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Die Erfindung betrifft eine Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs. Die Entlüftungseinrichtung umfasst wenigstens einen Filter zum Speichern und Freigeben von aus dem Kraftstofftank stammenden gasförmigen Kohlenwasserstoffen. Mittels einer Erfassungseinrichtung ist eine Beladung des wenigstens einen Filters mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen erfassbar. Eine Steuerungseinrichtung dient dem Ansteuern eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs. Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgelegt, zum Regenerieren des wenigstens einen Filters ein Starten des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs zu bewirken, wenn die Erfassungseinrichtung eine vorbestimmte Beladung des wenigstens einen Filters erfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Entlüftungseinrichtung.
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Die
DE 10 2008 043 898 A1 beschreibt eine Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, wobei ein erster Filter dem Speichern von aus dem Kraftstofftank stammenden gasförmigen Kohlenwasserstoffen dient und über eine Leitung mit dem Kraftstofftank verbunden ist. Über eine Regenerierleitung steht der erste Filter mit der Atmosphäre in Verbindung. Von der Regenerierleitung zweigt eine weitere Leitung ab, welche an ein Umschaltventil angeschlossen ist. Wenn der erste Filter sich im Zustand des Durchbruchs befindet, so existiert Kraftstoffdampf in der Regenerierleitung und der weiteren Leitung. Von dem Umschaltventil führt eine Erfassungsleitung mit einer Drossel zu einem zweiten Filter, an dessen Ausgang an eine Pumpe angeschlossen ist. Zwischen der Pumpe und dem zweiten Filter ist auf der Saugseite der Pumpe ein Drucksensor vorgesehen. Der Auslass der Pumpe ist wiederum an die weitere Leitung angeschlossen. Ein Durchbruch des ersten Filters wird erfasst, indem die Pumpe in Betrieb genommen und mittels des Drucksensors der Druck erfasst wird. Wenn der Durchbruch in dem ersten Filter erfasst wird, wird eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs gestartet, und die beiden Filter werden mit Umgebungsluft gespült.
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Die
US 4 817 576 A beschreibt eine Entlüftungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein erster, Betankungs-Aktivkohlefilter und ein zweiter, Betriebs-Aktivkohlefilter vorgesehen sind. Um die beiden Filter unabhängig voneinander spülen zu können, werden von einem Steuergerät jeweilige elektromagnetische Ventile angesteuert. Hierbei wird der Betankungs-Aktivkohlefilter, welcher nach einem Betankungsvorgang eine große Menge an Kraftstoffdämpfen enthält, langsamer gespült als der Betriebs-Aktivkohlefilter. Um dies zu erreichen werden die elektromagnetischen Ventile unterschiedlich angesteuert.
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Auch die
US 2009/0007890 A1 betrifft eine Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstofftank eines Hybridfahrzeugs, wobei ein erster Filter dem Speichern von beim Betanken aus dem Kraftstofftank verdrängten Kohlenwasserstoffen dient und ein zweiter Filter im Betrieb Kraftstoffdämpfe speichert. Es werden Möglichkeiten beschrieben, wie der Betankungs-Filter und der Betriebs-Filter unabhängig voneinander gespült werden können.
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Die
US 5 632 252 A beschreibt eine Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstofftank, welcher über eine erste Leitung mit einem Betankungs-Filter verbunden ist. Der Kraftstofftank ist über eine zweite Leitung mit einem zweiten Filter verbunden, welcher während des Betriebs eines Verbrennungsmotors Kraftstoffdämpfe speichert. Die beiden Filter sind in einer mit einem Ansaugtrakt des Motors verbundenen Leitung in Reihe geschaltet. Von dem ersten Speicher abgegebene Kraftstoffdämpfe werden daher in dem zweiten Speicher zwischengespeichert, wenn die Speicher belüftet werden. So wird der Motor beim Spülen der Filter mit keiner zu großen Menge an Kraftstoffdämpfen beaufschlagt.
