DE10035125A1

DE10035125A1 - Entlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank einer Verbrennungskrafmaschine

Info

Publication number: DE10035125A1
Application number: DE2000135125
Authority: DE
Inventors: Ralf Gregor Gruenbaum; Uwe Gerdtz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2002-01-31

Abstract

Eine Entlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank (2) einer Verbrennungskraftmaschine umfaßt eine Filteranordnung (6) mit zwei Kraftstoffdampfadsorptionskammern (8, 9), die mit der Umgebung verbunden ist, eine Entlüftungsleitung (5) zur Verbindung des Kraftstofftanks (2) mit der Filteranordnung (6), und eine Spülleitung (14) zur Verbindung der Filteranordnung (6) mit einer Ansaugeinrichtung (3) der Verbrennungskraftmaschine. Die Adsorptionskammern (8, 9) sind parallel zueinander geschaltet und über eine der Filteranordnung (6) in der Entlüftungsleitung (5) vorgeschaltete Schalteinrichtung (16) wahlweise mit dem Kraftstofftank (2) verbindbar und von diesem trennbar. In einer ersten Schaltstellung (S1) der Schalteinrichtung (16) ist die Verbindung der ersten Kammer (8) mit dem Kraftstofftank (2) geöffnet und die Verbindung der zweiten Kammer (9) mit dem Kraftstofftank (2) unterbrochen. In einer zweiten Schaltstellung (S2) ist hingegen die Verbindung der ersten Kammer (8) zu dem Kraftstofftank (2) unterbrochen und die Verbindung der zweiten Kammer (9) mit dem Kraftstofftank (2) geöffnet. Damit wird eine Entlüftungsvorrichtung geschaffen, die bei konstruktiv einfachem Aufbau im Hinblick auf die Verwendung von druckabhängigen Ventilen das Nachaußendringen von Kraftstoffanteilen durch die Entlüftungsvorrichtung verhindert, so daß strenge Emissionsgrenzwerte eingehalten werden können. Da über die Entlüftungsvorrichtung stets ein Druckausgleich mit der Umgebung ermöglicht ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend eine mit der Umgebung verbundene Filteranordnung mit zwei Kraftstoffdampfadsorptionskammern, eine Entlüftungsleitung zur Verbindung des Kraftstofftanks mit der Filteranordnung, und eine Spülleitung zur Verbindung der Filteranordnung mit einer Ansaugeinrichtung der Verbrennungskraftmaschine.

Kraftfahrzeuge werden zumeist mit flüssigem Kraftstoff betrieben, der in einem Kraftstofftank mitgeführt wird. Innerhalb des Tanks liegt über der flüssigen Phase normalerweise auch Kraftstoff in gasförmiger Form vor. Der Druck der Gasphase stark von der Temperatur innerhalb des Kraftstofftanks abhängig. Bei höheren Temperaturen geht mehr Kraftstoff in die Gasphase über als bei niedrigeren Temperaturen. Höhere Temperaturen in dem Kraftstofftank können beispielsweise unter bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeuges durch die Rückförderung von Kraftstoff in den Tank oder auch durch höhere Umgebungstemperaturen auftreten. Im Falle eines hermetisch abgeschlossenen Kraftstofftanks würde dann der Innendruck gegebenenfalls stark ansteigen. Andererseits wird bei der Entnahme von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank der Innendruck vermindert. In einigen Betriebssituationen kann dieser Effekt überwiegen. In beiden Fällen, d. h. durch einen zu hohen Überdruck oder durch einen zu hohen Unterdruck besteht die Gefahr der Beschädigung des Kraftstofftanks mit dem Risiko eines unkontrollierten Kraftstoffaustritts.

Aus diesem Grunde werden an Kraftstofftanks Entlüftungsvorrichtungen vorgesehen, die für einen Druckausgleich mit der Umgebung sorgen. Für den Abbau eines Überdruckes muß das an die Umgebung abgegebene Gasgemisch von Kraftstoffdampfanteilen gereinigt werden. Zu diesem Zweck werden in die Entlüftungsvorrichtungen entsprechende Filter eingebaut.

So ist beispielsweise aus der DE 196 35 068 C2 eine Tankanlage bekannt, bei der eine Entlüftungsleitung über einen Aktivkohlebehälter mit der Umgebung verbunden ist. Bei einem Überdruck in dem Kraftstoffbehälter der Tankanlage erfolgt eine Druckentlastung über den Aktivkohlebehälter, der Kraftstoffdampfanteile zurückhält. Das Adsorptionsvermögen des Aktivkohlebehälters ist jedoch beschränkt. Es ist daher notwendig, den Aktivkohlebehälter in gewissen zeitlichen Abständen zu regenerieren. Hierfür ist der Aktivkohlebehälter über eine Spülleitung mit einer Ansaugeinrichtung der Verbrennungskraftmaschine verbunden, so daß dort vorliegender Unterdruck genutzt werden kann, um den Aktivkohlebehälter von Kohlenwasserstoffen zu entladen. Mit der Einleitung von Kraftstoff aus dem Aktivkohlebehälter in die Ansaugeinrichtung der Verbrennungskraftmaschine wird dort das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert, wodurch unter Umständen die Abgaseigenschaften verschlechtert werden können. Aus diesem Grunde ist in der Spülleitung zwischen dem Aktivkohlebehälter und der Ansaugeinrichtung ein Regenerierventil vorgesehen, das in ein Motormanagementsystem integriert ist und über dieses gesteuert wird.

