DE102021205813A1

DE102021205813A1 - Device and method for leak diagnosis and method for fault diagnosis of the device

Info

Publication number: DE102021205813A1
Application number: DE102021205813.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Posselt; Georg Kurz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2022-12-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leckdiagnose eines Kraftstofftanks (10), aufweisend ein Referenzvolumen (20), eine fluidische Verbindung (21) zwischen dem Kraftstofftank (10) und dem Referenzvolumen (20), ein Absperrventil (22), das in der fluidischen Verbindung (21) angeordnet ist, einen Differenzdrucksensor (23), der eingerichtet ist, um einen Differenzdruck (Δp10/20) zwischen dem Kraftstofftank (10) und dem Referenzvolumen (20) zu messen, und einen Drucksensor (31), der an dem Kraftstofftank (10) angeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zur Leckdiagnose des Kraftstofftanks (10) mittels der Vorrichtung und zur Fehlerdiagnose der Vorrichtung.The invention relates to a device for leak diagnosis of a fuel tank (10), having a reference volume (20), a fluidic connection (21) between the fuel tank (10) and the reference volume (20), a shut-off valve (22) in the fluidic connection (21) is arranged, a differential pressure sensor (23), which is set up to measure a differential pressure (Δp10/20) between the fuel tank (10) and the reference volume (20), and a pressure sensor (31) on the fuel tank (10) is arranged. The invention also relates to methods for leak diagnosis of the fuel tank (10) using the device and for fault diagnosis of the device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leckdiagnose eines Kraftstofftanks. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Leckdiagnose eines Kraftstofftanks mittels der Vorrichtung und zwei Verfahren zur Fehlerdiagnose der Vorrichtung. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Computerprogramme, welche eingerichtet sind, jeden Schritt eines der Verfahren durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem eines der Computerprogramme gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um mindestens eines der Verfahren durchzuführen.The present invention relates to a fuel tank leak diagnosis apparatus. In addition, the present invention relates to a method for leak diagnosis of a fuel tank using the device and two methods for fault diagnosis of the device. Furthermore, the present invention relates to computer programs that are set up to carry out each step of one of the methods, and to a machine-readable storage medium on which one of the computer programs is stored. Finally, the invention relates to an electronic control unit that is set up to carry out at least one of the methods.

Stand der TechnikState of the art

Bei Kraftfahrzeugen mit Ottomotor, die einen flüssigen Kraftstoff verwenden, ist in einigen Ländern vorgeschrieben, dass der Kraftstofftank auf Lecks diagnostiziert werden muss. Dies kann beispielsweise mittels eines Unterdruckverfahrens oder mittels eines Überdruckverfahrens erfolgen:

Im Unterdruckverfahren wird durch gezielte Ansteuerung verschiedener Ventile ein Unterdruck im Kraftstofftank erzeugt. Durch Beobachten des zeitlichen Druckverlaufs im Kraftstofftank mittels eines Drucksensors wird ermittelt, ob ein Druckausgleich mit der Umgebung erfolgt und daraus auf eine Leckage geschlossen. Dabei wirkt eine Ausgasung des Kraftstoffs aus der Flüssigphase durch Volumenvergrößerung auf einen schnelleren Druckausgleich hin - mit Tendenz zur Lecklastigkeit der Diagnose. Der Unterdruck fördert zudem die Tendenz des Kraftstoffs zum Ausgasen.

In some countries, gasoline-powered motor vehicles that use liquid fuel require the fuel tank to be diagnosed for leaks. This can be done, for example, using a negative pressure process or using an overpressure process:

In the vacuum process, a vacuum is generated in the fuel tank by selectively activating various valves. By observing the pressure profile over time in the fuel tank using a pressure sensor, it is determined whether the pressure has equalized with the environment and a leak can be inferred from this. The outgassing of the fuel from the liquid phase due to an increase in volume has the effect of faster pressure equalization - with a tendency towards leaks in the diagnosis. The negative pressure also promotes the tendency of the fuel to outgas.

