WO2012089432A1 - Entlüftungssystem, insbesondere für einen kraftstofftank - Google Patents

Entlüftungssystem, insbesondere für einen kraftstofftank Download PDF

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WO2012089432A1
WO2012089432A1 PCT/EP2011/071010 EP2011071010W WO2012089432A1 WO 2012089432 A1 WO2012089432 A1 WO 2012089432A1 EP 2011071010 W EP2011071010 W EP 2011071010W WO 2012089432 A1 WO2012089432 A1 WO 2012089432A1
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fuel tank
sorption filter
valve
line
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Silke Haag
Helmut Denz
Andreas Pape
Manfred Franz
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • F02M25/0872—Details of the fuel vapour pipes or conduits

Definitions

  • Venting system in particular for a fuel tank
  • the invention relates to a ventilation system, in particular for a fuel tank of a motor vehicle, with a sorption filter for temporary storage of evaporating fuel from the fuel tank and a fluid-conducting between the sorption and a suction pipe of an internal combustion engine
  • the invention relates to a method for performing a fuel tank leak diagnosis and a motor vehicle with a ventilation system.
  • volatile substances such as essentially hydrocarbons and, to a lesser extent, further volatile gases evaporate
  • the volatile substances are usually adsorbed by means of an activated carbon filter and cached.
  • the substances For regeneration or desorption of the activated carbon filter, the substances by means of a fluid flow - usually fresh air - sucked and fed to a combustion engine upstream intake manifold for combustion. The suction is done by means of negative pressure, which is established in the intake manifold due to throttling of the engine.
  • on-board diagnostic Functionality of fuel tank venting systems on motor vehicles by means of on-board means, ie on-board diagnostic (OBD).
  • OBD on-board diagnostic
  • any leaks must be detected, signaled, and appropriate data made available on-board memory for on-board diagnostics to be performed in a workshop.
  • a canister is provided to adsorb temporarily evaporated fuel generated in the fuel tank.
  • a purge pump is further provided in a portion of the purge passage, the purge pump being configured to deliver vaporized fuel from the canister to the intake manifold. After closing an atmosphere air
  • the operation of the purge pump is interrupted when the negative pressure in the fuel tank has reached a predetermined value due to the operation of the purge pump. After stopping the rinse pump is a
  • Closed flow control valve which is provided on the intake pipe or in the vicinity thereof. If, after a predetermined period of time, a
  • DE 197 35 549 A1 discloses a device for diagnosing a
  • a fuel tank ventilation system of a vehicle with a fuel tank and an adsorption filter is known, which is connected via a fuel tank connection line to the fuel tank.
  • For ventilation includes the
  • Fuel Tank Breather A fuel tank breather valve connected to the adsorption filter via a valve line.
  • a switching means applied by means of an on-board pressure source alternately the
  • a ventilation system in particular for a
  • Fuel tank of a motor vehicle with a sorption filter for temporarily storing evaporating fuel from the fuel tank and a fluid-conducting between the sorption filter and an internal combustion engine, in particular between the sorption and an air duct before Ladelust. Turbocharger unit of the internal combustion engine or a suction pipe of the internal combustion engine, arranged conveyor provided, wherein the conveyor is a bidirectional conveyor, in a first conveying direction in the direction of the internal combustion engine for regenerating the sorption filter and in a second conveying direction in the direction of the sorption filter for performing a fuel tank leak diagnosis is switchable.
  • the ventilation system according to the invention of a motor vehicle preferably comprises a fuel tank which is fluid-conductively connected via a fuel tank connection line to a sorption filter, preferably an activated carbon adsorption filter.
  • a sorption filter preferably an activated carbon adsorption filter.
  • This sorption filter temporarily stores volatile substances of the fuel, such as volatile hydrocarbons and other components, which are released as a result of the pressure and temperature conditions prevailing in the fuel tank, in particular when refueling the fuel tank.
  • the sorption filter is fluid-conducting via a purge line with a
  • a bidirectional conveying device is arranged in a section of the flushing line.
  • the bidirectional conveyor is optionally in a first
  • the bidirectional conveyor Conveying direction in the direction of the suction pipe or internal combustion engine and in a second conveying direction in the direction of the sorption filter or fuel tank switchable.
  • the bidirectional conveyor is thus designed so that it can convey fluids in opposite directions. Under fluids are present in particular fuels, fuel-air mixtures and gaseous mixtures of fuel components, such as volatile
  • the sorption filter is by means of the fluid, for example, from the outside
  • Conveying direction switched in the direction of the sorption it is preferably constructed in the area between the bidirectional conveyor and the fuel tank, an overpressure. On the basis of determined pressure values is a
  • venting system advantageously ensures on the one hand a good regeneration of the sorption filter and, on the other hand, an on-board fuel tank leak diagnosis prescribed in some states can be carried out in a simple manner without any further
  • Components for this diagnosis must be installed in the ventilation system.
  • the bidirectional conveyor is designed as a bidirectional pump.
  • a bidirectional pump also called a flushing pump, is arranged in a section of the flushing line.
  • the bidirectional pump is optionally in a first conveying direction in the direction of the suction pipe or
  • Sorption filter or fuel tanks switchable.
  • the bidirectional pump is thus designed to be able to convey the fluids in opposite directions. Is the bidirectional pump in the conveying direction in the direction of
  • Sorption filter is by means of the fluid, for example, from the outside
  • an overpressure is preferably built up in the region between the bidirectional pump and the fuel tank.
  • a fuel tank ventilation valve is arranged between the bidirectional pump and the intake manifold.
  • the fuel tank vent valve is adapted to selectively release or close the fluid-conducting connection between the bidirectional pump and the suction tube for purging or regenerating the sorption filter. If the fuel tank venting valve is closed, the regeneration of the sorption filter is interrupted and the fuel evaporating in the fuel tank is fed via the fuel tank connection line to the filter, where it is adsorbed and temporarily stored until the next flushing process.
  • the internal combustion engine is a turbocharged engine with a turbocharger unit.
  • the ventilation system according to the invention is particularly suitable for use in turbocharged engines, preferably in downsized turbo engines, which in smaller and lighter engines to a comparable engine performance
  • the pump via a first line to one of the turbocharger unit upstream discharge and via a second line to one of
  • Throttle downstream Einleitstelle fluidly connected to the suction pipe.
  • the ventilation system has two
  • the bidirectional pump can work with a lower pumping power, since the pressure at this point of introduction is equal to the ambient pressure and thus in the loading mode is lower than at the downstream of the throttle inlet. Thus, it is possible to turn on the pump in the loading mode only when high loading of the activated carbon filter is present.
  • the first and the second line is in each case provided with a check valve.
  • Both valves open in the flow direction to the engine with the lowest possible differential pressure.
  • the check valve in the first line prevents air from being sucked into the intake manifold from the point of discharge in front of the loader in the suction mode.
  • Suction pipe overpressure an air flow from the suction pipe in front of the loader.
  • the bidirectional pump can pump with the engine stopped in spite of the check valves in the second direction in the direction of the sorption filter to carry out a fuel tank leak diagnosis, between the pump and the suction pipe, a switching valve for supplying fresh air during the
  • the switching valve is preferably designed as a 2/3-way valve. Is the bidirectional pump in the first conveying direction in the direction of
  • the changeover valve is integrated in the bidirectional pump.
  • the assembly is to be integrated into the venting system in a simple, space-saving and cost-effective manner.
  • the switching valve is integrated in a fuel tank vent valve, whereby the valve is also to integrate in a simple, space-saving and cost-effective manner in the venting system.
  • the ventilation system is the
  • Sorption filter via the tank vent valve and a first line via the pump at a first point of introduction in front of the throttle valve and equally through the tank vent valve and a second line to one of
  • Throttle downstream second inlet point to the suction pipe fluidly connected and the bidirectional conveyor is arranged in the first line.
  • the venting system in the present case has two discharge points, via which the evaporated fuel desorbed from the sorption filter can be supplied to the engine.
  • the bidirectional conveyor can therefore in
  • the first discharge point is a discharge point arranged upstream of a turbocharger unit and the second discharge point is a discharge point downstream of the throttle flap.
