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Die
Erfindung betrifft ein Tanksystem mit Tankentlüftung, insbesondere
ein Tanksystem eines Kraftfahrzeugs, und Verfahren zum Betreiben
eines solchen Tanksystems.
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Beim
Betrieb von Kraftfahrzeugen, bei denen flüchtige Kraftstoffe
zum Betreiben ihrer Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, ist es
zukünftig erforderlich, die Verdunstungs- und die Betankungsemissionen
je nach den gegebenen Marktanforderungen und gesetzlichen Vorschriften
zuverlässig zu regeln.
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In
den USA wird zum Beispiel eine Trennung der Speicher für
die Betankungsemissionen und für die Verdunstungsemissionen
gefordert. Ein solches Tanksystem ist zum Beispiel in der
US 5,111,795 offenbart.
Bei diesem herkömmlichen Tanksystem mit Tankentlüftung
sind an dem Kraftstofftank zwei Entlüftungsleitungen für
die Betankungsemissionen bzw. die Verdunstungsemissionen vorgesehen,
die an einem Mehrwegeventil zusammengeführt werden, von dem
zwei weitere Leitungen zu einer ersten Speicheranordnung bzw. einer
zweiten Speicheranordnung zum Adsorbieren von Kohlenwasserstoffen
aus den flüchtigen Kraftstoffdämpfen führen.
Je nach Betriebssituation wird das Mehrwegeventil so gesteuert, dass
die Betankungsemissionen dem einen Speicher zugeleitet werden oder
die Verdunstungsemissionen dem anderen Speicher zugeleitet werden.
Beide Speicheranordnungen sind über getrennte Spülleitungen
mit einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbunden. Die
US 5,111,795 befasst sich
insbesondere mit der Ausgestaltung des Mehrwegeventils, spezielle
Spülstrategien der Speicheranordnungen und Regelstrategien
der Kraftstoffemissionen sind nicht beschrieben.
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Bei
modernen Technologien stehen häufig nur geringe Spülvolumina
für die Speicheranordnungen zur Verfügung. Zum
Beispiel stehen bei Kraftfahrzeugen mit einer Start/Stopp-Automatik
(SSA) insbesondere bei Stadtfahrten mit häufigen Motorabschaltungen
weniger mögliche Spülphasen zur Verfügung,
da die motorbetriebenen Leerlaufphasen entfallen oder zumindest
stark eingeschränkt sind. Spülphasen künstlich
durch erzwungene Leerlaufphasen der Brennkraftmaschine erzeugen,
entspricht jedoch nicht der Nutzererwartung und erhöht
den Kraftstoffverbrauch. Weitere Technologien mit geringerem Regeneriervermögen
der Speicheranordnungen sind zum Beispiel Brennkraftmaschinen mit Schichtladeverbrennungsprozessen
und Hybridfahrzeuge mit großen Anteilen rein elektrischen
Antriebs.
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Aus
diesem Grund wird versucht, möglichst wenige Kraftstoffemissionen
in den Speicheranordnungen einzulagern. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht
werden, dass in dem Kraftstofftank ein Überdruck aufgebaut
wird, der ein Entstehen und Entweichen der Kraftstoffdämpfe
verhindert. Bei Drücken im Bereich von etwa 300 mbar im
Tank können flüchtige Kraftstoffdämpfe
nahezu vollständig vermieden werden. Um diesen Überdrücken
Stand halten zu können, werden üblicherweise Drucktanks
aus Edelstahl eingesetzt.
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Ein
Drucktanksystem für ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb
ist zum Beispiel in der
DE 10 2007 036 112 A1 beschrieben.
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Es
besteht jedoch im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik prinzipiell der
Wunsch, möglichst einfache, leichtgewichtige und kostengünstige
Komponenten einzusetzen. Dies gilt natürlich auch für
den Kraftstofftank. Es besteht daher Bedarf an einem Tanksystem
der eingangs genannten Art mit zwei getrennten Speichern für
die Betankungs- und die Verdunstungsemissionen, das mit einem einfacheren Kraftstofftank
realisiert werden kann, der nur für geringere Überdrücke
ausgelegt ist.
