DE10317583B4

DE10317583B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10317583B4
Application number: DE10317583A
Authority: DE
Inventors: Susumu Kojima; Hidefumi Aikawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: JP2003314378A; US20040000352A1; DE10317583A1; JP3932963B2; US6772740B2

Abstract

Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff, mit:
– einem Kanister (20), in dem ein in einem Kraftstofftank (10) erzeugter verdampfter Kraftstoff adsorbierbar ist;
– einer Kanisterausströmgas-Erzeugungseinrichtung, die bewirkt, dass ein Kanisterausströmgas aus dem Kanister (20) ausströmt und einer Dampfkonzentrationseinrichtung (34, 44) zuleitbar ist, die das Kanisterausströmgas in ein Behandlungsgas, das eine hohe Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, ein Umlaufgas, das eine mittlere Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, und ein Kanistereinlassgas, das eine niedrige Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, trennt;
– einer Behandlungsgasleitung (42), über die das Behandlungsgas von der Dampfkonzentrationseinrichtung (34, 44) dem Kraftstofftank (10) zugeführt wird;
– einer Umlaufgasleitung (60), über die das Umlaufgas stromaufwärts der Dampfkonzentrationseinrichtung (34, 44) dieser zuleitbar ist;
– einer Kanister-Einlassgasleitung (54), über die das Kanistereinlassgas von der Dampfkonzentrationseinrichtung (34, 44) stromaufwärts des Kanisters (20) diesem zuleitbar ist;
– einer in dem Kraftstofftank (10) vorgesehenen...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung eines in einem Kraftstofftank eines Verbrennungsmotors erzeugten verdampften Kraftstoffs, ohne diesen in die Umwelt freizusetzen.
Beschreibung des Standes der Technik
Im Stand der Technik, zum Beispiel in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 10-274106 , ist eine Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff bekannt, die einen Kanister zur Adsorption von einem in einem Kraftstofftank erzeugten verdampften Kraftstoff aufweist. Diese bekannte Vorrichtung weist eine Einrichtung auf, mit deren Hilfe ein in dem Kanister adsorbierter Kraftstoff durch eine Luftströmung ausgespült wird, sowie eine Trennmembran, die den verdampften Kraftstoff von dem Spülgas trennt. Darüber hinaus weist die Vorrichtung eine Kondensierungseinheit auf, um den durch die Tennmembran getrennten Kraftstoff zu verflüssigen, sowie einen Rückführungsweg, um den kondensierten Kraftstoff in den Kraftstofftank zurückzuführen. Die so konzipierte Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff ermöglicht es, den in dem Kraftstofftank erzeugten verdampften Kraftstoff in einem abgeschlossenen System zu behandeln, das den Kanister umfasst. Somit kann durch die genannte Vorrichtung des Standes der Technik wirksam verhindert werden, dass verdampfter Kraftstoff in die Umwelt abgegeben wird, ohne dabei eine komplizierte Steuerung bzw. Regelung wie etwa durch eine Korrektur der Menge des eingespritzten Kraftstoffes zu erfordern.
Wie schon erwähnt, extrahiert die Vorrichtung des Standes der Technik den verdampften Kraftstoff mit Hilfe einer Trennmembran aus dem Spülgas. Durch die derzeit verfügbaren Trennmembrane kann jedoch kein verdampfter Kraftstoff ausreichend hoher Konzentration dem aus dem Kanister abgeführten Spülgas entnommen werden. Wenn Kraftstoffgas mit einer niedrigen Kraftstoff-Konzentration direkt in den Kraftstofftank zurückgeführt wird, ergeben sich durch die Einwirkung der in dem Kraftstoffgas enthaltenen Luft diverse Nachteile. Daher ist die genannte Vorrichtung des Standes der Technik so konzipiert, dass die Kondensierungseinheit, die der Kondensierung des Kraftstoffgases dient, hinter der Trennmembran angeordnet bzw. dieser nachgeschaltet ist.
Daraus folgt, dass die genannte Vorrichtung des Standes der Technik kein hoch konzentriertes Kraftstoffgas (kurz: Hochkonzentrations-Kraftstoffgas) mit Hilfe der Trennmembran erzeugen kann, so dass es notwendig ist, die Kondensierungseinheit der Trennmembran nachgeschaltet, d. h. in Strömungsrichtung hinter der Trennmembran, anzuordnen.
Die EP 0936097 , die als nächstkommender Stand der Technik betrachtet wird, offenbart eine Vorrichtung, um Kraftstoffdampf im einem Kraftstofftank zurückzugewinnen, der einen Filter umfasst, welcher zwei Öffnungen an entgegengesetzten Endungen und zwei 3-Wege-Ventile an den Öffnungen aufweist. Der gasförmige Kraftstoff wird entweder in dem Filter absorbiert oder der absorbierte Kraftstoff wird über die 3-Wege-Ventile kondensiert. Zusätzlich unterstützt eine Pumpe das Austreiben des absorbierten gasförmigen Kraftstoffes hin zu dem Kondensator.
Die JP 63270524 offenbart eine zweistufige Gastrennung für Kohlenwasserstoffdämpfe unter Verwendung von Trennmembranen. Vermischtes Gas wird so durch eine erste Membran und durch eine zweite Membran gesaugt, dass das schließlich abgegebene Gas eine niedrige Konzentration von Kohlenwasserstoffdampf aufweist. Das Kohlenwasserstoff enthaltende Gas nach der Trennmembran wird unter Druck gesetzt und teilweise in dem flüssigen Kraftstoff absorbiert. Der andere Teil des Gases wird zurückgeführt und wieder mit dem Kohlenwasserstoffdampf vor der Trennung vermischt.
Die JP 62-279825 offenbart ein Verfahren zur Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffdampf aus der Luft unter Verwendung einer Trennmembran.
Die DE 43 38 095 lehrt unter anderem, Kraftstoffgas zur Verflüssigung zu komprimieren und die Flüssigkeit über einen Hochdruckspeicher in die Kraftstoffpumpe zuzuführen.
DE 100 25 071 A1 offenbart die Verwendung einer Venturi-Düse in einer Vorrichtung zum Sammeln von flüssigem Kraftstoff aus Dampf und zum Zurückführen des flüssigen Kraftstoffs in den Kraftstofftank. Die DE 24 40 905 lehrt ebenfalls die Verwendung einer Venturi-Düse, hier zum Verbinden zweier Teile eines Kraftstofftanks, um Kraftstoff von einem niedrig gelegenem Teil in dem Kraftstofftank zu einem anderen Teil zu fördern, in welchem der Kraftstoff an den Motor geliefert wird. Die Venturi-Düse wird dabei als Saugstrahlpumpe verwendet.
US 2001/0 052 292 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Behandlung von Kraftstoffdampf, bei welcher ein von einer Trennmembran abgetrenntes Gas mit hohem Anteil an Kraftstoff mittels einer Versorgungseinrichtung den Motor versorgt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff bereitzustellen, die verdampften Kraftstoff nur durch eine Behandlung mit Trennmembranen ausreichend kondensieren kann, und die eine Rückführung des verdampften Kraftstoffes in einen Kraftstofftank ohne die Verwendung einer Kondensierungseinheit ermöglicht.
Eine Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst einen Kanister, in dem ein in einem Kraftstofftank erzeugter verdampfter Kraftstoff (bzw. das Kraftstoffgas) adsorbiert wird, eine Kanisterausströmgas-Erzeugungseinrichtung, die dafür sorgt, dass ein Kanisterausströmgas aus dem Kanisterausströmt, eine Dampfkonzentrierungs- bzw. Dampfkonzentrationseinrichtung, die das Kanisterausströmgas in ein zu behandelndes Gas (im Folgenden kurz: Behandlungsgas), das eine hohe Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, ein Umlaufgas, das eine mittlere Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, und ein Kanister-Einlassgas, das eine niedrige Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, trennt, eine Behandlungsgasleitung, die das Behandlungsgas in den Kraftstofftank einführt, eine Umlaufgasleitung, die bewirkt, dass das Umlaufgas an eine Stelle stromaufwärts von der Dampfkonzentrationseinrichtung zurückgeführt wird, und eine Kanister-Einlassgasleitung, die bewirkt, dass das Kanister-Einlassgas in den Kanister zurückgeführt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein aus dem Kanister ausgespültes Kanisterausströmgas durch eine Behandlung in der Dampfkonzentrationseinrichtung in ein Behandlungsgas hoher Konzentration (Hochkonzentrationsgas), ein Umfaufgas mitterer Konzentration (Mittelkonzentrationsgas) und ein Kanister-Einlassgas niedriger Konzentration (Niedrigkonzentrationsgas) getrennt. In diesem Fall wird das Umlaufgas mittlerer Konzentration der Dampfkonzentrationseinrichtung zugeführt und wiederholt einem Konzentrationsprozess unterzogen. Gemäß einem Aspekt wird somit die Konzentration des Behandlungsgases ausreichend erhöht und die Konzentration des Kanister-Einlassgases ausreichend reduziert. Ein Behandlungsgas, das eine ausreichend hohe Konzentration aufweist, kann als Kraftstoff verwendet werden, indem es dem Kraftstofftank zugeführt wird. Ein Kanister-Einlassgas, das eine ausreichend niedrige Konzentration aufweist, kann als Gas zur Spülung des in dem Kanister adsorbierten verdampften Kraftstoffs verwendet werden, indem es dem Kanister zugeführt wird. Somit wird durch den ersten Aspekt gewährleistet, dass ein in dem Kanister adsorbierter verdampfter Kraftstoff effizient als Kraftstoff verwendet werden kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Kanisterausströmgas-Erzeugungseinrichtung vorzugsweise eine Spülgasumlaufpumpe, die mit dem Kanister verbunden ist, und die Dampfkonzentrationseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Hochkonzentrations-Trenneinheit und eine Mittelkonzentrations-Trenneinheit. Die Hochkonzentrations-Trenneinheit umfasst vorzugsweise eine erste Trennmembran, um ein Kraftstoffgas, das verdampften Kraftstoff enthält, in ein Hochkonzentrations-Kraftstoffgas, das eine hohe Konzentration des verdampftem Kraftstoffs enthält, und ein Mittelkonzentrations-Kraftstoffgas, das eine mittlere Konzentration des verdampftem Kraftstoffs enthält, zu trennen, und trennt vorzugsweise ein Gasgemisch, das aus dem Kanisterausströmgas und dem rückgeführten Umlaufgas zusammengesetzt ist, in das Behandlungsgas (hoher Konzentration) und ein Mittelkonzentrationsgas. Vorzugsweise ist die Mittelkonzentrations-Trenneinheit stromabwärts von der Hochkonzentrations-Trenneinheit angeordnet, weist eine zweite Trennmembran auf, deren Funktion der der ersten Trennmembran entspricht, und trennt das Mittelkonzentrationsgas in das Umlaufgas und das Kanister-Einlassgas. Bei dieser Ausführungsform kann das Kanisterausströmgas durch die Spülgasumlaufpumpe erzeugt werden. Darüber hinaus kann das Behandlungsgas hoher Konzentration (Hochkonzentrations-Behandlungsgas), das Umlaufgas mittlerer Konzentration (Mittelkonzentrations-Umlaufgas) und das Kanister-Einlassgas niedriger Konzentration (Niedrigkonzentrations-Kanister-Einlassgas) mit Hilfe der Hochkonzentrations-Trenneinheit und der Mittelkonzentrations-Trenneinheit aus Kanisterausströmgas gewonnen werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Fläche bzw. Größe der ersten Trennmembran vorzugsweise kleiner als eine Fläche der zweiten Trennmembran. Gemäß einem Aspekt wird bei der Behandlung des Gasgemisches mit Hilfe der ersten Trennmembran das Behandlungsgas, das eine hohe Kraftstoff-Konzentration aufweist, effizient extrahiert, und bei der Behandlung des Gases mittlerer Konzentration mit Hilfe der zweiten Membran wird das Kanister-Einlassgas niedriger Konzentration effizient extrahiert, indem die Fläche der ersten Trennmembran, die in der Hochkonzentrations-Trenneinheit enthalten ist, kleiner gemacht wird als die Fläche der zweiten Trennmembran, welche in der Mittelkonzentrations-Trenneinheit enthalten ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das Verhältnis zwischen der Fläche der ersten Trennmembran und der Fläche der zweiten Trennmembran so ausgelegt, dass das Behandlungsgas und das Kanister-Einlassgas verdampften Kraftstoff mit einer Konzentration von mindestens 95% bzw. höchstens 5% enthält, wenn das Kanisterausströmgas verdampften Kraftstoff mit einer Konzentration von 15% enthält. Da bei dieser Ausführungsform das Verhältnis zwischen der Fläche der ersten Trennmembran und der Fläche der zweiten Trennmembran einen geeigneten Wert annimmt, kann eine Konzentration des in dem Behandlungsgas enthaltenen verdampftem Kraftstoffs und eine Konzentration des in dem Kanister-Einlassgas enthaltenen verdampftem Kraftstoffs erreicht werden, die mindestens 95% bzw. höchstens 5% beträgt, wenn die Konzentration des in dem Kanisterausströmgas enthaltenen verdampften Kraftstoffs mindestens 15% beträgt. Folglich kann ein Prozess zur Verflüssigung von verdampftem Kraftstoff in dem Kanister solange fortgesetzt werden, bis die Konzentration des Kanisterausströmgases 15% erreicht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff vorzugsweise eine Förderpumpe, die den im Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff dem Verbrennungsmotor zuführt, und die Behandlungsgasleitung führt vorzugsweise das Behandlungsgas einer Kraftstoffansaugöffnung der Förderpumpe zu. Durch diese Ausführungsform kann das Behandlungsgas der Kraftstoffansaugöffnung der Förderpumpe zugeführt werden. Ein in die Förderpumpe gesaugtes Behandlungsgas wird dadurch verflüssigt, dass es in dieser komprimiert wird. Durch diesen ersten Aspekt der Erfindung kann somit gewährleistet werden, dass das Behandlungsgas als Kraftstoff verwendet wird, ohne dass eine spezielle Vorrichtung zur Verflüssigung des Behandlungsgases bereitgestellt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff vorzugsweise eine Venturidüse, um einen Unterdruck an der Kraftstoffansaugöffnung der Förderpumpe zu erzeugen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Spülgasumlaufpumpe vorzugsweise zwischen dem Kanister und der Hochkonzentrations-Trenneinheit angeordnet, und die Kanister-Einlassgasleitung ist vorzugsweise mit einem Druckregulierungsventil ausgestattet, das dafür sorgt, dass der Druck auf der Seite der Mittelkonzentrations-Trenneinheit höher als auf der Seite des Kanisters ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Spülgasumlaufpumpe zwischen dem Kanister und der Hochkonzentrations-Trenneinheit angeordnet, und das Druckregulierungsventil ist zwischen der Mittelkonzentrations-Trenneinheit und dem Kanister angeordnet. Zwischen der Spülgasumlaufpumpe und dem Druckregulierungsventil liegt ein von dem Druckregulierungsventil eingestellter Druck (Einstelldruck) an. Die Trennleistungen bzw. die Trennvermögen der Hochkonzentrations-Trenneinheit und der Mittelkonzentrations-Trenneinheit werden umso besser, je höher der Druck ist, mit dem sie beaufschlagt werden. Somit kann verdampfter Kraftstoff ausgezeichnet mit Hilfe der Trenneinheiten behandelt werden. Die Menge an Kanister-Einlassgas mit der Abnahme der Konzentration des Kanisterausströmgases, der Menge an Behandlungsgas und der Menge an Umlaufgas zu. Daher ist es umso leichter, den verdampften Kraftstoff aus dem Kanister auszuspülen, je niedriger die Menge an verdampftem Kraftstoff im Kanister ist.
Gemäß einem Aspekt umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff darüber hinaus vorzugsweise eine Einrichtung zur Änderung bzw. Anpassung der Behandlungsleistung (im Folgenden kurz: Behandlungsleistungs-Anpassungseinrichtung), durch die eine Behandlungsleistung während der Erzeugung des Behandlungsgases mit Hilfe der Dampfkonzentrationseinrichtung angepasst werden kann, eine Einrichtung zur Ermittlung der erforderlichen Behandlungsmenge, die eine erforderliche Menge an zu behandelndem verdampften Kraftstoff berechnet, und eine Behandlungsleistungs-Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung, die die Behandlungsleistungs-Anpassungseinrichtung auf der Grundlage der erforderlichen Behandlungsmenge steuert bzw. regelt. Bei dieser Ausführungsform kann die Behandlungsleistung der Dampfkonzentrationseinrichtung entsprechend der erforderlichen Menge an zu behandelndem verdampften Kraftstoff geändert werden. Somit kann, je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors, ein daran angepasster, geeigneter Prozess zur Behandlung des verdampften Kraftstoffs ausgeführt werden.
Gemäß einem Aspekt umfasst die Behandlungsleistungs-Anpassungseinrichtung vorzugsweise eine Druckänderungs- bzw. Anpassungseinrichtung, durch die der Druck des Gasgemisches, das mit der ersten Trennwand in Kontakt gelangt, und ein Druck des Mittelkonzentrationsgases, das mit der zweiten Trennwand in Kontakt gelangt, geändert werden kann, und die Behandlungsleistungs-Steuerungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Drucksteuerungs- bzw. Druckregelungseinrichtung, die den Druck entsprechend dem Anstieg der erforderlichen Behandlungsmenge erhöht. Bei dieser Ausführungsform kann eine gewünschte Behandlungsleistung dadurch erreicht werden, dass der Druck des Gasgemisches, das in Kontakt mit der ersten Trennwand gelangt, oder der Druck des Mittelkonzentrationsgases, das in Kontakt mit der zweiten Trennmembran gelangt, geändert wird.
