用于检查燃料箱通风阀功能的方法

摘要

本发明涉及一种用于检查燃料箱通风阀(11)的功能的方法，所述燃料箱通风阀位于内燃机(1)进气系统(10)和燃料箱(2)或者燃料蒸气存储器(5)之间，在所述方法中，所述燃料箱通风阀(11)在所述内燃机(1)工作期间被多次开启并在经过短的开启时间之后再次关闭，在多次开启和关闭期间记录与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的至少一个参数的时间曲线。为了甚至在待监测参数的幅值极小和/或存在时间差的情况下都能够可靠地检查燃料箱通风阀(11)的功能，根据本发明提出，对该参数的时间曲线的一阶导数进行分析。

权利要求

1.一种用于检查燃料箱通风阀功能的方法，所述燃料箱通风阀位于内燃机进气系统和燃料箱或者燃料蒸气存储器之间，在所述方法中，所述燃料箱通风阀在所述内燃机工作期间被多次开启并在经过短的开启时间之后再次关闭；在多次开启和关闭期间记录与所述燃料箱通风阀的开启状态有关的至少一个参数的时间曲线，其特征在于，对所述参数的时间曲线的一阶导数进行分析，其中，为进行所述分析，求出所述一阶导数的相邻过零点之间的时间间隔(Δt)，并将所述时间间隔(Δt)与所述燃料箱通风阀(11)的对应的开启时间和/或关闭时间加以比较。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述时间间隔(Δt)和所述对应的开启时间和/或关闭时间之间的差值的绝对值(|D|)与一阈值(S)进行比较。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所述差值的绝对值(|D|)总是或者几乎总是低于所述阈值(S)，则推断出所述燃料箱通风阀(11)功能正常。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所述差值的绝对值(|D|)经常超过所述阈值(S)，则推断认为所述燃料箱通风阀(11)功能不正常。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在记录与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的参数时，所述燃料箱通风阀(11)的依次的开启时间和关闭时间保持固定不变的比例。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在记录与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的参数时，所述燃料箱通风阀(11)的依次的开启时间和关闭时间的比例为1∶1。

7.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在记录与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的参数时，所述燃料箱通风阀(11)的开启时间和关闭时间是变化的。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述燃料箱通风阀(11)的开启时间和/或关闭时间根据流经内燃机(1)进气系统(10)的瞬时的空气质量流量而改变。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述燃料箱通风阀(11)的开启时间和/或关闭时间按照特殊模型改变。

10.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，监测与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的多个参数的时间曲线，并分析所述多个参数的时间曲线的一阶导数。

11.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述燃料箱通风阀(11)的在所述内燃机(1)工作期间的开启和关闭以及对与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的参数的时间曲线的监测都在恒定的工况下进行。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述燃料箱通风阀(11)的开启和关闭以及对与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的参数的时间曲线的监测都在所述内燃机(1)的怠速运转下进行。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述燃料箱通风阀(11)的开启和关闭以及对与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的参数的时间曲线的监测都在负载状况下进行。

14.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的参数是在内燃机(1)排气系统(17)中测得的燃料空气比。

15.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的参数是在内燃机(1)进气系统(10)中测得的进气管压力。

16.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的参数是节气门控制器的输出信号。

17.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述与所述燃料箱通风阀(11)的开启状态有关的参数是混合气调节器的输出信号。

说明书

用于检查燃料箱通风阀功能的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于检查燃料箱通风阀功能的方法。

