CN102330622A - 用于燃料箱的通风装置以及用于运行通风装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的燃料箱(12)的通风装置(10)，所述通风装置(10)具有至少一个用于储存和释放来自所述燃料箱(12)的气态碳氢化合物的过滤器(20)。检测装置(26)用于检测所述至少一个过滤器(20)的气态碳氢化合物的吸附程度。控制装置(32)设计成，使所述机动车的所述内燃机(22)启动以便使所述至少一个过滤器(20、20’)再生。这样便能够避免气态碳氢化合物不希望地从通风装置(10)中逸出。此外，本发明还涉及一种用于运行这种用于机动车的燃料箱(12)的通风装置(10)的方法。

Description

用于燃料箱的通风装置以及用于运行通风装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的燃料箱的通风装置。所述通风装置包括至少一个用于储存和释放来自所述燃料箱的气态碳氢化合物的过滤器。借助一检测装置可以检测所述至少一个过滤器的气态碳氢化合物的吸附程度/充载程度(Beladung)。控制装置用于控制机动车的内燃机。此外，本发明还涉及一种用于运行这种通风装置的方法。
背景技术
由DE 100 01 060 C1已知前述类型的通风装置。其中一活性炭容器与燃料箱联接，并储存来自燃料箱的气态碳氢化合物。活性炭容器设有两个用于确定活性炭的吸附程度的HC传感器。所确定的值被传递到一电子的发动机控制单元。活性炭容器的再生管道具有燃料箱通风阀。在从箱通风阀通向内燃机的进气系统的管道中设有阀和隔膜泵。当HC传感器检测出活性炭的特定吸附程度时，打开所述阀且所述隔膜泵负责向吸入新鲜空气的内燃机充入附加的空气燃料混合物。发动机控制单元负责对箱通风阀进行相应的节拍式控制/周期式控制(Taktung)并控制内燃机以仍然保持特定的空燃比。
DE 10 2008 016 079 A1描述了一种用于机动车的燃料容器的通风装置，其中通风管道使燃料箱与第一活性炭过滤器连接，该第一活性炭过滤器在给燃料箱加燃料时吸收从燃料箱排出的燃料蒸气。同样通过通风管道与燃料箱连接的第二活性炭过滤器则当机动车行驶或停止时吸收燃料蒸气。在这两个活性炭过滤器上游设有一布置在通风管道中的换向阀，该转换阀选择性地允许燃料箱通过第一活性炭过滤器或通过第二活性炭过滤器通风。在此，例如当燃料箱盖被打开或加油枪被插入燃料箱的填充管时致动换向阀。
US 5 111 795 A同样描述了一种用于车辆的燃料箱的通风装置，其中燃料箱的通风管道朝向两组活性炭过滤器分支。当在燃料箱填充管中的压力传感器检测到环境压力时，换向装置释放通向第一组活性炭过滤器的进入管道。而在加燃料后再次使用第二组活性炭过滤器以吸收来自燃料箱的燃料蒸气。
尤其是对于混合动力车辆，因为仅当内燃机运行时才在内燃机的进气管中提供用于再生活性炭过滤器的负压，所以在避免气态碳氢化合物从燃料箱或活性炭过滤器逸出方面存在挑战。在混合动力车辆的纯电动行驶运行中，无法对碳氢化合物从活性炭过滤器中逸出采取应对措施。
为了实现燃料箱或活性炭过滤器的特别低的气态碳氢化合物排放，由现有技术中已知，由(金属)板材将燃料箱制成压力箱。而这又引起较高的成本。此外，在被施加热量时板材箱较迅速地升温，使得较多的燃料蒸发，而这些燃料必须被存储在活性炭过滤器中。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种前述类型的通风装置以及用于运行这种通风装置的方法，这种通风装置和方法实现了以简单的方式尤其是基本上避免了气态碳氢化合物从通风装置逸出至环境中。
该目的通过具有权利要求1的特征的通风装置以及通过具有权利要求12的特征的用于运行通风装置的方法实现。从属权利要求中描述了本发明的具有合理的改进的有利设计方案。
