WO1999014480A1 - Kraftstoffdampf-rückhalteeinrichtung für kraftfahrzeuge - Google Patents
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- WO1999014480A1 WO1999014480A1 PCT/EP1998/005649 EP9805649W WO9914480A1 WO 1999014480 A1 WO1999014480 A1 WO 1999014480A1 EP 9805649 W EP9805649 W EP 9805649W WO 9914480 A1 WO9914480 A1 WO 9914480A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
- F02M25/0854—Details of the absorption canister
Definitions
- the invention relates to a regenerable fuel vapor retention device for motor vehicles, by means of which the fuel vapors arising in the tank of motor vehicles can be adsorbed and the adsorbed vapors can be desorbed and returned to the combustion chambers of the motor of the motor vehicle, consisting of a suitable absorption capacity for fuel vapors with a bed of adsorption material Filled, closed housing on all sides with a tank inlet connectable to a connecting line leading to the motor vehicle tank, a connectable to a connecting line leading to the intake manifold of the engine, the fuel vapor returning engine outlet and a fresh air connection connected to the ambient atmosphere, the tank -Inlet and the motor outlet on the one hand and the fresh air connection on the other hand are provided on regions of the housing which are separated from one another by the adsorbent bed, and in the container lter a guided in the adsorbent bed sensor is provided at least develops which a dependent from adsorptively captured in the adsorbent bed of vaporized fuel signal
- retention devices that is to say so-called activated carbon filters
- a bed of activated carbon as an adsorbent, which retard the activated carbon filters when the vehicle is refueled or when the vehicle is expanded
- the fuel in the tank adsorbs displaced fuel vapors in the activated carbon bed due to heating via the tank ventilation and thus prevents their escape into the surrounding atmosphere at least as long as the adsorption capacity of the activated carbon bed is not exhausted.
- Adequate measurement of the amount of activated carbon and regular desorption and recirculation of the fuel vapors in the engine's combustion circuit can ensure that no fuel vapors escape into the ambient atmosphere under normal operating conditions of the motor vehicle.
- the desorption takes place in such a way that ambient or fresh air is sucked through the activated carbon bed and the fuel vapors are released from the surface of the activated carbon, ie are desorbed.
- the negative pressure generated in the engine intake manifold when the engine is running is used to generate the required negative pressure.
- activated carbon filters for the application in question have three connections, namely an inlet connected to a connecting line to the motor vehicle tank, through which the fuel vapors enter the filter housing, a fresh air connection open to the ambient atmosphere, via which, on the one hand, the from Air released from the fuel vapors can escape to the ambient atmosphere and, on the other hand, outside air can be sucked in through the activated carbon bed during the desorption process, and finally an outlet connected to a line leading to the intake manifold or the air filter of the internal combustion engine, via which the desorbed fuel vapors lead into the intake tract of the engine and then burned in the engine.
- a pressure relief valve is arranged downstream of the tank inlet in the filter housing, which only allows fuel vapors to pass into the activated carbon filter if there is a certain overpressure in the fuel tank and the downstream connection line to the activated carbon filter, and on the other hand, this valve is activated when the set pressure falls below and at Generation of the negative pressure in the filter housing via the engine outlet is closed, so that ambient air can be drawn in through the ventilation connection by the negative pressure then prevailing in the housing and the fuel vapors adsorbed in the activated carbon bed can be desorbed.
- These known activated carbon filters reliably fulfill their task of preventing the escape of fuel vapors under the operating conditions to be expected for motor vehicles.
- the fuel vapors returned to the engine during desorption via the intake side influence the mixture preparation in the sense of a higher fuel percentage, ie a richer fuel / air mixture, which tends to lead to increased emissions of harmful exhaust gas components.
- An increase in harmful components on the exhaust gas side is determined by the lambda probe provided in today's motor vehicles with a regulated catalytic converter, and this can then develop an electrical signal which, via the electronic control device for engine management in motor vehicles with injection engines, also influences the fuel. Injection quantity in the sense of a reduction in pollutants. However, this control is delayed because the pollutant values must first rise above the permissible limits before it can be influenced via the engine control.
- Fuel vapors are included and, accordingly, an exact fuel / air mixture is generated via the control of the injection.
- the activated carbon filter of fuel vapors absorbed via the tank ventilation must continue to be regenerated, ie the adsorbed fuel vapors must be recovered from the activated carbon filter in an environmentally friendly manner and rendered harmless, as before - by combustion in the engine.
- the regeneration phases must therefore be relocated during engine run times in which the precise control of the exact fuel / air mixture is not guaranteed and is not required, for example in the engine's cold running phases, in which a relatively rich one is used anyway and ignitable mixture is worked. In the cold-running phase there is an increased emission of pollutants, which, however, is negligible due to the short duration compared to the total running time of the engine.
