DE102008027871A1

DE102008027871A1 - Kraftstoffdampfspeicher-/ Rückgewinnungssystem

Info

Publication number: DE102008027871A1
Application number: DE102008027871A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Essig
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2009-12-17
Also published as: US7946277B2; US20090308358A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem eines Verbrennungsmotors, mit einem Kraftstofftank und einer in einer Tankentlüftungsleitung angeordneten Filtereinrichtung. Erfindungswesentlich ist dabei, dass in der Tankentlüftungsleitung eine Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie die vom Kraftstofftank zur Filtereinrichtung strömenden Kraftstoffdämpfe abkühlt und zur Spülung der Filtereinrichtung angesaugte Luft erwärmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein, mit einem derartigen Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Aus der DE 11 2005 001 728 T5 ist ein gattungsgemäßes Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem bekannt, welches einen Dampfspeicherkanister mit einem Kraftstoffdampf absorbierenden Material sowie eine Wärmeisoliereinrichtung zum Wärmeisolieren von mindestens einem Teil des Kraftstofftanks vor der von einem Abgasrohr erzeugten Wärme aufweist. Darüber hinaus ist eine Wärmeübertragungseinrichtung vorgesehen, die so angepasst ist, dass durch sie hindurch geführte Luft durch Absorbieren von Wärme aus der Wärmeisoliereinrichtung auf eine Spül- oder Abgabetemperatur erwärmt werden kann. Hierdurch soll insbesondere die Rückspülwirkung zur Reinigung des Aktivkohlefilters verbessert werden.
Aus der DE 41 40 090 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer, in einer Tankentlüftungsleitung angeordneten Filtereinrichtung bekannt, wobei die Filtereinrichtung zwischen dem Kraftstofftank und einem benachbarten Abschnitt eines Auspuffsystems angeordnet ist, um einerseits den Kraftstofftank vor Strahlungswärme des Auspuffsystems zu schützen und andererseits eine Erwärmung der Filtereinrichtung und damit eine schnellere Regenerierung der darin enthalten Aktivkohle zu erreichen.
Aus der DE 195 44 461 sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Filtern von Tankgasen bekannt. In einem Verfahren zum Entleeren eines Flüssigkeitsbehälters in einen Tank, wird dabei mittels einer Vakuumpumpe im Tank ein Unterdruck erzeugt, um den Tank dadurch zu füllen. Das den Tank entweichende schadstoffhaltige Gasgemisch wird mindestens zum Teil in einen gekühlten Tankgasfilter erstarrt, während der restliche Teil des Gasgemisches getrocknet, wieder erwärmt und mittels eines Aktivkohlefilters gereinigt wird. Der erstarrte Teil erwärmt sich nach dem Füllvorgang wieder und wird in flüssiger Form in einem Kondensatauffangbehälter aufgefangen.
