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WO2002018165A1 - Verfahren zur diagnose des tankentlüftungsventils - Google Patents

Verfahren zur diagnose des tankentlüftungsventils Download PDF

Info

Publication number
WO2002018165A1
WO2002018165A1 PCT/DE2001/003225 DE0103225W WO0218165A1 WO 2002018165 A1 WO2002018165 A1 WO 2002018165A1 DE 0103225 W DE0103225 W DE 0103225W WO 0218165 A1 WO0218165 A1 WO 0218165A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
tank ventilation
throttle valve
energy flow
valve
Prior art date
Application number
PCT/DE2001/003225
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gholamabas Esteghlal
Dieter Lederer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP01962667A priority Critical patent/EP1315630B1/de
Priority to JP2002523307A priority patent/JP2004507664A/ja
Priority to US10/363,338 priority patent/US6886397B2/en
Priority to DE50114397T priority patent/DE50114397D1/de
Publication of WO2002018165A1 publication Critical patent/WO2002018165A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0809—Judging failure of purge control system

Definitions

  • the invention relates to a method for diagnosing the tank ventilation valve in internal combustion engines.
  • the invention aims to enable a reliable diagnosis without being dependent on the fuel portion of the regeneration gas.
  • This goal is achieved with a method for testing the functionality of a tank ventilation valve between an internal combustion engine and a fuel vapor accumulator, wherein the stored fuel vapor from the fuel vapor accumulator is fed to the internal combustion engine when the tank ventilation valve is open and the fuel vapor supply represents a first energy flow to the internal combustion engine, and also to the internal combustion engine Air flows in via a throttle valve and this air is assigned a second energy flow and means are provided which keep the sum of both energy flows at a predetermined value when the tank venting valve is actuated in an opening manner and wherein the tank ventilation valve is actuated in an opening manner and a change resulting from the opening actuation of the energy flow delta E is determined via the throttle valve and compared with a predetermined threshold and being a small one e Energy flow change that does not exceed the threshold (threshold) is considered a fault in the tank ventilation valve.
  • a further embodiment provides that a sufficiently large change in energy flow that exceeds the threshold value (threshold) is evaluated as a sign of a functional tank ventilation valve.
  • a further embodiment provides that the energy flow via the throttle valve is defined as the product of the air flowing through the throttle valve and the efficiency with which this air is burned after being mixed with fuel.
  • a further embodiment provides that, to determine the energy flow change, a first charge detection is carried out via an intake manifold pressure sensor and a second charge detection via an evaluation of the throttle valve position in connection with the rotational speed, and the cylinder filling with air at a given speed is determined by the partial pressure portion of the air in the intake manifold pressure and wherein the amount of air flowing through the throttle valve, which represents a factor of the energy flow, is controlled by the control device in such a way that, for example, a constant engine speed is set while the engine is under load while idling.
  • Tank ventilation valve is already almost completely closed, the additional torque, which results from the additional filling from the opened tank ventilation valve, is destroyed by a deterioration in the ignition angle efficiency.
  • the invention is also directed to an electronic control device for carrying out at least one of the above-mentioned methods and embodiments.
  • the energy flow can be defined as the product of the air flowing through the throttle valve and the efficiency with which this air is burned after being mixed with fuel.
  • a sufficiently large energy flow change that exceeds the threshold value (threshold) can be regarded as a sign of a functioning tank ventilation valve.
  • a first charge detection can be carried out via an intake manifold pressure sensor and a second charge detection via an evaluation of the throttle valve position in connection with the speed.
  • the cylinder filling with air at a given speed can be determined by the partial pressure of the air in the intake manifold pressure and the amount of air flowing via the throttle valve, which is a factor of the energy flow, can be controlled by the control unit so that, for example, the engine remains idle while the engine is under constant load sets a stable engine speed.
  • the intake manifold pressure does not change when the tank ventilation valve is opened, because the additional opening cross section of the tank ventilation valve is compensated for by reducing the opening cross section of the throttle valve.
  • the reduction in the opening cross section of the throttle valve correlates with the change in the energy flow via the throttle valve.
  • Tank ventilation valve is already almost completely closed, a destruction of the additional torque, which results from the additional filling from the opened tank ventilation valve
  • the method according to the invention advantageously allows a reliable differentiation of defective and functional tank ventilation valves regardless of the fuel content of the regeneration gas.
  • the tank ventilation valve in lean operation, as is important, for example, in internal combustion engines with gasoline direct injection. Because the diagnosis can be carried out in lean operation, it is not necessary to interrupt the lean operation for diagnosis of the tank ventilation valve. This saves fuel compared to a diagnosis outside of lean operation.
  • Fig. 1 shows the technical environment in which the invention is used.
