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WO2019211022A1 - Antriebssystem für ein kraftfahrzeug, verfahren zum betreiben - Google Patents

Antriebssystem für ein kraftfahrzeug, verfahren zum betreiben Download PDF

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Publication number
WO2019211022A1
WO2019211022A1 PCT/EP2019/054964 EP2019054964W WO2019211022A1 WO 2019211022 A1 WO2019211022 A1 WO 2019211022A1 EP 2019054964 W EP2019054964 W EP 2019054964W WO 2019211022 A1 WO2019211022 A1 WO 2019211022A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
line
compressor
drive system
tank
fresh air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/054964
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Posselt
Marko Lorenz
Andreas Gutscher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2019211022A1 publication Critical patent/WO2019211022A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
    • F02B37/164—Control of the pumps by bypassing charging air the bypassed air being used in an auxiliary apparatus, e.g. in an air turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • 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
    • F02M25/089—Layout of the fuel vapour installation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a drive system for a motor vehicle, with a
  • the invention relates to a method for operating such a drive system.
  • the exhaust gas turbocharger has a turbine driven by the exhaust gas flow and a compressor driven by the turbine.
  • the compressed fresh air is burned together with the fuel supplied to the combustion chambers.
  • the fuel is provided by a tank that leads to the
  • Tank vent is connected to an activated carbon filter.
  • the activated carbon filter absorbs gaseous components of the fuel and stores them.
  • To regenerate the activated carbon filter this is connected by a gas outlet with a suction pipe of the exhaust gas turbocharger, so that the outgassed Fuel / fuel is supplied through the intake manifold and the exhaust gas turbocharger to the internal combustion engine. It is known, the amount of fuel which is supplied to the internal combustion engine through the tank ventilation, in the metering of liquid fuel by means of the combustion chambers
  • the drive system according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a regeneration of the activated carbon filter can be performed at any time.
  • a regeneration of the activated carbon filter can be performed at any time.
  • Exhaust gas turbocharger on the pressure side is connected by an arranged in the fresh air line and operable throttle with the internal combustion engine such that an increased by the electric motor compressor for tank ventilation gas mass flow is compensated by the operation of the throttle.
  • Torque request to the internal combustion engine This ensures regeneration of the activated carbon filter at all times.
  • the air filling in the combustion chambers the internal combustion engine deviates from a desired air filling, the increased gas mass flow is compensated by the operable throttle.
  • the throttle valve is actuated, for example, to narrow the flow cross-section of the fresh air line when a tank venting or regeneration of the activated carbon filter is effected by an increased gas mass flow.
  • Compressor integrated in the exhaust gas turbocharger This provides a particularly compact embodiment of the drive system.
  • the rotor of an electric motor is rotatably arranged on a compressor wheel of the compressor and a turbine wheel supporting the turbine shaft of the exhaust gas turbocharger, whereby a particularly space-saving integration is ensured.
  • the electric motor is arranged next to the exhaust gas turbocharger and by a suitable transmission, for example a
  • the electromotive compressor is present in addition to the exhaust gas turbocharger and the drive system comprises a total of two compressors, of which at least the separate compressor is driven by an electric motor.
  • the electromotive compressor is on the pressure side with the
  • Activated carbon filter acts, which improves the regeneration.
  • the additional line opens into a Venturi nozzle as a treble line, wherein the Venturi nozzle is connected on the output side to the intake manifold and the gas line to a suction port of the Venturi nozzle.
  • the Venturi nozzle is thus driven by the gas mass flow supplied by the electromotive compressor, which flows axially through the Venturi nozzle.
  • the suction port is formed, through which the gas line also opens into the Venturi nozzle. Due to the Venturi nozzle increased negative pressure in the
  • Gas line mouth creates a particularly high negative pressure, which acts on the activated carbon filter and thereby drives the regeneration.
  • the additional line leads downstream of a pressure-side merger of exhaust gas turbocharger and additional electromotive compressor to the venturi nozzle.
  • the gas mass flows are combined from the exhaust gas turbocharger and the compressor and the resultant total pressure of the Venturi nozzle through the additional line, which branches off from the fresh air line downstream of the merger of the pressure side of the exhaust gas turbocharger and the additional electromotive compressor supplied.
  • the gas outlet of the activated carbon filter is additionally connected downstream of the throttle valve with the fresh air line. This provides a further possibility for the regeneration of the activated carbon filter, which can be used at the same time as, or as an alternative to, the previously described point of introduction of the gassed fuel into the drive system.
  • the additional electromotive compressor and / or the exhaust gas turbocharger in each case a check valve is connected downstream. This ensures that the flow direction of the respective gas flow can not be reversed and safe operation of the drive system is ensured.
  • the additional electromotive compressor is connected on the pressure side by an additional line, which serves in particular as a purge line, with the fresh air inlet of the activated carbon filter.
