JPH10505398A - 燃料蒸発−拘留システムのためのポンプ装置及び燃料蒸発−拘留システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 診断目的のために過圧を燃料蒸発−拘留システムに形成する公知のポンプ装置にとっては、診断の継続する間、周辺に対する吸着フィルタの接続が閉じられることが共通である。例えばロックによる遮断弁の欠陥機能に際しては燃料タンクにとって危険な負圧が形成されることがある。これは従来は燃料タンクに設けられた保護弁によって回避されていた。本発明によれば、過圧の形成に必要な弁が、再生弁（１０）の開放位置と遮断弁（２０）の閉鎖位置とにおいて弁（２４，２５）の十分な流過横断面A_Schutzにより、小さな流動抵抗を示し、燃料タンク（４）を損傷する負圧の達成が回避されている。本発明のポンプ装置は内燃機関の燃料拘留システムのために設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料蒸発−拘留システムのための ポンプ装置及び燃料蒸発−拘留システム 従来技術 本発明は請求項１もしくは請求項５に記載した形式の燃料蒸発−拘留システム のためのポンプ装置もしくは燃料蒸発−拘留システムから出発している。燃料蒸 発−拘留システムのシール性検査のために設けられたポンプ装置であって、該ポ ンプ装置で規定された空気流を吸着フィルタの通気接続部を介して内燃機関の燃 料タンクに供給し、圧力を上昇させることは公知である。燃料蒸発−拘留システ ムが圧密であるかいなかを確認するためには、圧力上昇が終了したあとでかなり の時間を待機して燃料蒸発−拘留システムにおいて圧力が上昇する場合の漏れを 推定する。この場合、圧力上昇に費やされた時間は漏れ開口の大きさの尺度であ る。さらに燃料蒸発−拘留システムは再生弁を有し、この再生弁は吸着フィルタ と内燃機関の吸気管との間に設けられ、この再生弁により、吸着フィルタに中間 ストックされた燃料蒸気は吸気管内へ導入される。 公知技術のポンプ装置は駆動のために交互に負圧と周辺圧力とで負荷される。 負圧は内燃機関が運転されている場合に内燃機関の吸気管から負圧ホースを介し て取出され、例えば電磁弁の形に構成された切換え弁を介して切換え弁とポンプ ダイヤフラムとによって制限されたポンプ装置のポンプ室に供給される。切換え 弁を切換えることにより交互に負圧と周辺圧力とがポンプ室に導入される。ポン プ室を負圧で負荷するとポンプダイヤフラムはポンプばねの押圧力に抗して上方 へ移動する。この場合空気は供給導管からポンプ室に向き合った搬送室へ流入す る。この搬送室はポンプダイヤフラムと２つの遮断弁と１つの負圧弁と１つの過 圧弁とによって閉鎖されている。次いでポンプ室が周辺圧力で負荷されると、ポ ンプダイヤフラムはポンプばねの押圧力で付勢されて反対方向へ移動する。この 場合、搬出室内に閉じこめられた空気が圧縮される。搬送室に所定の過圧が達成 されると過圧弁が開かれ、搬送室内で圧縮された周辺空気が搬送導管を介して吸 着フィルタの通気導管に流れることができ、燃料タンクにおける圧力を上昇させ る。いまやポンプ装置の運転の間、供給導管と搬送導管との間に遮断弁に対して 並列に接続された遮断弁が閉鎖位置をとり、この閉鎖位置で供給導管と搬送導管 との接続が中断される。ポンプ装置の運転もしくは燃料蒸発−拘留システムのシ ール性検査が行なわれていないと、遮断弁は開放位置に留まり、開放位置で周辺 空気を、例えば供給導管に設けられた周辺空気フィルタを介して吸着フィルタへ 該吸着フィルタの再生のために導入する。