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Die Erfindung betrifft eine Entlüftungseinrichtung für einen Drucktank eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
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Es ist bereits bekannt, einen Kraftfahrzeugkraftstofftank zur Betankungs- und Betriebsentlüftung mit einer Entlüftungseinrichtung zu versehen. Aus der
DE 10 2013 200 676 A1 ist eine derartige Entlüftungseinrichtung mit einem Adsorptionsfilter, beispielsweise einem Aktivkohlefilter, bekannt, der ein Entweichen von Brennstoffdämpfen in die Atmosphäre verhindert. Die Brennstoffdämpfe entstehen, sobald der Brennstoff die vom Umgebungsdruck abhängige Sättigungstemperatur überschreitet. Zuerst verdampfen diejenigen Anteile des Brennstoffes, die die niedrigste Sättigungstemperatur aufweisen. Mit zunehmender Brennstofftemperatur oder fallendem Umgebungsdruck steigt die Verdampfungsrate des Brennstoffes. Die Brennstoffdämpfe stellen für die Umwelt eine starke Belastung und für die Menschen, insbesondere beim Einatmen, eine gesundheitliche Gefährdung dar.
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Des Weiteren ist es bei Fahrzeugen bekannt, als Kraftstofftank einen so genannten Drucktank einzusetzen, bei welchem der im Tank vorliegende Druck den atmosphärischen Druck überschreitet. Bei höherem Druck im Kraftstofftank ist eine weitere Ausgasung des Kraftstoffs erschwert, so dass sich durch den Einsatz eines Drucktanks im Fahrzeug eine Verringerung an Emissionen von gasförmigen Kohlenwasserstoffen aus dem Kraftstofftank erreichen lässt.
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Ein solcher Drucktank ist auch günstig für die Kraftstoffdampfspülung und die Leckdetektion in Hybridfahrzeugen. Reduzierte Verbrennungsmotorbetriebszeiten in Hybridfahrzeugen ermöglichen Vorzüge bezüglich Kraftstoffeinsparung und reduzierter Kraftstoffemissionen. Die kürzeren Verbrennungsmotorbetriebszeiten können jedoch zu einem unzureichenden Spülen von Kraftstoffdämpfen aus dem Abgasreinigungssystem des Fahrzeugs sowie einer unzureichenden Zeit für die Beendigung einer Kraftstoffsystemleckdiagnoseoperation führen. Um einige dieser Probleme zu behandeln, können Hybridfahrzeuge zwischen einem Kraftstofftank und einem Kohlenwasserstoffbehälter des Emissionssystems ein Tankabsperrventil enthalten, um die in dem Aktivkohlebehälter absorbierte Menge an Kraftstoffdämpfen zu begrenzen. Ein Öffnen oder Schließen des Tankabsperrventils kann dann auf der Basis von Kraftstoffsystembedingungen justiert werden, um eine Kraftstoffdampfspülung oder eine Leckdiagnose zu ermöglichen.
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Wenn ein in einer Entlüftungsleitung eines Drucktanks angeordnetes Tankabsperrventil geschlossen ist, führt eine Temperaturerhöhung im Tank zum Ansteigen des Drucks in diesem. Dieser Druck wird von Zeit zu Zeit verringert, damit nicht die Druckfestigkeitsgrenze des Tanks überschritten wird. Um den Druck im Kraftstofftank innerhalb eines entsprechenden Druckintervalls zu halten, kann auch eine Zweipunktregelung vorgenommen werden. Hierbei wird beim Erreichen eines oberen Grenzwerts des Drucks das Tankabsperrventil geöffnet und dann wieder geschlossen, wenn ein unterer Grenzwert des Drucks erreicht ist. Bei der Taktfrequenz des Öffnens und Schließens spielen die Ausgasung des Kraftstoffs und die beim Entlüften aus dem Tank abzuführende Gasmenge eine Rolle, wobei letztere von der Kraftstofftemperatur und dem Kraftstoffdampfdruck abhängt.