- the regeneration of the activated carbon filter is, however, only mandatory if the adsorption capacity of the activated carbon bed is already largely exhausted. It is therefore necessary to control the regeneration cycles in such a way that - in the cold running phases - they are carried out in any case with largely exhausted adsorption capacity, while regeneration is not necessary with a low load of fuel vapors adsorbed in the activated carbon bed.
- the invention has for its object to provide a fuel vapor retention device which is able to provide the necessary information about the loading condition of the adsorbent, so that motor vehicle manufacturers or manufacturers of the electronic control and regulating devices for engine management control the Regeneration process of the restraint in the desired manner, ie during certain phases of the engine can take into account.
- this object is achieved according to the invention in that the sensor or sensors are each known per se due to the change in their electrical conductivity as a function of the concentration of gaseous hydrocarbons in air in the adsorbent bed in the Area of the sensor has or have an electrical signal developing sensor element.
- a sensor is provided, which is provided in an area of the adsorbent bed located in the vicinity of the fresh air connection.
- the sensor thus changes its conductivity and thus generates a signal which triggers the regeneration process as soon as the loading of the adsorbent bed has penetrated to the sensor located near the fresh air outlet and there is a risk that if fuel vapors are supplied further, this will occur step into the outside air.
- two sensors are provided, of which the first sensor in a region of the adsorbent bed lying near the tank inlet and the second sensor in a region near the fresh air connection Adsorbent -fill- is seen.
- the first sensor located in the area of the tank inlet or the engine outlet thus determines the presence of adsorptively bound fuel vapors in their access area. If this first sensor develops a signal which reports no or only a small amount of adsorbed fuel, desorption is not necessary, so that a valve which can be controlled by the control unit for engine management, is provided in the line leading to the engine and is normally closed in the valve as well Start or cold running phase of the engine can remain closed.
- the second sensor provided in the area of the fresh air connection monitors the adsorption state of the activated carbon bed with regard to exhaustion of the adsorption capacity. If this second sensor reports a very high degree of fuel vapors bound in the coal bed adsorptively to the ambient air immediately before the outlet and thus there is a risk that fuel vapors can escape to the ambient atmosphere if fuel vapors continue to enter the adsorbent bed of the sensor for triggering an immediate desorption cycle, ie for opening a normally closed valve arranged in the line from the engine outlet to the suction side of the engine.
- FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of a fuel vapor retention device according to the invention in the form of an activated carbon filter and its connection to a fuel tank and the suction side of the engine of a motor vehicle; and
- Fig. 2 is a partially broken, again schematic view of a retention device designed as an activated carbon filter for fuel vapors.
- FIG. 1 shows a retaining device for fuel vapors, designated in its entirety by 10 and constructed in the manner according to the invention, in the form of an activated carbon filter which is known per se.
- the fuel-filled tank 14 of a motor vehicle (not shown) is connected to a tank inlet 16 of the activated carbon filter and via a connecting line 20 connected to an engine outlet 18, a connection of the activated carbon filter to the intake system, e.g. created for the intake manifold or air filter of the internal combustion engine 22 of the associated motor vehicle.
- An activated carbon bed 26 (FIG. 2) is provided within the housing 24 of the activated carbon filter and is held on the top and bottom by vapor or gas-permeable partition walls 28 (FIG.
- a fresh air connection 30 connecting the space of the filter housing 24 above the activated carbon bed with the ambient atmosphere, via which on the one hand the tank 14 in the activated carbon filter 10 displaced air after it has passed through the activated carbon bed 26 and adsorptive binding of the fuel vapors contained in the displaced air, or - with a vacuum applied to the engine outlet - air is sucked in from the ambient atmosphere and through the activated carbon bed and thus the adsorptively bound fuel vapors are desorbed again can be.
- an electrically controllable, normally biased in the closed position switching Valve 32 is provided, which can be opened by actuating an actuating unit 34, which is formed, for example, by an excitation coil into which an armature connected to the actual valve switching body is drawn in when an excitation current is applied via a control line 35 from an electrical control unit 36 .
- the switching valve 32 is then opened and a negative pressure generated in the intake tract while the engine 22 is running takes effect via the connecting line 20 in the space of the filter housing 24 below the activated carbon bed 26.
- the vacuum actuates a double-acting control valve 38 arranged downstream of the tank inlet 16 and arranged within the filter housing in such a way that the tank inlet 16 is closed, so that in the connecting line 12 from the tank 14 to the tank inlet and in the tank 14 no negative pressure can work itself.
- the negative pressure therefore sucks in ambient air via the fresh air connection 30 and through the activated carbon bed 26, the fuel vapors bound in the activated carbon bed being desorbed and conducted via the open connecting line 20 to the intake tract of the engine 22.
