DE102017109274A1 - Verfahren und Anordnung zum Fördern von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Fördern von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter (10, 100), wobei der Kraftstoffbehälter (10, 100) mindestens eine erste Kammer (12) mit einem darin angeordneten Modultopf (18, 102) und mindestens einer ersten Pumpe (30, 110) zum Fördern von Kraftstoff aus der ersten Kammer (12) in den Modultopf (18, 102), wobei in dem Modultopf (18, 102) eine Kraftstoffpumpe (20, 104) zur Versorgung eines Motors angeordnet ist. Um den Pumpbetrieb und damit den Energieverbrauch zu minimieren, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass in dem Modultopf (18, 102) mit einer Sensoreinrichtung (22, 24, 112) zumindest ein vorgegebener minimaler Füllstand erfasst wird, wobei die in der ersten Kammer (12) angeordnete Pumpe (30, 110) beim Erreichen des minimalen Füllstands in dem Modultopf (18, 102) aktiviert wird und nach einer vorgegebenen Zeitdauer oder beim Erreichen eines vorgegebenen höheren Füllstands in dem Modultopf (18, 102) deaktiviert wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter, wobei der Kraftstoffbehälter mindestens eine erste Kammer mit einem darin angeordneten Modultopf und mindestens einer ersten Pumpe zum Fördern von Kraftstoff aus der mindestens einen ersten Kammer in den Modultopf aufweist, wobei in dem Modultopf eine Kraftstoffpumpe zur Versorgung eines Motors mit Kraftstoff angeordnet ist.
- Der Modultopf bildet in einem Kraftstofftank ein von dem übrigen Innenraum durch die Topfwandung getrenntes Volumen, so dass der von der im Modultopf angeordneten Kraftstoffpumpe vom Modultopf zum Motor geförderte Kraftstoff aus dem übrigen Innenraum des Kraftstoffbehälters ersetzt werden muss. Dies geschieht beispielsweise mittels einer Saugstrahlpumpe, die von einem von der nach außen führenden Kraftstoffleitung abgezweigten Teilstrom betrieben wird. Bei einem Satteltank mit zwei durch den Sattel voneinander teilweise getrennten Kammern, wobei der Modultopf in der ersten der zwei Kammern angeordnet ist, muss dazu Kraftstoff mittels einer Pumpe, meist einer Saugstrahlpumpe, von der zweiten Kammer in die erste Kammer gepumpt werden, sobald der Füllstand in der zweiten Kammer unter die Höhe des die zwei Kammern voneinander trennenden Sattels fällt. Auch bei einem Satteltank wird in der ersten Kammer Kraftstoff mittels einer weiteren Pumpe in den Modultopf gepumpt. In der Regel wird die eine Pumpe bzw. werden die mehreren Pumpen ständig betrieben, auch wenn dies nach verschiedenen Betriebsparametern wie beispielsweise den Füllstanden in der ersten und zweiten Kammer sowie dem Modultopf eigentlich nicht erforderlich wäre. Durch den ständigen Betrieb wird unnötig Energie verbraucht.
- Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den Betrieb der Pumpen in dem Kraftstoffbehälter hinsichtlich des Energieverbrauchs zu optimieren.
- Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1 und 7 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Die Erfindung geht vor allem von dem Gedanken aus, dass durch die Erfassung relevanter Parameter eine intelligente Pumpensteuerung vorgenommen werden kann. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dass in dem Modultopf mit einer Sensoreinrichtung zumindest ein vorgegebener minimaler Füllstand erfasst wird, wobei die in der ersten Kammer angeordnete erste Pumpe beim Erreichen des minimalen Füllstands in dem Modultopf aktiviert wird und nach einer vorgegebenen Zeitdauer oder beim Erreichen eines vorgegebenen höheren Füllstands deaktiviert wird. Insbesondere kann die Sensoreinrichtung einen ersten Sensor aufweisen, mit dem ein vorgegebener maximaler Füllstand in dem Modultopf gemessen wird, bei dem die erste Pumpe deaktiviert wird, und einen zweiten Sensor, mit dem der vorgegebene minimale Füllstand in dem Modultopf gemessen wird.
- In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Kraftstoffbehälter als Satteltank ausgebildet ist und weist eine zweite Kammer mit mindestens einer darin angeordneten zweiten Pumpe zum Fördern von Kraftstoff von der zweiten Kammer in die erste Kammer auf, und in der zweiten Kammer ist zur weiteren Senkung des Energieverbrauchs ein dritter Sensor für das Erfassen eines vorgebbaren minimalen Füllstands in dieser Kammer angeordnet, wobei nach Maßgabe des dritten Sensors die in der zweiten Kammer angeordnete Pumpe deaktiviert wird, wenn der vorgegebene minimale Füllstand erreicht wird.
