CN102582421A - 燃料系统及使燃料系统运行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是机动车的燃料系统(1)，该燃料系统具有燃料箱(2)和一用于使燃料箱(2)通风的通风装置(3)，其中该通风装置(3)具有至少一个带有用于液态燃料的中间存储器(5)的分离装置(4)。在此规定，该分离装置(4)具有一用于确定中间存储器(5)中液位的液位确定装置(14)。本发明还涉及一种使燃料系统(1)运行的方法。

Description

燃料系统及使燃料系统运行的方法

技术领域

本发明涉及一种特别是机动车的燃料系统，该燃料系统具有燃料箱和一用于使燃料箱通风的通风装置，其中该通风装置具有至少一个带有用于液态燃料的中间存储器/暂时存储器的分离装置。本发明还涉及一种用于使燃料系统运行的方法。

背景技术

开头部分所述类型的燃料系统是现有技术中公知的。该燃料系统例如配属于机动车或者机动车的驱动装置。在此，驱动装置特别是具有至少一个内燃机并且例如构造为混合动力驱动装置，亦即该混合动力驱动装置具有内燃机以及至少一个电动机器，其中该内燃机和电动机器至少在一段时间内共同产生所述驱动装置的驱动力矩。内燃机通过燃料系统被输送来自燃料箱的燃料。通常，一挥发性的碳氢化合物燃料、例如汽油应用作为燃料。因此，在正常情况下燃料箱不仅包含一定体积的液态燃料而且包含一定体积的、特别是出现在液态燃料上方的气态燃料。燃料箱可以是一闭合的箱——特别是压力箱——或者是一局部闭合的箱——特别是不承压的箱。该闭合的箱特别应用于减小排放/散发。

例如由于环境温度变化所造成的燃料温度的波动导致在燃料箱中可产生压力波动。基于此，燃料箱配属有通风装置。该通风装置用于使燃料箱通风。在这种方式下通过通风装置可以减小燃料箱中过高的压力。为此，该通风装置例如经过一通风管路使燃料箱通风。在通风时经过通风装置或者通风管路不仅可以使气态燃料而且可以使液态燃料到达燃料箱的外部。亦即排出的燃料首先是气态和液态的燃料的混合物。特别是在燃料箱内部压力高的情况下进行燃料箱通风时产生这种情况。在这种情况下，由于压力高或者燃料箱内部压力与燃料箱外部压力之间的压力差大，排出的燃料具有高的流速，因此液态燃料被气态燃料携带出。

气态燃料不可以立刻被输送至内燃机或者内燃机的进气系统，其中在燃料箱和内燃机之间可布置一配属于通风装置的、优选构造为活性碳存储器的燃料存储器。该燃料存储器应用于当存在不需要的气态燃料时则暂时存储、亦即容纳气态燃料亦即一旦气态燃料可被输送到内燃机内时就将气态燃料送出。但是不允许液态燃料到达燃料存储器内或内燃机中。

基于此，通风装置具有至少一个应用于将气态燃料与液态燃料分离的分离装置。因此，该分离装置设置用于防止液态燃料从燃料箱经过通风装置转送到内燃机或者燃料存储器中。在此，该分离装置将液态燃料分离出并允许气态燃料通过。被分离出的液态燃料到达分离装置的中间存储器中。在此，中间存储器并不意味着，在实际中对液态燃料进行(暂时)存储。而是液态燃料可以优选朝向燃料箱的方向直接从中间存储器或者从分离装置排出。然而，在此可以例如通过特别是通过管路截面或类似物来限制排出体积流量获得中间存储器液位的提升。被分离出的液态燃料随后可以至少在一段时间内没有如其被引入中间存储器中那样快速地被排出。当然也能使液态燃料在一确定的时间段内被暂时存储。

