(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部原因による圧力変動に対する反応としてのタンクシステム（１）内の圧力変化から漏れの存在が推定され、その際前もって定めておくことの出来る漏れ大きさに対してタンクシステム（１）内で予想される圧力変化が温度に応じて決定されることによってタンクシステム（１）内の温度の影響が考慮され、かつ予想される圧力変化との実際の圧力変化の比較から漏れの存在が推定される、自動車のタンクシステム（１）中の漏れの検出のための方法であって、
前記予想される圧力変化の決定のために、
−  タンクシステム（１）内の温度の変動がない状態における蒸気の形での燃料（ＨＣ）の分圧を平衡蒸気圧ｐＨＣｅｑｕｉとしてタンクシステム（１）内の温度に依存して決定するステップ（ステップ２１）と、
−  既知の、気体の状態方程式を用いて、タンクシステム（１）内の温度、体積、燃料の密度係数、及び蒸気の形での燃料（ＨＣ）の質量から、蒸気の形での燃料（ＨＣ）の分圧をモデル燃料蒸気分圧ｐＨＣとして計算するステップ（ステップ２６及び２７）と、
−  既知の、気体の状態方程式を用いて、タンクシステム（１）内の温度、体積、空気の密度係数、及び空気の質量から、空気の分圧をモデル空気分圧ｐａｉｒとして計算するステップ（ステップ３０及び３１）と、
−  平衡蒸気圧ｐＨＣｅｑｕｉとモデル燃料蒸気分圧ｐＨＣとの間のずれを決定するステップ（ステップ２２）と、
−  前記の決定されたずれから燃料の蒸発率を決定するステップ（ステップ２３）と、
−  既知の絞り方程式を用いて、前もって定めておくことの出来る漏れ部分の大きさと、モデル燃料蒸気分圧ｐＨＣ及びモデル空気分圧ｐａｉｒのそれぞれとから、ＨＣ漏れ質量流量及び空気漏れ質量流量をそれぞれモデルＨＣ漏れ質量流量及びモデル空気漏れ質量流量として計算するステップ（ステップ２８）と、
−  燃料の蒸発率とモデルＨＣ漏れ質量流量との差を決定するステップ（ステップ２４）と、
−  前記の決定された差を時間に対して積分して蒸気の形での燃料（ＨＣ）の前記質量を求めるステップ（ステップ２５）と、
−  大気圧から平衡蒸気圧ｐＨＣｅｑｕｉを差し引いて空気の分圧の初期値を求めるステップと、
−  空気の分圧の初期値から空気の初期質量を求め、初期質量にモデル空気漏れ質量流量を時間に対して積分して得られた値を加えてタンクシステム（１）内の前記空気の質量を求めるステップ（ステップ２９）と、
を含む方法。
【請求項２】
前もって定めておくことの出来る漏れ部分の大きさは、直径が０．１ｍｍから０．８ｍｍまでの漏れに対応していることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前もって定めておくことの出来る漏れ部分の大きさは、直径が０．３ｍｍから０．６ｍｍまでの漏れに対応していることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前もって定めておくことの出来る漏れ部分の大きさは、直径が０．５ｍｍの漏れに対応していることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
タンクシステム内の温度の、測定および見積の少なくともいずれか一方が行われることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
燃料の蒸気圧の変化が温度に基づいて考慮されることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
蒸気圧の変化が、少なくとも二つの燃料について温度と関連させて保存されており、一つの変化が選択され且つ考慮されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
上記の変化の選択が、特定の燃料への逆推理を可能にする複数の要因の考慮によって行われることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記の要因が、燃料揮発性、燃料品質、動的負荷交替の際の排気ガス値、スタート時のエンジン特性、季節、地理的場所及び周囲温度変化のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
外部原因による圧力変動が自然の圧力変動であることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
