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Die
Erfindung betrifft eine Entlüftungseinrichtung für
einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs nach dem
Oberbegriff des ersten und/oder des zweiten Anspruchs.
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Es
ist bereits bekannt, einen Kraftfahrzeugkraftstofftank mit einer
Entlüftungseinrichtung zu versehen, die aus einer Betankungsentlüftungsleitung und
einer Betriebsentlüftungsleitung besteht. Dabei sind Betankungs-
und Betriebsentlüftungsleitung über ein gemeinsames
Mehrwegventil zu einem Kraftstoffdampfauffangbehälter geführt.
Das Mehrwegventil wird durch Einführen einer Zapfpistole
in den Einfüllstutzen von einer Betriebsstellung, in welcher
die Betriebsentlüftungsleitung geöffnet und die Betankungsentlüftungsleitung
geschlossen ist, in eine Betankungsstellung, in welcher die Betankungsentlüftungsleitung
geöffnet und die Betriebsentlüftungsleitung geschlossen
ist, umgeschaltet.
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Die
EP 0 882 617 A2 beschreibt
unter anderem eine solche Entlüftungseinrichtung, bei der
das Mehrwegventil in der Verbindung zwischen Kraftstofftank und
Aktivkohlebehälter eingebaut ist.
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Die
US 5,697,348 beschreibt
ein Kraftstoffdampf-Management-System mit zwei Aktivkohlebehältern,
die durch eine Ventileinrichtung beim Beladen in Serie zur besseren
Absorption und beim Spülen parallel zur widerstandsärmeren
Desorption geschaltet werden.
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Bisher
sind Aktivkohlefilter bei ORVR Betankungssystemen, die die beim
Betanken auftretenden Kraftstoffdämpfe im Fahrzeug aufnehmen,
in einem relativ großen Aktivkohlebehälter untergebracht.
Die Masse der Kraftstoffdämpfe, die beim Betanken entsteht
und damit im Aktivkohlefilter aufge nommen werden muss, liegt bei
etwa 1,2 bis 1,5 Gramm pro betanktem Liter. Daraus ergibt sich ein
Aktivkohlefiltervolumen von 2 bis 3,5 Liter.
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Dieses
große Aktivkohlefiltervolumen ist beim Spülvorgang
in einem begrenzten Fahrzyklus nicht einfach leer zu spülen,
da dazu sehr viel Spülluft nötig ist. Zusätzlich
soll der Aktivkohlefilter noch die Betriebsentlüftungsemissionen,
zum Beispiel durch Kraftstofferwärmung bei in der Sonne
abgestelltem Kraftfahrzeug, aufnehmen. Bei Hybridfahrzeugen wird
dieses Problem aufgrund der durch die elektrischen Fahranteile weiter
reduzierten Spülluft noch größer.
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Zur
Lösung dieses Problems beschreibt eine noch nicht veröffentlichte
Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2008 016
079.2 eine Entlüftungseinrichtung, bei der eine Ventileinrichtung
in die Verbindung zwischen Kraftstofftank und zwei Aktivkohlebehältern
eingebaut ist. Die Verwendung von 2 separaten Aktivkohlefilterbehältern, ein
Betankungsaktivkohlefilterbehälter (ORVR-AKF), der nur
die Betankungsemissionen aufnehmen soll und ein Betriebsaktivkohlefilterbehälter
(Diurnal-AKF), der für die sonstigen Betriebsbedingungen zuständig
ist, hat den Vorteil, dass der Spülvorgang durch die Ventileinrichtung
besser gesteuert werden kann. Die Leitung vom Tank zu den Aktivkohlefilterbehältern
wird über die Ventileinrichtung je nach Betriebszustand,
Betankung oder keine Betankung, mit dem jeweiligen für
diesen Betriebszustand zuständigen Aktivkohlefilterbehälter
verbunden. Der Spülbetrieb findet dann entweder über
zwei separate Spülluftleitungen, für jeden Aktivkohlefilterbehälter
eine, und ein Tankentlüftungsventil statt oder durch einen Wechsel
der Spülluftpfade in der Ventileinrichtung über
eine Spülluftleitung, wobei die Ventileinrichtung als Umschaltventil
zwischen den Aktivkohlefilterbehältern dient.
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Das
Aufteilen der Betankungsemissionen und der Betriebsemissionen des
Kraftstoffbehälters auf zwei Aktivkohlebehälter
hat den Vorteil, dass für diese, steuerbar über
die Ventileinrichtung, verschiedene Spülstrategien vorgesehen
werden können. Zum Beispiel ist folgende Spülstrategie über
zwei separate Spülluftleitungen und ein Tankentlüftungsventil
oder über eine Spülluftleitung, ein Umschaltventil und
ein Tankentlüftungsventil vorteilhaft:
Bei Normalbetrieb,
das heißt, bei Betrieb des Verbrennungsmotors ohne vorherigen
Tankvorgang, wird primär der Kraftstoffdampfauffangbehälter,
also der Aktivkohlefilterbehälter, diese Bezeichnungen sind
hier gleichbedeutend, für Betriebsemissionen regeneriert.