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Aus
den Druckschriften
US
6,305,362 B1 und
US 2004/0194831 A1 sind jeweils Tanksysteme mit
Tankentlüftung bekannt, bei denen ein Druckabbau im Kraftstofftank
geregelt wird. In beiden Fällen enthält das Tanksystem
jedoch nur eine Speicheranordnung für die flüchtigen
Kraftstoffdämpfe, die entweder nur für die Betankungsemissionen
oder nur für die Verdunstungsemissionen vorgesehen ist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Tanksystem
mit Tankentlüftung zu schaffen, das zwei separate Speicher
für Verdunstungsemissionen und für Betankungsemissionen
aufweist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren
zum Betreiben eines Tanksystems mit Tankentlüftung, das
zwei separate Speicher für Verdunstungsemissionen und für
Betankungsemissionen aufweist, zu schaffen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt wird die genannte Aufgabe durch ein Tanksystem mit
Tankentlüftung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Tanksystems sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.
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Das
Tanksystem mit Tankentlüftung enthält einen Tank
zum Aufnehmen eines Kraftstoffes für eine Brennkraftmaschine;
einen ersten Speicher mit einem Speichermedium zum zumindest zeitweisen Binden
von Kraftstoffdämpfen; einen zweiten Speicher mit einem
Speichermedium zum zumindest zeitweisen Binden von Kraftstoffdämpfen;
eine den ersten Speicher mit dem Tank verbindende erste Tankentlüftungsleitung;
eine den zweiten Speicher mit dem Tank verbindende zweite Tankentlüftungsleitung;
eine den ersten Speicher mit einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine
verbindende erste Spülleitung; eine den zweiten Speicher
mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbindende zweite Spülleitung;
eine den ersten Speicher mit der Atmosphäre verbindende
erste Belüftungsleitung mit einem ersten Belüftungsventil;
eine den zweiten Speicher mit der Atmosphäre verbindende
zweite Belüftungsleitung mit einem zweiten Belüftungsventil;
und ein in der ersten Spülleitung und/oder der zweiten
Spülleitung angeordnetes Regenerierventil.
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In
dem Tanksystem der Erfindung sind ferner in der ersten Tankentlüftungsleitung
zum ersten Speicher ein erstes Tankabsperrventil und in der zweiten Tankentlüftungsleitung
zum zweiten Speicher ein zweites Tankabsperrventil angeordnet, wobei
das erste und das zweite Tankabsperrventil von einer Steuereinrichtung
unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Diese Steuereinrichtung
ist außerdem so ausgebildet, dass sie das erste Tankabsperrventil, das
zweite Tankabsperrventil, das erste Belüftungsventil, das
zweite Belüftungsventil und das Regenerierventil in einer
solchen Weise ansteuern kann, dass der Druck im Tank unterhalb eines
vorbestimmten Grenzwerts liegt und die Beladungsniveaus des ersten
und des zweiten Speichers unterhalb vorbestimmter Grenzwerte liegen.
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Das
Vorsehen der zwei unabhängig voneinander ansteuerbaren
Tankabsperrventile in den beiden Tankentlüftungsleitungen
zum ersten Speicher bzw. zweiten Speicher ermöglicht eine
Optimierung der Entlüftungsvorgänge des Tanks
und der Spülvorgänge des Speichers. Insbesondere
kann die Steuereinrichtung das Tanksystem in einer solchen Weise betreiben,
dass einerseits der Druck im Tank unterhalb eines vorbestimmten
Grenzwerts liegt, sodass in vorteilhafter Weise nicht notwendigerweise
ein Drucktank eingesetzt werden muss, und andererseits die Beladungsniveaus
der Speicher unterhalb vorbestimmter Grenzwerte bleiben, sodass
ein Durchbruch der Speicher mit den damit verbundenen negativen Folgen
wie Kraftstoffemissionen in die Atmosphäre und Geruchsbildung
vermieden werden kann. Mit anderen Worten kann das Tanksystem der
Erfindung mit einem einfach aufgebauten Kraftstofftank (z. B. Kunststofftank)
aufgebaut werden und bietet gleichzeitig einen sicheren Schutz der
Umgebung vor Kraftstoffemissionen.
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Das
erfindungsgemäße Tanksystem kommt in besonders
vorteilhafter Weise zum Einsatz, wenn eine Trennung der Speicher
für die Verdunstungsemissionen und die Betankungsemissionen
gefordert wird (wie zum Beispiel in den USA) und andererseits nur
geringe Spülvolumina für die Speicher zur Verfügung
stehen (wie zum Beispiel bei Hybridfahrzeugen und bei Fahrzeugen
mit Start/Stopp-Automatik).
