is determined. In other words, the currently existing pressure is determined as soon as the gradient falls below the gradient threshold value.
  • the pressure is compared to the minimum pressure. If the pressure falls below the minimum pressure, i.e. if the pressure is less than the minimum pressure, it is concluded that the pressure in the power fuel tank before opening the tank shut-off valve was not sufficiently high to perform the first leak test mode. For this reason, in this case, there is a change to the second leakage test operating mode.
  • Entering the second leak detection mode means that the check valve is opened and the pump is operated to pump air from the outside environment towards the fuel tank until the pressure measured in the fuel tank reaches the target pressure.
  • the shut-off valve is closed when or immediately after the setpoint pressure has been reached by the pressure. The test period then begins, during which the procedure is in accordance with the above statements.
  • test period is initiated if the pressure is greater than or equal to the minimum pressure. If the pressure present when the gradient falls below the gradient threshold value is at least equal to the minimum pressure, the test period is initiated, preferably immediately, so that the test period follows directly on from the monitoring period. This ensures that the pressure present in the fuel tank arrangement is still sufficient to carry out the leak test.
  • a development of the invention provides that the leakage is classified based on the pressure difference of the pressure drop over the specific period of time.
  • a number of leakage classes are defined, each of which is assigned a threshold value for the pressure difference.
  • that leakage class is selected from the leakage classes which has the greatest threshold value which is at least reached or exceeded by the pressure difference.
  • An equivalent diameter of a leak is preferably assigned to each of the leak classes. For example, there is a first of the leakage classes for an equivalent diameter of a leak of 0.5 mm and a second of the leakage classes for an equivalent diameter of the leak of 1.0 mm. With the help of the leakage classes, a sufficiently exact statement about the extent of the leakage possible.
  • a fault is preferably entered in a fault memory of the motor vehicle.
  • a development of the invention provides that in the first leakage test mode and the second leakage test mode the scavenging valve present between the hydrocarbon filter and the intake tract is closed. This prevents fluid from escaping from the fuel tank assembly in the direction of the intake stroke and thereby impairing the leak test.
  • a development of the invention provides that a check valve of a pump arrangement having the pump is used as the check valve.
  • the pump arrangement thus has both the pump and the check valve.
  • the check valve is designed as a non-return valve, which only allows flow from the outside environment into the fuel tank arrangement, but not vice versa. The method can therefore be implemented with little effort.
  • the non-return valve can of course be present as a purely mechanical non-return valve or as an electrically controlled non-return valve which can be opened and closed in a targeted manner by control.
  • a further development of the invention provides that after the test period, the tank shut-off valve is closed and the shut-off valve is opened, so that fluid present between the tank shut-off valve and the hydrocarbon filter and containing air and gaseous fuel flows through the hydrocarbon filter in the direction of the outside environment.
  • the fuel tank is fluidically separated from the other area of the fuel tank arrangement by the tank shut-off valve being closed.
  • the check valve is opened. Accordingly, the fluid present there flows in the direction of the outside environment, namely through the hydrocarbon filter, so that the fuel contained in the fluid is separated and temporarily stored therein.
  • the tank shut-off valve is closed before the shut-off valve is opened.
  • the check valve is only opened when the tank shut-off valve is completely closed. This prevents a large amount of fluid from the fuel tank from flowing through the hydrocarbon filter and thus a large amount of fuel accumulating therein.
  • the invention also relates to a fuel tank arrangement for a motor vehicle, in particular for carrying out the method according to the statements made within the scope of this description, with a fuel tank, a hydrocarbon filter and a pump, the fuel tank being connected to the hydrocarbon filter via a tank shut-off valve and the hydrocarbon filter being connected via the pump is fluidically connected to an outside environment of the fuel tank arrangement and on the other hand via a scavenging valve to an intake tract of an internal combustion engine.
  • the fuel tank arrangement is provided and configured to carry out a first leakage test operating mode when the pressure in the fuel tank is greater than a pressure threshold value, in which a check valve arranged fluidically between the pump and the outside environment is closed and the tank shut-off valve is opened and then during a test period by means of a pressure sensor arranged in the fuel tank, the pressure in the fuel tank is measured and, if a difference threshold value is exceeded by a pressure difference of a pressure drop in the pressure over a specific period of time, a leak in the fuel tank arrangement is detected.
  • a pressure threshold value in which a check valve arranged fluidically between the pump and the outside environment is closed and the tank shut-off valve is opened and then during a test period by means of a pressure sensor arranged in the fuel tank, the pressure in the fuel tank is measured and, if a difference threshold value is exceeded by a pressure difference of a pressure drop in the pressure over a specific period of time, a leak in the fuel tank arrangement is detected.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fuel tank assembly for a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method for operating the fuel tank arrangement.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel tank arrangement 1, which is preferably part of a motor vehicle that is not shown in detail here.
  • the fuel tank arrangement 1 has a fuel tank 2 , a hydrocarbon filter 3 and a pump 4 .
  • the fuel tank 2 is fluidically connected to the hydrocarbon filter 3 via a tank shut-off valve 5 .
  • the hydrocarbon filter 3 is also fluidically connected on the one hand via the pump 4, a shut-off valve 6 and an air filter 7 to an external environment 8 of the fuel tank arrangement 1 and on the other hand via a flushing valve 9 to an intake tract 10 of an internal combustion engine 11.
  • the internal combustion engine 11 forms part of a drive device 12 of the motor vehicle.
  • the tank shut-off valve 5, the shut-off valve 6 and the flushing valve 9 or a respective actuating device are electrically connected to a control unit 13. This also applies to the pump 4. Furthermore, a pressure sensor 14 is connected to the control unit 13, which is in the Fuel tank 2 is arranged and in this respect is used to measure a pressure present in the fuel tank 2 .
  • a fuel filler line 15 is connected to the fuel tank 2 . On its side facing away from the fuel tank 2 , the fuel filler line 15 has a tank opening 16 which is closed by means of a tank cap 17 .
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method for operating the fuel tank arrangement 1.
  • the method begins at a starting point 18. After the starting point 18 there follows a delay step 19, with which a specified period of time is awaited. Then, in a step 20, a decision is made as to whether only the fuel tank 2 or the entire fuel tank arrangement 1 should be subjected to a leak test. If the former is the case, a query 21 is used to query whether the pressure present in the fuel tank 2 is greater than a pressure threshold value. If this is the case, a branch is made to a step 22, at which a first leakage test operating mode is started. Otherwise, a branch is made to a step 23, at which a second leakage test operating mode is started.
