DE102008060250A1 - Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Tankentlüftungssystem - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (40) weist einen ersten Anschluss (50) und einen zweiten Anschluss (52) auf. Ein Ventil (54) der Vorrichtung (40) unterbindet in einer Schließposition einen Fluidfluss eines Fluids (FL) zwischen dem ersten Anschluss (50) und dem zweiten Anschluss (52) und gibt den Fluidfluss ansonsten frei. Ein Sensor (56) ist an dem ersten Anschluss (50) des Ventils (54) angeordnet und mit dem Ventil (54) als eine Baueinheit ausgebildet zum Erfassen einer Konzentration von Kohlenwasserstoff in dem Fluid (FL).
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ventil und einem Sensor sowie ein Tankentlüftungssystem. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine entfällt ein Großteil der emittierten Schadstoffe auf verbrennungsbedingt entstehendes Abgas. Darüber hinaus gibt es andere Quellen, die für Schadstoffemissionen verantwortlich sind. Zu diesen Quellen können beispielsweise Ausdünstungen eines Kraftstofftanks der Brennkraftmaschine gezählt werden.
- Kraftstoffe wie beispielsweise Superbenzin, die in dem Kraftstofftank gelagert sein können, weisen eine Reihe von leicht-flüchtigen Kohlenwasserstoffen auf. Hierzu zählen beispielsweise Methan, Butan und Propan. Um den Kraftstofftank bei einer Änderung eines Volumens des Kraftstoffs vor mechanischen Schäden zu schützen und einen Druckausgleich zwischen dem Kraftstofftank und der Umluft zu ermöglichen, kann der Kraftstofftank über eine Leitung mit der Umluft gekoppelt sein. Die leicht-flüchtigen Kohlenwasserstoffe können sich insbesondere bei erhöhten Außentemperaturen, beispielsweise durch Sonneneinstrahlung, oder auch durch ein Schütteln des Kraftstofftanks während einer Fahrt aus dem Kraftstoff lösen und als gasförmige Bestandteile den Kraftstofftank über die Leitung verlassen.
- Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist, eine Vorrichtung und ein Tankentlüftungssystem zu schaffen die beziehungsweise das eine zuverlässige Entlüftung des Tanks und eine präzise Emission einer vorgegebenen Menge an Schadstoffen aus dem Tankentlüftungssystem ermöglicht.
- Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Gemäß einem ersten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss. Ein Ventil unterbindet in einer Schließposition einen Fluidfluss eines Fluids zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss und gibt den Fluidfluss ansonsten frei. Ein Sensor ist an dem ersten Anschluss des Ventils angeordnet und mit dem Ventil in einer Baueinheit integriert zum Erfassen einer Konzentration von Kohlenwasserstoff in dem Fluid. Dies ermöglicht eine kostengünstige Vorrichtung durch die Ausbildung einer gemeinsamen Elektronik. Ferner kann die Vorrichtung für das Ventil und den Sensor eine gemeinsame elektrische Anschlusseinheit aufweisen. Dadurch kann eine elektrische Leitung eingespart werden.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Ventil als analoges Ventil ausgebildet. Dies ermöglicht eine stufenlose Vorgabe von Offenpositionen des Ventils.
- Gemäß einem zweiten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Tankentlüftungssystem mit der Vorrichtung, die an dem ersten Anschluss mit einem ersten Ende einer Spülleitung gekoppelt ist. Ein Kohlenwasserstoffspeicher ist an einem ersten Speicheranschluss gekoppelt mit einem zweiten Ende der Spülleitung und ausgebildet zur Kopplung über einen weiteren Speicheranschluss mit einem Tank. Dies ermöglicht eine zuverlässige Entlüftung des Tanks und eine präzise Emission von Schadstoffen aus dem Tankentlüftungssystem.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 Brennkraftmaschine mit einem Tankentlüftungssystem. -
