DE19831188C2

DE19831188C2 - Tankentlüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19831188C2
Application number: DE19831188A
Authority: DE
Inventors: Joachim Heinemann; Uwe Fiedler; Uwe Meinig
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Eagle Actuator Components GmbH and Co KG
Priority date: 1998-07-11
Filing date: 1998-07-11
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2018-07-12
Also published as: US6247458B1; CA2272526A1; CA2272526C; DE19831188A1

Description

Technisches Gebiet

Bei Fahrzeugmotoren wird im Hinblick auf die Umwelt ständig nach Wegen gesucht, die auftretenden Emissionen möglichst gering zu halten. Die Abgasbehandlung allein genügt den heute gestellten Anforderungen nicht mehr. Auch das Austreten von leicht siedenden Kraftstoffkomponenten aus dem Kraftstofftank soll möglichst verhindert werden. Es wurden deshalb geschlossene Tankentlüftungseinrichtungen eingeführt, bei denen die aus dem Kraftstofftank austretenden Kraftstoffdämpfe über eine Entlüftungsleitung einem Adsorptionsfilter zugeführt werden. Da die Aktivkohle des Filters nur begrenzte Speichermöglichkeit besitzt, muß der Filter mit Umgebungsluft gespült und die Kraftstoffdämpfe dem Motor zur Verbrennung zugeführt werden. Die Zuführung der Kraftstoffdämpfe soll in definierten Mengen vonstatten gehen.

Bei Vergasermotoren oder Ottomotoren mit Saugrohreinspritzung erfolgt die Förderung des Kraftstoffdampfes durch den im Saugrohr des Vergasers entstehenden Unterdruck. Dieses Verfahren ist bei Direkteinspritzermotoren, die eine hohe Kraftstoffersparnis ergeben, jedoch nicht in gewünschtem Maße möglich. Aber auch bei aufgeladenen Ottomotoren ergeben sich Schwierigkeiten, da in wesentlichen Kennfeldbereichen im Saugrohr ein Überdruck gegenüber der Atmosphäre herrscht. Man hat deshalb nach Lösungen gesucht, den Spülmassenstrom zu verbessern.

Stand der Technik

Durch die DE 196 39 116 A1 ist eine Tankentlüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt geworden, bei der für die Regenerierungsmenge eine Luftförderpumpe eingesetzt wird. Eine solche Einrichtung ist unabhängig vom Unterdruck im Saugrohr des Motors. Die Luftförderpumpe wird mit veränderbarer Drehzahl als Dosierpumpe betrieben. Sie kann auch als Diagnosepumpe eingesetzt werden, um Leckagen zu erkennen. Eine solche Einrichtung ist jedoch relativ träge, da die Pumpe mit einer zu großen Verzögerung auf Veränderungen in der Motorleistung reagiert.

Bekannt ist auch, durch die DE 196 45 382 A1, einen Verdichter in die Tankentlüftungsleitung einzufügen, der mit einer in das Ansaugrohr des Motors eingesetzten Turbine über eine gemeinsame Welle gekoppelt ist und von derselben angetrieben wird. Die Förderleistung der Regeneriermenge ist abhängig vom Luftmassendurchsatz des Motors, wobei die Turbine äußerst träge reagiert. Ein Erreichen einer maximalen Regeneriermenge sowohl bei Vollast als auch bei Teillast des Motors ist nicht möglich.

Bei luftunterstützten Einspritzsystemen wurde auch schon eine Überdruckpumpe in die Regenerierungsleitung eingesetzt, DE 196 50 517 A1, die bei für die Spülung des Aktivkohlefilters nicht ausreichendem Unterdruck im Saugrohr zugeschaltet wird. Ein stromabwärts von der Pumpe angeordnetes Tankentlüftungsventil dient als Durchflußsteuerventil. Dieses hat zur Folge, daß die Pumpe druckseitig gedrosselt wird und deshalb eine hohe Antriebsleistung benötigt.

