(57)【要約】【課題】できるだけ短い診断時間で診断の信頼性にできるだけ高い尺度が提供されるように、特に自動車の燃料タンク装置タンク通気弁の機能性検査方法および制御装置を改良態様化する。【解決手段】過圧または負圧によりタンク装置の気密検査をするための圧力源（３０）が設けられ、およびタンク通気弁の機能性検査が圧力源の少なくとも１つの運転変数（１０２）に基づいて行われる、特に自動車のタンク装置内に配置され、制御ユニット（２１）により操作可能であり、および吸気管（１６）と結合されているタンク通気弁（２０）の機能性検査方法において、短い診断時間および診断の信頼性におけるできるだけ高い尺度を達成するために、タンク通気弁が開放または閉鎖操作され、および所定の圧力変化（１００、１０８）が行われるように、および圧力源の少なくとも１つの運転変数（１０２）が測定され、および測定運転変数から、タンク通気弁が機能的に開放ないし閉鎖するかどうかが推測されるように設計されている。【選択図】図１
2004536998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過圧または負圧によりタンク装置の気密検査をするための圧力源（３０）が設けられ、およびタンク通気弁（２０）の機能性検査が圧力源（３０）の少なくとも１つの運転変数（１０２）に基づいて行われる、特に自動車のタンク装置内に配置され、制御ユニット（２１）により操作可能であり、および吸気管（１６）と結合されているタンク通気弁（２０）の機能性検査方法において、
タンク通気弁（２０）が開放または閉鎖操作され、および所定の圧力変化（１００、１０８）が行われることと、および
圧力源（３０）の少なくとも１つの運転変数（１０２）が測定され、および測定運転変数（１０２）から、タンク通気弁（２０）が機能的に開放ないし閉鎖するかどうかが推測されることと、
を特徴とするタンク通気弁の機能性検査方法。
【請求項２】
タンク通気弁（２０）が閉鎖操作され（１１２）、および圧力源（３０）によりタンク通気装置内に所定の圧力上昇（１００）が行われ、この場合、圧力源（３０）の少なくとも１つの運転変数（１０２）が測定され、および測定運転変数（１０２）から、タンク通気弁（２０）が機能的に閉鎖するかどうかが推測されることと、および
タンク通気弁（２０）がそれに続いて開放操作され（１０６）、行われた圧力低下（１１０）において、圧力源（３０）の少なくとも１つの運転変数（１０２）が測定され、および測定運転変数（１０２）から、タンク通気弁（２０）が機能的に開放するかどうかが推測されることと、
を特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
タンク通気弁（２０）が開放操作され（１０６）、およびこのときタンク装置内に圧力低下（１０８）が行われ、この場合、圧力源（３０）の少なくとも１つの運転変数（１１０）が測定され、および測定運転変数（１１０）から、タンク通気弁（２０）が機能的に開放するかどうかが推測されることと、および
タンク通気弁（２０）がそれに続いて閉鎖操作され、行われた圧力上昇において、圧力源（３０）の少なくとも１つの運転変数が測定され、および測定運転変数から、タンク通気弁（２０）が機能的に閉鎖するかどうかが推測されることと、
を特徴とする請求項１の方法。
【請求項４】
圧力源（３０）のアイドリング（１０４）時における少なくとも１つの運転変数（アイドリング運転変数）が測定され、および運転変数の、アイドリング運転変数に対する相対変化から、タンク通気弁（２０）の機能性が推測されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの方法。
【請求項５】
過圧または負圧によりタンク装置の気密検査をするための圧力源（３０）が設けられ、およびタンク通気弁（２０）の機能性検査が圧力源（３０）の少なくとも１つの運転変数に基づいて行われる、特に自動車のタンク装置内に配置され、制御ユニット（２１）により操作可能であり、および吸気管（１６）と結合されているタンク通気弁（２０）の機能性検査方法において、
タンク通気弁（２０）が閉鎖操作され（２００）、この場合、圧力源（３０）が短時間作動され、およびこのとき圧力源（３０）のアイドリング時における少なくとも１つの運転変数（２０２）（アイドリング運転変数）が測定されることと、および
タンク通気弁（２０）がそれに続いて開放操作され（２０４）、および圧力源（３０）の少なくとも１つの運転変数（Ｉ＿Ｐｕｍｐｅ）の、アイドリング運転変数に対する相対変化から、タンク通気弁（２０）の機能性が推測されることと、
を特徴とするタンク通気弁の機能性検査方法。
【請求項６】
圧力源（３０）の少なくとも１つの運転変数が所定のしきい値（Ｉ＿Ｓｃｈｗ１、Ｉ＿Ｓｃｈｗ２）を超えるかまたは下回ったとき、タンク通気弁（２０）の機能性が推測されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの方法。
