EP1339963A1 - Be- und entlüftungseinrichtung des kraftstoff-tankes eines verbrennungsmotors - Google Patents
Be- und entlüftungseinrichtung des kraftstoff-tankes eines verbrennungsmotorsInfo
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Classifications
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Definitions
- Ventilation device of the fuel tank one
- the invention relates to a ventilation of the fuel tank of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
- Such a device is known from DE 198 13 321 AI.
- the invention deals with the problem of being able to record the composition of the backwashing air more easily and, in particular, of being able to take account of any changes that occur during the backwashing operation.
- the volume flow and temperature should also be taken into account in the engine control.
- the invention is essentially based on the general idea of temporarily guiding an air flow in a circuit through the filling of the adsorption filter as a function of certain specifications, and in doing so to detect the loading state by means of a sensor fitted in the circuit.
- the regeneration of the adsorption filter by backwashing can take place in this way depending on the previously determined loading condition. If a loading state of the adsorption filter is ascertained in the circuit flow, in which regeneration by backwashing is desired or necessary, the same sensor, which has determined the loading state of the adsorption filter in the circuit flow, continuously detects the composition of the fluid led out of the circulation line , The fluid leaving the circuit line, that is to say the laden purge air, is fed in particular to the air intake area of the engine.
- the volume flow and the temperature of the backwash air can also be recorded. All of these recorded status data can be used for supplying the purge air into the air intake area of the engine for engine control in such a way that there is no influence on the combustion process that disturbs the exhaust gas composition during the time that the purge air is supplied to the combustion engine. process takes place.
- the last-mentioned measures, on the other hand, are not necessary in this form if the purge air is mixed directly with the engine exhaust, for example, as is possible in a manner known per se.
- the sensor with which the material and possibly flow and state properties of the purge air are detected can be integrated in an electronic device in which the acquired data is processed or processed for forwarding to a central engine control.
- This electronic device can be connected to the level as well as the sensors detecting the pressure within the tank, namely a pressure sensor and a level sensor.
- This separate electronic device may be part of the inventory ⁇ adsorption filter, whereby a simple hand ⁇ habbares adsorption filter module is created.
- Fig. 1 is a flow chart of a ventilation device of a fuel tank with a regenerable adsorption filter.
- a fuel tank 1 is connected to the atmosphere via a ventilation line 2 ⁇ , 2 ⁇ with the interposition of a dust filter 3. With the partial area 2 ⁇ , the ventilation line coming from the tank 1 opens into an adsorption filter 4 that can be backwashed for regeneration. The connection between this filter 4 and the atmosphere is formed by the area 2 ⁇ of the ventilation line.
- a purge air line 5 leads to the Ansaug Kunststoff Kunststoff Institute an internal combustion engine 6. From one of the ventilation duct 2 passage openings between the on and off ⁇ ⁇ , 2, ⁇ lie ⁇ constricting flow area branches a bypass line 7 to the purge air line 5, which opens into a 3/2-way valve 8. A sensor 9 and a feed pump 10 are located between the 3/2-way valve 8 and the adsorption filter 4.
- shut-off valves 11 and 12 are provided in each of the areas 2 and 2 of the loading and breather ⁇ tung line ⁇ .
- the sensor 9 can be connected to a fill level sensor 13 which detects the degree of filling of the tank 1 and a pressure sensor 14 which detects the pressure inside the tank.
- shut-off valves 11 and 12 are opened, so that the adsorption filter 4 can be flowed through in both directions for venting and venting.
- the device described makes it possible to make backwashing dependent on the degree of loading of the filter 4 with hydrocarbon.
- a circulating air flow is passed through the filter 4 according to certain specifications, which may be purely time-dependent, for example.
- the flow paths of the air circuit are given by the purge air line 5, the sensor 9, the feed pump 10, the 3/2-way valve 8, the return flow line 7 and a portion of the filling of the adsorption filter 4.
- the feed pump 10 is used to activate the circuit flow closed shut-off valves 11 and 12 turned on.
- the hydrocarbon loading of the filling of the adsorption filter 4 can be determined with the sensor 9.
- the backwashing is initiated in each case when a corresponding loading threshold value has been determined by the sensor 9.
- Backwashing is then initiated by switching the 3/2-way valve and opening the blocking valve 11 after the status data of the purge air measured in the sensor 9 have already been supplied to the central engine control.