在根据本发明的通风装置中，控制装置设计成，当检测装置检测出所述至少一个过滤器具有一预定的吸附程度时使所述机动车的所述内燃机启动以便使所述至少一个过滤器再生。因此，在至少一个过滤器的吸附程度达到一可能要担心气态碳氢化合物不受控制地从过滤器逸出至环境中的量级之前，通过启动内燃机及时地采取应对措施。
如果仅设有一个过滤器，那么当把燃料引入机动车的燃料箱时该过滤器吸收气态碳氢化合物。此外，在机动车行驶中以及在机动车驻车时，气态碳氢化合物也进入该过滤器中。尤其是当机动车在多日中都静止或者在设计为混合动力车辆的情况下仅电动驱动地行驶时，在内燃机的进气管中不提供用于冲刷过滤器的负压，而过滤器的吸附程度增加。所述吸附程度可以借助于检测装置检测。借助控制装置可以使内燃机启动，从而对过滤器施加负压，该负压用于使冲刷介质进入过滤器、进而将气态碳氢化合物从过滤器中带出。然而也可以通过其它方式对过滤器进行冲刷，例如通过引入压缩空气/压力空气。
在混合动力车辆中，控制装置可以设计成，如果混合动力车辆恰好被电动驱动则首先使内燃机启动，然后通过对过滤器施加负压而引起该过滤器的再生。也就是说，机动车的使用者自己不需要启动内燃机，而是当检测装置检测出预定的吸附程度时，通过控制装置引起该启动。即使机动车仅具有内燃机用于驱动，在较长的停止时间、进而是与之相伴的气态碳氢化合物在过滤器中的较长时间的持续累积之后，内燃机的启动引起过滤器的再生。
尤其可以使用布置在过滤器中的传感器作为检测装置。附加地或替代地，可以对过滤器的吸附程度进行建模，其中可以考虑机动车的运行方式和外界温度，以确定出吸附程度。
控制装置可以有利地设计成，只要不低于所述至少一个过滤器的一预定的吸附程度，就禁止内燃机停机。这样便阻止了内燃机在过短的时间段中运行。在混合动力车辆中，仅当所述至少一个过滤器具有仅很小的气态碳氢化合物的吸附程度时，才相应地释放纯电动驱动。
在本发明的另一个有利的设计方案中，通风装置包括用于储存和释放来自所述燃料箱的气态碳氢化合物的第一过滤器和第二过滤器。第一过滤器与所述燃料箱连接成，使得所述第一过滤器当向所述燃料箱中加入燃料时存储气态碳氢化合物。在此，借助检测装置仅能检测出第二过滤器的气态碳氢化合物的吸附程度。
因此，第一过滤器仅当向机动车的燃料箱中引入燃料时吸收气态碳氢化合物，而在机动车行驶时以及在机动车驻车时气态碳氢化合物至少是大部分进入第二过滤器中。因此，当机动车驻车多日或仅电动驱动地行驶多日时，第二过滤器的吸附程度便增大。借助检测装置检测该吸附程度便足以能够及时采取应对措施。
在此在本发明的一个有利的设计方案中，检测装置与控制装置联接成能根据所述第二过滤器的吸附程度触发该所述第二过滤器的再生。即第二过滤器的再生使其吸附程度降低。如果机动车的内燃机恰好在运行，则对第二过滤器施加在内燃机的进气管中提供的负压便足以触发该再生。
还被证明有利的是，借助于控制装置能根据第二过滤器的吸附程度触发第一过滤器的再生。这样控制装置可负责，首先使第二过滤器充分再生，然后对第一过滤器施加冲刷介质、尤其是新鲜空气以降低第一过滤器的气态碳氢化合物的吸附程度。该方案基于以下认识，在机动车的运行中，第一过滤器比第二过滤器使用得更少，即仅当向燃料箱引入燃料时使用第一过滤器。因此，更少地再生第一过滤器就足够了。在此将第一过滤器设计成，即使在再次加燃料时燃料箱仍有至少一半、尤其是四分之三(的燃料)，也能够吸收在再次加燃料中从燃料箱排出的气态碳氢化合物。
在本发明的另一个有利的设计方案中，通风装置包括用于禁止气态碳氢化合物在加燃料时从燃料箱进入所述第二过滤器中的阻隔装置。该阻隔装置尤其可以布置在连接燃料箱和第二过滤器的连接管道中，该连接管道也称为箱管道。通过该阻隔装置可以在给燃料箱加燃料时特别有效地阻止从燃料箱排出的气态碳氢化合物既能进入第一过滤器又能进入第二过滤器。换句话说，这样便可以确保，在加燃料时仅第一过滤器吸收气态碳氢化合物。阻隔装置优选在不通电的状态中打开，从而在该运行状态中不会在燃料箱中建立压力。
