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Die
Erfindung betrifft eine Tankentlüftungseinrichtung für
ein Kraftfahrzeug mit einer aus einem Kraftstofftank gespeisten
Brennkraftmaschine, einem mit dem Kraftstofftank verbundenen, die
Kraftstoffdämpfe aufnehmenden Adsorptionsfilter mit einer Belüftungsleitung
und einer Regenerierungsleitung, die letztlich im Ansaugtrakt der
Brennkraftmaschine mündet und in der eine Fördereinrichtung
integriert ist. Zum technischen Umfeld wird neben der
DE 198 31 188 C2 und der
DE 42 32 148 A1 insbesondere auf
die
DE 102 55 801
A1 verwiesen.
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Die
letztgenannte Schrift zeigt und beschreibt eine Tankentlüftungseinrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und geht dabei auch auf den
die vorliegende Erfindung betreffenden technologischen Hintergrund,
nämlich die Notwendigkeit einer Tankentlüftung
einerseits sowie die Problematik der Bereitstellung einer ausreichenden
Druckdifferenz zum Spülen bzw. Regenerieren des Adsorptionsfilters
andererseits ein. Eine solche Druckdifferenz muss insbesondere bei
Brennkraftmaschinen, die in weiten Betriebsbereichen betrieben werden können,
ohne dass eine üblicherweise im Ansaugtrakt vorgesehene
Drosselklappe aktiv ist, so bspw. bei „aufgeladenen” Brennkraftmaschinen
mit einer im Ansaugtrakt vorgesehenen Verdichtereinheit, durch relativ
aufwändige Zusatzmaßnahmen hergestellt werden.
Zur Reduzierung dieses Aufwands ist in der besagten Schrift eine
dort sog. Förderpumpe vorgeschlagen, die mittels einer
im Kraftfahrzeug zur Erzeugung von hohem Unterdruck (insbesondere
für einen Bremskraftverstärker) vorgesehenen sog.
Vakuumpumpe betrieben wird.
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In
dieser genannten Schrift wird im Sinne einer vorteilhaften Funktionsvereinigung
somit (bereits) die indirekte Verwendung einer sog. Vakuumpumpe
(in der besagten Schrift sog. „unterdruckerzeugende” Pumpe)
für die Regenerierung des Adsorptionsfilters vorgeschlagen,
wobei erkannt wurde und entsprechend berücksichtigt ist,
dass eine solche unterdruckerzeugende Vakuumpumpe nicht direkt zur
Förderung größerer Volumenströme
geeignet ist. Daher ist bei diesem bekannten Stand der Technik als
Fördereinrichtung eine sog. Förderpumpe in der
Regenerierungsleitung des Adsorptionsfilters vorgesehen, die nach
Art einer Kolbenpumpe ausgebildet ist und die von der Vakuumpumpe
quasi angetrieben wird.
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Eine
solche Kolbenpumpe als Fördereinrichtung stellt jedoch
(immer noch) einen relativ hohen Aufwand dar, weshalb vorliegend
eine (nochmals weiter) vereinfachte Tankentlüftungseinrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden soll (= Aufgabe
der vorliegenden Erfindung). Die Lösung dieser Aufgabe
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung
(selbst) als Vakuumpumpe ausgebildet ist und saugseitig sowohl mit
einem einem weiteren Aggregat des Kraftfahrzeugs, insbesondere einem
Bremskraftverstärker, zugeordneten Unterdruckraum als auch über
eine einen geeigneten und insbesondere konstanten Drosselquerschnitt aufweisende
Drossel mit der Regenerierungsleitung des Adsorptionsfilters verbunden
ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Vorgeschlagen
wird somit, die beispielsweise bzw. insbesondere für die
Versorgung eines Bremskraftverstärkers des Kraftfahrzeugs
vorgesehene Vakuumpumpe selbst und direkt als Fördereinrichtung
für den durch die Regenerierungsleitung sowie durch das
Adsorptionsfilter hindurch zu fördernden hier sog. Regenerierungsluftstrom
zu verwenden, was trotz der andersartigen grundsätzlichen Auslegung
einer Vakuumpumpe, welche bekanntlich nicht zur Förderung
größerer Volumenströme geeignet ist,
dadurch ermöglicht wird, dass ein Drosselelement bzw. eine
Drossel in der zur Vakuumpumpe führenden Regenerierungsleitung
den durch die Vakuumpumpe hindurch förderbaren Volumenstrom
begrenzt. Somit wird praktisch lediglich ein geeignetes Drosselelement,
welches vorzugsweise einen konstanten Drosselquerschnitt besitzt
und somit äußerst simpel aufgebaut sein kann,
zusätzlich zum üblichen Stand der Technik, welcher
oftmals ja bereits eine in einem Kraftfahrzeug vorgesehene Vakuumpumpe zur
Erzeugung von Unterdruck für den Bremskraftverstärker
oder ein anderes Aggregat des Kraftfahrzeugs enthält oder
enthalten kann, benötigt.
