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DE10138280A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Drucks in einem Kraftstofftank - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Drucks in einem Kraftstofftank

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Publication number
DE10138280A1
DE10138280A1 DE10138280A DE10138280A DE10138280A1 DE 10138280 A1 DE10138280 A1 DE 10138280A1 DE 10138280 A DE10138280 A DE 10138280A DE 10138280 A DE10138280 A DE 10138280A DE 10138280 A1 DE10138280 A1 DE 10138280A1
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DE
Germany
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fuel
engine
fuel tank
control valve
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10138280A
Other languages
English (en)
Inventor
Patrick Joseph Curran
Douglas Joseph Mancini
David Chester Waskiewicz
Jae Doo Chung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of DE10138280A1 publication Critical patent/DE10138280A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung des Drucks im Kraftstofftank (210) eines Verbrennungsmotors (10) vorgeschlagen. Der Motor (10), der Kraftstofftank (210) und ein Aktivkohlebehälter (230) sind in einer Dreiwege-Anordnung verbunden. Der Motor (10) kann durch ein Spülsteuerventil (270) selektiv abgekoppelt bzw. isoliert werden, ebenso kann der Kraftstofftank (210) durch ein Kraftstofftanksteuerventil (250) selektiv isoliert werden. Der Betrieb beider Ventile wird durch eine elektronische Motorsteuerung (12) koordiniert. Durch Isolieren des Kraftstofftanks (210) während der Aktivkohlebehälterspülung werden Dampfspitzen in den Motor (10) vermieden, wodurch ein Ausgehen des Motors (10) verhindert wird. Außerdem wird die Lebensdauer des Aktivkohlebehälters erhöht, indem Dämpfe kontinuierlich in entgegengesetzte Richtungen gespeichert bzw. gespült werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffdampfspül- bzw. -regenerations­ vorgängen in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Kraftstofftank, der mit einem spülbaren Aktivkohlebe­ hälter verbunden ist.
Fahrzeuge verfügen üblicherweise über verschiedene Einrich­ tungen zur Vermeidung und Begrenzung von Emissionen. Eine der Emissionsquellen sind die im Kraftstofftank aufgrund von Temperaturschwankungen erzeugten Kraftstoffdämpfe sowie Kraftstoffdämpfe, die bei dem Betanken des Kraftstofftanks verdrängt werden. Um diese Dämpfe aus dem Kraftstofftank zu entfernen, sind Fahrzeuge mit Kraftstoffdampf-Emissionsbe­ grenzungseinrichtungen ausgerüstet, die typischerweise eine Vorrichtung zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen aufweisen, z. B. einen mit Aktivkohle gefüllten Behälter bzw. Kanister zum Absorbieren der Verdunstungsemissionen. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 52 80 775 be­ kannt. Der Behälter ist zwischen dem Kraftstofftank und dem Motor in Serie angeordnet. In dem Kraftstofftank erzeugte Dämpfe werden in den Behälter gesaugt, wo die Kraftstoffan­ teile (üblicherweise Kohlenwasserstoffe) auf den Kohlen­ stoffpartikeln absorbiert und die verbleibende Luft an­ schließend der Atmosphäre zugeführt wird. In der Verbindung zwischen dem Behälter und dem Kraftstofftank ist ein durch ein Solenoid bzw. einen Elektromagneten angesteuertes Druck­ regelventil vorgesehen, um die Verbindung selektiv herstel­ len und unterbrechen zu können. Weiterhin ist in dem Durch­ gang zwischen dem Motor und dem Behälter ein Spülsteuerven­ til vorgesehen. Während des Behälterspülvorganges wird das Ventil geöffnet, wodurch durch den Unterdruck im Einlass­ krümmer vom Motor aus Luft aus der Atmosphäre zurück in den Behälter gesaugt wird und somit die Kraftstoffdämpfe in den Motor gespült werden, wo diese verbrannt werden.
Andere bekannte Einrichtungen weisen eine Dreiwege- Verbindung zwischen dem Kraftstofftank, dem Behälter und dem Motor auf, wie aus der US-PS 50 48 492 bekannt. Der Motor ist mit dem Kraftstofftank und dem Aktivkohlebehälter über einen Verbindungskanal verbunden. Ein Spülsteuerventil be­ findet sich in dem Ansaugkrümmer des Motors. Die Motor­ steuerung öffnet und schließt das Spülsteuerventil selektiv, um die ausgespülten Kraftstoffdämpfe dem Motor zuzuführen.
