EP0778920B1 - Pumpvorrichtung für ein brennstoffverdunstungs-rückhaltesystem und brennstoffverdunstungs-rückhaltesystem - Google Patents

Pumpvorrichtung für ein brennstoffverdunstungs-rückhaltesystem und brennstoffverdunstungs-rückhaltesystem Download PDF

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EP0778920B1
EP0778920B1 EP96913460A EP96913460A EP0778920B1 EP 0778920 B1 EP0778920 B1 EP 0778920B1 EP 96913460 A EP96913460 A EP 96913460A EP 96913460 A EP96913460 A EP 96913460A EP 0778920 B1 EP0778920 B1 EP 0778920B1
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EP
European Patent Office
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valve
schutz
corresponds
fuel tank
pumping device
Prior art date
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EP96913460A
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EP0778920A1 (de
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Andreas Blumenstock
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0809—Judging failure of purge control system
    • F02M25/0818—Judging failure of purge control system having means for pressurising the evaporative emission space

Definitions

  • the invention is based on a pumping device for Fuel evaporation retention system or from a fuel evaporation retention system according to the Genus of claim 1 and claim 5, respectively a pump device is already known (WO 94/15090) for leak testing of a fuel evaporation retention system is provided to by means of Pumping a defined volume of air over a Ventilation connection of an adsorption filter Feed the fuel tank to the internal combustion engine so that a pressure increase is caused.
  • Fuel evaporation retention system is pressure tight waited some time after the pressure build-up to in the event of a pressure decrease in the fuel evaporation retention system to conclude a leak, whereby the to Depressurization elapsed a measure of the size of the time There is a leakage opening.
  • This also includes Fuel evaporation retention system a regeneration valve, the between the adsorption filter and an intake pipe Internal combustion engine is provided to by means of Regeneration valve in the adsorption filter cached fuel vapor in the intake pipe initiate.
  • the pump device specified in the prior art has a pump membrane, which alternately drives with Vacuum and ambient pressure is applied.
  • Vacuum is from the running engine Intake pipe of the internal combustion engine via a Vacuum hose removed and a switching valve that for example in the form of an electromagnetic valve is formed, one of the switching valve and the pump membrane limited pumping space supplied to the pumping device.
  • Switching the switching valve is alternately negative pressure and Ambient pressure set in the pump room.
  • the pump membrane moves against the pressure force of a pump spring upwards, whereby Air from a supply line into the pump room opposite flow chamber flows in from the Pump membrane and two shut-off valves, a vacuum valve and a pressure relief valve is completed.
  • shut-off valve remains in an open position to ambient air in an open position for example via one provided on the feed line Ambient air filter in the adsorption filter Initiate regeneration of the same.
  • Providing overpressure for leak testing Pumping device is also known from WO 94/17298, at a blower motor is provided as a pump device. Of the Blower motor is via a line and a check valve to a ventilation connection of the adsorption filter connected. There is still a at the ventilation connection Electromagnetically operated shut-off valve provided that is connected to the line parallel to the blower motor. The shut-off valve takes on when the blower motor is operated Closed position, so that by means of the blower motor Overpressure can be built up in the fuel tank.
  • the pump device according to the invention or the fuel evaporation retention system according to the invention has the other hand Advantage that without major design changes to carry out existing pumping devices, in a simple way to protect the fuel tank from too high negative pressure damaging the fuel tank is possible.
  • Protection valves checked for their functionality be so that the protective valves malfunction immediately What can be determined is damage to the fuel tank due to defective protective valves with very high security excludes.
  • the fuel evaporation retention system 1 further includes a fuel tank 4 to supply the internal combustion engine with fuel and one via a tank line 5 with the fuel tank 4 connected adsorption filter 6.
  • the adsorption filter 6 is with an adsorption medium, especially with activated carbon, filled and via a connecting line 9 with a Regeneration valve 10 connected via a valve line 11 connected to an intake pipe 12 of the internal combustion engine is.
  • the valve line 11 opens, for example, downstream one rotatable in the intake pipe 12 of the internal combustion engine introduced throttle valve 14, in which an air or a fuel-air mixture towards one drawn arrow 15 flows.
  • the internal combustion engine prevails downstream of the throttle valve 14 negative pressure in the intake pipe 12, with the help of open regeneration valve 10 the fuel vapors from the Fuel tank 4 are sucked off.
  • the fuel vapors pass from the fuel tank 4 via the tank line 5 into the adsorption filter 6 and from this into the Connection line 9, ambient air through the Vacuum in the intake pipe 12 via an on the adsorption filter 6 provided ventilation port 17 is sucked so that the fuel temporarily stored in the adsorption filter 6 gets carried away.
  • the in the adsorption filter 6 temporarily stored fuel vapors mix with each other the inflowing via the ventilation connection 17 Ambient air.