  • the shut-off valve 6 is closed and the tank shut-off valve 5 is opened. If, as part of a subsequent query 24 , it is determined that the pressure in the fuel tank 2 is falling, then the system branches to a query 25 , otherwise a branch is made to a step 26 . In step 26, a check for a defect in the tank shut-off valve 5 and the pressure sensor 14 is initiated.
  • a fault in the tank shut-off valve 5 is detected in a step 28 . Otherwise, a branch is made to a step 29, in which a suspected fault in the tank shut-off valve 5 and in the pressure sensor 14 is recorded. A diagnosis of the pressure sensor 14 is then carried out. Once this has taken place, the result of this diagnosis is checked as part of a query 30 . If, according to the diagnosis, the functionality of the pressure sensor 14 is given, the error in the tank shut-off valve 5 is again detected in step 28 . Otherwise, in a step 31, a fault in the pressure sensor 14 is identified.
  • a gradient of the pressure over time is determined during a monitoring period and compared to a gradient threshold value. If the pressure gradient falls below a gradient threshold value, then the pressure is determined when it falls below this value. If the pressure is less than a minimum pressure, the process branches to a step 32, otherwise to a step 33. In step 32, a suspicion of a defect in the check valve 6 or a major leak is recorded.
  • a step 34 air is first conveyed from the outside environment 8 in the direction of the fuel tank 2 by means of the pump 4 .
  • the check valve 6 is opened beforehand.
  • the pressure present in fuel tank 2 is measured using pressure sensor 14 . If the pressure reaches a target pressure after a certain period of time, which is checked in query 35 , check valve 6 is closed and a branch is made to step 33 . Otherwise, in a step 36, a fault in the check valve 6 or a major leak in the fuel tank arrangement 1 is detected.
  • step 33 a test period is initiated. First, a delay step 37 is performed. The pressure present in the fuel tank 2 is then measured and recorded. If a pressure drop occurs, the pressure difference of the pressure drop is determined, specifically in a step 38. The test period is then ended in a step 39 and the pressure or the pressure difference is evaluated in a subsequent step 40. In a subsequent query 41, it is determined how large the pressure difference is. If the pressure difference is less than a first difference threshold value, a branch is made to step 42 . If the pressure difference is at least as great as the first difference threshold value, then a step 43 occurs. If, on the other hand, the pressure difference is at least as large as a second difference threshold value, which is greater than the first difference threshold value, then a branch is made to step 44 .
  • Step 42 is followed by a step 45 in which it is recognized that there is no leakage in the fuel tank arrangement 1 .
  • a step 43 is followed by a step 46, according to which a leak in the fuel tank arrangement 1 with a first leak class is detected.
  • Step 44 is in turn followed by a step 47, in which the leakage of the fuel tank arrangement 1 is determined with a second leakage class.
  • the procedure explained enables extremely reliable leakage testing of the fuel tank arrangement 1.
  • the overpressure present in the fuel tank 2 is preferably used anyway, so that the pump 4 is not operated in the first leakage testing operating mode.
  • the pump 4, on the other hand, is only used in the course of the second leakage test operating mode.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstofftankanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kraftstofftankanordnung (1) über einen Kraftstofftank (2), einen Kohlenwasserstofffilter (3) sowie eine Pumpe (4) verfügt, und wobei der Kraftstofftank (2) über ein Tankabsperrventil (5) an den Kohlenwasserstofffilter (3) und der Kohlenwasserstofffilter (3) zum einen über die Pumpe (4) an eine Außenumgebung (8) der Kraftstofftankanordnung (1) und zum anderen über ein Spülventil (9) an einen Ansaugtrakt (10) einer Brennkraftmaschine (11) strömungstechnisch angeschlossen ist. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem in dem Kraftstofftank (2) vorliegenden Druck, der größer als ein Druckschwellenwert ist, eine erste Leckageprüfbetriebsart durchgeführt wird, bei welcher ein strömungstechnisch zwischen der Pumpe (4) und der Außenumgebung (8) angeordnetes Sperrventil (6) geschlossen sowie das Tankabsperrventil (5) geöffnet wird und anschließend während eines Prüfzeitraums mittels eines in dem Kraftstofftank (2) angeordneten Drucksensors (14) der Druck in dem Kraftstofftank (2) gemessen und bei Überschreiten eines Differenzschwellenwerts durch eine Druckdifferenz eines Druckabfalls des Drucks über eine bestimmte Zeitspanne hinweg auf eine Leckage der Kraftstofftankanordnung (1) erkannt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftstofftankanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Kraftstofftankanordnung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Kraftstofftankanordnung
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstofftankanordnung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kraftstofftankanordnung über einen Kraftstofftank, einen Kohlenwasserstofffilter sowie eine Pumpe verfügt, und wobei der Kraftstofftank über ein Tankabsperrventil an den Kohlenwasserstofffilter und der Kohlenwasserstofffilter zum einen über die Pumpe an eine Außenumgebung der Kraftstofftankanordnung und zum anderen über ein Spülventil an einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine strömungstechnisch angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftstofftankanordnung für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2015 221 536 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Vorrichtung zur Diagnose einer Tankleckage eines Kraftstofftanks in einem Kraftfahrzeug, wobei der Kraftstofftank über eine Entlüftungsleitung mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei der Verbrennungsmotor mittels eines Druckerzeugers aufladbar ist, wobei der Kraftstofftank mittels eines im Druckerzeuger erzeugten Drucks mit Druckluft beaufschlagbar ist, wobei in der Entlüftungsleitung ein Ventil angeordnet ist, über welches der Kraftstofftank mit Druckluft beaufschlagbar ist, wobei das Ventil nach einer Druckbeaufschlagung derart verschließbar ist, dass die Entlüftungsleitung gesperrt ist, und wobei in der Entlüftungsleitung oder in dem Kraftstofftank ein Drucksensor zur Diagnose der Tankleckage angeordnet ist. Weiterhin beschreibt die Druckschrift DE 10 2012 007 214 A1 eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung eines Kraftstoffsystems für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Speicher und einem zweiten Speicher mit jeweils einem Speichermedium zum irreversiblen Binden von flüchtigen Kraftstoffbestandteilen, wobei der erste Speicher und der zweite Speicher über zumindest eine Tankentlüftungsleitung mit einem Kraftstofftank und über zumindest eine Ansaugleitung mit einem Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs verbunden sind. Dabei weist der zweite Speicher ein geringeres Speichervolumen auf als der erste Speicher und ist während der Dichtheitsprüfung mit einer durch die Tankentlüftungsleitung und die Ansaugleitung vom Kraftstofftank aus zur Verbrennungskraftmaschine geführten Strömung der flüchtigen Kraftstoffbestandteile beaufschlagbar, wobei in Strömungsrichtung vor dem zweiten Speicher ein Drosselelement zur Verringerung eines Strömungsquerschnittsfläche angeordnet ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstofftankanordnung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere einer zuverlässigeren Durchführung einer Dichtheitsprüfung der Kraftstofftankanordnung mit geringerem Energiebedarf dient.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Kraftstofftankanordnung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem in dem Kraftstofftank vorliegenden Druck, der größer als ein Druckschwellenwert ist, eine erste Leckageprüfbetriebsart durchgeführt wird, bei welcher ein strömungstechnisch zwischen der Pumpe und der Außenumgebung angeordnetes Sperrventil geschlossen sowie das Tankabsperrventil geöffnet wird und anschließend während eines Prüfzeitraums mittels eines in dem Kraftstofftank angeordneten Drucksensors der Druck in dem Kraftstofftank gemessen und bei Überschreiten eines Differenzschwellenwerts durch eine Druckdifferenz eines Druckabfalls des Drucks über eine bestimmte Zeitspanne hinweg auf eine Leckage der Kraftstofftankanordnung erkannt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Kraftstofftankanordnung ist vorzugsweise Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch selbst verständlich auch separat von diesem vorliegen. Die Kraftstofftankanordnung umfasst als wesentliche Bestandteile zumindest den Kraftstofftank, den Kohlenwasserstofffilter und die Pumpe. Zusätzlich sind das Tankabsperrventil und das Spülventil vorgesehen. Der Kraftstofftank dient einer Zwischenspeicherung eines Kraftstoffs, welcher zumindest zeitweise für ein Betreiben einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Das Antriebsdrehmoment wird von der Antriebseinrichtung mithilfe des Antriebsaggregats erzeugt, welchem hierzu aus dem Kraftstofftank entnommener Kraftstoff zugeführt wird.
