Tankent1 üftungsanlage für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Überprüfen deren Funktionstüchtigkeit

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Tankentlüftungsanlage für ein Kra fahrzeug und Verfahren zum überprüfen der Funktionstüchtigkei einer solchen Anlage.

Stand der Technik

Eine Tankentlüftungsanlage weist generell einen Kraftstofftan und ein Tankentlüftungsventil auf, das mit dem Saugrohr' einer Brennkraftmaschine verbunden ist, damit mit Hilfe des Unterdr im Saugrohr Kraftstoffdämpfe abgesaugt werden. Üblicherweise nicht unmittelbar das über dem Kraftstoff befindliche Volumen Tank abgesaugt, sondern zwischen den Tank und das Tankeπtlüf- tungsventil ist ein Adsorptionsfilter, üblicherweise ein Akti kohlefilter, zwischengeschaltet. Dieses Aktivkohlefilter adsor biert Kraftstoff in denjenigen Zeiträumen, in denen kein Absa gen vom Saugrohr her erfolgt, z. B. beim Stillstand der Brenn kraftmaschine oder dann, wenn aufgrund des aktuellen Betriebs ^• zustandes das Tankentlüftungsve.nti 1 geschlossen gehalten wird

ERSATZBLATT

Es besteht die Gefahr, daß Tankentlüftungsanlagen undicht werd oder daß das Tankentlüftungsventil nicht ordnungsgemäß arbeite Derartige Anlagen sind daher während des Betriebs eines Kraft¬ fahrzeugs wiederholt auf Funktionstüchtigkeit zu überprüfen.

Das wichtigste Verfahren zum überprüfen der Funktionstüchtigke einer Kraftfahrzeug-Tankentlüftungsanlage beruht auf einem Vor schlag der kalifornischen Umweltbehörde CARB. Nach diesem Ver¬ fahren wird beim öffnen des Tankentlüftungsventi les überprüft, ob ein Lambdaregler eine Korrektur in seinem Stellwert vornehm muß. Dies ist immer dann der Fall, wenn aus der Tankentlüftung anlage Luft mit Kraftstoffdampf angesaugt wird. Nun ist es jed so, daß das Adsorptionsfilter ganz regeneriert sein kann und d der Kraftstoff im Tank völlig entgast ist. Dann wird beim öffn des Tankentlüftungsventils kein Kraftstoff zusätzlich zu demje nigen geliefert, der gemäß dem Stellwert der La bdaregelung an die Einspritzventile der Brennkraftmaschine geliefert wird. In einem solchen Fall, in dem also kein Kraftstoff von der Tanken lüf ungsanlage geliefert wird, also der Lambdaregler keine Kor rektur vornehmen muß, ist unklar, ob die Tankentlüftungsanlage undicht ist oder ob aus den genannten Gründen kein Kraftstoff geliefert wird. Um diese Frage entscheiden zu können, erfolgt gemäß dem bekannten Verfahren eine Auswertung des Signals vom Lambdaregler nur dann, wenn ein Kraftstofftemperaturfühler das überschreiten einer vorgegebenen Kraftstoffmindesttemperatur anzeigt und ein Tankfüllstandssensor anzeigt, daß das Fahrzeug betankt wurde. Es wird davon ausgegangen , ^■ daß dann auf jeden F Kraftstoffdampf in der Anlage vorhanden sein müßte, der beim Ö nen des Tankentlüftungsventils angesaugt wird und dann zu eine Korrektur des Lambdareglers führt. Jedoch treten bei diesem Ve fahren immer wieder Fehlentscheidungen auf, wenn sich nämlich ausgegaster Kraftstoff im Tank befindet, ebensolcher Kraftstof nachgetankt wird und das Adsorptionsfilter weitgehend regeneri ist.

ERSATZBLATT

Demgemäß bestand weiterhin das Problem, ein Verfahren zum übe prüfen der Funktionstüchtigkeit einer Kraftfahrzeug-Tankentlü tungsanlage anzugeben, das möglichst wenig unberechtigte Fehl meldungen ausgibt. Außerdem bestand das Problem, eine Tankent lüftungsanlage anzugeben, deren Funktionstüchtigkeit sich bes ders zuverlässig überprüfen läßt.

Darstellung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Tankentlüftungsanlage für ein Kraftfahrz weist folgende Teile auf:

- einen HC( Kohlenwasserstoff)-Sensor zum Erfassen des HC-Gehal des Gases im Kraftstofftank,

- ein Adsorptionsfilter, das mit dem Kraftstofftank über eine Filterleitung verbunden ist,

- und ein Tankentlüftungsventil, das über eine Venti 1 leitung d Adsorptionsfilter mit dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine

• verbindet.

