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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Tankentlüftungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Erkennung einer verstopften Verbindungsleitung zwischen einem Kraftstoffdämpfespeicher der Tankentlüftungsvorrichtung und dem Kraftstofftank.
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Zur Einhaltung gesetzlich vorgeschriebener Emissionsgrenzwerte verfügen moderne Kraftfahrzeuge über eine Tankentlüftungsvorrichtung. Kernstück der Tankentlüftungsvorrichtung ist ein Kraftstoffdämpfespeicher, welcher vorzugsweise als Aktivkohlebehälter ausgestaltet ist. Die im Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoffdämpfe werden dem Aktivkohlebehälter über eine Verbindungsleitung zugeführt, dort von der Aktivkohle absorbiert und auf diese Weise gespeichert. Der Aktivkohlebehälter muss von Zeit zu Zeit regeneriert werden. Dazu wird der Kraftstoffdämpfespeicher über eine Tankentlüftungsleitung und ein darin angeordnetes Tankentlüftungsventil mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs verbunden. Die absorbierten Kraftstoffdämpfe werden aufgrund des im Saugrohr herrschenden Unterdrucks in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine gesaugt und nehmen dann zusammen mit der Frischluft am Verbrennungsvorgang teil. Auf diese Weise wird die Emission von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank in die Umgebung sicher vermieden.
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Strengere Gesetzgebungen sehen vor, dass die Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung überprüft werden muss. So ist beispielsweise aus der
DE 10 2005 054 880 B3 ein Verfahren zur Überprüfung der Dichtheit der Tankentlüftungsvorrichtung bekannt, gemäß dem zunächst die Tankentlüftungsvorrichtung mittels des Saugrohrunterdrucks evakuiert wird und durch Auswertung des Druckverlaufs in der Tankentlüftungsvorrichtung deren Dichtheit überprüft wird.
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Ferner ist aus der
DE 198 36 102 C2 ein Verfahren zur Plausibilisierung eines Tankdrucksensors bekannt.
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Aus der
EP 1 317 617 B1 ist ein Diagnoseverfahren bekannt, bei dem ein Fehlerverdachtbei aktiver Tankbelüftung gebildet wird abhängig von einer Gemischzusammensetzung.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels denen eine weiterführende Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das Verfahren gemäß dem Anspruch 1 dient der Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Tankentlüftungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei die Tankentlüftungsvorrichtung einen Kraftstoffdämpfespeicher aufweist, welcher mit einem Kraftstofftank der Brennkraftmaschine derart verbunden ist, dass dort entweichende Kraftstoffdämpfe dem Kraftstoffdämpfespeicher zugeführt werden. Der Kraftstoffdämpfespeicher ist ferner mit einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine derart verbunden, dass während eines Tankentlüftungsvorgangs die im Kraftstoffdämpfespeicher enthaltenen Kraftstoffdämpfe als Regeneriergas in den Ansaugtrakt geleitet werden. Gemäß dem Verfahren wird während des Tankentlüftungsvorgangs die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas zu zumindest zwei unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt. Die ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas werden mit jeweils zugeordneten Referenzwerten verglichen, wobei die Referenzwerte die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas für den Fall repräsentieren, dass dem Kraftstoffdämpfespeicher während des Tankentlüftungsvorgangs keine zusätzlichen Kraftstoffdämpfe zugeführt werden. Die Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung erfolgt dann basierend auf den Vergleich der ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas mit den jeweils zugeordneten Referenzwerten.
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Dieses Verfahren erlaubt eine weitergehende Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung. Insbesondere kann überprüft werden, ob ein Defekt in der Verbindungsleitung zwischen dem Kraftstofftank und dem Kraftstoffdämpfespeicher vorliegt. Als mögliche Defekte sind eine Verstopfung oder eine Leckage der Verbindungsleitung denkbar. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass bei einer intakten Verbindungsleitung die ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas erkennbar von den Referenzwerten abweichen, da der Kraftstoffdämpfespeicher permanent mit Kraftstoffdämpfen beladen wird. Die Referenzwerte können dabei durch entsprechende Versuchsreihen in einem Labor gewonnen werden.
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Es wird die Tankentlüftungsvorrichtung als fehlerhaft beurteilt, falls die ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas gleich groß sind wie die jeweils zugeordneten Referenzwerte oder sich die ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas um weniger als eine vorgegebene Differenz von den jeweils zugeordneten Referenzwerten unterscheiden.
