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DE102008047721A1 - Ventilation device for the fuel tank of a motor vehicle - Google Patents

Ventilation device for the fuel tank of a motor vehicle Download PDF

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Stefan Demmer
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für den Kraftstofftank eines mit einer Brennkraftmaschine oder alternativ elektromotorisch antreibbaren Hybrid-Kraftfahrzeugs, mit einer vom Gasraum des Kraftstofftanks abzweigenden, absperrbaren und über einen Adsorptionsspeicher zur Zwischenspeicherung flüchtiger Kraftstoffbestandteile geführten Tankentlüftungsleitung, wobei der Adsorptionsspeicher bei in Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine in bekannter Weise spülbar ist. Zusätzlich sind aus dem Gasraum des Kraftstofftanks über eine Fördereinrichtung Kraftstoffdämpfe in einen Druckspeicher abführbar, der über eine absperrbare Leitung und fakultativ über einen Expansionskühler in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und/oder in den Adsorptionsspeicher und/oder in den Kraftstofftank und/oder in eine eigenständige Verbrennungseinheit entleerbar ist. Vorgesehen ist eine elektronische Steuereinheit, welche auch die Signale eines den Druck im Gasraum des Kraftstofftanks erfassenden Drucksensors verarbeitet und die bei stillgesetzter Brennkraftmaschine die Kraftstoffdämpfe aus dem Gasraum in den Druckspeicher fördernde Fördereinrichtung solchermaßen steuert, dass der Überdruck im Gasraum des Kraftstofftanks vom Kraftstofftank über einen angemessenen Zeitraum sicher und einfach gehalten werden kann.The invention relates to a ventilation device for the fuel tank of an internal combustion engine or alternatively electric motor drivable hybrid motor vehicle, with a branched off from the gas space of the fuel tank, lockable and an adsorption for temporary storage of volatile fuel components led tank vent line, wherein the adsorption in befindlichem internal combustion engine in known Way is rinsable. In addition, from the gas space of the fuel tank via a conveyor fuel vapors can be discharged into a pressure accumulator, which via a lockable line and optionally via an expansion cooler in the intake of the engine and / or in the adsorption and / or in the fuel tank and / or in an independent combustion unit can be emptied. Provided is an electronic control unit, which also processes the signals of a pressure in the gas chamber of the fuel tank detected pressure sensor and controls the fuel vapors from the gas space in the pressure accumulator conveying conveyor in the engine stopped in such a way that the pressure in the headspace of the fuel tank from the fuel tank over a reasonable Period can be kept safe and easy.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für den Kraftstofftank eines mit einer Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs, insbesondere eines alternativ elektromotorisch antreibbaren Hybridfahrzeugs, mit einer vom Gasraum des Kraftstofftanks abzweigenden, absperrbaren und über einen Adsorptionsspeicher zur Zwischenspeicherung flüchtiger Kraftstoffbestandteile geführten und in der Umgebung mündenden Tankentlüftungsleitung, wobei dieser Adsorptionsspeicher bei in Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine spülbar ist, derart, dass die zwischengespeicherten Kraftstoffbestandteile in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine einleitbar sind. Zum Stand der Technik wird neben der DE 41 32 741 A1 auf die DE 10 2007 002 188 A1 verwiesen.The invention relates to a ventilation device for the fuel tank of a motor vehicle equipped with an internal combustion engine, in particular an alternative electric motor driven hybrid vehicle, with a branched off from the gas space of the fuel tank, lockable and via an adsorption for caching volatile fuel components out and opening in the vicinity tank vent line, said adsorption is flushable when the internal combustion engine is in operation, such that the cached fuel components are introduced into the intake tract of the internal combustion engine. The state of the art is in addition to the DE 41 32 741 A1 on the DE 10 2007 002 188 A1 directed.

