DE102010034654B4

DE102010034654B4 - Vorrichtung zum Verhindern von Falschbetankung

Info

Publication number: DE102010034654B4
Application number: DE201010034654
Authority: DE
Inventors: Michael Fasold
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2030-08-18
Also published as: DE102010034654A1

Abstract

Vorrichtung zum Verhindern von Falschbetankung eines Kraftstofftanks (2), wobei dem Kraftstofftank (2) eine Vorkammer (5) zugeordnet ist, in die eingefüllte Flüssigkeit einströmt, wobei zwischen der Vorkammer (5) und dem Kraftstoffaufnahmebereich (2a) im Kraftstofftank (2) zur Aufnahme der Flüssigkeit eine zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition verstellbare Verschlusseinrichtung (11) angeordnet ist, und wobei eine Analyseeinrichtung zum Analysieren der in die Vorkammer (5) eingeströmten Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei in der Analyseeinrichtung ein die Verschlusseinrichtung (11) öffnendes Signal erzeugbar ist, sofern es sich bei der in die Vorkammer (5) eingeströmten Flüssigkeit um korrekten Kraftstoff handelt, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorkammer (5) als separates Behältnis innerhalb des Kraftstofftanks (2) befindet.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verhindern von Falschbetankung eines Kraftstofftanks.
Stand der Technik
Zum Verhindern von Falschbetankung sind verschiedene mechanische Systeme bekannt, die das Einführen einer falschen Zopfpistole in den Tankstutzen am Kraftfahrzeug verhindern sollen.
Aus der WO 20101004352 A1 ist ein Fahrzeug-Tanksystem mit eingebautem Detektor bekannt zur Erkennung einer Falschbetankung, bestehend aus einem kleinen Behälter und einem Hauptbehälter. Der kleine Behälter ist ausgerüstet mit einem zentralen Ventil und einem Sensor zum Detektieren einer möglichen Fehlbetankung. Der DE 100 12 252 A1 ist eine Vorrichtung zur Überprüfung der in einen Tank eines Kraftfahrzeuges eingefüllten Kraftstoff-Art zu entnehmen mit einer von dem Einfüllrohr abzweigende und in einen mit einem Überlauf versehenen Überprüfbehälter mündende Befüll-Leitung. Die FR 2 878 516 A1 offenbart eine Meßeinheit, bestehend aus einem Sensor zur Messung der Dichte von eingeführtem Kraftstoff, verbunden mit einer Steuereinheit, die die gemessene Dichte mit einem gespeicherten Sollwert abgleicht. Der DE 10 2008 010 555 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine zu entnehmen, die mit einem ersten Kraftstoff oder mit einem Kraftstoffgemisch betrieben wird, sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der zugeführten Luftmenge. Darüber hinaus ist auch bekannt, die Kraftstoffart über einen chemischen Sensor zu erfassen, der am Einfüllstutzen des Kraftstofftanks angeordnet ist, wobei der Befüllungsvorgang gestoppt wird, falls über den Sensor eine Falschbetankung festgestellt wird. Ein derartiges System wird beispielsweise in der DE 20 2006 013 601 U1 beschrieben.
Nachteilig bei diesem System ist jedoch, dass der Betankungsvorgang auf Seiten der Tankstation abgestellt werden muss, was eine Kommunikationseinrichtung zwischen einer Steuerungsvorrichtung im Kraftfahrzeug und der Tankstation erforderlich macht. Dies stellt nicht nur auf Seiten des Kraftfahrzeugs, sondern auch auf Seiten der Tankstation einen erheblichen Aufwand dar.