1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einem Motorblock2 , der durch eine Kraftstoffzuleitung4 und eine Rückflussleitung5 hydraulisch mit einem Tank6 gekoppelt ist. Bei dem Tank6 kann es sich beispielsweise um einen Kraftstofftank handeln. In dem Tank6 ist eine Kraftstofffördereinheit8 angeordnet, die Kraftstoff über die Kraftstoffzuleitung4 und einen in der Kraftstoffzuleitung4 angeordneten Filter10 zu Einspritzventilen12 leitet, die an dem Motorblock2 angeordnet sind. Von den Einspritzventilen12 wird der zugeführte Kraftstoff in den Motorblock2 zugemessen, wo er zusammen mit Luft, die mittels eines Ansaugtrakts14 in einem vorgegebenen Verhältnis zu dem Kraftstoff zugemessen wird, zur Verbrennung kommt. Entstehende Abgase des Verbrennungsprozesses werden durch einen Abgastrakt16 von dem Motorblock2 weggeführt. In dem Abgastrakt16 ist eine Lambdasonde18 angeordnet, die dazu ausgebildet ist ein Messsignal zu erzeugen, das repräsentativ ist für ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis vor der Verbrennung. Die Lambdasonde18 ist elektrisch gekoppelt mit einer Steuervorrichtung20 und so bevorzugt Teil einer Lambdaregelung. Die Steuervorrichtung20 kann beispielsweise als Motorsteuergerät ausgebildet sein. Dem Ansaugtakt14 wird die Luft über einen Lufteinlass22 zugeführt, in dem eine Drosselklappe24 angeordnet ist. - In dem Tank
6 ist ferner ein Kraftstoffsensor26 angeordnet. Bei dem Kraftstoffsensor26 kann es sich beispielsweise um einen so genannten Flex-Fuel-Sensor handeln, mittels dem eine Zusammensetzung des Kraftstoffs ermittelt werden kann. Aus dem Kraftstoff können, insbesondere bei erhöhten Umgebungstemperaturen, leicht-flüchtige Kohlenwasserstoffe abdampfen. Hierdurch entsteht in dem Tank6 ein mit Kohlenwasserstoffen angereichertes Luft/Kraftstoff-Gemisch, welches im Folgenden als Fluid FL bezeichnet wird. - Der Tank
6 weist einen Einfüllstutzen28 auf, an dessen Ende er mit einem Tankverschluss30 hermetisch nach außen abgeschlossen ist. Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine kann sich das Volumen des in dem Tank6 gespeicherten Kraftstoffs verringern, beispielsweise durch Entnahme von Kraftstoff mittels der Kraftstofffördereinheit8 . Es ist beispielsweise auch eine Vergrößerung des Kraftstoffvolumens in dem Tank6 möglich, beispielsweise durch temperaturbedingte Ausdehnungen des Kraftstoffs bei hohen Außentemperaturen und längeren Stillstandszeiten der Brennkraftmaschine. Um einer Beschädigung des Tanks6 wirksam entgegenzuwirken, ist der Tank6 für einen Druckausgleich zwischen dem Tank6 und der Umluft bei einer Volumenänderung des Tankinhaltes mit einer Lüftungsleitung32 gekoppelt. Kommt es zu Volumenänderungen des Tankinhaltes, dann kann das mit Kohlenwasserstoffen angereicherte Fluid FL in die Lüftungsleitung32 gelangen. Es ist beispielsweise auch möglich, dass Kraftstoff in die Lüftungsleitung32 gelangt, beispielsweise aufgrund von Erschütterungen eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine mit dem Tank6 angeordnet ist. In diesem Fall ist der Anteil an Kohlenwasserstoff in dem Fluid FL besonders groß. - Zur Filterung der in dem Fluid FL enthaltenen Kohlenwasserstoffe weist die Brennkraftmaschine einen Kohlenwasserstoffspeicher
34 auf. Der Kohlenwasserstoffspeicher34 kann beispielsweise als Aktivkohlefilter ausgebildet sein und ist dazu ausgebildet Kohlenwasserstoffe zu absorbieren und zu speichern. Der Kohlenwasserstoffspeicher34 weist drei Speicheranschlüsse auf. Ein erster Speicheranschluss36 ist mit einer Spülleitung38 gekoppelt, die über eine Vorrichtung40 mit dem Ansaugtrakt14 gekoppelt ist. Über einen zweiten Speicheranschluss42 und die Lüftungsleitung32 ist der Kohlenwasserstoffspeicher34 mit dem Tank6 gekoppelt. Ein dritter Speicheranschluss44 koppelt den Kohlenwasserstoffspeicher34 über ein Spülventil46 mit einem Spüllufteinlass48 . - Die Vorrichtung
40 ist elektrisch mit der Steuervorrichtung20 gekoppelt, von der sie angesteuert werden kann und umfasst einen ersten Anschluss50 , einen zweiten Anschluss52 sowie ein Ventil54 und einen Sensor56 . Der Sensor56 ist zwischen dem Ventil54 und dem ersten Anschluss50 der Vorrichtung40 angeordnet zum Erfassen einer Konzentration von Kohlenwasserstoff des mit Kohlenwasserstoff angereicherten durch die Spülleitung38 zugeführten Fluids FL. Der Sensor56 ist elektrisch gekoppelt mit der Steuervorrichtung20 zum Übertragen von erfassten Messdaten. Das Ventil54 ist ebenfalls elektrisch mit der Steuervorrichtung20 gekoppelt. In einer Schließposition des Ventils54 wird ein Fluss des Fluids FL zwischen dem ersten Anschluss50 und dem zweiten Anschluss52 unterbunden und ansonsten freigegeben, beispielsweise durch eine Ansteuerung der Steuervorrichtung20 . Die Ausbildung des Ventil54 gemeinsam mit dem Sensor56 in der Vorrichtung40 ermöglicht eine kostengünstige Ausgestaltung. Eine Elektronik, beispielsweise zur Kommunikation mit der Steuervorrichtung20 kann zwischen dem Ventil54 und dem Sensor 56 gemeinsam verwendet werden. Ferner kann beispielsweise eine elektrische Leitung zu der Steuervorrichtung20 eingespart werden. - In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Ventil