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Dabei
sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die besagte Vakuumpumpe
nicht den gesamten über einen längeren Zeitraum
zu fördernden Regenerierungsluftstrom fördern
muss, was aufgrund der vorgeschlagenen Drossel bei üblicher
Dimensionierung der Vakuumpumpe auch nicht möglich sein
dürfte. Vielmehr kann die Vakuumpumpe den Regenerierungsluftstrom
lediglich bzw. zumindest anteilig fördern, wobei sich diese „anteilige” Förderung
durch die Vakuumpumpe auf die möglichen Betriebspunkte der
Brennkraftmaschine und/oder auf einen Teil des Regenerierungsluftstromes
beziehen kann. Hierzu kann konkret die Regenerierungsleitung zusätzlich, insbesondere
unter Zwischenschaltung eines Tankentlüftungsventils, direkt,
d. h. unter Umgehung der Drossel und der Vakuumpumpe, mit dem Ansaugtrakt
der Brennkraftmaschine verbunden sein. Vorzugsweise durch entsprechende
Ansteuerung des Tankentlüftungsventils kann bzw. wird dann, wenn
im Ansaugtrakt insbesondere aufgrund einer teilweise geschlossenen
Drosselklappe ein ausreichender Unterdruck vorliegt, das Spülen
des Aktivkohlefilters vorrangig in üblicher Weise, d. h.
im wesentlichen unter Umgehung der Vakuumpumpe erfolgen. Lediglich
dann, wenn im Ansaugtrakt kein Unterdruck oder sogar Überdruck
vorliegt, kann eine zumindest teilweise Regenerierung des Absorptionsfilters über
einen entsprechend der erfindungsgemäßen Drossel
begrenzten Regenerierungsluftstrom mittels Förderung durch
die Vakuumpumpe erfolgen.
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Insbesondere
für denn letztgenannten Fall, d. h. wenn kein Unterdruck
oder sogar Überdruck im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine
herrscht, ist es günstig, wenn die Förderseite
(= Druckseite) der Vakuumpumpe mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses
der Brennkraftmaschine verbunden ist und somit über das
sog. Blow-By-System der Brennkraftmaschine (nur) indirekt mit deren
Ansaugtrakt verbunden ist. Bekanntlich sorgt das sog. Blow-By-System einer
Brennkraftmaschine dafür, dass die aus dem Brennraum oder
den Brennräumen einer Hubkolben-Brennkraftmaschine über
die Kolbenringe in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine
gelangenden Blow-By-Gase nicht in die Umgebung gelangen können,
indem ein Aufbau von nennenswertem Überdruck im Innenraum
des Kurbelgehäuses vermieden wird. Somit wird der mit der
Vakuumpumpe geförderte Regenerierungsluftstrom ebenso wie
die Blow-By-Gase behandelt, d. h. letztlich aus dem bzw. über
das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine deren Brennräumen
zur Verbrennung zugeführt.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele
weiter erläutert, wobei die beigefügten 1, 2 jeweils
eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen
Tankentlüftungseinrichtung zusammen mit einer Brennkraftmaschine und
deren Ansaugtrakt sowie eines Teils von deren Abgasanlage zeigen.
In den beiden Figuren sind gleiche Elemente mit den ggleichen Bezugsziffern
gekennzeichnet.
