DE19617957A1

DE19617957A1 - Tankentlüftungseinrichtung

Info

Publication number: DE19617957A1
Application number: DE19617957A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Denz; Andreas Dipl Ing Blumenstock; Georg Dipl Ing Mallebrein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-05-04
Filing date: 1996-05-04
Publication date: 1997-11-13
Also published as: EP0842358A1; KR19990022997A; WO1997042407A1; JPH11509602A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Tankentlüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einer bekannten Tankentlüftungseinrichtung dieser Art (US 5 390 645) ist jeweils einer der Durchflußmesser der Diagnosevorrichtung in einem Luftkanal angeordnet, wobei der eine Luftkanal vom Förderpumpenausgang zu dem einen Luftauslaß der Diagnosevorrichtung und der andere Luftkanal vom Förderpumpenausgang zu dem anderen Luftauslaß führt. An dem in Atmosphäre mündenden zweiten Luftauslaß der Diagnosevorrichtung ist ein Referenzleck von der Größe ausgebildet, die man in der Tankentlüftungseinrichtung zulassen will. Nach einer Einschwingzeit, die erforderlich ist, damit sich bei geschlossenem Tankentlüftungsventil ein Druck in dem geschlossenen System der Tankentlüftungseinrichtung aufbauen kann, liefern die Durchflußmesser den gemessen Luft strömen entsprechende elektrische Signale. Die Auswerteeinheit bildet die Signaldifferenz und erkennt auf Leck, wenn dieses von Null abweicht. Die Regenerierung des als Aktivkohlefilter ausgebildeten Filters erfolgt in bekannter Weise dadurch, daß im Ansaugrohr des Verbrennungsmotors ein Unterdruck erzeugt wird, der bei geöffnetem Tankentlüftungsventil in dem Filtergehäuse einen Unterdruck erzeugt, wodurch ein den Filter durchströmender Regenerierungsluftstrom hervorgerufen wird. Die nur für Diagnosezwecke eingeschaltete Förderpumpe der Diagnosevorrichtung hat im Stillstand einen sehr kleinen Strömungswiderstand, so daß die für den Regnerierungsluftstrom erforderlich Luft problemlos über die Förderpumpe angesaugt werden kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Tankentlüftungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Diagnosevorrichtung zugleich zur Regenerierung des Filters verwendet wird, so daß auch in den Fällen, bei welchen der Verbrennungsmotor keinen Unterdruck erzeugt, ein ausreichender Regenerierungsluftstrom durch den Filter zur Verfügung steht, ohne daß ein zusätzlicher Bauteileaufwand erforderlich ist. Solche Fälle treten beispielsweise bei entdrosselten Motoren, also Motoren ohne Drosselklappe, bei welchen die Zylinderfüllung über variablen Einlaßventilhub gesteuert wird, aber auch bei gedrosselten Motoren im Turboladebetrieb bei hoher Last auf.

Durch die in den weiteren Ansprüchen 2-6 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Tankentlüftungseinrichtung möglich.

Im Falle, daß infolge hoher Strömungswiderstände in der Diagnosevorrichtung kein für die Filterregenerierung ausreichend großer Luftstrom von der Förderpumpe erzeugt werden kann, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwischen dem Förderpumpenausgang und dem Gehäuseeingang des Filtergehäuses ein Bypass mit einem steuerbaren Bypassventil angeschlossen, das zumindest für die Dauer der Filterregenerierung geöffnet ist und damit die Durchflußmesser der Diagnosevorrichtung überbrückt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Förderpumpe mit Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs eingeschaltet und bei einer Fahrgeschwindigkeit nahe Fahrzeugstillstand automatisch wieder abgeschaltet. Dadurch wird vermieden, daß der von der Förderpumpe in den Kraftstofftank eingebrachte Überdruck bei einem Betankungsvorgang durch den Tankentlüftungsstutzen entweicht. Wenn die Förderpumpe im abgeschalteten Zustand noch einen kleinen Strömungswiderstand aufweist, wird sichergestellt, daß beim Betanken und gesetzlich vorgeschriebener, fahrzeugseitiger Aufnahme der Betankungsdämpfe die Zapfpistole nicht aufgrund eines zu hohen Gegendrucks abschaltet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Förderpumpe so ausgelegt, daß sie beim Fördern gegen eine ge schlossene Leitung einen maximalen Druck in der Größenordnung von 20-40 hPa aufbaut. Dies hat den Vorteil, daß im Fehlerfall, z. B. bei verstopftem Tankentlüftungsventil, der im Kraftstofftank auftretende Überdruck auf ein zulässiges Maß begrenzt ist.

