DE19620231C1

DE19620231C1 - Seal diagnosis method for fuel venting system in automobile

Info

Publication number: DE19620231C1
Application number: DE1996120231
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Stefan
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2016-05-21

Abstract

The seal diagnosis method uses a variable volume diagnostic pump (22) coupled to the venting system, for providing a pressure variation in the latter after closure of the venting valve (18) and connection of the fuel vapour absorbing container (16) to the atmosphere. The diagnostic pump is coupled to an electronic control for providing a pump frequency which varies with time and/or a variable pump ratio. A membrane pump may be used as the diagnosis pump.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose der Dichtheit einer Kraft stoffentlüftungsanlage im einem mit einer Brennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for diagnosing the tightness of a force Venting system in one operated with an internal combustion engine Motor vehicle, according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Verfahren beschreibt beispielsweise die EP 0 545 122 B1, bei der im Diagnoseintervall im Kraftstoffentlüftungssystem mittels einer elek trisch betriebenen Pumpe Überdruck erzeugt und anschließend über der Zeit der Druckabfall ausgewertet wird. Ist der Druckabfall größer als ein re gulärer, empirisch ermittelter Wert, so wird auf eine Undichtheit des Systems geschlossen und ein Fehlersignal generiert. Die Zeitspanne zur Durchfüh rung der Diagnose kann jedoch durch andere systembedingte Testabläufe kritisch sein, insbesondere bei der Verwendung gattungsgemäßer volumen veränderlicher Diagnosepumpen.Such a method is described, for example, in EP 0 545 122 B1, at the in the diagnostic interval in the fuel ventilation system using an elec trisch operated pump overpressure and then over the Time the pressure drop is evaluated. If the pressure drop is greater than a re gular, empirically determined value, it indicates a leak in the system closed and an error signal generated. The period of time to carry out Diagnosis can, however, be caused by other system-related test procedures be critical, especially when using generic volumes variable diagnostic pumps.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren derart weiter zubilden, daß die Testzeit vermindert und ggf. durch nicht ausreichende Druckänderungen generierte Fehlersignale vermieden werden.The object of the invention is to continue the generic method in this way to make sure that the test time is reduced and possibly by insufficient Error signals generated pressure changes can be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous developments of the invention can be found in the further claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Ansteuerung der Diagnosepumpe mit über der Zeit zunehmender Pumpfrequenz und/oder veränderlichem Tastverhältnis durchzuführen. Dabei wird bei der dem Verfahren entspre chenden Vorrichtung mit einer volumenveränderlichen Diagnosepumpe bei ansteigendem negativen oder positiven Druck der abnehmenden Pumpen leistung Rechnung getragen, die unter anderem auch durch Druckschwin gungen in den Leitungssystemen und durch Durchflußwiderstände in dem Kraftstoffdämpfe adsorbierendem Behälter, in der Regel einem Aktivkohle behälter, entsteht. Überraschend hat sich gezeigt, daß durch die Zunahme der Pumpfrequenz und/oder durch Veränderung des Tastverhältnisses ins besondere Druckschwingungen ausgeschaltet und damit verbunden inner halb kurzer Testzeiten reguläre und ständig reproduzierbare Druckänderun gen erzielt werden, so daß dann nach dem Abschalten der Pumpe die Druckänderungscharakteristik zuverlässig bestimmbar ist.According to the invention, the control of the diagnostic pump is proposed with increasing pump frequency and / or variable over time Perform duty cycle. The procedure corresponds to the appropriate device with a volume-variable diagnostic pump increasing negative or positive pressure of the decreasing pumps performance accounted for, among other things, by pressure swing conditions in the pipe systems and through flow resistances in the Fuel vapor adsorbing container, usually an activated carbon container, arises. Surprisingly, it has been shown that the increase the pump frequency and / or by changing the duty cycle ins special pressure vibrations switched off and connected internally regular and constantly reproducible pressure changes within a short test period gene can be achieved, so that then after switching off the pump Pressure change characteristics can be reliably determined.