Bei dieser bekannten Entlüftungsvorrichtung sind ein Adsorptionsbetrieb und ein Regenerationsbetrieb nicht klar trennbar. Vielmehr können an dem Aktivkohlebehälter beide Betriebsweisen zeitgleich auftreten, wodurch die Strömungsverhältnisse in dem Aktivkohlebehälter nur schwer zu beherrschen sind.

Weiterhin aus der DE 39 21 080 C2 eine Entlüftungsvorrichtung bekannt, bei der zwei Aktivkohlebehälter in Reihe geschaltet sind. Die beiden Aktivkohlebehälter weisen ein unterschiedliches Volumen auf. Der kleinere Aktivkohlebehälter kann verhältnismäßig schnell beladen und entladen werden, wobei im letzteren Fall lediglich kleine Spülluftmengen erforderlich sind. Die bei einem Abstellen des Motors in dem kleinen Aktivkohlebehälter adsorbierte Kraftstoffdampfmenge wird in einer nachfolgenden Betriebsphase schnell wieder desorbiert. Hingegen dient der große Aktivkohlebehälter der Aufnahme einer beim Tanken verdrängten Dampfmenge. Zu seiner Entladung ist eine verhältnismäßig große Spülluftmenge erforderlich. Der größere Behälter stellt somit im Fall des Tankens einen Überlaufbehälter dar.

Während des Normalbetriebs ist hingegen die Zuschaltung des zweiten Behälters unerwünscht, da zu dessen vollständiger Entladung verhältnismäßig große Spülluftmengen erforderlich sind. Aus diesem Grunde ist zwischen dem ersten und dem zweiten Aktivkohlebehälter ein Magnetventil oder unterdruckgesteuertes Ventil zwischengeschaltet, das beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine geöffnet wird, um die beiden Filterteile miteinander zu verbinden, da die Spülluft stets zunächst in den großen Behälter eingeleitet und von diesem über den kleinen Behälter zu einer Ansaugeinrichtung der Verbrennungskraftmaschine geführt wird. In einer Abstellphase der Verbrennungskraftmaschine öffnet das Ventil in Richtung von dem kleineren Behälter zu dem größeren Behälter oberhalb eines Druckes, der unterhalb des Befüllungsdrucks beim Betanken mit Kraftstoff liegt.

Durch die Verwendung eines druckgesteuerten Ventils zwischen den Aktivkohlebehältern ist die bekannte Entlüftungsvorrichtung konstruktiv aufwendig. Zudem ist der Ausnutzungsgrad des Adsorptionsmediums in dem großen Behälter verhältnismäßig gering.

Weiterhin ist eine Kompensation eines in dem Kraftstofftank entstehenden Unterdruckes erforderlich. Dies erfolgt üblicherweise dadurch, daß über ein Unterdruckventil im Tankdeckel oder auch an anderer Stelle des Kraftstofftanks Umgebungsluft in den Kraftstofftank gesaugt wird. Dabei ist das Ansaugen von Schmutzpartikeln zu vermeiden. Jedoch sind herkömmliche Unterdruckventile nicht in allen Situationen ausreichend dicht, so daß unter Umständen über das Unterdruckventil in unerwünschter Weise gasförmige Kraftstoffkomponenten an die Umgebung gelangen können.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Entlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, die bei konstruktiv einfachem Aufbau einen Druckausgleich mit der Umgebung erlaubt und die Gefahr des Nachaußendringens von Kraftstoffanteilen aus dem Kraftstofftank vermindert.

Die Aufgabe wird durch eine Entlüftungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die jeweils mit der Umgebung verbundenen Adsorptionskammern parallel zueinander geschaltet sind und über eine der Filteranordnung in der Entlüftungsleitung vorgeschaltete Schalteinrichtung wahlweise mit dem Kraftstofftank verbindbar und von diesen trennbar sind, wobei in einer ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung die Verbindung der ersten Kammer mit dem Kraftstofftank geöffnet und die Verbindung der zweiten Kammer mit dem Kraftstofftank unterbrochen ist, und in einer zweiten Schaltstellung die Verbindung der ersten Kammer mit dem Kraftstofftank unterbrochen und die Verbindung der zweiten Kammer mit dem Kraftstofftank geöffnet ist.

Die erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung mit Alternativspülung durch zwei Adsorptionskammern erlaubt den Verzicht auf emissionskritische Unterdruckventile.