- FIG. 1 also schematically shows the fuel line 44 which is led from the fuel tank 14 via an injection pump 40 to the injection nozzles 42 of the engine 22, the amount of fuel supplied by the injection pump 40 via the injection nozzles 42 from the electronic control unit 36 via a control line 46 is controlled.
- two sensors 48 and 50 are provided, which on the one hand enter the activated carbon in an area close to the tank inlet or the engine outlet and on the other hand in an area close to the ventilation connection.
- the loading condition ie the amount of each Monitor the volume unit of the activated carbon fill of actually adsorbed fuel vapor in relation to the maximum possible adsorption capacity per volume unit and report to the control unit 36 via a signal line 52 or 54.
- This electronic control unit 36 which may be integrated in the electronic control of the motor management of the motor vehicle (not shown), can thus perform a desorption process by opening the switching valve 32 by actuation via the control line 35 and the actuating device 34 while the engine is running trigger, the control logic being designed in such a way that the desorption process is not triggered if it is reported via the first sensor 48 that no or only a slight loading of the activated carbon bed with fuel vapors has been given, ie a desorption process has already been carried out earlier is while a desorption 20 is carried out when it is reported via the second sensor 50 that the adsorption capacity of the activated carbon bed 26 is largely exhausted.
- the activated carbon filter 10 is shown on a larger scale and with the housing 24 partially broken away, the arrangement of the control valve 38 already mentioned - known per se - downstream of the tank inlet 16 within the filter housing 24 also being recognizable.
- this control valve 38 has a dual function. On the one hand, it closes the tank inlet 16 when there is negative pressure inside the filter housing 24, and on the other hand it acts as an overpressure valve which only prevents the passage of fuel vapor-laden air from the tank into the filter at a preselected position in the allows air pressure laden with fuel vapor.
- the sensors 48 and 50 are gas-tight in the intended position in openings in the wall of the filter housing 24 that they with their sensitive measuring range in immerse the activated carbon bed 26.
- the use of two sensors 48, 50, the first of which is arranged in the activated carbon bed in the inlet-side area of the air passing from the tank and the other in the outlet-side area, offers the advantage over the use of a single sensor, which in principle is likewise possible that, as it were, the two limits of the adsorptive loading of the activated carbon bed which are decisive for triggering a desorption process are monitored, namely on the one hand the information which can be tapped at sensor 48 about no or low loading of the activated carbon bed with fuel vapors and that at the second sensor 50 information to be determined about the impending exhaustion of the adsorption capacity.
- the control signals which trigger or suppress a desorption cycle in the respective operating states of the engine can then be developed in the logic of the control unit 36.
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Abstract
Rückhalteeinrichtung (10) zur Adsorption von im Tank (14) von Kraftfahrzeugen entstehenden Kraftstoffdämpfen und zur Desorption und Rückführung der Dämpfe in die Brennräume des Motors (22) des Kraftfahrzeuges. Die Rückhalteeinrichtung weist ein mit einer Schüttung (26) aus einem Adsorptionsmaterial geeigneter Adsorptionsfähigkeit gefülltes, allseitig geschlossenes Gehäuse mit einem an eine zum Kraftfahrzeug-Tank führende Verbindungsleitung (12) anschließbaren Tank-Einlaß (16) einem an eine zum Saugrohr des Motors (22) geführte Verbindungsleitung (20) anschließbaren, die Kraftstoffdämpfe zurückführenden Motor-Auslaß (18) und einem mit der Umgebungsatmosphäre verbundenen Frischluft-Anschluß (30) auf. Der Tank-Einlaß (16) und der Motor-Auslaß (18) einerseits und der Frischluft-Anschluß (30) andererseits sind an jeweils durch die Adsorptionsmittel-Schüttung (26) voneinander getrennten Bereichen des Gehäuses (24) vorgesehen. Im Behälter ist wenigstens ein in die Adsorptionsmittel-Schüttung (26) geführter Sensor (48; 50) für verdampften Kraftstoff vorgesehen. Der Sensor (48) bzw. die Sensor(en) (48; 50) weist bzw. weisen jeweils ein an sich bekanntes, aufgrund der Änderung seiner elektrischen Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in Luft in der Adsorptionsmittel-Schüttung im Bereich des Sensors ein elektrisches Signal entwickelndes Sensorelement auf.
