DE19931895A1 - Einrichtung für eine Emission von Kraftstoffdämpfen bei Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Eine Einrichtung für eine Emission von Kraftstoffdämpfen bei Kraftfahrzeugen weist einen Aktivkohle enthaltenden Behälter (56) mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse auf, welches an einer ersten Teillänge mit zwei Spülöffnungen (57, 61) und an einer zweiten Teillänge mit einer Belüftungsöffnung (68) versehen ist, wobei über die beiden Spülöffnungen ein Anschluß an eine mit dem Kraftstofftank (52) des Fahrzeuges verbundene Spülleitung (54) und ein Anschluß an eine ventilgesteuerte Verbindungsleitung (60) mit der Maschine (62) des Fahrzeuges besteht und an der Belüftungsöffnung (68) ein Anschluß des Behälters (56) an die umgebende Atmosphäre erhalten ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für eine Emission von Kraftstoffdämpfen bei Kraftfahrzeugen gemäß der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angege­ benen Art.

Die bei Kraftfahrzeugen herkömmlich verwendeten Einrichtungen für eine Emission von Kraftstoffdämpfen dienen dem Zweck, die Kraftstoffdämpfe, die sich in dem Kraftstofftank des Fahr­ zeuges ansammeln können, mit Aktivkohle zu adsorbieren, welche in einem besonderen Behälter enthalten ist. Der Behälter ist dafür über eine Spülleitung mit dem Kraftstofftank und über eine weitere Leitung mit der Maschine des Fahrzeuges verbun­ den, zu welcher hin die Kraftstoffdämpfe nach der Sättigung der Aktivkohle desorbiert werden, wobei dafür dann Frischluft durch die Aktivkohle hindurch unter dem in der Maschine ent­ wickelten Saugdruck angesaugt wird. In Fig. 1 ist ein dies­ bezüglich als bekannt vorausgesetztes System 10 schematisch dargestellt, welches daher mit einem Kraftstofftank 12 und einem Aktivkohle enthaltenden Behälter 14 ausgebildet ist, die über eine Spülleitung 17 miteinander verbunden sind und über eine davon abgezweigte Zweigleitung 24 mit der Maschine 16 des Kraftfahrzeuges. Die im dem Tank 12 entwickelten Kraft­ stoffdämpfe werden zuerst von der Aktivkohle in dem Behälter 14 adsorbiert, während Luft über eine an eine Belüftungs­ öffnung des Behälters 14 angeschlossene Leitung 18 in die Atmosphäre entlassen wird. Ein durch eine Steuereinrichtung 19 der Maschine 16 gesteuertes Ventil 22 in der Leitung 18 ist dann geöffnet. Sobald die Aktivkohle in dem Behälter 14 mit dem adsorbierten Kraftstoff gesättigt ist, wird dann durch die Steuereinrichtung 19 ein weiteres Ventil 20 geöffnet, das in der zu der Maschine 16 führenden Zweigleitung 24 an­ geordnet ist, so daß unter dem dann in den Behälter 14 zu­ gelassenen Saugdruck der Maschine eine Desorption der Aktiv­ kohle mit einer Unterstützung durch die Luft stattfinden kann, die aus aus der Atmosphäre über das geöffnete Ventil 22 der Leitung 18 durch die Aktivkohle hindurch angesaugt wird.

