DE4401085C1 - Verfahren und Vorrichtung zur stationären Bestimmung von Undichtigkeiten in einer Tankentlüftungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stationären Bestimmung von Undichtigkeiten einer in einem Fahrzeug mit Verbrennungs­ motor angeordneten Tankentlüftungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Aus der DE-OS 42 03 100 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Funktionsfähigkeit einer Tankentlüftungsanlage in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor bekannt. Dabei wird die Funktionsüberprüfung onboard, das heißt während des Fahrzeug­ betriebs, vorgenommen. Hierzu wird unter vorgegebenen Betriebs­ bedingungen das Regenerierventil für eine vorgegebene Zeitdauer geöffnet und dadurch der in der Ansaugleitung herrschende Unter­ druck an die Tankentlüftungsanlage angelegt. Anschließend wird der erreichte Unterdruck in der Tankentlüftungsanlage gemessen und der Druckaufbaugradient ermittelt. Danach wird das Regene­ rierventil geschlossen und wiederum nach einer vorgegebenen Zeitdauer der verbleibende Restdruck gemessen und daraus der Druckabbaugradient ermittelt. Der Quotient aus Druckaufbau- und Druckabbaugradient wird dann schließlich mit einem Schwellwert verglichen, wobei bei Überschreitung des Schwellwertes eine Funktionsstörung der Tankentlüftungsanlage erkannt wird.

Solche Onboard-Diagnoseverfahren sind aufwendig und teuer. Außerdem ist es mit diesen Verfahren nicht möglich, die Größe des Lecks zu bestimmen, beziehungsweise das Leck zu lokali­ sieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur stationären Überprüfung der Dichtigkeit einer in einem Fahrzeug angeordneten Tankentlüftungsanlage zu schaffen, mit dem Lecks in der Tankentlüftungsanlage zuverlässig erkannt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Stationäre Prüfgeräte haben den Vorteil, daß sie aufwendiger konstruiert werden können, ohne dadurch die Kosten für jedes einzelne Fahrzeug zu erhöhen. Außerdem kann damit die Dichtig­ keitsprüfung genauer und zuverlässiger durchgeführt werden. Somit wird es einerseits möglich, onboard erkannte Undichtig­ keiten in der Werkstatt zu verifizieren. Andererseits ist es aber auch denkbar, die stationären Prüfungen bei der Montage der Fahrzeuge, in den Werkstätten oder bei den TÜV-Untersuchungen regelmäßig durchzuführen und somit auf die Onboard-Diagnose vollständig zu verzichten.

Die stationäre Dichtigkeitsprüfung hat weiterhin den Vorteil, daß die Betriebsparameter während der gesamten Messung konstant bleiben. Außerdem ist es auf einfache Art und Weise möglich, zusätzliche Betriebsparameter, beispielsweise die Kraftstoff­ temperatur und den Füllstand, zu ermitteln. Dadurch wird es möglich, zusätzlich auch die Größe eines Lecks zu bestimmen. Schließlich kann dadurch, daß farbiges Gas unter Druck in die Tankentlüftungsleitung eingebracht wird, ein vorhandenes Leck auf einfache und schnelle Art und Weise lokalisiert werden.

Durch das Anordnen der Belüftungsleitung im Bereich des Tank­ einfüllstutzens ist es möglich, beim Anbringen der mit einer Abdichtmanschette versehenen Prüfleitung sowohl den Tankein­ füllstutzen, als auch die Belüftungsleitung zu überdecken. Da auch das Regenerierventil üblicherweise im Ruhezustand ge­ schlossen ist sind somit alle Verbindungen der Tankentlüftungs­ anlage zur Umgebung durch das Anschließen des Prüfgerätes auto­ matisch verschlossen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprü­ chen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, wobei

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur stationären Überprüfung der Dichtigkeit einer Tankentlüftungsanlage und

Fig. 2 ein Ablaufplan eines Verfahrens zur Überprüfung der Dichtigkeit der Tankentlüftungsanlage mittels der Vorrichtung aus Fig. 1 zeigt.