Diese Anlage unterscheidet sich von bekannten Anlagen durch de HC-Sensor für den genannten Zweck. Mit dieser Anlage sind Vor¬ teile erzielbar, wie sie weiter unten für ein Verfahren erläu¬ tert werden, das folgende Schritte aufweist:

- es wird ermittelt, ob sich HC(Kohlenwasserstoff)-Dampf im Ta befindet, und es wird wie folgt weiterverfahren, wenn dies d Fall ist,

- das Tankentlüftungsventil wird für eine vorgegebene Zeitspan geschlossen, damit sich Kohlenwasserstoff im Adsorptionsfilt anreichern kann,

- und nach dem öffnen des Tankentlüftungsventils wird überprüf ob eine Lambdakorrektur in Richtung Mager erforderlich ist, und es wird auf Funktionsunf higkeit der Anlage geschlossen, wenn keine derartige Korrektur erforderlich ist.

ERSATZBLATT

- _ - Der Klarstellung halber sei darauf hingewiesen, daß ein überprü fen, ob eine Lambdakorrektur in Richtung Mager erforderlich ist nicht in allen Betriebszuständen einer Brennkraftmaschine erfol gen kann, sondern nur bei solchen, bei denen ein vorgegebener Luftdurchsatz nicht - überschritten wird. Dies ist allgemein be¬ kannt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß ein überprü fen auf eine erforderliche Lambdakorrektur nur erfolgt, wenn durch das Ermitteln von HC-Dampf im Kraftstofftank und die Anre cherungsphase bei geschlossenem Tankentlüftungsventil sicherge¬ stellt ist, daß eine Korrektur erforderlich sein muß, wenn das Tankentlüftungsventil wieder geöffnet wird, vorausgesetzt, die gesamte Anlage ist dicht. Die Dichtheit der gesamten Anlage ist prüfbar, weil der HC-Sensor in der Dampfquelle, also im Tank, angeordnet ist. Wäre der HC-Sensor an einem anderen Ort ange¬ bracht, würde der Aussageumfang abnehmen. Um dies zu veranschau lichen, sei angenommen, der HC-Sensor befinde sich zwischen Tan entlüftungsventil und Saugrohr. Läßt sich nun das Tankentlüf¬ tungsventil nicht mehr öffnen oder ist die Anlage undicht, mißt der Sensor ni _ HC-Dampf, weswegen nie eine Prüfung auf Lambda¬ korrektur in Richtung Mager ausgeführt wird, so daß nie festge¬ stellt werden kann, ob die Anlage noch funktionsfähig ist.

Das vorstehend genannte erfindungsgemäße Verfahren zum überprüf der Funktionstüchtigkeit einer Tankentlüftungsanlage prüft auf Dichtheit der Anlage und Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungs ventils. Das im folgenden angegebene erfindungsgemäße Verfahren zum überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer Tankentlüftungsan lage mit HC-Sensor überprüft die Funktion dieses Sensors, was z. B. neben einer elektrischen Prüfung erfolgt, die über Minima und Maximalwerte eines Plausibi 1 itätsbereichs der Sensorkennlin erfolgt. Es weist folgende Schritte auf:

- wenn der HC-Sensor kein Signal anzeigt, wird das Adsorptions¬ filter gespült, um sicherzustellen, daß von diesem Filter kei HC-Dampf geliefert werden kann, der eine ^" Lambdakorrektur in Richtung Mager erforderlich machen könnte,

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- anschließend wird das Tankentlüftungsventil für eine vorgeg bene Zeitspanne geschlossen, damit sich im Adsorptionsfilte wieder HC-Dampf anreichern könnte, falls solcher vom Tank g liefert würde, obwohl der HC-Sensor kein Signal anzeigt,

- und nach dem Öffnen des Tankentlüftungsventils wird überprü ob eine Lambdakorrektur in Richtung Mager erforderlich ist, und es wird auf Funktionsunfähigkeit des Sensors geschlosse wenn eine solche Korrektur erforderlich ist.

Aus diesem Verfahrensablauf ist unmittelbar ersichtlich, daß die Funktionsfähigkeit des HC-Sensors einer erfindugnsgemäßen Tankentlüftungsanlage sehr einfach überprüfen läßt. Dieser Vo teil und die für das andere Verfahren genannten Vorteile zeig daß die erfindungsgemäße Tankentlüftungsanlage besonders funk¬ tionssicher ist.