Ein Überdruckverfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2013 221 794 A1 bekannt. Hierbei wird im Kraftstofftank mittels einer Pumpe ein Überdruck erzeugt. Aus dem dafür erforderlichen Ansteuerstrom der Pumpe wird ermittelt gegen welchen Widerstand die Pumpe arbeitet und daraus auf eine Leckage geschlossen. Alternativ kann wie beim Unterdruckverfahren ebenfalls der zeitliche Verlauf des Absolutdrucks im Kraftstofftank ermittelt werden. Hierfür ist ein Drucksensor erforderlich. Da eine Ausgasung von Kraftstoff aus der Flüssigphase durch Volumenvergrößerung auf einen schnelleren Druckanstieg hinwirkt, vermindert der Überdruck die Tendenz des Kraftstoffs zum Ausgasen. Grundsätzlich wirkt hier die Ausgasung zu einer dichtlastigen Diagnose.An overprinting process is, for example, from DE 10 2013 221 794 A1 known. Here, an overpressure is generated in the fuel tank by means of a pump. From the control current required for the pump, the resistance against which the pump is working is determined and a leak is concluded from this. Alternatively, as with the vacuum method, the time profile of the absolute pressure in the fuel tank can also be determined. A pressure sensor is required for this. Since outgassing of fuel from the liquid phase due to an increase in volume has the effect of causing the pressure to rise more quickly, the overpressure reduces the tendency of the fuel to outgas. Basically, the outgassing has an effect on a dense-heavy diagnosis.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Vorrichtung zur Leckdiagnose eines Kraftstofftanks, der insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, weist ein Referenzvolumen auf. Unter einem Referenzvolumen wird dabei ein fluiddicht abgeschlossenes Volumen verstanden, das beispielsweise als Gefäß ausgeführt sein kann, welches aus einem Metall oder aus einem Kunststoff besteht. Zwischen dem Referenzvolumen und dem Kraftstofftank ist eine fluidische Verbindung angeordnet, welche den Kraftstofftank mit dem Referenzvolumen fluidisch verbindet. In der fluidischen Verbindung ist ein Absperrventil angeordnet, welches es ermöglicht die fluidische Verbindung vollständig abzusperren. Ein Differenzdrucksensor ist eingerichtet, um einen Differenzdruck zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen zu messen.The device for leak diagnosis of a fuel tank, which is arranged in particular in a motor vehicle, has a reference volume. A reference volume is understood to mean a volume that is sealed off in a fluid-tight manner, which can be designed, for example, as a vessel made of metal or plastic. A fluidic connection is arranged between the reference volume and the fuel tank, which fluidically connects the fuel tank to the reference volume. A shut-off valve is arranged in the fluidic connection, which makes it possible to shut off the fluidic connection completely. A differential pressure sensor is set up to measure a differential pressure between the fuel tank and the reference volume.

Weiterhin weist die Vorrichtung einen Drucksensor auf, der an dem Kraftstofftank angeordnet ist. In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist der Drucksensor ein weiterer Differenzdrucksensor. Dieser ist eingerichtet, um einen Differenzdruck zwischen dem Kraftstofftank und einer Umgebung des Kraftstofftanks zu messen. Wenn der Kraftstofftank in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, so handelt es sich bei der Umgebung des Kraftstofftanks um die Umgebung des Kraftfahrzeugs und der Differenzdruck wird somit zwischen dem Kraftstofftank und dem Außenraum des Kraftfahrzeugs gemessen. In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist der Drucksensor ein Absolutdrucksensor, der eingerichtet ist, um einen Absolutdruck in dem Kraftstofftank zu messen.Furthermore, the device has a pressure sensor which is arranged on the fuel tank. In one embodiment of the device, the pressure sensor is another differential pressure sensor. This is set up to measure a differential pressure between the fuel tank and an area surrounding the fuel tank. If the fuel tank is arranged in a motor vehicle, the surroundings of the fuel tank are the surroundings of the motor vehicle and the differential pressure is thus measured between the fuel tank and the exterior of the motor vehicle. In another embodiment of the device, the pressure sensor is an absolute pressure sensor that is set up to measure an absolute pressure in the fuel tank.

Das Referenzvolumen ist vorzugsweise thermisch von dem Kraftstofftank entkoppelt, sodass eine Temperaturveränderung des Kraftstofftanks, die eine Druckänderung im Kraftstofftank bewirkt, nicht zugleich auch eine Temperaturänderung und damit eine Druckänderung im Referenzvolumen zur Folge hat. Die thermische Entkoppelung erfolgt insbesondere durch eine räumliche Beabstandung zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen. Grundsätzlich kann sie aber auch durch eine thermische Isolierung des Referenzvolumens realisiert werden.The reference volume is preferably thermally decoupled from the fuel tank, so that a temperature change in the fuel tank, which causes a pressure change in the fuel tank, does not also result in a temperature change and thus a pressure change in the reference volume. The thermal decoupling takes place in particular through a spatial spacing between the fuel tank and the reference volume. In principle, however, it can also be implemented by thermally insulating the reference volume.

Unter Verwendung dieser Vorrichtung kann ein Verfahren zur Leckdiagnose des Kraftstofftanks durchgeführt werden, welches Vorteile gegenüber dem Unterdruckverfahren und dem Überdruckverfahren aufweist. Das Ergebnis einer Leckdiagnose mittels des Unterdruckverfahrens ist abhängig vom Kraftstofffüllstand im Kraftstofftank. Dadurch ist die Robustheit des Verfahrens gering. Außerdem kann es nicht in Kombination mit Drucktanks verwendet werden. Das Überdruckverfahren hingegen erfordert eine zusätzliche Pumpe zum Aufbau des Überdrucks. Die Signalauswertung erfordert einen hohen Applikationsaufwand und die Robustheit des Verfahrens ist ebenfalls gering. Beide Verfahren können nur nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Wegen der geringen Sensitivität der Absolutdruckmessung beziehungsweise der Strommessung dauert die Leckdiagnose mittels eines dieser Verfahren bis zu 15 Minuten .-Dies führt nach Abstellen des Kraftfahrzeugs zu einer unerwünschten Bordnetzbelastung. Außerdem muss die Leckdiagnose bei erneuter Bewegung des Kraftfahrzeugs abgebrochen und beim nächsten Abstellen erneut gestartet werden.Using this device, a fuel tank leak diagnosis method can be performed, which has advantages over the negative pressure method and the positive pressure method. The result of a leak diagnosis using the vacuum method depends on the fuel level in the fuel tank. As a result, the robustness of the method is low. In addition, it cannot be used in combination with pressure tanks. The overpressure process, on the other hand, requires an additional pump to build up the overpressure. The signal evaluation requires a high application effort and the robustness of the method is also low. Both methods can only be carried out after the motor vehicle has been parked be led. Because of the low sensitivity of the absolute pressure measurement or the current measurement, the leak diagnosis using one of these methods takes up to 15 minutes. After the motor vehicle is switched off, this leads to an undesirable on-board network load. In addition, the leak diagnosis must be aborted when the motor vehicle moves again and restarted the next time it is parked.