Die erfindungsgemäße Tankentlüftungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 hat den Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße Reihenschaltung der Durchflußmesser im Diagnosefall die Diagnosevorrichtung sehr viel empfindlicher ist, d. h. auch kleinere Lecks im System der Tankentlüftungseinrichtung erkennen kann. Des weiteren kann die Diagnosevorrichtung zusätzliche Aussagen über sonstige Defekte in der Tankentlüftungseinrichtung treffen, z. B. über die Funktionstüchtigkeit der Förderpumpe und des Bypassventils, über evtl. verstopfte Leitungen in der Diagnosevorrichtung etc. Die Diagnosevorrichtung ist unabhängig von Gleichlauftoleranzen der beiden Durchflußmesser und von Toleranzen der Förderpumpe.

Durch die in den weiteren Ansprüchen 9-14 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 7 angegebenen Tankentlüftungseinrichtung möglich.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung eine Tankentlüftungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug in schematisierter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Zu der in der Zeichnung schematisch dargestellten Tankentlüftungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor gehört ein Kraftstofftank 10 mit einem Einfüllstutzen 11 und einem Entlüftungsstutzen 12, ein an dem Entlüftungsstutzen 12 angeschlossenes Filtergehäuse 13, das einen Filter 14, hier einen Aktivkohlefilter, enthält, und einen Gehäuseeingang 15 und einen Gehäuseausgang 16 besitzt, ein Tankentlüftungsventil 17, das in einem Verbindungsrohr 18 zwischen dem Gehäuseausgang 16 des Filtergehäuses 13 und einem Luftansaugrohr 19 des Verbrennungsmotors angeordnet, ist und eine Diagnosevorrichtung 20 zur Leckprüfung. Die Diagnosevorrichtung 20 weist eine an einem Lufteinlaß 21 angeschlossene Förderpumpe 22, einen an dem Gehäuseeingang 15 des Filtergehäuses 13 angeschlossenen ersten Luftauslaß 23, einen an Atmosphäre liegenden zweiten Luftauslaß 24, zwei Durchflußmesser 25, 26, sowie eine Auswerteeinheit 27 auf. Der Lufteinlaß 21 und der zweite Luftauslaß 24 sind von einem Luftfilter 28 abgedeckt. Der erste Luftauslaß 23 ist über einen ersten Luftkanal 29 an dem Pumpenausgang der Förderpumpe 22 angeschlossen, während ein zweiter Luftkanal 30 den ersten Luftauslaß 23 mit dem zweiten Luftauslaß 24 verbindet. Jeweils einer der Durchflußmesser 25, 26 ist in einem der beiden Luftkanäle 29, 30 angeordnet, wobei jedem Durchflußmesser 25, 26 eine Strömungsdrossel oder Drosselstelle 31, 32 zugeordnet ist. Der Auswerteeinheit 27 ist eine Anzeigevorrichtung 33 zur Darstellung des Diagnoseergebnisses nachgeschaltet. Die gesamte Tankentlüftungseinrichtung verfügt über eine Steuereinheit 34 zur Steuerung des Tankentlüftungsventils 17, der Förderpumpe 22 und der Auswerteeinheit 27.