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Dieser Ausgestaltung liegt die Idee zugrunde, dass bei einer intakten Tankentlüftungsvorrichtung und unter normalen Umständen dem Kraftstoffdämpfespeicher permanent aus dem Kraftstofftank ausgasende Kraftstoffdämpfe nachgeführt werden. Die Tatsache, dass die Aktivkohle auch während des Tankentlüftungsvorgangs ständig mit neuen Kohlenwasserstoffen beladen wird, hat natürlich Auswirkungen auf die Zusammensetzung des Regeneriergases: Bei einer funktionsfähigen Tankentlüftungsvorrichtung weicht der tatsächliche Verlauf der Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Regeneriergases immer deutlich von dem durch die Referenzwerte vorgegebenen Verlauf ab, da diese die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas für den Fall repräsentieren, dass dem Kraftstoffdämpfespeicher während des Tankentlüftungsvorgangs keine zusätzlichen Kraftstoffdämpfe zugeführt werden. Insofern ist die Tankentlüftungsvorrichtung als fehlerhaft zu beurteilen, falls die ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas gleich groß sind wie die jeweils zugeordneten Referenzwerte oder sich die ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas um weniger als eine vorgegebene Differenz von den jeweils zugeordneten Referenzwerten unterscheiden. Als mögliche Fehler kommen dabei beispielsweise eine Verstopfung oder eine Leckage der in Betracht.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens bilden die Referenzwerte Wertegruppen, wobei jede Wertegruppen einer bestimmten Ausgangskraftstoffkonzentration im Regeneriergas zugeordnet ist.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die für den Vergleich heranzuziehende Wertegruppe von Referenzwerten in Abhängigkeit von dem ersten ermittelten Wert für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas bestimmt.
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Da die Regenerierung des Kraftstoffdämpfespeichers im Fahrbetrieb ausgehend von unterschiedlichen Beladungszuständen des Kraftstoffdämpfespeichers vorgenommen werden, muss zunächst die (Ausgangs-)Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas ermittelt werden. Dies geschieht vorteilhafterweise unmittelbar zu Beginn des Tankentlüftungsvorgangs. Anhand dieser Ausgangskraftstoffkonzentration bzw. Ausgangsbeladung kann dann die entsprechende Wertegruppe von Referenzwerten für dieselbe Ausgangskraftstoffkonzentration ermittelt und als Basis für einen Vergleich herangezogen werden. Die Wertegruppen von Referenzwerten können dabei durch entsprechende Versuchsreihen experimentell im Labor bestimmt werden, bei welchen der Verlauf der Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Regeneriergas während eines Tankentlüftungsvorgangs ausgehend von unterschiedlichen Ausgangskraftstoffkonzentrationen ermittelt wird.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens sind die Referenzwerte in Abhängigkeit einer Regeneriergasmenge, welche während des Tankentlüftungsvorgangs der Brennkraftmaschine zugeführt wird, abgespeichert.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Regeneriergasmenge ermittelt, welche während des Tankentlüftungsvorgangs der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas bei der jeweiligen Regeneriergasmenge werden mit entsprechenden Referenzwerten für die jeweils selbe Regeneriergasmenge verglichen.
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Durch diese Ausgestaltungen des Verfahrens wird eine eindeutige Korrelation zwischen dem Referenzwerten und den ermittelten Werten für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas gewährleistet. Ferner wird auf diese Weise die Vergleichbarkeit der Referenzwerte mit den ermittelten Werten für die Kraftstoffkonzentration auch bei wechselnden Spülraten sichergestellt. Die Ermittlung der Referenzwerte kann dabei im Labor bei konstanten Spülraten bzw. Regeneriergasvolumenströmen durchgeführt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass für jeden ermittelten Wert für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas auch ein entsprechender, vergleichbarer Referenzwert vorhanden ist.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung nur dann beurteilt, wenn eine Temperatur, welche ein Maß für die Temperatur im Kraftstofftank ist, einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung nur dann durchgeführt, wenn der Kraftstofftank eine vorgegebene Mindestfüllmenge aufweist.
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Gemäß einer Ausgestaltung erfolgt die Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung nur dann, wenn die Kraftstofffüllmenge im Kraftstofftank eine vorgegebene Maximalfüllmenge unterschreitet.