Insbesondere bei einer Diagnosepumpe mit gegendruckabhängig abneh mendem Pumpenhub führt eine Zunahme der Pumpfrequenz zu zuverlässi gen Diagnosebedingungen.Decrease in particular with a diagnostic pump with back pressure-dependent With the pump stroke, an increase in the pump frequency leads to reliability conditions of diagnosis.

Bei einer Membranpumpe als Diagnosepumpe, die mittels Unterdruck über ein elektromagnetisch in einer definierten Frequenz von dem elektronischen Steuergerät angesteuertes Wegeventil betätigt wird, kann bevorzugt die Frequenz und/oder das Tastverhältnis des Wegeventiles über der Zeit und/oder pumpenhubabhängig mit abnehmendem Pumpenhub und/oder sy stemdruckabhängig mit zunehmender Systemdruckänderung zunehmen bzw. zeitlich verkürzt werden.In the case of a diaphragm pump as a diagnostic pump, which can be an electromagnetic in a defined frequency from the electronic Control device controlled directional valve is actuated, preferably the Frequency and / or the duty cycle of the directional valve over time and / or depending on the pump stroke with decreasing pump stroke and / or sy Depending on the stem pressure, increase with increasing system pressure change or be shortened in time.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt inAn embodiment of the invention is in the following with further details explained in more detail. The schematic drawing shows in

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Kraftstoffentlüftungsanlage in einem mit einer Brennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeug mit einer Entlüftungs leitung, einem Kraftstoffdämpfe adsorbierendem Behälter und einem Entlüftungsventil, sowie mit einem Diagnosesystem mit einem elek tronischen Steuergerät und einer Diagnosepumpe; Fig. 1 is a block diagram of a fuel ventilation system in an internal combustion engine operated motor vehicle with a ventilation line, a fuel vapor adsorbing container and a ventilation valve, and with a diagnostic system with an electronic control unit and a diagnostic pump;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Diagnosepumpe als Membran pumpe mit einem elektromagnetisch gesteuertem Wegeventil; und Figure 2 is a schematic representation of the diagnostic pump as a diaphragm pump with an electromagnetically controlled directional valve. and

Fig. 3 eine Graphik der variablen Frequenz f in Herz der Pumpfrequenz der Diagnosepumpe über der Zeit t in Sekunden. Fig. 3 is a graph of the variable frequency f in the heart of the pump frequency of the diagnostic pump over time t in seconds.

Die Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffentlüftungsanlage in einem mit einer Brenn kraftmaschine 10 betriebenem Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoffbehälter 12 mit einer Entlüftungsleitung 14, in die ein Kraftstoffdämpfe adsorbierender Behälter 16 bzw. ein Aktivkohlefilter integriert ist und die über die Diagnose pumpe 22 und über einen das Eindringen von Schmutz verhindernden Luft filter 24 an die Atmosphäre angeschlossen ist. Ferner geht von dem Behäl ter 16 eine Regenerierungsleitung 20 ab, in die ein elektromagnetisch takt weise gesteuertes Entlüftungsventil 18 integriert ist und die an das nicht dargestellte Ansaugsystem der Brennkraftmaschine 10 angeschlossen ist. Fig. 1 shows a fuel ventilation system in an internal combustion engine 10 operated motor vehicle with a fuel tank 12 with a ventilation line 14 into which a fuel vapor adsorbing container 16 or an activated carbon filter is integrated and the pump 22 via the diagnosis and the penetration of dirt-preventing air filter 24 is connected to the atmosphere. Furthermore, a regeneration line 20 goes from the container ter 16 , into which an electromagnetically cyclically controlled vent valve 18 is integrated and which is connected to the intake system (not shown) of the internal combustion engine 10 .