外部原因による圧力変動が別の圧力源によって引き起こされることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
計算機或いは制御装置の上で実行されると、上記請求項１から１１のいずれかの方法に記載されたすべてのステップを実行するコンピュータプログラム。
【請求項１３】
コンピュータ或いは制御装置の上で実行されると、請求項１から１１のいずれかに記載の方法を実施する、機械読み取り可能な媒体の上に記憶されたプログラムコードを備えているコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は外部原因による圧力変動に対する反応としてのタンクシステム内の圧力変化から漏れの存在が推定される、特に自動車の、タンクシステム内の漏れの検出のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な市場、例えばアメリカ合衆国、カナダ、及び韓国、については、立法機関は既に、燃料排出に関して可能性のある発生源を検出し且つ可能であれば除去するためにタンク内の或いはタンクシステム内の非密閉性（漏れ）の検出を要求している。そのための既存の方法はしばしば、外的圧力変動に対する反応としてタンクシステム内に発生する圧力変化の検出をベースとしている。外的圧力変動は周囲条件、例えば温度変動、によって引き起こされるか或いは意図的な介入によって引き起こされ得る。タンク漏れがあると弁が閉じられている状態の下で、上記の様にしてタンクシステム内に引き起こされた負圧或いは正圧が徐々に上昇或いは下降する；何故なら漏れを通じて周囲の空気がタンク内へ流入することが出来るからである。かくして簡単な圧力測定によってタンク内の或いは全タンクシステム内での漏れの存在が確認される。その様な圧力変化は例えば燃料タンク内に配置された圧力センサによって検出される。
【０００３】
例えばシステム内に負圧が生み出されることがあり、その際にはタンク或いは活性炭フィルタと吸気管との間のタンクエア抜き弁の開弁によってアイドリング中に吸気管の中に生じていた負圧により燃料蒸気がタンクシステムから吸引されることがある。気密なタンクシステムの場合には生み出された負圧は弁が閉じられていれば比較的長い時間タンク内或いはタンクシステム内に留まっている。非気密性或いは漏れがあるとこの負圧はより迅速に弱められるので、圧力センサを用いて検出された圧力上昇或いは負圧の弱まりからこの非気密性の存在を推定することが出来る。
【０００４】
別の方法では漏れの検出のためにタンク内の正圧或いは負圧が例えば電動ポンプによって作り出される。この場合には圧力降下或いは圧力上昇の速度が例えばセンサを用いて直接的に或いはポンプの電力消費量の観察から間接的に決定され、そこから漏れが推定される。更に、タンクをフューエルカット状態時に閉塞し、自然の温度変動がどれだけ対応する圧力変動をもたらすかを観察すると云うことも可能である。確かめられた圧力変化に応じてタンクシステム中の非気密性或いは漏れを推定することが出来る。
【０００５】
しかしながら正圧を、例えばタンク内容物の加温によって、気密性のテストのために利用することは、燃料を含むガス或いは蒸気がもし非気密性があると活性炭フィルタを通らずに環境中へ流出してしまう恐れがあると云う、決定的な欠点を持っている。従って例えばＤＥ １００ １２ ７７８ Ａ１ は気密テストの実施の際に全体の温度或いは蒸気温度を考慮する様にしている。これによって環境中の対応する圧力に対する正圧が燃料タンクシステム内で予想されるか否かと云う予測が行われる。予想される場合には気密性テストは実施されず燃料蒸気は活性炭フィルタを通して捕捉される。
【０００６】
タンク内の圧力が変化されると云う、技術水準に基づくこの様な漏れ検出方法は、この方法の実施の間に同時に温度の影響による追加の圧力変化が生じると云うことによって、漏れの検出が狂ってしまうと云う問題に付きまとわれている。温度変動は膨張或いは圧縮並びに燃料の液相からガス相への蒸発或いはガス相から液相への凝縮に起因していることがある。その様な追加的作用が漏れ診断の精度を低下させる。その結果、最悪なケースでは、存在している漏れを検出し損ったり或いは気密なシステムであるにも係わらず漏れていると誤診断してしまうことがある。
【０００７】
