WO2013023920A1 - Entlüftungssystem für einen kraftstofftank - Google Patents

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WO2013023920A1
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fuel tank
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air supply
tank
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Helmut Denz
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a ventilation system for a fuel tank with a sorption filter for temporarily storing evaporating fuel from the fuel tank and a fluid line between the sorption and an air supply system of an internal combustion engine. Furthermore, the invention relates to a ventilation system for a fuel tank with a sorption filter for temporarily storing evaporating fuel from the fuel tank and a conveyor disposed in fluid communication between the sorption filter and an air supply system of an internal combustion engine. Finally, the invention also relates to the use of such a ventilation system on a motor vehicle.
  • volatile substances such as essentially hydrocarbons and, to a lesser extent, further volatile components evaporate.
  • the volatile substances must be collected and supplied to the engine for combustion.
  • 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 stream - usually fresh air - sucked and fed to a combustion engine upstream suction pipe 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.
  • DE 101 54 360 A1 discloses a treatment system for evaporating fuel with a flushing channel for providing a connection between an intake pipe of an internal combustion engine and a fuel tank.
  • a canister is provided to adsorb temporarily evaporated fuel generated in the fuel tank.
  • Flushing channels is further provided a scavenging pump, wherein the scavenging pump is adapted to promote vaporized fuel from the canister to the intake pipe. After closing an atmospheric air inlet valve of the canister, the operation of the scavenge pump is interrupted when the negative pressure in the
  • Fuel tank has reached a predetermined value due to the operation of the purge pump.
  • a flow control valve is provided, which is provided on the intake pipe or in the vicinity thereof.
  • DE 197 35 549 A1 discloses a device for diagnosing a
  • For ventilation includes the
  • Adsorption is connected via a valve line.
  • a switching means applied by means of an on-board pressure source alternately the
  • the object of the invention is to provide a cost-effective to produce ventilation system for a fuel tank available, on the one hand a good
  • a fuel tank venting system comprising a sorbent filter for temporarily storing evaporating fuel from the fuel tank and a conveyor fluidically disposed between the sorbent filter and an air supply system of an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is a turbocharged engine having a turbocharger unit and a throttle device, in particular in the form of a throttle valve, in
  • Air supply system the sorption is fluidly connected by means of a first line at one of the turbocharger unit upstream first introduction point and by means of a second line downstream of the throttle device second introduction point with the air supply system, in the second line
  • Tank vent valve is arranged and the first line branches off from the second line in the flow direction to the second point of introduction in front of the tank venting valve.
  • the venting system according to the invention is particularly suitable for use in turbo engines, preferably in downsized turbo engines, which ensure a comparable engine performance to conventional engines with larger displacement in smaller and lighter engines.
  • turbo engines due to a dethrottled mode of operation Generate relatively low intake vacuum through the intake manifold, which is often not large enough to completely regenerate the sorption.
  • the conveyor via a first line to one of the turbocharger unit upstream discharge point and a second line to one of
  • Throttle downstream discharge point fluidly connected to the suction pipe.
  • the venting system then has two discharge points, via which the vaporized and desorbed from the sorption filter fuel can be supplied to the engine. If the present in the purge line pressure is greater than the pressure in the intake manifold, that is, when the engine is throttled operated with Saugrohrunter horr, the regeneration takes place with the conveyor switched off in the intake manifold. On the other hand, if the engine is in the cargo area, i. operated with positive pressure in the intake manifold, the conveyor is turned on and enriched with volatile fuel components flushing fluid is supplied to the engine via the turbocharger unit upstream discharge point.
  • the conveyor can work with a lower pumping power, since the pressure at this point of introduction equal to the ambient pressure and thus in the loading mode is lower than at the downstream of the throttle device Einleitstelle. Thus, it is possible to turn on the conveyor in the loading mode only when a high loading of the activated carbon filter is present.
  • the conveyor is only in the first line or that regeneration line that leads in front of the turbocharger unit.
  • the conveyor does not hinder the regeneration via the second line, which leads into the intake manifold.
  • Regenerierrate in the suction pipe does not require the conveyor, but can be controlled by means of the tank ventilation valve.
  • the required for the control of the tank ventilation valve clock rate can advantageously by means of a
  • Tank vent valve and the pressure behind the tank vent valve.
  • the pressure in front of the tank vent valve is the pressure in the tank as well as in the first line (usually approximately ambient pressure).
  • the pressure behind the tank vent valve is the pressure in the tank as well as in the first line (usually approximately ambient pressure).
  • Tank bleed valve is approximately the pressure in the intake manifold. If there is insufficient negative pressure in the intake manifold for the regeneration of the sorption filter, then, in particular due to the
  • the conveyor are raised slowly in their capacity. It can the
  • Regeneration rate in the first line to be controlled continuously.
  • the regeneration rate can be determined approximately via the rotational speed of a conveyor designed as a pump.
  • first check valve is permeable towards the air supply system and blocks in the opposite direction.
  • second check valve is permeable in the direction of the suction pipe and also blocks in the opposite direction. Both valves open in
  • the check valve in the first line prevents air from being sucked into the intake manifold from the point of introduction in front of the turbocharger unit in the suction mode.
  • the check valve in the second line prevents in
  • the first conduit as an alternative to a check valve, it is further advantageous to arrange a switching valve for selectively switching the fluid flow in the first conduit in the direction of the air supply system or in the direction of the sorption filter.
  • a switching valve for selectively switching the fluid flow in the first conduit in the direction of the air supply system or in the direction of the sorption filter.
  • the changeover valve in the first line is switched so that the first line from the inlet before the
  • Turbocharger unit in a turbocharger engine or from the point of introduction in front of the throttle device in a suction motor in the direction of the conveyor or in the direction of the sorption is flowed through.
  • closed Tank vent valve and closed sorption filter vent valve can then be established by switching on the conveyor overpressure in the tank venting system.
  • Gross leak diagnosis and with the internal combustion engine a fine leak diagnosis by means of an evaluation of pressure gradients done.
  • the pressure profiles are preferably determined by means of a tank pressure sensor. For the fine leak diagnosis, after a defined overpressure has been reached, one will continue to be
  • a ventilation system for a fuel tank in particular of the above-mentioned type, is provided with a sorption filter for temporary storage of evaporating fuel from the fuel tank and a fluid line between the sorption filter and an air supply system of an internal combustion engine in which a pressure sensor is arranged on the sorption filter.
  • the invention provides a ventilation system for a fuel tank, in particular of the above-mentioned type, with a sorption filter for temporarily storing evaporating fuel from the fuel tank and a fluid line between the sorption and an air supply system of an internal combustion engine, in which at the fluid line, in particular in front of a
  • a pressure sensor Separation in a fluid line to the air supply system and a fluid line to the intake manifold, a pressure sensor is arranged.