  • the fuel vapors enter via the valve line 11 the suction pipe 12 to subsequently in at least one Burn the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the regeneration valve 10 For the leak test of the fuel evaporation retention system 1, the regeneration valve 10 is closed. Then the fuel tank 4 by means of Pump device 2 via the adsorption filter 6 Defined air volume supplied to increase the pressure cause. It takes a long time after the pressure builds up waited for the pressure to change due to a Leakage in the fuel evaporation retention system 1 again has decreased, the time elapsing for the pressure reduction Measure of the size of the fuel evaporation retention system 1 leakage opening occurred. This also known as leakage test of the Evaporative control system 1 enables Leakage openings on the order of less than a millimeter in diameter.
  • the overpressure required for verification purposes is from the Pump device 2 according to the invention provided, the Pumping ambient air, for example via an in or arranged on a housing 18 of the pump device 2 Ambient air filter 27, sucked into a feed line 29 to this then with increased pressure into a delivery line 30 pump.
  • the delivery line 30 is, for example, via a separate line 31 to the ventilation connection 17 of the Adsorption filter 6 connected.
  • the pump device 2 consists of several, functionally separate Individual components put together in the housing 18 are and essentially a shut-off valve 20 and one Include pump part 23.
  • the pump part 23 is for compressing the Ambient air is provided and is made up of the pump membrane 22, a pump plunger 40, and the position of the pump plunger 40 detecting device 60, a pump spring 39 and one of a vacuum valve 24 and a pressure relief valve 25 formed valve assembly together.
  • the device 60 can for example in the form of a known to those skilled in the art so-called reed switch or in the form of an am Pump plunger 40 provided electrical contact or the like.
  • the pump membrane 22 divided the pump part 23 in one in the drawing below the Pump membrane 22 shown pump chamber 33 and in one Above the pump membrane 22 shown pumping chamber 34. Der Delivery chamber 34 is from when the pump is not working Pump membrane 22, the vacuum valve 24 and the Pressure relief valve 25 pressure-tight from the environment completed.
  • the vacuum valve 24 and that Pressure relief valve 25 are designed as one-way valves, so that the vacuum valve 24 only against a restoring force towards the delivery chamber 34 and the pressure relief valve 25 against a restoring force only in the direction of the delivery line 30 opens.
  • the pump part 23 comprises, for example furthermore an electromagnetic drive, for which purpose Drive the pump membrane 22, for example, on the pump plunger 40 magnetic armature 44 is attached by magnetic Forces of one provided with an excitation coil 41 Electromagnets preferably with a relatively high Pump frequency can be moved back and forth.
  • the Shut-off valve 20 is electromagnetic, for example designed to be actuatable and also has one for this purpose magnetic armature made of one magnetic force an excitation coil 42 provided electromagnet movable is.
  • the control of the excitation coils 41, 42, the Device 60 for detecting the position of the pump plunger 40 and the regeneration valve 10 takes place, for example, via electrical lines by means of electronic Control unit 21.
  • shut-off valve 20 remains 20 in the open position shown in the drawing.
  • the shut-off valve 20 can be in the open position Regeneration valve 10 ambient air for regeneration of the Adsorption filter 6 via the on the feed line 29th provided ambient air filter 27 and by a Bypass channel 45 in the delivery line 30 and from this the line 31 and the ventilation connection 17 in the Flow adsorption filter 6.
  • the two valves 24, 25, both of which only open in one direction in which an air flow from the supply line 29 via the delivery chamber 34 to the delivery line 30 takes place in such a way that when the shut-off valve 20 closes as a result of a malfunction, none the negative pressure build-up can damage the fuel tank 4.
  • the shut-off valve 20 which remains permanently in a closed position, for example due to jamming, it must be ensured that the negative pressure prevailing in the fuel tank 4 relative to the atmospheric pressure is always smaller than the amount of a maximum permissible fuel tank negative pressure p TM compared to the atmospheric pressure .
  • the maximum permissible fuel tank negative pressure p TM corresponds to a negative pressure at which a risk to the fuel tank 4 is excluded with certainty.
  • the fuel tank vacuum p TM is approximately 10 to 30 hPa (hecto-Pascal).
  • both valves 24, 25 have a flow cross section A protection that is dimensioned such that in the case of a closed shut-off valve 20 and of an open regeneration valve 10, the sum of the amounts of pressure losses at the valves 24, 25 and the adsorption filter 6 is always smaller than the amount of the maximum permissible fuel tank vacuum P TM of the fuel tank 4, whereby damage to the fuel tank 4 can be excluded with certainty.
  • the flow cross-section A protection of the valves 24, 25 required for this can be determined by an idealized view of the valves 24, 25 as throttling devices which are designed in the form of an orifice. Such orifices are accommodated in a pipeline and cause a defined flow resistance in the flow, which leads to a pressure difference at the orifice or to a pressure loss in the flow. The calculation of such a pressure loss caused by an orifice is known to the person skilled in the art.
  • the regeneration valve 10 in an open position, delivers its maximum possible introduction quantity with the mass flow m ⁇ TEV into the intake pipe 12.