漏れ診断が自然の温度変動によって引き起こされる圧力変化に基づいている技術水準による方法の場合、この温度変動は一般に定量的（quantitative）には考慮されない。むしろタンク内の圧力変化が一定の変動幅をオーバーしたか否かと云う様に、専ら総括的に考慮される。ここからシステムの気密性が推定される。定められた変動幅がオーバーされていなければ、漏れの存在を推定することが出来る。自然の温度変動は非常に様々であるから、この場合には漏れの検出域に非常に大きな許容差が生まれる。
【０００８】
ドイツ公開公報 ＤＥ １０１ ４３ ３２７ Ａ１ は漏れ診断の際に既に燃料の蒸発に対する温度の影響を考慮して、燃料温度に依存した修正値をその方法の中に取り入れている。
【０００９】
現在の法的基準値は直径０．５ｍｍの漏れの検出を要求している。このことは、診断のための閾値を、理想的には漏れ検出閾が例えばおよそ０．３５ｍｍとなる様に定める可能性を開いた。漏れ検出閾が上方に向かって移動している実際の条件の下でも、０．５ｍｍの漏れは矢張り確実に検出される。逆のケースの場合、即ち検出閾が下へ向かって移動していると云う条件の下でも、０．０ｍｍの漏れ、即ち気密なシステム、は矢張り気密であると検出される。
【００１０】
しかしながら、とりわけ、様々なハイブリッド車で採用されている様な複数の部分から成るタンクシステムの場合には、現在要求されている検出閾は問題となり得る。例えば二つの部分から成るタンクシステムの場合には両方の部分スペースがそれぞれ漏れについて診断されなければならない。この場合には０．５ｍｍと云う値は全ての漏れの合計に対する限界値と云うことになる。部分スペースに対する漏れ診断はそれ故０．５ｍｍよりももっと厳しい値で行わなければならない。温度変動に基づく漏れ検出閾の非常に大きな変動を伴っている漏れの検出のための既知の方法は従って、とりわけその様なシステムが確実な診断を許す場合にはあまり適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】独国特許出願公開第１００１２７７８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０１４３３２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は従って、技術水準から生じる上述の様な欠点を免れた、漏れの検出のための方法を作ることを課題としている。とりわけその方法は、タンクシステム内の非気密性の確実で信頼性のある診断を可能にするために、変化する環境条件に起因する、漏れの検出の変動幅を縮小するべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
とりわけ自動車の、タンクシステムの漏れの検出のためのこの発明に基づく方法は外部原因による圧力変動に対する反応としてのタンクシステム内の圧力変化から漏れの存在を推定する。この外的圧力変動は変化する周囲条件或いは意図的な介入によって引き起こされ得る。この発明によればその際にはタンクシステム内の温度の影響が考慮される。その際前もって定めておくことの出来る漏れ大きさに対してタンクシステム内で予想される圧力変化が温度に応じて決定され且つ予想される圧力変化との実際の圧力変化の比較から漏れの存在が推定される。この方法は従来の方法で可能であるよりも、漏れ診断のより高い感度（分離度）を持つ、タンクシステム内の漏れの遥かにより正確で且つより信頼性のある検出を可能にする。この方法の実施の際には温度が考慮されると云うことによって温度依存の体積変化、とりわけ膨張又は圧縮、並びに蒸発による或いは燃料蒸気の凝縮による燃料の凝集状態の変化、の定量的な把握が可能となる。従来の方法の場合には、この影響をそれに対応した閾値の適用許容差によって考慮することが必要である。この発明に基づく方法の場合にはこの影響が直接この方法の実施或いは評価の中へ取り入れられるので、漏れ診断のより高い感度（分離度）が達成される。漏れ検出閾値はこの発明に基づく方法によれば通常の、或いは法的に要求されている０．５ｍｍの閾値よりもはっきりと下方へ引き下げることが出来る。このことはとりわけ複数の部分から成るタンクシステムの場合には有利となる；何故ならその中の個々の部分スペースの中ではそれ等の部分スペースの数に応じてより低い閾値によって診断されなければならないからである。将来恐らく法律によって要求されるより低い閾値でもこの発明によれば何の問題も無く確実に診断することが出来るであろう。
【００１４】