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Eine weitere Entlüftungseinrichtung ist aus der
DE 100 01 060 C1 bekannt. Hierbei ist ein Aktivkohlebehälter mit einem Kraftstofftank gekoppelt und speichert aus diesem stammende gasförmige Kohlenwasserstoffe. Der Aktivkohlebehälter ist mit zwei HC-Sensoren versehen, welche dem Ermitteln einer Beladung der Aktivkohle dienen. Die ermittelten Werte werden an ein elektronisches Motorsteuergerät übermittelt. Eine Regenerierleitung des Aktivkohlebehälters weist ein Tankentlüftungsventil auf. In einer von dem Tankentlüftungsventil zu einem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors führenden Leitung sind ein Ventil und eine Membranpumpe angeordnet. Wenn die HC-Sensoren eine bestimmte Beladung der Aktivkohle erfassen, wird das Ventil geöffnet und die Membranpumpe sorgt für ein Beaufschlagen des Frischluft ansaugenden Verbrennungsmotors mit einem zusätzlichen Luft-Kraftstoff-Gemisch. Das Motorsteuergerät sorgt für die entsprechende Taktung des Tankentlüftungsventils und steuert den Verbrennungsmotor so an, dass dennoch ein bestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechterhalten bleibt.
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Die
DE 10 2008 016 079 A1 beschreibt eine Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs, bei welcher eine Entlüftungsleitung den Kraftstofftank mit einem ersten Aktivkohlefilter verbindet, welcher beim Betanken des Kraftstofftanks aus dem Kraftstofftank verdrängte Kraftstoffdämpfe aufnimmt. Ein zweiter Aktivkohlefilter, welcher ebenfalls über die Entlüftungsleitung mit dem Kraftstofftank gekoppelt ist, nimmt dann Kraftstoffdämpfe auf, wenn das Kraftfahrzeug fährt oder abgestellt ist. Den beiden Aktivkohlefiltern ist ein in der Entlüftungsleitung angeordnetes Umschaltventil vorgeschaltet, welches wahlweise ein Entlüften des Kraftstofftanks über den ersten Aktivkohlefilter oder den zweiten Aktivkohlefilter ermöglicht. Das Umschaltventil wird hierbei z. B. betätigt, wenn ein Tankdeckel geöffnet oder eine Zapfpistole in einen Einfüllstutzen des Kraftstofftanks eingeführt wird.
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Die
US 5 111 795 A beschreibt ebenfalls eine Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstofftank eines Fahrzeugs, bei welchem sich eine Entlüftungsleitung des Kraftstofftanks zu zwei Gruppen von Aktivkohlefiltern hin verzweigt. Eine Umschalteinrichtung gibt eine Einlassleitung zu der ersten Gruppe von Aktivkohlefiltern frei, wenn ein Drucksensor in einem Einfüllrohr des Kraftstofftanks einen atmosphärischen Druck erfasst. Nach dem Betanken wird dann wieder die zweite Gruppe der Aktivkohlefilter zum Aufnehmen von aus dem Kraftstofftank stammenden Kraftstoffdämpfen genutzt.
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Insbesondere bei Hybridfahrzeugen stellt es eine Herausforderung dar, zu vermeiden, dass gasförmige Kohlenwasserstoffe aus dem Kraftstofftank oder dem Aktivkohlefilter austreten, da der zum Regenerieren des Aktivkohlefilters genutzte Unterdruck im Saugrohr des Verbrennungsmotors lediglich dann zur Verfügung steht, wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird. Im rein elektrischen Fahrbetrieb eines Hybridfahrzeugs kommt es ohne Gegenmaßnahmen zu einem Austritt von Kohlenwasserstoffen aus dem Aktivkohlefilter.
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Um besonders niedrige Emissionen aus dem Kraftstofftank bzw. aus dem Aktivkohlefilter in Bezug auf gasförmige Kohlenwasserstoff zu erreichen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, den Kraftstofftank als Drucktank aus Blech zu fertigen. Dies ist jedoch mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden. Zudem heizt sich ein Blechtank bei einer Beaufschlagung mit Wärme vergleichsweise rasch auf, so dass vergleichsweise viel Kraftstoff verdampft, welcher im Aktivkohlefilter gespeichert werden muss.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Entlüftungseinrichtung der eingangs genannten Art und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Entlüftungseinrichtung zu schaffen, welche bzw. welches es ermöglicht, ein Austreten von gasförmigen Kohlenwasserstoffen aus der Entlüftungseinrichtung in die Umgebung auf einfache Weise besonders weitgehend zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Entlüftungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Betreiben einer Entlüftungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Entlüftungseinrichtung ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgelegt, zum Regenerieren des wenigstens einen Filters ein Starten des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs zu bewirken, wenn die Erfassungseinrichtung eine vorbestimmte Beladung des wenigstens einen Filters erfasst. Es werden also durch das Starten des Verbrennungsmotors rechtzeitig Gegenmaßnahmen getroffen, bevor die Beladung des wenigstens einen Filters eine Größenordnung erreicht, in welcher ein unkontrolliertes Austreten von gasförmigen Kohlenwasserstoffen aus dem Filter in die Umgebung zu befürchten wäre.