  • a protection ⁇ TEV * A TEV * p TM * p SF p TM 2 / ⁇ - p SF p TM ( ⁇ + 1) / ⁇ ⁇ protection * p a * p TM n * p a 2 / ⁇ - p TM n * p a ( ⁇ + 1) / ⁇
  • p TM the maximum permissible fuel tank vacuum
  • p a the ambient pressure
  • p SF vacuum in the intake manifold 12
  • ⁇ the polytropic exponent of air ( ⁇ 1.4)
  • ⁇ TEV corresponds to the flow rate of the
  • the individual flow cross sections A protection of the valves 24, 25 calculated according to the formula (2) depending on the known flow cross section A TEV of the regeneration valve 10 have such a small flow loss in the flow between the feed line 29 and the delivery line 30 that the pressure loss over the Valves 24, 25 and the adsorption filter 6, which determines the negative pressure in the fuel tank 4, always remain below the maximum permissible fuel tank negative pressure p TM . It is therefore possible to dispense with a vacuum valve on the fuel tank 4 that is otherwise absolutely necessary for safety reasons.
  • the Invention is not based on that in the embodiment described, for example by an electromagnetic Drive driven pump device 2 with a Shut-off valve 20 designed to be electromagnetically actuated limited. It is of course also possible that the State of the art specified, from the vacuum in the intake pipe driven pump device or a pump device in Form of a fan motor or the like to use or their protective valves according to the invention change.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Pumpvorrichtung für ein Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem beziehungsweise von einem Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem nach der Gattung des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 5. Es ist schon eine Pumpvorrichtung bekannt (WO 94/15090), die zur Dichtheitsprüfung eines Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystems vorgesehen ist, um mittels der Pumpvorrichtung ein definiertes Luftvolumen über einen Belüftungsanschluß eines Adsorptionsfilters einem Brennstofftank der Brennkraftmaschine zuzuführen, so daß eine Druckerhöhung bewirkt wird. Um festzustellen, ob das Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem druckdicht ist, wird nach abgeschlossenem Druckaufbau geraume Zeit gewartet, um bei einem Druckabbau im Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem auf eine Leckage zu schließen, wobei die zum Druckabbau verstrichene Zeit ein Maß für die Größe der Leckageöffnung ist. Weiterhin umfaßt das Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem ein Regenerierventil, das zwischen dem Adsorptionsfilter und einem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, um mittels des Regenerierventils den im Adsorptionsfilter zwischengespeicherten Brennstoffdampf in das Ansaugrohr einzuleiten.
Die im Stand der Technik angegebene Pumpvorrichtung besitzt eine Pumpmembran, welche zum Antrieb wechselweise mit Unterdruck und mit Umgebungsdruck beaufschlagt wird. Der Unterdruck wird bei laufender Brennkraftmaschine vom Ansaugrohr der Brennkraftmaschine über einen Unterdruckschlauch entnommen und über ein Schaltventil, das beispielsweise in Form eines Elektromagnetventils ausgebildet ist, einem vom Schaltventil und der Pumpmembran begrenzten Pumpraum der Pumpvorrichtung zugeführt. Durch Schalten des Schaltventils wird wechselweise Unterdruck und Umgebungsdruck im Pumpraum eingestellt. Bei Beaufschlagung des Pumpraums mit Unterdruck bewegt sich die Pumpmembran entgegen der Druckkraft einer Pumpfeder nach oben, wobei Luft aus einer Zuführleitung in einen dem Pumpraum gegenüberliegenden Förderraum einströmt, der von der Pumpmembran und zwei Sperrventilen, einem Unterdruckventil und einem Überdruckventil, abgeschlossen ist. Bei der anschließenden Beaufschlagung des Pumpraums mit Umgebungsdruck bewegt sich die Pumpmembran unterstützt durch die Druckkraft der Pumpfeder in entgegengesetzter Richtung, wobei die im Förderraum eingeschlossene Luft verdichtet wird. Beim Erreichen eines bestimmten Überdrucks im Förderraum öffnet das Überdruckventil, so daß die im Förderraum verdichtete Umgebungsluft über die Förderleitung in eine Belüftungsleitung des Adsorptionsfilters strömen kann, um so eine Druckerhöhung im Brennstofftank zu bewirken. Nur während des Betriebs der Pumpvorrichtung nimmt das zwischen der Zuführleitung und der Förderleitung parallel zu den Sperrventilen geschaltete Absperrventil eine Schließstellung ein, in der eine Verbindung der Zuführleitung mit der Förderleitung unterbrochen ist. Ist kein Betrieb der Pumpvorrichtung beziehungsweise keine Dichtheitsprüfung des Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystems vorgesehen, so verbleibt das Absperrventil in einer Offenstellung, um in Offenstellung Umgebungsluft zum Beispiel über einen an der Zuführleitung vorgesehenen Umgebungsluftfilter in den Adsorptionsfilter zur Regeneration desselben einzuleiten.