  • the internal combustion engine is formed as a turbocharged engine with a turbocharger unit.
  • the bidirectional conveyor is in this case connected in the first line, which opens in the air duct at a point upstream of the turbocharger unit.
  • the bidirectional conveying device comprises a unidirectional pump with a first switching valve arranged on the pump outlet and an on
  • the bidirectional conveyor does not comprise a bi-directional pump, but a unidirectional pump, that is, a pump which is designed to convey only in one direction, namely without reverse flow.
  • Such a unidirectional pump has a simple structure and is inexpensive to produce.
  • a flow direction reversal is achieved in the present case by means of two simultaneously controlled switching valves, which are preferably designed as 2/3-way valves.
  • a first changeover valve at the pump outlet and a second changeover valve at the pump inlet is arranged.
  • Switching valve fluidly connected to the sorption filter and the second switching valve fluidly connected to the first line at a location downstream of the first switching valve.
  • the bidirectional conveyor that is to say the so-called regeneration and diagnostic module, therefore has three pneumatic connections in the present case.
  • Switching valve connected in a first line releasing the first position.
  • Changeover valve and the first line are interrupted. On the one hand can be regenerated during a charging operation of the engine even when the unidirectional pump is switched off by means of a Venturi effect on the first line.
  • At high loading of the sorption filter is the
  • the rate of regeneration of the sorption filter can be determined by means of a clocking behavior of a
  • Tank vent valve can be controlled. On the other hand can be regenerated via the second line even when operating with Saugrohruntertik without additional flow resistance of the pump.
  • the first and the second switching valve are controlled simultaneously. It can therefore find a combination valve use that is activated via only one power amplifier of the engine control unit.
  • the first and second switching valves are switched to a second position, wherein the first line between the pump input and the
  • Tank venting valve or sorption and between the pump outlet and the suction pipe is closed.
  • the fluid-conducting connection between the first switching valve and the sorption filter and the fluid-conducting connection between the second switching valve and the first line are, however, released.
  • the first line from the point of introduction in front of the supercharger unit in the turbo-engine or in front of the throttle in the naturally-aspirated engine is connected on the suction side in the direction of the unidirectional pump and its pump outlet, that is to say its pressure outlet, in the direction of the sorption filter.
  • Sorption filter vent valve can thus by switching on the unidirectional
  • Pump overpressure in the tank ventilation system are built. For example, if the engine is running, a gross leak diagnosis and, if the engine is stopped, a fine leak diagnosis can be carried out by evaluating pressure curves.
  • the pressure profiles are preferably determined by means of a tank pressure sensor. For the Feinleckdiagnose after reaching a defined
  • Rest position is calculated, can be calculated from a determined differential pressure and a duty cycle of the tank ventilation valve, the Regeneriergasstrom with switched off or on unidirectional pump. At the connection between the second switching valve and the unidirectional
  • the object of the invention is achieved by a method for performing a fuel tank leak diagnosis.
  • the method comprises the following steps: providing a sorption filter, a suction tube and a line connecting the sorption filter and the suction tube in a fluid-conducting manner with a bidirectional line
  • a sorption filter for sorbing and temporarily storing volatile fuel components over a
  • Fuel tank connection line fluidly connected to a fuel tank.
  • This sorption filter is connected via a line with a suction tube
  • Combustion engine or in a turbocharged engine additionally fluidly connected to a discharge point in front of a loader.
  • a bidirectional conveyor is provided, which is a fluid flow in the direction of
  • Venting system equipped according to the features explained above. Such a ventilation system ensures that, on the one hand, a sufficiently good regeneration of the sorption filter is made available. On the other hand, an on-board fuel tank leak diagnosis can always be carried out in a cost-effective and simple manner.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a venting system according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a second embodiment of a ventilation system according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a third embodiment of a ventilation system according to the invention.
  • Fig. 4 is a schematic representation of a fourth embodiment of a ventilation system according to the invention
  • Fig. 5 is a schematic representation of a fifth embodiment of a venting system according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a venting system 10 of a fuel tank 12.
  • the venting system 10 includes a sorption filter 14 for temporarily receiving evaporating fuel from the fuel tank 12.
  • Sorption filter 14 is on the one hand with the fuel tank 12 via a
  • Fuel tank connection line 16 can thus volatile components of the fuel from the fuel tank 12 are passed into the sorption filter 14 and fed from there via the purge line 18 to the internal combustion engine 22 for combustion.
  • Fuel tank 12 certain pressure and temperature conditions are present in which volatile components of the fuel, such as hydrocarbons, go into the gaseous phase, these volatile components are supplied via the fuel tank connection line 16 to the sorption filter 14 and stored there temporarily.
  • the sorption filter 14 is formed as an activated carbon filter 14, which can adversely and resorb the volatile components.
  • Intake manifold 20 a fuel tank vent valve 26 interposed.
  • the sorption filter 14 is further associated with a vent valve 28, the fresh air in the open state - so-called flushing fluid - provides, by means of which the adsorbed in the filter volatile fuel components are desorbed again.
  • the bidirectional pump 24 is by means of a control unit, not shown, either in a first conveying direction in the direction of the internal combustion engine 22 and intake manifold 20 and in a second conveying direction in the direction of Sorptionsfilters 14 and fuel tanks 12 switchable.
  • a control unit not shown, either in a first conveying direction in the direction of the internal combustion engine 22 and intake manifold 20 and in a second conveying direction in the direction of Sorptionsfilters 14 and fuel tanks 12 switchable.
  • the previously enriched with vaporized fuel sorption filter 14 is regenerated, that is desorbed.
  • Venting system 10 performed.
  • Fuel tank vent valve 26 and the vent valve 28 of the filter 14 is opened and the pump 24 sucks fresh air from the atmosphere through the vent valve 28 through the previously enriched with vaporized fuel sorption filter 14 in the purge line 18. In this case, the air flowing through the filter 14 desorbed fuel there enriched.
  • the rinse fluid which is substantially enriched in hydrocarbons, is added to a fuel-air mixture in the intake manifold 20 for combustion, at a point of introduction which is downstream of an air mass meter 30 and a throttle valve 32. The pump will only be switched on if not sufficient
  • a desorbing of the sorption filter 14 via the pump is preferably carried out when the internal combustion engine 22 has to generate high powers and insufficient intake manifold vacuum is present, such as for longer trips uphill, so if the throttle is open.
  • an on-demand regeneration of the sorption filter 14 is made possible, whereby the power consumption of the pump motor can be minimized.
  • an already existing venting system 10 when using the venting system 10, an already existing
  • the bi-directional pump 14 conveys a fluid, in particular one from the outside, via the intake path of the internal combustion engine 22
  • Tank vent valve 26 closed and arranged in the fuel tank 12
  • Pressure sensor 34 determines the pressure over a certain time course. This makes it possible to infer any leak in the venting system 10.
  • FIG. 2 and 3 show a venting system 10 of FIG. 1, the one
  • Internal combustion engine 22 is assigned in the form of a turbo engine.
  • Air duct 19 which is connected upstream of the engine 22, points between the
  • Air mass meter 30 and the throttle valve 32 has a turbocharger unit 36 and a charge air cooler 38.
  • the bidirectional pump 24 is connected via a first line 40 to one of
  • Turbocharger unit 36 upstream discharge point and via a second line 42 at one of the throttle valve 32 downstream discharge point with the suction pipe 20 fluidly connected.
  • a first check valve 44 and in the second line 42, a second check valve 46 is arranged in the first line 40.
  • the venting valve 28 of the sorption filter 14 and the fuel tank venting valve 26 are opened. Fresh air as purge fluid flows through the vent valve 28 and the sorption filter 14 into the purge line 18 and desorbs the temporarily stored volatile fuel components.
  • the fluid flows when the pump 24 is switched off via the second line 42 in the suction pipe 20.
  • the pump 24 is turned on and the fluid flows through the first line 40 in front of the loader 36th
  • Switched sorption filter 14 for performing a fuel tank leak diagnosis so a switching valve 48 is driven in the form of a 2/3-way valve, which selectively releases a fresh air supply.
  • the pump 24 can suck in fresh air. This is pumped in the direction of the fuel tank 12 and when the vent valve 28 is closed, an overpressure is generated.
