CN103261650A - 具有改进的油箱清洁装置的内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明说明了一种内燃机，具有燃油箱、用于储存燃油箱泄露的燃油蒸汽的燃油蒸汽存储装置、在燃油蒸汽存储装置与内燃机的吸气部分之间用于在再生阶段期间将燃油蒸汽由燃油蒸汽存储装置导入吸气部分中的连接管线、布置在连接管线内的阀、用于燃油蒸汽存储装置的换气管线和布置在换气管线内用于控制燃油蒸汽存储装置的换气的阀单元。在燃油蒸汽存储装置的换气管线内布置吹扫空气泵，该吹扫空气泵集成在用于控制燃油蒸汽存储装置的换气的阀单元中。通过这种方式，即便是当吸气部分没有提供任何负压或者说仅提供极小的负压时，也仍然非常有效地实现了燃油蒸汽存储装置的吹扫或者说再生。

Description

具有改进的油箱清洁装置的内燃机

技术领域

本发明涉及一种具有根据权利要求1的前序部分所述的特征的内燃机。

背景技术

现代的机动车辆在今天通常具有油箱排气系统。在此，在机动车辆的燃油箱内所产生的燃油蒸汽在燃油蒸汽存储装置内被吸收，该燃油蒸汽存储装置通常指的是活性炭容器。该燃油蒸汽存储装置通过连接管线（排气管线）与内燃机的吸气部分相连。在排气管线内设有油箱排气阀，燃油蒸汽存储装置可通过该排气阀有选择性地与吸气部分相连或者与其隔离。装载有燃油蒸汽的燃油蒸汽存储装置必须时不时地再生。通过打开油箱排气阀，使所吸附的燃油蒸汽由燃油蒸汽存储装置流进吸气部分中并且参与内燃机的燃烧过程，来形成这种再生。

例如由DE 10 2007 008 119 B4以及DE 10 2007 013 993 A1中已知具有这种设计方案的内燃机。

然而也已经已知这样的内燃机，该内燃机附加地具有燃油蒸汽存储装置的特殊的换气管线和布置在换气管线内、用于控制燃油蒸汽存储装置的换气的阀单元。在打开该阀单元时，燃油蒸汽存储装置的换气管线与大气接通，因此，周围的空气就能够流入燃油蒸汽存储装置并且通过排气管线去除该处所存在的燃油蒸汽。

因此，在前述工作方式中，是通过负压来吸入燃油蒸汽并且输入燃烧用空气。为此，发动机运行状态需要在节流范围内，因为只有那样才能提供足够的用于吸气或者说吹扫的负压。这种工作方式目前足以能够特别是在为机动车的认证测试所规定的测试周期内有效地给燃油蒸汽存储装置吹扫，以致能够通过接下来的蒸发损失的测试。

然而，在现代机动车中，由于存在要减少油耗的压力，就引入了一些措施，这些措施决定性地减少了充足的负压在时间上的可用性。其中例如包括其中在机动车停下来时切断发动机的起/停功能、其中几乎完全避免发动机的空转并且尽可能避免了部分负荷运转地采用混合动力驱动和通过可变的气门传动装置来控制发动机的功率，在该气门传动装置中尽可能或者甚至完全取消节流阀的功能。

为了改进燃油蒸汽存储装置的吹扫效率，人们已经采用了加热的活性碳过滤器或者在活性炭中采用了潜热存储器（Latentwaermespeicher）。然而，这些方法耗费巨大。

由JP2002115605A已知一种具有根据权利要求1的前序部分的特征的内燃机。在此，在燃油蒸汽存储装置的换气管线内布置一个吹扫空气泵，该吹扫空气泵给燃油蒸汽存储装置加载吹扫空气，以便于清洁该燃油蒸汽存储装置。吹扫空气泵和用于控制燃油蒸汽存储装置的换气的阀单元彼此分离地布置。

由DE 39 35 209 A1已知一种用于燃油蒸汽的吸附过滤器，其中，在该过滤器的输出端上布置一个通风装置，该通风装置在加入燃料的过程中通过吸附过滤器吸入汽油蒸汽。在此，该通风装置可以设计为能插装到过滤器上的组件。

由US 6 283 097 B1已知一种泄漏侦测系统，其中，一个泵在测试过程中使得被测试的蒸汽排放室处于压力下。在此，这个泵可连同一个阀一起设计为组合单元。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种前述类型的内燃机，其中，能够确保用极少的成本投入就能特别好地清洁燃油蒸汽存储装置。