  • Such arranged pressure sensors are not in the fuel tank, as is the case with conventional tank systems of motor vehicles, but are in the sorption filter or in the region of the line between the
  • Pressure sensors a more accurate determination of the regeneration rate is possible. Namely, the pressure difference across the tank vent valve (specifically, the pressure difference between sorption filter and suction pipe) can be more accurately determined. This is particularly possible if by a pressure drop at
  • Sorption and optionally switching on the conveyor in the first line is deviating from the ambient pressure pressure. Furthermore, the regeneration amount generated by the conveyor can be determined more accurately. For this purpose, the pressure difference across the conveyor is determined and then inferred via a map of pressure difference and speed of the conveyor on the flow rate.
  • a venting system for a fuel tank in particular of the type mentioned above, having a sorption filter for temporarily storing evaporating fuel from the fuel tank and a fluid conducting between the sorption filter and an air supply system
  • Conveyor is driven by a brushless DC motor.
  • a brushless DC motor (English Brushless DC motor, abbreviated BLDC or BL motor as well as electronically commutated motor, short EC motor) is understood a design of a DC motor, in which the usual mechanical commutator with brushes for current application by an electronic circuit is replaced. Furthermore, the stator and the rotor are reversed. Usually, the rotor is realized with a permanent magnet, the stationary stator comprises the coils, which are controlled by an electronic circuit offset in time to cause a rotating field for generating a torque at the permanent-magnet rotor.
  • the ventilation system according to the invention comprises a motor vehicle
  • a fuel tank which is fluidly connected via a fuel tank connection line with 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
  • Sorption filter is preferably via a purge line fluid-conducting with the
  • the conveyor is advantageously designed as a bidirectional conveyor, in particular as a bidirectional pump.
  • the bidirectional conveyor is optionally in a first
  • the bidirectional conveyor is thus designed so that it can convey fluids in opposite directions.
  • fluids are in particular fuels, air-fuel mixtures and gaseous mixtures of fuel components, such as volatile hydrocarbons, and air.
  • a sufficiently large suction or fluid flow in the direction of the air supply or the intake pipe is set so that the temporarily enriched with vaporized fuel sorption filter regenerated by means of a supplied flushing fluid, that is substantially completely desorbed becomes.
  • Sorption filter is "flushed" by means of the fluid, which may be, for example, fresh air to be supplied from the outside, while the bidirectional conveyor is, on the other hand, stationary when the internal combustion engine is running and advantageously also when it is running
  • Combustion engine connected in the conveying direction 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, a fuel tank leak diagnosis - an on-board diagnosis - can be carried out.
  • the inventive ventilation system ensures not least due to the drive of the conveyor by means of a brushless DC motor, an efficiency-optimized regeneration of the sorption filter and it can also in a simple way one in some states
  • Ventilation system on a motor vehicle before.
  • Venting system is the sorption filter on the first line and arranged therein conveyor at a first discharge point in front of a
  • Throttling device of the internal combustion engine and further connected via the second line and the tank vent valve disposed therein at a downstream of the throttle device second introduction point with the suction pipe fluidly connected.
  • Deaeration system then again has two discharge points, via which the vaporized and desorbed from the sorption filter fuel the
  • the conveyor can be supplied.
  • Tank leak diagnosis namely a gross leak test to be performed. Furthermore, a regeneration of the sorption filter with engine operation
  • the regeneration rate of the sorption filter is thereby increased during operation without a conveyor.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a ventilation system according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of a venting system according to the invention.
  • Fig. 1 illustrates a venting system 10 of an engine of a motor vehicle.
  • the venting system 10 is coupled to a fuel tank 12 of the motor vehicle, wherein the coupling is made via a sorption filter 14, which serves for temporarily receiving evaporating fuel from the fuel tank 12.
  • the sorption filter 14 is connected to the fuel tank 12 via a tank connection line 16. Further, the sorption filter 14 via a purge line 18 on the one hand by means of a first line 40 with an air supply 19 of the engine, in this case an internal combustion engine 22 in the form of a turbo engine, and on the other by means of a second line 42 with a suction pipe 20 of the motor fluidly connected.
  • an air mass meter 30, a turbocharger unit 36 and a charge air cooler 38 is arranged.
  • a throttle device 32 which in the present case preferably in the form of a throttle valve is trained.
  • the air supply 19 is thus that line section of the
  • Air supply system through which the engine combustion air is supplied from the outside and is in the flow direction in front of the intercooler 38.
  • the suction pipe 20 forms that line section for supplying combustion air of the air supply system which is located downstream of the charge air cooler 38.
  • the first line 40 is connected to the air supply 19 at a first discharge point 29, which downstream of the air mass meter 30 downstream and the turbocharger unit 36 is fluidically upstream.
  • the second line 42 is fluidically connected to one of the throttle device 32
  • the first line 40 branches off at the outlet 18 of the sorption filter 14 from the second line 42 in the flow direction to the second discharge point 31 in front of a tank venting valve 26 arranged in the second line 42.
  • the second line 42 is in the flow direction to the suction pipe 20 behind the
  • Tank vent valve 26 a check valve 45 is arranged.
  • a pump 24 which pumps in an inversely direction towards the first introduction point 29 is arranged.
  • the pump 24 is driven by a brushless DC motor 25.
  • In the flow direction behind the pump 24 is also a
  • the sorption filter 14 is designed as an activated carbon filter, which can ad- and resorb the volatile components.
  • the sorption filter 14 is associated with a ventilation opening or a venting valve 28 which, in the opened state, provides fresh air - so-called flushing fluid - by means of which the volatile fuel components adsorbed in the sorption filter 14 can be desorbed again.
  • the pump 24 is by means of a control unit, not shown, and the
  • brushless DC motor 25 so controllable in terms of their capacity that they specifically targeted the previously enriched with vaporized fuel
  • Sorption filter 14 regenerates, i. desorbed, regardless of whether one
  • the second line 42 is on the intake manifold 20 at the second discharge point 31
  • Saugrohrbuchsensors 39 measured Saugrohrdrucks and the ambient pressure calculated. Since substantially ambient pressure prevails in the fuel tank 12 and in the sorption filter 14, the ambient pressure can advantageously be measured by means of a pressure sensor 34 arranged in the fuel tank or a pressure sensor 35 arranged on the sorption filter 14. The regeneration by the tank vent valve 26 takes place bypassing the pump 24 so that their flow resistance can not adversely affect this Regenerierstrom.
  • the pump 24 is thus only turned on if not sufficient
  • Saugrohrunterbuch is present.
