WO1991016216A1 - Einrichtung zum überwachen eines kraftstoffdämpfe auffangenden und einer brennkraftmaschine zuleitenden systems - Google Patents

Abstract

Eine Einrichtung zum Überwachen eines Kraftstoffdämpfe auffangenden und einer Brennkraftmaschine zuleitenden Systems in einem Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Kraftstoffdämpfe adsorbierenden Behälter (18), der über eine Entlüftungsleitung (16) mit dem Kraftstofftank (10) und über eine Regenerierungsleitung (20) mit dem Ansaugrohr (24) der Brennkraftmaschine verbunden ist und der eine zur Atmosphäre hin offene Belüftungsleitung (30) aufweist, ist mit einem Ventil (32) versehen, welches bei in Bretrieb befindlicher Brennkraftmaschine kurzzeitig die Belüftungsleitung (30) absperrt, wobei Systemveränderungen zur Beurteilung des Systems über einen Drucksensor (42) oder durch Überwachung des Regel-Signales einer Abgasentgiftungsanlage mit Lambda-Regelung erfaßt werden.

Description

B E S C H R E I B U N G

Einrichtung zum Überwachen eines Kraftstoffdämpfe auffangenden und einer Brennkraftmaschine zuleitenden Systems

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen eines Kraftstoffdämpfe auffangenden und einer Brenn¬ kraftmaschine zuleitenden Systems in einem Kraftfahr¬ zeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zweck der gattungsgemäßen Einrichtungen ist es, das Aus¬ dampfen von Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre zu verhindern. Dazu ist das Entlüftungssystem des Kraft¬ stofftanks an einen adsorbierenden Behälter, z. B. einen Aktivkohlefilter, angeschlossen, der die Kraftstoffdämp¬ fe speichert. Der Behälter ist an das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeschlossen, wodurch bei in Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine die Kraftstoffdämpfe der Verbrennungsluft zugeführt und in der Brennkraftmaschine verbrannt werden. Der Behälter ist dazu über eine Belüf¬ tungsleitung oder Öffnung mit der Atmosphäre verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Über¬ wachung des beschriebenen Systems zu schaffen, mit der das unkontrollierte Ausgasen von Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre vermieden bzw. Defekte im System erkannt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnen¬ den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaf- te und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Dicht¬ heitsprüfung und/ oder Funktionsprüfung des Systems mittels eines die Belüftung des Behälters kurzzeitig unterbrechenden Ventils vorzusehen, wobei reguläre Ände¬ rungen des Systems mit den tatsächlichen Änderungen verglichen und somit der Systemzustand erfaßbar ist.

In der einfachsten Ausführung ist im System ein Druck¬ sensor angeordnet, der bei Erreichen eines definierten (Negativ-) Druckes im System ein OK-Signal abgibt. Durch das Verschließen der Belüftungsleitung (oder -Öffnung) baut sich im System nämlich der negative Saugrohrdruck aus dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine auf; jedoch nur, wenn keine Systemundichtheiten oder beispielsweise bei einem Abquetschen oder Abknicken einer flexiblen Leitung eine Unterbrechung gegeben ist. Es kann also mit relativ geringem Aufwand geprüft werden, ob das System sowohl dicht als auch vom Kraftstofftank bis zum Ansaug¬ rohr durchgängig ist.

Sofern gemäß Patentanspruch 3 in der Leitung zwischen dem Ansaugrohr und dem Behälter ein Durchflußsteuerven¬ til vorgesehen ist, ist es zweckmäßig, mit dem Ver¬ schließen der Belüftungsleitung dieses Durchflußsteuer¬ ventil zu öffnen, um eine ungehinderte Systemüberprüfung zu ermöglichen. Dabei wird automatisch das Durchflu߬ steuerventil auf Dichtheit mitüberprüft. Sollte das Durchflußsteuerventil defekt sein und dementsprechend nicht öffnen, so wird auch dieser Mangel über die vor¬ geschlagene Druckprüfung erkannt bzw. erfaßt. Aus baulichen und funktioneilen Gründen kann der Druck¬ sensor besonders zweckmäßig im Kraftstofftank angeordnet sein. Damit können Leitungsunterbrechungen bis hin zum Kraftstofftank erkannt und erfaßt werden.