【請求項７】
所定の圧力変化が少なくとも２回実行されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの方法。
【請求項８】
少なくとも２回の圧力変化がそれぞれ異なるデューティ・レシオで行われ、および圧力源（３０）の少なくとも１つの運転変数の変化勾配から、タンク通気弁（２０）の定量的機能特性が推測されることを特徴とする請求項７の方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかの方法を実行するための制御装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれかの方法を実行するためのタンク漏れ診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれの独立請求項の上位概念に記載の、特に自動車の燃料タンク装置に配置されているタンク通気弁の機能性検査方法並びにこの方法を実行するための制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車内で使用されている最新の内燃機関は、既知のように、燃料貯蔵タンクと、並びに燃料貯蔵タンク内で形成される燃料蒸気のエミッションをモニタリングし且つ場合により防止するための制御装置とを有している。制御装置は、特に、場合により発生した燃料蒸気を活性炭トラップないし活性炭フィルタにより捕獲し且つ活性炭トラップ内に一時的に貯蔵するように働く。たいていの場合炭化水素蒸気である揮発性燃料蒸気は、例えば車両の給油過程の間に、またはタンク内の燃料温度の上昇およびそれに伴う燃料蒸気圧の上昇に基づいて形成される。
【０００３】
活性炭トラップの貯蔵能力はこのとき貯蔵された炭化水素の量の上昇と共に常に低下し、したがって、活性炭トラップをときどき再生すること、即ち貯蔵された炭化水素を活性炭トラップから再び放出させることが必要である。このために、活性炭トラップは、タンク通気弁（ＴＥＶ）を介して、燃焼空気の吸込みに使用される吸気管と結合され、絞り弁を介して内燃機関と結合されている。ＴＥＶの開放により、活性炭トラップと吸気管との間に圧力落差が発生し、圧力落差により、活性炭トラップ内に貯蔵されている炭化水素が吸気管内に供給され、これにより最終的に内燃機関内で燃焼され、したがって除害させることができる。
【０００４】
これに関連して、米国のようなある種の国における厳しい法規が内燃機関の運転において適用され、これにより、ガソリンのような揮発性燃料が使用される自動車は冒頭記載の制御装置を有し、制御装置は、タンクないし全体燃料タンク装置内に場合により存在する０．５ｍｍの開口サイズの非気密性（漏れ）を検出できることが必要である。
【０００５】
ここで、活性炭トラップの上記の再生は、ＴＥＶの機能に著しく依存している。したがって、ＴＥＶの機能が正常かどうかを定期的に検査する必要性がある。ＴＥＶの既知の第１の診断方法は、アイドリング時における十分に安定な作業点においてＴＥＶを駆動し且つ内燃機関に供給される混合物組成の変化並びに絞り弁を介してのエネルギー流れの変化を観察するように設計されている。この場合、上記のエネルギー流れは、絞り弁を介して供給される空気質量流量と点火角効率との積に対応する。したがって、この方法は高い吸気管負圧を前提とする。
【０００６】
既知の第２の方法により、診断はタンク装置の通常の気密検査の一部として行われる。このような方法は、例えば文献、米国特許第５３４９９３５号、米国特許第５８９０４７４号、米国特許第６１３１５５０号および米国特許第５８９８１０３号から既知である。これらにおいて、タンク装置にポンプにより過圧が与えられ、それに続く圧力経過の評価によって場合により漏れの存在が推測される。さらに、米国特許第５３４７９７１号から類似の方法が既知であり、この方法においては、タンク装置に並列に基準漏れが設けられ、基準漏れがあるときとないときとの測定比較により漏れの存在に関する判定が行われる。さらに、米国特許第５８９０４７４号から、気密検査において、ポンプの運転変数例えば電流消費量を使用することが既知である。この場合、ＴＥＶの機能診断のために、通常最初に、上記の基準漏れ方法に基づいて、タンク装置が気密であるかどうかが検査される。気密な状態から出発して、ＴＥＶが開放操作される。このとき顕著なポンプ電流低下が観察された場合、ＴＥＶは正常に機能していると想定される。
【０００７】
ＴＥＶの機能診断における上記の方法は時間を要する測定を必要とし、およびＴＥＶの正常な機能に関する定量的判定を行うことができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、診断時間をできるだけ短くし診断の信頼性をできるだけ高くするように、冒頭記載のタイプの方法および制御装置を改良態様化することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は独立請求項の特徴により解決される。本発明による方法の有利な形態並びに制御ユニットの改良態様が従属請求項に記載されている。
