Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Tankentlüftungssystems eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Tankentlüftungsleitung in einem Speicherbehälter für Kraftstoffdämpfe mündet, welcher über eine Spülluftleitung mit einem darin angeordneten Tankentlüftungsventil mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist und wobei ein in der Tankentlüftungsleitung vorgesehenes Tankabsperrventil in Abhängigkeit vom gemessenen Druck innerhalb des Kraftstofftanks geöffnet oder geschlossen wird. Zum technischen Umfeld wird neben der DE 196 54 563 A1 auf die DE 10 2004 034 232 B4 verwiesen.

Tankentlüftungssysteme von Kraftfahrzeugen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Grundsätzlich bekannt ist auch deren Funktionsweise, wonach in einem Speicherbehälter für Kraftstoffdämpfe, welcher gemeinhin als Aktivkohlefilter bezeichnet wird bzw. ein solches ist, die sich unter anderem bei abgestelltem (= außer Betrieb gesetzten) Fahrzeug im Kraftstofftank bildenden Kraftstoffdämpfe zwischengespeichert werden. Dabei kann dieser Speicherbehälter bei Betrieb des Kraftfahrzeugs gespült werden, indem die zwischengespeicherten Kraftstoffdämpfe einem im Kraftfahrzeug vorgesehenen Verbrennungsmotor zur Verbrennung zugeführt werden.

Bekannt ist weiterhin, dass bei sog. Hybridfahrzeugen, die alternativ zu einem Verbrennungsmotor auch von einem Elektromotor unter Zugriff auf einen elektrischen Energiespeicher angetrieben werden können, diese herkömmliche Tankentlüftung insofern problematisch ist, als bei elektromotorischem Fahrzeug-Fahrbetrieb keine Spülung des Speicherbehälters bzw. Aktivkohlefilters möglich ist. Daher wurde bereits angedacht, ein in der Tankentlüftungsleitung vorgesehenes Tankabsperrventil, welches einen Durchfluss von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank zum genannten Speicherbehälter zu unterbinden in der Lage ist, auch bei Betrieb des Verbrennungsmotors zeitweise zu schließen, um jedenfalls dann eine wirkungsvolle Spülung dieses Speicherbehälters zu ermöglichen. In der eingangs zweitgenannten Schrift ist erwähnt, dass ein solches Tankabsperrventil geöffnet wird, wenn der erfasste Druck innerhalb des Kraftstofftanks höher als ein vorbestimmter Druck ist. Aus der eingangs erstgenannten Schrift ist es bekannt, bei der Ansteuerung eines Ventils eines Tankentlüftungssystems nicht nur den Druck innerhalb des Kraftstofftanks zu berücksichtigen, sondern zusätzlich die im Kraftstofftank herrschende Temperatur, jedoch handelt es sich bei dem entsprechend angesteuerten Ventil nicht um das hier sog. Tankabsperrventil, sondern um das in der sog. Spülluftleitung, welche vom genannten Speicherbehälter zum Verbrennungsmotor, genauer in das Luftansaugsystem desselben führt, vorgesehene und üblicherweise sowie auch vorliegend sog. Tankentlüftungsventil, mit welchem im wesentlichen der Spülvorgang des Speicherbehälters bzw. Aktivkohlefilters gesteuert werden kann.

Hiermit soll nun aufgezeigt werden, wie ein sog. Tankabsperrventil, welches in einer vom Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges zu einem Speicherbehälter für Kraftstoffdämpfe führenden Tankentlüftungsleitung vorgesehen ist, systemsicher und einfach angesteuert werden kann, wenn ein wirkungsvolles Spülen dieses Speicherbehälters erzielt werden soll (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).

Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das bei abgestelltem Fahrzeug geöffnete Tankabsperrventil bei Betrieb des Kraftfahrzeugs in möglichst vielen Betriebspunkten geschlossen gehalten wird, jedoch stets dann geöffnet wird oder ist, wenn der Druck innerhalb des Kraftstofftanks oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt oder wenn die Temperatur des Kraftstofftanks oder des darin enthaltenen Kraftstoffs oberhalb eines oberen Schwellwerts liegt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Ziel einer erfindungsgemäßen Ansteuerung des genannten Tankabsperrventils ist eine signifikante Erhöhung der durch den Speicherbehälter zum betriebenen Verbrennungsmotor führbaren Spülluftmenge ohne Beeinflussung durch aus dem Kraftstofftank abgeführte und in diesen Speicherbehälter gelangende Gase oder Kraftstoffdämpfe, wobei der begrenzten Standfestigkeit eines im wesentlichen üblichen Kraftstofftanks sicher Rechnung getragen werden soll. Demnach wird das Tankabsperrventil, welches bei nicht in Betrieb befindlichem Kraftfahrzeug geöffnet sein muss, um ohne aufwändige Überwachung ein Entstehen von unzulässig hohem Überdruck im Kraftstofftank - resultierend aus Verdunstungsvorgängen - zu verhindern, bei Betrieb des Kraftfahrzeugs in möglichst vielen Betriebspunkten geschlossen gehalten. Bei geschlossenem Tankabsperrventil wird der genannte Speicherbehälter (Aktivkohlefilter) naturgemäß nicht mit weiteren Kraftstoffdämpfen beaufschlagt und kann folglich bestmöglich gespült werden, wobei die bei einer vorangegangenen Beaufschlagung mit Kraftstoffdämpfen abgelagerten bzw. zwischengespeicherten Kraftstoffbestandteile wirkungsvoll aus dem Speicherbehälter entfernt werden können, wenn das besagte Tankentlüftungsventil geöffnet ist. Letzteres ist wie im Stand der Technik selbstverständlich nur dann der Fall, wenn der genannte Verbrennungsmotor, der vorrangig als direktes Antriebsaggregat des Fahrzeugs fungiert, in Betrieb ist. Insbesondere kann bei geschlossenem Tankabsperrventil der Speicherbehälter auch deshalb bestmöglich gespült werden, weil dann keine Gefahr besteht, dass sich bei einem solchen Spülvorgang im Kraftstofftank ein diesen belastender Unterdruck aufbaut, was bei geöffnetem oder nicht vorhandenem Tankabsperrventil durchaus geschehen könnte, indem dann durch den Spülvorgang über die Tankentlüftungsleitung Luft und Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank abgezogen werden würden.

Es gibt jedoch diverse Zustände und Betriebspunkte, in denen das Tankabsperrventil geöffnet werden soll oder muss, um den Kraftstofftank nicht unzulässig zu belasten. Insbesondere sollte in (im wesentlichen üblichen) Kraftstofftanks kein signifikanter Überdruck herrschen, so dass nur ein bestimmter Grenz-Druckwert im Kraftstofftank zugelassen werden kann. Erreicht der mittels eines geeigneten Sensors gemessene Druck im Tank (relativ zum Umgebungsdruck) daher einen vorgegebenen Grenzwert, so wird - ausgelöst durch eine elektronische Steuereinheit - das Tankabsperrventil zum Schutz des Kraftstofftanks geöffnet.

Ist die Temperatur des im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffs und somit üblicherweise auch die Temperatur des Tanks selbst relativ hoch, so steigt die Verdunstungsneigung des Kraftstoffs überproportional an und es kann bei geschlossenem Tankabsperrventil zu extremen Gradienten im Druckaufbau kommen. Daher wird vorgeschlagen, auch bei hohen Temperaturen des Tanks oder des darin enthaltenen Kraftstoffs unabhängig vom gemessenen Tank-Druck das Tankabsperrventil zu öffnen. Hierdurch werden Schwingungsvorgänge bezüglich des Öffnens und Schließens des Tankabsperrventils, die sich bei einer reinen druckabhängigen Steuerung bei solchen höheren Kraftstofftemperaturen einstellen könnten, wirkungsvoll vermieden. Demgemäß wird das Tankabsperrventil bei Betrieb des Kraftfahrzeugs stets dann geöffnet, wenn die Temperatur des Kraftstofftanks oder des darin enthaltenen Kraftstoffs oberhalb eines vernünftig vorgegebenen oberen Schwellwerts liegt.

