DE102007018663A1

DE102007018663A1 - Tank system for motor vehicle, has pressure-cap including inner area connected with inner area of another cap by throttled fluid line that allows limited allowable throughput of fluid, where latter cap is rinsed with fluid

Info

Publication number: DE102007018663A1
Application number: DE102007018663A
Authority: DE
Inventors: Gregor Fischer; Johann Dr. Schnagl; Johannes Hettig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-10-23

Abstract

The system has a cap that is rinsed with a fluid to remove components of a gaseous fuel that is transferred through pipelines. The components are produced by leakage of the fuel from the pipelines. Valves provided in the pipelines or sensors attached to the pipelines are arranged within a pressure-cap that is designed for resisting high pressure. The pressure-cap has an inner area connected with an inner area of the cap by a throttled fluid line that allows limited allowable throughput of the fluid.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tanksystem eines Kraftfahrzeugs mit außerhalb des Tanks gekapselt angeordneten Leitungen, die aufgrund von Anschlüssen an oder für andere Elemente potentielle Leckagestellen aufweisen, wobei die nicht für das Halten von Überdruck ausgelegte Kapsel mit einem Fluid durchspülbar ist, um sich darin aufgrund von Leckagen befindende Bestandteile des im Tanksystem gespeicherten und durch die Leitungen weitergeleiteten gasförmigen Kraftstoffs in die Umgebung abzuführen. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die EP 1 414 663 B1 verwiesen.The invention relates to a tank system of a motor vehicle with ducts arranged outside the tank, which have potential leaks due to connections to or for other elements, wherein the capsule not designed for holding overpressure can be flushed with a fluid in order to leak therein to dissipate constituents stored in the tank system and forwarded through the lines of gaseous fuel into the environment. The technical environment is for example on the EP 1 414 663 B1 directed.

Systeme zur Versorgung von Verbrauchern mit brennbaren und/oder giftigen Gasen, beispielsweise mit Wasserstoff, werden so aufgebaut, dass Systemteile, bei denen nicht auszuschließen ist, dass Leckagen auftreten und gleichzeitig die Gefahr besteht, dass diese Leckagemengen zu Schäden führen, doppelwandig ausgeführt werden, d. h. dass beispielsweise Verschraubungen in Leitungsverbindungen so ummantelt und somit doppelwandig ausgeführt werden, dass Leckagen in der Ummantelung, die auch als Kapselung bezeichnet werden kann, aufgefangen sowie gezielt abgeleitet und auch detektiert werden können. Bei einem Tanksystem eines Kraftfahrzeugs werden die gasführenden Elemente, nämlich Leitungen mit Leitungsverbindungen und daran angeschlossene Ventile oder Sensoren oder dgl. daher innerhalb einer Kapsel (= „Doppelwand") angeordnet.systems to supply consumers with flammable and / or toxic Gases, for example with hydrogen, are built up so that system parts, which can not be excluded that leaks occur and at the same time there is a risk that these leakage quantities too Cause damage, double-walled be, d. H. that, for example, glands in cable connections coated and thus double-walled, that leaks in the sheath, which is also referred to as encapsulation can be collected, targeted and also detected can. In a tank system of a motor vehicle the gas-conducting elements, namely lines with Line connections and connected valves or sensors or the like, therefore within a capsule (= "double wall") arranged.