Die bekannten Ansätze weisen bestimmte Nachteile auf. Bei der ersten beschriebenen Einrichtung werden nämlich die Dämpfe stets in eine Richtung durch den Behälter gedrückt, und zwar an dem einen Ende hinein und an dem anderen Ende hinaus, was bedeutet, dass Schmutz- bzw. Schlammablagerungen nicht durch eine entgegengesetzte Strömung aus dem Behälter entfernt werden können. Mit anderen Worten kann die Führung der Dämpfe durch den Behälter in nur eine Richtung diesen vorzeitig verstopfen und damit die Lebensdauer des Behälters verkürzen. Bei der zweiten beschriebenen Einrichtung besteht die Gefahr, dass fette oder magere Luft/Kraftstoffdampf- Spitzen während der Behälterspülung in den Motor gesaugt werden, da der Tank nicht abgetrennt ist. Diese vorüberge­ henden Dampfspitzen können zu einem Stehenbleiben des Fahr­ zeugs oder zu einer Beschädigung der Emissionsbegren­ zungsanlage führen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass unter bestimmten Bedingungen die Rate der Kraftstoff­ dampferzeugung größer als die Rate der Spülung in den Motor sein kann, da die Dämpfe von dem Kraftstofftank stets in den Behälter gelangen. Dadurch kann der Aktivkohlebehälter ge­ sättigt werden, wobei es lange dauern kann, bis der Kraft­ stoffspülvorgang beendet ist. Dieser Nachteil wirkt sich noch gravierender in Fahrzeugen mit verteilerloser Zündung und Direkteinspritzung (DISI) und in elektrischen Hybrid­ fahrzeugen (HEV) aus. In DISI-Motoren wird Kraftstoff direkt in den Motorzylinder gespritzt, wobei häufig bei geringem oder ohne Unterdruck gearbeitet wird. Ein HEV-Motor ist ty­ pischerweise ein Elektromotor, der mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor verbunden ist, der in regelmäßigen Abstän­ den ein- und ausgeschaltet wird. Sowohl in DISI- als auch in HEV-Motoren ist der Kraftstoffdampf-Spülzyklus viel kürzer als bei herkömmlichen Motoren. Bei der zweiten Einrichtung ist jedoch eine lange Spülzeit erforderlich, da der Kraft­ stofftank nicht isoliert ist und stets Dämpfe erzeugt wer­ den, wodurch die mögliche Kraftstoffersparnis begrenzt wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Ver­ fahren und Vorrichtungen zur verbesserten Steuerung der Kraftstoffdampfspülung in einem Verbrennungsmotor zu schaf­ fen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Verbrennungs­ motor, einen Kraftstofftank, eine Vorrichtung zur Spei­ cherung von Kraftstoffdämpfen sowie eine Ventilanordnung auf, die Kraftstoffdämpfe in eine erste Richtung nur von dem Kraftstofftank zu der Vorrichtung zur Speicherung von Kraft­ stoffdämpfen leitet und Kraftstoffdämpfe in eine zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung in den Motor nur von der Vorrichtung zur Speicherung von Kraftstoffdämp­ fen leitet.
Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die vorgeschlagene Konfigura­ tion eine Isolierung bzw. Abkopplung des Kraftstofftanks während der Behälterspülung ermöglicht. Dadurch werden vor­ übergehende Kraftstoffdampfspitzen von dem Tank in den Motor verhindert. Hierdurch kann ein Ausgehen des Motors bzw. eine Beschädigung der Emissionsbegrenzungeinrichtungen minimiert werden. Außerdem werden mit der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung die Vorteile einer Pufferung mit einem in Serie ange­ ordneten Aktivkohlebehälter erzielt, ohne dass die Probleme hinsichtlich der verringerten Lebensdauer früherer Ansätze auftreten. Weiterhin kann dadurch, dass der Behälter in eine Richtung gefüllt und in die entgegengesetzte Richtung ge­ spült wird, die Zeit, die benötigt wird, um Kraftstoff aus dem Behälter zu spülen, verringert werden, da der Kraft­ stoffdampf nicht durch die gesamte Aktivkohle im Behälter geführt werden muss. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit der vorgeschlagenen Konfiguration die Spülzeit da­ durch verringert wird, dass Kraftstoffdämpfe nicht kontinu­ ierlich in den Behälter gelangen können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei­ spielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Motors, bei dem die Erfin­ dung vorteilhaft eingesetzt werden kann;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform, bei der die Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden kann;
Fig. 3 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Ventil­ anordnung;
Fig. 4 ein detailliertes Flussdiagramm, in dem verschie­ dene Programmschritte, die von einem Teil der in Fig. 3 gezeigten Komponenten durchgeführt werden, erläutert werden;
Fig. 5 und 6 detaillierte Flussdiagramme, in denen ein Beispiel einer Strategie zum Lernen und Einstellen von Schätzungen des Kraftstoffanteils erläutert wird, die in Fig. 4 eingesetzt wird; und
Fig. 7 ein detailliertes Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Strategie zur Diagnose des Zustandes des Kraftstofftanks erläutert.
