DE102010014558A1 - Verfahren zum Druckeinstellen in einem Kraftstofftank und Kraftstofftanksystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckeinstellen in einem Kraftstofftank (10). Verdampfter Kraftstoff entweicht bei Überdruck gegenüber der Umgebung aus dem Kraftstofftank (10) und wird zu einem Zwischenspeicher (18) für zumindest einen Stoff des verdampften Kraftstoffs geleitet. Dabei wird ein Entlüftungsmittel (14), über welches der verdampfte Kraftstoff entweicht, von wenigstens einer von einem Druck verschiedenen Größe oder von zumindest einer in Form von Daten bereitgestellten Information gesteuert. Der Druck in dem Kraftstofftank (10) kann hierdurch variabler eingestellt werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftstofftanksystem, für welches dieses Verfahren anwendbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckeinstellen in einem Kraftstofftank der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie ein Kraftstofftanksystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 genannten Art.
  • Es ist wünschenswert, die Abgabe von Kohlenwasserstoffen von Kraftfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor an die Umgebung zu reduzieren. Hierfür weisen Kraftfahrzeuge üblicherweise einen Aktivkohlefilter auf, welche in der Regel zwischen einem mit brennbaren Kraftstoff gefüllten Tank des Kraftfahrzeugs und der Umgebung angeordnet ist. Dieser Aktivkohlefilter fungiert als Zwischenspeicher für verdampfte Kohlenwasserstoffe des Kraftstoffs. Typischerweise wird er regelmäßig durch einen Frischluftstrom regeneriert, welcher durch den Aktivkohlefilter gespeicherte Kohlenwasserstoffe aufnimmt und zum Verbrennungsmotor transportiert. Durch diese sogenannten Spülphasen des Aktivkohlefilters soll gewährleistet werden, dass er stets eine ausreichend große Aufnahmekapazität zum Speichern von Kohlenwasserstoffen aufweist.
  • Derartige Spülphasen sind aber insbesondere bei Hybridfahrzeugen nicht sehr häufig durchführbar, da der Verbrennungsmotor dort nur zeitweise betrieben wird. Um dennoch zu gewährleisten, dass der Aktivkohlefilter stets genügend Kapazitäten zum Aufnehmen von Kohlenwasserstoffen hat, beschreibt beispielsweise die DE 10 2008 017 004 A1 eine Tanklüftungsanlage sowie ein Verfahren zur Tanklüftung mit den jeweiligen Merkmalen der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 bzw. 4. Eine im Tank entstehende Menge an Kohlenwasserstoffdampf wird dort durch Einstellen eines bestimmten Tankinnendrucks, welcher größer als ein Umgebungsdruck ist, reduziert. Hierfür ist ein elektrisch steuerbares Sperrventil zwischen dem Tank und einer Verbindungsleitung zum Verbinden des Tanks mit dem Aktivkohlefilter angeordnet. Wird nun der Tank aufgeheizt, so erhöht sich der in dem Tank herrschende Druck bis zu einem bestimmten, festlegbaren Schwellenwert für den Druck. In dem Kraftstoff vorhandene Kohlenwasserstoffe verbleiben dadurch vermehrt in ihrer flüssigen Phase. Erst bei Überschreiten dieses Schwellenwerts wird das Sperrventil geöffnet, woraufhin kohlenwasserstofhaltige Dämpfe aus dem Tank entweichen. Diese werden dann über die Verbindungsleitung zu dem Aktivkohlefilter geleitet und von diesem adsorbiert, sodass der Druck in dem Tank wieder abnimmt. Sobald der in dem Tank herrschende Druck wieder unterhalb des Schwellenwerts liegt, wird das Sperrventil wieder verschlossen.