Gemäß den Ansprüchen 5 und 7 kann jedoch zur Überwachung des Kraftstoffdämpfe auffangenden Systems auch ein Steuersignal der Lambda-Regelung einer der Kraftstoffzu- meßung aufgeschalteten Abgasentgiftungsanlage erfaßt werden. Bei derartigen Anlagen wird über eine Lambdason- de in der Abgasleitung die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfaßt und die Brennstoffzumeßung auf La bda - 1 eingeregelt, um eine optimale Konvertierung der Abgase im nachgeschalteten 3-Wege-Katalysator zu erreichen. Da¬ bei hat sich gezeigt, daß insbesondere im Leerlauf der Brennkraftmaschine (stationärer Betrieb) und oberhalb einer definierten Kraftstofftemperatur (oder Behälter¬ druck) bei einem Schließen des Belüftungsventiles ein definierte Abweichung im Regel-Signal auftritt, die zur Beurteilung des Systems erfaßbar ist.

Gleiches gilt, wenn in dem Kraftstoffdämpfe auffangenden System ein getaktetes Durchflußsteuerventil vorgesehen ist. Dann kann anstelle des Regel-Signales oder zusätz¬ lich dazu auch dieses Taktsignal erfaßt werden.

Gemäß den Ansprüchen 9 - 11 wird ferner vorgeschlagen, die Überwachung mittels eines elektronischen Steuergerä- t-<=>κ vorzunehmen. Über das Steuergerät wird somit die Belüftung des Behälters unterbrochen und sofern vorhan¬ den das Durchflußsteuerventil definiert geöffnet. Bei Nichterreichen des (Negativ-) Druckwertes, gegebenen- falls innerhalb einer vorgegebenen Zeitkonstante, wird dann eine Warnanzeige ausgelöst. Die Störung kann ferner in einem Fehlerspeicher gespeichert und bei einer Über¬ prüfung ausgelesen werden.

Die vorgeschlagene Überprüfung des Systems kann bei¬ spielsweise nach jedem Start des Kraftfahrzeuges oder nach definierten Startintervallen, nach definierten Kilometer-Laufleistungen oder definierten Wartungszyklen vorgenommen werden. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, die Überprüfung jeweils nach einem Betankungsvorgang zu steuern, um beispielsweise auch den ordnungsgemäßen Ver¬ schluß der Kraftstoffeinfüllöffnung am Kraftstofftank mit zu überprüfen. Insbesondere bei einem System mit einem Durchflußsteuerventil ist es ferner zweckmäßig, das Steuergerät nur bei definierten Lastzustände der Brennkraftmaschine zu aktivieren. Die Lastzuständen ent¬ sprechen dabei im wesentlichen den Lastzuständen, bei denen eine Regenerierung des Behälters bzw. eine gegebe¬ nenfalls getaktete Ansteuerung des Durchflußsteuerventi- les vorliegt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgen¬ den mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die sche¬ matische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Einrichtung zum Überwachung eines Kraft¬ stoffdämpfe auffangenden und einer Brennkraft¬ maschine zuleitenden Systems in einem Kraft¬ fahrzeug mit einem Drucksensor; Fig. 2 eine weitere Einrichtung zum Überwachen eines Kraftstoffdämpfe auffangenden Systems, bei dem das Regel-Signal einer Abgasentgiftungsanlage erfaßt wird, und

Fig. 3 eine Meßung, die die Abhängigkeit des Regel- Signales von dem Kraftstoffdämpfe auffangenden Systems wiedergibt.