Der Kraftstofftank ist als sogenannter Drucktank ausgebildet. Das bedeutet, dass er normalerweise verschlossen ist, nämlich mithilfe des Tankabsperrventil, welches strömungstechnisch zwischen dem Kraftstofftank und dem Kohlenwasserstofffilter angeordnet ist. In Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen der Kraftstofftankanordnung kann es insoweit zu einem Überdruck in dem Kraftstofftank kommen, welcher von in die Gasphase übergegangenem Kraftstoff verursacht wird, insbesondere durch Verdampfen und/oder Verdunsten. Unter dem Überdruck ist zu verstehen, dass in dem Kraftstofftank ein Druck vorliegt, der höher ist als ein in der Außenumgebung der Kraftstofftankanordnung vorliegender Druck. Ist im Rahmen dieser Beschreibung von dem in dem Kraftstofftank vorliegenden Druck die Rede, so kann unter diesem ein Absolutdruck verstanden werden. Bevorzugt liegt der Druck jedoch als Relativdruck bezüglich eines Referenzdrucks vor, wobei als Referenzdruck bevorzugt der Druck in der Außenumgebung verwendet wird.
An den Kraftstofftank ist eine Kraftstoffeinfüllleitung strömungstechnisch angeschlossen, welche auf ihrer dem Kraftstofftank abgewandten Seite eine Tanköffnung aufweist, die mittels eines Tankdeckels verschließbar ist. Über die Kraftstoffeinfüllleitung ist dem Kraftstofftank Kraftstoff zuführbar, beispielsweise aus einem Zapfhahn oder dergleichen. Hierzu muss die Tanköffnung freigegeben werden und entsprechend der Tankdeckel geöffnet beziehungsweise bezüglich der Tanköffnung dieser verlagert werden. Der Kraftstoff kann anschließend durch die Tanköffnung in die Kraftstoffeinfüllleitung und durch diese in den Kraftstofftank eingebracht werden. Liegt bei dem Öffnen des Tankdeckels in dem Kraftstofftank der Überdruck vor, so wird dieser bei dem Öffnen des Tankdeckels durch die Tanköffnung in Richtung der Außenumgebung schlagartig abgebaut.
Insbesondere um dies zu vermeiden, wird daher der Kraftstofftank bevorzugt von Zeit zu Zeit entlüftet, insbesondere vor dem Öffnen des Tankdeckels. Hierzu wird das Tankabsperrventil geöffnet, sodass in dem Kraftstofftank vorliegendes Fluid, welches insbesondere aus Luft und gasförmigem Kraftstoff beziehungsweise Kohlenwasserstoff besteht, in Richtung der Außenumgebung der Kraftstofftankanordnung strömen kann. Das in Richtung der Außenumgebung strömende Fluid durchströmt den Kohlenwasserstofffilter. Dieser filtert den in dem Fluid vorliegenden Kraftstoff beziehungsweise Kohlenwasserstoff heraus, sodass er nicht in die Außenumgebung entweichen kann. Der Kohlenwasserstofffilter weist bevorzugt einen Filterkörper aus Aktivkohle auf und/oder besteht zumindest teilweise aus Aktivkohle. Der aus dem Fluid herausgefilterte Kraftstoff beziehungsweise der Kohlenwasserstoff wird in dem Kohlenwasserstofffilter zwischengespeichert. Ein Eintrag des Kraftstoffs beziehungsweise des Kohlenwasserstoffs in den Kohlenwasserstofffilter erfolgt insoweit reversibel. Der Kohlenwasserstofffilter kann insoweit auch als Kohlenwasserstoffzwischenspeicher bezeichnet werden.
Da der Kohlenwasserstofffilter lediglich eine begrenzte Aufnahmekapazität für Kraftstoff beziehungsweise Kohlenwasserstoff hat, ist es notwendig, ihn zeitweise zu spülen. Hierzu dient ein Unterdrück, der in dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine vorliegt. Während des Spülens ist das Tankabsperrventil geschlossen und das Spülventil geöffnet. Entsprechend durchströmt die mittels der Pumpe geförderte Luft den Kohlenwasserstofffilter und nimmt hierbei den in dem Kohlenwasserstofffilter zwischengespeicherten Kraftstoff bezie- hungsweise den Kohlenwasserstoff auf, sodass stromabwärts des Kohlenwasserstofffilters wiederum das Fluid vorliegt, welches aus Luft und Kraftstoff beziehungsweise Kohlenwasserstoff in beliebigen Anteilen besteht. Stromabwärts des Kohlenwasserstofffilters strömt das Fluid aufgrund des geschlossenen Tankabsperrventil und des geöffneten Spülventil in Richtung des Ansaugtakts der Brennkraftmaschine und wird in dieser verbrannt. Das Spülen des Kohlenwasserstofffilters erfolgt insoweit während eines Betriebs des Antriebsaggregats beziehungsweise der Brennkraftmaschine.