- the status data of the scavenging air namely in particular the hydrocarbon fraction, the volume flow and the temperature, are fed by the sensor 9 to the central engine control system during the entire scavenging air operation, so that changes in status can be continuously taken into account in the engine control system. In this way, it is possible to completely prevent the purge air from interfering with the exhaust gas composition by taking into account the status data of the purge air during the purge air operation with the aid of the engine control.
- the backwashing of the adsorption filter 4 can also be made dependent on the degree of tank filling by coupling the fill level data of the tank 1 with the condition data of the purge air detected in the sensor 9 and jointly forwarding this data to the central engine control , It is possible, for example, to fundamentally backwash the filter 4 irrespective of its degree of loading, in each case at a certain degree of emptying of the tank 1. With the device described, it is also possible to carry out a leak test of the tank 1 and its feed and discharge lines, including the adsorption filter 4, by switching the 3/2-way valve to circulation, switching on the feed pump 10, closing the shutoff valve 11, and that Check valve 12 is open.
- the sensor 9 can be part of an electronic device which, in addition to receiving and further processing the status data from the purge air, also serves to record and further process the tank level and pressure data.
- This electronic device can be integrated in the housing of the filter 4 together with the valves 11 and 12 as well as the feed pump 8 and the 3/2-way valve. Extremely short lines 5 and 7 are thus also achieved by appropriate integration into the filter 4.
- the purge gas circulation according to the invention is also suitable for the case in which the loading state of the adsorption filter is to be measured only as a function of certain time and / or state data, in order to be able to determine the prerequisite for a necessary backflushing.
- a condition may exist in the pitch ⁇ in the exceeding of a predetermined load limit, wherein the backwashing is to take place.
- the backwashing air can continue in various ways. be slid, that means, for example, directly into the exhaust gas.
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Abstract
Eine Be- und Entlüftungseinrichtung des Kraftstoff-Tankes eines Verbrennungsmotors, bei der die Be- und Entlüftung über einen Adsorptions-Filter erfolgt, welcher durch Rückspülen mit atmosphärischer Luft in den Luftansaugbereich regenerierbar ist, und die Zusammensetzung der Rückspülluft erfaßt und bei der Steuerung des Verbrennungsprozesses berücksichtigt wird, soll eine die Zusammensetzung des Motor- Abgases beeinflussungsfreier Rückspülung des Adsorptions-Filters ermöglichen. Zu diesem Zweck ist in einer Spülluft (4) ein Stoff- und/oder Zustandsdaten der Spülluft erfassender Sensor (9) vorgesehen, der den Sensor (9) enthaltende Bereich der Spülluftleitung (5) ist zusammen mit dem Inneren des Adsorptions-Filter (4) als zwangsdurchströmte Kreislaufleitung schaltbar,- zum Ein- und Ausschalten der Kreislaufleitung ist in der Spülluftleitung (5) stromab des Sensors (9) ein 3/2-Wegeventil (8) angeordnet über eine parallel zu der Spülluftleitung (5) verlaufenden Bypassleitung (7) zurück zu dem Adsorptions-Filter (4) führt.
Description
Be- und Entlüf ungseinrichtung des Kraftstoff-Tankes eines
Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft eine Be- und Entlüftungseinrichtung des Kraftstoff-Tankes eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Einrichtung ist bekannt aus DE 198 13 321 AI.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, die Zusammensetzung der Rückspülluft einfacher erfassen und insbesondere auch während des Rückspülbetriebes bezüglich hierbei erfolgender Veränderungen berücksichtigen zu können. Außer der Zusammensetzung der Rückspülluft sollen bei der Motorsteuerung auch deren Volumenstrom und Temperatur Berücksichtigung finden können.