Gemäß einem Aspekt umfasst die Druckanpassungseinrichtung vorzugsweise eine Einrichtung zur Änderung des mit dem Druckregulierungsventil eingestellten Drucks (im Folgenden kurz: Einstelldruck-Anpassungseinrichtung), durch die ein mit Hilfe des Druckregulierungsventils eingestellter Druck (Einstelldruck) geändert werden kann, und die Behandlungsleistungs-Steuerungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Einstelldruck-Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung, die den eingestellten Druck bzw. Einstelldruck im Verhältnis zu einer Zunahme der erforderlichen Behandlungsmenge erhöht. Bei dieser Ausführungsform kann der gewünschte Druck erzeugt werden, indem der Einstelldruck des Druckregulierungsventils, d. h. der mit dem Druckregulierungsventil eingestellte Druck, geändert wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Druckänderungseinrichtung vorzugsweise eine Förderleistungs-Änderungs- bzw. Anpassungseinrichtung, durch die die Förderleistung der Spülgasumlaufpumpe geändert bzw. angepasst werden kann, und die Behandlungsleistungs-Steuerungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Förderleistungs-Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung, die die Förderleistung mit zunehmender erforderlicher Behandlungsmenge erhöht. Bei dieser Ausführungsform kann eine gewünschte Behandlungsleistung erzeugt werden, indem die Förderleistung der Spülgasumlaufpumpe entsprechend angepasst wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Behandlungsleistungs-Anpassungseinrichtung vorzugsweise eine Kanisterheizeinrichtung, die den Kanister erwärmt, und die Behandlungsleistungs-Steuerungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Einrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der zu erzeugenden Wärmemenge (im Folgenden kurz: Wärmemengen-Steuerungseinrichtung), die eine durch die Kanisterheizeinrichtung zu erzeugende Wärmemenge mit zunehmender erforderlicher Behandlungsmenge erhöht. Bei dieser Ausführungsform kann die gewünschte Leistung dadurch erzeugt werden, dass die Temperatur, auf die der Kanister erwärmt wird, geändert wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff darüber hinaus vorzugsweise ein Unterdruckeinstellventil, das zwischen dem Kanister und der Spülgasumlaufpumpe angeordnet ist, und das während des Betriebs der Spülgasumlaufpumpe einen Unterdruck in der Umlaufgasleitung erzeugt. Bei dieser Ausführungsform wird in der Umlaufgasleitung ein Unterdruck erzeugt, indem das Unterdruckeinstellventil zwischen dem Kanister und der Spülgasumlaufpumpe angeordnet ist. Die zweite Trennmembran wird mit dem in der Umlaufgasleitung erzeugten Unterdruck beaufschlagt, der einen Differenzdruck zwischen den auf beiden Seiten der zweiten Trennmembran wirkenden Drücken erhöht. Somit wird Gemäß einem Aspekt der Erfindung ein hoher Differenzdruck erzeugt, ohne die zweite Trennwand mit einem übermäßig hohen Druck zu beaufschlagen, und zu bewirken, dass die Mittelkonzentrations-Trenneinheit einen hervorragende Konzentrationsleistung liefert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff darüber hinaus vorzugsweise eine Desorptions-Beschleunigungseinrichtung, die die Desorption von verdampftem Kraftstoff vom Inneren des Kanisters beschleunigt. Da Bei dieser Ausführungsform die Desorptions-Beschleunigungseinrichtung zur Beschleunigung der Desorption des verdampften Kraftstoffs von dem Kanister bereitgestellt wird, kann verdampfter Kraftstoff aus dem Kanister in geeigneter Weise ausgespült werden, obwohl verdampfter Kraftstoff in dem Kanister-Einlassgas enthalten ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Desorptions-Beschleunigungseinrichtung vorzugsweise eine Kanisterheizeinrichtung, die den Kanister erwärmt. Bei dieser Ausführungsform kann die Desorption des verdampften Kraftstoffs durch Erwärmen des Kanisters effektiv beschleunigt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Kanister und die Spülgasumlaufpumpe vorzugsweise so angeordnet, dass wenigtens ein Teil der durch den Betrieb der Spülgasumlaufpumpe erzeugte Wärme auf den Kanister übertragen wird, und die Kanisterheizeinrichtung umfasst vorzugsweise die Spülgasumlaufpumpe. Bei dieser Ausführungsform kann der Kanister dadurch erwärmt werden, dass die von der Spülgasumlaufpumpe erzeugte Wärme genutzt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff darüber hinaus vorzugsweise eine Konzentrations-Erfassungseinrichtung, die wenigstens die Konzentration des Kanisterausströmgases, des Gasgemisches oder des Behandlungsgases erfasst, und eine Fehlfunktions-(oder Abnormalitäts-)Bestimmungseinrichtung, die auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem mit Hilfe der Konzentrations-Erfassungseinrichtung während des Betriebs der Desorptions-Beschleunigungseinrichtung erfassten Wert und einem durch die Konzentrations-Erfassungseinrichtung während einer Unterbrechung bzw. Stillstandes der Desorptions-Beschleunigungseinrichtung erfassten Wert bestimmt, ob die Desorptions-Beschleunigungseinrichtung ordnungsgemäß arbeitet oder nicht. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, durch Vergleich der Konzentration, die einen Desorptionszustand des verdampften Kraftstoffes von dem Kanister (eine Konzentration des Kanisterausströmgases oder dergleichen) während des Betriebs der Desorptions-Beschleunigungseinrichtung anzeigt, mit der Konzentration, die einen Desorptionszustand des verdampften Kraftstoffes von dem Kanister (eine Konzentration des Kanisterausströmgases oder dergleichen) während einer Unterbrechung der Desorptions-Beschleunigungseinrichtung anzeigt, zu bestimmen, ob die Desorptions-Beschleunigungseinrichtung ordnungsgemäß funktioniert oder nicht, d. h. ob eine Fehlfunktion bzw. ”Abnormalität” vorliegt oder nicht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Hochkonzentrations-Trenneinheit vorzugsweise unterhalb der Mittelkonzentrations-Trenneinheit angeordnet. Da bei dieser Ausführungsform die Hochkonzentrations-Trenneinheit unterhalb der Mittelkonzentrations-Trenneinheit angeordnet ist, kann gewährleistet werden, dass ein Hochkonzentrationsgas, das ein höheres spezifisches Gewicht aufweist, in der Hochkonzentrations-Trenneinheit vorhanden ist. Somit gewährleistet die Erfindung eine leistungsstarke Behandlung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Kraftstofftank vorzugsweise unterhalb der Hochkonzentrations-Trenneinheit und der Mittelkonzentrations-Trenneinheit angeordnet. Da bei dieser Ausführungsform der Kraftstofftank unterhalb der Hochkonzentrations-Trenneinheit und der Mittelkonzentrations-Trenneinheit angeordnet ist, kann ein Kraftstoff, der in der Hochkonzentrations- bzw. der Mittelkonzentrationseinheit verflüssigt worden ist, effizient in den Kraftstofftank zurückgeführt werden.
Gemäß einem Aspekt umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff darüber hinaus vorzugsweise eine Konzentrations-Erfassungeinrichtung, die wenigstens entweder die Konzentration des Kanisterausströmgases, die des Gasgemisches oder des Behandlungsgases erfasst, und eine Flächenverhältnis-Änderungs- bzw. Anpassungseinrichtung, durch die ein Verhältnis zwischen einer Fläche der ersten Trennmembran und einer Fläche der zweiten Trennmembran angepasst bzw. geändert werden kann, und eine Flächenverhältnis-Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung, die die Flächenverhältnis-Anpassungseinrichtung auf der Grundlage eines von der Konzentrations-Erfassungseinrichtung erfassten Wertes steuert bzw. regelt. Bei dieser Ausführungsform kann eine geeignete, dem Zustand des Kanisters entsprechende Behandlungsleistung von verdampftem Kraftstoff erreicht werden, indem eine Flächenverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Trennmembran entsprechend einer Konzentration geändert wird, die einen Desorptionszustand des verdampften Kraftstoffs von dem Kanister (eine Konzentration des Kanisterausströmgases oder dergleichen) anzeigt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Hochkonzentierungs-Trenneinheit vorzugsweise eine Mehrzahl von Behandlungskammern, die erste Trennmembran umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von Abschnitten, von denen jeder eine entsprechende Kammer der Behandlungskammern in eine entsprechende obere Kammer und eine entsprechende untere Kammer unterteilt, die Behandlungskammern sind vorzugsweise so angeordnet, dass die oberen Kammern in Reihe geschaltet sind und dass jede der unteren Kammern mit der Behandlungsgasleitung verbunden ist, die Flächenverhältnis-Anpassungseinrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens zwei Leitungen zur Einführung des Gasgemisches in jeweils wenigstens zwei der oberen Kammern und einen Ventilmechanismus, durch den ein Verhältnis zwischen Mengen des Gasgemisches, das durch die wenigstens zwei Leitungen strömt, geändert werden kann, und die Flächenverhältnis-Steuerungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Ventilmechanismus-Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung die den Ventilmechanismus auf der Grundlage eines von der Konzentrations-Erfassungseinrichtung erfassten Wert steuert bzw. regelt. Bei dieser Ausführungsform kann das Flächenverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Trennwand erheblich geändert werden, indem die Menge des Gasgemisches geändert wird, das durch die oberen Kammern, die in der Hochkonzentrations-Trenneinheit oder dergleichen enthalten sind, strömt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff darüber hinaus vorzugsweise einen Behandlungsgastank, der mit der Behandlungsgasleitung verbunden ist und der das Behandlungsgas sammelt, und eine Kraftstoffgas-Versorgungseinrichtung, die den Verbrennungsmotor mit Kraftstoff, d. h. mit dem im Behandlungsgastank gesammelten Behandlungsgas, versorgt bzw. dem Verbrennungsmotor diesen Kraftstoff zuführt, in dem Moment, in dem der Verbrennungsmotor gestartet wird. Bei dieser Ausführungsform kann die Startbarkeit des Verbrennungsmotors dadurch verbessert werden, dass beim Starten des Verbrennungsmotors das in dem Behandlungsgastank gesammelte Behandlungsgas als Kraftstoff genutzt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff darüber hinaus vorzugsweise eine Pumpenausströmdruck-Erfassungseinrichtung, die einen Druck erfasst, der am Ausströmabschnitt der Spülgasumlaufpumpe vorhanden ist, und eine Fehlfunktions- bzw. ”Abnormalitäts”-Erkennungseinrichtung, die das Auftreten einer Fehlfunktion bzw. Abnormalität der Spülgasumlaufpumpe oder eines Weges, der sich von der Spülgasumlaufpumpe zu dem Druckregulierungsventil erstreckt, erkennt, wenn der Druck, der im Ausströmabschnitt wirkt und der in einer Betriebssituation erfasst wurde, die es erfordert, dass die Spülgasumlaufpumpe betrieben wird, nicht einem vorbestimmten Wert entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist es in einem Fall, bei dem es erforderlich ist, dass die Spülgasumlaufpumpe betrieben wird, möglich, in Abhängigkeit davon, ob an dem Ausströmabschnitt der Pumpe ein geeigneter Druck anliegt oder nicht, zu bestimmen, ob die Pumpe ordnungsgemäß arbeitet oder nicht, und ob eine Fehlfunktion in dem Weg vorliegt, der sich von der Pumpe zu dem Druckregulierungsventil erstreckt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff darüber hinaus vorzugsweise eine Pumpenausströmdruck-Erfassungseinrichtung, die einen Druck erfasst, der am Ausströmabschnitt der Spülgasumlaufpumpe vorhanden ist, und eine Leckagebestimmungseinrichtung, die auf der Grundlage einer Druckänderung, die unmittelbar nachdem die Spülgasumlaufpumpe zu arbeiten aufgehört hat, eintritt, bestimmt, ob eine Leckage in dem Weg hervorgerufen wurde, der sich von der Spülgasumlaufpumpe zu dem Druckregulierungsventil erstreckt. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, in Abhängigkeit davon, ob sich der Druck an dem Ausströmabschnitt der Spülgasumlaufpumpe in geeigneter Weise geändert hat, nachdem sie zu arbeiten aufgehört hat, zu bestimmen, ob in dem Weg, der sich von der Pumpe zu dem Druckregulierungsventil erstreckt, eine Leckage vorhanden ist oder nicht.
Gemäß einem Aspekt umfasst die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff darüber hinaus vorzugsweise eine Einrichtung zur Erfassung der Kanistergasströmung (im Folgenden: Kanistergasströmungs-Erfassungseinrichtung), die eine Strömungsgeschwindigkeit eines Gases erfasst, das durch den Kanister strömt, und eine Spülbeendigungs-Bestimmungseinrichtung, durch die auf der Grundlage einer Stromungsgeschwindigkeit eines durch den Kanister strömenden Gases eine Beendigung des Betriebs der Kanisterausströmgas-Erzeugungseinrichtung bestimmt werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, eine Beendigung der Spülung auf der Grundlage der Strömungsgeschwindigkeit eines Gases zu bestimmen, das durch den Kanister strömt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases nimmt im Verhältnis mit der Strömungsgeschwindigkeit des Behandlungsgases und des Umlaufgases als Antwort auf eine Abnahme der Mange an verdampftem Kraftstoff in dem Kanister ab. Somit kann die Spülung beendet werden, sobald verdampfter Kraftstoff in dem Kanister in geeigneter Weise behandelt worden ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend ist die Erfindung mit Bezug auf die in den Zeichnungen gezeigten beispielhaften Ausführungsformen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine schematische Darstellung des Prinzps einer Trennmembran ist, die in der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist;
3A–3C schematische Darstellungen des Prinzips sind, nach dem die Trennmembran, die in der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist, ein Gas hoher Konzentration (Hochkonzentrationsgas) und ein Gas niedriger Konzentration (Niedrigkonzentrationsgas) erzeugt;
4 eine schematische Darstellung ist, die zeigt, wie die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verdampfter Kraftstoff behandelt wird;
5A und 5B Kennlinien sind, die eine Beziehung zwischen einem Flächenverhältnis zwischen einer ersten und einer zweiten Trennmembran einerseits, und einer Konzentration eines Behandlungsgases bzw. eines Kanister-Einlassgases andererseits zeigt;
6 eine Schaubild ist, das, in Abhängigkeit davon, ob erwärmt wird oder nicht, eine Beziehung zwischen einer Menge an von einem Kanister ausgespültem verdampftem Kraftstoff und einer Konzentration eines Kanister-Einlassgases zeigt;
7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
8 ein Flussdiagramm zur Steuerung bzw. Regelung ist, die in der Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird;
9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß einer dritten Ausführungsform ist;
10 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß einer vierten Ausführungsform ist;
11 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß einer fünften Ausführungsform ist;
12 ein Flussdiagramm einer ersten Steuerungsroutine ist, die in der Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ausgeführt wird;
13 ein Flussdiagramm einer zweiten Steuerungsroutine ist, die in der Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ausgeführt wird;
14 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist;
15 ein Flussdiagramm einer Steuerungsroutine ist, die in der Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform ausgeführt wird;
16 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung ist;
17 ein Flussdiagramm einer ersten Steuerungsroutine ist, die in der Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform ausgeführt wird;
18 ein Flussdiagramm einer zweiten Steuerungsroutine ist, die von der Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform ausgeführt wird;
19 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung ist; und
20 ein Flussdiagramm einer Steuerungsroutine ist, die ind der Vorrichtung gemäß der achten Ausführungsform ausgeführt wird.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Im Folgenden sind beispielhafte Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche Elemente sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen, und eine Wiederholung der Beschreibung ist vermieden.
1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von Kraftstoff gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform einen Kraftstofftank 10. Eine Unterdruckförderpumpe 12 (im Folgenden kurz als ”Förderpumpe 12” bezeichnet) ist innerhalb des Tanks 10 angeordnet. Ein Ansaugrohr 14 zum Ansaugen von Kraftstoff in dem Kraftstofftank 10 und eine Kraftstoffleitung 16 zur Zuführung von Kraftstoff in einen (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor sind mit der Förderpumpe 12 verbunden.
Ein Kanister 20 ist über eine Kraftstoffgasdampf-Leitung 18 (kurz: Dampfleitung 18) mit dem Kraftstofftank 10 verbunden. Der Kanister 20 enthält Aktivkohle. Ein in dem Kraftstofftank 10 erzeugter verdampfter Kraftstoff strömt durch die Dampfleitung 18 in den Kraftstofftank 10 und adsorbiert an der Aktivkohle.
Eine Heizvorrichtung 22 ist zusammen mit der Aktivkohle innerhalb des Kanisters 20 angeordnet. Die Heizeinrichtung 22 kann die Aktivkohle entsprechend erwärmen. Der Kanister 20 weist eine Atmosphärenöffnung 24 auf, über die durch ein Druckbegrenzungsventil 26, das zur Vermeidung eines Überdrucks im Kanister 20 in der Atmosphärenöffnung 24 angeordnet ist, eine Verbindung mit der Umgebung hergestellt werden kann. Das Druckbegrenzungsventil 26 ist ein Einwegeventil, das so angeordnet ist, dass ein Fluid nur vom Inneren des Kanisters 20 nach außen strömen kann, und weist darüber hinaus einen (nicht gezeigten) Luftfilter auf.