  • Pressure sensor 34 in fuel tank 12 determines pressure values for a subsequently closed tank venting valve 26 and in this way detects any leak in venting system 10. 2, the switching valve 48 is integrated in the bidirectional pump 24 and in FIG. 3 in the fuel tank venting valve 26.
  • Combustion engine 22 is connected, then the switching valve 48 in a
  • FIG. 4 and 5 show another embodiment of the venting system 10 with respect to Figures 1, 2 and 3; the venting system 10 of FIG. 4 is a
  • the first line 40 opens in a first introduction point, which is upstream of the turbocharger unit 36, and the second line 42 in a second introduction point downstream of the throttle flap 32.
  • venting systems 10 do not include a bidirectional pump 24, but there is a bidirectional conveyor 50 in the first line 40 interposed by means of a unidirectional pump 52 having a pump outlet at the first switching valve 54 and an am
  • Switching valves 54, 56 for conveying direction reversal are designed as 2/3-way valves and controlled simultaneously.
  • the switching valves 54, 56 are designed as a combination valve, which is activated via only one output stage of the engine control unit.
  • the first switching valve 54 is connected in fluid communication with the sorption filter 14 via a third line 58 and the second switching valve 56 is connected via a fourth line 60 to the first line 40 at a point downstream of the first switching valve 54.
  • the bidirectional conveyor 50 has as a so-called regeneration and diagnostic module thus only three pneumatic
  • Connections on. For regeneration of the sorption filter 14 are the first and the second
  • Switching valve 54, 56 connected in a first line 40 releasing first position.
  • the sorption filter 14 can now be regenerated during a charging operation of the internal combustion engine 22 when the unidirectional pump 52 is switched off by means of a Venturi effect via the first line 40.
  • the unidirectional pump 42 is turned on, thereby increasing the rate of regeneration.
  • Flow resistance of the pump 24 are regenerated via the second line 42 into the suction pipe 20.
  • the rate of regeneration of the sorption filter 14 is controlled by means of a cyclical behavior of the tank ventilation valve 26.
  • the first and second switching valves 54, 56 are simultaneously driven.
  • the first and second switching valves 54, 56 are switched to a second position, in which the first line 40 between the pump inlet and the tank vent valve 26 and between the pump outlet and the suction pipe 20 is closed.
  • the third and fourth line 58, 60 are enabled. In a closed tank vent valve 26 and closed
  • Ventilation valve 28 can thus be constructed by turning on the unidirectional pump 52, an overpressure in the tank ventilation system 10.
  • a gross leak diagnosis is carried out and, with the engine 22 stationary, a fine leak diagnosis is carried out by evaluating pressure profiles.
  • a differential pressure sensor 35 for determining differential pressure values is further connected at a point between the sorption filter 14 and the tank venting valve 26 and a point between the second switching valve 56 and the unidirectional pump 52. If a signal of the differential pressure sensor 35 by pulsing the tank vent valve 26 is strongly pulsating, if necessary, a pneumatic or electrical filter can be used.

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Abstract

Bei einem Entlüftungssystem (10), insbesondere für einen Kraftstofftank (12) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Sorptionsfilter (14) zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (12) und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter (14) und einer Luftführung (19) oder einem Saugrohr (20) eines Verbrennungsmotors (22) angeordneten Fördereinrichtung, ist erfindungsgemäß die Fördereinrichtung eine bidirektionale Fördereinrichtung (50), die in eine erste Förderrichtung in Richtung des Verbrennungsmotors (22) zum Regenerieren des Sorptionsfilters (14) und in eine zweite Förderrichtung in Richtung des Sorptionsfilters (14) zum Durchführen einer Kraftstofftankleckdiagnose schaltbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Entlüftungssystem, insbesondere für einen Kraftstofftank
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Entlüftungssystem, insbesondere für einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, mit einem Sorptionsfilter zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter und einem Saugrohr eines Verbrennungsmotors
angeordneten Fördereinrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Durchführen einer Kraftstofftankleckdiagnose sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Entlüftungssystem.
In einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs verdampfen in Abhängigkeit von den im Kraftstofftank herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen sowie einer Zusammensetzung des Kraftstoffes flüchtige Substanzen, wie im Wesentlichen Kohlenwasserstoffe und in einem geringeren Anteil weitere flüchtige
Komponenten. Aus Gründen des Umweltschutzes und der Sicherheit müssen diese Substanzen aufgefangen und dem Motor zur Verbrennung zugeführt werden. Hierfür werden die flüchtigen Substanzen in der Regel mittels eines Aktivkohlefilters adsorbiert und zwischengespeichert. Zur Regenerierung bzw. Desorption des Aktivkohlefilters werden die Substanzen mittels eines Fluidstroms - in der Regel Frischluft - abgesaugt und einem dem Verbrennungsmotor vorgeordneten Saugrohr zur Verbrennung zugeführt. Das Absaugen geschieht dabei mittels Unterdruck, der sich im Saugrohr aufgrund einer Drosselung des Motors einstellt.
Bei Turbomotoren, Hybridfahrzeugen und Motoren, die zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs den Motor möglichst entdrosselt betreiben, besteht grundsätzlich das Problem, dass eine konventionelle Kraftstofftankentlüftung über einen Unterdruck im Saugrohr den Aktivkohlefilter nicht hinreichend regeneriert. Die Gesetzgebung einiger Staaten fordert ferner eine Überprüfung der
Funktionsfähigkeit von Kraftstofftankentlüftungssystemen bei Kraftfahrzeugen mit bordeigenen Mitteln, das heißt eine so genannte On-Board-Diagnose (OBD). Im Rahmen der On-Board-Diagnose müssen etwaige Lecks erkannt, signalisiert und entsprechende Daten einem bordeigenen Speicher für eine in einer Werkstatt durchzuführende Off-Board-Diagnose zur Verfügung gestellt werden.
Aus DE 101 54 360 A1 ist ein Behandlungssystem für verdampfenden Kraftstoff mit einem Spülkanal zur Bereitstellung einer Verbindung zwischen einem
Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine und einem Kraftstofftank bekannt. In einem Zwischenteil des Spülkanals ist ein Kanister vorgesehen, um temporär verdampften Kraftstoff zu adsorbieren, der in dem Kraftstofftank erzeugt wird. In einem Abschnitt des Spülkanals ist ferner eine Spülpumpe vorgesehen, wobei die Spülpumpe dazu ausgebildet ist, verdampften Kraftstoff von dem Kanister zu dem Ansaugrohr zu fördern. Nach Schließen eines Atmosphärenluft-
Einlassventils des Kanisters wird der Betrieb der Spülpumpe unterbrochen, wenn der Unterdruck in dem Kraftstofftank infolge des Betriebs der Spülpumpe einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Nach Anhalten der Spülpumpe wird ein
Flusssteuerventil geschlossen, das an dem Ansaugrohr oder in dessen Nähe vorgesehen ist. Wenn nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums eine
Änderung des Drucks in dem Kraftstofftank festgestellt wird, wird der gesamte Spülkanal in Bezug auf einen Fehler untersucht.
Ferner ist aus DE 197 35 549 A1 eine Vorrichtung zur Diagnose einer
Kraftstofftankentlüftungsanlage eines Fahrzeugs mit einem Kraftstofftank und einem Adsorptionsfilter bekannt, der über eine Kraftstofftankanschlussleitung mit dem Kraftstofftank verbunden ist. Zur Entlüftung umfasst die
Kraftstofftankentlüftungsanlage ein Kraftstofftankentlüftungsventil, das mit dem Adsorptionsfilter über eine Ventilleitung verbunden ist. Ein Schaltmittel beaufschlagt mittels einer bordeigenen Druckquelle abwechselnd die
Kraftstofftankentlüftungsanlage und ein Referenzleck mit einem Druck und ermittelt auf diese Art und Weise ein etwaiges Leck.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstig herzustellendes
Entlüftungssystem für einen Kraftstofftank zur Verfügung zu stellen, das zum einen eine gute Regenerierung bzw. Desorption des Sorptionsfilters ermöglicht und zum anderen eine On-Board-Diagnose einer etwaigen Leckage im
Kraftstofftankentlüftungssystem gewährleistet.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Entlüftungssystem, insbesondere für einen
Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, mit einem Sorptionsfilter zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter und einem Verbrennungsmotor, insbesondere zwischen dem Sorptionsfilter und einer Luftführung vor einer Ladebzw. Turbolader-Einheit des Verbrennungsmotors oder einem Saugrohr des Verbrennungsmotors, angeordneten Fördereinrichtung geschaffen, bei dem die Fördereinrichtung eine bidirektionale Fördereinrichtung ist, die in eine erste Förderrichtung in Richtung des Verbrennungsmotors zum Regenerieren des Sorptionsfilters und in eine zweite Förderrichtung in Richtung des Sorptionsfilters zum Durchführen einer Kraftstofftankleckdiagnose schaltbar ist.