Durch das vorbeschriebene System ist daneben noch die Vor­ kehrung getroffen, daß in der zu der Maschine 16 führenden Zweigleitung 24 noch ein zusätzlicher Pufferbehälter 26 an­ geordnet ist, der weniger Aktivkohle enthält als der Behälter 14 und stromabwärts von dem Ventil 20 angeordnet ist. Mit diesem Pufferbehälter 26 wird der Zweck erfüllt, daß bei einem Auftreten von relativ großen Mengen an Kraftstoff­ dämpfen und damit einer entsprechend raschen Sättigung der Hauptmenge der Aktivkohle, die in dem Behälter 14 enthalten ist, der nach dem Öffnen des Ventils 20 aus dem Behälter 14 abgesaugte Kraftstoff zuerst durch die Aktivkohle in diesem Pufferbehälter 26 geschluckt wird, bevor er die Maschine 16 erreichen kann, so daß damit die Bildung eines überreichen Brenngemisches verhindert wird. Mit dem Pufferbehälter 26 werden also sozusagen Kraftstoffspitzen gedämpft, die sich aus den Kraftstoffdämpfen ausbilden können, welche bei ge­ öffnetem Ventil 20 dann noch zusätzlich über die Zweiglei­ tung 24 direkt an die Maschine 16 zugeleitet werden und also während der Desorptionsphase den Behälter 14 nicht mehr erreichen können.

Nachteilig bei diesem bekannten System ist somit die Not­ wendigkeit für die Einplanung eines solchen zusätzlichen Pufferbehälters, der nicht nur zusätzliche Anschlüsse be­ nötigt, sondern auch für die Ausbildung der Steuereinrichtung berücksichtigt werden muß. Um die dadurch verursachten höheren Kosten zu vermeiden, wurde das bekannte System gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 2 bereits dahin abgewan­ delt, daß der Pufferbehälter eine mit dem Behälter 14 inte­ grierte Ausbildung dadurch erfahren hat, daß man das Anschluß­ ende der Spülleitung 17 an den Behälter 14 in die in diesem enthaltene Aktivkohle bis zu einer vorbestimmten Tiefe ein­ tauchte, die in der Darstellung in Fig. 2 mit der Klammer 28 angedeutet ist. Mit dieser Anordnung wird somit ein vorbe­ stimmter Bereich der in dem Behälter 14 enthaltenen Aktivkohle als ein entsprechender Puffer benutzt, der ebenfalls den Zweck erfüllen soll, bei übergroßen Mengen an Kraftstoffdämpfen das Auftreten von Kraftstoffspitzen zu verhindern, wenn nach der Sättigung der Hauptinenge der in dem Behälter 14 enthaltenen Aktivkohle der Kraftstoff nach einem Öffnen des Ventils 20 über eine in diesem Fall direkt an den Behälter 14 ange­ schlossene Zweigleitung 24 der Maschine 16 zugeleitet wird.

Nachteilig bei diesem abgewandelten System ist jedoch die Tatsache, daß durch die in die Aktivkohle eingetauchte Teil­ länge der Spülleitung 17 besondere Vorkehrungen zur Verhin­ derung einer Leckage zwischen der Spülleitung und der Atmos­ phäre am Anschluß der Leitung an den Behälter 14 getroffen werden müssen. Auch muß die Spülleitung 17 mit einem beson­ deren Sieb oder Filter versehen werden, um zu verhindern, daß die Aktivkohle aus dem Behälter 14 zurück in die Spülleitung 17 verdrängt wird. Schließlich weist dieses System auch den Nachteil auf, daß die Eintauchtiefe der Spülleitung in das Bett der Aktivkohle unterschiedlich eingestellt werden muß in Abhängigkeit von der Größe der Maschine und damit in Abhän­ gigkeit von den unterschiedlichen Ansaugbedingungen, die bei verschieden großen Maschinen vorherrschen. Schließlich ist für dieses System wie im übrigen auch für das zuerst beschriebene System auch noch nachteilig, daß die aus dem Tank 12 in den Behälter 14 zugeleiteten Kraftstoffdämpfe nur wenig geordnete Bahnen beim Durchlaufen der Aktivkohle erfahren können, so daß die Aktivkohle nicht immer einen optimalen Sattigungszustand erfährt, bevor der Kraftstoff zu der Maschine hin abgeführt wird. Unter Einbeziehung auch der für die Desorption der Aktivkohle in den Behälter 14 zugeleiteten Frischluft ist daher eine entsprechend diffizil arbeitende Steuereinrichtung erforderlich, um eine unter allen Fahrbedingungen des Fahr­ zeuges bzw. Laufbedingungen der Maschine optimale Steuerung des Ventils 20 zu erhalten, über welches der Spülvorgang für die Kraftstoffdämpfe gesteuert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine an den vor­ beschriebenen Systemen bekannter Ausbildung orientierte Einrichtung für eine Emission von Kraftstoffdämpfen bei Kraftfahrzeugen bereitzustellen, mit welcher die in dem Kraftstofftank eines Fahrzeuges sich entwickelnden Kraft­ stoffdämpfe für eine Nutzung durch die an denselben Tank angeschlossene Maschine optimaler steuerbar sind bei einer gleichzeitigen Minimierung der Kosten, die für eine Konzi­ pierung der Einrichtung zur Bereitstellung auch für Maschinen mit recht unterschiedlichen Betriebsbedingungen angesetzt werden müssen.

Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung der angegebenen Art gelöst, die erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patent­ anspruches 1 ausgebildet und vorteilhaft mit den Merkmalen der weiteren Ansprüche weitergebildet ist.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich mithin in einer vereinfachten Ausbildung und Anpassung des gesamten Systems an den die Aktivkohle enthaltenden Behälter, der grundsätzlich so gestaltet ist, daß mit ihm eine optimale Sättigung der Aktivkohle mit den aus dem Tank zugeleiteten Kraftstoffdämpfen ebenso erreichbar ist wie auch eine optimale Desorption, sobald auf die ventilgesteuerte Umschaltung zur Ableitung des mit der Aktivkohle adsorbierten Kraftstoffes an die Maschine umgeschaltet wird. Die Funktionalität der er­ findungsgemäßen Einrichtung ergibt dabei gleichzeitig eine äußerst kostensparende Anpassung des Systems an verschieden große Maschinen und damit auch eine entsprechend große Flexi­ bilität für die Konzipierung der Einrichtung, die somit ohne wesentlichen Mehraufwand zahlreiche Varianten zuläßt.

Für eine nähere Erläuterung einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbei­ spiel schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen von zwei Systemen bekannter Ausbildung wie bereits beschrieben einer mit der Erfindung vergleichbaren Ein­ richtung für eine Emission von Kraftstoff­ dämpfen bei Kraftfahrzeugen,

Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen von zwei verschie­ den ausgebildeten Systemen der erfindungsge­ mäßen Einrichtung,

Fig. 5 eine Perspektivansicht des bei den Systemen der Fig. 3 und 4 zur Aufnahme von Aktivkohle verwendeten Behälters der erfindungsgemäß bevorzugten Ausbildung und

Fig. 6A und 6B Schnittansichten des Behälters nach der Linie 6A-6A in Fig. 5 für zwei unterschied­ liche Anwendungsfälle.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten System 50 einer Einrichtung für eine Emission von Kraftstoffdämpfen bei Kraftfahrzeugen ist ein Kraftstofftank 52 über eine Spülleitung 54 mit einem Aktivkohle enthaltenden Behälter 56 verbunden. Der Anschluß der Leitung 54 an den Behälter 56 ist über eine mittlere Spülöffnung 57 vorgesehen. Die Spülöffnung 57 mündet in den Behälter 56 zwischen zwei Teilbereichen der Aktivkohle, mit welcher die Kohlenwasserstoffe der aus dem Tank 52 zugelei­ teten Kraftstoffdämpfe adsorbiert werden.