Eine Spülgasleitung 28 ist mit dem Kanister 20 verbunden. Die Spülgasleitung 28 weist ein Unterdruckeinstellventil 30 auf und ist mit einer Ansaugöffnung einer Spülgasumlaufpumpe 32 verbunden, die stromabwärts von dem Einstellventil 30, angeordnet ist. Das Unterdruckeinstellventil 30 ist ein Einwegeventil, das so angeordnet ist, dass ein Fluid nur vom Kanister 20 in Richtung der Spülgasumlaufpumpe 32 strömen kann, und dient dazu, während des Betriebs der Spülgasumlaufpumpe 32 einen vorbestimmten Unterdruck in der Umgebung der Ansaugöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 zu erzeugen.
Eine Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 ist mit einem druckseitigen Anschluss (Ausströmöffnung) der Spülgasumlaufpumpe 32 verbunden. Die Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 weist eine erste Trennmembran 36 sowie eine obere Kammer 38 und eine untere Kammer 40 auf, die durch die erste Trennmembran 36 voneinander getrennt sind. Insbesondere ist die Spülgasumlaufpumpe 32 mit der oberen Kammer 38 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 verbunden. Ferner ist eine Behandlungsgasleitung 42 mit der unteren Kammer 40 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 verbunden. Im Innern des Kraftstofftanks 10 ist die Behandlungsgasleitung 42 mit dem Ansaugrohr 14, d. h. mit einer Ansaugöffnung der Förderpumpe 12, verbunden. In einer dreidimensionalen Anordnung ist die Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 oberhalb der Kraftstofftank 10 angeordnet. Somit erstreckt sich die Behandlungsgasleitung 42 von oben nach unten.
Eine Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 ist oberhalb der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 angeordnet. Die Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 weist eine zweite Trennmembran 46 sowie eine obere Kammer 48 und einer untere Kammer 50 auf, die durch die zweite Trennmembran 46 voneinander getrennt sind. Die obere Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 ist über eine Verbindungsleitung 52 mit der oberen Kammer der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 verbunden. In einer dreidimensionalen Anordnung ist die Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 oberhalb der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 angeordnet, so dass sich die Verbindungsleitung 52 von oben nach unten erstreckt.
Darüber hinaus ist ein Ende einer Kanister-Gaseinlass- bzw. Zuführleitung 54 (im Folgenden kurz: Gaseinlassleitung 54) mit der oberen Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 verbunden. Ein anderes Ende der Gaseinlassleitung 54 ist mit dem Kanister 20 verbunden, so dass ein Gas, das von der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 ausströmt, in den Kanister 20 zurückgeführt werden kann. Die Gaseinlassleitung 54 weist ein Druckregulierungsventil 56 und ein Unterdruck-Entlüfterventil 58 auf. Das Druckregulierungsventil 56 ist nahe an einem auf der Seite der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 liegenden Endabschnitt der Gaseinlassleitung 54 angeordnet. Das Unterdruck-Entlüfterventil 58 ist nahe an einem auf der Seite des Kanisters 20 liegenden Endabschnitt der Gaseinlassleitung 54 angeordnet.
Das Druckregulierungsventil 56 ist ein Einwegeventil, das so angeordnet ist, dass ein Fluid nur von der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 in Richtung des Kanisters 20 strömen kann. Das Druckregulierungsventil 56 dient dazu, einen vorbestimmten Überdruck in Strömungsrichtung vor sich selbst, d. h. in einem Weg, der sich von der Spülgasumlaufpumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt, zu erzeugen. Demgegenüber ist das Unterdruck-Entlüftungsventil 58 über einen (nicht gezeigten) Luftfilter mit der Umgebung verbunden und ist als Einwegeventil ausgebildet, das so angeordnet ist, dass die Umgebungsluft nur in die Gaseinlassleitung 54 hineinströmen kann. Das Unterdruck-Entlüftungsventil 58 dient dazu, zu verhindern, dass in der Gaseinlassleitung 54 oder in dem Kanister 20 ein übermäßig hoher Unterdruck erzeugt wird.
Eine Umlaufgasleitung 60 ist mit der unteren Kammer 50 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 verbunden. Die Umlaufgasleitung 60 ist stromabwärts des Unterdruckeinstellventils 30 mit der Spülgasleitung 28 verbunden. Demzufolge wird durch die Umlaufgasleitung 60 eine Verbindung zwischen der unteren Kammer 50 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 und der Ansaugöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 hergestellt.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform einen Computer 62 zur Steuerung der Verdampfungsbehandlung (im Folgenden kurz: ECU 62; Electronic Control Unit = Elektronische Steuereinheit). Die Heizvorrichtung 22, die Spülgasumlaufpumpe 32 etc. werden von der ECU 62 gesteuert bzw. geregelt.
Im Folgenden werden die Eigenschaften der ersten Trennmembran 36 und der zweiten Trennmembran 46 mit Bezug auf 2 beschrieben.
Die erste Trennmembran 36 und die zweite Trennmembran 46 sind dünne Membrane, die aus einem hochmolekularen Material wie Polyimid bestehen. Die erste Trennmembran 36 und die zweite Trennmembran 46 haben die Eigenschaft, Luft und Kraftstoff-enthaltendes Gas bei Beaufschlagung mit dem Gas voneinander zu trennen, wobei ein Unterschied zwischen der jeweiligen Löslichkeit von Luft bzw. Kraftstoff in den Membranen ausgenutzt wird.
2 zeigt schematisch das Prinzip, nach dem eine Trennmembran 64, die in der genannten Weise aufgebaut ist, verdampften Kraftstoff kondensiert. Insbesondere zeigt 2 einen Zustand, bei dem Gas, das verdampften Treibstoff in einer Konzentration von 15% enthält, einem stromaufwärts gelegenen Raum 66 (oberer linker Raum) der Trennmembran 64 mit einem Druck von 30 kPa beaufschlagt, und bei dem ein stromabwärts gelegener Raum 68 (unterer rechter Raum) der Trennmembran 64 mit einem Druck von 100 kPa beaufschlagt ist.
Idealerweise erlaubt die Trennmembran 64 den freien Durchgang von verdampftem Kraftstoff, während der Durchgang von Luft verhindert wird. In diesem Fall hat der verdampfte Kraftstoff beidseits der Trennmembran 64 den gleichen Partialdruck. In dem in 2 gezeigten Zustand wird in dem oberen Raum 66 (Gesamtdruck 200 kPa, Kraftstoffkonzentration 15%) der Trennmembran 64 ein Luft-Partialdruck von 170 kPa und ein Kraftstoff-Partialdruck von 30 kPa erzeugt. Unter der Annahme, dass der Kraftstoff-Partialdruck beidseits der Trennmembran 64 gleich groß ist, werden ein Luft-Partialdruck von 70 kPa und ein Kraftstoff-Partialdruck von 30 kPa in dem stromabwärts gelegenen Raum 68 erzeugt. In diesem Fall wird die Konzentration an verdampftem Kraftstoff durch die Wirkung der Trennmembran 64 von 15% auf 30% erhöht.
Wie oben beschrieben ist, kann die in der ersten Ausführungsform verwendete Trennmembran 64 die Konzentration an in dem Gas enthaltenen verdampften Kraftstoff erhöhen, indem unter hohem Druck stehendes Gas der stromaufwärts gelegenen Seite der Trennmembran 64 zugeführt und die stromabwärts gelegene Seite der Trennmembran 64 auf einem niedrigen Druck gehalten wird. In diesem Fall verbessert sich die Leistung, verdampften Kraftstoff zu konzentrieren, mit einer Zunahme des Differenzdrucks zwischen den auf beiden Seiten der Trennmembran wirkenden Drücken und mit einer Abnahme des Drucks stromabwärts von der Trennmembran. Somit kann die erste Trennmembran 36 und die zweite Trennmembran 46 die Leistung, verdampften Kraftstoff zu konzentrieren, mit einer Zunahme des Drucks, mit dem die stromaufwärts gelegene Seite der Trennmembrane 36, 46 (die oberen Kammern 38, 48) beaufschlagt wird, bzw. mit einer Abnahme des Drucks, mit dem die stromabwärts gelegene Seite der Trennmembrane 36, 46 (die unteren Kammern 40, 50) beaufschlagt wird, verbessern.
Im Folgenden ist das Prinzip beschrieben, nach dem mit Hilfe der Trennmembranen Kraftstoff-enthaltendes Gas mit einer ausreichend hohen Konzentration und Kraftstoff-enthaltendes Gas mit einer ausreichend niedrigen Konzentration dem Gasgemisch entnommen werden, das aus verdampftem Kraftstoff und Luft zusammengesetzt ist.
3A zeigt einen Zustand, in dem verdampftes Kraftstoffgas mit einer Kraftstoff-Konzentration von 60% (Luft 40%) in den stromaufwärts gelegenen Raum 66 der Trennmembran 64 strömt, und in dem die Trennmembran 64 das Kraftstoffgas in ein Gas niedriger Konzentration (Kraftstoff 5%, Luft 95%) und ein Gas mittlerer Konzentration (Kraftstoff 72,5%, Luft 27,5%) trennt.
3B zeigt detailliert, wie der in 3A gezeigte Trennungsvorgang abläuft. Wie in 3B gezeigt, hat das verdampfte Kraftstoffgas beim Eintritt in den stromaufwärts gelegenen Raum 66 eine Kraftstoff-Konzentration von 60%. In einem Bereich, in dem die Konzentration an verdampftem Kraftstoff so hoch ist, kann verdampfter Kraftstoff mit einer äußerst hohen Konzentration stromabwärts von der Trennmembran 64 erzeugt werden. Insbesondere kann Kraftstoff-enthaltendes Gas mit einer Konzentration von ungefähr 95% erzeugt werden.
Die Konzentration des verdampften Kraftstoffgas, das in den stromaufwärts gelegenen Raum 66 geströmt ist, nimmt in dem Maße ab, wie der in dem Gas enthaltene verdampfte Kraftstoff getrennt und in den stromabwärts gelegenen Raum 68 gelangt. Demzufolge nimmt die Konzentration in dem stromaufwärts gelegenen Raum 66, wie es in 3B gezeigt ist, von links nach rechts ab. Wenn der verdampfte Kraftstoff aus dem stromaufwärts gelegenen Raum 66 ausströmt, hat dessen Konzentration bis auf ungefähr 5% abgenommen. Die Konzentration des in dem stromabwärts gelegenen Raum 68 erzeugten Gases entspricht der Gaskonzentration stromaufwärts von der Trennmembran 64. Daher nimmt die Gaskonzentration in dem stromabwärts gelegenen Raum 68, wie im Fall der Konzentration in dem stromaufwärts gelegenen Raum 66, von links nach rechts in 3A und 3B ab.
Die Durchschnittskonzentration des in dem in 3A gezeigten stromabwärts gelegenen Raum 68 erzeugten verdampften Kraftstoffgases beträgt 72,5%. Wie in 3B gezeigt ist, ist diese Konzentration von 72,5% eine Kraftstoffkonzentration, die sich ergibt, wenn das konzentrierte Gas, das in dem stromabwärts gelegenen Raum 68 mit einer Verteilung von 95% bis 45% erzeugt wird, insgesamt entnommen wird.
Fig. C zeigt einen Zustand, bei dem der stromabwärts gelegenen Raum 68 durch eine Abtrennung 70 in einen stromabwärts gelegenen Hochkonzentration-Raum 72 und einen stromabwärts gelegenen Mittelkonzentrations-Raum 74 unterteilt ist. In 3C trennt die Abtrennung 70 den stromabwärts gelegenen Raum 68 so, dass ein in dem stromabwärts gelegenen Raum 72 erzeugter verdampfter Kraftstoff eine Konzentration von 95% aufweist. In diesem Fall ist das in dem stromabwärts gelegenen Hochkonzentrations-Raum 72 ein Gas, das eine hohe Konzentration von 95% aufweist, während ein in dem stromabwärts gelegenen Raum 74 erzeugtes Gas eine mittlere Konzentration von 65% aufweist.
Wenn, wie oben beschrieben, verdampftes Kraftstoffgas mit einer anfänglichen Kraftstoffkonzentration von ungefähr 60% in ein Kraftstoffgas niedriger Konzentration (ungefähr 5%) umgewandelt wird, indem es eine Behandlung durch die Trennmembran 64 erfährt, und das erzeugte konzentrierte verdampfte Kraftstoffgas anschließend (mit Hilfe der Abtrennung 70) in ein Gas hoher Konzentration und ein Gas mittlerer Konzentration getrennt wird, kann ein Gas mit einer sehr hohen Kraftstoff-Konzentration (ungefähr 95%) erzeugt werden.
Wenn folglich verdampfter Kraftstoff einer bestimmten Konzentration mit Hilfe der Trennmembran 64 behandelt wird, und wenn zusätzlich zu einem Gas niedriger Konzentration ein Gas hoher Konzentration erzeugt wird, kann ein. Gas mit einer ausreichend hohen Konzentration (ungefähr 95%) und ein Gas mit einer ausreichend niedrigen Konzentration (ungefähr 5%) erzeugt werden.
4 zeigt schematisch einen Mechanismus, der in der Vorrichtung der ersten Ausführungsform enthalten ist, um verdampften Kraftstoff zu konzentrieren.
4 zeigt einen Zustand, in dem verdampfter Kraftstoff von 15% der Spülgasleitung 28 der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zugeführt wird. In einem stationären Zustand komprimiert die Spülgasumlaufpumpe 32 ein Gasgemisch, das aus einem von der Spülgasleitung 28 zugeführten verdampften Kraftstoffgas (Kanisterausströmgas) und einem von der Spülgasleitung 28 zugeführtem (rückgeführten) Umlaufgas zusammengesetzt ist, und führt das Gasgemisch der oberen Kammer der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 zu.
Das verdampfte Kraftstoffgas, das in die obere Kammer 38 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 eingeströmt ist, wird darin behandelt und strömt anschließend in die obere Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44. Das verdampfte Kraftstoffgas, das in die obere Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 eingeströmt ist, wird darin behandelt und strömt anschließend in die Gaseinlassleitung 54. In diesem Fall entsprechen die beiden oberen Kammern 38, 48 zusammen dem stromaufwärts gelegenen Raum 66 der 3C. Die untere Kammer 40 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 und die untere Kammer 50 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 entsprechen dem stromabwärts gelegenen Hochkonzentrations-Raum 72 bzw. dem stromabwärts gelegenen Mittelkonzentrations-Raum 74 der 3C.
Darüber hinaus entspricht bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ein Verhältnis zwischen der Fläche bzw. Größe der ersten Trennmembran 36 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 und der Fläche bzw. Größe der zweiten Trennmembran 46 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 einem Verhältnis zwischen dem Bereich des stromabwärts gelegenen Hochkonzentrations-Raums 72 und dem Bereich des stromabwärts gelegenen Mittelkonzentrations-Raums 74, wie es in 3C gezeigt ist. Das heißt, gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Verhältnis zwischen der Fläche der ersten Trennmembran 36 und der Fläche der zweiten Trennmembran 46 so ausgelegt, dass ein Gas mit einer Kraftstoffkonzentration von 95% und ein Gas mit einer Kraftstoffkonzentration von 65% in der unteren Kammer 40 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 bzw. in der unteren Kammer 50 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 erzeugt werden, wenn ein verdampftes Kraftstoffgas von 60% der oberen Kammer 38 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 zugeführt wird.
Darüber hinaus ist die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform so ausgelegt, dass ein Gasgemisch, das aus Kanisterausströmgas von 15% und Umlaufgas zusammengesetzt ist, in einem stationären Zustand eine Kraftstoffkonzentration von 60% aufweist, wenn das Kanisterausströmgas der Spülgasleitung 28 zugeführt worden ist. Wie in 4 gezeigt ist, ist es daher gemäß der Vorrichtung der ersten Ausführungsform möglich, zu bewirken, dass ein Gas mit einer hohen Konzentration von 95% aus der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 zu der Behandlungsgasleitung 42 strömt, und zu bewirken, dass ein Gas mit einer niedrigen Konzentration von 5% aus der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 in die Gaseinlassleitung 54 strömt, wenn das der Spülgasleitung 28 zugeführte Kanisterausströmgas eine Konzentration von 15% aufweist.
Im Folgenden wird das Verfahren der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die 5A, 5B und 6 sowie 1 beschrieben.
Bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform steuert die ECU 62 die Spülgasumlaufpumpe 32, wenn eine vorbestimmte Spülbedingung erfüllt ist. Wenn die Spülgasumlaufpumpe 32 in Betrieb ist, wird an deren Ansaugöffnung (Niederruckseite) und somit über die Spülgasleitung 28 im Kanister 20 ein Unterdruck erzeugt, so dass ein Kanisterausströmgas in die Spülgasleitung 28 strömt. Die ECU 62 bestimmt, dass die Spülbedingung erfüllt wurde, wenn das Kanisterausströmgas eine Kraftstoffkonzentration von mindestens 15% aufweist. Folglich arbeitet die Spülgasumlaufpumpe 32 nur dann weiter, wenn das Kanisterausströmgas eine Kraftstoffkonzentration von mindestens 15% aufweist.