Das erfindungsgemäße Entlüftungssystem eines Kraftfahrzeugs umfasst vorzugsweise einen Kraftstofftank, der über eine Kraftstofftankanschlussleitung mit einem Sorptionsfilter, vorzugsweise einem Aktivkohleadsorptionsfilter, fluidleitend verbunden ist. Dieser Sorptionsfilter speichert temporär flüchtige Substanzen des Kraftstoffes, wie etwa flüchtige Kohlenwasserstoffe und andere Komponenten, die infolge von den im Kraftstofftank vorliegenden Druck- und Temperaturbedingungen, insbesondere beim Betanken des Kraftstofftanks, freigesetzt werden.
Der Sorptionsfilter ist über eine Spülleitung fluidleitend mit einem einem
Verbrennungsmotor vorgeschalteten Saugrohr verbunden. Erfindungsgemäß ist in einem Abschnitt der Spülleitung eine bidirektionale Fördereinrichtung angeordnet. Die bidirektionale Fördereinrichtung ist wahlweise in eine erste
Förderrichtung in Richtung des Saugrohrs bzw. Verbrennungsmotors und in eine zweite Förderrichtung in Richtung des Sorptionsfilters bzw. Kraftstofftanks schaltbar. Die bidirektionale Fördereinrichtung ist also derart gestaltet, dass sie Fluide in entgegengesetzte Richtungen fördern kann. Unter Fluiden sind vorliegend insbesondere Kraftstoffe, Kraftstoff-Luftgemische und gasförmige Mischungen aus Kraftstoffkomponenten, wie flüchtige
Kohlenwasserstoffe, und Luft zu verstehen. Ist die bidirektionale Fördereinrichtung in Förderrichtung in Richtung des
Verbrennungsmotors geschaltet, wird ein hinreichend großer Sog bzw.
Fluidstrom in Richtung des Ansaugrohrs eingestellt, so dass der temporär mit verdampftem Kraftstoff angereicherte Sorptionsfilter mittels eines zugeführten Spülfluids regeneriert, das heißt im Wesentlichen vollständig desorbiert wird. Der Sorptionsfilter wird mittels des Fluids, das beispielsweise von außen
zuzuführende Frischluft sein kann,„gespült".
Ist die bidirektionale Fördereinrichtung hingegen bei stehendem Motor in
Förderrichtung in Richtung des Sorptionsfilters geschaltet, so wird vorzugsweise im Bereich zwischen der bidirektionalen Fördereinrichtung und dem Kraftstofftank ein Überdruck aufgebaut. Anhand von ermittelten Druckwerten ist eine
Kraftstofftankleckdiagnose - eine On-Board-Diagnose - durchführbar.
Das erfindungsgemäße Entlüftungssystem gewährleistet vorteilhafterweise zum einen eine gute Regenerierung des Sorptionsfilters und zum anderen kann auf einfache Art und Weise eine in einigen Staaten vorgeschriebene On-Board- Kraftstofftankleckdiagnose durchgeführt werden, ohne dass weitere
Komponenten für diese Diagnose in das Entlüftungssystem eingebaut werden müssen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Entlüftungssystems ist die bidirektionale Fördereinrichtung als eine bidirektionale Pumpe gestaltet.
Bei dieser Weiterbildung ist in einem Abschnitt der Spülleitung eine bidirektionale Pumpe, auch Spülpumpe genannt, angeordnet. Die bidirektionale Pumpe ist wahlweise in eine erste Förderrichtung in Richtung des Saugrohrs bzw.
Verbrennungsmotors und in eine zweite Förderrichtung in Richtung des
Sorptionsfilters bzw. Kraftstofftanks schaltbar. Die bidirektionale Pumpe ist also derart gestaltet, dass sie die Fluide in entgegengesetzte Richtungen fördern kann. Ist die bidirektionale Pumpe in Förderrichtung in Richtung des
Verbrennungsmotors geschaltet, wird ein hinreichend großer Sog bzw.
Fluidstrom in Richtung des Ansaugrohrs eingestellt, so dass der temporär mit verdampftem Kraftstoff angereicherte Sorptionsfilter mittels eines zugeführten Spülfluids regeneriert, das heißt im Wesentlichen vollständig desorbiert wird. Der
Sorptionsfilter wird mittels des Fluids, das beispielsweise von außen
zuzuführende Frischluft sein kann,„gespült".
Ist die bidirektionale Pumpe hingegen bei stehendem Motor in Förderrichtung in Richtung des Sorptionsfilters geschaltet, so wird vorzugsweise im Bereich zwischen der bidirektionalen Pumpe und dem Kraftstofftank ein Überdruck aufgebaut. Anhand von ermittelten Druckwerten ist eine
Kraftstofftankleckdiagnose - eine On-Board-Diagnose - durchführbar. Es wird vorteilhafterweise zum einen eine gute Regenerierung des
Sorptionsfilters gewährleistet und zum anderen kann auf einfache Art und Weise eine in einigen Staaten vorgeschriebene On-Board-Kraftstofftankleckdiagnose durchgeführt werden, ohne dass weitere Komponenten für diese Diagnose in das Entlüftungssystem eingebaut werden müssen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Entlüftungssystems ist zwischen der bidirektionalen Pumpe und dem Saugrohr ein Kraftstofftankentlüftungsventil angeordnet. Das Kraftstofftankentlüftungsventil ist geeignet, die fluidleitende Verbindung zwischen der bidirektionalen Pumpe und dem Saugrohr wahlweise zum Spülen bzw. Regenerieren des Sorptionsfilters freizugeben oder zu verschließen. Ist das Kraftstofftankentlüftungsventil geschlossen, so wird das Regenerieren des Sorptionsfilters unterbrochen und der im Kraftstofftank verdampfende Kraftstoff wird über die Kraftstofftankanschlussleitung dem Filter zugeführt, wo er adsorbiert und temporär bis zum nächsten Spülvorgang gespeichert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Entlüftungssystems ist der Verbrennungsmotor ein Turbomotor mit einer Turbolader-Einheit. Das erfindungsgemäße Entlüftungssystem eignet sich insbesondere für den Einsatz bei Turbomotoren, vorzugsweise bei Downsize-Turbomotoren, die bei kleineren und leichteren Motoren eine vergleichbare Motorleistung zu
herkömmlichen Motoren mit größerem Hubraum gewährleisten. Mittels der bidirektionalen Pumpe wird das Problem überwunden, dass Turbomotoren aufgrund einer entdrosselten Betriebsweise einen relativ geringen
Ansaugunterdruck über das Saugrohr generieren, der häufig nicht hinreichend groß ist, um den Sorptionsfilter vollständig zu regenerieren. Dazu wird die Pumpe über eine erste Leitung an einer der Turbolader-Einheit vorgelagerten Einleitstelle und über eine zweite Leitung an einer der
Drosselklappe nachgelagerten Einleitstelle mit dem Saugrohr fluidleitend verbunden.