Gelöst wird dieses Problem durch eine Ausführung einer gattungsgemäßen Einrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, die auch auf mit der Einrichtung vorteilhaft durchführbare Verfahren gerichtet sind.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem allgemeinen Gedanken, in Abhängigkeit bestimmter Vorgaben temporär einen Luftstrom im Kreislauf durch die Füllung des Adsorptions- Filters zu führen und dabei den Beladungszustand durch einen in dem Kreislauf angebrachten Sensor zu erfassen. Die Regeneration des Adsorptions-Filters durch Rückspülen kann auf diese Weise in Abhängigkeit des zuvor festgestellten Beladungszustandes erfolgen. Wird in der KreislaufStrömung ein Beladungszustand des Adsorptions-Filters festgestellt, bei dem eine Regeneration durch Rückspülen erwünscht oder erforderlich ist, erfaßt der gleiche Sensor, der in der Kreislaufströmung den Beladungszustand des Adsorptions-Filters festgestellt hat, die Zusammensetzung des aus der Kreislaufleitung herausgeführten Fluides kontinuierlich. Das die Kreislaufleitung verlassende Fluid, das heißt die beladene Spülluft wird insbesondere dem Luftansaugbereich des Motors zugeführt. Gleichzeitig mit der Erfassung der Zusammensetzung der Rückspülluft, wobei es im Prinzip lediglich auf den Kohlenwasserstoffgehalt ankommt, können auch der Volumenstrom und die Temperatur der Rückspülluft erfaßt werden. All diese erfaßten Zustandsdaten können bei einer Zufuhr der Spülluft in den Luftansaugbereich des Motors zur Motorsteuerung derart herangezogen werden, daß keine die Abgaszusammensetzung störende Beeinflussung des Verbrennungsprozesses während der Zeit der Zuleitung der Spülluft in den Verbren-
nungsprozeß erfolgt. Die zuletzt genannten Maßnahmen sind dagegen in dieser Form nicht notwendig, wenn die Spülluft beispielsweise direkt dem Motorabgas beigemischt wird, wie dies in an sich bekannter Weise möglich ist.
Zur Bestimmung der Beladung des Adsorptions-Filters mit Kohlenwasserstoff kann es ausreichend sein, daß lediglich ein Teilbereich der Filterführung innerhalb des Strömungskreislaufes liegt, der zur Beladungsbestimmung aktiv geschaltet ist .
Der Sensor, mit dem die Stoff- und ggf. Strömungs- und Zu- standseigenschaften der Spülluft erfaßt werden, kann in eine elektronische Einrichtung integriert sein, in der die erfaßten Daten zur Weiterleitung an eine zentrale Motorsteuerung aufbereitet bzw. weiter verarbeitet werden. An diese elektronische Einrichtung können den Füllstand sowie den Druck innerhalb des Tankes erfassende Sensoren, nämlich ein Drucksensor und ein Füllstandsgeber angeschlossen sein. Damit existiert eine von der zentralen Motorelektronik getrennte, lediglich mit dieser verbundene Zusatz-Elektronikeinrichtung, in der sämtliche den Tank und dessen Be- und Entlüftung betreffende Meß- und Steuerdaten zusammengefaßt sein können. Diese getrennte Elektronikeinrichtung kann Bestand¬ teil des Adsorptions-Filters sein, womit ein einfach hand¬ habbares Adsorptions-Filtermodul geschaffen wird.
Ein nachstehend noch näher erläutertes Ausführungsbeispiel, bei dem die Rückspülluft dem Luftansaugbereich des Verbren-
nungsmotors zugeleitet wird, ist in der Zeichnung dargestellt.
In dieser zeigt die einzige
Fig. 1 ein Flußdiagramm einer Be- und Entlüftungseinrichtung eines Kraftstoff-Tankes mit einem regenerierbaren Adsorptions-Filter.
Ein Kraftstoff-Tank 1 ist über eine Be- und Entlüftungsleitung 2 Λ , 2λλ unter Zwischenschaltung eines Staubfilters 3 mit der Atmosphäre verbunden. Mit dem Teilbereich 2λ mündet die aus dem Tank 1 kommende Be- und Entlüftungsleitung in ein zur Regenerierung rückspülbares Adsorptions-Filter 4. Die Verbindung zwischen diesem Filter 4 und der Atmosphäre bildet der Bereich 2 Λ der Be- und Entlüftungsleitung.
Zur Rückspülung des Filters 4 mit Luft aus der Atmosphäre führt eine Spülluftleitung 5 in den Ansaugluftbereich eines Verbrennungsmotors 6. Aus einem zwischen den Ein- und Aus¬ trittsöffnungen der Be- und Entlüftungsleitung 2 λ , 2,Λ lie¬ genden Strömungsbereich zweigt eine Bypassleitung 7 zu der Spülluftleitung 5 ab, die in ein 3/2-Wegeventil 8 mündet. Zwischen dem 3/2-Wegeventil 8 und dem Adsorptions-Filter 4 liegen ein Sensor 9 sowie eine Förderpumpe 10.
In den einzelnen Bereichen 2 und 2 λ der Be- und Entlüf¬ tungsleitung sind Absperrventile 11 und 12 vorgesehen.
Der Sensor 9 kann mit einem den Füllgrad des Tankes 1 erfassenden Füllstandsgeber 13 und einem den Druck im Inneren des Tankes erfassenden Drucksensor 14 verbunden sein.
Die vorstehend beschriebene Einrichtung funktioniert wie folgt.
