DE4204741C2

DE4204741C2 - Filterbüchse

Info

Publication number: DE4204741C2
Application number: DE4204741A
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi Sekine
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1991-02-18
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2012-02-18
Also published as: DE4204741A1; US5174265A; JP2534462Y2; GB2252792A; GB9202106D0; JPH04105954U; GB2252792B

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterbüchse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Diese Filterbüchse verhindert, daß im Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs entstehender Kraft stoffdampf in die Atmosphäre entweicht. Sie betrifft insbe sondere eine Filterbüchse, die auch in einem Falle, wo die Kraftstoffdampfmenge beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs das Adsorptionsvermögen der Filterbüchse übersteigt, das Entwei chen des Kraftstoffdampfs in die Atmosphäre verhindert.

Kraftstoff für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug ist im allgemeinen leichtflüchtig, so daß er in einem Kraftstofftank unter Wärmeeinwirkung vom Motor und von anderen Teilen des Kraftfahrzeugs aus während der Fahrt des Fahrzeugs oder beim Stillstand nach der Fahrt verdunstet. Wenn der Kraftstoff dampf in die Atmosphäre entweicht, wird die umgebende Luft mit Kohlenwasserstoffen verunreinigt, die in dem Kraftstoff enthalten sind.

Daher wurde bisher eine Filterbüchse gemäß der JP-A-53451/1986 verwendet, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, um das Entweichen des Kraftstoffdampfs in die Atmosphäre zu verhindern und den ver dunsteten Kraftstoff zurückzuführen.

Bei diesem bekannten Verfahren strömt Kraftstoffdampf, der in einem Kraftstofftank 3 nach dem Anhalten eines Kraftfahrzeugs entsteht, durch ein Belüftungsrohr 8 und ein in einer Filter büchse 1 enthaltener Adsorber 2 und kommt über ein Entlüf tungsrohr 15 in Verbindung mit der Atmosphäre. Dabei wird die Kraftstoffkomponente des Kraftstoffdampfs an dem Adsorber 2 adsorbiert und nur gereinigte Luft in die Atmosphäre abgege ben.

Ferner entsteht während der Fahrt des Fahrzeugs durch das Öffnen eines Drosselventils 5 ein Unterdruck im Ansaugkrümmer 4 des Motors, und der an dem Adsorber 2 adsorbierte Kraft stoff verdunstet und wird aufgrund des Unterdrucks durch ein Ansaugrohr 9 in den Ansaugkrümmer 4 zurückgeführt, um sich mit dem Fahrzeugkraftstoff zu mischen. In der Mitte des Be lüftungsrohrs 8 sind parallel ein erstes Rückschlagventil 13a, das zur Druckentlastung geöffnet wird, wenn der Druck im oberen Raum des Kraftstofftanks 3 einen vorgegebenen Wert übersteigt, und ein zweites Rückschlagventil 13b eingesetzt, das zum Anlegen des Atmosphärendrucks geöffnet wird, wenn der Druck im oberen Raum auf einen vorgegebenen Wert abgefallen ist. Bekannt ist auch, daß in einem Falle, wo der Kraftstoff einen niedrigen Dampfdruck hat und leicht verdunstet, das er ste Rückschlagventil 13a das Belüftungsrohr 8 absperrt und dadurch verhindert, daß Kraftstoffdampf durch Überlastung des Adsorbers 2 verloren geht (vgl. JP-A-53 451/1986).

Bei dem bekannten Verfahren wird im Prinzip der Kraftstoff dampf bei Stillstand des Kraftfahrzeugs adsorbiert und wäh rend der Fahrt zurückgeführt. Durch Hitze- und Schwingungs einflüsse verdunstet der Kraftstoff während der Fahrt stärker als bei Stillstand. Während der Fahrt wird jedoch der Kraft stoff durch das Ansaugrohr 9 zurückgeführt, mit dem Ergebnis, daß er anscheinend vollständig rezirkuliert wird.