Um das Austreten von Kraftstoff, insbesondere von gasförmigem Kraftstoff, in die Außenumgebung zuverlässig zu verhindern, ist es notwendig, zumindest zeitweise, also beispielsweise einmalig oder mehrfach, insbesondere periodisch, eine Leckageprüfung vorzunehmen. Für den als Drucktank ausgestalteten Kraftstofftank kann dies einfach erfolgen, indem geprüft wird, ob sich bei geschlossenem Tankabsperrventil über der Zeit in dem Kraftstofftank der Überdruck aufbaut. Überschreitet der Überdruck, also der Druck in dem Kraftstofftank relativ zu dem Druck in der Außenumgebung, einen bestimmten Schwellenwert, so kann darauf geschlossen werden, dass der Kraftstofftank dicht ist. Überschreitet der Überdruck den Druckschwellenwert jedoch nicht, insbesondere innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach einem Schließen des Tankabsperrventils, so wird - rein optional - auf eine Leckage des Kraftstofftanks erkannt. In anderen Worten wird bevorzugt nur auf die Dichtheit erkannt, nicht auf die Undichtheit. Dies kann jedoch zusätzlich erfolgen. Beispielsweise wird davon ausgegangen, dass der Kraftstofftank undicht ist, sofern mit der beschriebenen Vorgehensweise nicht auf seine Dichtheit geschlossen wird.
Zusätzlich oder alternativ werden zusätzlich zu dem Kraftstofftank weitere Bereiche der Kraftstofftankanordnung im Rahmen der Leckageprüfung auf ihre Dichtheit geprüft, insbesondere ein Bereich, der strömungstechnisch zwischen dem Tankabsperrventil, dem Sperrventil und dem Spülventil liegt. Der Bereich umfasst insoweit insbesondere den Kohlenwasserstofffilter und/oder die Pumpe. Zum Durchführen der Leckageprüfung wird das Tankabsperrventil geöffnet, das Spülventil geschlossen und mittels der Pumpe Luft in Richtung des Kraftstofftanks gefördert. Dabei wird eine Stromstärke des zum Betreiben der Pumpe verwendeten elektrischen Stroms ermittelt. Übersteigt die Stromstärke einen bestimmten Stromstärkenschwellenwert, so kann darauf geschlossen werden, dass die Kraftstofftankanordnung hinreichend dicht ist, da die Stromstärke unmittelbar abhängig von dem in dem Kraftstofftank vorliegenden Druck ist. Erreicht die Stromstärke den Stromstärkenschwellenwert jedoch nicht, so wird wiederum auf die Leckage der Kraftstofftankanordnung erkannt.
Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht jedoch entweder lediglich eine Leckageprüfung des Kraftstofftanks oder ist - im Falle der des Vergleichs der Stromstärke mit dem Stromstärkenschwellenwert - ungenau. Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, zunächst den Druck in dem Kraftstofftank zu ermitteln und diesen mit dem Druckschwellenwert zu vergleichen. Das Ermitteln des Drucks in dem Kraftstofftank wird bei geschlossenem Tankabsperrventil durchgeführt. Ist der Druck größer als der Druckschwellenwert, so wird die erste Leckageprüfbetriebsart durchgeführt.
In der ersten Leckageprüfbetriebsart wird zunächst das Sperrventil geschlossen, welches strömungstechnisch zwischen der Pumpe und der Außenumgebung liegt. Anschließend wird das Tankabsperrventil geöffnet. Hierdurch stellt sich ein Druckausgleich zwischen dem Kraftstofftank und dem strömungstechnisch zwischen dem Tankabsperrventil, dem Spülventil und dem Sperrventil vorliegenden Bereich der Kraftstofftankanordnung ein. Insbesondere wird der in dem Kraftstofftank vorliegende Überdruck in Richtung dieses Bereichs abgebaut. Da jedoch ein Volumen des Kraftstofftanks deutlich größer ist als ein Volumen des abseits des Kraftstofftanks vorliegenden Bereichs tritt in dem Kraftstofftank lediglich eine geringe Druckreduzierung auf, wohingegen sich der Druck in dem von dem Kraftstofftank verschiedenen Bereich deutlich erhöht.
Während des Prüfzeitraums wird nun mithilfe des Drucksensors der Druck in dem Kraftstofftank gemessen. Während des gesamten Prüfzeitraums wird das Tankabsperrventil offen und das Sperrventil geschlossen gehalten. Fällt der Druck in dem Kraftstofftank über den Prüfzeitraum beziehungsweise die bestimmte Zeitspanne hinweg ab, so wird die Druckdifferenz dieses Druckabfalls ermittelt. Unter dem Druckabfall ist insoweit eine Reduzierung des Drucks während des Prüfzeitraums oder der bestimmten Zeitspanne, welche wenigstens einen Teil des Prüfzeitraum umfasst, zu verstehen.
Die Druckdifferenz beschreibt wiederum ein Ausmaß des Druckabfalls, beispielsweise entspricht die Druckdifferenz eine Differenz zwischen einem zu Beginn der bestimmten Zeitspanne vorliegenden ersten Druck und einem nachfolgend, insbesondere am Ende der bestimmten Zeitspanne vorliegenden zweiten Druck. Überschreitet die Druckdifferenz den Differenzschwellenwerts, ist also die Druckdifferenz größer als der Differenzschwellenwert, so kann davon ausgegangen werden, das Fluid aus der Kraftstofftankanordnung in Richtung der Außenumgebung entweicht beziehungsweise entwichen ist. Entsprechend wird in diesem Fall auf die Leckage der Kraftstofftankanordnung erkannt.
Die beschriebene Vorgehensweise im Rahmen der ersten Leckageprüfbetriebsart ermöglicht eine Leckageprüfung der gesamten Kraftstofftankanordnung, insbesondere des Kraftstofftanks und des von diesem verschiedenen Bereichs, und nicht nur des Kraftstofftanks. Gleichzeitig wird eine hohe Genauigkeit der Leckageprüfung erzielt, da diese unter Verwendung des Drucksensors erfolgt und nicht auf der Stromstärke der Pumpe beruht. Insgesamt ist somit also eine schnelle und zuverlässige Leckageprüfung realisiert, welche auf den in dem Kraftstofftank vorliegenden Überdruck zurückgreift. Die erste Leckageprüfbetriebsart beruht insoweit im Wesentlichen darauf, dass der Kraftstofftank als Drucktank ausgestaltet ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einem in dem Kraftstofftank vorliegenden Druck, der kleiner als der oder gleich dem Druckschwellenwert ist, eine zweite Leckageprüfbetriebsart durchgeführt wird, bei welcher das Tankabsperrventil geöffnet und mittels der Pumpe Luft aus der Außenumgebung in Richtung des Kraftstofftanks gepumpt wird bis ein mittels des Drucksensors gemessener Druck einen Solldruck erreicht und nach dem Erreichen des Solldrucks durch den Druck das Sperrventil geschlossen wird, wobei nach dem Schließen des Sperrventils während des Prüfzeitraums mittels des Drucksensors der Druck in dem Kraftstofftank gemessen und bei Überschreiten des Differenzschwellenwerts durch die Differenz des Drucks über die Bestimmte Zeitspanne hinweg auf die Leckage der Kraftstofftankanordnung erkannt wird.
