DE69400243T2

DE69400243T2 - Vorrichtung zur rückgewinnung von dämpfen, welche aus dem kraftstofftank eines kraftfahrzeuges austreten

Info

Publication number: DE69400243T2
Application number: DE69400243T
Authority: DE
Inventors: Francois Brun; Francis Tarroux
Original assignee: Siemens Automotive SA
Current assignee: Continental Automotive France SAS
Priority date: 1993-01-19
Filing date: 1994-01-10
Publication date: 1996-12-19
Anticipated expiration: 2014-01-11
Also published as: ES2088317T3; FR2700506A1; WO1994016915A1; KR100289454B1; JPH07505203A; DE69400243D1; EP0630330B1; US5562757A; FR2700506B1; JP3609086B2; EP0630330A1; KR950700832A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Dämpfen, die aus dem Kraftstofftank eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges austreten, und insbesondere eine derartige Vorrichtung, die es erlaubt, ihre Dichtheit zu prüfen.
Moderne Kraftfahrzeuge werden derzeit mit Vorrichtungen ausgerüstet, die verhindern, daß im Tank erzeugte Kraftstoffdämpfe in die Atmosphäre gelangen, um die Belastung der Atmosphäre mit Kohlenwasserstoff einzuschränken. Zu diesem Zweck verwendet man einen mit dem Kraftstofftank verbundenen Filtereinsatz, in dem die Kohlenwasserstoffe, die in den aus dem Kraftstofftank austretenden Dämpfen enthalten sind, durch eine oder mehrere Aktivkohlenschichten von der Luft abgeschieden werden. Um eine Sättigung des Filtereinsatzes zu verhindern, regeneriert man ihn durch periodische Spülung mit atmosphärischer Luft, die in den Einsatz über eine Belüftungsöffnung unter der Wirkung eines Unterdrucks angesaugt wird, der an eine dritte Öffnung angelegt wird, welche mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine über ein Magnetventil zur Steuerung der Spülung verbunden ist.
Gewisse Bestimmungen und insbesondere die Bestimmungen der kalifornischen Behörde CARB verlangen, daß die Funktion einer derartigen Vorrichtung geprüft werden kann, damit ein Fehlverhalten wie z.B. ein Fehler in der Dichtheit der Vorrichtung dem Fahrer des Fahrzeugs signalisiert wird.
Man kennt aus dem Stand der Technik, beispielsweise der französischen Patentschrift 2 635 823, eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Kraftstoffdämpfen, bestehend aus einem Kraftstofftank, einem Filtereinsatz, der durch eine erste Leitung mit dem Tank und durch eine zweite Leitung mit einem Spülmagnetventil verbunden ist, das den Einsatz mit dem Unterdruck in Verbindung setzt, welcher in dem Saugrohr des Motors herrscht; in dieser diagnostiziert man das Fehlen von Leckagen in dem Kreis durch Messen des Unterdrucks, der sich in dem Tank während eines Spülvorgangs bildet. Man kennt ferner aus der deutschen Patentschrift DE 40 03 751 eine derartige Vorrichtung, bei der der Filtereinsatz an seiner Belüftungsöffnung mit einem Sperrventil versehen ist, mit dem sich die Vorrichtung gegenüber der Umgebungsluft isolieren läßt, um noch schwächere Leckagen diagnostizieren zu können. Indessen haben derartige Vorrichtungen den Nachteil, daß sie während der Prüfung der Dichtheit des Kreises dem Saugrohr des Motors ein Gemisch von Kraftstoffdämpfen zuführen, das die Funktionsweise der Regelvorrichtungen zum Regeln des dem Motor zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemisches stören kann. Tatsächlich erhöht die Zuführung von mit Kohlenstoff stark angereicherten Dämpfen, wie dies der Fall ist, wenn sich der Einsatz nahe seiner Sättigung befindet, die Kohlenstoffanreicherung des der Brennkammer zugeführten Gemisches und führt somit entweder zu einer erhöhten Verschmutzung oder, im Falle von Zuführanlagen mit geschlossenem Kreis bezüglich der Anreicherung des Gemisches, zu einer erheblichen Verringerung der Menge des eingespritzten Kraftstoffes. Wenn in diesem Fall am Ende des Prüfvorgangs keine Dämpfe zugeführt werden, führt dies zu einem zu mageren Gemisch, das für das Betriebsverhalten schädliche Fehlzündungen und Motorklopfen hervorrufen kann.
