DE4132741A1 - Self-contained venting system for motor vehicle fuel tank - pumps vapour from fuel tank into pressure reservoir for condensing back into tank or into inlet manifold - Google Patents
Self-contained venting system for motor vehicle fuel tank - pumps vapour from fuel tank into pressure reservoir for condensing back into tank or into inlet manifoldInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Entlüftungsvorrichtung für einen Brennstofftank einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Haupt anspruchs.The invention relates to a ventilation device for one Fuel tank of an internal combustion engine according to the type of the main demanding
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. The state of equilibrium between that stored in the fuel tank th liquid fuel and the remaining volume of the fuel filling tank, vaporous portion of the fuel by the sum of the partial pressures in the vaporous portion of the Determined fuel existing substances. The partial pressures of the one individual fabrics depend solely on their type and temperature maturity. The vapor pressure of the fuel corresponds to the sum of the Partial pressures that occur in the vaporous portion of the fuel substances. At a temperature of a commercial burner material for mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines For example, the steam pressure can be 40 ° C. depending on the zu composition of the fuel can reach values of up to 1.9 bar. The emerging fuel vapors escape through the resulting Overpressure inside the fuel tank from leaks in the Fuel tanks and lead to health damage and a he considerable pollution of the environment with contained in the fuel vapor Hydrocarbons.
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.From DE-PS 33 46 103 A1 there is already a ventilation device for a fuel tank of a motor vehicle known that a vent line has the fuel tank via a fuel steam filter, usually an activated carbon filter, with the atmosphere det. An escape of the carbon water molecules into the atmosphere should be prevented by storing in the fuel vapor filter. To regenerate the filter, it is connected via a suction line connected to an intake system of the internal combustion engine, so that at lau fender internal combustion engine air flows through the filter, which the Koh Hydrogen absorbs and the internal combustion engine for combustion feeds.
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.An activated carbon filter of acceptable size can only be a relatively ge store the amount of hydrocarbons. If the proportion exceeds the hydrocarbons from the fuel tank Fuel vapor volume the maximum storage volume of the filter, see above this overflows and the hydrocarbons get in unhindered the atmosphere.
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.The available for a fuel vapor filter in a motor vehicle supply space is limited, so that the storage capacity be Known venting devices are not sufficient to withstand high Reliable fuel vapor volume released outside temperatures filter. Furthermore, the filter is through the suction line with the Atmosphere, so that under unfavorable conditions low Quantities of fuel vapor enter the atmosphere unfiltered.
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.The ventilation device according to the invention for a fuel tank an internal combustion engine with the characteristic features of The main claim has the advantage that even that Leaving the smallest quantities of vaporous fuel even under un favorable conditions such as high ambient temperature is reliably avoided. By the opposite venting device state of the art larger storage capacity and that Lack of filters that can help maintain their effectiveness need to regenerate, will leak unfiltered distillate Vapor and hydrocarbons into the atmosphere also after long effective, uninterrupted operation.
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.The features listed in the subclaims are advantageous Adherent training and improvements in the main claim given ventilation device possible. By connecting one Pressure vessel with an intake manifold channel of an internal combustion engine can the size of the pressure vessel can be reduced.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are simplified in the drawing shown and explained in more detail in the following description. It shows
Fig. 1 einen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispie les einer erfindungsgemäß ausgebildeten Entlüftungsvorrichtung, Fig. 2 einen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispieles einer er findungsgemäß ausgebildeten Entlüftungsvorrichtung. Fig. 1 is a circuit diagram of a first Ausführungsbeispie les a ventilation device designed according to the invention, Fig. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of a ventilation device designed according to the invention.
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.The drawing shows in Fig. 1 of the drawing a first embodiment example of a ventilation device for a fuel tank of an internal combustion engine with a fuel tank 1 partially filled with a fuel supply system. The fuel tank 1 is filled via a filler neck 2 and supplies a mixture preparation device, not shown, of an internal combustion engine with fuel via a fuel supply line 3 . A vent line 4 , which starts from a part of the fuel tank 1 , in which vaporous parts of the fuel preferably collect, connects the suction side of a pump 7 to the fuel tank 1 . In the vent line 4 between the suction side of the pump 7 and the fuel tank 1 is a z. B. arranged against a spring in the direction of the pump 7 , the first check valve 8 .
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.A serving as a storage pressure vessel 9 is connected to the pressure side of the pump 7 via a pressure line 10 in which a second, for. B. against a spring in the direction of the pressure vessel 9 opening check valve 11 is arranged. The pressure vessel 9 is connected via a return line 15 to the fuel tank 1 , which, for. B. contains electromagnetically actuated shut-off valve 16 . The position of the shut-off valve 16 is connected to a power source 17 , e.g. B. electronic control unit 18 controlled according to the temperature and level of the fuel tank 1 .