  • the 1 in FIG. 1 represents the combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine.
  • the inflow of air to the combustion chamber is controlled via an inlet valve 2.
  • the air is sucked in via a suction pipe 3.
  • the amount of intake air can be varied via a throttle valve 4 by one Control unit 5 is controlled.
  • the control unit is supplied with signals about the driver's desired torque, for example about the position of an accelerator pedal 6, a signal about the engine speed n from a speed sensor 7 and a signal about the amount ml of the intake air from an air flow meter 8.
  • an intake manifold pressure sensor 8a and / or a throttle valve position sensor 8b is provided for air volume measurement.
  • the term filling detection is also used.
  • the term filling refers to the amount of air in a single cylinder and thus describes the amount of air related to the filling of a single cylinder. In a first approximation, this is the measured intake air quantity of the internal combustion engine divided by the number of cylinders and the speed and thus standardized to one stroke.
  • control unit 5 From these and possibly other input signals via further parameters of the internal combustion engine, such as intake air and coolant temperature and so on, the control unit 5 forms output signals for setting the throttle valve angle alpha by means of an actuator 9 and for controlling a fuel injection valve 10, by means of which fuel is metered into the combustion chamber of the engine becomes.
  • the control unit also controls the triggering of the ignition via an ignition device 11.
  • the throttle valve angle alpha and the injection pulse width ti are essential, coordinated manipulated variables for realizing the desired torque.
  • Another important manipulated variable for influencing the torque is the angular position of the ignition relative to the piston movement. •
  • the determination of the manipulated variables for setting the torque is the subject of DE 1 98 51 990, which is to be included in the disclosure to this extent.
  • control unit controls a tank ventilation 12 and further functions to achieve efficient combustion of the fuel / air mixture in the combustion chamber.
  • the gas force resulting from the combustion is converted into a torque by pistons 13 and crank mechanism 14.
  • the tank ventilation system 12 consists of an activated carbon filter 15, which communicates with the tank, the ambient air and the intake manifold of the internal combustion engine via corresponding lines or connections, a tank ventilation valve 16 being arranged in the line to the intake manifold.
  • the activated carbon filter 15 stores evaporating fuel in the tank 5.
  • air is drawn from the environment 17 through the activated carbon filter, which releases the stored fuel into the air.
  • This fuel-air mixture also known as a tank ventilation mixture or also as a regeneration gas, influences the composition of the mixture supplied to the internal combustion engine as a whole.
  • the proportion of fuel in the mixture is also determined by metering fuel via the fuel metering device 10, which is adapted to the amount of air drawn in.
  • the fuel drawn in via the tank ventilation system can correspond to a proportion of approximately one third to half of the total fuel quantity. 2 shows a flow chart as an exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • Step 2.1 the tank ventilation valve is triggered to open.
  • Step 2.2 is used to determine the change delta E of the energy flow via the throttle valve after the opening actuation of the tank ventilation valve. Examples for the determination of delta E follow below.
  • step 2.3 the energy flow change delta E is compared with a predetermined threshold.
  • a small energy flow change that does not exceed the threshold value (threshold) is evaluated as an error in step 2.4.
  • This evaluation can be carried out, for example, by activating an error lamp or by storing the error message in the control unit.
  • the change in energy flow can be determined, for example, in the following manner, a first charge detection using an intake manifold pressure sensor and a second charge detection using an evaluation of the throttle valve position in conjunction with the speed being required.
  • the cylinder filling with air is determined by the partial pressure of the air in the intake manifold pressure.
  • the amount of air flowing through the throttle valve, which is a factor of the energy flow, is controlled by the control unit in such a way that a stable engine speed is established, for example, when the engine is loaded at idle speed.
  • a charge is recorded from the throttle valve position alpha and the speed n (alpha, n - charge detection).
  • both filling detections are compared or the values of both detections are assigned to one another as the same.
  • Throttle valve position (smaller opening angle) gives the alpha, n charge detection a changed value.
  • the change is proportional to the change in energy flow through the throttle valve.
  • the energy flow change via the throttle valve can be determined from the reaction of a speed controller:
  • the energy flow via the throttle valve changes, for example, through the reaction of a speed controller to the inflow of fuel / air mixture via the tank ventilation valve into the intake manifold.
  • the speed controller responds by closing the throttle valve.
  • the change in the energy flow can be determined in step 2.2 from the extent of the closing adjustment.
  • a functioning tank ventilation valve indicates a sufficiently large change.
  • the energy flow through the throttle valve is particular proportional to the product of the air mass flow via the throttle valve and the ignition angle efficiency.
  • An ignition angle efficiency of, for example, 100% means that the combustion energy which can be obtained from the intake air mass after being mixed with fuel is converted into torque.