- Bevorzugt ist die erste und/oder zweite Pumpe als Saugstrahlpumpe ausgebildet und von der in dem Modultopf angeordneten Kraftstoffpumpe wird ein Teilstrom zum Betrieb der ersten und/oder zweiten Saugstrahlpumpe abgezweigt wird.
- Da die Saugstrahlpumpen durch einen von der Kraftstoffpumpe abgezweigten Teilstrom betrieben werden, kann das Aktivieren und Deaktivieren der Saugstrahlpumpen vorteilhaft durch Ansteuerung von mindestens einem in der Zuleitung zu der ersten und/oder zweiten Saugstrahlpumpe angeordneten Ventil erfolgen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann daher in einer Speiseleitung für den Betrieb der ersten und/oder zweiten Saugstrahlpumpe ein erstes Ventil angeordnet sein, das den Betrieb mindestens der ersten Saugstrahlpumpe freigibt, wenn der zweite Sensor in dem Modultopf den vorgegebenen minimalen Füllstand erfasst, und den Betrieb mindestens der ersten Saugstrahlpumpe abschaltet, wenn der erste Sensor in dem Modultopf den vorgegebenen maximalen Füllstand erfasst. Entsprechend kann in der Speiseleitung für den Betrieb der ersten und/oder zweiten Saugstrahlpumpe ein zweites Ventil angeordnet sein, das den Betrieb der zweiten Saugstrahlpumpe abschaltet, wenn der dritte Sensor den vorgegebenen minimalen Füllstand in der zweiten Kammer erfasst.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
-
1 eine schematische Ansicht eines Satteltanks mit einem Modultopf, Sensoren und Pumpen; -
2 ein Funktionsdiagram des Pumpbetriebs und der Tankfüllstände; und -
3 eine schematische Ansicht eines Einkammertanks mit einem Modultopf, Sensoren und Pumpen. - Der in
1 schematisch dargestellte Satteltank10 weist eine erste Kammer12 und eine zweite Kammer14 auf, deren Volumina durch einen Sattel16 teilweise voneinander getrennt sind. In der ersten Kammer12 ist ein Modultopf18 angeordnet, der eine Kraftstoffpumpe20 enthält und ein Vorratsreservoir für Kraftstoff bildet. In dem Modultopf18 sind weiterhin ein erster Sensor22 zum Erfassen eines vorgegebenen maximalen Füllstands und ein zweiter Sensor24 zum Erfassen eines vorgegebenen minimalen Füllstands angeordnet. Von der Kraftstoffpumpe20 führt eine Kraftstoffleitung26 zu einem Motor, wobei von der Kraftstoffleitung26 eine Speiseleitung28 zum Betrieb von Saugstrahlpumpen abgezweigt ist. Eine erste Saugstrahlpumpe30 ist in der ersten Kammer12 angeordnet und fördert Kraftstoff aus dieser Kammer in den Modultopf18 . Eine zweite Saugstrahlpumpe32 ist in der zweiten Kammer14 angeordnet und fördert Kraftstoff aus dieser Kammer in die erste Kammer12 . In der Speiseleitung28 sind ein erstes Ventil34 und ein zweites Ventil36 angeordnet. Das erste Ventil34 regelt den Zustrom zu beiden Saugstrahlpumpen30 ,32 , während das zweite Ventil36 den Zustrom zu nur der zweiten Saugstrahlpumpe regelt. In der zweiten Kammer14 ist weiterhin ein dritter Sensor38 zum Erfassen eines vorgegebenen minimalen Füllstands oder zum Erfassen eines Zustands, in dem die Ansaugseite der zweiten Saugstrahlpumpe32 beispielsweise durch Querbeschleunigung oder Schräglage des Satteltanks keinen Kraftstoff ansaugen kann, angeordnet. Weiterhin ist eine nicht näher dargestellte elektronische Steuereinheit vorgesehen, die die verschiedenen Sensorsignale erfasst und nach einem nachstehend beschriebenen Schema die Ventile30 ,32 in deren Öffnungs- und Schließstellungen ansteuert. - Die Funktionsweise der Fördersteuerung zur Optimierung des Energieverbrauchs wird anhand des Diagramms der
2 erläutert, in dem die Füllstände in dem Modultopf18 und in der zweiten Kammer14 sowie die Betriebszyklen der Saugstrahlpumpen30 ,32 als Funktion der Zeit dargestellt sind. - Im oberen Teil des Diagramms sind die Sattelhöhe