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Kraftstoffbehälter bezeich¬ net, dessen Einfüllstutzen 12 mit einem Tankdeckel 14 verschlossen ist. Der Kraftstoffbehälter 10 ist über eine Entlüftungsleitung 16 mit einem Aktivkohle-Behälter 18 verbunden, in dem die aus dem Kraftstoffbehälter 10 ausgasenden Kohlenwasserstoffdämpfe adsorbiert werden.

Vom Behälter 18 geht eine Regenerierungsleitung 20 ab, die in einen Venturi 22 eines nicht näher dargestellten Ansaugrohres 24 für Verbrennungsluft einer Brennkraftma¬ schine mündet. In dem Ansaugrohr 24 ist ferner drehbar eine Drosselklappe 26 zur Steuerung des Verbrennungs¬ luftdurchsatzes gelagert. In der Regenerierungsleitung 20 ist ein Durchflußsteuerventil 28 angeordnet, welches den Durchsatz an Kohlenwasserstoffdämpfen in bekannter Weise steuert.

An der Unterseite des Behälters 18 ist zudem eine Belüf¬ tungsleitung 30 vorgesehen, in die ein die Belüftungs¬ leitung 30 elektromagnetisch absperrbares Ventil 32 eingeschaltet ist.

Das Durchflußsteuerventil 28 und das Ventil 32 sind über elektrische Leitungen 34,36 mit einem Steuergerät 38 verbunden. An das Steuergerät 38 angeschlossen ist fer¬ ner über eine elektrische Leitung 40 ein Drucksensor 42, der in einer Seitenwand des Kraftstoffbehälters 10 sitzt, sowie über eine Leitung 46 ein elektrischer Schalter 44, der beim Öffnen des Tankdeckes 14 ein Sig¬ nal abgibt.

Weitere Steuerparameter für das Steuergerät 38 sind die Drehzahl n der Brennkraftmaschine und der Stellwinkel α der Drosselklappe 26 im Ansaugrohr 24.

Über das Drehzahlsignal n und den Drosselklappenwinkel α wird in dem Steuergerät 38 der Lastzustand der Brenn¬ kraftmaschine erkannt und derart verarbeitet, daß bei geschlossener Drosselklappe 26 (Leerlauf) und bei Voll¬ ast (vollgeöffnete Drosselklappe 26) und niedrigen Ma¬ schinendrehzahlen keine Überwachung des beschriebenen Systems erfolgt. Wird über den Schalter 44 und die Lei¬ tung 46 dem Steuergerät 38 signalisiert, daß der Kraft¬ stofftank 10 befüllt wurde, so wird der Überprüfungs¬ vorgang aktiv geschaltet.

Sofern die Brennkraftmaschine in Betrieb ist (Drehzahl¬ signal) und der momentane Lastzustand eine Überprüfung zuläßt, wird über das Steuergerät 38 das Ventil 32 ge¬ schlossen und das Durchflußsteuerventil 28 definiert ge¬ öffnet. Dadurch baut sich der in dem Ansaugrohr 24 stromab der Drosselklappe 26 vorliegende negative Druck über die Leitung 20 im Behälter 18 auf und pflanzt sich über die Leitung 16 in den Kraftstofftank 10 fort. Ist das dargestellte und beschriebene System dicht, so wird innerhalb einer vorgegebenen Zeitkonstante im Kraft- stofftank 10 ein negativer Druckwert erreicht, der den Drucksensor 42 zum Ansprechen bringt, wodurch dieser ein Signal an das Steuergerät 38 abgibt. Dieses Signal setzt das Steuergerät 38 inaktiv, so daß das Ventil 32 ge¬ öffnet und das Durchflußsteuerventil 28 wieder seiner regulären Funktion zugeschaltet wird.