背景技术

[0002] 为了防止燃料蒸气从以汽油来驱动其内燃机的机动车的燃料箱逸出到外部环境中去，在大多数国家地区中都为这种机动车规定了燃料箱通风系统，借助于该燃料箱通风系统为燃料箱通风并将燃料蒸气从燃料箱送入内燃机的进气系统(Ansaugtrakt)中，以便在该内燃机中燃烧。该燃料箱通风系统包括与燃料箱连通的至少一个燃料蒸气存储器(其形式为装填有活性炭的储存容器)，可将空气从外部环境经该燃料蒸气存储器吸入该内燃机的进气系统中以使活性炭再生。为了开始再生，打开位于燃料蒸气存储器和进气系统之间的连接管路内的再生阀，该再生阀通常被称为燃料箱通风阀并且一般情况下是关闭的。由于在燃料箱通风阀出现故障或缺陷时无法对活性炭进行再生，所以必须定期检查燃料箱通风阀的功能是否正常，以便尽早发现故障或缺陷，从而通过更换该燃料箱通风阀来避免燃料蒸气逸出到外部环境中去。

[0003] 这种用于检查燃料箱通风阀功能的方法例如已经由DE 10043071A1、DE10324813A1、DE 102005049068A1和DE 102006034807A1公开。在由DE 10324813A1公开的前述类型的方法中，燃料箱通风阀在内燃机的工作状态下被多次开启，以便将所存储的燃料蒸气从燃料蒸气存储器输送给内燃机，并检测燃料空气比控制回路对该燃料箱通风阀的开启所做出的反应，以便由此推断出该燃料箱通风阀的功能情况。

[0004] 在DE 10324813A1所述的方法中，与燃料箱通风阀的开启状态有关的参数通常是内燃机排气流中的燃料空气比，所述燃料空气比可借助于λ传感器来测量和分析。由于在燃料箱通风阀开启时将额外的燃料空气混合物送入进气系统中，进而用于燃烧，因此短时间地改变了排气流中的λ值。

[0005] 当然除了排气流中的燃料空气比之外，也可监测其他的系统参数或者控制参数，例如在开启以及关闭燃料箱通风阀时监测内燃机进气系统中的进气管压力的变化，或者根据DE 10043071A1监测经过节气门前后的能流(Energiestrom)的变化，所述能流是流经节气门的空气和该空气在与燃料混合之后的燃烧效率之间的乘积。

[0006] 通常将这种变化与一阈值加以比较，其中，如果该变化超过了该阈值，则推断出燃料箱通风阀的功能是正常的；而如果该变化未超过该阈值，则认为该功能不正常或者存在故障。

[0007] 大多情况下在内燃机的怠速运转/空载运转情况下检查燃料箱通风阀的功能，在怠速运转时在较长时期内存在恒定的工况，这简化了对待监测参数的分析。当然，根据DE 102005049068A1，功能检查也可在主动的燃料箱通风工作期间进行，或者根据DE10324813A1在负载状况下进行，在后一种情况下优选负载低的工作状态，这是因为在这种情况下工况的改变动态性较弱。

[0008] 根据内燃机的负载状态和待监测的参数，所述待监测参数的变化将在燃料箱通风阀开启之后以或多或少的时间偏差跟随进行。

[0009] 这些方法的共同之处在于，待监测参数(例如排气流中的燃料空气比或者进气管压力)可能具有非常小的幅值，这一点连同在燃料箱通风阀的开启与待监测参数的改变之间存在时间偏差一起，使得对所述待监测参数的检测变得极为困难，或甚至完全不能进行。

发明内容

[0010] 由此出发，本发明的目的在于，这样改善开头所述类型的方法，使得即使在待监测参数的幅值极小和/或存在时间偏差的情况下，仍然能够可靠地检查燃料箱通风阀的功能。

[0011] 根据本发明，该目的这样实现，即，分析所述参数的时间曲线的一阶导数，其中，根据本发明一优选实施方式，求出该一阶导数的相邻过零点之间的时间间隔，并将该时间间隔与燃料箱通风阀的对应的开启时间和/或关闭时间加以比较，其中适当的是，将该时间间隔与对应的开启时间和/或关闭时间的差值和一预定阈值进行比较。