An eine weitere Spülöffnung 61, die für das eine Ende des mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 70 ausgebildeten Behälters 56 vorgesehen ist, ist eine Verbindungsleitung 60 mit der Maschine 62 angeschlossen. In der Leitung 60 ist ein Ventil 64 angeordnet, welches durch eine Steuereinrichtung 69 der Maschine 62 immer dann geöffnet wird, wenn eine Desorption der Aktivkohle in dem Behälter 56 von dem Kraftstoff vorgenom­ men wird, der aus den aus dem Tank 52 zugeleiteten Kraftstoff­ dämpfen adsorbiert wurde. Durch die Steuereinrichtung 69 wird auch ein Ventil 66 in einer Leitung 63 gesteuert, die an eine Belüftungsöffnung 68 an dem anderen Ende des Behalters 56 an­ geschlossen ist. Das Ventil 66 ist normal geöffnet und kann für diagnostische Testzwecke geschlossen werden.

Das im wesentlichen zylindrische Gehäuse 70 des Behälters 56 weist eine geschlossene Umfangsfläche 72 und eine Längsachse 73 auf und ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial ge­ formt. Die Formgebung des Gehäuses 70 ist für eine optimale Nutzung der enthaltenen Aktivkohle zur Adsorption der Kohlen­ wasserstoffe gestaltet, deren Entlassung in die Atmosphäre bei der Zuleitung der Kraftstoffdämpfe aus dem Tank 52 mit der besonderen Formgebung des Gehäuses ebenfalls optimal ver­ hindert wird. Das Gehäuse 70 ist für diesen Zweck mit einer ersten Teillänge 74 mit einem relativ größeren Kreisquerschnitt und mit einer zweiten Teillänge 76 mit einem relativ kleineren Kreisquerschnitt ausgebildet, die beide über eine etwa konus­ förmige Zwischenlänge 78 miteinander verbunden sind. Innerhalb der ersten Teillänge 74 ist ein primärer Bereich 80 der Aktiv­ kohle enthalten, der von dem zugeordneten Ende 84 dieser Teil­ länge zur Ausbildung einer Kammer 82 beabstandet ist. Für diese somit von Aktivkohle freie Kammer 82 ist die eine Spülöffnung 61 für den Anschluß der Verbindungsleitung 60 mit der Maschine 62 vorgesehen. Ein sekundärer Bereich 86 der Aktivkohle weist eine axial fluchtende Anordnung zu dem primären Bereich 80 auf und ist im wesentlichen in der zweiten Teillänge 76 des Gehäu­ ses 70 sowie in dessen Zwischenlänge 78 enthalten. Der sekun­ däre Bereich 86 steht jedoch auch etwas in die erste Teillänge 74 vor, um gemeinsam mit dem primären Bereich 80 der Aktivkohle eine weitere Kammer 88 zu begrenzen, in welcher ebenfalls keine Aktivkohle enthalten ist. Der sekundäre Bereich 86 der Aktivkohle ist ebenfalls von dem zugeordneten Ende 92 der zweiten Teillänge 76 des Gehäuses 70 beabstandet, um eine weitere von Aktivkohle freie Kammer 90 auszubilden.

An die mittlere Kammer 88 des Gehäuses 70 ist die mit der Spülleitung 54 verbundene Spülöffnung 57 angeschlossen. An die eine endseitige Kammer 90 ist die Belüftungsöffnung 68 angeschlossen. Die beiden Bereiche 80 und 86 der Aktivkohle sind durch Federmittel 93 gegeneinander vorgespannt, die in der Kammer 82 angeordnet sind. Die Druckkraft dieser Feder­ mittel 93 wird durch Siebkörper 96 und 98 an dem dem primären Bereich 80 der Aktivkohle und Siebkörper 100 und 102 an dem sekundären Bereich 86 der Aktivkohle für ein Zusammenpressen der Aktivkohle übersetzt, wobei dafür die beiden Bereiche 80 und 86 der Aktivkohle durch Abstandshalter 110 und 112 gegen­ einander abgestützt sind, die in der mittleren Kammer 88 an­ geordnet sind und variable Längen erhalten können, um für verschiedene Anwendungsfälle der Einrichtung verschieden große primäre Bereiche 80 der Aktivkohle bereitstellen zu können.