本発明は、タンク通気弁を開放または閉鎖操作し、所定の圧力変化を行わせ、このとき圧力源の少なくとも１つの運転変数を測定し、および測定運転変数から、タンク通気弁が機能的に開放ないし閉鎖するかどうかを推測することを提案する。
【００１０】
第１の変更態様においては、タンク通気弁が閉鎖操作され、および圧力源によりタンク通気装置内に所定の圧力上昇発生される。この場合、圧力源の少なくとも１つの運転変数が測定され、および測定運転変数から、場合により、タンク通気弁が機能的に閉鎖するかどうかが推測される。それに対応してタンク通気弁が機能的に開放するかどうかも推測可能にするために、タンク通気弁がそれに続いて開放操作され、行われた圧力低下において、圧力源の少なくとも１つの運転変数が測定される。
【００１１】
代替態様として、タンク通気弁が開放操作され、およびこのときタンク装置内に圧力低下が行われ、この場合、圧力源の少なくとも１つの運転変数が測定され、および測定運転変数から、タンク通気弁が機能的に開放するかどうかが推測されるように行われ、およびタンク通気弁がそれに続いて閉鎖操作され、行われた圧力上昇において、圧力源の少なくとも１つの運転変数が測定され、および測定運転変数から、場合により、タンク通気弁が機能的に閉鎖するかどうかが推測されるように行われてもよい。
【００１２】
第２の実施態様により、タンク通気弁が閉鎖操作され、および圧力源が最初に短時間作動される。この場合、圧力源のアイドリング運転変数が測定される。それに続いて、タンク装置が開放操作され、および圧力源の少なくとも１つの運転変数の、アイドリング運転変数に対する相対変化から、場合により、タンク通気弁の機能性が推測される。
【００１３】
提案されたこの方法は、冒頭記載の第１の方法とは異なり、吸気管負圧がきわめて小さいシステム例えばＶＶＴ（可変バルブ・タイミング）システムにおいても使用可能である。第２の方法として示された設計と異なり、この方法は、本来のＴＥＶ診断の手前に設けられる基準漏れ用ポンプおよび基準流れレベルに到達するまでのそれに続く圧力上昇を必要としない。これらに比較して、著しく短縮されたＴＥＶ診断時間、および同時に、より高い判定信頼性が提供される。特定の形態により、さらにＴＥＶの実際容積流量特性を介して定量的判定が可能となる。
【００１４】
本発明は、自動車技術においてのみならず、冒頭記載のようにそのタンク装置内に揮発性物質が満たされているあらゆる分野においても有利に使用可能であることは明らかである。例として、ここでは石油化学の分野のみを挙げておく。
【００１５】
以下に本発明を実施態様により詳細に説明するが、これから本発明の他の特徴および利点が明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１にブロック系統図の形式で示されている燃料タンク装置はタンク１０を含み、タンク１０はタンク接続配管１２を介して活性炭フィルタ１４と結合されている。（図示されていない）絞り弁を有する（図示されていない）内燃機関の吸気管１６は、同様に、活性炭フィルタ１４を介して、吸込配管１８を介して、およびタンク通気弁（ＴＥＶ）２０を介してタンク１０と結合されている。
【００１７】
内燃機関の運転中、またはタンク１０の給油時に、タンク内に揮発性炭化水素蒸気が発生し、揮発性炭化水素蒸気は配管１２を介して活性炭フィルタ１４内に到達し、および活性炭フィルタ内で既知のように可逆結合される。
【００１８】
制御ユニット２１により第１の電気制御ライン４０を介してタンク通気弁２０が一時的に開放操作され且つそれに対応して第２の制御ライン４２を介して切換弁３２が操作された場合、ここでフレッシュ・エア２２が周囲から活性炭フィルタ１４内を通過して吸い込まれ、この場合、活性炭フィルタ１４内に場合により蓄積されている燃料は吸込空気に放出され、この結果、活性炭フィルタ１４は再生される。
【００１９】
タンク１０ないし全体タンク装置の気密性を診断するために、活性炭フィルタ１４と結合された漏れ診断ユニット２８が設けられている。診断ユニット２８はベーン・ポンプ３０を含む。ポンプ３０の手前に上記の切換弁３２が設けられている。別の分岐配管３４内に基準漏れ３６が設けられている。基準漏れ３６はこの例においては磁石スライド弁３８により開閉される。基準漏れ３６のそれぞれの寸法は、測定それるべき漏れの大きさに対応するように選択されている。冒頭記載の米国法規制の場合、それによると基準漏れ３６は約０．５ｍｍの開口断面を有している。
【００２０】