Schließlich ist aus der DE 43 16 728 A1 eine Vorrichtung zum gezielten Sammeln und zu Dosieren von flüchtigen Kraftstoffkomponenten an einem Verbrennungsmotor bekannt. Die Vorrichtung weist einen Sammelbehälter für die flüchtigen Kraftstoffkomponenten, eine regenerierbaren Speicher sowie einen Kanal zur Verbindung des Speichers in dem Saugkanal des Verbrennungsmotors und ein Dosierventil in den jeweiligen Anschlusskanal auf. Das Dosierventil wird dabei über ein Steuergerät entsprechend der im jeweiligen Betriebszustand gewünschten Zumischung der flüchtigen Kraftstoffkomponenten betätigt, wodurch eine Optimierung des Motorbetriebs erreicht werden soll.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem für ein Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche zum einen eine hohe Rückgewinnungsrate und zum anderen eine verbesserte Speicherfunktion aufweist.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einer Tankentlüftungsleitung eines Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem eines Verbrennungsmotors eine Wärmeübertragungseinrichtung anzuordnen, die einerseits die vom Kraftstofftank zu einer Filtereinrichtung strömenden Kraftstoffdämpfe abkühlt und andererseits die zur Spülung der Filtereinrichtung angesaugte Umgebungsluft erwärmt. Die Filtereinrichtung ist dabei in der Tankentlüftungsleitung des Kraftstofftankes angeordnet, wobei sowohl die mit der Umgebung korrespondierende Ansaugleitung als auch die vom Kraftstofftank zur Filtereinrichtung führende Leitung durch die erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung geführt sind, so dass mit dieser mehrere überraschend positive Effekte erzielt werden können. Zum einen können beispielsweise die aus dem Kraftstofftank entweichenden Kraftstoffdämpfe abgekühlt und günstigstenfalls verflüssigt werden, so dass diese gar nicht erst zur Filtereinrichtung gelangen, sondern bereits in verflüssigtem Zustand von der Wärmeübertragungseinrichtung zum Kraftstofftank zurückfließen. Dieser Effekt ist insbesondere nach der Abkühlung des Kraftstofftankes, z. B. nach dem Abstellen des Kraftfahrzeuges, zu beobachten. Zum anderen kann dadurch erreicht werden, dass die zur Spülung der Filtereinrichtung angesaugte Umgebungsluft durch die Wärmeübertragungseinrichtung erwärmt wird und dadurch die Spülleistung bei gleicher Luftmenge verbessert. Durch die verbesserte Spülleistung und die Verflüssigung der Kraftstoffdämpfe bereits in der Wärmeübertragungseinrichtung, kann die Filtereinrichtung insgesamt kleiner ausgelegt werden, da einerseits weniger Kraftstoffdämpfe die Filtereinrichtung erreichen und andererseits die Rückspülung und damit ein Regenerationsgrad deutlich verbessert wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist die Filtereinrichtung Aktivkohle auf. Aktivkohle ist eine äußerst feinkörnige Kohle mit einer sehr großen inneren Oberfläche, die aufgrund dieser großen inneren Oberfläche als Adsorptionsmittel in Filtereinrichtungen, insbesondere für Kohlenwasserstoffe, bereits große Anwendung findet. Aktivkohle besteht dabei überwiegend aus Kohlenstoff mit hochporöser Struktur, wobei die Poren der Aktivkohle wie bei einem Schwamm untereinander verbunden sind. Die innere Oberfläche beträgt dabei zwischen 300 und 2.000 m²/g Aktivkohle, worin deren hohes Adosorptionsvermögen begründet liegt. Generell lassen sich neben den Kohlenwasserstoffen auch weitere Schadstoffe mittels Aktivkohle binden, so dass sich durch die Verwendung von Aktivkohle in einer Filtereinrichtung eine besonders hohe Filterwirkung erzielen lässt.
Zweckmäßig ist die Wärmeübertragungseinrichtung oberhalb des Kraftstofftankes angeordnet, so dass von ihr verflüssigter Kraftstoffdampf allein aufgrund der Schwerkraft in den Kraftstofftank zurückfließen kann. Durch die gewählte Anordnung kann der in der Wärmeübertragungseinrichtung verflüssigte Kraftstoff, insbesondere nach dem Abstellen des Kraftfahrzeuges, ohne weitere Hilfsmittel, das heißt allein aufgrund der Schwerkraft, in den Kraftstofftank zurückfließen, wodurch eine besondere hohe Rückgewinnungsquote erzielt werden kann. Weitere Rückführungseinrichtungen sind hierfür nicht erforderlich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist zumindest eine von der Wärmeübertragungseinrichtung zur Filtereinrichtung führende Leitung wärmeisoliert. Hierdurch kann erreicht werden, dass die von der Umgebung angesaugte und in der Wärmeübertragungseinrichtung erwärmte Umgebungsluft eine, für eine optimale Spülwirkung erforderliche Temperatur auch nach Verlassen der Wärmeübertragungseinrichtung bis zum Erreichen der Filtereinrichtung behält. Dies ist insbesondere bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen von großem Vorteil, da in diesem Fall die in der Wärmeübertragungseinrichtung lediglich leicht erwärmte Umgebungsluft bei einer langen Verbindungsleitung zur Filtereinrichtung wieder abkühlen würde und dadurch ihre aufgrund der Erwärmung verbesserte Spülleistung verliert. Derartige Wärmeisolierungen lassen sich heutzutage einerseits kostengünstig und andererseits gewichtsgünstig herstellen bzw. anbringen, so dass die durch die erwärmte Spülluft verbesserte Spülwirkung auch bei längeren Verbindungsleitungen zwischen der Filtereinrichtung und der Wärmeübertragungseinrichtung erhalten bleibt. Trotzdem sind selbstverständlich die Filtereinrichtung und die Wärmeübertragungseinrichtung vorzugsweise nah benachbart zueinander angeordnet, um Übertragungsverluste soweit wie möglich reduzieren zu können.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystems.