Vielmehr bleibt unter allen Betriebszuständen über die Entlüftungsvorrichtung eine druckausgleichende Verbindung zwischen dem Kraftstofftank und der Umgebung über die Filteranordnung erhalten. Dadurch lassen sich besonders geringe Emissionswerte erreichen.

Bevorzugt wird als Adsorptionsmedium in den Adsorptionskammern Aktivkohle verwendet, die im Hinblick auf die in dem Kraftstoffdampf enthaltenen Kohlenwasserstoffe ein gutes Adsorptionsverhalten aufweist und überdies kostengünstig zu erhalten ist.

Üblicherweise fallen gerade beim Betanken die größten Kraftstoffdampfmengen an. In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist daher die erste Kammer ein größeres Speichervolumen auf, als die zweite Kammer. Damit ist eine Anpassung an unterschiedliche Betriebsituationen im Hinblick auf die Beladung und Entladung der Adsorptionskammern sowie das Adsorptionsverhalten des Adsorptionsmediums in Abhängigkeit des Beladungszustandes besser möglich. Bevorzugt dient die größere erste Kammer dem Normalbetrieb, während die kleinere zweite Kammer als Notkammer eine Verbindung des Kraftstofftanks mit der Umgebung auch dann gewährleistet, wenn die erste Kammer durch Unterdruck regeneriert und zur Vermeidung eventueller Beschädigungen des Kraftstofftanks durch den Unterdruck von diesem abgesperrt wird.

Vorzugsweise in der Spülleitung zwischen der Filteranordnung und der Ansaugeinrichtung ein Spülventil vorgesehen, das in einem aktivierten Zustand die Verbindung zwischen der Filteranordnung und der Ansaugeinrichtung öffnet und in einem deaktivierten Zustand die Verbindung schließt. Damit lassen sich die Adsorptionskammern zu einem gewünschten Zeitpunkt gezielt mit Unterdruck beaufschlagen, wodurch eine flexiblere Betriebsweise der Be- und Entladung der Kammern in Abstimmung mit der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht wird.

Bevorzugt ist das Spülventil im aktivierten Zustand intervallweise öffenbar und schließbar. Damit können die aus der Filteranordnung zurückgewonnenen Kraftstoffmengen gezielt einem Verbrennungsprozeß zugeführt werden, ohne durch die zusätzliche Kraftstoffzufuhr die Abgaswerte der Verbrennungskraftmaschine zu beeinträchtigen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn bei aktiviertem Spülventil die Schalteinrichtung ihre zweite Schaltstellung zur Regeneration der ersten Kammer einnimmt und bei deaktiviertem Spülventil die Schalteinrichtung ihre erste Schaltstellung zur Beladung der ersten Kammer mit Kraftstoffdampf einnimmt. Damit steht die in der Regel während des Betriebs entladene erste Adsorptionskammer nach einem Abschalten des Motors weitestgehend unbeladen zur Aufnahme von dann ausgasenden Dämpfen zur Verfügung.

In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsvariante ist lediglich die erste Kammer der Filteranordnung an die Spülleitung angeschlossen. In einem Wechselbetrieb der Adsorptionskammern wird dann lediglich die erste Kammer aktiv durch einen Unterdruck in der Ansaugeinrichtung entladen, wohingegen die Spülung der anderen Kammer durch den Unterdruck im Kraftstofftank erfolgt, der während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine infolge der Entnahme von Kraftstoff auftritt. Kehren sich die Druckverhältnisse während des Betriebs im Kraftstofftank um, beispielsweise durch eine verstärkte Rückförderung von erwärmtem Kraftstoff, so kann bei einer weitgehenden Beladung der zweiten Kammer die Entlüftungsvorrichtung auf die erste Kammer umgeschaltet werden. Fällt der Druck in dem Kraftstofftank wieder in den Unterdruckbereich, so kann erneut auf die zweite Kammer umgeschaltet werden, um diese zu entladen.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsvariante sind die beiden Kammern jeweils zwischen einem Adsorptionsbetrieb und einem Regenerationsbetrieb umschaltbar. Im Adsorptionsbetrieb ist die Verbindung der Kammer zu dem Kraftstofftank zur Beladung mit Kraftstoffdampf offen, die Verbindung zu der Ansaugeinrichtung hingegen unterbrochen. Im Regenerationsbetrieb ist die Verbindung zwischen der Kammer und dem Kraftstofftank unterbrochen, die Verbindung zu der Ansaugeinrichtung zur Entladung hingegen offen. In einer ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung befindet sich die erste Kammer im Adsorptionsbetrieb und die zweite Kammer im Regenerationsbetrieb. In einer zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung befindet sich hingegen die erste Kammer im Regenerationsbetrieb und die zweite Kammer im Adsorptionsbetrieb. Damit ist ein Wechselbetrieb zwischen zwei aktiv spülbaren Adsorptionskammern möglich, der an der jeweils gerade regenerierten Kammer einen hohen Spülgrad mit geringer Restbeladung erlaubt. Damit lassen sich auch strenge Emissionsgrenzwerte einhalten.