Eine einen Überdruck zur Dichtheitsprüfung bereitstellende Pumpvorrichtung ist auch durch die WO 94/17298 bekannt, bei der als Pumpvorrichtung ein Gebläsemotor vorgesehen ist. Der Gebläsemotor ist über eine Leitung und ein Rückschlagventil an einen Belüftungsanschluß des Adsorptionsfilters angeschlossen. Am Belüftungsanschluß ist weiterhin ein elektromagnetisch betätigbares Absperrventil vorgesehen, das an der Leitung parallel zum Gebläsemotor angeschlossen ist. Beim Betrieb des Gebläsemotors nimmt das Absperrventil eine Schließstellung ein, so daß mittels des Gebläsemotors ein Überdruck im Brennstofftank aufgebaut werden kann.
Allen derartigen, nach dem oben beschriebenen Verfahren einen Überdruck zur Dichtheitsprüfung bereitstellenden Pumpvorrichtungen ist gemeinsam, daß eine Verbindung am Adsorptionsfilter zur Umgebung für die Dauer der Diagnose verschlossen bleibt. Damit steigt jedoch die Gefahr, daß bei einer Fehlfunktion des Absperrventils, das beispielsweise durch Verklemmen dauerhaft in einer Schließstellung verbleibt, beim Öffnen des Regenerierventils der Brennstofftank durch den Unterdruck des Ansaugrohrs allmählich evakuiert wird. Der Unterdruck kann dabei Werte im Brennstofftank erreichen, die einen maximal für den Brennstofftank zulässigen Unterdruck überschreiten, so daß es zur Zerstörung des Brennstofftanks kommen kann. Um dies zu verhindern, sind üblicherweise am Brennstofftank Schutzventile angebracht, die aus einem Überdruck- und einem Unterdruckschutzventil bestehen, um bei einem bestimmten Überdruck oder bei einem bestimmten Unterdruck im Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem zu öffnen, so daß ein Druckausgleich mit der Umgebung erfolgt. Derartige Schutzventile werden jedoch im Regelfall gar nicht und nur im Fehlerfall, zum Beispiel bei verklemmtem Absperrventil, betätigt, was jedoch die Gefahr in sich birgt, daß diese aufgrund der langen Nichtnutzung, beispielsweise durch Verschmutzung oder Verklebung, im Einsatzfall nicht funktionieren, so daß es schlimmstenfalls zur Schädigung des Brennstofftanks und zum Austreten von Brennstoff in die Umgebung kommen kann. Darüber hinaus ist es nicht möglich, derart defekte Schutzventile vor ihrem Einsatzfall zum Schutz des Brennstofftanks zu bemerken. Es besteht daher ein Interesse daran, einen wirksameren Schutz für den Brennstofftank zu verwirklichen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 5 hat demgegenüber den Vorteil, daß, ohne große konstruktive Veränderungen an bereits bestehenden Pumpvorrichtungen vorzunehmen, in einfacher Art und Weise ein Schutz des Brennstofftanks vor zu hohen, den Brennstofftank schädigenden Unterdrücken möglich ist. Vorteilhafterweise kann dabei eine bei dem Stand der Technik bisher gebräuchliche Schutzventilanordnung mit einem zum Beispiel am Brennstofftank vorgesehenen Unterdruckschutzventil entfallen, wodurch sich eine Kostenersparnis ergibt. Besonders vorteilhaft ist, daß im Rahmen der Dichtheitsdiagnose des Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystems mittels der Pumpvorrichtung auch die Schutzventile auf ihre Funktionstüchtigkeit überprüft werden, so daß eine Fehlfunktion der Schutzventile sofort feststellbar ist, was eine Schädigung des Brennstofftanks aufgrund defekter Schutzventile mit sehr hoher Sicherheit ausschließt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Pumpvorrichtung beziehungsweise des im Anspruch 5 angegebenen Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystems möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Zeichnung ist ein mit 1 gekennzeichnetes Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine gezeigt, das mit einer in schematisch vereinfachter Funktionsweise dargestellten erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung 2 ausgestattet ist, die zu Diagnosezwecken einen Überdruck im Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem 1 aufbaut. Das Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem 1 umfaßt weiterhin einen Brennstofftank 4 zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Brennstoff und einen über eine Tankleitung 5 mit dem Brennstofftank 4 verbundenen Adsorptionsfilter 6. Der Adsorptionsfilter 6 ist mit einem Adsorptionsmedium, insbesondere mit Aktivkohle, gefüllt und über eine Verbindungsleitung 9 mit einem Regenerierventil 10 verbunden, das über eine Ventilleitung 11 an ein Ansaugrohr 12 der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Die Ventilleitung 11 mündet beispielsweise stromabwärts einer drehbar in das Ansaugrohr 12 der Brennkraftmaschine eingebrachten Drosselklappe 14, in welchem ein Luft- oder ein Brennstoff-Luft-Gemisch in Richtung eines eingezeichneten Pfeils 15 strömt. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine herrscht stromabwärts der Drosselklappe 14 Unterdruck im Ansaugrohr 12, mit dessen Hilfe bei geöffnetem Regenerierventil 10 die Brennstoffdämpfe aus dem Brennstofftank 4 abgesaugt werden. Die Brennstoffdämpfe gelangen dabei vom Brennstofftank 4 über die Tankleitung 5 in den Adsorptionsfilter 6 und von diesem in die Verbindungsleitung 9, wobei Umgebungsluft durch den Unterdruck im Ansaugrohr 12 über einen am Adsorptionsfilter 6 vorgesehenen Belüftungsanschluß 17 angesaugt wird, so daß der im Adsorptionsfilter 6 zwischengespeicherte Brennstoff mitgerissen wird. Die im Adsorptionsfilter 6 zwischengespeicherten Brennstoffdämpfe vermischen sich mit der über den Belüftungsanschluß 17 einströmenden Umgebungsluft. Über das zum Beispiel elektromagnetisch betätigbar ausgebildete und von einem elektronischen Steuergerät 21 getaktet angesteuerte Regenerierventil 10 gelangen die Brennstoffdämpfe über die Ventilleitung 11 in das Ansaugrohr 12, um anschließend in wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine zu verbrennen.