  • the gas mass flow provided by the electromotive compressor is supplied to the fresh air inlet of the activated carbon filter, whereby the activated carbon filter is actively flushed through the gas flow and expelled fuel from the activated carbon filter and fed through the gas line to the drive system. This active flushing of the activated carbon filter reduces the regeneration time.
  • an actuatable valve is arranged in the purge line to perform the purge process as needed.
  • the purge line is upstream of the valve and downstream of the additional electromotive compressor with the fresh air line
  • Internal combustion engine is usable. Depending on the operation or the state of the valve, the gas mass flow is used for rinsing the activated carbon filter or for charging the internal combustion engine.
  • the gas line which leads from the activated carbon filter to the suction line, discharges directly into the suction line.
  • a Venturi nozzle is dispensed with, because the flushing capacity is already sufficient due to the active flushing of the activated carbon filter.
  • the inventive method with the features of claim 13 is characterized in that the throttle valve in response to the control of the electromotive compressor set in such a way
  • Air fillings of the internal combustion engine with unchanged request for a drive torque, remains unchanged. This results in the already mentioned advantages. Further advantages and preferred features emerge in particular from the previously described and from the claims. The following is the
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an advantageous drive system
  • Figure 2 shows a second embodiment of the drive system
  • Figure 3 shows a third embodiment of the drive system, each in a simplified representation.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an advantageous drive system 1 for a motor vehicle, which is not shown here in greater detail.
  • the drive system 1 has an internal combustion engine 2, which is designed here as a reciprocating engine and mechanically with drive wheels of
  • the internal combustion engine 2 is associated with an exhaust gas turbocharger 3.
  • the exhaust gas turbocharger has a turbine 4 and a compressor 5, wherein the turbine 4 is located in the exhaust line of the internal combustion engine 2 and the compressor 5 in a fresh air line.
  • the turbine 4, a turbine wheel and the compressor 5 a compressor wheel, which on a
  • the compressor 5 is connected on the inlet side with a suction pipe 6, through which ambient air, in particular with the interposition of an air filter 7 can be sucked in, as indicated by an arrow in Figure 1.
  • the compressor 5 is connected to a fresh air line 8, which leads to the
  • Combustion chambers of the internal combustion engine 2 leads.
  • an operable throttle valve 9 is connected between the compressor 5 and the internal combustion engine 2, by means of which the
  • Internal combustion engine 2 is operated by a gas mixture of fresh air and liquid fuel.
  • the fuel is stored and provided in a tank 10. Because the liquid fuel is outgassing over time, it is necessary to bleed the tank regularly.
  • a tank ventilation 11 is provided, which will be explained in more detail below.
  • the tank vent 11 has an activated carbon filter 12 as an essential feature. This is connected by a line 13 to the tank 10. In this case, the line 13 opens into the tank 10 above an expected
  • the activated carbon filter 12 further comprises a fresh air inlet 14 and a gas outlet. Through the gas outlet can stored in the activated carbon filter 12 stored fuel and the
  • the gas outlet 15 is connected by a line 16 with the fresh air line 8 downstream of the throttle valve 9.
  • the gas outlet 15 is an actuatable valve 17th
  • the tank vent 11 therefore has a further gas line 18, which branches off from the gas line 16 downstream of the valve 17 and below
  • the Venturi nozzle has a suction port 20, to which the gas line 18 is connected, and an inlet 21 and an outlet 22, wherein the outlet 22 is connected to the suction pipe 6.
  • an additional line 23 which branches off from the fresh air line 8 leads to the inlet 21 of the Venturi nozzle 19.
  • the pressure gradient generated by the Venturi nozzle 19 produces a suction at the suction inlet 20, whereby a suction is exerted on the activated carbon filter 12 with the valve 17 open. Characterized the activated carbon filter 12 is regenerated by a correspondingly high flow of fresh air through the venturi 19 is performed.
  • the exhaust gas turbocharger 3 is also assigned an electric motor 24.
  • a rotor of the electric motor 24 is arranged directly on the shaft, which connects the turbine 4 to the compressor 5, rotatably and so far integrated into the exhaust gas turbocharger 3.
  • the electric motor could also be arranged outside the exhaust-gas turbocharger 3 and be mechanically connected / coupled thereto.
  • the electric motor 24 is now driven in order to generate an increased gas mass flow, which is in particular at least partially supplied to the Venturi nozzle 19. So that at the same time the air fillings in the combustion chambers of the internal combustion engine 2 are not changed or deviate from what is required by the requested torque of air fillings, the throttle valve 9 is actuated to compensate for the increased gas mass flow and the
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the advantageous drive system 1, wherein from the previous embodiment already known features are provided with the same reference numerals and reference is made in this regard to the above description. The following is intended essentially to the
  • the electromotive compressor is not integrated into the exhaust gas turbocharger 3, especially as an additional electric motor compressor 25 is connected in parallel to the exhaust gas turbocharger 3.
