DE19856842A1

DE19856842A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von Kraftstoffdampf in Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19856842A1
Application number: DE19856842A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Saruwatari; Junichi Furuya
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 1999-06-24
Also published as: US6138644A; JPH11173220A; JP3338644B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Kraftstoffdampf in Brennkraftmaschinen, mit denen der in einem Kraftstofftank erzeugte Kraft stoffdampf in einen Adsorptionsbehälter adsorbiert wird und Spülungsluft des Adsorptionsbehälters für eine Ver brennung der Ansaugluftleitung der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

Beispielsweise ist aus JP H 1-58760-A (Gbm) bereits eine Kraftstoffdampf-Behandlungsvorrichtung bekannt, die den im Kraftstofftank erzeugten Kraftstoffdampf vorübergehend in einen Adsorptionsbehälter adsorbiert, wobei in den Adsorptionsbehälter mittels des Unterdrucks einer Dros selklappe Frischluft eingeleitet wird, um den Kraftstoff dampf zu spülen, woraufhin die Spülungsluft für eine Verbrennung der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

Bei dem obigen Aufbau, bei dem die Spülung mittels des Unterdrucks der Drosselklappe erfolgt, besteht in einer mit einer Aufladevorrichtung versehenen Brennkraftma schine das Problem, daß die Spülungsluft nicht der An saugluftleitung der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wenn der Druck in der Ansaugluftleitung aufgrund einer Aufladung zu einem Überdruck wechselt, sofern die Spü lungsleitung mit der Ansaugluftleitung auf der Auslaß seite des Kompressors in Verbindung steht.

Die Spülungsluft kann auch während der Aufladeperioden geliefert werden, wenn ein Aufbau verwendet wird, bei dem die Spülungsleitung vor dem Kompressor mit der Ansaug luftleitung in Verbindung steht. Aufgrund der Druckände rung vor dem Kompressor in Abhängigkeit vom unterschied lichen Antriebsbedingungen besteht jedoch das Problem, daß die Durchflußmenge der Spülungsluft nicht genau gesteuert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obigen Probleme zu lösen und eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Kraftstoffdampf zu schaffen, mit denen die Durchflußmenge der Spülungsluft ohne starke Beein flussung durch Druckbedingungen in einer Ansaugluftlei tung genau gesteuert werden kann und Spülungsluft genau zugeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Behandeln von Kraft stoffdampf in Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 bzw. nach Anspruch 5 oder 7. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffdampf-Behandlungsvorrich tung für Brennkraftmaschinen enthält eine Pumpe, die in einer Spülungsleitung angeordnet ist. Bei diesem Aufbau wird die Spülungsluft nicht aufgrund einer Druckdifferenz der Ansaugluftleitung des Motors zugeführt, statt dessen saugt die Pumpe Spülungsluft an und fördert diese Luft zur Ansaugluftleitung der Brennkraftmaschine, so daß die Zufuhr von Spülungsluft ohne große Beeinflussung durch den Druck in der Ansaugluftleitung, der die Spülungsluft zugeführt werden soll, ausgeführt werden kann.

Gemäß einem zweckmäßigen Merkmal der Erfindung ist die Pumpe eine elektrisch betriebene Pumpe, so daß die Durch flußmenge der Spülungsluft durch Steuern des Treiber stroms an die elektrisch betriebene Pumpe gesteuert werden kann. Bei diesem Aufbau kann durch Steuern des Treiberstroms an die elektrisch betriebene Pumpe die Durchflußmenge der Spülungsluft genau gesteuert werden.

Gemäß einem weiteren zweckmäßigen Merkmal der Erfindung wird die Pumpe elektrisch betrieben und ist in der Spü lungsleitung ein Spülungssteuerventil vorgesehen, dessen Öffnung gesteuert wird, wenn der Treiberstrom der elek trisch betriebenen Pumpe auf einem konstanten Wert ge steuert wird, um so die Durchflußmenge der Spülungsluft zu steuern. Bei diesem Aufbau wird dann, wenn die elek trisch betriebene Pumpe auf einen konstanten Wert gesteu ert wird, der Öffnungsgrad des Spülungssteuerventils, d. h. die effektive Öffnungsfläche der Spülungsleitung, in der Weise gesteuert, daß die Durchflußmenge der Spü lungsluft gesteuert wird.