Vorzugsweise ist hierbei jede Kammer über einen eigenen Spülleitungszweig an die Spülleitung angeschlossen. Die Schalteinrichtung weist eine Sperreinrichtung zur wahlweisen Absperrung der beiden Spülleitungszweige auf. In der ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung ist der mit der ersten, im Adsorptionsbetrieb befindlichen Kammer verbundene Spülleitungszweig gesperrt und der mit der zweiten, im Regenerationsbetrieb befindlichen Kammer verbundene Spülleitungszweig geöffnet. In der zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung ist hingegen der mit der ersten, im Regenerationsbetrieb befindlichen Kammer verbundene Spülleitungszweig geöffnet, und der mit der zweiten, im Adsorptionsbetrieb befindlichen Kammer verbundene Spülleitungszweig gesperrt. Damit werden eindeutige, gezielt kontrollierbare Strömungsverhältnisse in den Adsorptionskammern gewährleistet, d. h. ein Mischbetrieb einer gleichzeitigen Absorption und Regeneration vermieden.

In einer weiteren Ausführungsvariante weist die Schalteinrichtung eine dritte Schaltstellung auf, in der unabhängig von der Stellung der Sperreinrichtung der Spülleitungszweige die Verbindungen der beiden Kammern mit dem Kraftstofftank offen sind. Beispielsweise kann dann bei aktiviertem Spülventil die Schalteinrichtung zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung geschaltet werden, um die Kammern abwechselnd zu beladen und zu entladen. Hingegen nimmt bei deaktiviertem Spülventil die Schalteinrichtung die dritte Schaltstellung ein, so daß beim Abschalten der Verbrennungskraftmaschine das gesamte Adsorptionsvolumen beider Kammern wirksam wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Entlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank einer Verbrennungskraftmaschine, und in

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Entlüftungsvorrichtung.

Das erste Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zeigt eine Entlüftungsvorrichtung 1 für einen Kraftstofftank 2 einer Verbrennungskraftmaschine an einem Kraftfahrzeug, von der hier lediglich die Ansaugeinrichtung 3 für ein Luft-Kraftstoff-Gemisch abgebildet ist. Der Kraftstofftank 2 besitzt einen Einfüllstutzen, der im Betriebszustand durch einen Tankdeckel 4 verschlossen ist. Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine entsteht in der Ansaugeinrichtung 3 ein Unterdruck.

Die Entlüftungsvorrichtung 1 dient der Beatmung des Kraftstofftanks 2, um übermäßige Über- und Unterdrücke an diesem zu vermeiden, welche durch eine Erwärmung des Kraftstofftanks oder eine verstärkte Abförderung von Kraftstoff auftreten können. Zudem erlaubt die Entlüftungseinrichtung 1 einen Druckausgleich während des Betankens.

Hierzu umfaßt die Entlüftungsvorrichtung 1 eine Entlüftungsleitung 5 zur Verbindung des Kraftstofftanks 2 mit der Umgebung. Da die aus dem Kraftstofftank 2 verdrängten Dämpfe in der Regel Kraftstoffanteile enthalten, ist vor der Mündung der Entlüftungsleitung 5 eine Filteranordnung 6 vorgesehen, durch welche die Dämpfe vor ihrer Abgabe an die Umgebung hindurchgeleitet werden. Die Entlüftungsleitung 5 setzt an einem bei Betrachtung in Vertikalrichtung obenliegende Abschnitt des Kraftstofftanks 2 an und leitet über ein Schwerkraftventil 7 zu der Filteranordnung 6. Das Schwerkraftventil 7 verhindert bei einer starken Neigung des Kraftstofftanks 2 den Übertritt von Kraftstoff in die Filteranordnung 6. Es ist unter normalen Betriebsbedingungen offen.

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, weist die Filteranordnung 6 zwei voneinander getrennte, parallel geschaltete Adsorptionskammern 8 und 9 auf. Jede der Kammern 8 und 9 ist mit einem Adsorptionsmedium, vorzugsweise Aktivkohle, gefüllt und über eine eigene Zweigleitung 10 bzw. 11 an die Entlüftungsleitung 5 angeschlossen. Überdies ist jede Kammer 8 bzw. 9 über eine Beatmungsleitung 12 bzw. 13 mit der Umgebung verbunden.

