DE4120279C2

DE4120279C2 -

Info

Publication number: DE4120279C2
Application number: DE4120279A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Himeji Hyogo Jp Tada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1993-09-16
Also published as: US5139001A; DE4120279A1; KR920002915A; KR940004343B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Adsorptionsvorrichtung für verdampften Kraftstoff gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung geht aus von der aus DE 36 23 894 A1 bekannten Adsorptionsvorrichtung, die eine Kammer besitzt, in dem ein Adsorptionsmittel enthalten ist, das den verdampften Kraftstoff adsorbiert. Über einen Ansauganschluß wird der verdampfte Kraftstoff dem Adsorptionsmittel in der Kammer der Adsorptionsvorrichtung zugeführt. Über einen Beseitigungsanschluß wird der Kraftstoff, der vom Adsorptionsmittel wieder freigegeben wird, dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges zugeführt. Über einen weiteren Ansauganschluß wird Luft in die das Adsorptionsmittel enthaltende Kammer angesaugt. Als Adsorptionsmittel wird Adsorptionskohle beschrieben.

Die Adsorptionsvorrichtung kann in ein Kraftstoffversorgungssystem des Kraftfahrzeugs integriert werden, wie sich ebenfalls aus DE 36 23 894 A1 ergibt. Die in einem Tank des Kraftfahrzeugs entstehende Kraftstoffdämpfe werden der Adsorptionsvorrichtung zugeführt, zumindest zeitweise in dem Adsorptionsmittel gespeichert und nach erneuter Freisetzung der Ansaugluft des Verbrennungsmotors zugesetzt, um im Verbrennungsmotor zusammen mit der durch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffmenge verbrannt zu werden. Die Menge des verdampften Kraftstoffs wird bei der bekannten Adsorptionsvorrichtung bzw. dem bekannten Kraftstoffversorgungssystem nicht gemessen, so daß die Steuerung des Verbrennungsmotors ungenau erfolgt, da die Menge des verdampften Kraftstoffs schwanken kann.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Adsorptionsvorrichtung für verdampften Kraftstoff, die in einem Kraftstoffversorgungssystem eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden kann, zu schaffen, bei der die dem Verbrennungsmotor zugeführte Menge des verdampften Kraftstoffs gemessen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt die Mengenerfassungseinrichtung zwei Elektroden, die in der das Adsorptionsmittel enthaltenden Kammer angeordnet sind und mit denen die Veränderung einer elektrischen Eigenschaft des Adsorptionsmittels erfaßt werden, und einen Steuerschaltkreis, der mit diesen Elektroden verbunden ist.

Vorteilhaft ist ferner, wenn die Mengenerfassungseinrichtung einen Temperatursensor aufweist, der in dem Adsorptionsmittel eingebettet ist.

Das Kraftstoffversorgungssystem für einen Verbrennungsmotor, das mit der erfindungsgemäßen Adsorptionsvorrichtung für verdampften Kraftstoff ausgestattet ist, besitzt vorteilhaft eine Druckerfassungseinrichtung zur Erfassung des Drucks am Beseitigungsanschluß der Adsorptionsvorrichtung.

Ferner ist vorteilhaft, wenn das Kraftstoffversorgungssystem eine Luftmengenerfassungseinrichtung zur Erfassung der vom Verbrennungsmotor angesaugten Luft, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor und eine Motorsteuereinrichtung zur Steuerung des Verbrennungsmotors durch Betätigung verschiedener Stellglieder aufweist, wobei die Motorsteuereinrichtung die Menge des von dem Adsorptionsmittel wieder freigegebenen Kraftstoffs und die über die Adsorptionsvorrichtung angesaugte Luft bestimmt und entsprechend die eingespritzte Kraftstoffmenge korrigiert, die aufgrund der von der Luftmengenerfassungseinrichtung erfaßten und vom Verbrennungsmotor angesaugten Luftmenge bestimmt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Beispiel eines Kraftstoffversorgungssystems mit einer Adsorptionsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein zweites Beispiel eines Kraftstoffversorgungssystems mit einer Adsorptionsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Adsorptionseinrichtung für verdampftes Kraftstoffgas;

Fig. 4 ein Steuerschaltkreisdiagramm zur Erfassung einer Adsorptionsmenge;

Fig. 5 ein elektrisches equivalentes Schaltkreisdiagramm der Adsorptionsmengen-Erfassungseinheit und

Fig. 6 ein Aufbaudiagramm, das ein anderes Verfahren der Adsorptionsmengenerfassung zeigt.

Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel eines Kraftstoffversorgungssystem mit einer Adsorptionsvorrichtung für verdampften Kraftstoff gemäß der vorliegenden Erfindung. Bezugszeichen 1 kennzeichnet einen Motor eines Kraftfahrzeugs oder ähnlichem, Bezugszeichen 11 einen Krümmer des Motors 1, Bezugszeichen 12 eine Drosselklappe, die eine Ansaugmenge steuert, Bezugszeichen 13 ein Luftströmungsmengenmeßgerät, Bezugszeichen 14 einen Luftfilter, über den Luft von außen zugeführt wird, und Bezugszeichen 15 einen Drucksensor, der einen Druck im Krümmer 11 erfaßt. Bezugszeichen 2 kennzeichnet einen Kraftstofftank, Bezugszeichen 3 die Adsorptionsvorrichtung für verdampften Kraftstoff, Bezugszeichen 4 ein Rückschlagventil, das an einer Leitung zwischen dem Kraftstofftank 2 und der Adsorptionsvorrichtung 3 für verdampften Kraftstoff installiert ist, Bezugszeichen 5 ein Beseitigungssteuerventil, das die Beseitigungsmenge steuert, Bezugszeichen 6 eine Motorsteuereinheit und Bezugszeichen 7 einen Ansauglufttemperatursensor. Bezugszeichen 321 kennzeichnet einen Ausstoßanschluß der Adsorptionseinrichtung 3 für verdampften Kraftstoff, Bezugszeichen 331 einen Ansauganschluß davon, Bezugszeichen 332 einen Beseitigungsanschluß davon und Bezugszeichen 371 einen Steuerschaltkreis.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten des Aufbaus der Adsorptionsvorrichtung 3 für verdampften Kraftstoff. Die Abtrennung 34 mit einer Vielzahl von Zirkulationsöffnungen 341, angeordnet an der Bodenseite der Vorrichtung, und die Abtrennung 35, ebenfalls mit einer Vielzahl von Zirkulationsöffnungen 351, angeordnet an der Oberseite der Einrichtung, sind in der Kammer installiert, die durch das Gehäuse 32, das am Boden den Ausstoßanschluß 321 an die Luft aufweist, und durch den Deckel 33 abgedichtet wird, der den Ansauganschluß 331 für verdampftes Gas und den Beseitigungsanschluß 332 aufweist. Kammern A, B, C und D werden vertikal durch die Abtrennungen 34 und 35 gebildet. Kammer A ist mit dem Ansauganschluß 331, Kammer B mit dem Beseitigungsanschluß 332, Kammer D mit dem Ausstoßanschluß 321 und Kammer C mit den Kammern A, B bzw. D über die Zirkulationsöffnungen 341 und 351 verbunden.

Die Elektroden 344 und 345 sind installiert, die gegenüberliegend an den Haltern 342 und 343 ausgebildet sind, die an der Abtrennung 34 in Kammer C ausgebildet sind. Ferner ist ein aus aktiviertem Kohlenstoff bestehendes Adsorptionsmittel 36 in Kammer C eingefüllt. Der Ansauglufttemperatursensor 7 ist am Ausstoßanschluß 321 installiert. Die Elektroden 344 und 345 sind an den Steuerschaltkreis 371, der außerhalb des Gehäuses 32 installiert ist, über die Zuleitungsdrähte 346 und 347 angeschlossen. Bezugszeichen 37 kennzeichnet ein Gehäuse, das den Steuerschaltkreis 371 aufnimmt, Bezugszeichen 372 eine Durchführungsdichtung zur Herausführung der Zuleitungsdähte 346 und 347, und Bezugszeichen 373 einen externen Zuleitungsdrahtanschluß.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Steuerschaltkreises 371 zeigt. In diesem Steuerschaltkreis 371 wird eine Veränderung des elektrischen Widerstandes R_x zwischen den Elektroden 344 und 345 erfaßt. r₁ bis r₃ bilden eine Widerstandsbrückenschaltung und V_cc ist eine Versorgungsspannung. Fig. 5 ist ein Diagramm, das einen äquivalenten Schaltkreis zeigt, in dem eine elektrische Kapazität C_x zwischen den Elektroden 344 und 345 installiert ist.

