DE19813321A1 - Regenerierbares Filtermaterial enthaltende Adsorptionsfiltereinrichtung für die Be- und Entlüftung eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Eine regenerierbares Filtermaterial enthaltende Adsorptionsfiltereinrichtung für die Be- und Entlüftung eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges soll ohne Beeinflussung des Verbrennungsprozesses des Verbrennungsmotors betrieben werden können. DOLLAR A Diesem Zweck dient eine Einrichtung, in der die jeweilige Zusammensetzung möglichen Regenerationsgases bestimmbar ist und in der von einem elektronischen Motor-Steuergerät geregelt ausschließlich in seiner Zusammensetzung bekanntes Regenerationsgas dem Verbrennungsprozeß zugeführt werden kann. Die Einrichtung erlaubt darüber hinaus eine Zuführung von Regenerationsgas zu dem Verbrennungsprozeß des Motors lediglich in denjenigen Motorbetriebszuständen, in denen nur eine möglichst geringe Beeinflussung des Verbrennungsprozesses erfolgen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Adsorptionsfiltereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfah­ ren zum Betrieb dieser Einrichtung.

Bei bekannten derartigen Einrichtungen erfolgt das Regene­ rieren des Adsorptionsfilters dadurch, daß während bestimm­ ter Motorbetriebszustände ein Teil der Ansaugluft durch das Adsorptionsfilter hindurchgeführt dem Verbrennungsprozeß in dem Motor zugeführt wird. Die Zuführung kann durch Unter-Druck in dem Motoransaugbereich oder durch eine an das Ad­ sorptionsfilter angeschlossene Pumpe bewirkt werden.

Nachteilig bei einer solchen Einrichtung ist, daß in einer Regenerationsphase des Adsorptionsfilters dem Verbrennungs­ prozeß in dem Motor ein bezüglich seiner genauen Zusammen­ setzung unbekanntes Regenerationsgas zugeführt wird. Durch die unbekannte Zusammensetzung des dem Verbrennungsprozeß zugeführten Regenerationsgases kann der Verbrennungsprozeß ungünstig mit Bezug auf die Motorleistung und/oder die Ab­ gaszusammensetzung beeinflußt werden.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, durch das Regenerieren des Filtermaterials einer gattungsgemäßen Ad­ sorptionsfiltereinrichtung den von einem elektronischen Mo­ tor-Steuergerät unter anderem in Abhängigkeit der Abgaszu­ sammensetzung geregelten Verbrennungsprozeß in dem Motor so wenig wie möglich zu verändern.

Gelöst wird dieses Problem durch eine nach den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruchs 1 aufgebaute gattungsgemä­ ße Adsorptionsfiltereinrichtung und Betriebsverfahren, die diese Einrichtung ermöglicht.

Die Erfindung beruht auf dem wesentlichen Gedanken, die Zu­ sammensetzung eines aus dem Adsorptionsfilter stammenden Re­ generationsgases vor einer Zuführung zu dem Motor-Ver­ brennungsprozeß zu bestimmen und dem elektronischen Mo­ tor-Steuergerät zuzuführen, damit von dort aus der Motorver­ brennungsprozeß der jeweiligen Zusammensetzung angesaugten Regenerationsgases angepaßt werden kann. Des weiteren er­ laubt die erfindungsgemäße Einrichtung, das Adsorptionsfil­ ter nur dann zu regenerieren, wenn vorgegebene Belastungs­ grenzwerte überschritten sind. Eine entsprechende Kontrolle der Belastungswerte wird in einfacher Weise durch Abfragen in vorgebbaren Zeitabständen oder in Abhängigkeit von vor­ gebbaren Motorbetriebszuständen erreicht. Für jede Kontrolle ist ein kurzzeitiges Zuführen von Regenerationsgas (Probe­ gasstrom) aus dem Adsorptionsfilter über das Abgasmeßgerät in die Abgasanlage notwendig. Als. Abgasmeßgerät kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zweckmäßigerweise das als "Lambda-Sonde" in der Abgasanlage ohnehin bereits zur Be­ stimmung der Abgaszusammensetzung vorhandene Gerät benutzt werden. Anderenfalls wäre ein Kohlenwasserstoffsensor ge­ trennt einzusetzen.

Ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben der erfindungsge­ mäßen Einrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 2. Danach werden die Ergebnisse der Kontrollmessungen auch dazu be­ nutzt, bei der Führung des Verbrennungsprozesses durch das elektronische Motor-Steuergerät die Zusammensetzung ange­ saugten Regenerationsgases zu berücksichtigen, so daß der Verbrennungsprozeß in den Zeiten, in denen Regenerationsgas zugeführt wird, mittels von dem Motorsteuergerät eingeleite­ ter Gegenmaßnahmen unverändert bleiben kann.

Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet u. a. den großen Vor­ teil, Regenerationsgas nur dann dem Verbrennungsprozeß zuzu­ führen, d. h. überhaupt Regenerationsgas strömen zu lassen, wenn ein Motorbetriebszustand vorliegt, bei dem Regenerati­ onsgas einer bestimmten Zusammensetzung relativ unkritisch dem Verbrennungsprozeß zugeführt werden kann.

Zweckmäßige Betriebsverfahren der erfindungsgemäßen Einrich­ tung zeigen die weiteren Unteransprüche auf. Diese Verfahren werden bei der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles noch näher er­ läutert werden.

Als Ausführungsbeispiel zeigt die Zeichnung in

Fig. 1 ein Flußdiagramm einer in einen Motor mit zugehöri­ ger Abgasanlage integrierten Adsorptionsfilterein­ richtung.

Ein Tank 1 eines Kraftfahrzeuges ist über ein regenerierba­ res Filtermaterial enthaltenes Adsorptionsfilter 2 mit der Atmosphäre verbunden. Dabei führt eine mit einem Ventil 3 versehene Leitung 4 in das Adsorptionsfilter 2. Zur Atmo­ sphäre führt von dem Adsorptionsfilter 2 eine mit einer Pum­ pe 15 versehene Leitung 5. Die Pumpe 15 erlaubt bei Be­ triebsstillstand ein Durchströmen in beiden Richtungen, so daß bei einer Be- und Entlüftung des Tankes Luft durch die Pumpe 15 strömen kann.

Von dem Adsorptionsfilter 2 führt eine mit einem Ventil 6 ausgestattete Leitung 7 in einen Luftansaugbereich des Ver­ brennungsmotors 8 des Kraftfahrzeuges.

Von dem Adsorptionsfilter 2 führt eine weitere, ebenfalls mit einem Ventil 9 versehene Leitung 10 in die Abgasanlage 11 des Verbrennungsmotors 8. Der Eintritt der Leitung 10 in die Abgasanlage 11 liegt stromauf einer Abgasreinigungsein­ richtung 12.

In demjenigen Bereich der Abgasanlage 11, in den die Leitung 10 des Adsorptionsfilters 2 mündet, ist ein Abgasmeßgerät 13 installiert. Dieses Meßgerät kann die in einer Abgasanlage üblicherweise vorgesehene Lamda-Sonde sein. Die von dem Ab­ gasmeßgerät 13 ermittelten Meßwerte werden einem elektroni­ schen Motor-Steuergerät 14 zur Auswertung zugeleitet. Dieses Motor-Steuergerät 14 regelt den Verbrennungsprozeß in dem Verbrennungsmotor 8.

Mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung sind folgende Betriebsarten möglich.

Regenerieren des Adsorptionsfilters

Voraussetzung für ein Regenerieren des Adsorptionsfilters 2 durch Hindurchleiten von aus der Atmosphäre stammender Frischluft ist, daß einerseits das Filtermaterial in dem Ad­ sorptionsfilter 2 in einem solchen Maße mit Kraftstoff aus dem Tank beladen ist, daß ein Regenerieren notwendig oder zumindest sinnvoll ist und daß andererseits ein Motorbe­ triebszustand vorliegt, in dem dem Verbrennungsprozeß ohne die Gefahr einer unzulässigen Beeinflussung Regenerationsgas zugeführt werden kann.