有利地是，通风装置具有至少一个阀装置用以释放所述两个过滤器的各自的再生管道。尤其方便的是，为两个再生管道中的每一个分别设置一阀，因为这样便能使用相对简单且价廉的可单独控制的阀。但也可以设置一个能够选择性地使第一过滤器的再生管道打开或使第二过滤器的再生管道打开的阀装置。这种用于两个再生管道的公共的阀装置所要求的结构空间特别小。
在本发明的另一个有利的设计方案中，连接燃料箱和第一过滤器的连接管道具有比连接燃料箱和第二过滤器的连接管道更大的通流(能被穿流的)横截面。这样便可以较为迅速地把燃料引入燃料箱中，而燃料蒸气可以相对不受阻碍地通过也称为箱管道的连接管道到达第一过滤器。与此相反，为通向第二过滤器的箱管道设置较小的通流横截面就足够了。在燃料箱的与加燃料不同的工况中，应考虑逸出的燃料蒸气的较小的体积流量，该燃料蒸气存储在第二过滤器中。此外，通向第二过滤器的箱管道的较小通流横截面在很大程度上阻止了，在加燃料时气态碳氢化合物到达第二过滤器，而不需要为此目的设置截止阀。
第一过滤器和第二过滤器对气态碳氢化合物的吸收能力可以不同。第一过滤器的较大的吸收能力实现了，即使第一过滤器在再次加燃料之前没有或几乎没有被再生，也能在重新给仍较满的燃料箱加燃料时存储气态碳氢化合物。而因为对第二过滤器的吸附程度进行检测，所以能在需要时冲刷该第二过滤器，而无需使该第二过滤器在吸收能力方面具有不必要的高安全系数。而如果第二过滤器具有比第一过滤器更大的吸收能力，那么这样实现了将气态碳氢化合物存储特别长的时间。这样便可以更少地使第二过滤器再生，这便使第二过滤器的老化降低。
此外有利地是，通风装置包括阻隔装置，借助该阻隔装置在该阻隔装置的不通电的状态下关闭第一过滤器的新鲜空气入口。为了打开该新鲜空气入口可将该阻隔装置转换到通电状态。由此确保了在阻隔装置的不通电的状态下，气态碳氢化合物不能通过新鲜空气入口从第一过滤器逸出至环境中。所以在给燃料箱加燃料后，通过不给阻隔装置通电而使第一过滤器相对其新鲜空气侧关闭。
最后，被证明有利的是，通风装置包括一阻隔装置，借助该阻隔装置在该阻隔装置的通电状态下关闭第二过滤器的新鲜空气入口。由此，在阻隔装置不通电的情况下，在第二过滤器的新鲜空气入口处存在与新鲜空气的压力相应的压力，即通常为环境压力，并且可以通过施加负压而利用新鲜空气冲刷该第二过滤器。在通电状态中，阻隔装置负责使气态碳氢化合物不能通过连接第二过滤器和燃料箱的连接管道(也称为箱管道)进入第二过滤器中。因此通过这种方式可以确保，在加燃料时仅第一过滤器吸收气态碳氢化合物。
在根据本发明的、运行用于机动车的燃料箱的本发明通风装置的方法中，至少一个过滤器存储来自燃料箱的气态碳氢化合物。借助于检测装置检测所述至少一个过滤器的气态碳氢化合物的吸附程度。当检测装置检测到所述至少一个过滤器具有一预定的吸附程度时，使机动车的内燃机启动以使所述至少一个过滤器再生。这样便能简单地避免气态碳氢化合物从通风装置逸出至环境中。
在本方法的一种有利的设计方案中，在给燃料箱加燃料时，把来自燃料箱的气态碳氢化合物导入第一过滤器中。至少在燃料箱的不同于加燃料的工况中把来自燃料箱的气态碳氢化合物导入第二过滤器中。对第二过滤器的气态碳氢化合物的吸附程度进行检测，当检测出一预定的吸附程度时使第二过滤器再生。即仅需监测两个过滤器之一的吸附程度便能避免气态碳氢化合物逸出至环境中。
对于根据本发明的通风装置描述的优点和优选实施方式同样适用于根据本发明的方法，反之亦然。