Die insgesamt mit 1 bezeichnete Tankentlüftungsanlage aus Fig. 1 weist einen Kraftstofftank 2 und einen Adsorptionsfilter 3 auf. Der Kraftstofftank 2 ist über eine Anschlußleitung 4 mit dem Adsorptionsfilter 3 verbunden. Der Adsorptionsfilter 3 ist außerdem über eine Belüftungsleitung 5 mit der Umgebung und über eine Regenerierleitung 6 mit einer Ansaugleitung 7 des nicht weiter dargestellten Verbrennungsmotors verbunden. In der Regenerierleitung 6 ist ein Regenerierventil 8 angeordnet, durch welches die Verbindung zwischen dem Adsorptionsfilter 3 und der Ansaugleitung 7 verschlossen oder zur Entsorgung der im Adsorp­ tionsfilter gespeicherten Kraftstoffdämpfe freigegeben werden kann. Das Regenerierventil 8 ist im stromlosen Zustand geschlos­ sen, so daß ein Ausströmen der Kraftstoffdämpfe bei abgestelltem Fahrzeug über die Ansaugleitung verhindert wird. Die Belüftungs­ leitung 5 mündet im Bereich eines Tankeinfüllstutzens 9, welcher mit Hilfe eines Tankdeckels 10 verschlossen werden kann.

Ein Prüfgerät 11, welches eine Pumpe, einen Drucksensor, eine Uhr und ein Steuerteil aufweist, kann über eine Prüfleitung 12, an welcher eine Abdichtmanschette 13 angeordnet ist, mit dem Fahrzeug verbunden werden. Hierzu wird zuerst der Tankdeckel 10 abgenommen. Die Abdichtmanschette 13 überdeckt hierbei sowohl den Tankeinfüllstutzen 9, als auch die Mündung der Belüftungs­ leitung 5. Da im Ruhezustand auch das Regenerierventil 8 ge­ schlossen ist, werden somit durch das Anschließen des Prüf­ gerätes 11 alle Verbindungen der Tankentlüftungsanlage 1 zur Umgebung automatisch verschlossen.

Zur Durchführung der Dichtigkeitsprüfung mit Hilfe des Prüf­ gerätes 11 kommt das in Fig. 2 gezeigte und im folgenden näher beschriebene Verfahren zur Anwendung. Nach dem Start des Ver­ fahrens in Block 20 wird in Block 21 die Zeitmessung initiali­ siert. Anschließend wird in Block 22 die Pumpe eingeschaltet. Der im Prüfgerät 11 integrierte Drucksensor mißt dabei laufend den in der Tankentlüftungsanlage anliegende Druck p. Dieser aktuelle Druck p wird in Block 23 mit einem vorgegebenen Druck p_max verglichen. Solange der anliegende Druck p den vorgegebenen Druck p_max nicht übersteigt, wird an den Beginn von Block 23 zu­ rückgesprungen. Erst nach dem Erreichen des vorgegebenen Drucks p_max wird dann im Block 24 die Zeit t_auf, die zum Druckaufbau benötigt wurde, ausgelesen.

In Block 25 wird anschließend die Zeitmessung erneut initiali­ siert, bevor dann in Block 26 die Pumpe ausgeschaltet wird. An­ schließend wird dann in Block 27 wieder der aktuelle Druck p mit einem zweiten vorgegebenen Druckwert p_min verglichen. Auch hier wird wiederum solange an den Beginn des Blockes 27 zurückge­ sprungen, wie der aktuelle Druck p den vorgegebenen Druck p_ab übersteigt. Erst nachdem der Druck p unter den Wert p_ab absinkt, wird zu Block 28 gesprungen, wo dann die Zeit t_ab, die für den Druckabbau benötigt wurde, ausgelesen wird.