Description
Kraf stoffdampf-Rückhalteeinrichtung für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine regenerierbare Kraftstoffdampf- Rückhalteeinrichtung für Kraftfahrzeuge, mittels derer im Tank von Kraftfahrzeugen entstehende Kraftstoffdämpfe adsorbier- und die adsorbierten Dämpfe desorbier- und in die Brennräume des Motors des Kraftfahrzeugs zurückführbar sind, bestehend aus einem mit einer Schüttung aus Adsorptionsmaterial geeigneter Aufnahmefähigkeit für Kraftstoffdämpfe gefüllten, allseitig geschlossenen Gehäuse mit einem an einem zum Kraftfahrzeug-Tank führende Verbindungsleitung anschließbaren Tank-Einlaß, einem an einem zum Saugrohr des Motors geführte Verbindungsleitung anschließbaren, die Kraftstoffdämpfe rückführenden Motor-Auslaß und einen mit der Umgebungsatmosphäre verbundenen Frischluft -Anschluß, wobei der Tank-Einlaß und der Motor-Auslaß einerseits und der Frischluft -Anschluß andererseits an jeweils durch die Adsorptionsmittel-Schüttung voneinander getrennten Bereichen des Gehäuses vorgesehen sind, und im Behälter wenigstens ein in die Adsorptionsmittel-Schüttung geführter Sensor vorgesehen ist, welcher ein vom adsorptiv in der Ad- sorptionsmittel-Schüttung aufgenommenen verdampften Kraftstoff abhängiges Signal enwickelt .
Zur Verhinderung des Austritts von Kraftstoffdämpfen ins Freie werden zumindest in der Entlüftungsleitung des Tanks von Personenkraftwagen heute in der Regel mit einer Schüttung von Aktivkohle als Adsorptionsmittel arbeitende Rück- halteeinrichtungen, d.h. sogenannte Aktivkohlefilter angeordnet, welche die bei der Betankung des Kraftfahrzeugs oder auch bei Ausdehnung des Kraftstoffs im Tank infolge Erwärmung über die Tankentlüftung verdrängten Kraftstoff- dämpfe in der Aktivkohleschüttung adsorbieren und so deren Austritt in die Umgebungsatmosphäre zumindest solange verhindern, wie die Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohleschüttung nicht erschöpft ist. Durch hinreichende Bemessung der Menge der Aktivkohleschüttung und regelmäßige Desorption und Rückführung der Kraftstoffdämpfe in den Verbrennungs- kreislauf des Motors kann sichergestellt werden, daß unter normalen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs keine Kraftstoffdämpfe in die Umgebungsatmosphäre austreten. Die Desorption erfolgt dabei so, daß Umgebungs- oder Frischluft durch die Aktivkohleschüttung gesaugt und dabei die Kraft - stoffdämpfe von der Oberfläche der Aktivkohle gelöst, d.h. desorbiert werden. Zur Erzeugung des erforderlichen Unterdrucks wird der beim Laufen des Motors im Motor-Saugrohr erzeugte Unterdruck verwendet. Dementsprechend weisen Aktivkohlefilter für den hier in Frage stehenden Anwen- dungsfall drei Anschlüsse auf, nämlich einen an eine Verbindungsleitung zum Kraftfahrzeug-Tank angeschlossenen Einlaß, über den die Kraftstoffdämpfe in das Filtergehäuse eintreten, einen zur Umgebungsatmosphäre geöffneten Frischluft-Anschluß, über welchen einerseits die von den Kraftstoffdämpfen befreite Luft zur Umgebungsatmosphäre austreten und andererseits beim Desorptionsvorgang Außenluft durch die Aktivkohleschüttung eingesaugt werden kann, und schließlich einen an eine zum Saugrohr bzw. dem Luftfilter des Verbrennungsmotors führende Leitung angeschlos- senen Auslaß, über den die desorbierten Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt des Motors geführt und dann im Motor verbrannt werden. In der Verbindungsleitung zum Kraftstofftank
bzw. dem Tank-Einlaß im Filtergehäuse nachgeschaltet ist ein Überdruckventil angeordnet, welches Kraftstoffdämpfe nur dann in den Aktivkohlefilter übertreten läßt, wenn im Kraftstofftank und der nachgeschalteten Verbindungsleitung zum Aktivkohlefilter ein gewisser Überdruck herrscht, und andererseits wird dieses Ventil bei Unterschreiten des eingestellten Überdrucks und bei Erzeugung des Unterdrucks im Filtergehäuse über den Motor-Auslaß geschlossen, so daß durch den dann im Gehäuse herrschenden Unterdruck Umge- bungsluft über den Lüftungsanschluß angesaugt und die in der Aktivkohleschüttung adsorbierten Kraftstoffdämpfe desorbiert werden können. Diese bekannten Aktivkohlefilter erfüllen ihre Aufgabe der Verhinderung des Austritts von Kraftstoffdämpfen unter den für Kraftfahrzeuge zu erwar- tenden Betriebsbedingungen zuverlässig. Die bei der Desorption über die Ansaugseite in den Motor zurückgeführten Kraftstoffdämpfe beeinflussen andererseits die Gemischaufbereitung im Sinne eines höheren Kraftstoffanteils , d.h. eines fetteren Kraftstoff/Luft-Gemischs , was tendenziell zu erhöhtem Ausstoß schädlicher Abgasbestandteile führt. Zwar wird ein Ansteigen schädlicher Bestandteile abgasseitig durch die bei den heute üblichen Kraftfahrzeugen mit geregeltem Katalysator vorgesehene Lambda-Sonde ermittelt, und diese kann dann ein elektrisches Signal entwickeln, welches über die elektronische Steuereinrichtung für das Motormanagement bei Kraftfahrzeugen mit Einspritzmotoren auch eine Beeinflussung der Brennstoff-Einspritzmenge im Sinne einer Verminderung der Schadstoffe bewirkt . Diese Steuerung erfolgt aber zeitlich verzögert, weil ja zunächst ein Anstieg der Schadstoffwerte über die zulässigen Grenzen erfolgen muß, bevor eine Beeinflussung über die Motorsteuerung möglich ist.