54 als analoges Ventil54 ausgebildet. Dies ermöglicht eine stufenlose Vorgabe von Offenpositionen des Ventils54 . Insbesondere können beispielsweise im Gegensatz zu einem digital ausgebildeten Ventil Pulsationen in der Spülleitung38 wirksam vermieden werden. - Das Absorptionsvermögen des Kohlenwasserstoffspeichers
34 bezüglich der Kohlenwasserstoffe ist begrenzt. Gelangt der Kohlenwasserstoffspeicher34 in eine Sättigung, so wird er gespült. Hierzu werden das Spülventil46 und das Ventil54 der Vorrichtung40 geöffnet, so dass über den Spüllufteinlass48 und das Spülventil46 Umluft in den Kohlenwasserstoffspeicher34 gelangt, die die in dem Kohlenwasserstoffspeicher34 gespeicherten Kohlenwasserstoffe aufnimmt und über die Spülleitung38 und die Vorrichtung40 dem Ansaugtrakt14 der Brennkraftmaschine zumisst. Das Spülventil46 und das Ventil54 können dazu von der Steuervorrichtung20 angesteuert werden. - Zur Reduktion von Schadstoffen der Brennkraftmaschine und auch für eine Leistungsoptimierung wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemisches vorgegeben. Das mit Kohlenwasserstoff aus dem Kohlenwasserstoffspeicher
34 angereicherte Fluid FL gelangt über das Ventil40 in den Ansaugtrakt14 , wo es das Luft/Kraftstoff-Gemisch in seiner Zusammensetzung bezüglich des Kohlenwasserstoffanteils beeinflussen kann. Um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis präzise vorgeben zu können, wird eine Kohlenwasserstoffkonzentration cHC des mit Kohlenwasserstoffen angereicherten Fluids FL mittels des Sensors54 erfasst. Für eine bekannte Kohlenwasserstoffkonzentration cHC des Fluids FL können dann die Zufuhr der Luft aus dem Lufteinlass22 und des Kraftstoffs entsprechend angepasst werden. Es kann beispielsweise auch ein Massenstrom des mit Kohlenwasserstoffen angereicherten Fluids FL mittels des Ventils54 der Vorrichtung40 angepasst werden, beispielsweise mittels der Steuervorrichtung20 . -
- 2
- Motorblock
- 4
- Kraftstoffzuleitung
- 5
- Rückflussleitung
- 6
- Tank
- 8
- Kraftstofffördereinheit
- 10
- Filter
- 12
- Einspritzventile
- 14
- Ansaugtrakt
- 16
- Abgastrakt
- 18
- Lambdasonde
- 20
- Steuervorrichtung
- 22
- Lufteinlass
- 24
- Drosselklappe
- 26
- Kraftstoffsensor
- 28
- Einfüllstutzen
- 30
- Tankverschluss
- 32
- Lüftungsleitung
- 34
- Kohlenwasserstoffspeicher
- 36
- erster Speicheranschluss
- 38
- Spülleitung
- 40
- Vorrichtung
- 42
- zweiter Speicheranschluss
- 44
- dritter Speicheranschluss
- 46
- Spülventil
- 48
- Spüllufteinlass
- 50
- erster Anschluss
- 52
- zweiter Anschluss
- 54
- Ventil
- 56
- Sensor
- FL
- Fluid
Claims (4)
- Vorrichtung (
40 ) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, mit – einem ersten Anschluss (50 ) und einem zweiten Anschluss (52 ), – einem Ventil (54 ), das in einer Schließposition einen Fluidfluss eines Fluids (FL) zwischen dem ersten Anschluss (50 ) und dem zweiten Anschluss (52 ) unterbindet und ansonsten freigibt, und – einem Sensor (56 ), der an dem ersten Anschluss (50 ) des Ventils (54 ) angeordnet und mit dem Ventil (54 ) als eine Baueinheit ausgebildet ist zum Erfassen der Konzentration von Kohlenwasserstoff in dem Fluid (FL). - Vorrichtung (
40 ) nach Anspruch 1, bei der das Ventil (54 ) und der Sensor (56 ) eine gemeinsame elektrische Anschlusseinheit aufweisen. - Vorrichtung (
40 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Ventil (54 ) als analoges Ventil (54 ) ausgebildet ist. - Tankentlüftungssystem, mit – einer Vorrichtung (
40 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die an dem ersten Anschluss (50 ) mit einem ersten Ende einer Spülleitung (38 ) gekoppelt ist, – einem Kohlenwasserstoffspeicher (34 ), der an einem ersten Speicheranschluss (36 ) gekoppelt ist mit einem zweiten Ende der Spülleitung (38 ) und ausgebildet ist zur Kopplung über einen zweiten Speicheranschluss (42 ) mit einem Tank (6 ).
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