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Die Temperatur im Kraftstofftank und der Füllstand an Kraftstoff haben einen unmittelbaren Einfluss auf die Verdampfungsneigung des Kraftstoffs im Kraftstofftank. Eine höhere Verdampfungsneigung des Kraftstoffs im Kraftstofftank führt zu einem deutlicheren Unterschied zwischen den ermittelten Werten für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas und den jeweils zugeordneten Referenzwerten. Dies hängt damit zusammen, dass der Kraftstoffdämpfespeicher während des Tankentlüftungsvorgangs vermehrt mit Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank beladen wird. Diese Ausgestaltungen des Verfahrens erlauben daher eine verlässlichere Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Tankentlüftungsvorrichtung als zumindest teilweise funktionsfähig beurteilt, falls die bei dem Tankentlüftungsvorgang zuerst ermittelte Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas kleiner ist als die bei einem nachfolgenden Tankentlüftungsvorgang zuerst ermittelte Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas bei jeweils derselben zugeführten Regeneriergasmenge.
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Dies ist dadurch zu begründen, dass bei einem Anstieg der zuerst gemessenen Kraftstoffkonzentration bei zwei nacheinander durchgeführten Tankentlüftungsvorgängen bei jeweils derselben zugeführten Regeneriergasmenge davon auszugehen ist, dass der Kraftstoffdämpfespeicher in der Zwischenzeit mit Kraftstoffdämpfen neu beladen wurde. Aus diesem Grund kann die Tankentlüftungsvorrichtung insofern als teilweise funktionsfähig beurteilt werden, dass die Verbindungsleitung zwischen Kraftstofftank und Kraftstoffdämpfespeicher weder verstopft noch Leckage aufweist.
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Durch eine Ausgestaltung des Verfahrens kann die Ausgestaltung des Verfahrens betreffend die Erfassung einer teilweisen Funktionsfähigkeit noch in soweit verbessert werden, dass zwischen dem Tankentlüftungsvorgang und dem nachfolgenden Tankentlüftungsvorgang ein Betankungsvorgang des Kraftstofftanks stattgefunden hat.
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Durch den Betankungsvorgang wird aufgrund der Umwälzung des Kraftstoffs und der größeren Kraftstoffmenge im Tank die Ausgasungsneigung des Kraftstoffs verstärkt. Ist deshalb zwischen den Tankentlüftungsvorgängen ein Betankungsvorgang erfolgt, so ist davon auszugehen, dass bei einer voll funktionsfähigen Tankentlüftungsvorrichtung die Ausgangskraftstoffkonzentration bei dem nach dem Betankungsvorgang durchgeführten Tankentlüftungsvorgang größer ist als die Ausgangskraftstoffkonzentration bei dem vor dem Betankungsvorgang durchgeführten Tankentlüftungsvorgang. Auf diese Weise kann die Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung noch zuverlässiger gestaltet werden.
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Die Steuervorrichtung ist dafür ausgebildet, dass Verfahren gemäß dem Anspruch 1 durchzuführen. Auf die Vorteile, welche eine solche Steuervorrichtung bietet, wird auf die Ausführungen zum Anspruch 1 verwiesen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
- 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer zugeordneten Tankentlüftungsvorrichtung;
- 2 ein Diagramm, in dem Referenzwerte für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergasstrom über den Regeneriergasvolumenstrom dargestellt ist;
- 3 ein Diagramm, in dem die Referenzwerte für die Kraftstoffkonzentration im Vergleich zu den tatsächlich während eines Tankentlüftungsvorgangs ermittelten Konzentrationswerte über dem Regeneriergasvolumenstrom dargestellt sind.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 weist mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 beweglichen Kolben 3 auf. Die zur Verbrennung nötige Frischluft wird über einen Ansaugtrakt 4 in einen von dem Zylinder 2 und dem Kolben 3 begrenzten Brennraum 5 eingeleitet. Stromabwärts einer Ansaugöffnung 6 befinden sich in dem Ansaugtrakt 4 ein Luftmassensensor 7 zur Erfassung des Luftdurchsatzes im Ansaugtrakt 4, eine Drosselklappe 8 zur Steuerung des Luftdurchsatzes, ein Saugrohr 9 und ein Einlassventil 10, mittels dem der Brennraum 5 mit dem Ansaugtrakt 4 wahlweise verbunden oder getrennt wird.
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Die Zündung des Brenngemisches geschieht mittels einer Zündkerze 11. Die durch die Verbrennung erzeugte Antriebsenergie wird über eine Kurbelwelle 12 an den Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) übertragen. Ein Drehzahlsensor 13 erfasst die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1.
