DE102016221901A1

DE102016221901A1 - Verfahren zur Steuerung einer Tankentlüftung für einen Kraftstofftank

Info

Publication number: DE102016221901A1
Application number: DE102016221901.4A
Authority: DE
Inventors: Jochen Knecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Steuerung einer Tankentlüftung für einen Kraftstofftank, der über zumindest eine Verbindungsleitung mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, in welcher ein Tankentlüftungsventil und zumindest ein Rückschlagventil angeordnet sind.Dabei wird ein zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem zumindest einen Rückschlagventil eingeschlossener Druck (p) zur Anpassung einer Ansteuerung des Tankentlüftungsventils verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Tankentlüftung für einen Kraftstofftank mittels eines zwischen einem Tankentlüftungsventil und einem Rückschlagventil eingeschlossenen Drucks. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, wenn sie auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Zur Einhaltung von Verdunstungsemissionsgrenzwerten weisen Kraftstofftanks von Kraftfahrzeugen ein Tankentlüftungssystem auf. Dieses besteht aus einem Aktivkohlefilter zur Adsorption der aus einer Entlüftungsleitung des Kraftstofftanks entweichenden Kraftstoffdämpfe und zumindest einer Verbindungsleitung, die den Aktivkohlefilter mit einem Saugrohr eines Verbrennungsmotors verbindet. In dieser Verbindungsleitung sind ein Tankentlüftungsventil und ein Rückschlagventil angeordnet.
Aus dem Kraftstofftank entweichende Kraftstoffdämpfe werden im Aktivkohlefilter adsorbiert, so dass nur gereinigte Luft in die Atmosphäre austreten kann. Um die Aktivkohle immer wieder zu regenerieren, werden die adsorbierten Kraftstoffdämpfe in einem Regenerierbetrieb in das Saugrohr des Verbrennungsmotors geleitet. In dem Saugrohr herrscht ein Unterdruck, so dass bei geöffnetem Tankentlüftungsventil auch in der Verbindungsleitung und im Aktivkohlefilter ein Unterdruck erzeugt wird. Dadurch strömt Luft aus der Umgebung durch die Aktivkohle in das Saugrohr. Diese desorbiert die angelagerten Kohlenwasserstoffe und führt sie der motorischen Verbrennung zu. Das Tankentlüftungsventil in der Verbindungsleitung dosiert diesen Regenerierstrom, der auch als „Spülstrom“ bezeichnet wird.
Über ein Tastverhältnis kann dieser Regenerierstrom dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden. Auf die eingetragene Kohlenwasserstoffmenge wird mit Hilfe der Lambdaregelung des Verbrennungsmotors zurückgeschlossen und über eine Gemischadaption wird die über einen Kraftstoffinjektor in die Verbrennungskraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend angepasst.
Aus der DE 10 2011 084 403 A1 ist ein Tankentlüftungssystem bekannt, bei dem in der Verbindungsleitung ein Drucksensor zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil angeordnet ist. Dieser Drucksensor wird bei einer Diagnose des Tankentlüftungssystems verwendet, bei der ein Unterdruck zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Rückschlagventil eingeschlossen wird und durch Ansteuerung des Tankentlüftungsventils geändert wird, wobei die Änderung des Drucks durch den Drucksensor gemessen wird und der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils zugeordnet wird.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren betrifft eine Tankentlüftung für einen Kraftstofftank, der über zumindest eine Verbindungsleitung mit einem Verbrennungsmotor, genauer mit einem Saugrohr des Verbrennungsmotors verbunden ist. In dieser Verbindungsleitung sind ein Tankentlüftungsventil und ein Rückschlagventil angeordnet. Denkbar sind aber auch mehrere Verbindungsleitungen, die an verschiedenen Stellen in das Saugrohr enden, wobei in jeder Verbindungsleitung ein Rückschlagventil angeordnet ist. Zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem zumindest einen Rückschlagventil ist ein Druck eingeschlossen, beispielsweise durch Lastpunktänderung. Bei diesem Verfahren wird dieser eingeschlossene Druck ermittelt und zur Anpassung einer Ansteuerung des Tankentlüftungsventils verwendet. Vorzugsweise wird bei dieser Anpassung der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils ein Tastverhältnis der Ansteuerung verändert. Dies führt zu einer Kompensation verschiedener Toleranzen sowie von möglichen Einflussfaktoren wie z.B. die Temperatur des Tankentlüftungsventils oder/und des Verbrennungsmotors, bedingt durch eine Fahrgeschwindigkeit aufgrund einer veränderten Durchströmung des Verbrennungsmotors und/oder einer Lüfteransteuerung. Dadurch ist es möglich das Tankentlüftungsventil bei einer Ansteuerung mit minimalem Massenstrom - daher einer minimalen Ansteuerung - anzusteuern und gleichzeitig sicherzustellen, dass das Tankentlüftungsventil auch für einen großen Massenstrom - bestenfalls für einen maximalen Massestrom - sicher öffnet und dass der Massenstrom über das Tankentlüftungsventil korrekt eingestellt ist.