Zur Dichtheitsprüfung des Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystems 1 wird das Regenerierventil 10 geschlossen. Anschließend wird dem Brennstofftank 4 mittels der Pumpvorrichtung 2 über den Adsorptionsfilter 6 ein definiertes Luftvolumen zugeführt, um eine Druckerhöhung zu bewirken. Nach abgeschlossenem Druckaufbau wird geraume Zeit gewartet, bis sich der Druck gegebenenfalls aufgrund einer Leckage im Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem 1 wieder abgebaut hat, wobei die zum Druckabbau verstrichene Zeit ein Maß für die Größe der im Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem 1 aufgetretenen Leckageöffnung ist. Diese auch als Überdruckmethode bekannte Dichtheitsprüfung des Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystems 1 ermöglicht, Leckageöffnungen in einer Größenordnung von weniger als einem Millimeter Durchmesser festzustellen. Wird der Überdruck im Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem 1 selbst nach einer bestimmten Anzahl von Pumphüben einer Pumpmembran 22 der Pumpvorrichtung 2 nicht erreicht, so kann auf ein Grobleck oder auf einen fehlenden Tankdeckel am Brennstofftank 4 geschlossen werden. In diesem Fall ist es möglich, über das mit der Pumpvorrichtung 2 verbundene elektronische Steuergerät 21 eine zum Beispiel im Fahrzeuginnern untergebrachte Anzeigevorrichtung anzusteuern, um so den Fahrer über die aufgetretene Fehlfunktion des Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystems 1 entsprechend zu informieren.
Der zu Überprüfungszwecken benötigte Überdruck wird von der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung 2 bereitgestellt, die beim Pumpvorgang Umgebungsluft, beispielsweise über einen in oder an einem Gehäuse 18 der Pumpvorrichtung 2 angeordneten Umgebungsluftfilter 27, in eine Zuführleitung 29 ansaugt, um diese danach mit erhöhtem Druck in eine Förderleitung 30 zu pumpen. Die Förderleitung 30 ist beispielsweise über eine separate Leitung 31 an den Belüftungsanschluß 17 des Adsorptionsfilters 6 angeschlossen. Die Pumpvorrichtung 2 setzt sich aus mehreren, funktionell voneinander getrennten Einzelkomponenten zusammen, die im Gehäuse 18 untergebracht sind und im wesentlichen ein Absperrventil 20 und einen Pumpteil 23 umfassen. Der Pumpteil 23 ist zum Verdichten der Umgebungsluft vorgesehen und setzt sich aus der Pumpmembran 22, einem Pumpstößel 40, einer die Lage des Pumpstößels 40 erfassenden Einrichtung 60, einer Pumpfeder 39 und einer von einem Unterdruckventil 24 und einem Überdruckventil 25 gebildeten Ventilanordnung zusammen. Die Einrichtung 60 kann zum Beispiel in Form eines dem Fachmann bekannten, sogenannten Reed-Schalters oder auch in Form eines am Pumpstößel 40 vorgesehenen elektrischen Kontakts oder dergleichen ausgebildet sein. Die Pumpmembran 22 unterteilt den Pumpteil 23 in einen in der Zeichnung unterhalb der Pumpmembran 22 dargestellten Pumpraum 33 und in einen oberhalb der Pumpmembran 22 dargestellten Förderraum 34. Der Förderraum 34 ist bei nicht arbeitender Pumpe von der Pumpmembran 22, dem Unterdruckventil 24 und dem Überdruckventil 25 druckdicht von der Umgebung abgeschlossen. Das Unterdruckventil 24 und das Überdruckventil 25 sind als ein Einwegeventile ausgebildet, so daß das Unterdruckventil 24 gegen eine Rückstellkraft nur in Richtung zum Förderraum 34 hin und das Überdruckventil 25 gegen eine Rückstellkraft nur in Richtung zur Förderleitung 30 hin öffnet. Der Pumpteil 23 umfaßt beispielsweise weiterhin einen elektromagnetischen Antrieb, wozu zum Antrieb der Pumpmembran 22 zum Beispiel am Pumpstößel 40 ein magnetischer Anker 44 angebracht ist, der von magnetischen Kräften eines mit einer Erregerspule 41 versehenen Elektromagneten vorzugsweise mit einer relativ hohen Pumpfrequenz hin und her bewegt werden kann. Das Absperrventil 20 ist beispielsweise elektromagnetisch betätigbar ausgebildet und besitzt hierzu ebenfalls einen magnetischen Anker, der von magnetischen Kräften eines mit einer Erregerspule 42 versehenen Elektromagneten bewegbar ist. Die Ansteuerung der Erregerspulen 41, 42, der Einrichtung 60 zur Erfassung der Lage des Pumpstößels 40 sowie des Regenerierventils 10 erfolgt beispielsweise über elektrische Leitungen mittels des elektronischen Steuergerätes 21.