Die Tankentlüftungseinrichtung arbeitet wie folgt:
Die im Kraftstofftank 10 aus dem Kraftstoff ausgasenden Kraftstoffdämpfe (Kohlenwasserstoffe) treten über den Entlüftungsstutzen 12 des Kraftstofftanks 10 in das Filtergehäuse 13 über und lagern sich dort im Filter 14 ab. Zur Regenerierung des Filters 14 wird von der Steuereinheit 34 das Tankentlüftungsventil 17 geöffnet und die Förderpumpe 22 eingeschaltet. Die Förderleistung der Förderpumpe 20 ist so ausgelegt, daß bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 17 ein Fördervolumenstrom von 1-3 m³/h erreicht wird. Des weiteren ist die Förderpumpe 22 so ausgelegt, daß beim Fördern gegen eine verschlossene Leitung ein Überdruck von maximal 20-40 hPa aufgebaut wird, so daß im Fehlerfall, z. B. bei nichtöffnendem oder verstopftem Tankentlüftungsventil 17, nur dieser Überdruck im Kraftstofftank 10 auftritt. Der von der Förderpumpe 22 geförderte Luftstrom gelangt über den ersten Luftauslaß 23 der Diagnosevorrichtung 20 und dem damit verbundenen Gehäuseeingang 15 in das Filtergehäuse 13, durchströmt den Filter 14 unter Aufnahme der Kraftstoffdämpfe und gelangt bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 17 über den Gehäuseausgang 16 und das Verbindungsrohr 18 zu dem Luftansaugrohr 19 des Verbrennungsmotors, so daß die Kraftstoffdämpfe der Verbrennung im Zylinder des Verbrennungsmotors zugeführt werden. Die Größe des von der Förderpumpe 22 geförderten Luftstromes und damit die Dosierung der der Verbrennungsluft des Verbrennungsmotors zugeführten Kraftstoffdämpfe erfolgt durch die Steuereinheit 34, z. B. durch entsprechendes Einstellen des Öffnungsquerschnittes des Tankentlüftungsventils 17. Ist der Strömungswiderstand im ersten Luftkanal 29 zu hoch, so daß die Förderpumpe 22 keinen für die Regenerierung ausreichend großen Luftstrom durch das Filtergehäuse 13 hindurchschicken kann, so wird, wie dies in der Zeichnung strichliniert angedeutet ist, zwischen dem Pumpenausgang der Förderpumpe 22 und dem ersten Luftauslaß 23 bzw. dem damit verbundenen Gehäuseeingang 15 des Filtergehäuses 13 ein Bypass 35 angeschlossen, in dem ein von der Steuereinheit 34 gesteuertes Bypassventil 36 angeordnet ist. Für den Regenerierungsvorgang wird dann zusätzlich zur Einschaltung der Förderpumpe 22 und zu dem öffnen des Tankentlüftungsventils 17 auch das Bypassventil 36 geöffnet.

Um zu vermeiden, daß der von der Förderpumpe 22, die bevorzugt nach Anlassen des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges eingeschaltet wird, in den Kraftstofftank 10 eingebrachte Überdruck bei einem Betankungsvorgang durch den Einfüllstutzen 11 entweicht, wird die Förderpumpe 22 von der Steuereinheit 34 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt, abgeschaltet. Vorzugsweise liegt die Schwelle nahe Fahrzeugstillstand.