  • the additional electromotive compressor 25 is connected to the fresh air line 8 on the pressure side.
  • the exhaust gas turbocharger 3 is a check valve 27th
  • Compressor 25 downstream of the check valves 26 and 27 are merged.
  • the additional line 23 branches off downstream of the merger of the gas streams from the fresh air line 8.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the drive system 1, wherein already known elements are provided with the same reference numerals and insofar reference is made to the above description. In the following, the differences should be dealt with essentially.
  • the additional electromotive compressor 25 on the pressure side connected by a serving as a purge line additional line 28 to the or another fresh air inlet 29 of the activated carbon filter 12.
  • an actuatable valve 30 is disposed in the purge line to affect the flow area thereof.
  • the purge line is connected by the check valve 26, as described above, with the fresh air line 8 or connectable at sufficiently high pressure.
  • a gas flow is generated which, when the valve 30 is open, in particular as a normally closed valve is formed, is conveyed through the purge line in the activated carbon filter 12 so that it flushed through or flushed and the fuel stored there is conveyed through the gas line 18 directly into the suction pipe 6, in which case preferably dispensed with the Venturi nozzle.
  • the generation of a negative pressure is not necessary, but is regenerated by the generated purge line overpressure of the activated carbon filter 12, if necessary.
  • the resulting, additionally in the fresh air line 8 reaching gas mass flow is compensated again by pressing the throttle valve 9, so that the internal combustion engine 2 is not affected during operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine (2), mit einem Abgasturbolader (3), der druckseitig durch eine Frischluftleitung (8) mit der Brennkraftmaschine (2) verbunden ist, mit einem flüssigen Brennstoff für die Brennkraftmaschine (2) bereitstellenden Tank (10), und mit einer Tankentlüftung (11), die einen mit dem Tank (10) verbundenen Aktivkohlefilter (12) aufweist, wobei der Aktivkohlefilter (12) einen Frischlufteinlass (14) und einen Gasauslass (15) aufweist, wobei der Gasauslass (15) durch eine Gasleitung (18) mit einem Saugrohr (6) des Abgasturboladers (3) verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass zur Tank-Entlüftungein elektromotorischer Verdichter (5,25) vorhanden und druckseitig durch eine Zusatzleitung (23,28) mit der Tankentlüftung (11) verbunden ist, und dass der Abgasturbolader (3) druckseitig durch eine in der Frischluftleitung (8) angeordnete und betätigbare Drosselklappe (9) mit der Brennkraftmaschine (2) derart verbunden ist, dass ein durch den elektromotorischen Verdichter (5,25) zur Tankentlüftung (11) erhöhter Gasmassenstrom durch die Betätigung der Drosselklappe (9) kompensiert wird.

Description

Beschreibung
Titel
Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, Verfahren zum Betreiben
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer
Brennkraftmaschine, mit einem Abgasturbolader, der druckseitig durch eine Frischluftleitung mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, mit einem flüssigen Brennstoff für die Brennkraftmaschine bereitstellenden Tank, und mit einer Tankentlüftung, die einen mit dem Tank verbundenen Aktivkohlefilter aufweist, wobei der Aktivkohlefilter einen Frischlufteinlass und einen Gasauslass aufweist, wobei der Gasauslass durch eine Gasleitung mit einem Saugrohr des
Abgasturboladers verbunden ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Antriebssystems.
Stand der Technik
Antriebssysteme und Verfahren dieser sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Leistungssteigerung ist es bekannt, eine Brennkraftmaschine einem
Abgasturbolader zuzuordnen, der durch den Abgasstrom der
Brennkraftmaschine angetrieben wird und Frischluft verdichtet und den
Brennkammern der Brennkraftmaschine zuführt. Dazu weist der Abgasturbolader einen vom Abgasstrom angetriebene Turbine sowie einen von der Turbine angetriebenen Verdichter auf. In den Brennkammern wird die verdichtete Frischluft zusammen mit dem in die Brennkammern zugeführten Brennstoff verbrannt. Der Brennstoff wird durch einen Tank bereitgestellt, der zur
Tankentlüftung mit einem Aktivkohlefilter verbunden ist. Der Aktivkohlefilter nimmt gasförmige Bestandteile des Kraftstoffs auf und speichert diese. Zur Regeneration des Aktivkohlefilters ist dieser durch einen Gasauslass mit einem Saugrohr des Abgasturboladers verbunden, sodass der ausgegaste Brennstoff/Kraftstoff durch das Saugrohr und den Abgasturbolader zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Dabei ist es bekannt, die Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine durch die Tankentlüftung zugeführt wird, bei der Zumessung von flüssigem Brennstoff mittels der den Brennkammern
zugeordneten Einspritzventilen wieder abzuziehen.
