DE102010061430A1

DE102010061430A1 - Drucktanksystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010061430A1
Application number: DE201010061430
Authority: DE
Inventors: Andreas Menke; Josef Oesterle; Dirk Braunwarth
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-21
Also published as: JP2012131481A; CN102555784A; JP5579693B2; US20120152370A1; US9381804B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drucktanksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kraftstofftank (4), der in einem Differenzdruckbereich zwischen einem Unterdruck und einem Überdruck betrieben wird. Um ein Drucktanksystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, ist der Unterdruck auf Umgebungsdruck plus/minus 50 Hektopascal begrenzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drucktanksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kraftstofftank, der in einem Differenzdruckbereich zwischen einem Unterdruck und einem Überdruck betrieben wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Drucktanksystems. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur und einem derartigen Drucktanksystem.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 062 243 A1 ist ein Verfahren zur Betriebsentlüftungssteuerung an einem Kunststoff-Kraftstoffbehälter bekannt, bei welchem das Volumen des Kunststoff-Kraftstoffbehälters mittels wenigstens eines Betriebsentlüftungsventils mit Druckhaltefunktion innerhalb eines vorgegebenen Differenzdruckbereichs zum Umgebungsdruck gehalten wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drucktanksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kraftstofftank, der in einem Differenzdruckbereich zwischen einem Unterdruck und einem Überdruck betrieben wird, zu schaffen, das einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einem Drucktanksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kraftstofftank, der in einem Differenzdruckbereich zwischen einem Unterdruck und einem Überdruck betrieben wird, dadurch gelöst, dass der Unterdruck auf Umgebungsdruck plus/minus 50 Hektopascal begrenzt ist. Die erfindungsgemäße Begrenzung des Unterdrucks liefert den Vorteil, dass innere Aussteifungen im Kraftstofftank, wie sie bei herkömmlichen Drucktanks erforderlich sind, wegfallen können. Dadurch wird die Produktion von Kraftstofftanks für das erfindungsgemäße Drucktanksystem erheblich vereinfacht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drucktanksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank mit einem Unterdruckbegrenzungsventil ausgestattet ist. Durch das separate Unterdruckbegrenzungsventil wird der Unterdruck im Kraftstofftank auf den vorab angegebenen Wert begrenzt. Über das separate Unterdruckbegrenzungsventil kann zum Beispiel Umgebungsluft in den Kraftstofftank einströmen, um das Auftreten eines höheren Unterdrucks zu verhindern.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drucktanksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank mit einer Unterdruckschutzventileinrichtung ausgestattet ist, die das Auftreten eines Unterdrucks im Kraftstofftank verhindert. Dabei ist die Unterdruckschutzventileinrichtung so ausgelegt, dass im Betrieb des Drucktanksystems im Kraftstofftank nur Überdruck oder Umgebungsdruck auftritt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drucktanksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Drucktanksystem einen herkömmlichen Kraftstofftank aus Kunststoff oder Stahlblech umfasst. Dadurch können die Herstellkosten für das Drucktanksystem erheblich reduziert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drucktanksystems ist dadurch. gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank, zumindest teilweise, von einer äußeren Verstärkungsstruktur umgeben ist. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist der Kraftstofftank nur mit einer äußeren Verstärkungsstruktur verstärkt, und umfasst keine innere Verstärkungsstruktur.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drucktanksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Kraftstofftank eine regenerierbare Filtereinrichtung zugeordnet ist. Die regenerierbare Filtereinrichtung, enthält vorzugsweise ein Aktivkohlefiltermaterial, mit dem Kohlenwasserstoffe aus Kraftstoffdämpfen im Kraftstofftank gebunden werden können.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drucktanksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Tankabsperrventil zwischen den Kraftstofftank und die regenerierbare Filtereinrichtung geschaltet ist. Der Kraftstofftank wird über das Tankabsperrventil bedarfsabhängig mit der regenerierbaren Filtereinrichtung verbunden.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Drucktanksystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Unterdruck im Kraftstofftank auf Umgebungsdruck plus/minus 50 Hektopascal begrenzt wird. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird im Betrieb des Drucktanksystems nur Überdruck oder Umgebungsdruck, gegebenenfalls ein geringer Unterdruck, an den Kraftstofftank angelegt.