Diese übliche Kapselung, d. h. die sog. „einfache Doppelwand" ist belüftet, so dass mittels Durchspülen der Kapsel mit einem geeigneten Fluid das sich in der Kapsel (= „einfache Doppelwand") ansammelnde Leckage-Gas gezielt in die Umgebung abgeführt werden kann, vgl. hierzu bspw. die eingangs genannte Schrift. Diese Vorgehensweise ist jedoch nur solange nicht zu beanstanden, als es sich um eine geringe Menge von Leckage-Gasen handelt, d. h. die gezielte bzw. gerichtete Abfuhr von Leckage-Gasen in die Umgebung sollte nur zugelassen werden, solange es sich zeitlich betrachtet um eine sehr geringe Menge handelt. Fallen jedoch in dieser Kapselung aufgrund von Leckagen bspw. an Ventilen oder Sensoren größere Gas-Mengen an, so steigt der Druck innerhalb dieser Doppeilandigkeit über den spezifizierten Wert an und es wird auch diese Doppelwandigkeit bzw. Kapsel undicht, so dass die Kapselung ihre eigentliche Aufgabe, nämlich eine gezielte, d. h. gerichtete und ggf. auch dosierte Abführung von Leckage-Gas, nicht mehr wahrnehmen kann.This usual Encapsulation, d. H. the so-called "simple double wall" is ventilated, so that by flushing the capsule with a suitable Fluid in the capsule (= "simple double wall") accumulating leakage gas discharged selectively into the environment can be, cf. For this example. The above-mentioned document. These However, the procedure is not objectionable as long as it is a small amount of leakage gases, d. H. the targeted or directed removal of leakage gases into the environment should only be allowed, as long as it is timely is a very small amount. However, fall in this encapsulation due to leaks eg. Valves or sensors larger Gas quantities, the pressure within this Doppeilandigkeit increases over the specified value and it also becomes this double walledness or capsule leaking, so that the encapsulation their real task, namely a targeted, d. H. directed and possibly also dosed Discharge of leakage gas, can no longer perceive.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.A Remedy for this problem to show, is an object of the present invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein Kraftfahrzeug-Tanksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass potentiellen Leckstellen in den Leitungen, die zum Tank hin nicht absperrbar sind, wie insbesondere in den Leitungen vorgesehene Ventile oder an die Leitungen angeschlossene Sensoren, innerhalb einer zum Halten von Überdruck ausgelegten sog. Druck-Kapsel angeordnet sind, deren Innenraum mit dem Innenraum der durchspülbaren Kapsel über eine gedrosselte Fluidleitung, die lediglich einen begrenzten zulässigen Durchsatz erlaubt, verbunden ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The Solution of this problem is for a motor vehicle tank system according to the preamble of claim 1, characterized in that potential leaks in the pipes that can not be shut off towards the tank are, in particular in the lines provided valves or sensors connected to the lines, within one to hold overpressure designed so-called pressure capsule are arranged, whose interior with the interior of the flushable capsule via a throttled fluid line, which only a limited allowable throughput allowed, connected. Advantageous developments are content the dependent claims.

Zumindest die wesentlichen, vorzugsweise sämtliche potentiellen Leckagestellen im Sinne der vorliegenden Erfindung, die zum Tankvolumen hin nicht absperrbar sind, sollen somit vorzugsweise räumlich zusammengefasst in einer sog. druckfesten Doppelwandigkeit angeordnet werden, d. h. in einer hier sog. Druck-Kapsel und somit Innerhalb einer Kapselung, die einem gewissen Überdruck nennenswerter Größe standhalten kann. Potentielle Leckagestellen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind durch Anschlüsse oder Kupplungen an die oder in den Leitungen für andere Elemente definiert, weiterhin durch diese anderen Elemente selbst, bei denen es sich insbesondere um eingeschraubte Ventile und Sensoren, aber auch um Sensoren mit dünnen Membranen handeln kann, und die im Betrieb gefährdet sind, undicht zu werden.At least the essential, preferably all potential leaks in the sense of the present invention, which does not correspond to the tank volume can be shut off, thus preferably summarized spatially be arranged in a so-called. Pressure-resistant double walled, d. H. in a so-called pressure capsule and thus within an encapsulation, the one overpressure of considerable size can withstand. Potential leaks in the sense of the present Invention are by connections or couplings to the or in the lines defined for other elements, continue through these other elements themselves, which are in particular around screwed valves and sensors, but also with sensors thin membranes, and are at risk in operation, to be leaking.

Potentielle Leckagestellen im Sinne der vorliegenden Erfindung hingegen, die mittels Ventilen (oder dgl.) zum Tank hin absperrbar sind, müssen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht in einer vorgeschlagenen Druck-Kapsel (= „druckfeste Doppelwand") angeordnet werden, da im Falle einer erkannten Leckage – dies ist bei üblicher Anordnung dieser Leckagestellen in der sog. durchspülbaren Kapsel in dem Fachmann bekannter Weise mittels eines geeigneten Sensors möglich – diese Leckagestelle(n) abgesperrt werden kann oder können, d. h. durch ein Absperrventil, welches im Sinne der vorliegenden Erfindung in der sog. Druck-Kapsel angeordnet ist, vom Tank getrennt werden kann oder können.potential Leakage sites according to the present invention, however, the by means of valves (or the like.) Can be shut off to the tank not in one according to the present invention proposed pressure capsule (= "pressure-resistant double wall") be arranged, since in the case of a detected leakage - this is in the usual arrangement of these leaks in the so-called. Purgeable capsule in the art known manner by means of a suitable sensor possible - this Leakage point (s) can be shut off or can, d. H. by a shut-off valve, which in the context of the present invention is arranged in the so-called pressure capsule to be separated from the tank can or can.