Während des Betriebs der Pumpvorrichtung 2 nimmt das zwischen der Zuführleitung 29 und der Förderleitung 30 parallel zu den Ventilen 24, 25 geschaltete Absperrventil 20 eine Schließstellung ein, um eine Verbindung der Zuführleitung 29 mit der Förderleitung 30 zu unterbrechen. Beim Verdichtungsvorgang bewegt sich die in der Zeichnung dargestellte Pumpmembran 22 in Richtung zum Förderraum 34, wobei die im Förderraum 34 eingeschlossene Umgebungsluft verdichtet wird. Dabei nehmen die zwischen der Zuführleitung 29 und der Förderleitung 30 parallel zum Absperrventil 20 geschalteten Ventile 24, 25 zunächst eine Schließstellung ein. Beim Erreichen eines bestimmten, vom Aufbau des Überdruckventils 25 abhängigen Überdrucks im Förderraum 34 öffnet das Überdruckventil 25 in Richtung der Förderleitung 30, so daß verdichtete Luft aus dem Förderraum 34 über die Förderleitung 30 und die Leitung 31 in den Adsorptionsfilter 6 einströmen kann. Bei der anschließenden entgegengesetzten Bewegung der Pumpmembran 22 in Richtung zum Pumpraum 33 schließt das Überdruckventil 25, und es öffnet sich das Unterdruckventil 24, wobei aus der Zuführleitung 29 Umgebungsluft in den Förderraum 34 angesaugt wird. Ist kein Betrieb der Pumpvorrichtung 2 beziehungsweise keine Dichtheitsprüfung des Brennstoffverdunstungs-
Rückhaltesystems 1 erwünscht, so verbleibt das Absperrventil 20 in der in der Zeichnung dargestellten Offenstellung. In Offenstellung des Absperrventils 20 kann bei offenem Regenerierventil 10 Umgebungsluft zur Regeneration des Adsorptionsfilters 6 über den an der Zuführleitung 29 vorgesehenen Umgebungsluftfilter 27 und durch einen Bypasskanal 45 in die Förderleitung 30 und von dieser über die Leitung 31 und den Belüftungsanschluß 17 in den Adsorptionsfilter 6 strömen.
Erfindungsgemäß sind die beiden Ventile 24, 25, die beide nur in einer Richtung öffnen, in der ein Luftstrom von der Zuführleitung 29 über den Förderraum 34 zur Förderleitung 30 erfolgt, derart ausgebildet, daß es bei einem Schließen des Absperrventils 20 infolge einer Fehlfunktion zu keinem den Brennstofftank 4 schädigenden Unterdruckaufbau kommen kann. Es muß also bei einer Fehlfunktion des Absperrventils 20, das zum Beispiel durch Verklemmen dauerhaft in einer Schließstellung verbleibt, gewährleistet werden, daß der im Brennstofftank 4 herrschende Unterdruck gegenüber dem Atmosphärendruck betragsmäßig stets kleiner ist als der Betrag eines maximal zulässigen Brennstofftankunterdrucks pTM gegenüber dem Atmosphärendruck. Der maximal zulässige Brennstofftankunterdruck pTM entspricht einem Unterdruck, bei dem eine Gefährdung des Brennstofftanks 4 mit Sicherheit ausgeschlossen ist. Für handelsübliche Brennstofftanks 4 beträgt der Brennstofftankunterdruck pTM etwa 10 bis 30 hPa (Hekto-Pascal). Um einen betragsmäßig unterhalb des maximal zulässigen Brennstofftankunterdrucks pTM liegenden Unterdruck im Brennstofftank 4, der also einen geringeren Druckunterschied zum Atmosphärendruck aufweist, zu bewerkstelligen, weisen beide Ventile 24, 25 einen derart dimensionierten Strömungsquerschnitt ASchutz auf, daß im Fall eines geschlossenen Absperrventils 20 und eines offenen Regenerierventils 10 die Summe der Beträge der Druckverluste an den Ventilen 24, 25 und am Adsorptionsfilter 6 stets kleiner ist, als der Betrag des maximal zulässigen Brennstofftankunterdrucks PTM des Brennstofftanks 4, wodurch eine Schädigung des Brennstofftanks 4 mit Sicherheit ausgeschlossen ist.
