DE10034391A1

DE10034391A1 - Vorrichtung zur Regenerierung eines Aktivkohlefilters

Info

Publication number: DE10034391A1
Application number: DE2000134391
Authority: DE
Inventors: Rainer Lentz; Klaus Engelhardt; Klaus Heimbrodt; Helmut Aurnhammer; Michael Schmidt
Original assignee: Alfmeier Praezision AG Baugruppen und Systemlosungen
Current assignee: Alfmeier Praezision SE
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-01-24

Abstract

Eine Vorrichtung zur Regenerierung eines Aktivkohlefilters (2) umfasst einen den Aktivkohlefilter (2) mit dem Ansaugkanal (4) eines Verbrennungsmotors (5) verbindende Regenerierleitung (3, 6) und ein den Öffnungszustand der Regenerierleitung steuerndes Regenerierventil (7). Zwischen dem Regenerierventil (7) und dem Aktivkohlefilter ist eine zum Ansaugkanal (4) fördernde Pumpe (1) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regenerierung des Aktivkohlefilters eines Kraftfahrzeuges. Der Aktivkohlefilter eines Kraftfahrzeuges dient dazu, im Zuge der Kraftstoffbehälterentlüftung entweichende Kohlenwasserstoffe zu spei chern. Wenn der Aktivkohlefilter mit Kohlenwasserstoffen gesättigt ist, muss er regeneriert werden. Dazu ist der Aktivkohlefilter über eine Regenerierleitung mit dem Ansaugkanal des Fahrzeugmotors verbunden. Über eine Atmosphärenöff nung im Aktivkohlefilter wird Luft durch dessen Aktivkohleschüttung hindurchge saugt. Die Kohlenwasserstoffe desorbieren von der Aktivkohle und werden mit dem Regenerier-Luftstrom dem Fahrzeugmotor zugeführt.

Nachteilig bei den herkömmlichen Regeneriervorrichtungen ist, dass der Regene riervorgang abhängt von den jeweiligen Unterdruckverhältnissen im Saugrohr ist. So stellt sich z. B. der maximale Unterdruck in einem Saugrohr dann ein, wenn sich der Motor im Leerlauf befindet, d. h. also wenn die Drosselklappe nahezu ge schlossen ist. Dadurch ist zwar die durch den Aktivkohlefilter gesaugte Luftmenge und damit die Regenerierleitung groß, die Zufuhr von Kohlenwasserstoffen kann aber - insbesondere in der Anfangsphase der Regenerierung - die Laufruhe des Motors stören. Dagegen fällt im Volllastbereich ein zusätzlicher Kohlenwasseran teil kaum ins Gewicht, der Unterdruck bei geöffneter Drosselklappe ist aber ge ring, so dass die durch den Aktivkohlefilter gesaugte Luftmenge und damit die Regenerierung der Aktivkohle verlangsamt ist. Nachteilig ist schließlich noch, dass die herkömmlichen Vorrichtungen bei Einspritzmotoren, die keine Drosselklappe aufweisen, oftmals nicht den erforderlichen Unterdruck erzeugen können, insbe sondere für den Fall, wenn Regenerierung und Evakuierung eines Bremskraftver stärkers zusammenfallen.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Regene rierung eines Aktivkohlefilters vorzuschlagen, die unabhängig von den jeweiligen Verhältnissen in einem Verbrennungsmotor arbeitet.

Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Aktivkohlefilter saugseitig an eine Pneumatikpumpe angeschlossen ist, die in das Saugrohr des Motors fördert. Der Regeneriervorgang ist somit völlig unabhängig von den jewei ligen Druckverhältnissen im Saugrohr und kann von einer Motorsteuerung zu je dem beliebigen Zeitpunkt, vorzugsweise während des Volllastbetriebes des Mo tors, vorgenommen werden.

Bei einer besonders bevorzugten Vorrichtung dient die Pumpe auch dazu, einen Bremskraftverstärker des Fahrzeuges zu evakuieren. Bei modernen Fahrzeugen ist vielfach vor der Drosselklappe ein Luftmassenmesser angeordnet. Für diese Fälle ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ein Bypass vor gesehen, der vor dem Regenerierventil abzweigt und in Strömungsrichtung gese hen vor dem Luftmassenmesser in den Saugkanal mündet. Die von der Pumpe zusätzlich zugeführte Luftmenge kann somit von dem Motorsteuerungssystem erkannt und die Zusammensetzung des Gas-Luft-Gemisches auf den Sollwert eingeregelt werden.

Die Erfindung wird nun anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Funktionsschaubild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 2 ein Druck-Zeit-Diagramm, das die Steuerung während eines Bremsvorgan ges wiedergibt.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Regeneriervorrichtung umfasst im Wesent lichen eine pneumatische Pumpe 1, eine die Pumpe 1 mit einem Aktivkohlefilter 2 verbindende Saugleitung 3, eine in den Saugkanal 4 eines Verbrennungsmotors 5 mündende Druckleitung 6 sowie ein in diese Leitung eingeschaltetes, als 2/2-Wegeventil ausgestaltetes Regenerierventil 7. Die Saugleitung 6 mündet - in Strömungsrichtung 4a des Ansaugluftstromes gesehen - nach einer im Saugkanal 4 angeordneten Drosselklappe 8 in den Saugkanal 4.