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So
trägt eine hier sechszylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine,
deren Brennräumen über einen Ansaugtrakt 2 Verbrennungsluft
zugeführt wird, die Bezugsziffer 1, während
die Abgase der Brennkraftmaschine 1 über eine
Abgasanlage 3 abgeführt werden. In letzterer befindet
sich ein Abgasturbolader 4, d. h. überschüssige
Energie der Abgase wird über eine Turbine („Turb”)
einem im Ansaugtrakt 2 vorgesehenen Verdichter („Verd”)
zur Verdichtung des Ansaugluftstromes zugeführt. Stromab
der Turbine („Turb”) befindet sich ein Abgaskatalysator 5 („KAT”).
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Stromauf
des Verdichters („Verd”) befindet sich im Ansaugtrakt
in üblicher Weise ein Hitzdraht-Luftmassenmesser 6 („HFM” =
Heißfilm-Anemometer) und stromauf desselben ein Ansauggeräuschdämpfer 7 (”AGD”).
Vom Verdichter („Verd”) wird der Ansaugluftstrom
gemäß Pfeilrichtung durch einen Ladeluftkühler 13 („LLK”)
geführt und gelangt letztlich nach Passieren einer Drosselklappe 17 in
die Brennräume der Brennkraftmaschine 1. Dabei
gibt es eine Vielzahl von Betriebspunkten der Brennkraftmaschine 1,
in denen die Drosselklappe 17 vollständig geöffnet
ist, so dass stromab derselben kein Unterdruck herrscht; andererseits
gibt es auch eine Vielzahl von Betriebspunkten der Brennkraftmaschine 1, in
denen die Drosselklappe 17 teilweise geschlossen ist, so
dass stromab derselben Unterdruck vorliegt.
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An
das Kurbelgehäuse 1a der Brennkraftmaschine 1 ist
ein dem Fachmann bekanntes in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 8 gekennzeichnetes sog.
Blow-By-System angeschlossen, durch welches die aus den Brennräumen
der Brennkraftmaschine 1 über die Kolbenringe
in das Kurbelgehäuse 1a gelangenden Blow-By-Gase
aus dem Kurbelgehäuse 1a heraus dem Ansaugtrakt 2 und
somit letztlich wieder den Brennräumen der Brennkraftmaschine 1 zur
Verbrennung zugeführt werden. Bestandteile dieses Blow-By-Systems 8 sind
neben entsprechenden Leitungen und figürlich zwar dargestellten,
jedoch nicht näher bezeichneten Rückschlagventilen
in diesen ein Konstant-Druckhalteventil 8a („p
= const.”).
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In
das Kurbelgehäuse 1a der Brennkraftmaschine 1 hinein
fördert eine Vakuumpumpe 9 („VP”), die
unter anderem zur Erzeugung von Unterdruck in einem Unterdruckraum 10 („VAC”)
vorgesehen und folglich saugseitig mit diesem Unterdruckraum 10 verbunden
ist, welcher seinerseits mit einem figürlich nicht dargestellten
Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeugs, in welchem die
vorliegenden Brennkraftmaschine 1 als Antriebsaggregat
eingebaut ist, verbunden ist, um diesem (Bremskraftverstärker)
Unterdruck bereit zu stellen.
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Mit
Kraftstoff zur Verbrennung versorgt wird die Brennkraftmaschine 1 aus
einem Kraftstofftank 11, wobei die entsprechende Versorgungsleitung nicht
dargestellt ist. Dargestellt ist jedoch eine dem Fachmann grundsätzlich
bekannte Tankentlüftungseinrichtung 12, welche
unter anderem ein Adsorptionsfilter 12a („AKF” =
Aktivkohlefilter) enthält, in welches neben einer mit dem
Innenraum des Kraftstofftanks 11 verbundenen Tankentlüftungsleitung 12b eine
Belüftungsleitung 12c mündet und aus
welchem eine Regenerierungsleitung 12d herausführt.
Diese Regenerierungsleitung 12d führt unter anderem über ein
Tankentlüftungsventil 12e („TEV”)
sowie ein nicht näher gekennzeichnetes Rückschlagventil,
welches sich in dem vom Tankentlüftungsventil 12e wegführenden
Leitungsabschnitt 12i der Regenerierungsleitung 12d befindet,
letztlich in den Ansaugtrakt 2 der Brennkraftmaschine 1,
und zwar stromab der Drosselklappe 17 und somit in einen
Bereich des Ansaugtraktes 2, in welchem in Abhängigkeit
vom jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 Unterdruck herrschen
kann.