Die vorliegende Erfindung hat somit zum Ziel, eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Kohlenstoffdämpfen zu schaffen, die es erlaubt, eine Prüfung der Dichtheit der Vorrichtung durchzuführen, ohne die Nachteile des Standes der Technik zu besitzen.
Man erreicht diese Ziele der Erfindung sowie weitere Ziele, die im Verlauf der Beschreibung deutlich werden, mit einer Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Dämpfen, die aus dem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges austreten, mit einem Einsatz zur Wiedergewinnung der Dämpfe durch Filtrierung mit einer Ablaßöffnung, einer Einlaßöffnung, die mit dem Kraftstofftank verbunden ist, einer Belüftungsöffnung zum Absaugen der gefilterten Dämpfe in die Atmosphäre, einem Magnetventil zur Steuerung der Sülung des Einsatzes, das verbunden ist durch eine erste Öffnung mit dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine und durch eine zweite Öffnung mit der Ablaßöffnung des Einsatzes durch eine Ablaßleitung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist diese Vorrichtung Mittel auf, die eine wahlweise Verbindung der Belüftungsöffnung des Einsatzes mit der Atmosphäre oder mit der zweiten Öffnung des Magnetventils erlaubt, um in der Vorrichtung einen kontrollierten Unterdruck herzustellen, ohne die Regelung des dem Motor zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemisches zu stören.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die Mittel, die eine wahlweise Verbindung der Belüftungsöffnung des Einsatzes mit der Atmosphäre oder mit der zweiten Öffnung des Spülmagnetventils erlauben, von einem pneumatischen Dreiwegeventil gebildet.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die Mittel, die eine wahlweise Verbindung der Belüftungsöffnung des Einsatzes mit der Atmosphäre oder mit der zweiten Öffnung des Spülmagnetventils erlauben, von einem Vierwegeventil gebildet, das in der Ruhestellung gleichzeitig die zweite Öffnung des Magnetventils mit der Ablaßöffnung des Einsatzes und die Entlüftungsöffnung mit der Atmosphäre verbindet bzw. das in der Arbeitsstellung die zweite Öffnung mit der Entlüftungsöffnung verbindet und gleichzeitig die Leitung verschließt.
Weitere Merkmale und Vorteile des Kreises gemäß der Erfindung ergeben sich beim Lesen der folgenden Beschreibung und beim Prüfen der beigefügten Zeichnung, in welcher
Fig. 1 ein Schema eines ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 2 ein Schema einer Abwandlung der Vorrichtung der Fig. 1 darstellt und
Fig. 3 ein Schema eines bevorzugten zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellt.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Kraftstofftank 1 dargestellt ist, der mit einem Filtereinsatz 3 durch eine Leitung verbunden ist, welche in einer Einlaßöffnung 32 des Einsatzes mündet. Ein Druckfühler 4 ist von der Leitung zwischen dem Tank und dem Einsatz abgezweigt. Die Ablaßöffnung 31 des Einsatzes ist mit einer Öffnung 51 eines Ablaßmagnetventils 5 durch eine Leitung 3B verbunden. Die zweite Öffnung 50 des Magnetventils 5 ist mit dem Saugrohr 2 einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) verbunden. Die Belüftungsöffnung 33 des Einsatzes ist durch eine Leitung 3A mit einer ersten Öffnung eines Dreiwege-Zweistellungs-Ventils 6 verbunden. In der Ruhestellung stellt das Ventil 6 eine Verbindung zwischen dieser ersten Öffnung und einer zur umgebenden Atmosphäre offenen zweiten Öffnung her, während es die dritte Öffnung verschließt. Diese dritte Öffnung ist durch eine Leitung 6A mit der Leitung 3B an einem Punkt verbunden, der sich zwischen der Ablaßöffnung 31 des Einsatzes und der Öffnung 51 des Ablaßmagnetventils 5 befindet. Die Elektromagnete zum Betätigen des Magnetventils und des Ventils 6 sind elektrisch mit einem Steuercomputer 8 verbunden, der dazu dient, sie mit den entsprechenden Steuersignalen zu versorgen. Der Steuercomputer 8 ist ferner mit dem Druckfühler 4 durch eine elektrische Verbindung verbunden, durch die er den vom Fühler gemessenen Druckwert empfangen kann.