In dem Verfahren wird zunächst gewartet, bis ein Druck im Kraftstofftank sich von einem Druck in der Umgebung des Kraftstofftanks unterscheidet. Wenn es sich bei dem Kraftstofftank um ein Drucktank handelt, so ist diese Bedingung immer erfüllt, da im Kraftstofftank ein höherer Druck als in der Umgebung herrscht. Auch bei nicht als Drucktank ausgeführten Kraftstofftanks herrscht jedoch ausreichend häufig ein Druckgefälle zwischen Kraftstofftank und Umgebung.The method initially waits until a pressure in the fuel tank differs from a pressure in the vicinity of the fuel tank. If the fuel tank is a pressure tank, this condition is always met, since the pressure in the fuel tank is higher than in the environment. However, even in the case of fuel tanks that are not designed as pressure tanks, there is often a pressure drop between the fuel tank and the environment.

Üblicherweise auftretende Druckunterschiede im Bereich von +/- 50 hPa reichen für die Durchführung des Verfahrens aus. Wenn die Vorrichtung einen Differenzdrucksensor zur Messung des Differenzdrucks zwischen Kraftstofftank und Umgebung aufweist, so kann das Erfüllen dieser Bedingung erkannt werden, sobald der Differenzdruck sich von 0 unterscheidet. Weist der Kraftstofftank hingegen einen Absolutdrucksensor auf, so kann dessen Signal mit dem Signal eines weiteren Absolutdrucksensors zur Messung des Umgebungsdrucks verglichen werden. Ein solcher Absolutdrucksensor zur Messung des Umgebungsdrucks, muss zur Durchführung des Verfahrens nicht zusätzlich vorgesehen werden, sondern ist in Kraftfahrzeugen üblicherweise sowieso vorhanden. Beispielsweise zeigt ein Absolutdrucksensor im Ansaugrohr eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs bei abgestellten Verbrennungsmotor den Umgebungsdruck an.Pressure differences that usually occur in the range of +/- 50 hPa are sufficient to carry out the process. If the device has a differential pressure sensor for measuring the differential pressure between the fuel tank and the environment, fulfillment of this condition can be recognized as soon as the differential pressure differs from 0. On the other hand, if the fuel tank has an absolute pressure sensor, its signal can be compared with the signal of another absolute pressure sensor for measuring the ambient pressure. Such an absolute pressure sensor for measuring the ambient pressure does not have to be additionally provided for carrying out the method, but is usually present in motor vehicles anyway. For example, an absolute pressure sensor in the intake manifold of an internal combustion engine of the motor vehicle indicates the ambient pressure when the internal combustion engine is switched off.

Nachdem das Vorliegen eines Druckunterschieds zwischen Kraftstofftank und Umgebung festgestellt wurde, wird das Absperrventil in der fluidischen Verbindung geöffnet. Anschließend wird gewartet bis der Differenzdruck zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen ein Wert von 0 erreicht hat und sich somit im Kraftstofftank und im Referenzvolumen derselbe Druck eingestellt hat. Anschließend wird das Absperrventil geschlossen. Wenn der Differenzdruck zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen nun einen negativen Wert annimmt, so wird erkannt, dass ein Leck in dem Kraftstofftank vorliegt. Ein negativer Differenzdruck weist nämlich darauf hin, dass sich der Druck im Kraftstofftank gegenüber dem Druck im Referenzvolumen verringert hat. Diese Druckverringerung basiert auf einem Druckausgleich zwischen Kraftstofftank und Umgebung durch ein Leck. Dieses Verfahren nutzt aus, dass Messungen von Differenzdrücken erheblich genauer als Messungen von Absolutdrücken sind. Das Verfahren ist damit sensitiver, robuster und schneller als die bekannten Verfahren, deren Leckdiagnose auf einer Absolutdruckmessung basiert unabhängig davon, ob diese Absolutdruckmessung direkt mittels eines Drucksensors erfolgt oder beispielsweise im Überdruckverfahren indirekt über dem Pumpenstrom vorgenommen wird. Dadurch wird die Trennschärfe der Erkennung tatsächlicher Tanklecks gegenüber einem dichten Kraftstofftank erhöht.After the presence of a pressure difference between the fuel tank and the environment has been determined, the shut-off valve in the fluidic connection is opened. There is then a wait until the differential pressure between the fuel tank and the reference volume has reached a value of 0 and the same pressure has thus been set in the fuel tank and in the reference volume. The shut-off valve is then closed. If the differential pressure between the fuel tank and the reference volume now assumes a negative value, it is recognized that there is a leak in the fuel tank. A negative differential pressure indicates that the pressure in the fuel tank has decreased compared to the pressure in the reference volume. This pressure reduction is based on a pressure equalization between the fuel tank and the environment due to a leak. This method takes advantage of the fact that differential pressure measurements are significantly more accurate than absolute pressure measurements. The method is therefore more sensitive, more robust and faster than the known methods whose leak diagnosis is based on an absolute pressure measurement, regardless of whether this absolute pressure measurement is carried out directly using a pressure sensor or, for example, is carried out indirectly via the pump flow in the overpressure method. This increases the selectivity of the detection of actual tank leaks compared to a tight fuel tank.