  • the ignition angle efficiency is, for example, 80%, only 80% of the theoretical maximum value is converted into moment.
  • the effect is the same as if only 80% of a reference air mass is converted to 100% at the moment.
  • a fictitious air mass can be assigned to the product of ignition angle efficiency and air mass.
  • an energy flow can be assigned to the air mass flow via the throttle valve through the combination with the ignition angle efficiency, which corresponds to a fictitious air mass which is converted into energy or into moment after being mixed with fuel.
  • this is used for diagnosis:
  • the change in energy flow can be determined and evaluated for diagnosis.
  • Stratified operation with gasoline direct injection is characterized by near-free, unthrottled operation with a large excess of air.
  • the throttle valve is about 80% open.
  • the torque is not set via the mixture quantity, but rather via the mixture quality, ie the fuel quantity.
  • the combustibility of the mixture with a large excess of air is achieved by a spatially inhomogeneous mixture distribution in the combustion chamber.
  • This operating mode is also called shift operation.
  • a distinction must be made between operation with a homogeneous mixture distribution without or with less excess air.
  • the incomplete opening of the throttle valve in shift operation causes so-called throttling, which ensures that the absolute Intake manifold pressure does not exceed a predetermined value.
  • a criterion for the location of this value is, for example, the minimum torque that can be set for a given cylinder charge by varying the amount of fuel.
  • the fuel quantity must not drop below a minimum value below which the mixture is no longer combustible. If this minimum value is connected with a too high moment at high intake manifold pressure, the intake manifold pressure must be reduced by the mentioned throttling.
  • the diagnosis runs as follows: First, a certain throttling, for example, to an intake manifold pressure of 700 mbar, is set by the throttle valve, so that the flammability limit is not exceeded when the tank ventilation valve is opened.
  • Tank ventilation valve the pressure rises to 800 mbar, for example, which is registered by the intake manifold pressure sensor.
  • the change in the energy flow can also be compared with an expected value that arises in a functional system. In this case, a deviation that is too large indicates an error.

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Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines Tankentlüftungsventils zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Kraftstoffdampfspeicher, bei dem der gespeicherte Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffdampspeicher dem Verbrenungsmotor bei geöffnetem Tankentlüftungsventil zugeführt wird und bei dem die Kraftstoffdampfzufuhr einen ersten Energiestrom zum Verbrennungsmotor repräsentiert, und bei dem dem Verbrennungsmotor darüberhinaus Luft über eine Drosselklappe zuströmt und bei dem dieser Luft ein zweiter Energiestrom zugeordnet ist und bei dem Mittel vorgesehen sind, die die Summe beider Energieströme auf einem vorgesehen sind, die die Summe beider Energieströme auf einem vorgegebenen Wert halten und bei dem das Tankentlüftungsventil öffnend angesteuert wird und bei dem eine aus der öffnenden Ansteuerung resultierende Änderung des Energiestroms delta E über die Drosselklappe bestimmt wird und mit einer vorbestimmten Schwelle verglichen wird und bei dem eine kleine Energiestromänderung, die nicht den Schwellwert (Schwelle) überschreitet, als Fehler gewertet wird.

Description

Verfahren zur Diagnose des Tankentlüftungsventils
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose des Tankentlüftungsve.ntils bei Verbrennungsmotoren.
Es ist bereits bekannt, ein Tankentluftungsventil im Betrieb des Motors zu öffnen und eine Reaktion aus einem Kraftstoff/Luftverhältnis-Regelkreis zur Diagnose auszuwerten. Der mit Luft vermischte Kraftstoffdampf aus der Tankentlüftung (Regeneriergas) bewirkt eine Störung des Regelkreises, so dass das Auftreten der Störung eine funktionsfähige Tankentlüftung und damit insbesondere ein funktionsfähiges Tankentluftungsventil anzeigt.
Problematisch ist, dass die Reaktion bei magerlauffähigen Motoren um so schwächer ausfällt, je geringer der Kraftstoffanteil am Regeneriergas ist. Bei nur schwach mit Kraftstoff beladenem Regeneriergas ist keine zuverlässige Unterscheidung defekter und funktionsfähiger Systeme möglich.