Im Normalbetrieb des Fahrzeuges gelangen die etwa beim Betankungsvorgang aus dem Kraftstoffbehälter 9 des Fahrzeugs entweichenden Kohlenwasserstoffe über eine Entlüftungsleitung 10 zum Aktivkohlefilter 2. Dort werden die in dem Entlüftungsstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffe an einer Aktivkohleschüttung adsorbiert. Die gereinigte Luft gelangt über eine Atmosphärenleitung 11 in die Umgebung. In die Atmosphärenleitung ist ein Diagnoseventil 12 zwischenge schaltet, das im Normalfall geöffnet und nur dann geschlossen ist, wenn ein fahr zeuginternes Überwachungssystem eine Dichtigkeitsprüfung vornimmt, bei der das gesamte Kraftstoffsystem mit Druckluft beaufschlagt wird. Die Ansteuerung des Diagnoseventils 12 sowie auch sonstiger zu steuernder Bestandteile der be schriebenen Vorrichtung erfolgt über eine Steuereinrichtung 13, die über einen Datenbus 14 mit einem Motorsteuerungssystem (nicht dargestellt) verbunden ist. Im Falle einer Dichtigkeitsüberprüfung erhält das Diagnoseventil 12 über die Steuerleitung 15 ein entsprechendes Signal von der Steuereinrichtung 13. Zur Regenerierung des Aktivkohlefilters 2 setzt die Steuereinrichtung 13 über die Steuerleitung 16 die Pumpe 1 in Betrieb und öffnet über die Steuerleitung 17 das im Normalbetrieb geschlossene Regenerierventil 7. Die Pumpe 1 saugt nun über die Atmosphärenleitung 11 und die Saugleitung 3 Atmosphärenluft durch den Ak tivkohlefilter, wobei Kohlenwasserstoffe von der Aktivkohleschüttung desorbieren, vom Regenerierluftstrom mitgeführt und zum Saugkanal 4 geleitet werden. Das Regenerierventil 7 kann dabei eine vorgegebene Zeitdauer permanent geöffnet sein oder vom Motorsteuersystem in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand des Motors getaktet geöffnet und geschlossen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Regeneriervorrichtung ist die Pumpe 1 saugseitig zusätzlich mit einem Bremskraftverstärker 17 über eine Sauglei tung 18 verbunden. In der Saugleitung 18 ist ein Rückschlagventil 19 angeordnet. Der jeweilige Druck im Bremskraftverstärker 17 wird über einen Drucksensor 20 abgegriffen und über eine Steuerleitung 21 an die Steuereinrichtung 13 weiterge geben. Wenn der Unterdruck im Bremskraftverstärker 17 einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, wird die Pumpe 1 eingeschaltet und der Bremskraft verstärker 17 evakuiert. Die Pumpe kann dabei grundsätzlich über das geöffnete Regenerierventil 17 und über die Druckleitung 6 in den Saugkanal 4 fördern. Wenn ein Luftmengenmesser 22 im Saugkanal 4 vorhanden ist, ist ein Bypass 23 vorgesehen, der zwischen der Pumpe 1 und dem Regenerierventil 7 von der Saugleitung 6 abzweigt und in Strömungsrichtung 4a vor dem Luftmengenmesser 22 in den Saugkanal 4 mündet. Im Bypass 23 ist ein als 2/2-Wegeventil aus gestaltetes Sperrventil 24 angeordnet, das von der Steuereinrichtung 13 über eine Steuerleitung 25 ansteuerbar ist. Wenn die Pumpe 1 den Bremskraftverstärker 17 evakuiert, ist das Regenerierventil 7 geschlossen und das Sperrventil 24 geöffnet.

Die Steuerung des Drucks im Bremskraftverstärker 17 wird auf folgende Weise bewerkstelligt:
Es wird eine Abschaltschwelle 26 und eine Einschaltschwelle 27 definiert. Die zu gehörigen Druckwerte sind beispielsweise so definiert, dass bei Erreichen eines Unterdrucks von 680 hPa die Pumpe abschaltet und bei einem Absinken des Un terdrucks auf 600 hPa die Pumpe einschaltet. Im Bereich von 600 bis 680 hPa steht im Bremskraftverstärker 17 ein für eine Bremsung ausreichender Unterdruck zur Verfügung. Die Kurve 28 zeigt den Druckverlauf im Bremskraftverstärker, der sich ergeben würde, wenn dieser während eines Bremsvorganges nicht evakuiert werden würde. Im Bremskraftverstärker herrscht beispielsweise ein maximaler Unterdruck von 700 hPa, der im Idealfall eines völlig dichten Bremskraftverstär kers konstant bleibt (Kurvenabschnitt 28a). Wenn im Zeitpunkt t₁ die Bremse be tätigt wird, nimmt der Unterdruck ab und bleibt während der Bremsbetätigung konstant (Kurvenabschnitt 28b). Das Loslassen des Bremspedals verursacht schließlich eine weitere Verringerung des Unterdrucks, beispielsweise auf einen unterhalb von 600 hPa liegenden Wert (Kurvenabschnitt 28c). Bei der vorgeschla genen Steuerung ist die Einschaltschwelle 27 nur deshalb definiert, um im Falle von Undichtigkeiten den Unterdruck im Bremskraftverstärker durch Einschalten der Pumpe wieder auf einen für eine Bremsung ausreichenden Wert einzustellen.