Bei einem Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur und einem vorab beschriebenen Drucktanksystem, das insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren betrieben wird, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Tragstruktur ein beziehungsweise die äußere Verstärkungsstruktur des Kraftstofftanks darstellt. Die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs wird auch als Karosserie bezeichnet. Bei der Karosserie handelt es sich vorzugsweise um eine Monocoque-Karosserie, wie sie auch in der Formel 1 verwendet wird. Als Monocoque-Karosserie wird eine Schalenkonstruktion bezeichnet, die zum Beispiel aus Kohlenstofffasern und Aluminium gebildet ist.
Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Hybridfahrzeug, insbesondere ein Plug-In-Hybridfahrzeug, das an einer Steckdose eines Stromversorgungssystems aufgeladen werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Die einzige beiliegende Figur zeigt eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Drucktanksystems mit einer Brennkraftmaschine und einem Kraftstofftank.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Drucktanksystem mit einer Brennkraftmaschine 1 und einem Kraftstofftank 4 stark vereinfacht dargestellt. Der Kraftstofftank 4 weist einen Einfüllstutzen 5 auf, über den Kraftstoff in den Kraftstofftank eingefüllt wird.
Dem Kraftstofftank 4 sind Sensoreinrichtungen 8, 9 und eine Tankverschlussfreigabeeinrichtung 10 zugeordnet. Die Sensoreinrichtungen 8, 9 erfassen den Druck und die Temperatur im Kraftstofftank 4. Die Sensoreinrichtungen 8, 9 sind über Signalleitungen mit einer Steuerungseinrichtung 14 verbunden.
Der Einfüllstutzen 5 ist mit einem Tankverschluss verschließbar, der mit Hilfe der Tankverschlussfreigabeeinrichtung 10 blockiert oder freigegeben werden kann. Die Tankverschlussfreigabeeinrichtung 10 ist über eine Steuerleitung steuerungsmäßig mit der Steuerungseinrichtung 14 verbunden. Der Tankverschluss wird durch die Tankverschlussfreigabeeinrichtung 10 vorzugsweise nur dann freigegeben, wenn im Inneren des Kraftstofftanks 4 Umgebungsdruck herrscht.
Der Kraftstofftank 4 steht über eine Entlüftungsleitung 16 mit einer regenerierbaren Filtereinrichtung 18 in Verbindung. Die Filtereinrichtung 18 umfasst Aktivkohlefiltermaterial, das dazu dient, Kohlenwasserstoffe aus Kraftstoffdämpfen im Kraftstofftank aufzunehmen beziehungsweise zu binden. Ein Tankabsperrventil 19 ist in die Entlüftungsleitung 16 zwischen den Kraftstofftank 4 und die Filtereinrichtung 18 geschaltet.
Über eine Leitung 21 ist die Filtereinrichtung 18 mit der Umgebung verbindbar, um zum Spülen der Filtereinrichtung 18 Umgebungsluft durch die Filtereinrichtung 18 zu leiten. Zum Spülen der Filtereinrichtung 18 ist diese über eine Verbindungsleitung 24, in der ein Tankentlüftungsventil 25 angeordnet ist, mit der Brennkraftmaschine 1 verbindbar. Durch einen Pfeil 26 ist eine Spülströmung von der Filtereinrichtung 18 über das geöffnete Tankentlüftungsventil 25 zur Brennkraftmaschine 1 angedeutet.