在不脱离本发明的范围的情况下，前面在描述中提到的特征和特征组合以及随后在对附图的描述中提到的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以按照相应给出的组合应用，而且可以按照不同的组合应用或单独地应用。
附图说明
从权利要求、随后对优选实施方式的描述以及根据附图得出本发明的其它优点、特征和细节。附图示出：
图1示意性地示出用于机动车的燃料箱的通风装置的第一实施方式，其中燃料箱仅与一个活性炭过滤器联接；以及
图2示意性地示出用于燃料箱的通风装置的第二实施方式，该燃料箱与两个活性炭过滤器联接。
具体实施方式
用于机动车的燃料箱12的通风装置10包括活性炭过滤器20，该活性炭过滤器20通过一也称为“箱管道”18的连接管道与燃料箱12连接，该机动车尤其可以是具有内燃机22和(未示出的)电动驱动装置的混合动力车辆。该活性炭过滤器20用作所谓的加燃料-活性炭过滤器，同时用作运行-活性炭过滤器。也就是说，该活性炭过滤器20用于当通过(未示出的)填充管给燃料箱12填充燃料并且由此使气态碳氢化合物从燃料箱12排出时吸收气态碳氢化合物。而该活性炭过滤器20也用于在不同于给燃料箱12加燃料的工况中吸收来自燃料箱12的气态碳氢化合物。
当燃料箱12由于较高的外部温度或由于机动车的内燃机22的运行而经受热负荷时，会从燃料中释放出所述的气态碳氢化合物。即使在机动车的停止状态中，存储在活性炭过滤器20中的燃料也会挥发。即使在设计为混合动力车辆的机动车中在行驶时内燃机22不运行而是仅由电动驱动来负责使机动车前进，气态碳氢化合物也会进入活性炭过滤器20中。
借助一传感器26来监测活性炭过滤器20的吸附程度。集成在活性炭过滤器20中的传感器26在此检测在活性炭过滤器20中的气态碳氢化合物的浓度。可以通过再生管道28对活性炭过滤器20施加负压，该负压当内燃机22吸入燃烧空气时存在于内燃机22的(未示出的)进气管中。为此，尤其是节拍式地打开布置在再生管道28中的箱通风阀30。活性炭过滤器20具有新鲜空气入口34，当在箱通风阀30打开的情况下内燃机22吸入燃烧空气时，新鲜空气通过该新鲜空气入口34流入活性炭过滤器20中。通过控制装置32控制该箱通风阀30，该控制装置32与传感器26联接、从而能分析出活性炭过滤器20的吸附程度。
如果达到活性炭过滤器20的一预定的吸附程度并且此时内燃机22没有恰好在运行，则通过启动内燃机22来再生活性炭过滤器20。通过控制装置32使内燃机22启动，该控制装置32尤其可设计为发动机控制单元。或者，控制装置32可以将相应的指令传递至(未示出的)发动机控制单元。
活性炭过滤器20设计用于将气态碳氢化合物存储多日。当机动车是能在较长的时间段内纯电动驱动的混合动力车辆时，这是尤其有利的。尤其是对于牵引用电池/电动车蓄电池可以通过连接至辆外电源再次充电的混合动力车辆，一定会出现车辆使用者在较长的时间段内使混合动力车辆纯电动运行的情况。在这段时间中，气态碳氢化合物在活性炭过滤器20中聚集。当活性炭过滤器20已达到一预定的吸附程度时，通过启动内燃机22来抵制这种情况。
通过根据活性炭过滤器20的吸附程度使之再生，可以以与由金属制成的压力箱相比相对价廉且简单的方式将燃料箱12由塑料制成为无压力箱。由此可以保持机动车，尤其是混合动力车辆的低成本。
用于燃料箱12的通风装置10’的第二实施方式(参加图2)包括作为加燃料-活性炭过滤器运行的第一活性炭过滤器14。该活性炭过滤器14用于当通过(未示出的)填充管给燃料箱12填充燃料并且由此使气态碳氢化合物从燃料箱12排出时吸收气态碳氢化合物。使活性炭过滤器14与燃料箱12相连接的箱管道16具有较大的通流横截面，且具有例如13mm的内直径。
燃料箱12通过第二箱管道18’与第二活性炭过滤器20’连接。箱管道18’仅需具有较小的通流横截面，且具有例如6mm的内直径。第二活性炭过滤器20’作为运行-活性炭过滤器运行且用于在不同于给燃料箱12加燃料的工况中吸收来自燃料箱12的气态碳氢化合物。