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Unter
dem Begriff des „Speichers” werden im Rahmen dieser
Erfindung sowohl einzelne Speicherbehälter als auch Anordnungen
aus mehreren Speicherbehältern verstanden. Bei den Speichern handelt
es sich zum Beispiel um Aktivkohlebehälter.
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Gemäß einer
Ausführungsform des Tanksystems ist zudem ein Drucksensor
zum Erfassen eines Drucks in einem den Tank beinhaltenden Teilraum des
Tanksystems vorgesehen. Dieser Drucksensor ist mit der Steuereinrichtung
verbunden, sodass diese ihre Regelstrategien an die tatsächlichen
Druckverhältnisse im Tanksystem anpassen kann.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung kann der vorbestimmte Grenzwert
für den Druck im Tank in einem Bereich von etwa 50 mbar
bis etwa 150 mbar, vorzugsweise etwa 70 mbar bis etwa 125 mbar liegen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können das erste
und/oder das zweite Tankabsperrventil im stromlosen Zustand geschlossene Ventile
sein. Hierdurch können schleichende Kraftstoffemissionen
aus dem Tank in den ersten und/oder den zweiten Speicher, die möglicherweise
noch nicht ausreichend gespült worden sind, vermieden werden.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinrichtung
so ausgebildet sein, dass sie während eines Betankungsvorganges
des Tanks das erste Tankabsperrventil schließt und das
zweite Tankabsperrventil und das zweite Belüftungsventil öffnet. Mit
anderen Worten dient der zweite Speicher des Tanksystems zum Adsorbieren
der Betankungsemissionen (Onboard Refueling Vapor Recovery System, ORVR).
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Außerdem
kann die Steuereinrichtung so ausgebildet sein, dass sie zum Regenerieren
des zweiten Speichers das erste Tankabsperrventil, das erste Belüftungsventil
und das zweite Tankabsperrventil schließt und das zweite
Belüftungsventil und das Regenerierventil öffnet,
während die Brennkraftmaschine mit hoher Leistung arbeitet.
Wenn die Brennkraftmaschine mit hoher Leistung arbeitet, herrscht
in ihrem Ansaugtrakt ein starker Unterdruck, der wiederum ein großes
Spülvolumen durch den zweiten Speicher bewirkt. Auf diese
Weise kann gewährleistet werden, dass der zweite Speicher
für die Betankungsemissionen innerhalb kurzer Zeit regeneriert,
sobald die Brennkraftmaschine mit hoher Leistung arbeitet, und so
in jedem Fall bis zu einem nächsten Betankungsvorgang wieder
mit seiner ganzen Kapazität zur Verfügung steht.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinrichtung
so ausgebildet sein, dass sie zum Druckabbau im Tank das erste Tankabsperrventil
und das erste Belüftungsventil öffnet und das
zweite Tankabsperrventil und das Regenerierventil schließt.
Mit anderen Worten dient der erste Speicher des Tanksystems zum
Adsorbieren der Verdunstungsemissionen (Evaporative Emission, EVAP).
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Hierbei
kann die Steuereinrichtung vorzugsweise so ausgebildet sein, dass
sie den Druckabbau im Tank stufenweise, d. h. in mehreren Stufen
durchführt. Durch den stufenweisen Druckabbau werden die
Emissionseinlagerungen in den ersten Speicher begrenzt und können
bei Bedarf zwischen den mehreren Druckabbaustufen durch entsprechende
Spülvorgänge wieder vermindert werden. Die Steuereinrichtung
kann somit ein Gleichgewicht zwischen den Entlüftungsvorgängen
betreffend die Verdunstungsemissionen für den Druckabbau
im Tank und den Spülvorgängen zum Regenerieren
des ersten Speichers erreichen. Insbesondere kann erreicht werden,
dass ein Druckabbau im Tank nur erfolgt, wenn der erste Speicher
ausreichend regeneriert worden ist, bzw. das Spülen des
ersten Speichers so geregelt wird, dass ein Druckabbau im Tank bei
Bedarf jederzeit möglich ist.