Ist das beschriebene System nicht dicht, beispielsweise weil die Entlüftungsleitung 16 defekt oder an einer Anschlußverbindung gelöst ist, so baut sich im Kraft¬ stofftank 10 innerhalb der Zeitkonstante nicht der er¬ forderliche negative Druck auf, so daß der Drucksensor 42 kein Signal abgibt. Gleiches kann dann erfolgen, wenn beispielsweise durch einen Montagefehler die Entlüf¬ tungsleitung 16 oder die Regenerierungsleitung 20 abge¬ quetscht oder abgeknickt verlegt wurde. Auch dann kann sich der in dem Ansaugrohr 24 vorliegende negative Druck nicht bis in den Kraftstofftank 10 bzw. zu dem Drucksen¬ sor 42 vorpflanzen. In diesem Falle gibt das Steuergerät 38 über eine Leitung 48 und eine Anzeigeleuchte 50 ein Warnsignal ab, welches auf einen Defekt in dem beschrie¬ benen System hinweist.

Zusätzlich kann das Steuergerät 38 einen nicht darge¬ stellten Fehlerspeicher aufweisen, in dem der Mangel gespeichert und mittels eines stationären Diagnosegerä¬ tes bei einer Wartung des Kraftfahrzeuges ausgelesen werden kann.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Einrichtung zur Überwa¬ chung eines Kraftstoffdämpfe auffangenden Systems. Glei¬ che Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Anstelle eines Drucksensors 42 ist im Kraftstoffbehälter 10 ein Temperatursensor 52 vorgesehen, der über die Lei¬ tung 40 mit einem Steuergerät 38' verbunden ist. Ferner ist an der Drosselklappe 26 des Ansaugsystems ein Leer¬ laufschalter 54 angeordnet, der den Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine in Verbindung mit der Motordrehzahl n angibt.

In einer nur schematisch angedeuteten Abgasleitung 56 der Brennkraftmaschine ist stromauf eines nicht darge¬ stellten 3-Wege-Katalysators eine Lambdasonde 58 einge¬ setzt, über die die Sauerstoffkonzentration im Abgas der Brennkraftmaschine einstellbar ist. Dies geschieht in bekannter und deshalb hier nicht dargestellter Weise, in dem der Spannungssprung der Lamddasonde bei Lambda ~ 1 regelungstechnisch dazu ausgenutzt wird, um das Kraft¬ stoff-Luftgemisch über die Kraftstoffzu eßeinrichtung auf den stöchiometrischen Wert einzuregeln.

Dieses Regel-Signal eines nicht dargestellten Lambda- Reglers oder ein Adaptionssignal für die Kraftstoffzu- meßung, wird auch dem Steuergerät 38' zugeführt.

Liegen im Steuergerät 38' die Parameter Kraftstofftempe- ratur oberhalb z. B. 30°C und Leerlaufzustand der Brenn¬ kraftmaschine vor und ist die Überprüfung aktiv geschal¬ tet, so wird über das Steuergerät 38 ' das Belüftungsven¬ til 32 kurzzeitig geschlossen und zugleich das über die Leitung 60 eingehende Lambda-Regel-Signal erfaßt und auf Veränderungen überwacht.

Eine mögliche Veränderung bei intaktem System zeigt die Meßung in Fig. 3. Es ist ersichtlich, daß bei geschlos- senem Ventil 32 (Linie 7) das Regel-Signal (Kurve 4) nach unten (Lambda < 1) springt, was einer plötzlichen Anfettung im Motorbetrieb entspräche, durch die Lambda- Regelung aber sofort ausgeglichen wird.

Diese Anfettung resultiert aus der durch das Schließen des Ventil 32 schlagartig vermehrten Rückführung von Kraftstoffdämpfen in das Ansaugsystem der Brennkraftma¬ schine, da über das Ventil 32 keine Belüftung mehr er¬ folgt.