  • Nachteilig dabei ist, dass der in dem Tank herrschende Druck dort nicht variabel eingestellt werden kann. Es muss ein bestimmter Schwellenwert für den Druck im Voraus festgelegt werden. In der Regel wird ein sehr hoher Druck als Schwellenwert gewählt, damit möglichst selten Dämpfe aus dem Tank entweichen. Das Sperrventil dient also nur als Notventil, um Schäden durch einen sehr hohen Druck zu vermeiden. Das komplette Tanksystem muss sehr aufwändig ausgestaltet sein, um das regelmäßige Auftreten hohen Drucks in dem Tank zu gewährleisten. Die Herstellungskosten derartiger Tanksysteme sind daher sehr hoch. Außerdem wird die Aufnahmekapazität des Aktivkohlefilters mitunter gar nicht vollständig ausgenutzt.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Druckeinstellen in einem Kraftstofftank gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. ein Kraftstofftanksystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4 bereitzustellen, mittels welchen der in dem Kraftstofftank herrschende Druck variabler einstellbar ist durch welche die Herstellungskosten des Tanksystems reduziert werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch ein Kraftstofftanksystem gemäß Patentanspruch 4 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 das Entlüftungsmittel in Abhängigkeit von wenigstens einer von einem Druck verschiedenen Größe oder von zumindest einer in Form von Daten bereitgestellten Information gesteuert wird.
  • Es wird also kein fester Schwellenwert für den in dem Tankraum herrschenden Druck vorgegeben, bei dessen Überschreiten der Kraftstoffdampf durch das Entlüftungsmittel aus dem Kraftstofftank zu dem Zwischenspeicher entweicht. Es können einfach aktuelle Werte für die andere Größe bzw. eine Informationen genutzt werden, um das Entlüftungsmittel in geeigneter Weise zu öffnen bzw. zu schließen. Der in dem Kraftstofftank des Kraftstofftanksystems herrschende Druck ist somit variabler einstellbar. Das Tanksystem kann einfacher ausgestaltet werden und ist kostengünstiger herstellbar.
  • Gibt die wenigstens eine von einem Druck verschiedene Größe bzw. die zumindest eine in Form von Daten bereitgestellte Information einen Speicherzustand des Zwischenspeichers wieder, so kann die Speicherkapazität des Zwischenspeichers sehr gut ausgenutzt werden. Beispielsweise kann ermöglicht werden, dass der verdampfte Kraftstoff bereits bei einem geringem in dem Kraftstofftank gegenüber der Umgebung herrschenden Überdruck aus diesem entweicht, wenn der Zwischenspeicher noch viel Speicherkapazität hat. Dadurch ist das regelmäßige Auftreten sehr hohen Drucks in dem Kraftstofftank einfach und kostensparend vermeidbar.
  • Das Entlüftungsmittel kann in Abhängigkeit von einem aktuellen Wert für ein in einer Strömungsrichtung des aus dem Kraftstofftank entweichenden Kraftstoffdampfes hinter dem Zwischenspeicher herrschenden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ gesteuert werden. Aus diesem bzw. aus Abweichungen dieses Verhältnisses von festlegbaren Normalwerten ist der Beladungszustand des Zwischenspeichers einfach ableitbar. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ kann dabei durch eine geeignete Messeinheit in bekannter Weise festgestellt werden.
