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Die
Erfindung betrifft ein Entlüftungssystem für einen
Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, dessen vom Kraftstofftank ausgehende
Entlüftungsleitung über ein
Druckhalteventil zu einem insbesondere als Aktivkohlefilter ausgebildeten
Zwischenspeicher für flüchtige Kraftstoffbestandteile
führt,
von dem aus eine Spülleitung über ein
sog. Tankentlüftungsventil zu
einer vorzugsweise als Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs fungierenden
Brennkraftmaschine oder dgl. führt,
in welcher die zwischengespeicherten Kraftstoffbestandteile verbrannt
werden können.
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Tankentlüftungssysteme
für von
Brennkraftmaschinen angetriebene Kraftfahrzeuge sind in zwei grundsätzlichen
Ausführungsformen
bekannt, nämlich
entweder ohne oder mit sog. Druckhaltefunktion. Druckschriftlich
bekannten Stand der Technik bilden beispielsweise die
DE 198 38 959 A1 oder die
DE 10 2004 030 909
A1 . Beide Schriften zeigen einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs,
dessen vom Kraftstofftank ausgehende Entlüftungsleitung zu einem insbesondere
als Aktivkohlefilter ausgebildeten Zwischenspeicher für flüchtige Kraftstoffbestandteile führt, von
dem aus eine Spülleitung über ein
sog. Tankentlüftungsventil
zu einer vorzugsweise als Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs fungierenden Brennkraftmaschine
oder dgl. führt,
in welcher die zwischengespeicherten Kraftstoffbestandteile verbrannt
werden können.
Bei diesen Systemen kann sich im Kraftstofftank ein Überdruck
(gegenüber
Umgebungsdruck) aufbauen, wenn sowohl das Tankentlüftungsventil
als auch ein Absperrventil in einer den Zwischenspeicher mit der
Umgebung verbindenden Leitung geschlossen ist.
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Bei
einem Tank-Entlüftungssystem
ohne Druckhaltefunktion muss insbesondere während eines Befüllvorgangs
des Kraftstofftanks, d.h. beim sog. Betanken, eine große Menge
von flüchtigen, gasförmigen Kraftstoffbestandteilen
im Aktivkohlefilter zwischengespeichert werden. Dies kann unter Umständen zu
einem „Durchschlagen" des Aktivkohlefilters
führen,
d.h. dieser Zwischenspeicher ist gegebenenfalls nicht in der Lage,
die gesamte Menge herangeführter
gasförmiger
Kraftstoffbestandteile zu speichern, so dass eine bestimmte Teilmenge
derselben unerwünschtermaßen unverbrannt
in die Umgebung gelangen kann. Diesem Problem kann durch die sog.
Druckhaltefunktion abgeholfen werden, wobei vorzugsweise am Beginn
der Entlüftungsleitung am
oder im Tank ein sog. Druckhalteventil vorgesehen ist, welches einen
gewissen Überdruck
im Kraftstofftank hält,
so dass insbesondere beim Betanken eine geringere Menge von flüchtigen
Kraftstoffbestandteilen zum Aktivkohlefilter bzw. allg. Zwischenspeicher
gelangt.
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Bei
einem solchen Tanksystem bzw. Tank-Entlüftungssystem mit Druckhaltefunktion
baut sich im Kraftstofftank somit durch die flüchtigen Kraftstoffbestandteile
solange ein gewisser Überdruck auf,
bis das vorzugsweise mechanisch arbeitende Druckhalteventil öffnet, d.h.
bis sein vorgegebener Grenzdruck oder Öffnungsdruck erreicht wird.