Bevorzugt wird bei der Ansteuerung das Tastverhältnis erhöht, wenn der eingeschlossene Druck unterhalb einer von einem Saugrohrdruck abhängigen Schwelle liegt. Besonders bevorzugt wird diese Schwelle so gewählt, dass der eingeschlossene Druck ein größerer Unterdruck ist als der Saugrohrdruck. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich der eingeschlossene Druck einem Saugrohrdruck anpasst und Kraftstoffdämpfe weiterhin durch den im Saugrohr vorherrschenden Unterdruck in den Verbrennungsmotor gesogen werden. Die Überprüfung, ob der eingeschlossene Druck unterhalb der Schwelle liegt, wird dabei insbesondere schneller durchgeführt als die Ansteuerung des Tastverhältnisses. Das Tastverhältnis kann vorzugsweise bis zu einem festgelegten, maximalen Tastverhältnis erhöht werden, sodass der eingeschlossene Druck, wenn er unterhalb der Schwelle liegt, auch im Falle eines sehr großen Unterdrucks an den Saugrohrdruck angepasst wird. Andererseits kann vorgesehen sein, das Tastverhältnis nicht mehr zu erhöhen, wenn der eingeschlossene Druck oberhalb der Schwelle liegt.
Vorzugsweise wird der eingeschlossene Druck durch einen Drucksensor, der in der Verbindungsleitung zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem zumindest einen Rückschlagventil angeordnet ist, erfasst. Dieser Drucksensor kann für andere Verfahren, insbesondere für Diagnoseverfahren wie im Stand der Technik beschrieben, bereits im Tankentlüftungssystem vorgesehen sein. Über den Drucksensor ist eine einfache und direkte Ermittlung des eingeschlossenen Drucks möglich.
Darüber hinaus können für den Fall, dass der eingeschlossene Druck durch den Drucksensor ermittelt wird, Druckpulsationen im Signal des Drucksensors festgestellt werden, wenn der eingeschlossene Druck und der Saugrohrdruck annähernd gleich sind. Diese Druckpulsationen treten auf, wenn ein Druckausgleich zwischen dem eingeschlossenen Druck und dem Saugdruck stattfindet, daher wenn das Tankentlüftungsventil sich öffnet. Mit anderen Worten kann aus den im Signal des Drucksensors auftretenden Druckpulsationen, wenn der eingeschlossene Druck oberhalb der Schwelle liegt, auf ein geöffnetes Tankentlüftungsventil geschlossen werden. Als Resultat kann das Tastverhältnis erhöht werden bis die Druckpulsationen im Signal des Drucksensors auftreten, da davor das Tankentlüftungsventil noch geschlossen ist.
Optional kann, wenn kein Drucksensor im Tankentlüftungssystem angeordnet ist, vorgesehen sein, einen Minimalwert des eingeschlossenen Drucks abzuspeichern, wobei dieser beispielsweise über einen Schleppzeiger ermittelt werden kann. Bei der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils kann der Minimalwert dann mit dem Saugrohrdruck verglichen werden. Dadurch kann ebenfalls festgestellt werden, ob zumindest der Minimalwert des eingeschlossenen Drucks unterhalb der vorstehend erläuterten Schwelle liegt, und entsprechend das Tastverhältnis erhöht werden. Allerdings ist es dabei nicht möglich, die Druckpulsationen festzustellen, sodass nicht auf ein geöffnetes Tankentlüftungsventil geschlossen werden kann.
Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder elektronischen Steuergerät ausgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist das Computerprogramm insbesondere auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
Wenn das Computerprogramm auf einem elektronischen Steuergerät aufgespielt wird, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um die Tankentlüftung des Kraftstofftanks mittels des Verfahrens zu steuern.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt ein Tankentlüftungssystem, das mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert werden kann.
2 zeigt ein Diagramm eines eingeschlossenen Drucks und eines Saugrohrdrucks sowie eines durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens angepasster Tastverhältnisses einer Ansteuerung eines Tankentlüftungsventils.

Ausführungsbeispiel der Erfindung
In 1 ist schematisch eine Tankentlüftungsanlage eines Fahrzeugs dargestellt, bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt. In einem Kraftstofftank 10 befindet sich Kraftstoff. Über dem flüssigen Kraftstoff bilden sich gasförmige Kohlenwasserstoffe, die einem Aktivkohlefilter 20 über eine Entlüftungsleitung 11 zugeführt werden. Von dem Aktivkohlefilter 20 führt eine Regenerationsleitung 21 zu einem Tankentlüftungsventil 30, welches einen Massestrom des Kohlenwasserstoff-Gases reguliert. Das Tankentlüftungsventil 30 ist über Verbindungsleitungen 40, 42 mit einem Saugrohr 51 eines Verbrennungsmotors 50 verbunden. Eine erste Verbindungsleitung 40 mündet stromabwärts einer in dem Saugrohr 51 angeordneten Drosselklappe 52. In der ersten Verbindungsleitung 40 ist ein erstes Rückschlagventil 41 angeordnet, welches verhindert, dass Luft aus dem Saugrohr 51 in den Aktivkohlefilter 20 gelangt. Das Kohlenwasserstoff-Gas wird schließlich dem Verbrennungsmotors 50 zugeführt, wo es dann verbrannt wird.
Bei einem aufgeladenen Verbrennungsmotor 50 mit einem Turbolader 53 mündet eine zweite Verbindungsleitung 42 stromaufwärts des Turboladers 53, sodass diesem die gasförmigen Kohlenwasserstoffe zugeführt werden. In der zweiten Verbindungsleitung 42 ist gleichermaßen ein zweites Rückschlagventil 43 angeordnet, das ebenso verhindert, dass Luft aus dem Saugrohr 51 in den Aktivkohlefilter 20 gelangt. Über den Turbolader 53 und einen nachgestellten Ladeluftkühler 54 strömt das über das Tankentlüftungsventil 30 abgesaugte Kohlenwasserstoff-Gas ebenfalls in das Saugrohr 51, in diesem Falle stromaufwärts der Drosselklappe 52, wo es dann gleichermaßen zum Verbrennungsmotor 50 weitergeleitet wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist stromabwärts des Tankentlüftungsventils 30 und stromaufwärts der beiden Rückschlagventile 41, 43 ein Drucksensor 60 angeordnet, der dort einen zwischen dem Tankentlüftungsventil 30 und den beiden Rückschlagventilen 41, 43 eingeschlossenen Druck p_e erfasst. Ein mit dem Drucksensor 60 verbundenes elektronisches Steuergerät 70 empfängt das vom Drucksensor 60 ausgegebene Drucksignal und kann es verarbeiten. Ferner ist das elektronische Steuergerät 70 mit dem Tankentlüftungsventil 30 verbunden und steuert dieses.