Ein Verbrennungsmotor 10 mit einer Vielzahl von Zylindern, von denen einer in Fig. 1 gezeigt ist, wird durch eine elektronische Motorsteuerung 12 geregelt bzw. gesteuert. Der Motor 10 umfasst einen Brennraum 30 und Zylinderwände 32 mit einem Kolben 36, der darin angeordnet und mit einer Kurbel­ welle 13 verbunden ist. Der Brennraum 30 ist mit einem An­ saugkrümmer 44 und einem Abgaskrümmer 48 jeweils über ein Einlassventil 52 und ein Auslassventil 54 verbunden. Eine Lambda-Sonde 16 ist mit dem Auspuffkrümmer 48 des Motors 10 am stromaufwärtigen Ende des Katalysators 20 verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sonde 16 eine be­ heizte Lambda-Sonde, wie allgemein bekannt.
Der Ansaugkrümmer 44 steht mit einem Drosselklappengehäu­ se 64 über eine Drosselklappenplatte 66 in Verbindung. Die Drosselklappenplatte 66 wird durch einen Elektromotor 67 ge­ steuert, der ein Signal von der elektronischen Drosselklap­ pensteuerung (ETC) 69 erhält. Die elektronische Drosselklap­ pensteuerung 69 empfängt von der Motorsteuerung 12 ein Steuersignal (DC). Weiterhin weist der Ansaugkrümmer 44 eine mit diesem verbundene Kraftstoffeinspritzdüse 68 zur Zufuhr von Kraftstoff entsprechend der Impulsbreite des Signals (fpw) der Motorsteuerung 12 auf. Der Kraftstoffeinspritzdü­ se 68 wird Kraftstoff über eine herkömmliche Kraftstoffanla­ ge (nicht dargestellt) zugeführt, die einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Verteilerrohr (nicht darge­ stellt) aufweist.
Der Motor 10 umfasst weiterhin eine herkömmliche verteiler­ lose Zündanlage 88, um dem Brennraum 30 über eine Zündker­ ze 92 auf Veranlassung der Motorsteuerung 12 einen Zündfun­ ken zuzuführen. In der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Motorsteuerung 12 als herkömmlicher Mikroprozessor ausgebildet, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe- /Ausgabe-Schnittstellen 104, einen elektronischen Speicher­ chip 106, der in diesem speziellen Beispiel ein elektronisch programmierbarer Speicher ist, einen RAM-Speicher 108 sowie einen herkömmlichen Datenbus aufweist.
Die Motorsteuerung 12 empfängt, zusätzlich zu den vorstehend besprochenen Signalen, verschiedene Signale von mit dem Mo­ tor 10 verbundenen Sensoren, einschließlich Messwerten der angesaugten Luftmasse (MAF) von einem mit dem Drosselklap­ pengehäuse 64 verbundenen Luftmassenstromsensor 110, der Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit dem Kühlmantel 114 verbundenen Temperatursensor 112, einem Messwert der Dros­ selklappenposition (TP) von einem mit der Drosselklappen­ platte 66 verbundenen Drosselklappenstellungssensor 117, ei­ nem Messwert des Drehmoments der Getriebewelle oder eines Drehmoments der Antriebswelle von einem Drehmomentsensor 121, einem Messwert der Turbinendrehzahl (Wt) von einem Tur­ binendrehzahlsensor 119, wobei die Turbinendrehzahl die Drehzahl der Welle 17 anzeigt, und ein PIP-Signal (Profile Ignition Pickup Signal) von einem mit der Kurbelwelle 13 verbundenen Halleffektsensor 118, welches ein der Mo­ tordrehzahl (We) entsprechendes Signal anzeigt. Alternativ kann die Turbinendrehzahl anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Übersetzung bestimmt werden.
Gemäß Fig. 1 ist weiterhin ein Gaspedal 130 zusammen mit dem Fuß des Fahrers 132 gezeigt. Die Position des Gaspedals (PP) wird durch einen Pedalpositionssensor 134 gemessen und an die Motorsteuerung 12 übermittelt.