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Das Tankabsperrventil ermöglicht auch noch eine Verringerung des Drucks im Kraftstofftank vor einer Betankung und ist während einer Betankung offen, ansonsten ist es geschlossen.
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Der Adsorptionsfilter ist mit dem Drucktank durch die Entlüftungsleitung verbunden, die im Inneren des Adsorptionsfilters beispielsweise in dem Bereich endet, der mit Aktivkohle befüllt ist. Eine Spülluftleitung, die von einem Tankentlüftungsventil gesteuert wird, verbindet den Adsorptionsfilter mit einem stromabwärts eines Drosselorganes liegenden Abschnitt eines Saugrohres einer Brennkraftmaschine.
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Die Brennstoffdämpfe werden durch den bei laufender Brennkraftmaschine im Saugrohr hinter dem Drosselorgan herrschenden Unterdruck angesaugt und der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt. In Stillstandszeiten, oder wenn das Tankentlüftungsventil geschlossen ist, oder wenn auf Grund der Lastzustände der Brennkraftmaschine im Saugrohr kein ausreichender Unterdruck aufgebaut wird, der ein Absaugen der Brennstoffdämpfe ermöglicht, werden diese in dem Adsorptionsfilter adsorbiert.
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Der begrenzte Bauraum des Adsorptionsfilters bedingt eine begrenzte Speicherkapazität. Zur Regeneration wird der Adsorptionsfilter mit Frischluft gespült, die dem Filter über eine mit der Atmosphäre verbundene Belüftungsleitung zugeführt wird. Die Frischluft gelangt bei im Saugrohr herrschendem Unterdruck und geöffnetem Tankentlüftungsventil zuerst durch ein die Belüftungsleitung steuerndes Absperrventil in den Adsorptionsfilter, wo sie die Brennstoffdämpfe aufnimmt und durch die Spülluftleitung und das Saugrohr der Brennkraftmaschine zuführt. Bei geschlossenem Absperrventil und geschlossenem Tankentlüftungsventil sollten aus Funktions- und Umweltschutzgründen der Drucktank, die Entlüftungsleitung und der Adsorptionsfilter eine gegenüber der Atmosphäre hermetisch dichte Einheit bilden.
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Zur Überprüfung der Tankentlüftung sind nach dem Stand der Technik unterschiedliche, gängige Prüfungsroutinen anwendbar, wie unter anderem auch in der
DE 10 2013 200 676 A1 dargestellt. Wird dabei festgestellt, dass eine der Komponenten fehlerhaft ist, wird bei Kraftstoffversorgungssystemen, die unter Überdruck arbeiten, der Tanküberdruck, aufgrund der Fehlfunktion der Tankentlüftung, durch Öffnen des Tankabsperrventils in der Entlüftungsleitung vollständig abgebaut.
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Eine derartige Vorgangsweise baut den Überdruck im Drucktank unkontrolliert und manchmal auch unerwünscht ab, wenn das Tankabsperrventil aufgrund einer Diagnose des Kraftstoffversorgungssystems von der Steuereinrichtung entsprechend angesteuert wird. Bei abgestelltem Fahrzeug sind Diagnosen nicht durchführbar und es ist in Folge dessen auch keine unter Umständen notwendige Betätigung des Tankabsperrventils möglich.
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Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Entlüftungseinrichtung für einen Drucktank bereitzustellen, die oben genannte Nachteile nicht besitzt.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Nach der Erfindung ist eine Entlüftungseinrichtung für einen Drucktank eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Entlüftungsleitung zur Betankungs- beziehungsweise Betriebsentlüftung, die über einen Kraftstoffdampfauffangbehälter geführt ist, wobei eine Ventileinrichtung in die Entlüftungsleitung des Drucktanks geschaltet ist, die ein Tankabsperrventil umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung des Weiteren ein stromlos offenes, mechanisch in Schließstellung bringbares Absperrventil umfasst, das zwischen den Drucktank und das Tankabsperrventil in die Entlüftungsleitung eingebaut ist und das elektrisch oder magnetisch geöffnet und/oder offen gehalten werden kann, wobei das Absperrventil ab Auftreten eines Grenzdruckabfalls in der Entlüftungsleitung bis zum Vorliegen eines bestimmten Tankinnendruckes mechanisch schließt.
