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Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Zwischenspeichern von aus einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs über eine Entlüftungsleitung entweichenden Kraftstoffdämpfen mit zumindest zwei funktional voneinander getrennten Kraftstoffdampf-Speichern, insbesondere Aktivkohlefiltern, die mittels eines in einer Spülluftleitung geführten Spülluftstroms entladbar sind und von denen zumindest einem zur Beschleunigung des Entladens eine Heizvorrichtung zugeordnet ist. Zum Stand der Technik wird neben den bei heutigen Serien-Kraftfahrzeugen eingesetzten Tankentlüftungsanlagen auf die
DE 36 09 976 C2 sowie auf die
EP 0 431 101 B1 verwiesen.
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Die Tankentlüftungs-Problematik an von Brennkraftmaschinen angetriebenen Kraftfahrzeugen ist dem Fachmann bekannt. Bekanntlich werden die in einem mehr oder weniger befüllten Kraftstofftank verdunstenden Kraftstoffbestandteile zur Vermeidung von Überdruck im Tank aus diesem abgeführt und gelangen in einen Zwischenspeicher bzw. Kraftstoffdampf-Speicher in Form eines sog. Aktivkohlefilters, wodurch dieser beladen wird. Aus diesem Speicher heraus werden diese verdunsteten Kraftstoffbestandteile bei Vorliegen geeigneter Randbedingungen der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt, was als Spülen oder Entladen des Speichers/Aktivkohlefilters bezeichnet wird. Auf diese Weise wird auch bei einem abgestellten Fahrzeug jegliche Belastung der Umwelt mit verdunsteden Kraftstoffbestandteilen vermieden. Ferner können auch beim Befüllen des Kraftstofftanks mit frischem Kraftstoff die noch im Tank befindlichen Gase über den Kraftstoffdampf-Speicher/Aktivkohlefilter abgeführt und dabei die darin enthaltenen gasförmigen Kraftstoffbestandteile im Speicher/Aktivkohlefilter zwischengespeichert werden.
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An Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, die alleinig von einer Brennkraftmaschine angetrieben werden, kann der Aktivkohlefilter relativ einfach geeignet dimensioniert bzw. ausgelegt werden, derart, dass praktisch unter keinen Umständen eine größere Menge von Kraftstoffdämpfen anfällt bzw. aus dem Tank abgeführt werden muss, als der Aktivkohlefilter zu speichern in der Lage ist. Dies ist insbesondere auch deshalb möglich, weil der Aktivkohlefilter im Anschluss an eine Beladung desselben immer wieder ausreichend entladen und somit für eine künftige Neu-Beladung vorbereitet werden kann, indem ein Spülluftstrom durch diesen hindurch der Brennkraftmaschine zugeführt wird, in welcher dann die hiermit aus dem Aktivkohlefilter abgeführten Kraftstoffbestandteile verbrannt werden können.
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Problematischer ist jedoch die Auslegung eines Tankentlüftungssystems bzw. einer hierin enthaltenen Anlage zum Zwischenspeichern von aus dem Tank abgeführten bzw. entweichenden Kraftstoffdämpfen an einem sog. Hybridfahrzeug, welches alternativ zu einer Brennkraftmaschine auch von einem Elektromotor oder dgl. angetrieben werden kann, welcher die hierfür benötigte Energie aus einem Akkumulator oder anderweitig bezieht, derart, dass die Brennkraftmaschine dann still gesetzt ist. Mit still gesetzter Brennkraftmaschine kann der Aktivkohlefilter bzw. der Kraftstoffdampf-Speicher offensichtlich nicht gespült werden, so dass durchaus Betriebszustände auftreten können, in denen zwar eine Speicherung von Kraftstoffdämpfen im Aktivkohlefilter erforderlich wäre, in denen dieser jedoch keine weiteren Kraftstoffbestandteile mehr aufnehmen kann, da dieser zuvor nicht ausreichend entladen werden konnte. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Problematik keineswegs auf Hybridfahrzeuge begrenzt ist; vielmehr kann auch an nur von einer Brennkraftmaschine oder dergleichen angetriebenen Kraftfahrzeugen der Fall eintreten, dass aufgrund einer zu geringen Menge von Spülluft keine ausreichende Entladung des Aktivkohlefilters (oder dgl.) möglich ist.