Die Erfindung zielt darauf, eine zuverlässige Diagnose ohne Abhängigkeit vom Kraftstoffanteil des Regeneriergases zu ermöglichen. Dieses Ziel wird mit einem Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines Tankentlüftungsventils zwischen einem Verbrennungsmotor und einem KraftstoffdampfSpeicher erreicht, wobei der gespeicherte Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffdampfspeicher dem Verbrennungsmotor bei geöffnetem Tankentluftungsventil zugeführt wird und wobei die Kraftstoffdampfzufuhr einen ersten Energiestrom zum Verbrennungsmotor repräsentiert, und wobei dem Verbrennungsmotor darüberhinaus Luft über eine Drosselklappe zuströmt und wobei dieser Luft ein zweiter Energiestrom zugeordnet ist und wobei Mittel vorgesehen sind, die die Summe beider Energieströme bei öffnend angesteuertem Tankentluftungsventil auf einem vorgegebenen Wert halten und wobei das Tankentluftungsventil öffnend angesteuert wird und wobei eine aus der öffnenden Ansteuerung resultierende Änderung des Energiestroms delta E über die Drosselklappe bestimmt wird und mit einer vorbestimmten Schwelle verglichen wird und wobei eine kleine Energiestromanderung, die nicht den Schwellwert (Schwelle) überschreitet, als Fehler des Tankentlüftungsventils gewertet wird.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass eine ausreichend große Energiestromanderung, die den Schwellwert (Schwelle) überschreitet, als Zeichen für ein funktionsfähiges Tankentluftungsventil gewertet wird.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Energiestrom über die Drosselklappe als Produkt aus der über die Drosselklappe fließenden Luft und dem Wirkungsgrad, mit der diese Luft nach der Vermischung mit Kraftstoff verbrannt wird, definiert ist. Eine weitere Ausführungsformsieht vor, dass zur Bestimmung der Energiestromanderung zunächst eine erste Füllungserfassung über einen Saugrohrdrucksensor und eine zweite Füllungserfassung über eine Auswertung der Drosselklappenposition in Verbindung mit der Drehzahl erfolgt und wobei die Zylinderfüllung mit Luft bei gegebener Drehzahl durch den Partialdruckanteil der Luft am Saugrohrdruck bestimmt wird und wobei die über die Drosselklappe strömende Luftmenge, die einen Faktor des Energiestroms darstellt, vom Steuergerät so gesteuert wird, daß sich beispielsweise bei gleichbleibender Belastung des Motors im Leerlauf eine stabile Motordrehzahl einstellt.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass dann, wenn die Drosselklappe bereits vor der Öffnung des
Tankentlüftungsventils schon näherungsweise ganz geschlossen ist, das zusätzliche Drehmoment, das aus der zusätzlichen Füllung aus dem geöffneten Tankentluftungsventil resultiert, über eine Zündwinkelwirkungsgrad-Verschlechterung vernichtet wird.
Die Erfindung richtet sich auch auf eine elektronische Steuereinrichtung zur Durchführung von wenigstens einem der oben genannten Verfahren und Ausführungsformen.
Wesentlich ist eine Öffnung des Tankentlüftungsventils und eine Auswertung der aus der Öffnung resultierenden Änderung einer Größe, die gewissermaßen als Energiestrom über die Drosselklappe bezeichnet werden kann. Dabei läßt sich der Energiestrom als Produkt aus der über die Drosselklappe fließenden Luft und dem Wirkungsgrad, mit der diese Luft nach der Vermischung mit Kraftstoff verbrannt wird, definieren. Im Gegensatz zu einer zu geringen Energiestromanderung kann eine ausreichend große Energiestromanderung, die den Schwellwert (Schwelle) überschreitet, als Zeichen für ein funktionsfähiges Tankentluftungsventil gewertet werden.
Zur Bestimmung der Energiestromanderung kann zunächst eine erste Füllungserfassung über einen Saugrohrdrucksensor und eine zweite Füllungserfassung über eine Auswertung der Drosselklappenposition in Verbindung mit der Drehzahl erfolgen. Dabei kann die Zylinderfüllung mit Luft bei gegebener Drehzahl durch den Partialdruckanteil der Luft am Saugrohrdruck bestimmt werden und die über die Drosselklappe strömende Luftmenge, die einen Faktor des Energiestroms darstellt, kann vom Steuergerät so gesteuert werden, dass sich beispielsweise bei gleichbleibender Belastung des Motors im Leerlauf eine stabile Motordrehzahl einstellt. Bei funktionsfähigem Gesamtsystem ändert sich der Saugrohrdruck beim Öffnen des Tankentlüftungsventils nicht, weil der zusätzliche Öffnungsquerschnitt des Tankentlüftungsventils über eine Verkleinerung des Öffnungsquerschnitts der Drosselklappe kompensiert wird. Die Verkleinerung des Öffnungsquerschnitts der Drosselklappe korreliert mit der Änderung des Energiestroms über die Drosselklappe.
Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt dann, wenn die Drosselklappe bereits vor der Öffnung des
Tankentlüftungsventils schon näherungsweise ganz geschlossen ist, eine Vernichtung des zusätzliches Drehmomentes, das aus der zusätzlichen Füllung aus dem geöffneten Tankentluftungsventil resultiert, über eine
Zündwinkelwirkungsgrad-Verschlechterung. Mit anderen Worten: Wenn über eine Zurücknahme des Drosselklappenöffnungswinkels keine ausreichende Kompensation des Regeneriergaseinflusses möglich ist, wird das resultierende Zusatzmoment über eine Wirkungsgradverschlechterung einer anderen Einflußgröße abgebaut.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt vorteilhafterweise eine zuverlässige Unterscheidung defekter und funktionsfähiger Tankentlüftungsventile unabhängig vom Kraftstoffanteil des Regeneriergases.
Insbesondere erlaubt es vorteilhafterweise eine Diagnose des Tankentlüftungsventils im Magerbetrieb, wie er beispielsweise bei Verbrennungsmotoren mit Benzindirekteinspritzung von Bedeutung ist. Dadurch, dass die Diagnose im Magerbetrieb durchgeführt werden kann, ist es nicht notwendig, den Magerbetrieb für eine Diagnose des Tankentlüftungsventils zu unterbrechen. Im Vergleich zu einer Diagnose außerhalb des Magerbetriebs spart dies Kraftstoff ein.
Beschreibung
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt das technische Umfeld, in dem die Erfindung zur Anwendung kommt .
Fig. 2 offenbart ein Flußdiagramm als Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die 1 in der Fig. 1 repräsentiert den Brennraum eines Zylinders eines Verbrennungsmotors. Über ein Einlaßventil 2 wird der Zustrom von Luft zum Brennraum gesteuert. Die Luft wird über ein Saugrohr 3 angesaugt. Die Ansaugluftmenge kann über eine Drosselklappe 4 variiert werden, die von einem Steuergerät 5 angesteuert wird. Dem Steuergerät werden Signale über den Drehmomentwunsch des Fahrers, bspw. über die Stellung eines Fahrpedals 6, ein Signal über die Motordrehzahl n von einem Drehzahlgeber 7 und ein Signal über die Menge ml der angesaugten Luft von einem Luftmengenmesser 8 zugeführt.
Zusätzlich ergänzend oder alternativ zum Luftmassenmesser 8 ist ein Saugrohrdrucksensor 8a und/oder ein Drosselklappenpositionssensor 8b zur Luftmengenmessung vorgesehen. Im folgenden wird anstelle des Begriffs der Luftmengenmessung auch der Begriff der Füllungserfassung verwendet. Der Begriff der Füllung bezeichnet die Luftmenge in einem einzelnen Zylinder und umschreibt damit die auf die Füllung eines einzelnen Zylinders bezogene Luftmenge. In erster Näherung ist dies die durch die Zahl der Zylinder und die Drehzahl dividierte und damit auf einen Hub normierte gemessene Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors.
Aus diesen und ggf. weiteren Eingangssignalen über weitere Parameter des Verbrennungsmotors wie Ansaugluft- und Kühlmitteltemperatur und so weiter bildet das Steuergerät 5 Ausgangssignale zur Einstellung des Drosselklappenwinkels alpha durch ein Stellglied 9 und zur Ansteuerung eines Kraftstoffeinspritzventils 10, durch das Kraftstoff in den Brennraum des Motors dosiert wird. Außerdem wird durch das Steuergerät die Auslösung der Zündung über eine Zündeinrichtung 11 gesteuert.
Der Drosselklappenwinkel alpha und die Einspritzimpulsbreite ti sind wesentliche, aufeinander abzustimmende Stellgrößen zur Realisierung des gewünschten Drehmomentes. Eine weitere wesentliche Stellgröße zur Beeinflussung des Drehmomentes ist die Winkellage der Zündung relativ zur Kolbenbewegung. • Die Bestimmung der Stellgrößen zur Einstellung des Drehmomentes ist Gegenstand der DE 1 98 51 990, die insoweit in die Offenbarung einbezogen sein soll.
Weiterhin steuert das Steuergerät eine Tankentlüftung 12 sowie weitere Funktionen zur Erzielung einer effizienten Verbrennung des Kraftstoff/Luftgemisches im Brennraum. Die aus der Verbrennung resultierende Gaskraft wird durch Kolben 13 und Kurbeltrieb 14 in ein Drehmoment gewandelt.
Die Tankentlüftungsanlage 12 besteht aus einem Aktivkohlefilter 15, der über entsprechende Leitungen beziehungsweise Anschlüsse mit dem Tank, der Umgebungsluft und dem Saugrohr des Verbrennungsmotors kommuniziert, wobei in der Leitung zum Saugrohr ein Tankentluftungsventil 16 angeordnet ist.