由于在给燃料箱12加燃料时从燃料箱12排出的气态碳氢化合物仅进入第一活性炭过滤器14，所以在通向第二活性炭过滤器20’的箱管道18’中设有阻隔装置24。当阻隔装置24不被加载电流时该阻隔装置打开。当阻隔装置24打开时，气态碳氢化合物可以从燃料箱12到达第二活性炭过滤器20’，使得燃料箱12中的压力不会上升到超过环境压力。
在通风装置10’的第二实施方式中，借助传感器26监测第二活性炭过滤器20’的吸附程度。可以通过再生管道28对第二活性炭过滤器20’施加负压，该负压当内燃机22吸入燃烧空气时存在于内燃机22的(未示出的)进气管中。为此，尤其是节拍式地打开布置在再生管道28中的箱通风阀30。通过控制装置32控制该箱通风阀30，该控制装置32与传感器26联接、从而能分析出第二活性炭过滤器20’的吸附程度。
通过根据第二活性炭过滤器20’的吸附程度使之再生，可以以与由金属制成的压力箱相比相对价廉且简单的方式将燃料箱12由塑料制成为无压力箱。
第二活性炭过滤器20’的新鲜空气入口34可以具有截止阀36，该截止阀在不被加载电流时打开。当箱通风阀30打开时，通过新鲜空气入口34进入第二活性炭过滤器20’的新鲜空气负责使活性炭过滤器20’再生。此外，打开的截止阀36负责使燃料箱12中不形成超过环境压力的压力。在给燃料箱12加燃料时，截止阀36关闭以阻止气态碳氢化合物通过箱管道18’进入第二活性炭过滤器20’。
截止阀36可以附加或替代于布置在箱管道18’中的阻隔装置24。如果既不设置截止阀36也不设置阻隔装置24，由箱管道18’的较小的直径来负责：在加燃料时最多也只有极少量的气态碳氢化合物到达第二活性炭过滤器20’中。
当在进气管中为活性炭过滤器20’、14的通风提供负压时，在内燃机22启动后，首先利用新鲜空气冲刷第二活性炭过滤器20’。所述冲刷一直进行到使第二活性炭过滤器20’的吸附程度充分地降低。
接着关闭箱通风阀30并打开布置在第一活性炭过滤器14的再生管道38中的第二箱通风阀40。控制装置32如此控制第二箱通风阀40，使得活性炭过滤器14被加载存在于内燃机22的进气管中的负压。同时给截止阀42通电并使之打开，使得新鲜空气可以通过新鲜空气入口44进入第一活性炭过滤器14。
在对第二活性炭过滤器20’的冲刷之后进行的对第一活性炭过滤器14的冲刷负责使活性炭过滤器14能重新吸收气态碳氢化合物，例如当向仍然较满的燃料箱12再添加燃料时进行吸收。
当在对第一活性炭过滤器14的冲刷后内燃机22继续运行时，存在于内燃机22的进气管中的负压可以用于又对第二活性炭过滤器20’施加新鲜空气等或重新清除气态碳氢化合物。活性炭过滤器20’优选设计用于，可以将气态碳氢化合物存储至少三日，而不必在此期间使内燃机22运行。在冬季的外界温度下，活性炭过滤器20’甚至可以将从燃料箱12逸出的燃料蒸气存储更长的时间。
当达到第二活性炭过滤器20’的一预定的吸附程度时，通过启动内燃机22使第二活性炭过滤器20’再生。所述运行通过控制装置32引起，或者控制装置32可以将相应的指令传递至发动机控制单元。

Claims (12)

1.一种用于机动车的燃料箱(12)的通风装置，包括：
至少一个用于储存和释放来自所述燃料箱(12)的气态碳氢化合物的过滤器(14、20、20’)；
用于检测所述至少一个过滤器(20、20’)的气态碳氢化合物的吸附程度的检测装置(26)；以及
用于控制所述机动车的内燃机(22)的控制装置(32)，
其特征在于，所述控制装置(32)设计成，当所述检测装置(26)检测出所述至少一个过滤器(20、20’)具有一预定的吸附程度时使所述机动车的所述内燃机(22)启动以便使所述至少一个过滤器(20、20’)再生。