Im Hinblick auf zukünftige schärfere Bestimmungen hinsicht- lieh der Abgaswerte und auf die angestrebte Verringerung des Kraftstoffverbrauchs insgesamt durch Aufbereitung eines mageren Kraftstoff/Luft-Gemischs , d.h. eines Kraft-
stoff/Luft-Gemischs mit Luftüberschuß, genügt die heutige Regelung über die Lambda-Sonde den zu erwartenden Anforderungen nicht mehr, so daß man bei den Kraftfahrzeug-Herstellern bestrebt ist, die Regeneration der Rückhalteein- richtung für Kraftstoffdämpfe, d.h. des Aktivkohlefilters in den normalen Fahrzuständen, in denen es auf besonders genaue Einhaltung des Verhältnisses von Luft und Kraftstoff im Kraftstoff/Luft-Gemisch ankommt, nicht durchzuführen, so daß dann in der durch die Luftmengenmessung der Ansaugluft erfaßten Luftmenge keine zusätzlichen Anteile von
Kraftstoffdämpfen enthalten sind und dementsprechend über die Steuerung der Einspritzung ein exaktes Kraftstoff/Luft- Gemisch erzeugt wird. Eine Regeneration des Aktivkohlefilters von über die Tankentlüftung aufgenommenen Kraft - stoffdämpfen muß allerdings auch weiterhin erfolgen, d.h. die adsorbierten Kraftstoffdämpfe müssen aus dem Aktivkohlefilter umweltschonend zurückgewonnen und unschädlich gemacht werden, und zwar - wie bisher - durch Verbrennung im Motor. Die Regenerationsphasen müssen also in Laufzeiten des Motors verlegt werden, in denen die genaue Ansteuerung des exakten Kraftstoff/Luft-Gemischs ohnehin nicht gewährleistet ist und auch nicht gefordert wird, z.B. in die Kaltlaufphasen des Motors, in denen in der Regel ohnehin mit einem relativ fetten und zündwilligen Gemisch gearbei- tet wird. In der Kaltlaufphase ist dann zwar ein erhöhter Schadstoff -Ausstoß gegeben, der aber infolge der geringen zeitlichen Dauer im Vergleich zur gesamten Laufzeit des Motors vernachlässigbar gering ist. Die Regeneration des Aktivkohlefilters ist aber zwingend nur dann notwendig, wenn die Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohleschüttung bereits weitgehend erschöpft ist. Es ist also erforderlich, die Regenerationszyklen so zu steuern, daß sie - in den Kaltlaufphasen - in jedem Fall bei weitgehend erschöpfter Adsorptionsfähigkeit durchgeführt werden, während eine Re- generation bei geringer in der Aktivkohleschüttung adsorbierter Beladung mit Kraftstoffdämpfen nicht erforderlich ist .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffdampf-Rückhalteeinrichtung zu schaffen, welche die erforderlichen Informationen über den Beladungszustand des Ad- sorptionsmittels bereitzustellen vermag, so daß Kraftfahrzeug-Hersteller bzw. Hersteller der elektronischen Steuer- und Regeleinrichtungen für das Motormanagement die Ansteue- rung des Regenerationvorgangs der Rückhalteeinrichtung in der gewünschten Weise, d.h. während bestimmter Laufphasen des Motors berücksichtigen können.
Ausgehend von einem Aktivkohlefilter der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor bzw. die Sensoren jeweils ein an sich bekanntes, aufgrund der Änderung seiner elektrischen Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in Luft in der Adsorptionsmittel-Schüttung im Bereich des Sensors ein elektrisches Signal entwickelndes Sensorelement aufweist bzw. aufweisen.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Sensor vorgesehen, der in einem in der Nähe des Frischluft-Anschlusses liegenden Bereich der Adsorptionsmittel- Schüttung vorgesehen ist . Der Sensor ändert also seine Leitfähigkeit und erzeugt so ein den RegeneraπionsVorgang auslösendes Signal, sobald die Beladung der Adsorptions- mittel-Schüttung bis zu dem in der Nähe des Frischluft-Auslasses liegenden Sensor vorgedrungen ist und die Gefahr besteht, daß bei weiterer Zufuhr von Kraftstoffdämpfen diese in die Außenluft übertreten.