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Gemäß der Erfindung umfasst die Entlüftungseinrichtung einen ersten und einen zweiten Filter zum Speichern und Freigeben von aus dem Kraftstofftank stammenden gasförmigen Kohlenwasserstoffen. Der erste Filter ist über eine Verbindungsleitung derart mit dem Kraftstofftank gekoppelt, dass er beim Einbringen von Kraftstoff in den Kraftstofftank gasförmige Kohlenwasserstoffe speichert. Der zweite Filter ist über eine zweite Verbindungsleitung mit dem Kraftstofftank gekoppelt. Hierbei ist mittels der Erfassungseinrichtung lediglich die Beladung des zweiten Filters mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen erfassbar.
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Der erste Filter braucht also lediglich dann gasförmige Kohlenwasserstoffe aufzunehmen, wenn in den Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs Kraftstoff eingebracht wird, während in den zweiten Filter zumindest überwiegend im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs und bei dessen Stillstand gasförmige Kohlenwasserstoffe gelangen. Wenn das Kraftfahrzeug mehrere Tage lang steht oder lediglich elektrisch angetrieben fährt, nimmt folglich die Beladung des zweiten Filters zu. Es ist nun ausreichend, diese Beladung mittels der Erfassungseinrichtung zu erfassen, um rechtzeitig Gegenmaßnahmen einleiten zu können.
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Ist nur ein Filter vorgesehen, so nimmt dieser dann gasförmige Kohlenwasserstoffe auf, wenn in den Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs Kraftstoff eingebracht wird. Des Weiteren gelangen in den Filter auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs und bei dessen Stillstand gasförmige Kohlenwasserstoffe. Insbesondere wenn nun das Kraftfahrzeug mehrere Tage lang steht oder – bei Ausbildung als Hybridfahrzeug – lediglich elektrisch angetrieben fährt, steht im Saugrohr des Verbrennungsmotors kein Unterdruck zum Spülen des Filters zur Verfügung, und die Beladung des Filters nimmt zu. Dies kann mittels der Erfassungseinrichtung erfasst werden. Mittels der Steuerungseinrichtung kann dann für ein Starten des Verbrennungsmotors gesorgt werden, um den Filter mit einem Unterdruck zu beaufschlagen, welcher für ein Eintreten eines Spülmediums in den Filter und so für ein Austragen gasförmiger Kohlenwasserstoffe aus diesem sorgt. Es kann jedoch auch auf anderem Wege ein Spülen des Filters erfolgen, etwa durch Einbringen von Druckluft.
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Bei einem Hybridfahrzeug kann die Steuerungseinrichtung dazu ausgelegt sein, zunächst für ein Starten des Verbrennungsmotors zu sorgen, sofern das Hybridfahrzeug gerade elektrisch angetrieben wird, und dann durch Beaufschlagen des Filters mit Unterdruck dessen Regenerieren auszulösen. Es braucht also ein Nutzer des Kraftfahrzeugs den Verbrennungsmotor nicht selber zu starten, sondern das Starten wird durch die Steuerungseinrichtung veranlasst, wenn die Erfassungseinrichtung die vorbestimmte Beladung erfasst. Auch wenn das Kraftfahrzeug für seinen Antrieb lediglich den Verbrennungsmotor aufweist, kann nach einer längeren Standzeit und damit einhergehend einer länger andauernden Akkumulation von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in dem Filter das Starten des Verbrennungsmotors ein Regenerieren des Filters bewirken.
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Als Erfassungseinrichtung kann insbesondere ein Sensor zum Einsatz kommen, welcher in dem Filter angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Beladung des Filters modelliert werden, wobei die Betriebsweise des Kraftfahrzeugs und die Außentemperatur berücksichtigt werden können, um die Beladung zu erfassen.
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Die Steuerungseinrichtung kann in vorteilhafter Weise dazu ausgelegt sein, ein Außer-Betrieb-Nehmen des Verbrennungsmotors zu unterbinden, solange eine vorbestimmte Beladung des wenigstens einen Filters nicht unterschritten ist. Dies verhindert, dass der Verbrennungsmotor in zu kurzen Abständen in Betrieb genommen wird. Bei einem Hybridfahrzeug erfolgt das Freigeben des rein elektrischen Antriebs entsprechend erst dann, wenn der wenigstens eine Filter eine nur noch geringe Beladung mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen aufweist.