Bei einer derartigen Weiterbildung weist das Entlüftungssystem zwei
Einleitstellen auf, über die der verdampfte und aus dem Sorptionsfilter desorbierte Kraftstoff dem Motor zugeführt werden kann. Sofern der in der Spülleitung vorliegende Druck größer ist als der Druck im Saugrohr, das heißt wenn der Motor gedrosselt mit Saugrohrunterdruck betrieben wird, erfolgt die Regenerierung bei ausgeschalteter Pumpe in das Saugrohr. Wird der Motor dagegen im Ladebereich, das heißt mit Überdruck im Saugrohr betrieben, wird die Pumpe eingeschaltet und das mit flüchtigen Kraftstoff-Komponenten angereicherte Spülfluid wird dem Motor über die der Turbolader-Einheit vorgeordnete Einleitstelle zugeführt. Somit kann die bidirektionale Pumpe mit einer geringeren Pumpleistung arbeiten, da der Druck an dieser Einleitstelle gleich dem Umgebungsdruck und somit im Ladebetrieb geringer ist als an der der Drosselklappe nachgeordneten Einleitstelle. Somit ist es möglich, die Pumpe im Ladebetrieb nur einzuschalten, wenn hohe Beladung des Aktivkohlefilters vorliegt.
Bei dieser vorteilhaften Anordnung des Entlüftungssystems ist die erste und die zweite Leitung jeweils mit einem Rückschlagventil versehen.
Beide Ventile öffnen bei Strömungsrichtung zum Motor hin bei möglichst geringem Differenzdruck. Das Rückschlagventil in der ersten Leitung verhindert, dass im Saugbetrieb Luft von der Einleitstelle vor dem Lader in das Saugrohr gesaugt wird. Das
Rückschlagventil in der zweiten Leitung verhindert im Ladebetrieb mit
Saugrohrüberdruck eine Luftströmung vom Saugrohr vor den Lader.
Damit die bidirektionale Pumpe bei stehendem Motor trotz der Rückschlagventile in die zweite Förderrichtung in Richtung des Sorptionsfilters zur Durchführung einer Kraftstofftankleckdiagnose pumpen kann, ist zwischen der Pumpe und dem Saugrohr ein Umschaltventil zum Zuführen von Frischluft während der
Kraftstofftankleckdiagnose angeordnet.
Das Umschaltventil ist vorzugsweise als ein 2/3-Wegeventil gestaltet. Ist die bidirektionale Pumpe in die erste Förderrichtung in Richtung des
Verbrennungsmotors zum Regenerieren des Sorptionsfilters geschaltet, so ist die Frischluftzufuhr des Umschaltventils gesperrt und die Spülleitung fluidleitend in
Richtung des Saugrohrs geöffnet. Ist die bidirektionale Pumpe hingegen in die zweite Förderrichtung in Richtung des Sorptionsfilters zur Durchführung einer Kraftstofftankleckdiagnose geschaltet, so wird die Frischluftzufuhr des
Umschaltventils geöffnet und die Spülleitung saugrohrseitig versperrt. Auf diese Weise wird in dem Abschnitt zwischen Umschaltventil und Kraftstofftank mittels der Frischluftzufuhr ein Überdruck im Entlüftungssystem erzeugt, wodurch ein etwaiges Leck ermittelt werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Entlüftungssystems ist das Umschaltventil in der bidirektionalen Pumpe integriert.
Bei solch einer Weiterbildung liegt die bidirektionale Pumpe und das
Umschaltventil als eine Baugruppe vor. Die Baugruppe ist auf eine einfache, platzsparende und kostengünstige Weise in das Entlüftungssystem zu integrieren.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Entlüftungssystems ist das Umschaltventil in einem Kraftstofftankentlüftungsventil integriert, wodurch das Ventil ebenfalls auf eine einfache, platzsparende und kostengünstige Weise in das Entlüftungssystem zu integrieren ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Entlüftungssystems ist der
Sorptionsfilter über das Tankentlüftungsventil und eine erste Leitung über die Pumpe an einer ersten Einleitstelle vor der Drosselklappe und gleichermaßen über das Tankentlüftungsventil und eine zweite Leitung an einer der
Drosselklappe nachgeordneten zweiten Einleitstelle mit dem Saugrohr fluidleitend verbunden und die bidirektionale Fördereinrichtung ist in der ersten Leitung angeordnet.
Eine solche Weiterbildung findet insbesondere bei Saugmotoren Einsatz. Das Entlüftungssystem weist vorliegend zwei Einleitstellen auf, über die der verdampfte und aus dem Sorptionsfilter desorbierte Kraftstoff dem Motor zugeführt werden kann. Die bidirektionale Fördereinrichtung kann also in
Richtung des Saugrohrs sowie trotz vorhandenem Saugrohrunterdruck bei teilweise oder ganz geschlossener Drosselklappe in Richtung des Sorptionsfilters fördern.
So kann beispielsweise auch bei laufendem Motor während dessen Betrieb mit Saugrohrunterdruck eine Tankleckdiagnose, nämlich eine Grobleckprüfung, durchgeführt werden. Ferner kann auch eine Regenerierung des Sorptionsfilters bei Motorbetrieb mit Saugrohrunterdruck nur über das Tankentlüftungsventil ohne einen Druckabfall über die Pumpe erfolgen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Entlüftungssystems ist die erste Einleitstelle eine einer Turbolader-Einheit vorgeordnete Einleitstelle und die zweite Einleitstelle eine der Drosselklappe nachgeordnete Einleitstelle.
Vorliegend ist der Verbrennungsmotor als ein Turbomotor mit einer Turbolader- Einheit gebildet. Die bidirektionale Fördereinrichtung ist hierbei in der ersten Leitung geschaltet, die in der Luftführung an einer Stelle mündet, die der Turbolader-Einheit vorgelagert ist.
Durch die beschriebene Anordnung wird sowohl bei Saug- als auch bei
Turbomotoren bei Regenerierung im Saugrohr-Unterdruckbetrieb der
Strömungswiderstand verringert, wodurch die Regenerierrate des Sorptionsfilters auch ohne Pumpe erhöht wird. Eine bedarfsorientierte Regenerierratenerhöhung wird weiter verbessert. Weiterhin wird und die Leistungsaufnahme der Pumpe minimiert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Gestaltung des Entlüftungssystems umfasst die bidirektionale Fördereinrichtung eine unidirektionale Pumpe mit einem am Pumpenausgang angeordneten ersten Umschaltventil und einem am
Pumpeneingang angeordneten zweiten Umschaltventil.
Gemäß dieser Weiterbildung umfasst die bidirektionale Fördereinrichtung keine bidirektionale Pumpe, sondern eine unidirektionale Pumpe, das heißt eine Pumpe, die dazuausgebildet ist, lediglich in eine Richtung, nämlich ohne Strömungsumkehr zu fördern.
Eine solche unidirektionale Pumpe weist einen einfachen Aufbau auf und ist kostengünstig herstellbar.
Eine Strömungsrichtungsumkehr wird vorliegend mittels zwei simultan angesteuerten Umschaltventilen erzielt, die vorzugsweise als 2/3-Wegeventile gestaltet sind. Hierbei ist ein erstes Umschaltventil am Pumpenausgang und ein zweites Umschaltventil am Pumpeneingang angeordnet.
Weiterhin kann vorteilhafterweise in umgeschalteter Stellung das erste
Umschaltventil fluidleitend mit dem Sorptionsfilter und das zweite Umschaltventil fluidleitend mit der ersten Leitung an einer dem ersten Umschaltventil nachgeordneten Stelle verbunden sein.
Die bidirektionale Fördereinrichtung, das heißt das so genannte Regenerier- und Diagnosemodul weist vorliegend also drei pneumatische Anschlüsse auf.
Zur Regenerierung des Sorptionsfilters sind das erste und das zweite
Umschaltventil in eine die erste Leitung freigebende erste Stellung geschaltet. Die fluidleitende Verbindung zwischen dem ersten Umschaltventil und dem Sorptionsfilter sowie die fluidleitende Verbindung zwischen dem zweiten
Umschaltventil und der ersten Leitung sind unterbrochen. Zum einen kann bei einem Ladebetrieb des Motors auch bei ausgeschalteter unidirektionaler Pumpe mittels eines Venturi-Effekts über die erste Leitung regeneriert werden. Bei hoher Beladung des Sorptionsfilters wird die
unidirektionale Pumpe vorzugsweise eingeschaltet. Die Regenerierrate des Sorptionsfilters kann mittels eines taktenden Verhaltens eines
Tankentlüftungsventils gesteuert werden. Zum anderen kann auch bei Betrieb mit Saugrohrunterdruck ohne zusätzlichen Strömungswiderstand der Pumpe über die zweite Leitung regeneriert werden.