Bei einem in vorteilhafter Weise weitergebildeten Ausführungsbeispiel sind zwei Sensoren vorgesehen, von denen der erste Sensor in einem in der Nähe des Tank-Einlasses lie- genden Bereich der Adsorptionsmittel-Schüttung und der zweite Sensor in einem in der Nähe des Frischluft-Anschlusses liegenden Bereich der Adsorptionsmittel -Schüttung vor-
gesehen ist. Der erste im Bereich des Tank-Einlasses bzw. des Motor-Auslasses liegende Sensor ermittelt also das Vorhandensein von adsorptiv gebundenen Kraftstoffdämpfen in deren Zutrittsbereich. Wenn dieser erste Sensor ein Signal entwickelt, welches keine oder nur eine geringe adsorbierte Kraftstoffmenge meldet, ist eine Desorption nicht erforderlich, so daß also ein von der Steuereinheit für das Motormanagement ansteuerbares, in der zum Motor führenden Leitung vorgesehenes und normalerweise geschlossenes Ventil auch in der Start- bzw. Kaltlaufphase des Motors geschlossen bleiben kann. Der zweite im Bereich des Frischluft-Anschlusses vorgesehene Sensor überwacht den Adsorptions- zustand der Aktivkohle-Schüttung dagegen im Hinblick auf eine Erschöpfung der Adsorptionsfähigkeit. Wenn dieser zweite Sensor einen sehr hohen Grad von unmittelbar vor dem Austritt zur Umgebungsluft adsorptiv in der Kohleschüttung gebundenen Kraftstoffdämpfen meldet und somit die Gefahr besteht, daß bei weiterem Eintritt von Kraftstoffdämpfen in die Adsorptionsmittel -Schüttung Kraftstoffdämpfe zur Umge- bungsatmosphäre austreten können, kann das Signal des Sensors zur Auslösung eines sofortigen Desorptionszyklus , d.h. zur Öffnung eines normalerweise geschlossenen, in der Leitung vom Motor-Auslaß zur Saugseite des Motors angeordneten Ventils verarbeitet werden.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Aus- führungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Kraftstoffdampf- Rückhalteeinrichtung in Form eines Aktivkohlefilters und dessen Anschluß an einen Kraftstofftank und die Saug- seite des Motors eines Kraftfahrzeugs; und
Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene, wiederum schematisierte Ansicht einer als Aktivkohlefilter ausgebildeten Rückhalteeinrichtung für Kraftstoffdämpfe.
In Figur 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete, in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildete Rückhalteeinrichtung für Kraftstoffdämpfe in Form eines an sich bekannten Aktivkohlefilters dargestellt. Über eine Verbindungsleitung 12 ist der mit Kraftstoff gefüllte Tank 14 eines (nicht gezeigten) Kraftfahrzeugs mit einem Tank-Einlaß 16 des Aktivkohlefilters verbunden und über eine an einen Motor-Auslaß 18 angeschlossene Verbindungsleitung 20 ist eine Verbindung des Aktivkohlefilters zum Ansaugsystem, z.B. zum Saugrohr oder Luftfilter des Verbrennungsmotors 22 des zugehörigen Kraftfahrzeugs geschaffen. Innerhalb des Gehäuses 24 des Aktivkohlefilters ist eine Aktivkohleschüttung 26 (Fig. 2) vorgesehen, welche an der Ober- und Unterseite durch dampf- bzw. gasdurchlässige Trennwände 28 (Fig. 2) innerhalb eines umschließenden gasundurchlässigen mittleren Gehäuseabschnitts gehalten ist. Auf der dem Tank- Einlaß 16 und dem Motor-Auslaß 18 gegenüberliegenden Seite der Aktivkohleschüttung 26 ist ein den oberhalb der Aktivkohleschüttung liegenden Raum des Filter-Gehäuses 24 mit der Umgebungsatmosphäre verbindender Frischluft-An- Schluß 30 vorgesehen, über welchen einerseits vom Tank 14 in den Aktivkohlefilter 10 verdrängte Luft nach Durchtritt durch die Aktivkohleschüttung 26 und adsorptive Bindung der in der verdrängten Luft enthaltenen Kraftstoffdämpfe austreten oder - bei einem am Motor-Auslaß anliegenden Vakuum - Luft aus der Umgebungsatmosphäre und durch die Aktivkohleschüttung angesaugt und so die adsorptiv gebundenen Kraftstoffdämpfe wieder desorbiert werden können.