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Die Verbrennungsabgase werden über einen Abgastrakt 14 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt. Der Brennraum 5 wird mittels eines Auslassventils 15 mit dem Abgastrakt 14 wahlweise verbunden oder von diesem getrennt. Die Abgase werden in einem Abgasreinigungskatalysator 16 gereinigt. Im Abgastrakt 14 befindet sich ferner ein so genannter Lambda-Sensor 17 zur Messung des Sauerstoffgehalts im Abgas. Bei dem Lambda-Sensor 17 kann es sich dabei sowohl um einen binären Lambda-Sensor 17 als auch um einen linearen Lambda-Sensor 17 handeln.
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Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner eine Kraftstoffversorgungseinrichtung mit einem Kraftstofftank 18, einer Kraftstoffpumpe 19, einer Hochdruckpumpe 20, einem Druckspeicher 21 und zumindest einem steuerbaren Einspritzventil 22 pro Zylinder 2. Der Kraftstofftank 18 weist einen verschließbaren Einfüllstutzen 23 zum Einfüllen von Kraftstoff auf. Der Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 19 in eine Kraftstoffversorgungsleitung 24 gefördert. In der Kraftstoffversorgungsleitung 24 sind die Hochdruckpumpe 20 und der Druckspeicher 21 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 20 hat die Aufgabe, dem Druckspeicher 21 den Kraftstoff mit hohem Druck zuzuführen. Der Druckspeicher 21 ist dabei als gemeinsamer Druckspeicher 21 für alle Einspritzventile 22 ausgebildet. Von ihm aus werden alle Einspritzventile 22 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei der der Kraftstoff mittels des in den Brennraum 5 ragenden Einspritzventils 22 direkt in den Brennraum 5 eingespritzt wird. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art der Kraftstoffeinspritzung beschränkt ist, sondern auch auf andere Arten der Kraftstoffeinspritzung, wie beispielsweise Saugrohreinspritzung, anwendbar ist.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist ferner eine Tankentlüftungsvorrichtung auf. Zu der Tankentlüftungsvorrichtung gehört ein Kraftstoffdämpfespeicher 25, welcher beispielsweise als Aktivkohlebehälter ausgebildet ist und über eine Verbindungsleitung 26 mit dem Kraftstofftank 18 verbunden ist. Die in dem Kraftstofftank 18 entstehenden Kraftstoffdämpfe werden über die Verbindungsleitung 26 permanent in den Kraftstoffdämpfespeicher 25 geleitet und dort von der Aktivkohle adsorbiert. Der Kraftstoffdämpfespeicher 25 ist über eine Entlüftungsleitung 27 mit dem Saugrohr 9 der Brennkraftmaschine 1 verbunden. In der Entlüftungsleitung 27 befindet sich ein steuerbares Tankentlüftungsventil 28. Der Durchfluss am Tankentlüftungsventil kann beispielsweise durch ein pulsweiten-moduliertes Signal (PWM-Signal) eingestellt werden. Ferner ist der Kraftstoffdämpfespeicher 25 über eine Belüftungsleitung 29 und ein darin angeordnetes steuerbares Belüftungsventil 30 mit der Umgebung verbunden, sodass dem Kraftstoffdämpfespeicher Frischluft zugeführt werden kann.
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In bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine 1, insbesondere im Leerlauf oder bei Teillast, herrscht aufgrund des starken Drosseleffekts durch die Drosselklappe 8 ein großes Druckgefälle zwischen der Umgebung und dem Saugrohr 9. Während eines Tankentlüftungsvorgangs, bei dem das Tankentlüftungsventil 28 und das Belüftungsventil 30 geöffnet sind, kommt es daher zu einem Spüleffekt, bei dem die in dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 gespeicherten Kraftstoffdämpfe als Regeneriergas in den Ansaugtrakt bzw. das Saugrohr 9 geleitet werden, sich dort mit der Ansaugluft vermischen und zusammen mit der Ansaugluft an der Verbrennung in den Brennräumen 5 teilnehmen. Die Kraftstoffdämpfe bzw. das Regeneriergas verursachen eine Veränderung der Zusammensetzung des Brenngemisches und der Abgase. Gleichzeitig strömt über die Belüftungsleitung 29 Frischluft in den Kraftstoffdämpfespeicher 25. Auch während des Tankentlüftungsvorgangs strömen immer neue Kraftstoffdämpfe von dem Kraftstofftank 18 in den Kraftstoffdämpfespeicher 25.