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Weiter
kann die Steuereinrichtung so ausgebildet sein, dass sie zum Regenerieren
des ersten Speichers das erste Tankabsperrventil, das zweite Tankabsperrventil
und das zweite Belüftungsventil schließt und das
erste Belüftungsventil und das Regenerierventil öffnet,
während die Brennkraftmaschine arbeitet. Im Gegensatz zum
Spülvorgang des zweiten Speichers für die Betankungsemissionen
ist für einen Spülvorgang des ersten Speichers
für die Verdunstungsemissionen ein kleines Spülvolumen ausreichend,
sodass ein geringerer Unterdruck im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine
genügt, d. h. die Brennkraftmaschine auch nur mit geringer
Leistung arbeiten kann. Da in den ersten Speicher während
des stufenweisen Druckabbaus im Tank nur vergleichsweise geringe
Kraftstoffemissionsmengen eingetragen werden, genügen auch
kleinere Spülvolumina für die intermittierend
ausgeführten Spülvorgänge.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren
zum Betreiben eines Tanksystems mit Tankentlüftung mit
den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen
Ansprüche 11 bis 16 angegeben.
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Das
Verfahren zum Betreiben eines Tanksystem mit Tankentlüftung,
das einen Tank zum Aufnehmen eines Kraftstoffes für eine
Brennkraftmaschine, einen ersten Speicher mit einem Speichermedium
zum zumindest zeitweisen Binden von Kraftstoffdämpfen und
einen zweiten Speicher mit einem Speichermedium zum zumindest zeitweisen
Binden von Kraftstoffdämpfen aufweist, ist gemäß der
Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Entlüften von Kraftstoffdämpfen
aus dem Tank über den ersten Speicher (36) und
ein Entlüften von Kraftstoffdämpfen aus dem Tank über
den zweiten Speicher (40) unabhängig voneinander
gesteuert werden; und dass Entlüftungsvorgänge
des Tanks und Spülvorgänge des ersten und des
zweiten Speichers so gesteuert werden, dass der Druck im Tank unterhalb
eines vorbestimmten Grenzwerts liegt und die Beladungsniveaus des
ersten und des zweiten Speichers unterhalb vorbestimmter Grenzwerte
liegen.
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Die
mit diesem Verfahren erzielbaren Vorteile entsprechen den oben in
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Tanksystem
erläuterten.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung kann der vorbestimmte Grenzwert
für den Druck im Tank in einem Bereich von etwa 50 mbar
bis etwa 150 mbar, vorzugsweise etwa 70 mbar bis etwa 125 mbar liegen.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung kann während
eines Betankungsvorganges des Tanks der Tank zum Druckausgleich über
den zweiten Speicher entlüftet werden. Mit anderen Worten
dient der zweite Speicher zum Aufnehmen der Betankungsemissionen
(ORVR).
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Hierbei
kann ein Spülvorgang zum Regenerieren des zweiten Speichers
vorzugsweise durchgeführt werden, während die
Brennkraftmaschine mit hoher Leistung arbeitet.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung kann der Tank zum Druckabbau
im Tank über den ersten Speicher entlüftet werden.
Mit anderen Worten dient der erste Speicher dem Aufnehmen der Verdunstungsemissionen
(EVAP).
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Dabei
kann der Druckabbau im Tank bevorzugt stufenweise durchgeführt
werden.
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Ferner
kann ein Spülvorgang zum Regenerieren dieses ersten Speichers
durchgeführt werden, während die Brennkraftmaschine
arbeitet.
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Obige
sowie weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten,
nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen unter
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
Darin zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Tanksystems mit Tankentlüftung
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung eines Tanksystems mit Tankentlüftung
gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine
schematische Darstellung eines Tanksystems mit Tankentlüftung
gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Bezug
nehmend auf 1 werden nun zunächst
der Aufbau und die Funktionsweise eines ersten Tanksystems mit Tankentlüftung
am Beispiel eines Tanksystems für ein Kraftfahrzeug näher
erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung in
gleicher Weise auch bei Tanksystemen anderer Anwendungen einsetzbar
ist.
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Das
Tanksystem des Kraftfahrzeugs enthält einen Tank 10 zum
Aufnehmen eines flüchtigen Kraftstoffes (Benzin, Diesel,
etc.) 12. Der Kraftstoff 12 kann über
einen Einfüllstutzen 14 in den Tank 10 eingefüllt
werden, der mit einem Tankdeckel 16 verschließbar
ist. Ein Tankdeckelsensor (nicht dargestellt) erfasst, ob der Tankdeckel 16 geöffnet
oder geschlossen ist.
