DE4132741A1

DE4132741A1 - Entlueftungsvorrichtung fuer einen brennstofftank einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4132741A1
Application number: DE19914132741
Authority: DE
Inventors: Peter-Juergen Dipl Ing Schmidt; Manfred Dipl Ing Lembke; Juergen Dipl Ing Gerhardt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-10-02
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1993-04-08

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Entlüftungsvorrichtung für einen Brennstofftank einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Haupt anspruchs.

Der Gleichgewichtszustand zwischen dem im Brennstofftank bevorrate ten flüssigen Brennstoff und dem das restliche Volumen des Brenn stofftanks ausfüllenden, dampfförmigen Anteil des Brennstoffes ist durch die Summe der Partialdrücke der im dampfförmigen Anteil des Brennstoffes vorhandenen Stoffe bestimmt. Die Partialdrücke der ein zelnen Stoffe hängen einzig und allein von ihrer Art und der Tempe ratur ab. Der Dampfdruck des Brennstoffes entspricht der Summe der Partialdrücke der im dampfförmigen Anteil des Brennstoffes vorkom menden Stoffe. Bei einer Temperatur eines handelsüblichen Brenn stoffes für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen von beispielsweise 40°C kann der Dampfdruck in Abhängigkeit der Zu sammensetzung des Brennstoffes Werte bis zu 1,9 bar erreichen. Die entstehenden Brennstoffdämpfe entweichen durch den entstehenden Überdruck im Inneren des Brennstofftanks aus undichten Stellen des Brennstofftanks und führen zu gesundheitlichen Schäden und einer er heblichen Belastung der Umwelt mit im Brennstoffdampf enthaltenen Kohlenwasserstoffen.

Aus der DE-PS 33 46 103 A1 ist schon eine Entlüftungsvorrichtung für einen Brennstofftank eines Kraftfahrzeuges bekannt, die eine Entlüf tungsleitung aufweist, die den Brennstofftank über ein Brennstoff dampffilter, meist ein Aktivkohlefilter, mit der Atmosphäre verbin det. Ein Entweichen der Kohlenstoffwassermoleküle in die Atmosphäre soll durch Einlagern in den Brennstoffdampffilter verhindert werden. Zur Regenerierung des Filters ist dieses über eine Absaugleitung mit einem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine verbunden, so daß bei lau fender Brennkraftmaschine Luft durch das Filter strömt, die die Koh lenwasserstoffe aufnimmt und der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zuführt.

Ein Aktivkohlefilter akzeptabler Baugröße kann nur eine relativ ge ringe Menge an Kohlenwasserstoffen speichern. Übersteigt der Anteil der Kohlenwasserstoffe des aus dem Brennstofftank austretenden Brennstoffdampfvolumens das maximale Speichervolumen des Filters, so läuft dieses über und die Kohlenwasserstoffe gelangen ungehindert in die Atmosphäre.

Der für ein Brennstoffdampffilter in einem Kraftfahrzeug zur Verfü gung stehende Bauraum ist begrenzt, so daß die Speicherkapazität be kannter Entlüftungsvorrichtungen nicht ausreicht, um das bei hohen Außentemperaturen freiwerdende Brennstoffdampfvolumen zuverlässig zu filtern. Ferner steht das Filter durch die Ansaugleitung mit der Atmosphäre in Verbindung, so daß bei ungünstigen Bedingungen geringe Mengen Brennstoffdampf ungefiltert in die Atmosphäre gelangen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung für einen Brennstofftank einer Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß selbst das Austreten kleinster Mengen dampfförmigen Brennstoffes auch unter un günstigen Bedingungen wie beispielsweise hoher Umgebungstemperatur zuverlässig vermieden wird. Durch die gegenüber Entlüftungsvorrich tungen nach dem Stand der Technik größere Speicherkapazität und das Fehlen von Filtern, die sich zur Aufrechterhaltung ihre Wirksamkeit regenerieren müssen, wird ein Austreten von ungefiltertem Brenn stoffdampf und Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre auch nach län gerem, ununterbrochenem Betrieb wirkungsvoll unterbunden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteil hafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch ange gebenen Entlüftungsvorrichtung möglich. Durch eine Verbindung eines Druckbehälters mit einem Saugrohrkanal einer Brennkraftmaschine kann die Baugröße des Druckbehälters reduziert werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispie les einer erfindungsgemäß ausgebildeten Entlüftungsvorrichtung, Fig. 2 einen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispieles einer er findungsgemäß ausgebildeten Entlüftungsvorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 der Zeichnung ein erstes Ausführungs beispiel einer Entlüftungsvorrichtung für einen Brennstofftank einer Brennkraftmaschine mit einem teilweise mit Brennstoff gefüllten Brennstofftank 1 einer Brennstoffversorgungsanlage. Der Brennstoff tank 1 wird über einen Einfüllstutzen 2 befüllt und versorgt über eine Brennstoffversorgungsleitung 3 eine nicht näher dargestellte Gemischaufbereitungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit Brenn stoff. Eine Entlüftungsleitung 4, die von einem Teil des Brennstoff tanks 1 ausgeht, in dem sich dampfförmige Teile des Brennstoffes vorzugsweise ansammeln, verbindet die Saugseite einer Pumpe 7 mit dem Brennstofftank 1. In der Entlüftungsleitung 4 ist zwischen der Saugseite der Pumpe 7 und dem Brennstofftank 1 ein z. B. gegen eine Feder in Richtung der Pumpe 7 öffnendes, erstes Rückschlagventil 8 angeordnet.