Darstellung der Erfindung

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine Tankentlüftungseinrichtung zu schaffen, bei der der Regenerierdurchfluß unabhängig von den Druckverhältnissen im Motorbereich ist, die darüber hinaus sowohl bei Vollast als auch im Leerlauf des Motors den vorgegebenen Regenerierdurchfluß sicherstellt und die außerdem auf Veränderungen der Motorleistung ohne Verzögerung reagiert. Der Regenerierdurchfluß soll proportional zum Motormassendurchfluß gesteuert werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Tankentlüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Kraftstofftank, einem daran angeschlossenen, die Kraftstoffdämpfe aufnehmenden Adsorptionsfilter mit einem Lufteinlaßventil und einer Regenerierungsleitung zum Ansaugrohr des Motors, in der eine gesonderte Luftförderpumpe angeordnet ist, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Regenerierungsleitung vom Adsorptionsfilter zum Ansaugrohr des Motors saugseitig vor der Luftförderpumpe in Abhängigkeit von der Motorleistung über ein Motorsteuergerät ein gesteuertes Regenerierventil zur Steuerung des Regenerierdurchflusses vorgesehen ist, durch das bei Vollast und bei Teillast des Motors die jeweils maximale Regenerierungsmenge erreicht wird, wobei die vom Motorsteuergerät gesteuerte Fördermenge der Luftförderpumpe in weiten Differenzdruckbereichen in der Regenerierungsleitung zwischen atmosphärischem Druck am Lufteinlaßventil um dem Druck im Ansaugrohr des Motors etwa konstant ist. In Untersuchungen hat sich gezeigt, daß diese Anordnung von Regenerierventil und Luftförderpumpe überraschend gute Ergebnisse liefert. Von Vorteil ist, daß die Einrichtung bei Motorstillstand durch das Regenerierventil geschlossen ist. Bei Vollast und auch bei Teillast des Motors wird die jeweils maximale Regeneriermenge erreicht. Der erforderliche Unterdruck im Aktivkohlefilter wird bei jeder Motorleistung eingehalten. Die für die Pumpe benötigte Antriebsleistung ist äußerst gering.

Regenerierventile für die Steuerung der Regeneriermengen sind an sich bekannt. Sie steuern die Regeneriermengen meist durch eine getaktete, pulsweitenmodulierte Ansteuerung in Abhängigkeit von der Motorleistung bei Motoren, bei denen im Ansaugrohr ein Unterdruck herrscht. Ihre Anwendung in Verbindung mit einer Luftförderpumpe und zwar saugseitig vor der Pumpe, führte zu überraschend guten Ergebnissen bei der Dosierung der Regeneriermengen und letzteres unabhängig vom herrschenden Druck in der Kraftstoffzuführung zum Motor.

Die Luftförderpumpe kann sowohl elektrisch als auch mechanisch angetrieben werden. Sie wird durch das Regenerierventil vorgesteuert. Durch diese Kombination von Luftförderpumpe und Regenerierventil können die besonderen Vorteile der Tankentlüftungseinrichtung erreicht werden. So kann die Förderleistung der Luftförderpumpe in weiten Differenzdruckbereichen etwa konstant sein.

Damit die Tankentlüftungseinrichtung auch in die Leckdiagnose einbezogen werden kann, ist die Luftförderpumpe mit einem Umschaltventil zur Umkehrung der Fördereinrichtung ausgestattet. Wie an sich aus der ersten obengenannten Druckschrift schon bekannt, wird dadurch ein Druckaufbau im System erreicht und eine Leckagemessung ermöglicht. Damit jedoch kein unzulässiger Überdruck entstehen kann, ist zwischen den Saug- und Druckstutzen der Luftförderpumpe ein Überdruckventil angeordnet.

In zweckmäßiger Weise sind die Luftförderpumpe, das Umschaltventil, das Überdruckventil und das Regenerierventil in einer Baueinheit zusammengefaßt.

Die Baueinheit ist möglichst nahe am Motorblock befestigt, um die erforderlichen Leitungen zwischen Pumpe und Saugrohr so kurz wie möglich zu halten.