  • the desorbing of the sorption filter 14 via the pump 24 is preferably carried out when the internal combustion engine 22 has to generate high power, such as for longer trips uphill, so if the
  • Throttle device 32 is open. By means of the pump 24 and in particular its brushless DC motor 25 so needs-based regeneration of the sorption filter 14 is possible, whereby the power consumption of
  • the brushless DC motor 25 can be minimized.
  • the pump 24 can continuously with the brushless DC motor 25 in their speed started up and it can thereby the regeneration rate in the line 40th
  • the regeneration rate can be determined approximately via the pump speed of the pump 24.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the invention extended with respect to leakage diagnosis
  • Venting system 10 in which also the sorption filter 14 via the first line 40 to the air supply 19 and the second line 42 to the suction pipe 20 of the engine 22 are fluid-conductively connected.
  • the first line 40 in turn opens at a first point of introduction 29 into the air supply 19, which is upstream of the turbocharger unit 36
  • the second line 42 opens at a second point of introduction, 31 in the intake manifold 20, which is downstream of the throttle device 32.
  • the pump 24 shown in FIG. 2 is designed as a bidirectional pump and instead of the check valve 46, a switching valve 47 is disposed in the first line 40.
  • the switching valve 47 is a two-position valve, which in one position, a flow direction to the point of introduction 29 out and in the other position
  • the switching valve 47 is in
  • the sorption filter 14 can now be regenerated during a charging operation of the internal combustion engine 22 when the pump 24 is switched off by means of a Venturi effect via the first line 40.
  • the bidirectional pump 24 is switched in the conveying direction to the discharge point 29 and thereby the
  • Regeneration rate increased. On the other hand can be regenerated in the suction of the internal combustion engine 22 through the Saugrohrunterdruck without the flow resistance of the pump 24 via the second line 42 into the suction pipe 20.
  • Regeneration rate of the sorption filter 14 is controlled by means of a clocking behavior of the tank ventilation valve 26.
  • the switching valve 47 is switched in the direction of passage to the pump 24 and it promotes the bidirectional pump 24 with the internal combustion engine 22 fluid, in particular a to be supplied from the outside via the intake of the engine 22 and the air supply 19 fresh air, in the direction of the fuel tank 12. It is in all areas between the pump 24 and the fuel tank 12 with closed vent valve 28 and closed tank vent valve 26 generates an overpressure. Thereafter, a pressure sensor 34 arranged in the fuel tank 12 or one at the sorption filter 14 or the line 42 detects before
  • the filling signal of the air mass meter 30 can be read by the evaluation device with the filling signal of the intake manifold pressure sensor 39 arranged on the intake manifold 20 or at the
  • Throttle 32 attached throttle device sensor to be compared.
  • the air mass meter 30 does not measure the air injected by the pump 24. Therefore, the filling signal of the air mass meter 30 is smaller than that
  • Tank vent valve 26 is closed and also introduced in idle or part load range the same regeneration rate via the pump 24 in front of the turbocharger unit 36. After a transient process, it must then show approximately the same load as the previously determined lambda controller correlation when regenerating into the intake manifold 20.
  • the air mass meter 30 measures an additional air mass that does not flow into the engine 22.
  • the filling signal of the air mass meter 30 is thus correspondingly greater than a filling signal of the intake manifold pressure sensor 39.
  • the venting valve 28 can be opened slightly delayed after switching back the changeover valve 47 and the pump 24 pumps assisted by the overpressure from the tank venting system regeneration gas to the point of introduction 29 behind the air mass meter 30. Then the internal combustion engine 22 receives again from
  • Air mass meter 30 not measured additional air, and to an increased extent, because the pump 24 is supported by the pressure in the tank ventilation system.
  • the filling signal of the air mass meter 30 is thus smaller than that of the intake manifold pressure sensor 39.
  • the measurement effect is thus more than twice as large as in non-bidirectional promotion.
  • the resulting selectivity usually also allows the detection of only partially clogged lines.
  • the signal of the air mass meter 30 can be evaluated. Since the stationary internal combustion engine 22 then no air is sucked in, the time course of the signal of the air mass meter 30 exactly that of the Pump 24 extracted volume flow can be determined. For a highly accurate detection of all possible errors, even a partially closed line 40 is possible.
  • Intercooler 38 and the throttle device 32 arranged boost pressure sensor 41 is equipped, with the internal combustion engine 22 during suction with the pump 24, a detection of errors on the line 40 done. Due to the flow resistance of an air filter 19 arranged (not shown) air filter is formed during the suction, a slight negative pressure at the boost pressure sensor 41 before the throttle device 32. This can be used as
  • Level change in the time course of the signal of the boost pressure sensor 41 are measured. In order to improve the measuring effect, it may be advantageous to perform several Abpumpvor réelle with intervening vents.

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Abstract

Bei einem Entlüftungssystem (10) für einen Kraftstofftank (12) mit einem Sorptionsfilter (14) zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (12) und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter (14) und einem Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors (22) angeordneten Fördereinrichtung (24), ist der Verbrennungsmotor (22) ein Turbomotor mit einer Turbolader-Einheit (36) und einer Drosseleinrichtung (32) im Luftzuführsystem, der Sorptionsfilter (14) ist mittels einer ersten Leitung (40) an einer der Turbolader- Einheit (36) vorgelagerten ersten Einleitstelle (29) und mittels einer zweiten Leitung (42) an einer der Drosseleinrichtung (32) nachgelagerten zweiten Einleitstelle (31) mit dem Luftzuführsystem fluidleitend verbunden. In der zweiten Leitung (42) ist ein Tankentlüftungsventil (26) angeordnet und die erste Leitung (40) zweigt von der zweiten Leitung (42) in Strömungsrichtung zur zweiten Einleitstelle (31) vor dem Tankentlüftungsventil (26) ab. Ferner ist erfindungsgemäß vorteilhaft die Fördereinrichtung (24) mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor (25) angetrieben.

Description

Beschreibung
Titel
Entluftungssystem für einen Kraftstofftank
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Entlüftungssystem für einen Kraftstofftank mit einem Sorptionsfilter zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und einer Fluidleitung zwischen dem Sorptionsfilter und einem Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors. Ferner betrifft die Erfindung ein Entlüftungssystem für einen Kraftstofftank mit einem Sorptionsfilter zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter und einem Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors angeordneten Fördereinrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung auch das Verwenden eines derartigen Entlüftungssystems an einem Kraftfahrzeug.