Außerdem kann nicht sicher verhindert werden, dass zumindest kleine Mengen des falschen Kraftstoffs in den Kraftstofftank gelangen, da die Sensierung und die Analyse der Kraftstoffart sowie das Erzeugen des den Betankungsvorgang stoppenden Signals einen gewissen Zeitraum beanspruchen, innerhalb dem der Tankvorgang fortgesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen Falschbetankungen zuverlässig zu verhindern.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verhindern von Falschbetankungen eines Kraftfahrzeugs ist fahrzeugautonom ausgebildet und erfordert außerhalb des Kraftfahrzeugs keine weiteren Einrichtungen bzw. Vorkehrungen, was den Vorteil hat, dass lediglich im Fahrzeug entsprechende Vorrichtungen vorgesehen sein müssen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dem Kraftstofftank eine Vorkammer zugeordnet ist, in die der eingefüllte Kraftstoff zunächst einströmt. Über die Vorkammer kann im Normalfall – bei korrekter Betankung – der Kraftstoff in den Kraftstoffaufnahmebereich im Kraftfahrzeug strömen.
Zwischen der Vorkammer und dem Kraftstoffaufnahmebereich im Kraftstofftank befindet sich eine Verschlusseinrichtung, beispielsweise ein Sperrventil, die zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition verstellbar ist. Die Überführung zwischen Öffnungs- und Schließposition erfolgt signalgesteuert, dementsprechend ist die Verschlusseinrichtung mit einem Aktuator zur Betätigung eines Ventilglieds versehen.
Des Weiteren ist eine Analyseeinrichtung zum Analysieren des in die Vorkammer eingeströmten Kraftstoffs vorgesehen, wobei in der Analyseeinrichtung ein die Verschlusseinrichtung öffnendes Signal erzeugt wird, sofern festgestellt wird, dass es sich bei der in die Vorkammer eingeströmten Flüssigkeit um den korrekten Kraftstoff handelt.
Die Verschlusseinrichtung zwischen der Vorkammer und dem Kraftstoffaufnahmebereich im Kraftstofftank steht zu Beginn des Tankvorgangs regelmäßig in der Schließposition, um ein direktes Überströmen der in die Vorkammer eingefüllten Flüssigkeit in den Kraftstoffaufnahmebereich zu verhindern und zunächst eine Analyse der Flüssigkeit durchführen zu können. Der Vorkammer kommt somit eine Pufferfunktion zu, da die eingefüllte Flüssigkeit zunächst in der Vorkammer zwischengespeichert wird und erst nach dem Feststellen eines korrekten Kraftstoffes durch Öffnen der Verschlusseinrichtung die Weiterleitung in den Kraftstoffaufnahmebereich im Kraftstofftank erfolgt. Auf diese Weise kann zuverlässig verhindert werden, dass im Falle einer Falschbetankung auch nur geringe Mengen der Flüssigkeit in den Kraftstoffaufnahmebereich gelangen und zu einer Schädigung des Motors bzw. diverser Aggregate, die dem Motor zugeordnet sind, führen. Im Falle einer Falschbetankung befindet sich die Flüssigkeit noch in der Vorkammer, aufgrund der geschlossenen Verschlusseinrichtung gelangt keine Flüssigkeit in den Kraftstoffaufnahmebereich. Die falsch eingefüllte Flüssigkeit kann nach dem Feststellen der Falschbetankung aus der Vorkammer entfernt werden. Da die Vorkammer üblicherweise ein signifikant kleineres Volumen als der Kraftstoffaufnahmebereich im Kraftstofftank aufweist, ist das Entfernen der Flüssigkeit aus der Vorkammer mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand verbunden.
Mit dieser Vorrichtung können Falschbetankungen zuverlässig verhindert werden. Über die Analyseeinrichtung wird untersucht, ob es sich um den korrekten Kraftstoff handelt, der in die Vorkammer eingefüllt wurde. Somit werden sämtliche Falschbetankungen, ungeachtet der eingefüllten Flüssigkeit, zuverlässig erkannt und ein Weiterströmen in den Kraftstoffaufnahmebereich im Kraftstofftank verhindert. Es werden beispielsweise versehentlich falsch eingefüllte Kraftstoffarten oder auch eine versehentlich in die Vorkammer eingefüllte Harnstofflösung, welche für die Stickoxidreduzierung im Abgasstrang benötigt wird, erkannt. Derartige Harnstofflösungen müssen insbesondere bei Nutzfahrzeugen aufgrund des hohen Verbrauchs in regelmäßigen Zeitabständen nachgetankt werden. Hierbei besteht die Gefahr, dass Harnstofflösung versehentlich in den Kraftstofftank eingeführt wird. Mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Einströmen der Harnstofflösung in den Kraftstoffaufnahmebereich zuverlässig verhindert werden.