Zei chnung

Fig. 1 schematische Darstellung einer Tankentlüftungs¬ anlage mit einem Kraftstofftank mit HC-Sensor;

Fig. 2 Flußdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Überprüfen der Dichtheit einer Kraftfahrzeug-Tankentlüftungsan lage und der Funktionsf higkeit eines Tankentlüftungsventils i der Anlage; und

Fig. 3 Flußdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum überprüfen der Funktionstüchtigkeit des HC-Sensors in der Anla gemäß Fig . 1.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt schematisch eine Tankentlüftungsanlage mit einem Kraftstofftank KT , einem Adsorptionsfilter AF und einem Tanken ^• lüftungsventi 1 TEV. Letzteres liegt in einer Venti 1 le itung VL, die das Adsorptionsfilter AF mit dem Saugrohr SR einer nicht

ERSXZBLATT

dargestellten Brennkraftmaschine verbindet. Die Venti 1 leitung mündet in Strömungsrichtung L angesaugter Luft hinter der Dros¬ selklappe. Dadurch ist es möglich, einen relativ hohen Unter¬ druck in der Venti 1 leitung zu erzielen, um dadurch das Adsörp- tionsfilter AF wirksam mit Luft zu spülen, die durch eine Belüf tungsleitung BL angesaugt wird und die durch das adsorbierende Material, in der Regel Aktivkohle, strömt. Das Adsorptionsfilte AF ist mit dem Kraftstofftank KT über eine Filterleitung FL ver bunden. Gast der Kraftstoff im Tank, wird der ausgasende HC-Dam im Adsorptionsfilter AF adsorbiert.

Die in Fig. 1 dargestellte Tankentlüftungsanlage weist außer de bisher beschriebenen bekannten Bauteilen noch einen HC-Sensor H auf, der im Kraftstofftank KT oder an dessem Ausgang angeordnet Der HC-Sensor HCS liefert sein Meßsignal an einen Mikrocomputer einem Steuergerät SG. Dieses Steuergerät gibt Signale zum Ansteu des Tankentlüftungsveπti les TEV aus. Dabei erfolgt das öffnen der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils in der Regel mit einem vorgegebenen Tastverhältπi s. Wenn im folgenden von einem geöffneten Tankentlüftungsventil die Rede ist, ist demgemäß hie unter jeweils ein Zustand zu verstehen, in dem das Tankentlüf¬ tungsventil mit einem vorgegebenen Tastverhältnis angesteuert wird.

Das Steuergerät SG erhält noch Signale, die zu einer Lambdarege lung erforderlich sind, und es gibt Stellwerte zur Lambdaregelu aus. Dies ist in Fig. 1 nicht veranschaulicht. Die Lambdarege- luπgssignale werden zusammen mit Signalen vom HC-Sensor in eine Art und Weise genutzt, wie sie im folgenden anhand der Fig. 2 und 3 veranschaulicht wird.

Beim Verfahren gemäß Fig. 2 zum überprüfen der Dichtheit der Tankeπtlüftungsanlage gemäß Fig. 1 und der Funktionsf higkeit des Tankentlüftungsventils wird in einem Schritt s1 untersucht, ob eine Prüfbedingung erfüllt ist. Die Prüfbedingung kann z. B. das Erfordernis sein, daß seit einem letzten Abarbeiten des Ve

fahrens eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist. Die Prüfbe dingung kann auch im Vorliegen eines Betriebszustandes einer Last unterhalb einem vorgegebenen Schwellenwert bestehen. Ist die Prüfbedingung nicht erfüllt, wird unmittelbar das Ende des Verfahrens erreicht. Andernfalls erfolgt die eigentliche Prüfu Hierzu wird in einem Schritt s2 überprüft, ob sich HC-Dampf im Kraftstofftank KT befindet. Ist dies nicht der Fall, wird wie¬ derum das Ende des Ablaufs erreicht. Befindet sich jedoch HC- Dampf im Tank, wird in einem Schritt s3 das Tankentlüftungsven TEV für eine vorgegebene Anreichungs-Zeitspanne geschlossen. Diese soll sicherstellen, daß im Adsorptionsfilter ausreichend Kraftstoffdampf angereichert werden kann, um in einem weiteren Schritt überprüfen zu können, ob eine Lambdakorrektur in Richt Mager erforderlich ist. Eine solche Prüfung ist allerdings nur möglich, wenn ein Betriebszustand mit einer Last unterhalb ein vorgegebenen Lastschwelle vorliegt. In einem folgenden Schritt s4 wird daher das Vorliegen eines solchen Zustandes abgefragt. Tritt ein solcher .Zustand nicht innerhalb einer vorgegebenen Prüf-Zeitspanne auf, wird das Tankentlüftungsventil TEV in ein Schritt s5 wieder geöffnet, um sicherzustellen, daß das Adsorp tionsfilter AF wieder gespült wird.