予想される圧力変化の決定のために好ましくは少なくとも以下の諸ステップが備えられている。先ず燃料（ＨＣ）蒸気の平衡蒸気圧が、与えられた温度、即ち実際の温度の下での分圧として求められる。温度に応じて何れの燃料の場合でも燃料蒸気（ガス相）と液相との間に平衡状態が生じる。換言すると、ここでの、平衡状態とは、或る一定温度においてはタンク内の蒸気（ガス相）の燃料と液相の燃料の割合が一定となる、即ち平衡となる状態である。この平衡蒸気圧ｐＨＣｅｑｕｉは何れの燃料の場合でも温度の関数として表される。温度に対する平衡蒸気圧の依存関係に基づいて既知の温度の下での平衡蒸気圧が求められる。この理論的平衡蒸気圧ｐＨＣｅｑｕｉと実際の蒸気圧との間には一般にずれがある。最初の加算ポイントでｐＨＣｅｑｕｉとモデル化された分圧（以下、「モデル分圧」という。）ｐＨＣとの間のずれが求められる。モデル分圧ｐＨＣは燃料の実際の蒸気圧を反映し、即ち燃料（ＨＣ）蒸気の実際の分圧を表している。別のステップでは燃料の蒸発率が求められる。これは好ましくは蒸発率は本質的にｐＨＣｅｑｕｉとｐＨＣとのずれに比例していると云う仮定に基づいて行われる。
【００１５】
想定された漏れによってタンクシステムから流れ出るＨＣ質量を考慮するために、別の合計ポイントで正味蒸発率が上のステップで求められた蒸発率とモデル化されたＨＣ漏れ流質量流量（以下、「モデルＨＣ漏れ流質量流量」という。）との間の差として決定される。正味蒸発率を時間について積分することによって蒸気状のＨＣ質量が求められる。蒸気状のＨＣ質量はタンクシステム内或いはタンク容器内の燃料のガス相を表している。蒸発率とＨＣ漏れ流のどちらが大きいかに応じて、ＨＣ質量の時間的変化は正又は負となる。与えられたタンクシステムの容積、即ち実際のタンクシステムの容積を考慮し、且つ与えられた温度、即ち実際の温度の下で並びに密度係数を考慮しながら、蒸気状のＨＣ質量から分圧ｐＨＣを求めることが出来、この分圧ｐＨＣはモデル分圧ｐＨＣとして上記のステップの中でｐＨＣｅｑｕｉとモデル分圧ｐＨＣとの間のずれの決定のために取り入れられる。
【００１６】
分圧ｐＨＣの変化のモデル化と同様にして空気の分圧ｐａｉｒの変化も求められる。その際簡単化の方策として、タンク内の空気質量の変化のモデル化のために漏れ質量流だけは考慮されなければならないが、追加の蒸発或いは凝縮の項は考慮されなくても良いと云うことが明らかとなる。好ましくは空気漏れ流を考慮しながら初期空気流を時間について積分し、それによって容器内、とりわけタンクシステム内、の総空気質量を求めることが望ましい。容積が分かっており且つ温度が分かっている時には密度係数を考慮しつつ総空気質量から空気の分圧ｐａｉｒが計算され、この空気の分圧は前もって定めておくことの出来る大きさの漏れを通る総流出質量の計算の中に取り入れられる。
【００１７】
こうして空気とＨＣのモデル分圧を用いると、モデル総圧力が両方の分圧の和として得られる。モデル化された或いは又代わりのやり方として測定された総圧力から熱力学の既知の方法を用いて、前もって定めておくことの出来る漏れ大きさの時の漏れ質量流量を計算することが出来る。漏れ質量流を空気成分とＨＣ成分に分割するためには、空気とＨＣ蒸気がタンク内で十分に均一に混合されており、部分質量流が分圧から導き出すことの出来る質量濃度に対応していると云うことが前提として仮定される。
【００１８】
モデル化された漏れ流のＨＣ成分は正味蒸発率の決定のために蒸発率とモデルＨＣ漏れ流質量流量との間の差として上述のように援用される。
【００１９】
次いで正常なシステム（ｉ．Ｏ．システム）或いはエラーの検出のために、モデル総圧力が測定された総圧力と比較される。ここで（タンク内が正圧と云う代表的な例で）測定された圧力上昇が定められた漏れ大きさと云う仮定の下にモデル化された圧力上昇よりも緩やかである時には、そのことから、計算のために仮定された漏れ大きさよりも大きな漏れが存在していると云うことを推定することが出来る。逆に、測定された圧力上昇がモデル化された圧力上昇よりも速い時にはより小さな漏れが存在しているか或いは理想的な場合には全く漏れは存在していないと云うことを推定することが出来る。（その様なタンクシステムではめったに見られないことではあるが）負圧の場合には推論の仕方が丁度逆になる：即ち、実際の漏れ大きさが計算の際に仮定されたものよりも大きい時には、空気が外部からタンク内へ流入するので、実際の負圧はモデル化されたよりも緩やかに生み出される。漏れがより小さなタンクの場合にはそれとは逆に負圧はモデル化された計算によるよりも速く生み出される；何故なら外部から流入する空気量がより少なくなるからである。