Bei dem Verfahren zur Betätigung der Vorrichtung wird mindestens ein chemischer und/oder physikalischer Parameter der in die Vorkammer eingeströmten Flüssigkeit untersucht und ein die Verschlusseinrichtung zwischen der Vorkammer und dem Kraftstoffaufnahmebereich öffnendes Signal nur für den Fall erzeugt, wenn der untersuchte Parameter innerhalb zulässiger Grenzwerte liegt. Die Verschlusseinrichtung befindet sich während des Einfüllvorgangs in die Vorkammer in der Schließposition und wird nur bei Erzeugen eines entsprechenden Signals in die Öffnungsposition verstellt. Über den untersuchten Parameter ist eine eindeutige Identifizierung des gewünschten Kraftstoffes möglich. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die elektrische Leitfähigkeit oder um die Dichte. Diese Parameter werden insbesondere zur Unterscheidung zwischen Diesel und Harnstofflösung herangezogen, da sich die Dichte bei diesen Flüssigkeiten um etwa 20% und die elektrische Leitfähigkeit sogar um mehrere Größenordnungen unterscheidet. Über die Analyseeinrichtung, welche Bestandteil der Vorrichtung zum Verhindern der Falschbetankung ist, können die Parameter in kurzer Zeit festgestellt werden, so dass keine Tankunterbrechung von signifikanter Dauer besteht.
Gemäß einer nicht beanspruchten zweckmäßigen Ausführung ist die Vorkammer in einem Einfüllstutzen angeordnet, der mit dem Kraftstofftank strömungsverbunden ist. Die Vorkammer befindet sich somit innerhalb des Einfüllstutzens und damit außerhalb des Kraftstofftanks, welcher über den Einfüllstutzen befüllt wird. Die Vorkammer kann insbesondere identisch mit dem Einfüllstutzen sein oder aber mit diesem strämungsverbunden sein.
Innerhalb der Vorkammer befindet sich zweckmäßigerweise eine Messkammer, mit der die Analyseeinrichtung verbunden ist. Die Messkammer nimmt insbesondere einen Sensor auf, mit dem die eingeleitete Flüssigkeit untersucht wird. Die Messkammer kann hierbei über einen Wandabschnitt, in den eine Zuströmöffnung eingebracht ist, von der Vorkammer separiert sein. Gegebenenfalls kann die Messkammer in der Ausführung als separater Raum auch entfallen; in diesem Fall befindet sich der Sensor unmittelbar in der Vorkammer.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorkammer in den Kraftstofftank integriert ist, beispielsweise dergestalt, dass die Vorkammer dem Einfüllstutzen nachgeordnet und als separates Behältnis sich innerhalb des Kraftstofftanks befindet. Auch in diesem Fall befindet sich zwischen der Vorkammer und dem eigentlichen Kraftstoffaufnahmevolumen im Kraftstofftank eine Verschlusseinrichtung, um eine Falschbetankung zu verhindern.
Die Analyseeinrichtung umfasst zweckmäßigerweise zusätzlich zu dem Sensor, über den mindestens ein physikalischer und/oder chemischer Parameter erfasst wird, eine Berechnungs- und Steuereinheit, in der in Abhängigkeit der Sensorsignale ein die Verschlusseinrichtung öffnendes bzw. schließendes Signal erzeugt wird. Die Verschlusseinrichtung kann als ein stromlos geschlossenes Sperrventil ausgeführt sein, das nur beim Anlegen einer Spannung in die Öffnungsstellung versetzt wird, wobei das Erzeugen der Spannung über die Berechnungs- und Steuereinheit gesteuert wird.