In einer alternativen Ausführungsform, in der keine elektro­ nisch gesteuerte Drosselklappe verwendet wird, kann ein By­ passventil (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um eine gesteu­ erte Luftmenge an der Drosselklappenplatte 62 vorbeizulei­ ten. In dieser alternativen Ausführungsform empfängt das By­ passventil (nicht gezeigt) ein Steuersignal (nicht gezeigt) von der Motorsteuerung 12.
Bezugnehmend auf Fig. 2 werden nachfolgend die vorgeschla­ genen Komponenten einer erfindungsgemäßen Kraftstoff- Spüleinrichtung detailliert beschrieben. Ein Motor 200, der ein herkömmlicher Ottomotor mit Direkteinspritzung (DISI), ein Motor eines elektrischen Hybridfahrzeugs (HEV) oder ein Dieselmotor sein kann, ist über einen Verbindungskanal 132 mit dem Kraftstofftank 210 und einem Aktivkohlebehälter 230 verbunden. Ein Schwerkraftventil 220 wird verwendet, um die Entlüftungsleitung des Tanks abzudichten. Eine Sonde 260 für den Druck im Kraftstofftank sendet Informationen über den Druck im Kraftstofftank an die Motorsteuerung 12. Der Aktiv­ kohlebehälter 230 dient dazu, Kraftstoffdämpfe zu speichern. Das Ansaugen von Außenluft in den Behälter wird durch ein Entlüftungsventil 240 des Behälters gesteuert. An der Schnittstelle der Kraftstoffdampfzuleitungen aus dem Kraft­ stofftank, dem Motor und dem Kohlebehälter befindet sich ei­ ne Ventilanordnung 300. Wenn sich der Druck in dem Kraft­ stofftank 210 aufgrund von Kraftstoffdampferzeugung ändert, empfängt die Motorsteuerung 12 von der Drucksonde 260 eine Information zum Tankdruck. Wenn der Innendruck des Tanks ei­ nen vorbestimmten Wert überschreitet, sendet die Motorsteue­ rung 12 Signale an die Ventilanordnung 300, um eine Speiche­ rung der Kraftstoffdämpfe in dem Behälter zu aktivieren, in dem die Kraftstoffdämpfe durch die Aktivkohlepartikel absor­ biert und zurückgehalten werden, während der Frischluftan­ teil der Dämpfe durch das Behälterentlüftungsventil 240 in die Atmosphäre abgegeben wird. Wenn die Motorsteuerung 12 bestimmt, dass die Bedingungen für eine Behälterspülung (z. B. das Ende des anpassungsfähigen bzw. adaptiven Lernzy­ klus des Motors, Umgebungstemperatur, Luftdruck usw.) er­ füllt sind, sendet diese ein Signal an die Ventilanordnung, um die Spülung von Kraftstoffdämpfen aus dem Behälter in den Motor zu aktivieren. Durch die Ventilanordnung wird der Mo­ tor mit dem Behälter vorzugsweise nur während des Spülvor­ gangs und der Kraftstofftank mit dem Behälter andernfalls nur zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen verbunden.
Bezugnehmend auf Fig. 3 ist nachfolgend ein Beispiel für die Komponenten der Ventilanordnung detailliert beschrieben. Ein Spülsteuerventil 270 befindet sich auf der Motorseite der Steuerungseinrichtung zur Spülung von Kraftstoffdämpfen und wird durch die Motorsteuerung 12 selektiv ein- und aus­ geschaltet. Alternativ kann das Spülsteuerventil kontinuier­ lich gesteuert werden, um so den Öffnungsbereich des Verbin­ dungskanals 132 zu variieren. Ein Tanksteuerventil 250 wird verwendet, um den Kraftstofftank abzukoppeln bzw. zu isolie­ ren und wird von der Motorsteuerung 12 selektiv ein- und ausgeschaltet. Wenn der Innendruck des Tanks einen vorbe­ stimmten Wert überschreitet, sendet die Motorsteuerung 12 Signale, um das Spülsteuerventil 270 zu schließen und das Tanksteuerventil 250 zu öffnen, wodurch Kraftstoffdämpfe im Kohlebehälter gespeichert werden. Wenn außerdem eine Behäl­ terspülung durchgeführt werden muss, sendet die Motorsteue­ rung 12 ein Signal, um das Spülsteuerventil 270 zu öffnen und das Tanksteuerventil 250 zu schließen, wodurch der Kraftstofftank abgekoppelt bzw. isoliert wird. Wenn das Spülsteuerventil 270 offen ist, wird durch den Unterdruck im Ansaugkrümmer Frischluft aus der Atmosphäre in den Aktivkoh­ lebehälter gesaugt, wodurch die Dämpfe aus dem Behälter in den Motor gespült werden, wo diese zusammen mit Frischluft verbrannt werden. Alternativ kann der Öffnungsbereich des Spülsteuerventils 270 durch die Motorsteuerung 12 in Abhän­ gigkeit von der gewünschten Spülströmung gesteuert werden. Die Kraftstoffdämpfe strömen während der Behälterspülung in den Motor in entgegengesetzter Richtung zu der Kraftstoff­ dampfströmung während der Kraftstoffdampfspeicherung von dem Kraftstofftank in den Behälter.