Weiterhin ist zwischen einer ersten der Adsorptionskammern 8 und der Ansaugeinrichtung 3 der Verbrennungskraftmaschine eine Spülleitung 14 vorgesehen, in der ein Spülventil 15 angeordnet ist. Dieses Spülventil 15 ist in das Motormanagement der Verbrennungskraftmaschine eingebunden und wird über eine zentrale Steuereinrichtung CPU derselben angesteuert. Im aktivierten Zustand kann das Spülventil 15 intervallweise geöffnet und geschlossen werden, um einen Unterdruck in der Ansaugeinrichtung 3 an die erste Adsorptionskammer 8 anzulegen. Durch die Beaufschlagung mit Unterdruck wird von dem Absorptionsmedium aufgefangener Kraftstoff abgesaugt und dem Verbrennungsprozeß zugeführt. Gleichzeitig erfolgt hierbei ein Ansaugen von Spülluft durch die Beatmungsleitung 12. Durch die Einbindung des Spülventils 15 in das Motormanagement wird eine Aufrechterhaltung des den Betriebsbedingungen zugeordneten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gewährleistet, so daß durch die zusätzliche Luft- und Kraftstoffzufuhr der Verbrennungsprozeß nicht beeinträchtigt wird.

Zum alternierenden Betrieb der Adsorptionskammern 8 und 9 ist der Filteranordnung 6 eine Schalteinrichtung 16 vorgeschaltet, die in der Entlüftungsleitung 5 angeordnet ist, um entweder die eine oder die andere Adsorptionskammer 8 bzw. 9 mit dem Kraftstofftank 2 zu verbinden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schalteinrichtung 16 ein Wechselventil 17, beispielsweise ein 3/2-Wegeventil, das je nach Schaltstellung entweder die eine Zweigleitung 10 oder die andere Zweigleitung 11 freigibt, wobei dann die jeweils andere Zweigleitung gesperrt ist.

Wie Fig. 1 anhand der Signalleitung 18 entnommen werden kann, wird die Schalteinrichtung 16 in Abhängigkeit der Aktivierung des Spülventils 15 betrieben. Ist das Spülventil 15 deaktiviert, so befindet sich ein Absperrorgan des Wechselventils 17 in einer die zweite Zweigleitung 11 verschließenden ersten Schaltstellung S1, in welcher der Kraftstofftank 2 über die Zweigleitung 10 mit der ersten Adsorptionskammer 8 kommuniziert. Bei einem aktivierten Spülventil 15 befindet die Schalteinrichtung 16 hingegen in einer zweiten Schaltstellung S2, in der das Absperrorgan des Wechselventils 17 die Zweigleitung 10 zu der ersten Adsorptionskammer 8 verschließt. Die zweite Zweigleitung 11 zu der zweiten Adsorptionskammer 9 ist dagegen offen.

Wie Fig. 1 weiter entnommen werden kann, weist die erste Adsorptionskammer 8 ein größeres Volumen und damit eine höhere Adsorptionskapazität auf, als die zweite Adsorptionskammer 9. Die Entlüftungseinrichtung 1 wird dann im normalen Fahrbetrieb überwiegend in der in Fig. 1 dargestellten ersten Schaltstellung S1 betrieben, in der ein Druckausgleich mit der Umgebung über die große erste Adsorptionskammer 8 erfolgt. Das hier elektromagnetisch betätigbare Spülventil 15 bleibt deaktiviert und damit geschlossen.

Zur Spülung der ersten Adsorptionskammer 8 wird das Spülventil 15 durch Anlegen eines elektrischen Stroms aktiviert, woraufhin dieses öffnet. Gleichzeitig wird das Wechselventil 17 in die zweite Schaltstellung S2 umgeschaltet. Über die Signalleitung 18 kann dies synchron erfolgen. Damit wird die große erste Adsorptionskammer 8 gegenüber dem Kraftstofftank 2 abgesperrt, so daß während der Regeneration ein Nachsaugen von Kraftstofftank 2 unterbleibt. Zudem wird eine Belastung des Kraftstofftanks 2 mit dem Spülunterdruck vermieden. Da an dem Kraftstofftank 2 wie auch an dem Tankdeckel 4 kein Unterdruckschutzventil vorhanden ist, wird ein infolge einer Kraftstoffentnahme auftretender Unterdruck über die zweite Adsorptionskammer 9 abgebaut. Über das Wechselventil 17 wird gewährleistet, daß stets ein Druckentlastungsweg zur Umgebung offen steht. Die kleine zweite Kammer 9 übernimmt lediglich eine Überbrückungsfunktion, für die Zeiten der Regeneration der ersten Kammer 8.

Nach einer erfolgten Regeneration der ersten Kammer 8, die in regelmäßigen Intervallen oder in Abhängigkeit der Erfassung des Beladungsgrades erfolgt, wird das Wechselventil 17 in die erste Schaltstellung S1 zurückgeschaltet und das Spülventil 15 deaktiviert. Diese Stellung wird auch bei einem Abschalten des Kraftfahrzeuges eingenommen.