Der Aktivkohlefilter 15 speichert im Tank 5 verdunstenden Kraftstoff. Bei vom Steuergerät 6 öffnend angesteuertem Tankentluftungsventil 11 wird Luft aus der Umgebung 17 durch den Aktivkohlefilter gesaugt, der dabei den gespeicherten Kraftstoff an die Luft abgibt. Dieses auch als Tankentlüftungsgemisch oder auch als Regeneriergas bezeichnete Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflußt die Zusammensetzung des dem Verbrennungsmotor insgesamt zugeführten Gemisches. Der Kraftstoffanteil am Gemisch wird im übrigen durch eine Zumessung von Kraftstoff über die Kraftstoffzumeßvorrichtung 10 mitbestimmt, die der angesaugten Luftmenge angepaßt ist. Dabei kann der über das Tankentlüftungssystem angesaugte Kraftstoff in Extremfällen einen Anteil von ca. einem Drittel bis zur Hälfte der Gesamtkraftstoffmenge entsprechen . Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm als Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem Schritt 2.1 wird das Tankentluftungsventil öffnend angesteuert. Schritt 2.2 dient zur Bestimmung der Änderung delta E des Energiestroms über die Drosselklappe nach der öffnenden Ansteuerung des Tankentlüftungsventils . Beispiele zur Bestimmung von delta E folgen weiter unten.
Im Schritt 2.3 erfolgt ein Vergleich der Energiestromanderung delta E mit einer vorbestimmten Schwelle.
Eine kleine Energiestromanderung, die nicht den Schwellwert (Schwelle) überschreitet, wird im Schritt 2.4 als Fehler gewertet. Diese Wertung kann bspw. in einer Ansteuerung einer Fehlerlampe oder auch in der Abspeicherung der Fehlermeldung im Steuergerät vorgenommen werden.
Eine ausreichend große Energiestromanderung, die den Schwellwert (Schwelle) überschreitet, wird dagegen im Schritt 2.5 als Zeichen für ein funktionsfähiges Tankentluftungsventil gewertet.
Die Energiestromanderung kann beispielsweise auf folgende Weise bestimmt werden, wobei zunächst eine erste Füllungserfassung über einen Saugrohrdrucksensor und eine zweite Füllungserfassung über eine Auswertung der Drosselklappenposition in Verbindung mit der Drehzahl vorausgesetzt wird.
Die Zylinderfüllung mit Luft wird bei gegebener Drehzahl durch den Partialdruckanteil der Luft am Saugrohrdruck bestimmt. Dabei wird die über die Drosselklappe strömende Luftmenge, die einen Faktor des Energiestroms darstellt, vom Steuergerät so gesteuert, daß sich beispielsweise bei gleichbleibender Belastung des Motors im Leerlauf eine stabile Motordrehzahl einstellt.
Parallel zur Erfassung der Füllung über den gemessenen Saugrohrdruck erfolgt eine Füllungserfassung aus der Drosselklappenposition alpha und der Drehzahl n (alpha, n - Füllungserfassung) .
Bei geschlossenem Tankentluftungsventil werden beide Füllungserfassungen abgeglichen beziehungsweise die Werte beider Erfassungen werden einander als gleich zugeordnet.
Anschließend erfolgt die öffnende Ansteuerung des Tankentlüftungsventils .
Bei funktionsfähigem Tankentluftungsventil fließt Regeneriergas in das Saugrohr. Der Saugrohrdruck steigt zunächst. Dies wird von der Füllungserfassung registriert, die deshalb die Drosselklappe schließend ansteuert, bis wieder der Ausgangs-Saugrohrdruck erreicht ist. Dieser bestimmt die Füllung und damit das Ist-Moment.
Erneut wird die Luftmenge bzw. Füllung aus alpha und n berechnet. Wegen der jetzt veränderten
Drosselklappenposition (kleinerer Öffnungswinkel) ergibt die alpha, n-Füllungserfassung einen veränderten Wert. Die Änderung ist proportional zur Änderung des Energiestroms über die Drosselklappe. Alternativ dazu kann die Energiestromanderung über die Drosselklappe aus der Reaktion eines Drehzahlreglers bestimmt werden: Der Energiestrom über die Drosselklappe ändert sich bspw. durch die Reaktion eines Drehzahlreglers auf den Zustrom von Kraftstoff/Luft-Gemisch über das Tankentluftungsventil in das Saugrohr. Bei unveränderter Drosselklappenstellung würde der Saugrohrdruck und damit die Zylinderfüllung beim Zufluß von Luft oder Kraftstoffdampf steigen. Die steigende Zylinderfüllung würde wegen des steigenden Drehmomentes zur einer Drehzahlerhöhung führen. Darauf reagiert der Drehzahlregler mit einer schließenden Ansteuerung der Drosselklappe. Aus dem Ausmaß der schließenden Verstellung kann im Schritt 2.2 die Änderung des Energiestroms bestimmt werden.