Der Kraftstoffdampfauffangbehälter für die Betankungsentlüftung
wird nur gelegentlich auf eventuelle Beladung, erkennbar über
Lambda Abweichung, geprüft. Durch diese Prüfung
kann ein defektes Umschaltventil erkannt werden. Der Spülbetrieb
des Kraftstoffdampfauffangbehälters für Betankungsentlüftung
erfolgt nach einer Tankerkennung. Wurde der Kraftstofftank befüllt,
dann wird primär der Kraftstoffdampfauffangbehälter
für Betankungsentlüftung regeneriert und zwischendurch
der Kraftstoffdampfauffangbehälter für Betriebsentlüftung
auf Beladung geprüft.
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Sobald
dem Kraftstoffdampfauffangbehälter für Betankungsentlüftung
eine bestimmte Spülluftmenge zur Regeneration zugeführt
wurde, wird wieder auf Normalbetrieb umgeschaltet. Da insbesondere
bei hoher Beladung der Kraftstoffdampfauffangbehälter die
Spülrate reduziert werden muss, um einen ruhigen Leerlauf
des Verbrennungsmotors zu gewährleisten, wird ein stark
beladener Kraftstoffdampfauffangbehälter mit kurzen Spülzeitraten
gespült. Erst wenn die Beladung geringer wird, kann die
Spülrate oder die Spülzeit steigen. Wenn ein Kraftstoffdampfauffangbehälter
relativ leer und ein Kraftstoffdampfauffangbehälter relativ
voll ist, wird der volle Kraftstoffdampfauffangbehälter
mit geringer Spülrate bzw. Spülzeit und der relativ
leere mit hoher Spülrate bzw. Spülzeit gespült.
Dadurch werden die so genannten „bleeding emissions”,
die Restemissionen eines leer gespülten Kraftstoffdampfauffangbehälters durch
die Öffnung zur Atmosphäre hin, reduziert und die
gesamte Spülluftmenge des Systems steigt.
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Allerdings
ist der frischluftseitige Ausgang beider Kraftstoffdampfauffangbehälter
stets offen. Wenn beide Kraftstoffdampfauffangbehälter
beladen sind und anschließend vor allem der Betriebskraftstoffdampfauffangbehälter
gespült wird, kann es vorkommen, dass der Betankungskraftstoffdampfauffangbehälter
dann noch nahezu voll ist, was wiederum zu Emissionen in die Umgebung über
die Öffnung des Betankungskraftstoffdampfauffangbehälters
zur Atmosphäre hin führen kann. Dies ist nachteilig
für die Umwelt.
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Aufgabe
dieser Erfindung ist es, eine Entlüftungseinrichtung für
einen Kraftstoffbehälter bereitzustellen, die diesen Nachteil
nicht besitzt.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und/oder
2 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Nach
der Erfindung ist eine Entlüftungseinrichtung für
einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs mit mindestens
einer Entlüftungsleitung zur Betankungs- beziehungsweise
Betriebsentlüftung, die über wenigstens zwei Kraftstoffdampfauffangbehälter
geführt ist, wobei eine Ventileinrichtung die Entlüftungsleitung
des Kraftstoffbehälters zur Betriebsentlüftung über
einen ersten Kraftstoffdampfauffangbehälter und zur Betankungsentlüftung über einen
zweiten Kraftstoffdampfauffangbehälter führt, dadurch
gekennzeichnet, dass sich die Ventileinrichtung am Ausgang der Kraftstoffdampfauffangbehälter zur
Umgebung befindet, insbesondere zwischen den Kraftstoffdampfauffangbehältern
und einem Staubfilter.
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Alternativ
oder zusätzlich kann nach der Erfindung die Entlüftungseinrichtung
für einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs,
wenigstens eine Spülleitung zur Entleerung mindestens je
eines Kraftstoffdampfauffangbehälters der Betankungs- beziehungsweise
Betriebsentlüftung, aufweisen, wobei eine Ventileinrichtung
vorgesehen ist, die entweder den Kraftstoffdampfauffangbehälter
der Betankungsentlüftung oder den Kraftstoffdampfauffangbehälter der
Betriebsentlüftung zum Spülen über die
Spülleitung freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass sich
die Ventileinrichtung am Ausgang der Kraftstoffdampfauffangbehälter
zur Umgebung befindet, insbesondere zwischen den Kraftstoffdampfauffangbehältern und
einem Staubfilter.