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Der
Kraftstoff 12 wird aus dem Tank 10 mittels einer
Kraftstoffpumpe 18 über eine Kraftstoffzufuhrleitung 20 wenigstens
einem Einspritzventil 22 zugeführt. Die Einspritzventile 22 münden
in bekannter Weise zum Beispiel stromab einer Drosselklappe 24 in
einen Ansaugtrakt 26 der Brennkraftmaschine 28.
Je nach Art der Brennkraftmaschine 28 können die
Einspritzventile 22 aber auch an anderer Stelle in den
Ansaugtrakt 26 oder direkt in die Brennkraftmaschine 28 münden.
Auch muss die Kraftstoffzufuhrleitung 20 den Kraftstoff 12 aus
dem Tank 10 nicht notwendigerweise einem Einspritzventil 22 zuführen.
Je nach Art der Brennkraftmaschine und nach Art des Kraftstoffes
sind hier ebenfalls andere Varianten und Anordnungen denkbar.
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Der
Tank 10 ist ferner mit einer Entlüftungshauptleitung 30 versehen,
durch welche die während eines Betankungsvorganges des
Tanks 10 oder während eines Normalbetriebs der
Brennkraftmaschine 28 entstehenden Kraftstoffdämpfe
aus dem Tank 10 abgeführt werden können.
Diese Entlüftungshauptleitung 30 verzweigt in
eine erste Entlüftungszweigleitung 32 und eine
zweite Entlüftungszweigleitung 34. Die Entlüftungshauptleitung 30 und
die erste Entlüftungszweigleitung 32 bilden die
erste Entlüftungsleitung der Erfindung, die Entlüftungshauptleitung 30 und
die zweite Entlüftungszweigleitung 34 bilden die zweite
Entlüftungsleitung der Erfindung.
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Die
erste Entlüftungsleitung 30, 32 führt
zu einem ersten Speicher 36, in dem die Kraftstoffdämpfe,
genauer die Kohlenwasserstoffe in den flüchtigen Kraftstoffdämpfen,
aus dem Tank 10 zumindest zeitweise gebunden werden. Der
erste Speicher 36 kann zum Beispiel als ein oder mehrere
Aktivkohlebehälter zum reversiblen Binden der flüchtigen
Kohlenwasserstoffe ausgestaltet sein. Dieser erste Speicher 36 dient
dem Aufnehmen der Verdunstungsemissionen des Kraftstoffes 12 während
des Betriebs der Brennkraftmaschine 28.
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In
der ersten Entlüftungszweigleitung 32 ist ein
erstes Tankabsperrventil 38 angeordnet. Dieses erste Tankabsperrventil 38 ist
vorzugsweise ein im stromlosen Zustand geschlossenes Ventil, sodass kein
schleichender Eintrag von Verdunstungsemissionen in den ersten Speicher 36 stattfinden
kann. Dies wäre insbesondere dann von Nachteil, wenn der
erste Speicher 36 keine Aufnahmekapazität mehr
besitzt und es deshalb zum Beispiel zu einem Durchbruch des oder
der Aktivkohlebehälter kommen könnte.
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Die
zweite Entlüftungsleitung 30, 34 führt
zu einem zweiten Speicher 40, in dem die Kraftstoffdämpfe
aus dem Tank 10 zumindest zeitweise gebunden werden. Der
zweite Speicher 40 kann ebenfalls zum Beispiel als ein
oder mehrere Aktivkohlebehälter zum reversiblen Binden
der flüchtigen Kohlenwasserstoffe ausgestaltet sein. Dieser
zweite Speicher 40 dient dem Aufnehmen der Betankungsemissionen
des Kraftstoffes 12 während eines Betankungsvorgangs
des Tanks 10 über den Einfüllstutzen 14.
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In
der zweiten Entlüftungszweigleitung 34 ist ein
zweites Tankabsperrventil 42 angeordnet. Dieses zweite
Tankabsperrventil 42 ist analog zum ersten Tankabsperrventil
vorzugsweise ebenfalls ein im stromlosen Zustand geschlossenes Ventil,
sodass kein schleichender Eintrag von Verdunstungsemissionen in
den zweiten Speicher 42 stattfinden kann.
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Der
erste Speicher 36 ist auf seiner stromabwärtigen
Seite über eine erste Spülzweigleitung 44 und
eine Spülhauptleitung 48 stromab der Drosselklappe 24 mit
dem Ansaugtrakt 26 der Brennkraftmaschine 28 verbunden.