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Als Abhilfe dieses Problems wurde bereits vorgeschlagen, den Aktivkohlefilter bzw. Kraftstoffdampf-Speicher im Verlauf des Entladens bzw. Spülens zu beheizen, so dass bei gleicher Spülluftmenge eine größere Menge von Kraftstoffbestandteilen vom Aktivkohlefilter an den Spülluftstrom abgegeben wird, als dies ohne Beheizung des Aktivkohlefilters der Fall ist. Die eingangs erstgenannte
DE 36 09 976 C2 beschreibt eine entsprechende Einrichtung zur Speicherung bzw. Rückgewinnung von Kraftstoffdämpfen an Verbrennungskraftmaschinen, während in der eingangs zweitgenannten
EP 0 431 101 B1 eine Tank-Entlüftungsvorrichtung mit zwei seriell angeordneten Kraftstoffdampf-Filtern beschrieben ist, die mittels einer einen Kraftstoffübertritt infolge Diffusion hindernden Verbindung miteinander verbunden sind. Ein erstes volumen-kleineres Filter ist nahe des Tanks angeordnet und im Hinblick auf eine verbesserte Entladung/Spülung beheizbar, während ein zweites stromab des ersten Filters vorgesehenes Filter ein größeres Volumen besitzt. Mit dieser bekannten Tank-Entlüftungsvorrichtung kann ein sog. „On-Board-Refueling-Test” erfolgreich absolviert werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass insbesondere in Fällen, in denen nur relativ geringe Mengen von Spülluft zur Verfügung stehen und somit das Entladen des Kraftstoffdampf-Speichers unter Beheizung des Kraftstoffdampf-Speichers/Aktivkohlefilters erfolgt, im Anschluss an eine solche Entladung bzw. Spülung die neuerlich dem Kraftstoffdampf-Speicher zugeführten Kraftstoffdämpfe nur sehr eingeschränkt gespeichert werden können. Ursächlich hierfür dürfte mit größter Wahrscheinlichkeit die noch im Kraftstoffdampf-Speicher befindliche Restwärme sein, die ein Zurückhalten von gasförmigen Kraftstoffbestandteilen behindert bzw. erschwert. Die
JP-H05-223 020 A ,
DE 100 35 125 A1 und
US 2006/0 065 253 A1 zeigen vorbekannte Vorrichtungen.
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Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird erzielt durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß sind – wie bspw. aus der genannten
EP 0 431 101 B1 grundsätzlich bereits bekannt ist – zumindest zwei Kraftstoffdampf-Speicher bzw. Aktivkohlefilter (oder dgl.) vorgesehen, die funktional voneinander getrennt sind, d. h. die innerhalb einer gewissen Betriebsphase des Gesamtsystems unterschiedliche Funktionen übernehmen können, dabei jedoch nicht zwangsweise unterschiedliche Funktionen übernehmen müssen. Vorgeschlagen ist nun, dass jeder dieser zwei oder mehreren Kraftstoffdampf-Speicher individuell mit der Entlüftungsleitung (des Kraftstofftanks) verbunden werden kann. Sind also bspw. (bzw. vorzugsweise) zwei individuell mit der Entlüftungsleitung verbindbare Aktivkohlefilter vorgesehen, so kann dann, wenn der erste dieser Filter/Speicher unter Einwirkung der besagten Heizvorrichtung gespült und entladen wurde und im Anschluss hieran noch Restwärme beinhaltet, d. h. noch relativ heiß ist, der zweite kalte Aktivkohlefilter mit der Entlüftungsleitung verbunden werden, in welchem dann aufgrund von dessen geringerer Temperatur die aus dem Kraftstofftank abgeführten Kraftstoffdämpfe bestmöglich absorbiert bzw. zwischengespeichert werden können. Selbstverständlich ist dieses Prinzip auch auf mehrere, d. h. mehr als zwei nebeneinander vorgesehene und dabei individuell mit der Entlüftungsleitung verbindbare Kraftstoffdampf-Speicher übertragbar. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn von den mehreren funktional voneinander getrennten Kraftstoffdampf-Speichern auch jeder individuell, d. h. der eine oder ein oder der andere(r) Kraftstoffdampf-Speicher wahlweise gespült werden kann bzw. mit einer Spülluftleitung verbindbar ist. Vorzugsweise von einer elektronischen Steuereinheit gesteuert können dann die einzelnen Kraftstoffdampf-Speicher insbesondere durch geeignete Schaltung von Ventilen, die in der Entlüftungsleitung bzw. Spülluftleitung, welche insbesondere auch einen vom Kraftstoffdampf-Speicher zur Brennkraftmaschine oder dgl. führenden Leitungsabschnitt umfasst, geeignet angeordnet sind, individuell entweder mit Kraftstoffdämpfen aus dem Tank beladen werden oder gespült, d. h. entladen werden. Wie eingangs erläutert erfolgt letzteres, indem einer bzw. der im Kraftfahrzeug vorgesehenen Brennkraftmaschine der Spülluftstrom aus dem Kraftstoffdampf-Speicher zur Verbrennung zugeführt wird. Somit kann also im zeitlichen Anschluss an eine Betriebsphase der Brennkraftmaschine, während derer einer der Kraftstoffdampf-Speicher unter Betrieb und Einwirkung der Heizvorrichtung entladen wurde, bei dann still gesetzter Brennkraftmaschine der oder ein andere(r) Kraftstoffdampfspeicher mit der Entlüftungsleitung des Kraftstofftanks verbunden werden oder verbunden sein, wobei der letztgenannte Kraftstoffdampf-Speicher kälter als der in diesem Satz erstgenannte Kraftstoffdampf-Speicher ist und somit gegenüber diesem erstgenannten erheblich besser bzw. effektiver Kraftstoffdämpfe zwischenspeichern kann.
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Insbesondere kann eine solche erfindungsgemäße Anlage zum Zwischenspeichern von Kraftstoffdämpfen in einem sog. Hybridfahrzeug vorgesehen sein, welches wahlweise von einer aus dem Kraftstofftank versorgten Brennkraftmaschine oder von einem Elektromotor antreibbar ist. Nach Abstellen der Brennkraftmaschine mit vorhergehendem Entladen eines der Aktivkohlefilter unter Einwirkung der Heizvorrichtung kann mit Aktiveren des elektrischen Antriebs der zweite bzw. andere Aktivkohlefilter, der resultierend aus einem früheren Entladevorgang noch im wesentlichen unbeladen und dabei kälter als der erste bzw. erstgenannte Aktivkohlefilter ist, mit der Tank-Entlüftungsleitung verbunden werden.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung kann zumindest für einen der Kraftstoffdampf-Speicher die in diesem gespeicherte Menge von Kraftstoffbestandteilen ermittelt werden und von einer elektronischen Steuereinheit, welche die Kraftstoffdampf-Speicher mit der Entlüftungsleitung oder mit der Spülluftleitung verbindet, im Hinblick auf diese Verbindungs-Schaltung geeignet berücksichtigt werden. Was die Ermittlung der Beladung eines Aktivkohlefilters (oder dgl.), d. h. der darin gespeicherten Menge von Kraftstoffbestandteilen betrifft, so wird hierzu lediglich beispielshalber auf die
DE 41 20 279 C2 oder auf die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung
DE 10 2008 003 893 A1 der Anmelderin der vorliegenden Erfindung verwiesen. Ist nun in einer erfindungsgemäßen Anlage der Beladungszustand eines oder aller Kraftstoffdampf-Speicher(s) bekannt, so kann unter Berücksichtigung des jeweiligen Beladungszustands die jeweilige Verbindung eines der Kraftstoffdampf-Speicher entweder mit der Entlüftungsleitung oder der Spülluftleitung optimal geschaltet werden. Insbesondere kann sofort dann, wenn ein gespültes Aktivkohlefilter als entladen erkannt wird und weiterhin Spülluft zur Verfügung steht, das andere oder zweite Aktivkohlefilter gespült, d. h. mit der Spülluftleitung verbunden werden. Hergestellt bzw. angesteuert werden diese Verbindungen dabei vorzugsweise von einer elektronischen Steuereinheit durch Schaltung geeignet angeordneter Ventile unter Berücksichtigung weiterer Randbedingungen, so insbesondere der Tatsache, ob überhaupt ein Spülluftstrom zur Verfügung steht, welcher der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt werden kann.