シール性検 査のための過圧を準備するポンプ装置はＷＯ９４／１７２９８号明細書によって も公知である。この場合にはポンプ装置としてファンモータが設けられている。 ファンモータは導管と逆止弁とを介して吸着フィルタの通気接続部に接続されて いる。さらに通気接続部には電磁的に作動可能な遮断弁が設けられている。この 遮断弁は導管にファンモータに対して並列に接続されている。ファンモータが運 転される場合は遮断弁は閉鎖位置をとるので、ファンモータによっては過圧が燃 料タンク内に形成され得る。 上方に記述した方法でシール性検査のために過圧を準備する、このようなすべ てのポンプ装置に共通であることは、周辺に対する吸着フィルタにおける接続が 診断の継続する間は閉じられていることである。しかしながらこれによって例え ばロックして持続的に閉鎖位置に留まる遮断弁の機能欠陥に際して、再生弁が開 いた場合に燃料タンクが吸気管の負圧により次第に排気されるおそれがある。こ の場合、負圧は燃料タンクにとって最大の許容負圧を越える燃料タンクにおける 値に達するので燃料タンクが破壊されることにもなる。これを回避するためには 通常は燃料タンクに保護弁が取り付けられている。この保護弁は過圧保護弁と負 圧保護弁とから成り、燃料蒸発−拘留システムに所定の過圧又は所定の負圧が生 じると開放し、周囲との圧力平衡を行なう。しかしながらこのような保護弁は通 常は作動されず、故障の場合にだけ、例えば遮断弁がロックした場合に作動され る。しかしながら保護弁が長い間使用されないことに基づき、例えば汚れ又は接 着により使用時に機能せず、したがって最悪の場合には燃料タンクが損傷し、燃 料が周囲に放出される惧れがある。さらにこのような不完全な保護弁をその使用 時に燃料タンクの保護のために見分けることは不可能である。したがって燃料タ ンクに有効な保護を実現することは有意義である。 発明の利点 これに対し、請求項１もしくは請求項５の特徴的な構成を有する本発明のポン プ装置もしくは本発明の燃料蒸発−拘留システムは、既存のポンプ装置における 大きな構成的な変更なしで、簡単な形式で、燃料タンクを損傷する高すぎる負圧 から燃料タンクを保護することが可能であるという利点を有する。この場合には 、有利な形式で、例えば燃料タンクに設けられた負圧保護弁を有する、公知技術 において従来一般的であった保護弁装置は省略され、コストの節減が得られる。 特に有利であるのは、燃料蒸発−拘留システムのシール性診断の枠内でポンプ装 置を用いて保護弁の機能性も検査され、したがって保護弁の欠陥機能を即座に確 認でき、不完全な保護弁に基づく燃料タンクの損傷をきわめて高い確実性をもっ て排除することができる。 請求項２から４まで及び請求項６から８までに記述 した構成は、請求項１に記載したポンプ装置もしくは請求項５に記載した燃料蒸 発−拘留システムの有利な変化実施例を可能にする。 図面 図面には本発明の１実施例が略示されており、以後これについて詳細に説明す る。 実施例についての説明 図面には符号１で、図示されていない内燃機関のための燃料蒸発−拘留システ ムが示されている。この燃料蒸発−拘留システムは概略的に簡易化された機能形 式で示された本発明によるポンプ装置２を備えている。このポンプ装置２は診断 目的のために過圧を燃料蒸発−拘留システム１内に発生させる。さらに燃料蒸発 −拘留システム１は内燃機関に燃料を供給する燃料タンク４と燃料タンク４にタ ンク導管５を介して接続された吸着フィルタ６とを有している。吸着フィルタ６ は吸着媒体、特に活性炭で充たされ、接続導管９を介して、再生弁１０と接続さ れている。