2.根据权利要求1所述的通风装置，其特征在于，所述控制装置(32)设计成，一直禁止所述内燃机(22)停机，直到所述至少一个过滤器(20、20’)的吸附程度降低到低于一预定的吸附程度。
3.根据权利要求1或2所述的通风装置，其特征在于，所述通风装置包括用于储存和释放来自所述燃料箱(12)的气态碳氢化合物的第一过滤器(14)和第二过滤器(20’)；其中所述第一过滤器(14)与所述燃料箱(12)连接成，使得当向所述燃料箱(12)中加入燃料时所述第一过滤器(14)存储气态碳氢化合物；其中借助所述检测装置(26)仅能检测出所述第二过滤器(20’)的气态碳氢化合物的吸附程度。
4.根据权利要求3所述的通风装置，其特征在于，所述检测装置(26)与所述控制装置(32)联接成能根据所述第二过滤器(20’)的吸附程度触发所述第二过滤器的再生。
5.根据权利要求3或4所述的通风装置，其特征在于，借助于所述控制装置(32)能根据所述第二过滤器(20’)的吸附程度触发所述第一过滤器(14)的再生。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的通风装置，其特征在于，设有用于禁止气态碳氢化合物从所述燃料箱(12)进入所述第二过滤器(20’)中的阻隔装置(24)。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的通风装置，其特征在于，设有至少一个阀装置(30、40)用以释放所述两个过滤器(14、20’)的各自的再生管道(28、38)。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的通风装置，其特征在于，连接所述燃料箱(12)和所述第一过滤器(14)的连接管道(16)具有比连接所述燃料箱(12)和所述第二过滤器(20’)的连接管道(18)更大的通流横截面。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的通风装置，其特征在于，所述第一过滤器(14)和所述第二过滤器(20’)对气态碳氢化合物的吸收能力不同。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的通风装置，其特征在于，设有阻隔装置(42)用以在该阻隔装置(42)的不通电的状态下关闭所述第一过滤器(14)的新鲜空气入口(44)。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的通风装置，其特征在于，设有阻隔装置(36)用以在该阻隔装置(36)的通电状态下关闭所述第二过滤器(20’)的新鲜空气入口(34)。
12.一种运行用于机动车的燃料箱(12)的通风装置(10)的方法，其中至少一个过滤器(14、20、20’)储存来自所述燃料箱(12)的气态碳氢化合物，其中借助检测装置(26)检测所述至少一个过滤器(20、20’)的气态碳氢化合物的吸附程度，其特征在于，当所述检测装置(26)检测到所述至少一个过滤器(20、20’)具有一预定的吸附程度时，借助于控制装置(32)使所述机动车的内燃机(22)启动以使所述至少一个过滤器(20、20’)再生。
根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在给所述燃料箱(12)加燃料时，把来自所述燃料箱(12)的气态碳氢化合物导入第一过滤器(14)中，而至少在所述燃料箱(12)的不同于加燃料的工况中把气态碳氢化合物导入第二过滤器(20’)中，对所述第二过滤器(20’)的气态碳氢化合物的吸附程度进行检测；当检测出一预定的吸附程度时使所述第二过滤器(20’)再生。
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