-
Die Erfindung betrifft eine Tankentlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank sowie ein Fahrzeug, welches solch eine Tankentlüftungsvorrichtung umfasst.
-
Der Kraftstoff für den Betrieb von Verbrennungsmotoren, die beispielsweise dem Fahrzeugantrieb dienen, wird in Kraftstofftanks gelagert. Abhängig von der Außentemperatur, der freien Flüssigkeitsoberfläche des Kraftstoffs und weiteren Faktoren kommt es in mehr oder weniger starkem Ausmaß zu einer Verdunstung des Kraftstoffs, insbesondere von niedermolekularen Kohlenwasserstoffen. Diese Kraftstoffdämpfe werden üblicherweise in einem Aktivkohlefilter aufgefangen, der in einer Entlüftungsleitung des Tanks angeordnet ist. Da die Beladungskapazität von Aktivkohlefiltern begrenzt ist, müssen diese von Zeit zu Zeit mit einem Luftstrom gespült werden. Es versteht sich, dass der mit den von dem Filter desorbierten Kraftstoffdämpfen beladene Spülluftstrom nicht unbehandelt in die Umwelt geleitet werden darf. In diesem Zusammenhang ist bekannt, den Spülluftstrom dem Verbrennungsmotor zuzuleiten, um so eine motorische Verbrennung der im Spülluftstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffe zu erzielen.
-
In diesem Zusammenhang sind moderne Motoren, insbesondere Verbrennungsmotoren, bekannt, welche gesonderte Verfahren in Bezug auf angelegte Spülluftströme aufweisen, wobei häufig der Einsatz von motorunabhängigen Gebläsen vorgesehen ist. Dies führt dazu, dass die Anzahl der am Motor angebundenen Gebläse stetig steigt. Beispielsweise ist bereits bekannt, dass für eine Tankentlüftungsaktivkohlebehälter-Regeneration der Verbau von separaten Pumpen vorgesehen ist. Anders gesagt, wird ein eigenes Gebläse für die Tankentlüftungsaktivkohlebehälter-Regenration benötigt. Dies bedeutet, dass somit ein höherer Kostenaufwand anfällt, da eine separate Baugruppe vorgesehen wird.
-
Da allerdings der Bauraum aufgrund einer weiterhin zunehmenden Komplexität in heutigen Fahrzeugen knapp bemessen ist, besteht ein Anliegen darin, dass die nötigen Bauteile entweder weiter reduziert oder sogar zusammengelegt werden, ohne dass dabei ihre Funktionalität reduziert wird. Aus dem Stand der Technik sind erste Ansätze als bekannt zu entnehmen, wie anhand der folgenden zwei Beispiele gezeigt wird.
-
So sind aus der Druckschrift
US 6,910,467 B2 Apparate zur Aufbereitung von verdampftem Kraftstoff für Motoren mit Kompressor als bekannt zu entnehmen. Dabei ist in einem Motor mit einem Lader eine Vorrichtung zur Verarbeitung von verdampftem Kraftstoff vorgesehen, um in einem Kraftstofftank erzeugten Dampf in einem Kanister zu sammeln und den gesammelten Dampf in einen Einlasskanal zu spülen. Der Lader enthält einen Kompressor. Die Aufbereitungsvorrichtung für verdampften Kraftstoff umfasst einen Spülkanal, durch den der Dampf aus dem Kanister in den Einlasskanal stromaufwärts des Kompressors gespült wird und einen zweiten Spülkanal, durch den der Dampf aus dem Kanister in einen Ausgleichsbehälter gespült wird. Zudem umfasst diese Vorrichtung zwei elektromagnetische Ventile, welche bei Betätigung zum Öffnen und Schließen der beiden Spülkanäle ausgelegt sind. Auch sind verschiedene Sensoren vorgesehen, die einen Betriebszustand des Motors erfassen, und eine elektronische Steuereinheit, welche die elektromagnetischen Ventile jeweils auf der Grundlage von Werten steuert, die von den Sensoren erfasst werden.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2011 080 521 A1 ist ein System zum Entlüften eines Kraftstofftanks als bekannt zu entnehmen. Solch ein System weist einen ersten Filter auf, der mit dem Kraftstofftank in Verbindung steht und ausgeführt ist, Kraftstoffdampf aufzunehmen. Ferner weist das System eine Entlüftungsleitung und einen Turbolader auf. Die Entlüftungsleitung verbindet den ersten Filter mit einer Motorluftzuleitung und ist ausgeführt, Kraftstoffdampf vom ersten Filter zur Motorluftzuleitung zu leiten. Der Turbolader ist an der Motorluftzuleitung angeordnet und ist ausgeführt, an einem Turboladerausgang verdichtete Luft bereitzustellen. Des Weiteren weist das System eine Spülleitung auf, die den Turboladerausgang mit dem ersten Filter derart verbindet, dass ein Teil der verdichteten Luft Kraftstoffdampf aus dem ersten Filter in die Entlüftungsleitung spült.
