DE19620231C1 - Verfahren zur Diagnose der Dichtheit einer Kraftstoffentlüftungsanlage - Google Patents

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.

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.

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.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

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.

Insbesondere bei einer Diagnosepumpe mit gegendruckabhängig abneh­ mendem Pumpenhub führt eine Zunahme der Pumpfrequenz zu zuverlässi­ gen Diagnosebedingungen.

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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt 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. 2 eine schematische Darstellung der Diagnosepumpe als Membran­ pumpe mit einem elektromagnetisch gesteuertem Wegeventil; und

Fig. 3 eine Graphik der variablen Frequenz f in Herz der Pumpfrequenz der Diagnosepumpe über der Zeit t in Sekunden.

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.

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.

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.

Die Fig. 2 zeigt schematisch die Diagnosepumpe 22, die als Membran­ pumpe ausgebildet und im wesentlichen folgende Zusammensetzung auf­ weist:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Diese zunehmende Frequenz erhöht bei abnehmendem Pumpenhub die Leistung der Diagnosepumpe 22, wodurch innerhalb kurzer Diagnosezeiten zuverlässige Druckanstiege verwirklichbar sind.

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.

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.

Durch den dabei entstehenden Gegendruck zur Kraft der Schraubendruck­ feder 48 wird der Pumpenhub der Membrane 46 zunehmend geringer.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (5)

1. Verfahren zur Diagnose der Dichtheit einer Kraftstoffentlüftungsanlage in einem mit einer Brennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeug, mit einer an einem Kraftstoffbehälter angeschlossenen Entlüftungsleitung, in die ein Kraftstoffdämpfe adsorbierender Behälter integriert ist und einer Re­ generierungsleitung zur Regenerierung des Behälters, die unter Zwi­ schenschaltung eines Entlüftungsventiles an das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, sowie mit einer an das Entlüf­ tungssystem angeschlossenen, volumenveränderlichen Diagnosepumpe, mittels der im Entlüftungssystem nach Schließen des Entlüftungsventiles und der atmosphärischen Verbindung des Behälters eine System­ druckänderung erzeugbar ist, deren Änderungscharakteristik nach Ab­ schalten der Diagnosepumpe auf die Systemdichtheit schließen läßt, wo­ bei die Diagnosepumpe über ein elektronisches Steuergerät angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Diagnosepumpe (22) mit über der Zeit (t) veränderlicher Pumpfrequenz (f) und/oder verän­ derlichem Tastverhältnis erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mem­ branpumpe als Diagnosepumpe (22) verwendet ist, deren Pumpenhub gegendruckabhängig abnimmt und daß mit abnehmendem Pumpenhub die Pumpfrequenz (f) zunimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Membranpumpe als Diagnosepumpe (22) verwendet ist, deren Tastver­ hältnis Saughub : Pumphub gegen druckabhängig veränderlich gesteuert wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (46) der Diagnosepumpe (22) mittels Unterdruck über ein elektromagnetisch in einer definierten Frequenz von dem elektronischen Steuergerät (28) angesteuertes Wegeventil (60) betätigt wird und daß die Frequenz (f) des Wegeventiles (60) und/oder dessen Tastverhältnis über der Zeit (t) und/oder pumpenhubabhängig mit abnehmendem Pumpenhub und/oder systemdruckabhängig mit zunehmendem Systemdruck zunimmt bzw. verkürzt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Systemdruckänderung durch Anlegen eines Sy­ stemüberdruckes erfolgt.