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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Erkennen einer Verschlechterung in einem Emissionsregelsystem.
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HINTERGRUND UND KURZFASSUNG
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Fahrzeuge können mit Systemen zur Regelung der Verdampfungsemission ausgestattet werden, um die Abgabe von Kraftstoffdämpfen in die Atmosphäre zu verringern. Zum Beispiel können verdampfte Kohlenwasserstoffe (HCs) aus einem Kraftstofftank in einem Kraftstoffdampfbehälter gespeichert werden, der mit einem Adsorptionsmittel ausgestattet ist, das die Dämpfe adsorbiert und speichert. Später, wenn der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, ermöglicht das Verdampfungs-Emissionsregelsystem, dass die Dämpfe zur Verwendung als Kraftstoff in den Motor-Ansaugkrümmer gespült werden. Lecks im Emissionsregelsystem können aber unbeabsichtigt Kraftstoffdampf in die Atmosphäre entweichen lassen. Daher werden verschiedene Vorgehensweisen verwendet, um solche Lecks zu erkennen.
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Ein beispielhaftes Lecksuchverfahren ist im
US-Patent 5575265 beschrieben. Dort wird ein eine Bezugsöffnung enthaltendes Ventil verwendet, um den Druck oder das Vakuum des Kraftstoffsystems in Gegenwart eines kleinen Lecks zu bestimmen, wie z.B. dem EPA-Standard 0,5 mm. Der Druck oder das Vakuum, der/das bei geschlossenem System bestimmt wird, kann dann mit demjenigen verglichen werden, der/das mit der Bezugsöffnung in dem System erhalten wird.
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Die Erfinder haben aber ein Problem bei der obigen Vorgehensweise erkannt. Selbst wenn ein bekanntes Bezugsleck in dem System verwendet wird, kann das Vakuum oder der Druck durch die Bewegung der verschiedenen Ventile beeinträchtigt werden, die das bekannte Leck in das System einkoppeln. Darüber hinaus, selbst wenn das bekannte Leck in dem System verwendet werden kann, kann die Änderung des erzeugten Vakuums oder Drucks bezüglich der Atmosphäre zwischen dem Erhalt der Bezugs- und Testsignale möglicherweise nicht ausreichend an die Atmosphäre angeglichen werden, wodurch Druck- oder Vakuumdifferenzen zwischen den beiden verdeckt werden, und die Möglichkeit einer fehlerhaften Bestimmung erhöht wird.
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So kann in einem Beispiel das obige Problem durch ein System gelöst werden, das eine Dampfleitung, die einen Tank mit einem Kohlenwasserstofffilter verbindet, eine Lüftungsleitung zwischen dem Kohlenwasserstofffilter und der Atmosphäre, und ein Dreiwege-Ventil in der Lüftungsleitung zwischen einem Umgebungsfilter und dem Kohlenwasserstofffilter umfasst. Das Ventil hat eine neutrale Schieberstellung, die den Kohlenwasserstofffilter mit der Atmosphäre verbindet, eine Bezugsschieberstellung, die den Kohlenwasserstofffilter mit der Atmosphäre verbindet, und eine Testschieberstellung entgegengesetzt zur Bezugsstellung, die die Atmosphäre vom Kohlenwasserstofffilter abriegelt.
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Auf diese Weise können die drei Ports, die benötigt werden, um das Kraftstoffrückführungssystem in den Spül-, Speicher-, Bezugs- und Testbetriebsarten zu betreiben, alle auf einem Ventil angeordnet werden. Außerdem ermöglicht die Anordnung der Ports eine vereinfachte Teststrategie, die den Druck im System zwischen jeder Bezugs- und Testaktivität zurück auf Atmosphärendruck (ATM) angleicht. Daher können Regelungsprobleme und Hintergrundrauschen, die durch den Übergang zwischen verschiedenen Stellungen eingeleitet werden, minimiert werden. Es ist klar, dass die obige Kurzfassung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands festlegen, dessen Reichweite einzig durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Ausführungen beschränkt, die irgendeinen oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angemerkten Nachteil beseitigen.
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KURZE BESCHREEIBUNG DER FIGUREN
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors und eines zugeordneten Emissionsregelsystems.
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Die 2–5 zeigen das Emissionsregelsystem der 1 in verschiedenen Betriebsarten.
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6A stellt ein beispielhaftes Lecksuchverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
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6B stellt ein beispielhaftes Lecksuchverfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
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7 zeigt einen beispielhaften Zeitablauf und einen erfassten Druck gemäß dem Verfahren der 6A.