Bei herkömmlichen Antriebssystemen, die ohne Abgasturbolader arbeiten, muss zur Regeneration des Aktivkohlefilters eine ausreichend lange Phase mit Saugrohrunterdruck vorhanden sein, wobei diese Phase regelmäßig auftreten muss. Bei Antriebssystemen mit Abgasturboladern kann ein Saugrohrunterdruck jedoch nicht immer gewährleistet werden, weswegen solche Systeme in der Regel eine zweite Einleitstelle der Gasleitung in das Antriebssystem aufweist. Damit eine merkliche Regenerierung erfolgt, muss sich das Antriebssystem jedoch im aufgeladenen Zustand befinden, der Abgasturbolader also Frischluft verdichten und einen Überdruck erzeugen. Aufgrund der derzeitigen Entwicklung wird es jedoch zunehmend schwierig, den Aktivkohlefilter ausreichend zu regenerieren.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Regeneration des Aktivkohlefilters jederzeit durchführbar ist. Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Tankentlüftung ein elektromotorischer Verdichter vorhanden und druckseitig durch eine
Zusatzleitung mit der Tankentlüftung verbunden ist, und dass der
Abgasturbolader druckseitig durch eine in der Frischluftleitung angeordneten und betätigbaren Drosselklappe mit der Brennkraftmaschine derart verbunden ist, dass ein durch den elektromotorischen Verdichter zur Tankentlüftung erhöhter Gasmassenstrom durch die Betätigung der Drosselklappe kompensiert wird. Durch das Vorsehen eines elektromotorischen Verdichters wird erreicht, dass jederzeit ein erhöhter Gasstrom erzielbar ist, der zudem für die Tankentlüftung beziehungsweise die Regeneration des Aktivkohlefilters notwendigen Überdruck oder Unterdrück im Antriebssystem führt, unabhängig von einer
Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine. Dadurch ist jederzeit eine Regeneration des Aktivkohlefilters gewährleistet. Um zu vermeiden, dass durch den zur Tankentlüftung erhöhten Gasstrom die Luftfüllung in den Brennkammern der Brennkraftmaschine von einer Soll-Luftfüllung abweicht, wird der erhöhte Gasmassenstrom durch die betätigbare Drosselklappe kompensiert. So wird die Drosselklappe beispielsweise betätigt, um den Durchströmungsquerschnitt der Frischluftleitung zu verengen, wenn eine Tankentlüftung beziehungsweise eine Regeneration des Aktivkohlefilters durch einen erhöhten Gasmassenstrom erfolgt. Dadurch wird der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht beeinträchtigt und dennoch ist eine Regeneration des Aktivkohlefilters möglich.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der
Abgasturbolader eine Turbine und einen Verdichter auf, wie zuvor bereits erwähnt und dem Verdichter ist ein Elektromotor zugeordnet, um den
elektromotorischen Verdichter zu bilden. Damit ist der elektromotorische
Verdichter in den Abgasturbolader integriert. Dadurch wird eine besonders kompakte Ausführungsform des Antriebssystems geboten. Insbesondere ist hierzu auf einer ein Verdichterrad des Verdichters und ein Turbinenrad der Turbine tragenden Welle des Abgasturboladers der Rotor eines Elektromotors drehfest angeordnet, wodurch eine besonders bauraumsparende Integration gewährleistet ist. Alternativ ist der Elektromotor neben dem Abgasturbolader angeordnet und durch ein geeignetes Getriebe, beispielsweise einen
Riementrieb oder dergleichen, mit der Welle des Abgasturboladers gekoppelt, um den Verdichter des Abgasturboladers bei Bedarf elektromotorisch
anzutreiben.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist das
Antriebssystem zusätzlich zu dem Abgasturbolader, der den Verdichter und die Turbine aufweist, den elektromotorischen Verdichter auf. Damit ist der elektromotorische Verdichter zusätzlich zu dem Abgasturbolader vorhanden und das Antriebssystem umfasst insgesamt zwei Verdichter, von denen zumindest der separate Verdichter elektromotorisch antreibbar ist. Dadurch ist losgelöst vom Abgasturbolader ein erhöhter Gasvolumenstrom oder Gasmassenstrom durch Ansteuern des elektromotorischen Verdichters jederzeit bereitstellbar, um die Regeneration des Aktivkohlefilters durchzuführen.