In den letzten Jahren haben sich jedoch durch das Hinzukommen des Turbokompressors, die Einführung eines auf elektronischer Regelung basierenden Kraftstoffeinspritzsystems usw. die Lei stungsfähigkeit und die Antriebsleistung von Kraftfahr zeugmotoren erhöht, während die Umgebungstemperaturen der Mo toren angestiegen sind. Dies läuft auf eine Erhöhung der Kraftstofftemperatur während der Fahrt hinaus, und die Kraft stoffverdunstung nimmt zu. Besonders bei schneller Fahrt ent steht eine Situation, wo das Rückschlagventil 13a fast stän dig geöffnet bleibt, so daß der Kraftstoff nicht vollständig zurückgeführt werden kann, und wo das Adsorptionsvermögen des Adsorbers 2 überschritten und daher der Kraftstoff in die At mosphäre abgegeben wird.

Um diese Situation zu verbessern, hat man erwogen, die Rück führungskapazität der Filterbüchse durch Erweiterung des An saugrohrs 9 zu erhöhen. Bei einer Erweiterung des Ansaugrohrs 9 wird jedoch bei Leerlauf des Motors und bei langsamer Fahrt des Fahrzeugs das Kraftstoff-Luft-Gemisch für den Motor zu mager. Ferner ist die Vergrößerung der Kapazität der Filter büchse räumlich ungünstig und kostspielig. Ein weiteres Pro blem ist, daß die Adsorption des Kraftstoffs nach langdauern der Fahrt mit hoher Geschwindigkeit nicht fortgesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß durch die Bereitstellung einer Filterbüchse Kraftstoffdämpfe bei schneller Fahrt usw. dem Motor wieder vollständig zugeführt werden und keinen nachteiligen Einfluß auf das Kraftstoff-Luft-Gemisch des Motors haben.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Filterbüchse zur Adsorption von Kraftstoffdampf geschaffen, der in einem an einem Kraftfahrzeug montierten Kraftstofftank entsteht; mit einem in der Filterbüchse enthaltenen Adsorber zur Ad sorption des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffdampf, einem Be lüftungsrohr, das zwischen dem Oberteil des Kraftstofftanks und dem Adsorber angeschlossen ist, einem an die Filterbüchse angeschlossenen Entlüftungsrohr zur Abgabe gereinigter Luft in die Atmosphäre, in das Belüftungsrohr eingesetzten Rück schlagventilvorrichtungen, um zu verhindern, daß der Kraft stoffdampf in den Kraftstofftank zurückströmt, und einem zwi schen dem Oberteil der Filterbüchse und einem Drosselventil angeschlossenen Luftansaugrohr zur Zurückführung des Kraft stoffs in den Ansaugkrümmer eines Motors; eine Verbesserung der Filterbüchse mit einem zu dem Belüftungsrohr parallelen Umgehungsrohr, um die Rückschlagventilvorrichtungen zu umge hen, einem weiteren Entlüftungsrohr, das parallel zu dem erstgenannten Entlüftungsrohr unter der Filterbüchse angeord net ist, um das Ausströmen der Luft aus der Filterbüchse wei ter zu verbessern, einem ersten, in das Umgehungsrohr einge setzten Dreiwegeventil zum automatischen Öffnen eines ersten Anschlusses, wenn ein Unterdruck vom Ansaugkrümmer her an liegt, einem zweiten, in das zusätzliche Entlüftungsrohr ein gesetzten Dreiwegeventil zum automatischen Öffnen eines zwei ten Anschlusses, wenn der Unterdruck vom Ansaugkrümmer her anliegt, und einem zwischen dem ersten und dem zweiten An schluß und einem in Strömungsrichtung vor dem Drosselventil liegenden Teil des Ansaugkrümmers angeschlossenen Unterdruck rohr, das während der Fahrt des Fahrzeugs eine verstärkte An saugung des Kraftstoffdampfs in den Motor bewirkt, um den im Kraftstofftank entstandenen Kraftstoffdampf wirksam zu adsor bieren und sein Entweichen in die Atmosphäre weitgehend zu verhindern.