Die zweite Leckageprüfbetriebsart wird insoweit durchgeführt, falls der in dem Kraftstofftank vorliegende Druck nicht für die Durchführung der ersten Leckageprüfbetriebsart hinreichend ist. In diesem Fall wird statt der ersten Leckageprüfbetriebsart die zweite Leckageprüfbetriebsart durchgeführt. Auch in dieser ist es vorgesehen, das Tankabsperrventil zu öffnen und das Spülventil zu schließen. Anschließend wird - bei geöffnetem Sperrventil - mithilfe der Pumpe Luft aus der Außenumgebung in Richtung des Kraftstofftanks gepumpt, sodass sich der in der Kraftstofftankanordnung herrschende Druck erhöht. Hat der in dem Kraftstofftank gemessene Druck den Solldruck erreicht, so wird das Sperrventil geschlossen. Hierbei bleiben das Tankabsperrventil geöffnet und das Spülventil geschlossen. Anschließend folgt der Prüfzeitraum, während welchem wie vorstehend bereits beschrieben vorgegangen wird. Das erläuterte Verfahren ermöglicht die Leckageprüfung der Kraftstofftankanordnung auch dann, falls der in dem Kraftstofftank vorliegende Druck zu gering für die erste Leckageprüfbetriebsart ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der ersten Leckageprüfbetriebsart nach dem Öffnen des Tankabsperrventil während eines Überwa- chungszeitraums der Druck in dem Kraftstofftank gemessen und bei einem Ausbleiben einer Druckreduzierung auf einen Fehler der Kraftstofftankanordnung geschlossen wird. Der Überwachungszeitraums liegt vor dem Prüfzeitraum. Vorzugsweise schließt sich der Überwachungszeitraums unmittelbar an das Öffnen des Tankabsperrventils an. Somit reduziert sich während des Überwachungszeitraums der Druck in dem Kraftstofftank. Bleibt diese Druckreduzierung aus, so wird auf den Fehler der Kraftstofftankanordnung geschlossen. Unter dem Fehler der Kraftstofftankanordnung kann beispielsweise ein Fehler des Tankabsperrventils oder ein Fehler des Drucksensors zu verstehen sein. Wurde zuvor bereits eine Diagnose des Drucksensors vorgenommen, und hat diese Diagnose eine Betriebsfähigkeit des Drucksensors ergeben, so wird unmittelbar auf den Fehler des Tankabsperrventil geschlossen. Ansonsten wird ein Fehlerverdacht ausgelöst, welcher einen möglichen Fehler des Tankabsperrventil sowie einen möglichen Fehler des Drucksensors umfasst. Nachfolgend wird eine Diagnose des Drucksensors durchgeführt. Liegt der Fehlerverdacht vor und stellt sich bei der Diagnose heraus, dass der Drucksensor in Ordnung ist, so wird auf den Fehler des Tankabsperrventils geschlossen. Wird hingegen im Rahmen der Diagnose ein Fehler des Drucksensors festgestellt und und liegt der Fehlerverdacht vor, so wird auf den Fehler des Drucksensors geschlossen. Insgesamt wird hierdurch eine äußerst genaue Diagnose und Leckageprüfung realisiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass während des Überwa- chungszeitraums ein Gradient des Drucks über der Zeit ermittelt und mit einem Gradientenschwellenwert verglichen wird, wobei der Druck bei einem Unterschreiten des Gradientenschwellenwerts durch den Gradient ermittelt und bei einem Unterschreiten eines Mindestdrucks durch den Druck aus der ersten Leckageprüfbetriebsart in die zweite Leckageprüfbetriebsart gewechselt wird. Während des Überwachungszeitraums wird zusätzlich oder alternativ zu dem Prüfen auf das Ausbleiben der Druckreduzierung der Gradient des Drucks über der Zeit ermittelt. Der Gradient des Drucks wird hierbei aus dem gemessenen Druck ermittelt. Der Gradient wird permanent oder periodisch bestimmt, insbesondere bis der Gradient den Gradientenschwellenwert unterschreitet, also kleiner ist als dieser.
Bei dem Unterschreiten des Gradientenschwellenwerts durch den Gradienten wird der momentan vorliegende Druck ermittelt. Anders ausgedrückt wird der momentan vorliegende Druck ermittelt, sobald der Gradient den Gradientenschwellenwert unterschreitet. Der Druck wird mit dem Mindestdruck verglichen. Unterschreitet der Druck den Mindestdruck, ist also der Druck kleiner als der Mindestdruck, so wird darauf geschlossen, dass der in dem Kraft- stofftank vor dem Öffnen des Tankabsperrventil vorliegende Druck nicht hinreichend hoch war, um die erste Leckageprüfbetriebsart durchzuführen. Aus diesem Grund wird in diesem Fall in die zweite Leckageprüfbetriebsart gewechselt.