[0012] 本发明基于这样的想法，即，在燃料箱通风阀功能正常时，在在短的时间间隔内反复多次地连续开启和关闭的情况下，待监测参数在与开启过程数和关闭过程数相对应的极大值和极小值之间波动，其中极小值各自对应于燃料箱通风阀开启的时间点，而极大值各自对应于燃料箱通风阀关闭的时间点，或者反之。由于这些极小值和极大值与待监测参数的一阶导数的过零点重合，因此这意味着，两个相邻过零点之间的时间间隔相当精确地对应于燃料箱通风阀的相应的开启时间和关闭时间。结果是，待监测参数的一阶导数的相邻过零点之间的时间间隔，与功能正常的燃料箱通风阀的开启时间和关闭时间具有很大程度的一致性，从而在将该时间间隔与对应的开启时间和关闭时间相比较时，不会超过预定的阈值。

[0013] 如果与此相反，在故障或缺陷情况下该燃料箱通风阀不再能开启或者不再能关闭，则待监测参数的时间曲线中的极大值和极小值、进而该参数的一阶导数的相邻过零点之间的时间间隔与控制燃料箱通风阀开启或者关闭的时间点之间就不存在可测量的关联关系。这意味着，在将待监测参数的一阶导数的相邻过零点之间的时间间隔与燃料箱通风阀的受控制的开启时间以及关闭时间进行比较时，经常出现超过预定阈值的情况。

[0014] 与始终分析待监测参数本身而不是其一阶导数的已知方法相比，本发明的方法皮实(robust)得多。此外，本发明方法还提供了在内燃机的负载状态下也能执行功能检查的可能性，而已知的那些方法不能或者在极为有限的条件下才能在内燃机的负载状态下执行燃料箱通风阀的功能检查。这尤其是在具有混合驱动装置和自动起停系统的机动车中是有利的，在这种机动车中内燃机在停车状态或者在低负载的行驶状态下将停止工作，这使得无法在怠速运转或者在低负载情况下检查燃料箱通风阀的功能。

[0015] 本发明方法的另一个优点在于，仅需要极小的应用开销，这是因为待监测参数的一阶导数的相邻过零点之间的、用于进行分析的时间间隔与在控制系统中被选择用于控制内燃机的控制器参数或者控制器数据无关，而在已知的那些方法中，在控制器参数或者控制器数据改变之后必须重新确定用于与待监测参数进行比较的阈值。

[0016] 根据本发明的一种优选的实施方式，如此选择燃料箱通风阀的开启时间，使得所述开启时间与关闭时间保持预定的比值。如果有利地将该比值选择为等于1∶1，也就是说开启时间与关闭时间相当，则可求出待监测参数的一阶导数的任意一对相邻过零点，并将其与燃料箱通风阀的开启时间加以比较。

[0017] 此外，这种做法的优点在于，不是由极大值或者极小值引起的而是由单调上升或者下降的曲线段局部斜率为零引起的可能出现的一阶导数的过零点，由于所求出的相邻过零点之间的时间间隔的偏差可被轻易地识别为异常测值，并在分析时被忽略。当然，为了识别不是真实的极小值或者极大值的一阶导数的过零点，在分析时也可使用待监测参数的二阶导数。

[0018] 如果将该比值选择为不等于1∶1，则必须筛选出这样一些过零点对，在所述过零点对之间燃料箱通风阀是关闭的，当然由于关闭时间和开启时间间隔不同这同样也是毫无困难的。

[0019] 为了保证忽略异常测值，本发明另一有利实施方式规定，反复多次地将一阶导数的相邻过零点之间的时间间隔与燃料箱通风阀的开启时间进行比较，其中，仅当出现如下情况时才认为该燃料箱通风阀功能不正常，即，当所求出的时间间隔与对应的开启时间和/或关闭时间之间的差值的平均值超过阈值时，或者当单个差值超过该阈值的幅度超过预定的极限值时。