40 und den ersten und zweiten Sensoren22 ,24 im Modultopf18 entsprechende maximale und minimale Füllstände42 ,44 durch waagerechte Linien dargestellt. Der Verlauf des Füllstands in dem Modultopf18 beim fortschreitenden Verbrauch des im Satteltank10 insgesamt vorhandenen Kraftstoffs wird durch die Linie46 wiedergegeben. Bei einem vollständig gefüllten Modultopf18 , bei dem der Füllstand in dem Satteltank10 sowohl den nach oben offenen Modultopf18 als auch den Sattel16 übersteigt, ist weder der Betrieb der ersten noch der zweiten Saugstrahlpumpe erforderlich und die Ventile34 ,36 sind gesperrt. - Im Zeitpunkt A sinkt der Füllstand im Satteltank
10 unter die Höhe des Sattels16 . Der Füllstand in der zweiten Kammer14 , deren Kraftstoffinhalt dann nicht mehr selbstständig in die erste Kammer12 fließen kann, ist durch die Linie48 wiedergegeben. Im Zeitpunkt B erreicht der Füllstand in dem Modultopf18 die Höhe des ersten Sensors22 und sinkt in der Folge auf die Höhe des zweiten Sensors24 im Zeitpunkt C. Zu diesem Zeitpunkt C öffnet die elektronische Steuereinheit die Ventile34 ,36 und beide Saugstrahlpumpen30 ,32 treten in Betrieb, so dass zum einen mittels der ersten Saugstrahlpumpe30 Kraftstoff in den Modultopf18 gefördert wird und zum anderen Kraftstoff aus der zweiten Kammer14 in die erste Kammer12 . Der Betrieb der Saugstrahlpumpen30 und32 wird in dem Diagramm jeweils durch die Blöcke50 und52 wiedergegeben. Beide Saugstrahlpumpen bleiben so lange in Betrieb, bis im Zeitpunkt D ein Füllstand auf Höhe des ersten Sensors22 in dem Modultopf18 erreicht ist. Die Ventile34 ,36 sperren dann und die Saugstrahlpumpen sind außer Betrieb. Dieses Öffnen und Sperren der Ventile34 ,36 nach Maßgabe der Sensoren22 ,24 und entsprechend der Betrieb der Saugstrahlpumpen30 ,32 setzt sich auf diese Weise bis zum Erreichen des Zeitpunkts E fort. Zum Zeitpunkt E erfasst der dritte Sensor38 in der zweiten Kammer14 , dass der vorgegebene minimale Füllstand erreicht ist. Ein Betrieb der zweiten Saugstrahlpumpe32 wäre im weiteren Verlauf sinnlos. Die elektronische Steuereinheit sperrt das zweite Ventil36 daher nach Maßgabe des dritten Sensors38 dauerhaft bis zum nächsten Betankungsvorgang. - Ab dem Zeitpunkt E befindet sich Kraftstoff nur noch in der ersten Kammer
12 und in dem Modultopf18 . Der Betrieb der ersten Saugstrahlpumpe30 setzt sich wie vorstehend erläutert nach Maßgabe der Sensoren22 ,24 fort, bis der Kraftstoffvorrat in der ersten Kammer12 erschöpft ist. Dabei wird durch die elektronische Steuereinheit lediglich das erste Ventil34 jeweils geöffnet und gesperrt. Es verbleibt schließlich nur das Reservevolumen des Modultopfs18 bis zum nächsten Betankungsvorgang. - Durch die vorstehend beschriebene Steuerung des Betriebs der Saugstrahlpumpen
30 ,32 nach Maßgabe der drei Sensoren22 ,24 ,38 wird der letztlich von der Kraftstoffpumpe20 bereitgestellte Energieverbrauch minimiert. -
3 zeigt einen Einkammertank100 mit einem Modultopf102 mit einer darin angeordneten Kraftstoffpumpe104 und mit einer von der Kraftstoffpumpe zu einem Fahrzeugmotor führenden Kraftstoffleitung106 , von der eine Speiseleitung108 zum Betrieb einer Saugstrahlpumpe110 abgezweigt ist. In dem Modultopf102 ist als Alternative zu den zwei in1 dargestellten Sensoren22 ,24 eine als Piezo-Füllstandsmesser ausgebildete Sensoreinrichtung112 angeordnet, mit der ein vorgegebene minimale und maximale Füllstände erfasst wird, nach deren Maßgabe die Saugstrahlpumpe110 aktiviert oder deaktiviert wird. Beim Erreichen des vorgegebenen minimalen Füllstands wird durch eine nicht dargestellte elektronische Steuereinheit, in der auch die vorgebbaren Betriebsparameter gespeichert sind, ein in der Speiseleitung108 angeordnetes Ventil114 geöffnet und die Saugstrahlpumpe110 aktiviert, die dann Kraftstoff in das Innere des Modultopfs102 fördert, bis der vorgegebene maximale Füllstand erreicht ist. Das Ventil114 wird dann von der Steuereinheit geschlossen und die Kraftstoffförderung in den Modultopf abgebrochen, bis wiederum der minimale Füllstand erreicht ist. Es ist auch möglich, lediglich einen vorgegebenen minimalen Füllstand in dem Modultopf102 zu Überwachen und beim Erreichen dieses minimalen Füllstands die Saugstrahlpumpe110 für eine vorgegebene Zeitdauer zu aktivieren. Bei bekanntem Fördervolumen der Saugstrahlpumpe110 lässt sich errechnen, nach welcher Zeitdauer der gewünschte maximale Füllstand in dem Modultopf102 erreicht ist. - Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Fördern von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter
10 ,100 , wobei der Kraftstoffbehälter10 ,100 mindestens eine erste Kammer12 mit einem darin angeordneten Modultopf18 ,102 und mindestens einer ersten Pumpe30 ,110 zum Fördern von Kraftstoff aus der ersten Kammer12 in den Modultopf18 ,102 , wobei in dem Modultopf18 ,102 eine Kraftstoffpumpe20 ,104 zur Versorgung eines Motors angeordnet ist. Um den Pumpbetrieb und damit den Energieverbrauch zu minimieren, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass in dem Modultopf18 ,102 mit einer Sensoreinrichtung22 ,24 ,112 zumindest ein vorgegebener minimaler Füllstand erfasst wird, wobei die in der ersten Kammer12 angeordnete Pumpe30 ,110 beim Erreichen des minimalen Füllstands in dem Modultopf18 ,102 aktiviert wird und nach einer vorgegebenen Zeitdauer oder beim Erreichen eines vorgegebenen höheren Füllstands in dem Modultopf18 ,102 deaktiviert wird.
Claims (13)
- Verfahren zum Fördern von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter (10, 100), wobei der Kraftstoffbehälter (10, 100) mindestens eine erste Kammer (12) mit einem darin angeordneten Modultopf (18, 102) und mindestens einer ersten Pumpe (30, 110) zum Fördern von Kraftstoff aus der ersten Kammer (12) in den Modultopf (18, 102), wobei in dem Modultopf (18, 102) eine Kraftstoffpumpe (20, 104) zur Versorgung eines Motors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Modultopf (18, 102) mit einer Sensoreinrichtung (22, 24, 112) zumindest ein vorgegebener minimaler Füllstand erfasst wird, wobei die in der ersten Kammer (12) angeordnete Pumpe (30, 110) beim Erreichen des minimalen Füllstands in dem Modultopf (18, 102) aktiviert wird und nach einer vorgegebenen Zeitdauer oder beim Erreichen eines vorgegebenen höheren Füllstands in dem Modultopf (18, 102) deaktiviert wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung einen ersten Sensor (22) aufweist, mit dem ein vorgegebener maximaler Füllstand (42) in dem Modultopf (18) gemessen wird, bei dem die erste Pumpe (30) deaktiviert wird, und einen zweiten Sensor (24), mit dem der vorgegebene minimale Füllstand (44) in dem Modultopf (18) gemessen wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffbehälter als Satteltank (10) ausgebildet ist und eine zweite Kammer (14) mit mindestens einer darin angeordneten zweiten Pumpe (32) zum Fördern von Kraftstoff von der zweiten Kammer (14) in die erste Kammer (12) aufweist, und dass in der zweiten Kammer (14) ein dritter Sensor (38) für das Erfassen eines vorgebbaren minimalen Füllstands in dieser Kammer (14) angeordnet ist, wobei nach Maßgabe des dritten Sensors (38) die in der zweiten Kammer (14) angeordnete Pumpe (32) deaktiviert wird, wenn der vorgegebene minimale Füllstand erreicht wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Pumpe (30, 32, 110) als Saugstrahlpumpe ausgebildet ist und dass von der in dem Modultopf (18, 102) angeordneten Kraftstoffpumpe (20, 104) ein Teilstrom zum Betrieb der ersten und/oder zweiten Saugstrahlpumpe abgezweigt wird. - Verfahren nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass in einer Speiseleitung 28, 108) für den Betrieb der ersten und/oder zweiten Saugstrahlpumpe ein erstes Ventil (34, 114) angeordnet ist, das den Betrieb mindestens der ersten Saugstrahlpumpe freigibt, wenn die Sensoreinrichtung (22, 24, 112) in dem Modultopf (18, 