-
Aus der Druckschrift
DE 43 12 720 A1 ist zudem eine Tankentlüftungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor mit Lader und ein Verfahren zu deren Betreiben als bekannt zu entnehmen. Solch eine Tankentlüftungsanlage umfasst dabei einen Tank, ein Tankentlüftungsventil und einen Adsorptionsfilter, welcher mit dem Tank über eine Tankanschlussleitung verbunden ist und mit dem Tankentlüftungsventil über eine Ventilleitung verbunden ist. Der Adsorptionsfilter weist zudem eine Belüftungseinrichtung auf, wobei die Belüftungseinrichtung mit der Ausgangsleitung des Laders über eine Drucksteuerventileinrichtung verbunden ist. Die so aufgebaute Tankentlüftungsanlage benötigt im Gegensatz zu herkömmlichen Tankentlüftungsanlagen an Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor mit Lader keine Pumpe, die Gas entgegen dem Überdruck am Saugrohr aus der Tankentlüftungsanlage pumpt.
-
In den heutigen Fahrzeugen sind neben den Basiskomponenten zunehmend weitere Assistenzsysteme oder sogar zusätzliche Antriebsstränge vorgesehen. Es besteht somit die Anforderung, den zur Verfügung stehenden Bauraum im und am Fahrzeug möglichst effizient zu nutzen. Diese Anforderung gilt es bei der Auslegung und Entwicklung von Komponenten, welche in diesem Bereich des Fahrzeugs vorgesehen sind, zu beachten.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine alternative Tankentlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank bereitzustellen, welche eine kompakte Bauweise gewährleistet.
-
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Tankentlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank, der einen Verbrennungsmotor, an welchem wenigstens eine Turboladereinheit angeordnet ist, mit einem Kraftstoff versorgt, bereitgestellt wird. Solch eine Tankentlüftungsvorrichtung umfasst dabei ein Kraftstoffdampfsorptionssystem, welches eingerichtet ist, Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank reversibel zu speichern.
-
Die Tankentlüftungsvorrichtung umfasst zudem wenigstens eine Spülvorrichtung zum Anlegen eines Treibstroms in Richtung des Verbrennungsmotors an das Kraftstoffdampfsorptionssystem, sodass das Kraftstoffdampfsorptionssystem über eine Spülleitung gespült werden kann. Die Spülvorrichtung ist mittels einer Verbindungseinheit mit der wenigstens einen Turboladereinheit mechanisch koppelbar, sodass die Spülvorrichtung durch eine Bewegung der Turboladereinheit betreibbar ist. Auf diese Weise kann eine Tankentlüftungsvorrichtung bereitgestellt werden, welche eine besonders kompakte Bauweise aufweist, da die Spülvorrichtung keine eigene Antriebseinheit mehr benötigt. Vielmehr kann über die Verbindungseinheit ein Antrieb beziehungsweise eine entsprechende Bewegung der Spülvorrichtung mittels einer Bewegung der Turboladereinheit erzielt werden. Insofern ist die Verbindungseinheit eine physische Bauteileinheit, welche die Spülvorrichtung und die Turboladereinheit zwecks Übertragung von einer Bewegung beziehungsweise eines Bewegungsablaufs miteinander verbindet. Mit anderen Worten kann somit eine Bewegung oder eine Bewegungsabfolge der Turboladereinheit während eines Betriebs des Verbrennungsmotors derart genutzt werden, dass die Funktionalität der Tankentlüftungsvorrichtung gewährleistet wird. Auf diese Weise kann die vorgesehene Spülvorrichtung hinsichtlich ihrer Bauweise und einem damit verbundenen Bauraum reduziert werden. Das Zusammenlegen von Funktionalitäten ermöglicht somit eine kompakte Bauweise, welche mit der vorgestellten Tankentlüftungsvorrichtung vorteilhaft und kostengünstig ermöglicht wird. Insofern können mit der vorgestellten Lösung entsprechend Hardwarekomponenten zusammengefasst werden und somit Kosten eingespart werden. Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, dass die Geräuschemissionen der Spülvorrichtung durch die Turboladereinheit überdeckt werden und somit an dieser Stelle eine akustische Beanstandung entfällt. Die Turboladereinheit kann beispielsweise einen konventionellen Turbolader umfassen. Auch ist vorstellbar, dass die Turboladereinheit einen Bi-Turbolader oder ein ähnliches System umfasst. Das Kraftstoffdampfsorptionssystem kann beispielsweise konventionell mit einem oder mehreren Aktivkohlebehältern ausgestattet sein und mit Filtern und weiteren Standardkomponenten ausgestattet sein. Insofern stellt die mechanisch hergestellte Verbindung zwischen der Turboladereinheit und der Spülvorrichtung, welche beispielsweise eine konventionelle Pumpe in diesem Bereich sein kann, ein Antrieb für diese Spülvorrichtung für einen oder mehrere Spülvorgänge (allgemein auch als Spülen bezeichnet) dar. Beispielsweise kann es sich dabei um das Spülen eines Aktivkohlebehälters handeln, wobei das Spülen über die mechanische Verbindung als Antrieb für die Spülvorrichtung realisiert wird.
-
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Fahrzeug bereitgestellt wird. Solch ein Fahrzeug umfasst dabei einen mit einem Kraftstoff betreibbaren Verbrennungsmotor, an welchem wenigstens eine Turboladereinheit angeordnet ist, einen Kraftstofftank, welcher ausgelegt ist, den Verbrennungsmotor mit Kraftstoff zu versorgen, ein Kraftstoffdampfsorptionssystem und eine Tankentlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für das vorgestellte Fahrzeug.
-
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
-
So ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verbindungseinheit wenigstens ein mechanisches Kupplungselement umfasst, sodass eine Bewegungen übertragende Verbindung zwischen der wenigstens einen Turboladereinheit und der Spülvorrichtung reversibel koppelbar ist, sodass die Spülvorrichtung durch eine Bewegung der Turboladereinheit betreibbar ist. Somit ist es möglich, dass eine funktionelle Verbindung zwecks Betreibung der Spülvorrichtung mittels der Turboladereinheit je nach Bedarf gekoppelt werden kann. Beispielsweise kann dazu ein Kupplungselement oder auch mehrere Kupplungselemente derart in ihrer Position verändert werden, dass sich eine Bewegung von der Turboladereinheit nutzen lässt, um die Spülvorrichtung zu betreiben. Es ist somit auch möglich, über mehrere Kupplungselemente eine Verbindung herzustellen, wobei die verschiedenen Kupplungselemente somit eine eingehende Bewegung der Turboladereinheit ähnlich der Funktion eines Getriebes entsprechend bedarfsgerecht für das Betreiben der Spülvorrichtung konvertieren. Eine kompakte Bauweise lässt sich somit sehr gut erreichen.
-
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine Verbindung zwischen der Spülvorrichtung und der Turboladereinheit in Abhängigkeit wenigstens eines Steuersignals einer Steuervorrichtung koppelbar ist. Auf diese Weise kann nicht nur eine kompakte Bauweise solch einer Tankentlüftungsvorrichtung gewährleistet werden, sondern es kann gezielt eine bedarfsgerechte Funktion der Spülvorrichtung gesteuert werden.
-
Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine Verbindung zwischen der Spülvorrichtung und der Turboladereinheit in Abhängigkeit wenigstens eines Steuersignals einer Steuervorrichtung koppelbar ist, wobei die Steuervorrichtung ein Motorsteuergerät umfasst und wobei das Steuersignal in Abhängigkeit einer Auswertung wenigstens eines Motorparameters des Verbrennungsmotors mittels des Motorsteuergeräts aktivierbar ist. Eine bedarfsgerechte Funktion der Spülvorrichtung kann somit noch besser gesteuert werden. Beispielsweise kann anhand von festgelegten Motorparametern eine Freigabe für die Funktion im Sinne der Verbindung zwischen der Turboladereinheit und der Spülvorrichtung ermittelt werden. Nach erfolgter Freigabe werden die für die Funktion benötigten Kupplungen geschlossen. Somit wird also die Spülvorrichtung geregelt von dem Motorsteuergerät angesteuert. Insofern wird die Spülvorrichtung über die mechanische Verbindung zur Turboladereinheit mitbewegt. Dadurch wird entsprechend ein Volumenstrom zur Regeneration des Kraftstoffdampfsorptionssystems gefördert.
