Verfahren zur Erkennung eines Klemmens eines Tankentlüftungsventils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Klemmens eines Tankentlüftungsventils. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, während es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Stand der Technik

Um die immer strenger werdenden Emissionsgrenzwerte einhalten zu können, ist es in der Kraftfahrzeugtechnik unerlässlich, dass Defekte in einer

Tankentlüftungsanlage sicher erkannt werden. So wird verhindert, dass

Kraftstoffdämpfe unbemerkt aus der Tank- und Kraftstoffversorgungsanlage entweichen. Aus der DE 41 26 880 A1 sind bereits eine Tankentlüftungsanlage sowie ein

Verfahren und eine Vorrichtung zum Überprüfen von deren Funktionsfähigkeit bekannt. Hierbei weist die Vorrichtung einen Adsorptionsfilter mit einer

Belüftungsöffnung, einer Anschlussleitung zu einem Tank und einer

Verbindungsleitung mit eingesetztem Tankentlüftungsventil zum Saugrohr des Motors auf, sowie einen Temperaturfühler zum Erfassen des Temperatur des

Adsorptionsmaterials. Des Weiteren ist in der Tankentlüftungsanlage ein zweiter Temperaturfühler vorhanden, welcher nahe der Belüftungsöffnung des

Adsorptionsfilters angeordnet ist. Das Verfahren zur Überprüfung der

Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsanlage weist dabei die folgenden Schritte auf: Zunächst wird die Temperatur des Adsorptionsmaterials vor dem ersten Regenerieren des Materials nach einem Tankvorgang gemessen. Nachfolgend wird die Temperatur des Adsorptionsmaterials zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach Beginn des ersten Regenerierens gemessen. Danach wird die Material- Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Messwert gebildet. Des Weiteren wird die Temperatur der Belüftungsluft vor dem ersten

Regenerieren und zu einem vorgebbaren Zeitpunkt nach Beginn des ersten Regenerierens gemessen. Es wird die Belüftungsluft-Temperaturdifferenz zwischen dem zweiten und dem ersten Messwert gebildet. Durch Abziehen der Belüftungsluft-Temperaturdifferenz von der Material-Temperaturdifferenz wird eine Regenerier-Temperaturdifferenz erhalten. Diese

Regeneriertemperaturdifferenz wird mit einem Schwellenwert verglichen und die Vorrichtung wird als funktionsfähig beurteilt, wenn die Regenerier- Temperaturdifferenz den Schwellenwert überschreitet. Offenbarung der Erfindung

In dem erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung eines Klemmens eines Tankentlüftungsventils in einem Kraftfahrzeug, wobei ein Temperatursensor in einer Tankentlüftungsleitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und einer Einleitstelle in ein Saugrohr oder in einen Turbolader angeordnet ist, wird ein

Klemmen des Tankentlüftungsventils erkannt, wenn der Betrag einer Korrelation eines berechneten Tankentlüftungsmassestroms und eines Signalwertes des Temperatursensors einen vorgebbaren Schwellenwert verletzt. Dieses Vorgehen ist sehr vorteilhaft, da auf diese Weise nicht nur erkannt werden kann, dass ein Defekt des Tankentlüftungsventils vorliegt, sondern auch spezifiziert werden kann, welcher Defekt vorliegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird, wenn das Tankentlüftungsventil angesteuert wird, ein geschlossenes Klemmen des Tankentlüftungsventils erkannt, wenn der Betrag der Korrelation eines berechneten Tankentlüftungsmassestroms und eines Signalwertes des

Temperatursensors einen vorgebbaren ersten Schwellenwert unterschreitet. Dabei wird der Tankentlüftungsmassestrom aus den Umweltbedingungen, also der Soll-Ansteuerung, berechnet, während im Fall des geschlossenen klemmenden Tankentlüftungsventils der reale Tankentlüftungsmassestrom Null kg/h beträgt. Ist die Korrelation des berechneten Tankentlüftungsmassestroms und eines Signalwertes des Temperatursensors kleiner als der erste vorgebbarer Schwellenwert, beispielsweise 0,75, so wird ein geschlossen klemmendes Tankentlüftungsventil erkannt. Auf diese Weise ist es vorteilhafter Weise möglich, schnell zu erkennen, dass sich ein Tankentlüftungsventil nicht öffnet.

