DE102008026155A1

DE102008026155A1 - Betriebsverfahren für die Heizvorrichtung eines Aktivkohlefilters

Info

Publication number: DE102008026155A1
Application number: DE102008026155A
Authority: DE
Inventors: Daniel Lee Wee Yu; Juergen Thaeder; Sebastian Nörtemann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für die Heizvorrichtung eines Aktivkohlefilters, in welchem aus Kraftstoffdämpfen eines Fahrzeug-Kraftstofftanks adsorbierte Kraftstoffbestandteile gespeichert werden und aus welchem diese Kraftstoffbestandteile mittels eines Spülluftstromes desorbiert und abgeführt werden können, wobei zur Steigerung der Desorptionsrate die direkt oder indirekt, vorzugsweise über den Spülluftstrom, auf das Aktivkohlefilter einwirkende Heizvorrichtung mit veränderbarer Heizleistung betrieben werden kann und die Heizleistung vom Beladungsgrad des Aktivkohlefilters abhängig ist. So kann bei sehr hohem Beladungsgrad und bei sehr niedrigem Beladungsgrad des Aktivkohlefilters keine Beheizung erfolgen und es kann ausgehend von einem höheren Beladungsgrad die Heizleistung mit abnehmendem Beladungsgrad verringert werden. Zusätzlich kann die Heizleistung von der ursprünglichen Temperatur und/oder von der Größe des Spülluftstromes abhängig sein. Es ist sinnvoll, die Heizvorrichtung nicht zu betreiben, wenn aufgrund eines hohe Abwärme in der Umgebung des Kraftstofftanks erzeugenden Fahrzustandes des Kraftfahrzeuges mit starker Kraftstoffverdunstung gerechnet werden muss. Auch kann die Heizvorrichtung im Falle geringer zur Verfügung stehender elektrischer Batteriespannung oder im Falle eines Unfalls oder im Falle eines erkennbar beabsichtigten Tankvorganges nicht betrieben werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für die Heizvorrichtung eines Aktivkohlefilters, in welchem aus Kraftstoffdämpfen eines Fahrzeug-Kraftstofftanks adsorbierte Kraftstoffbestandteile gespeichert werden und aus welchem diese Kraftstoffbestandteile mittels eines Spülluftstromes desorbiert und abgeführt werden können, wobei zur Steigerung der Desorptionsrate die direkt oder indirekt, vorzugsweise über den Spülluftstrom, auf das Aktivkohlefilter einwirkende Heizvorrichtung mit veränderbarer Heizleistung betrieben werden kann. Zum Stand der Technik wird auf die DE 103 17 583 A1 (= US 6,772,740 ) verwiesen und unter dem Begriff „Aktivkohlefilter” wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, die ein Gehäuse umfasst, in dem ein geeignetes Adsorptionsmittel für in gasförmigen Zustand oder als Dampf durch dieses Gehäuse hindurchgeleitete Kraftstoffbestandteile enthalten ist.
Bei den bislang in Serie befindlichen Kraftfahrzeugen mit einem Tankentlüftungssystem, welches ein Aktivkohlefilter zur Zwischenspeicherung von verdunstenden Kraftstoffbestandteilen aufweist – diese Technologie ist dem Fachmann hinreichend bekannt – kann das Aktivkohlefilter mittels eines einfachen Spülluftstromes gespült (und somit desorbiert) werden, welcher dann der als Antriebsaggregat fungierenden Brennkraftmaschine des Fahrzeugs zur Verbrennung zugeführt wird. Aufgrund sich abzeichnender verschärfter Randbedingungen kann jedoch ein einfacher Spülluftstrom zur Erzielung einer ausreichenden Desorptionsrate, d. h. zur Gewährleistung eines ausreichenden „Frei-Spülens” des Aktivkohlefilters nicht mehr genügen; vielmehr kann es erforderlich sein, das Aktivkohlefilter in Verbin dung mit einem Spülvorgang zu beheizen, da durch die damit verbundene Erwärmung die zuvor adsorbierten Kraftstoffbestandteile in verstärktem Maße an den Spülluftstrom abgegeben werden. Dabei kann diese Beheizung des Aktivkohlefilters entweder direkt erfolgen, indem eine geeignete, vorzugsweise elektrische Heizvorrichtung im Aktivkohlefilter selbst angeordnet ist, oder es kann diese Beheizung quasi indirekt erfolgen, indem der Spülluftstrom erwärmt wird.
In der eingangs genannten DE 103 17 583 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von verdampftem Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor mit einem beheizbaren Aktivkohlefilter beschrieben. Dabei ist beschrieben, dass die Heizvorrichtung nur dann betrieben werden sollte, wenn ein Spülluftstrom durch das Aktivkohlefilter geführt wird. Auch ist beschrieben, dass die Heizleistung der Heizvorrichtung variiert werden kann, um unterschiedliche Konzentrationen von Kraftstoffbestandteilen im Spülluftstrom zu erhalten. Weiterhin ist in dieser Schrift beschrieben, dass die Funktionsfähigkeit der Heizvorrichtung anhand der unterschiedlichen Konzentrationen von Kraftstoffbestandteilen im Spülluftstrom bei betriebener bzw. bei nicht betriebener Heizvorrichtung überprüft werden kann.
Hiermit soll nun eine weitere Verbesserung hinsichtlich des Betriebs einer Heizvorrichtung eines Aktivkohlefilters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung vom Beladungsgrad des Aktivkohlefilters abhängig ist. Insbesondere kann bei sehr hohem Beladungsgrad und bei sehr niedrigem Beladungsgrad des Aktivkohlefilters keine Beheizung erfolgen und/oder es kann ausgehend von einem höheren Beladungsgrad die Heizleistung mit abnehmendem Beladungsgrad verringert werden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der weiteren Unteransprüche.
Vorgeschlagen wird somit, die Heizvorrichtung möglichst effizient zu betreiben, d. h. es soll im weitesten Sinne ein möglichst hoher Wirkungsgrad der Heizvorrichtung erreicht werden. Wenn also die Wirkung einer aktiven Heizvorrichtung auf den Spülvorgang des Aktivkohlefilters sehr gering ist, sollte die Heizvorrichtung im Hinblick auf eine Energieersparnis nicht betrieben werden. Ein solcher Zustand liegt vor, wenn das Aktivkohlefilter sehr stark (hoch) bzw. extrem beladen ist und praktisch keine weiteren Kraftstoffbestandteile mehr adsorbieren kann. Dann ist bereits ein einfacher, nicht erwärmter Spülluftstrom in der Lage, in ausreichendem Umfang Kraftstoffbestandteile im bzw. aus dem Aktivkohlefilter zu desorbieren. Ein solcher Zustand liegt aber auch dann vor, wenn das Aktivkohlefilter sehr gering (niedrig) bzw. minimal beladen ist, da es unter dieser Randbedingung praktisch nicht erforderlich oder möglich ist, das Aktivkohlefilter vollständig zu entladen.