Entsprechend der Darstellung, weist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem 1 eines nicht gezeigten Verbrennungsmotors, einen Kraftstofftank 2 sowie eine in einer Tankentlüftungsleitung 3 angeordnete Filtereinrichtung 4 auf. In der Tankentlüftungsleitung 3 ist dabei erfindungsgemäß eine Wärmeübertragungseinrichtung 5 angeordnet, die derart ausgebildet ist, dass sie die vom Kraftstofftank 2 zur Filtereinrichtung 4 strömenden Kraftstoffdämpfe abkühlt und die zur Spülung der Filtereinrichtung 4 angesaugte Umgebungsluft erwärmt. Hierzu ist eine Ansaugleitung 6 ebenfalls durch die erfindungsgemäß angeordnete Wärmeübertragungseinrichtung 5 geführt. Die Filtereinrichtung 4 kann beispielsweise regenerierbares Filtermaterial, wie Aktivkohle, aufweisen, welches insbesondere zur Bindung von Kohlenwasserstoffen ausgebildet ist.
Mit der erfindungsgemäß angeordneten Wärmeübertragungseinrichtung 5 können insbesondere zwei positive Effekte realisiert werden. Zum einen werden die aus dem Kraftstofftank 2 aufsteigenden Kraftstoffdämpfe in der Wärmeübertragungseinrichtung 5 abgekühlt, vorzugsweise so stark, dass diese sich bereits dort verflüssigen und dadurch gar nicht erst bis zur Filtereinrichtung 4 gelangen und somit diese nicht belasten können. Bei einer Abkühlung des Kraftstofftankes 2, beispielsweise nach dem längeren Abstellen des Kraftfahrzeuges, wird somit der in der Wärmeübertragungseinrichtung 5 verflüssigte Kraftstoffdampf dem Kraftstofftank 2 wieder zugeführt. Zum anderen wird die zur Spülung der Filtereinrichtung 4 angesaugte Umgebungsluft in der Wärmeübertragungseinrichtung 5 erwärmt, wodurch eine verbesserte Spülleistung bei ansonsten gleicher Luftmenge erzielt werden kann.
Wird die Wärmeübertragungseinrichtung 5 darüber hinaus, wie in der Zeichnung dargestellt ist, oberhalb des Kraftstofftankes 2 angeordnet, so ermöglicht dies, dass verflüssigter Kraftstoffdampf allein aufgrund der Schwerkraft in den Kraftstofftank 2 zurückfließen kann. Eine Verflüssigung des Kraftstoffdampfes wird selbstverständlich nur dann erreicht, sofern die Wärmeübertragungseinrichtung 5 die vom Kraftstofftank 2 zur Filtereinrichtung 4 aufsteigende Kraftstoffdämpfe so stark abkühlen kann, dass sich diese verflüssigen. Da die Spülwirkung der über die Ansaugleitung 6 angesaugten Spülluft stark von deren Temperatur abhängt, wobei warme Spülluft eine verbesserte Rückspülwirkung aufweist, kann mit der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung 5 auch die Rückspülwirkung deutlich verbessert werden, so dass zusammen mit dem bereits in der Wärmeübertragungseinrichtung 5 erfolgten Verflüssigen der vom Kraftstofftank 2 aufsteigenden Kraftstoffdämpfe, die Filtereinrichtung 4 insgesamt kleiner ausgelegt werden kann. Die Spülluft zur Rückspülung der Filtereinrichtung 4 wird dabei auf eine für die Spülwirkung optimale Temperatur erwärmt.