Bei der obigen Konstruktion wird im Stillstand des Kraftfahr zeugs das Umgehungsrohr für die in der Mitte des Belüftungs rohrs angeordneten Rückschlagventilvorrichtungen durch das erste Dreiwegeventil geschlossen gehalten, und der Quer schnitt des zusätzlichen, zur Atmosphäre offenen Entlüftungs rohrs der Filterbüchse wird nicht vergrößert, weil das zweite Dreiwegeventil geschlossen ist. Dementsprechend ist in diesem Zustand die erfindungsgemäße Filterbüchse der Funktion nach identisch mit der bekannten, in Fig. 3 dargestellten Filter büchse, und der im Kraftstofftank entstandene Kraftstoffdampf wird von der Filterbüchse adsorbiert, vorausgesetzt daß sein Druck größer oder gleich dem Solldruck der Rückschlag ventilvorrichtungen ist.

Andererseits sind während der Fahrt des Kraftfahrzeugs das erste Dreiwegeventil zum Öffnen des Umgehungsrohrs für die in der Mitte des Belüftungsrohrs angeordneten Rückschlagventil vorrichtungen sowie das zweite Dreiwegeventil zur Quer schnittsvergrößerung des zusätzlichen Entlüftungsrohrs der Filterbüchse durch den vom Ansaugsystem des Motors her anlie genden Unterdruck beide geöffnet. Daher werden das erste und das zweite Rückschlagventil durch das Umgehungsrohr über brückt und unwirksam gemacht, und der Querschnitt des zu sätzlichen Entlüftungsrohrs wird vergrößert. In diesem Zu stand bietet das Belüftungsrohr keinen Widerstand, so daß der Druck im Kraftstofftank abfällt und der Kraftstoffdampf stär ker in die Filterbüchse einströmt als bei Stillstand des Fahrzeugs. Da sich jedoch gleichzeitig der Querschnitt des zusätzlichen Entlüftungsrohrs der Filterbüchse vergrößert, wird eine große Luftmenge in das Ansaugsystem des Motors ein geleitet, während die am Adsorber in der Filterbüchse adsor bierte Kraftstoffkomponente verdunstet. Dementsprechend wird der Querschnitt des zusätzlichen Entlüftungsrohrs nicht nur vergrößert, um dem Ansaugsystem des Motors eine große Luft menge zuzuführen, sondern es wird eine der größeren Luftmenge entsprechende Kraftstoffdampfmenge unter Umgehung der Rück schlagventilvorrichtungen zugeführt. Daher wird das Mi schungsverhältnis für den Motor nicht beeinträchtigt und das Entweichen des Kraftstoffdampfs in die Atmosphäre wird ver hindert, ohne daß er vollständig zurückgeführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Konstruktionsskizze für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Dreiwege ventile und

Fig. 3 eine Darstellung eines bekannten Konstruktionsbei spiels.

Fig. 1 zeigt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfin dung, wobei die dem bekannten, in Fig. 3 dargestellten Ver fahren entsprechenden Bestandteile durch die gleichen Bezug szahlen wie dort bezeichnet sind.

Ein Belüftungsrohr 8 mit einem ersten und einem zweiten darin eingesetzten Rückschlagventil 13a bzw. 13b ist zwischen dem oberen Raum eines Kraftstofftanks 3 und einem in einer Fil terbüchse enthaltenen Adsorber 2 angeschlossen, während zwi schen dem oberen Raum der Filterbüchse 1 und dem An saugkrümmer 4 eines Motors ein Ansaugrohr 9 angeordnet ist. Außerdem ist ein erstes, mit der Atmosphäre verbundenes Ent lüftungsrohr 15 unter der Filterbüchse 1 angeordnet. Die obige Konstruktion ist die gleiche wie bei dem in Fig. 3 dar gestellten bekannten Verfahren.