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 Tankentlüftungsventil, 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 für einen Kraftstofftank geschaffen, mit einem Sorptionsfilter zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter und einem Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors angeordneten Fördereinrichtung, bei dem der Verbrennungsmotor ein Turbomotor mit einer Turbolader-Einheit und einer Drosseleinrichtung, insbesondere in Gestalt einer Drosselklappe, im
Luftzuführsystem ist, der Sorptionsfilter mittels einer ersten Leitung an einer der Turbolader-Einheit vorgelagerten ersten Einleitstelle und mittels einer zweiten Leitung an einer der Drosseleinrichtung nachgelagerten zweiten Einleitstelle mit dem Luftzuführsystem fluidleitend verbunden ist, in der zweiten Leitung ein
Tankentlüftungsventil angeordnet ist und die erste Leitung von der zweiten Leitung in Strömungsrichtung zur zweiten Einleitstelle vor dem Tankentlüftungsventil abzweigt.
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 Fördereinrichtung 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 Fördereinrichtung über eine erste Leitung an einer der Turbolader-Einheit vorgelagerten Einleitstelle und über eine zweite Leitung an einer der
Drosseleinrichtung nachgelagerten Einleitstelle mit dem Saugrohr fluidleitend verbunden. Das Entlüftungssystem weist dann 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 Verbrennungsmotor gedrosselt mit Saugrohrunterdruck betrieben wird, erfolgt die Regenerierung bei ausgeschalteter Fördereinrichtung in das Saugrohr. Wird der Motor dagegen im Ladebereich, d.h. mit Überdruck im Saugrohr betrieben, wird die Fördereinrichtung eingeschaltet und das mit flüchtigen Kraftstoff-Komponenten angereicherte Spülfluid wird dem Motor über die der Turbolader-Einheit vorgeordnete Einleitstelle zugeführt. Somit kann die Fördereinrichtung mit einer geringeren Pumpleistung arbeiten, da der Druck an dieser Einleitstelle gleich dem Umgebungsdruck und somit im Ladebetrieb geringer ist als an der der Drosseleinrichtung nachgeordneten Einleitstelle. Somit ist es möglich, die Fördereinrichtung im Ladebetrieb nur einzuschalten, wenn eine hohe Beladung des Aktivkohlefilters vorliegt.
Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Abzweigung der ersten Leitung an der zweiten Leitung in Strömungsrichtung vor dem Tankentlüftungsventil befindet sich die Fördereinrichtung nur in der ersten Leitung bzw. jener Regenerierungsleitung, die vor die Turbolader-Einheit führt. Die Fördereinrichtung behindert damit nicht die Regenerierung über die zweite Leitung, welche in das Saugrohr führt. Die
Regenerierrate in das Saugrohr erfordert nicht die Fördereinrichtung, sondern kann mittels des Tankentlüftungsventils gesteuert werden. Die für die Ansteuerung des Tankentlüftungsventils erforderliche Taktrate kann vorteilhaft mittels einer
Differenzdruckmessung am Tankentlüftungsventil ermittelt werden. Der
Differenzdruck ergibt sich als Differenz zwischen dem Druck vor dem
Tankentlüftungsventil und dem Druck hinter dem Tankentlüftungsventil. Der Druck vor dem Tankentlüftungsventil ist der Druck im Tank sowie in der ersten Leitung (in der Regel näherungsweise Umgebungsdruck). Der Druck hinter dem
Tankentlüftungsventil ist näherungsweise der Druck im Saugrohr. Wenn im Saugrohr kein ausreichender Unterdruck für die Regenerierung des Sorptionsfilters vorhanden ist, so kann, insbesondere aufgrund des
erfindungsgemäß gewählten bürstenlosen Gleichstrommotors, die Fördereinrichtung langsam in ihrer Förderleistung hochgefahren werden. Dabei kann die
Regenerierrate in der ersten Leitung kontinuierlich gesteuert werden. Es kann zugleich die Regenerierrate näherungsweise über die Drehzahl einer als Pumpe gestalteten Fördereinrichtung ermittelt werden.
Um die oben genannten Strömungswege und Strömungsrichtungen zu
gewährleisten, ist es vorteilhaft, die erste Leitung mit einem ersten Rückschlagventil und die zweite Leitung mit einem zweiten Rückschlagventil zu versehen. Das erste Rückschlagventil ist in Richtung zum Luftzuführsystem durchlässig und sperrt in Gegenrichtung. Das zweite Rückschlagventil ist in Richtung zum Saugrohr durchlässig und sperrt ebenfalls in Gegenrichtung. Beide Ventile öffnen in
Strömungsrichtung zum Verbrennungsmotor hin bei möglichst geringem
Differenzdruck. Das Rückschlagventil in der ersten Leitung verhindert, dass im Saugbetrieb Luft von der Einleitstelle vor der Turbolader-Einheit in das Saugrohr gesaugt wird. Das Rückschlagventil in der zweiten Leitung verhindert im
Ladebetrieb mit Saugrohrüberdruck eine Luftströmung vom Saugrohr vor die Turbolader-Einheit.
In der ersten Leitung ist als Alternative zu einem Rückschlagventil ferner vorteilhaft ein Umschaltventil zum wahlweisen Umschalten der Fluidströmung in der ersten Leitung in Richtung zum Luftzuführsystem oder in Richtung zum Sorptionsfilter angeordnet. Mit dem Umschaltventil kann die zulässige Strömungsrichtung in der ersten Leitung insbesondere zum Durchführen einer Leckdiagnose am Kraftstofftank vorteilhaft gewechselt werden. Im Umschaltventil können dabei vorteilhaft auch entsprechend der gewählten Strömungseinrichtung die zugehörigen
Rückschlagventile integriert werden.
Zum Durchführen einer Tankleckdiagnose wird das Umschaltventil in der ersten Leitung so geschaltet, dass die erste Leitung von der Einleitstelle vor der
Turbolader-Einheit bei einem Turbolader-Motor bzw. von der Einleitstelle vor der Drosseleinrichtung bei einem Saugmotor aus in Richtung zur Fördereinrichtung bzw. in Richtung zum Sorptionsfilter durchströmbar ist. Bei geschlossenem Tankentlüftungsventil und geschlossenem Sorptionsfilter-Belüftungsventil kann dann durch Einschalten der Fördereinrichtung ein Überdruck im Tankentlüftungssystem aufgebaut werden. Bei laufendem Verbrennungsmotor kann dabei eine
Grobleckdiagnose und bei stehendem Verbrennungsmotor eine Feinleckdiagnose mittels einer Auswertung von Druckverläufen erfolgen. Die Druckverläufe werden vorzugsweise mit Hilfe eines Tankdrucksensors ermittelt. Für die Feinleckdiagnose wird nach Erreichen eines definierten Überdrucks bei einem weiterhin
geschlossenen Tankentlüftungsventil die Fördereinrichtung ausgeschaltet. Es wird ermittelt, ob der definierte Überdruck erhalten bleibt. Bleibt der Druck erhalten, liegt kein Leck vor.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Entlüftungssystem für einen Kraftstofftank, insbesondere der oben genannten Art, geschaffen, mit einem Sorptionsfilter zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und einer Fluidleitung zwischen dem Sorptionsfilter und einem Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors, bei dem am Sorptionsfilter ein Drucksensor angeordnet ist.