Über eine Unterdruckleitung 26 ist die Diagnosepumpe 22 an ein nicht näher definiertes Unterdrucksystem der Brennkraftmaschine 10 angeschlossen; dies kann beispielsweise das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine 10 stromab einer die Leistung steuernden Drosselklappe sein.The diagnostic pump 22 is connected via a vacuum line 26 to a vacuum system of the internal combustion engine 10 which is not defined in more detail; this can be, for example, the intake system of the internal combustion engine 10 downstream of a throttle valve that controls the power.

Ferner ist ein elektronisches Steuergerät 28 vorgesehen, das über erste elektrische Leitungen 30 die Diagnosepumpe 22 und über eine zweite elek trische Leitung 32 das Entlüftungsventil 18 ansteuert. Die Funktion des elek tronischen Steuergerätes 28 ist soweit nicht beschrieben entsprechend der Funktion bekannter Kraftstoffentlüftungsanlagen.Furthermore, an electronic control unit 28 is provided which controls the diagnostic pump 22 via first electrical lines 30 and the vent valve 18 via a second electrical line 32 . The function of the electronic control unit 28 is so far not described in accordance with the function of known fuel ventilation systems.

Die Fig. 2 zeigt schematisch die Diagnosepumpe 22, die als Membran pumpe ausgebildet und im wesentlichen folgende Zusammensetzung auf weist: Figs. 2 schematically shows the diagnosis pump 22 comprises a diaphragm pump configured and following substantially composition:

Es ist ein Gehäuse 34 vorgesehen, das durch drei Trennwände 36,37,38 in mehrere Kammern 40, 42, 44 aufgeteilt ist, wobei die Kammer 42 durch die gummielastische Membrane 46 in zwei Kammern 42a und 42b unterteilt ist. In der Trennwand 37 sind ein Ansaugventil 45 und ein Druckventil 47 der Membranpumpe 22 angeordnet.A housing 34 is provided which is divided into three chambers 40, 42, 44 by three partition walls 36, 37, 38 , the chamber 42 being divided into two chambers 42 a and 42 b by the rubber-elastic membrane 46 . An intake valve 45 and a pressure valve 47 of the diaphragm pump 22 are arranged in the partition wall 37 .

Die Membrane 46 ist an einem Führungsstift 50 befestigt und wird von einer Schraubendruckfeder 48 in ihre auf der Zeichnung untere Endstellung vor gespannt, in der sie mit einem Stiftfortsatz 52 ein an der Trennwand 38 an geordnetes Rückschlagventil 54 öffnet. Bei geöffnetem Rückschlagventil 54 ist die zwischen den Trennwänden 37, 38 liegende Kammer 49 mit der Kam mer 44 verbunden, wodurch die Entlüftungsleitung 14 durchgehend mit dem Luftfilter 24 verbunden bzw. an die Atmosphäre angeschlossen ist.The membrane 46 is attached to a guide pin 50 and is biased by a helical compression spring 48 in its lower end position in the drawing before it opens into the pin with a projection 52 a at the partition wall 38 on child check valve 54th When the check valve 54 is open , the chamber 49 lying between the partitions 37, 38 is connected to the chamber 44 , whereby the ventilation line 14 is continuously connected to the air filter 24 or to the atmosphere.

Der Führungsstift 50 ragt andernends in die Trennwand 36 ein, die mit Durchbrüchen 56 versehen ist und an die das Schaltelement 58 eines Reedschalters angebaut ist. The guide pin 50 protrudes at the other end into the partition wall 36 , which is provided with openings 56 and to which the switching element 58 of a reed switch is attached.