Wenn nach dem Schließen des Absperrventils der Differenzdruck zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen hingegen einen positiven Wert annimmt, also der Druck im Kraftstofftank höher ist als der im Referenzvolumen, so kann vorteilhafterweise darauf geschlossen werden, dass ein Leck im Referenzvolumen vorliegt, was eine Fehlfunktion der Vorrichtung bewirkt.If, on the other hand, after the shut-off valve is closed, the differential pressure between the fuel tank and the reference volume assumes a positive value, i.e. the pressure in the fuel tank is higher than that in the reference volume, it can advantageously be concluded that there is a leak in the reference volume, which indicates a malfunction of the device causes.

Falls hingegen der Differenzdruck über einen vorgebbaren Zeitraum auf einem Wert von 0 verbleibt, so kann darauf geschlossen werden, dass sowohl der Kraftstofftank als auch das Referenzvolumen leckagefrei sind. Der theoretisch denkbare Fall, dass seit der letzten Leckdiagnose im Kraftstofftank und im Referenzvolumen jeweils ein gleich großes Leck entstanden ist, was ebenfalls zu einem Differenzdruck von 0 führen würde, ist so unwahrscheinlich, dass er nicht praxisrelevant ist.If, on the other hand, the differential pressure remains at a value of 0 over a predefinable period of time, then it can be concluded that both the fuel tank and the reference volume are leak-free. The theoretically conceivable case that a leak of the same size has occurred in the fuel tank and in the reference volume since the last leak diagnosis, which would also lead to a differential pressure of 0, is so improbable that it is not relevant in practice.

Neben einem Leck im Referenzvolumen, das in der oben erwähnten Weise erkannt werden kann, könnte auch eine Undichtigkeit oder ein Klemmen des Absperrventils zu einer Fehlfunktion der Vorrichtung führen. Um eine solche Fehlfunktion zu erkennen sind mehrere Verfahren zur Fehlerdiagnose der Vorrichtung vorgesehen:

In einem Verfahren zur Fehlerdiagnose erfolgt zunächst ein Ansteuern des Absperrventils. Anschließend erfolgt eine Verringerung des Drucks in dem Kraftstofftank. Dies kann beispielsweise in einem Betrieb eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs durch geeignete Ansteuerung einer Drosselklappe erreicht werden, die über ein Tankentlüftungssystem zu einer Druckverminderung im Kraftstofftank führt. Ein Fehler des Absperrventils kann dann aus dem Differenzdruck zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen erkannt werden.

In addition to a leak in the reference volume, which can be detected in the manner mentioned above, a leak or a jamming of the shut-off valve could also lead to a malfunction of the device. In order to detect such a malfunction, several methods are provided for fault diagnosis of the device:

In a method for fault diagnosis, the shut-off valve is first activated. The pressure in the fuel tank is then reduced. This can be achieved, for example, when an internal combustion engine of the motor vehicle is in operation, by suitably controlling a throttle valve, which leads to a pressure reduction in the fuel tank via a tank venting system. A failure of the check valve can then be detected from the differential pressure between the fuel tank and the reference volume.

Wenn das Ansteuern so erfolgt ist, dass das Absperrventil geschlossen werden soll, so ist zu erwarten, dass die Verringerung des Drucks im Kraftstofftank auch zu einer Verringerung des Differenzdrucks zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen führt. Tritt eine solche Verringerung nicht oder nur vorübergehend auf, so kann vorteilhafterweise auf ein undichtes oder offen klemmendes Absperrventil erkannt werden. Kommt es zu keiner Verringerung des Differenzdrucks so weist dies auf einen schnellen Druckausgleich zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen und damit auf ein offen klemmendes Absperrventil hin. Verringert sich der Differenzdruck vorrübergehend und nimmt dann wieder seinen ursprünglichen Wert an, so weist dies hingegen auf ein undichtes Absperrventil hin, welches einen zeitlich verzögerten Druckausgleich zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen ermöglicht.If the actuation has taken place in such a way that the shut-off valve is to be closed, it can be expected that the reduction in the pressure in the fuel tank will also result in a reduction in the differential pressure between the fuel tank and the reference volume. If such a reduction occurs not or only temporarily, a leaking or open shut-off valve can advantageously be detected. If there is no reduction in the differential pressure, this indicates a rapid pressure equalization between the fuel tank and the reference volume and thus an open-jammed shut-off valve. If the differential pressure decreases temporarily and then returns to its original value, this indicates a leaking shut-off valve, which allows for a time-delayed pressure equalization between the fuel tank and the reference volume.