Alternativ ist erfindungsgemäß ein Entlüftungssystem für einen Kraftstofftank, insbesondere der oben genannten Art geschaffen, mit einem Sorptionsfilter zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und einer Fluidleitung zwischen dem Sorptionsfilter und einem Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors, bei dem an der Fluidleitung, insbesondere vor einer
Auftrennung in eine Fluidleitung zum Luftzuführsystem und eine Fluidleitung zum Saugrohr, ein Drucksensor angeordnet ist.
Derart angeordnete Drucksensoren befinden sich nicht im Kraftstofftank, wie es bei herkömmlichen Tanksystemen von Kraftfahrzeugen der Fall ist, sondern sind im Bereich des Sorptionsfilters oder im Bereich der Leitung zwischen dem
Sorptionsfilter und dem Tankentlüftungsventil angeordnet, insbesondere am
Ausgang des Sorptionsfilters zur Regeneriereinrichtung. Mit den derartigen
Drucksensoren ist eine genauere Bestimmung der Regenerierrate möglich. Es kann nämlich die Druckdifferenz über das Tankentlüftungsventil (insbesondere die Druckdifferenz zwischen Sorptionsfilter und Saugrohr) genauer bestimmt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn durch einen Druckabfall am
Sorptionsfilter und gegebenenfalls einem Einschalten der Fördereinrichtung in der ersten Leitung ein vom Umgebungsdruck abweichender Druck vorliegt. Ferner kann die mittels der Fördereinrichtung erzeugte Regeneriermenge genauer bestimmt werden. Dazu wird die Druckdifferenz über der Fördereinrichtung bestimmt und dann über ein Kennfeld aus Druckdifferenz und Drehzahl der Fördereinrichtung auf deren Fördermenge rückgeschlossen.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Entlüftungssystem für einen Kraftstofftank geschaffen, insbesondere der oben genannten Art, mit einem Sorptionsfilter zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter und einem Luftzuführsystem eines
Verbrennungsmotors angeordneten Fördereinrichtung, bei dem die
Fördereinrichtung mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor angetrieben ist.
Als bürstenlose Gleichstrommotor (engl. Brushless DC Motor, abgekürzt BLDC- oder BL-Motor sowie auch electronically commutated Motor, kurz EC-Motor) wird eine Bauform eines Gleichstrommotors verstanden, bei dem der sonst übliche mechanische Kommutator mit Bürsten zur Stromwendung durch eine elektronische Schaltung ersetzt ist. Ferner sind der Stator und der Rotor vertauscht. Üblicherweise ist der Rotor mit einem Permanentmagneten realisiert, der feststehende Stator umfasst die Spulen, die von einer elektronischen Schaltung zeitlich versetzt angesteuert werden, um ein Drehfeld zum Erzeugen eines Drehmoments am permanent erregten Rotor zu verursachen.
Bei bürstenlosen Gleichstrommotoren besteht die Möglichkeit, die elektronische Kommutierung von der Rotorposition, der Rotordrehzahl und dem Drehmoment abhängig zu machen. Dies stellt eine Form der direkten Rückkopplung dar, womit die Frequenz und ggf. auch die Amplitude abhängig von der Position und der Drehzahl des Rotors verändert werden kann. Dadurch ist auch das Problem der Funkenbildung durch Kommunierung und der Explosionsschutz gelöst. Ferner kann die Fördereinrichtung dadurch in Ihrer Drehzahl und Förderleistung geregelt werden, wodurch eine variable Regenerierung realisierbar wird. Ferner kann durch die elektronische Kommutierung der bürstenlose Gleichstrommotor vorwärts und rückwärts betrieben werden, wodurch auch die Fördereinrichtung in Form einer Pumpe in beiden Richtungen fördern kann. Somit ist eine kostengünstige
bidirektionale Fördereinrichtung realisierbar. 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 vorzugsweise über eine Spülleitung fluidleitend mit dem
Luftzuführsystem des Verbrennungsmotors verbunden, wobei die Fördereinrichtung in der Spülleitung angeordnet ist. Die Fördereinrichtung ist vorteilhaft als eine bidirektionale Fördereinrichtung, insbesondere als eine bidirektionale Pumpe gestaltet. Die bidirektionale Fördereinrichtung ist wahlweise in eine erste
Förderrichtung in Richtung des 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 zum Verbrennungsmotor hin geschaltet, wird ein hinreichend großer Sog bzw. Fluidstrom in Richtung der Luftzuführung bzw. 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 Verbrennungsmotor und vorteilhaft auch bei laufendem
Verbrennungsmotor 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 derartige erfindungsgemäße Entlüftungssystem gewährleistet nicht zuletzt aufgrund des Antriebs der Fördereinrichtung mittels eines bürstenlosen Gleichstrommotors eine wirkungsgradoptimierte Regenerierung des Sorptionsfilters und es kann auch auf einfache Art und Weise eine in einigen Staaten
vorgeschriebene On-Board-Kraftstofftankleckdiagnose durchgeführt werden.
Die Erfindung sieht auch insbesondere ein Verwenden eines derartigen
erfindungsgemäßen Entlüftungssystems an einem Kraftfahrzeug vor.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Entlüftungssystems ist der Sorptionsfilter über die erste Leitung und die darin angeordnete Fördereinrichtung an einer ersten Einleitstelle vor einer
Drosseleinrichtung des Verbrennungsmotors und ferner über die zweite Leitung und das darin angeordnete Tankentlüftungsventil an einer der Drosseleinrichtung nachgeordneten zweiten Einleitstelle mit dem Saugrohr fluidleitend verbunden. Eine solche Weiterbildung findet insbesondere bei Saugmotoren Einsatz. Das
Entlüftungssystem weist dann wiederum zwei Einleitstellen auf, über die der verdampfte und aus dem Sorptionsfilter desorbierte Kraftstoff dem
Verbrennungsmotor zugeführt werden kann. Die Fördereinrichtung kann
insbesondere vorteilhaft in Richtung des Saugrohrs sowie trotz vorhandenem Saugrohrunterdruck bei teilweise oder ganz geschlossener Drosseleinrichtung in Richtung des Sorptionsfilters fördern. So kann beispielsweise auch bei laufendem Verbrennungsmotor 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 Fördereinrichtung erfolgen.