Bevorzugt ist der elektromotorische Verdichter druckseitig auch mit der
Gasleitung verbunden. Dadurch wird erreicht, dass zwischen erhöhten, durch die Gasleitung geführten Massenstrom ein erhöhter Unterdrück auf den
Aktivkohlefilter wirkt, wodurch die Regeneration verbessert wird.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Zusatzleitung in eine Venturi-Düse als Treibleitung mündet, wobei die Venturi-Düse ausgangsseitig mit dem Saugrohr und die Gasleitung mit einem Sauganschluss der Venturi-Düse verbunden ist. Die Venturi-Düse wird also von dem vom elektromotorischen Verdichter zugeführten Gasmassenstrom angetrieben, der durch die Venturi- Düse axial strömt. Insbesondere radial ist der Sauganschluss ausgebildet, durch welchen die Gasleitung in die Venturi-Düse ebenfalls mündet. Aufgrund des durch die Venturi-Düse erhöhten Unterdrucks im Bereich der
Gasleitungsmündung entsteht ein besonders hoher Unterdrück, der auf den Aktivkohlefilter wirkt und dadurch die Regeneration vorantreibt.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Zusatzleitung stromabwärts einer druckseitigen Zusammenführung von Abgasturbolader und zusätzlichem elektromotorischen Verdichter zu der Venturi-Düse führt. Damit werden s die Gasmassenströme vom Abgasturbolader und vom Verdichter zusammengeführt und der dadurch resultierende Gesamtdruck der Venturi-Düse durch die Zusatzleitung, die von der Frischluftleitung entsprechend stromabwärts der Zusammenführung von der Druckseite des Abgasturboladers und des zusätzlichen elektromotorischen Verdichters, abzweigt, zugeführt.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Gasauslass des Aktivkohlefilters zusätzlich stromabwärts der Drosselklappe mit der Frischluftleitung verbunden ist. Dadurch wird eine weitere Möglichkeit zur Regeneration des Aktivkohlefilters geboten, die zeitgleich oder alternativ zu der zuvor beschriebenen Einleitstelle des ausgegasten Kraftstoffs in das Antriebssystem nutzbar ist.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass dem zusätzlichen elektromotorischen Verdichter und/oder dem Abgasturbolader jeweils ein Rückschlagventil nachgeschaltet ist. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die Strömungsrichtung des jeweiligen Gasstroms nicht umkehren kann und ein sicherer Betrieb des Antriebssystems gewährleistet ist. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der zusätzliche elektromotorische Verdichter druckseitig durch eine Zusatzleitung, die insbesondere als Spülleitung dient, mit dem Frischlufteinlass des Aktivkohlefilters verbunden ist. Dadurch wird der vom elektromotorischen Verdichter bereitgestellte Gasmassenstrom dem Frischlufteinlass des Aktivkohlefilters zugeführt, wodurch der Aktivkohlefilter aktiv durch den Gasstrom durchgespült und Kraftstoff aus dem Aktivkohlefilter herausgetrieben und durch die Gasleitung dem Antriebssystem zugeführt wird. Durch dieses aktive Durchspülen des Aktivkohlefilters wird die Regenerationszeit reduziert.
Bevorzugt ist in der Spülleitung ein betätigbares Ventil angeordnet, um den Spülvorgang bei Bedarf durchzuführen.
Bevorzugt ist die Spülleitung stromaufwärts des Ventils und stromabwärts des zusätzlichen elektromotorischen Verdichters mit der Frischluftleitung
insbesondere durch ein Rückschlagventil verbindbar. Dadurch wird erreicht, dass der elektromotorische Verdichter sowohl zum Spülen des Aktivkohlefilters durch die Spülleitung als auch zum Erzeugen erhöhter Luftfüllungen der
Brennkraftmaschine nutzbar ist. Je nach Betätigung oder dem Zustand des Ventils wird der Gasmassenstrom zum Spülen des Aktivkohlefilters oder zum Aufladen der Brennkraftmaschine genutzt.
Bevorzugt mündet dabei die Gasleitung, die von dem Aktivkohlefilter zu der Saugleitung führt, direkt in die Saugleitung. In diesem Fall wird also auf eine Venturi-Düse verzichtet, weil die Spülleistung aufgrund des aktiven Durchspülens des Aktivkohlefilters bereits ausreicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 zeichnet sich dadurch aus, dass die Drosselklappe in Abhängigkeit von der Ansteuerung des elektromotorischen Verdichters derart eingestellt
beziehungsweise betätigt wird, dass ein durch den elektromotorischen Verdichter zur Tankentlüftung erhöhter Gasmassenstrom kompensiert wird und die
Luftfüllungen der Brennkraftmaschine, bei unveränderter Anforderung eines Antriebsdrehmoments, unverändert bleibt. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Antriebssystems,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Antriebssystems, und
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des Antriebssystems, jeweils in einer vereinfachten Darstellung.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiels eines vorteilhaften Antriebssystems 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug.
Das Antriebssystem 1 weist eine Brennkraftmaschine 2 auf, die vorliegend als Hubkolbenmotor ausgebildet ist und mechanisch mit Antriebsrädern des
Kraftfahrzeugs koppelbar ist. Der Brennkraftmaschine 2 ist ein Abgasturbolader 3 zugeordnet. Der Abgasturbolader weist eine Turbine 4 und einen Verdichter 5 auf, wobei die Turbine 4 im Abgasstrang der Brennkraftmaschine 2 liegt und der Verdichter 5 in einem Frischluftstrang. Insbesondere weist die Turbine 4 ein Turbinenrad und der Verdichter 5 ein Verdichterrad auf, die auf einer
gemeinsamen Welle im Gehäuse des Abgasturboladers 3 drehfest angeordnet sind, sodass das vom Abgas angetriebene Turbinenrad das Verdichterrad antreibt.