在运行燃料系统时，应防止存在于中间存储器或者分离装置中的液态燃料的量超过一极限量——中间存储器的液位因而大于一极限液位，因为这可影响分离装置的性能。在中间存储器中液态燃料的量越大，液态燃料又与气态燃料一起再次到达分离装置的外部并朝向燃料存储器的或者内燃机的方向被携带的危险性就越大。

发明内容

因此，本发明的目的在于，给出一种燃料系统，借助该燃料系统可以确保特别是在大体积流量(量/每单位时间，可选择为：质量流量)的燃料——特别是液态燃料——从燃料箱到达至分离装置中时运行可靠。

根据本发明，所述目的通过下列方式实现：分离装置具有一液位确定装置以确定中间存储器中的液位。借助该液位确定装置可以确定出存在于中间存储器中的液态燃料的量。在这种情况下，可以根据液位特别是从多个运行方式中选择出燃料系统的运行方式或者机动车驱动装置的至少一个另外装置的运行方式。例如在一确定的第一液位的情况下将燃料系统的运行方式选择成，使得通风装置允许一确定的第一体积流量或质量流量，而在一较大的第二液位的情况下选择另一运行方式，在该另一运行方式中通风装置仅允许一较小的第二体积流量或质量流量。在这种方式下防止了在中间存储器中液态燃料的量很大的情况下流经通风装置的、气态燃料的体积流量或质量流量大到使得该气态燃料将一部分液态燃料携带出。因此，特别是保护了燃料系统的燃料存储器免受液态燃料的影响。

本发明的一改进方案提出，液位确定装置包括至少一个机械式的和/或电气式的液位传感器。在此，该液位传感器应用于确定出中间存储器中的所述液位、特别是确定出一在液位传感器区域中的本地液位，基于该本地液位能够确定出所述液位。在此，允许应用多个液位传感器特别是在这些液位传感器相互间隔布置的情况下更精确地确定出中间存储器中的液位。液位传感器例如可以基于机械式的或电气式的工作原理。机械式的液位传感器例如具有一浮子，该浮子具有比液态燃料小的密度，因此该浮子被燃料向上推。因此，基于浮子的位置可以推断出液位。

本发明的一改进方案提出，液位传感器是电容传感器、电感传感器或电阻传感器。在电容传感器中，确定出传感器的两个或多个电极之间的电容。在这种情况下，在电极之间存在有一与中间存储器流体连接的中间空间，从而液态燃料可到达中间空间中。当中间存储器中的液位发生变化而使中间空间中的液位变化时，此时传感器的电容改变，因为电极之间的介电常数发生了变化。在电感传感器中对应于电感的变化——例如当传感器布置在中间存储器的底部上时基于压力的变化——以及在电阻传感器中传感器电极之间的电阻的变化，确定出液位。

本发明的一改进方案提出，该液位传感器是雷达传感器、微波传感器、光学传感器或液体传感器(fluessigkeitssensor)。雷达传感器例如借助雷达脉冲工作，该雷达脉冲由一天线发射并由中间存储器中燃料的表面反射。基于一个或多个雷达脉冲的传输时间可推断出中间存储器的液位。因此，雷达传感器优选布置在中间存储器的底部或盖上。在微波传感器中通常规定，一发射器和一接收器以彼此相对而置的方式布置在中间存储器中，其中例如发射器布置在底部上而接收器布置在盖上，或者发射器布置在盖上而接收器布置在底部上。由发射器发射出微波脉冲并且该微波脉冲被接收器接收。因为存在于中间存储器中的液态燃料与气态燃料相比使微波脉冲更强地衰减，所以从被接收的微波脉冲的强度可以推断出中间存储器的液位。借助光学传感器可确定出光的吸收或全反射的衰减，从而推断出中间存储器的液位。借助液体传感器可以确定出，该液体传感器是否由液态燃料或气态燃料包围。液体传感器例如布置在一位于燃料箱与中间存储器之间的通风管道中，但是布置在中间存储器的或者分离装置的外部。如果借助液体传感器确定出该液体传感器由液态燃料包围或者与液态燃料接触，则可推断出中间存储器中的确定的液位。