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8 zeigt einen beispielhaften Zeitablauf und ein erfasstes Vakuum gemäß dem Verfahren der 6B.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 6. Das Fahrzeugsystem 6 enthält ein Motorsystem 8 verbunden mit einem Emissionsregelsystem 22 und einem Kraftstoffsystem 18. Das Motorsystem 8 kann einen Motor 10 mit mehreren Zylindern 30 enthalten. Der Motor 10 enthält einen Motoreinlass 23 und einen Motorauslass 25. Der Motoreinlass 23 enthält eine Drossel 62 in Fluidverbindung mit dem Motor-Ansaugkrümmer 44 über eine Ansaugleitung 42. Der Motorauslass 25 enthält einen Abgaskrümmer 48, der zu einer Abgasleitung 35 führt, die Abgas in die Atmosphäre leitet. Der Motorauslass 25 kann eine oder mehrere Emissionsregelvorrichtungen 70 enthalten, die in einer direkt-verbundenen Stellung im Auslass montiert sein können. Eine oder mehrere Emissionsregelvorrichtungen können einen Dreiwegekatalysator, eine Mager-NOx-Falle, ein Diesel-Partikelfilter, einen Oxidationskatalysator usw. enthalten. Es versteht sich, dass andere Bauteile im Motor enthalten sein können, wie eine Vielfalt von Ventilen und Sensoren, wie in den beispielhaften Ausführungsformen der 2–5 näher erläutert wird.
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Das Kraftstoffsystem 18 kann einen Kraftstofftank 20 verbunden mit einem Kraftstoffpumpensystem 21 enthalten. Das Kraftstoffpumpensystem 21 kann eine oder mehrere Pumpen zum Unterdrucksetzen von an die Einspritzdüsen des Motors 10 geliefertem Kraftstoff enthalten, wie die gezeigte beispielhafte Einspritzdüse 66. Während nur eine einzige Einspritzdüse 66 gezeigt ist, sind zusätzliche Einspritzdüsen für jeden Zylinder vorgesehen. Es versteht sich, dass das Kraftstoffsystem 18 ein rücklauffreies Kraftstoffsystem, ein Rücklauf-Kraftstoffsystem oder eine andere Art von Kraftstoffsystem sein kann. Im Kraftstoffsystem 18 erzeugte Dämpfe können über die Dampfrückführungsleitung 31 zu einem weiter unten näher beschriebenen Emissionsregelsystem 22 geleitet werden, ehe sie zum Motoreinlass 23 gespült werden. Die Dampfrückführungsleitung 31 kann optional ein Kraftstofftank-Isolierventil enthalten. Unter anderen Funktionen kann das Kraftstofftank-Isolierventil es ermöglichen, dass ein Kraftstoffdampfbehälter des Emissionsregelsystems auf einem niedrigen Druck oder Vakuum gehalten wird, ohne die Kraftstoffverdampfungsrate vom Tank zu erhöhen (was sonst stattfinden würde, wenn der Kraftstofftankdruck gesenkt würde). Ein Kraftstofftank-Druckwandler (FTPT) 120, oder Kraftstofftank-Drucksensor, kann zwischen den Kraftstofftank 20 und das Emissionsregelsystem 22 eingefügt werden, um eine Schätzung eines Kraftstofftankdrucks zu liefern, und zur Lecksuche bei abgeschaltetem Motor. Der Kraftstofftank-Druckwandler kann sich alternativ in der Dampfrückführungsleitung 31, der Spülleitung 28, der Lüftungsleitung 27, oder dem Emissionsregelsystem 22 befinden, ohne seine Fähigkeit der Lecksuche bei abgeschaltetem Motor zu beeinträchtigen.
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Das Emissionsregelsystem 22 kann eine oder mehrere Emissionsregelvorrichtungen, wie einen oder mehrere Kraftstoffdampfbehälter, enthalten, die mit einem geeigneten Adsorptionsmittel gefüllt sind, wobei die Behälter konfiguriert sind, um Kraftstoffdämpfe (einschließlich verdampfte Kohlenwasserstoffe) während Betankungsvorgängen des Kraftstofftanks und "Betriebsverlust" (d.h. während des Betriebs des Fahrzeugs verdampfter Kraftstoff) vorübergehend einzuschließen. In einem Beispiel ist das verwendete Adsorptionsmittel Aktivkohle. Das Emissionsregelsystem 22 kann weiter eine Lüftungsleitung 27 enthalten, die Gase aus dem Regelsystem 22 in die Atmosphäre leiten kann, wenn Kraftstoffdämpfe vom Kraftstoffsystem 18 gespeichert oder eingeschlossen werden. Die Lüftungsleitung 27 kann auch erlauben, dass Frischluft in das Emissionsregelsystem 22 angesaugt wird, wenn gespeicherte Kraftstoffdämpfe vom Kraftstoffsystem 18 über die Spülleitung 28 und das Spülventil 112 zu dem Motoreinlass 23 gespült werden. Ein Behälter-Absperrventil 116 kann auch in der Spülleitung 28 enthalten sein, um (aufgeladenen) Ansaugkrümmerdruck daran zu hindern, Gase in die Spülleitung in der umgekehrten Richtung fließen zu lassen.
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Während dieses Beispiel die Lüftungsleitung 27 mit frischer, unerwärmter Luft in Verbindung zeigt, können auch verschiedene Abänderungen verwendet werden. Die Strömung von Luft und Dämpfen zwischen dem Emissionsregelsystem 22 und der Atmosphäre kann durch den Betrieb eines Behälter-Lüftungsmagnets (nicht gezeigt) geregelt werden, der mit dem Behälter-Lüftungsventil 108 verbunden ist. Eine ausführliche Systemkonfiguration des Emissionsregelsystems 22 wird nachfolgend unter Bezug auf die 2–5 beschrieben, einschließlich verschiedener zusätzlicher Bauteile, die im Einlass, Auslass und Kraftstoffsystem enthalten sein können.
