DE19857924A1 - Vorrichtung zum Verarbeiten von Kraftstoffdampf in einem Verbrennungsmotor mit einem Lader - Google Patents

Vorrichtung zum Verarbeiten von Kraftstoffdampf in einem Verbrennungsmotor mit einem Lader

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, in dem ein Aufladen durch einen Lader mit einem Rückführungssystem vorgenommen wird, sowie eine Vorrichtung zum Ansaugen von in einem Kraftstofftank erzeugtem Kraftstoffdampf in den Motor und zum Verbrennen desselben.
Eine Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung zum vorübergehenden Adsorbieren von im Kraftstofftank eines Fahrzeugs erzeugtem Kraftstoffdampf mit Hilfe einer Kartusche und zum Saugen des aus der Kartusche entfernten Kraftstoffdampfes in den Motor, um den Kraftstoffdampf dort zu verbrennen, ist aus dem Stand der Technik bekannt (siehe zum Beispiel das japanische nicht geprüfte Gebrauchsmuster 1-58760).
Weiterhin ist ein Rückführungssystem in einem Turbolader eines Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug bekannt, bei dem eine Bypassleitung derart vorgesehen ist, daß sie eine Einlaßleitung an der Stromaufwärtsseite des Verdichters mit einer Einlaßleitung an der Stromabwärtsseite des Verdichters verbindet, wobei wenn der Drosselunterdruck an der Stromabwärtsseite des Verdichters einen vorbestimmten Wert erreicht oder denselben überschreitet (beinahe Vakuum), ein Ventil an der Bypassleitung geöffnet wird, so daß der Ladedruck an der Stromabwärtsseite des Verdichters zu der Stromaufwärtsseite desselben zurückgeführt wird, um den Ladedruck zu reduzieren.
Das Rückführungssystem des Laders und die Kraftstoffdampf-Ver­ arbeitungseinrichtung verwenden Leitungen, die als Komponenten mit den Einlässen verbunden sind. Im Stand der Technik sind jeweils eigene Leitungen für das Rückführungssystem und eigene Leitungen für die Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung vorgesehen, so daß die Anordnung der Leitungen einen komplexen Aufbau aufweist. Weiterhin muß eine große Anzahl von Komponenten verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt das oben genannte Problem zu beseitigen, wobei es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den Leitungsaufbau für die Einlässe zu vereinfachen, indem ein Teil der Leitungen durch die Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung und das Rückführungssystem des Laders gemeinsam verwendet wird.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, umfaßt die Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung des Verbrennungsmotors mit einem Lader ein Dreiwegeventil an einer Bypassleitung, die die Stromaufwärtsseite mit der Stromabwärtsseite des Verdichters verbindet, wobei eine Absaugleitung einer Kartusche mit dem Dreiwegeventil verbunden ist, so daß das Dreiwegeventil zwischen einem Zustand, in dem es die Bypassleitung verbindet, und einem Zustand, in dem es die Absaugleitung mit der Stromaufwärtsseite des Verdichters über die Bypassleitung verbindet, geschaltet werden kann.
Wenn bei einem derartigen Aufbau die Bypassleitung durch das Schalten des Dreiwegeventils verbunden wird, dann wird eine Rückführung des Ladedrucks durchgeführt. Wenn dagegen die Absaugleitung mit der Stromaufwärtsseite des Verdichters verbunden wird, dann kann die abgesaugte Luft zu dem Verbrennungsmotor geführt werden. Dabei wird die abgesaugte Luft unter Verwendung der Absaugleitung und eines Teils der Bypassleitung zum Motor geführt, wobei nur die Bypassleitung direkt mit dem Motor verbunden ist.
Bei der Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu dem oben genannten Aufbau eine zweite Absaugleitung vorgesehen, die von der Mitte der oben genannten Absaugleitung abzweigt und mit der Stromabwärtsseite eines Unterdruck-Erzeugungsmechanismus an der Stromabwärtsseite des Verdichters verbunden ist.
In Übereinstimmung mit einem derartigen Aufbau kann die abgesaugte Luft zu dem Motor geführt werden, wobei der Unterdruck auf der mit der zweiten Absaugleitung verbundenen Stromabwärtsseite des Unterdruck-Erzeugungsmechanismus verwendet wird, während die Rückführung des Ladedrucks über die Bypassleitung vorgenommen wird.