Wie oben beschrieben ist, wird ein Hochkonzentrations-Behandlungsgas mit einer Kraftstoffkonzentration von 95% in der unteren Kammer 40 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugt, wenn das Kanisterausströmgas eine Konzentration von 15% aufweist. Weist das Kanisterausströmgas eine Konzentration auf, die mehr als 15% beträgt, wird ein Behandlungsgas mit einer entsprechend höheren Konzentration erzeugt. Das so erzeugte Hochkonzentrations-Behandlungsgas wird über die Behandlungsgasleitung 42 zu der Ansaugöffnung der Förderpumpe 12 im Kraftstofftank 10 geleitet.
Bei der ersten Ausführungsform kann die Förderpumpe 12 den Kraftstoff mit einem Druck von ungefähr 300 kPa beaufschlagen. Wird das in die Förderpumpe 12 eingesaugte Behandlungsgas einem solchen Druck ausgesetzt, wird der Kraftstoff flüssig. Wenn in diesem Fall eine große Menge an Luft in dem Behandlungsgas enthalten ist, entstehen Probleme durch Dampfblaseneinschluss bei der Förderpumpe 12 und gesundheitsschädlicher Lärm. Wenn andererseits eine kleine Luftmenge in dem Behandlungsgas enthalten ist, wird die Luft in dem Kraftstoff gelöst, wenn das Behandlungsgas unter Druck gesetzt wird, so dass die genannten Probleme nicht auftreten.
Ein Luftverhältnis, das keinen Dampfblaseneinschluss oder schädlichen Lärm erzeugt, wird in Abhängigkeit von der Leistung der Förderpumpe 12 bestimmt, das heißt der Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit und dem Kraftstoffdruck, die durch die Förderpumpe 12 erzeugt werden. Wenn bei einer üblicherweise in einem Fahrzeug installierten Förderpumpe die Konzentration der in dem Behandlungsgas enthaltenen Luft unter 5% liegt, d. h. wenn das Behandlungsgas eine Kraftstoffkonzentration von wenigstens 95% aufweist, werden Probleme wie Dampfblaseneinschluss und gesundheitsschädlicher Lärm nicht verursacht. Somit ermöglicht es das System gemäß der ersten Ausführungsform, wenn es mit der Förderpumpe 12, die allgemein in einem Fahrzeug eingebaut ist, kombiniert wird, Behandlungsgas in den Kraftstofftank 10 zurückzuführen, ohne Probleme mit Dampfblaseneinschluss und schädlichen Lärm zu verursachen.
Wie oben beschrieben ist, ist die Vorrichtung der ersten Ausführungsform so ausgelegt, dass ein Behandlungsgas immer eine Kraftstoffkonzentration von mindestens 95% aufweist. Ein unterer Grenzwert der Kraftstoffkonzentration ergibt sich daraus, dass ein Dampfblaseneinschluss sowie gesundheitsschädlicher Lärm vermieden werden sollen. Das bedeutet, dass der untere Grenzwert (95%) in Abhängigkeit von der Leistung der Förderpumpe 12 bestimmt wird. Wenn eine Förderpumpe höherer Leistung verwendet wird, kann der untere Grenzwert der Kraftstoffkonzentration des Behandlungsgases unter 95% liegen.
Wenn bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ein Kanisterausströmgas mit einer Konzentration von 15% der Spülgasleitung 28 zugeführt worden ist, strömt verdampfter Kraftstoff mit einer Konzentration von ungefähr 40% von der oberen Kammer 38 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 in die obere Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 (siehe 4). Wenn das Kanisterausströmgas eine Konzentration von mehr als 15% aufweist, strömt Gas mit einer Konzentration von mehr als 40% in die obere Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44.
Die Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 konzentriert den in die obere Kammer 48 strömenden verdampften Kraftstoff und erzeugt ein Mittelkonzentrations-Umlaufgas mit einer Konzentration von ungefähr 65% in der unteren Kammer 50. Das Mittelkonzentrations-Umlaufgas wird durch die Umlaufgasleitung 60 der Niederdruckseite der Spülgasumlaufpumpe 32, d. h. der Seite der Ansaugöffnung bzw. des Unterdrucks, zugeführt. Daraus folgt, dass der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 immer ein Gasgemisch mit einer Kraftstoff-Konzentration von mindestens 60% zugeführt wird. Somit ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, beständig ein Behandlungsgas zu erzeugen, das eine Konzentration von mindestens 95% aufweist, sofern die Spülbedingung erfüllt ist.
Bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung strömt, wie schon beschrieben, verdampfter Kraftstoff mit einer Konzentration von mindestens 40% in die obere Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 ein. Die Konzentration dieses in die obere Kammer 48 strömenden verdampften Kraftstoffgass nimmt ab, während sich das Gas durch die obere Kammer 48 (in der Zeichnung von links nach rechts) bewegt. Die Konzentration des verdampften Kraftstoffgases konvergiert zu einer niedrigen Konzentration von ungefähr 5%. Die zweite, in der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 enthaltene Trennmembran 46 weist immer eine Fläche bzw. Größe auf, die ausreicht, um verdampftes Kraftstoffgas mit einer Konzentration von mindestens 40% in Niedrigkonzentrations-Gas mit einer Konzentration von ungefähr 5% umzuwandeln. Daher ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, die Konzentration des Kanister-Einlassgases stets bei ungefähr 5% zu halten.
Das Kanister-Einlassgas strömt durch die Gaseinlassleitung 54 in den Kanister 20, strömt dann durch den Kanister 20 hindurch und in die Spülgasleitung 28. Wenn beim Strömen durch den Kanister 20 die Konzentration des in dem Gas enthaltenen verdampften Kraftstoffs ausreichend niedrig ist, kann ein an der Aktivkohle adsorbierter verdampfter Kraftstoff durch das vorbeiströmende Gas desorbiert und mit- bzw. ausgepespült werden. Wie oben beschrieben, wird bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die Kraftstoffkonzentration des Kanister-Einlassgases stets bei höchstens 5% gehalten. Die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ermöglicht es somit, das Kanister-Einlassgas als ein Gas zum Ausspülen bzw. zur Desorption des an der Aktivkohle adsorbierten Kraftstoffs zu verwenden, und den in dem Kanister 20 adsorbierten verdampften Kraftstoff in einem geschlossenen System effizient zu behandeln.
Nachfolgend sind detailliert Elemente beschrieben, die bei der Vorrichtung der ersten Ausführungsform eingestellt sind, um die genannt Funktion zur Behandlung von verdampften Kraftstoff umzusetzen.
In 5A und 5B sind Kennlinien dargestellt, die die Beziehung zwischen dem Flächenverhältnis zwischen der zweiten Trennmembran 46 und der ersten Trennmembran 36 einerseits, und der Konzentration von verdampftem Kraftstoffgas andererseits zeigen. Insbesondere zeigt 5A eine Beziehung zwischen dem Flächenverhältnis und der Konzentration eines durch die Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugten Behandlungsgases. Darüber hinaus zeigt 5B eine Beziehung zwischen dem Flächenverhältnis und der Konzentration des durch die Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 erzeugten Kanister-Einlassgases.
Wie in 5A gezeigt ist, nimmt die Konzentration an Behandlungsgas proportional mit der Zunahme des Flächenverhältnisses zwischen der zweiten Trennmembran 46 und der ersten Trennmembran 36 zu. Andererseits nimmt die Konzentration des Kanister-Einlassgases proportional mit der Zunahme des Flächeverhältnisses zwischen der zweiten Trennmembran 46 und der ersten Trennmembran 36 ab. Das heißt, die Konzentration des Behandlungsgases nimmt zu, und die Konzentration des Kanister-Einlassgases nimmt ab, wenn die zweite Trennmembran 46 bezüglich der ersten Trennmembran 36 größer wird.
Wenn die Konzentration des Kanisterausströmgases 15% beträgt, während die erste Trennmembran 36 mit einem Druck von 150 kPa beaufschlagt wird, ist es möglich, 95% als Sollwert (unterer Grenzwert) der Behandlungsgaskonzentration und 5% als Sollwert (oberer Grenzwert) der Konzentration des Kanister-Einlassgases zu erreichen, indem ein Flächenverhältnis von 140:1 eingestellt wird. Daher ist die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform so ausgelegt, dass die Fläche der zweiten Trennmembran 46 das 140-fache oder mehr der der ersten Trennwand 36 beträgt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform das Druckregulierungsventil 56 stromabwärts von der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 angeordnet. Daher wird der Weg, der sich von der Spülgasumlaufpumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt, mit einem von dem Druckregulierungsventil 56 eingestellten Druck (z. B. 150 kPa) beaufschlagt. Das heißt, bei der ersten Ausführungsform wird die erste Trennmembran 36 mit einem Druck beaufschlagt, der die Differenz ist zwischen einem im Inneren des Kraftstofftanks herrschenden Druck (ungefähr gleich dem Atmosphärendruck) und dem durch das Druckregulierungsventil 56 eingestellten Druck, während die zweite Trennmembran 46 mit einem Druck beaufschlagt wird, der die Differenz ist zwischen einem in der Umgebung der Ansaugöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 (Niederdruckseite der Pumpe 32) erzeugten Druck und dem mit dem Druckregulierungsventil 56 eingestellten Druck.
Diese Differenzdrücke sind höher als Differenzdrücke, die dann auftretem, wenn das Druckregulierungsventil 56 nicht vorhanden ist. Wie erwähnt, verbessern die erste Trennmembran 36 und die zweite Trennmembran 46 die Konzentrationsleistung proportional mit der Zunahme des Differenzdrucks zwischen den oberen Kammern 38, 48 bzw. den unteren Kammern 40, 50 (siehe 2). Folglich sind, dadurch, dass das Druckregulierungsventil 56 vorhanden ist, bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die erste Trennmembran 36 und die zweite Trennmembran 46 hinsichtlich ihrer Kraftstoffkonzentrationsleistung verbessert.
Wie in 1 gezeigt ist, ist bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform das Unterdruckeinstellventil 30 zwischen der Spülgasumlaufpumpe 32 und dem Kanister 20 angeordnet. Das Unterdruckeinstellventil 30 kann in der Umgebung der Ansaugöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 einen Unterdruck erzeugen. Die untere Kammer 50 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 wird über die Umlaufgasleitung 60 mit dem so erzeugten Unterdruck beaufschlagt.
Wenn die untere Kammer 50 mit dem Unterdruck beaufschlagt wird, ist es möglich, einen Differenzdruck, mit dem die zweite Trennmembran 46 beaufschlagt ist, zu erhöhen, ohne dabei den in der oberen Kammer 48 herrschenden Druck zu erhöhen. Die zweite Trennmembran 46 konzentriert entsprechend dem beaufschlagten Differenzdruck ein Kraftstoffgas. Somit ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, die zweite Trennmembran 46 mit einem hohen Differenzdruck zwischen den auf beiden Seiten der zweiten Trennmembran 46 wirkenden Drücken zu beaufschlagen, ohne auf der Seite der oberen Kammer 48 einen übermäßig hohen Druck einzustellen, und zu gewährleisten, dass die Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 eine hervorragende Kraftstoffkonzentrationsleistung erreicht.
Wenn die obere Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 mit einem hohen Druck beaufschlagt wird, sollte der Weg, der sich von der Spülgasumlaufpumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt, eine druckfeste Struktur aufweisen, die dem hohen Druck standhält. Da gemäß der Vorrichtung der ersten Ausführungsform der in der oberen Kammer 48 zu erzeugende Druck relativ niedrig gehalten werden kann, kann die Struktur des Weges vereinfacht werden. In dieser Hinsicht ist die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend vorteilhaft, dass Kosten und Gewicht des Systems zu reduziert werden können.
Während die Spülgasumlaufpumpe 32 in Betrieb ist, wird gemäß der Vorrichtung der ersten Ausführungsform ein mit konstanter Leistung verdampfter Kraftstoff abgeführt. In diesem Fall erbringen die Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 und die Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 bestimmte Trennleistungen, die den Einstelldrücken des Druckregulierungsventils 56 bzw. des Unterdruckeinstellventils 30 (d. h. die von diesen Ventilen eingestellten Drücken) entsprechen. In diesem Fall erzeugt die Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 ein Behandlungsgas (Hochkonzentrationsgas mit einer Kraftstoff-Konzentration von mindestens 95%), dessen Menge proportional zur Zunahme der Konzentration des Kanisterausströmgases zunimmt, und bewirkt, dass ein Gas mittlerer Konzentration, das eine hohe Konzentration (ungefähr 40%) aufweist, in Richtung der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 herausströmt. Die Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 erzeugt Umlaufgas (Gas mittlerer Konzentration mit einer Konzentration von ungefähr 60%), dessen Menge im Verhältnis zu einer Zunahme der Konzentration an einem von der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 zugeführtem Gas mittlerer Konzentration zunimmt, und stellt eine Menge an Kanister-Einlassgas (Gas niedriger Konzentration mit einer Konzentration von unter 5%) als kleine Menge ein.
Das heißt, bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Kanister-Einlassgases im Verhältnis zu einer Zunahme der Konzentration des Kanisterausströmgases ab, und nimmt im Verhältnis zu einer Abnahme der Konzentration des Kanisterausströmgases zu. Die Konzentration von Kanisterausströmgas ist hoch, wenn eine große Menge an verdampftem Kraftstoff im Kanister 20 adsorbiert worden ist, zum Beispiel unmittelbar nach dem Spülbeginn. Die Konzentration des Kanisterausströmgases nimmt ab, wenn die Menge des in dem Kanister 20 adsorbierten verdampften Kraftstoffs im Verlauf der Spülung abnimmt. Somit nimmt gemäß der ersten Ausführungsform die Strömungsgeschwindigkeit des Kanister-Einlassgases im Verlauf der Spülung zu.
Eine Desorption des in dem Kanister 20 adsorbierten verdampften Kraftstoffs wird im Verhältnis zu einer Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit des Kanister-Einlassgases beschleunigt. Demzufolge kann eine Abnahme der Desorptionsmenge an verdampftem Kraftstoff durch die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform sanfter erfolgen als eine Abnahme der Adsorptionsmenge an verdampftem Kraftstoff. Somit wird durch die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß der ersten Ausführungsform stets ein effizientes Fortführen der Spülung während deren Durchführung gewährleistet, und die Spülung von in dem Kanister 20 adsorbiertem verdampften Kraftstoff innerhalb einer kurzen Zeitspanne zu beenden.
6 zeigt eine Beziehung zwischen der Kraftstoffkonzentration des Kanister-Einlassgases und der Spülungsmenge. Die in 6 gezeigte Spülungsmenge repräsentiert den durch das Kanister-Einlassgas, das eine geeignete Konzentration aufweist, von dem Kanister 20 gespülten Kraftstoff für den Fall, dass das Gas dem Kanister 20 zugeführt worden ist, während sich der Kanister 20 in einem Referenzadsorptioszustand befunden hat. In 6 repräsentiert eine mit einem Symbol ”A” gekennzeichnete Kennlinie eine Charakteristik für den Fall, dass durch die Heizvorrichtung 22 des Kanisters 20 keine Wärme erzeugt wurde, und eine mit dem Symbol ”B” gekennzeichnete Kennlinie repräsentiert eine Charakteristik für den Fall, dass die Heizvorrichtung 22 eine gewünschte Wärmemenge erzeugt hat.
Wie in 6 gezeigt ist, nimmt die von dem Kanister 20 ausgespülte Kraftstoffmenge mit zunehmender Konzentration des Kanister-Einlassgases ab. Wenn daher verdampfter Kraftstoff in dem Kanister-Einlassgas enthalten ist, kann nicht die gleiche Spülungsleistung erreicht werden wie in dem Fall, in dem Luft durch den Kanister 20 strömt.
Jedoch ist die Spülleistung des Kanisters 20, wie es durch die Kennlinien ”A” und ”B” gezeigt ist, durch Erwärmen des Kanisters 20 mit Hilfe der Heizvorrichtung 22 verbessert. Daher kann in einem Bereich, in dem die Konzentration des Kanister-Einlassgases höchstens 5% beträgt, eine Spülungsleistung gewährleistet werden, die gleich wie oder höher als eine Spülungsleistung ist, die ohne Wärmeerzeugung mit Hilfe von Luft erreicht wird (die Charakteristik ”A”), wenn durch die Heizvorrichtung 22 eine geeignete Wärme bzw. Temperatur erzeugt wird (die Charakteristik ”B”).
Bei der ersten Ausführungsform liefert die ECU 62 eine geeignete elektrische Leistung an das Heizgerät, wenn verdampfter Kraftstoff aus dem Kanister 20 gespült werden soll. Somit ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, einen in dem Kanister 20 adsorbierten verdampften Kraftstoff effizient auszupülen, selbst wenn das Kanister-Einlassgas eine Kraftstoffkonzentration von ungefähr 5% aufweist.
Wie schon erwähnt ist die Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 gemäß der ersten Ausführungsform in einer dreidimensionalen Anordnung oberhalb der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 angeordnet. Daher wird ein von der Spülgasumlaufpumpe 32 abgeführtes verdampftes Kraftstoffgas in der oberen Kammer 38 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 behandelt, und strömt anschließend in die obere Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44, die oberhalb der oberen Kammer 38 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 angeordnet ist.