Zur Unterstützung der Leckdiagnose und auch zur Verbesserung der Tankfüllstandsbestimmung ist zwischen dem Kraftstofftank und dem Regenerierventil, vorzugsweise am Adsorptionsfilter, eine zuschaltbare Drossel mit definierter Auslaßöffnung vorgesehen. Die Drossel erlaubt zugeschaltet einen simulierten Druckabfall. Die Durchführung der Leckdiagnose ohne und mit ausgeschalteter Drossel erlaubt eine Überprüfung durch den Vergleich der Ergebnisse. Aus der Zeitdifferenz kann der Füllstand errechnet werden.

Die Durchführung der Leckdiagnose erfolgt unter Einbeziehung der Luftförderpumpe und der Ventile. Nach Änderung der Förderrichtung der Luftförderpumpe durch Aktivierung des Umschaltventils bei geöffnetem Regenerierventil wird der Druck in der Tankentlüftungseinrichtung auf einen vorgegebenen Diagnosedruck erhöht. Ein Drucksensor am Kraftstofftank bewirkt danach das Schließen des Regenerierventils und die Leckrate kann mit dem Diagnosegerät ermittelt werden. Zur Überprüfung und zum Abgleich der Ergebnisse kann der obige Vorgang mit zugeschalteter Drossel wiederholt werden.

Anhand zweier Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Es zeigt:

Fig. 1: eine Tankentlüftungseinrichtung in schematischer Darstellung mit Luftförderpumpe und Regenerierventil und

Fig. 2: eine Tankentlüftungseinrichtung in schematischer Darstellung mit einem Modul aus Luftförderpumpe, Regenerierventil, Umschaltventil und Überdruckventil.

Ausführung der Erfindung

In der Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Tankentlüftungseinrichtung 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Der Kraftstofftank 2 hat eine Entlüftungsleitung 3, durch welche die Kraftstoffdämpfe dem Adsorptionsfilter 4 zugeführt werden. Der Adsorptionsfilter 4 ist mit Aktivkohle versehen, an der sich die Kohlenwasserstoffdämpfe niederschlagen. An den Adsorptionsfilter 4 schließt die Regenerierungsleitung 5 an, die in das Saugrohr 6 des Vergasermotors 7 mündet. In die Regenerierungsleitung 5 sind die Luftförderpumpe 8 und das Regenerierventil 9 eingefügt.

Luftförderpumpe 8, Regenerierventil 9 und das Lufteinlaßventil 10 werden vom Motorsteuergerät 11 in Abhängigkeit von der Motorleistung gesteuert. Für den Regenerierungsvorgang wird bei Inbetriebnahme des Motors 7 das Lufteinlaßventil 10 geöffnet und die Luftförderpumpe 8 beginnt zu fördern. Die Fördermenge der Luftförderpumpe 8 wird durch das vom Motorsteuergerät 11 angesteuerte Regenerierventil 9 geregelt.

