DE19639116A1

DE19639116A1 - Tankentlüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19639116A1
Application number: DE19639116A
Authority: DE
Inventors: Juergen Gras; Andreas Blumenstock; Georg Mallebrein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: DE19639116B4; US5881700A

Description

Stand der Technik

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

Bei einer bekannten Tankentlüftungseinrichtung dieser Art (DE 41 24 465 A1) erfolgt die Dosierung des zur Filterregenerierung über den Adsorptionsfilter geführten Luftstroms durch ein zwischen dem Luftauslaß des Filtergehäuses und dem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors angeordnetes Tankentlüftungsventil dessen Öffnungsquerschnitt in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors gesteuert wird. Je nach Öffnungsquerschnitt des Tankentlüftungsventils wird infolge des im Ansaugrohr herrschenden Unterdrucks eine bestimmte Luftmenge über den Adsorptionsfilter angesaugt und eine entsprechende Regenerierungsgemischmenge dem Verbrennungsmotor zugeführt. Da je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors der Unterdruck im Ansaugrohr stark schwankt - so steht im oberen Lastbereich des Verbrennungsmotors oder bei Verbrennungsmotoren ohne Drosselklappen kein Unterdruck zur Verfügung - ist eine genaue Zumessung des Regenerierungsgemisches nur sehr schwer oder gar nicht zu realisieren.

Um auch bei Verbrennungsmotoren ohne Drosselklappe und bei Vollast im Ansaugrohr eine Regenerierungsgemischmenge verfügbar zu machen, wird bei einem ebenfalls bekannten Tankentlüftungsventil (DE 196 257 02 A1) die für eine Diagnosevorrichtung zur Fehlererkennung erforderliche Luftförderpumpe zur Erzeugung eines Überdrucks in der an den Kraftstoffbehälter angeschlossenen Tankentlüftungseinrichtung zur Erzeugung des Regenerierungsluftstromes herangezogen. Hierzu ist die Luftförderpumpe über einen Bypass an den Lufteinlaß des Filtergehäuses angeschlossen und wird für die Dauer der Filterregenerierung eingeschaltet. Auch hier erfolgt aber die Dosierung des Luftstromes - und damit die des Regenierungsgemisches - durch das zwischen Luftauslaß des Filtergehäuses und dem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors vorhandene, gesteuerte Tankentlüftungsventil. Allerdings muß die Leistung der Luftförderpumpe begrenzt werden, da bei der Erzeugung des Regenerierungsluftstromes der Kraftstofftank aufgeblasen wird und der Druck im Kraftstofftank aus Sicherheitsgründen unterhalb eines maximalen Drucks von ca. 50 hPa gehalten werden muß. Eine Steigerung der Luftmenge ohne Überschreitung des maximal zulässigen Tankdrucks ist nur durch einen sehr großen Leitungsquerschnitt zwischen dem Luftauslaß des Filtergehäuses und dem Tankentlüftungsventil möglich.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Tankentlüftungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Anordnung der Luftförderpumpe zwischen Adsorptionsfilter und Ansaugrohr des Verbrennungsmotors eine verbesserte Zumeßmöglichkeit für das Regenerierungsgemisch gegeben ist. Die Regenerierungsmenge wird ausschließlich von der Luftförderpumpe bestimmt und ist unabhängig vom Unterdruck im Ansaugrohr des Verbrennungsmotors, so daß auch Verbrennungsmotoren ohne Drosselklappe mit der Tankentlüftungseinrichtung ausgerüstet werden können. Im Regenerierbetrieb wird dabei der Druck im Kraftstofftank nicht erhöht, so daß weder die Leistung der Förderpumpe begrenzt, noch ein großer Leitungsquerschnitt vorgesehen werden muß.