[0020] 也就是说，当所求出的时间间隔与燃料箱通风阀的对应的开启时间和/或关闭时间之间的差值总是或者几乎总是低于预定阈值时，有利地推断出该燃料箱通风阀功能正常；而当所求出的时间间隔与燃料箱通风阀的对应的开启时间和/或关闭时间之间的差值经常超过预定阈值时，推断出该燃料箱通风阀功能不正常。

[0021] 本发明的另一个优选实施方式规定，燃料箱通风阀的开启时间和/或关闭时间按照预定模型/式样(Muster)进行改变，以便在开启时间和/或关闭时间与所记录的参数之间存在时间差的情况下，能够更为简单地将开启时间和/或关闭时间与所记录的参数或者其一阶导数对应起来。另外，该燃料箱通风阀的开启时间和/或关闭时间有利地根据流经进气系统的空气质量流量而改变。

[0022] 为了改进该方法的精确度，不是记录与燃料箱通风阀的开启状态有关的一个参数的时间曲线，而是记录多个这样的参数的时间曲线，并分析它们的一阶导数。

[0023] 燃料箱通风阀的在内燃机工作期间的开启和关闭以及对与燃料箱通风阀的开启状态有关的一个或多个参数的时间曲线的记录有利地仅在恒定的工况下进行，当然这也可在怠速运转和在负载状况下进行。

[0024] 与燃料箱通风阀的开启状态有关的参数优选是在内燃机排气系统(Abgastrakt)中测得的燃料空气比，当然例如也可以是在内燃机进气系统中测得的进气管压力、节气门控制器的输出信号或者混合气调节器(Gemischregler)的输出信号。

附图说明

[0025] 下面结合图中所示实施例更详细地说明本发明。附图中：

[0026] 图1示意性示出了机动车内燃机，该机动车具有燃料箱和燃料箱通风系统；

[0027] 图2示出用于对燃料箱通风系统的燃料箱通风阀的功能进行检查的方法的流程图；

[0028] 图3示出通过测量得出的燃料箱通风阀的开、关时间与一取决于开启状态的参数及其一阶导数之间的关系。

具体实施方式

[0029] 图1示意性示出了机动车的内燃机1，从燃料箱2向该内燃机1供应汽油。燃料箱2具有燃料箱通风系统3，该燃料箱通风系统包括通过燃料箱通风管路4与燃料箱2相连接的燃料蒸气存储器5和设置在燃料蒸气存储器5内的活性炭6。活性炭6用于收集燃料蒸气，这些燃料蒸气在燃料箱2内积聚在液态的燃料7上方，随后通过燃料箱通风管路4进入燃料蒸气存储器5中。

[0030] 为使活性炭6能够再生，燃料蒸气存储器5通过再生管路8与内燃机1进气系统10的进气管9相连接。再生管路8包括可控的燃料箱通风阀11，燃料箱通风阀11的执行机构12经由信号线路13与燃料箱通风系统3的再生及诊断模块14相连接，该再生及诊断模块14用于再生活性炭6和检查燃料箱通风阀11的功能。

[0031] 为再生活性炭6，诊断模块14开启燃料箱通风阀11，以便将空气从外部环境经燃料蒸气存储器5吸入进气管9内(如图1箭头R所示)，此时由活性炭6存储的燃料蒸气被交给所吸入的外界空气，并与其一起供给用于在内燃机1中燃烧。

[0032] 为检查燃料箱通风阀11的功能，诊断模块14经由另一信号线路15与内燃机1排气系统17中的λ传感器16相连接，借助于该λ传感器16持续地测量排气系统17中的燃料空气比。λ传感器16的输出信号不断地发送到诊断模块14，在诊断模块14中对该输出信号进行分析以检查燃料箱通风阀11的功能。

[0033] 下面结合图2说明所述用于检查燃料箱通风阀11功能的方法。

[0034] 在第一步骤S1中开始功能检查后，在第二步骤S2中检查内燃机1是否以恒定的工况工作。如果答案是否定的，则在第三步骤S3中断该功能检查，并在预定时长之后重新开始步骤S1。