切換弁３２は２つの切換位置を有している。第１の位置においては、ポンプ３０は活性炭フィルタ１４を介してタンク１０と圧力伝達可能に結合され、したがって外気をタンク１０内にポンプ移送する。フレッシュ・エアをタンク１０内にポンプ移送する間に、ポンプ３０の電流消費量が連続的に測定される。基準測定を実行するために、切換弁３２は完全に閉鎖され、これにより、磁石スライド弁３８によって、以後ポンプ３０の電流消費量は、基準漏れ３６の手前に形成される動圧に基づいて測定される。制御ユニット２１によるポンプ３０の操作並びに電流消費量データの読取りは、対応する制御ラインおよびデータ・ライン４４、４６を介して行われる。
【００２１】
図２および３は、本発明による方法の２つの異なる形態において発生するような、切換弁３２の制御電圧Ｕ＿ＵｍｓｃｈＶ、ＴＥＶ２０の操作、ポンプ電流ないしポンプ電流消費量Ｉ＿Ｐｕｍｐｅ並びにタンク装置内圧力ｐ＿Ｔａｎｋａｎｌａｇｅの時間線図を示す。
【００２２】
図２から明らかなように、ｔ１においてＵ＿ＵｍｓｃｈＶにより切換弁３２に通電されたのちにＴＥＶ２０が閉鎖操作されたとき、ポンプ３０によりタンク装置内に過圧１００が発生される。この場合、形成された背圧に基づいて同時に上昇するポンプ３０の電流消費量１０２が、連続的にまたは短い時間間隔で離散的に測定される。ここで、アイドリング電流から出発して、電流消費量１０２が、予め実験で決定された第１のしきい値Ｉ＿Ｓｃｈｗ１だけ上昇した場合、これと相関を有するタンク装置内の圧力上昇１００から、ＴＥＶ２０が正確に閉鎖するかどうかが推測される。この場合、少なくとも、閉鎖操作にもかかわらず最小値以上には開かれていない、したがって診断しきい値以下に開放されているＴＥＶ２０から出発されてもよい。
【００２３】
それに続いて、ＴＥＶ２０はｔ２において開放操作１０６され、これにより、ＴＥＶ２０が実際に開放したとき、タンク装置内に圧力低下１０８が形成され、したがってポンプ３０の電流消費量低下１１０が形成される。この低下の絶対値が同様に実験で決定された第２のしきい値Ｉ＿Ｓｃｈｗ２を超えた場合、ＴＥＶ２０が正確に開放するかどうかが推測される。
【００２４】
ＴＥＶ２０が閉鎖操作１１２ないし開放操作１０６されたときの圧力上昇１００および圧力低下１０８の上記のサイクルは、この例に示されているように、機能診断の精度を高めるために複数回反復されてもよい。即ち、ここでは、ｔ３とｔ４との間で第２の圧力上昇が行われ、およびそれに続いてｔ４とｔ５との間で再び圧力低下が行われる。
【００２５】
さらにＴＥＶ２０の正常な機能と正常でない機能との間の定量的区別をも可能にするために、ＴＥＶ２０が異なるデューティ・レシオで開放操作されてもよく、これにより、例えばポンプ３０の電流消費量Ｉ＿Ｐｕｍｐｅの時間勾配を測定することにより、ＴＥＶ２０内を貫流する質量流量ないし容積流量を計算することができる。この場合、既知のように、ΔＶ／ΔｔがΔｐ／Δｔに比例し且つΔｐ／Δｔが同様にΔＩ／Δｔに比例すること（ここでＶ＝流動容積、ｐ＝圧力、Ｉ＝電流消費量、ｔ＝時間）が利用されてもよい。
【００２６】
図３は第２の実施例を図２に類似の線図で示し、この線図においては、図２とは異なり、ＴＥＶ診断が負圧法により行われる。最初にＴＥＶ２０が閉鎖操作２００されたとき、ポンプ３０が短時間作動され、およびアイドリング２０２のもとでポンプ３０の電流消費量Ｉ＿Ｐｕｍｐｅが測定される。ｔ２においてＴＥＶ２０が開放操作２０４され、これにより、ＴＥＶ２０が実際に開放したときに存在する吸気管負圧に基づいて、タンク装置内に圧力低下２０６が設定される。ｔ３においてＴＥＶ２０を新たに閉鎖し且つポンプ３０を新たに作動したのち、測定アイドリング電流２０２との差からＴＥＶ２０の機能性が推測される。この実施例においても、サイクルが複数回反復されてもよく、この場合、上記のように、場合により異なるデューティ・レシオが使用されてもよい。
【００２７】
ＴＥＶ２０を診断するための上記の方法ステップは、制御ユニット２１の対応するプログラミングにより、例えば対応するプログラム・コードをＥＥＰＲＯＭ内にロードすることにより実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明により使用される方法ないし本発明による制御ユニットが使用される燃料タンク装置を示す。
【図２】図２は、第１の実施例により提供される制御信号およびこのとき得られる測定データを時間の関数として示す。
【図３】図３は、第２の実施例による図２に対応する線図を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１０    タンク
１２    タンク接続配管
１４    活性炭フィルタ
１６    吸気管
１８    吸気配管
２０    タンク通気弁
２１    制御ユニット
２２    フレッシュ・エア
２８    漏れ診断ユニット
３０    圧力源（ポンプ）
３２    切換弁
３４    分岐配管
３６    基準漏れ
３８    磁石スライド弁
４０、４２、４４    制御ライン
４６    データ・ライン