Der Verdichter 5 ist einlassseitig mit einem Saugrohr 6 verbunden, durch welche Umgebungsluft, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Luftfilters 7 angesaugt werden kann, wie durch einen Pfeil in Figur 1 angedeutet. Druckseitig ist der Verdichter 5 mit einer Frischluftleitung 8 verbunden, die zu den
Brennkammern der Brennkraftmaschine 2 führt. In der Frischluftleitung 8 ist zwischen dem Verdichter 5 und der Brennkraftmaschine 2 außerdem eine betätigbare Drosselklappe 9 geschaltet, mittels welcher der
Durchströmungsquerschnitt der Frischluftleitung 8 einstellbar ist. Die
Brennkraftmaschine 2 wird durch ein Gasgemisch aus Frischluft und flüssigem Kraftstoff betrieben. Der Kraftstoff wird dabei in einem Tank 10 aufbewahrt und bereitgestellt. Weil mit der Zeit der flüssige Kraftstoff ausgast ist es notwendig, den Tank regelmäßig zu entlüften. Dazu ist eine Tankentlüftung 11 vorgesehen, die im Folgenden näher erläutert werden soll.
Die Tankentlüftung 11 weist als ein wesentliches Merkmal einen Aktivkohlefilter 12 auf. Dieser ist durch eine Leitung 13 mit dem Tank 10 verbunden. Dabei mündet die Leitung 13 in den Tank 10 oberhalb eines erwartbaren
Flüssigkeitsspiegels, vorteilhafterweise durch die Decke des Tanks 10 in den Innenraum des Tanks 10. Der ausgegaste Kraftstoff gelangt somit durch die Leitung 13 in den Aktivkohlefilter 12. Der Aktivkohlefilter 12 weist weiterhin einen Frischlufteinlass 14 und einen Gasauslass auf. Durch den Gasauslass kann in dem Aktivkohlefilter 12 gespeicherter Kraftstoff ausströmen und der
Brennkraftmaschine zugeführt werden. Dazu ist der Gasauslass 15 durch eine Leitung 16 mit der Frischluftleitung 8 stromabwärts der Drosselklappe 9 verbunden. Dem Gasauslass 15 ist dabei ein betätigbares Ventil 17
nachgeschaltet, um das Ausströmen des Gases aus dem Aktivkohlefilter 12 zu steuern.
Befindet sich das Antriebssystem 1 in einem aufgeladenen Zustand, in welchem der Verdichter 5 komprimierte Frischluft in die Brennkammern der
Brennkraftmaschine 2 treibt, entsteht an der Mündungsstelle der Leitung 16 in die Frischluftleitung 8 ein Sog, der sich auf den Aktivkohlefilter 12 auswirkt. Wird in diesem Moment das Ventil 17 betätigt, um den Aktivkohlefilter 12 mit der Frischluftleitung 8 zu verbinden, so wird durch den Frischlufteinlass 14 Frischluft in den Aktivkohlefilter 12 eingesaugt, der dort gespeicherte Kraftstoff gelöst und mit der Frischluft in die Brennkraftmaschine 2 transportiert. Somit erfolgt eine Regeneration des Aktivkohlefilters. In einem anderen Betriebszustand, in welchem der Unterdrück in der Leitung 16 nicht erzeugbar ist, ist eine
Regeneration des Aktivkohlefilters 12 nicht möglich.
Die Tankentlüftung 11 weist daher eine weitere Gasleitung 18 auf, die stromabwärts des Ventils 17 von der Gasleitung 16 abzweigt und unter
Zwischenschaltung einer Venturi-Düse 19 zu dem Saugrohr 6 der
Antriebseinrichtung führt. Die Venturi-Düse weist einen Sauganschluss 20 auf, an welchem die Gasleitung 18 angeschlossen ist, sowie einen Einlass 21 und einen Auslass 22, wobei der Auslass 22 mit dem Saugrohr 6 verbunden ist. Von dem Verdichter 5 des Abgasturboladers 3 führt eine Zusatzleitung 23, die von der Frischluftleitung 8 abzweigt, zu dem Einlass 21 der Venturi-Düse 19. Durch das von der Venturi-Düse 19 im Betrieb erzeugte Druckgefälle entsteht ein Sog an dem Saugeinlass 20, wodurch ein Sog auf den Aktivkohlefilter 12 bei geöffnetem Ventil 17 ausgeübt wird. Dadurch wird der Aktivkohlefilter 12 regeneriert, indem ein entsprechend hoher Frischluftstrom durch die Venturi-Düse 19 geführt wird.