[0035] 如果内燃机1是以恒定的工况工作的，则在第四步骤S4中在诊断模块14的控制之下根据当前的空气质量流量按照特殊模型短时间地反复开启和关闭燃料箱通风阀11。此时，由诊断模块14记录阀11的交替的开启时间和关闭时间，如图3矩形曲线I所示，其中，数值100％代表完全打开的燃料箱通风阀11，而数值0％代表完全关闭的燃料箱通风阀11。在图3所示的模型中，燃料箱通风阀11的通过双箭头18示例性地示出的开启时间与后续的相应关闭时间的时间比为1∶1。

[0036] 在反复开启和关闭燃料箱通风阀11期间，在进行第四步骤S4的同时，在第五步骤S5中在诊断模块14中记录由λ传感器16发送的输出信号，该输出信号带有在排气流中所测得的燃料空气比，如图3的曲线II所示。

[0037] 为了进行分析，在后续的第六步骤S6中由诊断模块14计算曲线II的一阶导数，也就是说计算在反复开启和关闭燃料箱通风阀11期间所记录的排气流中的燃料空气比的一阶导数，该导数在图3中通过曲线III来表示。

[0038] 在计算一阶导数之后，在第七步骤S7中计算该一阶导数的过零点，在这些过零点处曲线II的斜率为零。在图3中除了一个过零点19——该过零点19对应于沿曲线II的一上升段的、局部斜率为零的点——之外，这些在图3中位于水平时间轴t上并分别通过一圆圈来表示的过零点在水平时间轴t的方向上以很高的相关度与曲线II的燃料空气比的极大值和极小值重合。

[0039] 随后在第八步骤S8中，由诊断模块14求出每两个相邻过零点之间的时间间隔Δt，并在第九步骤S9中再次判断内燃机1是否在恒定的工况下工作。如果工况发生了变化，则在第十步骤S10中中断功能检查，并在预定时长之后返回步骤S1重新开始；如果工况是恒定未变的，则在步骤S11中将所求出的一阶导数的相邻过零点之间的时间间隔Δt与燃料箱通风阀11的对应的开启时间加以比较。

[0040] 为了将所求出的一阶导数的相邻过零点之间的时间间隔Δt与燃料箱通风阀11的开启时间加以比较，在步骤S11中分别求出燃料箱通风阀11的开启时间与一阶导数的两个相邻过零点之间的对应的时间间隔Δt之差D，在此可通过开启时间和关闭时间的特殊模型来确定这种对应关系，所述特殊模型包括略长以及略短的开启和关闭时间，如图3所示。

[0041] 在接下来的第十二步骤S12中，求出该差D的绝对值|D|，并确定该绝对值|D|是大于还是小于预定的阈值S，即，确定|D|＞S还是|D|＜S。

[0042] 在多次重复步骤S2至S12之后，如果所述绝对值经常超过所述阈值，则在步骤S13中推断出燃料箱通风阀存在故障；而如果在步骤S12中得到的、所述差的绝对值从未或者仅极少几次超过所述阈值，则在步骤S14中推断出燃料箱通风阀11是功能正常的。

[0043] 附图标记列表：

[0044] 1内燃机

[0045] 2燃料箱

[0046] 3燃料箱通风系统

[0047] 4燃料箱通风管路

[0048] 5燃料蒸气存储器

[0049] 6活性炭

[0050] 7液态燃料

[0051] 8再生管路

[0052] 9进气管

[0053] 10进气系统

[0054] 11燃料箱通风阀

[0055] 12执行机构

[0056] 13信号线路

[0057] 14诊断模块

[0058] 15信号线路

[0059] 16λ传感器

[0060] 17排气系统

[0061] 18双箭头-开启时间

[0062] 19过零点