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Dadurch wird vorteilhafterweise ein unkontrollierter und ungewünschter Druckabbau verhindert, ohne dass dieser vorher detektiert werden muss. Und aus diesem Grund wird ein solcher Druckabbau auch bei abgestelltem Fahrzeug erkannt. Durch die Möglichkeit eines aktiven Ansteuerns werden die Betankung oder ein gewollter Druckabbau nicht beinträchtigt.
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Da der Tankinnendruck das Absperrventil verschließt, bleibt es über längere Dauer verschlossen. In der Werkstatt kann dann der Druckabbau des Tanks erzwungen herbeigeführt werden. Nach Beheben des vorliegenden Problems wird das Absperrventil durch den Druckabbau wieder geöffnet und ist ohne Beeinträchtigung und Teileaustausch weiterhin einsatzfähig.
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Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sehen vor, dass eine Schließstellung des Absperrventils, hervorgerufen durch einen Mindestdruckabfall vom Drucktank zur Entlüftungsleitung, in der Ventileinrichtung sensiert und an ein Steuergerät weitergeleitet wird.
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Durch diese Schließstellungsdiagnose wird ein ungewollter Druckabbau gemeldet. Eine solche Schließstellung des Absperrventils wird vorteilhafterweise auch an das Steuergerät weitergeleitet, wenn sich dieses bzw. ein Bordnetz im elektronischen Sleep-Modus befindet. In diesem Fall wird das System verschlossen und beim Wiederaufstart ein vorliegendes Problem gemeldet.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibt die nachfolgende Beschreibung mit der zugehörigen Zeichnung. Es zeigen:
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1: als schematische Skizze gezeichnet, eine erfindungsgemäße Entlüftungseinrichtung für einen Drucktank und
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2: ein erfindungsgemäßes Absperrventil für eine Entlüftungseinrichtung eines Drucktanks nach 1, schematisch durch Schaltsymbole dargestellt.
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Ein Drucktank 1, eines nicht gezeichneten Kraftfahrzeugs, besitzt eine Betankungs- und Betriebsentlüftungsleitung 2, die vom Drucktank 1 über einen Kraftstoffdampfauffangbehälter 4 in die Atmosphäre geführt ist. Zur Entleerung des Kraftstoffdampfauffangbehälters 4 ist eine Spülluftleitung 8 vorgesehen, die diesen über ein Spülventil 3 mit einem Kraftfahrzeugmotor 5 verbindet. Dabei ermöglicht eine Belüftungsleitung 6 das Einströmen von Spülluft aus der Umgebung in den Kraftstoffdampfauffangbehälter 4, die dann durch diesen hindurch, über die Spülluftleitung 8 hin zum Kraftfahrzeugmotor 5 geführt wird und somit den Kraftstoffdampfauffangbehälter 4 spült.
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Zum Betanken des Kraftfahrzeugs wird der Drucktank 1 durch ein Tankabsperrventil 7 über den Kraftstoffdampfauffangbehälter 4 erst drucklos gefahren und dann während der Betankung entlüftet. Ansonsten ist das Tankabsperrventil 7 geschlossen. Deshalb ist es möglich, das Tankabsperrventil 7 durch Öffnen eines nicht gezeichneten Tankdeckels oder durch Einführen einer nicht gezeichneten Tank-Zapfpistole in den Einfüllstutzen zu betätigen. Dazu kann das Tankabsperrventil 7 über einen nicht gezeichneten Bowdenzug mit der Tankdeckelverkleidung verbunden sein. Das Tankabsperrventil 7 dient auch noch dazu, im Falle einer Fehlfunktion der Tankentlüftung, den Tankdruck vollständig abzubauen.
