DE102011084859B4 - Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils, umfassend:
- Erfassen (1) eines ersten Drucks p₁ im Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine,
- Aufsteuerung (2) des Tankentlüftungsventils,
- Erfassen (3) eines zweiten Drucks p₂ im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine nach der Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils,
- Bildung (4) eines Kontrollwerts K durch Subtrahieren des ersten Saugrohrdrucks p₁ von dem zweiten Saugrohrdruck p₂ und Addition eines Korrekturdrucks p_K, welcher aus der Leckluftadaption einer Verbrennungskraftmaschine berechtet wird, und
- Erkennen (5) eines Defekts des Tankentlüftungsventils, wenn der Kontrollwert K einen Schwellenwert unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturdruck p_K berechnet wird, indem die Leckluftadaption mit dem Massenstrom über eine Drosselklappe multipliziert wird, durch einen Faktor zur Umrechnung von Füllung in Massenstrom dividiert wird und durch einen Faktor zur systembezogenen Umrechnung von Druck auf Füllung dividiert wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils. Weiterhin betrifft sie ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft sowie ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.
• Stand der Technik
• Heutige Verbrennungskraftmaschinen weisen Tankentlüftungssysteme auf, bei denen im Tank verdunsteter Kraftstoff in einem Aktivkohlefilter gespeichert wird, das über ein absperrbares Tankentlüftungsventil mit dem Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Beim Öffnen des Tankentlüftungsventils wird über eine Verbindung des Aktivkohlefilters zur Umgebung Luft angesaugt, die den zwischengespeicherten Kraftstoff mitreißt und der Verbrennung zuführt. Über das Tankentlüftungsventil wird die angesaugte Gasmenge so gesteuert, dass einerseits das Aktivkohlefilter ausreichend mit Luft gespült wird und dass andererseits keine untolerierbar großen Störungen des Kraftstoff-Luftverhältnisses des dem Verbrennungsmotor zugeführten Gemisches auftreten.
• Zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften muss ein in einem Tankentlüftungssystem verbautes defektes Tankentlüftungsventil durch geeignete Diagnosen als defekt erkannt werden. Es ist bekannt, das korrekte Öffnen des Tankentlüftungsventils zu überprüfen, indem das Tankentlüftungsventil aufgesteuert wird, ohne dass das Gesamtsystem diese Aufsteuerung berücksichtigt. Bei der Aufsteuerung erfolgt also im Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine des Tankentlüftungsventils keine Berücksichtigung des Luft- und Kraftstoffanteils, der dem Motor über das Tankentlüftungsventil zugeführt wird. Über die Reaktion des Saugrohrdrucks auf diese auftretende Störgröße, die eine Druckänderung bewirkt, kann auf ein intaktes bzw. defektes Tankentlüftungsventil geschlossen werden. Ein Defekt liegt vor, wenn die Differenz zwischen dem Saugrohrdruck nach der Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils und vor der Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils unter einem bestimmten Schwellenwert liegt. Im Fall eines geschlossen klemmenden Tankentlüftungsventils kommt es beispielsweise bei der Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils zu keiner Ventilöffnung, sodass keine Druckänderung im Saugrohr erfolgt. Die ermittelte Druckdifferenz beträgt Null und es wird ein Defekt des Tankentlüftungsventils detektiert.
• Aus der WO 02/ 018 165 A1 ist ein Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines Tankentlüftungsventils zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Kraftstoffdampfspeicher bekannt, bei dem der gespeicherte Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffdampspeicher dem Verbrennungsmotor bei geöffnetem Tankentlüftungsventil zugeführt wird und bei dem die Kraftstoffdampfzufuhr einen ersten Energiestrom zum Verbrennungsmotor repräsentiert, und bei dem dem Verbrennungsmotor darüber hinaus Luft über eine Drosselklappe zuströmt und bei dem dieser Luft ein zweiter Energiestrom zugeordnet ist und bei dem Mittel vorgesehen sind, die die Summe beider Energieströme auf einem vorgegebenen Wert halten und bei dem das Tankentlüftungsventil öffnend angesteuert wird und bei dem eine aus der öffnenden Ansteuerung resultierende Änderung des Energiestroms über die Drosselklappe bestimmt wird und mit einer vorbestimmten Schwelle verglichen wird und bei dem eine kleine Energiestromänderung, die nicht den Schwellwert überschreitet, als Fehler gewertet wird.
• Aus der DE 10 2008 023 607 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Funktionsüberprüfung eines Druckschalters einer Tankentlüftungsanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bekannt.