Im Anfangszustand der Vorrichtung ist das Magnetventil 5 geschlossen, und das Ventil 6 befindet sich in seiner Ruhestellung. Wenn eine Prüfung der Dichtheit der Vorrichtung durchgeführt werden soll, steuert der Computer 8 die Umschaltung des Ventils 6 aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung, was die Belüftungsöffnung 33 des Einsatzes über die Leitungen 3A und 6A mit der Leitung 3B verbindet. Der Computer 8 öffnet dann das Ablaßmagnetventil 5, so däß der im Ansaugrohr 2 des Motors herrschende Unterdruck auf den Einsatz 3 und den Tank 1 übertragen wird. Dieser Unterdruck wird dann von dem Fühler 4 gemessen, der dann dessen Wert an den Rechner 8 weiterleitet Wenn dieser einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet, schließt der Computer 8 das Magnetventil 5, was die gesamte Vorrichtung sowohl gegenüber der Unterdruckquelle wie auch dem atmosphärischen Druck isoliert. Es genügt dann - wie dies im Stand der Technik bekannt ist -, die Entwicklung des Drucks in der Vorrichtung in Abhängigkeit von der Zeit zu überwachen, um beispielsweise eine eventuelle Leckage der Vorrichtung diagnostizieren zu können.
Es ist darauf hinzuweisen, däß bei der Entwicklung des Unterdrucks in der Vorrichtung die zum Saugrohr 2 gesaugten Gase in im wesentlichen gleichen Mengen aus der Ablaßöffnung 31 und der Belüftungsöffnung 33 kommen. Da die aus der Belüftungsöffnung 33 kommenden Gase den Filtereinsatz durchströmt haben, wurden sie ihres Gehaltes an Kohlenwasserstoffen "beraubt". Aufgrund dieses Sachverhaltes ist der Kohlenstoffgehalt der in das Saugrohr des Motors gesaugten Gase erheblich reduziert, was somit die Störungen verringert, die an den Vorrichtungen zum Regeln der Anreicherung des Brennstoffgemisches auftreten können.
Es wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 eine Abwandlung der Vorrichtung der Fig. 1 beschrieben. In der folgenden Beschreibung entsprechen die aus der Fig. 1 genommenen Bezugsziffern gleichen oder ähnlichen Teilen.
Aus der Fig. 2 geht hervor, däß die Verbindung zwischen der das Ventil 6 verlassenden Leitung 6A und der Leitung 3B, die die Ablaßöffnung 31 des Einsatzes mit der Öffnung 51 des Ablaßmagnetventils 5 verbindet, nun durch ein zweites pneumatisches Dreiwege-Zweistellungs-Ventil 7 verwirklicht ist. Dieses Ventil 7 verbindet in der Ruhestellung die Öffnung 51 des Ablaßmagnetventils 5 mit der Leitung 3B, die aus der Ablaßöffnung 31 austritt, während es das dem ersten Ventil 6 entgegengesetzte Ende der Leitung 6A verschließt. In der Arbeitsstellung verbindet das Ventil 7 die Öffnung 51 des Ablaßmagnetventils 5 mit dem dem ersten Ventil 6 entgegengesetzten Ende der Leitung 6A, während es das der Ablaßöffnung 31 des Einsatzes gegenüberliegende Ende der Leitung 3B verschließt. Der Elektromagnet zur Steuerung des Ventils 7 ist elektrisch mit dem Computer 8 verbunden.
Im Anfangszustand der Vorrichtung ist das Magnetventil 5 geschlossen, und die Ventile 6 und 7 befinden sich in ihrer Ruhestellung. Wenn eine Prüfung der Dichtheit der Vorrichtung durchgeführt werden soll, schaltet der Computer 8 das Ventil 6 aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung um, was die Belüftungsöffnung 33 des Einsatzes über die Leitungen 3A und 6A mit dem Ventil 7 verbindet. Der Computer 8 schaltet gleichzeitig das Ventil 7 aus seiner Ruhestellung in die Arbeitsstellung um, was die Leitung 6A mit der Öffnung 51 des Magnetventils 5 verbindet und die Leitung 