Insbesondere wird, wenn das Tankentlüftungsventil nicht angesteuert ist, ein offenes Klemmen des Tankentlüftungsventils erkannt, wenn der Betrag der Korrelation eines berechneten Tankentlüftungsmassestroms und eines

Signalwertes des Temperatursensors einen zweiten vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. Dabei ist der zweite vorgebbare Schwellenwert ungleich dem ersten vorgebbaren Schwellenwert. Der berechnete Tankentlüftungsmassestrom ist in diesem Fall Null kg/h, da erwartet wird, dass das Tankentlüftungsventil geschlossen ist. Der reale Tankentlüftungsmassestrom ist wegen des Defekts jedoch größer Null kg/h. Überschreitet der Betrag der Korrelation des

berechneten Tankentlüftungsmassestroms und des Signalwertes des

Temperatursensors einen vorgebbaren Schwellenwert, beispielsweise 0,3, so wird ein offenes Klemmen des Tankentlüftungsventils erkannt. Ein Vorteil dieses Vorgehens ist, dass zeitnah erkannt werden kann, dass das

Tankentlüftungsventil sich nicht geschlossen hat.

Bevorzugter Weise wird die Diagnose des Tankentlüftungsventils ausgesetzt, wenn sich mindestens ein Betriebszustand um mehr als einen applizierbaren Schwellenwert ändert. Somit wird auf vorteilhafte Weise ausgeschlossen dass sich Störfaktoren und eine damit verbundene Temperaturänderung negativ auf das Signal des Temperatursensors auswirken und zu einem Fehler in der Interpretation des Signalhubs des Temperatursensors führen.

Bei dem sich ändernden Betriebszustand handelt es sich insbesondere um eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Verbrennungsmotordrehzahl. Dies ist sehr vorteilhaft, da sich beide Größen direkt auf die Temperatur des

Verbrennungsmotors auswirken und somit einen direkten Einfluss auf das Signal des Temperatursensors haben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur weiteren Erhöhung der Trennschärfe ein Signal eines Referenztemperatursensors, welcher außerhalb der Tankentlüftungsleitung angeordnet ist, bei dem Erkennen eines Klemmens des Tankentlüftungsventils berücksichtigt. Ein Vorteil des Referenztemperatursensors ist, dass eine Diagnose des Tankentlüftungsventils weitgehend unabhängig von Umweltbedingungen, wie beispielsweise der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, durchgeführt werden kann. Des Weiteren ist auf diese Weise ein Erkennen eines offenen oder geschlossenen Klemmens des Tankentlüftungsventils möglich, wobei auf Maßnahmen wie beispielsweise ein Aussetzen der Diagnose bei zu großer Fahrzeuggeschwindigkeits- und/oder

Verbrennungsmotordrehzahländerung verzichtet werden kann.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem elektronischen

Steuergerät ausgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Die Erfindung umfasst außerdem ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der

nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Tankentlüftungsanlage, einem Verbrennungsmotor sowie einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Intensität des

Tankentlüftungsmassestroms und der Intensität des Temperatursensorsignals über der Zeit und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotor, eines

Steuergerät sowie einer weiteren Tankentlüftungsanlage.

Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 sind eine Tankentlüftungsanlage eines nicht dargestellten

Kraftfahrzeugs, ein Verbrennungsmotor 5 und ein Steuergerät 9 des

Kraftfahrzeugs in schematischer Weise nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Tankentlüftungsanlage weist einen Kraftstofftank 1 , einen Adsorptionsfilter 2 sowie ein Tankentlüftungsventil 3 auf. Sowohl in dieser in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Tankentlüftung, als auch in der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung zur Tankentlüftung, ist der Adsorptionsfilter 2 als Aktivkohlefilter ausgestaltet. Zwischen dem Tankentlüftungsventil 3 und einer Einleitstelle 15 in ein Saugrohr 8 und in einen Turbolader 7 befindet sich eine Tankentlüftungsleitung 14, innerhalb der ein Temperatursensor 10 so angeordnet ist, dass er von der Abwärme des Verbrennungsmotors 5 aufgewärmt wird. Die