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Es ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Erfassungseinrichtung derart mit der Steuerungseinrichtung gekoppelt, dass ein Regenerieren des zweiten Filters in Abhängigkeit von seiner Beladung auslösbar ist. Das Regenerieren des zweiten Filters verringert nämlich dessen Beladung. Sofern der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs gerade in Betrieb ist, ist es zum Auslösen des Regenerierens ausreichend, den zweiten Filter mit Unterdruck zu beaufschlagen, welcher im Saugrohr des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn mittels der Steuerungseinrichtung ein Regenieren des ersten Filters in Abhängigkeit von der Beladung des zweiten Filters auslösbar ist. So kann die Steuerungseinrichtung dafür sorgen, dass zunächst der zweite Filter ausreichend weit regeneriert wird, bevor der erste Filter mit einem Spülmedium, insbesondere mit Frischluft, beaufschlagt wird, um die Beladung des ersten Filters mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen zu verringern. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Betreiben des Kraftfahrzeugs der erste Filter seltener als der zweite Filter genutzt wird, nämlich lediglich dann, wenn Kraftstoff in den Kraftstofftank eingebracht wird. Daher ist es auch ausreichend, den ersten Filter seltener zu regenerieren. Der erste Filter ist hierbei so ausgelegt, dass er die bei einem Nachtanken aus dem Kraftstofftank verdrängte gasförmige Kohlenwasserstoffe aufnehmen kann, selbst wenn der Kraftstofftank beim Nachtanken noch mindestens zur Hälfte, insbesondere zu drei Vierteln, gefüllt ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Entlüftungseinrichtung eine Absperreinrichtung zum Unterbinden eines Einbringens von gasförmigen Kohlenwasserstoffen aus dem Kraftstofftank in den zweiten Filter beim Betanken. Die Absperreinrichtung kann insbesondere in einer den Kraftstofftank mit dem zweiten Filter verbindenden Verbindungsleitung angeordnet sein, welche auch als Tankleitung bezeichnet wird. Durch die Absperreinrichtung kann beim Betanken des Kraftstofftanks besonders wirkungsvoll verhindert werden, dass aus dem Kraftstofftank verdrängte gasförmige Kohlenwasserstoffe sowohl in den ersten Filter als auch in den zweiten Filter eintreten können. Mit anderen Worten kann so sichergestellt werden, dass beim Betanken ausschließlich der erste Filter gasförmige Kohlenwasserstoffe aufnimmt. Die Absperreinrichtung ist bevorzugt in einem elektrisch nicht erregten Zustand geöffnet, so dass sich in diesem Betriebszustand kein Druck im Kraftstofftank aufbauen kann.
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Von Vorteil ist es, wenn die Entlüftungseinrichtung wenigstens eine Ventileinrichtung zum Freigeben einer jeweiligen Regenerierleitung der beiden Filter aufweist. Besonders einfach ist es, wenn jeder der beiden Regenerierleitungen gesondert ein Ventil angeordnet ist, da so vergleichsweise einfache und kostengünstige separat ansteuerbare Ventile zum Einsatz kommen können. Es kann jedoch auch eine Ventileinrichtung vorgesehen sein, welche wahlweise ein Öffnen der Regenerierleitung des ersten Filters oder ein Öffnen der Regenerierleitung des zweiten Filters bewirken kann. Eine solche gemeinsame Ventileinrichtung für beide Regenerierleitungen beansprucht besonders wenig Bauraum.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die den Kraftstofftank mit dem ersten Filter verbindende Verbindungsleitung einen größeren durchströmbaren Querschnitt auf als die den Kraftstofftank mit dem zweiten Filter verbindende Verbindungsleitung. Es kann so vergleichsweise rasch Kraftstoff in den Kraftstofftank eingebracht werden, und die Kraftstoffdämpfe können relativ ungehindert über die auch als Tankleitung bezeichnete Verbindungsleitung zu dem ersten Filter gelangen. Im Gegensatz dazu genügt es, für die zu dem zweiten Filter führende Tankleitung einen kleineren durchströmbaren Querschnitt vorzusehen. Im vom Betanken verschiedenen Betriebszustand des Kraftstofftanks ist nämlich mit einem geringeren Volumenstrom von austretenden Kraftstoffdämpfen zu rechnen, welche in dem zweiten Filter gespeichert werden. Der vergleichsweise geringe durchströmbare Querschnitt der zum zweiten Filter führenden Tankleitung verhindert darüber hinaus sehr weitgehend, dass beim Betanken gasförmige Kohlenwasserstoffe in den zweiten Filter gelangen, ohne dass zu diesem Zweck ein Absperrventil vorgesehen zu werden braucht.