Durch die beschriebene Anordnung wird sowohl bei Saug- als auch bei
Turbomotoren bei Regenerierung im Saugrohr-Unterdruckbetrieb der
Strömungswiderstand verringert. Die Regenerierrate des Sorptionsfilters wird dadurch bei Betrieb ohne Fördereinrichtung erhöht.
Es kann bei einem Ladebetrieb des Verbrennungsmotors auch bei ausgeschalteter Fördereinrichtung mittels eines Venturi-Effekts über die erste Leitung regeneriert werden. Bei hoher Beladung des Sorptionsfilters wird die Fördereinrichtung vorteilhaft mit dem gut regelbaren bürstenlosen Gleichstrommotor betrieben. Zum anderen kann auch bei Betrieb mit Saugrohrunterdruck ohne zusätzlichen
Strömungswiderstand der Fördereinrichtung über die zweite Leitung regeneriert werden.
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 und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Entlüftungssystems.
Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 veranschaulicht ein Entlüftungssystem 10 eines Motors eines Kraftfahrzeugs. Das Entlüftungssystem 10 ist mit einem Kraftstofftank 12 des Kraftfahrzeugs gekoppelt, wobei die Kopplung über einen Sorptionsfilter 14 hergestellt ist, der zur temporären Aufnahme von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 12 dient.
Der Sorptionsfilter 14 ist mit dem Kraftstofftank 12 über eine Tankanschlussleitung 16 verbunden. Ferner ist der Sorptionsfilter 14 über eine Spülleitung 18 zum einen mittels einer ersten Leitung 40 mit einer Luftzuführung 19 des Motors, vorliegend eines Verbrennungsmotors 22 in Gestalt eines Turbomotors, und zum anderen mittels einer zweiten Leitung 42 mit einem Saugrohr 20 des Motors fluidleitend verbunden.
An der Luftzuführung 19 ist ein Luftmassenmesser 30, eine Turbolader-Einheit 36 sowie einen Ladeluftkühler 38 angeordnet. Im Saugrohr 20 befindet sich eine Drosseleinrichtung 32, die vorliegend vorzugsweise in Gestalt einer Drosselklappe ausgebildet ist. Die Luftzuführung 19 ist also jener Leitungsabschnitt des
Luftzuführsystems, durch den dem Motor Verbrennungsluft von außen zugeführt wird und der sich in Strömungsrichtung vor dem Ladeluftkühler 38 befindet. Das Saugrohr 20 bildet jenen Leitungsabschnitt zum Zuführen von Verbrennungsluft des Luftzuführsystems der sich strömungstechnisch hinter dem Ladeluftkühler 38 befindet.
Die erste Leitung 40 ist an der Luftzuführung 19 an einer ersten Einleitstelle 29 angeschlossen, die dem Luftmassenmesser 30 strömungstechnisch nachgeschaltet und der Turbolader-Einheit 36 strömungstechnisch vorgelagert ist. Die zweite Leitung 42 ist an einer der Drosseleinrichtung 32 strömungstechnisch
nachgelagerten zweiten Einleitstelle 31 mit dem Saugrohr 20 fluidleitend verbunden. Die erste Leitung 40 zweigt am Ausgang 18 des Sorptionsfilters 14 von der zweiten Leitung 42 in Strömungsrichtung zur zweiten Einleitstelle 31 hin vor einem in der zweiten Leitung 42 angeordneten Tankentlüftungsventil 26 ab. In der zweiten Leitung 42 ist in Strömungsrichtung zum Saugrohr 20 hinter dem
Tankentlüftungsventil 26 ein Rückschlagventil 45 angeordnet. In der ersten Leitung 40 ist eine undirektional in Richtung zur ersten Einleitstelle 29 pumpende Pumpe 24 angeordnet. Die Pumpe 24 ist mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor 25 angetrieben. In Strömungsrichtung hinter der Pumpe 24 ist ferner ein
Rückschlagventil 46 in der ersten Leitung 40 platziert.
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
Tankanschlussleitung 16 dem Sorptionsfilter 14 zugeführt und dort temporär gespeichert. Der Sorptionsfilter 14 ist als ein Aktivkohlefilter ausgebildet, der die flüchtigen Komponenten ad- und resorbieren kann.
Dem Sorptionsfilter 14 ist eine Belüftungsöffnung oder ein Belüftungsventil 28 zugeordnet, das im geöffneten Zustand Frischluft - so genanntes Spülfluid - zur Verfügung stellt, mittels dem die im Sorptionsfilter 14 adsorbierten flüchtigen Kraftstoffkomponenten wieder desorbiert werden können. Die Pumpe 24 ist mittels einer nicht dargestellten Steuereinheit und dem
bürstenlosen Gleichstrommotor 25 hinsichtlich ihrer Förderleistung so steuerbar, dass sie ganz gezielt den zuvor mit verdampftem Kraftstoff angereicherte
Sorptionsfilter 14 regeneriert, d.h. desorbiert, unabhängig davon ob eine
Regenerierung durch Saugrohrunterdruck erfolgt oder nicht. So wird Frischluft aus der Atmosphäre über das Belüftungsventil 28 durch den zuvor mit verdampftem Kraftstoff angereicherten Sorptionsfilter 14 in die Spülleitung 18 und die erste Leitung 40 zur Luftzuführung 19 gesaugt. Dabei desorbiert die den Filter 14 durchströmende Luft den dort angereicherten Kraftstoff.
Die zweite Leitung 42 ist am Saugrohr 20 an der zweiten Einleitstelle 31
angeschlossen, die sich in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft hinter der Drosseleinrichtung 32 befindet. Bei ausreichendem Unterdruck im Saugrohr 20 erfolgt die Regenerierung des Sorptionsfilters 14 (bei stehender Pumpe 24) durch die Leitung 42. Die Regenerierungsrate in das Saugrohr 20 wird dann über das Tankentlüftungsventil 26 gesteuert. Dessen Tastverhältnis wird über die
Druckdifferenz am Tankentlüftungsventil 26 aus dem mittels eines
Saugrohrdrucksensors 39 gemessenen Saugrohrdrucks und dem Umgebungsdruck berechnet. Da im Kraftstofftank 12 und im Sorptionsfilter 14 im Wesentlichen Umgebungsdruck herrscht, kann der Umgebungsdruck vorteilhaft mittels eines im Kraftstofftank angeordneten Drucksensors 34 oder eines am Sorptionsfilter 14 angeordneten Drucksensors 35 gemessen werden. Die Regenerierung durch das Tankentlüftungsventil 26 erfolgt unter Umgehung der Pumpe 24, so dass deren Strömungswiderstand diesen Regenerierstrom nicht negativ beeinflussen kann.