１００    圧力上昇
１０２    電流消費量上昇
１０４、２０２    アイドリング電流
１０６、２０４    開放操作
１０８、２０６    圧力低下
１１０    電流消費量低下
１１２、２００    閉鎖操作
Ｉ＿Ｐｕｍｐｅ    ポンプの電流消費量
Ｉ＿Ｓｃｈｗ１    第１のしきい値
Ｉ＿Ｓｃｈｗ２    第２のしきい値
ｐ＿Ｔａｎｋａｎｌａｇｅ    タンク装置内圧力
ＴＥＶ    タンク通気弁
Ｕ＿ＵｍｓｃｈＶ    制御電圧
【図２】
2004536998.tif 000003
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月22日(2003.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過圧または負圧によりタンク装置の気密検査をするための圧力源（３０）が設けられ、およびタンク通気弁（２０）の機能性検査が圧力源（３０）の少なくとも１つの電気運転変数（１０２）に基づいて行われる、特に自動車のタンク装置内に配置され、制御ユニット（２１）により操作可能であり、および吸気管（１６）と結合されているタンク通気弁（２０）の機能性検査方法において、
タンク通気弁（２０）が開放または閉鎖操作され、および所定の圧力変化（１００、１０８）が行われることと、および
圧力源（３０）の少なくとも１つの電気運転変数（１０２）が測定され、および測定電気運転変数（１０２）または少なくとも１つの測定電気運転変数（１０２）の変化から、タンク通気弁（２０）が機能的に開放ないし閉鎖するかどうかが推測されることと、
を特徴とするタンク通気弁の機能性検査方法。
【請求項２】
タンク通気弁（２０）が閉鎖操作され（１１２）、および圧力源（３０）によりタンク通気装置内に所定の圧力上昇（１００）が行われ、この場合、圧力源（３０）の少なくとも１つの電気運転変数（１０２）が測定され、および測定電気運転変数（１０２）から、タンク通気弁（２０）が機能的に閉鎖するかどうかが推測されることと、および
タンク通気弁（２０）がそれに続いて開放操作され（１０６）、行われた圧力低下（１１０）において、圧力源（３０）の少なくとも１つの電気運転変数（１０２）が測定され、および測定電気運転変数（１０２）から、タンク通気弁（２０）が機能的に開放するかどうかが推測されることと、
を特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
タンク通気弁（２０）が開放操作され（１０６）、およびこのときタンク装置内に圧力低下（１０８）が行われ、この場合、圧力源（３０）の少なくとも１つの電気運転変数（１１０）が測定され、および測定電気運転変数（１１０）から、タンク通気弁（２０）が機能的に開放するかどうかが推測されることと、および
タンク通気弁（２０）がそれに続いて閉鎖操作され、行われた圧力上昇において、圧力源（３０）の少なくとも１つの電気運転変数が測定され、および測定電気運転変数から、タンク通気弁（２０）が機能的に閉鎖するかどうかが推測されることと、
を特徴とする請求項１の方法。
【請求項４】
圧力源（３０）のアイドリング（１０４）時における少なくとも１つの電気運転変数（アイドリング運転変数）が測定され、および電気運転変数の、アイドリング運転変数に対する相対変化から、タンク通気弁（２０）の機能性が推測されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの方法。
【請求項５】
タンク通気弁（２０）が閉鎖操作され（２００）、この場合、圧力源（３０）が短時間作動され、およびこのとき圧力源（３０）のアイドリング時における少なくとも１つの電気運転変数（２０２）（アイドリング運転変数）が測定されることと、および
タンク通気弁（２０）がそれに続いて開放操作され（２０４）、および圧力源（３０）の少なくとも１つの電気運転変数（Ｉ＿Ｐｕｍｐｅ）の、アイドリング運転変数に対する相対変化から、タンク通気弁（２０）の機能性が推測されることと、
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかの方法。
【請求項６】
圧力源（３０）の少なくとも１つの電気運転変数が所定のしきい値（Ｉ＿Ｓｃｈｗ１、Ｉ＿Ｓｃｈｗ２）を超えるかまたは下回ったとき、タンク通気弁（２０）の機能性が推測されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの方法。
【請求項７】
所定の圧力変化が少なくとも２回実行されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの方法。
【請求項８】