Im Rahmen der Erfindung können verschiedene Ventilanordnun­ gen verwendet werden. Beispielsweise kann ein Dreiwegeventil anstelle der vorstehend beschriebenen zwei Ventile verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Ventil­ anordnung 300 vorzugsweise jede Ventilanordnung sein, mit der eine Verbindung des Kraftstofftanks nur mit dem Behälter und eine Verbindung des Motors nur mit dem Behälter möglich ist.
Bezugnehmend auf Fig. 4 wird nachfolgend eine Routine zur Steuerung der Kraftstoff-Spüleinrichtung in dem Ausführungs­ beispiel beschrieben. Zunächst wird in Schritt 300 bestimmt, ob die Bedingungen für eine Behälterspülung erfüllt sind (z. B. das Ende des anpassungsfähigen Lernzyklus des Motors, eine entsprechende Umgebungstemperatur, ein entsprechender Luftdruck usw.). Wenn die Antwort in Schritt 300 NEIN (bzw. Falsch) lautet, wird die Routine bei Schritt 320 fortge­ setzt, in dem die Dämpfe aus dem Kraftstofftank zum Behälter gespült werden. Dies wird durch Schließen des Spülsteuerven­ tils und Öffnen des Tanksteuerventils bewerkstelligt. Außer­ dem wird eine Anpassung der Schätzung des Spülkraftstoffan­ teils für die nächste Aktivierung der Spülung vorgenommen. Diese Schätzung ist eine Funktion einiger oder aller der folgenden Eingangsgrößen: Umgebungstemperatur, Luftdruck, maximaler und minimaler Tankdruck, Zeit seit der letzten Spülung, Zeit, seit der das Tanksteuerventil geschlossen wurde, letzter angepasster Anteil des von dem Spülbehälter kommenden Kraftstoffs, Dampftemperatur im Tank, Kraftstoff­ temperatur im Tank und Dampftemperatur im Behälter. Wenn die Antwort in Schritt 300 JA (bzw. Richtig) lautet, wird die Routine mit Schritt 310 fortgesetzt, bei dem die Spülein­ richtung aktiviert und der Inhalt des Behälters zum Motor gespült wird. Dies wird durch Öffnen des Spülsteuerventils und Schließen des Tanksteuerventils bewerkstelligt. Die Rou­ tine wird dann mit Schritt 330 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob der Innendruck des Kraftstofftanks TANK_PRS größer als eine vorbestimmte Konstante TANK_PRS_MAX ist. Wenn die Antwort in Schritt 330 NEIN lautet, kehrt die Routine zu Schritt 310 zurück und die Behälterspülung wird fortgesetzt. Wenn die Antwort in Schritt 330 JA lautet, wird die Routine mit Schritt 340 fortgesetzt, in dem das Spülsteuerventil ge­ schlossen und das Tanksteuerventil geöffnet wird, um die Dämpfe aus dem Kraftstofftank zum Behälter zu spülen. Außer­ dem wird die Spülschätzung für weiteren Kraftstoff basierend auf einigen oder allen der folgenden Eingangsgrößen ange­ passt: Umgebungstemperatur, Luftdruck, maximaler und minima­ ler Tankdruck, Zeit seit dem letzten Spülvorgang, Zeit, seit der das Tanksteuerventil geschlossen wurde, letzter ange­ passter Anteil des von dem Spülbehälter kommenden Kraft­ stoffs, Dampftemperatur im Tank, Kraftstofftemperatur im Tank und Dampftemperatur im Behälter. Die Routine wird dann mit Schritt 350 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob der Innendruck des Kraftstofftanks geringer als ein vorherbe­ stimmter Wert TANK_PRS_MIN ist. Wenn die Antwort in Schritt 350 JA lautet, kehrt die Routine zu Schritt 300 zurück und die Überwachung wird fortgesetzt. Wenn die Antwort in Schritt 350 NEIN lautet, bleibt die Routine bei Schritt 350 und wartet, bis der Druck im Kraftstofftank abnimmt.