Die keine Aktivkohle enthaltenden Kammern 82, 88 und 90 sind noch in der erfindungswesentlichen Einzelheit von Bedeutung, daß bei diesen Kammern eine zu dem Umfang der jeweils zugeord­ neten Teillänge des Gehäuses 70 tangentiale Ausrichtung der beiden Spülöffnungen 57 und 61 und der Belüftungsöffnung 68 erhalten wird für eine optimale Wirbelströmung des über diese Öffnungen jeweils zugeleiteten Fluids. Wenn somit die Kraft­ stoffdämpfe bei dem System der Fig. 3 aus dem Tank 52 über die Spülleitung 54 an der Spülöffnung 57 in die mittlere Kammer 88 zugeleitet werden, dann erfahren sie innerhalb dieser Kammer eine intensive Verwirbelung und werden dann zuerst von der als Puffer wirkenden Aktivkohle des primären Bereichs 80 adsor­ biert. Der primäre Bereich 80 der Aktivkohle baut daher auch die Kraftstoffspitzen ab, die während der Desorptionsphase in der Verbindungsleitung 60 mit der Maschine 62 auftreten können, sobald während dieser Phase das Ventil 64 durch die Steuerein­ richtung 69 geöffnet und dann Frischluft über die Belüftungs­ öffnung 68 zuerst in den sekundären Bereich 86 der Aktivkohle angesaugt wird. Wegen des anfänglichen kleineren Querschnitts­ volumen des sekundären Bereichs 86 der Aktivkohle wird damit gleichzeitig ein optimales Ausspülen des von diesem sekundären Bereich der Aktivkohle adsorbierten Kraftstoffes erzielt, wobei die Ausspülverhältnisse hin zu der mittleren Kammer 88 noch durch die etwa konusförmige Mittellänge 78 des Gehäuses 70 begünstigt werden.

Mit dem vorbeschriebenen System der Fig. 3 kann das in Fig. 4 schematisch dargestellte System direkt verglichen werden, wo­ bei dafür nur der Unterschied vorgegeben ist, daß hier die für die mittlere Kammer 88 vorgesehene Spülöffnung 57 mit einer Verschlußkappe 95 versehen ist. Mit Rücksicht auf diesen Ver­ schluß ist die für die Kammer 82 vorgesehene Spülöffnung 61 über ein T-Anschlußstück 94 auch mit der Spülleitung 54 ver­ bunden, die an den Tank 52 angeschlossen ist, so daß bei ge­ schlossenem Ventil 64 die aus dem Tank 52 abgeleiteten Kraft­ stoffdämpfe nicht mehr in die mittlere Kammer 88, sondern in die endseitige Kammer 82 zugeleitet werden. Bei diesem System werden daher hintereinander zuerst der primäre Bereich 80 und dann der sekundäre Bereich 86 der Aktivkohle von den zugelei­ teten Kraftstoffdämpfen durchströmt werden, so daß der primäre Bereich 80 der Aktivkohle nicht als ein eigentlicher Puffer zur Dämpfung von Kraftstoffspitzen während der Desorptionsphase wirkt, vielmehr wird damit lediglich das gesamte Speichervolumen der Aktivkohle zur Adsorption der Kohlenwasserstoffe vergrößert. Bei einem Verzicht auf das T-Anschlußstück 94 können jedoch die beiden Leitungen 54 und 60 alternativ denselben Anschluß an die beiden Spülöffnungen 57 und 61 erfahren wie bei dem System der Fig. 3, sofern für den primären Bereich 80 der Aktivkohle die Funktion als ein Puffer zur Dämpfung eventueller Kraftstoff­ spitzen erwünscht sein sollte.

Aus der Gegenüberstellung der Fig. 6A und 6B ist schließlich noch ersichtlich, daß insbesondere für diese Konzipierung einer dualen Funktion des Systems mit einem Austausch der längeren Abstandshalter 110 und 112 der Fig. 6A gegen die kürzeren Ab­ standshalter der Fig. 6B der als Puffer wirkende primäre Bereich 80 der Aktivkohle vergrößert werden kann, wenn dafür bei einer Anwendung des Systems eine besondere Zweckmäßigkeit erkannt werden sollte.