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Der erste Filter und der zweite Filter können sich voneinander unterscheidende Aufnahmekapazitäten für gasförmige Kohlenwasserstoffe aufweisen. Eine vergleichsweise große Aufnahmekapazität des ersten Filters ermöglicht es, gasförmige Kohlenwasserstoffe auch dann zu speichern, wenn der noch vergleichsweise volle Kraftstofftank erneut betankt wird, selbst wenn der erste Filter vor dem Nachtanken nicht oder kaum regeneriert wurde. Da die Beladung des zweiten Filters erfasst wird, kann dieser hingegen bei Bedarf gespült werden, und braucht nicht eine unnötig große Sicherheitsreserve an Aufnahmekapazität aufzuweisen. Weist jedoch der zweite Filter eine größere Aufnahmekapazität auf als der erste, so ermöglicht dies ein Speichern von gasförmigen Kohlenwasserstoffen über einen besonders langen Zeitraum hinweg. Dann muss der zweite Filter seltener regeneriert werden, was zu einer verringerten Alterung des zweiten Filters führt.
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Von Vorteil ist weiterhin, wenn die Entlüftungseinrichtung eine Absperreinrichtung umfasst, mittels welcher ein Frischlufteinlass des ersten Filters in einem elektrisch nicht erregten Zustand der Absperreinrichtung abgesperrt ist. Zum Öffnen des Frischlufteinlasses ist die Absperreinrichtung in einen elektrisch erregten Zustand überführbar. Dadurch ist sichergestellt, dass im elektrisch nicht erregten Zustand der Absperreinrichtung gasförmige Kohlenwasserstoffe nicht aus dem ersten Filter über den Frischlufteinlass in die Umgebung austreten können. Der erste Filter wird also zu seiner Frischluftseite hin nach dem Betanken des Kraftstofftanks verschlossen, indem die Absperreinrichtung elektrisch nicht erregt wird.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Entlüftungseinrichtung eine Absperreinrichtung umfasst, mittels welcher ein Frischlufteinlass des zweiten Filters in einem elektrisch erregten Zustand der Absperreinrichtung abgesperrt ist. Dadurch liegt bei elektrisch nicht erregter Absperreinrichtung am Frischlufteinlass des zweiten Filters ein dem Druck der Frischluft entsprechender Druck an, also in der Regel atmosphärischer Druck, und es kann durch Anlegen eines Unterdrucks dieser mit Frischluft gespült werden. Im elektrisch erregten Zustand sorgt die Absperreinrichtung dafür, dass keine gasförmigen Kohlenwasserstoffe über eine den zweiten Filter mit dem Kraftstofftank verbindende Verbindungsleitung, welche auch als Tankleitung bezeichnet wird, in den zweiten Filter eindringen können. Auch auf diese Weise kann also sichergestellt werden, dass beim Betanken ausschließlich der erste Filter gasförmige Kohlenwasserstoffe aufnimmt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs speichert wenigstens ein Filter aus dem Kraftstofftank stammende gasförmige Kohlenwasserstoffe. Mittels einer Erfassungseinrichtung wird eine Beladung des wenigstens einen Filters mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen erfasst. Zum Regenerieren des wenigstens einen Filters wird ein Starten eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs bewirkt, wenn die Erfassungseinrichtung eine vorbestimmte Beladung des wenigstens einen Filters erfasst. So ist ein Austreten von gasförmigen Kohlenwasserstoffen aus der Entlüftungseinrichtung in die Umgebung auf einfache Weise vermeidbar.
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Bei dem Verfahren werden beim Betanken des Kraftstofftanks aus dem Kraftstofftank stammende gasförmige Kohlenwasserstoffe in einen ersten Filter geleitet. Zumindest in einem vom Betanken verschiedenen Betriebszustand des Kraftstofftanks werden aus dem Kraftstofftank stammende gasförmige Kohlenwasserstoffe in einen zweiten Filter geleitet. Lediglich die Beladung des zweiten Filters mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen wird erfasst, und der zweite Filter wird regeneriert, wenn eine vorbestimmte Beladung erfasst wird. Es braucht also bloß die Beladung eines der beiden Filter überwacht zu werden, um ein Austreten von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in die Umgebung zu verhindern.