Nachfolgend wird anhand von Fig. 5 ein Algorithmus zur Vor­ hersage der durch das Spülsteuerventil fließenden Kraft­ stoffmenge beschrieben. Zunächst wird in Schritt 400 die Luftströmung durch das Spülsteuerventil, pai, als Funktion von Betriebsbedingungen, wie z. B. der Ventilstellung, dem Krümmerdruck, der Umgebungstemperatur, dem Luftdruck usw. berechnet. Als nächstes wird in Schritt 450 die vorhergesag­ te Kraftstoffmenge durch das Spülsteuerventil, fi gemäß der folgenden Formel berechnet:
wobei ci der gelernte Wert des Kraftstoffanteils in den Spül­ dämpfen ist, der berechnet wird, wie nachfolgend anhand von Fig. 6 näher erläutert wird.
In Fig. 6 wird ein Algorithmus zum Lernen des Kraftstoffan­ teils, der während der Behälterspülung in den Motor ein­ tritt, beschrieben. Zunächst wird in Schritt 500 eine Kraft­ stoffmenge als Funktion der Kraftstoffimpulsbreite gemäß der folgenden Formel unter Verwendung einer PI-Regelung mit Vor­ wärtsfehlerkorrekturterm (feed-forward-correction term) be­ rechnet:
Als nächstes wird in Schritt 550 die durch das Spülsteuer­ ventil fließende Kraftstoffmenge berechnet, wobei Stöchiome­ trie angenommen wird:
wobei pfi die durch das Ventil fließende Kraftstoffmenge ist, pai der Wert für die durch das Spülventil fließende Luftströ­ mung ist, der in Schritt 400 in Fig. 5 erhalten wird, MAF der Krümmerluftmassenstrom und f(FPW) die Kraftstoffmenge als Funktion der Kraftstoffimpulsbreite ist. Als nächstes wird in Schritt 600 der gelernte Wert für den Kraftstoffan­ teil in den Spüldämpfen, ci, gemäß der folgenden Formel ak­ tualisiert:
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird nachfolgend eine Routine zur Diagnose des Zustandes der Kraftstoffdampf-Spüleinrich­ tung beschrieben. Zunächst wird in Schritt 650 bestimmt, ob das Tanksteuerventil geschlossen, d. h. der Tank isoliert ist. Wenn die Antwort in Schritt 650 NEIN lautet, wird die Diagnoseroutine beendet. Wenn die Antwort in Schritt 650 JA lautet, wird die Routine mit Schritt 700 fortgesetzt, in dem der Wert est, die geschätzte Änderungsrate des Innendrucks im Kraftstofftank, basierend auf Betriebsbedingungen, wie z. B. Umgebungstemperatur, Luftdruck, Kraftstofftemperatur usw., berechnet wird. Die Routine wird dann mit Schritt 750 fort­ gesetzt, wo act, die tatsächliche Änderungsrate des Innen­ drucks im Kraftstofftank basierend auf der Information der Sonde für den Druck im Kraftstofftank berechnet wird. Als nächstes wird in Schritt 800 bestimmt, ob die tatsächliche Änderungsrate die geschätzte Änderungsrate um den Betrag größer als oder gleich einer kleinen vorbestimmten Konstante L überschreitet. Wenn die Antwort in Schritt 800 NEIN lau­ tet, liegt kein Fehlerzustand im Kraftstofftank vor und die Routine wird beendet. Wenn die Antwort in Schritt 800 JA lautet und eine Differenz zwischen der tatsächlichen und der berechneten Änderungsrate des Drucks im Kraftstofftank vor­ liegt, wird bestimmt, dass ein Fehlerzustand im Kraftstoff­ tank vorliegt, und in Schritt 850 wird ein Diagnosecode ge­ setzt. Als nächstes wird in Schritt 900 eine Kontrollleuchte für den Fahrer des Fahrzeugs eingeschaltet und die Routine wird beendet.
Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung durch Hinzufü­ gung eines Steuerventils zur Abdichtung des Kraftstofftanks während der Behälterspülung zum Motor möglich, fette oder magere Kraftstoffspitzen aus dem Tank zu vermeiden, wodurch die Gefahr eines Stehenbleibens des Fahrzeugs verringert und die Emissionswerte verbessert werden. Außerdem wird die Be­ hälterlebensdauer verbessert, indem das Speichern und Spülen von Kraftstoffdämpfen in zwei verschiedene Richtungen ermög­ licht wird.