In einer alternativen Betriebsweise befindet sich während des normalen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine die Schalteinrichtung 16 in Stellung S2, in der die erste Adsorptionskammer 8 regeneriert und somit von Kraftstoff entladen wird. Dabei ist die erste Kammer 8 von dem Kraftstofftank 2 getrennt. Hingegen kommuniziert die zweite Kammer 9 mit dem Kraftstofftank 2 um Druckschwankungen in demselben aufzufangen. Hierbei wird die zweite Adsorptionskammer 9 je nach den vorherrschenden Druckverhältnissen in dem Kraftstofftank 2 be- oder entladen, ohne daß Kraftstoffanteile an die Umgebung abgegeben werden. Um dies zuverlässig zu vermeiden, kann der Beladungsgrad der zweiten Kammer 9 überwacht werden. Bei Erreichen eines hohen Beladungsgrades wird dann auf die erste Kammer 8 umgeschaltet und das Spülventil 15 deaktiviert. In diesem Fall kann die zweite Kammer 9 auch etwas größer als vorstehend ausgebildet werden.

Bei einem Abstellen des Motors wird das Spülventil 15 deaktiviert. Über die Signalleitung 18 wird diese Information an die Schalteinrichtung 16 weitergegeben, die daraufhin aus der Schaltstellung S1 in die Schaltstellung S2 umschaltet. Mit dem Umschaltvorgang wird die Verbindung der zweiten Kammer 9 mit dem Kraftstofftank 2 unterbrochen. Gleichzeitig wird die Verbindung zwischen der ersten Kammer 8 und dem Kraftstofftank 2 geöffnet. Damit steht unmittelbar nach dem Abschalten der Verbrennungskraftmaschine die während des Betriebs entladene und damit eine hohe Aufnahmekapazität aufweisende Adsorptionskammer 8 zur Aufnahme von ausgasenden Kraftstoffkomponenten zur Verfügung. Das große Volumen der ersten Adsorptionskammer 8 ist überdies geeignet, das während eines Betankungsvorganges verdrängte Gasgemisch zu reinigen, wobei die Kraftstoffanteile in dem Gemisch innerhalb der ersten Adsorptionskammer 8 zurückgehalten werden.

Im folgenden wird nun das zweite Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit Fig. 2 näher erläutert. Auch hier umfaßt die Entlüftungsvorrichtung 1 wiederum eine Entlüftungsleitung 5, die über ein Schwerkraftventil 7 von dem Kraftstofftank 2 zu einer Filteranordnung 6 mit zwei etwa gleich großen Adsorptionskammern 8 und 9 führt. Die Entlüftungsleitung 5 leitet in zwei Zweigleitungen 10 und 11, die jeweils an eine der Adsorptionskammern 8 bzw. 9 angeschlossen sind. Weiterhin ist wiederum jede Kammer 8 bzw. 9 über eine Beatmungsleitung 12 bzw. 13 mit der Umgebung verbunden. Überdies ist die Filteranordnung 6 über eine Spülleitung 14 und ein Spülventil 15 mit der Ansaugeinrichtung 3 der Verbrennungskraftmaschine verbunden.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 für jede Adsorptionskammer 8 bzw. 9 ein eigener Spülleitungszweig 19 bzw. 20 vorgesehen. Die Spülleitungszweige 19 und 20 münden vor dem Spülventil 15 in eine gemeinsame Spülleitung 14 ein.

Mittels einer vor der Filteranordnung 6 in der Entlüftungsleitung 5 angeordneten Schalteinrichtung 16 können die Kammern 8 und 9 zwischen einem Adsorptionsbetrieb und einem Regenerationsbetrieb umgeschaltet werden. Im Adsorptionsbetrieb ist die betreffende Kammer 8 bzw. 9 mit dem Kraftstofftank 2 verbunden, so daß das in der Kammer befindliche Adsorptionsmedium, auch hier wiederum bevorzugt Aktivkohle, mit Kraftstoffdampf beladen werden kann. Dabei ist die Verbindung zu der Ansaugeinrichtung 3 unterbrochen. Umgekehrt ist im Regenerationsbetrieb die Verbindung zwischen der betreffenden Kammer 8 bzw. 9 und der Ansaugeinrichtung 3 zur Entladung offen, jedoch zu dem Kraftstofftank 2 unterbrochen.

Die Schalteinrichtung 16 des zweiten Ausführungsbeispiels besitzt eine Ventileinrichtung 21, über welche die Verbindung zwischen dem Kraftstofftank 2 und der Filteranordnung 6 kontrolliert wird. Weiterhin umfaßt die Schalteinrichtung 16 hier eine Sperreinrichtung 22, die zwischen der Filteranordnung 6 und dem Spülventil 15 angeordnet ist.

Die Ventileinrichtung 21 besitzt eine erste Schaltstellung P1, in der sich die erste Kammer 8 im Adsorptionsbetrieb und die zweite Kammer 9 im Regenerationsbetrieb befindet. In einer zweiten Schaltstellung P2 der Schalteinrichtung 16 ist hingegen die erste Kammer 8 im Regenerationsbetrieb und die zweite Kammer 9 im Adsorptionsbetrieb. In beiden Fällen ist hier, im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel, das Spülventil 15 aktiviert. Weiterhin ist, bevorzugt bei deaktiviertem Spülventil 15, die Ventileinrichtung 21 der Schalteinrichtung 16 in eine dritte Stellung P3 schaltbar, in der der Kraftstofftank 2 mit beiden Adsorptionskammern 8 und 9 verbunden ist. Als Ventileinrichtung 21 wird bevorzugt ein 3/3- Wegeventil verwendet.