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Das Fahrzeugsystem 6 kann weiter ein Regelsystem 14 enthalten. Das Regelsystem 14 ist als Informationen von mehreren Sensoren 16 empfangend (von denen hier verschiedene Beispiele beschrieben werden) und Regelsignale an mehrere Stellantriebe 81 sendend gezeigt (von denen hier verschiedene Beispiele beschrieben werden). Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgassensor 126, der vor der Emissionsregelvorrichtung angeordnet ist, einen Temperatursensor 128 und einen Drucksensor 129 enthalten. Andere Sensoren, wie Druck-, Temperatur-, Luft-/Kraftstoffverhältnis- und Zusammensetzungssensoren können mit verschiedenen Stellen im Fahrzeugsystem 6 verbunden sein, wie hier ausführlicher erörtert wird. Als ein weiteres Beispiel können die Stellantriebe die Kraftstoffeinspritzdüse 66, das Ventil 112 und die Drossel 62 enthalten. Das Regelsystem 14 kann ein Steuergerät 12 enthalten. Das Steuergerät kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Stellantriebe als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf darin programmierte/n Anweisung oder Code entsprechend einer oder mehrerer Routinen auslösen. Beispielhafte Regel-Routinen werden hier unter Bezug auf die 6A und 6B beschrieben.
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Das Emissionsregelsystem 22 agiert, um verdampfte Kohlenwasserstoffe (HCs) aus dem Kraftstoffsystem 18 zu speichern. Unter manchen Betriebsbedingungen, wie dem Betanken, können im Kraftstofftank vorhandene Kraftstoffdämpfe verdrängt werden, wenn Flüssigkeit in den Tank hinzugefügt wird. Die verdrängte(n) Luft und/oder Kraftstoffdämpfe können vom Kraftstofftank 20 zum Emissionsregelsystem 22 und dann über die Lüftungsleitung 27 in die Atmosphäre geleitet werden. Auf diese Weise kann eine erhöhte Menge von verdampften HCs im Emissionsregelsystem 22 gespeichert werden. Während eines späteren Motorbetriebs können die gespeicherten Dämpfe unter Verwendung des Ansaugkrümmervakuums zurück in die ankommende Luftladung abgegeben werden. Speziell kann das Emissionsregelsystem 22 Frischluft durch die Lüftungsleitung 27 ansaugen und gespeicherte HCs in den Motoreinlass zur Verbrennung im Motor spülen. Ein solcher Spülvorgang kann während ausgewählter Motorbetriebsbedingungen auftreten, wie hier beschrieben wird.
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Die 2–5 stellen alternative Ausführungsformen des Emissionsregelsystems 22 dar. Es versteht sich, dass in einer Ausführungsform eingeführte Bauteile mit gleichen Bezugszeichen in anderen Ausführungsformen gleich bezeichnet sein und aus Gründen der Kürze nicht erneut eingeführt werden können.
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2 zeigt eine beispielhafte Betriebsart 200 des Emissionsregelsystems 22. Das Emissionsregelsystem 22 kann eines oder mehrere Kohlenwasserstofffilterelemente enthalten, um Kraftstoffdämpfe zurückzuhalten, wie einen Kraftstoffdampfbehälter 202. Der Behälter 202 kann mit einem Adsorptionsmittel gefüllt sein, das große Mengen von verdampften HCs binden kann. In einem Beispiel ist das verwendete Adsorptionsmittel Aktivkohle. Der Behälter 202 kann Kraftstoffdämpfe vom Kraftstofftank 20 über die Dampfrückführungsleitung 31 empfangen.
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Während das dargestellte Beispiel einen einzigen Behälter zeigt, versteht es sich, dass in alternativen Ausführungsformen eine Vielzahl solcher Behälter miteinander verbunden sein kann.
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Das Emissionsregelsystem 22 kann mit der Atmosphäre über die Lüftungsleitung 27 in Verbindung stehen. Das Behälter-Lüftungsventil 108 kann entlang der Lüftungsleitung 27 angeordnet sein, verbunden zwischen dem Kraftstoffdampfbehälter und der Atmosphäre, und kann den Strom von Luft und Dämpfen zwischen dem Emissionsregelsystem 22 und der Atmosphäre anpassen. Das Behälter-Lüftungsventil 108 ist ein Dreiwege-Schieberventil, das aus drei Ports besteht, einem ersten Spülport 206, einem zweiten Bezugsport 208 und einem dritten abgedichteten Port 210, von denen jeder mit dem Behälter 202 verbunden sein kann, und von denen zwei, der Spül- und der Bezugsport, mit dem Frischluftfilter 204 verbunden sein können. Der Spülport 206 ist zwischen dem abgedichteten Port 210 und dem Bezugsport 208 positioniert. Das Behälter-Lüftungsventil 108 enthält auch zwei Spulen 214 und 216, die, wenn sie erregt werden, das Ventil in seine Nicht-Standard-Betriebsstellungen bringen, die bezüglich der 3 und 4 ausführlicher beschrieben werden. Der Betrieb des Behälter-Lüftungsventils 108 kann von einem Behälter-Lüftungsmagnet (nicht gezeigt) reguliert werden. Basierend auf der gewünschten Betriebsart kann das Behälter-Lüftungsventil in einer von einer Vielzahl von Stellungen sein.