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Grundsätzlich ist es möglich, die mehreren funktional voneinander getrennten Kraftstoffdampf-Speicher gleichartig zu gestalten, so dass ohne Berücksichtigung von deren Gestaltung quasi beliebig zwischen diesen Speichern umgeschaltet werden kann. Wenn also jedem der wahlweise an die Entlüftungsleitung anschließbaren und vorzugsweise im wesentlichen volumengleichen Kraftstoffdampf-Speicher eine Heizvorrichtung zur Beschleunigung des Entladens zugeordnet ist, so ist es grundsätzlich egal, welcher der Speicher beispielsweise in einem vorgegebenen Testzyklus zuerst beladen und daraufhin entladen wird, wonach der andere noch unbeladene Speicher beladen, d. h. an die Tank-Entlüftungsleitung angeschlossen werden kann. Alternativ können (mit verringertem Bauaufwand) jedoch auch nur zwei Kraftstoffdampf-Speicher mit unterschiedlichen Speichervolumina vorgesehen sein, wobei nur dem Kraftstoffdampf-Speicher mit dem größeren Speichervolumen eine Heizvorrichtung zur Beschleunigung des Entladens zugeordnet ist. Beispielsweise bzw. vorzugsweise an einem Hybridfahrzeug mit Antrieb wahlweise durch eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor ist mit einer derartigen Gestaltung in den meisten möglichen Betriebszuständen der größere der beiden Speicher/Aktivkohlefilter an die Entlüftungsleitung angeschlossen und es wird im wesentlichen nur – wie weiter oben bereits geschildert wurde – nach Abstellen der Brennkraftmaschine mit vorhergehendem Entladen des größeren Aktivkohlefilters unter Einwirkung der Heizvorrichtung und Aktiveren des elektrischen Antriebs des Hybrid-Fahrzeugs der zweite kleinere Aktivkohlefilter, der resultierend aus einem früheren Entladevorgang noch im wesentlichen unbeladen und dabei kälter als der erste Aktivkohlefilter ist, mit der Tank-Entlüftungsleitung verbunden.
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Es kann bspw. analog der eingangs bereits genannten
DE 36 09 976 C2 die Heizvorrichtung zur Beschleunigung eines Entladevorgangs des Aktivkohlefilters/Kraftstoffdampf-Speichers im wesentlichen innerhalb des Gehäuses des Filters/Speichers vorgesehen sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Heizvorrichtung in einem zu den Kraftstoffdampf-Speichern führenden Abschnitt der Spülluftleitung vorzusehen ist, welche sich stromab dieser Heizvorrichtung zu den einzelnen Kraftstoffdampf-Speichern verzweigt, so dass nur eine Heizvorrichtung für die mehreren Kraftstoffdampf-Speicher benötigt wird.
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Die beigefügte Prinzipskizze veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist mit der Bezugsziffer 1 ein erster Kraftstoffdampf-Speicher und mit der Bezugsziffer 2 ist ein zweiter Kraftstoffdampf-Speicher bezeichnet, die hier beide in einem gemeinsamen Gehäuse, jedoch funktional sowie durch eine Trennwand vollständig voneinander getrennt angeordnet und einem nicht gezeigten Kraftstofftank eines von einer ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Dabei ist der zweite Kraftstoffdampf-Speicher 2 mittels einer elektrischen Heizvorrichtung 2.2 beheizbar.