Dann wird der Überdruck
im Tank praktisch schlagartig über
einen hohen Volumenstrom-Peak abgebaut, d.h. schlagartig gelangt
eine große
Menge von Kraftstoffdämpfen
zum Aktivkohlefilter. Dieser schlagartige Druckabbau führt nun
dazu, dass das Druckhalteventil ebenso plötzlich wieder schließt. Dann
kann der Druck im Kraftstofftank relativ schnell wieder ansteigen,
wodurch das Druckhalteventil wieder öffnet und ein schlagartiger
Druckabbau erfolgt. Diese Prozedur kann sich mehrmals wiederholen,
wobei das Druckhalteventil eine schwingende Bewegung zwischen Öffnungszustand
und Schließzustand
ausführt.
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Wenn
bei dieser geschilderten Prozedur, d.h. bei diesem quasi periodischen Öffnen und
Schließen des
Druckhalteventils das üblicherweise
von der elektronischen Steuereinheit der Brennkraftmaschine angesteuerte
Tankentlüftungsventil, über welches durch
die Spülleitung
die im Aktivkohlefilter zwischengespeicherten flüchtigen Kraftstoffbestandteile der
Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt werden, geöffnet ist,
weil die Brennkraftmaschine in Betrieb und somit in der Lage ist,
die aus dem Kraftstofftank abgeführten
Kraftstoffdämpfe
zu verbrennen, so kann die Brennkraftmaschine praktisch ebenso periodisch
zusätzlich
zum regulär
zugeführten Kraftstoff
diese Kraftstoffdämpfe
zur Verbrennung erhalten. Ein erwünschter und insbesondere im
Hinblick auf eine Minimierung schädlicher Abgasbestandteile ablaufender
Verbrennungsprozess ist damit in der Brennkraftmaschine praktisch
nicht mehr gesteuert durchführbar.
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Eine
Abhilfemaßnahme
für diese
geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ist für
ein Tank-Entlüftungssystem
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass
das Entlüftungssystem
strömungstechnisch
solchermaßen ausgelegt
ist, dass bei geöffnetem
Tankentlüftungsventil
in der Entlüftungsleitung
zwischen dem Zwischenspeicher und dem mechanisch arbeitenden Druckhalteventil
ein Druckgefälle
entsteht, welches das Druckhalteventil zumindest für eine gewisse
Zeitspanne zumindest geringfügig
geöffnet
hält. Ein
bevorzugtes Betriebsverfahren für
ein solches Tank-Entlüftungssystem
ist dadurch gekennzeichnet, dass das ansteuerbare Tankentlüftungsventil
solchermaßen
geöffnet
wird, dass sich in der Entlüftungsleitung
das gewünschte
Druckgefälle
einstellt.
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Vorgeschlagen
wird somit, ein Tanksystem bzw. Tankentlüftungssystem mit Druckhaltefunktion im
Kraftstofftank strömungstechnisch
derart auszulegen, dass bei geöffnetem
Tankentlüftungsventil
und somit beim Spülen
des Zwischenspeichers bzw. beim Ansaugen von Kraftstoffdämpfen durch
die Brennkraftmaschine über
die Spülleitung
und Entlüftungsleitung
in der besagten Entlüftungsleitung
zwischen dem Zwischenspeicher und dem Druckhalteventil ein Druckgefälle entsteht,
d.h. dass vom Zwischenspeicher bzw. Aktivkohlefilter aus quasi Kraftstoffdämpfe aus
dem Kraftstofftank abgesaugt werden. Dies hat zur Folge, dass nach
einem Abbau des Überdrucks im
Kraftstofftank, aufgrund dessen das besagte Druckhalteventil zunächst geöffnet hatte,
dieses Druckhalteventil nicht vollständig schließt, so dass sich eine geringe
praktisch kontinuierliche Strömung vom
Tank zum Zwischenspeicher einstellt, welche den Gradienten eines
neuerlichen Druckaufbaus im Tank deutlich abflacht. Diese kontinuierliche
Strömung
nimmt bei im Kraftstoff-Tank steigendem Gasanfall, d.h. bei steigender
Menge flüchtiger
Kraftstoffbestandteile, ebenfalls zu. Damit wird eine o.g., quasi schwingende
Auf-Zu-Bewegung des Druckhalteventils sicher vermieden.
