DE10060350A1

DE10060350A1 - Be- und Entlüftungseinrichtung des Kraftstoff-Tankes eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10060350A1
Application number: DE10060350A
Authority: DE
Inventors: Helmut Auernhammer; Dirk Bartz; Horst Hauke; Ivano Morgillo; Hagen Zelsmann
Original assignee: Mahle Filtersysteme GmbH; Alfmeier Praezision AG Baugruppen und Systemlosungen
Current assignee: Mahle Filtersysteme GmbH; Alfmeier Praezision SE
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-06-06
Also published as: EP1339963B1; EP1339963A1; US20030000505A1; US6729311B2; DE50105978D1; WO2002046597A1

Abstract

Eine Be- und Entlüftungseinrichtung des Kraftstoff-Tankes eines Verbrennungsmotors, bei der DOLLAR A - die Be- und Entlüftung über ein Adsorptions-Filter erfolgt, DOLLAR A - das Adsorptions-Filter durch Rückspülen mit atmosphärischer Luft regenerierbar ist, DOLLAR A - die Rückspülluft dem Luftansaugbereich des Verbrennungsmotors zugeführt wird, DOLLAR A - die Zusammensetzung der Rückspülluft erfaßt und bei der Steuerung des innerhalb des Motors ablaufenden Verbrennungsprozesses berücksichtigt wird, DOLLAR A soll eine die Zusammensetzung des Motor-Abgases beeinflussungsfreier Rückspülung des Adsoprtions-Filters ermöglichen. DOLLAR A Zu diesem Zweck zeichnet sich eine solche Einrichtung durch folgende Merkmale aus: DOLLAR A - in einer Spülluft in den Ansaugbereich eines Verbrennungsmotors (6) führenden Spülluftleitung (4) ist ein ausgewählte Stoff- und/oder Zustandsdaten der Spülluft erfassender Sensor (9) vorgesehen, DOLLAR A - der den Sensor (9) enthaltende Bereich der Spülluftleitung (5) ist zusammen mit dem Inneren des Adsorptions-Filters (4) als zwangsdurchströmte Kreislaufleitung schaltbar, DOLLAR A - zum Ein- und Ausschalten der Kreislaufleitung ist in der Spülluftleitung (5) stromab des Sensors (9) ein 3/2-Wegeventil angeordnet, dessen einer Ausgang zum Ansaugbereich des Verbrennungsmotors (6) und dessen anderer Ausgang über eine parallel zu der Spülluftleitung (5) verlaufenden Bypassleitung (7) zurück zu dem Adsoprtions-Filter (4) führt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Be- und Entlüftungseinrichtung des Kraftstoff-Tankes eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist bekannt aus DE 198 13 321 A1.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, die Zusam mensetzung der Rückspülluft einfacher erfassen und insbeson dere auch während des Rückspülbetriebes bezüglich hierbei erfolgender Veränderungen berücksichtigen zu können. Außer der Zusammensetzung der Rückspülluft sollen bei der Motor steuerung auch deren Volumenstrom und Temperatur Berücksich tigung finden können.

Gelöst wird dieses Problem durch eine Ausführung einer gat tungsgemäßen Einrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, die auch auf mit der Einrichtung vor teilhaft durchführbare Verfahren gerichtet sind.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem allgemeinen Ge danken, in Abhängigkeit bestimmter Vorgaben temporär einen Luftstrom im Kreislauf durch die Füllung des Adsorptions-Filters zu führen und dabei den Beladungszustand durch einen in dem Kreislauf angebrachten Sensor zu erfassen. Die Rege neration des Adsorptions-Filters durch Rückspülen kann auf diese Weise in Abhängigkeit des zuvor festgestellten Bela dungszustandes erfolgen. Wird in der Kreislaufströmung ein Beladungszustand des Adsorptions-Filters festgestellt, bei dem eine Regeneration durch Rückspülen erwünscht oder erfor derlich ist, erfaßt der gleiche Sensor, der in der Kreis laufströmung den Beladungszustand des Adsorptions-Filters festgestellt hat, die Zusammensetzung des aus der Kreislauf leitung herausgeführten Fluides kontinuierlich. Das die Kreislaufleitung verlassende Fluid, das heißt die beladene Spülluft wird insbesondere dem Luftansaugbereich des Motors zugeführt. Gleichzeitig mit der Erfassung der Zusammenset zung der Rückspülluft, wobei es im Prinzip lediglich auf den Kohlenwasserstoffgehalt ankommt, können auch der Volumen strom und die Temperatur der Rückspülluft erfaßt werden. All diese erfaßten Zustandsdaten können bei einer Zufuhr der Spülluft in den Luftansaugbereich des Motors zur Motorsteue rung derart herangezogen werden, daß keine die Abgaszusam mensetzung störende Beeinflussung des Verbrennungsprozesses während der Zeit der Zuleitung der Spülluft in den Verbren nungsprozeß erfolgt. Die zuletzt genannten Maßnahmen sind dagegen in dieser Form nicht notwendig, wenn die Spülluft beispielsweise direkt dem Motorabgas beigemischt wird, wie dies in an sich bekannter Weise möglich ist.