Die vorliegende erste Voraussetzung wird dadurch geprüft, daß über die Leitung 10 kurzzeitig ein Regeneriergasstrom in die Abgasanlage 11 geleitet wird. Dieses kurzzeitige Einlei­ ten von Regenerationsgas in die Abgasanlage wird nachfolgend als Prüfgasstrom bezeichnet. Von dem Abgasmeßgerät 13 wird jeweils die Zusammensetzung des Prüfgasstromes ermittelt. Die ermittelten Werte werden an das elektronische Steuerge­ rät 14 übermittelt und dort ausgewertet.

Die Zeitpunkte, zu denen ein Prüfgasstrom erzeugt wird, er­ folgt nach einem in dem Steuergerät 14 gespeicherten Pro­ gramm oder anhand von ebenfalls in dem Steuergerät 14 gesam­ melten Motorbetriebskenndaten.

Anhand der in dem Steuergerät 14 vorhandenen gespeicherten und/oder betriebsabhängig ermittelten Motorkenndaten erhält der Motor 8 über die Leitung 7 Regenerationsgas zugeführt. Das Steuergerät 14 berücksichtigt bei einem Zuführen von Re­ generationsgas in den Verbrennungsprozeß des Motors 8 die ihm jeweils aus dem letzten Prüfgasstrom bekannte Zusammen­ setzung. Entsprechend der jeweils vorliegenden Zusammenset­ zung wird der Verbrennungsprozeß durch das Steuergerät 14 derart gesteuert, daß durch Einströmen des Regenerationsga­ ses praktisch keine Veränderung des gewünschten Verbren­ nungsprozesses eintritt.

Während bei einem aktiven Prüfgasstrom die Ventile 6 und 3 zu dem Verbrennungsmotor 8 bzw. dem Tank 1 geschlossen sind, ist bei einem Einleiten von Regenerationsgas in den Verbren­ nungsprozeß das Ventil 6 geöffnet, während die beiden übri­ gen Ventile 9 und 3 zu der Abgasanlage 11 bzw. zu dem Tank 1 geschlossen sind. Für das Fließen eines Prüfgasstromes bzw. eines Regenerationsgasstromes zu dem Verbrennungsmotor wird entweder ein anlagebedingt vorhandenes Druckgefälle ausge­ nützt oder wenn ein solches nicht bzw. nicht in ausreichen­ dem Maße vorhanden ist, durch die Pumpe 15 erzeugt.

Die Steuerung des vorstehend beschriebenen Regenerierbetrie­ bes erfolgt im Prinzip durch das Motor-Steuergerät 14 anhand eines in diesem Gerät gespeicherten Programmes und/oder dort gesammelter Betriebskenndaten unter Berücksichtigung der je­ weils aus Prüfgasströmen ermittelten aktuellen Regenerati­ onsgaszusammensetzungen.

Die kurzzeitigen Prüfgasströme, die in die Abgasanlage 11 eingeleitet werden, beeinflussen die Abgasemission nicht, da in den Prüfgasströmen enthaltene Kraftstoffanteile in einer Abgasreinigungseinrichtung (12) verbrannt und damit neutra­ lisiert werden.

Die Messung der Prüfgaszusammensetzung in dem Abgasmeßgerät 13 erfolgt durch eine Auswertung der während des Einleitens eines Prüfgasstromes in die Abgasanlage 11 eintretenden Ver­ änderung der von diesem Gerät laufend gemessenen Abgaszusam­ mensetzung. Ist das Abgasmeßgerät eine in Abgasanlagen übli­ che Lambda-Sonde, so wird während des kurzen Zeitraumes, in dem die Prüfgaszusammensetzung ermittelt wird, das fließt während des Zeitraumes, in dem ein Prüfgasstrom aktiv ist, über das Motor-Steuergerät 14 keine Auswertung der Abgaszu­ sammensetzung für die Steuerung des Verbrennungsprozesses in dem Verbrennungsmotor 8 vorgenommen.