少なくとも２回の圧力変化がそれぞれ異なるデューティ・レシオで行われ、および圧力源（３０）の少なくとも１つの電気運転変数の変化勾配から、タンク通気弁（２０）の定量的機能特性が推測されることを特徴とする請求項７の方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかの方法を実行するための制御装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれかの方法を実行するためのタンク漏れ診断装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【技術分野】
本発明は、それぞれの独立請求項の上位概念に記載の、特に自動車の燃料タンク装置に配置されているタンク通気弁の機能性検査方法並びにこの方法を実行するための制御装置に関するものである。
【背景技術】
自動車内で使用されている最新の内燃機関は、既知のように、燃料貯蔵タンクと、並びに燃料貯蔵タンク内で形成される燃料蒸気のエミッションをモニタリングし且つ場合により防止するための制御装置とを有している。制御装置は、特に、場合により発生した燃料蒸気を活性炭トラップないし活性炭フィルタにより捕獲し且つ活性炭トラップ内に一時的に貯蔵するように働く。たいていの場合炭化水素蒸気である揮発性燃料蒸気は、例えば車両の給油過程の間に、またはタンク内の燃料温度の上昇およびそれに伴う燃料蒸気圧の上昇に基づいて形成される。
活性炭トラップの貯蔵能力はこのとき貯蔵された炭化水素の量の上昇と共に常に低下し、したがって、活性炭トラップをときどき再生すること、即ち貯蔵された炭化水素を活性炭トラップから再び放出させることが必要である。このために、活性炭トラップは、タンク通気弁（ＴＥＶ）を介して、燃焼空気の吸込みに使用される吸気管と結合され、絞り弁を介して内燃機関と結合されている。ＴＥＶの開放により、活性炭トラップと吸気管との間に圧力落差が発生し、圧力落差により、活性炭トラップ内に貯蔵されている炭化水素が吸気管内に供給され、これにより最終的に内燃機関内で燃焼され、したがって除害させることができる。
これに関連して、米国のようなある種の国における厳しい法規が内燃機関の運転において適用され、これにより、ガソリンのような揮発性燃料が使用される自動車は冒頭記載の制御装置を有し、制御装置は、タンクないし全体燃料タンク装置内に場合により存在する０．５ｍｍの開口サイズの非気密性（漏れ）を検出できることが必要である。
ここで、活性炭トラップの上記の再生は、ＴＥＶの機能に著しく依存している。したがって、ＴＥＶの機能が正常かどうかを定期的に検査する必要性がある。ＴＥＶの既知の第１の診断方法は、アイドリング時における十分に安定な作業点においてＴＥＶを駆動し且つ内燃機関に供給される混合物組成の変化並びに絞り弁を介してのエネルギー流れの変化を観察するように設計されている。この場合、上記のエネルギー流れは、絞り弁を介して供給される空気質量流量と点火角効率との積に対応する。したがって、この方法は高い吸気管負圧を前提とする。
既知の第２の方法により、診断はタンク装置の通常の気密検査の一部として行われる。このような方法は、例えば文献、米国特許第５３４９９３５号、ドイツ特許公開第１９６３６４３１．０号、ドイツ特許公開第１９８０９３８４．５号およびドイツ特許公開第１９６２５７０２号から既知である。これらにおいて、タンク装置にポンプにより過圧が与えられ、それに続く圧力経過の評価によって場合により漏れの存在が推測される。さらに、日本特許出願第平６−１７３８３７号および米国特許第５３４７９７１号から類似の方法が既知であり、この方法においては、タンク装置に並列に基準漏れが設けられ、基準漏れがあるときとないときとの測定比較により漏れの存在に関する判定が行われる。さらに、ドイツ特許公開第１９６３６４３１．０号から、気密検査において、ポンプの電気運転変数例えば電流消費量または電力消費量を使用することが既知である。この場合、ＴＥＶの機能診断のために、通常最初に、上記の基準漏れ方法に基づいて、タンク装置が気密であるかどうかが検査される。気密な状態から出発して、ＴＥＶが開放操作される。このとき顕著なポンプ電流低下が観察された場合、ＴＥＶは正常に機能していると想定される。
ＴＥＶの機能診断における上記の方法は時間を要する測定を必要とし、およびＴＥＶの正常な機能に関する定量的判定を行うことができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、診断時間をできるだけ短くし診断の信頼性をできるだけ高くするように、冒頭記載のタイプの方法および制御装置を改良態様化することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
この課題は独立請求項の特徴により解決される。本発明による方法の有利な形態並びに制御ユニットの改良態様が従属請求項に記載されている。
本発明は、タンク通気弁を開放または閉鎖操作し、所定の圧力変化を行わせ、このとき圧力源の少なくとも１つの電気運転変数（電流消費量、電力消費量等）を測定し、および測定電気運転変数から、タンク通気弁が機能的に開放ないし閉鎖するかどうかを推測することを提案する。