Eine Tank-Entlüftungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist bei den derzeitigen nur von einer Brennkraftmaschine antreibbaren Kraftfahrzeugen allgemein üblicher Stand der Technik. In der zweitgenannten Schrift ist eine Weiterbildung für ein sog. Hybrid-Fahrzeug beschrieben, welches bei still gesetzter Brennkraftmaschine und somit alternativ von einem Elektromotor angetrieben werden kann, der aus einem geeigneten elektrischen Energiespeicher versorgt wird. Da sich auch während des elektromotorischen Betriebs des Fahrzeugs in beträchtlichem Umfang Kraftstoffdämpfe im Gasraum des Kraftstofftanks sammeln können und somit auch dann eine Entlüftung des Kraftstofftanks über den Adsorptionsspeicher durchzuführen ist, kann letzterer hierbei vollständig befüllt werden. Um dann zu verhindern, dass Kraftstoffdämpfe in die Umgebung gelangen, ist in dieser genannten Schrift vorgeschlagen, in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Adsorptionsfilters auch bei elektromotorischem Betrieb des Fahrzeugs die Brennkraftmaschine zuzuschalten, um den Adsorptionsspeicher in grundsätzlich bekannter Weise spülen zu können.A Tank-venting device with the features of the preamble of claim 1 is in the current drivable only by an internal combustion engine Motor vehicles generally common prior art. In the second mentioned document is a further education for a so-called hybrid vehicle described, which in still set internal combustion engine and thus alternatively can be driven by an electric motor, which is supplied from a suitable electrical energy storage. As well as during the electromotive operation of the vehicle to a considerable extent fuel vapors in the gas space can collect the fuel tank and thus then a venting of the fuel tank via the Adsorptionsspeicher the latter can be completed here be filled. To then prevent fuel vapors into the environment is suggested in this document, depending on the loading state of the adsorption filter also in electromotive operation of the vehicle, the internal combustion engine switch on to the adsorption storage in principle to be able to rinse known manner.

In dieser genannten DE 10 2007 002 188 A1 sind weitere Maßnahmen vorgeschlagen, so unter anderem die Beaufschlagung des Gasraumes (und somit des gesamten Innenraumes) des Kraftstofftanks mit Überdruck, wodurch vorteilhafterweise die Verdunstungsneigung des flüssigen Kraftstoffs im Tank verringert wird. Übliche Kraftstofftanks von Kraftfahrzeugen, insbesondere solche aus Kunststoff, können jedoch nur einem relativ geringen Überdruck (gegenüber Umgebungsdruck) standhalten. Aus diesem Grunde ist es während eines längeren elektromotorischen Betriebs des Kraftfahrzeugs öfters erforderlich, die Brennkraftmaschine zu starten, um den Adsorptionsspeicher spülen zu können, was nicht nur grundsätzlich unerwünscht, sondern auch hinsichtlich der Energiebilanz nachteilig ist, da dann der der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff praktisch sinnlos verbrannt wird.In this called DE 10 2007 002 188 A1 Further measures are proposed, including but not limited to the pressurization of the gas space (and thus the entire interior) of the fuel tank, which advantageously reduces the tendency of the liquid fuel in the tank to evaporate. However, conventional fuel tanks of motor vehicles, especially those made of plastic, can only withstand a relatively low overpressure (relative to ambient pressure). For this reason, it is often necessary during a longer electromotive operation of the motor vehicle to start the engine to flush the Adsorptionsspeicher, which is not only undesirable, but also disadvantageous in terms of energy balance, since then the fuel supplied to the engine virtually pointless is burned.

Weiteren bekannten Stand der Technik beschreibt die DE 41 32 741 A1 in Form einer Entlüftungsvorrichtung mit einer vom Kraftstofftank ausgehenden Entlüftungsleitung, in welcher eine Pumpe vorgesehen ist und die in einem Druckbehälter mündet. Die Pumpe saugt Kraftstoffdämpfe aus dem Gasraum des Kraftstofftanks ab und verdichtet diese im Druckbehälter, wodurch eine Verflüssigung stattfinden soll. Dieser verflüssigte Kraftstoff wird dann wieder in den Kraftstofftank zurückgeführt. Eine solche Entlüftungsvorrichtung bildet jedoch lediglich theoretischen Stand der Technik, d. h. eine solche Rückverflüssigung von Kraftstoffdämpfen durch Druck wurde nicht in Serie realisiert.Further known prior art describes the DE 41 32 741 A1 in the form of a venting device with an outgoing from the fuel tank vent line in which a pump is provided and which opens into a pressure vessel. The pump sucks fuel vapors out of the gas space of the fuel tank and compresses them in the pressure vessel, which is supposed to cause liquefaction. This liquefied fuel is then returned to the fuel tank. However, such a venting device forms only theoretical prior art, ie, such a re-liquefaction of fuel vapors by pressure was not realized in series.