3B verschließt. Der Computer 8 öffnet dann das Ablaßmagnet ventil 5, so däß sich der in dem Ansaugrohr 2 des Motors herrschende Unterdruck auf den Einsatz und den Tank 1 übertragen wird. Wie ersichtlich, bildet sich der Unterdruck in der Vorrichtung ausschließlich über die Leitungen 3A und 6A, die in der Belüftungsöffnung 33 mündet, mit der Folge, däß die in das Saugrohr 2 des Motors gesaugten Gase von Kraftstoffdämpfen befreite Gase sind. Dieser Unterdruck wird nun von dem Fühler 4 gemessen, der dessen Wert an den Computer 8 weitergibt. Wenn dieser einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet, schließt der Computer 8 das Magnetventil 5, wodurch die Gesamtheit der Vorrichtung gegenüber der Unterdruckquelle wie auch gegenüber dem Atmosphärendurch isoliert wird. Das Prüfverfahren setzt sich dann - wie oben in Verbindung mit der Fig. 1 beschrieben - fort.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Druckfühler 4 nun mit der Leitung 3B zwischen dem Ventil 7 und der Ablaßöffnung 31 verbunden. Diese Anordnung hat den Vorteil, eine zuverlässigere Druckmessung zu ermöglichen, wobei Druckschwankungen ausgeschaltet werden, die von den Bewegungen des Kraftstoffes im Tank, insbesondere wenn dieser voll ist, hervorgerufen werden können. Diese Anordnung hat ferner den Vorteil, den von dem Fühler gemessenen Unterdruck zu filtern. Da die Leitung 3B von dem Ventil 7 verschlossen wird, entwickelt sich in der Tat der von dem Fühler gemessene Unterdruck über den Futereinsatz, dessen Kapazität und durch die Aktivkohleschichten bewirkte Drosselung sich wie ein Niederpaßfilter verhalten.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 beschrieben wird, wurden die Funktionen der Ventile 6 und 7 in einem pneumatischen Vierwege-Zweistellungs-Ventil 6' vereinigt. Dieses Vierwegeventil 6' verbindet in der Ruhestellung das der Ablaßöffnung 31 des Filtereinsatzes gegenüberliegende Ende der Leitung 3B mit der Öffnung 51 des Ablaßmagnetventils 5 über zwei seiner Wege einerseits und das der Belüftungsöffnung 33 des Filtereinsatzes gegenüberliegende Ende der Leitung 3A mit der Atmosphäre über seine beiden anderen Wege andererseits. In der Arbeitsstellung verbindet das Ventil 6' das der Belüftungsöffnung 33 gegenüberliegende Ende der Leitung 3A des Filtereinsatzes mit der Öffnung 51 des Ablaßmagnetventils 5 und verschließt die beiden anderen Wege, insbesondere das der Ablaßöffnung 31 des Filtereinsatzes gegenüberliegende Ende der Leitung 3B. Der Elektromagnet zur Steuerung des Ventils 6' ist elektrisch mit dem Computer 8 verbunden.
Wie ersichtlich, verstellt der Computer 8 während einer Prüfung der Dichtheit der Vorrichtung das Ventil 6' in seiner Arbeitsstellung und öffnet dann das Magnetventil 5. Der Unterdruck des Ansaugrohres bildet sich dann in der Vorrichtung über die Leitung 3A aus, die mit der Belüftungsöffnung 33 des Filtereinsatzes verbunden ist. Wie vorher sind die in das Ansaugrohr gesaugten Gase frei von Kraftstoffdämpfen. Da die Leitung 3B von dem Ventil 6' verschlossen wird, hat der von dem Fühler 4 gemessene Unterdruck die gleichen vorteilhaften Eigenschaften wie die anhand der Fig. 2 beschriebenen. Beim Schließen des Magnetventils 5, das von dem Computer ausgelöst wird, wenn der Unterdruck eine vorgegebene Schwelle erreicht, steht die Gesamtheit der Vorrichtung zwischen dem Magnetventil 5 und dem Tank unter Unterdruck und ist gegenüber dem Atmosphärendruck isoliert. Die Überwachung des Drucks in der Vorrichtung erlaubt dann in klassischer Weise den Schluß, däß es keine Leckage gibt, wenn er stabil bleibt.
Mit einer derartigen Vorrichtung lassen sich somit die Ziele der Erfindung erreichen, wobei sie lediglich ein einziges Ventil und als Folge nur einen einzigen Steuerausgang des Computers erfordert, was sie besonders wirtschaftlich macht.