Wenn hierbei die Brennkraftmaschine eine Aufladevorrich tung enthält, kann die Spülungsleitung vor dem Kompressor der Aufladevorrichtung mit der Ansaugluftleitung in Verbindung stehen. Bei diesem Aufbau wird die Spülungs luft der Ansaugluftleitung vor dem Kompressor mittels einer Pumpe zugeführt, wodurch die Spülungsluft der Ansaugluftleitung zugeführt wird, bevor sie durch die Aufladevorrichtung aufgeladen wird. Daher kann die Zufuhr von Spülungsluft selbst dann ausgeführt werden, wenn die Aufladung erfolgt, gleichzeitig kann die Durchflußmenge der Spülungsluft genau gesteuert werden, ohne durch Druckänderungen auf der Einlaßseite des Kompressors stark beeinflußt zu werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Übersicht über den Aufbau einer Brennkraft maschine gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Ablaufplan zur Erläuterung der Funktions weise einer ersten Ausführung der Durchflußmen gensteuerung für die Spülungsluft; und

Fig. 3 einen Ablaufplan zur Erläuterung der Funktions weise einer zweiten Ausführung der Durchflußmen gensteuerung für die Spülungsluft.

Fig. 1 zeigt eine Übersicht über eine Brennkraftmaschine, die mit einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Kraft stoffdampf gemäß der Erfindung ausgerüstet ist; diese Vorrichtung wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Behandeln von Kraftstoffdampf betrieben.

In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem als Aufladevorrichtung dienenden Turbolader ausgerüstet, wobei die Durchflußmenge der Ansaugluft, die durch einen Kompressor 2 des Turboladers aufgeladen wird, durch eine Drosselklappe 3 eingestellt und in die Brennkraftmaschine 1 gesaugt wird.

In einem Einlaßanschlußabschnitt jedes Zylinders ist ein Kraftstoffeinspritzventil 4 angeordnet, wobei der durch das Kraftstoffeinspritzventil 4 eingespritzte Kraftstoff und die Ansaugluft gemischt werden und ein Luft-/Kraft stoffgemisch bilden. Das Luft-/Kraftstoffgemisch wird durch eine Funkenzündung, die von einer an jedem Zylinder angebrachten Zündkerze 5 ausgeführt wird, gezün det und verbrannt.

Eine Steuereinheit 6 zum Steuern der durch das Kraftstoffeinspritzventil 4 ausgeführten Kraftstoffein spritzung und der durch die Zündkerze 5 ausgeführten Zündung enthält einen Mikrocomputer und empfängt von verschiedenen Sensoren Erfassungssignale, berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt und gibt ein Einspritzimpulssignal an das Kraftstoffeinspritzven til 4 bzw. ein Zündsignal an die Zündkerze 5 aus.

Die genannten verschiedenen Sensoren umfassen einen Drosselklappensensor 7, der den Öffnungsgrad der Drossel klappe 3 erfaßt, einen Luftmengenmesser 8, der die Durch flußmenge der Ansaugluft in die Brennkraftmaschine 1 erfaßt, einen Kurbelwinkelsensor 9, der den Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine 1 erfaßt, einen Temperatursensor 10, der die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftma schine 1, erfaßt und dergleichen. Die Motordrehzahl N_e wird anhand der Erfassungssignale vom Kurbelwinkelsensor 9 berechnet.

Andererseits ist an der Brennkraftmaschine 1 eine Kraft stoffdampf-Behandlungsvorrichtung 11 vorgesehen. Die Kraftstoffdampf-Behandlungsvorrichtung 11 adsorbiert den in einem Kraftstofftank 13 erzeugten Kraftstoffdampf mittels eines Aktivkohle umfassenden Adsorptionsmittels oder dergleichen, das in einen Adsorptionsbehälter 12 gefüllt ist, und sammelt diesen Kraftstoff, spült den durch das Adsorptionsmittel adsorbierten Kraftstoff und führt die Spülungsluft der Ansaugluftleitung der Brenn kraftmaschine 1 durch eine Spülungsleitung 14 zu. Die Spülungsleitung 14 steht mit der Ansaugluftleitung 20 auf der Einlaßseite des Kompressors 2 in Verbindung.

Der Kraftstoffdampf im Kraftstofftank 13 wird in den Adsorptionsbehälter 12 über eine Kraftstoffdampfleitung 16 eingeleitet, die mit einem Rückschlagventil 15 ausge rüstet ist, das geöffnet ist, wenn der Druck im Kraft stofftank 13 mindestens einen vorgegebenen Wert erreicht.

Außerdem ist die Spülungsleitung 14 in der Reihenfolge von der Einlaßseite zur Auslaßseite mit einem elektroma gnetischen Spülungssteuerventil 17 und mit einer elek trisch betriebenen Pumpe 18 versehen. Wenn an die elek trisch betriebene Pumpe 18 ein Treiberstrom angelegt wird, während das Spülungssteuerventil 17 geöffnet ist, wird der vom Adsorptionsbehälter 12 aufgenommene Kraft stoffdampf zusammen mit Frischluft von der elektrisch betriebenen Pumpe 18 angesaugt und der Ansaugluftleitung 20 auf der Einlaßseite des Kompressors 2 zugeführt.