Das Wechseln in die zweite Leckageprüfbetriebsart bedeutet, dass das Sperrventil geöffnet und die die Pumpe betrieben wird, um Luft aus der Außenumgebung in Richtung des Kraftstofftanks zu pumpen, bis der in dem Kraftstofftank gemessene Druck den Solldruck erreicht. Bei beziehungsweise unmittelbar nach dem Erreichen des Solldrucks durch den Druck wird das Sperrventil geschlossen. Nachfolgend beginnt der Prüfzeitraum, während welchem gemäß den vorstehenden Ausführungen verfahren wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Prüfzeitraum eingeleitet wird, sofern der Druck größer als der oder gleich dem Mindestdruck ist. Ist also der bei dem Unterschreiten des Gradientenschwellenwerts durch den Gradienten vorliegende Druck mindestens gleich dem Mindestdruck, so wird der Prüfzeitraum eingeleitet, bevorzugt unmittelbar, sodass sich der Prüfzeitraum direkt an den Überwachungszeitraums anschließt. Hierdurch wird sichergestellt, dass der in der Kraftstofftankanordnung vorliegende Druck noch zur Durchführung der Leckageprüfung hinreichend ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass anhand der Druckdifferenz des Druckabfalls über die Bestimmte Zeitspanne hinweg eine Klassifizierung der Leckage vorgenommen wird. Hierbei werden beispielsweise mehrere Leckageklassen definiert, welchen jeweils ein Schwellenwert für die Druckdifferenz zugeordnet ist. Nach dem Ermitteln der Druckdifferenz wird aus den Leckageklassen diejenige Leckageklasse ausgewählt, welche den größten Schwellenwert aufweist, welcher von der Druckdifferenz mindestens erreicht oder überschritten wird. Bevorzugt ist jeder der Leckageklassen ein Äquiva- lenzdurchmesser eines Lecks zugeordnet. Beispielsweise liegt eine erste der Leckageklassen für einen Äquivalenzdurchmesser eines Lecks von 0,5 mm und eine zweite der Leckageklassen für einen Äquivalenzdurchmesser des Lecks von 1 ,0 mm vor. Mithilfe der Leckageklassen ist eine hinreichend ge- naue Aussage über das Ausmaß der Leckage möglich. Bevorzugt erfolgt in Abhängigkeit von der ausgewählten Leckageklasse ein Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher des Kraftfahrzeugs.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der ersten Leckageprüfbetriebsart und der zweiten Leckageprüfbetriebsart das zwischen dem Kohlenwasserstofffilter und dem Ansaugtrakt vorliegende Spülventil geschlossen wird. Hierdurch wird verhindert, dass Fluid aus der Kraftstofftankanordnung in Richtung des Ansaugtakts entweicht und hierdurch die Leckageprüfung beeinträchtigt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Sperrventil ein Rückschlagventil einer die Pumpe aufweisenden Pumpenanordnung verwendet wird. Die Pumpenanordnung weist also sowohl die Pumpe als auch das Sperrventil auf. Das Sperrventil ist als Rückschlagventil ausgestaltet, welches eine Durchströmung lediglich aus der Außenumgebung in die Kraftstofftankanordnung hinein, nicht jedoch umgekehrt, zulässt. Das Verfahren ist also mit geringem Aufwand umsetzbar. Das Rückschlagventil kann selbstverständlich als rein mechanisches Rückschlagventil oder als elektrisch angesteuertes Rückschlagventil vorliegen, welches durch Ansteuerung gezielt geöffnet und geschlossen werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach dem Prüfzeitraum das Tankabsperrventil geschlossen und das Sperrventil geöffnet wird, sodass strömungstechnisch zwischen dem Tankabsperrventil und dem Kohlenwasserstofffilter vorliegendes, Luft und gasförmigen Kraftstoff aufweisendes Fluid durch den Kohlenwasserstofffilter in Richtung der Außenumgebung strömt. Nach Abschluss der Leckageprüfung wird also der Kraftstofftank von dem anderen Bereich der Kraftstofftankanordnung strömungstechnisch getrennt, indem das Tankabsperrventil geschlossen wird. Um den in diesem anderen Bereich vorliegenden Überdruck abzubauen, wird das Sperrventil geöffnet. Entsprechend strömt das dort vorliegende Fluid in Richtung der Außenumgebung, nämlich durch den Kohlenwasserstofffilter, sodass in dem Fluid enthaltener Kraftstoff in diesem abgeschieden und zwischengespeichert wird. Das Tankabsperrventil wird geschlossen, bevor das Sperrventil geöffnet wird. Insbesondere wird das Sperrventil erst dann geöffnet, wenn das Tankabsperrventil vollständig geschlossen ist. Hierdurch wird verhindert, dass eine große Menge an Fluid aus dem Kraftstofftank durch den Kohlenwasserstofffilter strömt und somit in diesem eine große Kraftstoffmenge anfällt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftstofftankanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, mit einem Kraftstofftank, einem Kohlenwasserstofffilter sowie einer Pumpe, wobei der Kraftstofftank über ein Tankabsperrventil an den Kohlenwasserstofffilter und der Kohlenwasserstofffilter zum einen über die Pumpe an eine Außenumgebung der Kraftstofftankanordnung und zum anderen über ein Spülventil an einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine strömungstechnisch angeschlossen ist.
Dabei ist die Kraftstofftankanordnung dazu vorgesehen und ausgestaltet, bei einem in dem Kraftstofftank vorliegenden Druck, der größer als ein Druckschwellenwert ist, eine erste Leckageprüfbetriebsart durchzuführen, bei welcher ein strömungstechnisch zwischen der Pumpe und der Außenumgebung angeordnetes Sperrventil geschlossen sowie das Tankabsperrventil geöffnet wird und anschließend während eines Prüfzeitraums mittels eines in dem Kraftstofftank angeordneten Drucksensors der Druck in dem Kraftstofftank gemessen und bei Überschreiten eines Differenzschwellenwerts durch eine Druckdifferenz eines Druckabfalls des Drucks über eine bestimmte Zeitspanne hinweg auf eine Leckage der Kraftstofftankanordnung erkannt wird.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Kraftstofftankanordnung sowie einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Kraftstofftankanordnung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrie- benen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstofftankanordnung für ein Kraftfahrzeug, sowie
Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Kraftstofftankanordnung.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftstofftankanordnung 1 , welche bevorzugt Bestandteil eines hier nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs ist. Die Kraftstofftankanordnung 1 verfügt über einen Kraftstofftank 2, einen Kohlenwasserstofffilter 3 und eine Pumpe 4. Der Kraftstofftank 2 ist über ein Tankabsperrventil 5 strömungstechnisch an den Kohlenwasserstofffilter 3 angeschlossen. Der Kohlenwasserstofffilter 3 ist zudem einerseits über die Pumpe 4, ein Sperrventil 6 sowie einen Luftfilter 7 an eine Außenumgebung 8 der Kraftstofftankanordnung 1 strömungstechnisch angeschlossen und andererseits über ein Spülventil 9 an einen Ansaugtrakt 10 einer Brennkraftmaschine 11. Die Brennkraftmaschine 11 bildet einen Bestandteil einer Antriebseinrichtung 12 des Kraftfahrzeugs.
Das Tankabsperrventil 5, das Sperrventil 6 sowie das Spülventil 9 beziehungsweise eine jeweilige Stelleinrichtung sind elektrisch an ein Steuergerät 13 angebunden. Dies gilt im Übrigen ebenfalls für die Pumpe 4. Weiterhin ist ein Drucksensor 14 an das Steuergerät 13 angebunden, welcher in dem Kraftstofftank 2 angeordnet ist und insoweit zur Messung eines in dem Kraftstofftank 2 vorliegenden Drucks dient. An den Kraftstofftank 2 ist eine Kraftstoffeinfüllleitung 15 angeschlossen. Auf ihrer dem Kraftstofftank 2 abgewandten Seite weist die Kraftstoffeinfüllleitung 15 eine Tanköffnung 16 auf welche mittels eines Tankdeckels 17 verschlossen ist.