本发明的一改进方案提出，设置至少一个按照流动技术位于分离装置上游或下游的通风阀，以用于使燃料箱经过分离装置通风。在此，该通风阀配属给通风装置。该通风阀可被调节成，使得其为了使燃料箱通风而打开或为了切断通风而闭合。该通风阀例如为FTIV(Fuel Tank IsoltionValve，燃料箱分离阀)。该通风阀可构造为脉冲阀(Taktventil)，该脉冲阀允许对离散的切换状态(打开和闭合)进行调节。特别优选的是，该通风阀被设置为连续阀，该连续阀不仅允许离散的切换状态而且能够多级地调节、特别是优选连续地调节通流截面。在这种方式下，体积流量能够以通过分离装置特别连续地被控制和/或调节的方式被控制。通风阀按照流动技术位于分离装置的上游或下游，因此燃料必须为了流动经过分离装置而也连续地经过通风阀。通风阀可与分离装置或燃料供给装置集成在一起。亦即通风阀可以模块化地集成至燃料供给装置中。

本发明一改进方案提出，液位确定装置和/或配属于液位确定装置的控制装置构造用于使通风阀、溢流阀和/或至少一个燃料供给装置、特别是喷射泵/喷气引射泵(Saugstrahlpumpe)以根据中间存储器的液位被控制和/或调节的方式来运行。如前面已描述地，该通风阀可运行成，使得在中间存储器的第一液位处借助通风阀调节出经过该通风装置或者分离装置的第一体积流量，而在一较高的第二液位处借助通风阀调节出一经过该通风装置或者分离装置的较小的第二体积流量。为此，通过液位确定装置或者控制装置使该通风阀相应地运行。燃料供给装置例如应用于将燃料从中间存储器朝向燃料箱的方向供给。为此，该燃料供给装置可以是喷射泵。作为选择，该燃料供给装置可构造为一应用于将燃料从燃料箱向外供给——例如朝向内燃机的方向供给——的燃料供给设备。这种燃料供给设备特别是燃料泵。与当前的实施形式相对应地，作为附加或选择，也可运行溢流阀，通过该溢流阀可在燃料供给设备——借助该燃料供给设备燃料能够从燃料系统被供给——的出口与燃料箱之间形成流体连接。因此，通过溢流阀可以将已借助燃料供给设备被供给的燃料再导回到燃料箱中。这特别用于调节燃料箱内部压力。

本发明一改进方案提出，在分离装置的上游按照流动技术连接有至少一个根据燃料箱液位而被切换的换气阀和/或至少一个配属于燃料箱的安全阀。该换气阀特别构造为FLVV(Fill Limit Venting Valve，填充限量控制阀)。只要燃料箱液位小于一确定的燃料箱液位、特别是燃料箱最大液位，这种换气阀能使燃料箱换气。因此，特别是在将燃料输送到燃料箱内时通过换气阀确保了燃料箱的换气。附加或作为选择地，可以设置例如构造为翻车安全阀或者ROV(Roll Over Valve)的安全阀。换气阀和安全阀通常配属于燃料箱并按照流动技术位于分离装置的上游，因燃料在到达入分离装置中之前首先流经该换气阀或者安全阀。

此外，本发明涉及一种用于使特别是根据上述实施形式的燃料系统运行的方法，其中该燃料系统具有燃料箱和一使燃料箱通风的通风装置，该通风装置具有至少一个带有用于液态燃料的中间存储器的分离装置。在此规定，借助一配属于分离装置的液位确定装置确定出中间存储器的液位。可以根据所述的实施形式可对所述燃料系统进行改造，在这方面参照所述实施形式。