Wie oben kann die Zufuhr von Spülungsluft selbst während der Aufladeperioden ausgeführt werden, indem der Aufbau übernommen wird, bei dem die Spülungsluft der Ansaugluft leitung 20 auf der Einlaßseite des Kompressors 2 zuge führt wird, oder indem der Aufbau übernommen wird, bei dem die Spülungsluft durch die elektrisch betriebene Pumpe 18 zwangsweise zugeführt wird, wobei die Durchfluß menge der Spülungsluft selbst dann verhältnismäßig genau gesteuert werden kann, wenn sich der Druck in der Ansaug luftleitung 20 auf der Einlaßseite des Kompressors 2 ändert.

Nun wird mit Bezug auf den Ablaufplan von Fig. 2 die Steuerung der Durchflußmenge der Spülungsluft mittels der Steuereinheit 6 in dem obigen Aufbau erläutert. In dieser Ausführung ist die Steuereinheit 6 mit einer in dem Ablaufplan der Fig. 2 gezeigten Funktion ausgerüstet, die eine Durchflußmengensteuervorrichtung darstellt. In diesem Ablaufplan werden im Schritt S1 die Antriebsbedin gungen wie etwa die Motordrehzahl N_e, die Ansaugluft durchflußmenge, die Kühlmitteltemperatur und dergleichen eingelesen. Im Schritt S2 wird eine erforderliche Spü lungsluftdurchflußmenge anhand der im Schritt S1 eingele senen Antriebsbedingungen berechnet. Im Schritt S3 wird anhand der Tatsache, ob die angeforderte Spülungsluft durchflußmenge null ist oder nicht, beurteilt, ob die Spülung des Adsorptionsbehälters erforderlich ist. Wenn die Spülung des Adsorptionsbehälters nicht erforderlich ist, geht die Prozedur weiter zum Schritt S4, in dem das Spülungssteuerventil 17 vollständig geschlossen wird. Im Schritt S5 wird die Lieferung des Treiberstroms an die Pumpe 18 angehalten.

Wenn andererseits im Schritt S3 festgestellt wird, daß die Spülung des Adsorptionsbehälters erforderlich ist, geht die Prozedur weiter zum Schritt S6, in dem das Spülungssteuerventil 17 vollständig geöffnet wird. Im Schritt S7 wird der Treiberstrom für die Pumpe 18 anhand der angeforderten Spülungsluftdurchflußmenge bestimmt. Im Schritt S8 wird der im Schritt S7 bestimmte Treiberstrom an die Pumpe 18 geliefert.

In dem obigen Aufbau wird die Spülungsluftdurchflußmenge entsprechend dem an die Pumpe 18 angelegten Treiberstrom gesteuert. Es ist jedoch möglich, die Spülungsluftdurch flußmenge durch Steuern des Öffnungsgrades des Spülungs steuerventils 17 zu steuern, wobei dann die Pumpe 18 mit einem konstanten Treiberstrom gespeist wird.

Der Ablaufplan von Fig. 3 zeigt eine Ausführung zur Steuerung der Spülungsluftdurchflußmenge durch Einstellen des Öffnungsgrades des Entleerungssteuerventils 17. In Fig. 3 unterscheiden sich lediglich die Schritte S6A, S7A und S8A von dem Ablaufplan nach Fig. 2.

Wenn im Schritt S3 festgestellt wird, daß eine Spülung des Adsorptionsbehälters erforderlich ist, geht die Prozedur weiter zum Schritt S6A, in dem ein im voraus festgesetzter konstanter Treiberstrom an die Pumpe 18 geliefert wird. Im nächsten Schritt S7A wird anhand der angeforderten Spülungsluftdurchflußmenge ein Soll-Öff nungsgrad des Spülungssteuerventils 17 bestimmt. Dann wird im Schritt S8A der Öffnungsgrad des Spülungssteuer ventils 17 auf den Soll-Öffnungsgrad gesteuert. Die Öffnungsgrad-Steuerung für das Spülungssteuerventil 17 kann beispielsweise durch Steuern des Einschaltverhält nisses der an eine elektromagnetische Spule gelieferten Leistung ausgeführt werden.