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2 stellt die nicht erregte Standard-Betriebsstellung 218 dar, wenn der Behälter-Lüftungsmagnet in der Ruhestellung und das Behälter-Lüftungsventil 108 offen ist, das den Behälter 202 über den ersten Port oder den Spülport 206 mit der Atmosphäre in Fluidverbindung bringt, der sich zwischen dem abgedichteten Port 210 und dem Bezugsport 208 befindet. In einem Beispiel kann während eines Spülvorgangs (zum Beispiel während einer Behälterregenerierung und während der Motor läuft) der Behälter-Lüftungsmagnet entregt und das Behälter-Lüftungsventil geöffnet werden, um es einer Strömung von frischer Umgebungsluft zu ermöglichen, die gespeicherten Dämpfe von der Aktivkohle zu entfernen, wie durch die Pfeile in der 2 dargestellt. In dieser Betriebsart läuft der Motor, und Frischluft strömt durch die Lüftungsleitung 27, nachdem sie durch ein Frischluftfilter 204 gegangen ist. Das Spülventil 112 ist offen und Luft strömt durch den Behälter 202 und in den Ansaugkrümmer, um im Motor 10 verbrannt zu werden.
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3 stellt das Emissionsregelsystem 22 der 2 in einer alternativen Betriebsart 300 dar. In dieser Betriebsart ist das Spülventil 112 geschlossen, und der Motor läuft nicht. Der Behälter steht über den Spülport 206 des Ventils mit der Atmosphäre in Fluidverbindung, das in seiner ersten Betriebsstellung 218 ist. Da das Spülventil geschlossen ist und der Motor nicht läuft, werden die im Behälter gesammelten Dämpfe nicht zum Motor gespült. Stattdessen werden die Dämpfe entweder in die Atmosphäre geleitet oder in den Emissionsregel- und Kraftstoffsystemen gespeichert, abhängig von dem relativen Druckpegel der Systeme im Vergleich mit der Atmosphäre. Zum Beispiel zeigen die durchgezogenen Pfeile Frischluft, die sich durch den Spülport des Ventils von der Atmosphäre bewegt, nachdem sie durch das Frischluftfilter 204 gegangen ist. Dies geschieht, wenn der Druck innerhalb der Kraftstoff- und Emissionsregelsysteme niedriger als Atmosphärendruck ist. Ein Druck niedriger als der Atmosphärendruck kann nach einer Abschaltung auftreten, wenn Kraftstoffdämpfe, die während des Motorbetriebs erzeugt wurden, beim Kühlen des Kraftstofftanks zu kondensieren beginnen.
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Alternativ kann ein Druck niedriger als Atmosphärendruck durch eine externe Vakuum erzeugende Vorrichtung wie eine Pumpe erzeugt werden.
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In einem anderen Beispiel, das durch die gestrichelten Pfeile angezeigt wird, bewegen sich Kraftstoffdämpfe vom Kraftstoffsystem vom Behälter durch den Spülport des Ventils in die Atmosphäre. Dieser Vorgang der Kraftstoffdampfspeicherung tritt zum Beispiel bei einem Auffüllen eines Kraftstofftanks und während der Motor nicht läuft auf. Dies führt dazu, dass Luft, die nach dem Durchgang durch den Behälter vom Kraftstoffdampf entfernt wurde, in die Atmosphäre hinausgepresst wird.
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Die Dämpfe bewegen sich auf diese Weise, wenn der Druck innerhalb der Kraftstoff- und Emissionsregelsysteme höher als Atmosphärendruck ist.
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Ein Druck höher als Atmosphärendruck kann auftreten, wenn Kraftstoff im Kraftstofftank als Ergebnis von durch den Betrieb des Motors erzeugter Wärme verdampft, die in den Kraftstofftank zurückgeschickt wird, was direkt nach einem Abschalten erfolgen kann. Druck kann auch extern durch eine Druck erzeugende Vorrichtung wie eine Pumpe erzeugt werden.