根据本发明，该目的在一种如开头所述类型的内燃机中通过由权利要求1表征的特征得以实现。

因此，根据本发明，使用吹扫空气泵来用于清洁或者说吹扫燃油蒸汽存储装置，该吹扫空气泵产生足够大的压差，使得能够除了吸气部分的负压以外或者取代这样的负压尽可能没有任何问题地对燃油蒸汽存储装置实施清洁或者说吹扫，该清洁或者说吹扫借助所输入的周围空气实现。因为根据本发明所使用的吹扫空气泵总归要集成在用于控制燃油蒸汽存储装置的换气的阀单元中，因此，由于泵的布置而产生更少的额外成本，因为能够减少泵本身的成本、布线的投入以及安装和通气接口的投入。因为泵集成在阀单元中而不需要任何自有的壳体，因此，就仅仅产生了特别是用于泵的叶轮和该泵的驱动装置（电动机）的成本。也最小化了电气连接的成本和安装投入，因为例如已经为阀单元的功能而存在的插接连接仅仅必须扩展用于泵控制的、附加的插针。这就完全省去了用于气体连接的额外投入，因为已经有通向大气和通向燃油蒸汽存储装置的连接。

在任何情况下，阀单元和吹扫空气泵均具有共同的壳体并且构成了组合单元，由此能够尽可能地减少用于布置吹扫空气泵的额外投入，如前面所述。

这种阀单元具有与阀座共同作用的阀体，并且在从阀座上升起时在换气管线与周围环境之间建立起连接，周围空气由此能够流入换气管线。在此，优选通过弹簧引起阀的关闭，当达到相应的压力平衡时，该弹簧即重新将阀体压向阀座。根据本发明，该吹扫空气泵布置在控制吹扫空气输入至换气管线的阀体的延长部上。在此，该吹扫空气泵的叶轮轴布置在该阀体的轴的延长部上，并且，该泵的驱动装置（电动机）则位于叶轮的、与该阀体相对布置的侧面上。

这涉及布置在用于燃油蒸汽存储装置的换气管线内的阀单元，使得除了可用于控制排气以外，还可用于控制燃油蒸汽存储装置（进而和燃油箱）的换气。因此，例如在加燃油时，换气管线与大气形成连接，由此减少相应的过压。

优选地吹扫空气泵具有作为驱动装置的电动机，这就更加有利于实现一种成本有利并且简单的解决方案。

优选地使用简单的径向泵，其叶轮能够以特别简单的方式集成在阀壳中。

如果阀单元附加地用于控制燃油蒸汽存储装置（进而和燃油箱）的排气，那么，优选地该阀单元附加地具有控制元件，该控制元件使得阀体以机械的方式由支座升起，以便燃油蒸汽存储装置排气。这个控制元件在一种特殊的实施方式中设计为膜片。由控制室加载该膜片，换气管线的支管通向该控制室。因此，在换气管线内存在过压，控制室内所存在的过压就将膜片压向阀体并且使其由支座升起，使得换气管线特别能够向周围环境排气。

这种阀单元特别是很好地适用于吹扫空气泵、特别是简单的径向泵的集成。因为在体积流量足以达到50l/h的量级下所需的压差仅必须约为50mbar，因此，可为径向泵选择与该阀单元的控制元件（膜片）类似的直径，泵功能的集成由此就导致了非常有利的结构方式。

如果径向泵集成在阀单元中，那么，无论在组件本身，还是在机动车的集成这方面，均获得了成本优势。

优选地吹扫空气泵集成在本申请人所提出的用于换气和排气的阀系统的中央阀单元中，这种阀系统在市场上称为NVLD（Natural Vacuum LeakDetection）。这个系统的中央的组件很理想地适用于附加地承担泵的功能。

附图说明

以下借助实施例结合附图详细阐述本发明。附图示出：

图1是具有根据现有技术的燃油系统的内燃机的示意图（没有吹扫空气泵）；

图2是在图1的系统中所使用的阀单元的放大的截面图；

图3是具有根据本发明的一种实施方式的燃油系统的内燃机的示意图，和

图4是阀单元的截面图，吹扫空气泵集成在该阀单元中。

具体实施方式

图1示意性地示出了具有吸气部分7和空气过滤器8的内燃机6。内燃机6设有具有注入管接头9的燃油箱1。管线3由燃油箱1通至燃油蒸汽存储装置2，燃油蒸汽存储装置例如可能是加入有活性炭的存储装置。在其中布置有排气阀5的连接管线由燃油蒸汽存储装置2出发，通向内燃机6的吸气部分7。此外，将通向阀单元11的换气管线10连接到燃油蒸汽存储装置2上，该阀单元控制着燃油蒸汽存储装置2的换气和排气，进而控制着燃油箱1的换气和排气。

图1中所示的系统属于现有技术。在运行状态下，燃油蒸汽被收集在燃油蒸汽存储装置2中并且被布置在该存储装置内的活性炭吸附。当存储装置2需要再生时，就打开排气阀5，从而在燃油蒸汽存储装置与内燃机的吸气部分7之间建立起连接。在阀单元11打开时，经由换气管线10补充流入的周围空气由于吸气部分7内的负压而使得燃油蒸汽存储装置2被吹扫或者再生，其中，被抽离进入吸气部分7中的燃油蒸汽一同燃烧。