2 zeigt ein Diagramm des eingeschlossenen Drucks p_e und eines Saugrohrdrucks p_s sowie eine Spannung U für die Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 30 über die Zeit t. Hierbei ist ein durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens verändertes Tastverhältnis V für die Ansteuerung dargestellt. Zur besseren Veranschaulichung wird das Tastverhältnis V nur in einem eingezeichneten Funktionsbereich 100 verändert. Der Saugrohrdruck p_s liegt anfangs bei ca. 400 mbar und der eingeschlossene Druck p_e bei ca. 200 mbar. Damit liegt der eingeschlossene Druck p_e in diesem Ausführungsbeispiel anfangs unterhalb einer nicht dargestellten Schwelle, die vom Saugrohrdruck p_s abhängt. Eine Druckdifferenz zwischen dem eingeschlossenen Druck p_e und dem Saugrohrdruck p_s beträgt ca. 190 mbar. Ein in 2 ebenfalls dargestellter Verstärkungsfaktor fv ist abhängig von dieser Druckdifferenz ist liegt dementsprechend anfangs auf einem hohen Niveau. Gemäß der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird mit Erreichen des Funktionsbereichs 100 des Tastverhältnisses V für die Ansteuerung bei einer Zeit t von 80 ms erhöht. Der eingeschlossene Druck p_e erhöht sich, sodass eine Druckdifferenz zwischen dem eingeschlossenen Druck p_e und dem Saugrohrdruck p_s abnimmt. Nun liegt der eingeschlossene Druck p_e oberhalb der Schwelle, sodass das Tastverhältnis V nach ca. 100ms wieder abnimmt. Entsprechend fällt auch der Verstärkungsfaktor fv ab.
Es können Druckpulsationen auftreten, die in 2 nicht dargestellt sind. Diese Druckpulsationen sind ein Anzeichen dafür, dass sich das Tankentlüftungsventil 30 öffnet und ein Druckausgleich zwischen dem eingeschlossenen Druck p_e und dem Saugrohrdruck p_s erfolgt.. Im Anschluss übersteigt der eingeschlossene Druck p_e bei ca. 115ms den Saugrohrdruck p_s. Dieser Drucküberschwinger auf ca. 580 mbar resultiert daher, dass beim Öffnen des Tankentlüftungsventils 30 während des Druckausgleichs der eingeschlossene Druck p_e deutlich geringer ist als der Umgebungsdruck und daher Luft aus der Umgebung durch den Aktivkohlefilter 20 in die Verbindungsleitungen 40, 42 gelangt. Schlussendlich gleicht sich der eingeschlossene Druck p_e dem Saugrohrdruck p_s bei ca. 400 bar an. Da der eingeschlossene Druck p_e über dem Saugrohrdruck p_s liegt verringert sich das Tastverhältnis V bei 120 ms weiter und bleibt dann über den eingezeichneten Funktionsbereich 100 hinaus konstant. Simultan fällt der Verstärkungsfaktor fv auf Null ab. Folglich ist der Verstärkungsfaktor fv abhängig von der Druckdifferenz zwischen dem eingeschlossenen Druck p_e und dem Saugrohrdruck p_s.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011084403 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Tankentlüftung für einen Kraftstofftank (10), der über zumindest eine Verbindungsleitung (40, 42) mit einem Verbrennungsmotor (50) verbunden ist, in welcher ein Tankentlüftungsventil (30) und zumindest ein Rückschlagventil (41, 43) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Tankentlüftungsventil (30) und dem zumindest einen Rückschlagventil (41, 43) eingeschlossener Druck (p_e) zur Anpassung einer Ansteuerung des Tankentlüftungsventils (30) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anpassung der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils (30) ein Tastverhältnis (V) der Ansteuerung verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der eingeschlossene Druck (p_e) unterhalb einer von einem Saugrohrdruck (p_s) abhängigen Schwelle (S) liegt, bei der Ansteuerung das Tastverhältnis (V) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eingeschlossene Druck (p_e) durch einen Drucksensor (60), der in der Verbindungsleitung (40, 42) zwischen dem Tankentlüftungsventil (30) und dem zumindest einen Rückschlagventil (41, 43) angeordnet ist, erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der eingeschlossene Druck (p_e) oberhalb einer vom motorseitig vorherrschenden Druck abhängigen Schwelle (S) liegt, mittels auftretender Druckpulsationen (110) auf ein geöffnetes Tankentlüftungsventil (30) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimalwert des eingeschlossenen Drucks (p_e) abgespeichert wird und bei der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils (30) mit dem Saugrohrdruck (p_s) verglichen wird.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (70), welches eingerichtet ist, um mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 die Tankentlüftung für einen Kraftstofftank (10) zu steuern.