Eine ausreichend groß ausfallende Änderung zeigt ein funktionsfähiges Tankentluftungsventil an.
Problematisch ist, dass im Leerlauf die Drosselklappe schon näherungsweise ganz geschlossen ist. Das zusätzliche Drehmoment, das aus der zusätzlichen Füllung aus dem geöffneten Tankentluftungsventil resultiert, kann dann nicht mehr über ein weiteres Schließen der Drosselklappe kompensiert werden. In diesem Fall wird da zusätzliche Moment bspw. über eine Zündwinkelwirkungsgrad- verschlechterung kompensiert. Hier kommt die Zuordnung des Produktes aus
- Wirkungsgrad und
- Luftmengenfluss über die Drosselklappe
zur als Energiestrom definierten Größe zum Tragen. Der Energiestrom über die Drosselklappe ist insbesondere proportional zu dem Produkt aus dem Luftmassenstrom über die Drosselklappe und dem Zündwinkelwirkungsgrad.
Ein Zündwinkelwirkungsgrad von beispielsweise 100% bedeuted, das die aus der angesaugten Luftmasse nach der Vermischung mit Kraftstoff maximal zu gewinnende Verbrennungsenergie in Drehmoment umgesetzt wird.
Wenn der Zündwinkelwirkungsgrad bspw. 80% beträgt, wird entsprechend nur 80 % des theoretischen Maximalwertes in Moment umgesetzt.
Dies ist von der Wirkung her das gleiche, als wenn nur 80 % einer Vergleichsluftmasse zu 100 % in Moment umgesetzt werden.
Mit anderen Worten: Dem Produkt aus Zündwinkelwirkungsgrad und Luftmasse läßt sich einerseits eine fiktive Luftmasse zuordnen. Andererseits läßt sich dem Luftmassenfluß über die Drosselklappe durch die Verknüpfung mit dem Zündwinkelwirkungsgrad ein Energiestrom zuordnen, der einer fiktiven Luftmasse entspricht, die nach der Vermischung mit Kraftstoff zu 100 % in Energie beziehungsweise in Moment umgesetzt wird.
Bei vor der Diagnose ganz geschlossener Drosselklappe sei die in diesem Zustand strömende Leckluftmenge 4Kg Luft pro Stunde. Diese werde bei einem Zündwinkelwirkungsgrad von 100 % in Moment umgesetzt.
Daraus resultiert das gleiche Moment wie aus 5 Kg Luft, die bei einem Zündwinkelwirkungsgrad von 80 % umgesetzt werden. Mit anderen Worten: Der Zündwinkelverschlechterung um 20 % läßt sich eine fiktive Luftmasse von 1 Kg zuordnen.
Dies wird erfindungsgemäß zur Diagnose ausgenutzt:
Unter der Voraussetzung, dass der unerwünschte Drehmomentanstieg nach dem Öffnen des Tankentlüftungsventils nicht über eine weitere Drosselung der Ansaugluftmenge kompensiert werden kann, erfolgt eine Kompensation über eine Zündwinkelwirkungsgradverschlechterung.
Da der Zündwinkelwirkungsgrad im Steuergerät bekannt ist, läßt sich die Energiestromanderung bestimmen und zur Diagnose auswerten.
Bei einer Diagnose im Schichtbetrieb bei Motoren mit Benzindirekteinspritzung tritt das Problem einer im Leerlauf fast geschlossenen Drosselklappe nicht auf.
Der Schichtbetrieb bei Benzindirekteinspritzung zeichnet sich durch näher ngs eise ungedrosselten Betrieb mit hohem Luftüberschuß aus.
Hier ist die Drosselklappe zu ca 80 % offen. Das Drehmoment wird nicht über die Gemischmenge, sondern über die Gemischqualität, d.h. die Kraftstoffmenge eingestellt. Die Brennfähigkeit des Gemisches mit hohem Luftüberschuß wird dabei durch eine räumlich inhomogene Gemischverteilung im Brennraum erreicht. Diese Betriebsart wird auch als Schichtbetrieb bezeichnet. Davon zu unterscheiden ist der Betrieb mit homogener Gemischverteilung ohne oder mit geringerem Luftüberschuß. Die nicht vollständige Öffnung der Drosselklappe im Schichtbetrieb bewirkt eine sogenannte Androsselung, die dafür sorgt, dass der absolute Saugrohrdruck einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Ein Kriterium für die Lage dieses Wertes ist beispielsweise das minimale Moment, das sich bei gegebener Zylinderfüllung durch Variation der Kraftstoffmenge einstellen läßt. So darf die Kraftstoffmenge nicht unter einen Mindestwert sinken, unterhalb dessen das Gemisch nicht mehr brennfähig ist. Ist dieser Mindestwert bei hohem Saugrohrdruck mit einem zu hohen Moment verbunden, muß der Saugrohrdruck durch die genannte Androsselung verringert werden.