本发明一改进方案提出，使通风阀、溢流阀和/或至少一个燃料供给装置、特别是喷射泵以根据中间存储器的液位来被控制和/或调节的方式运行。为此，也参照上述的实施形式。

本发明一改进方案提出，通风阀在中间存储器液位低于一确定的极限液位时以第一运行方式运行而在高于该极限液位时以第二运行方式运行，其中在第二运行方式中流经该通风阀的体积流量被选择成小于在第一运行方式中的体积流量，和/或在第二运行方式中该通风阀的打开比在第一运行方式中慢。如上述已阐明地，与中间存储器的液位相对应地从多个运行方式中选择出运行方式。在此，在液位低于极限液位的情况下选择第一运行方式而在液位高于或等于所述极限液位的情况下选择第二运行方式。在借助通风装置使燃料箱通风时，在第二运行方式中体积流量经过只部分打开的通风阀被调节为小于第一运行方式中的体积流量。亦即在通风阀打开的情况下在第二运行方式中体积流量小于在第一运行方式中的体积流量。

附加或作为选择地，该通风阀可被运行成，使得该通风阀在第二运行方式中比在第一运行方式中更慢地打开。通过通风阀的较慢的打开防止了液态燃料被气态燃料从中间存储器中携带出，因为燃料箱内部压力在打开的初始下降得会比在快速打开时的情况慢。如果液位小于所述确定的极限液位，则这种安全措施是不必要的，从而燃料箱的换气就以最大可能的体积流量实现并且通风阀可以被快速地打开。

本发明还涉及一种具有根据上述实施形式的燃料系统的驱动装置，该驱动装置特别根据上文描述的方法运行或者能够运行。在此，该驱动装置特别是具有至少一个内燃机并且例如构造为混合动力驱动装置。

附图说明

下面借助附图中示出的实施例详细解释本发明，但没有对本发明产生限制。在此示出：

单个附图是一燃料系统的示意图。

具体实施方式

该图示出了燃料系统1的示意图。燃料系统1例如是一机动车的或机动车的驱动装置的组成部分。燃料系统1具有燃料箱2和用于使燃料箱1通风的通风装置3。通风装置3具有一带有中间存储器5的分离装置4。分离装置4应用于将液态燃料从液态燃料和气态燃料的混合物中分离出。被分离出的液态燃料随后存在于中间存储器5中并例如可以通过一回流管路6再输送至燃料箱2中。回流管路6优选具有一阀、特别是排流阀或者止回阀。特别是当分离装置4至少局部地位于燃料箱2中时，也可以代替回流管路6仅设置该阀，从而从中间存储器5流出的燃料经过该阀直接到达燃料箱中。该阀被构造成，使得燃料通过回流管路6只从中间存储器5流出，但不可进入该中间存储器中。因此，防止了燃料经过回流管路6从燃料箱2到达中间存储器5中。

通风装置3通过通风管路7与燃料箱2流体连接。在此，在通风管路7的朝向燃料箱2的侧上或者在燃料箱2中设置一换气阀8，该换气阀与燃料箱的液位有关地进行切换。通常换气阀8设置成，使得仅在燃料箱液位低于一确定的燃料箱液位、特别是低于一最大燃料箱液位的情况下该换气阀打开，亦即燃料可以从燃料箱到达通风管路7中。通风管路7优选经过分离装置4的中间存储器5的底部9通入中间存储器5中。一排放管路10以与通风管路7或者与该通风管路至中间存储器5的通入位置间隔的方式优选经过中间存储器5的顶部11通入中间存储器5中。因此，排放管路10至中间存储器5中的通入位置优选被布置成，使得仅气态燃料可以从中间存储器5到达排放管路10中。为此，排放管路10和通气管路7的通入位置优选布置在中间存储器5的相对而置的侧上。排放管路10具有通风阀12，该通风阀借助一致动装置13可以被致动。在此，通风阀12和致动装置13优选构造成，使得通风阀12的流通截面能稳定地被调节。