Im folgenden wird der Betrieb des Ausführungsbeispiels erläutert. Das verdampfte Gas im Kraftstofftank 2 wird in Kammer A über das Rückschlagventil 4 und den Ansauganschluß 331 eingeleitet, wenn die verdampfte Gasmenge erhöht ist und der Druck im Kraftstofftank 2 gesteigert ist, die weiter in Kammer C durch Hindurchtreten durch die Zirkulationsöffnungen 351 geführt wird. In Kammer C wird der Gasteil des verdampften Gases durch das Adsorptionsmittel 36 adsorbiert, und nur Luft tritt durch Passieren durch die Zirkulationsöffnungen 341 in die Kammer D ein und wird an die Umgebungsluft über den Ausstoßanschluß 321 abgegeben. Wenn der Beseitigungszustand des Motors 1 in Ordnung ist, wird das im Adsorptionsmittel 36 adsorbierte Gas, zusammen mit durch den Ausstoßanschluß 321 strömender Luft getrennt vom Adsorptionsmittel 36 und über den Krümmer 11 abgeführt. Das Gemisch wird begleitet von Luft, die durch den Luftreiniger 14 das Luftmengenmeßgerät 13 und die Drosselklappe 12 strömt, und wird zum Motor 1 angesaugt.

Die Adsorption und Separation des verdampften Gases im Adsorptionsmittel 36 verändert eine elektrische Eigenschaft des Adsorptionsmittels, zum Beispiel die Leitfähigkeit oder die dielektrische Konstante. Dementsprechend wird der Widerstandswert R_x oder der Kapazitätswert C_x zwischen den Elektroden 344 und 345, die in Kammer C installiert sind, durch die Adsorption oder Separation des Gases verändert. Wie in Fig. 3 gezeigt, bildet der Widerstand R_x zwischen den Elektroden 344 und 345 ein Element einer Brücke. Die anderen Elemente der Brücke werden durch konstante Widerstände r₁ bis r₃ gebildet. Die Versorgungsspannung V_cc wird an gegenüberliegende Knoten des durch r₁ bis r₃ gebildeten Brückenschaltkreises angelegt. Entsprechend zur Veränderung des Widerstandes R_x wird eine sich ändernde Spannung zwischen den anderen gegenüberliegenden zwei Knoten erzeugt. Es wird möglich, die Adsorptionsmenge des verdampften Kraftstoffs durch die Veränderung dieser elektrischen Spannung zu messen.

Wie oben erwähnt, wurde zuvor ein Meßverfahren erläutert, das die Veränderung einer elektrischen Eigenschaft durch die Adsorptionsmenge des Adsorptionsmittels 36 ausnützt, das in der Adsorptionsvorrichtung 3 für verdampften Kraftstoff installiert ist. Durch ein anderes Meßverfahren, wie in Fig. 6 gezeigt, wird derselbe Effekt erzielt durch Ausnützen der Veränderung der Temperatur des Gases, die durch einen Temperatursensor 38, der in dem Adsorptionsmittel eingebettet ist, erfaßt wird.