• Aus der DE 10 2008 064 345 A1 ist ein Verfahren zur Prüfung der Funktion eines Tankentlüftungsventils bekannt, bei dem das Tankentlüftungsventil mehrmals geöffnet wird und ein zeitlicher Verlauf einer von der Öffnung abhängigen Größe erfasst wird.
• Offenbarung der Erfindung
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils umfasst die folgenden Schritte:
• - Erfassen eines ersten Drucks p₁ im Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine,
• - Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils,
• - Erfassen eines zweiten Drucks p₂ im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine nach der Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils,
• - Bildung eines Kontrollwerts K durch Subtrahieren des ersten Saugrohrdrucks p₁ von dem zweiten Saugrohrdruck p₂ und Addition eines Korrekturdrucks p_K, welcher aus der Leckluftadaption einer Verbrennungskraftmaschine berechnet wird, und
• - Erkennen eines Defekts des Tankentlüftungsventils, wenn der Kontrollwert K einen Schwellenwert unterschreitet.
• Indem die Auswirkung der Tankentlüftungsventilaufsteuerung auf das Luftsystem über den Korrekturdruck p_K bei der Diagnose des Tankentlüftungsventils berücksichtigt wird, kann die Öffnungszeit des Tankentlüftungsventils verkürzt werden. Dadurch wird die Trennschärfe der Ventildiagnose verbessert. Außerdem erfolgt eine Verbesserung der Abgasqualität da nur eine kurzfristige Störung des optimalen Kraftstoff-/Luftgemisches erfolgt. Im Fall des Einsatzes der Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug wird schließlich der Fahrkomfort verbessert, wenn auf eine unnötig lange Störung der Kraftstoff-/Luftzufuhr verzichtet werden kann.
• Analog dem Vorgehen in herkömmlichen Diagnoseverfahren eines Tankentlüftungsventils ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils nicht an ein Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine gemeldet wird. Bei Prüfung der Funktionsfähigkeit eines Tankentlüftungsventils im Tankentlüftungssystem einer Verbrennungskraftmaschine mit saugrohrdruckbasierter Füllungserfassung ist es insbesondere bevorzugt, dass bei Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils eine Drosselklappe im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine zugesteuert wird.
• Der Korrekturdruck p_K wird erfindungsgemäß berechnet, indem die Leckluftadaption L mit dem Massenstrom M bei einer Drosselklappe der Verbrennungskraftmaschine multipliziert wird, durch einen Faktor f₁ zur Umrechnung von Füllung in Massenstrom dividiert wird und durch einen Faktor f₂ zur systembezogenen Umrechnung von Druck auf Füllung dividiert wird.
• Das erfindungsgemäße Computerprogramm führt alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens aus, wenn es auf einem Rechengerät abläuft. Auf diese Weise ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren in einem vorhandenen Tankentlüftungssystem zu implementieren, ohne bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird, kann auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert werden.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
• 1 zeigt ein Verfahrensschema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Saugrohrdruckdifferenz, des Korrekturdrucks und des Kontrollwerts bei Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils.
• Ausführungsformen der Erfindung
• 1 zeigt ein Verfahrensschema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils. Im Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine mit Tankentlüftungssystem, beispielsweise der Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wird in Verfahrensschritt 1 ein erster Druck p₁ mittels eines Drucksensors erfasst. Dieser ist im Saugbetrieb der Verbrennungskraftmaschine geringer als der Umgebungsdruck. In Verfahrensschritt 2 wird das Tankentlüftungsventil des Tankentlüftungssystems aufgesteuert. Bei funktionsfähigem Tankentlüftungsventil führt dies zu einer Öffnung des Ventils. Mit Ende der Aufsteuerung schließt sich das Tankentlüftungsventil wieder. Im Verfahrensschritt 3 wird nun ein zweiter Druck p₂ im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine erfasst. Da durch Öffnung des Tankentlüftungsventils ein Kraftstoff-/Luftgemisch aus dem Aktivkohlefilter des Tankentlüftungssystems in das Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine strömt, liegt der zweite Druck p₂ bei erfolgreicher Öffnung des Tankentlüftungsventils über dem ersten Druck p₁. Im Verfahrensschritt 4 wird gemäß Formel 1 ein Kontrollwert K gebildet, indem der erste Saugrohrdruck p₁ vom zweiten Saugrohrdruck p₂ subtrahiert wird und ein Korrekturdruck p_K addiert wird: $$\text{K}={\text{p}}_2-{\text{p}}_1+{\text{p}}_{\text{K}}$$