Be- und Entlüf ungsbetrieb des Kraftstoff-Tankes
Bei Be- und Entlüftungsbetrieb des Tankes 1 sind die Absperrventile 11 und 12 geöffnet, so daß das Adsorptions- Filter 4 in beiden Richtungen zur Be- und Entlüftung durchströmbar ist.
Regenerieren des Adsorptions-Filters durch Rückspülen
Die beschriebene Einrichtung ermöglicht es, ein Rückspülen von dem Grad einer Beladung des Filters 4 mit Kohlenwasserstoff abhängig zu machen. Zur Ermittlung des Beladungsgrades wird nach bestimmten Vorgaben, die beispielsweise rein zeitabhängig sein können, ein Kreislaufluftstrom durch das Filter 4 geführt. Die Strömungswege des Luftkreislaufes sind gegeben durch die Spülluftleitung 5, den Sensor 9, die Förderpumpe 10, das 3/2-Wegeventil 8, die Rückströmleitung 7 sowie einen Teilbereich der Füllung des Adsorptions-Filters 4. Zur Aktivierung der KreislaufStrömung wird die Förderpumpe 10 bei geschlossenen Absperrventilen 11 und 12 eingeschaltet. Mit dem Sensor 9 kann die Kohlenwasserstoffbeladung der Füllung des Adsorptions-Filters 4 bestimmt werden.
Wird die Einrichtung derart betrieben, daß bei einem bestimmten Beladungszustand des Filters 4 ein Rückspülen erfolgen soll, wird die Rückspülung jeweils dann eingeleitet, wenn ein entsprechender Beladungs-Schwellwert durch den Sensor 9 festgestellt worden ist. Die Rückspülung wird dann durch Schalten des 3/2-Wegeventils und Öffnen des Sperrven- tiles 11 eingeleitet, nachdem die in dem Sensor 9 gemessenen Zustandsdaten der Spülluft der zentralen Motorsteuerung bereits zuvor zugeleitet worden sind. Die Zustandsdaten der Spülluft, nämlich insbesondere der Kohlenwasserstoffanteil, der Volumenstrom und die Temperatur, werden durch den Sensor 9 während des gesamten Spülluftbetriebes der zentralen Motorsteuerung zugeleitet, so daß Zustandsveränderungen bei der Motorsteuerung laufend berücksichtigt werden können. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Berücksichtigung der Zustandsdaten der Spülluft während des Spülluftbetriebes mit Hilfe der Motorsteuerung einen Störeinfluß der Spülluft auf die Abgaszusammensetzung vollständig zu unterbinden.
Durch eine bei der beschriebenen Einrichtung gegebene Kopplung der Füllstandsdaten des Tankes 1 mit den in dem Sensor 9 erfaßten Zustandsdaten der Spülluft und einer gemeinsamen Weiterleitung dieser Daten an die zentrale Motorsteuerung kann die Rückspülung des Adsorptions-Filters 4 auch von dem Grad der Tankfüllung abhängig gemacht werden. Möglich ist es beispielsweise, jeweils bei einem bestimmten Entleerungsgrad des Tankes 1 grundsätzlich eine Rückspülung des Filters 4 unabhängig von dessen Beladungsgrad vorzunehmen.
Mit der beschriebenen Einrichtung ist es auch möglich, eine Dichtheitsprüfung des Tankes 1 und seiner Zu- und Abführleitungen einschließlich des Adsorptions-Filters 4 vorzunehmen, indem das 3/2-Wegeventil auf Kreislaufführung geschaltet, die Förderpumpe 10 eingeschaltet, das Sperrventil 11 geschlossen und das Sperrventil 12 geöffnet ist.
Der Sensor 9 kann Bestandteil einer Elektronikeinrichtung sein, die außer zur Aufnahme und Weiterverarbeitung der Zustandsdaten aus der Spülluft auch zur Aufnahme und Weiterverarbeitung der Tankfüllstands- und Druckdaten dient. Diese Elektronikeinrichtung kann in das Gehäuse des Filters 4 zusammen mit den Ventilen 11 und 12 sowie der Förderpumpe 8 und dem 3/2-Wegeventil integriert sein. Damit werden auch äußerst kurze Leitungen 5 und 7 durch entsprechende Integration in das Filter 4 erreicht.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Kreislaufführung des Spülgases auch für den Fall geeignet, in dem lediglich in Abhängigkeit bestimmter Zeit- und/oder Zustandsdaten der Beladungszustand des Adsorptionsfilters gemessen werden soll, um die Voraussetzung für eine erforderliche Rückspülung feststellen zu können. Eine solche Voraussetzung kann bei¬ spielsweise in dem Überschreiten eines vorbestimmten Beladungsgrenzwertes bestehen, bei dem ein Rückspülen erfolgen soll. Dabei kann die Rückspülluft verschiedenartig weiter-
gleitet werden, das heißt beispielsweise auch direkt in das Abgas .