Zur Bestimmung der Beladung des Adsorptions-Filters mit Koh lenwasserstoff kann es ausreichend sein, daß lediglich ein Teilbereich der Filterführung innerhalb des Strömungskreis laufes liegt, der zur Beladungsbestimmung aktiv geschaltet ist.

Der Sensor, mit dem die Stoff- und ggf. Strömungs- und Zu standseigenschaften der Spülluft erfaßt werden, kann in eine elektronische Einrichtung integriert sein, in der die erfaß ten Daten zur Weiterleitung an eine zentrale Motorsteuerung aufbereitet bzw. weiter verarbeitet werden. An diese elek tronische Einrichtung können den Füllstand sowie den Druck innerhalb des Tankes erfassende Sensoren, nämlich ein Druck sensor und ein Füllstandsgeber angeschlossen sein. Damit existiert eine von der zentralen Motorelektronik getrennte, lediglich mit dieser verbundene Zusatz-Elektronikeinrich tung, in der sämtliche den Tank und dessen Be- und Entlüf tung betreffende Meß- und Steuerdaten zusammengefaßt sein können. Diese getrennte Elektronikeinrichtung kann Bestand teil des Adsorptions-Filters sein, womit ein einfach hand habbares Adsorptions-Filtermodul geschaffen wird.

Ein nachstehend noch näher erläutertes Ausführungsbeispiel, bei dem die Rückspülluft dem Luftansaugbereich des Verbren nungsmotors zugeleitet wird, ist in der Zeichnung dargestellt.

In dieser zeigt die einzige

Fig. 1 ein Flußdiagramm einer Be- und Entlüftungseinrich tung eines Kraftstoff-Tankes mit einem regenerierbaren Adsorptions-Filter.

Ein Kraftstoff-Tank 1 ist über eine Be- und Entlüftungslei tung 2', 2" unter Zwischenschaltung eines Staubfilters 3 mit der Atmosphäre verbunden. Mit dem Teilbereich 2' mündet die aus dem Tank 1 kommende Be- und Entlüftungsleitung in ein zur Regenerierung rückspülbares Adsorptions-Filter 4. Die Verbindung zwischen diesem Filter 4 und der Atmosphäre bildet der Bereich 2" der Be- und Entlüftungsleitung.

Zur Rückspülung des Filters 4 mit Luft aus der Atmosphäre führt eine Spülluftleitung 5 in den Ansaugluftbereich eines Verbrennungsmotors 6. Aus einem zwischen den Ein- und Aus trittsöffnungen der Be- und Entlüftungsleitung 2', 2" lie genden Strömungsbereich zweigt eine Bypassleitung 7 zu der Spülluftleitung 5 ab, die in ein 3/2-Wegeventil 8 mündet. Zwischen dem 3/2-Wegeventil 8 und dem Adsorptions-Filter 4 liegen ein Sensor 9 sowie eine Förderpumpe 10.

In den einzelnen Bereichen 2' und 2" der Be- und Entlüf tungsleitung sind Absperrventile 11 und 12 vorgesehen.

Der Sensor 9 kann mit einem den Füllgrad des Tankes 1 erfas senden Füllstandsgeber 13 und einem den Druck im Inneren des Tankes erfassenden Drucksensor 14 verbunden sein.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung funktioniert wie folgt.