この再生弁１０は弁導管１１を介して内燃機関の吸気管１２に接続さ れている。弁導管１１は例えば、空気又は燃料−空気−混合物が記入された矢印 方向に流れる内燃機関の吸気管１２内に旋回可能に取付けられたスロットルバル ブ１４の下流に開口している。内燃機関の運転に際してはスロットルバルブ１４ の下流では吸気管１２内に負圧が発生する。この負圧の助けを借りて、再生弁１ ０が開いた状態で、燃料蒸気が燃料タンク４から吸い出される。この場合、燃料 蒸気は燃料タンク４からタンク導管５を介して吸着フィルタ６に達し、吸着フィ ルタ６から接続導管９に達する。この場合、周辺空気は吸気管１２における負圧 によって吸着フィルタ６に設けられた通気接続部１７を介して吸込まれるので、 吸着フィルタ６に中間ストックされた燃料が連行される。吸着フィルタ６に中間 ストックされた燃料蒸気は通気接続部１７を介して流入する周辺空気と混合され る。例えば電磁的に作動可能に構成されかつ電子的な制御装置２１によりタイミ ング制御された再生弁１０を介して燃料蒸気は弁導管１１を通って吸気管１２内 へ達し、次いで内燃機関の少なくとも１つの燃焼室において燃焼される。 燃料蒸発−拘留システムのシール性の検査のためには再生弁１０が閉じられる 。次いで燃料タンク４にポンプ装置２を用いて吸着フィルタ６を介して規定され た空気量が圧力を上昇させるために供給される。圧力上昇が終了したあとで燃料 蒸発−拘留システム１における漏れに基づき前記圧力が場合によっては再び消滅 するまでかなりの長さの時間が待たれる。この場合、圧力降下に費やされた時間 は燃料蒸発−拘留システム１に発生した漏れ開口の大きさの尺度である。この過 圧法として公知である燃料蒸発−拘留システム１の公知のシール性検査は、１ミ リメートル直径よりも小さ い大きさの漏れ開口を確認を可能にする。燃料蒸発−拘留システム１における過 圧がポンプ装置２のポンプダイヤフラムの所定数のポンプ行程のあとですら達成 されないと、大きな漏れ又は燃料タンク４にタンクカバーが存在しないことを推 し量ることができる。この場合にはポンプ装置２と接続された電子的な制御装置 ２１を介して、例えば車両内部に取付けられた表示装置を制御して運転者に、燃 料蒸発−拘留システム１に発生した欠陥について相応の情報を提供することがで きる。検査目的に必要とされる過圧は本発明によるポンプ装置２によって準備さ れる。このポンプ装置２はポンプ過程で周辺空気を、例えばポンプ装置２のケー シング１８内又は該ケーシング１８に配置された周辺空気フィルタ２７を介して 供給導管２９に吸込み、そのあとでこの周辺空気を高めた圧力で搬送導管３０内 に圧送する。搬送導管３０は例えば別個の導管３１を介して吸着フィルタ６の通 気接続部１７に接続されている。ポンプ装置２は互いに機能的に分離した複数の 単個成分から構成されている。これらの単個成分はケーシング１８内に収納され かつ主として遮断弁２０とポンプ部分２３とを有している。ポンプ部分２３は周 辺空気を圧縮するために設けられ、ポンプダイヤフラム２２、ポンプタペット４ ０、ポンプタペット４０の位置を検出する装置６０、ポンプばね３９及び負圧弁 ２４と過圧弁２５とから形成された弁装置から構成さ れている。前記装置６０は例えば当業者に公知であるいわゆるリードスイッチの 形又はポンプタペット４０に設けられた電気的な接点又はそれに類似した形に構 成されていることができる。ポンプダイヤフラム２２はポンプ部分２３を、図面 においてポンプダイヤフラム２２の下側に示されたポンプ室３３とポンプダイヤ フラム２２の上側に示された搬送室３４とに仕切っている。