Da verdampfter Kraftstoff ein höheres spezifisches Gewicht aufweist, neigt ein Gas hoher Konzentration dazu, sich in einem unteren Teil eines vorgegebenen Raumes auszubreiten. Gemäß der genannten dreidimensionalen Anordnung neigt daher ein Gas hoher Konzentration eher dazu, sich in der oberen Kammer 38 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 als in der oberen Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 auszubreiten. Aus dem Blickwinkel der Zunahme einer Konzentration eines durch die Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugten Behandlungsgases und einer Aufrechterhaltung der Konzentration des Kanister-Einlassgases, das aus der tiefer gelegenen Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 strömt, ist es wünschenswert, dass ein Gas hoher Konzentration in der oberen Kammer 38 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 vorhanden ist, und dass ein Gas niedriger Konzentration in der oberen Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 vorhanden ist. Gemäß der Vorrichtung der ersten Ausführungsform ist dieses Erfordernis außerdem durch eine räumliche Beziehung zwischen den beiden Trenneinheiten 34, 44 erfüllt.
Somit ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, ein Behandlungsgas mit einer ausreichend hohen Konzentration sowie Kanister-Einlassgas mit einer ausreichend niedrigen Konzentration effizient zu erzeugen.
Wie schon erwähnt ist bei der ersten Ausführungsform in der dreidimensionalen Anordnung der Kraftstofftank 10 unterhalb Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 angeordnet. Folglich strömt ein in der unteren Kammer 40 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugtes Behandlungsgas durch die Behandlungsgasleitung 42 nach unten in den Kraftstofftank 10.
Ein in der unteren Kammer 40 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugtes Gas kann verflüssigt werden, indem es natürlich gekühlt wird. Entsprechend der genannten dreidimensionalen Anordnung tropft der so erzeugte flüssige Kraftstoff automatisch in den Kraftstofftank 10. Somit ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, zuverlässig zu verhindern, dass sich flüssiger Kraftstoff in der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 und der Behandlungsgasleitung 42 ansammelt.
Bei der genannten ersten Ausführungsform ist die Heizvorrichtung 22 zur Erwärmung des Kanisters 20 in diesem angeordnet. Es ist nicht zwingend, dass die Heizvorrichtung 22 als Mittel zur Heizung des Kanisters 20 vorgesehen ist. Das heißt, bei der in 1 gezeigten Ausführungsform erzeugt die Spülgasumlaufpumpe 32 ständig Wärme als Folge des Betriebs, wenn es erforderlich ist, dass zu spülender verdampfter Kraftstoff gespült werden soll. Daher ist die Heizvorrichtung 22 vorzugsweise mit einem Mittel zum Heizen des Kanisters 20 ausgestattet, und die Spülgasumlaufpumpe 32 verwendet vorzugsweise ein Mittel zum Heizen des Kanisters 20, wenn eine Struktur verwendet wird, bei der eine von der Pumpe 32 erzeugte Wärme zu dem Kanister 20 übertragen wird, zum Beispiel, wenn die Spülgaspumpe 32 in dem Kanister 20 eingebaut ist.
Bei der ersten Ausführungsform arbeitet die Spülgasumlaufpumpe 32 als ein ”Kanisterausströmgaserzeugungsmittel”, und die Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 und die Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 arbeiten als ”Dampfkonzentrationsmittel”.
Bei der ersten Ausführungsform arbeitet die Heizvorrichtung 22 als ”Desorptionsbeschleunigungsmittel” und als ”Kanisterheizmittel”.
Nachfolgend ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben.
7 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Treibstoff gemäß der zweiten Ausführungsform. In 7 sind gleiche Komponenten wie jene in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine diesbezügliche Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
Die Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst eine Mehrzahl von Hochkonzentrations-Trenneinheiten 34. Insbesondere beträgt die Anzahl der Hochkonzentrations-Trenneinheiten 34, die in der zweiten Ausführungsform vorgesehen sind, zwei. Die untere Kammer 40 jeder der Hochkonzentrations-Trenneinheiten 34 führt zu der Behandlungsgasleitung 42. Die obere Kammer 38 der ersten oder vorgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 ist über ein Steuerventil 80 mit der Ablassöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 verbunden. Ferner ist die obere Kammer 38 der zweiten oder nachgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 über ein Dreiwege-Steuerventil 82 mit der oberen Kammer 38 der vorgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 und der Ablassöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 verbunden.
Die Steuerung der ECU 62 steurt das Öffnen und Schließen des Steuerventils 80. Das Steuerventil 80 wird wahlweise entweder in einen Zustand gesetzt, in dem die obere Kammer 38 der vorgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 mit der Ablassöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 verbunden ist, oder in einen Zustand gesetzt, in dem diese Verbindung unterbrochen ist. Gesteuert durch die ECU 62 wird das Dreiwege-Steuerventil 82 wahlweise entweder in einen Zustand gesetzt, in dem die obere Kammer 38 der nachgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 mit der oberen Kammer der vorgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 vrebunden ist, oder in einen Zustand gesetzt, in dem die obere Kammer der nachgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 mit der Ablassöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 verbunden ist.
Bei der zweiten Ausführungsform steuert die ECU 62 das Steuerventil 80 und das Dreiwege-Steuerventil 82, und kann dadurch wahlweise einen Zustand einstellen, in dem ein von der Spülgasumlaufpumpe 32 kommendes verdampftes Kraftstoffgas über die obere Kammer 38 der vorgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 in die obere Kammer 38 der nachgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 strömt, oder einen Zustand einstellen, in dem das Gas von der Ablassöffnung der Pumpe 32 direkt in die nachgeschaltete Kammer 38 strömt, ohne zuerst durch die vorgeschaltete obere Kammer 38 zu strömen. Im Folgenden wird der erste Zustand als ”Doppelstufenzustand der Hochkonzentrationseinheit” oder kurz als ”Doppelstufenzustand”, und der zweite Zustand als ”Einstufenzustand der Hachkonzentrationseinheit” oder kurz als ”Einstufenzustand” bezeichnet.
Bei der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform ist ein Konzentrationssensor 84 zur Messung der Konzentration des Kanisterausströmgases in der Spülgasleitung 28 angeordnet. Die ECU 62 kann eine Kraftstoffkonzentration des von dem Kanister 20 ausströmenden Kanisterausströmgases auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Konzentrationssensor 84 erfassen.
Wenn bei der zweiten Ausführungsform angenommen wird, dass ein von der Spülgasumlaufpumpe 32 ausströmendes verdampftes Kraftstoffgas durch die Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 immer gleich behandelt wird, nehmen die Konzentration des dem Kraftstofftank 10 zugeführten Behandlungsgases und die Konzentration des der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 zugeführten Gases mittlerer Konzentration mit zunehmender Konzentration des Kanisterausströmgases zu. Wenn die Konzentration des der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 zugeführten Gases mittlerer Konzentration übermäßig hoch ist, kann die Konzentration des Kanister-Einlassgases in manchen Fällen nicht unterhalb von 5% gehalten werden.
Wenn andererseits das Flächenverhältnis zwischen der ersten Trennmembran 36, die in der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 enthalten ist, und die zweite Trennmembran 46, die in der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 enthalten ist, entsprechend der Konzentration des Kanisterausströmgases geändert wird, können Änderungen der Konzentration des Behandlungsgases und des Kanisterausströmgases im Vergleich zu Änderungen der Konzentration des Kanisterausströmgases klein gehalten werden.
Durch Umschalten zwischen dem Doppelstufenzustand und dem Einstufenzustand kann gemäß der zweiten Ausführungsform das Flächenverhältnis zwischen der ersten Trennmembran 36 und der zweiten Trennmembran 46 geändert werden. Daher schaltet die Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform entsprechend der Konzentration des Kanisterausströmgases zwischen dem Doppelstufenzustand und dem Einstufenzustand um, so dass verhindert wird, dass die Konzentration des Behandlungsgases bzw. des Kanisterausströmgases erheblich von ihrem jeweiligen Sollwert abweichen.
8 ist ein Flussdiagramm der Steuerroutine, die von der ECU 62 ausgeführt wird, um die oben genannte Funktion auszuführen. Bei der in 8 gezeigten Routine wird zuerst auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Konzentrationssensors 84 eine Konzentration des Kanisterausströmgases erfasst (Schritt 90). Dann wird bestimmt, ob die erfasste Konzentration des Kanisterausströmgases gleich wie oder höher als ein vorbestimmter Sollwert α ist (Schritt 92).
Wenn bei Schritt 92 bestimmt worden ist, dass die Konzentration des Kanisterausströmgases gleich wie oder größer als der Sollwert α ist, werden das Steuerventil 80 und das Dreiwegesteuerventil 82 so geschaltet, dass der Doppelstufenzustand eingestellt wird (Schritt 94). Wenn andererseits bei Schritt 92 bestimmt worden ist, dass die Konzentration des Kanisterausströmgases kleiner als der Sollwert α ist, werden das Steuerventil 80 und das Dreiwegesteuerventil 82 so geschaltet, dass der Einstufenzustand eingestellt wird (Schritt 96).
Wie oben beschrieben ist, wird gemäß der in 8 gezeigten Routine der Doppelstufenzustand eingestellt, wenn die Konzentration des Kanisterausströmgases mindestens gleich dem Sollwert α ist. Im Doppelstufenzustand wird ein Kanisterausströmgas hoher Konzentration zuerst durch die vorgeschaltete Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 behandelt. Anschließend wird es durch die nachgeschaltete Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 behandelt und schließlich der Mittelkonzentratinos-Trenneinheit 44 zugeführt. In diesem Fall weist ein der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 zugeführtes Gas keine übermäßig hohe Konzentration auf, obwohl das Kanisterausströmgas eine hohe Konzentration hat. Demzufolge ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, selbst unter solchen Bedingungen die Konzentration des aus der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 ausströmenden Kanister-Einlassgases zuverlässig auf einer Konzentration von höchstens 5% zu halten.
Wenn der Doppelstufenzustand eingestellt worden ist, werden anschließend das in der vorgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugte Gas hoher Konzentration und das Behandlungsgas, das eine relativ niedriege Konzentration aufweist und das in der nachgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugt worden ist, der Behandlungsgasleitung 42 zugeführt. In diesem Fall kann erreicht werden, dass eine große Menge an Behandlungsgas, das eine geeignete Konzentration (95%) aufweist, durch die Behandlungsgasleitung 42 strömt. Somit erbringt die Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform eine ausgezeichnete Leistung in der Behandlung von verdampftem Kraftstoff, wenn das Kanisterausströmgas eine hohe Konzentration aufweist.
Darüber hinaus ermöglicht es die in 8 gezeigte Routine, den Einstufenzustand einzustellen, wenn die Konzentration des Kanisterausströmgases niedriger als der Sollwert α ist. Im Einstufenzustand strömt das Kanisterausströmgas aus der Spülgasumlaufpumpe 32 aus, wird mit Hilfe der nachgeschalteten Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 behandelt und wird dann der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 zugeführt. In diesem Fall kann die Konzentration des Behandlungsgases hoch gehalten werden, obwohl die Konzentration des Kanisterausströmgases relativ niedrig ist. Daher ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform selbst unter solchen Bedingungen, ein Behandlungsgas mit einer ausreichend hohen Konzentration zu erzeugen.
Wie oben erwähnt, wird ein Umschalten zwischen dem Doppelstufenzustand und dem Einstufenzustand auf der Grundlage der Konzentration des Kanisterausströmgases durchgeführt. Es ist nicht notwendig, dass die Daten, auf denen die Umschaltung basiert, die Konzentration des Kanisterausströmgases selbst sind. Das heißt, es genügt, wenn die Daten, auf denen die Umschaltung basiert, mit der Konzentration des Kanisterausströmgases korrelieren. Zum Beispiel kann eine Umschaltung zwischen dem Doppelstufenzustand und dem Einstufenzustand auf der Grundlage einer Konzentration eines von der Spülgasumlaufpumpe 32 abgegebenen Gasgemisches oder einer Konzentration eines von der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugten Behandlungsgases durchgeführt werden.
Bei der genannten zweiten Ausführungsform werden der Zustand, in dem das Kanisterausströmgas durch die vorgeschaltete Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 strömt, und der Zustand, in dem das Kanisterausströmgas die vorgeschaltete Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 umströmt, wahlweise eingestellt. Das Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel werden das Steuerventil 80 und das Dreiwege-Steuerventil 82 vorzugsweise linear angesteurt, und das Verhältnis zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des durch die vorgeschaltete Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 strömenden Gases und die Strömungsgeschwindigkeit des die vorgeschaltete Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 umströmenden Gases wird vorzugsweise in Relation zu der Konzentration des Kanisterausströmgases geändert. Das hierin beschriebene Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren kann im wesentlichen den gleichen Zustand herstellen, wie in dem Fall, in dem das Flächenverhältnis zwischen der ersten Trennmembran 36 und der zweiten Trennmembran 46 entsprechend der Konzentration des Kanisterausströmgases geändert wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform arbeitet der Konzentrationssensor 84 als ein ”Konzentrations-Erfassungsmittel”, und das Steuerventil 80 und das Dreiwegesteuerventil 82 arbeitet als ”Flächenverhältnis-Anpassungsmittel”. Darüber hinaus führt die ECU 62 Verarbeitungen in den genannten Schritten 94 und 96 durch, so dass sie als ”Flächenverhältnis-Steuerungsmittel” arbeitet.
Bei der genannten zweiten Ausführungsform arbeitet eine – aus der oberen Kammer 38 und der unteren Kammer 40 der Hochkonzentrations-Trenneinheiten 34 zusammengesetzte – Kammer als ”Behandlungskammer”. Die erste Trennmembran 36, die in jeder der zwei Hochkonzentrations-Trenneinheiten 34 enthalten ist, arbeitet als ein entsprechender Abschnitt einer ”Mehrzahl von Abschnitten”. Darüber hinaus arbeiten die Leitung, die die Ablassöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 und die vorgeschaltete obere Kammer 38 miteinander verbindet, sowie die Leitung, die die Ablassöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 und die nachgeschaltete obere Kammer 38 miteinander verbindet, wie ”zwei Leitungen”. Darüber hinaus arbeiten das Steuerventil 80 und das Dreiwege-Steuerventil 82 als ein ”Ventilmechanismus”. Die ECU 62 führt die Verarbeitung der oben genannten Schritte 94 und 96 aus, so dass sie als ”Ventilmechanismus-Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung” arbeitet.
Nachfolgend ist mit Bezug auf 9 eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
9 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß der dritten Ausführungsform. In 9 sind die Komponenten, die mit jenen in 1 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine diesbezügliche Beschreibung ist weggelassen oder vereinfacht.
Wie in 9 gezeigt ist, weist die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff einen Behandlungsgastank 100 auf, der mit der Behandlungsgasleitung 42 verbunden ist. Der Behandlungsgastank 100 kann Behandlungsgas sammeln, das in der unteren Kammer 40 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugt wird. Ein Kraftstoffeinspritzventil 102, das in dem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor angeordnet ist, ist mit dem Behandlungsgastank 100 verbunden. Das Kraftstoffeinspritzventil 102 ist zusätzlich zu normalen Kraftstoffeinspritzventilen vorgesehen, um Kraftstoff einzuspritzen, und kann Behandlungsgas als Kraftstoff in den Verbrennungsmotor einspritzen.
Gemäß der dritten Ausführungsform steuert bzw. regelt die ECU 62 das Kraftstoffeinspritzventil 102, so dass beim Start des Verbrennungsmotors Behandlungsgas in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird. Behandlungsgas befindet sich in einem gasförmigen Zustand und wird somit leichter verbrannt als flüssiger Kraftstoff. Daher ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform, die Verbrennbarkeit des Kraftstoffs beim Start des Verbrennungsmotors zu erhöhen und somit die Startbarkeit des Verbrennungsmotors zu verbessern und die Abgase beim Start des Verbrennungsmotors zu reduzieren.
Bei der genannten dritten Ausführungsform wird grundsätzlich beim Start des Verbrennungsmotors Behandlungsgas eingespritzt. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das bedeutet, dass das Behandlungsgas gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nur dann eingespritzt wird, wenn die Startbarkeit des Verbrennungsmotors schlechter zu werden beginnt, zum Beispiel, wenn der Verbrennungsmotor bei einer niedrigen Temperatur gestartet wird.
Bei der genannten dritten Ausführungsform steuert bzw. regelt die ECU 62 das Kraftstoffeinspritzventil 102, so dass Behandlungsgas beim Start des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, und arbeitet somit mit dem Ventil 102 als eine ”Kraftstoffgas-Zuführeinrichtung”.
Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 10 beschrieben.
10 ist eine beispielhafte Ansicht der Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung. In 10 sind die Komponenten, die mit jenen der 1 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine diesbezügliche Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
Wie in 10 gezeigt ist, weist die Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform in einem Verbindungsabschnitt zwischen der Behandlungsgasleitung 42 und dem Ansaugrohr 14, das zu der Förderpumpe 12 führt, eine Venturidüse 110 auf. Die Venturidüse 110 ist so angeordnet, dass in dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Ansaugrohr 14 und der Behandlungsgasleitung 42 ein Unterdruck erzeugt wird, wenn flüssiger Kraftstoff von der Förderpumpe 12 angesaugt wird.
Wenn in dem genannten Verbindungsabschnitt ein Unterdruck erzeugt wird, kann ein Behandlungsgas in der Behandlungsgasleitung 42 wirksam in das Ansaugrohr 14 gesaugt werden. Somit ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform, dass die Förderpumpe 12 das mit Hilfe der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugte Behandlungsgas ansaugt, ohne ein spezielles Druckmittel oder dergleichen bereitzustellen, und eine ausgezeichnete Behandlungsleistung von verdampftem Kraftstoff zu gewährleisten, wobei eine einfach Ausführungsform verwendet wird.