Erfolgt das Ansteuern zum Öffnen des Absperrventils so ist ein Druckausgleich zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen zu erwarten, sodass die Verringerung des Drucks keinen Differenzdruck zwischen dem Referenzvolumen und dem Kraftstofftank erzeugen sollte. Unterschreitet der Differenzdruck nach dem Verringern des Drucks im Kraftstofftank hingegen einen Schwellenwert der kleiner oder gleich 0 ist und vorzugsweise gleich 0 ist, so kann vorteilhafterweise darauf geschlossen werden, dass das Absperrventil geschlossen klemmt.If the shut-off valve is actuated to open, a pressure equalization between the fuel tank and the reference volume is to be expected, so that the reduction in pressure should not generate any differential pressure between the reference volume and the fuel tank. If, on the other hand, the differential pressure falls below a threshold value which is less than or equal to 0 and preferably equal to 0 after the pressure in the fuel tank has been reduced, it can advantageously be concluded that the shut-off valve is jammed closed.

Ein anderes Verfahren zur Fehlerdiagnose, das insbesondere bei Hybrid-Kraftfahrzeugen verwendet werden kann, nützt aus, dass nach Beendigung des Betriebs des Verbrennungsmotors ein Wärmeeintrag in den Kraftstofftank durch Nachheizen der Kraftstoffpumpe und des Abgasstrangs erfolgt. Dieses Verfahren sieht vor, dass ein Schließen des Absperrventils erfolgt, bevor das Erhitzen des Kraftstofftanks durchgeführt wird. Wenn eine Vorrichtung verwendet wird, in der das Referenzvolumen thermisch von dem Kraftstofftank entkoppelt ist, dann ist zu erwarten, dass das Erhitzen des Kraftstofftanks zu einer Druckerhöhung im Kraftstofftank führt, während der Druck im Referenzvolumen konstant bleibt. Damit ist bei geschlossenem und dichtem Absperrventil die Einstellung eines positiven Differenzdrucks zwischen dem Kraftstofftank und dem Referenzvolumen zu erwarten. Wenn der Differenzdruck hingegen einen vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet, der größer oder gleich 0 ist, so kann vorteilhafterweise darauf geschlossen werden, dass das Absperrventil undicht ist oder sogar offen klemmt.Another method for fault diagnosis, which can be used in hybrid motor vehicles in particular, makes use of the fact that after the operation of the internal combustion engine has ended, heat is introduced into the fuel tank by reheating the fuel pump and the exhaust system. This method provides for the isolation valve to be closed before the heating of the fuel tank is carried out. If a device is used in which the reference volume is thermally decoupled from the fuel tank, then it can be expected that the heating of the fuel tank will lead to an increase in pressure in the fuel tank, while the pressure in the reference volume remains constant. Thus, when the shut-off valve is closed and tight, a positive differential pressure can be expected to be set between the fuel tank and the reference volume. If, on the other hand, the differential pressure falls below a predefinable threshold value which is greater than or equal to 0, it can advantageously be concluded that the shut-off valve is leaking or is even jammed open.

Das Computerprogramm ist eingerichtet jeden Schritt zumindest eines der Verfahren durchzuführen, wenn es auf einem Rechengerät oder einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen der Verfahren auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um mittels mindestens eines der Verfahren eine Leckdiagnose eines Kraftstofftanks durchzuführen und/oder eine Fehlerdiagnose der Vorrichtung durchzuführen.The computer program is set up to carry out each step of at least one of the methods when it runs on a computing device or an electronic control unit. It enables different embodiments of the methods to be implemented on an electronic control unit without having to make structural changes to it. For this purpose, it is stored on the machine-readable storage medium. By loading the computer program onto an electronic control unit, the electronic control unit is obtained, which is set up to use at least one of the methods to carry out a leak diagnosis of a fuel tank and/or to carry out a fault diagnosis of the device.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Leckdiagnose gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Fehlerdiagnose gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Fehlerdiagnose gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description.

1 shows a schematic representation of a device according to an embodiment of the invention.
2 shows a schematic representation of a device according to another embodiment of the invention.
3 shows a flowchart of a method for leak diagnosis according to an embodiment of the invention.
4 shows a flow chart of a method for error diagnosis according to an embodiment of the invention.
5 shows a flow chart of a method for error diagnosis according to another embodiment of the invention.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Tanksystem eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, in dem eine Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist. Ein Kraftstofftank 10 mit einem Kraftstoffeinfüllstutzen 11 ist über ein Tankabsperrventil 12, einen Aktivkohlefilter 13 und ein Tankentlüftungsventil 14 mit dem Saugrohr 15 eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs verbunden. Ein Referenzvolumen 20 ist mittels einer fluidischen Verbindung 21 mit dem Kraftstofftank 10 verbunden. Dabei ist ein Abstand zwischen dem Kraftstofftank 10 und dem Referenzvolumen 20 so groß, dass der Kraftstofftank 10 und das Referenzvolumen 20 voneinander thermisch isoliert sind. In der fluidischen Verbindung 21 ist ein Absperrventil 22 angeordnet. Ein Differenzdrucksensor 23 ist eingerichtet, um einen Differenzdruck Δp_10/20 zwischen dem Kraftstofftank 10 und dem Referenzvolumen 20 zu messen. An dem Kraftstofftank 10 ist ein Sensor 31 angeordnet, der als ein weiterer Differenzdrucksensor ausgeführt ist. Dieser ist eingerichtet, um einen Differenzdruck Δp_10/40 zwischen dem Innenraum des Kraftstofftanks 10 und der Umgebung 40 des Kraftfahrzeugs zu messen. Die Ventile 12, 14, 22 werden von einem elektronischen Steuergerät 50 gesteuert. Dieses empfängt auch Sensordaten, der beiden Sensoren 23, 31. 1 shows a tank system of a motor vehicle, not shown, in which a device according to a first exemplary embodiment of the invention is arranged. A fuel tank 10 with a fuel filler neck 11 is connected via a tank shut-off valve 12, an activated carbon filter 13 and a tank ventilation valve 14 to the intake manifold 15 of an internal combustion engine, not shown, of the motor vehicle. A reference volume 20 is connected to the fuel tank 10 by means of a fluidic connection 21 . In this case, a distance between the fuel tank 10 and the reference volume 20 is so great that the fuel tank 10 and the reference volume 20 are thermally insulated from one another. A shut-off valve 22 is arranged in the fluidic connection 21 . A differential pressure sensor 23 is set up to measure a differential pressure Δp _10/20 between the fuel tank 10 and the reference volume 20 . A sensor 31 is arranged on the fuel tank 10 and is designed as a further differential pressure sensor. This is set up to measure a differential pressure Δp _10/40 between the interior of the fuel tank 10 and the environment 40 of the motor vehicle. The valves 12, 14, 22 are controlled by an electronic control unit 50. This also receives sensor data from the two sensors 23, 31.