In Block 29 wird dann der Quotient Q=t_auf/t_ab berechnet. Dies ist notwendig, da sowohl der Druckaufbau-, als auch der Druck­ abbaugradient von Betriebsparametern abhängig ist. Da diese aber im Gegensatz zu der Onboard-Diagnose während der stationären Prüfung konstant bleiben, kann diese Abhängigkeit durch die Quotientenbildung beseitigt werden. Mit diesem Verfahren können somit zuverlässige Aussagen über die Dichtigkeit der Tankent­ lüftungsanlage gemacht werden.

In Block 30 wird dann schließlich der erhaltene Quotient Q mit einem vorgegebenen Schwellwert Q_schwell verglichen. Bei einer defekten Tankentlüftungsanlage wird die für den Druckaufbau benötigte Zeit t_auf groß und die für den Druckaufbau benötigte Zeit t_ab klein ausfallen. Der Quotient Q=t_auf/t_ab wird daher einen großen Wert annehmen. Bei einer dichten Tankentlüftungs­ anlage wird für den Druckaufbau wenig, für den Druckabbau da­ gegen viel Zeit benötigt. Der Quotient Q nimmt daher einen klei­ nen Wert an. Ist Q<Q_schwell, so wird daher zum Block 31 ver­ zweigt, wo eine fehlerfreie Tankentlüftungsanlage erkannt und gegebenenfalls über optische oder akustische Signale angezeigt. Anschließend wird das Verfahren in Block 32 beendet. Übersteigt dagegen der Quotient Q in Block 30 den Schwellwert Q_schwell, so wird zum Block 33 verzweigt, wo eine defekte Tankentlüftungs­ anlage erkannt und gegebenenfalls eine entsprechende Fehler­ meldung ausgegeben wird. Anschließend wird auch hier das Ver­ fahren in Block 32 beendet.

Im Block 23 kann außerdem die Zeit t_auf für den Druckaufbau auf einen vorgegebenen Maximalwert t_max begrenzt werden. Wird die Maximalzeit t_max erreicht, bevor sich der erwartete Druckaufbau eingestellt hat, so wird das Verfahren abgebrochen und eine ent­ sprechende Fehlermeldung ausgegeben. Dieser Fall kann eintreten, wenn das Leck in der Tankentlüftungsanlage 1 sehr groß ist, so daß der vorgegebene Druck p_auf mit Hilfe der Pumpe gar nicht erreicht werden kann.

Die Zeiten t_auf, t_ab, die für den Druckaufbau beziehungsweise -abbau benötigt werden, sind abhängig von der Kraftstofftempe­ ratur T_KS und vom Füllstand FS des Kraftstofftanks (2). Zur Er­ mittlung eines Lecks in der Tankentlüftungsanlage 1 kann dieser Einfluß somit durch die Quotientenbildung eliminiert werden. Soll aber auch die Größe des vorhanden Lecks ermittelt werden, so müssen diese Größen T_KS, FS zusätzlich mit Hilfe entsprechen­ der Sensoren bestimmt werden. Die Leckgröße kann hierzu in Ab­ hängigkeit vom Quotient Q, der Kraftstofftemperatur T_KS und vom Füllstand FS beispielsweise aus einem Kennfeld ausgelesen werden. Die Lokalisierung eines vorhandenen Lecks gestaltet sich im allgemeinen schwierig, da die sich die Tankentlüftungsanlage 1 im Normalfall über den gesamten Fahrzeugbereich erstreckt. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zum Druckaufbau farbiges Gas in die Tankentlüftungsanlage 1 zu leiten. Durch das Austreten dieses farbigen Gases aus einem eventuell vorhanden Leck kann dieses dann relativ einfach lokalisiert werden.