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Wenn
die Ventileinrichtung am frischluftseitigen Ausgang der Kraftstoffdampfauffangbehälter sitzt,
kann diese den Kraftstoffdampfauffangbehälter, welcher
für den vorliegenden Betriebsfall (Betankung oder keine
Betankung) nicht zuständig ist, zur Umgebung hin abschließen.
Die anfallenden Emissionen werden dann immer den Weg des geringsten
Widerstandes wählen und nicht in die Umgebung emitieren.
Es ist sichergestellt, dass die Emissionen auch in den Kraftstoffdampfauffangbehälter
gelangen, der im vorliegenden Betriebsfall für diese zuständig
ist. Dabei können noch Ventile eingespart werden und gleichzeitig
wird sichergestellt, dass aus dem jeweils nicht zuständigen
Kraftstoffdampfauffangbehälter keine Emissionen austreten
können.
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Der
Wechsel zwischen den Spülpfaden kann direkt am, insbesondere
gemeinsamen, Gehäuse der Kraftstoffdampfauffangbehälter über
die Ventileinrichtung erfolgen. Dann ist es günstig, ein
Tankschutzventil in die Entlüftungsleitung einzufügen,
das verhindert, dass statt Spülluft das Gas aus dem Kraftfahrzeugtank
abgesaugt wird.
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Die
Ventileinrichtung kann aus einem Umschaltventil bestehen, das für
die Betankung wahlweise, mechanisch über die Stellung der
Tankklappe oder elektrisch über die Erkennung der Tankklappenposition,
angesteuert wird. Alternativ kann die Position des Tankdeckels oder
eine eingesteckte Zapfpistole erkannt werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sehen vor, dass
die Ventileinrichtung durch Öffnen des Tankdeckels oder
der Tankdeckelverkleidung oder durch Einführen der Tank-Zapfpistole
in den Einfüllstutzen zur Sperrung der Betriebsentlüftungsleitung
betätigt wird. Dabei kann die Betätigung mechanisch
erfolgen, insbesondere über einen Bowdenzug durch Öffnen
des Tankdeckels oder der Tankdeckelverkleidung oder durch Einführen
der Tank-Zapfpistole in den Einfüllstutzen. Vorteilhafterweise
kann die Ventileinrichtung dadurch an irgendeiner günstigen
Stelle platziert werden. Die Bowdenzugbetätigung ermöglicht
dies.
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Des
Weiteren ist sowohl beim Spülen der Kraftstoffdampfauffangbehälter,
als auch beim Entlüften des Kraftstoffbehälters,
der Ausgang des jeweils nicht durch die Ventileinrichtung zur Umgebung
geöffneten Kraftstoffdampfauffangbehälters, insbesondere
durch die Ventileinrichtung, insbesondere luftdicht, zu schließen.
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Von
besonderem Vorteil ist die Entlüftungseinrichtung bei ihrer
Verwendung in einem Hybridfahrzeug. Durch die Fahrtanteile mit nicht
verbrennungsmotorischem Antrieb ist hier die Menge der zur Verfügung
stehenden Spülluft weiter reduziert und im Fahrzeitanteil
eingeschränkt verfügbar, was über die beschriebene
Spülstrategie ausgeglichen werden kann.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibt
die nachfolgende Beschreibung mit der zugehörigen Zeichnung.
Die einzige Figur zeigt, als schematische Skizze gezeichnet, eine
erfindungsgemäße Entlüftungseinrichtung
für einen Kraftstoffbehälter mit drei möglichen
Betriebszuständen.
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Ein
Kraftstoffbehälter 1, eines nicht gezeichneten
Kraftfahrzeugs, ist mit einer Betankungs- und Betriebsentlüftungsleitung 2 mit
integriertem Tankschutzventil 7 bestückt, die
vom Kraftstoffbehälter 1 über jeweils
einen ersten und einen zweiten Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5 und
nachfolgend über ein Umschaltventil 3 und einen
Staubfilter 6 mit Leckdiagnose in die Atmosphäre
geführt ist. Das Umschaltventil 3 verbindet die
Betankungs- und Betriebsentlüftungsleitung 2 entweder über
den ersten Kraftstoffdampfauffangbehälter 4 zur
Betriebsentlüftung oder über den zweiten Kraftstoffdampfauffangbehälter 5 zur
Betankungsentlüftung mit der Umgebung, während
der jeweils andere Kraftstoffdampfauffangbehälter 5, 4 durch
das Umschaltventil 3 geschlossen gehalten wird.