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

Die Luftförderpumpe erhält in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Doppelfunktion als Regenier- und Diagnosepumpe, wobei sie in der Regenerierphase als Dosierpumpe betrieben wird, deren Förderleistung in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors, z. B. der Drehzahl, gesteuert wird. Zur Fehlerdiagnose wird die Förderrichtung der Luftförderpumpe umgeschaltet und gleichzeitig das Absperrventil am Lufteinlaß des Filtergehäuses geschlossen. Damit kann die an dem Kraftstofftank angeschlossene Tankentlüftungseinrichtung unter Druck gesetzt werden, um die Fehlerdiagnose in bekannter Weise durchzuführen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Luftförderpumpe ein mit konstanter Drehrichtung angetriebenes Pumpenrad und einen Pumpenein- und -ausgang auf. Zur Förderrichtungsumkehr ist ein Umschaltventil vorgesehen, das für die Dauer der Filterregenerierung den Pumpeneingang auf den Luftauslaß des Filtergehäuses und den Pumpenausgang an das Ansaugrohr des Verbrennungsmotors und für die Dauer der Fehlerdiagnose den Pumpenauslaß an den Luftauslaß des Filtergehäuses und den Pumpeneingang zur Luftansaugung an die Umgebung anschließt. Ein solches Umschaltventil kann beispielsweise durch ein 5/2-Wegeventil realisiert werden, das bevorzugt als Elektromagnetventil mit Federrückstellung ausgebildet ist.

Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung wird die Luftförderpumpe als Kolbenpumpe, als Membranpumpe oder als Flügelzellenpumpe ausgeführt. Bei solchen Pumpen lassen sich die Fördermengen sehr gut durch Regelung der Drehzahl des Pumpenrades einstellen.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung eine Tankentlüftungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug in schematisierter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Tankentlüftungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor ist zwischen einem Kraftstofftank 10 und einem Ansaugrohr 11 mit Drosselklappe 12 des Verbrennungsmotors angeordnet, wobei der Anschluß an das Ansaugrohr 11 stromabwärts der Drosselklappe 12 und der Anschluß an den Kraftstofftank 10 an dessen Entlüftungsstutzen 13 erfolgt. Der Kraftstofftank 10 wird über einen Einfüllstutzen 14 mit Kraftstoff 15 gefüllt. Der Einfüllstutzen 14 ist mittels eines Tankdeckels 16 hermetisch und druckdicht verschließbar.

Die Tankentlüftungseinrichtung weist ein Filtergehäuse 17 auf, in dem ein Adsorptionsfilter 18 auswechselbar aufgenommen ist. Das Filtergehäuse 17 hat einen Lufteinlaß 19, der mit einem Absperrventil 20 verschließbar ist, und einen Luftauslaß 21, der einerseits an dem Entlüftungsstutzen 13 des Kraftstofftanks 10 angeschlossen ist und andererseits mit einem Anschlußstutzen 22 am Ansaugrohr 11 des Verbrennungsmotors in Verbindung steht. In der Verbindungsleitung zwischen dem Luftauslaß 21 und dem Anschlußstutzen 22 ist eine Luftförderpumpe 23 mit umkehrbarer Förderrichtung angeordnet, so daß das Filtergehäuse 17 einmal auf der Ansaugseite und nach Förderrichtungsumkehr auf der Druckseite der Luftförderpumpe 23 liegt. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Pumpenrad mit konstanter Drehrichtung angetrieben und die Förderrichtungsumkehr erfolgt mittels eines Umschaltventils 24, an das die Luftförderpumpe 23 mit ihrem Pumpeneingang 231 und ihrem Pumpenausgang 232 angeschlossen ist. Das Umschaltventil 24 ist dabei so ausgebildet, daß einmal der Pumpeneingang 231 an dem Luftauslaß 21 des Filtergehäuses 17 und der Pumpenausgang 232 an dem Anschlußstutzen 22 des Ansaugrohrs 11 und zum andern der Pumpenausgang 232 an dem Luftauslaß 21 des Filtergehäuses 17 liegt und der Pumpeneingang 231 belüftet sowie der Anschlußstutzen 22 am Ansaugrohr 11 abgesperrt ist. Die Luftförderpumpe 23 kann als Kolbenpumpe, Membranpumpe oder Flügelzellenpumpe ausgebildet werden.