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Vorteilhafterweise
ist mit Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine und erstmaligem Öffnen des
ansteuerbaren Tankentlüftungsventils
das Öffnungsdruck-Niveau
des mechanischen Druckhalteventils aufgrund des über die Entlüftungsleitung
anliegenden Unterdrucks gegenüber
dem Nenn-Öffnungsdruck
des Druckhalteventils bereits geringfügig abgesenkt, so dass dieses
bereits bei einem geringeren Überdruck
im Tank öffnet
und folglich die Amplitude der mit einem Öffnen dieses Druckhalteventils
von der Brennkraftmaschine zu verbrennenden Kraftstoffdampf-Strömung geringer
ist. Der Nenn-Öffnungsdruck
des Druckhalteventils ist also nur solange relevant, als das Tankentlüftungsventil
geschlossen bzw. die Brennkraftmaschine nicht in Betrieb ist. Dies
ist insbesondere während
des Betankens, d.h. Befüllen
des Kraftstofftanks der Fall, so dass dann die Vorteile eines Tankentlüftungsventils
mit Druckhaltefunktion zur Geltung kommen. Mit Inbetriebnahme der
Brennkraftmaschine und einem Öffnen
des Tankentlüftungsventils
hingegen verhält
sich ein erfindungsgemäßes System
eher wie ein Entlüftungssystem
ohne Druckhaltefunktion, wobei die bei einem Spülen des Aktivkohlefilters/Zwischenspeichers
von der Brennkraftmaschine zu verbrennenden Kraftstoffbestandteile
bzw. Kraftstoffdämpfe
besser – insbesondere
auch im Hinblick auf eine Minimierung schädlicher Abgase – verbrannt
werden können,
d.h. es kann die elektronische Steuerung der Brennkraftmaschine
auf die zusätzlich
zu verbrennenden Kraftstoff-Dämpfe
verbessert reagieren bzw. die weitere Ansteuerung der Brennkraftmaschine
im Hinblick auf diese zu verbrennenden Kraftstoff-Dämpfe besser eingestellt
werden. Ursächlich
hierfür
ist der mit der vorgeschlagenen Maßnahme geringere und teilweise kontinuierliche
Abfluss eines Anteils der im Kraftstofftank befindlichen Menge gasförmiger Kraftstoffbestandteile.
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Was
die strömungstechnische
Auslegung des Entlüftungssystems
derart, dass bei geöffnetem Tankentlüftungsventil
das besagte Druckgefälle
in der Entlüftungsleitung
entsteht, betrifft, so sind insbesondere die einzelnen Leitungsquerschnitte
sowie Strömungswiderstände, zu
deren Bildung auch das Tankentlüftungsventil
selbst beiträgt,
im Hinblick hierauf geeignet auszulegen bzw. ausgelegt. Dabei ist
zu berücksichtigen,
dass der Zwischenspeicher nicht nur mit der bereits genannten Entlüftungsleitung
und der ebenfalls bereits genannten Spülleitung verbunden ist, sondern über eine
weitere hier sog. Umgebungs-Leitung oder dgl. auch mit der Umgebung
verbunden ist. Während
des Befüllens
der Kraftstofftanks ist wie üblich
die Spülleitung
gesperrt, d.h. das Tankentlüftungsventil
geschlossen, so dass über
die Entlüftungsleitung
bei geöffnetem
Druckhalteventil Kraftstoffdämpfe
aus dem Tank zum Zwischenspeicher bzw. Aktivkohlefilter gelangen
können,
in dem dann die flüchtigen
Kraftstoffbestandteile gespeichert werden, während die restlichen unschädlichen
gasförmigen
Bestandteile über
die genannte Umgebungs-Leitung in die Umgebung abgeführt werden. Ist
hingegen die Brennkraftmaschine in Betrieb genommen und ist das
besagte Tankentlüftungsventil geöffnet, so