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Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 31 zugeordnet, in welcher kennfeldbasierte Motorsteuerungsfunktionen (KF1 bis KF5) softwaremäßig implementiert sind. Die Steuervorrichtung 31 ist mit sämtlichen Aktuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 über Signal- und Datenleitungen verbunden. Insbesondere ist die Steuervorrichtung 31 mit dem Belüftungsventil 30, dem Tankentlüftungsventil 28, dem Luftmassensensor 7, der Drosselklappe 8, dem Einspritzventil 22, der Zündkerze 11, dem Lambda-Sensor 17 und dem Drehzahlsensor 13 verbunden.
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Teile der Brennkraftmaschine 1 und der Steuervorrichtung 31 bilden eine Lambda-Reglereinrichtung. Die Lambda-Reglereinrichtung umfasst insbesondere den Lambda-Sensor 17, einen in der Steuervorrichtung 31 softwaremäßig implementierten Lambda-Regler 33, sowie die Einspritzventile 22 und deren Ansteuermechanismus, mit dem die Öffnungszeiten der Einspritzventile 22 und damit die zugemessene Kraftstoffmenge gesteuert werden. Die Lambda-Reglereinrichtung bildet einen geschlossenen Lambda-Regelkreis und ist derart ausgestaltet, dass eine von dem Lambda-Sensor 17 erfasste Abweichung der Abgaszusammensetzung von einem vorgegebenen Lambda-Sollwert korrigiert wird. Wird bei dem Tankentlüftungsvorgang das Tankentlüftungsventil 28 geöffnet, so strömen aufgrund des Druckgefälles Kraftstoffdämpfe von dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 in den Ansaugtrakt 4 bzw. das Saugrohr 9 der Brennkraftmaschine 1. Diese Kraftstoffdämpfe, deren Konzentration in der Ansaugluft zunächst unbekannt ist, führen zu einer Veränderung des Brenngemisches, d.h. zu einer geänderten Menge an Kohlenwasserstoffen im Brenngas, und nach der Verbrennung zu einer entsprechenden Veränderung der Abgaszusammensetzung. Der von dem Lambda-Sensor 17 gemessene Lambda-Wert weicht dadurch von dem Sollwert (beispielsweise Lambda=1) ab. Es kommt also zu einer Regelabweichung, welche durch den Lambda-Regler 33 registriert und durch eine entsprechende Veränderung der Regler-Ausgangsgröße ausgeregelt wird. Dies geschieht durch Vorgabe einer entsprechenden Stellgröße für die Einspritzventile 22, wodurch die eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend verändert wird, bis die Störung ausgeregelt ist. Dieser Vorgang wird auch als Einspritzmengenkorrektur bezeichnet.
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Mittels der Lambda-Reglereinrichtung ist es möglich, die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas zu ermitteln. Dazu wird das zunächst geschlossene Tankentlüftungsventil
28 durch ein entsprechendes pulsweiten-moduliertes Signal geöffnet und derart gesteuert, dass ein geringer aber definierter Regeneriergasvolumenstrom ṁ durch das Tankentlüftungsventil strömt. Die dadurch verursachte Änderung des Brenngemisches führt auch zu einer Veränderung der Abgaszusammensetzung, was durch den Lambdasensor
17 bzw. den Lambdaregler
33 registriert wird. Das Öffnen des Tankentlüftungsventils
28 führt zu einer Abweichung des Ausgangswerts des Lambdareglers
33 bzw. des Lambdasensors
17 im Vergleich zum Zeitpunkt vor dem Öffnen des Tankentlüftungsventils
28. Der Ausgangswert des Lambdareglers
33 oder alternativ des Lambdasensors
17 vor dem Öffnen des Tankentlüftungsventils
28 wird im Folgenden als Basisausgangswert bezeichnet. Die Differenz ΔLAMBDA zwischen dem Ausgangswert des Lambdareglers
33 bzw. des Lambdasensors
17 nach dem Öffnen des Tankentlüftungsventils und dem Basisausgangswert stellt ein Maß für die durch das Regeneriergas zusätzlich zugeführte Kraftstoffmenge dar. Unter Kenntnis des Regeneriergasvolumenstroms ṁ am Tankentlüftungsventil kann die Kraftstoffkonzentration C
Fuel im Regeneriergas berechnet werden:
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Dabei ist K eine Umrechnungskonstante.