  • Vorteilhafterweise kann das Entlüftungsmittel zusätzlich auch weiterhin in Abhängigkeit von dem in dem Tank herrschenden Druck gesteuert werden. Beispielsweise kann dann ein Schwellenwert für den Druck festgelegt werden, bei welchem das Entlüftungsmittel geschlossen wird. Dadurch kann ein Entweichen des Kraftstoffdampfes bei den seltener auftretenden, sehr hohen in dem Kraftstofftank herrschenden Drücken verhindert werden. Auch dann, wenn der Zwischenspeicher noch genug Aufnahmekapazität hat, ist somit ein zu starkes Überströmen des Zwischenspeicher vermeidbar, welches eventuell zur Freisetzung von kohlenwasserstoffhaltigen Dämpfen an die Umwelt führen könnte.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftstofftanksystem weist zumindest einen Kraftstofftank für brennbare Kraftstoffe sowie einen Zwischenspeicher zum Zwischenspeichern zumindest eines verdampften Stoffes des Kraftstoffs auf. Außerdem umfasst das erfindungsgemäße Kraftstofftanksystem ein Leitmittel, durch welches ein bei Überdruck gegenüber der Umgebung über ein Entlüftungsmittel aus dem Kraftstofftank entwichener Kraftstoffdampf zu dem Zwischenspeicher leitbar ist. Dabei ist das Entlüftungsmittel durch eine Steuereinheit steuerbar, welche dazu ausgelegt ist, das Entlüftungsmittel in Abhängigkeit von wenigstens einer von einem Druck verschiedenen Größe oder von zumindest einer in Form von Daten bereitgestellten Information zu steuern. Hierdurch ist der in dem Kraftstofftank herrschende Druck wesentlich variabler einstellbar. Es ist nicht mehr nötig, im Voraus einen Schwellendruck festzulegen, welcher typischerweise einen großen Spielraum für in dem Kraftstofftank herrschende Drücke ermöglichen muss. Das Kraftstofftanksystem kann kostengünstiger hergestellt werden.
  • Wenn das Entlüftungsmittel als Ventil, insbesondere als Proportionalventil, ausgebildet ist, so kann die Ansteuerung durch die Steuereinheit besonders gut angepasst an die vom Druck verschiedene Größe bzw. an die bereitgestellte Information erfolgen. Als Stetigventil ermöglicht das Proportionalventil nämlich einen stetigen Übergang der Ventilöffnung.
  • Der Zwischenspeicher kann als Aktivkohlefilter ausgebildet sein, welcher in an sich bekannter Weise sehr effizient Kohlenwasserstoffe des verdampften Kraftstoffs adsorbiert.
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei die Figur schematisch ein Kraftstofftanksystem darstellt.
  • In einen Kraftstofftank 10 eines Fahrzeugs ist ein brennbarer Kraftstoff 12 eingefüllt. In Abhängigkeit von seiner Zusammensetzung, von einem herrschenden Druck und von einer Temperatur in dem Kraftstofftank 10 verdampfen die den Kraftstoff 12 ausbildenden Stoffe wie beispielsweise die Kohlenwasserstoffe.
  • Um die in dem Kraftstofftank 10 dadurch entstehende Menge eines Kohlenwasserstoffdampfes zu reduzieren, wird der in dem Kraftstofftank 10 herrschende Druck über den Umgebungsdruck hinaus erhöht. Dies geschieht beispielsweise durch Erhöhen der Temperatur in dem Kraftstofftank 10. Trotzdem weist der Kraftstoffdampf eine bestimmte Menge an Kohlenwasserstoffen auf.
  • Ist ein Proportionalventil 14 des Kraftstofftanks 10 geschlossen, so kann der verdampfte Kraftstoff mit den Kohlenwasserstoffen zunächst trotz des herrschenden Überdrucks nicht durch eine zu einem Aktivkohlefilter 18 führende Leitung 16 aus dem Kraftstofftank 10 entweichen.
  • Das Öffnen und Schließen des Proportionalventils 14 wird dabei von einer Steuereinheit 20 gesteuert. Diese empfängt hierfür aktuelle Werte für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ von einer in an sich bekannten Weise ausgebildeten Messeinheit, beispielsweise einer λ-Sonde, zum Messen dieses Verhältnisses. Es kann eine λ-Sonde genutzt werden, welche in einer Strömungsrichtung des Kraftstoffdampfes aus dem Kraftstofftank 10 hinter dem Aktivkohlefilter 18 positioniert ist. Aus einer Abweichung des aktuellen Wertes für λ zu bestimmten, vorgegebenen Werten für λ kann der Beladungszustand der Aktivkohlefilters 18 abgeleitet werden. Hat dieser noch ausreichend Kapazitäten zum Adsorbieren von Kohlenwasserstoffen aus dem verdampften Kraftstoff, so steuert die Steuereinheit 20 das Proportionalventil 14 derart an, dass bereits bei einem geringen in dem Kraftstofftank 10 gegenüber der Umgebung herrschenden Überdruck verdampfter Kraftstoff durch die Verbindungsleitung 16 zu dem Aktivkohlefilter 18 geleitet wird.
