WO2010031466A1 - Entlüftungsvorrichtung für den kraftstofftank eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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 elektronischen Steuereinheit, welche auch die Signale eines den Druck im Gasraum des Kraftstofftanks erfassenden Drucksensors verarbeitet und die 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 kann.

Description

Entlüftungsvorrichtung für den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs

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.

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. 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.

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.

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).

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. 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.

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.

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.

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.

Claims

Patentansprüche

1. 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.

2. 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.

3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher zumindest in eine der genannten Komponenten über einen Expansionskühler entleerbar ist.

4. 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 kann