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Insbesondere
bei abgestelltem Kraftfahrzeug und somit bei stillstehender Brennkraftmaschine 1 können
die sich unter Wärmeeinwirkung im Kraftstofftank 11 bildenden
Kraftstoffdämpfe, die durch Luft und Kraftstoffbestandteile
gebildet sind, unter Passieren des Adsorptionsfilters 12a,
in welchem dann die Kraftstoffbestandteile adsorbiert und somit
zurückgehalten werden, anschließend über
die Belüftungsleitung 12c nach außen
abgeführt werden, um die Bildung von Überdruck
im Kraftstofftank 11 zu verhindern. Ist die Brennkraftmaschine 1 in
Betrieb, so kann das (bspw. nahezu vollständig beladene)
Adsorptionsfilter 12a regeneriert, d. h. gespült
und somit für die spätere Adsorption weiterer
Kraftstoffbestandteile vorbereitet werden, indem über die
Belüftungsleitung 12c Luft aus der Umgebung angesaugt
und durch das Adsorptionsfilter 12a hindurch, wo die dort zwischengespeicherten
Kraftstoffbestandteile an den hindurch geführten Luftstrom
abgegeben werden, in den Ansaugtrakt 2 eingeleitet und
somit den Brennräumen der Brennkraftmaschine 1 zur
Verbrennung zugeführt wird.
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Letzteres
funktioniert und erfolgt in bekannter Weise bei geöffnetem
Tankentlüftungsventil 12e dann praktisch selbsttätig,
wenn im Ansaugtrakt 2 stromab der Drosselklappe 17 Unterdruck
vorliegt, welcher ein treibendes Druckgefälle zur erfolgreichen Spülung
des Adsorptionsfilters 12a herstellt. Herrscht jedoch stromab
der Drosselklappe 17 im Ansaugtrakt 2 kein Unterdruck
und soll dennoch ein zumindest geringfügiges Spülen
bzw. Regenerieren des Adsorptionsfilters 12a erfolgen,
so kann vorliegend sowohl beim Ausführungsbeispiel nach 1 als
auch beim Ausführungsbeispiel nach 2 die bereits
erläuterte Vakuumpumpe 9 hierfür ein
entsprechendes Druckgefälle erzeugen. Da die bzw. eine
Vakuumpumpe 9 von ihrem Funktionsprinzip her grundsätzlich
nicht auf die Förderung größerer Volumenströme ausgelegt
ist, sondern vielmehr zur Erzeugung von Unterdruck in einem Unterdruckraum,
hier dem Unterdruckraum 10, ausgelegt ist, ist es nicht
möglich, die Saugseite der Vakuumpumpe 9 einfach über
eine Leitung mittleren Durchmessers letztlich mit dem Adsorptionsfilter 12a zu
verbinden. Aus diesem Grunde ist vorliegend die Saugseite der Vakuumpumpe 9 über
eine Stichleitung 12f mit der Regenerierungsleitung 12d verbunden
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Beim
Ausführungsbeispiel nach 1 zweigt
die Stichleitung 12f von dem zwischen dem Adsorptionsfilter 12a und
dem Tankentlüftungsventil 12e liegenden Abschnitt
der Regenerierungsleitung 12g ab, wobei in dieser Stichleitung
fakultativ noch ein Trennventil 12h vorgesehen sein kann
bzw. hier ist, mit welcher insbesondere zu Diagnosezwecken, d. h.
im Rahmen der Selbstdiagnose der Tankentlüftungseinrichtung 12 die
Verbindung zwischen dem Adsorptionsfilter 12a und der Vakuumpumpe 9 absperrbar
ist. Beim Ausführungsbeispiel nach 2 zweigt
die Stichleitung 12f vom vom Tankentlüftungsventil 12e in
den Ansaugtrakt führenden Leitungsabschnitt 12i ab,
so dass das Tankentlüftungsventil 12e die Funktion
des Trennventils 12h übernimmt bzw. übernehmen
kann.