Mit einer Anordnung der genannten, nicht zum Tank hin absperrbaren potentiellen Leckagestellen in der Druck-Kapsel ist gewährleistet, dass bei tatsächlichem Auftreten einer Leckage das aus einer Leitung oder aus einem an diese angeschlossenen Element austretende Kraftstoff-Gas zunächst in der Druck-Kapsel gesammelt und in dieser zunächst gehalten wird. Danach kann das in der Druck-Kapsel (= „druckfeste Doppelwand") gesammelte Leckage-Gas in die andere, durchspülbare Kapsel (= „einfache Doppel wand") übertreten, und zwar durch eine geeignet gedrosselte Fluidleitung, die lediglich einen begrenzten und dabei zulässigen Durchsatz erlaubt, d. h. die durchgesetzte Gasmenge je Zeiteinheit ist auf einen zulässigen Grenzwert limitiert. Aus der durchspülbaren Kapsel wird das Leckage-Gas in bekannter Weise gezielt in die Umgebung abgeführt, jedoch zeitlich bezogen nur in einer solchen Menge, die gefahrlos zulässig ist und die bspw. in der Größenordnung von 200 Gramm je Stunde liegen kann. Im wesentlichen im Hinblick auf diese besagte Mengen-Beschränkung ist die Drossel in der die Druck-Kapsel mit der spülbaren Kapsel verbindende Fluidleitung ausgelegt. Bei der Auslegung dieser Drossel zu berücksichtigen sind jedoch weitere mögliche Undichtigkeitsstellen der Druck-Kapsel, so bspw. Kabeldurchführungen in deren Wänden.With an arrangement of said, not shut-off to the tank potential leakage points in the pressure capsule ensures that when a leak actually occurs from a line or from an element connected to this element fuel gas is first collected in the pressure capsule and is held in this first. Thereafter, in the pressure capsule (= "pressure-resistant double wall") collected leakage gas in the other, flushable capsule (= "simple double wall") to pass, through a suitably throttled fluid line, which only a limited and permissible Throughput allowed, ie the amount of gas passed per unit of time is limited to a permissible limit. From the flushable capsule, the leakage gas is deliberately discharged in a known manner into the environment, but related in time only in such an amount that is safely allowed and may, for example, on the order of 200 grams per hour. Substantially in view of said quantity restriction, the throttle is designed in the fluid conduit connecting the pressure capsule to the flushable capsule. In the design of this throttle, however, to take into account other possible leak points of the pressure capsule, so for example. Cable glands in the walls.

Mit dieser Maßnahme ist somit sichergestellt, dass bislang nicht absperrbare Leckage-Mengen zunächst aufgefangen werden, nämlich in der vorgeschlagenen Druck-Kapsel, und dass diese Leckagen-Mengen unabhängig von ihrer Größe gezielt und in zulässiger Weise wieder abgegeben werden, d. h. es wird sichergestellt, dass in die übliche sog. normale Doppelwandigkeit, die durch die hier sog. spülbare Kapsel gebildet ist, nur die maximal zulässige Menge (bezogen auf eine Zeiteinheit) von Leckage-Gas in die Umgebung abgegeben kann, wobei die Dichtigkeit dieser normalen Doppelwandigkeit wegen nicht ausreichender Druckfestigkeit nicht gefährdet ist. Dabei kann bei einem totalem Versagen einer gefährdeten Leckagestelle keine größere als die zulässige Menge von in den Leitungen geführtem Kraftstoff bzw. Gas an die Umgebung abgegeben werden. Dies ist insbesondere beim Abstellen des Kraftfahrzeugs in einer Garage von Bedeutung. Vorzugsweise ist dabei in der durchspülbaren Kapsel ein Überwachungssensor zum Erkennen von sich darin befindenden Kraftstoff-Bestandteilen vorgesehen, so dass Leckagen somit erfasst und weitergemeldet werden können.With This measure is thus ensured that so far unclosable leakage quantities are initially collected namely in the proposed pressure capsule, and that these Leakage quantities regardless of their size be returned in a targeted and permissible manner, d. H. it is ensured that in the usual so-called normal Doppelwandigkeit, by the so-called. Flushable capsule is formed, only the maximum permissible quantity (relative on a unit of time) of leakage gas into the environment can, with the tightness of this normal double-walled because not sufficient compressive strength is not compromised. there Can in case of a total failure of a vulnerable leak no greater than the allowable amount of in the lines led fuel or gas to the Environment are delivered. This is especially when parking of the motor vehicle in a garage. Preferably while in the flushable capsule a monitoring sensor for detecting fuel constituents therein provided so that leaks can thus be detected and reported.