Die Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung, mit der auch eine Onboard-Diagnose durchgeführt werden kann. Hierfür ist zusätzlich das Umschaltventil 12 zur Umkehrung der Förderrichtung eingesetzt. Die Luftförderpumpe 8 ist mit ihrem Einlaß 13 und ihrem Auslaß 14 an das Umschaltventil 12 angeschlossen. Nach der Umschaltung wird Luft aus der Atmosphäre angesaugt und bei geöffnetem Regenerierventil 9 in die Regenerierungsleitung 5 in Richtung des Adsorptionsfilters 4 und Kraftstofftanks 2 gefördert. Das Lufteinlaßventil 10 ist geschlossen. Damit einerseits ein zu hoher Druck im Kraftstofftank 2 und anderen Teilen der Einrichtung vermieden wird und andererseits die Leckdiagnose realisiert werden kann, ist der Kraftstofftank 2 mit dem Drucksensor 15 versehen. Nach Erreichen des vorgegebene Diagnosedrucks wird das Regenerierventil 9 geschlossen und ein eventueller Druckabfall gemessen. Zwischen dem Saugstutzen 16 und dem Druckstutzen 17 der Luftförderpumpe 8 ist zusätzlich ein Überdruckventil 18 angeordnet, das bei zu hohem Druck einen Bypass bildet und die Pumpe 8 kurzschließt. Um den Tankfüllstand exakt zu ermitteln und auch um eine sehr genaue Leckageprüfung durchführen zu können, ist zwischen dem Kraftstofftank 2 und dem Regenerierventil 9 eine über das Absperrventil 19 zuschaltbare Drossel 20 mit definierter Auslaßöffnung vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Absperrventil 19 mit Drossel 20 am Adsorptionsfilter 4 angeschlossen. Der Diagnosevorgang erfolgt, wie weiter oben beschrieben, zunächst mit geschlossenem Absperrventil 19 und wird anschließend nach erneutem Druckaufbau mit geöffnetem Absperrventil 19 wiederholt. Aus der Zeitdifferenz zwischen der Prüfung mit geschlossener und geöffneter Drossel 20 kann der Tankfüllstand errechnet werden. Die Steuerung der Luftförderpumpe 8, des Umschaltventils 12, des Regenerierventils 9 sowie der Absperrventile 10 und 19 erfolgt über das Motorsteuergerät 11. Mit den gestrichelten Linien sind die entsprechenden Anschlußkabel angedeutet. Für die praktische Anwendung ist vorgesehen, daß die Luftförderpumpe 8, das Umschaltventil 12 mit Überdruckventil 18 und das Regenerierventil 9 zu einer Baueinheit 22 zusammengefaßt sind. Diese Baueinheit oder auch Modul kann auswechselbar in der Tankentlüftungseinrichtung direkt am Motor 7 befestigt werden. Ihre Teile sind durch das strichpunktierte Rechteck umrahmt.

Claims

1. Tankentlüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Kraftstofftank, einem damit verbunden, die Kraftstoffdämpfe aufnehmenden Adsorptionsfilter mit einem Lufteinlaßventil und einer Regenerierungsleitung zum Ansaugrohr des Motors, in der eine gesonderte Luftförderpumpe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Regenerierungsleitung (5) vom Adsorptionsfilter (4) zum Ansaugrohr (6) des Motors (7) saugseitig vor der Luftförderpumpe (8) ein in Abhängigkeit von der Motorleistung über ein Motorsteuergerät (11) gesteuertes Regenerierventil (9) zur Steuerung des Regenerierdurchflusses vorgesehen ist, durch das bei Vollast und bei Teillast des Motors (7) die jeweils maximale Regenerierungsmenge erreicht wird, wobei die vom Motorsteuergerät (11) gesteuerte Fördermenge der Luftförderpumpe (8) in weiten Differenzdruckbereichen in der Regenerierungsleitung (5) zwischen atmosphärischem Druck am Lufteinlaßventil (10) und dem Druck im Ansaugrohr (6) des Motors (7) konstant ist.

2. Tankentlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftförderpumpe (8) mit ihrem Einlaß (13) und ihrem Auslaß (14) mit einem Umschaltventil (12) zur Umkehrung der Förderrichtung für eine Leckdiagnose verbunden ist.

3. Tankentlüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Saug- und Druckstutzen (16 und 17) der Luftförderpumpe (8) ein Überdruckventil (18) angeordnet ist.

4. Tankentlüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kraftstofftank (2) und Regenerierungs ventil (9) eine zuschaltbare Drossel (20) mit definierter Auslaßöffnung für die Bestimmung des Tankfüllstandes vorgesehen ist.

5. Tankentlüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Luftförderpumpe (8), das Umschaltventil (12), das Überdruckventil (18) und das Regenerierventil (9) zu einer Baueinheit (22) zusammengefaßt sind.

6. Durchführung einer Leckdiagnose mit einer Tankentlüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Änderung der Förderrichtung der Luftförderpumpe (8) durch Aktivierung des Umschaltventils (12) bei geöffnetem Regenerierventil (9) der Druck in der Tankentlüftungs einrichtung (1) auf einen vorgegebenen Diagnosedruck erhöht und danach das Regenerierventil (9) geschlossen und die Leckrate ermittelt wird.

7. Leckdiagnose nach Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch 4 oder 5 mit ##, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor gang gemäß Anspruch 6 mit zugeschalteter Drossel (20) wiederholt wird.