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Bei
beiden Ausführungsbeispielen ist in der hinsichtlich ihres
freien Querschnitts wie eine übliche Tankentlüftungsleitung
dimensionierten Stichleitung 12f eine geeignet dimensionierte
Drossel 12g integriert, welche den von der Vakuumpumpe 9 durch diese
Stichleitung 12f förderbaren Fluidstrom solchermaßen
begrenzt, dass die einwandfreie Funktion der Vakuumpumpe 9 zur
Erzeugung von Unterdruck im Unterdruckraum 10 hierdurch
nicht eingeschränkt wird. Bei Verwendung einer üblichen
Vakuumpumpe 9 zur Versorgung eines Bremskraftverstärkers
eines mittelgroßen Personenkraftwagens erlaubt diese Drossel 12g,
welche hier (und vorzugsweise im Sinne eines einfachen Aufbaus)
einen konstanten Drosselquerschnitt besitzt, welcher alternativ
jedoch auch verstellbar sein kann, einen maximalen Volumenstrom
oder Durchfluss in der Größenordnung von ca. 10
Litern je Minute. In diesem Zusammenhang sei ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass zwar bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen
die genannte Drossel 12g durch ein eigenständiges
Drosselelement gebildet ist, welches in die Stichleitung 12f integriert
ist; alternativ kann diese besagte Drossel 12g aber auch
durch eine entsprechend dünn dimensionierte Stichleitung 12f gebildet
sein kann, welche die Saugseite der Vakuumpumpe 9 mit der
Regenerierungsleitung 12d des Adsorptionsfilters 12a verbindet,
wobei dann diese Stichleitung 12f in ihrer Gesamtheit den
aus der Regenerierungsleitung abgesaugten Volumenstrom aufgrund
ihres Querschnitts drosselt, d. h. in gewünschter Weise
begrenzt.
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Indem
wie vorliegend eine bereits vorhandene Vakuumpumpe 9, die
zur Versorgung eines beliebigen Aggregats des Kraftfahrzeugs, insbesondere eines
Bremskraftverstärkers, mit Unterdruck vorgesehen ist, saugseitig über
eine Drossel 12g mit geeignetem Drosselquerschnitt, welcher
eine einwandfreie Funktion der Vakuumpumpe 9 gewährleistet,
mit dem Adsorptionsfilter 12a bzw. der Regenerierungsleitung 12d desselben
verbunden ist, kann diese Vakuumpumpe 9 zur Förderung
eines zumindest geringen Regenerie rungsluftstromes durch das Adsorptionsfilter 12a hindurch
herangezogen werden, wenn wie vorliegend die Druckseite oder Förderseite
dieser Vakuumpumpe 9 letztlich (hier über den
Umweg über das Blow-By-System 8 der Brennkraftmaschine 1) mit
dem Ansaugtrakt 2 der Brennkraftmaschine 1 verbunden
ist. Insbesondere ist damit ein zumindest geringfügiger
Regenerierungsluftstrom auch dann sichergestellt, wenn im Ansaugtrakt 2 kein
Unterdruck herrscht, der ein Druckgefälle zur Förderung
des Regenerierungsluftstromes bereit stellen kann.
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Wenngleich
im vorliegenden Ausführungsbeispiel der von der Vakuumpumpe 9 geförderte
Regenerierungsluftstrom einem weiteren herkömmlichen, bei
geöffnetem Tankentlüftungsventil 12e jedenfalls
bei Vorliegen von Unterdruck im Ansaugtrakt 2 der Brennkraftmaschine 1 gefördertem
Regenerierungsluftstrom quasi parallel geschaltet ist, kann bei entsprechender
Dimensionierung der betroffenen Bauelemente durchaus auch die Vakuumpumpe 9 alleine
zur Förderung eines Regenerierungsluftstromes für
das Adsorptionsfilter 12a vorgesehen sein. Stets sollte
jedoch gewährleistet sein, dass die Förderseite
oder Druckseite der Vakuumpumpe 9 letztlich mit dem Ansaugtrakt 2 der
Brennkraftmaschine 1 verbunden ist, d. h. in diesen hinein
fördert, wobei durchaus eine Vielzahl anderer Details abweichend von
den obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den
Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19831188
C2 [0001]
- - DE 4232148 A1 [0001]
- - DE 10255801 A1 [0001]