Die Berechnungs- und Steuereinheit kann gegebenenfalls auch die Auswertung der Sensorsignale durchführen. Hierbei werden die Sensorsignale an die Berechnungs- und Steuereinheit übermittelt und nach einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift ausgewertet. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, die Auswertung bereits in dem Sensor selbst vorzunehmen und das ausgewertete Signal an die Berechnungs- und Steuereinheit zu transferieren, in der in Abhängigkeit der ausgewerteten Sensorsignale die Stellsignale zur Einstellung der Verschlusseinrichtung generiert werden.
Die Vorkammer weist vorteilhafterweise ein signifikant kleineres Volumen als der Kraftstoffaufnahmebereich im Kraftstofftank auf. Beispielsweise betagt das Vorkammervolumen nicht mehr als ein Liter oder zwei Liter, was grundsätzlich ausreicht, um den Sensor in der Vorkammer bzw. der mit der Vorkammer kommunizierenden Messkammer mit der Flüssigkeit zu benetzen und eine Analyse durchführen zu können. Für den Fall einer Falschbetankung muss auch nur das entsprechend geringe Volumen der Vorkammer entleert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der eine Kontrollvorrichtung zur Verhinderung von Falschbetankung dargestellt ist.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der Figur ist eine Vorrichtung 1 in einem Kraftfahrzeug mit einem Kraftstofftank 2, in dessen Kraftstoffaufnahmebereich 2a Kraftstoff eingefüllt wird, und einer Kontrollvorrichtung 3 dargestellt, welche dazu dient, eine Falschbetankung zu verhindern. Der Kraftstoff wird über einen Tank- bzw. Einfüllstutzen 4 in den Kraftstoffaufnahmebereich 2a des Kraftstofftanks 2 eingefüllt, wobei am Strömungsauslass des Einfüllstutzens 4 ein einstellbares, stromlos geschlossenes Sperrventil 11, welches eine Verschlusseinrichtung bildet, angeordnet ist.
Der Einfüllstutzen 4 bildet eine Vorkammer 5, innerhalb der eine Messzelle bzw. -kammer 6 abgeteilt ist, in der ein Sensor 7 angeordnet ist. Die Messkammer 6 weist zur Vorkammer einen Strömungszulauf auf, so dass in den Einfüllstutzen 4 eingefüllter Kraftstoff auch in Kontakt mit dem Sensor 7 gelangt.
Der Sensor 7 in der Messkammer 6 ist ebenso wie das Sperrventil 11 Bestandteil der Kontrollvorrichtung 3. Diese umfasst des Weiteren eine Datenleitung 8, eine Berechnungs- und Steuereinheit 9 sowie eine Steuerleitung 10. Über die Datenleitung 8 werden die Sensorsignale des Sensors 7 zur Berechnungs- und Steuereinheit 9 übertragen, in welcher eine Auswertung der Sensorsignale erfolgt. Liegen die Sensorsignale innerhalb zulässiger Grenzwerte, so wird ein Stellsignal erzeugt, das über die Steuerleitung 10 zu dem Sperrventil 11 übertragen wird, welches daraufhin aus der Schließposition in die Öffnungsposition überführt wird. Bei geöffnetem Sperrventil 11 kann der Kraftstoff aus dem Einfüllstutzen 4 in den Kraftstoffaufnahmebereich 2a des Kraftstofftanks 2 strömen. Somit kann der Tankvorgang in regulärer Weise durchgeführt werden.
Ergibt dagegen die Analyse in der Berechnungs- und Steuereinheit 9, dass die betrachteten Sensorsignale außerhalb zulässiger Grenzwerte liegen, muss von einer Falschbetankung ausgegangen werden. In diesem Fall unterbleibt das Öffnen des Sperrventils 11, so dass der Tankvorgang nicht fortgesetzt werden kann. Zweckmäßigerweise wird zugleich ein Warnsignal generiert, um die Falschbetankung anzuzeigen.