【００２０】
この方法では、温度が分かっており且つ燃料の蒸発率と実際の或いはモデル化された蒸気圧の平衡蒸気圧のずれとの間に上述の様な比例関係があれば、定められた漏れ大きさに対して予想される圧力の時間的変化が計算される、と云う閉じた計算アルゴリズムが使われている。定められた漏れ大きさに対して予想されるこの圧力変化が実際の測定された圧力変化と比較される。実際の圧力変化が計算によって求められた圧力変化よりも小さいか或いは大きいかに応じて、計算の基礎となった漏れ大きさよりも大きいか或いは小さい漏れを推定することが出来る。
【００２１】
その様な閉じた方法の場合には周知のごとく、初期条件を知ることが必要である。この初期条件について実際に近い値を手に入れるためには、定められた境界条件の下で（例えばこの車が比較的長い時間停車されていて、大きな温度変動はなかった時）、タンクシステムがその平衡状態に近い状態にあると云うことが前提として仮定される。これによって計算の始めに分圧ｐＨＣが平衡蒸気圧ｐＨＣｅｑｕｉに等しいと考えることが出来る。すると空気の分圧ｐａｉｒは測定された総圧力とＨＣ平衡蒸気圧との差として得られる。かくして閉じたアルゴリズムのための初期条件が知られる。
【００２２】
この発明に基づく方法の或る好ましい実施態様では前もって定めておくことの出来る漏れ大きさは直径０．１ｍｍから０．８ｍｍまで、好ましくは０．３ｍｍから０．６ｍｍまでの漏れに対応している。特にこの前もって与えて置くことの出来る漏れ大きさは直径が０．５ｍｍとすることが好ましい。０．５ｍｍの直径は現在法的に要求されているタンク漏れの診断のための閾値に対応している。とりわけ複数の部分から成るタンクシステムの場合には、より低い閾値、例えば直径０．３ｍｍ、を計算の基礎に用いる方が好ましいことがある。
【００２３】
この発明に基づく方法の或る好ましい実施態様ではこの発明に従って考慮される温度がタンクシステム内で測定される。そのために好ましくは適当な温度センサが備えられる。代わりのやり方として或いは追加としてタンクシステム内の温度が見積もられることもある。これは例えば、熱データのバランスシートを反映している、対応するモデルを用いることによって行うことが出来る。タンクシステム内の温度の測定によれば温度は場合によってはより正確に又より高い信頼性をもって検出出来る。適当なモデルを用いる温度の見積りはタンクシステム内に他のセンサ装置、とりわけ温度センサ、を必要としないと云う利点を持っている。適当な制御装置の中で行うことの出来るこの温度の見積りに際して、この発明に基づく方法の場合には、タンクシステム内に、圧力変化の検出のために備えられる圧力センサだけしか必要ではない。実際の圧力変化は一つ又は複数の通常の圧力センサを用いて検出することが出来る。
【００２４】
別の好ましい実施態様では外気温がタンクシステム内の温度の確定のために援用される。この発明に基づくタンク漏れ診断は実施は好ましくは、場合によっては外気温に対するタンクシステムの温度適合を可能にするために、外気温の測定の後に好ましくは例えば約１時間の時間遅延を置いて実施される。
【００２５】
この発明に基づく方法の或る好ましい実施態様では予想される圧力変化の決定のために温度の関数としての燃料の蒸気圧の変化が考慮される。例えばこの燃料蒸気圧曲線の動きは制御装置の中に記憶されていて呼び出される。代表的な燃料の蒸気圧力曲線を使用するととりわけ有利となる。その場合代表的な燃料としてはとりわけ、この方法が漏れの検出のために実施される時に自動車の中で用いられることが予想される燃料とすると良い。
【００２６】
幾つかの燃料について複数の蒸気圧曲線或いは温度の関数としての蒸気圧の変化が記憶されているととりわけ有利となる。この実施態様によればその際に適切な蒸気圧曲線が選び出されてこの発明に基づく方法のために考慮される。好ましくは、実際にその自動車で用いられているか或いはそれに最も近い燃料の蒸気圧曲線が選び出されて考慮される。様々な燃料の特性は、この発明によって把握されるタンクシステム内の圧力変化の観点から見ると、互いにはっきりと異なっていることがある。このことは漏れの検出の際して不正確さをもたらすことがある。従ってこの発明によれば、この発明に基づく方法の中で実際に用いられる燃料の蒸気圧力曲線が援用されると云う形で、様々な燃料のこの異なる特性が考慮される。対応する蒸気圧力曲線の選択は様々な基準に基づいて行うことが出来る。例えばその時々の燃料の識別は通常の方法によって行うことが出来、次いでこの情報を用いて対応する蒸気圧曲線が選び出される。