Zum Durchführen einer Tankleckdiagnose werden das erste und das zweite Umschaltventil simultan angesteuert. Es kann also ein Kombiventil Einsatz finden, das über lediglich nur eine Endstufe des Motorsteuergeräts aktiviert wird. Das erste und zweite Umschaltventil werden in eine zweite Stellung geschaltet, bei der die erste Leitung zwischen dem Pumpeneingang und dem
Tankentlüftungsventil bzw. Sorptionsfilter sowie zwischen dem Pumpenausgang und dem Saugrohr verschlossen ist. Die fluidleitende Verbindung zwischen dem ersten Umschaltventil und dem Sorptionsfilter sowie die fluidleitende Verbindung zwischen dem zweiten Umschaltventil und der ersten Leitung sind hingegen freigegeben. Mit anderen Worten ist die erste Leitung von der Einleitstelle vor der Ladereinheit beim Turbomotor bzw. vor der Drosselklappe beim Saugmotor saugseitig in Richtung der unidirektionalen Pumpe und deren Pumpenausgang, das heißt deren Druckausgang, in Richtung des Sorptionsfilters geschaltet.
Bei einem geschlossenem Tankentlüftungsventil und geschlossenem
Sorptionsfilter-Belüftungsventil kann somit durch Einschalten der unidirektionalen
Pumpe ein Überdruck im Tankentlüftungssystem aufgebaut werden. Bei einem laufenden Motor kann beispielsweise eine Grobleckdiagnose und bei stehendem Motor eine Feinleckdiagnose durch ein Auswerten von Druckverläufen erfolgen. Die Druckverläufe werden vorzugsweise mit Hilfe eines Tankdrucksensors ermittelt. Für die Feinleckdiagnose werden nach Erreichen eines definierten
Überdrucks bei einem weiterhin geschlossenen Tankentlüftungsventil die unidirektionale Pumpe aus- und die beiden Umschaltventile in Ruhestellung geschaltet. Es wird ermittelt, ob der definierte Überdruck erhalten bleibt. Bleibt der Druck erhalten, liegt kein Leck vor. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Entlüftungssystems ist an Stelle eines Drucksensors im Kraftstofftank an der Stelle zwischen dem
Tankentlüftungsventil und dem Sorptionsfilter und einer Stelle zwischen dem zweiten Umschaltventil und der unidirektionalen Pumpe ein Differenzdrucksensor angeordnet.
Mittels des Einsatzes eines Differenzdrucksensors wird die Möglichkeit geschaffen, den Regeneriergasstrom bei der Regenerierung des Sorptionsfilters, das heißt positive und negative Drücke, zu erfassen und diese genau zu bestimmen. Im Regenerierbetrieb, bei dem sich das zweite Umschaltventil in
Ruhestellung befindet, kann aus einem ermittelten Differenzdruck und einem Tastverhältnis des Tankentlüftungsventils der Regeneriergasstrom bei aus- oder eingeschalteter unidirektionaler Pumpe berechnet werden. Am Anschluss zwischen dem zweiten Umschaltventil und der unidirektionalen
Pumpe herrscht näherungsweise Umgebungsdruck, so dass über den zweiten Anschluss des Differenzdrucksensors zwischen dem Tankentlüftungsventil und dem Sorptionsfilter der Überdruck gemessen werden kann, der sich bei eingeschalteter unidirektionaler Pumpe und abgesperrtem Tankentlüftungsventil und Sorptionsfilter-Belüftungsventil aufbaut. Bei der Feinleckdiagnose - vorzugsweise bei abgestelltem Motor - stellt sich nach dem Druckaufbau und anschließend abgeschalteter unidirektionaler Pumpe relativ schnell ein
Umgebungsdruck am Anschluss zwischen dem Sorptionsfilter und dem
Tankentlüftungsventil ein, so dass über den Anschluss zwischen der Pumpe und dem zweiten Unschaltventil ein genauer Tankdruckverlauf im abgeschlossenen
System ermittelt und ggf. auf ein etwaiges Leck geschlossen werden kann.
Ferner ist die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zum Durchführen einer Kraftstofftankleckdiagnose gelöst. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Vorsehen eines Sorptionsfilters, eines Saugrohrs und eine den Sorptionsfilter und das Saugrohr fluidleitend verbindende Leitung mit einer bidirektionalen
Fördereinrichtung,
Erzeugen einer Fluidströmung in der Leitung in Richtung des Sorptionsfilters mittels der bidirektionalen Fördereinrichtung,
Erzeugen eines Überdrucks mittels der Fluidströmung und
Diagnostizieren eines etwaigen Lecks anhand des Überdrucks. Gemäß der Erfindung ist ein Sorptionsfilter zum Sorbieren und temporären Speichern von flüchtigen Kraftstoffkomponenten über eine
Kraftstofftankanschlussleitung mit einem Kraftstofftank fluidleitend verbunden. Dieser Sorptionsfilter wird über eine Leitung mit einem Saugrohr eines
Verbrennungsmotors oder bei einem Turbomotor zusätzlich mit einer Einleitstelle vor einem Lader fluidleitend verbunden. In dieser Leitung wird eine bidirektionale Fördereinrichtung vorgesehen, die eine Fluidströmung in Richtung des
Sorptionsfilters erzeugt. Mittels der Fluidströmung wird somit in einem Abschnitt zwischen der bidirektionalen Fördereinrichtung und dem Kraftstofftank bei geschlossenem Tankentlüftungsventil und geschlossenem Sorptionsfilter- Belüftungsventil ein Überdruck erzeugt, wodurch ein etwaiges Leck diagnostiziert werden kann. Dieses Verfahren stellt eine hohe Trennschärfe zur
Unterscheidung verschiedener Leckgrößen zur Verfügung.
Des Weiteren ist ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen
Entlüftungssystem geschaffen.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist in vorteilhafter Weise mit einem
Entlüftungssystem gemäß den oben erläuterten Merkmalen ausgestattet. Ein solches Entlüftungssystem gewährleistet, dass zum einen eine hinreichend gute Regenerierung des Sorptionsfilters zur Verfügung gestellt wird. Zum anderen ist auf eine kostengünstige und einfache Art und Weise stets eine On-Board- Kraftstofftankleckdiagnose durchführbar. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Entlüftungssystems,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Entlüftungssystems,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Entlüftungssystems,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Entlüftungssystems, und Fig. 5 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Entlüftungssystems.
Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 veranschaulicht ein Entlüftungssystem 10 eines Kraftstofftanks 12. Das Entlüftungssystem 10 weist einen Sorptionsfilter 14 zur temporären Aufnahme von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 12 auf. Der
Sorptionsfilter 14 ist zum einen mit dem Kraftstofftank 12 über eine
Kraftstofftankanschlussleitung 16 und zum anderen über eine Luftzuführung 19 mit einem Saugrohr 20 eines Motors, vorliegend eines Verbrennungsmotors 22, über eine Spülleitung 18 fluidleitend verbunden. Über die
Kraftstofftankanschlussleitung 16 können somit flüchtige Komponenten des Kraftstoffs vom Kraftstofftank 12 in den Sorptionsfilter 14 geleitet und von dort aus über die Spülleitung 18 dem Verbrennungsmotor 22 zur Verbrennung zugeführt werden.
Wenn der Kraftstofftank 12 mit Kraftstoff betankt wird bzw. wenn im
Kraftstofftank 12 bestimmte Druck- und Temperaturbedingungen vorliegen, bei denen flüchtige Komponenten des Kraftstoffs, wie Kohlenwasserstoffe, in die gasförmige Phase übergehen, so werden diese flüchtigen Komponenten über die Kraftstofftankanschlussleitung 16 dem Sorptionsfilter 14 zugeführt und dort temporär gespeichert. Der Sorptionsfilter 14 ist als ein Aktivkohlefilter 14 ausgebildet, der die flüchtigen Komponenten ad- und resorbieren kann.