An der zweiten Absaugleitung ist vorzugsweise ein Rückschlagventil vorgesehen, das nur den Fluß in der Richtung von der Kartusche zu der Stromabwärtsseite des Unterdruck-Er­ zeugungsmechanismus erlaubt.
Mit einem derartigen Aufbau kann die Erzeugung eines Rückflusses zur Kartusche verhindert werden.
Außerdem kann ein Drosselventil als Unterdruck-Er­ zeugungsmechanismus verwendet werden.
Mit einem derartigen Aufbau kann der Drosselunterdruck verwendet werden, um ein Absaugen zu ermöglichen, während die Rückführung-des Ladedruckes vorgenommen wird. Der Unterdruck-Er­ zeugungsmechanismus kann als fixierter Drosselkegel oder ähnliches vorgesehen sein.
Die Schaltsteuerung des Dreiwegeventils kann vorzugsweise so vorgenommen werden, daß die Bypassleitung nur dann verbunden wird, wenn die Rückführung des Ladedruckes erforderlich ist.
Mit einem derartigen Aufbau kann der Ladedruck sicher gesteuert werden, so daß, wenn keine Rückführung des Ladedruckes erforderlich ist, das Absaugen der Kartusche vorgenommen werden kann.
Dabei kann das Dreiwegeventil betrieben werden, um mechanisch in Übereinstimmung mit dem Einlaßluftdruck geschaltet zu werden, wobei der Einlaßluftdruck des Verbrennungsmotors als Antriebsquelle verwendet wird.
Mit einem derartigen Aufbau kann das Dreiwegeventil mechanisch in Übereinstimmung mit der Höhe des Einlaßluftdrucks betrieben werden, um zwischen einem Zustand, in dem die Rückführung des Ladedrucks durchgeführt wird, und einem Zustand zu schalten, in dem das Absaugen von der Kartusche durchgeführt wird.
Weiterhin kann das Dreiwegeventil ein elektromagnetisches Dreiwegeventil sein, das elektronisch in Übereinstimmung mit den Daten des Einlaßluftdrucks gesteuert wird.
Bei einem derartigen Aufbau kann der Einlaßluftdruck entweder direkt durch einen Einlaßluftdrucksensor festgestellt werden oder aus dem Antriebszustand des Motors geschätzt werden, wobei in Übereinstimmung mit dem Feststellungsergebnis des Sensors oder in Übereinstimmung mit dem auf dem Antriebszustand basierenden Schätzergebnis ein Steuersignal zu dem Dreiwegeventil gegeben wird, das das Ventil zwischen dem Zustand, in dem die Rückführung des Ladedrucks vorgenommen wird, und dem Zustand schaltet, in dem das Absaugen von der Kartusche vorgenommen wird.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht des Systemaufbaus des Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 ein Flußdiagramm der Steuerung der ersten Ausführungsform,
Fig. 3 eine Ansicht des Systemaufbaus des Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform, und
Fig. 4 ein Flußdiagramm der Steuerung der zweiten Ausführungsform.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 ist eine Ansicht des Systemaufbaus eines Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Verdichter 2 eines Turboladers als Lader (Turbolader) an der Stromaufwärtsseite eines Drosselventils 1 angeordnet ist und wobei die durch den Verdichter 2 verdichtete Einlaßluft zu einem Motor 3 geführt wird.
Weiterhin ist eine den Verdichter 2 umgehende Bypassleitung 4 vorgesehen, und ist ein elektromagnetisches Dreiwegeventil 5 in der Bypassleitung 4 vorgesehen.
Außerdem umfaßt der Motor 3 eine Kraftstoffdampf-Ver­ arbeitungseinrichtung 11. Die Kraftstoffdampf-Ver­ arbeitungseinrichtung 11 adsorbiert im Kraftstofftank 13 erzeugten Kraftstoffdampf mit Hilfe eines Adsorbens aus Aktivkohle oder ähnlichem, das in das Innere einer Kartusche 12 gefüllt ist, saugt den durch das Adsorbens adsorbierten Kraftstoff ab und führt die abgesaugte Luft über eine Absaugleitung 14 zu einem Einlaß 1 des Motors, um die Verbrennung zu ermöglichen. Die Absaugleitung 14 ist mit dem Dreiwegeventil 5 verbunden.