wird das Aktivkohlefilter (bzw. der Zwischenspeicher) gespült, wobei über die
besagte Umgebungs-Leitung
Frischluft aus der Umgebung abgesaugt wird, die durch den Aktivkohlefilter
hindurchgeführt
wird, dabei die darin gespeicherten Kraftstoffbestandteile aufnimmt
und danach über
die Spülleitung der
Brennkraftmaschine zur Verbrennung dieser Kraftstoffbestandteile
zugeführt
wird. Im wesentlichen sind somit die Strömungswiderstände dieser genannten
drei Leitungen (Entlüftungsleitung,
Umgebungs-Leitung und Spülleitung)
sowie des Tankentlüftungsventils
in ihrem Zusammenwirken mit dem Zwischenspeicher/Aktivkohlefilter
derart auszulegen, dass sich bei geöffnetem Tankentlüftungsventil
in der Entlüftungsleitung
das gewünschte
Druckgefälle
einstellt, d.h. dass quasi seitens der Brennkraftmaschine über die
Spülleitung
sowie über
das Aktivkohlefilter aus der Entlüftungsleitung eine geringe
Gasmenge kontinuierlich abgesaugt wird.
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Sollte
sich bei einem solchen Tankentlüftungssystem
nicht über
dem gesamten Massen- bzw. Volumenstrombereich, welcher durch das
Tankentlüftungsventil
strömen
kann, ein entsprechendes erforderliches Druckgefälle in der Entlüftungsleitung
zwischen dem Zwischenspeicher und dem Druckhalteventil quasi selbsttätig einstellen,
so kann des Tankentlüftungsventil
nur in solchen Betriebzuständen
(insbesondere der Brennkraftmaschine) geöffnet werden, in denen das
Auftreten eines solchen Druckgefälles
gewährleistet
ist. Insbesondere jedoch kann bei einem Entlüftungssystem für einen
Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, dessen vom Kraftstofftank ausgehende
Entlüftungsleitung über ein
Druckhalteventil zu einem insbesondere als Aktivkohlefilter ausgebildeten
Zwischenspeicher für
flüchtige
Kraftstoffbestandteile führt,
von dem aus eine Spülleitung über ein
sog. Tankentlüftungsventil
zu einer vorzugsweise als Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs fungierenden
Brennkraftmaschine oder dgl. führt,
in welcher die zwischengespeicherten Kraftstoffbestandteile verbrannt
werden können,
das ansteuerbare Tankentlüftungsventil
solchermaßen
geöffnet
werden, dass in der Entlüftungsleitung
zwischen dem Zwischenspeicher und dem mechanisch arbeitenden Druckhalteventil
ein Druckgefälle
entsteht, welches das Druckhalteventil zumindest für eine gewisse
Zeitspanne zumindest geringfügig
geöffnet
hält. Hierfür kann das
Tankentlüftungsventil
entweder einen entsprechend variablen Öffnungsquerschnitt aufweisen oder
(bevorzugt) mit einem entsprechenden Tastverhältnis angesteuert werden, derart,
dass sich integral betrachtet ein Öffnungsquerschnitt einstellt,
der das gewünschte
Druckgefälle
entstehen lässt.
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Mit
der bzw. den vorgeschlagenen Maßnahme(n)
ist somit ein grundsätzlich
vorteilhaftes Tanksystem mit sog. Druckhaltefunktion insbesondere beim
Betanken realisierbar, welches sich bei in Betrieb genommener Brennkraftmaschine
und somit beim Spülen
des Zwischenspeichers nahezu wie ein bisheriges Tanksystem ohne
Druckhaltefunktion verhält
und sich dementsprechend einfach und zuverlässig im Hinblick auf die Verbrennung
der flüchtigen Kraftstoffbestandteile
auslegen und betreiben lässt, 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.