In der Verbindungsleitung 20 vom Aktivkohlefilter 10 zum Ansaugtrakt des Motors 22 ist ein elektrisch ansteuerbares, normalerweise in die Schließstellung vorgespanntes Schalt-
ventil 32 vorgesehen, welches durch Ansteuerung einer Betätigungseinheit 34 geöffnet werden kann, die beispielsweise von einer Erregerspule gebildet wird, in welche bei Beaufschlagung mit einem Erregerstrom über eine Steuerleitung 35 von einer elektrischen Steuereinheit 36 aus ein mit dem eigentlichen Ventil-Schaltkörper verbundener Anker eingezogen wird. Dadurch wird das Schaltventil 32 dann geöffnet und ein bei laufendem Motor 22 in dessen Ansaugtrakt erzeugter Unterdruck wird über die Verbindungsleitung 20 in dem un- terhalb der Aktivkohleschüttung 26 liegenden Raum des Filter-Gehäuses 24 wirksam. Der Unterdruck betätigt ein innerhalb des Filtergehäuses dem Tank-Einlaß 16 nachgeschaltet angeordnetes, an sich bekanntes doppeltwirkendes Kontroll - ventil 38 so, daß der Tank-Einlaß 16 geschlossen wird, so daß also in der Verbindungsleitung 12 vom Tank 14 zum Tankeinlaß und im Tank 14 selbst also kein Unterdruck wirken kann. Der Unterdruck saugt deshalb Umgebungsluft über den Frischluft -Anschluß 30 und durch die Aktivkohleschüttung 26 an, wobei die in der Aktivkohleschüttung gebundenen Kraftstoffdämpfe desorbiert und über die geöffnete Verbindungsleitung 20 zum Ansaugtrakt des Motors 22 geführt werden .
In Figur 1 ist noch die vom Kraftsto ftank 14 über eine Einspritzpumpe 40 zu den Einspritzdüsen 42 des Motors 22 geführte Kraftstoffleitung 44 schematisch dargestellt, wobei die Menge des von der Einspritzpumpe 40 über die Einspritzdüsen 42 zugeführten Kraftstoffs von der elektronischen Steuereinheit 36 aus über eine Steuerleitung 46 ange- steuert wird.
Im Aktivkohlefilter sind zwei Sensoren 48 bzw. 50 vorgesehen, welche einerseits in einem in der Nähe des Tank-Einlasses bzw. des Motor-Auslasses liegenden Bereich und ande- rerseits in einem in der Nähe des Belü tungs-Anschlusses liegenden Bereich in die Aktivkohle-Schüttung eingeführt sind und dort den Beladungszustand, d.h. die Menge des je
Volumeneinheit der Aktivkohleschüttung tatsächlich adsorbierten Kraftstoffdampfs im Verhältnis zur maximal möglichen Adsorptionsfähigkeit je Volumeneinheit überwachen und über je eine Signalleitung 52 bzw. 54 zur Steuereinheit 36 melden. Diese elektronische Steuereinheit 36, welche in die - im übrigen nicht gezeigte - elektronische Steuerung des Motormanagements des Kraftfahrzeugs integriert sein möge, kann somit durch Öffnen des Schaltventils 32 durch Ansteue- rung über die Steuerleitung 35 und die Betätigungsvorrich- tung 34 bei laufendem Motor einen Desorptionsvorgang auslösen, wobei die Steuerlogik so ausgebildet ist, daß die Auslösung des Desorptionsvorgangs nicht erfolgt, wenn über den ersten Sensor 48 gemeldet wird, daß keine oder nur eine geringe Beladung der Aktivkohle-Schüttung mit Kraftstoffdämp- fen gegeben, d.h. bereits früher ein Desorptionsvorgang durchgeführt worden ist, während eine Desorption 20 durchgeführt wird, wenn über den zweiten Sensor 50 gemeldet wird, daß die Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohle-Schüttung 26 weitgehend erschöpft ist.
In Figur 2 ist der Aktivkohlefilter 10 in größerem Maßstab und mit teilweise aufgebrochenem Gehäuse 24 gezeigt, wobei auch die Anordnung des bereits erwähnten - an sich bekannten - Kontrollventils 38 in Nachschaltung zum Tank-Einlaß 16 innerhalb des Filter-Gehäuses 24 erkennbar ist. Dieses Kontrollventil 38 hat - wie erwähnt - eine zweifache Funktion. Einerseits verschließt es den Tank-Einlaß 16 bei innerhalb des Filter-Gehäuses 24 herrschendem Unterdruck, und zum anderen wirkt es als Überdruck-Ventil, welches den Übertritt von aus dem Tank verdrängter kraftstoffdampfbe- ladener Luft in den Filter erst bei einem vorgewählten, in der mit Kraftstoffdampf beladenen Luft herrschenden Überdruck zuläßt .