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In der Steuervorrichtung sind Referenzwerte für die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas in Abhängigkeit von der ab Beginn des Tankentlüftungsvorgangs, d.h. ab dem Öffnen des Tankentlüftungsventils, zugeführten Regeneriergasmenge mtot abgespeichert. Die Referenzwerte geben dabei die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas wieder, welche sich ergibt, wenn der Kraftstoffdämpfespeicher 25während des Tankentlüftungsvorgangs nicht zusätzlich mit Kraftstoffdämpfen neu beladen wird. Die Referenzwerte sind dabei in Abhängigkeit von einer Ausgangskraftstoffkonzentration CFuel, start, welche sich unmittelbar beim Öffnen des Tankentlüftungsventils 28 vorliegt, in Form von Wertegruppen zusammengefasst. Die Referenzwerte einer Wertegruppe stellen daher den Verlauf der Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas ausgehend von einer bestimmten Ausgangskraftstoffkonzentration CFuel, start während des Tankentlüftungsvorgangs dar. Die Referenzwerte können beispielsweise mittels einer einfachen Versuchsanordnung und entsprechenden Testreihen im Labor gewonnen werden. Beispielsweise ist es möglich den Kraftstoffdämpfespeicher über eine Entlüftungsleitung mit einer entsprechenden Vakuumquelle (beispielsweise einer Vakuumpumpe) zu verbinden, welche das Saugrohr der Brennkraftmaschine als Vakuumquelle ersetzt. In der Entlüftungsleitung ist ein steuerbares Ventil und ein Durchflussmesser angeordnet, mit denen der Regeneriergasvolumenstrom eingestellt und die Regeneriergasmenge gemessen werden kann. Der Kraftstoffdämpfespeicher muss ferner über eine Belüftungsleitung mit der Umgebung verbunden werden, so dass sich bei dem simulierten Tankentlüftungsvorgang ein Spülstrom und ein Druckausgleich einstellen. Ab Beginn des Spülvorgangs wird der Regeneriergasvolumenstrom aufsummiert. Ferner wird in regelmäßigen Anständen, d.h. bei bestimmten Werten für die zugeführte Regeneriergasmenge mtot,1 bis mtot,5 (siehe 2), die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas ermittelt. Die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergasstrom unmittelbar nach dem Beginn des Spülvorgangs ergibt die Ausgangskraftstoffkonzentration CFuel, start. Es werden Messreihen für mehrere verschiedene Ausgangskraftstoffkonzentrationen CFuel, start1 bis CFuel, start3 durchgeführt, welche einfach durch unterschiedliche Ausgangsbeladung des Aktivkohlebehälters mit Kraftstoffdämpfen erreicht werden kann. Werden diese Werte in Form eines Diagramms ausgezeichnet, ergibt sich eine Darstellung gemäß der 2. Tatsächliche Messwerte für die Kraftstoffkonzentration im Regeneriergas sind zwar nur für die Stützstellen mtot,1 bis mtot,5 und für die Ausgangskraftstoffkonzentrationen CFuel, start1 bis CFuel, start3 vorhanden, jedoch können Zwischenwerte durch Interpolation berechnet werden.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung näher erläutert.
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Ist ein Tankentlüftungsvorgang zur Regenerierung des Kraftstoffdämpfespeichers 25 durchzuführen, so wird ein geeigneter Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise der Leerlauf oder der untere Teillastbereich, abgewartet, in welchem ein ausreichender Unterdruck im Saugrohr 9 herrscht. Liegen geeignete Betriebsbedingungen vor, so wird der Tankentlüftungsvorgang durch Öffnen des Tankentlüftungsventils 28 begonnen. Ab dem Öffnen des Tankentlüftungsventils 28 wird die zugeführte Regeneriergasmenge mtot, welche das Tankentlüftungsventil 28 durchströmt, gemessen. Da es sich bei dem Tankentlüftungsventil 28 vorzugsweise um ein elektrisch betätigtes Ventil handelt, dessen Durchfluss über ein PWM-Signal genau gesteuert werden kann, kann auf einfache Weise die Regeneriergasmenge unter Kenntnis der Taktrate des Tankentlüftungsventils 28 ermittelt werden.