-
Als Beispiel für oben genannte Motorparameter sind hier der Beladungsgrad, die Beladungsmasse des Tankentlüftungsaktivkohlbehälters (AKB = Aktivkohlebehälter) und/oder der Beladungswert zu nennen. Alle drei Werte werden in einer verbauten Tankentlüftungsfunktionalität modelliert und beschreiben in der Regel eine prozentuale Sättigung der im AKB (AKB = Aktivkohlebehälter) gespeicherte Kohlenwasserstoffmasse beziehungsweise, den Absolutwert der gespeicherten HC-Masse sowie eine durchschnittliche Anreicherung des Luftgemisches mit Kohlenwasserstoffen. Weiterhin kann der Motorbetriebspunkt, zum Beispiel über Last und Drehzahl beschrieben, als Freigabe für eine Tankentlüftung angesehen werden. Alternativ können auch die Luftfüllung, die aktuell vorgesehene Gemischaufteilung, die Kraftstoffeinspritzmenge sowie verschiedene Temperaturen am Motor, wie Kühlmittel- und Zylinderkopftemperatur, als Freigaben genutzt werden. Eine weitere Ausbaustufe könnte auch eine Freigabe über Turboladerdrehzahl, sowie hieraus abgeleitete Größen, wie ein Verhältnis zwischen Motor- und Turboladerdrehzahl, beinhalten. Alle oben genannten Freigaben können selbstverständlich in einer freiwählbaren Kombination verwendet werden.
-
Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Spülvorrichtung wenigstens ein mechanisch betreibbares Pumpensystem umfasst. Auf diese Weise kann eine Bewegung mittels der Verbindungseinheit und einem dort vorgesehenem Kupplungselement von der Turboladereinheit besonders gut aufgenommen werden. Anstelle einer separaten Antriebseinheit für solch ein Pumpensystem kann eine übertragene Bewegung der Turboladereinheit für einen bedarfsgerechten Betrieb genutzt werden.
-
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verbindung zwischen der wenigstens einen Turboladereinheit und der Spülvorrichtung mittels wenigstens einem Turbinenläuferelement der wenigstens einen Turboladereinheit realisierbar ist. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
-
Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Turboladereinheit und die Spülvorrichtung zumindest teilweise in einer Baugruppe zusammen angeordnet sind. Eine kompakte Bauweise der Tankentlüftungsvorrichtung ist somit noch besser zu erreichen.
-
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verbindungseinheit zumindest teilweise aus Metall hergestellt ist. Auf diese Weise lässt sich eine besonders robuste Tankentlüftungsvorrichtung hervorbringen, welche insbesondere eine robuste Funktionalität aufweist.
-
Schlussendlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verbindungseinheit zumindest teilweise aus wenigstens einem Kunststoff hergestellt ist. Auf diese Weise lässt sich eine besonders leichte Tankentlüftungsvorrichtung hervorbringen, welche somit gut einsetzbar ist, um das Gesamtgewicht eines Fahrzeugs, in welchem diese Vorrichtung angeordnet ist, zu reduzieren.
-
Die vorgestellte Technik ist letztendlich in jegliche Verbrennungsmotoren einbaubar und nutzbar, welche entsprechend eine Tankentlüftungsvorrichtung benötigen und wenigstens eine Turboladereinheit aufweisen. Neben Kraftfahrzeugen, beispielsweise für den Transport von Personen und/oder Gütern, ist die vorgestellte Technik letztendlich in allen Bereichen einsetzbar und nutzbar, in denen ein Verbrennungsmotor eingesetzt werden kann. Neben den Einsatzbereich in den verschiedensten Fahrzeugen ist auch eine Verwendung beziehungsweise ein Einsatz in Notstromgeneratoren, Sportbooten und Sportflugzeugen vorstellbar.
-
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
-
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Tankentlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank; und
- 2 ein Fahrzeug umfassend eine Tankentlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank gemäß den Ansprüchen 1 bis 9.