Die Pumpe 24 wird also nur eingeschaltet, wenn kein ausreichender
Saugrohrunterdruck vorhanden ist. Das Desorbieren des Sorptionsfilters 14 über die Pumpe 24 erfolgt bevorzugt, wenn der Verbrennungsmotor 22 hohe Leistungen generieren muss, wie beispielsweise bei längeren Fahrten bergauf, wenn also die
Drosseleinrichtung 32 geöffnet ist. Mittels der Pumpe 24 und insbesondere deren bürstenlosem Gleichstrommotor 25 wird also eine bedarfsorientierte Regenerierung des Sorptionsfilters 14 ermöglicht, wodurch die Leistungsaufnahme des
bürstenlosen Gleichstrommotors 25 minimiert werden kann. Die Pumpe 24 kann mit dem bürstenlosen Gleichstrommotor 25 in Ihrer Drehzahl kontinuierlich hochgefahren und es kann dadurch die Regenerierrate in der Leitung 40
kontinuierlich gesteuert werden. Die Regenerierrate kann dabei näherungsweise über die Pumpendrehzahl der Pumpe 24 ermittelt werden.
Fig. 2 zeigt eine hinsichtlich Leckdiagnose erweiterte Ausführungsform des
Entlüftungssystems 10, bei dem ebenfalls der Sorptionsfilter 14 über die erste Leitung 40 mit der Luftzuführung 19 und die zweite Leitung 42 mit dem Saugrohr 20 des Verbrennungsmotors 22 fluidleitend verbunden sind. Dabei mündet die erste Leitung 40 wiederum an einer ersten Einleitstelle 29 in die Luftzuführung 19, die der Turbolader-Einheit 36 vorgelagert ist, und die zweite Leitung 42 mündet an einer zweiten Einleitstelle, 31 in das Saugrohr 20, die der Drosseleinrichtung 32 nachgelagert ist.
Die Pumpe 24 gemäß Fig. 2 ist als bidirektionale Pumpe gestaltet und anstelle des Rückschlagventils 46 ist in der ersten Leitung 40 ein Umschaltventil 47 angeordnet. Das Umschaltventil 47 ist ein Zweistellungsventil, welches in einer Stellung eine Strömungsrichtung zur Einleitstelle 29 hin und in der anderen Stellung eine
Strömungsrichtung zur Pumpe 24 hin freigibt, in Gegenrichtung aber durch integrierte Rückschlagventile jeweils ein Durchströmen der Leitung 40 sperrt.
Zur Regenerierung des Sorptionsfilters 14 ist das Umschaltventil 47 in
Durchlassrichtung zur Einleistelle 29 hin geschaltet. Zum einen kann nun bei einem Ladebetrieb des Verbrennungsmotors 22 bei ausgeschalteter Pumpe 24 mittels eines Venturi-Effekts über die erste Leitung 40 der Sorptionsfilter 14 regeneriert werden. Bei hoher Beladung des Sorptionsfilters 14 wird die bidirektionale Pumpe 24 in Förderrichtung zur Einleitstelle 29 hin geschaltet 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 On-Board-Kraftstofftankleckdiagnose ist das Umschaltventil 47 in Durchlassrichtung zur Pumpe 24 hin geschaltet und es fördert die bidirektionale Pumpe 24 bei stehendem Verbrennungsmotor 22 Fluid, insbesondere eine von außen über die Ansaugstrecke des Verbrennungsmotors 22 und die Luftzuführung 19 zuzuführende Frischluft, in Richtung des Kraftstofftanks 12. Dabei wird in allen Bereichen zwischen der Pumpe 24 und dem Kraftstofftank 12 bei geschlossenem Belüftungsventil 28 und geschlossenem Tankentlüftungsventil 26 ein Überdruck erzeugt. Danach ermittelt ein im Kraftstofftank 12 angeordneter Drucksensor 34 oder ein am Sorptionsfilter 14 oder der Leitung 42 vor dem
Tankentlüftungsventil 29 angeordneter Drucksensor 35 den Druck in diesem
Bereich über einen bestimmten Zeitverlauf. Hierdurch kann auf ein etwaiges Leck im Entlüftungssystem 10 geschlossen werden. Bei laufendem Motor kann eine
Grobleckdiagnose und bei stehendem Motor eine Feinleckdiagnose erfolgen.
Mit dem Fördern von Regeneriergas aus dem Sorptionsfilter 14 mittels der Pumpe 24 in die Leitung 40 wird Fluid vor die Turbolader-Einheit 36 in die Luftzuführung 19 eingeleitet, ohne dass dieses Fluid vom Luftmassenmesser 30 gemessen worden ist. Wenn dieser Regeneriergasstrom weitgehend mit Kraftstoff gesättigt ist, kann eine Korrektur eines Lambdareglers 33 festgestellt werden. Für diese Feststellung ist eine Auswerteeinrichtung 37 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, eine
Signalveränderung des Luftmassenmessers 30 im Vergleich zum Lambdaregler 33 zu ermitteln. Da diese Prüfung auch bei kleinen Luftdurchsätzen und mit einer getrennten Abschaltbarkeit der zweiten Leitung 42 zum Saugrohr 20 möglich ist, kann eine sehr genaue Diagnose auch einer teilverstopften oder teiloffenen Leitung 40 bzw. Einleitstelle 29 erfolgen.
Handelt es sich bei dem Regeneriergas um reine Luft, kann das Füllungssignal des Luftmassenmessers 30 von der Auswerteeinrichtung mit dem Füllungssignal des am Saugrohr 20 angeordneten Saugrohrdrucksensors 39 oder des an der
Drosseleinrichtung 32 angebrachten Drosseleinrichtungnsensors verglichen werden. Der Luftmassenmesser 30 misst nicht die durch die Pumpe 24 eingeblasene Luft. Daher ist das Füllungssignal des Luftmassenmessers 30 kleiner als das
Füllungssignal des Saugrohrdrucksensors 39 oder des an der Drosseleinrichtung 32 angebrachten Drosseleinrichtungnsensors. Insbesondere mittels zyklischem Ein- und Ausschalten der Pumpe 24 bei Saugrohrdrücken um oder über
Umgebungsdruck und mittels Korrelation der Signale des Lambdareglers 33 und der Füllungsdifferenz Luftmassenmesser/Saugrohrdrucksensor mit der Ansteuerfolge der Pumpe 24 kann eine abgefallene oder verstopfte Leitung 40 erkannt werden. Bei Zuständen mit hoher Beladung des Sorptionsfilters 14, wie sie zu Beginn eines Abgastests vorhanden sind, wird im Leerlauf oder Teillastbereich des
Verbrennungsmotors 22 zunächst über das Tankentlüftungsventil 26 in das Saugrohr 20 ohne Betrieb der Pumpe 24 regeneriert und dabei die Beladung des Sorptionsfilters 14 über den Lambdaregler 33 gemessen. Danach wird das
Tankentlüftungsventil 26 geschlossen und ebenfalls im Leerlauf oder Teillastbereich dieselbe Regenerierrate über die Pumpe 24 vor die Turbolader-Einheit 36 eingebracht. Es muss sich dann nach einem Einschwingvorgang näherungsweise eine gleich große Beladung zeigen, wie aus der zuvor ermittelten Lambdaregler- Korrelation bei Regenerierung in das Saugrohr 20.