Weiterhin wird für ein erfindungsgemäßes Tanksystem, das ein in einer Sicherheitsleitung angeordnetes Sicherheitsventil aufweist, über das Kraftstoff aus den Leitungen oder dem aus Tank bei Auftreten eines entsprechenden Fehlers letztlich in die Umgebung abgeleitet werden kann, vorgeschlagen, dass in der Sicherheitsleitung dem Sicherheitsventil eine dem Fachmann grundsätzlich bekannte Berstscheibe in Reihe geschaltet ist und dass zwischen dem Sicherheitsventil und der Berstscheibe ein Abzweig von der Sicherheitsleitung vorgesehen ist, der entweder in der genannten Druck-Kapsel mündet oder über eine gedrosselte Fluidleitung, die lediglich ein begrenzten zulässigen Durchsatz erlaubt, in der durchspülbaren Kapsel mündet. Dies stellt eine wirkungsvolle Maßnahme gegen das Auftreten eines Funktionsfehlers im besagten Sicherheitsventil, der bspw. ein Federbruch sein kann, dar. Während es im üblichen Stand der Technik in einem solchen Fall zu einem größeren Austritt von Kraftstoff-Gas kommen kann, den es bei einem in einer Garage abgestellten Fahrzeug jedoch zu vermeiden gilt, wird mit dem vorliegenden Vorschlag nicht nur eine Redundanz durch die Reihenschaltung von Sicherheitsventil und Berstscheibe erzielt, sondern es wird unter Nutzung der hier (ebenfalls) vorgeschlagenen Druck-Kapsel oder zumindest unter Nutzung des von dieser genutzten Prinzips der gedrosselten Überleitung von Gas in die durchspülbare Kapsel eine gezielte, d. h. sowohl gerichtete als auch mengenmäßig gedrosselte Abfuhr von Kraftstoff-Gas in die Umgebung erreicht. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sowohl möglich ist, die Berstscheibe quasi stromauf des Sicherheitsventils vorzusehen, als auch die Berstscheibe quasi stromab des Sicherheitsventils in der Sicherheitsleitung anzuordnen. Stets zweigt jedoch zwischen Berstscheibe und Sicherheitsventil der genannte Abzweig von der Sicherheitsleitung ab, der direkt oder indirekt letztlich in der durchspübaren Kapsel (= „einfache Doppelwand") mündet.Farther is for a tank system according to the invention, the one arranged in a safety line safety valve has, via the fuel from the lines or the from tank when a corresponding error finally occurs in the environment can be derived, suggested that in the Safety line the safety valve a specialist in principle known rupture disk is connected in series and that between the Safety valve and rupture disc a branch from the safety line is provided, which opens either in said pressure capsule or over a throttled fluid line which has only a limited allowable Throughput allowed, opens in the flushable capsule. This is an effective measure against the occurrence a malfunction in said safety valve, the bspw. may be a spring break. While in the usual Prior art in such a case to a larger one Outlet of fuel gas can come at one in one Garage parked vehicle, however, is to avoid being with the present proposal not only a redundancy through the series connection achieved by safety valve and rupture disc, but it will using the (also) proposed pressure capsule or at least using the principle of the throttled transfer of gas into the flushable Capsule a targeted, d. H. both directed and in quantity Reduced discharge of fuel gas into the environment is achieved. It should be noted that it is possible is to provide the rupture disk virtually upstream of the safety valve, as well as the rupture disk virtually downstream of the safety valve in to arrange the safety line. Always branches between Rupture disc and safety valve said branch of the Security line, the direct or indirect ultimately in the durchspübaren capsule (= "simple double wall") empties.