Zur Leckdiagnose in der Tankentlüftungseinrichtung wird von der Steuereinheit 34 das Tankentlüftungsventil 17 und - wenn vorhanden - das Bypassventil 36 geschlossen und die Förderpumpe 22, wenn nicht bereits eingeschaltet, aktiviert. Der geförderte Luftstrom durchströmt den ersten Luftkanal 29 und teilt sich in einen Strom durch den zweiten Kanal 30 sowie in einen Strom durch das Filtergehäuse 13 auf. Dadurch baut sich im Kraftstofftank 10 und im Filtergehäuse 13 allmählich ein Überdruck auf. Die Zeit, die vergeht, bis dieser Überdruck aufgebaut ist und die eigentliche Diagnosemessung beginnen kann, wird als Einschwingzeit der Diagnosevorrichtung 20 bezeichnet. Diese Einschwingzeit hängt ab von der Bemessung der Drosselstellen 31, 32. Sind die Öffnungsquerschnitte beider Drosselstellen 31, 32 gleich groß, so ist die Einschwingzeit zu Ende, wenn der Druck im Filtergehäuse 13 und im Kraftstofftank 10 50% des Förderdrucks der Förderpumpe 22 beträgt. Grundsätzlich wird die Größe des Tankdrucks am Ende der Einschwingzeit durch den Druckabfall an der Drosselstelle 32 im zweiten Luftkanal 30 bestimmt.

Der durch die Drosselstellen 31, 32 strömende Luftstrom erzeugt in den Durchflußmessern 25, 26 ein für die Strömung repräsentatives elektrisches Meßwertsignal, das der Auswerteeinheit 27 zugeführt wird. Die Durchflußmesser 25, 26 können dabei den Volumenstrom pro Zeiteinheit oder die Strömungsgeschwindigkeit in den Drosselstellen 31, 32 mit vorgegebenen Drosselöffnungen messen. In der Auswerteeinheit 27, die im einfachsten Fall ein Komparator ist, werden die beiden Meßwerte der Durchflußmesser 25, 26 miteinander verglichen, der die Durchflußmesser 25, 26 durchströmende Luftstrom also auf Kontinuität überwacht.

Sind beide Meßwerte gleich groß, so wird in der Anzeigevorrichtung 33 dargestellt, daß kein Leck im System vorhanden ist. Ist der Meßwert des Durchflußmessers 25 größer als der Meßwert des Durchflußmessers 26, so erscheint in der Anzeigevorrichtung 33 ein Hinweis auf ein vorhandenes Leck. Ist der Meßwert des Durchflußmessers 26 im zweiten Luftkanal 30 größer als der Meßwert des Durchflußmessers 25 im ersten Luftkanal 29, so weist die Anzeigevorrichtung 33 ein Leck im Bypassventil 36 aus. Sind während der gesamten Diagnose die Meßwerte der beiden Durchflußmesser 25, 26 stets Null, so wird in der Anzeigevorrichtung 33 angezeigt, daß die Förderpumpe 22 nicht mehr fördert. Ist während der Diagnose der Meßwert des Durchflußmessers 26 im zweiten Luftkanal 30 stets Null, so zeigt die Anzeigevorrichtung 33 eine Verstopfung des Luftkanals 30 oder der Drosselstelle 32 an.

Um die Einschwingzeit der Diagnosevorrichtung 33 abzukürzen, wird bei Aktivierung der Diagnosevorrichtung 20 das Bypassventil 36 geöffnet und erst am Ende der Einschwingzeit wieder geschlossen. Dies ist im Falle der gleichen Bemessung der Drosselstellen 31, 32 in den beiden Luftkanälen 29, 30 dann der Fall, wenn der Druck im Filtergehäuse 13 und im Kraftstofftank 10 auf die Hälfte des Förderdrucks der Förderpumpe 22 angestiegen ist.

Die Diagnosevorrichtung 20 ist in vorteilhafter Weise in Modulbauweise ausgeführt. Das Modul, mit Ausnahme der Anzeigevorrichtung 33, wird bevorzugt in das Filtergehäuse 13 integriert.