Claims (45)

1. Vorrichtung zur Steuerung einer Kraftstoffdampfspülung in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aufweist:
einen Verbrennungsmotor (10);
einen Kraftstofftank (210);
eine Einrichtung (S) zur Speicherung von Kraftstoff­ dämpfen; und
eine Ventilanordnung (300), die Kraftstoffdämpfe in ei­ ne erste Richtung nur von dem Kraftstofftank (210) zu der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoff­ dämpfen leitet und Kraftstoffdämpfe in eine zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung in den Mo­ tor (10) nur von der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen leitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraft­ stoffdämpfen ein Aktivkohlebehälter ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Verbrennungsmotor (10) ein Motor mit verteilerloser Zündung und Direkteinspritzung (DISI) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen mit dem Verbrennungs­ motor (10) verbundenen Elektromotor (67) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (300) ein er­ stes Ventil (270) zur Steuerung der Kraftstoffdampf­ strömung in den Motor (10) und ein zweites Ventil (250) zur Steuerung der Kraftstoffdampfströmung von dem Kraftstofftank (210) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Motorsteuerung (12) zur Steuerung der Ventilanordnung (300) zum Aktivieren einer Kraftstoff­ dampfspeicherung in der Einrichtung (230), zur Speiche­ rung von Kraftstoffdämpfen und zum Aktivieren einer Kraftstoffdampfspülung in den Verbrennungsmotor (10) nur von der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Motorsteuerung (12) das erste Ventil schließt und das zweite Ventil öffnet, um eine Kraft­ stoffdampfströmung nur von dem Kraftstofftank (210) in die Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoff­ dämpfen zu aktivieren.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (12) das erste Ventil öffnet und das zweite Ventil schließt, um eine Kraftstoffdampfspülung in den Verbrennungsmotor (10) nur von der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen zu aktivieren.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (12) eine Kraftstoffdampfspeicherung in die Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen basierend auf einer Betriebsbedingung aktiviert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung ein Innendruck des Kraft­ stofftanks (210) ist.
11. Verfahren zur Steuerung einer Kraftstoffdampfspülung in einem Fahrzeug mit einem mit einem Kraftstofftank (210) verbundenen Verbrennungsmotor (10), einer Einrich­ tung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen und einer Ventilanordnung (300), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
Vorsehen eines ersten Betriebsmodus, in dem Kraftstoff­ dämpfe von dem Kraftstofftank (210) in die Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen nur in eine erste Richtung geleitet werden; und
Vorsehen eines zweiten Betriebsmodus, in dem Kraft­ stoffdämpfe von der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen nur zum Verbrennungsmotor (10) in eine zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Rich­ tung geleitet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraft­ stoffdämpfen ein Aktivkohlebehälter ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Ventilanordnung (300) ein erstes Ventil (270) zur Steuerung der Kraftstoffdampfströmung in den Motor (10) und ein zweites Ventil (250) zur Steuerung der Kraftstoffdampfströmung von dem Kraft­ stofftank (210) aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffdampfleitung in die erste Richtung das Schließen des ersten Ventils (270) und das Öffnen des zweiten Ventils (250) aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kraftstoffdampfleitung in die zweite Richtung das Öffnen des ersten Ventils (270) und das Schließen des zweiten Ventils (250) aufweist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb im ersten Betriebsmo­ dus abhängig von einer Betriebsbedingung erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung der Innendruck des Kraft­ stofftanks (210) ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einleitens des ersten Betriebsmo­ dus durchgeführt wird, wenn der Innendruck des Kraft­ stofftanks (210) einen vorbestimmten Wert überschrei­ tet.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb im zweiten Betriebsmo­ dus abhängig von einer Betriebsbedingung erfolgt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung das Ende eines adaptiven Lernzyklus des Motors (10) ist.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung die Umgebungstemperatur ist.
22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung der Luftdruck ist.
23. Vorrichtung zur Steuerung einer Kraftstoffdampfspülung von einem Kraftstofftank (210) und einer Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen in einen Verbrennungsmotor (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aufweist:
ein Spülsteuerventil (270), das zwischen der Einrich­ tung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen und dem Motor (10) angeordnet ist;
ein Kraftstofftanksteuerventil (250), das zwischen dem Kraftstofftank (210) und dem Motor (10) angeordnet ist; und
eine Motorsteuerung (12) zum Schließen des Spülsteuer­ ventils (270) und Öffnen des Kraftstofftanksteuerven­ tils (250) zum Aktivieren einer Kraftstoffdampfspeiche­ rung in der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen und zum Schließen des Kraftstofftank­ ventils (250) und Öffnen des Spülsteuerventils (270) zum Aktivieren einer Spülung von der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen in den Motor (10).