Der Kraftstoffdampf im Kraftstofftank 13 wird über eine Kraftstoffdampfleitung 16 in die Kartusche 12 gesaugt, wobei die Kraftstoffdampfleitung 16 ein Rückschlagventil 15 aufweist, das geöffnet wird, wenn der Druck im Kraftstofftank 13 einen vorbestimmten Wert erreicht oder denselben übersteigt.
Weiterhin ist ein elektromagnetisches Absaugsteuerventil 17 in der Absaugleitung 14 vorgesehen.
Das Dreiwegeventil 5 wird geschaltet, um entweder die Stromaufwärtsseite mit der Stromabwärtsseite des Verdichters 2 zu verbinden oder um die Absaugleitung 14 mit der Stromaufwärtsseite des Verdichters 2 zu verbinden. Das Dreiwegeventil 5 und das Absaugsteuerventil 17 werden durch eine Steuereinheit 21 mit einem Mikrocomputer gesteuert.
Feststellungssignale von verschiedenen Sensoren werden in die Steuereinheit 21 eingegeben, um das Dreiwegeventil 5 und das Absaugsteuerventil 17 zu steuern. Die Sensoren umfassen einen Luftstrommesser 22 zum Feststellen der Einlaßluftmenge des Motors 3, einen Drosselventilsensor 23 zum Feststellen des Öffnens des Drosselventils 1, einen Rotationssensor zum Feststellen der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 3 sowie weitere ähnliche Sensoren.
Die Steuereinheit 21 steuert das Dreiwegeventil 5 und das Absaugsteuerventil 17 wie in dem Flußdiagramm von Fig. 2 gezeigt.
In S1 wird der Drosselunterdruck (der Einlaßluftdruck) auf der Basis der Einlaßluftmenge, der Rotationsgeschwindigkeit des Motors, der Öffnung des Drosselventils usw. geschätzt.
Statt einer Schätzung des Drosselunterdrucks aus den Antriebszuständen des Motors 3 kann der Drosselunterdruck direkt durch einen Drucksensor festgestellt werden.
In S2 wird bestimmt, ob der in S1 erhaltende Drosselunterdruck gleich einem vorbestimmten Wert ist oder denselben überschreitet (ob der Einlaßluftdruck stromabwärts vom Drosselventil unter einem vorbestimmten Negativwert liegt) oder nicht.
Wenn der Drosselunterdruck wegen einer raschen Beschleunigung oder ähnlichem einen vorbestimmten Wert erreicht oder denselben überschreitet, schreitet das Verfahren zu Schritt S3, wo das Dreiwegeventil 5 geschaltet wird, um die Stromaufwärtsseite und die Stromabwärtsseite des Verdichters 2 über die Bypassleitung miteinander zu verbinden, um den Ladedruck an der Stromabwärtsseite des Verdichters 2 zu der Stromaufwärtsseite desselben zurückzuführen (Schalteinrichtung).
Wenn dagegen der Drosselunterdruck unter dem vorbestimmten Wert liegt (wenn der Einlaßluftdruck stromabwärts vom Drosselventil über dem vorbestimmten Negativwert liegt) schreitet das Verfahren zu S4 fort, wo das Dreiwegeventil geschaltet wird, um die Absaugleitung 14 mit der Stromaufwärtsseite des Verdichters 2 über dasselbe Dreiwegeventil 5 und die Bypassleitung 4 zu verbinden (Schalteinrichtung). Dadurch wird das Absaugen der Kartusche auch während des Aufladens ermöglicht, wobei der Unterdruck der Stromaufwärtsseite des Verdichters 2 verwendet wird.
Dann wird in S5 die erforderliche Absaugflußrate in Übereinstimmung mit den Antriebsbedingungen, wie der Einlaßluftmenge, der Rotationsgeschwindigkeit des Motors, der Öffnung des Drosselventils und ähnlichem bestimmt. Als nächstes wird in S6 die erforderliche Absaugflußrate in einen Steuerwert für das Absaugsteuerventil 17 umgewandelt, wobei ein Steuersignal des Wertes zu dem Absaugsteuerventil 17 ausgegeben wird.
Wenn bei einem derartigen Aufbau die Rückführung des Ladedrucks erforderlich ist, wird die Rückführung des Ladedrucks über die Bypassleitung 4 durchgeführt. Wenn dagegen keine Rückführung erforderlich ist, wird ein Teil der Bypassleitung 4 zum Durchführen des Absaugens der Kartusche verwendet, wodurch die für das Rückführungssystem und für die Kraftstoffdampf-Verarbeitungsvorrichtung erforderliche Leitungsanordnung vereinfacht wird.