Oberhalb des Reedschalters 58 ist in der Kammer 40 ein Zweiwegeventil 60 angeordnet, welches an die Leitung 26 zu dessen Versorgung mit Unter druck angeschlossen ist und das in seiner einen Schaltstellung die Kammer 40 bzw. aufgrund der Durchbrüche 56 auch die Kammer 42a mit Unterdruck beaufschlägt. In der anderen Schaltstellung werden die Kammern 40, 42a über eine Entlüftungsleitung 62 belüftet, wobei dann die Unterdruckleitung 26 abgeschlossen ist. Die Ansteuerung des elektromagnetisch betätigten Zweiwegeventiles 60 erfolgt über das elektronische Steuergerät 28 über die elektrische Leitung 30.Above the reed switch 58 , a two-way valve 60 is arranged in the chamber 40 , which is connected to the line 26 for its supply with negative pressure and which, in its one switching position, the chamber 40 or, due to the openings 56, also acts on the chamber 42 a with negative pressure . In the other switching position, the chambers 40 , 42 a are vented via a ventilation line 62 , the vacuum line 26 then being closed. The electromagnetically actuated two-way valve 60 is controlled via the electronic control unit 28 via the electrical line 30 .

Das elektronische Steuergerät 28 ist softwaremäßig derart ausgelegt, das es ab dem Moment des Einschaltens der Diagnosepumpe 22 (vgl. Kurve in Fig. 3) zunächst mit einer definierten Frequenz, die volle Pumpenhübe der Mem brane 46 ermöglicht, ansteuert. Über den Reedschalter 58 erkennt die elek tronische Steuerung dabei eine Stellung der Membrane 46 mit dem Füh rungsstift 50, in der das Rückschlagventil 54 noch geschlossen ist.The electronic control unit 28 is designed in software such that it from the moment the diagnostic pump 22 is switched on (cf. curve in FIG. 3) is first actuated with a defined frequency that enables full pump strokes of the membrane 46 . About the reed switch 58 , the electronic control recognizes a position of the membrane 46 with the Füh approximately 50 , in which the check valve 54 is still closed.

Mit zunehmender Einschaltzeit wird über die Auslegung des Steuergerätes 28 die Pumpenfrequenz erhöht, wobei dem abnehmenden Pumpenhub auf grund des zunehmenden Systemdrucks in der Entlüftungsleitung 14, in dem Behälter 16 und im Kraftstoffbehälter 12 Rechnung getragen wird.As the switch-on time increases, the pump frequency is increased via the design of the control unit 28 , the decreasing pump stroke due to the increasing system pressure in the ventilation line 14 , in the tank 16 and in the fuel tank 12 being taken into account.

Diese zunehmende Frequenz erhöht bei abnehmendem Pumpenhub die Leistung der Diagnosepumpe 22, wodurch innerhalb kurzer Diagnosezeiten zuverlässige Druckanstiege verwirklichbar sind.This increasing frequency increases the output of the diagnostic pump 22 as the pump stroke decreases, as a result of which reliable pressure increases can be achieved within short diagnostic times.

Abschließend sei nochmals die Funktion der Diagnosepumpe 22 im einzel nen erläutert:
Bei Durchführung einer Dichtheitsprüfung, die beispielsweise bei jedem Neustart der Brennkraftmaschine über das Steuergerät 28 initiiert wird, wird über die Leitung 30 die Diagnosepumpe 22 angesteuert und zugleich über die Leitung 32 das Entlüftungsventil 18 für die Diagnosezeit geschlossen.Finally, the function of the diagnostic pump 22 is explained in detail:
When a tightness test is carried out, which is initiated, for example, each time the internal combustion engine is restarted via the control unit 28 , the diagnostic pump 22 is activated via the line 30 and, at the same time, the ventilation valve 18 is closed via the line 32 for the diagnostic time.