Tankentlüftungsanlage weist des Weiteren zwei Einwegventile 12 und 13 sowie eine Venturidüse 4 auf. Der Verbrennungsmotor 5 ist ein aufgeladener Motor mit dem Turbolader 7 und einem Ladeluftkühler 6. Das Saugrohr 8 verbindet den Verbrennungsmotor 5 und den Ladeluftkühler 6.

Das Verfahren zur Erkennung eines Klemmens des Tankentlüftungsventils 3 läuft wie folgt ab. Zunächst wird der Temperatursensor 10 von dem

Verbrennungsmotor 5 auf eine um ein applikativ vorgebbares ΔΤ über der Umgebungstemperatur T _R liegende Temperatur T ₀ geheizt. Anschließend wird eine Tankentlüftung durchgeführt, das bedeutet, dass das Tankentlüftungsventil 3 geöffnet wird und ein Tankentlüftungsmassestrom m _reg durch die Tankentlüftungsleitung 14 strömt. Da der Tankentlüftungsmassestrom m _reg nur eine Temperatur aufweist, welche der Umgebungstemperatur T _R entspricht, erfährt der Temperatursensor 10 durch das Vorbeifließen des

Tankentlüftungsmassestroms m _reg eine Temperaturerniedrigung ΔΤ ₂ , so dass das Tankentlüftungsventil danach eine Temperatur von Τ-ι = T ₀ - ΔΤ ₂ aufweist.

Dieser Vorgang ist in Fig. 2 veranschaulicht.

Fig. 2 zeigt in schematischer Weise den zeitlichen Verlauf eines

Tankentlüftungsmassestroms m _reg in kg/h sowie den zeitlichen Verlauf eines Signals s _te m des Temperatursensors 10 in °C. Zu den Zeitpunkten t-ι, t ₂ und t ₄ ist eine deutliche Korrelation zwischen dem Tankentlüftungsmassestrom m _reg und dem Betrag des Temperatursignals s _te m zu erkennen. Wenn der

Tankentlüftungsmassestrom m _reg steigt, sinkt das Signal s _te m des

Temperatursensors 10 ab. Sobald der Tankentlüftungsmassestrom m _reg auf Null abgefallen ist, also zum Zeitpunkt t ₃ , beginnt das Signal s _te m des

Temperatursensors 10 wieder zu steigen, weil der Verbrennungsmotor 5 den Temperatursensor 10 wieder aufheizt und keine Kühlung durch einen

Tankentlüftungsmassestrom stattfindet. Aufgrund der Temperaturerniedrigung ΔΤ ₂ , wird auf ein Vorhandensein des Tankentlüftungsmassestroms m _reg geschlossen und es wird davon ausgegangen, dass das Tankentlüftungsventil 3 funktionsfähig ist.

In dieser ersten Ausführungsform des Verfahrens wird, wenn das

Tankentlüftungsventil 3 angesteuert wird, ein geschlossenes Klemmen des Tankentlüftungsventils 3 erkannt. In diesem Fall ist aufgrund des geschlossen klemmenden Tankentlüftungsventils 3 der reale Tankentlüftungsmassestrom über das Tankentlüftungsventil 3 Null kg/h und es findet keine Abkühlung des Temperatursensors 10 statt. Es wird jedoch aus den Umweltbedingungen, also mittels der Soll-Ansteuerung, ein Tankentlüftungsmassestroms m _reg ,b berechnet. Dieser berechnete Tankentlüftungsmassestroms m _reg ,b wird im Folgenden mit dem Signal des Temperatursensor 10 korreliert. Unterschreitet der Betrag dieser Korrelation einen vorgebbaren Schwellenwert Si , im vorliegenden Fall |si | = 0.75, so wird ein geschlossenes Klemmen des Tankentlüftungsventils 3 erkannt. In einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird, wenn das