Die Ansteuerung der Schalteinrichtung 16 ist mit der Steuerung des Spülventils 15 über eine Signalleitung 18 gekoppelt. Solange das Spülventil 15 aktiviert ist, um intervallweise zu öffnen und zu schließen, können die Adsorptionskammern 8 und 9 während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine wechselseitig be- und entladen werden.

Hierzu weist die Schalteinrichtung 16 weiterhin für jeden Spülleitungszweig 19 bzw. 20 eine Absperrmöglichkeit in Form einer Sperreinrichtung 22 auf, die hier als 3/2 Wegeventil ausgebildet ist. Damit läßt sich verhindern, daß eine gerade im Adsorptionsbetrieb befindliche Kammer gleichzeitig auch mit der Ansaugeinrichtung 3 der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist.

Fig. 2 zeigt die Ventileinrichtung 21 in der ersten Schaltstellung P1 bei aktiviertem Spülventil 15. Hierbei ist der mit der ersten, im Adsorptionsbetrieb befindlichen Kammer 8 verbundene Spülleitungszweig 19 gesperrt. Der zweite Spülleitungszweig 20, der mit der im Regenerationsbetrieb befindlichen Kammer 9 verbunden ist, wird hingegen geöffnet.

Umgekehrt ist in der zweiten Schaltstellung P2 der Ventileinrichtung 21 der mit der ersten, im Regenerationsbetrieb befindlichen Kammer 8 verbundene Spülleitungszweig 19 geöffnet und der mit der zweiten, im Adsorptionsbetrieb befindlichen Kammer 9 verbundene Spülleitungszweig 20 gesperrt.

In der dritten Schaltstellung P3 sind hingegen beide Kammern 8 und 9 mit dem Kraftstofftank 2 verbunden, so daß in diesem Fall das Adsorptionsvermögen beider Kammern 8 und 9 zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn betriebsbedingt größere Dampfmengen anfallen, beispielsweise beim Abschalten der Verbrennungskraftmaschine oder beim Betanken. Die Ventileinrichtung 21 ist derart ausgebildet, um in einer stromlosen Stellung selbsttätig in die dritte Schaltstellung P3 zurückzukehren, wobei gleichzeitig auch das Spülventil 15 deaktiviert wird.

Zur Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen kann es zweckmäßig sein, auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel eine der Adsorptionskammern 8 bzw. 9 mit einem größeren Volumen auszubilden.

Durch den Alternativbetrieb der Adsorptionskammern 8 und 9 läßt sich während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine mittels des in der Ansaugeinrichtung 3 vorherrschenden Unterdrucks stets zumindest eine Kammer weitestgehend entladen. Zudem bleiben die Strömungsverhältnisse in den Kammern 8 und 9 in jeder Betriebssituation eindeutig definiert.

Aus den Fig. 1 und 2 ist weiterhin zu erkennen, daß durch die Entlüftungsvorrichtung 1 das gesamte Kraftstoffvorratssystem und insbesondere der Tankdeckel 4 ohne emissionskritische Unterdruckventile auskommt, da über die Filtereinrichtung 6 in allen Schaltstellungen der Entlüftungsvorrichtung 1 ein Druckausgleichsweg zur Verfügung steht.

Bezugszeichenliste

1

Entlüftungsvorrichtung

2

Kraftstofftank

3

Ansaugeinrichtung

4

Tankdeckel

5

Entlüftungsleitung

6

Filteranordnung

7

Schwerkraftventil

8

erste Adsorptionskammer

9

zweite Adsorptionskammer

10

erste Zweigleitung der Entlüftungsleitung

11

zweite Zweigleitung der Entlüftungsleitung

12

Beatmungsleitung der ersten Kammer

8

13

Beatmungsleitung der zweiten Kammer

9

14

Spülleitung

15

Spülventil

16

Schalteinrichtung

17

Wechselventil

18

Signalleitung

19

Spülleitungsabschnitt der ersten Kammer

8

20

Spülleitungsabschnitt der zweiten Kammer

9

21

Ventileinrichtung

22

Sperreinrichtung
S1 erste Schaltstellung der Schalteinrichtung

16

S2 zweite Schaltstellung der Schalteinrichtung

16

P1 erste Schaltstellung der Schalteinrichtung

16

(zweites Ausführungsbeispiel)
P2 zweite Schaltstellung der Schalteinrichtung

16

(zweites Ausführungsbeispiel)
P3 dritte Schaltstellung der Schalteinrichtung

16

(zweites Ausführungsbeispiel)