图2以放大的截面图示出了阀单元11，并且该阀单元处于开启状态，以用于燃油蒸汽存储装置2进而燃油箱1的换气。该阀单元11具有壳体，控制室18和空气室15布置在该壳体内，并且该阀单元通过膜片17形式的控制元件而相互分隔。控制室18通过支管12与换气管线10形成了连接。可向上和向下移动的阀体13与阀座16共同作用，并且关闭和打开空气室15与换气管线10之间的连接。阀体13由于空气室15与换气管线10之间的压差而开启，如图2所示，因为在充入了周围空气的空气室15内的压力要大于换气管线10内的压力。因此，周围空气就由空气室15进入通向燃油蒸汽存储装置2的换气管线10中，由此就能够执行如前面所述的再生过程。如果不再存在任何压差，那么，阀体13就通过弹簧14而重新压向阀座16，由此使得空气室15和换气管线10之间的连接中断。

此外，阀体13也以机械的方式运动。在此，前面所提到的控制元件17就以膜片的形式起作用。在加燃油时，换气管线10内的压力强烈地升高，使得控制元件17通过也到达控制室18内的升高的压力压向下方并且接触到阀体13并且将其向下推移，从而继续打开空气室15与换气室10之间的连接。换气管线10现在就能够通过空气室15朝向大气排气。

阀单元11还可具有其它在此处并未予以说明的功能。

本发明充分利用了这个阀单元的存在，并且将吹扫空气泵集成在该阀单元中，以便燃油蒸汽存储装置更好的吹扫或者说再生，更确切地说特别是在没有由内燃机的吸气部分7提供足够负压的情况下。

图3示意性地示出了一种燃油系统，该燃油系统基本与图1的燃油系统相对应，并且其中，吹扫空气泵集成在位于换气管线10内的阀单元中。这个具有经过集成的吹扫空气泵的阀单元配有参考标号20。如果燃油蒸汽存储装置2现需要通过打开排气阀5而再生或者说吹扫，该阀单元20即打开空气室15和换气管线10之间的连接，吹扫空气泵即进入有效运行，使得燃油蒸汽存储装置2加载周围空气。

图4示出了组合的阀/吹扫空气泵单元20。在此，阀单元具有与如图2所示的单元基本一样的设计。只是换气管线10增加了一个位于阀体13下方的腔室，径向泵的叶轮21布置在该腔室内，该径向泵由位于其下方的电动机22驱动。在此叶轮21的轴设置在阀体13的延长部中。如果现在阀体13打开了空气室15和换气管线10之间的连接，径向泵就开始有效工作并且由泵将周围空气输送到燃油蒸汽存储装置，燃油蒸汽存储装置就以这样的方式吹扫或者说再生，而无须吸气部分7存在相应的负压。通过将吹扫空气泵集成在阀单元中，实现了一种简单且成本有利的解决方案。

Claims (7)

1.一种内燃机，具有燃油箱、用于储存所述燃油箱泄漏的燃油蒸汽的燃油蒸汽存储装置、在所述燃油蒸汽存储装置与所述内燃机的吸气部分之间用于在再生阶段期间将所述燃油蒸汽由所述燃油蒸汽存储装置引导到所述吸气部分中的连接管线、布置在所述连接管线内的阀、用于所述燃油蒸汽存储装置的换气管线和布置在所述换气管线内用于控制所述燃油蒸汽存储装置的换气的阀单元，其中，在所述燃油蒸汽存储装置的所述换气管线内布置吹扫空气泵，所述吹扫空气泵为所述燃油蒸汽存储装置施加吹扫空气，以用于清洁所述燃油蒸汽存储装置，其特征在于，所述吹扫空气泵集成在用于控制所述燃油蒸汽存储装置（2）的所述换气的所述阀单元（20）中，与所述阀单元一起具有共同的壳体，并且利用所述吹扫空气泵的叶轮轴布置在所述阀单元（20）的、控制吹扫空气输入至所述换气管线（10）的阀体（13）的延长部上。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述吹扫空气泵集成在所述阀单元（20）中，所述阀单元附加地用于控制所述燃油蒸汽存储装置（2）的排气。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，所述吹扫空气泵具有作为驱动装置的电动机（22）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述阀单元（20）附加地具有控制元件（17），所述控制元件使得所述阀体（13）以机械的方式由所述支座（16）升起，以便所述燃油箱排气。

5.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述吹扫空气泵设计为径向泵。

6.根据权利要求5所述的内燃机，其特征在于，所述径向泵的叶轮（21）具有与所述阀单元（20）的所述控制元件（17）的直径大致相等的直径。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述吹扫空气泵集成在用于控制所述燃油箱（1）的所述换气和所述排气的NVLD系统的中央的所述阀单元中。

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