Die Gasmenge, die in der Öffnungszeit des Beseitigungssteuerventils 5 zum Motor strömt, wird durch die Adsorptionsmenge im Adsorptionsmittel 36, die Temperatur der in der Beseitigungszeit strömenden Luft und die Luftstrommenge bestimmt. Durch Messung des Drucks im Krümmer 11 über den Drucksensor 15 und der Temperatur der einströmenden Luft durch den Temperatursensor 7 wird demgemäß die Gasmenge erzielt durch folgende Gleichung:

worin G_p die Beseitigungsgasmenge, Q_p die Beseitigungsluftmenge, P_a der atmosphärische Druck, P_I der Krümmerdruck, T_a die Temperatur der einströmenden Luft und S_p eine Querschnittsfläche des Beseitigungsdurchlasses ist. Wie zuvor erläutert ist erfindungsgemäß ein Gasansaugmengenerfassungsmechanismus in der Adsorptionsvorrichtung für verdampften Kraftstoff installiert, wird eine Messung der Temperatur der einströmenden Luft in der Beseitigungszeit durchgeführt und wird eine Messung des Drucks am Eingang der Beseitigungsgasströmung in den Motor durchgeführt. Durch diese Messungen wird die einströmende Luftmenge erhalten, die es ermöglicht, den Motor genau über die einströmende Gasmenge zu informieren.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel eines Kraftstoffversorgungssystems mit einer Adsorptionsvorrichtung gemäß der Erfindung. In Fig. 2 sind die gleichen Bezugszeichen für gleiche oder korrespondierende Teile wie in Fig. 1 vergeben worden. Bezugszeichen 113 kennzeichnet eine Einspritzdüse. Eine Erläuterung der anderen Teile wird unterlassen. Eine Erläuterung der Adsorptionsvorrichtung 3 für verdampften Kraftstoff, dargestellt in den Fig. 3 bis 5, wird unterlassen, da die Vorrichtung dieselbe ist wie im ersten Beispiel.

Im folgenden wird der Betrieb des zweiten Kraftstoffversorgungssystem beschrieben. Durch den Motor 1 wird Luft in einer Menge angesaugt, die über den Öffnungsgrad der Drosselklappe 12 bestimmt wird, der einem nicht dargestellten Beschleunigungspedal entspricht. Zur selben Zeit wird Kraftstoff von der Einspritzdüse 113 eingespritzt, so daß das Luft-Kraftstoffgemisch ein vorbestimmtes Mischungsverhältnis aufweist. Dieses Gemisch wird im Motor 1 verbrannt und erzeugt einen Ausgang. Eine Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffs von der Einspritzdüse 13 wird durch die Motorsteuerungseinheit 6 hauptsächlich ausgehend vom Druck im Krümmer 11, d. h. dem Ausgangssignal des Drucksensors 15, und der Drehzahl des Motors als Eingangssignale bestimmt. Wenn kein verdampfter Kraftstoff beseitigt wird, kann daher das Mischungsverhältnis hauptsächlich über den Drucksensor 15 und die Drehzahl des Motors 1 bestimmt werden. Wenn verdampfter Kraftstoff beseitigt wird, wird durch die Beseitigungsgasmenge das Mischungsverhältnis verändert. Durch Kenntnis der Gasmenge des Beseitigens wird dementsprechend eine Korrektur des Mischungsverhältnisses durchgeführt. Die Beseitigungsgasmenge wird bestimmt über die Gasmenge, die in dem Adsorptionsmittel 36 adsorbiert wird und die Beseitigungsluftmenge, die während der Beseitigungszeit in den Krümmer 11 fließt.

Hinsichtlich des Erfassungsverfahrens für die Beseitigungsgasmenge wird eine Erläuterung unterlassen, da dasselbe Verfahren wie das beim ersten Beispiel verwendet wird.

Die Gasmenge, die während der Öffnungszeit des Beseitigungssteuerventils in den Motor 1 fließt, wird ebenso über die Gleichung (1) bei diesem zweiten Beispiel bestimmt. Ein optimales Mischungsverhältnis, das vom Motor 1 verlangt wird, wird aufrechterhalten, selbst während der Beseitigungszeit durch die Korrektur der Kraftstoffmenge an der Einspritzdüse 13, die bestimmt wird durch den Drucksensor 15 und die Drehzahl des Motors 1, angepaßt an die Beseitigungsgasmenge durch die folgende Gleichung:

worin G die Kraftstoffmenge, Q_a die Motoransaugluftmenge, A/F das Zielmischungsverhältnis, K eine Konstante und N die Drehzahl ist.