Fig. 3 zeigt einen Systemaufbau in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform, wobei Elemente, die mit denjenigen von Fig. 1 identisch sind, durch gleiche Bezugszeichen angegeben werden.
In Übereinstimmung mit der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform ist eine zweite Absaugleitung 14a vorgesehen, die zwischen dem Dreiwegeventil 5 und dem Absaugsteuerventil 17 von der Absaugleitung 14 abzweigt und mit der Einlaßleitung an der Stromabwärtsseite des Drosselventils 1 (Unterdruck-Er­ zeugungsmechanismus) verbunden ist. Weiterhin ist ein Rückschlagventil 18 an der zweiten Absaugleitung 14a vorgesehen, das nur einen Fluß in der Richtung von der Kartusche 12 zur Einlaßrichtung erlaubt.
Bei diesem Aufbau steuert die Steuereinheit 21 das Dreiwegeventil 5 und das Absaugsteuerventil 17 wie in dem Flußdiagramm von Fig. 4 gezeigt.
In S11 wird der Drosselunterdruck entweder geschätzt oder durch einen Sensor festgestellt.
In S12 wird bestimmt, ob der Drosselunterdruck gleich einem vorbestimmten Wert ist bzw. denselben überschreitet oder nicht. Wenn der Drosselunterdruck gleich einem vorbestimmten Wert ist oder denselben überschreitet, schreitet das Verfahren zu S13, wo das Dreiwegeventil 5 geschaltet wird, damit es die Stromaufwärtsseite und die Stromabwärtsseite des Verdichters 2 über die Bypassleitung 4 verbindet.
Dann wird in S14 die erforderliche Absaugflußrate bestimmt, wobei in S15 der Steuerwert für das Absaugsteuerventil 17 bestimmt und ausgegeben wird, um das Absaugen der Kartusche mit der erforderlichen Absaugflußrate über die zweite Absaugleitung 14a durchzuführen.
Das Absaugen der Kartusche kann also während des Rückführens des Ladedrucks vorgenommen werden, wobei der Drosselunterdruck verwendet wird.
Wenn dagegen in S12 festgestellt wird, daß der Drosselunterdruck unter dem vorbestimmten Wert liegt, dann schreitet das Verfahren zu S16, wo das Dreiwegeventil 5 geschaltet wird, um die Absaugleitung 14 über die Bypassleitung 4 mit der Stromaufwärtsseite des Verdichters 2 zu verbinden.
Dann wird in S17 die erforderliche Absaugflußrate berechnet, wird in S18 der Steuerwert für das Absaugsteuerventil 17 bestimmt und ausgegeben, um das Absaugen der Kartusche über die Absaugleitung 14 und die Bypassleitung 4 zu der Stromaufwärtsseite des Verdichters 2 durchzuführen.
Wenn die Vorrichtung den Aufbau verwendet, um das Absaugen der Kartusche zu der Stromaufwärtsseite des Verdichters 2 vorzunehmen, kann das Absaugen auch während des Ladens durchgeführt werden, indem der Unterdruck auf der Stromaufwärtsseite des Verdichters 2 verwendet wird.
In Übereinstimmung mit der ersten und mit der zweiten Ausführungsform wird das Schalten des Dreiwegeventils 5 elektronisch gesteuert. Das Dreiwegeventil kann jedoch auch zum mechanischen Schalten einer Membran betrieben werden, indem Drosselunterdruck (Einlaßluftdruck) in die Membran eingeführt wird. In diesem Fall sollten die Bestimmung des Drosselunterdrucks in den Flußdiagrammen von Fig. 2 und 4 sowie die Schaltsteuerung des Dreiwegeventils 5 auf der Basis des Bestimmungsergebnisses ausgelassen werden.
Außerdem kann ein anderer mechanischer Lader als der Turbolader verwendet werden.
Weiterhin kann der Verdichter auf der Stromabwärtsseite des Drosselventils vorgesehen sein. Bei einem derartigen Aufbau kann das Öffnen und Schließen der Bypassleitung 4 vorzugsweise in Übereinstimmung mit dem Ladedruck (Einlaßluftdruck) auf der. Stromabwärtsseite des Verdichters gesteuert werden.