Ehe auf vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingegangen wird, sei auf die als einzige Figur beigefügte Prinzipdarstellung eines Tankentlüftungssystems eines Kraftfahrzeugs verwiesen, an welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Dabei ist mit der Bezugsziffer 1 ein Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs gekennzeichnet, aus welchem über eine nicht dargestellte Versorgungsleitung ein Verbrennungsmotor 2 mit Kraftstoff versorgt wird. Eine Tankentlüftungsleitung 3 verbindet den Innenraum des Kraftstofftanks 1 mit einem als sog. Aktivkohlefilter ausgebildeten Speicherbehälter 4 für Kraftstoffdämpfe. In dieser Tankentlüftungsleitung 3 ist ein sog. Tankabsperrventil 5 vorgesehen, welches diese Tankentlüftungsleitung 3 sperrt oder freigibt. Der besagte Speicherbehälter 4, genauer der Innenraum desselben, ist über eine Umgebungsluftleitung 6 mit der Umgebung verbunden und weiterhin über eine Spülluftleitung 7, in welcher ein sog. Tankentlüftungsventil 8 angeordnet ist, mit dem Verbrennungsmotor 2, genauer mit dem Luftansaugsystem desselben. Unter anderem dieses Tankentlüftungsventil 8, aber auch das Tankabsperrventil 5 werden von einer elektronischen Steuereinheit 9 geeignet angesteuert; diese erhält hierfür diverse Eingangssignale, so unter anderem die Signale eines Drucksensors 10 und Temperatursensors 10, mit Hilfe dessen der Druck und die Temperatur innerhalb des Kraftstofftanks 1 ermittelt wird.

Wie im Stand der Technik üblich können bei abgestelltem Kraftfahrzeug bzw. bei nicht betriebenem Verbrennungsmotor 2 die sich im Kraftstofftank 1 bildenden Kraftstoffdämpfe bei geöffnetem Tankabsperrventil 5 durch die Tankentlüftungsleitung 3 in den Speicherbehälter 4 gelangen, wo die in den Kraftstoffdämpfen enthaltenen Kraftstoffbestandteile zwischengespeichert werden, während die so gereinigte Luft über die Umgebungsluftleitung 6 in die Umgebung abgeführt wird. Ist der Verbrennungsmotor 2 in Betrieb, so kann grundsätzlich der Speicherbehälter 4 gespült werden, wobei über die Umgebungsluftleitung 6 Frischluft aus der Umgebung durch den Speicherbehälter 4 hindurch angesaugt wird, wo diese Luft die zwischengespeicherten Kraftstoffbestandteile aufnimmt, welche dann zusammen mit der hindurchströmenden Luft bei geeignet geöffnetem Tankentlüftungsventil 8 durch die Spülluftleitung 7 dem Verbrennungsmotor 2 zur Verbrennung zugeführt werden. Die vorliegende Erfindung befasst sich nun mit der geeigneten Ansteuerung des Tankabsperrventils 5 entsprechend den dieser Figurenbeschreibung vorangegangenen Erläuterungen, während vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Weiteren beschrieben werden.

So wurde erkannt, dass dann, wenn die Temperatur des im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffs und somit üblicherweise auch die Temperatur des Tanks selbst relativ niedrig ist, das Ausgasungsverhalten des Kraftstoffes im Kraftstofftank stark eingeschränkt ist, d.h. dass dann praktisch keine nennenswerte Kraftstoff- Verdunstung erfolgt. Folglich kann zur Vereinfachung des gesamten Steuerungsprozesses das Tankabsperrventil auch dann stets geöffnet sein oder werden, wenn die Temperatur des Kraftstofftanks oder des darin enthaltenen Kraftstoffs unterhalb eines vernünftig vorgegebenen unteren Schwellwerts liegt.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass sich das Ausgasungsverhalten üblicher Kraftstoffe auch über dem Umgebungsdruck und über einer Umgebungsdruckänderung verändert, kann zur Steigerung der Genauigkeit des hier vorgeschlagenen Verfahrens der in den beiden vorhergehenden Absätzen genannte Temperatur- Schwellwert an den Umgebungsdruck bzw. an eine Änderung des Umgebungsdrucks angepasst werden. Vereinfacht ausgedrückt kann somit bei der temperaturabhängigen Ansteuerung des Tankabsperrventils der Umgebungsdruck berücksichtigt werden, indem der genannte obere Schwellwert und/oder der genannte untere Schwellwert in Abhängigkeit vom Umgebungsdruck geändert wird oder werden.