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Um dies zu umgehen, ist in der Nähe des oder im Drucktank 1 ein Absperrventil 9 in die Entlüftungsleitung 2 eingebaut. Das Absperrventil 9 ist prinzipiell geschlossen, weist aber eine ausreichend große Leckage auf, um einen Druckausgleich zwischen dem Drucktank 1 und dem restlichen Drucksystem zuzulassen. Im Falle eines ungewollten Überdruckabbaus, verschließt das Absperrventil 9 die Leckage vollständig. Dies tritt zum Beispiel ab einer Druckdifferenz von 25 hPa ein. Im Falle von Unterdruck im Drucktank 1, wird dieser über das Absperrventil 9 jedoch ausgeglichen. Wenn ein Druckabbau absichtlich herbei geführt werden soll, zum Beispiel für eine bevorstehende Betankung, so wird das Absperrventil 9 gezielt aufgesteuert. Um festzustellen, dass sich das Absperrventil 9 geschlossen hat, muss die Stellung ”Bypass geschlossen” sicher erkannt und einem Steuergerät gemeldet werden. Dies erfolgt auch, wenn sich das Fahrzeug oder das Steuergerät im Augenblick des Vorfalls im Sleep-Modus befindet.
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2 zeigt das mechanische Absperrventil 9 in der Entlüftungsleitung 2 der Entlüftungseinrichtung des Drucktanks 1, vorzugsweise drucktanknah oder in dem Drucktank 1 eingebaut. Das mechanische Absperrventil 9 ist mittels einer Stelleinrichtung 12 innerhalb der Entlüftungseinrichtung offen, sofern eine Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Absperrventils 9 kleiner als 25 hPa ist und lässt so einen Druckausgleich zu. Ist der Druckunterschied größer 25 hPa, wobei der Überdruck tankseitig anliegen muss, verschließt sich das Absperrventil 9. Liegt der Überdruck auf der vom Drucktank 1 abgewandten Seite an, bleibt das Absperrventil 9 geöffnet und lässt den Druckausgleich zu. Der Druck des Drucktanks 1 wird nicht überwacht, das Absperrventil 9 schließt selbstständig. Ferner kann das Absperrventil 9 aufgesteuert und offen gehalten werden (Stellung 11). Diese Funktion dient einem gewollten Druckabbau im Drucktank 1, zum Beispiel um eine Betankung zu gewährleisten. Zum Schutz des Drucktanks 1 verfügt das Absperrventil 9 zusätzlich über ein Überdruckschutzfunktion 10 um den Tank vor zu hohen Berstdrücken zu schützen. Für den Fall, dass sich bei verschlossenem Absperrventil 9 ein Überdruck im Drucktank 1 einstellt, der eine Beschädigung verursachen könnte, öffnet die Überdruckschutzstellung 10 und begrenzt so den Überdruck.
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Ein unkontrollierter und ungewünschter Druckabbau über das Tankabsperrventil 7 wird so mittels einer mechanischen Einrichtung verhindert, ohne dass Sensoren zur Druckmessung einen Überdruck im Drucktank 1 detektieren müssen. Dadurch wird ein solcher Überdruck auch bei abgestelltem Fahrzeug erkannt. Durch die Stellungsdiagnose im Absperventil 9 wird ein ungewünschter Druckabbau erkannt. Falls das Fahrzeug zum Zeitpunkt des Vorfalls im Sleep-Modus ist, wird das System verschlossen und beim Wiederaufstart das vorliegende Problem gemeldet. Durch die Möglichkeit das Absperrventil 9 aktiv aufzusteuern, werden die Betankung oder ein gewollter Druckabbau nicht beinträchtigt. Da der Tankinnendruck das Absperrventil 9 verschließt, bleibt es über längere Dauer verschlossen. In der Werkstatt kann der Druckabbau im Drucktank 1 erzwungen herbeigeführt werden. Nach Beheben des vorliegenden Problems wird das Absperrventil 9 durch den Druckabbau wieder geöffnet und ist ohne Beeinträchtigung weiterhin einsatzfähig.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013200676 A1 [0002, 0010]