【００２７】
特に好ましい或る実施態様ではこのために燃料揮発性が確定され且つこの基準に基づいて対応する曲線が選び出される。例えば冬用と夏用の燃料では一般に異なっている燃料の揮発性を考慮することには特別な利点がある；何故ならその時々の燃料の揮発性はこの発明に基づいて把握されたタンクシステム内の圧力変化の場合には少なからぬ影響を与えるからである。別の実施態様では燃料の識別は例えば燃料品質センサを用いて、動的負荷交替の際の排気ガス値の特性（過渡負荷変動）或いはスタート時のエンジン特性（始動適応）に基づいて決定することが出来る。その時々に用いられている燃料を逆推理することを可能にする別のやり方に、季節の考慮、例えば衛星システムを介した車の地理的位置の考慮、或いは周囲温度の長期的変化の観察がある。
【００２８】
この発明に基づく方法の或る好ましい実施態様では外的原因による圧力変動は自然の圧力変動、それ故別の圧力源に依らない圧力変動である。その例には変動する周囲圧力がある。別の好ましい実施態様では外的原因による圧力変動は、例えばタンクの中へポンプで送り込まれる（正圧）か或いはガスがタンクから吸い出される（負圧）と云う形で、別の圧力源によって引き起こされる。タンクシステム内の負圧は例えばアイドリングの際に内燃機関の吸気管内で支配的な負圧によって獲得される。対応する正或いは負の質量流はとりわけ有利にこの発明に基づく方法の中で考慮される。
【００２９】
本発明は更に、計算装置、例えば制御装置、の上で走らせられるとこの方法の上述のステップを実行するコンピュータプログラムを含んでいる。最後に本発明は、プログラムがコンピュータ或いは制御装置の上で実行されると、上述の方法を実行するための、機械読み取り可能な媒体の上に記憶されているプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品を含んでいる。この発明に基づくタンクシステム内の漏れの検出のための或いは車におけるタンク漏れ診断のためのコンピュータプログラム或いはコンピュータプログラム製品は対応する制御装置の中でとりわけ有利に実行される。
【００３０】
本発明のその他の利点及びメルクマールは実施例と関連している以下の図面の説明から明らかとなる。その際様々なメルクマールはそれぞれそれ自体として或いは互いに組み合わせて実現されることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１はこの発明に基づく方法の実施のためのタンクシステムの略図を示す。
【図２】図２この発明に基づく方法の一つの好ましい実施態様に基づく予想される圧力変化の決定のためのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１に示されているタンクシステム１は内燃機関２を含んでおり、この内燃機関には吸気管３と燃料計量手段４を通して燃料がタンク５から供給される。気化した燃料、即ちタンク５からの燃料蒸気は活性炭フィルタ６の中で捕捉されて蓄えられる。タンクエア抜き弁７を開くことによって、蓄えられていた燃料蒸気を吸気管３を通して内燃機関２に送り込むことが出来る。そのために開かれた止め弁８を通して新気が吸入され、この新気が発生した圧力状態によって活性炭フィルタ６を通って流れ、この活性炭フィルタ６が燃料蒸気を捕捉して内燃機関２に送り込む。弁７及び８の制御のために制御装置９が備えられている。センサ１０を通じて制御装置９に、例えば、回転数、負荷、及び場合によってはその他のパラメータ等、内燃機関２の運転状態を表す信号が送られる。排気ガス管１２の中の排気ガスセンサ１１を通じて排気ガスに関する信号が更に制御装置９へ送られる。圧力センサ１３は、例えばタンク５内の、タンクエア抜きシステム内の圧力を表す信号を作り出す。この発明によれば、タンク５内或いはタンクシステム内に生じる、外部原因による圧力変動に対する反応としての圧力変化が、予想される圧力変化と比較され、タンクシステム１内の漏れの存在が推定される。外部原因による圧力変動は変化する周囲条件によって或いは意図的な介入によって引き起こすことが出来る。