In der vorliegenden Erfindung ist ein Umgehungsrohr 10 vor handen, welches das erste und das zweite in dem Belüftungs rohr 8 angeordnete Rückschlagventil 13a bzw. 13b überbrückt und in dem ein erstes Wechsel- oder Dreiwegeventil 12a einge setzt ist, während zusätzlich zum ersten Entlüftungsrohr 15 ein zweites Entlüftungsrohr 16 mit einem darin eingesetzten zweiten Wechsel- oder Dreiwegeventil 12b unter der Filter büchse 1 angeordnet ist.

Das erste und das zweite Wechselventil 12a und 12b sind von gleicher Konstruktion. Der Öffnungsquerschnitt des ersten Wechselventils 12a ist jedoch kleiner als der des zweiten Wechselventils 12b, und die Querschnitte dieser Ventile 12a, 12b entsprechen jeweils den Durchmessern des Umgehungsrohrs 10 bzw. des zweiten Entlüftungsrohrs 16. Sowohl das erste als auch das zweite Wechselventil werden durch ein Unterdruckrohr 11 betätigt. Konkret wird, wenn durch den Betrieb des Motors in seinem Ansaugkrümmer 4 ein Unterdruck entsteht, dieser über das Unterdruckrohr 11, welches den Ansaugkrümmer 4 mit dem ersten und dem zweiten Wechselventil 12a, 12b verbindet, an die Wechselventile 12a, 12b angelegt und diese werden geöffnet.

Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung, die das Wechselventil 12a bzw. 12b in dem Zustand zeigt, in dem der Unterdruck nicht anliegt. Eine Membran 22 unterteilt das Wechselventil in zwei Kammern, eine obere und eine untere, und wird normalerweise durch eine Feder 20 nach unten gedrückt, wodurch das ventil seitige Ende des Umgehungsrohrs 10 bzw. des zweiten Entlüf tungsrohrs 16 geschlossen wird. Wenn die durch die Membran 22 abgetrennte obere Kammer vom Unterdruckrohr 11 her einem Un terdruck ausgesetzt wird, hebt oder wölbt sich die Membran 22 gegen die Kraft der Feder 20, wie durch die gestrichelte Li nie in Fig. 2 angedeutet. Folglich wird das ventilseitige En de des Umgehungsrohrs 10 bzw. des zweiten Entlüftungsrohrs 16 geöffnet, und die Teile des Umgehungsrohrs 10 bzw. des zwei ten Entlüftungsrohrs 16, zwischen denen das jeweilige Wech selventil angeordnet ist, kommen miteinander in Verbindung, wie in Fig. 2 dargestellt.

Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entspricht der obigen Beschreibung. Daher sind bei Stillstand des Mo tors, wenn kein Unterdruck an dem ersten und dem zweiten Wechselventil 12a, 12b anliegt, das Umgehungsrohr 10 und das zweite Entlüftungsrohr 16 gesperrt und üben keine Funktion aus. Entsprechend hat das Ausführungsbeispiel im wesentlichen die gleiche Konstruktion wie das in Fig. 3 dargestellte be kannte Beispiel, und der im Kraftstofftank 3 entstandene Kraftstoffdampf passiert das erste und das zweite Rückschlag ventil 13a, 13b und wird an dem Adsorber 2 in der Filter büchse 1 adsorbiert.