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Die für die erfindungsgemäße Entlüftungseinrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, wobei der Kraftstofftank mit nur einem Aktivkohlefilter gekoppelt ist; und
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2 schematisch eine zweite Entlüftungseinrichtung für den Kraftstofftank, welcher mit zwei Aktivkohlefiltern gekoppelt ist.
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Eine Entlüftungseinrichtung 10 für einen Kraftstofftank 12 eines Kraftfahrzeugs, bei welchem es sich insbesondere um ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor 22 und einem (nicht gezeigten) elektrischen Antrieb handeln kann, umfasst einen Aktivkohlefilter 20, welcher über eine auch als Tankleitung 18 bezeichnete Verbindungsleitung mit dem Kraftstofftank 12 verbunden ist. Der Aktivkohlefilter 20 fungiert als sogenannter Betankungs-Aktivkohlefilter und gleichzeitig als Betriebs-Aktivkohlefilter. Der Aktivkohlefilter 20 dient nämlich dazu, dann gasförmige Kohlenwasserstoffe aufzunehmen, wenn der Kraftstofftank 12 über ein (nicht gezeigtes) Einfüllrohr mit Kraftstoff befüllt wird und so gasförmige Kohlenwasserstoffe aus dem Kraftstofftank 12 verdrängt werden. Der Aktivkohlefilter 20 dient aber auch dazu, in vom Betanken des Kraftstofftanks 12 verschiedenen Betriebszuständen aus dem Kraftstofftank 12 stammende gasförmige Kohlenwasserstoffe aufzunehmen.
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Diese können aus dem Kraftstoff freigesetzt werden, wenn der Kraftstofftank 12 infolge hoher Außentemperatur oder infolge des Betreibens des Verbrennungsmotors 22 des Kraftfahrzeugs thermisch belastet wird. Auch im Stillstand des Kraftfahrzeugs verdunstet Kraftstoff, welcher in dem Aktivkohlefilter 20 gespeichert wird. Auch wenn bei Ausbildung des Kraftfahrzeugs als Hybridfahrzeug im Fahrbetrieb der Verbrennungsmotor 22 nicht in Betrieb ist, sondern lediglich der elektrische Antrieb für ein Fortbewegen des Kraftfahrzeugs sorgt, gelangen gasförmige Kohlenwasserstoffe in den Aktivkohlefilter 20.
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Mittels eines Sensors 26 wird eine Beladung des Aktivkohlefilters 20 überwacht. Der in den Aktivkohlefilter 20 integrierte Sensor 26 erfasst hierbei eine Konzentration an gasförmigen Kohlenwasserstoffen in dem Aktivkohlefilter 20. Über eine Regenerierleitung 28 kann der zweite Aktivkohlefilter 20 mit einem Unterdruck beaufschlagt werden, welcher in einem (nicht gezeigten) Saugrohr des Verbrennungsmotors 22 herrscht, wenn der Verbrennungsmotor 22 Verbrennungsluft ansaugt. Hierfür wird ein in der Regenerierleitung 28 angeordnetes Tankentlüftungsventil 30, insbesondere getaktet, geöffnet. Der Aktivkohlefilter 20 weist einen Frischlufteinlass 34 auf, über welchen Frischluft in diesen einströmt, wenn bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 30 der Verbrennungsmotor 22 Verbrennungsluft ansaugt. Das Tankentlüftungsventil 30 wird von einer Steuerungseinrichtung 32 angesteuert, welche mit dem Sensor 26 gekoppelt ist und so die Beladung des Aktivkohlefilters 20 auswerten kann.
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Wenn dann eine vorbestimmte Beladung des Aktivkohlefilters 20 erreicht ist, und dabei der Verbrennungsmotor 22 nicht ohnehin gerade in Betrieb ist, wird der Aktivkohlefilter 20 regeneriert, indem der Verbrennungsmotor 22 gestartet wird. Das Starten des Verbrennungsmotors 22 wird über die Steuerungseinrichtung 32 bewirkt, welche insbesondere als Motorsteuergerät ausgebildet sein kann. Alternativ kann die Steuerungseinrichtung 32 einen entsprechenden Befehl an ein (nicht gezeigtes) Motorsteuergerät übermitteln.