Nachfolgend wird eine fünfte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 11 beschrieben.
11 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß der fünften Ausführungsform. In 11 sind alle Komponenten, die jenen in 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass eine diesbezügliche Beschreibung weggelassen oder vereinfacht ist.
Die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform führt den Prozess der Konzentration von verdamfptem Kraftstoff mit einer konstanter Leistung aus, die durch die Spezifikation der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 und der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 bzw. dem Druckregulierungsventil 56, dem Unterdruckeinstellventil 30 und dergleichen vorgegeben ist. Die Menge an verdampftem Kraftstoff in dem Kraftstofftank 10 nimmt mit zunehmender Temperatur der äußeren Umgebung des Kraftstofftanks 10 zu. Somit nimmt die Menge an verdampftem Kraftstoff, die in den Kanister 20 strömt ebenfalls mit zunehmender Temperatur zu. Darüber hinaus strömt beim Auffüllen von Kraftstoff eine große Menge an verdampftem Kraftstoff, der in dem Kraftstofftank vorhanden ist, in den Kanister 20, während der Flüssigkeitsspiegel des Kraftstofftanks 10 steigt.
Um zu verhindern, dass verdampfter Kraftstoff in die Umwelt abgegeben wird, ohne die Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff einer übermäßigen Belastung auszusetzen, kann die Kraftstoffbehandlungsleistung der Vorrichtung entsprechend der Menge an in den Kanister 20 strömendem verdampften Kraftstoff geändert werden. Daher ist die Kraftstoffbehandlungsleistung der Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform in Situationen verbessert, in denen normalerweise eine große Menge an verdampftem Kraftstoff erzeugt wird, zum Beispiel bei hoher Außentemperatur oder unmittelbar nach dem Betanken.
Um die oben genannte Funktion zu verwirklichen, weist die Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ein Druckänderungs-Regulierungsventil 120 auf, das stromabwärts von der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 angeordnet ist. Das Druckänderungs-Regulierungsventil 120 ist ein Ventilmechanismus, der einen eingestellen Druck bzw. Einstelldruck entsprechend einem von der ECU 62 ausgegebenen Steuersignal ändern kann. Durch Ändern der Drücke, die in der oberen Kammer 38 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 und der oberen Kammer 48 der Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 erzeugt werden, kann das Druckänderungs-Regulierungsventil 120 die Trennleistungen der ersten Trennmembran 36 und der zweiten Trennmembran 46, d. h. eine Kraftstoffbehandlungsleistung der Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff ändern.
Die Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform umfasst darüber hinaus einen Ansauglufttemperatur-Sensor 122 zur Erfassung der Temperatur der in den (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor angesaugten Luft, d. h. einer Ansauglufttemperatur THA, und einen Restkraftstoffmengen-Sensor 124 zur Erfassung einer Menge an in dem Kraftstofftank 10 verbleibendem Kraftstoff. Die ECU 62 kann die Ansauglufttemperatur THA und die Menge an verbleibendem Kraftstoff auf der Grundlage der Ausgangssignale der Sensoren 122, 124 erfassen.
12 ist ein Flussdiagramm der Steuerroutine, die von der ECU 62 der fünften Ausführungsform ausgeführt wird, um eine Kraftstoffbehandlungsleistung der Vorrichtung entsprechend der äußeren Lufttemperatur zu ändern. Bei der in 12 gezeigten Routine wird zuerst auf der Basis eines Ausgangssignals von dem Ansauglufttemperatur-Sensor 122 eine Ansauglufttemperatur THA erfasst (Schritt 130). Anschließend wird ein von dem Druckänderungs-Regulierungsventil 120 einzustellender Druck (Einstelldruck des Ventils 20) auf der Grundlage der erfassten Ansauglufttemperatur THA berechnet (Schritt 132). Schließlich wird das Druckänderungs-Regulierungsventil 120 in einen Zustand versetzt, der den oben berechneten eingestellten Druck widergibt. Insbesondere wird ein Steuersignal ausgegeben, das dem Einstelldruck des Druckänderungs-Regulierungsventils 120 entspricht (Schritt 134).
Der Einstelldruck des Druckänderungs-Regulierungsventils 120 ist ein Faktor zur Bestimmung einer Behandlungsleistung der Vorrichtung, und ist entsprechend einer zu erzeugenden Menge an verdampftem Kraftstoff einzustellen. Die zu erzeugende Menge an verdampftem Kraftstoff hängt mit der Ansauglufttemperatur zusammen. Daher muss der durch das Druckänderungs-Regulierungsventil 120 eingestellte Druck in Abhängigkeit von der Ansauglufttemperatur THA bestimmt werden. Bei der fünften Ausführungsform ist eine Karte zur Bestimmung einer geeigneten Beziehung zwischen dem Einstelldruck und der Ansauglufttemperatur in der ECU 62 abgelegt. Bei dem genannten Schritt 132 wird ein Einstelldruck, der der Ansauglufttemperatur THA entspricht, d. h. ein Einstelldruck, der einer Situation entspricht, in der verdampfter Kraftstoff erzeugt wird, unter Bezugsnahme auf die Karte berechnet.
Durch die genannte, in 12 gezeigte Routine kann der Einstelldruck des Druckänderungs-Regulierungsventils 120 bzw. der von dem Druckänderungs-Regulierungsventil 120 einzustellende Druck in einer Situation reduziert werden, in der die Außentemperatur niedrig ist und wahrscheinlich eine kleine Menge an verdampftem Kraftstoff erzeugt wird. Durch die Vorrichtung der fünften Ausführungsform kann somit die druckfeste Struktur des Systems vereinfacht und eine Gewichts- und Kastenreduzierung im Vergleich zu dem Fall erreicht werden, in dem der Druck stromaufwärts von dem Druckänderungs-Regulierungsventil 120 immer hoch ist.
Darüber hinaus kann die genannte, in 12 gezeigte Routine eine ausreichende Behandlungsleistung von verdampftem Kraftstoff gewährleisten, indem der von dem Druckänderungs-Regulierungsventil 120 eingestellte Druck in einer Situation erhöht wird, in der die Temperatur der Außenluft hoch ist und eine große Menge an Kraftstoff leicht erzeugt werden kann. Daher kann durch die Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform selbst in einer Situation, in der die Temperatur der Außenluft hoch ist, effektiv verhindert werden, dass verdampfter Kraftstoff in die Umgebung abgegeben wird.
13 ist ein Flussdiagramm der Steuerroutine, die von der ECU 62 in der fünften Ausführungsform ausgeführt wird, um die Kraftstoffbehandlungsleistung während des Auftankens zu verbessern. Gemäß der in 13 gezeigten Routine wird zuerst auf der Grundlage eines Ausgangssignals vom Restkraftstoffmengen-Sensor 124 eine Restkraftstoffmenge erfasst (Schritt 140). Die so erfasste Restkraftstoffmenge wird wenigstens solange gespeichert, bis ein nachfolgender Prozesszyklus ausgeführt ist. Wenn ein Zündschalter, kurz IG-Schalter (ignition switch), des Fahrzeugs AUS-geschaltet worden ist, nachdem die Restkraftstoffmenge gespeichert worden ist, speichert die ECU 62 die Restkraftstoffmenge weiterhin solange, bis, nachdem der IG-Schalter später AN-geschaltet worden ist, die vorliegende Routine wenigstens einmal ausgeführt bzw. durchlaufen wurde.
Nachdem anschließend der IG-Schalter von seiner AUS-Position zu seiner AN-Position umgeschaltet worden ist, wird bestimmt, ob der vorliegende Prozesszyklus der erste Prozesszyklus ist (Schritt 142). Wenn die Bedingung bei genannten Schritt 142 erfüllt ist (JA), wird die letzte Restkraftstoffmenge, die gespeichert wurde, bevor der IG-Schalter in seine AUS-Position geschaltet wurde, ausgelesen (Schritt 144). Normalerweise befindet sich der IG-Schalter in seiner OFF-Position, wenn aufgetankt wird. Wenn in dieser Situation aufgetankt wird, ermöglicht der Prozess bei Schritt 144 die Erfassung unmittelbar vor dem Auftanken vorhandenen Restkraftstoffmenge, sobald der IG-Schalter nach Beendigung des Auftankens in seine AN-Position gebracht wird. Wenn bei Schritt 142 bestimmt wird, dass der momentane Prozesszyklus nicht der erste Zyklus ist, nachdem der IG-Schalter in seine An-Position gebracht wurde, wird eine während dem letzten Prozesszyklus gespeicherte Restkraftstoffmenge ausgelesen (Schritt 146).
Nachdem die Verarbeitung der Schritte 144 bis 146 abgeschlossen ist, wird auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der bei einem der Schritte ausgelesenen Restkraftstoffmenge und der bei Schritt 140 erfassten Kraftstoffmenge bestimmt, ob oder ob nicht ein Auftanken vorgenommen wurde oder wird (Schritt 148). Wenn als Ergebnis bestimmt wird, dass ein Auftanken vorgenommen wurde oder wird, wird der von dem Druckänderungs-Regulierungsventil 120 eingestellte Druck als ein vorbestimmter Hochdruckeinstellwert eingestellt (Schritt 150). Wenn der eingestellte Druck durch den Prozess bei Schritt 150 als Hochdruckeinstellwert eingestellt ist, werden die erste Trennmembran 36 und die zweite Trennmembran 46 mit Hochdrücken beaufschlagt, und die Behandlungsleistung von verdampftem Kraftstoff wird erhöht. Somit kann durch die Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform wirksam verhindert werden, dass verdampfter Kraftstoff von dem Kanister überströmt und in die Umwelt abgegeben wird, selbst wenn eine große Menge an verdampftem Kraftstoff erzeugt wird, insbesondere während des Auftankens.
Wenn andererseits bei Schritt 148 bestimmt wird, dass ein Auftanken nicht durchgeführt worden ist, wird der von dem Druckänderungs-Regulierungsventil 120 eingestellte Druck als vorbestimmter, eingestellter Niedrigdruckwert eingestellt (Schritt 152). Wenn der eingestellte Druck durch die Verarbeitung bei Schritt 152 als der Niedrigdruckeinstellwert eingestellt wird, wird der Weg, der sich von der Spülgasumlaufpumpe 32 zu dem Druckänderungs-Regulierungsventil 120 erstreckt, mit einem niedrigen Druck beaufschlagt. Somit kann durch die Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform die druckfeste Struktur des Systems im Vergleich mit dem Fall verbessert werden, bei dem der Weg stets mit einem hohen Druck beaufschlagt wird, und eine Gewichts- und Kostenreduktion erreicht werden.
Bei der genannten fünften Ausführungsform wird die Behandlungsleistung von verdampftem Kraftstoff durch Ändern des von dem Druckänderungs-Regulierungsventils 120 eingestellten Drucks geändert. Das Verfahren zu Änderung der Behandlungsleistung von verdampftem Kraftstoff ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Zum Beispiel ändert sich der Strömungswiderstand des Druckregulierungsventils, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des von der Spülgasumlaufpumpe 32 abgeführten Gases ändert, selbst dann, wenn der eingestellte Druck des Druckregulierungsventils konstant ist. Daraus folgt, dass die Drücke ändern, mit denen die erste Trennmembran 36 und die zweite Trennmembran 46 beaufschlagt werden. Somit wird die Leistung der Behandlung von verdampftem Kraftstoff vorzugsweise geändert, indem die von der Spülgasumlaufpumpe 32 abgegebene Menge geändert wird.
Bei der Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform kann die Konzentration des Kanisterausströmgases geändert werden, indem die von der in den Kanister 20 eingebauten Heizvorrichtung 22 erzeugte Wärmemenge geändert wird. Die Menge an verdampftem Kraftstoff, die mit der Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform behandelt werden kann, nimmt mit der Zunahme der Konzentration des Kanisterausströmgases zu. Daher wird vorzugsweise die Behandlungsleistung von verdampftem Kraftstoff geändert, indem die der Heizvorrichtung 22 zugeführte elektrische Leistung geändert wird.
Gemäß der fünften Ausführungsform wird als Druckänderungs-Regulierungsventil 120 ein Ventilmechanismus verwendet, dessen eingestellter Druck elektrisch geändert werden kann. Das Druckänderungs-Regulierungsventil 120 ist jedoch nicht auf ein solches Ventilmechanismus begrenzt. D. h. der Druckänderungs-Regulierungsventil 120 kann auch durch ein mechanisches Ventilmechanismus verwirklicht werden, dessen Öffnungslast entsprechend einer Umgebungstemperatur mit Hilfe einer sogenannten Formgedächtnislegierung (shape memory alloy) oder dergleichen geändert werden kann. Gemäß dem Ventilmechanismus dieses Typs ist es möglich, eine Funktion zur Änderung der Behandlungsleistung entsprechend der äußeren Lufttemperatur mit einer einfachen Ausführungsform zu verwirklichen, obwohl es unter Umständen nicht möglich ist, die Behandlungsleistung während des Auftankens zu ändern.
Bei der genannten fünften Ausführungsform arbeitet das Druckänderungs-Regulierungsventil 120 als ein ”Behandlungsleistungs-Anpassungsmittel”. Die ECU 62 führt die Verarbeitung der Schritte 130 bis 148 aus, und arbeitet somit als ”Mittel zur Ermittlung der erforderlichen Behandlungsmenge”. Die ECU 62 führt die Verarbeitung der Schritte 132 und 134 oder die Verarbeitung der Schritte 150 und 150 aus, und arbeitet somit als ”Behandlungsleistungs-Steuerungsmittel”.
Bei der genannten fünften Ausführungsform arbeitet das Druckänderungs-Regulierungsventil 120 auch als eine ”Druckänderungseinrichtung” und als ”Einrichtung zur Änderung eines mit dem Druckregulierungsventils eingestellten Drucks”. Die ECU 62 führt die Verarbeitung der Schritte 132 und 134 oder die Schritte 150 und 152 durch, und arbeitet so als eine ”Drucksteuerungseinrichtung” bzw. als eine ”Einstelldrucksteuerungseinrichtung”.
Gemäß der fünften Ausführungsform kann dann, wenn eine Ausführungsform verwendet wird, bei der die Leistung der Behandlung von verdampftem Kraftstoff entsprechend einer Ablassmenge von der Spülgasumlaufpumpe 32 geändert werden, eine ”Leistungsabführänderungseinrichtung” durch einen Mechanismus verwirklicht werden, durch den die Abführmenge geändert werden kann. Darüber hinaus kann dadurch eine ”Förderleistungs-Steuerungseinrichtung” verwirklicht werden, dass die ECU 62 eine Verarbeitung zur Änderung der Abführmenge ausführt.
Bei der genannten fünften Ausführungsform arbeitet die Heizvorrichtung 22 als eine ”Kanisterheizvorrichtung”, sofern eine Ausführungsform verwendet wird, bei der die Leistung der Behandlung von verdampftem Kraftstoff durch die Heizvorrichtung 22 des Kanisters 20 geändert wird. Darüber hinaus kann eine ”Wärmemengeerzeugungs-Steuerungseinrichtung” verwirklicht werden, indem die ECU 62 die Verarbeitung zur Änderung der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung 22 ausführt.
Nachfolgend wird eine sechste Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die 14 und 15 beschrieben. 14 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß der sechsten Ausführungsform. In 14 sind gleiche Komponenten wie jene in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine diesbezügliche Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
Wie in 14 gezeigt, umfasst die Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform einen Konzentrationssensor 160, der in der unteren Kammer 40 der Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 angeordnet ist. Der Konzentrationssensor 160 erzeugt ein Ausgangssignal, das einer Konzentration eines durch die Hochkonzentrations-Trenneinheit 34 erzeugten Behandlungsgases entspricht. Die ECU 62 kann auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Konzentrationssensors 160 eine Konzentration des Behandlungsgases erfassen.
Wie bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verwendet die Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform ein Kanister-Einlassgas, das verdampften Kraftstoff mit einer Konzentration von ungefähr 5% als ein Gas zur Desorption von verdampftem Kraftstoff enthält. Um eine effektive Spülung durch Verwendung eines solchen Gases zu ermöglichen, wird der Kanister 20 durch die Heizvorrichtung 22 erwärmt. Eine korrekte Funktion der Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform lässt sich nur erreichen, wenn die Heizvorrichtung 22 korrekt funktioniert. Foglich ist es bei der Vorrichtung gemäß der sechtsen Ausführungsform entscheidend, eine Fehlfunktion der Heizvorrichtung ohne Verzögerung zu erfassen.
15 ist ein Flussdiagramm der Steuerungsroutine, die von der ECU 62 ausgeführt wird, um zu bestimmen, ob die Heizvorrichtung 22 ordnungsgemäß funktioniert. Die in 15 gezeigte Routine wird mit einer geeigneten Wiederholungsrate ausgeführt, zum Beispiel jedesmal, wenn das Fahrzeug gestartet wird, jedesmal, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist oder jedesmal, nachdem das Fahrzeug eine vorbestimme Strecke zurückgelegt hat.