Claims (9)

1. Einrichtung für eine Emission von Kraftstoffdämpfen bei Kraftfahrzeugen, mit einem Aktivkohle enthaltenden Behälter, der über eine verzweigte ventilgesteuerte Spülleitung an den Kraftstofftank und an die Maschine des Fahrzeuges angeschlossen ist und eine Belüftungs­ öffnung aufweist, über welche der Behälter bei der Adsorption von Kohlenwasserstoffen durch die Aktivkohle in die Atmosphäre belüftet und über welche bei der Desorption der Kohlenwasserstoffe Luft in den Behälter zugelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (56) mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse (70) ausgebildet ist, welches eine erste Teillänge (74) mit einem relativ größeren Kreisquerschnitt und eine zweite Teillänge (76) mit einem relativ kleineren Kreisquerschnitt aufweist, die beide über eine konusförmige Zwischenlänge (78) mit­ einander verbunden sind, wobei der mit der Maschine ver­ bundene Zweig (60) der Spülleitung (54, 60) über eine erste Spülöffnung (61) an die erste Teillänge (74) des Gehäuses (70) angeschlossen und die Belüftungsöffnung (68) an der zweiten Teillänge (76) des Gehäuses (70) vorgesehen ist und wobei der mit dem Tank (52) verbundene Zweig (54) der Spülleitung (54, 60) entweder ebenfalls an die erste Spül­ öffnung (61) und/oder an eine separate zweite Spülöffnung (57) angeschlossen ist, die an der ersten Teillänge (74) des Gehäuses (70) in dem Abschnitt zwischen der ersten Spülöffnung (61) und der Belüftungsöffnung (68) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spül- und Belüftungsöff­ nungen (57, 61, 68) eine zu dem Umfang der jeweils zuge­ ordneten Teillänge (74, 76) des Gehäuses (70) tangentiale Ausrichtung aufweisen, um eine Wirbelströmung des in das Gehäuse eingeleiteten Fluids zu begünstigen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Spülöffnung (61) und der zweiten Spülöffnung (57) ein primärer Bereich (80) der Aktivkohle und zwischen der zweiten Spülöffnung (57) und der Belüftungsöffnung (68) ein sekundärer Bereich (86) der Aktivkohle vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Bereich (86) der Aktivkohle innerhalb der ersten Teillänge (74) des Gehäuses (70) beginnt und über dessen Zwischenlänge (78) bis zu der zweiten Teillänge (76) des Gehäuses (70) reicht.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, daß der primäre Bereich (80) der Aktivkohle als ein Puffer­ bereich zur Absorption der Kohlenwasserstoffe vorgesehen ist, wenn der mit dem Tank (52) verbundene Zweig (54) der Spülleitung (54, 60) an die zweite Spülöffnung (57) ange­ schlossen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spül- und Belüftungsöff­ nungen (57, 61, 68) jeweils an einer von Aktivkohle freien Kammer (82, 88, 90) vorgesehen sind, die an den beiden axia­ len Enden (84, 92) des Gehäuses (70) und einem Zwischenraum zwischen den beiden Bereichen (80, 86) der Aktivkohle aus­ gebildet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den primären und sekundären Bereichen (80, 86) der Aktivkohle ausgebildete Kammer (88) zur Aufnahme von Abstandshaltern (110, 112) unterschiedlicher Länge vorgesehen ist für eine Anpassung an unterschiedliche Längen des primären Bereichs (80) der Aktivkohle und für dessen Abstützung an dem sekundären Bereich (86) der Aktivkohle.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Zusammenpressen der primären und sekundären Bereiche (80, 86) der Aktivkohle Federmittel (93) vorgesehen sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spülöffnung (57) durch eine Verschlußkappe (95) verschließbar ist.