第１の変更態様においては、タンク通気弁が閉鎖操作され、および圧力源によりタンク通気装置内に所定の圧力上昇発生される。この場合、圧力源の少なくとも１つの電気運転変数が測定され、および測定電気運転変数から、場合により、タンク通気弁が機能的に閉鎖するかどうかが推測される。それに対応してタンク通気弁が機能的に開放するかどうかも推測可能にするために、タンク通気弁がそれに続いて開放操作され、行われた圧力低下において、圧力源の少なくとも１つの電気運転変数が測定される。
代替態様として、タンク通気弁が開放操作され、およびこのときタンク装置内に圧力低下が行われ、この場合、圧力源の少なくとも１つの電気運転変数が測定され、および測定電気運転変数から、タンク通気弁が機能的に開放するかどうかが推測されるように行われ、およびタンク通気弁がそれに続いて閉鎖操作され、行われた圧力上昇において、圧力源の少なくとも１つの電気運転変数が測定され、および測定電気運転変数から、場合により、タンク通気弁が機能的に閉鎖するかどうかが推測されるように行われてもよい。
第２の実施態様により、タンク通気弁が閉鎖操作され、および圧力源が最初に短時間作動される。この場合、圧力源のアイドリング運転変数が測定される。それに続いて、タンク装置が開放操作され、および圧力源の少なくとも１つの電気運転変数の、アイドリング運転変数に対する相対変化から、場合により、タンク通気弁の機能性が推測される。
提案されたこの方法は、冒頭記載の第１の方法とは異なり、吸気管負圧がきわめて小さいシステム例えばＶＶＴ（可変バルブ・タイミング）システムにおいても使用可能である。第２の方法として示された設計と異なり、この方法は、本来のＴＥＶ診断の手前に設けられる基準漏れ用ポンプおよび基準流れレベルに到達するまでのそれに続く圧力上昇を必要としない。これらに比較して、著しく短縮されたＴＥＶ診断時間、および同時に、より高い判定信頼性が提供される。特定の形態により、さらにＴＥＶの実際容積流量特性を介して定量的判定が可能となる。
本発明は、自動車技術においてのみならず、冒頭記載のようにそのタンク装置内に揮発性物質が満たされているあらゆる分野においても有利に使用可能であることは明らかである。例として、ここでは石油化学の分野のみを挙げておく。
以下に本発明を実施態様により詳細に説明するが、これから本発明の他の特徴および利点が明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
図１にブロック系統図の形式で示されている燃料タンク装置はタンク１０を含み、タンク１０はタンク接続配管１２を介して活性炭フィルタ１４と結合されている。（図示されていない）絞り弁を有する（図示されていない）内燃機関の吸気管１６は、同様に、活性炭フィルタ１４を介して、吸込配管１８を介して、およびタンク通気弁（ＴＥＶ）２０を介してタンク１０と結合されている。
内燃機関の運転中、またはタンク１０の給油時に、タンク内に揮発性炭化水素蒸気が発生し、揮発性炭化水素蒸気は配管１２を介して活性炭フィルタ１４内に到達し、および活性炭フィルタ内で既知のように可逆結合される。
制御ユニット２１により第１の電気制御ライン４０を介してタンク通気弁２０が一時的に開放操作され且つそれに対応して第２の制御ライン４２を介して切換弁３２が操作された場合、ここでフレッシュ・エア２２が周囲から活性炭フィルタ１４内を通過して吸い込まれ、この場合、活性炭フィルタ１４内に場合により蓄積されている燃料は吸込空気に放出され、この結果、活性炭フィルタ１４は再生される。
タンク１０ないし全体タンク装置の気密性を診断するために、活性炭フィルタ１４と結合された漏れ診断ユニット２８が設けられている。診断ユニット２８はベーン・ポンプ３０を含む。ポンプ３０の手前に上記の切換弁３２が設けられている。別の分岐配管３４内に基準漏れ３６が設けられている。基準漏れ３６はこの例においては磁石スライド弁３８により開閉される。基準漏れ３６のそれぞれの寸法は、測定それるべき漏れの大きさに対応するように選択されている。冒頭記載の米国法規制の場合、それによると基準漏れ３６は約０．５ｍｍの開口断面を有している。
切換弁３２は２つの切換位置を有している。第１の位置においては、ポンプ３０は活性炭フィルタ１４を介してタンク１０と圧力伝達可能に結合され、したがって外気をタンク１０内にポンプ移送する。フレッシュ・エアをタンク１０内にポンプ移送する間に、ポンプ３０の電流消費量が連続的に測定される。基準測定を実行するために、切換弁３２は完全に閉鎖され、これにより、磁石スライド弁３８によって、以後ポンプ３０の電流消費量は、基準漏れ３６の手前に形成される動圧に基づいて測定される。制御ユニット２１によるポンプ３０の操作並びに電流消費量データの読取りは、対応する制御ラインおよびデータ・ライン４４、４６を介して行われる。