Dem Abgasturbolader 3 ist dabei außerdem ein Elektromotor 24 zugeordnet. Vorliegend ist ein Rotor des Elektromotors 24 dabei direkt auf der Welle, die die Turbine 4 mit dem Verdichter 5 verbindet, drehfest angeordnet und insoweit in den Abgasturbolader 3 integriert. Alternativ könnte der Elektromotor jedoch auch außerhalb des Abgasturboladers 3 angeordnet und mechanisch mit diesem verbunden/gekoppelt sein.
Um eine Regeneration des Aktivkohlefilters 12 durchzuführen wird nun der Elektromotor 24 angetrieben, um einen erhöhten Gasmassenstrom zu erzeugen, der insbesondere zumindest anteilig der Venturi-Düse 19 zugeführt wird. Damit gleichzeitig nicht die Luftfüllungen in den Brennkammern der Brennkraftmaschine 2 verändert werden beziehungsweise von dem abweichen, was durch das angeforderte Drehmoment an Luftfüllungen benötigt wird, wird die Drosselklappe 9 betätigt, um den erhöhten Gasmassenstrom zu kompensieren und die
Luftfüllungen konstant zu halten.
Somit erlaubt es das vorliegende System durch das Erhöhen des
Gasmassenstroms mittels des elektromotorisch angetriebenen Verdichters 5 den Aktivkohlefilter 12 zu regenerieren, ohne dass dadurch der Betrieb der
Brennkraftmaschine 2 beeinträchtigt wird.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des vorteilhaften Antriebsystems 1, wobei aus dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel bereits bekannte Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und insoweit auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. Im Folgenden soll im Wesentlichen auf die
Unterschiede eingegangen werden. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist nunmehr vorgesehen, dass der elektromotorische Verdichter nicht in den Abgasturbolader 3 integriert ist, sonders als zusätzlicher elektromotorischer Verdichter 25 zu dem Abgasturbolader 3 parallel geschaltet ist. Durch ein Rückschlagventil 26 ist der zusätzliche elektromotorische Verdichter 25 mit der Frischluftleitung 8 druckseitig verbunden. Auch dem Abgasturbolader 3 ist ein Rückschlagventil 27
nachgeschaltet, wobei die Gasströme des Abgasturboladers 3 und des
Verdichters 25 stromabwärts der Rückschlagventile 26 und 27 zusammengeführt werden. Die Zusatzleitung 23 zweigt stromabwärts der Zusammenführung der Gasströme von der Frischluftleitung 8 ab.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Erhöhen des
Gasmassenstroms durch den elektromotorischen Verdichter 25 keine
Auswirkung auf den Abgasstrang der Brennkraftmaschine 2 hat, weil der Verdichter 25 nicht mit dem Abgasturbolader 3 gekoppelt ist. Darüber hinaus wird der Gesamtgasstrom, der der Venturi-Düse zuführbar ist, insgesamt erhöht, sodass eine verbesserte Spülung/Regeneration des Aktivkohlefilters 12 zur Verfügung gestellt wird.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Antriebssystems 1, wobei bereits bekannte Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und insofern auf die obenstehende Beschreibung verwiesen wird. Im Folgenden soll im Wesentlichen auf die Unterschiede eingegangen werden.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 ist nunmehr
vorgesehen, dass der zusätzliche elektromotorische Verdichter 25 druckseitig durch eine als Spülleitung dienende Zusatzleitung 28 mit dem oder einem weiteren Frischlufteinlass 29 des Aktivkohlefilters 12 verbunden. Stromabwärts des Verdichters 25 ist ein betätigbares Ventil 30 in der Spülleitung angeordnet, um deren Durchströmungsquerschnitt zu beeinflussen. Stromaufwärts des Ventils 30 ist die Spülleitung durch das Rückschlagventil 26, wie zuvor beschrieben, mit der Frischluftleitung 8 verbunden beziehungsweise bei ausreichend hohem Druck verbindbar.
Wird nunmehr der Verdichter 25 angetrieben, wird ein Gasstrom erzeugt, der bei geöffnetem Ventil 30, das insbesondere als stromlos geschlossenes Ventil ausgebildet ist, durch die Spülleitung in den Aktivkohlefilter 12 gefördert wird, sodass dieser durchspült beziehungsweise ausgespült und der dort gespeicherte Kraftstoff durch die Gasleitung 18 direkt in das Saugrohr 6 gefördert wird, wobei in diesem Fall bevorzugt auf die Venturi-Düse verzichtet wird. In diesem Fall ist das Erzeugen eines Unterdrucks nicht notwendig, vielmehr wird durch den erzeugten der Spülleitung Überdruck der Aktivkohlefilter 12 bei Bedarf regeneriert. Der dadurch entstehende, zusätzlich in die Frischluftleitung 8 gelangende Gasmassenstrom wird erneut durch Betätigen der Drosselklappe 9 kompensiert, sodass die Brennkraftmaschine 2 im Betrieb nicht beeinträchtigt wird.