Claims

1. Tankentlüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor mit einem einen Einfüll- und einen Entlüftungsstutzen (11, 12) aufweisenden Kraftstofftank (10), mit einem an dem Entlüftungsstutzen (12) angeschlossenen Filtergehäuse (13), das einen Filter (14) zur Anlagerung von durch Kraftstoffausgasung entstehenden Kraftstoffdämpfen enthält und einen Gehäuseein- und -ausgang (15, 16) besitzt, mit einem zwischen dem Gehäuseausgang (16) und einem Luftansaugrohr (19) des Verbrennungsmotors angeschlossenen, steuerbaren Tankentlüftungsventil (17) zur Dosierung eines den Filter (14) zu dessen Regenerierung vom Gehäuseein- zum -ausgang (15, 16) durchströmenden Luftstroms, mit einer an dem Gehäuseeingang (15) angeschlossenen Diagnosevorrichtung (20) zur Leckprüfung, die eine Förderpumpe (22) zur Erzeugung eines Luftstroms zu einem mit dem Gehäuseeingang (15) verbundenen ersten Luftauslaß (23) und zu einem in Atmosphäre mündenden zweiten Luftauslaß (24) sowie zwei im Luftstrom angeordnete Durchflußmesser (25, 26) aufweist, zur Leckprüfung das Tankentlüftungsventil (17) schließt und die Förderpumpe (22) einschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (22) zusätzlich zumindestes für die Dauer der Filterregenerierung eingeschaltet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (22) mit Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs eingeschaltet wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (22) bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs unterhalb einer Vorgabeschwelle, vorzugsweise nahe Fahrzeugstillstand, oder einer anderen, auf einen Fahrzeugstillstand hindeutenden Größe, automatisch abgeschaltet wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (22) so ausgelegt ist, daß sie beim Fördern gegen eine geschlossene Leitung einen maximalen Druck in der Größenordnung von 20-40 hPa aufbaut.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (22) eine Förderleistung in der Größenordnung von 1-3 m³/h aufweist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Förderpumpe (22) und dem ersten Luftauslaß (23) der Diagnosevorrichtung (20) bzw. dem mit diesem verbundenen Gehäuseeingang (15) des Filtergehäuses (13) ein Bypass (35) mit einem steuerbaren Bypassventil (36) angeschlossen ist und daß das Bypassventil (36) zumindest für die Dauer der Filterregenerierung geöffnet ist.

7. Tankentlüftungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Durchflußmesser (25) in einem den Ausgang der Förderpumpe (22) und den ersten Luftauslaß (23) verbindenden ersten Luftkanal (29) und der zweite Durchflußmesser (26) in einem den ersten und den zweiten Luftauslaß (23, 24) miteinander verbindenden zweiten Luftkanal (30) angeordnet ist und daß die Auswerteeinheit (27) ab einer zum Erreichen des stationären Zustands der Diagnosevorrichtung (20) erforderlichen Einschwingzeit nach Einschalten der Förderpumpe (22) die Meßwerte der Durchflußmesser (25, 26) auf Kontinuität des beide Durchflußmesser (25, 26) durchströmenden Luftstroms überwacht.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß jedem Durchflußmesser (25, 26) eine Strömungsdrossel (31, 32) zugeordnet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (27) auf Leck erkennt, wenn der Meßwert des ersten Durchflußmessers (25) größer ist als der Meßwert des zweiten Durchflußmessers (26), unter Berücksichtigung eines zusätzlichen Toleranzwertes.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypassventil (36) für die Dauer der Leckprüfung geschlossen ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypassventil (35) bei Leckprüfung erst am Ende der Einschwingzeit der Diagnosevorrichtung (20) geschlossen wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (27) auf verstopften Bypass (35) oder verstopftes Bypassventil (36) erkennt, wenn während der Einschwingzeit der Meßwert des ersten Durchflußmessers (25) größer als Null ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (27) auf defektes Bypassventil (36) erkennt, wenn der Meßwert des ersten Durchflußmessers (25) kleiner ist als der des zweiten Durchflußmessers (26).

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (27) auf defekte Förderpumpe (22) oder verstopftes Ansaugfilter (28) erkennt,wenn die Durchflußmesser (25, 26) während der Dauer der Leckprüfung keine Meßwerte liefern.