搬送室３４はポンプ が作用していない場合にポンプダイヤフラム２２、負圧弁２４及び過圧弁２５に より圧力密に周辺から遮断されている。負圧弁２４と過圧弁２５は一方向弁とし て構成されているので、負圧弁２４は戻し力に抗して搬送室３４に向かってのみ 開き、過圧弁２５は戻し力に抗して搬送導管３０に向かってのみ開く。さらにポ ンプ部分２３は電磁式の駆動装置を有している。このためにはポンプダイヤフラ ム２２を駆動するために例えばポンプタペット４０に磁気的な可動子４４が取付 けられている。この可動子４４は励磁コイル４１を備えた電磁石の磁気的な力で 有利には比較的に高いポンプ周期で往復運動させられ得る。遮断弁２０は例えば 電磁的に作動可能に構成されており、このために磁気的な可動子を有している。 この可動子は励磁コイル４２を備えた電磁石の磁気力な力によって運動可能であ る。ポンプタペット４０の位置を検出する装置６０並びに再生弁１０の励磁コイ ル４１，４２の制御は例えば電気的な導線を介して電 子的な制御装置２１で行なわれる。 ポンプ装置２の運転中に、供給導管２９と搬送導管３０との間で弁２４，２５ に対して並列に接続された遮断弁２０は閉鎖位置をとり、供給導管２９と搬送導 管３０との接続を中断する。圧縮過程に際して、図面に示されたポンプダイヤフ ラム２２は搬送室３４に向かって移動する。この場合、搬送室３４内に閉じ込め られた周辺空気は圧縮される。この場合、供給導管２９と搬送導管３０との間で 遮断弁２０に対して並列に接続された弁２４，２５はまず閉鎖位置をとる。搬送 室３４において過圧弁２５の構造に関連した所定の過圧が達成されると、過圧弁 ２５が搬送導管３０に向かって開くので、圧縮された空気は搬送室３４から搬送 導管３０、導管３１とを介して吸着フィルタ６内へ流入することができる。次い でポンプダイヤフラム２２がポンプ室３３に向かって反対に動くときに過圧弁２ ５が閉じ、負圧弁２４が開かれる。この場合には供給導管２９から周辺空気が搬 送室３４内へ吸込まれる。ポンプ装置２の運転もしくは燃料蒸発−拘留システム １のシール検査が望まれていないと、遮断弁２０は図示の開放位置に留まる。遮 断弁２０の開放位置では、再生弁１０が開いたときに周辺空気が吸着フィルタ６ を再生させるために、供給導管２９に設けられた周辺空気フィルタ２７を介し、 バイパス通路４５を通って搬送導管３０に流れ、そこから導管３１と通気接続部 １７とを介して吸着フィルタ６へ流入する。 本発明によれば空気流が供給導管２９から搬送室３４を介して搬送導管３０に 向かって形成される方向にだけ開く両方の弁２４，２５は、欠陥機能に基づき遮 断弁２０が閉じたときに燃料タンク４を損なう負圧が発生しないように構成され ている。したがって例えばひっかかるかして持続的に閉鎖位置にある欠陥機能を 遮断弁が有している場合に、燃料タンク４内を支配している大気圧に対する負圧 が値的に、大気圧に対する最大許容燃料タンク負圧Ｐ_TMの値よりも常に小さいこ とが保証されなければならない。最大許容燃料タンク負圧Ｐ_TMは燃料タンク４の 破損が確実に阻止されている負圧に相応する。市販の燃料タンク４にとっては前 記燃料タンク負圧Ｐ_TMは約１０〜３０ｈＰａ（Hekto Pascal）である。最大許容 燃料タンク負圧Ｐ_TMよりも値的に低い燃料タンク４における負圧、すなわち大気 圧に対してよりわずかな圧力差を有する負圧を保証するためには遮断弁２０が閉 じられかつ再生弁１０が開かれた場合に弁２４，２５と吸着フィルタ６とにおけ る圧力損失の値の和が常に、燃料タンク４の最大許容燃料タンク圧の値よりも小 さく、これによって燃料タンク４の損傷が確実に回避されるように寸法的に決定 された流過横断面A_Schutzを両方の弁２４，２５が有している。 