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4 stellt das Behälter-Lüftungsventil 108 in einer weiteren alternativen Betriebsart 400 dar. In dieser Ausführungsform ist das Behälter-Lüftungsventil 108 in seiner Bezugsstellung 418. Um von der neutralen Stellung in die Bezugsstellung 418 überzugehen, gleitet das Schieberventil linear in einer ersten Richtung weg vom Spülport 206 zum Bezugsport 208. Das Ventil ist mit einer ersten Spule 214 verbunden, um eine Kraft anzuwenden, um das Ventil aufgrund der Erregung der ersten Spule 214 von der neutralen Stellung 218 in die Bezugsstellung 418 zu bewegen. Als Ergebnis ist das Ventil in seiner zweiten Betriebsstellung 418, und der Bezugsport 208 steht mit dem Behälter 202 über die Lüftungsleitung 27 und mit dem Frischluftfilter 204 über die Lüftungsleitung 27a in Fluidverbindung. Der Bezugsport dichtet das Kraftstoffsystem fast von der Atmosphäre ab, abgesehen davon, dass der Port eine kleine Bezugsöffnung enthält, um ein Leck im Kraftstoffsystem zu simulieren. In dieser Ausführungsform beträgt die Bezugsöffnung 0,5 mm, entsprechend der gültigen EPA-Kraftstoffsystem-Lecktoleranz. In anderen Ausführungsformen könnte die Öffnung aber eine andere Größe haben, wie z.B. 0,4 mm. Eine Öffnung mit jeder geeigneten Größe liegt im Rahmen dieser Offenbarung. Wie oben unter Bezug auf 3 beschrieben, können entweder Frischluft aus der Atmosphäre oder Dämpfe vom Kraftstoffsystem sich durch das Ventil bewegen, abhängig vom Druckpegel in den Kraftstoff- und Emissionsregelsystemen. Die durchgezogenen Pfeile zeigen die Bewegung der Luft von der Atmosphäre durch das Ventil zum Behälter und Kraftstofftank an, die sich ergibt, wenn der Druck im Kraftstoffsystem niedriger als Atmosphärendruck ist. Die gestrichelten Pfeile zeigen Dämpfe vom Kraftstoffsystem an, die sich vom Behälter durch das Ventil in die Atmosphäre bewegen als ein Ergebnis davon, dass der Druck im Kraftstoffsystem höher ist als Atmosphärendruck.
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Das Ventil kann in der Bezugsstellung 418 betrieben werden, um einen Bezugsdruckwert zu erhalten, der von einem Drucksensor wie dem Drucksensor 120 abgetastet wird, der unter Bezug auf 1 beschrieben wird, der als eine dynamisch erfasste Schwellenwertmenge verwendet werden soll, um zu bestimmen, ob es ein Leck im Emissionsregelsystem gibt, wie in den 6A und 6B beschrieben werden wird. Das Ventil kann durch das Entregen der Spule 214 in seine Standard-Betriebsstellung zurückgebracht werden, was das Ventil dazu bringt, linear in die Standard-Stellung 218 zurück zu gleiten.
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5 zeigt das Ventil in einer anderen Betriebsart 500. Das Behälter-Lüftungsventil 108 ist in seiner Teststellung 518. Um von der neutralen Stellung in die Teststellung 518 überzugehen, gleitet das Schieberventil linear in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung weg von dem Spülport 206 zum Testport 210. Das Ventil ist mit einer zweiten Spule 216 verbunden, um eine Kraft anzuwenden, um das Ventil aufgrund des Erregens der zweiten Spule 216 aus der neutralen Stellung 218 in die Teststellung 518 zu bewegen. Als Ergebnis wird der abgedichtete Port 210 über die Lüftungsleitung 27 mit dem Behälter 202 in Fluidverbindung gebracht, und das Kraftstoffsystem wird von der Atmosphäre abgedichtet.
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Da das Kraftstoffsystem von der Atmosphäre abgedichtet ist, bewegen sich keine Frischluft oder Dämpfe durch das Ventil.
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Das Ventil kann in der Teststellung 518 betrieben werden, um einen erfassten Systemdruckwert zu erhalten, der von einem Drucksensor abgetastet wird und mit dem Bezugswert verglichen werden kann, der erhalten wird, während das Ventil in der Bezugsstellung 418 ist. Das Ventil kann durch das Entregen der Spule 216 in seine Standard-Stellung zurückgebracht werden.
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Die 6A und 6B sind Flussdiagramme des Diagnosevorgangs zum Erkennen eines Lecks unter Verwendung des in den 2–5 beschriebenen Ventils. 6A stellt ein beispielhaftes Verfahren 600 zur Erfassung eines Lecks in einem Kraftstoffsystem dar. Das Verfahren beginnt im Schritt 610, in dem das Regelsystem 14 erfasst, ob der Zündschlüssel abgeschaltet wurde. Wenn ja, geht das Verfahren zum Schritt 612. Wenn nicht, beginnt das Verfahren von vorne. Im Schritt 612 wird der Druck innerhalb des Kraftstoffsystems dem Atmosphärendruck angeglichen, indem das Ventil 108 in seiner neutralen, nicht-erregten Standard-Startstellung 218 betrieben wird. Dann wird die erste Spule 214 erregt, und das Ventil bewegt sich in seine Bezugsstellung 418 in 514.
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Nach einer vorbestimmten Zeit baut sich der Druck im Kraftstoffsystem auf, bis er sich stabilisiert. Im Schritt 616 kann der Bezugsdruck vom Drucksensor 120 erfasst und im Regelsystem 14 gespeichert werden. In dieser Ausführungsform wird das Verfahren direkt nach dem Ausschalten durchgeführt, und somit wird Wärme zum Beispiel vom Katalysator und vom Auspuffrohr in den Kraftstofftank zurückgeschickt und bringt den Kraftstoff im Tank dazu, zu verdampfen, was den Druck im Kraftstoffsystem über den Atmosphärendruckpegel erhöht. In einer alternativen Ausführungsform könnte der Druck aber durch einen alternativen Mechanismus eingeführt werden, wie zum Beispiel eine Druckpumpe.