2 zeigt ein Tanksystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Leckdiagnose gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass am Kraftstofftank 10 kein Sensor 31 angeordnet ist, der als Differenzdrucksensor ausgeführt ist, sondern stattdessen einen Sensor 32, der als Absolutdrucksensor den Druck p₁₀ im Kraftstofftank 10 misst. Zusätzlich weist das Kraftfahrzeug einen weiteren Absolutdrucksensor 33 auf, der eingerichtet ist, um den Druck p₄₀ in der Umgebung 40 des Kraftfahrzeugs zu messen. 2 shows a tank system of a motor vehicle with a device for leak diagnosis according to a second embodiment of the invention. This differs from the first exemplary embodiment in that no sensor 31 embodied as a differential pressure sensor is arranged on the fuel tank 10 , but instead a sensor 32 which measures the pressure p ₁₀ in the fuel tank 10 as an absolute pressure sensor. In addition, the motor vehicle has a further absolute pressure sensor 33 which is set up to measure the pressure p ₄₀ in the environment 40 of the motor vehicle.

In 3 ist dargestellt wie mittels beider Ausführungsbeispiele der Vorrichtung eine Leckdiagnose des Kraftstofftanks 10 durchgeführt werden kann. Nach dem Start 60 des Leckdiagnoseverfahrens erfolgt zunächst eine Ermittlung 61 des Differenzdrucks Δp_10/40 zwischen dem Innenraum des Kraftstofftanks 10 und der Umgebung 40. Bei Verwendung der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ergibt sich dieser Differenzdruck Δp_10/40 direkt aus dem Messwert des Sensors 31. Bei Verwendung der Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Differenzdruck Δp_10/40 aus den beiden Absolutdrücken p₁₀, p₄₀, die mittels der beiden Absolutdrucksensoren 32, 33 gemessen werden können, berechnet werden. Es wird gewartet 62 bis der Differenzdruck Δp_10/40 einen von null verschiedenen Wert angenommen hat. Anschließend wird das Absperrventil 22 geöffnet 63. Nun wird der Differenzdruck Δp_10/20 zwischen dem Kraftstofftank 10 und dem Referenzvolumen 20 mittels des Differenzdrucksensors 23 ermittelt 64. Es wird gewartet 65 bis dieser Differenzdruck Δp_10/20 einen Wert von null angenommen hat. Dann erfolgt ein Schließen 66 des Absperrventils 22. Der Differenzdruck Δp_10/20 zwischen dem Kraftstofftank 10 und dem Referenzvolumen 20 wird anschließend erneut ermittelt 67. Dann wird aus dem Differenzdruck Δp_10/20 ein Diagnoseergebnis ermittelt 68. Nimmt der Differenzdruck Δp_10/20 einen negativen Wert an, so wird eine Leckage im Kraftstofftank 10 erkannt 71. Nimmt der Differenzdruck Δp_10/20 einen positiven Wert an, so wird eine Leckage im Referenzvolumen 20 erkannt 72. Verweilt der Differenzdruck Δp_10/20 hingegen bei dem Wert von null, so wird erkannt 73, dass der Kraftstofftank 10 und das Referenzvolumen 20 leckagefrei sind. Anschließend wird das Verfahren beendet 69.In 3 1 shows how a leak diagnosis of the fuel tank 10 can be carried out using both exemplary embodiments of the device. After the start 60 of the leak diagnosis method, a determination 61 of the differential pressure Δp _10/40 between the interior of the fuel tank 10 and the environment 40 takes place. When using the device according to the first exemplary embodiment, this differential pressure Δp _10/40 results directly from the measured value of the sensor 31. When using the device according to the second exemplary embodiment, the differential pressure Δp _10/40 can be calculated from the two absolute pressures p ₁₀ , p ₄₀ , which can be measured using the two absolute pressure sensors 32, 33. There is a wait 62 until the differential pressure Δp _10/40 has assumed a value other than zero. The shut-off valve 22 is then opened 63. The differential pressure Δp _10/20 between the fuel tank 10 and the reference volume 20 is now determined 64 by means of the differential pressure sensor 23. There is a wait 65 until this differential pressure Δp _10/20 has assumed a value of zero. The shut-off valve 22 is then closed 66. The differential pressure Δp _10/20 between the fuel tank 10 and the reference volume 20 is then determined again 67. A diagnosis result is then determined 68 from the differential _pressure Δp _10/20 assumes a negative value, a leak in the fuel tank 10 is detected 71. If the differential pressure Δp _{10/20 assumes} a positive value, a leak in the reference volume 20 is detected 72. However, if the differential pressure Δp _{10/20 remains} at the value of zero , it is recognized 73 that the fuel tank 10 and the reference volume 20 are leak-free. The procedure is then terminated 69.