Ein als Speicher dienender Druckbehälter 9 ist mit der Druckseite der Pumpe 7 über eine Druckleitung 10 verbunden, in der ein zweites, z. B. gegen eine Feder in Richtung des Druckbehälters 9 öffnendes Rückschlagventil 11 angeordnet ist. Der Druckbehälter 9 ist über eine Rücklaufleitung 15 mit dem Brennstofftank 1 verbunden, die ein z. B. elektromagnetisch betätigbares Absperrventil 16 enthält. Die Stellung des Absperrventils 16 wird von einem mit einer Stromquelle 17 verbundenen, z. B. elektronischen Steuergerät 18 entsprechend der Temperatur und dem Füllstand des Brennstofftanks 1 gesteuert.

Die im Brennstofftank 1 herrschende Temperatur bzw. der Druck wird durch ein mit dem Steuergerät 18 elektrisch verbundenes Meßelement 21, z. B. einen Temperaturfühler oder einen Druckaufnehmer bestimmt, während der Füllstand des Brennstofftanks 1 durch einen ebenfalls mit dem Steuergerät 18 elektrisch verbundenen Geber 22, z. B. einen an einem Potentiometer befestigten Schwimmer, gemessen wird. In der Rücklaufleitung 15 befindet sich in stromabwärtiger Richtung des Ab sperrventils 16 eine Drosselstelle 23.

An der in dem Brennstofftank der Zeichnung durch ein Dreieck gekenn zeichneten Phasengrenzschicht zwischen flüssigem und dampfförmigen Brennstoff geht die flüssige Phase bei den durch die Dampfdruckkurve entsprechenden Werten in die dampfförmige Phase über und reichert den über der flüssigen Phase liegenden Raum mit Brennstoffdampf an. Ein handelsüblicher Brennstoff für eine bekannte, beispielsweise ge mischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschine kann Anteile enthalten, deren Sättigungstemperatur unter 40°C liegen, die somit bei einer Brennstofftemperatur von 40°C bereits vollständig ver dampft sind. Der Dampfdruck des Brennstoffes entspricht der Summe der Partialdrücke der dampfförmigen Anteile des Brennstoffes. Bei einer Brennstofftemperatur von z. B. 40°C kann der Dampfdruck eines für eine bekannte, beispielsweise gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschine verwendeten Brennstoffes Werte bis zu 1,9 bar er reichen, also über dem Normdruck von 1,013 bar liegen. Mit steigen der Temperatur oder fallendem Umgebungsdruck nimmt die Verdampfungs rate zu, bis wieder ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Der Brennstoffdampf stellt, tritt er aus dem Brennstofftank 1 in die Atmosphäre aus, eine erhebliche Gefahr für die Umwelt und, insbeson dere beim Einatmen, für die menschliche Gesundheit dar.

Um diese Risiken zu reduzieren wird der Brennstoffdampf mit der Pum pe 7 durch die Entlüftungsleitung 4 aus dem Brennstofftank 1 abge saugt, verdichtet und in den Druckbehälter 9 gefördert. Durch die Verdichtung auf ein höheres Druckniveau bei annähernd gleichbleiben der Temperatur verflüssigt sich der dampfförmige Brennstoff. Durch das erste Rückschlagventil 8, das selbständig ab einem bestimmten Druck in Richtung der Pumpe 7 öffnet, wird auf der Saugseite ein Mindestdruck aufrechterhalten, der sicherstellt, daß die Pumpe 7 den Druck im Inneren des Brennstofftanks 1 nicht unter einen vorge gebenen Wert, z. B. den Umgebungsdruck, absenkt. Das zweite, zwischen der Pumpe 7 und dem Druckbehälter 9 angeordnete Rückschlagventil 11 verhindert ein Rückströmen des verdichteten Brennstoffes in Richtung des Brennstofftanks 1, wenn der pumpenseitige Druck am Rückschlag ventil 11 geringer als der druckbehälterseitige Druck ist und öffnet in Richtung des Druckbehälters 9, wenn der Förderdruck der Pumpe 7 höher als der Öffnungsdruck des Absperrventils 11 ist.