Die Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Kraftstofftankanordnung 1. Das Verfahren beginnt an einem Startpunkt 18. Nach dem Startpunkt 18 folgt ein Verzögerungsschritt 19, mit welchem eine festgelegte Zeitspanne abgewartet wird. Anschließend wird in einem Schritt 20 entschieden, ob allein der Kraftstofftank 2 oder die gesamte Kraftstofftankanordnung 1 einer Leckageprüfung unterzogen werden soll. Ist ersteres der Fall, so wird im Rahmen einer Abfrage 21 abgefragt, ob der in dem Kraftstofftank 2 vorliegende Druck größer als ein Druckschwellenwert ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Schritt 22 verzweigt, an welchem eine erste Leckageprüfbetriebsart gestartet wird. Anderenfalls wird zu einem Schritt 23 verzweigt, an welchem eine zweite Leckageprüfbetriebsart gestartet wird.
Im Rahmen der ersten Leckageprüfbetriebsart wird das Sperrventil 6 geschlossen und das Tankabsperrventil 5 geöffnet. Wird im Rahmen einer nachfolgenden Abfrage 24 festgestellt, dass der Druck in dem Kraftstofftank 2 sinkt, so wird zu einer Abfrage 25 verzweigt anderenfalls wird zu einem Schritt 26 verzweigt. In dem Schritt 26 wird eine Prüfung auf einen Defekt des Tankabsperrventil 5 und des Drucksensors 14 eingeleitet.
Zunächst wird im Rahmen einer Abfrage 27 geprüft, ob der Drucksensor 14 bereits eine Diagnose durchlaufen hat und diese einen funktionierenden Drucksensor 14 zum Ergebnis hatte. Trifft dies zu, ist also sichergestellt, dass der Drucksensor 14 ordnungsgemäß funktioniert, so wird in einem Schritt 28 auf einen Fehler des Tankabsperrventil 5 erkannt. Ansonsten wird zu einem Schritt 29 verzweigt, in welchem ein Fehlerverdacht auf einen Fehler des Tankabsperrventil 5 und einen Fehler des Drucksensors 14 festgehalten wird. Anschließend wird eine Diagnose des Drucksensors 14 durchgeführt. Ist dies erfolgt, wird wird im Rahmen einer Abfrage 30 das Ergebnis dieser Diagnose geprüft. Ist gemäß der Diagnose die Funktionsfähigkeit des Drucksensors 14 gegeben, so wird wiederum in dem Schritt 28 der Fehler des Tankabsperrventil 5 erkannt. Ansonsten wird in einem Schritt 31 auf einen Fehler des Drucksensors 14 erkannt.
Im Rahmen der Abfrage 25 wird während eines Überwachungszeitraums ein Gradient des Drucks über der Zeit ermittelt und mit einem Gradientenschwellenwert verglichen. Unterschreitet der Druckgradient einen Gradientenschwellenwert, so wird der Druck bei diesem Unterschreiten ermittelt. Ist der Druck kleiner als ein Mindestdruck, so wird zu einem Schritt 32 verzweigt, ansonsten zu einem Schritt 33. In dem Schritt 32 wird ein Verdacht auf einen Defekt des Sperrventils 6 oder ein Grobleck festgehalten.
Anschließend wird in die zweite Leckageprüfbetriebsart gewechselt. In dieser wird zunächst in einem Schritt 34 mittels der Pumpe 4 Luft aus der Außenumgebung 8 in Richtung des Kraftstofftanks 2 gefördert. Zuvor wird das Sperrventil 6 geöffnet. Während des Förderns wird der in dem Kraftstofftank 2 vorliegende Druck mithilfe des Drucksensors 14 gemessen. Erreicht der Druck nach einem bestimmten Zeitraum einen Solldruck, was in der Abfrage 35 geprüft wird, so wird das Sperrventil 6 geschlossen und zu dem Schritt 33 verzweigt. Ansonsten wird in einem Schritt 36 auf einen Fehler des Sperrventils 6 beziehungsweise auf ein Grobleck der Kraftstofftankanordnung 1 erkannt.
In dem Schritt 33 wird ein Prüfzeitraum eingeleitet. Zunächst wird ein Verzögerungsschritt 37 durchgeführt. Anschließend wird der in dem Kraftstofftank 2 vorliegende Druck gemessen und aufgezeichnet. Tritt hierbei ein Druckabfall des Drucks auf, so wird die Druckdifferenz des Druckabfalls ermittelt, nämlich in einem Schritt 38. Anschließend wird in einem Schritt 39 der Prüfzeitraum beendet und in einem nachfolgenden Schritt 40 der Druck beziehungsweise die Druckdifferenz ausgewertet. In einer nachfolgenden Abfrage 41 wird ermittelt, wie groß die Druckdifferenz ist. Ist die Druckdifferenz kleiner als ein erster Differenzschwellenwerts, so wird zu einem Schritt 42 verzweigt. Ist die Druckdifferenz mindestens so groß wie der erste Differenzschwellenwerts, so wird zu einem Schritt 43 verzweigt. Ist hingegen die Druckdifferenz mindestens so groß wie ein zweiter Differenzschwellenwerts, der größer ist als der erste Differenzschwellenwert, so wird zu einem Schritt 44 verzweigt.
Dem Schritt 42 schließt sich ein Schritt 45 an, in welchem darauf erkannt wird, dass keine Leckage der Kraftstofftankanordnung 1 vorliegt. Einem Schritt 43 schließt sich ein Schritt 46 an, gemäß welchem eine Leckage der Kraftstofftankanordnung 1 mit einer ersten Leckageklasse erkannt wird. Auf den Schritt 44 folgt wiederum ein Schritt 47, in welchem die Leckage der Kraftstofftankanordnung 1 mit einer zweiten Leckageklasse festgestellt wird. Nach jedem der Schritte 45, 46 und 47 wird das beschriebene Verfahren jeweils beendet.
Die erläuterte Vorgehensweise ermöglicht eine äußerst zuverlässige Leckageprüfung der Kraftstofftankanordnung 1. Hierbei wird bevorzugt ohnehin in dem Kraftstofftank 2 vorliegender Überdruck verwendet, sodass die Pumpe 4 in der ersten Leckageprüfbetriebsart nicht betrieben wird. Die Pumpe 4 kommt hingegen lediglich im Zuge der zweiten Leckageprüfbetriebsart zum Einsatz.