Claims (10)

1. Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Lader, wobei das Laden durch den Lader durchgeführt wird, der ein Rückführungssystem zum Rückführen des Ladedrucks von der Stromabwärtsseite des Verdichters (2) über eine Bypassleitung (4) zur Stromaufwärtsseite des Verdichters (2) umfaßt, wobei die Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung (11) umfaßt:
eine Kartusche (12) zum Adsorbieren von im Kraftstofftank (13) erzeugtem Kraftstoffdampf, und
eine Absaugleitung (14) zum Führen der abgesaugten Luft von der Kartusche (12) zum Motor (3), dadurch gekennzeichnet, daß
ein Dreiwegeventil (5) in der Mitte der Bypassleitung (4) angebracht ist, wobei die Absaugleitung (14) von der Kartusche (12) mit dem Dreiwegeventil (5) verbunden ist, wobei eine Schalteinrichtung (21) vorgesehen ist, um das Dreiwegeventil (5) zwischen einem Zustand, in dem die Bypassleitung (4) verbunden ist, und einem Zustand zu schalten, in dem die Absaugleitung (14) über die Bypassleitung (4) mit der Stromaufwärtsseite des Verdichters (2) verbunden ist.
2. Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (21) das Schalten des Dreiwegeventils (5) steuert, damit das Dreiwegeventil (5) die Bypassleitung (4) nur dann verbindet, wenn die Rückführung des Ladedrucks erforderlich ist.
3. Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (21) das Dreiwegeventil (5) betreibt, damit dieses mechanisch in Übereinstimmung mit dem Einlaßluftdruck des Verbrennungsmotors (3) schaltet, wobei der Einlaßluftdruck als Antriebsquelle verwendet wird.
4. Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreiwegeventil (5) ein elektromagnetisches Dreiwegeventil ist und daß die Schalteinrichtung (21) das Dreiwegeventil (5) elektronisch auf der Basis von Einlaßluftdruckdaten steuert.
5. Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Lader, wobei das Laden durch den Lader durchgeführt wird, der ein Rückführungssystem zum Rückführen des Ladedrucks von der Stromabwärtsseite des Verdichters (2) über eine Bypassleitung (4) zur Stromaufwärtsseite des Verdichters (2) umfaßt, wobei die Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung (11) umfaßt:
eine Kartusche (12) zum Adsorbieren von im Kraftstofftank (13) erzeugtem Kraftstoffdampf, und
eine Absaugleitung (14) zum Führen der abgesaugten Luft von der Kartusche (12) zum Motor (3), dadurch gekennzeichnet, daß
ein Dreiwegeventil (5) in der Mitte der Bypassleitung (4) angebracht ist, wobei die Absaugleitung (14) von der Kartusche (12) mit dem Dreiwegeventil (5) verbunden ist, wobei eine Schalteinrichtung (21) vorgesehen ist, um das Dreiwegeventil (5) zwischen einem Zustand, in dem die Bypassleitung (4) verbunden ist, und einem Zustand zu schalten, in dem die Absaugleitung (14) über die Bypassleitung (4) mit der Stromaufwärtsseite des Verdichters (2) verbunden ist, und wobei eine zweite Absaugleitung (14a) von der Mitte der ersten Absaugleitung (14) abzweigt und mit der Stromabwärtsseite eines Unterdruck-Erzeugungsmechanismus (1) verbunden ist, der an der Stromabwärtsseite des Verdichters (2) vorgesehen ist.
6. Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (21) das Schalten des Dreiwegeventils (5) steuert, damit das Dreiwegeventil (5) die Bypassleitung (4) nur dann verbindet, wenn die Rückführung des Ladedrucks erforderlich ist.
7. Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (21) das Dreiwegeventil (5) betreibt, damit dieses mechanisch in Übereinstimmung mit dem Einlaßluftdruck des Verbrennungsmotors (3) schaltet, wobei der Einlaßluftdruck als Antriebsquelle verwendet wird.
8. Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreiwegeventil (5) ein elektromagnetisches Dreiwegeventil ist und daß die Schalteinrichtung (21) das Dreiwegeventil (5) elektronisch auf der Basis von Einlaßluftdruckdaten steuert.
9. Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückschlagventil (18) an der zweiten Absaugleitung (14a) vorgesehen ist, das nur einen Fluß in der Richtung von der Kartusche (12) zu der Stromabwärtsseite des Unterdruck-Er­ zeugungsmechanismus (1) erlaubt.
10. Kraftstoffdampf-Verarbeitungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck-Erzeugungsmechanismus (1) ein Drosselventil ist.
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