例えば弁８を閉じて弁７を開くことによって内燃機関２の吸気管３の中で支配的な負圧により燃料蒸気をタンクシステム、とりわけタンク５と活性炭フィルタ６から吸引することが出来るので、タンクエア抜きシステム内に負圧が生じる。定められた負圧レベルが到達された時に、弁７を閉じることによってタンクエア抜きシステムが閉じられる。圧力センサ１３を通じて、時間の経過の中でこの負圧がどれだけ又どの位の速度で緩和されるかと云うことが観察される。実際の圧力変化と比較される、予想される圧力変動を求める際にはタンクシステム内の温度の影響が考慮される。このために好ましくはタンクシステム内に温度センサ１４が備えられている。別の実施態様では温度センサはないが、温度は、とりわけ制御装置９の中で行われる、見積りを通じて求められる。制御装置９には、この発明によれば密閉性検査の診断結果を表示することの出来るエラーランプ１５が割当てられている。
【００３３】
図２に示されている計算モデルの中のブロックはタンク内で予想される圧力変化を温度に応じて決定するために実施されることの出来る諸ステップを示している。これ等のステップは好ましくは自動車の制御装置の中で実施される。出発点は、一つ或いは複数の燃料の蒸気圧力曲線、従って特定の燃料に関する温度の関数としての蒸気圧力の変化である。場合によっては、実際に用いられている燃料の特性に対応しているか或いはそれに最も近い蒸気圧力曲線を複数の蒸気圧力曲線から選び出すことが出来る。ステップ２１ではこの蒸気圧曲線から、与えられた温度、即ち実際の温度に基づいて、燃料蒸気の平衡蒸気圧ｐＨＣｅｑｕｉが求められる。なお、燃料蒸気の平衡蒸気圧ｐＨＣｅｑｕｉは、定められた境界条件の下で（例えばこの車が比較的長い時間停車されていて、大きな温度変動はなかった時）、先に説明した平衡状態に近い状態にあるときの、燃料（ＨＣ）蒸気の蒸気圧である。ステップ２２では平衡蒸気圧ｐＨＣｅｑｕｉとモデル分圧ｐＨＣの差が求められる。モデル分圧ｐＨＣは次に記載されるステップ２６から２７までの中で求められる。平衡からのずれに応じた蒸気形成強さを表している蒸発定数、例えば０．２５ｇ／ｈＰａｈを考慮しながらステップ２３でｐＨＣｅｑｕｉとｐＨＣの間の差或いはずれからその燃料の蒸発率が求められる。これは、蒸発率或いは凝縮率が平衡状態からの蒸気圧の隔たり、即ち実際の蒸気圧の理論平衡蒸気圧ｐＨＣｅｑｕｉからの偏差に比例している（直線的モデル）と云う前提のもとに行われる。この蒸発率からステップ２４で正味蒸発率の決定のためにモデルＨＣ漏れ質量流量が差し引かれる。モデルＨＣ漏れ質量流量の形成は後のステップ２８で説明される。ステップ２５でこの差を時間について積分することからガス相での総ＨＣ質量が求められる。ガス相でのこの総ＨＣ質量から一般的なガス方程式、即ち既知の気体の状態方程式を用いてステップ２６と２７で体積と温度が分かっている時に且つ密度係数を考慮しながら分圧ｐＨＣが計算される。この分圧がステップ２２の中に入力値として送り込まれる。分圧ｐＨＣと分圧ｐａｉｒ（分圧ｐａｉｒの計算についてはステップ２９から３１までで説明される）から、それ等の和としてタンク内の総圧力が求められる。ｐＨＣと分圧ｐａｉｒを用いて、前もって定めておくことの出来る漏れ大きさ、例えば直径０．３ｍｍ又は０．５ｍｍの漏れの場合、ステップ２８で、どんな質量流量ＨＣ（ＨＣ漏れ流）とどんな質量流量空気（空気漏れ流）がこの漏れから流出するか、或いはどれだけ多くの空気が、負圧の場合、即ちタンク内の圧力が外側の圧力より低い場合にこの漏れの中へ流入するかと云うことが計算される。定められた大きさの漏れを通る質量流量の計算は当業者には既知であり且つ例えばいわゆる絞り方程式（Drosselgleichung、throttle equation）に基づいて求めることが出来る。漏れ質量流量のＨＣ成分（ＨＣ漏れ流）はステップ２４での差の計算に取り入れられる。ステップ２９において、大きな温度変動がない比較的長い停止状態の後のタンクシステムが少なくとも平衡に近い状態における空気の初期質量と、或る時間当たりの空気の漏れ流量を時間積分して得られた値とを加えることにより、積分の終わりの時点におけるタンク内の空気の総質量が求められる。ステップ３０及び３１では空気質量から一般的なガス方程式を通して再び温度と体積と密度係数を考慮しながら空気の分圧ｐａｉｒが計算される。計算された空気の分圧ｐａｉｒはステップ２８へ送られる。
【００３４】