Durch das Ansteuern der Diagnosepumpe 22 wird zunächst über das We geventil 60 der in der Unterdruckleitung 26 anstehende Unterdruck auf die Membrane 46 angelegt, wodurch die Membrane entgegen der Federkraft der Schraubendruckfeder 48 angehoben wird. Dies führt zunächst zum soforti gen Schließen des Rückschlagventiles 54, wodurch auch die Entlüftungslei tung 14 unterbrochen ist bzw. die Tankentlüftungsanlage mit dem Kraftstoff behälter 12, der Entlüftungsleitung 14 bis zum Rückschlagventil 50, der Re generierungsleitung 20 bis zum Entlüftungsventil 18 abgeschlossen ist. Mit dem weiteren Anheben der Membrane 46 wird über das Ansaugventil 45 (Rückschlagventil) in die Kammer 42b Luft angesaugt. Durch taktweises Steuern in der in der Fig. 3 dargestellten Anfangsfrequenz wird somit die Membrane 46 in ihre obere Endstellung angezogen und dann wieder belüf tet, wobei die Membrane 46 in der Kammer 42b durch entsprechende Pumphübe einen Überdruck erzeugt, der sich über das Druckventil 47 und die Entlüftungsleitung 14 in die gesamte, zu überprüfende Kraftstoffentlüf tungsanlage fortpflanzt.By actuating the diagnostic pump 22 , the vacuum present in the vacuum line 26 is first applied to the diaphragm 46 via the valve 60 , whereby the diaphragm is raised against the spring force of the helical compression spring 48 . This initially leads to the immediate closing of the check valve 54 , as a result of which the ventilation line 14 is interrupted or the tank ventilation system with the fuel tank 12 , the ventilation line 14 to the check valve 50 , the re-generation line 20 to the ventilation valve 18 is completed. By further lifting the diaphragm 46 45 (check valve) is sucked 42 b air into the chamber via the suction valve. The membrane is clock-wise controlling in the embodiment shown in Fig. 3 initial frequency thus attracted to its upper end position 46 and then tet belüf again, whereby the diaphragm 46 b in the chamber 42 produced by respective pump strokes a positive pressure, which via the pressure valve 47 and the ventilation line 14 propagates into the entire fuel ventilation system to be checked.

Durch den dabei entstehenden Gegendruck zur Kraft der Schraubendruck feder 48 wird der Pumpenhub der Membrane 46 zunehmend geringer.Due to the resulting back pressure to the force of the helical compression spring 48 , the pump stroke of the diaphragm 46 becomes increasingly smaller.

Entsprechend diesem geringeren Pumpenhub wird durch die Zeitsteuerung des Steuergerätes 28 entsprechend der Kurve in Fig. 3 das Zweigwegeventil 16 mit zunehmender Frequenz angesteuert, wodurch die Membrane 46 der Diagnosepumpe 22 über der Zeit zunehmend schneller betätig wird.According to this lower pump stroke is controlled by the time control of the controller 28 corresponding to the curve in Fig. 3, the arm directional control valve 16 with increasing frequency, whereby the diaphragm 46 of the pump 22 becomes increasingly faster diagnosis betätig over time.

Nach Ablauf der dem Steuergerät 28 vorgegebenen Zeitspanne zwischen "ein" und "aus" der Pumpenbetätigung wird die Ansteuerung des Zweiwege ventiles 60 beendet und ab diesem Zeitpunkt über ein definiertes Zeitinter vall die Dichtheit der Tankentlüftungsanlage geprüft. Sofern keine Undich tigkeit vorliegt, wird in dieser definierten Zeitspanne die Membrane 46 ihre untere Endlage, die aufgrund des Reedschalters 58 überwachbar ist, nicht erreichen.After the period of time predetermined for the control unit 28 between "on" and "off" the pump actuation, the control of the two-way valve 60 is ended and from this point in time the tightness of the tank ventilation system is checked over a defined time interval. If there is no leakage, the membrane 46 will not reach its lower end position, which can be monitored due to the reed switch 58 , in this defined period of time.

Sollte in der Tankentlüftungsanlage eine Undichtigkeit vorliegen, so wird aufgrund des schnelleren Druckabbaus die Membrane 46 durch die Kraft der Schraubendruckfeder 48 nach unten bewegt, bis der Führungsstift 50 an dem Reedschalter 58 ein elektrisches Signal auslöst. Über das Steuergerät 28 wird dann eine Fehlermeldung generiert.If there is a leak in the tank ventilation system, the membrane 46 is moved downward by the force of the helical compression spring 48 due to the faster pressure reduction until the guide pin 50 on the reed switch 58 triggers an electrical signal. An error message is then generated via the control unit 28 .