  
• Der Korrekturdruck p_K wird gemäß Formel 2 berechnet, indem die Leckluftadaption L der Verbrennungskraftmaschine, welche eine saugrohrdruckbasierte Füllungserfassung aufweist, mit dem Massenstrom M bei einer Drosselklappe des Saugrohrs multipliziert wird, durch einen Faktor f₁ zur Umrechnung von Füllung von Massenstrom dividiert wird und durch einen Faktor f₂ zur systembezogenen Umrechnung von Druck auf Füllung dividiert wird: $${\text{p}}_{\text{K}}=\frac{\text{L}\cdot \text{M}}{{\text{f}}_1\cdot {\text{f}}_2}$$

  
• Im Verfahrensschritt 5 wird der Kontrollwert K mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn der Kontrollwert den Schwellenwert unterschreitet, wird in Schritt 6 ein Defekt des Tankentlüftungsventils erkannt und es erfolgt gegebenenfalls ein Fehlereintrag in einen Speicher einer On-Bord-Diagnoseeinheit (OBD). Wenn der Kontrollwert hingegen mindestens dem Schwellenwert entspricht, so wird in Schritt 7 erkannt, dass das Tankentlüftungsventil fehlerfrei arbeitet.
• In 2 ist der zeitliche Verlauf der Druckdifferenz Δp = p₂ - p₁, des Kontrolldrucks p_K sowie des Kontrollwerts K (Summe aus Δp und p_K) dargestellt. Vor der Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils (Aufsteuerung A in % der möglichen Aufsteuerung) hat noch keine Änderung des Saugrohrdrucks stattgefunden und die Druckdifferenz Δp beträgt Null. Zu diesem Zeitpunkt ist auch noch keine Leckluftadaption erfolgt, sodass auch der Korrekturdruck p_K Null beträgt. Mit Aufsteuerung des intakten Tankentlüftungsventils erfolgt zunächst ein Anstieg des Saugrohrdrucks p₂ und damit der Druckdifferenz Δp. Eine zunehmende Leckluftadaption L führt zu einer erneuten Absenkung des Saugrohrdrucks p₂ und damit einer Verringerung der Druckdifferenz Δp bei gleichzeitiger Steigerung des Korrekturdrucks p_K, welcher aus der Leckluftadaption L berechnet wird. Nach Ende der Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils ergibt sich eine Saugrohrdruckdifferenz Δp > 0 und ein Kontrollwert K, welcher ungefähr dem Vierfachen der Druckdifferenz Δp entspricht. Hieraus ist erkennbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine empfindlichere Diagnose eines Tankentlüftungsventils ermöglicht als dies gemäß dem Stand der Technik möglich ist. So ist es erfindungsgemäß möglich, einen Schwellenwert zu wählen, welcher zwischen der Druckdifferenz Δp und dem Kontrollwert K für ein intaktes Tankentlüftungsventil liegt. Dieser Schwellenwert würde bei einem herkömmlichen Diagnoseverfahren fälschlicherweise zu einem Fehlereintrag führen. Das Festlegen eines höheren Schwellenwertes erlaubt eine Diagnose des Tankentlüftungsventils mit einer geringeren Aufsteuerdauer als bei einer herkömmlichen Diagnose.

Claims (5)

1. Verfahren zur Diagnose eines Tankentlüftungsventils, umfassend: - Erfassen (1) eines ersten Drucks p₁ im Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine, - Aufsteuerung (2) des Tankentlüftungsventils, - Erfassen (3) eines zweiten Drucks p₂ im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine nach der Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils, - Bildung (4) eines Kontrollwerts K durch Subtrahieren des ersten Saugrohrdrucks p₁ von dem zweiten Saugrohrdruck p₂ und Addition eines Korrekturdrucks p_K, welcher aus der Leckluftadaption einer Verbrennungskraftmaschine berechtet wird, und - Erkennen (5) eines Defekts des Tankentlüftungsventils, wenn der Kontrollwert K einen Schwellenwert unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturdruck p_K berechnet wird, indem die Leckluftadaption mit dem Massenstrom über eine Drosselklappe multipliziert wird, durch einen Faktor zur Umrechnung von Füllung in Massenstrom dividiert wird und durch einen Faktor zur systembezogenen Umrechnung von Druck auf Füllung dividiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils nicht an ein Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine gemeldet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aufsteuerung des Tankentlüftungsventils eine Drosselklappe im Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine zugesteuert wird.
4. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft.
5. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.

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