Vorteilhafterweise kann über diesen genannten Abzweig auch getestet werden, ob das Sicherheitsventil öffnet oder undicht ist. Dies kann im Service des Kraftfahrzeugs erfolgen analog den bekannten Dichtigkeitstests von Benzin-Tanks. Im übrigen können auch die Druck-Kapsel und die durchspülbare Kapsel, d. h. die hier auch sog. einfache Doppelwandigkeit sowie die hier sog. druckfeste Doppelwandigkeit im Service mittels einer Pumpe auf Dichtigkeit überprüft werden. Hierfür sind selbstverständlich zusätzliche Bauteile, wie Leitungen, eine Pumpe, Ventile, Drucksensoren sowie eine geeignete Ansteuerlogik erforderlich.advantageously, can also be tested via this named branch, whether the safety valve opens or leaks. This can be done in the service of the motor vehicle analogous to the known Leak testing of gasoline tanks. Otherwise you can also the pressure capsule and the flushable capsule, d. H. here also called simple double walledness and the so-called. pressure-resistant double walled in service by means of a pump for leaks become. Of course, there are additional ones for this Components such as pipes, a pump, valves, pressure sensors as well a suitable control logic is required.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die vorgeschlagenen Maßnahmen, sowohl was Leckagen, die in die einfache Doppelwand bzw. durchspülbare Kapsel geleitet werden, als auch Leckagen im Sicherheitsventil betrifft, eine überwachte Redundanz vorgeschlagen wird. Dies führt grundsätzlich dazu, dass in diesem Bereich die negativen Auswirkungen eines funktionalen Fehlers deutlich eingeschränkt werden. Nur das gleichzeitige Auftreten mehrerer Fehler kann weiterhin erhebliche negative Auswirkungen haben. Mit den vorgeschlagenen Maßnahmen wird somit die Zuverlässigkeit des Systems zur Vermeidung eines Austritts von kritischen Mengen von gasförmigem Kraftstoff erheblich erhöht. Damit können die Zuverlässigkeitsanforderungen an die einzelnen Komponenten des redundanten Systems reduziert werden. Vorteilhafterweise können Überwachungen implementiert werden, mit denen relevante Fehler erkannt werden. Dadurch verringert sich die Zeit, in der der jeweilige Fehler unentdeckt bleibt, 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.In summary It should be noted that the proposed measures, both what leaks in the simple double wall or flushable Capsule, as well as leaks in the safety valve, a monitored redundancy is proposed. this leads to in principle, that in this area the negative effects of a functional error are significantly restricted. Only the simultaneous occurrence of multiple errors can still be significant have negative effects. With the proposed measures Thus, the reliability of the system is avoided leakage of critical amounts of gaseous fuel significantly increased. This allows the reliability requirements be reduced to the individual components of the redundant system. Advantageously, monitors can be implemented are used to detect relevant errors. This reduces the time in which the respective error remains undetected, while still It should be noted that quite a lot of details deviating from the above explanations, without departing from the content of the claims.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1414663 B1 [0001]

Claims

Tank system of a motor vehicle with encapsulated outside the tank arranged lines, which have potential leaks due to connections to or for other elements, wherein the not designed for holding over pressure capsule is flushed with a fluid to be in there due to leaks constituents of the Stored tank system and discharged through the lines of gaseous fuel into the environment, characterized in that the tank can not be shut off potential leakage points in the lines, such as in particular provided in the lines valves or sensors connected to the lines, within a hold overpressure designed so-called pressure capsule are arranged, whose interior is connected to the interior of the flushable capsule via a throttled fluid line, which allows only a limited allowable throughput.

Tank system according to claim 1, with one in a safety line arranged safety valve, over the fuel off the pipes or the tank when a corresponding fault occurs can be derived in the environment, characterized that in the safety line the safety valve a rupture disk is connected in series and that between the safety valve and the rupture disc provided a branch from the safety line is either in the pressure capsule or over a throttled fluid line, which has only a limited permissible Throughput allowed, opens in the flushable capsule.

Tank system according to claim 1 or 2 with a monitoring sensor for detecting itself in the flushable capsule Fuel ingredients.