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Jedes geeignete Verfahren, um Druck in das System einzuführen, könnte verwendet werden. Nachdem der Drucksensor den Druck erfasst, während das Ventil in der Bezugsstellung ist, wird die erste Spule 214 in 618 entregt. Das Ventil ist dann zurück in seiner neutralen Standard-Startstellung 218, und der Druck im System wird an den Atmosphärendruck in 620 angeglichen. Die zweite Spule 216 wird in 622 erregt und bewegt das Ventil in seine Teststellung 518. Der Druck kann sich aufbauen, bis der Druckpegel sich stabilisiert, und dann erfasst der Drucksensor den Druckwert im Schritt 624. In 626 wird der erfasste Druck (Pdet) aus dem Schritt 616 mit dem Bezugsdruck (Pref) aus dem Schritt 624 verglichen. Wenn Pdet größer ist als Pref, wird festgelegt, dass kein Leck vorhanden ist, und der Test wird beendet. Wenn aber Pdet nicht größer ist als Pref, wird ein Leck erkannt, und das Verfahren geht weiter zu 6B.
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6B stellt ein beispielhaftes Verfahren 650 zur Erfassung eines Lecks in einem Kraftstoffsystem unter der Verwendung eines erfassten Vakuums dar. Wenn im Schritt 626 festgestellt wird, dass ein Leck erfasst wird, wird das Verfahren 650 durchgeführt, um eine zweite Angabe zu liefern, ob ein Leck vorhanden ist, um Falschmeldungen zu reduzieren. Im Schritt 660 wird das Ventil 108 durch Entregen der Spulen 214 und 216 in seine neutrale Standard-Startstellung 218 gebracht. Die Kraftstoffdämpfe, die sich im Kraftstoffsystem während der Schritte des Verfahrens 600 gesammelt hatten, haben dann begonnen zu kondensieren, wenn die Temperatur im Kraftstofftank fällt. Daher ist der Druck im Kraftstoffsystem niedriger als der Atmosphärendruck, und es entsteht ein Vakuum. Durch Positionieren des Ventils in seiner Startstellung in 660 wird der Druck an den Atmosphärendruck angeglichen. Als Nächstes wird im Schritt 662 die erste Spule 214 erregt, und das Ventil bewegt sich in die Bezugsstellung 418. Wenn der Vakuumpegel sich stabilisiert, wird die Druckmenge im System im Schritt 664 durch den Drucksensor erfasst und in dem Regelsystem als Bezugsvakuum gespeichert (Vref). Das Ventil wird dann durch Entregen der Spule 214 in 666 in die neutrale Stellung zurückgebracht. Der Druck wird im Schritt 668 wieder an den Atmosphärendruck angeglichen, und dann wird die zweite Spule 216 erregt und das Ventil in 670 in die Teststellung 518 bewegt. Nachdem der Druckpegel sich stabilisiert hat, tastet der Drucksensor den erfassten Vakuumwert (Vdet) in 672 ab. Dann wird in 674 Vdet mit Vref verglichen. Wenn Vdet niedriger als Vref ist, wird kein Leck erfasst und der Test ist beendet. Wenn Vdet nicht niedriger als Vref ist, wird in 678 ein Leck angezeigt, und in 680 wird eine Benachrichtigung an den Fahrzeugführer gesendet.
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Die oben beschriebenen Verfahren können aufgrund der Verteilung der Ports entlang des Ventils, die einen stromlinienförmigen Prozess zur Erkennung von Lecks im System ermöglicht, auf vereinfachte Weise ausgeführt werden. Da der erste Port sich zwischen dem zweiten und dem dritten Port befindet, bringt die Betriebsreihenfolge des Ventils in der ersten, zweiten, ersten, dritten und ersten Stellung, wie durch die oben beschriebenen Verfahren spezifiziert, das Ventil vor und nach dem Betrieb in der zweiten und der dritten Stellung zurück in die Startstellung. Dadurch kann der Druck im System zwischen dem Erhalt der Bezugs- und der erfassten Werte an Atmosphärendruck angeglichen werden. Als Ergebnis kann jeder vom Drucksensor abgetastete Druckwert vom letzten erhaltenen Druckwert isoliert werden. Durch Neueinstellung des Druckpegels zwischen jeder Messung kann jeder Fehler, der durch den Übergang von der Bezugsstellung in die Teststellung eingeführt werden könnte, minimiert werden. Auf diese Weise kann der Drucksensor zwischen jedem Messwert auf Atmosphärendruck “zurückkalibriert” werden, wodurch Hintergrundgeräusche beseitigt und die Empfindlichkeit der Messungen erhöht werden. Durch das Liefern des Angleichens zurück auf Atmosphärendruck vor und nach den Bezugs- und Testbetriebsarten wird außerdem ein bekanntes Muster von Atmosphären-, Bezugs-, Atmosphären-, Test- und Atmosphärendruckpegeln beobachtet, und daher können jegliche Fehler beim Übergang zwischen den verschiedenen Betriebsstellungen leicht erfasst werden.