  • Die Aufnahmekapazität des Aktivkohlefilters 18 kann hierdurch sehr gut ausgeschöpft werden. Es ist vermeidbar, dass der in dem Kraftstofftank 10 herrschende Druck regelmäßig sehr groß wird, sodass das Kraftstofftanksystem insgesamt wesentlich kostengünstiger hergestellt werden kann.
  • Räumlich getrennt von dem Proportionalventil 14 ist ein Unterdruckventil 15 parallel zu dem Proportionalventil 14 angeordnet. Durch dieses kann der Kraftstofftank 10 beispielsweise vor zu großem Unterdruck geschützt werden.
  • Alternativ ist es auch denkbar, dass die Steuereinheit 20 das Proportionalventil 14 in Abhängigkeit von weiteren Größen oder in Abhängigkeit von Informationen ansteuert. So kann zum Beispiel die Vorbeladung des Aktivkohlefilters 18 über andere spezielle Messeinrichtungen festgestellt werden. Beispielsweise kann die Ansteuerung in Abhängigkeit von einer Information erfolgen, ob der Aktivkohlefilter 18 gerade mit einen Frischluftstrom überströmt wurde und dadurch zuvor besetzte Adsorptionsstellen des Aktivkohlefilters wieder regeneriert wurden. Das Proportionalventil 14 kann dann bereits bei niedrigeren in dem Kraftstofftank 10 gegenüber der Umgebung herrschenden Drücken geöffnet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008017004 A1 [0003]

Claims (6)

  1. Verfahren zum Druckeinstellen in einem Kraftstofftank (10), bei welchem verdampfter Kraftstoff bei Überdruck gegenüber der Umgebung aus dem Kraftstofftank (10) über ein Entlüftungsmittel (14) entweicht und zu einem Zwischenspeicher (18) für zumindest einen Stoff des verdampften Kraftstoffs geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsmittel (14) in Abhängigkeit von wenigstens einer von einem Druck verschiedenen Größe oder von zumindest einer in Form von Daten bereitgestellten Information gesteuert wird.
  2. Verfahren zum Entlüften nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine von einem Druck verschiedene Größe beziehungsweise die zumindest eine in Form von Daten bereitgestellte Information einen Speicherzustand des Zwischenspeichers (18) wiedergibt.
  3. Verfahren zum Entlüften nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsmittel (14) in Abhängigkeit von einem aktuellen Wert für ein Verbrennungsluftverhältnis λ gesteuert wird.
  4. Kraftstofftanksystem, mit zumindest einem Kraftstofftank (10) für brennbare Kraftstoffe (12), mit einem Zwischenspeicher (18) zum Zwischenspeichern zumindest eines verdampften Stoffes des Kraftstoffs (12), mit einem Leitmittel (16), durch welches ein bei Überdruck gegenüber der Umgebung über ein Entlüftungsmittel (14) aus dem Kraftstofftank (10) entwichener Kraftstoffdampf zu dem Zwischenspeicher (18) leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsmittel (14) durch eine Steuereinheit (20) steuerbar ist, welche dazu ausgelegt ist, das Entlüftungsmittel (14) in Abhängigkeit von wenigstens einer von einem Druck verschiedenen Größe oder zumindest einer in Form von Daten bereitgestellten Information zu steuern.
  5. Kraftstofftanksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsmittel (14) als Ventil, insbesondere als Proportionalventil, ausgebildet ist.
  6. Kraftstofftanksystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher (18) als Aktivkohlefilter ausgebildet ist.
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