このために必要とされた弁２４，２５の流過横断面A _Schutz は絞りの形に構成された絞り装置としての弁２４，２５の理想的な観察に よって求めることができる。このような絞りは導管内に配置され、流れの中に規 定された流動抵抗を惹起し、この流動抵抗は絞りにおける圧力差もしくは流れに おける圧力損失をもたらす。絞りにより惹起されるこのような圧力損失の計算は 専門家にとって公知である。さらに弁２４，２５の流過横断面A_Schutzを設定す る場合には再生弁１０が開放位置で、質量流ｍ_TEVを有する最大可能な導入量を 吸気管１２内に放出するというもっとも不都合な場合が仮想される。持続性の理 由から再生弁の質量流ｍ_TEVは弁２４，２５を流過する質量流ｍ_Schutzに相当す る。これによって次の形の持続性関係が与えられる。すなわち、 ｍ_TEV＝ ｍ_Schutz (1) さらに理想的なガスを仮定しかつベルヌーイ及び持続性等式（１）を関与させ かつ弁２４，２５及び再生弁１０を絞りとして理想化し考察することで、弁２４ もしくは弁２５の流過横断面ｍ_Schutzの関係を再生弁１０の流過横断面Ａ_TEVに 関連して与えることができる。すなわち、 この場合、Ｐ_TMは最大許容燃料タンク負圧、Ｐ_aは周辺圧力、Ｐ_SFは吸気管１ ２における負圧、ｎは直列された弁の数（実施例ではｎ＝２）、ｋは空気のポリ トロープ指数（ｋ＝１．４）、α_TEVは再生弁の流過数α_Schtuzは弁２４，２５ の流過数に相当する。流過数α_TEVとα_Schtuzは絞りの開放状態をレイノズル数 Ｒｅの関数として記し、専門家にとって、例えば文献における関係表から公知で ある修正ファクタを成す。 式（２）にしたがって再生弁１０の公知の流過横断面Ａ_TEVに関連して算出さ れた弁２４，２５の個々の流過横断面は供給導管２９と搬送導管３０との間で、 弁２４，５と燃料タンク４における負圧を決定する吸着フィルタ６とを越える圧 力損失が常に最大許容燃料タンク負圧Ｐ_TMよりも下に留まるようにわずかな流れ 損失を結果としてもたらす。したがってさもないと安全性の理由からかならず必 要である燃料タンク４における負圧弁は省略することができる。 さらに燃料タンク４が場合によっては発生する過圧に際しても破裂しないこと を保証するためには例えば タンクカバーに通常の形式で設けられた過圧弁を引続き使用することもできる。 本発明は実施例において記述した、例えば電磁的な駆動装置により駆動される 、電磁的に作動可能に構成された遮断弁２０を有するポンプ装置２０に限定され るものではない。もちろん公知技術である吸気管における負圧により駆動された ポンプ装置又はファンモータ又はそれに類似したものの形をしたポンプ装置を使 用するかもしくはその保護弁を本発明の如く変更することもできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．燃料タンクと再生弁に接続可能な吸着フィルタを有し、該吸着フィルタの通 気接続部がポンプ装置と接続されかつ遮断弁により遮断可能である内燃機関の燃 料蒸発−拘留システムのためのポンプ装置において、ポンプ装置（２）が少なく とも１つの弁（２４，２５）を有し、該弁（２４，２５）が再生弁（１０）の開 放位置と遮断弁（２０）の閉鎖位置とにおいて、少なくとも１つの当該弁（２４ ，２５）の開放位置で燃料蒸発−拘留システム（１）内へ空気が流入することに より、燃料タンク（４）を損傷する負圧Ｐ_TMの達成を回避するように設定された 流過横断面A_Schutzを有していることを特徴とする、燃料蒸発−拘留システムの ためのポンプ装置。 ２．ポンプ装置（２）が２つの弁（２４，２５）を有する搬送室（３４）を制限 するポンプダイヤフラム（２２）を有し、前記弁（２４，２５）が当該弁（２４ ，２５）の開放位置において空気が第１の弁（２４）に接続された供給導管（２ ９）を介して搬送室（３４）に流入しかつ搬送室（３４）から第２の弁（２５） に接続された搬送導管（３０）を介して吸着フィルタ（６）に流入することによ り、燃料タンク（４）を損傷する負圧Ｐ_TMの達成が回避されるように設定された 流過横断面A_Schutzを有している 、請求項１記載のポンプ装置。 ３．少なくとも１つの前記弁（２４，２５）の流過横断面A_Schutzの設定が、少 なくとも１つの前記弁（２４，２５）と吸着フィルタ（６）とにおける圧力損失 の個々の値が最大許容燃料タンク負圧Ｐ_TMの値の下にあるように行なわれている 、請求項１又は２記載のポンプ装置。 ４．少なくとも１つの前記弁（２４，２５）の流過横断面A_Schutzの設定が再生 弁（１０）の流過横断面Ａ_TEVに関連して式： に基づいて行なうことができ、この場合、Ｐ_TMが最大許容燃料タンク負圧、Ｐ_a が周辺圧力、Ｐ_SFが吸気管１２における負圧、ｎが直列された弁の数、ｋが空気 のポリトロープ指数（ｋ＝１．４）α_TEVが再生弁の流過数及びα_Schutzが前記 弁の流過数に相当している、請求項１記載のポンプ装置。 ５．燃料タンクと再生弁とに接続可能な吸着フィルタを有し、該吸着フィルタの 通気接続部がポンプ装置と接続されかつ遮断弁により遮断可能である内燃機 関のための燃料蒸発−拘留システムにおいて、ポンプ装置（２）が少なくとも１ つの弁（２４，２５）を有し、該弁が再生弁（１０）の開放位置と遮断弁（２０ ）の閉鎖位置とにおいて、少なくとも１つの前記弁（２４，２５）の開放位置で 空気が燃料蒸発−拘留システムに流入することで燃料タンク（４）を損傷する負 圧Ｐ_TMの達成が回避されるように設定された流過横断面A_schutzを有しているこ とを特徴とする、内燃機関の燃料蒸発−拘留システム。 ６．ポンプ装置（２）がポンプダイヤフラム（２２）を有し、該ポンプダイヤフ ラム（２２）が２つの弁（２４，２５）を有する搬送室（３４）を制限しており 、前記弁（２４，２５）が当該弁（２４，２５）の開放位置で空気が第１の弁（ ２４）と接続された供給導管（２９）を介して搬送室（３４）内へ流入しかつこ の搬送室（３４）から第２の弁（２５）と接続された搬送導管（３０）を介して 吸着フィルタ（６）に流入することにより燃料タンク（４）を損傷する負圧Ｐ_TM の達成が回避されるように設定された流過横断面を有している、請求項５記載の 燃料蒸発−拘留システム。 ７．少なくとも１つの前記弁（２４，２５）の流過横断面A_schutzの設定が、少 なくとも１つの前記弁（２４，２５）と吸着フィルタ（６）とにおける圧力損失 の個々の値の和が常に最大許容燃料タンク負圧Ｐ_TM の値の下にあるように行なわれている、請求項５記載の燃料蒸発−拘留システ ム。 ８．少なくとも１つの前記弁（２４，２５）の流過横断面A_schutzの設定再生弁 （１０）の流過横断面Ａ_TEVに関連して式： に基づき実施可能であり、この場合、Ｐ_TMが最大許容燃料タンク負圧、Ｐ_aが周 辺圧力、Ｐ_SFが吸気室１２における負圧、ｎが直列された弁の数、ｋが空気のポ リトロープ指数（ｋ＝１．４）、α_TEVが再生弁の流過数、α _Schutzが前記弁の 流過数に相応している、請求項５記載の燃料蒸発−拘留システム。