In ähnlicher Weise ist der zweite Speicher 40 auf
seiner stromabwärtigen Seite über eine zweite
Spülzweigleitung 46 und die Spülhauptleitung 48 stromab
der Drosselklappe 24 mit dem Ansaugtrakt 26 der
Brennkraftmaschine 28 verbunden.
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In
bzw. an dieser Spülhauptleitung 48 ist ein Regenerierventil 50 angeordnet.
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Außerdem
ist der erste Speicher 36 über eine erste Belüftungsleitung 52 mit
der Atmosphäre verbunden. In bzw. an dieser ersten Belüftungsleitung 52 ist
ein erstes Belüftungsventil 54 vorgesehen.
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In ähnlicher
Weise ist der zweite Speicher 40
über eine zweite
Belüftungsleitung 56 mit der Atmosphäre
verbunden. In bzw. an dieser zweiten Belüftungsleitung 56 ist
ein zweites Belüftungsventil 58 vorgesehen.
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Außerdem
ist ein erster Drucksensor 60 an dem Tank 10 und/oder
der Entlüftungshauptleitung 30 angeordnet, um
einen Druck in einem Teilraum des Tanksystems, der den Tank 10 beinhaltet,
zu erfassen.
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Ein
zweiter Drucksensor 62 ist an der zweiten Spülzweigleitung 46 angeordnet,
um einen Druck in einem Teilraum des Tanksystems zu erfassen, der die
Speicher 36, 40 und die Spülzweigleitungen 44, 46 beinhaltet.
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Die
beiden Drucksensoren 60, 62 sind mit einer Steuereinrichtung 64 gekoppelt.
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Das
erste Tankabsperrventil 38 für die erste Tankentlüftungsleitung 30, 32,
das zweite Tankabsperrventil 42 für die zweite
Tankentlüftungsleitung 30, 34, das erste
Belüftungsventil 54 für die erste Belüftungsleitung 52 des
ersten Speichers 36, das zweite Belüftungsventil 58 für
die zweite Belüftungsleitung 56 des zweiten Speichers 40 und
das Regenerierventil 50 für die Spülleitung 48 werden
von der Steuereinrichtung 64 angesteuert.
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Die
Ansteuerung der Ventile 38, 42, 50, 54, 58 erfolgt
durch die Steuereinrichtung 64 derart, dass die Entlüftungsvorgänge
des Tanks 10 und die Spülvorgänge der
beiden Speicher 36, 40 optimiert sind. Insbesondere
werden die Ventile 38, 42, 50, 54, 58 in einer
solchen Weise angesteuert, dass einerseits der Druck im Tank 10 unterhalb
eines vorbestimmten Grenzwerts liegt und andererseits die Beladungsniveaus
des ersten Speichers 36 und des zweiten Speichers 40 unterhalb
vorbestimmter Grenzwerte liegen. Zu diesem Zweck können
das erste und das zweite Tankabsperrventil 38, 42 unabhängig
voneinander angesteuert werden.
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Während
eines Betankungsvorganges über den Einfüllstutzen 14 werden
das zweite Tankabsperrventil 42 und das zweite Belüftungsventil 58 geöffnet
und werden das erste Tankabsperrventil 38, das erste Belüftungsventil 54 und
das Regenerierventil 50 geschlossen. Auf diese Weise können
die flüchtigen Kraftstoffdämpfe aus dem Tank 10 durch die
Entlüftungshauptleitung 30 und die zweite Entlüftungszweigleitung 34 zum
Druckausgleich entweichen, wobei die Kohlenwasserstoffe in den Kraftstoffdämpfen
in dem zweiten Speicher 40 gebunden und nicht durch die
zweite Belüftungsleitung 56 an die Atmosphäre
abgegeben werden.
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Die
Kapazität des zweiten Speichers 40 ist an die
Kapazität des Tanks 10 und damit an eine maximal
möglich entstehende Kraftstoffemissionsmenge während
eines Betankungsvorgangs angepasst.
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Im
Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 28 werden durch die
Steuereinrichtung 64 beide Tankabsperrventile 38, 42,
beide Belüftungsventile 54, 58 und das
Regenerierventil 50 geschlossen. Auf diese Weise können
die Kraftstoffdämpfe nur bis zu den beiden Tankabsperrventilen 38 und 42 aus
dem Tank 10 entweichen, sodass sich im Tank 10 ein Überdruck
aufbaut.