Die Sensoren 48 und 50 sind in der vorgesehenen Lage gasdicht so in Durchbrüchen der Wandung des Filter-Gehäuses 24 eingesetzt, daß sie mit ihrem empfindlichen Meßbereich in
die Aktivkohleschüttung 26 eintauchen. Dabei bietet die Verwendung von zwei Sensoren 48, 50, von denen der erste in der Aktivkohleschüttung im eintrittsseitigen Bereich der vom Tank übertretenden Luft und der andere im austrittssei- tigen Bereich angeordnet ist, gegenüber der an sich grundsätzlich ebenfalls möglichen Verwendung eines einzigen Sensors den Vorteil, daß sozusagen die beiden für die Auslösung eines Desorptionsvorgangs maßgebenden Grenzen der ad- sorptiven Beladung der Aktivkohle-Schüttung überwacht wer- den, nämlich einerseits die am Sensor 48 abgreifbare Information über keine oder geringe Beladung der Aktivkohle- Schüttung mit Kraftstoffdämpfen und die am zweiten Sensor 50 zu ermitteltende Information über die bevorstehende Erschöpfung der Adsorptionsfähigkeit. In der Logik der Steu- ereinheit 36 können dann die bei den jeweiligen Betriebszu- ständen des Motors einen Desorptionszyklus auslösenden bzw. unterdrückenden Steuersignale entwickelt werden.
Es ist ersichtlich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens Abwandlungen und Weiterbildungen des beschriebenen Aktivkohlefilters verwirklichbar sind, die sich sowohl auf die spezielle Ausgestaltung des Aktivkohlefilters im einzelnen als auch die an sich mögliche - wenn auch aufwendigere - Anordnung zusätzlicher Sensoren für eine noch genauere Feststellung des Gradienten der Beladung der Aktivkohleschüttung mit Kraftstoffdämpfen beziehen. Anstelle der beim beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Aktivkohle- Schüttung können auch andere geeignete Adsorptionsmittel für Kraftstoffdämpfe verwendet werden, sofern sie die Desorption von adsorbierten Kraf stoffdämpfe und deren Rückführung in die Brennräume des Motors gestatten.
Claims
1. Regenerierbare Kraftstoffdampf-Rückhalteeinrichtung (10) für Kraftfahrzeuge, mittels derer im Tank (14) von Kraftfahrzeugen entstehende Kraftstoffdämpfe adsorbier- und die adsorbierten Dämpfe desorbier- und in die Brennräume des Motors (22) des Kraftfahrzeugs zurückführbar sind, bestehend aus einem mit einer Schüttung (26) aus Adsorptions- material geeigneter Aufnahmefähigkeit für Kraf stoffdämpfe gefüllten, allseitig geschlossenen Gehäuse (24) mit einem an einem zum Kraftfahrzeug-Tank führende Verbindungsleitung anschließbaren Tank-Einlaß (16), einem an einem zum Saugrohr des Motors (22) geführte Verbindungsleitung (20) an- schließbaren, die Kraftstoffdämpfe rückführenden Motor-Auslaß (18) und einen mit der Umgebungsatmosphäre verbundenen Frischluft-Anschluß (30) , wobei der Tank-Einlaß (16) und der Motor-Auslaß (18) einerseits und der Frischluft-Anschluß (30) andererseits an jeweils durch die Adsorptions- mittel-Schüttung (26) voneinander getrennten Bereichen des Gehäuses (24) vorgesehen sind, und im Behälter wenigstens ein in die Adsorptionsmittel -Schüttung (26) geführter Sensor (48; 50) vorgesehen ist, welcher ein vom adsorptiv in der Adsorptionsmittel-Schüttung (26) aufgenommenen ver- dampften Kraftstoff abhängiges Signal entwickelt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Sensor (48) bzw. die Sensoren (48; 50) jeweils ein an sich bekanntes, aufgrund der Änderung seiner elektrischen Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in Luft in der Adsorptionsmittel-Schüttung im Bereich des Sensors ein elektrisches Signal entwickelndes Sensorelement aufweist bzw. aufweisen.
2. Aktivkohlefilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (50) vorgesehen ist, der in einem in der Nähe des Frischluft-Anschlusses (30) liegenden Be- reich der Adsorptionsmittel-Schüttung (26) vorgesehen ist.
3. Aktivkohlefilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sensoren (48; 50) vorgesehen sind, von denen der erste Sensor (48) in einem in der Nähe des Tank- Einlasses (16) bzw. des Motor-Auslasses (18) liegenden
Bereich der Adsorptionsmittel -Schüttung (26) und der zweite Sensor in einem in der Nähe des Frischluft-Anschlusses (30) liegenden Bereich der Adsorptionsmittel-Schüttung (26) vorgesehen ist .
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