Liegt keine Fehlermeldung vor, so ist die Kraftstoffentlüftungsanlage als ord nungsgemäß eingestuft, wobei nach Absinken der Membrane 46 in deren untere Endstellung der Stiftfortsatz 52 das Rückschlagventil 54 wieder öffnet und damit die Tankentlüftungsanlage wieder über die Entlüftungsleitung 14 mit der Atmosphäre verbindet. Gleichzeitig wird das Entlüftungsventil 18 wieder in Betrieb gesetzt. Der Diagnosevorgang ist damit abgeschlossen und wird beispielsweise bei einem Neustart des Kraftfahrzeuges wiederholt.If there is no error message, the fuel ventilation system is classified as correct, whereby after the membrane 46 has dropped in its lower end position, the pin extension 52 opens the check valve 54 again and thus connects the tank ventilation system again to the atmosphere via the ventilation line 14 . At the same time, the vent valve 18 is put into operation again. The diagnostic process is thus completed and is repeated, for example, when the motor vehicle is restarted.

Zusätzlich oder alternativ zur Änderung der Frequenz f der Pumpenbetäti gung kann auch das Tastverhältnis des Wegeventiles 60 veränderlich ge steuert sein, d. h. daß z. B. bei gleichbleibendem Zeitintervall für das An heben der Membrane 46 (Zeit für das Anlegen von Unterdruck = Saughub) das Zeitintervall des Druckhubes (das Wegeventil 60 hat in seiner anderen Schaltstellung die Unterdruckleitung 26 geschlossen und die Kammer 42a belüftet) zunächst länger ist und mit zunehmender Pumpzeit und/oder zu nehmendem Systemdruck verkürzt wird. Zusätzlich kann ggf. auch das Zeit intervall des Ansaughubes verkürzt werden.In addition or as an alternative to changing the frequency f of the pump actuation, the pulse duty factor of the directional control valve 60 can also be variably controlled, ie that z. B. at a constant time interval for lifting the membrane 46 (time for applying vacuum = suction stroke), the time interval of the pressure stroke (the directional valve 60 has closed the vacuum line 26 in its other switching position and the chamber 42 a is vented) is initially longer and is shortened with increasing pumping time and / or increasing system pressure. In addition, the time interval of the intake stroke can also be shortened if necessary.

Claims

1. A method for diagnosing the tightness of a fuel ventilation system in a motor vehicle operated with an internal combustion engine, with a ventilation line connected to a fuel tank, into which a fuel vapor adsorbing tank is integrated, and a re-generation line for regeneration of the tank, which, with an intervening ventilation valve to it Intake system of the internal combustion engine is connected, as well as with a variable-volume diagnostic pump connected to the ventilation system, by means of which a system pressure change can be generated in the ventilation system after closing the ventilation valve and the atmospheric connection of the container, the change characteristics of which indicate that the system is sealed after switching off the diagnostic pump is driven at where the diagnosis pump via an electronic control unit, characterized in that the control of the diagnosis pump (22) with is done by the time (t) of variable pump frequency (f) and / or changed derlichem duty cycle.

2. The method according to claim 1, characterized in that a Mem branpumpe is used as a diagnostic pump ( 22 ), the pump stroke decreases depending on the counterpressure and that the pump frequency (f) increases with decreasing pump stroke.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a diaphragm pump is used as a diagnostic pump ( 22 ), the Tastver ratio suction stroke: pump stroke is controlled variable depending on pressure.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the diaphragm ( 46 ) of the diagnostic pump ( 22 ) by means of negative pressure via an electromagnetically controlled in a defined frequency by the electronic control unit ( 28 ) controlled directional valve ( 60 ) and that Frequency (f) of the directional valve ( 60 ) and / or its duty cycle over time (t) and / or pump stroke-dependent with decreasing pump stroke and / or system pressure-dependent with increasing system pressure increases or is reduced.

5. The method according to one or more of claims 1-4, characterized ge indicates that the system pressure change by creating a Sy stem overpressure takes place.