Für die Steuerung des Bremskraftverstärkerdrucks während eines Bremsvorgan ges wird die Einschaltschwelle 27 nicht benötigt. Die Pumpe 1 schaltet sich näm lich immer dann zu, wenn der Unterdruck kleiner als 680 hPa ist und wenn zusätz lich die Bremse betätigt wird. Ein entsprechendes Signal kann beispielsweise von einem der Bremsleuchte zugeordneten Bremsschalter oder von der Bremsleuchte selbst abgegriffen werden. Das "Bremssignal" wird zum Zeitpunkt t₁, also bei Be tätigung der Bremse, in die Steuereinrichtung 13 eingelesen. Wenn infolge der Bremspedalbetätigung der Unterdruck im Bremskraftverstärker unter 680 hPa sinkt, ist auch die zweite Bedingung für das Einschalten der Pumpe gegeben. Diese läuft an und evakuiert den Bremskraftverstärker 17. Zum Zeitpunkt t₂ ist die zweite Bedingung für den Betrieb der Pumpe 1, nämlich ein unterhalb 680 hPa liegender Unterdruckwert, zwar entfallen. Das Abschalten der Pumpe wird jedoch um eine bestimmte Zeitdauer, etwa um 1 Sekunde, bis zum Zeitpunkt t₃ hinaus gezögert, um den Unterdruck weiter zu erhöhen, ihn also von der Einschalt schwelle zu entfernen. Auf diese Weise werden kurze und energieaufwendige Pumpenanläufe bei betätigtem Bremspedal (Kurvenabschnitt 28b) verhindert. Der Druckverlauf bei eingeschalteter Pumpe 1 ist in dem Diagramm nach Fig. 2 durch die Kurve 29 wiedergegeben.

Wenn das Bremspedal losgelassen wird, ergibt sich ein erneuter Unterdruckver lust im Bremskraftverstärker (siehe Kurvenabschnitt 30). Das zum Zeitpunkt t₄ bzw. kurz danach fehlende Signal "Bremsbetätigung" wird dadurch simuliert, dass das während der Bremsung vorhandene Signal nach Beendigung der Bremsbetä tigung noch eine Zeitspanne, etwa 1 Sekunde lang, in der Steuereinrichtung ge speichert wird, so dass auch das zweite Einschaltkriterium für die Pumpe 1 vor handen ist. Die Pumpe läuft an und bringt infolge der definierten Nachlaufzeit den Unterdruck zum Zeitpunkt t₅ auf den Enddruck von beispielsweise 700 hPa (siehe Kurvenabschnitt 31). 1 Pumpe
2 Aktivkohlefilter
3 Saugleitung
4 Saugkanal
4a Strömungsrichtung
5 Motor
6 Druckleitung
7 Regenerierventil
8 Drosselklappe
9 Kraftstoffbehälter
10 Entlüftungsleitung
11 Atmosphärenleitung
12 Diagnoseventil
13 Steuereinrichtung
14 Datenbus
15 Steuerleitung
16 Steuerleitung
17 Bremskraftverstärker
18 Steuerleitung
19 Rückschlagventil
20 Drucksensor
21 Steuerleitung
22 Luftmengenmesser
23 Bypass
24 Sperrventil
25 Steuerleitung
26 Abschaltschwelle
27 Einschaltschwelle
28 Kurve
28 Kurvenabschnitt
29 Kurve
30 Kurvenabschnitt
31 Kurvenabschnitt

Claims

1. Vorrichtung zur Regenerierung eines Aktivkohlefilters (2) mit einer den Ak tivkohlefilter mit dem Ansaugkanal (4) eines Verbrennungsmotors (5) ver bindenden Regenerierleitung (3, 6) und einem den Öffnungszustand der Regenerierleitung steuernden Regenerierventil (7) gekennzeichnet durch eine zwischen dem Regenerierventil (7) und dem Aktivkohlefilter (2) ange ordnete, zum Ansaugkanal (4) fördernde Pumpe (1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) saugseitig mit einem Bremskraftverstärker (17) verbun den ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen vor dem Regenerierventil (7) von der Regenerierleitung (3, 6) abzwei genden und in Strömungsrichtung gesehen vor einem Luftmassensensor (22) in den Ansaugkanal (4) mündenden Bypass (23).