In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Umschaltventil 24 als 5/2-Wege-Magnetventil mit Federrückstellung ausgebildet, kann aber auch in anderer Weise realisiert werden. Von den fünf Ventilanschlüssen 241-245 ist der erste Ventilanschluß 241 mit dem Pumpenausgang 232, der zweite Ventilanschluß 242 mit dem Pumpeneingang 231, der dritte Ventilanschluß 243 mit dem Anschlußstutzen 22 des Ansaugrohrs 11 und der vierte Ventilanschluß 244 mit dem Luftauslaß 21 des Filtergehäuses 17 verbunden. Der fünfte Ventilanschluß 245 ist als Belüftungsanschluß ausgebildet. In der in der Zeichnung dargestellten Ruhe- oder Grundstellung des Wegeventils 24, in welcher dessen Elektromagnet nicht erregt ist, sind der erste Ventilanschluß 241 und der dritte Ventilanschluß 243 sowie der zweite Ventilanschluß 242 und der vierte Ventilanschluß 244 jeweils miteinander verbunden. Der Belüftungsanschluß 245 ist abgesperrt. Zur Förderrichtungsumkehr der Förderpumpe 23 wird der Elektromagnet des Wegeventils 24 erregt. Dieses schaltet in seine Arbeitsstellung um, in welcher nunmehr der erste Ventilanschluß 241 und der vierte Ventilanschluß 244 sowie der zweite Ventilanschluß 242 und der fünfte Ventilanschluß 245 jeweils miteinander verbunden sind und der dritte Ventilanschluß 243 abgesperrt ist.

Zur Tankentlüftungseinrichtung gehört noch eine Diagnosevorrichtung 25, die dazu dient, die Tankentlüftungseinrichtung auf Funktionsfähigkeit zu überprüfen und eventuelle Fehler, z. B. Lecks, in der Tankentlüftungseinrichtung zu detektieren. Eine solche Diagnosevorrichtung 25 ist beispielsweise in der DE 41 24 465 A1 in Aufbau und Funktionsweise beschrieben, so daß hier nur kurz darauf eingegangen zu werden braucht. Die Diagnosevorrichtung umfaßt neben der Luftförderpumpe 23 und dem Absperrventil 20 zur Erzeugung eines Überdrucks im Kraftstofftank 10 und Filtergehäuse 17 eine Steuereinheit 26 und einen an den Kraftstofftank 10 angeschlossenen Differenzdruckmesser 27. Die Steuereinheit 26 steuert einerseits die Luftförderpumpe 23, das Umschaltventil 24 und das Absperrventil 20 und wertet andererseits die vom Druckmesser 27 ausgegebenen Druckwerte aus und setzt dieses in eine Fehlerdiagnose um, die in einer Anzeigeeinheit 28 dargestellt wird.

Die vorstehend beschriebene Tankentlüftungseinrichtung arbeitet wie folgt:
Die im Kraftstofftank 10 aus dem Kraftstoff ausgasenden Kraftstoffdämpfe (Kohlenwasserstoffe) treten über den Entlüftungsstutzen 13 des Kraftstofftanks 10 in das Filtergehäuse 17 über und lagern sich dort im Adsorptionsfilter 18 ab. Zur Regenerierung des Filters 18 wird von der Steuereinheit 26 das Absperrventil 20 geöffnet und die Luftförderpumpe 23 eingeschaltet. Der von der Förderpumpe 23 über das geöffnete Absperrventil 20 angesaugte Luftstrom durchströmt den Filter 18, wobei in dem Filter 18 angelagerte Kohlenwasserstoffe mitgerissen werden. Das den Luftauslaß 21 des Filtergehäuses 17 verlassende Luft Kohlenwasserstoff-Gemisch, im allgemeinen Regenerierungsgemisch genannt, wird von der Förderpumpe 23 in das Ansaugrohr 11 stromabwärts der Drosselklappe 12 eingeblasen. Die ja nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors eingeblasene Regenierungsmenge wird in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors dadurch gesteuert, daß die Steuereinheit 26 die Drehzahl der Förderpumpe 23 entsprechend regelt. Im einfachsten Fall wird die Drehzahl der Förderpumpe 23 mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors synchronisiert.

Zur Fehlerdiagnose in der Tankentlüftungseinrichtung wird von der Steuereinheit 26 das Absperrventil 20 geschlossen, das Umschaltventil 24 durch Ansteuerung des Ventilmagneten mit einem Erregerstrom umgeschaltet und ebenfalls die Förderpumpe 23 eingeschaltet. Die eingeschaltete Förderpumpe 23 erbringt in der Tankentlüftungseinrichtung einschließlich des Kraftstofftanks 10 einen zur Fehlerdiagnose erforderlichen Überdruck. Aufgrund der von dem Differenzdruckmesser 27 gemessenen Werte erfolgt eine Fehlerdiagnose, wobei das Diagnoseverfahren im einzelnen so ablaufen kann, wie dies in der DE 41 24 465 A1 beschrieben ist.