Die Anreicherungs-Zeitspanne gemäß Schritt s3 wie auch die Prü Zeitspanne gemäß Schritt s4 betrugen bei einem Ausführungsbei¬ spiel jeweils 30 Sekunden. Diese vorgegebenen Zeitspannen könn jedoch in relativ weiten Grenzen variieren, abhängig von der Gesamtkonstruktion der Anlage und der Art der Brennkraftmaschi die die Anlage nutzt. Aus diesen beiden Zeitspannen ergibt sic für die Schließzeit des Tankentlüftungsventils eine Minimalzei spanne von 30 Sekunden und eine Maximalzeitspanne von 60 Sekun den. Folgt nach den 60 Sekunden Schritt s5, da kein für die ^* we tere Prüfung geeigneter Betriebszustand eintrat, wird mindeste für einige Minuten gespült, bevor Schritt s1 wieder in den Prü ablauf umschalten kann. Hierdurch wird ein Übersättigen des Ad sorptionsfilters vermieden.

Ergibt die Überprüfung in Schritt s4, daß ein Betriebszustand bei Beginn der Zeitspanne vorliegt oder während des Laufens der Zeitspanne eintritt, wird ab dem Zeitpunkt des Feststellens des Erfülltseins der Bedingung das Tankentlüftungsventil geöffnet (Schritt s6), und es wird untersucht, ob eine Lambdakorrektur i Richtung Mager erforderlich ist (Schritt s7). Erwartet wird ein solche Korrektur, da ja HC-Dampf, also Kraftstoffdampf im Tank gemessen wurde (Schritt s2) und solcher Dampf angereichert wurd so daß solcher Dampf in das Saugrohr SR (Fig. 1) eingesaugt wer den muß, wenn das Tankentlüftungsventil geöffnet wird, vorausg setzt, die Anlage ist dicht und das Tankentlüftungsventil öffn sich tatsächlich, wenn es mit einem entsprechenden Signal ange¬ steuert wird. Tritt der erwartete Fall der Lambdakorrektur in Richtung Mager ein, führt Schritt s7 zum Ende des Verfahrens. Andernfalls wird vor Erreichen des Verfahrensendes in einem Schritt s8 eine Fehlermeldung ausgegeben, die anzeigt, daß die Anlage undicht ist oder das Tankentlüftungsventil sperrt. Die Fehlermeldung kann optisch und/oder akustisch angezeigt werden, und sie kann zur automatischen Fehlerdiagnose abgespeichert we den .

Aus dem eben beschriebenen Ablauf ist erkennbar, daß Detailunt suchungen zur Funktionstüchtigkeit der Tankentlüftungsanlage n ausgeführt- werden können, wenn der HC-Sensor HCS meldet, daß sich HC-Dä pfe im Tank befinden (Schritt s2). Ist der HC-Senso defekt, kann er eine solche Meldung nicht ausgeben, was zur Fo hätte, daß die eben beschriebene Prüfung nie ausgeführt würde und daher mangels Fehlermeldung (Schritt s8) dauernd angenomme würde, die Anlage sei in Ordnung. Um diesen Mangel zu umgehen, wird die Funktionsfähigkeit des HC-Sensors vorteilhafterweise mit einem Verfahren überprüft, wie es durch Fig. 3 veranschau¬ licht ist.

Bei dem durch Fig. 3 veranschaulichten Verfahren wird zunächst in einem Schritt s9 überprüft, • ob eine Anzeige auf HC-Dämpfe i Kraftstofftank vorliegt. Ist dies der Fall, wird unmittelbar d

Ende des Verfahrens erreicht. Andernfalls folgt der eigentlic Prüfablauf zum Ermitteln, ob der HC-Sensor funktionsf hig ist Es sei darauf hingewiesen, daß die in Schritt s9 überprüfte B dingung mit derjenigen Bedingung übereinstimmt, wie sie im we oben erläuterten Schritt s2 überprüft wird. Daraus folgt, daß das Verfahren gemäß Fig. 3 ohne weiteres in den Verfahrensabl gemäß Fig. 2 integrierbar ist. In diesem Fall folgt bei Erfül sein der Bedingung der HC-Anzeige der Ablauf mit den Schritte s3 bis sδ, andernfalls der Ablauf zur konkreten Überprüfung d Funktioπsfähigkeit des HC-Sensors.