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Der
Druck im Tank 10 wird durch den Drucksensor 60 überwacht
und der Steuereinrichtung 64 mitgeteilt.
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Um
auch einfachere Kraftstoffbehälter für den Tank 10 einsetzen
zu können, d. h. zum Beispiel Kunststoffbehälter
anstelle von Drucktanks aus Edelstahl, wird der Druck im Tank 10 durch
geeignete Regelstrategien unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts
gehalten.
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Zum
Druckabbau im Tank 10 öffnet die Steuereinrichtung 64 das
erste Tankabsperrventil 38 und das erste Belüftungsventil 54,
während das zweite Tankabsperrventil 42, das zweite
Belüftungsventil 58 und das Regenerierventil 50 geschlossen
angesteuert werden. Auf diese Weise können die flüchtigen Kraftstoffdämpfe
aus dem Tank 10 durch die Entlüftungshauptleitung 30 und
die erste Entlüftungszweigleitung 32 zum ersten
Speicher 36 abgeführt werden, sodass der Druck
im Tank 10 reduziert wird. Dabei werden die Kohlenwasserstoffe
in den Kraftstoffdämpfen in dem ersten Speicher 36 gebunden
und nicht durch die erste Belüftungsleitung 54 an
die Atmosphäre abgegeben.
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Da
die Aufnahmekapazitäten der Speicher 36, 40 begrenzt
sind, müssen diese regelmäßig regeneriert
werden. Dies geschieht in üblicher Weise durch einen Spülvorgang.
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Zum
Spülen des ersten Speichers 36 werden im Betrieb
der Brennkraftmaschine 28 das erste Belüftungsventil 54 und
das Regenerierventil 50 geöffnet, während
das erste Tankabsperrventil 38, das zweite Tankabsperrventil 42 und
das zweite Belüftungsventil 58 geschlossen angesteuert
werden. Auf diese Weise wird der Unterdruck im Ansaugtrakt 26 der
Brennkraftmaschine 28 an den ersten Speicher 36 gelegt,
sodass dieser über die erste Belüftungsleitung 52 Umgebungsluft
ansaugt. Diese Umgebungsluft durchströmt den ersten Speicher 36 und
spült dabei die darin gebundenen Kohlenwasserstoffe aus diesem
heraus, um sie über die erste Spülleitung 44, 48 dem
Ansaugtrakt 26 der Brennkraftmaschine 28 zuzuführen.
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In
analoger Weise werden zum Spülen des zweiten Speichers 40 im
Betrieb der Brennkraftmaschine 28 das zweite Belüftungsventil 58 und
das Regenerierventil 50, geöffnet, während
das erste Tankabsperrventil 38, das zweite Tankabsperrventil 42 und
das erste Belüftungsventil 54 geschlossen angesteuert
werden. Auf diese Weise wird der Unterdruck im Ansaugtrakt 26 der
Brennkraftmaschine 28 an den zweiten Speicher 40 gelegt,
sodass dieser über die zweite Belüftungsleitung 56 Umgebungsluft
ansaugt. Diese Umgebungsluft durchströmt den zweiten Speicher 40 und
spült dabei die darin gebundenen Kohlenwasserstoffe aus
diesem heraus, um sie über die zweite Spülleitung 46, 48 dem
Ansaugtrakt 26 der Brennkraftmaschine 28 zuzuführen.
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Während
der Spülvorgang des zweiten Speichers 40 bevorzugt
durchgeführt wird, während die Brennkraftmaschine 28 mit
hoher Leistung (d. h. oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts)
arbeitet, kann der Spülvorgang des ersten Speichers 36 grundsätzlich
bei beliebigen Arbeitsleistungen der Brennkraftmaschine 28,
insbesondere aber auch bei niedrigen Leistungen der Brennkraftmaschine 28 durchgeführt
werden.
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Wenn
die Brennkraftmaschine 28 mit hoher Leistung arbeitet,
wird im Ansaugtrakt 26 ein starker Unterdruck erzeugt.
Während des Spülvorgangs des zweiten Speichers 40 bewirkt
dieser starke Unterdruck im Ansaugtrakt 26 ein großes
Spülvolumen, sodass der zweite Speicher 40 relativ
rasch vollständig regenerieren kann.