Der hierzu benötigte Strömungsquerschnitt ASchutz der Ventile 24, 25 kann durch eine idealisierte Betrachtung der Ventile 24, 25 als Drosselgeräte, die in Form einer Blende ausgebildet sind, ermittelt werden. Derartige Blenden sind in einer Rohrleitung untergebracht und verursachen in der Strömung einen definierten Strömungswiderstand, der zu einer Druckdifferenz an der Blende beziehungsweise zu einem Druckverlust in der Strömung führt. Die Berechnung eines derartigen, von einer Blende verursachten Druckverlustes ist dem Fachmann bekannt. Bei der Auslegung des Strömungsquerschnitts ASchutz der Ventile 24, 25 wird weiter der ungünstigste Fall angenommen, daß das Regenerierventil 10 in einer Offenstellung seine maximal mögliche Einleitmenge mit dem Massenstrom m ˙TEV in das Ansaugrohr 12 abgibt. Aus Gründen der Kontinuität entspricht der Massenstrom m ˙TEV des Regenerierventils 10 dem durch die Ventile 24, 25 hindurchströmenden Massenstrom m ˙Schutz. Damit ergibt sich eine Kontinuitätsbeziehung folgender Form: m TEV = m Schutz
Weiterhin kann unter der Annahme eines idealen Gases und unter Heranziehung der Bernoulli- und der Kontinuitätsgleichung (1) sowie der idealisierten Betrachtung der Ventile 24, 25 und des Regenerierventils 10 als Blenden eine Beziehung des Strömungsquerschnitts ASchutz des Ventils 24 beziehungsweise des Ventils 25 abhängig vom Strömungsquerschnitt ATEV des Regenerierventils 10 angegeben werden: A Schutz =α TEV *A TEV *p TM * p SF p TM 2/κ- p SF p TM (κ+1)/κ α Schutz * p a * p TM n*p a 2/κ- p TM n*p a (κ+1)/κ wobei pTM dem maximal zulässigen Brennstofftankunterdruck, pa dem Umgebungsdruck, pSF dem Unterdruck im Ansaugrohr 12, n der Anzahl in Reihe geschalteten Ventile (im Ausführungsbeispiel ist n=2), κ dem Polytropenexponenten von Luft (κ = 1,4), αTEV der Durchflußzahl des Regenerierventils 10 und αSchutz der Durchflußzahl der Ventile 24, 25 entspricht. Die Durchflußzahlen αTEV und αSchutz stellen Korrekturfaktoren dar, die das Öffnungsverhältnis einer Blende als Funktion der Reynoldszahl Re beschreiben und dem Fachmann, zum Beispiel aus einschlägigen Tabellen in der Literatur, bekannt sind.
Die nach der Formel (2) abhängig vom bekannten Strömungsquerschnitt ATEV des Regenerierventils 10 berechneten einzelnen Strömungsquerschnitte ASchutz der Ventile 24, 25 haben zwischen der Zuführleitung 29 und der Förderleitung 30 einen derart geringen Strömungsverlust in der Strömung zur Folge, daß der Druckverlust über die Ventile 24, 25 und dem Adsorptionsfilter 6 hinweg, welcher den Unterdruck im Brennstofftank 4 bestimmt, stets unterhalb des maximal zulässigen Brennstofftankunterdrucks pTM verbleibt. Es ist daher möglich, auf ein ansonsten aus Sicherheitsgründen zwingend erforderliches Unterdruckventil am Brennstofftank 4 zu verzichten.
Um darüber hinaus zu gewährleisten, daß der Brennstofftank 4 auch bei eventuell auftretendem Überdruck nicht bersten kann, kann ein zum Beispiel im Tankdeckel üblicherweise vorgesehenes Überdruckventil weiter verwendet werden. Die Erfindung ist nicht auf die im Ausführungsbeispiel beschriebene, beispielsweise von einem elektromagnetischen Antrieb angetriebene Pumpvorrichtung 2 mit einem elektromagnetisch betätigbar ausgebildeten Absperrventil 20 beschränkt. Es ist selbstverständlich auch möglich, die im Stand der Technik angegebene, vom Unterdruck im Ansaugrohr angetriebene Pumpvorrichtung oder eine Pumpvorrichtung in Form eines Gebläsemotors oder dergleichen zu verwenden beziehungsweise deren Schutzventile erfindungsgemäß abzuändern.