Ergibt die Überprüfung auf HC-Anzeige (Schritt s9 oder Schrit s2), daß keine HC-Dampfkonzentration über einem vorgegebenen Schwellenwert vorliegt, wird mit Schritten s 10 bis s13 unter¬ sucht, ob diese Aussage nicht davon herrührt, daß der HC-Sens .defekt ist. Hierzu wird zunächst (Schritt s.O) das Tankentlüf¬ tungsventil TEV für eine vorgegebene Zeitspanne geöffnet, die mit Sicherheit ausreicht, das Absorptionsfilter AS so weit zu spülen, daß dieses keinen Kraftstoffdampf in solcher Menge meh liefert, die eine Lambdakorrektur in Richtung Mager erforderli machen würde. Hierbei ist vorausgesetzt, daß vom Tank entspre¬ chend der Anzeige des HC-Sensors kein Kraftstoffdampf nachgeli fert wird. Ist die genannte Zeitspanne abgelaufen, wird das Ta entlüftungsventil für eine vorgegebene Zeitspanne geschlossen (Schritt s11). Ist die Anzeige des HC-Sensors korrekt, daß kei Kraftstoffdampf einer Konzentration über einem Schwellenwert i Tank vorliegt, wird in dieser Zeitspanne im Adsorptionsfilter kein Kraftstoffdampf angereicht werden. Ist die Anzeige jedoch falsch, liegt also entgegen der Aussage des HC-Sensors doch Kraftstoffdampf über einer vorgegebenen Konzentration vor, er¬ folgt ein Anreichern des Dampfes im Adsorptionsfilter. Wird nu das Tankentlüftungsventil geöffnet (Schritt s12) und überprüft ob eine Lambdakorrektur in Richtung Mager erforderlich ist (Schritt s13), bestehen zwei Möglichkeiten. Die eine ist die, ^" daß der HC-Sensor richtig angezeigt hat, daß demgemäß kein An¬ reichern von Kraftstoff erfolgte, und daß demgemäß auch keine

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Lambdakorrektur erforderlich ist. Es wird dann das Ende des Ve fahrens erreicht. Ist jedoch eine Lambdakorrektur in Richtung Mager erforderlich, zeigt dies, daß vom Tank doch Kraftstoff¬ dampf geliefert wurde, obwohl der HC-Sensor anzeigte, daß kein Konzentration vorliegt, die ausreichen würde, um zu einem An- reichern zu führen, das beim genannten Ablauf eine Lambdakorre tur in Richtung Mager erforderlich macht. Es wird dann eine Fe lermeldung ausgegeben (Schritt s14) , die anzeigt,, daß der HC- Sensor defekt ist. Diese Anzeige kann wiederum optisch und/ode akustisch erfolgen, und sie kann zur Fehlerdiagnose abgespei¬ chert werden.

Die beschriebene Vorrichtung, wie auch die beschriebenen Verfa ren, nutzen einen HC-Sensor im Tank. Bei den Verfahren werden v schiedene Prüfbedingungen und Zeitspannen genutzt, für die Bei spiele angegeben wurden. Die Bedingungen und Werte der Zeitspa nen lassen sich leicht variieren, was erläutert wurde. Von Be¬ deutung ist, daß für die Messungen entweder Zustände eingestel werden, bei denen bei funktionsfähiger Anlage aufgrund des Sig nals vom HC-Sensor im Tank eindeutig mit einem Liefern von Kraftstoff aus der Tankεntlüftungsanlage zu rechnen ist oder eindeutig nicht mit einem solchen Liefern zu rechnen ist.

Das Verfahren gemäß Fig. 2 nutzt als Sensor, der zusätzlich z Grundaufbau einer Tankentlüftungsanlage vorhanden ist, nur de im Tank angeordneten HC-Sensor. Demgegenüber weist die eingan beschriebene bekannte Anlage zwei zusätzliche Sensoren auf. O wohl bei der vorstehend beschriebenen Anlage nur der HC-Senso anstelle der herkömmlichen zwei Sensoren verwendet wird, ist dennoch ein Überprüfungsverfahren ausführbar, das höhere Auss zuverlässigkeit in bezug auf Funktionstüchtigkeit der Anlage läßt als bekannte Verfahren.

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