Weiterhin sollte bzw. muss beim Betanken des Kraftfahrzeugs, d.h. beim Befüllen des Tanks mit neuem Kraftstoff das besagte Tankabsperrventil geöffnet sein, um eine sichere Betankung zu gewährleisten. Da ein Betanken grundsätzlich auch bei laufendem Verbrennungsmotor durchgeführt werden kann, wird weiterhin vorgeschlagen, das Öffnen des Tankabsperrventils AV mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu koppeln. Bei Stillstand des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit = 0) ist demnach das Tankabsperrventil geöffnet. Femer ist das Tankabsperrventil als solches vorzugsweise derart gestaltet, dass es im stromlosen Zustand geöffnet ist. Hiermit ist auf einfache Weise gewährleistet, dass das Tankabsperrventil bei abgestelltem Fahrzeug geöffnet ist.

Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Tankabsperrventil auch in Abhängigkeit von der durch die genannte Spülluftleitung strömenden Spülluftmenge geöffnet oder geschlossen werden. Damit kann verhindert werden, dass bei einer Spülluftmenge, die größer ist als eine bestimmte vorgegebene Spülluftmenge, im Kraftstofftank enthaltene Gase direkt angesaugt werden. Zugleich wird der Tank vor einem zu großen Unterdruck geschützt, der sich bei extrem hohen Spülluftraten ergeben könnte, wenn wie vorgeschlagen das Tankabsperrventil bei Spülluftmengen bzw. Mengenströmen von Spülluft, die eine vorgegebene Größe überschreiten, geschlossen wird. Vorteilhafterweise wird zusammen mit einer Verhinderung des Entstehens von Unterdruck im Tank verhindert, dass die Verdunstungsneigung des Kraftstoffs im Tank zunimmt.

Weiterhin wurde erkannt, dass es empfehlenswert sein kann, das geschlossene Tankabsperrventil nur bei Vorliegen bestimmter Randbedingungen zu öffnen. Es kann nämlich nur dann, wenn der Beladungsgrad bzw. die Kohlenwasserstoff- Konzentration in der Spülluftleitung über einer bestimmten Schwelle liegt, das Tankabsperrventil problemlos geöffnet werden, da dann hierdurch die Kohlenwasserstoff-Konzentration keine signifikante Änderung erfährt. Wenn jedoch die Kohlenwasserstoff-Konzentration in der Spülluftleitung zunächst unterhalb dieser Schwelle liegt, so könnte mit einem Öffnen des Tankabsperrventils eine schlagartige Änderung der Kohlenwasserstoff-Konzentration in der Spülluftleitung eintreten, die vom Tankentlüftungssystem in seiner Gesamtheit nicht mehr kompensiert werden kann und zu signifikanten Abweichungen im dem Verbrennungsmotor zugeführten Gemisch führen würde. Um dies zu verhindern, wird weiterhin vorgeschlagen, mit einem Öffnen des besagten Tankabsperrventils zunächst das genannte Tankentlüftungsventil zu schließen und daraufhin mit einer Rampe (und somit quasi verzögert) zu einer Neuermittlung der Kohlenwasserstoff-Konzentration zu öffnen. Es kann also zumindest in solchen Fällen, in denen in der Spülluftleitung die Kraftstoffdampf-Konzentration unterhalb eines gewissen Schwellwertes liegt, das genannte Tankentlüftungsventil mit einem Öffnen des besagten Tankabsperrventils zunächst geschlossen werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, bei der Spülung des Speicherbehälters die Menge von in der Spülluftleitung geführter Spülluft auch abhängig vom Schaltzustand des Tankabsperrventils zu gestalten, d.h. es kann in Abhängigkeit des Schaltzustandes des Tankabsperrventils eine daran angepasste Spülluftstrategie gefahren werden. Mit geschlossenem Tankabsperrventil können demnach deutlich höhere Spülluftraten eingestellt werden als bei geöffnetem Tankabsperrventil. Eine solche vorteilhafte größere Spülluftmenge ist wie bereits weiter oben erwähnt deshalb möglich, weil bei geschlossenem Tankabsperrventil innerhalb des Tanks durch diese Spülluftmenge kein schädlicher Unterdruck erzeugt werden kann. Dabei kann die Menge von durch das Tankentlüftungsventil bestimmter Spülluft (= „Spülluftrate") auch noch von der Kraftstofftemperatur abhängig gestaltet werden. Unterhalb einer geeignet gewählten Grenztemperatur ist nur Rücksicht auf den Tankschutz zu nehmen, d.h. der Aufbau von unzulässig hohem Unterdruck im Tank zu verhindern. Oberhalb dieser geeignet gewählten Grenztemperatur ist zusätzlich die Ausgasung des Kraftstoffs im Tank, d.h. der mögliche Gas-Abtransport aus dem Tank - hervorgerufen durch ein Spülen des Speicherbehälters - zu berücksichtigen.