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Nach dem Öffnen des Tankentlüftungsventils 28 und des Belüftungsventils 29 strömen die im Kraftstoffdämpfespeicher 25 gespeicherten Kraftstoffdämpfe über die Entlüftungsleitung 27 in das Saugrohr 9 der Brennkraftmaschine 1, vermischen sich dort mit der angesaugten Frischluft, strömen zusammen mit dieser in die Brennräume 5 der Brennkraftmaschine 1 und nehmen dort an der Verbrennung teil. Dadurch ergibst sich eine Veränderung der Brenngemischzusammensetzung und folglich eine Veränderung der Abgaszusammensetzung, was von dem Lambdasensor 17 als Störung erkannt wird. Der Lambdaregler 33 nimmt daraufhin eine entsprechende Korrektur der über die Einspritzventile 22 zugeführten Kraftstoffmenge vor, um die Zusammensetzung des Brenngemisches bzw. des Abgases wieder auf einen entsprechend vorgegebenen Sollwert einzuregeln. Unter Kenntnis des Reglerausgangswerts ΔLAMBDA bzw. des Korrekturwerts für die eingespritzte Kraftstoffmenge, welcher letztendlich der über das Regeneriergas zugeführten Kraftstoffmenge entspricht, und dem über das Tankentlüftungsventil 28 strömenden Regeneriergasvolumenstrom kann gemäß Gleichung 1 auf die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas geschlossen werden.
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Zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung werden nun an zumindest zwei, vorteilhafter Weise jedoch an mehreren unterschiedlichen Zeitpunkten Messungen durchgeführt. Zu jedem Zeitpunkt ergibt sich dabei eine bestimmte Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas und ein bestimmte zugeführte Regeneriergasmenge mtot, welche einander eindeutig zugeordnet sind. Vorteilhafterweise wird die erste gemessene Kraftstoffmengenkonzentration CFuel im Regeneriergas, welcher einer bestimmten Regeneriergasmenge mtot, zugeordnet ist, dazu verwendet, eine vergleichbare Wertegruppe von Referenzwerten als Vergleichsbasis auszuwählen. Dazu wird in dem Kennfeld, in welchem die Wertegruppen von Referenzwerten gespeichert sind, die Wertegruppe herangezogen, welche den ermittelten Wert für die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas bei derselben gesamten Regeneriergasmenge aufweist. Diese Wertegruppe von Referenzwerten wird daraufhin als Vergleichsbasis für die Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung verwendet. Da die Wertegruppen in dem Kennfeld (siehe 2) diskrete Referenzwerte aufweisen, kann es vorkommen, dass keiner der darin abgespeicherten Referenzwerte zu der ermittelten Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas entspricht. Aus diesem Grund ist es möglich, eine passende Wertegruppe an Referenzwerten durch Interpolation zwischen den abgespeicherten, diskreten Wertegruppen rechnerisch zu bestimmen und dann als Vergleichsbasis heranzuziehen.
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In 3 ist die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas über der Regeneriergasmenge mtot als Diagramm dargestellt. Die während des Tankentlüftungsvorgangs tatsächlich ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas sind dabei als Kreuze dargestellt. Sie stellen den mit einer gestrichelten Linie gekennzeichneten Verlauf der Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas während des Tankentlüftungsvorgangs dar. Aufgrund des Spülvorgangs im Kraftstoffdämpfespeicher 25 und der dadurch bewirkten Regenerierung der Aktivkohle nimmt die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas im Laufe des Tankentlüftungsvorgangs, d.h. mit zunehmender Regeneriergasmenge mtot ab.
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In 3 sind die der entsprechenden Wertegruppe zugeordneten Referenzwerte als Kreise eingezeichnet. Sie repräsentieren den durch eine durchgehende Linie gekennzeichneten Verlauf der Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas während eines Tankentlüftungsvorgangs für den Fall, dass der Kraftstoffdämpfespeicher 25 ohne zusätzliche Zufuhr bzw. Beladung von Kraftstoffdämpfen regeneriert wird.
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Wir in 3 zu erkennen ist, nimmt die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas im Falle der gestrichelten Linie langsamer ab als im Fall der durchgezogenen Linie (Referenzwerte). Dies ist dadurch erklärbar, dass in der Regel während des Tankentlüftungsvorgangs Kraftstoffdämpfe vom Kraftstofftank 18 über die Verbindungsleitung 26 in den Kraftstoffdämpfespeicher 25 strömen und diesen permanent mit zusätzlichen Kraftstoffdämpfen beladen. Im Gegensatz dazu findet bei der Ermittlung der Referenzwert keine zusätzliche Beladung des Kraftstoffdämpfespeichers 25 statt, weshalb die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas hier schneller abnimmt.