Weiterhin wird im Hinblick auf eine Effizienzoptimierung vorgeschlagen, die Beheizung bzw. Heizleistung mit abnehmendem Beladungsgrad des Aktivkohlefilters zu reduzieren. Ist also das Aktivkohlefilter stärker beladen, d. h. ist im Aktivkohlefilter eine relativ große Menge von Kraftstoffbestandteilen adsorbiert, so erfolgt (mit Ausnahme des im vorhergehenden Absatz geschilderten Falles der extrem hohen Beladung des Aktivkohlefilters) eine stärkere (direkte oder indirekte) Beheizung des Aktivkohlefilters als dann, wenn dieses geringer beladen ist, d. h. als wenn im Aktivkohlefilter eine relativ geringe Menge von Kraftstoffbestandteilen adsorbiert ist. Es kann somit mit Ausnahme des zuvor erläuterten Zustands der extrem hohen Beladung des Aktivkohlefilters durchaus eine im wesentlichen proportionale Abhängigkeit zwischen der in das Aktivkohlefilter eingebrachten Heizleistung (der Heizvorrichtung) und dem Beladungsgrad des Aktivkohlefilters hergestellt werden. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass dem Fachmann verschiedene Verfahren zur Ermittlung des Beladungsgrades eines Aktivkohlefilters bekannt sind. Beispielshalber kann hierzu auf die DE 44 20 307 C1 oder auf die DE 41 20 279 C2 oder auf die US 6,237,575 B1 verwiesen werden. Somit kann anhand des geeignet erkannten Beladungsgrades des Aktivkohlefilters durch eine geeignet programmierte elektronische Steuereinheit die Heizleistung einer die Desorption dieses Aktivkohlefilters unterstützenden Heizvorrichtung entsprechend gesteuert oder geregelt werden.
Weiterhin wurde erkannt, dass bei Durchleiten eines betragsmäßig großen, intensiven Spülluftstromes durch das Aktivkohlefilter dieses intensiver zu temperieren ist als bei Durchleiten eines kleineren, geringeren Spülluftstromes. Folglich kann die Heizleistung zusätzlich von der Größe des Spülluftstromes (= Intensität; gemessen als Volumen pro Zeiteinheit) abhängig gemacht werden, derart, dass bei geringerem Spülluftstrom eine geringere Heizleistung bereitgestellt wird als bei größerem Spülluftstrom. Weiterhin wird eine Abhängigkeit der Heizleistung von der Temperatur des noch nicht beheizten „ursprünglichen” Spülluftstromes und somit von der Umgebungstemperatur vorgeschlagen. In diesem Sinne kann bei höheren Umgebungstemperaturen (bzw. Temperatur des noch nicht beheizten Spülluftstromes) eine geringere Heizleistung angefordert werden als bei niedrigeren Umgebungstemperaturen (bzw. Temperatur des noch nicht beheizten „ursprünglichen” Spülluftstromes), da die „innere Wärmeenergie” der zur Spülung verwendeten Luft im erstgenannten Fall höher ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, die Heizvorrichtung dann, wenn im Fahrzeug keine ausreichend große elektrische Energiemenge bzw. im elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs keine ausreichende elektrische Spannung („Batteriespannung”) zur Verfügung steht, nicht oder zumindest nur mit deutlich verringerter Kapazität zu betreiben. Ferner sollte die Heizvorrichtung im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs aus Sicherheitsgründen abgeschaltet werden.
Auch bei Durchführung eines Tankvorgangs, d. h. wenn der Kraftstofftank des Fahrzeugs befüllt wird, sollte keine Beheizung des Aktivkohlefilters erfolgen, da während eines Tankvorgangs ein hohes Adsorptionsvermögen des Aktivkohlefilters gefordert ist. Üblicherweise ist eine Beheizung des Aktivkohlefilters an den Betrieb der Fahrzeug-Brennkraftmaschine gekoppelt, da nur dann eine sinnvolle Spülung des Aktivkohlefilters durchgeführt werden kann und üblicherweise wird diese Brennkraftmaschine bei einem Tankvorgang stillgesetzt, so dass bereits aus diesem Grunde keine Beheizung des Aktivkohlefilters erfolgt. Es kann jedoch günstig sein, bereits im Falle eines sich abzeichnenden Tankvorganges und somit bei noch laufender Brennkraftmaschine eine Beheizung des Aktivkohlefilters zu unterbinden, damit sich dieses bis zum Beginn des Tankvorganges abkühlen kann. Ein sich abzeichnender bzw. erkennbar beabsichtigter Tankvorgang kann dabei anhand verschiedener Kriterien festgestellt werden, wozu nur beispielshalber auf die DE 10 2005 016 006 A1 sowie auf die nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 10 2007 001 545 und DE 10 2007 030 523 verwiesen wird.
Schließlich kann in einer weiter oben bereits genannten und die Heizvorrichtung ansteuernden elektronischen Steuereinheit vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung (auch) dann nicht betrieben wird, wenn aufgrund eines hohe Abwärme in der Umgebung des Kraftstofftanks erzeugenden Fahrzustandes des Kraftfahrzeuges – insbesondere resultierend aus hohen Abgastemperaturen – mit starker Kraftstoffverdunstung aus dem Kraftstofftank gerechnet werden muss, so dass es erforderlich sein kann, höhere Mengen von verdunsteten Kraftstoffbestandteilen im Aktivkohlefilter zwischenzuspeichern. Selbstverständlich können darüber hinaus weitere Randbedingungen berücksichtigt werden, wie überhaupt eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10317583 A1 [0001, 0003]
- US 6772740 [0001]
- DE 4420307 C1 [0007]
- DE 4120279 C2 [0007]
- US 6237575 B1 [0007]
- DE 102005016006 A1 [0010]
- DE 102007001545 [0010]
- DE 102007030523 [0010]