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Zusätzlich wird das Ventil automatisch in die neutrale Stellung zurück gebracht, wenn eine der zwei Spulen entregt wird. Da die neutrale Stellung der nicht erregte Standardzustand des Ventils ist, erfolgt das Angleichen des Drucks zurück auf Atmosphärendruck automatisch, wodurch die Regelungen vereinfacht werden, die notwendig sind, um jeden Druckwert zu erhalten.
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Die 7 und 8 zeigen schematisch beispielhafte Zeitmessungen und Druckpegel für die Lecksuchverfahren 600 und 650. 7 zeigt beispielhafte Druckpegel, die beim Betrieb des Verfahrens 600 erhalten werden. In T0 wird der Druckpegel an den Atmosphärendruck angeglichen, da das Ventil in seiner Startstellung 218 ist, bei der der Behälter zur Atmosphäre offen ist. Der Druckausgleich kann zum Beispiel durch Vergleich eines ersten Druckwerts, der durch einen Emissionsregelsystem-Drucksensor erhalten wird, mit einem zweiten Druckwert bestimmt werden, der durch einen Atmosphärendrucksensor erhalten wird. Sobald die zwei Druckwerte gleich sind, wurde der Atmosphärendruck erhalten, und der Lecksuchtest kann beginnen. In T1 wurde das Ventil in die Bezugsstellung 418 bewegt, wodurch der Bezugsport des Ventils mit dem Behälter verbunden wurde. Das Emissionsregelsystem ist im Wesentlichen zur Atmosphäre abgeriegelt, da nur die Bezugsöffnung zur Atmosphäre offen ist. Daher baut sich aufgrund der Kraftstoffverdampfung als Ergebnis einer während eines vorhergehenden Betriebs des Motors erzeugten Wärme Druck in dem System auf. Wenn der Druckpegel sich stabilisiert, wie durch den Emissionsregelsystem-Drucksensor bestimmt wird, kann ein Druckwert erhalten werden. Dieser Druckwert ist der Bezugsdruckwert und wird als der dynamisch erfasste "Bestanden/Nicht-Bestanden"-Schwellenwertpegel zum Erkennen eines Lecks verwendet und ist als durchbrochene Linie 714 dargestellt. Dann, in T2, wird das Ventil zurück in die Startstellung 218 bewegt, und der Druck gleicht sich wieder dem Atmosphärendruck an, da das Emissionsregelsystem mit der Atmosphäre verbunden ist. Die in T0, T1 und T2 erhaltenen Drucksignale sind in 7 als durchgezogene Linie 710 gezeigt. In T3 wird das Ventil in die Teststellung 518 bewegt, in der der Testport mit dem Behälter verbunden ist. Hier sind zwei Beispielsszenarien dargestellt. Zuerst zeigt die gestrichelte Linie 712 einen beispielhaften Druckpegel, der sich auf einem Wert oberhalb des "Bestanden/Nicht-Bestanden"-Schwellenwerts stabilisiert, der von der Bezugsstellung in T1 festgelegt wurde und durch die gestrichelte Linie 714 angezeigt wird. Da der Pegel über demjenigen des Bezugswerts ist, wird kein Leck erfasst; der Druck konnte sich auf einen Pegel aufbauen, der höher ist als derjenige, der durch die Bezugsöffnung erhalten wird. Die gestrichelte Linie 716 zeigt andererseits einen beispielhaften Druckwert, der sich auf einem Pegel unterhalb des "Bestanden/Nicht-Bestanden"-Schwellenwerts befindet, was anzeigt, dass ein Leck vorhanden ist. Die Zeiträume T0, T1, T2 und T3 können zum Beispiel basierend auf Bedingungen wie barometrischer Druck, Umgebungstemperatur und Motortemperatur variieren. Alternativ können die Zeiträume vorbestimmt sein.