Claims

1. Tankentlüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem aus einem Kraftstofftank gespeisten Verbrennungsmotor, mit einem an einen Entlüftungsstutzen (13) des Kraftstofftanks (10) anschließbaren Filtergehäuse (17), das einen Adsorptionsfilter (18) zur Anlagerung von durch Kraftstoffausgasung entstehenden Kraftstoffdämpfen enthält und einen Luftein- und -auslaß (19, 21) für einen zur Filterregenerierung den Adsorptionsfilter (18) durchströmenden, dosierbaren Luftstrom aufweist, der über den Luftauslaß (21) einem Ansaugrohr (11) des Verbrennungsmotors zugeführt ist, und mit einer Luftförderpumpe (23), dadurch gekennzeichnet, daß die Luftförderpumpe (23) mit umkehrbarer Förderrichtung am Luftauslaß (21) des Filtergehäuses (17) angeschlossen ist und daß die Förderrichtung der Luftförderpumpe (23) für die Dauer der Filterregenerierung so gesteuert ist, daß der Luftauslaß (21) des Filtergehäuses (17) auf der Saugseite der Luftförderpumpe (23) liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftförderpumpe (23) in ihrer Förderleistung in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors steuerbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Luftförderpumpe (23) in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors steuerbar ist, vorzugsweise mit der Motordrehzahl synchronisiert ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diagnosevorrichtung (25) zur Fehlererkennung vorgesehen und am Lufteinlaß (19) ein Absperrventil (20) angeordnet ist, das für die Dauer der Filterregenerierung geöffnet und für die Dauer der Fehlerdiagnose geschlossen ist, und daß die Förderrichtung der Luftförderpumpe (23) für die Dauer der Fehlerdiagnose so gesteuert ist, daß der Luftauslaß (21) des Filtergehäuses (17) auf der Druckseite der Luftförderpumpe (23) liegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (23) ein Pumpenrad mit konstanter Drehrichtung und einen Pumpenein- und -ausgang (231, 232) aufweist und daß zur Förderrichtungsumkehr ein Umschaltventil (24) vorgesehen ist, das für die Dauer der Filterregenerierung den Pumpeneingang (231) mit dem Luftauslaß (21) des Filtergehäuses (17) und den Pumpenausgang (232) mit dem Ansaugrohr (11) des Verbrennungsmotors verbindet und für die Dauer der Fehlerdiagnose den Pumpenausgang (232) an den Luftauslaß (21) des Filtergehäuses (17) und den Pumpeneingang (231) an eine Belüftungsöffnung anschließt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (24) als 5/2-Wegeventil ausgebildet ist, von dessen fünf Ventilanschlüssen (241-245) der erste und der zweite Ventilanschluß (241, 242) an dem Pumpenaus- bzw. dem Pumpeneingang (232, 231), der dritte Ventilanschluß (243) an dem Ansaugrohr (11) und der vierte Ventilanschluß (244) an dem Luftauslaß (21) des Filtergehäuses (17) angeschlossen sind und der fünfte Ventilanschluß (245) als Belüftungsöffnung ausgebildet ist, und daß der Steuerschieber des Wegeventils so ausgebildet ist, daß in der einen Schaltstellung des Wegeventils der erste und dritte sowie der zweite und vierte Ventilanschluß (241, 243 sowie 242, 244) jeweils miteinander verbunden sind und in der anderen Schaltstellung des Wegeventils der erste und vierte sowie der zweite und fünfte Ventilanschluß (241, 244 sowie 242, 245) jeweils miteinander verbunden sind und der dritte Ventilanschluß (243) abgesperrt ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil ein Elektromagnetventil mit Federrückstellung ist, das in der unerregten Ruhestellung die eine Schaltstellung und in der erregten Arbeitsstellung die andere Schaltstellung einnimmt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftförderpumpe (23) als Kolbenpumpe, Membranpumpe oder Flügelzellenpumpe ausgebildet ist.