Während der Tankleckdiagnose misst der Luftmassenmesser 30 eine zusätzliche Luftmasse, die nicht in den Verbrennungsmotor 22 strömt. Das Füllungssignal des Luftmassenmessers 30 ist also entsprechend größer als ein Füllungssignal des Saugrohrdrucksensors 39.
Am Ende der Tankleckdiagnose kann nach Erreichen eines definierten Überdrucks das Belüftungsventil 28 nach Zurückschalten des Umschaltventils 47 leicht verzögert geöffnet werden und die Pumpe 24 pumpt unterstützt vom Überdruck aus dem Tankentlüftungssystem Regeneriergas zu der Einleitstelle 29 hinter den Luftmassenmesser 30. Dann erhält der Verbrennungsmotor 22 erneut vom
Luftmassenmesser 30 nicht gemessene Zusatzluft, und zwar in erhöhtem Maß, denn die Pumpe 24 wird durch den Überdruck im Tankentlüftungssystem unterstützt. Das Füllungssignal des Luftmassenmessers 30 wird also kleiner als das des Saugrohrdrucksensors 39. Mittels der Strömungsumkehr wird der Messeffekt also mehr als doppelt so groß als bei nicht bidirektionaler Förderung. Die damit erzielte Trennschärfe erlaubt in der Regel auch das Erkennen von nur teilweise verstopften Leitungen.
Alternativ oder zusätzlich kann bei stehendem Verbrennungsmotor 22 während der Tankleckdiagnose das Signal des Luftmassenmessers 30 ausgewertet werden. Da vom stehenden Verbrennungsmotor 22 dann keine Luft angesaugt wird, kann vom zeitlichen Verlauf des Signals des Luftmassenmessers 30 genau der von der Pumpe 24 abgesaugte Volumenstrom ermittelt werden. Damit ist eine hochgenaue Erkennung aller möglichen Fehler, auch einer teilweise verschlossenen Leitung 40 möglich.
Ferner kann bei einem System, wie es in Fig. 2 dargestellt ist und welches dann nicht mit einem Luftmassenmesser 30, sondern mit einem zwischen dem
Ladeluftkühler 38 und der Drosseleinrichtung 32 angeordneten Ladedrucksensor 41 ausgestattet ist, bei stehendem Verbrennungsmotor 22 während eines Absaugens mit der Pumpe 24 ein Detektieren von Fehlern an der Leitung 40 erfolgen. Aufgrund des Strömungswiderstands eines vor der Luftzuführung 19 angeordneten (nicht dargestellten) Luftfilters entsteht während des Absaugens ein geringer Unterdruck am Ladedrucksensor 41 vor der Drosseleinrichtung 32. Dieser kann als
Pegeländerung im zeitlichen Verlauf des Signals des Ladedrucksensors 41 gemessen werden. Um den Messeffekt zur verbessern, kann es vorteilhaft sein, mehrere Abpumpvorgänge mit dazwischen liegenden Entlüftungen vorzunehmen.

Claims

Ansprüche
1 . Entlüftungssystem (10) für einen Kraftstofftank (12) mit einem Sorptionsfilter (14) zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem
Kraftstofftank (12) und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter (14) und einem Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors (22) angeordneten
Fördereinrichtung (24),
dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (22) ein Turbomotor mit einer Turbolader-Einheit (36) und einer Drosseleinrichtung (32) im
Luftzuführsystem ist, der Sorptionsfilter (14) mittels einer ersten Leitung (40) an einer der Turbolader-Einheit (36) vorgelagerten ersten Einleitstelle (29) und mittels einer zweiten Leitung (42) an einer der Drosseleinrichtung (32) nachgelagerten zweiten Einleitstelle (31 ) mit dem Luftzuführsystem fluidleitend verbunden ist, in der zweiten Leitung (42) ein Tankentlüftungsventil (26) angeordnet ist und die erste Leitung (40) von der zweiten Leitung (42) in
Strömungsrichtung zur zweiten Einleitstelle (31 ) vor dem Tankentlüftungsventil (26) abzweigt.
2. Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leitung (40) mit einem ersten
Rückschlagventil (46) und die zweite Leitung (42) mit einem zweiten
Rückschlagventil (45) versehen ist..
3. Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Leitung (40) ein Umschaltventil (47) zum wahlweisen Umschalten der Fluidströmung in der ersten Leitung (40) in Richtung zum Luftzuführsystem oder in Richtung zum Sorptionsfilter (14) angeordnet ist.
4. Entlüftungssystem (10) für einen Kraftstofftank (12), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Sorptionsfilter (14) zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (12) und einer Fluidleitung zwischen dem Sorptionsfilter (14) und einem Luftzuführsystem eines
Verbrennungsmotors (22),
dadurch gekennzeichnet, dass am Sorptionsfilter (14) ein Drucksensor (35) angeordnet ist.
5. Entlüftungssystem (10) für einen Kraftstofftank (12), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Sorptionsfilter (14) zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (12) und einer Fluidleitung (40; 42) zwischen dem Sorptionsfilter (14) und einem Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors (22),
dadurch gekennzeichnet, dass an der Fluidleitung (40; 42) ein Drucksensor (35) angeordnet ist.
6. Entlüftungssystem (10) für einen Kraftstofftank (12), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Sorptionsfilter (14) zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (12) und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter (14) und einem Luftzuführsystem eines
Verbrennungsmotors (22) angeordneten Fördereinrichtung (24),
dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (24) mit einem
bürstenlosen Gleichstrommotor (25) angetrieben ist.
7. Entlüftungssystem (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung als eine bidirektionale Fördereinrichtung, insbesondere als eine bidirektionale Pumpe (24) gestaltet ist.
8. Verwenden eines Entlüftungssystems (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche an einem Kraftfahrzeug.
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