Be- und Entlüftungsbetrieb des Kraftstoff-Tankes

Bei Be- und Entlüftungsbetrieb des Tankes 1 sind die Ab sperrventile 11 und 12 geöffnet, so daß das Adsorptions-Filter 4 in beiden Richtungen zur Be- und Entlüftung durch strömbar ist.

Regenerieren des Adsorptions-Filters durch Rückspülen

Die beschriebene Einrichtung ermöglicht es, ein Rückspülen von dem Grad einer Beladung des Filters 4 mit Kohlenwasser stoff abhängig zu machen. Zur Ermittlung des Beladungsgrades wird nach bestimmten Vorgaben, die beispielsweise rein zeitabhängig sein können, ein Kreislaufluftstrom durch das Filter 4 geführt. Die Strömungswege des Luftkreislaufes sind gegeben durch die Spülluftleitung 5, den Sensor 9, die För derpumpe 10, das 3/2-Wegeventil 8, die Rückströmleitung 7 sowie einen Teilbereich der Füllung des Adsorptions-Filters 4. Zur Aktivierung der Kreislaufströmung wird die Förderpum pe 10 bei geschlossenen Absperrventilen 11 und 12 einge schaltet. Mit dem Sensor 9 kann die Kohlenwasserstoffbela dung der Füllung des Adsorptions-Filters 4 bestimmt werden.

Wird die Einrichtung derart betrieben, daß bei einem be stimmten Beladungszustand des Filters 4 ein Rückspülen er folgen soll, wird die Rückspülung jeweils dann eingeleitet, wenn ein entsprechender Beladungs-Schwellwert durch den Sen sor 9 festgestellt worden ist. Die Rückspülung wird dann durch Schalten des 3/2-Wegeventils und Öffnen des Sperrven tiles 11 eingeleitet, nachdem die in dem Sensor 9 gemessenen Zustandsdaten der Spülluft der zentralen Motorsteuerung be reits zuvor zugeleitet werden sind. Die Zustandsdaten der Spülluft, nämlich insbesondere der Kohlenwasserstoffanteil, der Volumenstrom und die Temperatur, werden durch den Sensor 9 während des gesamten Spülluftbetriebes der zentralen Mo torsteuerung zugeleitet, so daß Zustandsveränderungen bei der Motorsteuerung laufend berücksichtigt werden können. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Berücksichtigung der Zustandsdaten der Spülluft während des Spülluftbetriebes mit Hilfe der Motorsteuerung einen Störeinfluß der Spülluft auf die Abgaszusammensetzung vollständig zu unterbinden.

Durch eine bei der beschriebenen Einrichtung gegebene Kopp lung der Füllstandsdaten des Tankes 1 mit den in dem Sensor 9 erfaßten Zustandsdaten der Spülluft und einer gemeinsamen Weiterleitung dieser Daten an die zentrale Motorsteuerung kann die Rückspülung des Adsorptions-Filters 4 auch von dem Grad der Tankfüllung abhängig gemacht werden. Möglich ist es beispielsweise, jeweils bei einem bestimmten Entleerungsgrad des Tankes 1 grundsätzlich eine Rückspülung des Filters 4 unabhängig von dessen Beladungsgrad vorzunehmen.

Mit der beschriebenen Einrichtung ist es auch möglich, eine Dichtheitsprüfung des Tankes 1 und seiner Zu- und Abführlei tungen einschließlich des Adsorptions-Filters 4 vorzunehmen, indem das 3/2-Wegeventil auf Kreislaufführung geschaltet, die Förderpumpe 10 eingeschaltet, das Sperrventil 11 ge schlossen und das Sperrventil 12 geöffnet ist.

Der Sensor 9 kann Bestandteil einer Elektronikeinrichtung sein, die außer zur Aufnahme und Weiterverarbeitung der Zu standsdaten aus der Spülluft auch zur Aufnahme und Weiter verarbeitung der Tankfüllstands- und -Druckdaten dient. Diese Elektronikeinrichtung kann in das Gehäuse des Filters 4 zu sammen mit den Ventilen 11 und 12 sowie der Förderpumpe 8 und dem 3/2-Wegeventil integriert sein. Damit werden auch äußerst kurze Leitungen 5 und 7 durch entsprechende Integra tion in das Filter 4 erreicht.

Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Kreislaufführung des Spülgases auch für den Fall geeignet, in dem lediglich in Abhängigkeit bestimmter Zeit- und/oder Zustandsdaten der Be ladungszustand des Adsorptionsfilters gemessen werden soll, um die Voraussetzung für eine erforderliche Rückspülung feststellen zu können. Eine solche Voraussetzung kann beispielsweise in dem Überschreiten eines vorbestimmten Bela dungsgrenzwertes bestehen, bei dem ein Rückspülen erfolgen soll. Dabei kann die Rückspülluft verschiedenartig weiter gleitet werden, das heißt beispielsweise auch direkt in das Abgas.

Claims

1. Be- und Entlüftungseinrichtung des Kraftstoff-Tankes (1) eines Verbrennungsmotors (6), bei der
die Be- und Entlüftung über ein Adsorptions-Filter (4) er folgt,
das Adsorptions-Filter (4) durch Rückspülen mit atmosphä rischer Luft regenerierbar ist,
die Rückspülluft insbesondere dem Luftansaugbereich des Verbrennungsmotors (6) zugeführt wird,
die Zusammensetzung der Rückspülluft erfaßt und im Falle eines Zuführens in den Luftansaugbereich des Verbrennungs motors (6) bei der Steuerung des innerhalb des Motors (6) ablaufenden Verbrennungsprozesses berücksichtigt wird, gekennzeichnet durch die Merkmale:
in einer Spülluft in den Absaugbereich eines Verbrennungs motors (6) führenden Spülluftleitung (5) ist ein ausge wählte Stoff- und/oder Zustandsdaten der Spülluft erfas sender Sensor (9) vorgesehen,
der den Sensor (9) enthaltende Bereich der Spülluftleitung (5) ist zusammen mit dem Inneren des Adsorptions-Filter (4) als zwangsdurchströmte Kreislaufleitung schaltbar,
zum Ein- und Ausschalten der Kreislaufleitung ist in der Spülluftleitung (5) stromab des Sensors (9) ein 3/2-Wegeventil (8) angeordnet, dessen einer Ausgang nach außerhalb der Kreislauf-Leitung und dessen anderer Ausgang über eine parallel zu der Spülluftleitung (5) verlaufende Bypassleitung (7) zurück zu dem Adsorptions-Filter (4) führt,
bei eingeschalteter Kreislaufleitung sind die zum Tank (1) und der Atmosphäre führenden Leitungen (2', 2") durch Sperrventile (11, 12) abgesperrt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spülluftleitung (5) stromauf des 3/2-Wegeventiles eine Förderpumpe (10) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (7) in einen zwischen Zu- und Abström seite liegenden Strömungsbereich des Adsorptions-Filters (4) mündet, wodurch lediglich ein entsprechender, der dem Sensor (9) zugewandten Abströmseite zugewandter Teilbereich der Adsorptions-Filterfüllung innerhalb des Kreislaufströmungswe ges liegt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) den Kohlenwasserstoffgehalt, den Volumen strom sowie die Temperatur der Spülluft erfaßt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) in eine elektronische Einrichtung inte griert ist, in der die von diesem Sensor (9) erfaßten Werte verarbeitet und an eine zentrale Motorsteuerung weitergelei tet werden.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische - dem Sensor (9) einschließende Ein richtung mit einem Druck- und/oder Füllstandssensor verbun den ist, durch den bzw. die der Druck- und/oder der Füll stand des Tankes (1) erfaßt wird bzw. werden.

7. Verfahren zum Betreiben der Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Merkmale,
das Adsorptions-Filter wird erst nach einer durch die Kreislaufströmung erfolgten Bestimmung des Beladungszustandes regeneriert,
bei Einleiten der Regenerierung wird der zuvor bestimmte Beladungszustand des Adsorptions-Filters bei der Motor- Steuerung zur Vermeidung einer durch die Spülluft beding ten Störung des Abgaszustandes berücksichtigt,
die Beladung der Spülluft wird durch den Sensor während der gesamten Zeit des Regenerierens erfaßt und von der Mo torsteuerung als Einflußgröße berücksichtigt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Tankfüllung zumindest ein Auslöser und/oder eine von verschiedenen Voraussetzungen für die Einleitung einer Rückspülung des Adsorptions-Filters ist.