Der Ablauf eines ersten Verfahrens zur Fehlerdiagnose der Vorrichtung gemäß dem ersten oder gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in 4 dargestellt. Nach dem Start 80 des Verfahrens erfolgt ein Ansteuern 81, um das Absperrventil 22 zu schließen. Anschließend folgt eine Verringerung 82 des Drucks p₁₀ im Kraftstofftank 10, indem bei geöffneten Tankabsperrventil 12 und Tankentlüftungsventil 14 eine Drosselklappe im Saugrohr 15 in geeigneter Weise angesteuert wird. Danach wird der Differenzdruck Δp_10/20 zwischen dem Kraftstofftank 10 und dem Referenzvolumen 20 mittels des Differenzdrucksensors 23 ermittelt. Es folgt eine erste Ermittlung 84 eines Diagnoseergebnisses. Beträgt der gemessene Differenzdruck Δp_10/20 = 0, so wird erkannt 74, dass das Absperrventil 22 offen klemmt. Nimmt der Differenzdruck Δp_10/20 zunächst einen Wert von weniger als null an, steigt dann aber innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums auf null, so wird erkannt 75, dass das Absperrventil 22 undicht ist. Verbleibt der Differenzdruck Δp_10/20 mindestens für den vorgegebenen Zeitraum auf einem Wert von weniger als null, so kann zunächst noch kein Diagnoseergebnis ermittelt werden. Es erfolgt nun ein Ansteuern 85, um das Absperrventil 22 zu öffnen. Anschließend erfolgt eine erneute Verringerung 86 des Drucks p₁₀ im Kraftstofftank 10 in derselben Weise, wie dies zuvor im Schritt 82 geschehen war. Der Differenzdruck Δp_10/20 zwischen dem Kraftstofftank 10 und dem Referenzvolumen 20 wird erneut mittels des Differenzdrucksensors 23 ermittelt 87 und anschließend das Diagnoseergebnis ermittelt 88. Weist der Differenzdruck Δp_10/20 nun einen Wert von weniger als null auf, so wird erkannt 76, dass das Absperrventil geschlossen klemmt. Beträgt der Differenzdruck Δp_10/20 hingegen null, so wird erkannt 77, dass die Vorrichtung fehlerfrei ist. Nachdem ein Diagnoseergebnis vorliegt wird das Verfahren beendet 89.The sequence of a first method for fault diagnosis of the device according to the first or according to the second embodiment is in 4 shown. After the start 80 of the method, activation 81 takes place in order to close the shut-off valve 22 . This is followed by a reduction 82 in the pressure p ₁₀ in the fuel tank 10 by a throttle flap in the intake manifold 15 being actuated in a suitable manner with the tank shut-off valve 12 and the tank ventilation valve 14 open. Then the differential pressure Δp _10/20 between the fuel tank 10 and the reference volume 20 is determined by means of the differential pressure sensor 23 . A first determination 84 of a diagnostic result follows. If the measured differential pressure Δp 10/ ₂₀ =0, it is recognized 74 that the shut-off valve 22 is stuck open. If the differential pressure Δp _10/20 initially assumes a value of less than zero, but then rises to zero within a predetermined period of time, it is recognized 75 that the shut-off valve 22 is leaking. If the differential pressure Δp _{10/20 remains} at a value of less than zero for at least the specified period of time, no diagnostic result can initially be determined. An actuation 85 now takes place in order to open the shut-off valve 22 . A renewed reduction 86 in the pressure p ₁₀ in the fuel tank 10 then takes place in the same way as was done previously in step 82 . The differential pressure Δp _10/20 between the fuel tank 10 and the reference volume 20 is again determined 87 by means of the differential pressure sensor 23 and then the diagnosis result is determined 88. If the differential pressure Δp _10/20 now has a value of less than zero, it is recognized 76 that that the shut-off valve is stuck closed. If, on the other hand, the differential pressure Δp _10/20 is zero, then it is recognized 77 that the device is error-free. After a diagnostic result is available, the procedure is terminated 89.