102) den vorgegebenen minimalen Füllstand erfasst, und den Betrieb mindestens der ersten Saugstrahlpumpe abschaltet, wenn die Sensoreinrichtung (22, 24, 112) in dem Modultopf (18, 102) den vorgegebenen maximalen Füllstand erfasst. - Verfahren nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Speiseleitung (28) für den Betrieb der ersten und/oder zweiten Saugstrahlpumpe ein zweites Ventil (36) angeordnet ist, das den Betrieb der zweiten Saugstrahlpumpe abschaltet, wenn der dritte Sensor (38) den vorgegebenen minimalen Füllstand in der zweiten Kammer (14) erfasst. - Anordnung zum Fördern von Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter (10, 100), wobei der Kraftstoffbehälter (10, 100) mindestens eine erste Kammer (12) mit einem darin angeordneten Modultopf (18, 102) und mindestens einer ersten Pumpe (30, 110) zum Fördern von Kraftstoff aus der mindestens einen ersten Kammer (12) in den Modultopf (18, 102) aufweist, wobei in dem Modultopf (18, 102) eine Kraftstoffpumpe (20, 104) zur Versorgung eines Motors mit Kraftstoff angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Modultopf (18, 102) eine Sensoreinrichtung (22, 24, 112) zum Erfassen zumindest eines vorgebbaren minimalen Füllstands angeordnet ist, wobei die in der ersten Kammer (12) angeordnete erste Pumpe (30, 110) beim Erreichen des minimalen Füllstands in dem Modultopf (18, 102) aktiviert wird und nach einer vorgegebenen Zeitdauer oder beim Erreichen eines vorgegebenen höheren Füllstands deaktiviert wird.
- Anordnung nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung einen ersten Sensor (22) aufweist, mit dem ein vorgebbarer maximaler Füllstand in dem Modultopf (18) messbar ist, bei dem die erste Pumpe (30) deaktiviert wird, und einen zweiten Sensor (24), mit dem der vorgebbare minimale Füllstand in dem Modultopf (18) messbar ist. - Anordnung nach
Anspruch 7 oder8 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffbehälter als Satteltank (10) ausgebildet ist und eine zweite Kammer (14) mit mindestens einer darin angeordneten zweiten Pumpe (32) zum Fördern von Kraftstoff von der zweiten Kammer (14) in die erste Kammer (12) aufweist, und dass in der zweiten Kammer (14) ein dritter Sensor (38) für das Erfassen eines vorgebbaren minimalen Füllstands in dieser Kammer (14) angeordnet ist, wobei nach Maßgabe des dritten Sensors (38) die in der zweiten Kammer angeordnete Pumpe (32) deaktivierbar ist, wenn der vorgegebene minimale Füllstand erreicht wird. - Anordnung nach einem der
Ansprüche 7 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Pumpe (30, 32, 110) als Saugstrahlpumpe ausgebildet ist und dass von der in dem Modultopf (18, 102) angeordneten Kraftstoffpumpe (20, 104) ein Teilstrom zum Betrieb der ersten und/oder zweiten Saugstrahlpumpe abzweigbar ist. - Anordnung nach einem der
Ansprüche 7 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass in einer Speiseleitung (28, 108) für den Betrieb der ersten und/oder zweiten Saugstrahlpumpe ein erstes Ventil (34, 114) angeordnet ist, das den Betrieb mindestens der ersten Saugstrahlpumpe freigibt, wenn die Sensoreinrichtung (22, 24, 112) in dem Modultopf (18, 102) den vorgegebenen minimalen Füllstand erfasst, und den Betrieb mindestens der ersten Saugstrahlpumpe abschaltet, wenn die Sensoreinrichtung (22, 24, 112) in dem Modultopf (18, 102) den vorgegebenen maximalen Füllstand erfasst. - Anordnung nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Speiseleitung (28) für den Betrieb der ersten und/oder zweiten Saugstrahlpumpe ein zweites Ventil (36) angeordnet ist, das den Betrieb der zweiten Saugstrahlpumpe abschaltet, wenn der dritte Sensor (38) den vorgegebenen minimalen Füllstand in der zweiten Kammer (14) erfasst. - Kraftstofftank (10, 100) mit einer Anordnung nach einem der
Ansprüche 7 bis12 .
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