Claims

Betriebsverfahren für die Heizvorrichtung eines Aktivkohlefilters, in welchem aus Kraftstoffdämpfen eines Fahrzeug-Kraftstofftanks adsorbierte Kraftstoffbestandteile gespeichert werden und aus welchem diese Kraftstoffbestandteile mittels eines Spülluftstromes desorbiert und abgeführt werden können, wobei zur Steigerung der Desorptionsrate die direkt oder indirekt, vorzugsweise über den Spülluftstrom, auf das Aktivkohlefilter einwirkende Heizvorrichtung mit veränderbarer Heizleistung betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung vom Beladungsgrad des Aktivkohlefilters abhängig ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei sehr hohem Beladungsgrad und bei sehr niedrigem Beladungsgrad des Aktivkohlefilters keine Beheizung erfolgt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem höheren Beladungsgrad die Heizleistung mit abnehmendem Beladungsgrad verringert wird.
Betriebsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung zusätzlich von der ursprünglichen Temperatur des Spülluftstromes und/oder von der Größe (= Intensität) des Spülluftstromes abhängig ist.
Betriebsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung nicht betrieben wird, wenn aufgrund eines hohe Abwärme in der Umgebung des Kraftstofftanks erzeugenden Fahrzustandes des Kraftfahrzeuges mit starker Kraftstoffverdunstung gerechnet werden muss.
Betriebsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung im Falle geringer zur Verfügung stehender elektrischer Batteriespannung oder im Falle eines Unfalls oder im Falle eines erkennbar beabsichtigten Tankvorganges nicht betrieben wird.