BEZUGSZEICHENLISTE:
1 Kraftstofftankanordnung
2 Kraftstofftank
3 Kohlenwasserstofffilter
4 Pumpe
5 Tankabsperrventil
6 Sperrventil
7 Luftfilter
8 Außenumgebung
9 Spülventil
10 Ansaugtrakt
11 Brennkraftmaschine
12 Antriebseinrichtung
13 Steuergerät
14 Drucksensor
15 Kraftstoffeinfüllleitung
16 Tanköffnung
17 T ankdeckel
18 Startpunkt
19 Verzögerungsschritt
20 Schritt
21 Abfrage
22 Schritt
23 Schritt
24 Abfrage
25 Abfrage
26 Schritt
27 Abfrage
28 Schritt
29 Schritt
30 Abfrage
31 Schritt
32 Schritt 33 Schritt
34 Schritt
35 Abfrage
36 Schritt 37 Verzögerungsschritt
38 Schritt
39 Schritt
40 Schritt
41 Abfrage 42 Schritt
43 Schritt
44 Schritt
45 Schritt
46 Schritt 47 Schritt

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Betreiben einer Kraftstofftankanordnung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kraftstofftankanordnung (1 ) über einen Kraftstofftank (2), einen Kohlenwasserstofffilter (3) sowie eine Pumpe (4) verfügt, und wobei der Kraftstofftank (2) über ein Tankabsperrventil (5) an den Kohlenwasserstofffilter (3) und der Kohlenwasserstofffilter (3) zum einen über die Pumpe (4) an eine Außenumgebung (8) der Kraftstofftankanordnung (1 ) und zum anderen über ein Spülventil (9) an einen Ansaugtrakt (10) einer Brennkraftmaschine (11 ) strömungstechnisch angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem in dem Kraftstofftank (2) vorliegenden Druck, der größer als ein Druckschwellenwert ist, eine erste Leckageprüfbetriebsart durchgeführt wird, bei welcher ein strömungstechnisch zwischen der Pumpe (4) und der Außenumgebung (8) angeordnetes Sperrventil (6) geschlossen sowie das Tankabsperrventil (5) geöffnet wird und anschließend während eines Prüfzeitraums mittels eines in dem Kraftstofftank (2) angeordneten Drucksensors (14) der Druck in dem Kraftstofftank (2) gemessen und bei Überschreiten eines Differenzschwellenwerts durch eine Druckdifferenz eines Druckabfalls des Drucks über eine bestimmte Zeitspanne hinweg auf eine Leckage der Kraftstofftankanordnung (1 ) erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einem in dem Kraftstofftank (2) vorliegenden Druck, der kleiner als der oder gleich dem Druckschwellenwert ist, eine zweite Leckageprüfbetriebsart durchgeführt wird, bei welcher das Tankabsperrventil (5) geöffnet und mittels der Pumpe (4) Luft aus der Außenumgebung (8) in Richtung des Kraftstofftanks (2) gepumpt wird bis ein mittels des Drucksensors (14) gemessener Druck einen Solldruck erreicht und nach dem Erreichen des Solldrucks durch den Druck das Sperrventil (6) geschlossen wird, wobei nach dem Schließen des Sperrventils (6) während des Prüfzeitraums mittels des Drucksensors (14) der Druck in dem Kraftstofftank (2) gemessen und bei Überschreiten des Differenzschwellenwerts durch die Differenz des Drucks über die bestimmte Zeitspanne hinweg auf die Leckage der Kraftstofftankanordnung (1 ) erkannt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Leckageprüfbetriebsart nach dem Öffnen des Tankabsperrventil (5) während des Überwachungszeitraums der Druck in dem Kraftstofftank (2) gemessen und bei einem Ausbleiben einer Druckreduzierung auf einen Fehler der Kraftstofftankanordnung (1 ) geschlossen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Überwachungszeitraums ein Gradient des Drucks über der Zeit ermittelt und mit einem Gradientenschwellenwert verglichen wird, wobei der Druck bei einem Unterschreiten des Gradientenschwellenwerts durch den Gradient ermittelt und bei einem Unterschreiten eines Mindestdrucks durch den Druck aus der ersten Leckageprüfbetriebsart in die zweite Leckageprüfbetriebsart gewechselt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfzeitraum eingeleitet wird, sofern der Druck größer als der oder gleich dem Mindestdruck ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Druckdifferenz des Druckabfalls über die bestimmte Zeitspanne hinweg eine Klassifizierung der Leckage vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Leckageprüfbetriebsart und der zweiten Leckageprüfbetriebsart das zwischen dem Kohlenwasserstofffilter (3) und dem Ansaugtrakt (10) vorliegende Spülventil (9) geschlossen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrventil (6) ein Rückschlagventil einer die Pumpe (4) aufweisenden Pumpenanordnung verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Prüfzeitraum das Tankabsperrventil (5) geschlossen und das Sperrventil (6) geöffnet wird, sodass strömungstechnisch zwischen dem Tankabsperrventil (5) und dem Kohlenwasserstofffilter (3) vorliegendes, Luft und gasförmigen Kraftstoff aufweisendes Fluid durch den Kohlenwasserstofffilter (3) in Richtung der Außenumgebung strömt.
10. Kraftstofftankanordnung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Kraftstofftank (2), einem Kohlenwasserstofffilter (3) sowie einer Pumpe (4), wobei der Kraftstofftank (2) über ein Tankabsperrventil (5) an den Kohlenwasserstofffilter (3) und der Kohlenwasserstofffilter (3) zum einen über die Pumpe (4) an eine Außenumgebung (8) der Kraftstofftankanordnung (1 ) und zum anderen über ein Spülventil (9) an einen Ansaugtrakt (10) einer Brennkraftmaschine (11 ) strömungstechnisch angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstofftankanordnung (1 ) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, bei einem in dem Kraftstofftank (2) vorliegenden Druck, der größer als ein Druckschwellenwert ist, eine erste Leckageprüfbetriebsart durchzuführen, bei welcher ein strömungstechnisch zwischen der Pumpe (4) und der Außenumgebung (8) angeordnetes Sperrventil (6) geschlossen sowie das Tankabsperrventil (5) geöffnet wird und anschließend während eines Prüfzeitraums mittels eines in dem Kraftstofftank (2) angeordneten Drucksensors (14) der Druck in dem Kraftstofftank (2) gemessen und bei Überschreiten eines Differenzschwellenwerts durch eine Druckdifferenz eines Druckabfalls des Drucks über eine bestimmte Zeitspanne hinweg auf eine Leckage der Kraftstofftankanordnung (1 ) erkannt wird.
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