Claims (8)

  1. Pumpvorrichtung in einem BrennstoffverdunstungsRückhaltesystem einer Brennkraftmaschine, das einen Brennstofftank, ein Regenerierventil und einen Adsorptionsfilter besitzt, dessen Belüftungsanschluß mit der Pumpvorrichtung verbunden und von einem Absperrventil absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpvorrichtung (2) wenigstens ein Ventil (24; 25) aufweist, das in einer Offenstellung des Regenerierventils (10) und in einer Schließstellung des Absperrventils (20) einen derart dimensionierten Strömungsquerschnitt ASchutz aufweist, daß in Offenstellung des wenigstens einen Ventils (24; 25) durch Einströmen von Luft in das Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem (1) ein Erreichen eines den Brennstofftank (4) schädigenden Unterdrucks pTM ausgeschlossen ist.
  2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpvorrichtung (2) eine Pumpmembran (22) hat, welche einen Förderraum (34) mit zwei Ventilen (24, 25) begrenzt, die einen derart dimensionierten Strömungsquerschnitt ASchutz aufweisen, daß in Offenstellung der Ventile (24, 25) durch Einströmen von Luft über eine mit dem ersten Ventil (24) verbundene Zuführleitung (29) in den Förderraum (34) und von diesem über eine mit dem zweiten Ventil (25) verbundene Förderleitung (30) in den Adsorptionsfilter (6) ein Erreichen des den Brennstofftank (4) schädigenden Unterdrucks pTM ausgeschlossen ist.
  3. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslegung des Strömungsquerschnitts ASchutz des wenigstens einen Ventils (24; 25) derart erfolgt, daß die Summe der einzelnen Beträge der Druckverluste an dem wenigstens einen Ventil (24; 25) und an dem Adsorptionsfilter (6) unterhalb des Betrags des maximal zulässigen Brennstofftankunterdrucks pTM liegt.
  4. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslegung des Strömungsquerschnitts ASchutz des wenigstens einen Ventils (24; 25) abhängig vom Strömungsquerschnitt ATEV des Regenerierventils (10) anhand der Formel: A Schutz =α TEV *A TEV *p TM * p SF p TM 2/κ- p SF p TM (κ+1)/κ α Schutz * p a * p TM n*p a 2/κ- p TM n*p a (κ+1)/κ durchführbar ist, wobei pTM dem maximal zulässigen Brennstofftankunterdruck, pa dem Umgebungsdruck, pSF dem Unterdruck im Ansaugrohr 12, n der Anzahl in Reihe geschalteten Ventile, κ dem Polytropenexponenten von Luft (κ = 1,4), αTEV der Durchflußzahl des Regenerierventils und αSchutz der Durchflußzahl der Ventile entspricht.
  5. Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem für eine Brennkraftmaschine, das einen Brennstofftank, ein Regenerierventil eine Pumpvorrichtung und einen Adsorptionsfilter besitzt, dessen Belüftungsanschluß mit der Pumpvorrichtung verbunden und von einem Absperrventil absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpvorrichtung (2) wenigstens ein Ventil (24; 25) aufweist, das in einer Offenstellung des Regenerierventils (10) und in einer Schließstellung des Absperrventils (20) einen derart dimensionierten Strömungsquerschnitt ASchutz aufweist, daß in Offenstellung des wenigstens einen Ventils (24; 25) durch Einströmen von Luft in das Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem (1) ein Erreichen eines den Brennstofftank (4) schädigenden Unterdrucks pTM ausgeschlossen ist.
  6. Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpvorrichtung (2) eine Pumpmembran (22) hat, welche einen Förderraum (34) mit zwei Ventilen (24, 25) begrenzt, die einen derart dimensionierten Strömungsquerschnitt ASchutz aufweisen, daß in Offenstellung der Ventile (24, 25) durch Einströmen von Luft über eine mit dem ersten Ventil (24) verbundene Zuführleitung (29) in den Förderraum (34) und von diesem über eine mit dem zweiten Ventil (25) verbundene Förderleitung (30) in den Adsorptionsfilter (6) ein Erreichen des den Brennstofftank (4) schädigenden Unterdrucks pTM ausgeschlossen ist.
  7. Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslegung des Strömungsquerschnitts ASchutz des wenigstens einen Ventils (24; 25) derart erfolgt, daß die Summe der einzelnen Beträge der Druckverluste an dem wenigstens einen Ventil (24; 25) und an dem Adsorptionsfilter (6) stets unterhalb des Betrags des maximal zulässigen Brennstofftankunterdrucks pTM liegt.
  8. Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslegung des Strömungsquerschnitts ASchutz des wenigstens einen Ventils (24; 25) abhängig vom Strömungsquerschnitt ATEV des Regenerierventils (10) anhand der Formel: A Schutz =α TEV *A TEV *p TM * p SF p TM 2/κ- p SF p TM (κ+1)/κ α Schutz * p a * p TM n*p a 2/κ - p TM n*p a (κ+1)/κ durchführbar ist, wobei pTM dem maximal zulässigen Brennstofftankunterdruck, pa dem Umgebungsdruck, pSF dem Unterdruck im Ansaugrohr 12, n der Anzahl in Reihe geschalteten Ventile, κ dem Polytropenexponenten von Luft (κ = 1,4), αTEV der Durchflußzahl des Regenerierventils und αSchutz der Durchflußzahl der Ventile entspricht.
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