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Zur
Entleerung der beiden Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5 ist
eine Spülleitung 8 vorgesehen, die jeden der beiden
Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5 über
ein Tankentlüftungsventil 11 mit dem Kraftfahrzeugmotor 12 verbindet.
Dabei verbindet das Umschaltventil 3 entweder den ersten
Kraftstoffdampfauffangbehälter 4 der Betriebsentlüftung
(gezeichneter Schaltzustand des Umschaltventils 3) oder
den zweiten Kraftstoffdampfauffangbehälter 5 der
Betankungsentlüftung (alternativer Schaltzustand des Umschaltventils 3)
mit der Umgebung und ermöglicht so das Einströmen
von Spülluft über den jeweiligen Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5,
hin zum Kraftfahrzeugmotor 12, während der jeweils
andere Kraftstoffdampfauffangbehälter 5, 4 durch
das Umschaltventil 3 zur Umgebung hin geschlossen gehalten
und somit auch nicht gespült wird.
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Beim
Betanken des Kraftfahrzeugs kann das Umschaltventil 3 auch
zum Beispiel durch das Öffnen einer nicht gezeichneten
Tankdeckelverkleidung zur Sperrung der zum ersten Kraftstoffdampfauffangbehälter 4 hin
führenden Betriebsentlüftungsleitung 9 und
zur Freigabe der zum zweiten Kraftstoffdampfauffangbehälter 5 hin
führenden Betankungsentlüftungsleitung 10, über
das Öffnen bzw. Schließen des jeweiligen Kraftstoffdampfauffangbe hälters 4, 5 zur Umgebung
hin, veranlasst werden. Genauso ist es möglich, das Umschaltventil 3 durch Öffnen
eines nicht gezeichneten Tankdeckels oder durch Einführen
einer nicht gezeichneten Tank-Zapfpistole in den Einfüllstutzen
zu betätigen. Dazu kann das Umschaltventil 3 über
einen nicht gezeichneten Bowdenzug mit der Tankdeckelverkleidung
verbunden sein.
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Der
Staubfilter 6, der an der Frischluftseite der Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5 angeschlossen
ist, kann mit einer Leckdiagnoseeinrichtung versehen sein. Außerdem
ist noch zu erwähnen, dass die Ventileinrichtung natürlich
auch aus mindestens zwei einzelnen Absperrventilen bestehen kann,
die im Gegensatz zum Umschaltventil 3 auch unabhängig
voneinander von einer Steuereinrichtung geöffnet und geschlossen
werden können.
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Die
Spülstrategie kann unterschiedlich ausgeführt
werden. Eine bevorzugte Art des Spülens verwendet zum Beispiel
eine separate Spülluftleitung 8 für jeden
Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5 und das
Tankentlüftungsventil 11. Bei Normalbetrieb wird primär
der erste Kraftstoffdampfauffangbehälter 4 regeneriert
und nur gelegentlich der zweite Kraftstoffdampfauffangbehälter 5 auf
eventuelle Beladung durch Ermittlung der Lambda Abweichung geprüft. Durch
diese Prüfung kann ein defektes Umschaltventil 3 erkannt
werden. Der Spülbetrieb des zweiten Kraftstoffdampfauffangbehälters 5 erfolgt
nach einer Nachtankerkennung. Dann wird primär der zweite Kraftstoffdampfauffangbehälter 5 regeneriert
und zwischendurch der erste Kraftstoffdampfauffangbehälter 4 auf
Beladung geprüft. Sobald der zweite Kraftstoffdampfauffangbehälter 5 eine
bestimmte Spülluftmenge zur Regeneration hatte, wird wieder auf
Normalbetrieb umgeschaltet. Da insbesondere bei hoher Beladung die
Spülrate reduziert werden muss, um einen ruhigen Leerlauf
zu haben, wird ein stark beladener Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5 relativ
wenig gespült. Erst wenn die Beladung geringer wird, kann
die Spülrate steigen. Wenn ein Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5 relativ
leer und ein Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5 voll
ist wird der volle Kraftstoffdampf auffangbehälter 4, 5 mit
geringer Spülrate und der relativ leere Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5 mit
hoher Spülrate gespült.
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Die
so genannten bleeding emissions, die Restemissionen eines leer gespülten
Kraftstoffdampfauffangbehälters 4, 5 werden
dadurch verhindert, dass das Umschaltventil 3 den Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5 zur
Umgebung hin sperrt, der gerade nicht gespült wird. Der
Wechsel zwischen den Spülpfaden erfolgt durch das Umschaltventil 3.
Für diesen Zweck ist das Tankschutzventil 7 eingefügt, das
verhindert, dass statt Spülluft aus dem jeweiligen Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, 5,
Gas aus dem Kraftfahrzeugtank 1 abgesaugt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0882617
A2 [0003]
- - US 5697348 [0004]