Claims

1. Entlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank (2) einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend eine mit der Umgebung verbundene Filteranordnung (6) mit zwei Kraftstoffdampfadsorptionskammern (8, 9), eine Entlüftungsleitung (5) zur Verbindung des Kraftstofftanks (2) mit der Filteranordnung (6), und eine Spülleitung (14) zur Verbindung der Filteranordnung (6) mit einer Ansaugeinrichtung (3) der Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils mit der Umgebung verbundenen Adsorptionskammern (8, 9) parallel zueinander geschaltet sind und über eine der Filteranordnung (6) in der Entlüftungsleitung (5) vorgeschaltete Schalteinrichtung (16) wahlweise mit dem Kraftstofftank (2) verbindbar und von diesem trennbar sind, wobei in einer ersten Schaltstellung (S1, P1) der Schalteinrichtung (16) die Verbindung der ersten Kammer (8) mit dem Kraftstofftank (2) geöffnet und die Verbindung der zweiten Kammer (9) mit dem Kraftstofftank (2) unterbrochen ist, und in einer zweiten Schaltstellung (S2, P2) die Verbindung der ersten Kammer (8) mit dem Kraftstofftank (2) unterbrochen und die Verbindung der zweiten Kammer (9) mit dem Kraftstofftank (2) geöffnet ist.

2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (8, 9) jeweils mit Aktivkohle befüllt sind.

3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (8) ein größeres Speichervolumen aufweist, als die zweite Kammer (9).

4. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spülleitung (14) zwischen der Filteranordnung (6) und der Ansaugeinrichtung (3) ein Spülventil (15) vorgesehen ist, das in einem aktivierten Zustand die Verbindung zwischen der Filteranordnung (6) und der Ansaugeinrichtung (3) öffnet und in einem deaktivierten Zustand die Verbindung schließt.

5. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülventil (15) im aktivierten Zustand intervallweise öffenbar und schließbar ist.

6. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei aktiviertem Spülventil (15) die Schalteinrichtung (16) ihre zweite Schaltstellung (S2) zur Regeneration der ersten Kammer (8) einnimmt und bei deaktiviertem Spülventil (15) die Schalteinrichtung (16) ihre erste Schaltstellung (S1) zur Beladung der ersten Kammer (8) mit Kraftstoffdampf einnimmt.

7. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich die erste Kammer (8) der Filteranordnung (6) an die Spülleitung (14) angeschlossen ist.

8. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kammern (8, 9) jeweils zwischen einem Adsorptionsbetrieb, in dem die Verbindung der betreffenden Kammer (8, 9) mit dem Kraftstofftank (2) zur Beladung mit Kraftstoffdampf offen, die Verbindung zu der Ansaugeinrichtung (3) hingegen unterbrochen ist, und einem Regenerationsbetrieb, in dem die Verbindung zwischen der betreffenden Kammer (8, 9) und dem Kraftstofftank (2) unterbrochen, die Verbindung zu der Ansaugeinrichtung (3) zur Entladung hingegen offen ist, umschaltbar sind, wobei in einer ersten Schaltstellung (P1) der Schalteinrichtung (16) sich die erste Kammer (8) im Adsorptionsbetrieb und die zweite Kammer (9) im Regenerationsbetrieb befindet, und in einer zweiten Schaltstellung (P2) der Schalteinrichtung (16) sich die erste Kammer (8) im Regenerationsbetrieb und die zweite Kammer (9) im Adsorptionsbetrieb befindet.

9. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede (8, 9) Kammer über einen eigenen Spülleitungszweig (19, 20) an die Spülleitung (14) angeschlossen ist, und die Schalteinrichtung (16) eine Sperreinrichtung (22) zur wahlweisen Absperrung der beiden Spülleitungszweige (19, 20) aufweist, wobei in der ersten Schaltstellung (P1) der Schafteinrichtung (16) der mit der ersten, im Adsorptionsbetrieb befindlichen Kammer (8) verbundene erste Spülleitungszweig (19) gesperrt ist, und der mit der zweiten, im Regenerationsbetrieb befindlichen Kammer (9) verbundene zweite Spülleitungszweig (20) geöffnet ist, und in der zweiten Schaltstellung (P2) der Schalteinrichtung (16) der mit der ersten, im Regenerationsbetrieb befindlichen Kammer (8) verbundene erste Spülleitungszweig (19) geöffnet ist, und der mit der zweiten, im Adsorptionsbetrieb befindlichen Kammer (9) verbundene zweite Spülleitungszweig (20) gesperrt ist.

10. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (16) eine dritte Schaltstellung (P3) aufweist, in der unabhängig von der Stellung der Sperreinrichtung (22) der Spülleitungszweige (19, 20) die Verbindungen der beiden Kammern (8, 9) mit dem Kraftstofftank (2) offen sind.

11. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei aktiviertem Spülventil (15) die Schalteinrichtung (16) zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung (P1, P2) schaltbar ist, und bei deaktiviertem Spülventil (15) die Schalteinrichtung (16) die dritte Schaltstellung (P3) einnimmt.