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Auf
diese Weise wird gewährleistet, dass die Kapazität
des zweiten Speichers 40 bei einem nächsten Betankungsvorgang
für die Betankungsemissionen wieder vollständig
zur Verfügung steht.
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Der
Druckabbau im Tank 10 während des Betriebs der
Brennkraftmaschine 28 oder auch bei vorübergehend
abgeschalteter Brennkraftmaschine 28 erfolgt im Gegensatz
zum kontinuierlichen Druckausgleich während eines Betankungsvorgangs
durch die Steuereinrichtung 64 vorzugsweise stufenweise, d.
h. in mehreren Druckabbaustufen. Durch diese Maßnahme sind
die Emissionseintragungen in den ersten Speicher 36 geringer.
Dies wiederum bewirkt, dass auch nur geringere Spülvolumina
für den ersten Speicher 36 benötigt werden.
Diese können auch bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 28 mit
niedriger Arbeitsleistung erzielt werden.
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Die
Steuereinrichtung 64 optimiert die Regelstrategien für
die Entlüftungsvorgänge des Tanks 10 und
die Spülvorgänge der beiden Speicher 36, 40. Die
beiden Speicher 36, 40 werden jeweils nur regeneriert,
wenn dies erforderlich ist, d. h. wenn ihre Beladungsniveaus vorbestimmte
Grenzwerte übersteigen. Andererseits werden Durchbrüche
der Speicher 36, 40 sicher vermieden. Außerdem
wird der Druck im Tank 10 unterhalb eines vorbestimmten
Grenzwerts gehalten.
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Die
Steuerung der Druckverhältnisse im Tank 10 durch
die Steuereinrichtung 64 ist abhängig vom Beladungsniveau
des ersten Speichers 36 für die Verdunstungsemissionen
und den Steuergrößen der Brennkraftmaschine 28 (z.
B. Massenstrom, Lambdawerte, etc.).
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel eines Tanksystems mit Tankentlüftung
ist in 2 dargestellt. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende
Komponenten des Tanksystems mit den gleichen Bezugsziffern wie im
obigen ersten Ausführungsbeispiel von 1 gekennzeichnet.
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Dieses
zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten
Tanksystem darin, dass die Entlüftungshauptleitung 30 weggelassen
ist. Die erste Entlüftungsleitung 32 zum ersten
Speicher 36 und die zweite Entlüftungsleitung 34 zum
zweiten Speicher 40 stehen jeweils direkt mit dem Innenraum
des Tanks 10 in Verbindung.
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Die übrigen
Merkmale und die Vorteile dieses Tanksystems entsprechen jenen des
obigen ersten Ausführungsbeispiels.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel eines Tanksystems mit Tankentlüftung
ist in 3 gezeigt. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende
Komponenten des Tanksystems wieder mit den gleichen Bezugsziffern
wie im obigen ersten Ausführungsbeispiel von 1 gekennzeichnet.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von
dem in 1 dargestellten Tanksystem darin, dass die erste
und die zweite Spülzweigleitung 44, 46 von
den beiden Speichern 36, 40 separat voneinander
mit dem Ansaugtrakt 26 der Brennkraftmaschine 28 verbunden
sind. Zudem sind anstelle des einen Regenerierventils 50 in
der Spülhauptleitung 48 ein erstes Regenerierventil 50a in
der ersten Spülleitung 44 und ein zweites Regenerierventil 50b in
der zweiten Spülleitung 46 vorgesehen. Das erste
und das zweite Regenerierventil 50a, 50b bilden
gemeinsam das Regenerierventil im Sinne der Erfindung.
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Der
zweite Drucksensor 62 kann in diesem Fall zum Beispiel
beiden Spülleitungen 44 und 46 zugeordnet
sein. Alternativ sind zwei zweite Drucksensoren 62 für
jeweils eine der beiden Spülleitungen 44, 46 vorgesehen.
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Die übrigen
Merkmale und die Vorteile dieses Tanksystems entsprechen jenen des
obigen ersten Ausführungsbeispiels.
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Als
ein viertes Ausführungsbeispiel des Tanksystems können
die beiden Ausführungsvarianten von 2 und 3 auch
miteinander kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5111795 [0003, 0003]
- - DE 102007036112 A1 [0006]
- - US 6305362 B1 [0008]
- - US 2004/0194831 A1 [0008]