分离装置4通常至少局部地、特别是整个布置在燃料箱2中。但是也能够布置在燃料箱2的外部。作为选择，分离装置4也可集成在一管道、例如通风管路7中。在一优选实施例中，分离装置构造成，使得该分离装置或者通风装置3具有一确定的压力损失。在这种情况下，将该压力损失选择成，使得在借助通风装置3使燃料箱2通风时一可能存在的阀、例如换气阀8没有被引入其闭合位置中。换气阀8通常具有浮子，只要燃料箱液位小于一确定的燃料箱液位，则该浮子将换气阀8的阀座释放。如果借助通风装置3、亦即通过换气阀8排出的体积流量大于一设计的体积流量，则该体积流量或者排出的燃料可以将浮子移动到阀座、亦即闭合位置中，从而燃料箱2不能够进一步排放。这特别是在通风阀12完全打开时是适用的。

通常通过通风阀12的适配、例如通过设置节流元件来调节通风装置3的压力损失。在此现在优选设计成，通过分离装置4的适配或者该分离装置的压力损失的适配、例如通过设置适配的节流元件来实现通风装置3的压力损失。因此，通风装置12优选不具有节流元件。但是当然也可以附加地设置该节流元件。

为了确定中间存储器5中的液位，该分离装置4具有一液位确定装置14。在此，该液位确定装置14具有至少一个液位传感器15。附图中所示的实施例具有两个液位传感器15，其中液位传感器15中的一个是电容传感器16而另一个是液体传感器17。代替电容传感器16也可以例如设置雷达传感器、微波传感器或光学传感器。电容传感器16具有至少两个电极(未示出)，在这些电极之间存在有中间空间，该中间空间与中间存储器5流体连接。在此，这些电极构造成，使得中间空间可以根据中间存储器5的液位被填充液态燃料。这意味着，中间存储器5中液位越高，中间空间越被完全填充。这导致电极之间介电常数的变化，这种变化导致电容改变。因此，通过确定电极之间的电容可以推断出中间存储器5中的液位。

液体传感器17例如构造为特别是至少局部导电的膜。该膜应用于确定出在通风管路7中是否存在有液态或气态的燃料。作为优选，能够至少近似地确定出通风管路7中液态燃料在由气态和液态燃料构成的混合物中的比率。因为通风管路7贯穿中间存储器5的底部9并将一确定的部段伸入中间存储器5中，所以在液体传感器17的区域中主要存在有液态燃料的情况下可推断出中间存储器5中的一液位，在该液位处中间存储器5被填充到一与所述伸入的部段相对应的高度。在这种情况下，因此通风管路7的通入口18在中间存储器5中被液态燃料包围。

分离装置4应用于将经过通风管路7从燃料箱2进入分离装置4中的液态燃料从气态和液态的燃料组成的混合物中分离出来并优选特别是经过回流管路6再次输送入燃料箱2中。在此，回流管路6优选构造成，使得液态燃料通过重力作用从中间存储器5流回至燃料箱2。但是，仅当中间存储器5的液位低于一确定的极限液位时才能确保分离装置4的功能。如果液位超过这个极限液位，则可能导致液态燃料被气态燃料从中间存储器5携带到排放管路10中并可以经过该排放管路到达至内燃机或燃料存储器、特别是活性碳存储器。但这是不希望的，因为液态燃料可以特别损害活性碳存储器或者导致活性碳存储器的存储容量减小。

基于此，将液位确定装置14或者配属于液位确定装置14的控制装置构造成，使得燃料系统1的通风阀12和/或另外的装置以根据中间存储器5的液位来被控制或者调节的方式运行。在这种情况下，特别是应通风阀12在中间存储器5的液位低于所述确定的极限液位时以第一运行方式运行而在中间存储器的液位高于该极限液位时以第二运行方式运行。作为优选，在第二运行方式中流经该(被打开的)通风阀12的体积流量被选为小于在第一运行方式中的体积流量。作为选择或者附加地，也可规定，在第二运行方式中通风阀12的打开比在第一运行方式中更慢。以这种方式防止了液态燃料进入到排放管路10中。