Um die Temperatur der erwärmten Spülluft zwischen der Wärmeübertragungseinrichtung 5 und der Filtereinrichtung 4 halten zu können, kann vorgesehen sein, dass zumindest die von der Wärmeübertragungseinrichtung 5 zur Filtereinrichtung 4 führende Leitung 6 bzw. dieser Teilbereich, wärmeisoliert ausgeführt ist. Selbstverständlich sollte dabei darauf geachtet werden, dass die räumliche Entfernung zwischen der Filtereinrichtung 4 einerseits und der Wärmeübertragungseinrichtung 5 andererseits nicht zu groß ist, wobei diese gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform in einer gemeinsamen Baueinheit zusammengefasst sind, so dass Wärmeübertragungsverluste zwischen der Wärmeübertragungseinrichtung 5 und der Filtereinrichtung 4 minimiert werden können. Die beim Rückspülen der Filtereinrichtung 4 angesaugte Umgebungsluft kann anschließend dem nicht gezeigten Verbrennungsmotor zur Verbrennung zugeführt werden.
Generell kann mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem 1 einerseits eine verbesserte Rückgewinnung der aus dem Kraftstofftank 2 aufsteigenden Kraftstoffdämpfe erzielt werden und andererseits eine verbesserte Rückspülwirkung aufgrund der in der Wärmeübertragungseinrichtung 5 erwärmten Rückspülluft.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 112005001728 T5 [0002]
- DE 4140090 A1 [0003]
- DE 19544461 [0004]
- DE 4316728 A1 [0005]

Claims

Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem (1) eines Verbrennungsmotors, mit einem Kraftstofftank (2) und einer in einer Tankentlüftungslüftungsleitung (3) angeordneten Filtereinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass in der Tankentlüftungsleitung (3) eine Wärmeübertragungseinrichtung (5) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie die vom Kraftstofftank (2) zur Filtereinrichtung (4) strömende Kraftstoffdämpfe abkühlt und die zur Spülung der Filtereinrichtung (4) angesaugte Umgebungsluft erwärmt.
Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (4) Aktivkohle aufweist.
Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinrichtung (5) so ausgebildet ist, dass sie die vom Kraftstofftank (2) zur Filtereinrichtung (4) strömende Kraftstoffdämpfe bis zur Verflüssigung abkühlt.
Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinrichtung (5) oberhalb des Kraftstofftanks (2) angeordnet ist, so dass verflüssigter Kraftstoffdampf aufgrund der Schwerkraft in den Kraftstofftank (2) zurückfließen kann.
Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinrichtung (5) so ausgebildet ist, dass sie die Umgebungsluft auf eine für die Spülwirkung optimale Temperatur erwärmt.
Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine von der Wärmeübertragungseinrichtung (5) zur Filtereinrichtung (4) führende Leitung (6) wärmeisoliert ist.
Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinrichtung (5) separat zur Filtereinrichtung (4) angeordnet oder zusammen mit dieser eine gemeinsame Baueinheit bildet.
Kraftstoffdampfspeicher/Rückgewinnungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung vom Kraftstofftank (2) zur Wärmeübertragungseinrichtung (5) in dieser so angeordenet ist, dass durch Unterdruck im Kraftstofftank (2) die Wärmeübertragungseinrichtung (5) aktiv entleert wird, auch wenn sie nicht oberhalb des Kraftstofftanks (2) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoffdampfspeicher-/Rückgewinnungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.