Bei der in 15 gezeigten Routine wird zuerst auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Konzentrationssensor 160 eine Konzentration eines Behandlungsgases erfasst, wobei die Heizvorrichtung 22 EIN-geschaltet ist (Schritt 170). Anschließend wird eine Konzentration des Behandlungsgases ermittelt, wobei die Heizvorrichtung AUS-geschaltet ist (Schritt 172). Wenn die Heizvorrichtung 22 normal funktioniert, ist die Konzentration des Kanisterausströmgases höher, wenn die Heizvorrichtung EIN-geschaltet ist als wenn die Heizvorrichtung 22 AUS-geschaltet ist. Die Konzentration des Behandlungsgases korreliert mit der Konzentration des Kanisterausströmgases. Wenn daher die Heizvorrichtung 22 normal funktioniert, ist die Konzentration des Behandlungsgases ebenfalls höher, wenn die Heizvorrichtung 22 An-geschaltet ist als wenn die Heizvorrichtung AUS-geschaltet ist. Wenn daher bei der Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform die Konzentration des Behandlungsgases dann, wenn die Heizvorrichtung 22 AN-geschaltet ist, ausreichend höher als die Konzentration des Behandlungsgases dann, wenn die Heizvorrichtung 22 AUS-geschaltet ist, funktioniert Heizvorrichtung 22 normal. Im Gegensatz dazu ist es möglich, zu bestimmen, dass die Heizvorrichtung 22 nicht normal funktioniert, wenn keine messbare Differenz zwischen beiden Konzentrationen besteht.
Nach Schritt 172 der in 15 gezeigten Routine wird bestimmt, ob die Konzentration des Behandlungsgases dann, wenn die die Heizvorrichtung AN-geschaltet ist, ausreichend höher ist als die Konzentration des Behandlungsgases zu dem Zeitpunkt, wenn die Heizvorrichtung 22 AB-geschaltet ist (Schritt 174). Wenn als Ergebnis bestimmt wird, dass die Konzentration dann, wenn die Heizvorrichtung 22 AN-geschaltet ist, ausreichend höher ist als die Konzentration zu dem Zeitpunkt, wenn die Heizvorrichtung 22 AB-geschaltet ist, wird bestimmt, dass die Heizvorrichtung 22 normal funktioniert (Schritt 176). Wenn andererseits bestimmt wird, dass die genannte Bedingung nicht erfüllt ist, wird bestimmt, dass die Heizvorrichtung 22 nicht korrekt arbeitet (178).
Wie oben beschrieben, kann durch die in 15 gezeigte Routine eine sehr genaue Bestimmung des Zustandes der Heizvorrichtung 22 auf der Grundlage der Konzentration des Behandlungsgases durchgeführt werden. Somit kann gemäß der Vorrichtung der sechsten Ausführungsform eine auftretende Fehlfunktion der Heizvorrichtung 22 mit hoher Genauigkeit und ohne Verzögerung erfasst werden.
Bei der beschriebenen sechsten Ausführungsform wird eine Bestimmung des Zustandes der Heizvorrichtung 22 auf der Grundlage einer Konzentration des Behandlungsgases durchgeführt. Es ist nicht notwendig, dass Daten, auf denen die Bestimmung basiert, die Konzentrationdaten des Behandlungsgases sind. Das heißt, es ist ausreichend, dass die Daten, auf denen die Bestimmung basiert, mit der Konzentration des Kanisterausströmgases korrelieren. Zum Beispiel kann eine Bestimmung eines Zustandes der Heizvorrichtung 22 auf der Grundlage einer Konzentration des Kanisterausströmgases selbst, einer Konzentration eines von der Spülgasumlaufpumpe 32 abgeführten Gases oder dergleichen durchgeführt werden.
Bei der genannten sechsten Ausführungsform arbeitet die Heizvorrichtung 22 als eine ”Desorptions-Beschleunigungseinrichtung”, und der Konzentrationssensor 160 arbeitet als eine ”Konzentrations-Erfassungseinrichtung”. Die ECU 62 führt die Verarbeitung des Schritts 174 aus, und arbeitet somit als eine ”Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung”.
Nachfolgend ist eine siebte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die 16 bis 18 beschrieben.
16 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß der siebten Ausführungsform. In 16 sind gleiche Komponenten wie jene in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine diesbezügliche Beschreibung ist weggelassen oder vereinfacht.
Wie in 16 gezeigt, weist die Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform in der Umgebung der Ablassöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 eine Druckerfassungseinrichtung 180 auf. Die Druckerfassungseinrichtung 180 kann zum Beispiel in Form eines bekannten Drucksensors oder eines Strömungsgeschwindigkeitssensors verwirklicht sein, der eine Staudüse oder eine Venturidüse oder dergleichen verwendet.
Die Spülgasumlaufpumpe 32 sorgt für einen Umlauf des verdampften Kraftstoffgases, wodurch die Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform verdampften Kraftstoff behandeln kann. Damit die Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform eine ausreichende Behandlungsleistung von verdampftem Kraftstoff erbringen kann, ist es daher erforderlich, dass die Spülgasumlaufpumpe 32 normal funktioniert.
Wie die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, so gewährleistet die Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform eine gewünschte Behandlung von verdampftem Kraftstoff, indem der Druck erhöht wird, mit dem die erste Trennmembran 36 und die zweite Trennmembran 46 mit Hilfe des Druckregulierungsventils 56 beaufschlagt wird.
Damit folglich die Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform verdampften Kraftstoff in geeigneter Weise behandelt, ist es notwendig, dass das Druckregulierungsventil normal funktioniert.
Wenn in dem Weg, der sich von der Spülgasumlaufpumpe 32 zum Druckregulierungsventil 56 erstreckt, eine Leckage auftritt, strömt bei der Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform darüber hinaus der verdampfte Kraftstoff aus der Leckagestelle hinaus in die Umgebung, so dass sich die Abgaswerte des Fahrzeugs verschlechtern.
Bei der Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform ist es daher notwendig, dass eine Fehlfunktion der Spülgasumlaufpumpe 32, des Druckregulierungsventils 56 und des Weges, der sich von der Spülgasumlaufpumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt, verzögerungsfrei erfasst wird.
17 ist ein Flussdiagramm einer ersten Routine, die von der ECU 62 ausgeführt wird, um die genannten Fehlfunktionen zu erfassen. Bei der in 17 gezeigten Routine wird zuerst bestimmt, ob die Spülgasumlaufpumpe 32 in Betrieb ist (Schritt 109). Wenn bestimmt wird, dass die Spülgasumlaufpumpe 32 nicht in Betrieb ist, wird der laufende Prozesszyklus sofort beendet. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Spülgasumlaufpumpe 32 in Betrieb ist, wird anschließend ein Druck an der Ablassöffnung der Pumpe 32 auf der Grundlage eines Ausgangssignals von der Druckerfassungseinrichtung 180 erfasst (Schritt 192).
Nachdem der Druck an der Ablassöffnung der Pumpe 32 erfasst ist, wird bestimmt, ob der Druck gleich wie oder größer als ein vorbestimmter charakteristischer Druck P₀ ist (Schritt 194). Wenn die Spülgasumlaufpumpe 32 nicht in Betrieb ist, ist der genannte Druck an der Ablassöffnung niedriger als der Normalwert. Der Druck ist auch niedriger als der Normalwert, wenn eine Fehlfunktion in Form eines Leckages in dem Weg, der sich von der Pumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt eintritt, wenn das Druckregulierungsventil aufgrund einer Fehlfunktion geöffnet bleibt. Der bei Schritt 194 verwendete charakteristische Wert P₀ ist ein Wert, der im voraus auf der Grundlage eines Normaldrucks an der Ablassöffnung eingestellt wurde, um zu bestimmen, ob jene Fehlfunktionen vorhanden sind oder nicht.
Bei der in 17 gezeigten Routine wird bestimmt, dass ein System, das sich von der Spülgasumlaufpumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt, normal funktioniert, wenn bestimmt wird, dass Bedingung des zuvor genannten Schritts 194 erfüllt ist (Schritt 196). Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Bedingung des Schritts 194 nicht erfüllt ist, wird bestimmt, dass eine Fehlfunktion in dem System vorliegt, das sich von der Spülgasumlaufpumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt (Schritt 198).
Wie oben beschrieben, kann durch die in 17 gezeigte Routine genau bestimmt werden, ob eine Fehlfunktion der Spülgasumlaufpumpe 32 oder des Druckregulierungsventils 56 vorliegt. Daher kann bei der Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform die Fehlfunktion ohne Verzögerung erfasst werden, wenn irgendeine Fehlfunktion in dem System erfasst wurde, das sich von der Spülgasumlaufpumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt.
18 ist ein Flussdiagramm einer zweiten Routine, die von der ECU 62 ausgeführt wird, um eine Fehlfunktion der Vorrichtung zu erfassen. Bei der in 18 gezeigten Routine wird zuerst bestimmt, ob der momentane Prozesszyklus unmittelbar nach Abschalten der Spülgasumlaufpumpe 32 aktiviert wurde oder nicht (Schritt 200). Wenn bestimmt wird, dass der momentane Prozesszyklus unmittelbar nach Abstellen der Pumpe 32 nicht aktiviert wurde, wird der momentane Prozesszyklus sofort beendet.
Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Bedingung des Schritts 200 erfüllt ist, wird auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Druckerfassungsmechanismus 180 ein Druck an der Ablassöffnung der Spülgaspumpe 32 erfasst und abgespeichert (Schritt 202). Es wird dann bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist (Schritt 204). Die vorbestimmte Zeitspanne repräsentiert eine zur Bestimmung, wie sich der Druck an der Ablassöffnung unmittelbar nach Abschalten der Pumpe 32 ändert, erforderliche Zeitspanne. Die Verarbeitung der Schritte 202 und 204 werden solange wiederholt ausgeführt, bis bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, wird anschließend auf der Grundlage von Änderungen des gespeicherten Drucks an der Ablassöffnung bestimmt, ob der Druck abrupt abfiel oder nicht (Schritt 206).
Wenn keine Fehlfunktion hinsichtlich einer Leckage in dem Weg, der sich von der Spülgasumlaufpumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt, vorliegt, ändert sich der Druck an der Ablassöffnung nach Abschalten der Pumpe 32 sanft. Wenn andererseits eine Fehlfunktion hinsichtlich einer Leckage in dem genannten Weg vorliegt, fällt der Druck an der Ablassöffnung nach Abschalten der Pumpe 32 abrupt. Bei dem Schritt 206 wird auf der Grundlage eines vorbestimmten charakteristischen Wertes bestimmt, ob der Druck soweit abgefallen ist, dass es möglich ist, zu bestimmen, dass eine Fehlfunktion aufgrund einer Leckage vorliegt.
Wenn bestimmt wird, dass der Druck an der Ablassöffnung der Spülgasumlaufpumpe 32 abrupt abgefallen ist, wird bestimmt, dass eine Fehlfunktion aufgrund einer Leckage in dem Systems vorliegt, das sich von der Pumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt (Schritt 208). Wenn andererseits bestimmt wird, dass ein solcher abrupter Abfall des Drucks nicht eingetreten ist, wird bestimmt, dass das System, das sich von der Pumpe 32 bis zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt, normal funktioniert (Schritt 210).
Wie oben beschrieben, kann durch die in 18 gezeigte Routine auf der Grundlage von Änderungen des Drucks an der Ablassöffnung unmittelbar nach Abschalten der Spülgasumlaufpumpe 32 bestimmt werden, ob eine Fehlfunktion hinsichtlich einer Leckage in dem System vorliegt, das sich von der Pumpe 32 zu dem Druckregulierungsventil 56 erstreckt, und zwar in einem System, das mit einem Überdruck beaufschlagt wird. Durch die Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform kann daher das Auftreten einer solchen Fehlfunktion hinsichtlich einer Leckage ohne Verzögerung erfasst und verhindert werden, dass verdampfter Kraftstoff an die Umwelt abgegeben wird.
Bei der beschriebenen siebten Ausführungsform arbeitet der Druckerfassungsmechanismus 180 als eine ”Pumpenausgangsdruck-Erfassungseinrichtung”. Die ECU 62 führt die in 17 gezeigte Routine aus und arbeitet somit als ”Fehlfunktions-Erkennungsvorrichtung”.
Bei der genannten siebten Ausführungsform arbeitet der Druckerfassungsmechanismus 180 auch als ”Pumpenausgangsdruck-Erfassungseinrichtung”. Die ECU 62 führt die in 18 gezeigte Routine aus, und arbeitet als eine ”Leckage-Bestimmungseinrichtung”.
Nachfolgend ist eine achte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die 19 und 20 beschrieben.
19 ist eine beispielhafte Ansicht der Ausführungsform der Vorrichtung zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff gemäß der achten Ausführungsform. In 19 sind Komponenten, die gleich sind wie jene der 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung hiervon wird weggelassen oder vereinfacht.
Wie in 19 gezeigt ist, weist die Vorrichtung gemäß der achten Ausführungsform einen Strömungsgeschwindigkeitssensor 220 zur Messung einer Menge an Kanisterausströmgases auf. Der Strömungsgeschwindigkeitssensor 220 ist in der Spülgasleitung 28 angeordnet und ist als ein Sensor verwirklicht, der eine bekannte Struktur aufweist, bei der eine in der Spülgasleitung 28 angeordnete Staudüse, eine Venturidüse oder dergleichen aufweist.
Bei der Vorrichtung gemäß der achten Ausführungsform nimmt die Menge an durch die Mittelkonzentrations-Trenneinheit 44 erzeugtem umlaufenden Gas, ebenso wie bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, proportional mit der Konzentration des Kanisterausströmgases zu. Weil die Leistung der Spülgasumlaufpumpe 32 konstant ist, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Kanisterausströmgases proportional zur Menge an umlaufendem Gas zu. Folglich nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Kanisterausströmgases proportional zur Konzentration des Kanisterausströmgases zu, und nimmt entsprechend zu, wenn die Konzentration des Kanisterausströmgases abnimmt. Demzufolge kann durch die Vorrichtung gemäß der achten Ausführungsform die Konzentration des Kanisterausströmgases abgeschätzt werden, und zwar ein Adsorptionszustand von Kraftstoff in dem Kanister 20 aus der Strömungsgeschwindigkeit des Kanisterausströmgases.
Es ist ausreichend, dass eine Spülung von verdampftem Kraftstoff in Situationen ausgeführt werden kann, in denen eine große Menge an Kraftstoff in dem Kanister 20 adsorbiert wird. Es besteht keine Notwendigkeit, eine Spülung auszuführen, wenn die Menge an im Kanister 20 adsorbiertem Kraftstoff ausreichend niedrig ist. Wenn daher die Menge an im Kanister adsorbiertem Kraftstoff nach dem Beginn der Spülung von verdampftem Kraftstoff ausreichend klein geworden ist, ist es wünschenswert, dass die Spülung sofort beendet wird. Folglich ist die Vorrichtung gemäß der achten Ausführungsform so ausgelegt, dass ein Adsorptionszustand von Kraftstoff in dem Kanister aus einer Strömungsgeschwindigkeit von Kanisterausströmgas geschätzt wird, und dass eine Spülung von verdampftem Kraftstoff beendet wird, wenn die Menge an Kraftstoff, die in dem Kanister adsorbiert ist, als ausreichend klein geschätzt werden kann.
20 ist ein Flussdiagramm der Steuerroutine, die von der ECU 62 gemäß der achten Ausführungsform ausgeführt wird, um die genannte Funktion zu umzusetzen. Bei der in 20 gezeigten Routine wird zuerst bestimmt, ob die Spülung von verdampftem Kraftstoff ausgeführt worden ist oder nicht, insbesondere, ob die Spülgasumlaufpumpe 32 in Betrieb ist oder nicht (Schritt 230). Wenn bestimmt wird, dass verdampfter Kraftstoff nicht gespült wird, wird der momentane Prozesszyklus sofort beendet. Wenn andererseits bestimmt wird, dass verdampfter Kraftstoff gespült wird, wird anschließend eine Strömungsgeschwindigkeit des Kanisterausströmgases auf der Grundlage von Ausgangsdaten eines Strömungsgeschwindigkeitssensors 220 erfasst (Schritt 232).
Anschließend wird bestimmt, ob die erfasste Strömungsgeschwindigkeit des Kanisterausströmgases gleich wie oder höher als ein vorbestimmter Schwellenwert Q₀ ist (Schritt 234). Der Schwellenwert Q₀ repräsentiert eine Strömungsgeschwindigkeit des Kanisterausströmgases zum Zeitpunkt, an dem die Konzentration des Kanisterausströmgases gleich einer Konzentration wird, die erforderlich macht, dass die Spülung beendet wird (z. B. 15%). Wenn folglich bestimmt wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit kleiner als Q₀ ist, ist es möglich, zu bestimmen, dass die Konzentration von Kanisterausströmgas nicht auf die Konzentration abgesunken ist, die eine Beendigung der Spülung erfordert. In diesem Fall wird die vorliegende Routine sofort beendet, ohne danach die Spülung zu beenden.
Wenn andererseits bei Schritt 234 bestimmt wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kanisterausströmgases gleich wie oder höher als der Schwellenwert Q₀ ist, ist es möglich, zu bestimmen, dass die Konzentration des Kanisterausströmgases auf eine Konzentration abgesunken ist, die eine Beendigung der Spülung erfordert. In diesem Fall wird dann in der in 20 gezeigten Routine einer Verarbeitung zur Spülungsbeendigung, d. h. eine Verarbeitung zum Stoppen der Spülgasumlaufpumpe 32 oder dergleichen ausgeführt.