Tankentlüftungsventil 3 nicht angesteuert wird, ein offenes Klemmen des Tankentlüftungsventils 3 erkannt. In diesem zweiten Fall ist der berechnete Tankentlüftungsmassestrom m _reg ,b über das Tankentlüftungsventil 3 Null kg/h, da erwartet wird, dass das Tankentlüftungsventil 3 geschlossen ist. Der reale

Tankentlüftungsmassestrom über das Tankentlüftungsventil 3 ist jedoch aufgrund des Defekts des Tankentlüftungsventils 3 größer als Null kg/h. Auch in diesem zweiten Fall wird der berechnete Tankentlüftungsmassestrom m _reg ,b mit dem Signal des Temperatursensors 10 korreliert. Überschreitet der Betrag der Korrelation einen zweiten vorgebbaren Schwellenwert s ₂ , im vorliegenden Fall

|s ₂ | = 0.3, so wird ein offenes Klemmen des Tankentlüftungsventils 3 erkannt.

Das Verfahren zur Erkennung des Klemmens des Tankentlüftungsventils 3 wird ausgesetzt, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Drehzahl des Verbrennungsmotors 5 um mehr als einen applizierbaren Schwellenwert ändert.

In beiden Fällen führt eine deutliche Änderung des jeweiligen Betriebszustandes zu einer starken Änderung der Temperatur der Tankentlüftungsleitung 14, welche sich direkt auf den Temperatursensor 10 auswirkt. Da dies zu einer

Fehlinterpretation des Signals des Temperatursensors 10 führen kann, wird das Verfahren ausgesetzt.

In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotor, eines Steuergeräts sowie einer weiteren Tankentlüftungsanlage gezeigt. Der

Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Tankentlüftungsanlage besteht darin, dass bei der Tankentlüftungsanlage in Fig. 3 ein Referenztemperatursensor 1 1 außerhalb der Tankentlüftungsleitung 14 angeordnet ist. Das Signal dieses Referenztemperatursensors 1 1 kann in beiden oben beschriebenen

Ausführungsformen des Verfahrens zur Erkennung des Klemmens des

Tankentlüftungsventils 3 berücksichtigt werden, um auf das Vorhandensein eines Tankentlüftungsmassestroms m _reg zu schließen. Da der

Referenztemperatursensor 1 1 außerhalb der Tankentlüftungsleitung 14 positioniert ist, wird das Signal des Referenztemperatursensors 1 1 nicht von dem Vorbeiströmen des Tankentlüftungsmassestroms m _reg beeinflusst. In der in Fig. 3 dargestellten Tankentlüftungsanlage ist der Referenztemperatursensor 1 1 jedoch außerhalb der Tankentlüftungsleitung gegenüber von dem Temperatursensor 10 angeordnet. Das bedeutet, dass zunächst sowohl der Temperatursensor 10 als auch der Referenztemperatursensors 1 1 von dem Verbrennungsmotor 5 auf eine um ein vorgebbares ΔΤ über der Umgebungstemperatur T _R liegende Temperatur T ₀ aufgeheizt werden. Während der Temperatursensor 10 aufgrund des vorbeiströmenden Tankentlüftungsmassestroms m _reg eine

Temperaturerniedrigung ΔΤ ₂ erfährt, bleibt der Referenztemperatursensor 1 1 auf der Temperatur T ₀ . Aus dem Vergleich der Signale des Temperatursensors 10 und des Referenztemperatursensors 1 1 wird die Temperaturdifferenz erhalten, aufgrund der auf das Vorhandensein des Tankentlüftungsmassestroms m _reg geschlossen werden kann.

Wird der Referenztemperatursensor 1 1 verwendet, so ist ein Aussetzen des Verfahrens zur Erkennung des Klemmens des Tankentlüftungsventils 3 bei einer schnellen Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Drehzahl des Verbrennungsmotors 5 nicht mehr notwendig, da durch die Verwendung des Referenztemperatursensors 1 1 der Einfluss einer Änderung der Temperatur der Tankentlüftungsleitung 14 aufgehoben wird.