Zur Prüfung der Anlage wird durch die Pumpe vorzugsweise ein Überdruck in der Tankentlüftungsanlage 1 erzeugt. Die beschrie­ bene Anordnung eignet sich zwar ebenfalls für die Arbeit mit Unterdruck. Dies hat aber den Nachteil, daß kraftstoffhaltige Dämpfe aus der Tankentlüftungsanlage 1 über die Pumpe abgesaugt werden. Dies bedeutet zum einen, daß die Pumpe für die Arbeit mit kraftstoffhaltigen Dämpfen ausgelegt werden müßte. Zum anderen müßten Vorkehrungen für die Lagerung beziehungsweise Entsorgung der kraftstoffhaltigen Dämpfe getroffen werden.

Die Verwendung einer stationären Prüfanordnung weist mehrere Vorteile auf. Zum ersten werden die Fahrzeughersteller in die rage versetzt, nach der Endmontage der Neufahrzeuge am Bandende die Dichtigkeit der Tankentlüftungsanlage 1 zu prüfen und somit ihrer gesetzlichen Verpflichtung, nur Fahrzeuge mit funktions­ tüchtiger Tankentlüftungsanlage 1 auszuliefern, nachzukommen. Der zweite Vorteil kommt beim Einsatz in Werkstätten zum Tragen. Wird bei der Onboard-Diagnose ein Leck detektiert, so wird der Besitzer mit seinem Fahrzeug eine Werkstatt aufsuchen. Dort wird daher eine Möglichkeit, die Ergebnisse der Onboard-Diagnose zu verifizieren und ein gegebenenfalls vorhandenes Leck zu lokali­ sieren, benötigt. Dies ist mit der Onboard-Diagnose aber nicht möglich. Da die für eine Onboard-Diagnose notwendigen Vorrich­ tungen erhebliche Mehrkosten pro Fahrzeug verursachen, wäre es vorteilhaft, die Onboard-Diagnose durch regelmäßige stationäre Werkstatt- beziehungsweise TÜV-Überprüfungen zu ersetzen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Bestimmung von Undichtigkeiten einer in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor angeordneten Tankentlüftungs­ anlage, welche aus einem Kraftstofftank, einem Adsorptionsfilter und einer, den Kraftstofftank mit dem Adsorptionsfilter verbindenden Anschlußleitung besteht, wobei das Adsorptions­ filter zusätzlich über eine Belüftungsleitung mit der Umgebung und über eine Regenerierleitung mit integriertem Regenerier­ ventil mit einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors verbunden ist, mit Mitteln zum Verschließen der Regenerierleitung und der Belüftungsleitung und zum Anlegen eines vorgegebenen Druckes in der Tankentlüftungsleitung, mit einem Drucksensor zur Messung des Druckverlaufs in der Tankentlüftungsanlage und mit einem Steuergerät zur Auswertung des Druckverlaufs zum Zwecke der Erkennung einer Undichtigkeit, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein stationäres Prüfgerät (11) vorgesehen ist, welches über eine Prüfleitung (12) mit der Tankentlüftungsanlage (1) verbunden werden kann und welches eine Pumpe zum Aufbau eines vorgegebenen Druckes in der Tankentlüftungsanlage (1) enthält, die mit Hilfe des Drucksensors von einem Steuerteil gesteuert wird
• - daß die Belüftungsleitung (5) der Tankentlüftungsanlage (1) im Bereich des Tankeinfüllstutzens (9) mündet,
• - und daß die Prüfleitung (12) mit Hilfe einer Abdichtmanschette (13), welche den Tankeinfüllstutzen (9) und die Mündung der Belüftungsleitung (5) überdeckt, mit der Tankentlüftungsanlage (1) verbunden wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgerät (11) eine Uhr zur Messung der für den Druck­ aufbau beziehungsweise -abbau benötigten Zeiten (t_auf, t_ab) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgerät (11) zusätzlich einen Sensor zur Bestimmung der Kraftstofftemperatur (T_KS) und/oder des Füllstandes (FS) des Kraftstofftanks umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Pumpe des Prüfgerätes (11) aus einem Vorrats­ behälter farbiges Gas in die Tankentlüftungsanlage (1) gepumpt wird.