Wie oben beschrieben, kann durch die Vorrichtung gemäß der achten Ausführungsform die Spülung auf der Grundlage einer Strömungsgeschwindigkeit von Kanisterausströmgas beendet werden, sobald die Konzentration des Kanisterausströmgases genügend gefallen ist, d. h. sobald die Menge an im Kanister 20 adsorbiertem verdampften Kraftstoff ausreichend niedrig geworden ist. Durch die Vorrichtung gemäß der achten Ausführungsform kann somit die Spülung zu einem geeigneten Zeitpunkt beendet werden, ohne einen Sensor zur Erfassung einer Konzentration von verdampftem Kraftstoff zu verwenden.
Da bei der genannten achten Ausführungsform ein Adsorptionszustand von Kraftstoff in dem Kanister 20 durch eine Strömungsgeschwindikeit von Kanisterausströmgas wiedergegeben wird, wird ein Zeitpunkt zur Beendigung der Spülung auf der Grundlage der Strömungsgeschwindigkeit bestimmt. Dies ist jedoch nicht der einzige Faktor, der zur Bestimmung eines Zeitpunktes zur Beendigung der Spülung verwendet werden kann. Das heißt, ein Adsorptionszustand von Kraftstoff in dem Kanister 20 wird nicht nur durch eine Strömungsgeschwindigkeit von Kanisterausströmgas wiedergegeben, sondern auch durch Strömungsgeschwindigkeiten von Behandlungsgas, Umlaufgas, Kanister-Einlassgas und dergleichen. Demzufolge wird der Zeitpunkt zur Beendigung der Spülung vorzugsweise auch auf der Grundlage von Strömungsgeschwindigkeiten dieser Gase bestimmt.
Bei der genannten achten Ausführungsform arbeitet der Strömungsgeschwindigkeitssensor 220 als eine ”Kanisterströmungsgas-Erfassungseinrichtung”. Die ECU 62 führt bei Schritt 234 die Verarbeitung aus, und arbeitet somit als eine ”Spülungsbeendigungs-Bestimmungseinrichtung”.
Die Steuereinheit (z. B. die ECU 62) der dargestellten beispielhaften Ausführungsformen ist als eine oder mehrere programmierte Mehrzweckcomputer implementiert. Für den Fachmann wird klar sein, dass die Steuereinheit unter Verwendung einer einzigen anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (z. B. einer ASIC) implementiert werden kann, die eine Zentraleinheit, eine Steuerung auf Systemebene und separate, der Ausführungsform verschiedener speziellen Berechnungen, Funktionen und weiterer von der Zentraleinheit gesteuerter Prozesse gewidmet sind. Die Steuereinheit kann aus einer Mehrzahl von getrennten spezifischen oder programmierbar-integrierten oder anderen elektronischen Schaltungen oder Bauelementen (z. B. festverdrahtete elektronische oder logische Schaltungen wie etwa Schaltungen mit diskreten Bauelementen oder programmierbare logische Bauelemente wie etwa PLDs, PLAs, PALS oder dergleichen). Die Steuereinheit kann implementiert werden unter Verwendung eines geeigneten programmierbaren Allzweckcomputers, zum Beispiel eines Mikroprozessors, eines Mikrokontrollers oder anderer Prozessorelemente (CPU oder MPU), entweder allein oder in Verbindung mit einem oder mehreren peripheren (z. B. integrierter Schaltkreis) Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen. Im allgemeinen kann jede Vorrichtung oder Anordnung von Vorrichtungen, auf denen eine Maschine endlicher Zustande die hierin beschriebenen Prozesse implementieren kann, als Steuereinheit verwendet werden. Eine verteilte Datenverarbeitungsarchitektur kann verwendet werden, um eine maximale Daten/Signal-Verarbeitungsfähigkeit und -Geschwindigkeit zu erreichen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen oder Ausführungsformen beschränkt. Im Gegenteil, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen sind durch die Erfindung abgedeckt. Während darüber hinaus verschiedene Elemente der offenbararten Erfindung in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die beispielhaft zu verstehen sind, liegen weitere Kombinationen und Konfigurationen, zum Beispiel solche, bei denen die Anzahl der Elemente verschieden ist, innerhalb des Umfangs der Erfindung.

Claims

Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff, mit: – einem Kanister (20), in dem ein in einem Kraftstofftank (10) erzeugter verdampfter Kraftstoff adsorbierbar ist; – einer Kanisterausströmgas-Erzeugungseinrichtung, die bewirkt, dass ein Kanisterausströmgas aus dem Kanister (20) ausströmt und einer Dampfkonzentrationseinrichtung (34, 44) zuleitbar ist, die das Kanisterausströmgas in ein Behandlungsgas, das eine hohe Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, ein Umlaufgas, das eine mittlere Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, und ein Kanistereinlassgas, das eine niedrige Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, trennt; – einer Behandlungsgasleitung (42), über die das Behandlungsgas von der Dampfkonzentrationseinrichtung (34, 44) dem Kraftstofftank (10) zugeführt wird; – einer Umlaufgasleitung (60), über die das Umlaufgas stromaufwärts der Dampfkonzentrationseinrichtung (34, 44) dieser zuleitbar ist; – einer Kanister-Einlassgasleitung (54), über die das Kanistereinlassgas von der Dampfkonzentrationseinrichtung (34, 44) stromaufwärts des Kanisters (20) diesem zuleitbar ist; – einer in dem Kraftstofftank (10) vorgesehenen Förderpumpe (12), die Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (10) dem Verbrennungsmotor zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Behandlungsgasleitung (42) das Behandlungsgas über einen Verbindungsabschnitt, der die Konzentration im Behandlungsgas beibehält, in eine Kraftstoffansaugöffnung der Förderpumpe (12) einleitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: – die Kanisterausströmgas-Erzeugungseinrichtung eine Spülgasumlaufpumpe (32) umfasst, die mit dem Kanister (20) verbunden ist; – die Dampfkonzentrationseinrichtung (34, 44) eine Hochkonzentrations-Trenneinheit (34) und eine Mittelkonzentrations-Trenneinheit (44) umfasst; – die Hochkonzentrations-Trenneinheit (34) eine erste Trennmembran (36) umfasst, um ein Gas, das verdampften Kraftstoff enthält, in ein Hochkonzentrationsgas, das eine hohe Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, und ein Niedrigkonzentrationsgas, das eine niedrige Konzentration an verdampftem Kraftstoff enthält, zu trennen, und ein Gasgemisch, das aus dem Kanisterausströmgas und dem Umlaufgas besteht, in das Behandlungsgas und ein Mittelkonzentrationsgas trennt; und – die Mittelkonzentrations-Trenneinheit (44) stromabwärts von der Hochkonzentrations-Trenneinheit (34) angeordnet ist, eine zweite Trennmembran (46) aufweist, die in gleicher Weise arbeitet wie die erste Trennmembran (36), und das Mittelkonzentrationsgas in das Umlaufgas und das Kanistereinlassgas trennt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Fläche der ersten Trennmembran (36) kleiner als eine Fläche einer zweiten Trennmembran (46) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Verhältnis zwischen der Fläche der ersten Trennmembran (36) und der Fläche der zweiten Trennmembran (46) so eingestellt ist, dass das Behandlungsgas und das Kanistereinlassgas verdampften Kraftstoff in einer Konzentration von mindestens 95 Vol-% bzw. höchstens 5 Vol-% enthält, wenn das Kanisterausströmgas verdampften Kraftstoff mit einer Konzentration von 15 Vol-% enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem eine Venturidüse (110) zur Erzeugung eines Unterdrucks an der Kraftstoffansaugöffnung der Förderpumpe (12) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die Spülgasumlaufpumpe (32) zwischen dem Kanister (20) und der Hochkonzentrations-Trenneinheit (34) angeordnet ist; und die Kanister-Einlassgasleitung mit einem Druckregulierungsventil (56) versehen ist, das die Seite der Mittelkonzentrations-Trenneinheit (44) mit einem höheren Druck beaufschlagt als die Seite des Kanisters (20).
Vorrichtung nach Anspruch 6, die außerdem umfasst: – eine Behandlungsleistungs-Anpassungseinrichtung (62, 120), durch die zu dem Zeitpunkt, zu dem die Dampfkonzentrationseinrichtung (34, 44) das Behandlungsgas erzeugt, eine Behandlungsleistung angepasst werden kann; – eine Behandlungsmengen-Ermittlungseinrichtung (62), die eine erforderliche Menge an zu behandelndem verdampften Kraftstoff berechnet; und – eine Behandlungsleistungs-Steuerungseinrichtung (62), die die Behandlungsleistungs-Anpassungseinrichtung auf der Grundlage der erforderlichen Behandlungsmenge steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei: – die Behandlungsleistungs-Anpassungseinrichtung (62, 120) eine Druckänderungseinrichtung (120) umfasst, durch die ein Druck des Gasgemisches, das mit der ersten Trennmembran (36) in Kontakt gelangt, und ein Druck des Mittelkonzentrationsgases, das in Kontakt mit der zweiten Trennmembran (46) gelangt, geändert werden kann; und – das Behandlungsleistungs-Steuerungsmittel (62) eine Drucksteuerungseinrichtung umfasst, die den Druck proportional zu einer Zunahme der erforderlichen Behandlungsmenge erhöht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei: – die Druckänderungseinrichtung eine Einrichtung zur Änderung des mit dem Druckregulierungsventil eingestellten Drucks umfasst, durch die ein mit dem Druckregulierungsventil eingestellter Druck verändert werden kann; – die Behandlungsleistungs-Steuerungseinrichtung (62) eine Einstelldruck-Steuerungseinrichtung umfasst, die den eingestellten Druck proportional zu einer Zunahme der erforderlichen Behandlungsmenge erhöht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei: – die Druckänderungseinrichtung eine Förderleistungs-Anpassungseinrichtung umfasst, durch die eine Förderleistung der Spülgasumlaufpumpe (32) angepasst werden kann; und – die Behandlungsleistungs-Steuerungseinrichtung (62) eine Förderleistungs-Steuerungseinrichtung umfasst, die die Förderleistung proportional zu einer Zunahme der erforderlichen Behandlungsmenge erhöht.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei: – die Behandlungsleistungs-Anpassungseinrichtung eine Kanisterheizeinrichtung (22) umfasst, die den Kanister (20) erwärmt; und – die Behandlungsleistungs-Steuerungseinrichtung (62) eine Wärmemengen-Steuerungseinrichtung umfasst, die eine durch die Kanisterheizeinrichtung (22) zu erzeugende Wärmemenge proportional zu einer Zunahme der erforderlichen Behandlungsmenge erhöht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die außerdem umfasst: – ein Unterdruckeinstellventil (30), das zwischen dem Kanister (20) und der Spülgasumlaufpumpe (32) angeordnet ist, und das während des Betriebs der Spülgasumlaufpumpe (32) einen Unterdruck in der Umlaufgasleitung erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Desorptionsbeschleunigungseinrichtung (22) umfasst, die die Desorption von verdampftem Kraftstoff vom Kanister (20) beschleunigt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Desorptionsbeschleunigungseinrichtung eine Kanisterheizeinrichtung (22) umfasst, die den Kanister (20) erwärmt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei: – der Kanister (20) und die Spülgasumlaufpumpe (32) so angeordnet sind, dass eine Wärme aus dem Betrieb der Spülgasumlaufpumpe (32) auf den Kanister (20) übertragen wird; und – die Kanisterheizeinrichtung die Spülgasumlaufpumpe (32) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13, die außerdem umfasst: – eine Konzentrations-Erfassungsvorrichtung (160), die wenigstens die Konzentration des Kanisterausströmgases, des Gasgemisches oder des Behandlungsgases erfasst; und – eine Fehlfunktions-Bestimmungseinrichtung (62), die auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem von der Konzentrations-Bestimmungseinrichtung während des Betriebs der Desorptionsbeschleunigungseinrichtung (22) erfassten Wert und einem von der Konzentrations-Erfassungseinrichtung während eines Stopps der Desorptionsbeschleunigungseinrichtung erfassten Werts bestimmt, ob die Desorptionsbeschleunigungseinrichtung (22) korrekt funktioniert oder nicht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Hochkonzentrations-Trenneinheit (34) unterhalb der Mittelkonzentrations-Trenneinheit (44) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Kraftstofftank (10) unterhalb der Hochkonzentrations-Trenneinheit (34) und der Mittelkonzentrations-Trenneinheit (44) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die außerdem umfasst: – eine Konzentrations-Erfassungseinrichtung (160), die wenigstens eine Konzentration des Kanisterausströmgases, des Gasgemisches oder des Behandlungsgases erfasst; – eine Flächenverhältnis-Anpassungseinrichtung, durch die ein Verhältnis zwischen einer Fläche der ersten Trennmembran (36) und einer Fläche der zweiten Trennmembran (46) verändert werden kann; – eine Flächenverhältnis-Steuerungseinrichtung, die die Flächenverhältnis-Anpassungseinrichtung auf der Grundlage eines von der Konzentrations-Erfassungseinrichtung (160) erfassten Wertes so steuert, dass das Flächenverhältnis zumindest ungefähr proportional zu der Konzentration verändert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei: – die Hochkonzentrations-Trenneinheit (34) eine Mehrzahl von Behandlungskammern aufweist; – die erste Trennmembran (36) eine Mehrzahl von Abschnitten umfasst, von denen jeder eine entsprechende Behandlungskammer der Behandlungskammern in eine entsprechende obere Kammer und eine entsprechende untere Kammer trennt; – die Behandlungskammern so angeordnet sind, dass die oberen Kammern hintereinander in Reihe geschaltet sind, und dass alle unteren Kammern mit der Behandlungsgasleitung (42) verbunden sind; – die Flächenverhältnis-Anpassungseinrichtung wenigstens zwei Leitungen, die jeweils das Gasgemisch in eine von wenigstens zwei der oberen Kammern (38) leiten, sowie einen Ventilmechanismus (80, 82) umfasst, durch den ein Verhältnis zwischen Mengen von Gasgemisch, die durch die wenigstens zwei Leitungen strömen, veränderbar ist; – wobei das Gasgemisch über den Ventilmechanismus (80, 82) entweder durch eine Kammer (38) oder nacheinander durch beide Kammern (38) führbar ist; und – die Flächenverhältnis-Steuerungseinrichtung eine Ventilmechanismus-Steuerungseinrichtung (62) umfasst, die den Ventilmechanismus (80, 82) auf der Grundlage eines von der Konzentrations-Erfassungseinrichtung (160) erfassten Wertes so steuert, dass bei einer hohen Kraftstoffkonzentration das verdampfte Kraftstoffgas über die Kammer (38) der vorgeschalteten Hochkonzentrationstrenneinheit (34) in die Kammer (38) der nachgeschalteten Hochkonzentrationstrenneinheit (34) strömt, während bei einer geringen Kraftstoffkonzentration das verdampfte Kraftstoffgas direkt in die Kammer (38) der nachgeschalteten Hochkonzentrationstrenneinheit (34) strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem umfasst: – einen Behandlungsgastank (100), der in einer Abzweigung der Leitung zwischen der Trenneinheit (34) und dem Tank (10) mit der Behandlungsgasleitung (42) verbunden ist und das in der unteren Kammer (40) der Hochkonzentrations-Trenneinheit (34) erzeugte Behandlungsgas sammelt; und – eine Kraftstoffgas-Versorgungseinrichtung (62, 102), die den Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoff, das heißt mit dem in dem Behandlungsgastank (100) gesammelten Behandlungsgas, versorgt, wenn der Verbrennungsmotor gestartet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die außerdem umfasst: – eine Pumpenausströmdruck-Erfassungseinrichtung (180), die einen Druck erfasst, mit dem ein Ausströmabschnitt der Spülgasumlaufpumpe (32) beaufschlagt ist; und – einer Fehlfunktions-Erkennungseinrichtung (62), die das Auftreten einer Fehlfunktion der Spülgasumlaufpumpe (32) oder des Weges, der sich von der Spülgasumlaufpumpe (32) zu dem Druckregulierungsventil (56) erstreckt, erfasst, wenn der Druck, mit dem der Ausströmabschnitt beaufschlagt ist und der in einer Situation erfasst worden ist, die erfordert, dass die Spülgasumlaufpumpe (32) in Betrieb ist, nicht einem vorbestimmten Druck entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die außerdem umfasst: – eine Pumpenausströmdruck-Erfassungseinrichtung (180), die einen Druck erfasst, mit dem ein Ausströmabschnitt der Spülgasumlaufpumpe (32) beaufschlagt ist; und – eine Leckagebestimmungseinrichtung (62), die auf der Grundlage einer Druckänderung, die in dem Ausströmabschnitt unmittelbar nach dem Stopp der Spülgasumlaufpumpe (32) auftritt, bestimmt, ob eine Leckage in dem Weg, der sich von der Spülgasumlaufpumpe (32) zu dem Druckregulierungsventil (56) erstreckt, verursacht worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem umfasst: – eine Kanisterströmungsgas-Erfassungseinrichtung (220), die eine Strömungsgeschwindigkeit eines durch den Kanister (20) strömenden Gases erfasst; und – eine Spülbeendigungs-Bestimmungsvorrichtung (62), die auf der Grundlage einer Strömungsgeschwindigkeit eines durch den Kanister (20) strömenden Gases eine Beendigung des Betriebs der Kanisterausströmgas-Erzeugungseinrichtung bestimmt.