-
1 zeigt eine Tankentlüftungsvorrichtung 10 für einen Kraftstofftank 12. Der Kraftstofftank 12 versorgt dabei einen Verbrennungsmotor 14, an welchem wenigstens eine Turboladereinheit 16 angeordnet ist. Die vorgestellte Tankentlüftungsvorrichtung 10 umfasst ein Kraftstoffdampfsorptionssystem 18, welches eingerichtet ist, nicht näher dargestellten Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 12 reversibel zu speichern. In der gezeigten 1 ist für diese Speicherung entsprechend ein Aktivkohlebehälter 20 vorgesehen. Die Tankentlüftungsvorrichtung 10 umfasst ferner wenigstens eine Spülvorrichtung 22 zum Anlegen eines Treibstroms in Richtung des Verbrennungsmotors 14 an das Kraftstoffdampfsorptionssystem 18, sodass das Kraftstoffdampfsorptionssystem 18 über eine Spülleitung 24 gespült werden kann. Die Spülvorrichtung 22 ist dabei mittels einer Verbindungseinheit 26 mit der wenigstens einen Turboladereinheit 16 koppelbar, sodass die Spülvorrichtung 22 durch eine Bewegung der Turboladereinheit 16 betreibbar ist. Zudem ist eine Steuervorrichtung 27 dargestellt, wobei jeweilige Doppelpfeile 28 einen funktionellen Zusammenhang mit der Verbindungseinheit 26 beziehungsweise mit dem Verbrennungsmotor 14 verdeutlichen. Beispielsweise kann eine Verbindung zwischen der Turboladereinheit 16 und der Verbindungseinheit 26 in Abhängigkeit wenigstens eines Steuersignals dieser Steuervorrichtung 27 gekoppelt werden. Auf diese Weise kann nicht nur eine kompakte Bauweise solch einer Tankentlüftungsvorrichtung 10 gewährleistet werden, sondern es kann gezielt eine bedarfsgerechte Funktion der Spülvorrichtung 22 gesteuert werden. Die zuvor genannte Verbindung kann also in Abhängigkeit wenigstens eines Steuersignals der Steuervorrichtung 27 gekoppelt werden, wobei die Steuervorrichtung 27 beispielsweise ein nicht näher dargestelltes Motorsteuergerät umfasst und wobei das Steuersignal in Abhängigkeit einer Auswertung wenigstens eines Motorparameters des Verbrennungsmotors 14 mittels des Motorsteuergeräts aktivierbar ist. Ferner ist vorstellbar, dass die vorgestellte Anordnung zwischen Turboladereinheit 16 und Spülvorrichtung 22 in jeglichen Varianten, beispielsweise bezogen auf den Verlauf der Spülleitung 24, von dem dargestellten Ausführungsbeispiel der dargestellten Tankentlüftungsvorrichtung 10 vorgesehen ist. Zudem umfasst die dargestellte Tankentlüftungsvorrichtung 10, wenn auch in der schematischen 1 nicht näher dargestellt, jegliche Standardkomponenten, welche für einen ordnungsgemäßen Betrieb der dargestellten Tankentlüftungsvorrichtung 10 nötig sind. Das dargestellte Konzept bezogen auf die mechanische Verbindung zwischen der Turboladereinheit 16 und der Spülvorrichtung 22 ist zudem auf ähnliche Vorrichtungen und entsprechende Spülvorgänge übertragbar.
-
2 zeigt ein Fahrzeug 30, umfassend eine Tankentlüftungsvorrichtung 10 für einen Kraftstofftank 12 gemäß den Ansprüchen 1 bis 9. Das gezeigte Fahrzeug 30 kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit einem nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor sein, wobei der Verbrennungsmotor zumindest eine ebenfalls nicht näher dargestellte Turboladereinheit umfasst.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Tankentlüftungsvorrichtung
- 12
- Kraftstofftank
- 14
- Verbrennungsmotor
- 16
- Turboladereinheit
- 18
- Kraftstoffdampfsorptionssystem
- 20
- Aktivkohlebehälter
- 22
- Spülvorrichtung
- 24
- Spülleitung
- 26
- Verbindungseinheit
- 27
- Steuervorrichtung
- 28
- Doppelpfeil
- 30
- Fahrzeug
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 6910467 B2 [0005]
- DE 102011080521 A1 [0006]
- DE 4312720 A1 [0007]