In der Spülleitung 18 ist zwischen dem Sorptionsfilter 14 und dem Saugrohr 20 eine bidirektionale Pumpe 24 und zwischen dieser Pumpe 24 und dem
Saugrohr 20 ein Kraftstofftankentlüftungsventil 26 zwischengeschaltet. Dem Sorptionsfilter 14 ist ferner ein Belüftungsventil 28 zugeordnet, das im geöffneten Zustand Frischluft - so genanntes Spülfluid - zur Verfügung stellt, mittels dem die im Filter adsorbierten flüchtigen Kraftstoffkomponenten wieder desorbiert werden.
Die bidirektionale Pumpe 24 ist mittels einer nicht dargestellten Steuereinheit wahlweise in eine erste Förderrichtung in Richtung des Verbrennungsmotors 22 bzw. Saugrohrs 20 und in eine zweite Förderrichtung in Richtung des Sorptionsfilters 14 bzw. Kraftstofftanks 12 schaltbar. Im ersten Fall wird der zuvor mit verdampftem Kraftstoff angereicherte Sorptionsfilter 14 regeneriert, das heißt desorbiert. Im zweiten Fall wird eine Kraftstofftankleckdiagnose des
Entlüftungssystems 10 durchgeführt.
Während des Regenerierens des Sorptionsfilters 14 sind das
Kraftstofftankentlüftungsventil 26 sowie das Belüftungsventil 28 des Filters 14 geöffnet und die Pumpe 24 saugt Frischluft aus der Atmosphäre über das Belüftungsventil 28 durch den zuvor mit verdampftem Kraftstoff angereicherten Sorptionsfilter 14 in die Spülleitung 18. Dabei desorbiert die den Filter 14 durchströmende Luft den dort angereicherten Kraftstoff. Das im Wesentlichen mit Kohlenwasserstoffen angereicherte Spülfluid wird zur Verbrennung einem Kraftstoff-Luft-Gemisch im Saugrohr 20, und zwar an einer Einleitstelle, die einem Luftmassenmesser 30 und einer Drosselklappe 32 nachgelagert ist, beigemengt. Die Pumpe wird nur eingeschaltet, wenn kein ausreichender
Saugrohrunterdruck vorhanden ist. Bei ausreichendem Unterdruck erfolgt bei stehender Pumpe 24 durch deren Leckage die Regenerierung.
Ein Desorbieren des Sorptionsfilters 14 über die Pumpe erfolgt bevorzugt, wenn der Verbrennungsmotor 22 hohe Leistungen generieren muss und nicht ausreichender Saugrohrunterdruck vorhanden ist, wie beispielsweise bei längeren Fahrten bergauf, wenn also die Drosselklappe geöffnet ist. Somit wird eine bedarfsorientierte Regenerierung des Sorptionsfilters 14 ermöglicht, wodurch die Leistungsaufnahme des Pumpenmotors minimiert werden kann. Ferner kann bei Verwendung des Entlüftungssystems 10 eine bereits bestehende
Fahrzeughardware unverändert beibehalten werden.
Zum Durchführen einer On-Board-Kraftstofftankleckdiagnose fördert die bidirektionale Pumpe 14 bei stehendem Verbrennungsmotor 22 ein Fluid, insbesondere eine von außen über die Ansaugstrecke des Verbrennungsmotors
22 und das Tankentlüftungsventil 26 zuzuführende Frischluft, in Richtung des Kraftstofftanks 12. Im Entlüftungssystem 10, das heißt in allen Bereichen zwischen der Pumpe 24 und dem Kraftstofftank 12 wird bei geschlossenem Belüftungsventil 28 ein Überdruck erzeugt. Danach wird das
Tankentlüftungsventil 26 geschlossen und ein im Kraftstofftank 12 angeordneter Drucksensor 34 ermittelt den Druck über einen bestimmten Zeitverlauf. Hierdurch kann auf ein etwaiges Leck im Entlüftungssystem 10 geschlossen werden.
Fig. 2 und 3 zeigen ein Entlüftungssystem 10 gemäß Fig. 1 , das einem
Verbrennungsmotor 22 in Gestalt eines Turbomotors zugeordnet ist. Die
Luftführung 19, die dem Motor 22 vorgeschaltet ist, weist zwischen dem
Luftmassenmesser 30 und der Drosselklappe 32 eine Turbolader-Einheit 36 sowie einen Ladeluftkühler 38 auf.
Die bidirektionale Pumpe 24 ist über eine erste Leitung 40 an einer der
Turbolader-Einheit 36 vorgelagerten Einleitstelle und über eine zweite Leitung 42 an einer der Drosselklappe 32 nachgelagerten Einleitstelle mit dem Saugrohr 20 fluidleitend verbunden. In der ersten Leitung 40 ist ein erstes Rückschlagventil 44 und in der zweiten Leitung 42 ein zweites Rückschlagventil 46 angeordnet.
Ist die bidirektionale Pumpe 24 in Richtung des Verbrennungsmotors 22 geschaltet, so werden das Belüftungsventil 28 des Sorptionsfilters 14 sowie das Kraftstofftankentlüftungsventil 26 geöffnet. Frischluft als Spülfluid strömt durch das Belüftungsventil 28 und den Sorptionsfilter 14 in die Spülleitung 18 und desorbiert die temporär gespeicherten flüchtigen Kraftstoffkomponenten. Im Saugbetrieb des Verbrennungsmotors 22 strömt das Fluid bei abgeschalteter Pumpe 24 über die zweite Leitung 42 in das Saugrohr 20. Bei Motorbetrieb im Ladebereich wird die Pumpe 24 eingeschaltet und das Fluid strömt über die erste Leitung 40 vor den Lader 36.
Ist die bidirektionale Pumpe 24 bei stehendem Motor in Richtung des
Sorptionsfilters 14 zum Durchführen einer Kraftstofftankleckdiagnose geschaltet, so wird ein Umschaltventil 48 in Form eines 2/3-Wegeventils angesteuert, das wahlweise eine Frischluftzufuhr freigibt. Somit kann die Pumpe 24 Frischluft ansaugen. Diese wird in Richtung des Kraftstofftanks 12 gepumpt und bei geschlossenem Belüftungsventil 28 wird ein Überdruck erzeugt. Der
Drucksensor 34 im Kraftstofftank 12 ermittelt bei anschließend geschlossenem Tankentlüftungsventil 26 über einen bestimmten Zeitverlauf Druckwerte und detektiert auf diese Weise ein etwaiges Leck im Entlüftungssystem 10. In Fig. 2 ist das Umschaltventil 48 in der bidirektionalen Pumpe 24 und in Fig. 3 in dem Kraftstofftankentlüftungsventil 26 integriert.
Wenn die bidirektionale Pumpe 24 hingegen in Richtung des
Verbrennungsmotors 22 geschaltet ist, dann wird das Umschaltventil 48 in eine
Stellung geschaltet, in der die Frischluftzufuhr unterbrochen und die
Spülleitung 18 freigegeben ist.
Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform des Entlüftungssystem 10 gegenüber den Fig. 1 , 2 und 3; das Entlüftungssystem 10 gemäß Fig. 4 ist einem
Saugmotor 22 und das Entlüftungssystem 10 gemäß Fig. 5 einem Turbomotor 22 zugeordnet.
Gemäß Fig. 4 ist der Sorptionsfilter 14 über die erste Leitung 40 mit der
Luftführung vor Drosselklappe und die zweite Leitung 42 mit dem Saugrohr 20 des Verbrennungsmotors 22 fluidleitend verbunden. Bei dem Turbomotor 22 nach Fig. 5 mündet hingegen die erste Leitung 40 in einer ersten Einleitstelle, die der Turbolader-Einheit 36 vorgelagert ist und die zweite Leitung 42 in einer zweiten Einleitstelle, die der Drosselklappe 32 nachgelagert ist.
Vorliegend umfassen die Entlüftungssysteme 10 keine bidirektionale Pumpe 24, sondern es ist eine bidirektionale Fördereinrichtung 50 in der ersten Leitung 40 zwischengeschaltet, die mittels einer unidirektionalen Pumpe 52 mit einem am Pumpenausgang angeordneten ersten Umschaltventil 54 und einem am
Pumpeneingang angeordneten zweiten Umschaltventil 56 gebildet ist. Die beiden
Umschaltventile 54, 56 zur Förderrichtungsumkehr sind als 2/3-Wege-Ventile gestaltet und simultan angesteuert. Die Umschaltventile 54, 56 sind als ein Kombiventil gestaltet, das über lediglich nur eine Endstufe des Motorsteuergeräts aktiviert wird.