Regelungstechnisch wird über das Adaptionssignal Kurve 5 durch Eingriff in die Kraftstoffzu eßung diese Anfettung ausgeglichen (Adaptionssignal steuert in Richtung weni¬ ger Kraftstoff) .

Mit dem Wiederöffnen des Ventil 32 nach einer de¬ finierten Zeitkonstante tritt ein Überschwingen in der Lambdaregelung auf; d. h., die Überfettung über das Kraftstoffdämpfe auffangende System verschwindet und das Lambdasignal zeigt durch Ausschlag nach oben (Lambda > 1) eine zu starke Abmagerung im Motorbetrieb an, die wiederum über das Adaptionssignal wie ersicht¬ lich ausgeglichen wird. Das zweite Schließen des Ven- tiles 32 (Kurve 7) zeigt wiederum das gleiche Regel¬ muster.

Durch Abspeicherung dieses Regelmusters in einem Kenn¬ feld im Steuergerät 38' kann nun durch Abfragen des jeweiligen Steuersignales (Steuersignale auf Kurven 4 und 5) und Vergleich der Istsignale mit den Sollsignalen der Systemzustand erfaßt bzw. beurteilt und bei defi- nierten Abweichungen als Defekt oder nicht mehr befrie¬ digend eingestuft und über die Warnleuchte und/oder einem Fehlerspeicher angezeigt werden.

Ggf. kann durch Miteinbeziehen des Taktventiles 28 die Überprüfung auch verfeinert werden, indem mit dem Schließen des Ventiles 32 zugleich eine definierte Durchflußsteuerung des Taktventiles erfolgt.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Einrichtung zum Überwachen eines Kraftstoffdämpfe auffangenden und einer Brennkraftmaschine zuleiten¬ den Systems in einem Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Kraftstoffdämpfe adsorbierenden Behälter, der über eine Entlüftungsleitung mit dem Kraftstofftank und über eine Regenerierungsleitung mit dem Ansaug¬ rohr der Brennkraftmaschine verbunden ist und der eine zur Atmosphäre offene Belüftungsleitung auf¬ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungs¬ leitung (30) bei in Betrieb befindlicher Brenn¬ kraftmaschine kurzzeitig durch ein ansteuerbares Ventil (32) verschließbar ist und daß daraus resul¬ tierende Systemveränderungen des Systems (42) er¬ faßt werden.

2. Einrichtung nach Ansruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemveränderungen über einen Drucksensor (42) erfaßt werden.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei in der Regenerierungsleitung (20) ein Durchflußsteuer¬ ventil (28) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußsteuerventil (28) bei geschlosse¬ nem Ventil (32) geöffnet ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Drucksensor (42) im Kraft¬ stofftank (10) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Brennkraft- maschien zur Abgasentgiftung mit einem Katalysator und einer der Kraftstoffzumessung überlagerten Lambdaregelung versehen ist, dadurch gekennzeich¬ net, daß ein Steuersignal der Lambdaregelung als Systemveränderung erfaßt wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Ventil in den Leerlaufphasen der Brennkraftmaschine kurzzeitig geschlossen ist.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil nur oberhalb einer definierten Temperatur des Kraftstoffes und/oder oberhalb eines definierten Druckes geschlossen wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei in der Regene¬ rierungsleitung ein getaktetes Durchflußsteuerven¬ til (28) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Taktsignal als Systemveränderung erfaßt wird.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergerät (38) vorgesehen ist, welches bei definierten Be- triebszuständen der Brennkraftmaschine kurzzeitig das Ventil (32) schließt und die Syεtemverände- ryπgen erfaßt und w^plches bei Nichterreichεn eines definierten Systemwertes eine Warnanzeige (50) aus¬ löst.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (38) jeweils nach einem definierten Betriebszyklus aktiviert ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Steuergerät (38) mit einem Schalter (44) am Kraftstofftank-Einfüllstutzen (12) verbun¬ den ist und nach jedem Betankungsvorgang aktiviert ist.