In dem obigen Aufbau ist die Aufladevorrichtung der Brennkraftmaschine ein Turbolader. Die Brennkraftmaschine kann jedoch auch mit einer mechanisch angetriebenen Aufladevorrichtung ausgerüstet sein. Beispielsweise kann in einer mit einer mechanisch angetriebenen Aufladevor richtung ausgerüsteten Brennkraftmaschine, wo der Kom pressor an der Auslaßseite der Drosselklappe angeordnet ist, die Spülungsluft zur Einlaßseite des Kompressors geliefert werden, wobei sich der Abschnitt, an den die Spülungsluft geliefert wird, entweder auf der Einlaßseite oder auf der Auslaßseite der Drosselklappe befinden kann, solange er sich auf der Einlaßseite des Kompressors befindet.

Darüber hinaus ist das Spülungssteuerventil 17 nicht auf ein elektromagnetisches Ventil eingeschränkt, sondern kann durch einen Schrittmotor oder dergleichen geöffnet und geschlossen werden.

Claims

1. Kraftstoffdampf-Behandlungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (1), mit
einem Adsorptionsbehälter (12) zum Adsorbieren von Kraftstoffdampf, der in einem Kraftstofftank (13) erzeugt wird, und
einer Spülungsleitung (14) für die Zufuhr von Spülungsluft des Adsorptionsbehälters (12) an die Ansaug luftleitung (20) der Brennkraftmaschine (1),
gekennzeichnet durch
eine Pumpe (18), die in der Spülungsleitung (14) funktional angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Brenn kraftmaschine mit einer Aufladevorrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spülungsleitung (14) mit der Ansaugluftlei tung (20) auf der Einlaßseite eines Kompressors (2) der Aufladevorrichtung in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß
die Pumpe (18) eine elektrisch betriebene Pumpe ist und
die Behandlungsvorrichtung mit einer Durchfluß mengen-Steuereinrichtung (6) versehen ist, die die Durch flußmenge der Spülungsluft durch Steuern eines an die elektrisch betriebene Pumpe (18) gelieferten Treiber stroms steuert.

4. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeich net, daß
die Pumpe (18) eine elektrisch betriebene Pumpe ist,
die Spülungsleitung (14) mit einem Spülungssteu erventil (17) zum Steuern der Öffnungsfläche der Spü lungsleitung (14) versehen ist und
die Behandlungsvorrichtung mit einer Durchfluß mengen-Steuereinrichtung (6) versehen ist, die die Durch flußmenge der Spülungsluft durch Steuern des Öffnungsgra des des Spülungssteuerventils (17) steuert, wobei der an die elektrisch betriebene Pumpe (18) gelieferte Treiber strom einen konstanten Wert besitzt.

5. Verfahren zum Behandeln von Kraftstoffdampf in einer Brennkraftmaschine (1), mit den folgenden Schrit ten:
Adsorbieren von in einem Kraftstofftank (13) erzeugtem Kraftstoffdampf mittels eines Adsorptionsbehäl ters (12), und
Zuführen von Spülungsluft des Adsorptionsbehäl ters (12) an eine Ansaugluftleitung (20) der Brennkraft maschine (1) durch eine Spülungsleitung (14),
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Vorsehen einer elektrisch betriebenen Pumpe (18) in der Spülungsleitung (14) und
Steuern der Durchflußmenge der Spülungsluft durch Steuern eines an die elektrisch betriebene Pumpe (18) gelieferten Treiberstroms.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Brennkraft maschine (1) mit einer Aufladevorrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spülungsleitung (14) mit der Ansaugluftlei tung (20) auf der Einlaßseite eines Kompressors (2) der Aufladevorrichtung in Verbindung steht.

7. Verfahren zum Behandeln von Kraftstoffdampf in Meer Brennkraftmaschine (1), mit den folgenden Schrit ten:
Adsorbieren von in einem Kraftstofftank (13) erzeugten Kraftstoffdampf mittels eines Adsorptionsbehäl ters (12), und
Zuführen von Spülungsluft des Adsorptionsbehäl ters (12) an eine Ansaugluftleitung der Brennkraftma schine (1) durch eine Spülungsleitung (14),
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Vorsehen einer elektrisch betriebenen Pumpe (18) und eines Spülungssteuerventils (17) in der Spülungslei tung (14) und
Steuern der Durchflußmenge der Spülungsluft durch Steuern des Öffnungsgrades des Spülungssteuerventils (17), wobei der Treiberstrom, der an die elektrisch betriebene Pumpe (18) geliefert wird, einen konstanten Wert besitzt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Brennkraft maschine (1) mit einer Aufladevorrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spülungsleitung (14) mit der Ansaugluftlei tung (20) auf der Einlaßseite eines Kompressors (2) der Aufladevorrichtung in Verbindung steht.