Claims
1. Be- und Entlüftungseinrichtung des Kraftstoff-Tankes (1) eines Verbrennungsmotors (6), bei der
- die Be- und Entlüftung über ein Adsorptions-Filter (4) erfolgt,
- das Adsorptions-Filter (4) durch Rückspülen mit atmosphärischer Luft regenerierbar ist,
- die Rückspülluft insbesondere dem Luftansaugbereich des Verbrennungsmotors (6) zugeführt wird,
- die Zusammensetzung der Rückspülluft erfaßt und im Falle eines Zuführens in den Luftansaugbereich des Verbrennungsmotors (6) bei der Steuerung des innerhalb des Motors (6) ablaufenden Verbrennungsprozesses berücksichtigt wird, gekennzeichnet durch die Merkmale:
- in einer Spülluft in den Ansaugbereich eines Verbrennungsmotors (6) führenden Spülluftleitung (5) ist ein ausgewählte Stoff- und/oder Zustandsdaten der Spülluft erfassender Sensor (9) vorgesehen,
- der den Sensor (9) enthaltende Bereich der Spülluftleitung (5) ist zusammen mit dem Inneren des Adsorptions-Filter (4) als zwangsdurchströmte Kreislaufleitung schaltbar,
- zum Ein- und Ausschalten der Kreislaufleitung ist in der Spülluftleitung (5) stromab des Sensors (9) ein • 3/2- Wegeventil (8) angeordnet, dessen einer Ausgang nach au- ßerhalb der Kreislauf-Leitung und dessen anderer Ausgang über eine parallel zu der Spülluftleitung (5) verlaufende Bypassleitung (7) zurück zu dem Adsorptions-Filter (4) führt, - bei eingeschalteter Kreislaufleitung sind die zum Tank (1) und der Atmosphäre führenden Leitungen (2Λ, 2, Λ) durch Sperrventile (11, 12) abgesperrt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spülluftleitung (5) stromauf des 3/2-Wegeventiles eine Förderpumpe (10) vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (7) in einen zwischen Zu- und Abströmseite liegenden Strömungsbereich des Adsorptions-Filters (4) mündet, wodurch lediglich ein entsprechender, der dem Sensor (9) zugewandten Abströmseite zugewandter Teilbereich der Ad- sorptions-Filterfüllung innerhalb des Kreislaufströmungswe- ges liegt.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz ichnet, daß der Sensor (9) den Kohlenwasserstoffgehalt, den Volumen¬ strom sowie die Temperatur der Spülluft erfaßt.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) in eine elektronische Einrichtung integriert ist, in der die von diesem Sensor (9) erfaßten Werte verarbeitet und an eine zentrale Motorsteuerung weitergeleitet werden.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische - dem Sensor (9) eingeschließende Einrichtung mit einem Druck- und/oder Füllstandssensor verbunden ist, durch den bzw. die der Druck- und/oder der Füllstand des Tankes (1) erfaßt wird bzw. werden.
7. Verfahren zum Betreiben der Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Merkmale,
- das Adsorptions-Filter wird erst nach einer durch die KreislaufStrömung erfolgten Bestimmung des Beladungszustandes regeneriert,
- bei Einleiten der Regenerierung wird der zuvor bestimmte Beladungszustand des Adsorptions-Filters bei der Motorsteuerung zur Vermeidung einer durch die Spülluft bedingten Störung des Abgaszustandes berücksichtigt,
- die Beladung der Spülluft -wird durch den Sensor während der gesamten Zeit des Regenerierens erfaßt und von der Motorsteuerung als Einflußgröße berücksichtigt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Tankfüllung zumindest ein Auslöser und/oder eine von verschiedenen Voraussetzungen für die Einleitung einer Rückspülung des Adsorptions-Filters ist.
14
zum Ein- und Ausschalten der Kreislaufleitung ist in der Spülluftleitung (5) stromab des Sensors (9) ein 3/2- Wegeventil angeordnet dessen einer Ausgang zum Ansaugbereich des Verbrennungsmotors (6) und dessen anderer Ausgang über eine parallel zu der Spülluftleitung (5) verlaufenden Bypassleitung (7) zurück zu dem Adsorptions-Filter
(4) führt.
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