その様な再帰的計算アルゴリズム（recursive calculation algorithm）のためには、計算の初めに初期条件、このケースの場合にはＨＣと空気の分圧、を知ることが必要である。そのために例えば、大きな温度変動が行われない比較的長い停止状態の後は、タンクシステムは少なくとも平衡に近い状態にあると云うことが前提として仮定される。これによって初期条件ｐＨＣとしてｐＨＣｅｑｕｉに等しいと仮定することが出来、このｐＨＣｅｑｕｉはステップ２１で制御装置の中に格納されているデータセットと測定された或いはモデル化されたタンク内の温度から計算される。タンク内の総圧力は換気されたタンクの場合には通常、大気圧から生じる。閉じられたタンクシステムの場合には総圧力は例えば圧力センサ或いはポンプの電力消費を通じて求めることが出来る。かくして空気の分圧の初期値は把握された総圧力とｐＨＣの初期値との差として得られる。
【００３５】
この様にすることによって、仮定された漏れ大きさの場合に予想される圧力変化が計算される。この計算は実際の温度を考慮しながら行われる。実際の温度は例えばタンク内の温度測定から或いは温度の見積りから上述の様にして求められる。計算された値、即ちｐＨＣとｐａｉｒとの和の時間的変化、が測定された圧力変化の値と比較される。これによって閾値として仮定された漏れ大きさ以上の漏れの存在の逆推理を可能にする。例えば直径０．３ｍｍの漏れ大きさが閾値として検出されなければならないと云う時には、計算方法が０．３ｍｍの漏れ大きさを考慮しつつ適用される。システム内が正圧の場合に測定された圧力勾配がモデル化された圧力勾配よりも大きい場合には、実際には０．３ｍｍの漏れに対応する値よりも少ない量のガス損失が漏れを通して生じていると云うことが推定される。それ故このシステムは正常（ｉ．Ｏ．）であると識別することが出来る。システム内が負圧の場合に、測定された圧力勾配が０．３ｍｍを用いてモデル化された圧力勾配よりも小さい場合には、より少ないガスが漏れを通して流入していると推定することが出来るので、正常なシステム（ｉ．Ｏ．システム）であると判定することが出来る。それに対して上述の二つのケースのそれぞれ論理的に反対の場合には、システムに仮定されている０．３ｍｍよりも大きな漏れがあると判定することが出来る。
【００３６】
図２に示されている計算モデルは自然の圧力変動、従ってシステム内への空気質量流量或いはガス質量流量の流入或いは流出を含んでいない圧力変動、を前提としている。しかしながらこの方法は、システム内のガスの流入或いは流出をもたらす別個の圧力源に対しても適用される。正圧を生み出すために空気がタンク或いはタンクシステム内へポンプで送り込まれる場合には、プラスの記号を持つ追加の空気質量流がステップ２９に基づく積分器の中で考慮される。負圧を生み出すためにガスがシステムから吸引される場合には、負の記号を持つ空気成分或いはＨＣ成分がステップ２５及び２９の中の二つの積分器の中で考慮される。
【００３７】
ステップ２１の中で用いられた蒸気圧力曲線は代表的な燃料の場合の温度の関数としての蒸気圧力の変化を反映することが出来る。特別に有利な別の実施態様ではこの場所に二つ又はそれ以上の燃料蒸気圧力曲線を格納しておくことが出来る。この方法の実施のためにはこれ等の蒸気圧力曲線の中から、実際に用いられている燃料の特性を再現しているか或いはその特性に最も近い圧力曲線が選び出される。その時々に適当な燃料圧力曲線の選択は好ましくは実際に用いられた燃料の確定に基づいて行われる。この確定は用いられている燃料の特徴を示している具体的な大きさ、に基づいて、例えば燃料品質或いは燃料揮発性の測定によって行われる。更に燃料は動的負荷交替の際（過渡補償）には排気ガス値の特性、例えば空気特性値ラムダに基づいて或いはスタート時の内燃機関の挙動（始動適応）によって検出或いは確定することが出来る。その上様々な間接的事実から、例えば季節から、車の地理的場所から、或いは周囲温度の長期的変化から使用されている燃料を推定することが出来る。
【符号の説明】
【００３８】
１  タンクシステム
２  内燃機関
３  吸気管
４  燃料計量手段
５  タンク
６  活性炭フィルタ
７  タンクエア抜き弁
８  止め弁
９  制御装置
１０  センサ
１１  排気ガスセンサ
１２  排気ガス管
１３  圧力センサ
１４  温度センサ
１５  エラーランプ
【図１】
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【図２】
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