Ein zweites Ausführungsbeispiel, eines Verfahrens zur Fehlerdiagnose der Vorrichtung ist in 5 dargestellt. Ein Start 90 dieses Verfahrens erfolgt, wenn das Kraftfahrzeug als Hybrid-Fahrzeug ausgeführt ist, und sein Verbrennungsmotor abgeschaltet wird. Es erfolgt ein Ansteuern, um das Absperrventil 22 zu schließen 91. Der Kraftstofftank 10 wird nun durch ein Nachheizen einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe und eines nicht dargestellten Abgasstrangs des Kraftfahrzeugs aufgeheizt 92. Nachdem dieses Aufheizen 92 für einen vorgegebenen Zeitraum erfolgt ist, wird mittels des Differenzdrucksensors 23 der Differenzdruck Δp_10/20 zwischen dem Kraftstofftank 10 und dem Referenzvolumen 20 gemessen 93. Aus dem Differenzdruck Δp_10/20 wird ein Diagnoseergebnis ermittelt 94. Beträgt der Differenzdruck Δp_10/20 = 0, so wird entweder eine Undichtigkeit des Absperrventils 22 erkannt 74 oder ein offenes Klemmen des Absperrventils 22 wird erkannt 75. Falls der Differenzdruck Δp_10/20 hingegen größer als null ist, so wird erkannt 77, dass die Vorrichtung fehlerfrei ist. Anschließend wird das Verfahren beendet.A second exemplary embodiment of a method for fault diagnosis of the device is in 5 shown. This method is started 90 when the motor vehicle is designed as a hybrid vehicle and its internal combustion engine is switched off. Activation takes place in order to close shut-off valve 22 91. Fuel tank 10 is now heated up 92 by reheating a fuel pump (not shown) and an exhaust system (not shown) of the motor vehicle. After this heating 92 has taken place for a predetermined period of time, the differential pressure sensor 23 the differential pressure Δp _10/20 between the fuel tank 10 and the reference volume 20 is measured 93. A diagnostic result is determined from the differential pressure Δp _10/20 94. If the differential _pressure Δp 10/20=0, then either a leak in the shut-off valve 22 is detected 74 or an open jamming of the shut-off valve 22 is recognized 75. If, on the other hand, the differential pressure Δp _10/20 is greater than zero, then it is recognized 77 that the device is error-free. The procedure is then ended.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102013221794 A1 [0003]

Claims

Device for leak diagnosis of a fuel tank (10), having - a reference volume (20), - a fluidic connection (21) between the fuel tank (10) and the reference volume (20), - a shut-off valve (22), which is in the fluidic connection ( 21) is arranged, - a differential pressure sensor (23) which is set up to measure a differential pressure (Δp _10/20 ) between the fuel tank (10) and the reference volume (20), and - a pressure sensor (31, 32), which is arranged on the fuel tank (10).

device after claim 1 , characterized in that the pressure sensor (31) is a differential pressure sensor which is set up to measure a differential pressure (Δp _10/40 ) between the fuel tank (10) and an environment (40) of the fuel tank (10).

device after claim 1 , characterized in that the pressure sensor (32) is an absolute pressure sensor which is set up to measure an absolute pressure (p ₁₀ ) in the fuel tank (10).

Device according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the reference volume (20) is thermally decoupled from the fuel tank (10).

Method for leak diagnosis of a fuel tank (10) by means of a device according to one of Claims 1 until 4 , comprising the following steps: - Waiting (62) until a pressure (p ₁₀ ) in the fuel tank differs from a pressure (p ₄₀ ) in an environment (40) of the fuel tank (10), - Opening (63) of the shut-off valve ( 22), - wait (64) until the differential pressure (Δp _10/20 ) between the fuel tank (10) and the reference volume (20) has reached a value of zero, - close (66) the shut-off valve (22), - detect (71) a leak in the fuel tank (10) when the differential pressure (Δp _10/20 ) between the fuel tank (10) and the reference volume (20) assumes a negative value.

procedure after claim 5 , characterized in that a leak in the reference volume (20) is detected (72) if, after the shut-off valve (22) has been closed (66), the differential pressure (Δp _10/20 ) between the fuel tank (10) and the reference volume (20 ) takes on a positive value.

Method for fault diagnosis of a device according to one of Claims 1 until 4 , comprising the following steps: - activating (81, 85) the shut-off valve (22), - reducing (82, 86) a pressure (p ₁₀ ) in the fuel tank (10), and - recognizing (74, 75, 76) a Error of the shut-off valve (22) from the differential pressure (Δp _10/20 ) between the fuel tank (10) and the reference volume (20).

procedure after claim 7 , characterized in that a leaky or open shut-off valve is detected (74, 75) when an actuation (81) to close the shut-off valve (22) has taken place and after the reduction (82) of the pressure (p ₁₀ ) in the fuel tank (10) no or only a temporary reduction in the differential pressure (Δp _10/20 ) takes place.

procedure after claim 7 or 8th , characterized in that a shut-off jammed shut-off valve is detected (76) when the shut-off valve (22) has been actuated (85) to open and after the pressure (p ₁₀ ) in the fuel tank (21) has been reduced, the differential pressure (Δp _10/20 ) falls below a threshold that is less than or equal to zero.

Method for diagnosing a fault in a device claim 4 , comprising the following steps: - closing (91) the shut-off valve (22), - heating (92) the fuel tank (10), and - detecting (74, 75) a leaking or open shut-off shut-off valve (22) when the differential pressure ( Δp _10/20 ) between the fuel tank (10) and the reference volume (20) falls below a threshold value which is greater than or equal to zero.

Computer program which is set up to carry out each step of a method according to one of Claims 5 until 10 to perform.

Machine-readable storage medium on which a computer program claim 11 is saved.

Electronic control unit (50), which is set up to use a method according to one of Claims 5 or 6 carry out a leak diagnosis of a fuel tank (10) and/or by means of a method according to one of Claims 7 until 10 a fault diagnosis of a device according to one of Claims 1 until 4 to perform.