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Über eine Umgebungsluft-Leitung 1.1 steht der erste Kraftstoffdampf-Speicher 1 bzw. der Innenraum des diesen aufnehmenden Gehäuse-Abschnitts mit der Umgebung in Verbindung und über eine Umgebungsluft-Leitung 2.1 steht der zweite Kraftstoffdampf-Speicher 2 bzw. der Innenraum des diesen aufnehmenden Gehäuse-Abschnitts mit der Umgebung in Verbindung.
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Vorhanden ist ferner eine vom nicht dargestellten Kraftstofftank abzweigende Tank-Entlüftungsleitung 3, die sich in einer Weiche 5.2 in einen ersten im ersten Kraftstoffdampf-Speicher 1 bzw. im Innenraum des diesen aufnehmenden Gehäuse-Abschnitts mündenden Leitungszweig sowie in einen zweiten im zweiten Kraftstoffdampf-Speicher 2 bzw. im Innenraum des diesen aufnehmenden Gehäuse-Abschnitts mündenden Leitungszweig verzweigt. In dieser Weiche 5.2 ist eine Umschaltklappe vorgesehen, die in der figürlich dargestellten Position den ersten Kraftstoffdampf-Speicher 1 mit der Tank-Entlüftungsleitung 3 verbindet, während in der anderen Position dieser Umschaltklappe der zweite Kraftstoffdampf-Speicher 2 mit der Tank-Entlüftungsleitung 3 verbunden ist. Grundsätzlich möglich ist auch eine Zwischenposition dieser Umschaltklappe, in welcher beide Kraftstoffdampf-Speicher mit der Tank-Entlüftungsleitung 3 verbunden sind.
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Vorgesehen ist weiterhin eine sog. Spülluftleitung 4, über die der erste Kraftstoffdampf-Speicher 1 und/oder der zweite Kraftstoffdampf-Speicher 2 bzw. der Innenraum des den jeweiligen Kraftstoffdampf-Speicher 1, 2 aufnehmenden Gehäuse-Abschnitts mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbunden werden kann, durch welchen der Brennkraftmaschine zumindest Verbrennungsluft oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Verbrennung zugeführt wird. Auch diese Spülluftleitung 4 verzweigt sich in zwei zu den einzelnen Kraftstoffdampf-Speichern 1, 2 führende Leitungszweige, in jedem dieser ein Ventil a bzw. b vorgesehen ist. Ist wie figürlich dargestellt das Ventil a geschlossen und das Ventil b geöffnet, so kann insbesondere dann, wenn sich wie figürlich dargestellt gleichzeitig die Klappe in der Weiche 5.2 in der Position B befindet, der zweite Kraftstoffdampf-Speicher 2 gespült werden, indem über die Umgebungsluft-Leitung 2.1 Frischluft angesaugt und durch den zweiten Kraftstoffdampf-Speicher 2 hindurch über die Spülluftleitung 4 der Brennkraftmaschine zusammen mit den aus dem Kraftstoffdampf-Speicher 2 abgeführten Kraftstoffbestandteilen zur Verbrennung zugeführt wird. Ist hingegen das Ventil b geschlossen und das Ventil a geöffnet, so kann insbesondere dann, wenn sich gleichzeitig die Klappe in der Weiche 5.2 in der Position A befindet, der erste Kraftstoffdampf-Speicher 1 gespült werden, indem über die Umgebungsluft-Leitung 1.1 Frischluft angesaugt und durch den ersten Kraftstoffdampf-Speicher 1 hindurch über die Spülluftleitung 4 der Brennkraftmaschine zusammen mit den aus dem Kraftstoffdampf-Speicher 1 abgeführten Kraftstoffbestandteilen zur Verbrennung zugeführt wird. Nochmals auf die Beladung des jeweiligen Kraftstoffdampf-Speichers 1, 2 zurückkommend, bei welcher dieser mit der Tank-Entlüftungsleitung 3 verbunden ist, so werden hierbei die durch den jeweiligen Kraftstoffdampf-Speicher 1 bzw. 2 von Kraftstoff-Bestandteilen gereinigten Gase durch die jeweilige Umgebungsluft-Leitung 1.1 bzw. 2.1 in die Umgebung abgeführt, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Abwandlungen von obigen Erläuterungen möglich sind, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