Hiermit soll nun für eine Entlüftungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Maßnahme aufgezeigt werden, mit Hilfe derer bei nicht betriebener Brennkraftmaschine die Zeitspanne, nach welcher der Adsorptionsspeicher gespült werden muss, signifikant vergrößert werden kann (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).Herewith should now for a vent after the preamble of claim 1 shows a measure be, with the help of those in non-operated internal combustion engine the period of time after which the adsorption reservoirs are purged must, can be significantly increased (= task of the present invention).

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Gasraum des Kraftstofftanks über eine Fördereinrichtung Kraftstoffdämpfe in einen Druckspeicher abführbar sind. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The Solution to this problem is characterized in that from the gas space of the fuel tank via a conveyor Fuel vapors discharged into a pressure accumulator are. Advantageous developments are content of the dependent claims.

Erfindungsgemäß können Kraftstoffdämpfe, die sich im Gasraum des Kraftstofftanks sammeln, in einem Druckspeicher solange zwischengespeichert werden, bis es aufgrund sich ändernder Randbedingungen wieder möglich ist, die Kraftstoffdämpfe aus dem Gasraum des Kraftstofftanks über den Adsorptionsspeicher abzuführen. Bei einem Hybrid-Kraftfahrzeug ist die bewusste, d. h. für den Antrieb des Kraftfahrzeugs (und nicht nur zum Verbrennen von Kraftstoffdämpfen analog der weiter oben genannten DE 10 2007 002 188 A1 ) vorgesehene Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine eine solche Randbedingung.According to the invention, fuel vapors which collect in the gas space of the fuel tank can be temporarily stored in a pressure accumulator until, due to changing boundary conditions, it is again possible to remove the fuel vapors from the gas space of the fuel tank via the adsorption store. In a hybrid motor vehicle is the conscious, ie for the drive of the motor vehicle (and not just for burning fuel vapors analogous to those mentioned above DE 10 2007 002 188 A1 ) provided commissioning of the internal combustion engine such a boundary condition.

Um eine nennenswerte Menge von Kraftstoffdämpfen in einem akzeptablen Druckspeicher-Volumen zwischenspeichern zu können, erfolgt die Förderung dieser Kraftstoffdämpfe aus dem Gasraum des Kraftstofftanks mittels einer vorzugsweise als Pumpe ausgebildeten Fördereinrichtung, so dass im Druckspeicher ein nennenswert höheres Druckniveau erzeugt werden kann, als dies für übliche Kraftstofftanks möglich ist. Beispielsweise kann in einem relativ kleinen und daher in der Umgebung eines Kraftstofftanks eines üblichen Personenkraftwagens relativ einfach anzuordnenden Druckspeicher, welcher beispielsweise als Membrandruckspeicher ausgebildet sein kann, unter einem Überdruck von beispielsweise 3 bar eine relativ große Menge von Kraftstoffdämpfen zwischengespeichert werden. Dabei kann die besagte und in einer geeigneten den Gasraum des Kraftstofftanks mit dem Innenraum dieses Druckspeichers verbindenden Leitung vorgesehene Fördereinrichtung (Pumpe) von einer elektronischen Steuereinheit, welche unter anderem die Signale eines den Druck im Gasraum des Kraftstofftanks erfassenden Drucksensors verarbeitet, bei still gesetzter Brennkraftmaschine solchermaßen angesteuert werden, dass der Überdruck im Gasraum des Kraftstofftanks in der Größenordnung von 50 mbar bis 100 mbar liegt. Dieses Überdruck-Niveau können die heute üblichen Kraftstofftanks aus Kunststoff zumindest kurzzeitig bzw. über einen für die Verwendung einer erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung sinnvollen oder angemessene Zeitraum sicher und einfach halten.In order to caching a significant amount of fuel vapors in an acceptable pressure accumulator volume, the promotion of these fuel vapors from the gas space of the fuel tank by means of a preferably designed as a pump conveyor, so that in the accumulator, a significantly higher pressure level can be generated than for conventional Fuel tanks is possible. For example, in a relatively small and therefore in the vicinity of a fuel tank of a conventional passenger car relatively easy to arrange pressure accumulator, which may for example be designed as a diaphragm pressure accumulator, under a pressure of, for example, 3 bar a relatively large amount of fuel vapors are cached. The said and in a suitable gas Room of the fuel tank with the interior of this pressure accumulator connecting line provided conveyor (pump) of an electronic control unit, which processes, inter alia, the signals of a pressure in the gas chamber of the fuel tank pressure sensor, are controlled in still set internal combustion engine in such a way that the pressure in the headspace of Fuel tanks in the order of 50 mbar to 100 mbar. This overpressure level can keep the fuel tanks made of plastic that are customary today safe and simple, at least for a short time or over a period of time that is reasonable or appropriate for the use of a venting device according to the invention.