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Der Aktivkohlefilter 20 ist dazu ausgelegt, über mehrere Tage hinweg gasförmige Kohlenwasserstoffe zu speichern. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Hybridfahrzeug handelt, welches über einen vergleichsweise langen Zeitraum rein elektrisch angetrieben werden kann. Insbesondere bei einem Hybridfahrzeug, bei welchem die Traktionsbatterie durch Anschließen an eine fahrzeugexterne Stromquelle wiederaufladbar ist, kann es nämlich durchaus dazu kommen, dass der Fahrzeugnutzer das Hybridfahrzeug über einen vergleichsweise langen Zeitraum rein elektrisch betriebt. Während dieser Zeit sammeln sich gasförmige Kohlenwasserstoffe in dem Aktivkohlefilter 20. Dem wird dann durch Starten des Verbrennungsmotors 22 entgegengewirkt, wenn der Aktivkohlefilter 20 eine vorbestimmte Beladung erreicht hat.
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Dadurch, dass der Aktivkohlefilter 20 in Abhängigkeit von seiner Beladung regeneriert wird, kann der Kraftstofftank 12 vergleichsweise kostengünstig und einfach als druckloser Tank aus Kunststoff gefertigt sein, im Gegensatz zu einem aus einem Metall gefertigten Drucktank. Damit lassen sich die Kosten des Kraftfahrzeugs, insbesondere Hybridfahrzeugs, gering halten.
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Eine zweite, erfindungsgemäße (vgl. 2) Entlüftungseinrichtung 10' für den Kraftstofftank 12 umfasst einen ersten Aktivkohlefilter 14, welcher als Betankungs-Aktivkohlefilter betrieben wird. Dieser Aktivkohlefilter 14 dient nämlich dazu, dann gasförmige Kohlenwasserstoffe aufzunehmen, wenn der Kraftstofftank 12 über ein (nicht gezeigtes) Einfüllrohr mit Kraftstoff befüllt wird und so gasförmige Kohlenwasserstoffe aus dem Kraftstofftank 12 verdrängt werden. Eine den Aktivkohlefilter 14 mit dem Kraftstofftank 12 verbindende Tankleitung 16 weist einen vergleichsweise großen durchströmbaren Querschnitt auf, und hat beispielsweise einen Innendurchmesser von 13 mm.
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Über eine zweite Tankleitung 18' ist der Kraftstofftank 12 mit einem zweiten Aktivkohlefilter 20' verbunden. Die Tankleitung 18' braucht nur einen vergleichsweise geringen durchströmbaren Querschnitt aufzuweisen, und hat beispielsweise einen Innendurchmesser von 6 mm. Der zweite Aktivkohlefilter 20' wird als Betriebs-Aktivkohlefilter betrieben und dient dazu, in vom Betanken des Kraftstofftanks 12 verschiedenen Betriebszuständen aus dem Kraftstofftank 12 stammende gasförmige Kohlenwasserstoffe aufzunehmen.
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Damit beim Betanken des Kraftstofftanks 12 die aus dem Kraftstofftank 12 verdrängten gasförmigen Kohlenwasserstoffe ausschließlich in den ersten Aktivkohlefilter 14 eintreten, ist in der Tankleitung 18', welche zu dem zweiten Aktivkohlefilter 20' führt, eine Absperreinrichtung 24 vorgesehen. Die Absperreinrichtung 24 ist vorliegend geöffnet, wenn sie nicht mit elektrischem Strom beaufschlagt wird. Bei geöffneter Absperreinrichtung 24 können gasförmige Kohlenwasserstoffe aus dem Kraftstofftank 12 in den zweiten Aktivkohlefilter 20' gelangen, so dass der Druck im Kraftstofftank 12 nicht über den atmosphärischen Druck ansteigt.
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Mittels des Sensors 26 wird bei der zweiten Entlüftungseinrichtung 10' die Beladung des zweiten Aktivkohlefilters 20' überwacht. Über die Regenerierleitung 28 kann der zweite Aktivkohlefilter 20' mit einem Unterdruck beaufschlagt werden, welcher in einem (nicht gezeigten) Saugrohr des Verbrennungsmotors 22 herrscht, wenn der Verbrennungsmotor 22 Verbrennungsluft ansaugt. Hierfür wird das in der Regenerierleitung 28 angeordnete Tankentlüftungsventil 30, insbesondere getaktet, geöffnet. Das Tankentlüftungsventil 30 wird von der Steuerungseinrichtung 32 angesteuert, welche mit dem Sensor 26 gekoppelt ist und so die Beladung des zweiten Aktivkohlefilters 20' auswerten kann.