Claims

Ansprüche
1. Antriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine (2), mit einem Abgasturbolader (3), der druckseitig durch eine Frischluftleitung (8) mit der Brennkraftmaschine (2) verbunden ist, mit einem flüssigen Brennstoff für die Brennkraftmaschine (2) bereitstellenden Tank (10), und mit einer
Tankentlüftung (11), die einen mit dem Tank (10) verbundenen Aktivkohlefilter (12) aufweist, wobei der Aktivkohlefilter (12) einen Frischlufteinlass (14) und einen Gasauslass (15) aufweist, wobei der Gasauslass (15) durch eine
Gasleitung (18) mit einem Saugrohr (6) des Abgasturboladers (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Tank- Entlüftung ein elektromotorischer Verdichter (5,25) vorhanden und druckseitig durch eine Zusatzleitung (23,28) mit der Tankentlüftung (11) verbunden ist, und dass der Abgasturbolader (3) druckseitig durch eine in der Frischluftleitung (8) angeordnete und betätigbare Drosselklappe (9) mit der Brennkraftmaschine (2) derart verbunden ist, dass ein durch den elektromotorischen Verdichter (5,25) zur Tankentlüftung (11) erhöhter Gasmassenstrom durch die Betätigung der Drosselklappe (9) kompensiert wird.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader (3) eine Turbine (4) und einen Verdichter (5) aufweist, und dass zumindest dem Verdichter (5) ein Elektromotor (24) zugeordnet ist, um den elektromotorischen Verdichter (5) zu bilden.
3. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Abgasturbolader (4), der einen
Verdichter (5) und eine Turbine (4) aufweist, der elektromotorische Verdichter (25) vorhanden ist.
4. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromotorische Verdichter (25) druckseitig auch mit der Gasleitung (18) verbunden ist.
5. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzleitung (23) in eine Venturi-Düse (19) als Treibleitung mündet, wobei die Venturi-Düse (19) ausgangsseitig mit dem Saugrohr (8) und die Gasleitung (18) mit einem Sauganschluss der Venturi-Düse (19) verbunden ist.
6. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzleitung (23) stromabwärts einer druckseitigen Zusammenführung von Abgasturbolader (3) und zusätzlichem
elektromotorischen Verdichter (25) zu der Venturi-Düse (19) führt.
7. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasauslass (15) des Aktivkohlefilters (12) zusätzlich stromabwärts der Drosselklappe (9) mit der Frischluftleitung (8) verbunden ist.
8. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem zusätzlichen elektromotorischen Verdichter (25) und/oder dem Abgasturbolader (3) jeweils ein Rückschlagventil (26,27) nachgeschaltet ist.
9. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche elektromotorische Verdichter (25) druckseitig durch die Zusatzleitung (28) mit dem Frischlufteinlass (14,29) des Aktivkohlefilters (12) verbunden ist.
10. Antriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zusatzleitung (28) ein betätigbares Ventil (30) angeordnet ist.
11. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzleitung (28) stromaufwärts des Ventils (30) und stromabwärts des zusätzlichen elektromotorischen Verdichters (25) mit der Frischluftleitung (8) durch ein Rückschlagventil (26) verbindbar ist.
12. Antriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitung (18) direkt in das Saugrohr (6) mündet.
13. Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems (1) eines
Kraftfahrzeugs, das eine Brennkraftmaschine (2), einen druckseitig durch eine Frischluftleitung (8) mit der Brennkraftmaschine (2) verbundene Abgasturbolader (3), einen flüssigen Brennstoff für die Brennkraftmaschine (2) bereitstellenden Tank (10) und eine Tankentlüftung (11) aufweist, wobei die Tankentlüftung (11) eine mit dem Tank (10) verbundenen Aktivkohlefilter (12) aufweist, der einen Frischlufteinlass (14,29) und einen Gasauslass (15) aufweist, wobei der
Gasauslass (15) durch eine Gasleitung (18) mit einem Saugrohr (6) des
Abgasturboladers (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Tankentlüftung (11) ein Verdichter (5,25) elektromotorisch angetrieben und druckseitig durch eine Zusatzleitung mit der Tankentlüftung (11) verbunden wird, und dass der Abgasturbolader (3) druckseitig durch eine in der Frischluftleitung (8) angeordnete Drosselklappe (9) mit der Brennkraftmaschine (2) verbunden wird, wobei die Drosselklappe (9) derart betätigt wird, dass ein durch den elektromotorisch angetriebenen Verdichter (5,25) zur Tankentlüftung (11) erhöhter Gasmassenstrom durch die Drosselklappe (9) kompensiert wird.
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