Bei Vorliegen geeigneter Randbedingungen, also bspw. oder insbesondere dann, wenn die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs in Betrieb ist, kann der mehr oder minder befüllte Druckspeicher gezielt entleert werden, wofür eine entsprechende, mittels eines Ventils oder dgl., vorzugsweise mittels eines Dosierventils, mit welchem ein gewünschter Volumenstrom einstellbar ist, absperrbare und vom Druckspeicher abgehende Entleerungs-Leitung vorgesehen ist. Diese kann im einfachsten Fall in den Gasraum des Kraftstofftanks führen, so dass dann, wenn dieser über die Tankentlüftungsleitung und den Adsorptionsspeicher entlüftet wird und somit kein Überdruck im Kraftstofftank herrscht, einfach das bereits vorhandene Tank-Entlüftungssystem genutzt werden kann. Dabei kann die genannte Entleerungs-Leitung zum Druckabbau der zurückgeführten Kraftstoffdämpfe durch einen Expansionskühler oder dgl. geführt sein.at Presence of suitable boundary conditions, that is, for example, or in particular when the internal combustion engine of the vehicle is in operation, can the more or less filled pressure accumulator targeted be emptied, for what a corresponding, by means of a Valve or the like., Preferably by means of a metering valve, with which a desired volume flow is adjustable, lockable and emptying line outgoing from the pressure accumulator is provided. This can in the simplest case in the gas space of the fuel tank lead, so that if this over the tank vent line and the adsorption is vented and thus no pressure in the fuel tank, just the existing tank venting system prevails can be used. In this case, the said drain line to Pressure reduction of the recirculated fuel vapors passed through an expansion cooler or the like be.

Letzteres nämlich die Führung der absperrbaren Entleerungs-Leitung des Druckspeichers durch einen Expansionskühler oder eine andere Vorrichtung zum Abbau des Überdrucks der im Druckspeicher enthaltenen Kraftstoffdämpfe kann – muss jedoch nicht – auch dann vorgesehen sein, wenn diese Entleerungs-Leitung entweder direkt im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und/oder im Adsorptionsspeicher mündet. Auch hier hinein können die im Druckspeicher zwischengespeicherten Kraftstoffdämpfe vorzugsweise kontrolliert bzw. mittels des genannten Dosierventils gezielt dosiert eingeleitet werden. Im übrigen können die im Druckspeicher zwischengespeicherten Kraftstoffdämpfe, die selbstverständlich nicht unbehandelt, vorzugsweise nicht unverbrannt in die Umgebung abgeführt werden dürfen, zur Verbrennung auch einer eigenständigen Verbrennungseinheit zugeführt werden, welche beispielsweise für den Fall vorgesehen sein kann, dass die Brennkraftmaschine über einen sehr langen Zeitraum nicht in Betrieb genommen werden kann oder (aufgrund einer besonderen Betriebsstrategie) nicht in Betrieb genommen werden soll. Vorzugsweise werden dann die bei der Verbrennung entstehenden Abgase dieser Verbrennungseinheit über die Abgasanlage der Brennkraftmaschine und insbesondere über eine darin vorgesehene Abgas-Reinigungsvorrichtung in die Umgebung geleitet, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.The latter namely the leadership of the lockable drain line the pressure accumulator through an expansion cooler or a other device for reducing the pressure in the pressure accumulator fuel vapor contained may - but must not - even then be provided if this drainage pipe either directly in the intake tract of the internal combustion engine and / or in the Adsorption store opens. Also here you can the stored in the accumulator fuel vapors preferably controlled or by means of said metering valve targeted metered be initiated. Otherwise you can the fuel vapors cached in the accumulator, which of course not untreated, preferably should not be discharged unburned into the environment, for Combustion also a separate combustion unit be supplied, which for example for the Case can be provided that the internal combustion engine over can not be put into operation for a very long period of time or (due to a special operating strategy) not in operation should be taken. Preferably, then in the combustion resulting exhaust gases of this combustion unit on the Exhaust system of the internal combustion engine and in particular via a therein provided exhaust gas cleaning device in the environment although it should be noted that quite a Variety of details differing from the above explanations may be designed without the content of the claims to leave.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 4132741 A1 [0001, 0004] - DE 4132741 A1 [0001, 0004]
  • - DE 102007002188 A1 [0001, 0003, 0007] - DE 102007002188 A1 [0001, 0003, 0007]