Das in der Rücklaufleitung 15 angeordnete Absperrventil 16 wird von dem Steuergerät 18 angesteuert, das die Aktivierungsimpulse zum Öff nen bzw. Schließen entsprechend dem Füllstand und der Temperatur bzw. dem Druck im Brennstofftank 1 erzeugt. Ist der Brennstofftank beispielsweise vollständig gefüllt oder liegt die Temperatur, die ein Maß für den im Brennstofftank 1 herrschenden Druck ist, über ei nem bestimmten Wert wird das Absperrventil 16 nicht geöffnet. Das Absperrventil 16 öffnet erst, wenn im Brennstofftank eine bestimmte Temperatur bzw. ein bestimmter Druck unterschritten wird und der Füllstand ein Rückströmen des verflüssigten Brennstoffdampfes aus dem Druckbehälter 9 in den Brennstofftank 1 zuläßt. In der Drossel 23 wird der rückströmende Brennstoff auf den im Brennstofftank herr schenden Druck entspannt.

Bei einem in Fig. 2 der Zeichnung dargestellten zweiten Ausfüh rungsbeispiel der Entlüftungsvorrichtung sind die gegenüber dem er sten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Zeichnung gleichbleibenden und gleichwirkenden Bauteile durch gleiche Bezugszeichen gekenn zeichnet. Abweichend von dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Druckbehälter 9 durch eine Absaugleitung 26 mit einem Luftansaug kanal 27 im Bereich stromabwärts eines Drosselorganes 28 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine verbunden. Die Absaugleitung 26 kann aber auch an einem stromaufwärtigen Abschnitt des Luftan saugkanals 27 enden. Zwischen dem druckbehälterseitigen und dem saugkanalseitigen Ende der Absaugleitung 26 ist ein Regenerierventil 29 angeordnet, das die Verbindung zwischen dem Luftansaugkanal 27 und dem Druckbehälter 9 steuert. Das Regenerierventil 29 wird von einem bekannten, z. B. elektronischen Steuergerät 18 in Abhängigkeit der Drehzahl und der Last, z. B. dem Saugrohrdruck, der Brennkraft maschine geöffnet oder geschlossen. Durch die direkte Verbindung des Druckbehälters 9 mit dem Luftansaugkanal 27 der Brennkraftmaschine kann ein Teil des im Druckbehälter 9 gespeicherten Brennstoffes der Brennkraftmaschine unmittelbar zugeführt werden. Das für den Druck behälter 9 notwendige Volumen kann auf diese Art und Weise reduziert werden, der Druckbehälter 9 baut kleiner.

Die neue Entlüftungsvorrichtung eignet sich insbesonders um die Be lastung der Umwelt mit im Brennstoff enthaltenen Schadstoffen, ins besondere Kohlenwasserstoffen, die ansonsten mit dem aus dem Brenn stoff eines Brennstofftanks einer gemischverdichtenden fremdgezünde ten oder luftverdichtenden selbstzündenden Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges verdampfenden Anteil in die Atmosphäre gelangen, zu verringern.

Claims

1. Entlüftungsvorrichtung fur einen Brennstofftank einer Brennkraft maschine mit einer Entlüftungsleitung zwischen dem Brennstofftank und einem Speicher, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsvor richtung (4, 7, 9, 8, ,10, 11, 15, 16, 23) als geschlossener Kreis lauf ausgeführt ist.

2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlüftungsvorrichtung (4, 7, 9, 8, 10, 11, 15, 16, 23) Brennstoffdampf verflüssigt wird.

3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsleitung (4) den Brennstofftank (1) mit einer Pum pe (7) verbindet, die wiederum über eine Druckleitung (10) mit einem als Speicher dienenden Druckbehälter (9) verbunden ist, der über eine Rücklaufleitung (15), die ein Absperrventil (16) enthält, mit dem Brennstofftank (1) verbunden ist.

4. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 3 mit einer Absaugleitung, die in einen Luftansaugkanal einer Brennkraftmaschine mündet und von einem Regenerierventil gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugleitung (26) von dem Druckbehälter (9) ausgeht.