Wie zuvor erwähnt wurde das Verfahren bei dem Kraftstoffeinspritzsystem erläutert, das die Kraftstoffmenge über den Druck und die Drehzahl bestimmt. In diesem System kann der Drucksensor 15, der in dem Kraftstoffeinspritzsystem verwendet wird, ebenso verwendet werden zur Erfassung der Beseitigungsgasmenge, was ein wirtschaftliches System ist. Andererseits wird bei dem System, in dem eine erforderliche Kraftstoffmenge über die Ansaugluftmenge des Motors 1 unter Einsatz eines Luftmengenmeßgerätes bestimmt wird, der gleiche Effekt wie oben erzielt durch Installierung eines Drucksensors am Beseitigungsgasausstoßteil und durch Erfassung des Drucks.

Ferner, bei diesem Beispiel, wurde das Verfahren der Messung der Beseitigungsluftmenge während der Beseitigungszeit über Druck und Temperatur erläutert. Jedoch kann derselbe Effekt erzielt werden durch direkte Messung der Beseitigungsluftmenge unter Verwendung eines Luftstrommengenmeßgeräts.

Claims

1. Adsorptionsvorrichtung für verdampften Kraftstoff mit

- einem Adsorptionsmittel (36), in dem der verdampfte Kraftstoff adsorbiert wird, in einer Kammer ( C),
- einem ersten Ansauganschluß (331) zum Ansaugen des verdampften Kraftstoffes und zum Zuführen zu dem Adsorptionsmittel,
- einem Beseitigungsanschluß (332) zum Zuführen des vom Adsorptionsmittel wieder freigegebenen verdampften Kraftstoffes zu einem Verbrennungsmotor, und
- einem zweiten Ansauganschluß (321) zum Ansaugen von Luft in die das Adsorptionsmittel enthaltende Kammer ( C),

gekennzeichnet durch

- Temperaturerfassungseinrichtung (7) zur Erfassung der Temperatur der über den zweiten Ansauganschluß angesaugten Luft, und
- eine Mengenerfassungseinrichtung (344-347, 371; 38) zur Erfassung der in dem Adsorptionsmittel (36) adsorbierten Menge des verdampften Kraftstoffes.

2. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengenerfassungseinrichtung zur Erfassung der Veränderung einer elektrischen Eigenschaft des Adsorptionsmittels (36) zwei Elektroden (344, 345), die in der das Adsorptionsmittel enthaltenden Kammer (C) angeordnet sind, und einen Steuerschaltkreis (C) angeordnet sind, und einen Steuerschaltkreis (371) aufweist, der mit den Elektroden verbunden ist.

3. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengenerfassungseinrichtung einen Temperatursensor (38) aufweist, der in dem Adsorptionsmittel (36) eingebettet ist.

4. Adsorptionsvorrichtung für verdampften Kraftstoff im Kraftstoffversorgungssystem für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckerfassungseinrichtung (15) zur Erfassung des Drucks am Beseitigungsanschluß (332) der Adsorptionsvorrichtung vorgesehen ist.

5. Adsorptionsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Luftmengenerfassungseinrichtung (12; 13) zur Erfassung der vom Verbrennungsmotor angesaugten Luft,
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (113) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor und
eine Motorsteuereinrichtung (6) zur Steuerung des Verbrennungsmotors durch Betätigung verschiedener Stellglieder vorgesehen sind, wobei die Motorsteuereinrichtung die Menge des von dem Adsorptionsmittel wieder freigegebenen Kraftstoffes und die über die Adsorptionsvorrichtung (3) angesaugte Luft bestimmt und entsprechend die eingespritzte Kraftstoffmenge korrigiert, die aufgrund der von der Luftmengenerfassungseinrichtung erfaßten und vom Verbrennungsmotor angesaugten Luftmenge bestimmt wird.