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.The pressure prevailing in the fuel tank 1 temperature or the pressure is controlled by a electrically connected to the controller 18 measuring element 21, z. B. determines a temperature sensor or a pressure transducer, while the level of the fuel tank 1, eg by an electrically connected also to the control unit 18 encoder 22nd B. a float attached to a potentiometer is measured. In the return line 15 there is a throttle point 23 in the downstream direction of the shut-off valve 16 .
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.At the phase boundary layer between liquid and vaporous fuel marked by a triangle in the fuel tank of the drawing, the liquid phase changes to the vaporous phase at the values corresponding to the vapor pressure curve and enriches the space above the liquid phase with fuel vapor. A commercially available fuel for a known, for example ge mixture-compressing spark-ignition internal combustion engine may contain portions whose saturation temperature is below 40 ° C, which are thus already completely evaporated ver at a fuel temperature of 40 ° C. The vapor pressure of the fuel corresponds to the sum of the partial pressures of the vaporous portions of the fuel. At a fuel temperature of e.g. B. 40 ° C, the vapor pressure of a fuel used for a known, for example, mixture-compressing spark-ignition internal combustion engine values up to 1.9 bar, that is, above the standard pressure of 1.013 bar. As the temperature rises or the ambient pressure drops, the evaporation rate increases until an equilibrium is reached again. The fuel vapor, if it emerges from the fuel tank 1 into the atmosphere, represents a considerable danger to the environment and, in particular when inhaled, to human health.
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. In order to reduce these risks, the fuel vapor is sucked off with the pump 7 through the ventilation line 4 from the fuel tank 1 , compressed and conveyed into the pressure vessel 9 . By compression to a higher pressure level with the temperature remaining almost the same, the vaporized fuel liquefies. By the first check valve 8 , which opens automatically from a certain pressure in the direction of the pump 7 , a minimum pressure is maintained on the suction side, which ensures that the pump 7 does not drop the pressure inside the fuel tank 1 below a predetermined value, for. B. lowers the ambient pressure. The second, arranged between the pump 7 and the pressure vessel 9 check valve 11 prevents the compressed fuel from flowing back in the direction of the fuel tank 1 when the pump-side pressure at the check valve 11 is lower than the pressure vessel-side pressure and opens in the direction of the pressure vessel 9 when the Delivery pressure of the pump 7 is higher than the opening pressure of the shut-off valve 11 .
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.The shut-off valve 16 arranged in the return line 15 is controlled by the control unit 18 , which generates the activation pulses for opening or closing in accordance with the fill level and the temperature or the pressure in the fuel tank 1 . If the fuel tank is completely filled, for example, or is the temperature, which is a measure of the pressure prevailing in the fuel tank 1 , above a certain value, the shut-off valve 16 is not opened. The shut-off valve 16 opens only when the temperature falls below a certain temperature or a certain pressure in the fuel tank and the fill level allows the liquefied fuel vapor to flow back from the pressure vessel 9 into the fuel tank 1 . In the throttle 23 , the fuel flowing back is expanded to the pressure prevailing in the fuel tank.
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.In a second embodiment of the venting device shown in FIG. 2 of the drawing, the components that are the same and function in the same way as the first embodiment according to FIG. 1 of the drawing are identified by the same reference numerals. Deviating from the first embodiment, the pressure vessel 9 is connected by a suction line 26 to an air intake duct 27 in the region downstream of a throttle element 28 of an internal combustion engine, not shown. The suction line 26 can also end at an upstream section of the Luftan suction channel 27 . A regeneration valve 29 , which controls the connection between the air intake duct 27 and the pressure container 9 , is arranged between the end of the suction line 26 on the pressure container side and the suction duct side. The regeneration valve 29 is of a known, for. B. electronic control unit 18 depending on the speed and the load, for. B. the intake manifold pressure, the internal combustion engine opened or closed. Due to the direct connection of the pressure container 9 to the air intake duct 27 of the internal combustion engine, part of the fuel stored in the pressure container 9 can be fed directly to the internal combustion engine. The container for the pressure necessary volume 9 can be reduced in this manner, the pressure vessel 9 builds smaller.
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.The new venting device is particularly suitable for the Be pollution of the environment with pollutants contained in the fuel, ins special hydrocarbons that otherwise come from the distillate material of a fuel tank of a mixture compression ignition ten or air-compressing self-igniting internal combustion engine one Motor vehicle evaporating portion get into the atmosphere reduce.
Claims (4)
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| DE19914132741 DE4132741A1 (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Self-contained venting system for motor vehicle fuel tank - pumps vapour from fuel tank into pressure reservoir for condensing back into tank or into inlet manifold |
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Publications (1)
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| DE19914132741 Withdrawn DE4132741A1 (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Self-contained venting system for motor vehicle fuel tank - pumps vapour from fuel tank into pressure reservoir for condensing back into tank or into inlet manifold |
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