Claims

1. Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Dämpfen, die aus dem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges austreten, mit:

einem Einsatz zur Wiedergewinnung der Dämpfe durch Filtrierung (3) mit:

- einer Ablaßöffnung (31)

- einer Einlaßöffnung (32), die mit dem Kraftstofftank (1) verbunden ist

- einer Belüftungsöffnung (33) zum Absaugen der gefilterten Dämpfe in die Atmosphäre einem Magnetventil (5) zur Steuerung der Spülung des Einsatzes, das verbunden ist

- durch eine erste Öffnung (50) mit dem Saugrohr (2) einer Brennkraftmaschine und

- durch eine zweite Öffnung (51) mit der Ablaßöffnung (31) des Einsatzes durch eine Ablaßleitung (3B),

wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, däß sie Mittel (6,6') aufweist, die eine wahlweise Verbindung der Belüftungsöffnung (33) des Einsatzes mit der Atmosphäre oder mit der zweiten Öffnung (51) des Magnetventils (5) erlaubt, um in der Vorrichtung einen kontrollierten Unterdruck herzustellen, ohne die Regelung des dem Motor zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemisches zu stören.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, däß die Mittel (6,6') von einem ersten Dreiwege-Ventil (6) gebildet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, däß ein Unterdruckfühler (4) an der den Einsatz mit dem Tank verbindenden Leitung angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, däß sie ferner ein zweites Dreiwegeventil (7) aufweist, das die zweite Öffnung (51) des Magnetventils (5)

in der Ruhestellung mit der Ablaßöffnung (31) des Einsatzes durch die Ablaßleitung (3B) verbindet bzw.

in der Arbeitsstellung mit der Belüftungsöffnung (33) über das Ventil (6) verbindet und gleichzeitig die Leitung (3B) verschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, däß die Mittel (6,6') von einem Vierwegeventil (6') gebildet werden,

das in der Ruhestellung gleichzeitig die zweite Öffnung (51) des Magnetventils (5) mit der Ablaßöffnung (31) des Einsatzes und die Belüftungsöffnung (33) mit der Atmosphäre verbindet bzw.

das in der Arbeitsstellung die zweite Öffnung (51) mit der Belüftungsöffnung (33) verbindet und gleichzeitig die Leitung (3B) verschließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, däß der Unterdruckfühler (4) an der den Einsatz (3) mit dem Ventil (6',7) verbindenden Leitung (3B) angeschlossen ist.