Der Kraftstofftank 4 ist darüber hinaus mit einer Unterdruckschutzventileinrichtung 30 ausgestattet. Die Unterdruckschutzventileinrichtung 30 umfasst zum Beispiel ein Unterdruckbegrenzungsventil 32 und dient dazu, den Betriebsdruck im Inneren des Kraftstofftanks 4 auf keinen Unterdruck beziehungsweise einen sehr geringfügigen Unterdruck von zum Beispiel 50 Hektopascal zu beschränken.
Durch die erfindungsgemäße Unterdruckschutzventileinrichtung 30 werden die Betriebsdruckparameter des Kraftstofftanks 4 im Betrieb des Drucktanksystems dahingehend eingegrenzt, dass ein Auftreten von Unterdruck im Kraftstofftank 4 verhindert und nur ein Überdruck beziehungsweise Umgebungsdruck im Inneren des Kraftstofftanks 4 zugelassen wird.
Durch die erfindungsgemäße Beschränkung der Betriebsdruckparameter des Drucktanksystems ist es möglich, herkömmliche Standardtanks aus Metallblech oder aus Kunststoff, die zum Beispiel in einem Blasformverfahren hergestellt werden, einzusetzen. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung werden im Inneren des Kraftstofftanks 4 keine Verstärkungen oder Versteifungen benötigt. Dadurch können zur Herstellung des Kraftstofftanks 4 Standardproduktionsverfahren verwendet werden. Somit können die Kosten zur Herstellung des Kraftstofftanks erheblich reduziert werden.
Der in 1 dargestellte Kraftstofftank 4 ist lediglich mit äußeren Abstützungen 35, 36 versehen. Die äußeren Abstützungen 35, 36 stellen eine äußere Verstärkungsstruktur 40 dar, die sicherstellt, dass der Kraftstofftank 4 den im Betrieb des Drucktanksystems auftretenden Überdruck von zum Beispiel 300 bis 800 Hektopascal, insbesondere 400 bis 500 Hektopascal, aushält.
Die äußere Verstärkungsstruktur 40 kann zum Beispiel ein Stahlgerüst und/oder eine Kohlefaserstruktur umfassen. Besonders vorteilhaft kann die äußere Verstärkungsstruktur von einer Monocoque-Kraftfahrzeugkarosserie dargestellt werden. Die Verwendung der Monocoque-Kraftfahrzeugkarosserie als äußere Verstärkungsstruktur 40 liefert den Vorteil, dass keine zusätzlichen Verstärkungen benötigt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008062243 A1 [0002]

Claims

Drucktanksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kraftstofftank (4), der in einem Differenzdruckbereich zwischen einem Unterdruck und einem Überdruck betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck auf Umgebungsdruck plus/minus 50 Hektopascal begrenzt ist.
Drucktanksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (4) mit einem Unterdruckbegrenzungsventil (32) ausgestattet ist.
Drucktanksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (4) mit einer Unterdruckschutzventileinrichtung (30) ausgestattet ist, die das Auftreten eines Unterdrucks im Kraftstofftank (4) verhindert.
Drucktanksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucktanksystem einen herkömmlichen Kraftstofftank (4) aus Kunststoff oder Stahlblech umfasst.
Drucktanksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (4), zumindest teilweise, von einer äußeren Verstärkungsstruktur (40) umgeben ist.
Drucktanksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kraftstofftank (4) eine regenerierbare Filtereinrichtung (18) zugeordnet ist.
Drucktanksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tankabsperrventil (19) zwischen den Kraftstofftank und die regenerierbare Filtereinrichtung (18) geschaltet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Drucktanksystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck im Kraftstofftank (4) auf Umgebungsdruck puls/minus 50 Hektopascal begrenzt wird.
Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur und einem Drucktanksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das insbesondere gemäß einem Verfahren nach Anspruch 8 betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur eine beziehungsweise die äußere Verstärkungsstruktur (40) des Kraftstofftanks (4) darstellt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgeführt ist.