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Ist daher die Verbindungsleitung 26 zwischen dem Kraftstofftank 18 und dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 in einem intakten Zustand, so muss zumindest einer der ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas größer sein als der jeweils zugeordnete Referenzwert bei derselben Regeneriergasmenge mtot. In diesem Fall kann die Tankentlüftungsvorrichtung zumindest insoweit als funktionstüchtig beurteilt werden, dass die Verbindungsleitung zwischen dem Kraftstofftank und dem Kraftstoffdämpfespeicher intakt ist. Ferner kann auch ausgesagt werden, dass aufgrund der Reaktion des Lambdareglers 33 in Erwiderung auch das Öffnen des Tankentlüftungsventils 28 das Tankentlüftungsventil 28 als funktionsfähig beurteilt werden kann.
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Sind jedoch die ermittelten Werte für die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas gleich groß wie die zugehörigen Referenzwerte oder unterscheiden sich die Werte für die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas um weniger als eine vorgegebene Differenz bzw. um weniger als einen vorgegebenen Toleranzbetrag von den jeweils zugeordneten Referenzwerten so wird ein Defekt der Tankentlüftungsvorrichtung im Sinne einer Verstopfung oder einer Leckage in der Verbindungsleitung 26 zwischen dem Kraftstofftank 18 und dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 erkannt.
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Zur Verbesserung der Genauigkeit des Verfahrens wird die Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung nur dann beurteilt, wenn eine Temperatur, welche ein Maß für die Temperatur im Kraftstofftank 18 darstellt, einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Diese Temperatur kann beispielsweise die Umgebungstemperatur sein, welche mittels eine Sensors (nicht dargestellt) gemessen wird. Grund dafür ist, dass eine ausreichende Ausgasung von Kraftstoffdämpfen im Kraftstofftank 18 nur ab einer bestimmten Temperatur stattfindet. Dadurch wird vermieden, dass aufgrund zu niedriger Temperaturen eine Fehldiagnose der Tankentlüftungsvorrichtung erfolgt.
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Das Verfahren kann auf vorteilhafter Weise dahingehend verbessert werden, dass eine Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung nur dann vorgenommen wird, wenn der Kraftstofftank 18 eine vorgegebene Mindestfüllmenge aufweist. Der Grund ist darin zu sehen, dass erst ab einer bestimmten Mindestfüllmenge an Kraftstoff eine ausreichende Ausgasung an Kraftstoffdämpfen stattfindet. Auch auf diese Weise können Fehldiagnosen verhindert werden.
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Das Verfahren kann vorteilhafter Weise dahingehend verbessert werden, dass eine Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Tankentlüftungsvorrichtung nur dann vorgenommen wird, wenn im Kraftstofftank 18 weniger als eine vorgegebene Maximalfüllmenge enthalten ist, da bei zu vollem Kraftstofftank 18 nur eine geringe Ausgasung an Kraftstoffdämpfen stattfinden kann. Auch auf diese Weise können Fehldiagnosen verhindert werden.
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Das Verfahren kann auch dahingehend ausgestaltet werden, dass zumindest dann eine Verblockung oder eine Leckage der Verbindungsleitung 26 zwischen dem Kraftstofftank und dem Kraftstoffdämpfespeicher ausgeschlossen werden kann, falls der bei einem Tankentlüftungsvorgang zuerst ermittelte Wert für die Kraftstoffkonzentration CFuel im Regeneriergas kleiner ist als der bei einem nachfolgenden Tankentlüftungsvorgang zuerst ermittelte Wert für die Kraftstoffkonzentration CFuel bei derselben Regeneriergasmenge mtot. Auch dies ist ein eindeutiger Hinweis dafür, dass keine Verstopfung oder Leckage der Verbindungsleitung zwischen dem Kraftstofftank 18 und dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 vorliegt. Vorteilhafter Weise werden der Tankentlüftungsvorgang und der nachfolgende Tankentlüftungsvorgang so gewählt, dass dazwischen ein Betankungsvorgang des Kraftstofftanks 18 stattgefunden hat. Durch den Betankungsvorgang steigt nicht nur die Füllmenge im Kraftstofftank sondern es ergibt sich auch ein Vermischungsvorgang des Kraftstoffs, wobei beide Effekte zu einem verstärkten Ausgasen von Kraftstoffdämpfen führen.
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Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit einer Tankentlüftungsvorrichtung ermöglicht eine weitergehende Funktionsüberprüfung, insbesondere dahingehend, ob die Verbindungsleitung 26 zwischen dem Kraftstofftank 18 und dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 verstopft ist oder eine Leckage aufweist. Die Ermittlung der Referenzwerte kann durch einfache Versuchsreihen im Labor durchgeführt werden.