Über den Sensor 7 wird mindestens ein chemischer oder physikalischer Parameter der eingefüllten Flüssigkeit untersucht. Vorzugsweise wird die Dichte der Flüssigkeit und/oder die elektrische Leitfähigkeit analysiert und in der Berechnungs- und Steuereinheit 9 mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen. Gegebenenfalls sind in der Berechnungs- und Steuereinheit 9 verschiedene Grenzwerte hinterlegt, um im Falle einer Falschbetankung die Art der Flüssigkeit bestimmen zu können. Auf diese Weise ist es möglich, typische Verwechslungen beim Betanken zu identifizieren.
Die Dichte von Dieselkraftstoff liegt in einem Wertebereich zwischen etwa 0.82 kg/l und 0.845 kg/l, die elektrische Leitfähigkeit bei 20°C bei ca. 90 pS/mm.
Um eine Falschbetankung mit einer Harnstofflösung identifizieren zu können, können die entsprechenden Parameter der Harnstofflösung ebenfalls hinterlegt sein. Die Dichte der Harnstafflösung liegt üblicherweise in einem Wartebereich zwischen 1.087 kg/l und 1.093 kg/l, die elektrische Leitfähigkeit bei 20°C etwa zwischen 200 μS/cm und 3 mS/cm, vorzugsweise bei etwa 2.6 mS/cm.
Sowohl die Dichte als auch die elektrische Leitfähigkeit unterscheiden sich bei Dieselkraftstoff und Harnstofflösung signifikant voneinander, es gibt keine Überschneidungen. Somit ist eine eindeutige Identifizierung nicht nur von Dieselkraftstoff, sondern auch von Harnstofflösung grundsätzlich möglich.

Claims

Vorrichtung zum Verhindern von Falschbetankung eines Kraftstofftanks (2), wobei dem Kraftstofftank (2) eine Vorkammer (5) zugeordnet ist, in die eingefüllte Flüssigkeit einströmt, wobei zwischen der Vorkammer (5) und dem Kraftstoffaufnahmebereich (2a) im Kraftstofftank (2) zur Aufnahme der Flüssigkeit eine zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition verstellbare Verschlusseinrichtung (11) angeordnet ist, und wobei eine Analyseeinrichtung zum Analysieren der in die Vorkammer (5) eingeströmten Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei in der Analyseeinrichtung ein die Verschlusseinrichtung (11) öffnendes Signal erzeugbar ist, sofern es sich bei der in die Vorkammer (5) eingeströmten Flüssigkeit um korrekten Kraftstoff handelt, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorkammer (5) als separates Behältnis innerhalb des Kraftstofftanks (2) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Vorkammer (5) eine Messkammer (6) angeordnet ist, die mit der Analyseeinrichtung kommuniziert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinrichtung einen Sensor (7) zum Untersuchen der Flüssigkeit umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinrichtung eine Berechnungs- und Steuereinheit (9) umfasst, in der ein die Verschlusseinrichtung (11) öffnendes bzw. schließendes Signal erzeugbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (5) ein signifikant kleineres Volumen als der Kraftstoffaufnahmebereich (2a) im Kraftstofftank (2) aufweist.
Verfahren zur Betätigung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem mindestens ein chemischer und/oder physikalischer Parameter der in die Vorkammer (5) eingeströmten Flüssigkeit untersucht wird, wobei die Verschlusseinrichtung (11) beim Einströmen der Flüssigkeit in die Vorkammer (5) in einer Schließposition steht und ein die Verschlusseinrichtung (11) öffnendes Signal erzeugt wird, wenn der untersuchte Parameter innerhalb zulässiger Grenzwerte liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit untersucht wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Flüssigkeit untersucht wird.