Eine gesetzlich vorgeschriebene Selbstdiagnose der hier vorgeschlagenen Funktionen des Tankabsperrventils durch eine elektronische Steuereinheit kann über eine gezielte Ansteuerung des Tankabsperrventils mit anschließender Überwachung der Druckreaktion im Tank durchgeführt werden. Dabei wird das Tankabsperrventil bei hohen Tanktemperaturen und hohem Gasanfall geschlossen und der Tankdruck mittels des bereits genannten Drucksensors erfasst. Wenn das Tankabsperrventil korrekt schließt, ist ein Druckanstieg zu erwarten. Bei niedrigen Temperaturen hingegen wird das Tankabsperrventil geöffnet und ein hoher Durchfluss an Spülgasen erzeugt. Die Reaktion bei korrekt geöffnetem System ist ein Unterdruck im Tank, welcher mittels des Drucksensors erfasst werden kann. Anstelle eines einfachen Speicherbehälters für Kraftstoffdämpfe kann ein geeignet beheizbarer Speicherbehälter zum Einsatz kommen, da wie grundsätzlich bekannt mit einer Beheizung die Spülung des Speicherbehälters, d.h. das Freisetzen der darin zwischengespeicherten Kraftstoffbestandteile signifikant gesteigert werden kann. Selbstverständlich ist eine Beheizung des Speicherbehälters, welche vorzugsweise durch Zufuhr von erwärmter Luft als Spülluftstrom erfolgen kann, nur sinnvoll, wenn tatsächlich ein Spülen des Speicherbehälters erfolgen soll, d.h. wenn das bereits genannte Tankentlüftungsventil zumindest teilweise geöffnet ist. Um dabei die Konzentration von Kohlenwasserstoffen in der Spülluftleitung nicht zu stark zu erhöhen, wird vorgeschlagen, nach einer Aktivierung der Tankentlüftung vor dem Starten einer Beheizung des Speicherbehälters zunächst dessen Beladungsgrad, d.h. die Menge von darin zwischengespeicherten Kraftstoffbestandteilen zu ermitteln. Zum Stand der Technik bezüglich Beladungsermittlung eines Aktivkohlefilters wird beispielshalber auf die DE 44 29 307 C1 oder auf die DE 197 40 335 A1 verwiesen. Im wesentlichen wird nun vorgeschlagen, eine Beheizung des Speicherbehälters erst dann in Gang zu setzen, wenn der Beladungsgrad aufgrund eines Spülvorganges unter eine vorgegebene erste Schwelle abfällt. Steigt hingegen der Beladungsgrad über eine weitere Schwelle an, so wird die Beheizung wieder abgestellt.

Im übrigen sollte analog der Ansteuerung des Tankabsperrventils zur Sicherstellung der Betankung des Kraftfahrzeugs eine Beheizung des Aktivkohlefilters (Speicherbehälters) bei stehendem Fahrzeug auch mit betriebenem Verbrennungsmotor abgestellt werden. Ferner kann eine Selbstdiagnose der Beheizungsfunktionen indirekt über die Änderung der Kohlenwasserstoff-Konzentration in der Spülluftleitung erkannt werden. Fällt der Beladungsgrad unter einen bestimmten Wert, so muss mit dem Start der Beheizung dieser Wert stagnieren bzw. wieder ansteigen. Fällt dieser Wert weiter, so ist die Heizung nicht aktiv, denn es werden keine weiteren Kohlenwasserstoff- Verbindungen aus der Aktivkohle gelöst.