Andererseits liegt bei laufendem Motor der Unterdruck über das Unterdruckrohr 11 an dem ersten und dem zweiten Wechsel ventil 12a, 12b an und beide Wechselventile 12a, 12b werden geöffnet, so daß die Verbindung im Umgehungsrohr 10 sowie im Entlüftungsrohr 16 hergestellt wird. Dadurch werden das erste und das zweite Rückschlagventil 13a, 13b überbrückt und es entsteht eine direkte Verbindung zwischen dem oberen Raum des Kraftstofftanks 3 und dem Adsorber 2 in der Filterbüchse 1. Außerdem wird das zweite Entlüftungsrohr 16 geöffnet, um zu sammen mit dem ersten Entlüftungsrohr 15 einen größeren Öff nungsquerschnitt für die Verbindung zwischen dem unteren Raum der Filterbüchse 1 und der Atmosphäre zu erhalten.

Wie oben dargelegt, adsorbiert die erfindungsgemäße Filter büchse bei Stillstand des Motors den Kraftstoffdampf ebenso wie die Filterbüchse in dem bekannten Verfahren. Andererseits wird bei laufendem Motor durch die Filterbüchse eine große Luftmenge zugeführt, um dadurch die Desorption des adsorbier ten Kraftstoffs zu verstärken, während das erste und das zweite Rückschlagventil, die im Belüftungsrohr eingesetzt sind, überbrückt werden, um eine direkte Verbindung zwischen dem Kraftstofftank und der Filterbüchse herzustellen und da durch mehr Kraftstoffdampf zuzuführen, so daß das Mischungs verhältnis für den Motor nicht beeinträchtigt wird. Dadurch kann verhindert werden, daß während der Fahrt des Kraftfahr zeugs die Kraftstoffdampfmenge zu groß wird, so daß der Kraftstoffdampf durch den vom Motor erzeugten Unterdruck un genügend zurückgeführt wird und in die Atmosphäre entweicht.

Claims

1. Filterbüchse zur Adsorption von Kraftstoffdampf, der in einem an einem Kraftfahrzeug montierten Kraftstofftank ent steht, mit einem in der Filterbüchse enthaltenen Adsorber zur Adsorption von Kraftstoff aus dem Kraftstoffdampf, einem zwi schen dem oberen Teil des Kraftstofftanks und dem Adsorber angeschlossenen Belüftungsrohr, einem an die Filterbüchse an geschlossenen Entlüftungsrohr, um gereinigte Luft in die At mosphäre abzugeben, in das Belüftungsrohr eingesetzten Rück schlagventilvorrichtungen, um das Zurückströmen des Kraft stoffdampfs in den Kraftstofftank zu verhindern, und einem zwischen dem oberen Teil der Filterbüchse und einem Drossel ventil angeschlossenen Luftansaugrohr zur Zuführung des Kraftstoffs in den Ansaugkrümmer eines Motors, gekennzeichnet durch
ein zum Belüftungsrohr paralleles Umgehungsrohr zur Über brückung der Rückschlagventilvorrichtungen,
ein zusätzliches, parallel zum erstgenannten Entlüftungsrohr unterhalb der Filterbüchse angebrachtes Entlüftungsrohr, um das Ausströmen der Luft aus der Filterbüchse weiter zu verbessern,
ein erstes, in das Umgehungsrohr eingesetztes Dreiwegeventil zum automatischen Öffnen eines ersten Anschlusses bei An liegen eines Unterdrucks vom Ansaugkrümmer her,
ein zweites, in das zusätzliche Entlüftungsrohr eingesetztes Dreiwegeventil zum automatischen Öffnen eines zweiten An schlusses bei Anliegen des Unterdrucks vom Ansaugkrümmer her und
ein zwischen dem ersten und dem zweiten Abschluß und einem in Strömungsrichtung vor dem Drosselventil gelegenen Teil des Ansaugkrümmers angeschlossenes Unterdruckrohr, das während der Fahrt des Fahrzeugs eine verstärkte Ansaugung des Kraft stoffdampfs in den Motor bewirkt, um den im Kraftstofftank entstandenen Kraftstoffdampf wirksam zu adsorbieren und sein Entweichen in die Atmosphäre weitgehend zu verhindern.

2. Filterbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreiwegeventil ein Membranventil ist.