附加或作为选择地，也可规定，将液位确定装置14或者控制装置构造成，使得一在此未示出的溢流阀和/或一也未示出的燃料供给装置与液位有关地来运行。在此，溢流阀应用于调节燃料箱12的燃料箱压力。该燃料供给装置设置成，使得液态燃料从分离装置4朝向燃料箱2的方向被供给。为此，该燃料供给装置例如构造为喷射泵。附加或作为选择地，也可规定，该燃料供给装置是燃料泵，该燃料泵应用于将来自燃料箱2的燃料朝向内燃机的方向供给。在此可以规定，一旦中间存储器5的液位超过该确定的极限液位，就提高燃料泵的功率。特别是也可以借助液位确定装置14确定出从燃料箱2经过通风管路7流出或者气体排出(ausgasend)的燃料的体积流量。为此有利的是，通风阀12在所述确定期间内闭合。

附图标记列表：

1 燃料系统

2 燃料箱

3 通风装置

4 分离装置

5 中间存储器

6 回流管路

7 通风管路

8 换气阀

9 底部

10 排放管路

11 盖

12 通风阀

13 致动装置

14 液位确定装置

15 液位传感器

16 电容传感器

17 液体传感器

18 通入口

Claims (10)

1.一种——特别是机动车的——燃料系统(1)，所述燃料系统具有燃料箱(2)和用于使所述燃料箱(2)通风的通风装置(3)，其中所述通风装置(3)具有至少一个带有用于液态燃料的中间存储器(5)的分离装置(4)，其特征在于，所述分离装置(4)具有液位确定装置(14)以确定所述中间存储器(5)中的液位。

2.根据权利要求1所述的燃料系统，其特征在于，所述液位确定装置(14)包括至少一个机械式的和/或电气式的液位传感器(15)。

3.根据上述权利要求之一所述的燃料系统，其特征在于，所述液位传感器(15)是电容传感器(16)、电感传感器或电阻传感器。

4.根据上述权利要求之一所述的燃料系统，其特征在于，所述液位传感器(15)是雷达传感器、微波传感器、光学传感器或液体传感器(17)。

5.根据上述权利要求之一所述的燃料系统，其特征在于，具有至少一个按照流动技术位于所述分离装置(4)上游或下游的换气阀(7)以用于使燃料箱(2)经过所述分离装置(4)通风。

6.根据上述权利要求之一所述的燃料系统，其特征在于，所述液位确定装置(14)和/或配属于所述液位确定装置(14)的控制装置构造成，使得所述通风阀(12)、溢流阀和/或至少一个燃料供给装置、特别是喷射泵以根据所述中间存储器(5)的液位来被控制和/或调节的方式运行。

7.根据上述权利要求之一所述的燃料系统，其特征在于，至少一个根据所述燃料箱的液位被切换的换气阀(8)和/或至少一个配属于所述燃料箱的安全阀按照流动技术位于所述分离装置(4)的上游。

8.一种用于使特别是根据上述权利要求之一或多个所述的燃料系统(1)运行的方法，其中所述燃料系统(1)具有燃料箱(2)和用于使所述燃料箱(2)通风的通风装置(3)，所述通风装置(3)具有至少一个带有用于液态燃料的中间存储器(5)的分离装置(4)，其特征在于，借助一配属于所述分离装置(4)的液位确定装置(14)确定出所述中间存储器(5)中的液位。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使换气阀(12)、溢流阀和/或至少一个燃料供给装置、特别是喷射泵以根据所述中间存储器(5)的液位来被控制和/或调节的方式运行。

10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，使所述换气阀(12)在所述中间存储器(5)的液位低于一确定的极限液位时以第一运行方式运行而在所述中间存储器的液位高于所述极限液位时以第二运行方式运行，其中在第二运行方式中流经通风阀(12)的体积流量被选择成小于在第一运行方式中的所述体积流量和/或在第二运行方式中所述通风阀(12)的打开比在第一运行方式中慢。

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