Externe Anforderungen an den Saugrohrdruck im Schichtbetrieb ergeben sich weiterhin bspw. daraus, daß die Abgasrückführung und die Tankentlüftung ein gewisses Druckgefälle fordern. Die Forderung, die den niedrigsten Saugrohrdruck hervorruft, wird durch eine Minimalauswahl und Eingriff in die Drosselklappenstellung realisiert.
Im Schichtbetrieb läuft die Diagnose auf folgende Weise ab: Zunächst wird eine bestimmte Androsselung, bspw. auf einen Saugrohrdruck von 700 mbar durch die Drosselklappe eingestellt, damit beim Öffnen des Tankentluftungsventil nicht die Brennfähigkeitsgrenze unterschritten wird.
Beim anschließenden öffnen des intakten
Tankentlüftungsventils steigt der Druck auf beispielsweise 800 mbar, was vom Saugrohrdrucksensor registriert wird.
Der Druckanstieg zeigt dementsprechend ein intaktes Tankentluftungsventil an. Wenn der Druckanstieg zu groß ist, wird die Androsselung verstärkt. In diesem Fall stellt die Verstärkung der Androsselung ein Maß für die Funktionsfähigkeit des Tankentlüftungsventils dar.
Alternativen: Bei einer Diagnose im Homogenbetrieb kann anstelle der Füllungserfassung mit dem Saugrohrdrucksensor eine Füllungserfassung mit einem Heißfilmluftmassen esser erfolgen.
Anstelle eines Vergleichs der Änderung des Energiestroms mit einem Schwellwert kann die Änderung auch mit einem Erwartungswert verglichen werden, der sich bei funktionsfähigem System einstellt. In diesem Fall zeigt eine zu große Abweichung einen Fehler an.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines
Tankentlüftungsventils zwischen einem Verbrennungsmotor, und einem Kraftstoffdampfspeicher, wobei der gespeicherte Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffdampfspeicher dem Verbrennungsmotor bei geöffnetem Tankentluftungsventil zugeführt wird und wobei die Kraftstoffdampfzufuhr einen ersten Energiestrom zum Verbrennungsmotor repräsentiert,
und wobei dem Verbrennungsmotor darüberhinaus Luft über eine Drosselklappe zuströmt und wobei dieser Luft ein zweiter Energiestrom zugeordnet ist
und wobei Mittel vorgesehen sind, die die Summe beider Energieströme bei öffnend angesteuertem Tankentluftungsventil auf einem vorgegebenen Wert halten
und wobei das Tankentluftungsventil öffnend angesteuert wird
und wobei eine aus der öffnenden Ansteuerung resultierende Änderung des Energiestroms delta E über die Drosselklappe bestimmt wird
und mit einer vorbestimmten Schwelle verglichen wird
und wobei eine kleine Energiestromanderung, die nicht den Schwellwert (Schwelle) überschreitet, als Fehler gewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine ausreichend große Energiestromanderung, die den Schwellwert (Schwelle) überschreitet, als Zeichen für ein funktionsfähiges Tankentluftungsventil gewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiestrom über die Drosselklappe als Produkt aus der über die Drosselklappe fließenden Luft und dem Wirkungsgrad, mit der diese Luft nach der Vermischung mit Kraftstoff verbrannt wird, definiert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Energiestromanderung zunächst eine erste Füllungserfassung über einen Saugrohrdrucksensor und eine zweite Füllungserfassung über eine Auswertung der Drosselklappenposition in Verbindung mit der Drehzahl erfolgt und wobei die Zylinderfüllung mit Luft bei gegebener Drehzahl durch den Partialdruckanteil der Luft am Saugrohrdruck bestimmt wird und wobei die über die Drosselklappe strömende Luftmenge, die einen Faktor des Energiestroms darstellt, vom Steuergerät so gesteuert wird, daß sich beispielsweise bei gleichbleibender Belastung des Motors im Leerlauf eine stabile Motordrehzahl einstellt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Drosselklappe bereits vor der Öffnung des Tankentlüftungsventils schon näherungsweise ganz geschlossen ist, das zusätzliche Drehmoment, das aus der zusätzlichen Füllung aus dem geöffneten Tankentluftungsventil resultiert, über eine Zündwinkelwirkungsgrad-Verschlechterung vernichtet wird.
6. Elektronische Steuereinrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 5.
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