図２および３は、本発明による方法の２つの異なる形態において発生するような、切換弁３２の制御電圧Ｕ＿ＵｍｓｃｈＶ、ＴＥＶ２０の操作、ポンプ電流ないしポンプ電流消費量Ｉ＿Ｐｕｍｐｅ並びにタンク装置内圧力ｐ＿Ｔａｎｋａｎｌａｇｅの時間線図を示す。
図２から明らかなように、ｔ１においてＵ＿ＵｍｓｃｈＶにより切換弁３２に通電されたのちにＴＥＶ２０が閉鎖操作されたとき、ポンプ３０によりタンク装置内に過圧１００が発生される。この場合、形成された背圧に基づいて同時に上昇するポンプ３０の電流消費量１０２が、連続的にまたは短い時間間隔で離散的に測定される。ここで、アイドリング電流から出発して、電流消費量１０２が、予め実験で決定された第１のしきい値Ｉ＿Ｓｃｈｗ１だけ上昇した場合、これと相関を有するタンク装置内の圧力上昇１００から、ＴＥＶ２０が正確に閉鎖するかどうかが推測される。この場合、少なくとも、閉鎖操作にもかかわらず最小値以上には開かれていない、したがって診断しきい値以下に開放されているＴＥＶ２０から出発されてもよい。
それに続いて、ＴＥＶ２０はｔ２において開放操作１０６され、これにより、ＴＥＶ２０が実際に開放したとき、タンク装置内に圧力低下１０８が形成され、したがってポンプ３０の電流消費量低下１１０が形成される。この低下の絶対値が同様に実験で決定された第２のしきい値Ｉ＿Ｓｃｈｗ２を超えた場合、ＴＥＶ２０が正確に開放するかどうかが推測される。
ＴＥＶ２０が閉鎖操作１１２ないし開放操作１０６されたときの圧力上昇１００および圧力低下１０８の上記のサイクルは、この例に示されているように、機能診断の精度を高めるために複数回反復されてもよい。即ち、ここでは、ｔ３とｔ４との間で第２の圧力上昇が行われ、およびそれに続いてｔ４とｔ５との間で再び圧力低下が行われる。
さらにＴＥＶ２０の正常な機能と正常でない機能との間の定量的区別をも可能にするために、ＴＥＶ２０が異なるデューティ・レシオで開放操作されてもよく、これにより、例えばポンプ３０の電流消費量Ｉ＿Ｐｕｍｐｅの時間勾配を測定することにより、ＴＥＶ２０内を貫流する質量流量ないし容積流量を計算することができる。この場合、既知のように、ΔＶ／ΔｔがΔｐ／Δｔに比例し且つΔｐ／Δｔが同様にΔＩ／Δｔに比例すること（ここでＶ＝流動容積、ｐ＝圧力、Ｉ＝電流消費量、ｔ＝時間）が利用されてもよい。
図３は第２の実施例を図２に類似の線図で示し、この線図においては、図２とは異なり、ＴＥＶ診断が負圧法により行われる。最初にＴＥＶ２０が閉鎖操作２００されたとき、ポンプ３０が短時間作動され、およびアイドリング２０２のもとでポンプ３０の電流消費量Ｉ＿Ｐｕｍｐｅが測定される。ｔ２においてＴＥＶ２０が開放操作２０４され、これにより、ＴＥＶ２０が実際に開放したときに存在する吸気管負圧に基づいて、タンク装置内に圧力低下２０６が設定される。ｔ３においてＴＥＶ２０を新たに閉鎖し且つポンプ３０を新たに作動したのち、測定アイドリング電流２０２との差からＴＥＶ２０の機能性が推測される。この実施例においても、サイクルが複数回反復されてもよく、この場合、上記のように、場合により異なるデューティ・レシオが使用されてもよい。
ＴＥＶ２０を診断するための上記の方法ステップは、制御ユニット２１の対応するプログラミングにより、例えば対応するプログラム・コードをＥＥＰＲＯＭ内にロードすることにより実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明により使用される方法ないし本発明による制御ユニットが使用される燃料タンク装置を示す。
【図２】図２は、第１の実施例により提供される制御信号およびこのとき得られる測定データを時間の関数として示す。
【図３】図３は、第２の実施例による図２に対応する線図を示す。
【符号の説明】
１０    タンク
１２    タンク接続配管
１４    活性炭フィルタ
１６    吸気管
１８    吸気配管
２０    タンク通気弁
２１    制御ユニット
２２    フレッシュ・エア
２８    漏れ診断ユニット
３０    圧力源（ポンプ）
３２    切換弁
３４    分岐配管
３６    基準漏れ
３８    磁石スライド弁
４０、４２、４４    制御ライン
４６    データ・ライン
１００    圧力上昇
１０２    電流消費量上昇
１０４、２０２    アイドリング電流
１０６、２０４    開放操作
１０８、２０６    圧力低下
１１０    電流消費量低下
１１２、２００    閉鎖操作
Ｉ＿Ｐｕｍｐｅ    ポンプの電流消費量
Ｉ＿Ｓｃｈｗ１    第１のしきい値
Ｉ＿Ｓｃｈｗ２    第２のしきい値
ｐ＿Ｔａｎｋａｎｌａｇｅ    タンク装置内圧力
ＴＥＶ    タンク通気弁
Ｕ＿ＵｍｓｃｈＶ    制御電圧




【国際調査報告】
2004536998.tif 000026
2004536998.tif 000027
2004536998.tif 000028
2004536998.tif 000029