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Dadurch, dass der zweite Aktivkohlefilter 20' in Abhängigkeit von seiner Beladung regeneriert wird, kann der Kraftstofftank 12 vergleichsweise kostengünstig und einfach als druckloser Tank aus Kunststoff gefertigt sein, im Gegensatz zu einem aus einem Metall gefertigten Drucktank.
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Der Frischlufteinlass 34 des zweiten Aktivkohlefilters 20' kann ein Absperrventil 36 aufweisen, welches geöffnet ist, wenn es nicht mit elektrischem Strom beaufschlagt wird. Bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 30 sorgt dann die in den zweiten Aktivkohlefilter 20' über den Frischlufteinlass 34 eintretende Frischluft für ein Regenerieren des Aktivkohlefilters 20'. Das offene Absperrventil 36 sorgt zusätzlich dafür, dass sich in dem Kraftstofftank 12 kein über dem atmosphärischen Druck liegender Druck aufbaut. Während des Betankens des Kraftstofftanks 12 wird das Absperrventil 36 geschlossen, um zu verhindern, dass gasförmige Kohlenwasserstoffe über die Tankleitung 18' in den zweiten Aktivkohlefilter 20' gelangen.
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Das Absperrventil 36 kann zusätzlich oder alternativ zu der in der Tankleitung 18' angeordneten Absperreinrichtung 24 vorgesehen sein. Wenn weder das Absperrventil 36 noch die Absperreinrichtung 24 vorhanden sind, sorgt der geringe Durchmesser der Tankleitung 18' dafür, dass allenfalls eine geringfügige Menge an gasförmigen Kohlenwasserstoffen beim Betanken in den zweiten Aktivkohlefilter 20' gelangen kann.
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Vorliegend wird nach einem Starten des Verbrennungsmotors 22, wenn also in dem Saugrohr Unterdruck zum Entlüften der Aktivkohlefilter 20', 14 zur Verfügung steht, zunächst der zweite Aktivkohlefilter 20' mit Frischluft gespült. Dies erfolgt solange, bis die Beladung des zweiten Aktivkohlefilters 20' ausreichend weit verringert ist.
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Anschließend wird das Tankentlüftungsventil 30 geschlossen, und ein in einer Regenerierleitung 38 des ersten Aktivkohlefilters 14 angeordnetes zweites Tankentlüftungsventil 40 wird geöffnet. Die Steuerungseinrichtung 32 steuert also das Tankentlüftungsventil 40 so an, dass der Aktivkohlefilter 14 mit dem in dem Saugrohr des Verbrennungsmotors 22 herrschenden Unterdruck beaufschlagt wird. Gleichzeitig wird ein Absperrventil 42 elektrisch erregt und geöffnet, so dass Frischluft über einen Frischlufteinlass 44 in den ersten Aktivkohlefilter 14 eintreten kann.
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Das Spülen des ersten Aktivkohlefilters 14 im Anschluss an das Spülen des zweiten Aktivkohlefilters 20' sorgt dafür, dass der Aktivkohlefilter 14 erneut gasförmige Kohlenwasserstoffe aufnehmen kann, etwa wenn bei noch vergleichsweise vollem Kraftstofftank 12 Kraftstoff nachgetankt wird.
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Wenn der Verbrennungsmotor 22 nach dem Spülen des ersten Aktivkohlefilters 14 weiterhin in Betrieb ist, kann der im Saugrohr des Verbrennungsmotors 22 anliegende Unterdruck dafür genutzt werden, wieder den zweiten Aktivkohlefilter 20' mit Frischluft zu beaufschlagen und so weiter oder erneut von gasförmigen Kohlenwasserstoffen zu befreien. Der Aktivkohlefilter 20' ist bevorzugt dazu ausgelegt, für wenigstens drei Tage gasförmige Kohlenwasserstoffe speichern können, ohne dass zwischendurch der Verbrennungsmotor 22 in Betrieb genommen werden muss. Bei winterlichen Außentemperaturen kann der Aktivkohlefilter 20' dann sogar noch wesentlich länger aus dem Kraftstofftank 12 austretende Kraftstoffdämpfe speichern.
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Wenn dann eine vorbestimmte Beladung des zweiten Aktivkohlefilters 20' erreicht ist, wird der zweite Aktivkohlefilter 20' regeneriert, indem der Verbrennungsmotor 22 gestartet wird. Dies wird über die Steuerungseinrichtung 32 bewirkt, oder die Steuerungseinrichtung 32 kann einen entsprechenden Befehl an ein Motorsteuergerät übermitteln.