Claims (4)

Entlüftungsvorrichtung für den Kraftstofftank eines mit einer Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs, insbesondere eines alternativ elektromotorisch antreibbaren Hybridfahrzeugs, mit einer vom Gasraum des Kraftstofftanks abzweigenden, absperrbaren und über einen Adsorptionsspeicher zur Zwischenspeicherung flüchtiger Kraftstoffbestandteile geführten und in der Umgebung mündenden Tankentlüftungsleitung, wobei dieser Adsorptionsspeicher bei in Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine spülbar ist, derart, dass die zwischengespeicherten Kraftstoffbestandteile in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine einleitbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Gasraum des Kraftstofftanks über eine Fördereinrichtung Kraftstoffdämpfe in einen Druckspeicher abführbar sind.Ventilation device for the fuel tank of a motor vehicle equipped with an internal combustion engine, in particular an alternative electric motor driven hybrid vehicle, with a branched off from the gas space of the fuel tank, lockable and a Adsorptionsspeicher for temporary storage of volatile fuel constituents run and opening out in the vicinity tank vent line, said adsorption befindlichem in operation Internal combustion engine can be purged, such that the cached fuel components in the intake tract of the internal combustion engine can be introduced, characterized in that from the gas space of the fuel tank via a conveyor fuel vapors are discharged into a pressure accumulator. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher über eine absperrbare Leitung in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und/oder in den Adsorptionsspeicher und/oder in den Kraftstofftank und/oder in eine eigenständige Verbrennungseinheit entleerbar ist.Ventilation device according to claim 1, characterized in that the pressure accumulator via a lockable line in the intake tract of the internal combustion engine and / or in the adsorption and / or in the fuel tank and / or can be emptied into an independent combustion unit. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher zumindest in eine der genannten Komponenten über einen Expansionskühler entleerbar ist.Ventilation device according to claim 2, characterized in that the pressure accumulator at least in one the said components via an expansion cooler can be emptied. Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer elektronischen Steuereinheit, welche unter anderem die Signale eines den Druck im Gasraum des Kraftstofftanks erfassenden Drucksensors verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit bei still gesetzter Brennkraftmaschine die Kraftstoffdämpfe aus dem Gasraum in den Druckspeicher fördernde Fördereinrichtung solchermaßen steuert, dass der Überdruck im Gasraum des Kraftstofftanks vom Kraftstofftank über einen angemessene Zeitraum sicher und einfach gehalten werden kannVentilation device according to one of the preceding Claims with an electronic control unit, which Among other things, the signals of a pressure in the gas space of the fuel tank processed detecting pressure sensor, characterized in that the control unit at idle internal combustion engine, the fuel vapors from the gas space in the accumulator promotional conveyor thus controls that the overpressure in the gas space of the fuel tank from the fuel tank via a reasonable Period can be kept safe and easy
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