Das erste Umschaltventil 54 ist über eine dritte Leitung 58 fluidleitend mit dem Sorptionsfilter 14 und das zweite Umschaltventil 56 über eine vierte Leitung 60 mit der ersten Leitung 40 an einer dem ersten Umschaltventil 54 nachgeordneten Stelle verbunden. Die bidirektionale Fördereinrichtung 50 weist als ein so genanntes Regenerier- und Diagnosemodul somit nur drei pneumatische
Anschlüsse auf. Zur Regenerierung des Sorptionsfilters 14 sind das erste und das zweite
Umschaltventil 54, 56 in eine die erste Leitung 40 freigebende erste Stellung geschaltet. Die dritte Leitung 58 zwischen dem ersten Umschaltventil 54 und dem Sorptionsfilter 14 sowie die vierte Leitung 60 zwischen dem zweiten
Umschaltventil 56 und der ersten Leitung 40 sind unterbrochen.
Zum einen kann nun bei einem Ladebetrieb des Verbrennungsmotors 22 bei ausgeschalteter unidirektionaler Pumpe 52 mittels eines Venturi-Effekts über die erste Leitung 40 der Sorptionsfilter 14 regeneriert werden. Bei hoher Beladung des Sorptionsfilters 14 wird die unidirektionale Pumpe 42 eingeschaltet und dadurch die Regenerierrate erhöht. Zum anderen kann im Saugbetrieb des Verbrennungsmotors 22 durch den Saugrohrunterdruck ohne den
Strömungswiderstand der Pumpe 24 über die zweite Leitung 42 in das Saugrohr 20 regeneriert werden. Die Regenerierrate des Sorptionsfilters 14 wird dabei mittels eines taktenden Verhaltens des Tankentlüftungsventils 26 gesteuert.
Zum Durchführen einer Tankleckdiagnose werden das erste und das zweite Umschaltventil 54, 56 simultan angesteuert. Das erste und zweite Umschaltventil 54, 56 werden in eine zweite Stellung geschaltet, bei der die erste Leitung 40 zwischen dem Pumpeneingang und dem Tankentlüftungsventil 26 sowie zwischen dem Pumpenausgang und dem Saugrohr 20 verschlossen ist. Die dritte und vierte Leitung 58, 60 sind hingegen freigeschaltet. Bei einem geschlossenem Tankentlüftungsventil 26 und geschlossenem
Belüftungsventil 28 kann somit durch Einschalten der unidirektionalen Pumpe 52 ein Überdruck im Tankentlüftungssystem 10 aufgebaut werden. Bei laufendem Verbrennungsmotor 22 erfolgt eine Grobleckdiagnose und bei stehendem Motor 22 eine Feinleckdiagnose durch ein Auswerten von Druckverläufen.
Bei der Feinleckdiagnose werden nach Erreichen eines definierten Überdrucks bei dem weiterhin geschlossenen Tankentlüftungsventil 26 und Belüftungsventil 28 die unidirektionale Pumpe 52 aus- und die beiden Umschaltventile 54, 56 in Ruhestellung geschaltet. Dadurch ist das Tankentlüftungssystem abgeschlossen und es wird ermittelt, ob der definierte Überdruck erhalten bleibt und somit kein
Leck vorliegt. Gemäß Fig. 5 ist ferner an einer Stelle zwischen dem Sorptionsfilter 14 und dem Tankentlüftungsventil 26 sowie einer Stelle zwischen dem zweiten Umschaltventil 56 und der unidirektionalen Pumpe 52 ein Differenzdrucksensor 35 zur Ermittlung von Differenzdruckwerten gemäß den in der Diskussion der Ansprüche genannten Merkmalen geschaltet. Ist ein Signal des Differenzdrucksensors 35 durch ein Takten des Tankentlüftungsventils 26 stark pulsierend, kann ggf. auch ein pneumatischer oder elektrischer Filter eingesetzt werden.

Claims

Ansprüche
1. Entlüftungssystem (10), insbesondere für einen Kraftstofftank (12) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Sorptionsfilter (14) zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (12) und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter (14) und einer Luftführung (19) oder einem Saugrohr (20) eines Verbrennungsmotors (22) angeordneten
Fördereinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung eine bidirektionale Fördereinrichtung (50) ist, die in eine erste Förderrichtung in Richtung des Verbrennungsmotors (22) zum Regenerieren des Sorptionsfilters (14) und in eine zweite Förderrichtung in Richtung des Sorptionsfilters (14) zum
Durchführen einer Kraftstofftankleckdiagnose schaltbar ist.
2. Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die bidirektionale Fördereinrichtung (50) als eine bidirektionale Pumpe (24) gestaltet ist.
3. Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der bidirektionalen Pumpe (24) und dem Saugrohr (20) ein Kraftstofftankentlüftungsventil (26) angeordnet ist.
4. Entlüftungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (22) ein
Turbomotor mit einer Turbolader-Einheit (36) ist.
5. Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (24) über eine erste Leitung (40) an einer der Turbolader-Einheit (36) vorgelagerten Einleitstelle und über eine zweite Leitung (42) an einer einer Drosselklappe (32) nachgelagerten Einleitstelle mit dem Saugrohr (20) fluidleitend verbunden ist. Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leitung (40) mit einem ersten Rückschlagventil (44) und die zweite Leitung (42) mit einem zweiten
Rückschlagventil (46) versehen ist.
Entlüftungssystem (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pumpe (24) und dem
Saugrohr (20) ein Umschaltventil (48) zum Zuführen von Frischluft während der Kraftstofftankleckdiagnose angeordnet ist.
Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (48) in der bidirektionalen Pumpe (24) integriert ist.
Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (48) in einem
Kraftstofftankentlüftungsventil (26) integriert ist.
0. Entlüftungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sorptionsfilter (14) über eine erste Leitung (40) an einer ersten Einleitstelle vor einer Drosselklappe (32) und über eine zweite Leitung (42) an einer der Drosselklappe (32) nachgeordneten zweiten Einleitstelle mit dem Saugrohr (20) fluidleitend verbunden ist und die bidirektionale Fördereinrichtung (50) in der ersten Leitung (40) angeordnet ist.
1 1. Entlüftungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einleitstelle eine einer Turbolader- Einheit (36) vorgeordnete Einleitstelle und die zweite Einleitstelle eine einer Drosselklappe (32) nachgeordnete Einleitstelle ist.
12. Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 10 oder 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die bidirektionale Fördereinrichtung (50) eine unidirektionale Pumpe (52) mit einem am Pumpenausgang angeordneten ersten Umschaltventil (54) und einem am Pumpeneingang angeordneten zweiten Umschaltventil (56) umfasst.
13. Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Umschaltventil (54) ferner fluidleitend mit dem Sorptionsfilter (14) und das zweite Umschaltventil (56) fluidleitend mit der ersten Leitung (40) an einer dem ersten Umschaltventil (54) nachgeordneten Stelle verbunden ist.
14. Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Stelle zwischen einem Tankentlüftungsventil (26) und dem Sorptionsfilter (14) und einer Stelle zwischen dem zweiten Umschaltventil (56) und der unidirektionalen Pumpe (52) ein Differenzdrucksensor (35) geschaltet ist.
15. Verfahren zum Durchführen einer Kraftstofftankleckdiagnose mit den
Schritten:
- Vorsehen eines Sorptionsfilters (14), einer Luftführung (19) oder eines
Saugrohrs (20) und einer den Sorptionsfilter (14) und die Luftführung (19) oder das Saugrohr (20) fluidleitend verbindenden Leitung (18) mit einer bidirektionalen Fördereinrichtung (50),
- Erzeugen einer Fluidströmung in der Leitung (18) in Richtung des
Sorptionsfilters (14) mittels der bidirektionalen Fördereinrichtung (50),
- Erzeugen eines Überdrucks mittels der Fluidströmung und
- Diagnostizieren eines etwaigen Lecks anhand des Überdrucks.
16. Kraftfahrzeug mit einem Entlüftungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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