Dichtheitsprüfung der Adsorptionsfiltereinrichtung sowie des Tankes

Für eine Überprüfung der Dichtheit der Adsorptionsfilterein­ richtung einschließlich des Tankes 1 werden die Ventile 6 und 9 zu dem Motor 8 bzw. zu der Abgasanlage 11 verschlos­ sen, während das Ventil 3 zu dem Tank geöffnet ist. In die­ sem Zustand der Einrichtung wird durch die Pumpe 15 aus der Atmosphäre Luft in den durch die Ventile 6 und 9 abgeschlos­ senen Einrichtungsbereich gedrückt. Anhand eines in Bezug auf eine vorgegebene Zeiteinheit ermittelten Druckverlustes läßt in an sich bekannter Weise die Dichtheit der überprüf­ ten Einrichtung feststellen.

Aufheizen der Abgasreinigungseinrichtung

Bei einem Anlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 8 kann es wün­ schenswert sein, für eine Aufheizung der Abgasreinigungsein­ richtung 12 zu sorgen, um dadurch deren Wirkungsgrad zu er­ höhen. Ein solches Aufheizen läßt sich dadurch bewirken, daß ein Prüfgasstrom über einen längeren von dem Motorsteuerge­ rät 14 bestimmten Zeitraum in die Abgasanlage 11 geführt wird. Je nach der dem Steuergerät 14 bekannten Zusammenset­ zung des Prüfgasstromes erhält die Abgasreinigungsvorrich­ tung, das heißt hier speziell ein Katalysator, durch einen Regenerationsgasstrom aus dem Adsorptionsfilter 2 verbren­ nungsfördernde Zusätze.

Claims (5)

1. Regenerierbares Filtermaterial enthaltende Adsorptions­ filtereinrichtung für die Be- und Entlüftung eines Kraft­ stofftanks eines Kraftfahrzeuges mit einem Adsorptionsfil­ ter, bei der

• - das Adsorptionsfilter verbunden ist mit dem Kraftstoff­ tank, einem Luftansaugbereich des Kraftfahrzeug-Motors sowie der Atmosphäre,
• - in der Verbindung zur Atmosphäre eine Luftpumpe vorgese­ hen ist,
• - in den Verbindungen zu dem Kraftstofftank und dem Luft­ ansaugbereich Verschlußventile vorgesehen sind, gekennzeichnet durch die Merkmale
• - das Adsorptionsfilter (2) ist zusätzlich mit einem stromauf liegenden Bereich einer Abgasreinigungseinrich­ tung (12) verbunden,
• - in der Verbindung (10) zu der Abgasreinigungseinrichtung (12) befindet sich ein verschließbares Ventil (9),
• - die Verbindung (10) des Adsorptionsfilters (2) zu der Abgasreinigungseinrichtung (12) mündet in einen von ei­ nem Abgasmeßgerät (13) mit einem Kohlenwasserstoffsensor überwachten Bereich der Abgasanlage (11).

2. Verfahren zum Betreiben einer Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenen Ventilen (1 und 3) vor dem Verbren­ nungsmotor (8) bzw. dem Tank (1) in Abhängigkeit eines vor­ gebbaren Programmes und/oder motorbetriebsabhängiger Daten jeweils ein kurzzeitiger von dem Adsorptionsfilter (2) in die Abgasreinigungsanlage (11) fließender Gasstrom (Prüfgasstrom) erzeugt wird und daß der Einfluß dieses Gass­ tromes auf die Meßwerte des Abgasmeßgerätes (13) ermittelt und zur Steuerung eines die Verbindung (7) zwischen Adsorp­ tionsfilter (2) und Ansaugbereich des Verbrennungsmotors (8) durchströmenden Regeneriergasstromes herangezogen wird.

3. Verfahren zum Betreiben einer Einrichtung nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für ein zeitlich begrenztes zusätzliches Aufheizen der Abgasreinigungseinrichtung (12) Regenerationsgas aus dem Ad­ sorptionsfilter (2) in die Abgasanlage (11) geleitet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des aus dem Adsorptionsfilter (2) stammenden Prüfgasstromes aus derjenigen Veränderung ermit­ telt wird, die das die Abgaszusammensetzung laufend ermit­ telnde Abgasmeßgerät (13) gegenüber demjenigen Zustand fest­ stellt, in dem der Abgasanlage (11) kein Prüfgasstrom zuge­ führt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Adsorptionsfilter (2) strömendes Regenerati­ onsgas von der Pumpe (4) gefördert wird.