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (12) das Kraftstofftanksteuer­ ventil (250) öffnet und das Spülsteuerventil (270) schließt, wenn ein Innendruck des Kraftstofftanks einen vorbestimmten Wert überschreitet.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Motorsteuerung (12) basierend auf einer Betriebsbedingung das Kraftstofftanksteuerventil (250) schließt und das Spülsteuerventil (270) öffnet.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbetriebsbedingung das Ende eines anpas­ sungsfähigen Lernzyklus des Motors (10) ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbetriebsbedingung die Umgebungstemperatur ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbetriebsbedingung der Luftdruck ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (230) zur Speiche­ rung von Kraftstoffdämpfen ein Aktivkohlebehälter ist.
30. Vorrichtung zur Steuerung einer Kraftstoffdampfspülung, gekennzeichnet durch:
einen Verbrennungsmotor (10);
einen Kraftstofftank (210);
eine Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoff­ dämpfen;
einen Verbindungskanal (132), der den Motor (10), den Kraftstofftank (210) und die Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen in einer Dreiwege- Verbindung verbindet;
ein Spülsteuerventil (270), das zwischen der Dreiwege- Verbindung und dem Motor (10) in dem Verbindungskanal (132) angeordnet ist;
ein Kraftstofftanksteuerventil (250), das zwischen der Dreiwege-Verbindung und dem Kraftstofftank (210) in dem Verbindungskanal (132) angeordnet ist; und
eine Motorsteuerung (12) zum selektiven Öffnen und Schließen des Kraftstofftanksteuerventils (250) und des Spülsteuerventils (270).
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraft­ stoffdämpfen ein Aktivkohlebehälter ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Motorsteuerung (12) das Kraftstoff­ tanksteuerventil (250) öffnet und das Spülsteuerven­ til (270) schließt, um eine Kraftstoffdampfspeicherung in der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraft­ stoffdämpfen basierend auf einer Betriebsbedingung zu aktivieren.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung der Innendruck des Kraft­ stofftanks (210) ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (12) das Kraft­ stofftanksteuerventil (250) schließt und das Spülsteu­ erventil (270) öffnet, um eine Kraftstoffdampfspülung in den Motor (10) nur von der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen zu aktivieren.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (10) ein Mo­ tor mit verteilerloser Zündung und Direkteinspritzung (DISI) ist.
36. Vorrichtung nach Anspruch einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen mit dem Verbrennungsmotor (10) verbundenen Elektromotor (67) aufweist.
37. Verfahren zur Steuerung einer Kraftstoffdampfspülung in einem Fahrzeug mit einem mit einem Kraftstofftank (210) verbundenen Verbrennungsmotor (10), einer Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen, einem Kraftstofftanksteuerventil (250) und einem Spülsteuer­ ventil (270), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfah­ ren folgende Schritte aufweist:
Vorsehen einer ersten Anzeige, wenn ein Innendruck des Kraftstofftanks (210) größer als ein vorbestimmter Wert ist;
in Abhängigkeit der ersten Anzeige Öffnen des Kraft­ stofftanksteuerventils (250) und Schließen des Spül­ steuerventils (270), um eine Kraftstoffdampfströmung von dem Kraftstofftank (210) in die Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen in eine erste Richtung zu aktivieren; Vorsehen einer zweiten Anzeige, wenn die Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen fällig ist, gespült zu werden, basierend auf einer Betriebsbedin­ gung; und
in Abhängigkeit von der zweiten Anzeige Schließen des Kraftstofftanksteuerventils (250) und Öffnen des Spül­ steuerventils (270), um eine Kraftstoffdampfströmung von der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraft­ stoffdämpfen nur in den Verbrennungsmotor (10) in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung zu aktivieren.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung das Ende eines adaptiven Lernzyklus des Motors (10) ist.
39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Verbrennungsmotor (10) ein Motor mit verteilerloser Zündung und Direkteinspritzung (DISI) ist.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (10) mit ei­ nem Elektromotor (67) verbunden ist.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schätzung eines Kraftstoffan­ teils, der von der Einrichtung (230) zur Speicherung von Kraftstoffdämpfen in den Motor (10) kommt, basie­ rend auf einer Betriebsbedingung vorgesehen ist, wenn der Kraftstofftank (210) von dem Motor (10) isoliert ist.
42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung der Luftdruck ist.
43. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung die Zeit seit der letzten Kraftstoffdampfspülung ist.
44. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbedingung die Umgebungstemperatur ist.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (210) von dem Motor (10) isoliert ist, wenn das Kraftstofftanksteuer­ ventil (250) geschlossen ist.
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