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Um das erfasste Leck zu überprüfen, kann das Verfahren 650 ausgeführt werden. 8 zeigt beispielhafte Zeitmessungen und Vakuumpegel, die beim Betrieb dieses Verfahrens erhalten werden. Das Verfahren 650 kann durchgeführt werden, nachdem eine ausreichende Zeit nach dem Ausschalten vergangen ist, um zu ermöglichen, dass der Motor abkühlt und die Kraftstoffdämpfe im System beginnen zu verdampfen, was dazu führt, dass der Druck im Emissionsregelsystem niedriger als Atmosphärendruck wird. Diese Zeitmessung kann auf Bedingungen wie der Motortemperatur und dem barometrischen Druck basieren, oder kann durch Vergleich des Drucks des Emissionsregelsystems mit Atmosphärendruck vor dem Beginn des Verfahrens bestimmt werden. Ähnlich wie in 7 ist das Vakuum, das beim Betrieb in der Startstellung 218 und der Bezugsstellung 418 erreicht wird, durch einen durchgezogenen Strich 810 dargestellt. In T4 ist das Ventil in der Startstellung 218, und das Vakuum im System wird dem Atmosphärendruck angeglichen, da das Ventil in der Standardstellung ist, wobei der Spülport mit dem Behälter verbunden ist, wodurch das Emissionsregelsystem mit der Atmosphäre verbunden wird. Dann wird das Ventil in die Bezugsstellung 418 bewegt, die den Behälter mit dem Bezugsport verbindet, und der in der Bezugsstellung erhaltene Vakuumwert ist in T5 gezeigt. Das Ventil wird in die Startstellung 218 zurück bewegt, und das Vakuum gleicht sich wieder dem Atmosphärendruck in T6 an. Schließlich wird in T7 das Ventil in die Teststellung 518 bewegt, die den Behälter mit dem Testport verbindet. Wenn kein Leck erfasst wird, ist der erfasste Wert niedriger als der Bezugswert 814, wie durch die gestrichelte Linie 812 gezeigt. Wenn ein Leck vorhanden ist, ist das erfasste Vakuum größer als der Bezugswert, wie durch die gestrichelte Linie 816 gezeigt. Wieder können die Zeiträume T4, T5, T6 und T7 zum Beispiel basierend auf Bedingungen wie dem barometrischen Druck, der Umgebungstemperatur und der Motortemperatur variieren. Alternativ können die Zeiträume vorbestimmt sein.
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Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Regelungs-Routinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading, und dergleichen. An sich können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Vorgänge oder Funktionen in der veranschaulichten Folge, parallel ausgeführt, oder in manchen Fällen weggelassen werden. In gleicher Weise ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur bequemen Veranschaulichung und Beschreibung geliefert. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen oder Funktionen können wiederholt ausgeführt werden, abhängig von der verwendeten besonderen Strategie. Weiter können die beschriebenen Handlungen grafisch einen Code darstellen, der in das computerlesbare Speichermedium im Motorregelsystem programmiert werden soll.
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Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Beschaffenheit sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht einschränkend zu verstehen sind, da viele Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxermotoren und andere Motortypen angewendet werden. Weiter können eine oder mehrere der verschiedenen Systemkonfigurationen in Kombination mit einer oder mehreren der beschriebenen Diagnose-Routinen verwendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Subkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
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Bezugszeichenliste
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- 6
- Fahrzeugsystem
- 8
- Motorsystem
- 10
- Motor
- 12
- Steuergerät
- 14
- Regelsystem
- 16
- Sensoren
- 18
- Kraftstoffsystem
- 20
- Kraftstofftank
- 21
- Kraftstoffpumpensystem
- 22
- Emissionsregelsystem
- 23
- Motoreinlass
- 25
- Motorauslass
- 27
- Lüftungsleitung
- 28
- Spülleitung
- 30
- Zylinder
- 31
- Dampfrückführungsleitung
- 35
- Abgasleitung
- 42
- Ansaugleitung
- 44
- Ansaugkrümmer
- 48
- Abgaskrümmer
- 62
- Drossel
- 66
- Einspritzdüse
- 70
- Emissionsregelvorrichtungen
- 81
- Stellantriebe
- 108
- Lüftungsventil
- 112
- Spülventil
- 120
- Drucksensor (FTPT)
- 126
- Abgassensor
- 128
- Temperatursensor
- 129
- Drucksensor
- 200
- Betriebsart
- 202
- Kraftstoffdampfbehälter
- 204
- Frischluftfilter
- 206
- Spülport
- 208
- Bezugsport
- 210
- Abgedichteter Port
- 214
- Spule
- 216
- Spule
- 218
- Nicht erregte Standard-Betriebsstellung
- 300
- Betriebsart
- 400
- Betriebsart
- 418
- Bezugsstellung
- 500
- Betriebsart
- 518
- Teststellung
- 600
- Lecksuchverfahren
- 610
- Ausgeschaltet?
- 612
- Kraftstoffsystemdruck an Atmosphärendruck angleichen
- 614
- Erste Spule erregen
- 616
- Druck erfassen und im Speicher speichern
- 618
- Beenden der Erregung der ersten Spule
- 620
- Kraftstoffsystemdruck an Atmosphärendruck angleichen
- 622
- Zweite Spule erregen
- 624
- Druck erfassen
- 626
- Pdet > Pref?
- 628
- Kein Leck
- 650
- Lecksuchverfahren
- 660
- Kraftstoffsystem-Vakuum an Atmosphärendruck angleichen
- 662
- Erste Spule erregen
- 664
- Vakuum erfassen und im Speicher speichern
- 666
- Beenden der Erregung der ersten Spule
- 668
- Kraftstoffsystem-Vakuum an Atmosphärendruck angleichen
- 670
- Zweite Spule erregen
- 672
- Vakuumwert erfassen
- 674
- Vdet < Vref?
- 676
- Kein Leck
- 678
- Leck erfasst
- 680
- Fahrzeugführer benachrichtigen
- 710
- Drucksignal
- 712
- Druckpegel
- 714
- Schwellenwertpegel
- 716
- Druckpegel
- 810
- Vakuumsignal
- 812
- Vakuumpegel
- 814
- Bezugswert
- 816
- Vakuumpegel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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