DE102020200088A1

DE102020200088A1 - Verfahren zur Steuerung des Tankvorgangs an einem Kraftfahrzeug und Kraftstoffbehältersystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020200088A1
Application number: DE102020200088.3A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Breuer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2021-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Tankvorgangs an einem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug ein Kraftstoffbehältersystem (100) aufweist, mit einem Kraftstofftank (110), einem Einfüllrohr (140), einem Entlüftungsventil (152) und einem Drucksensor (160) zur Erfassung des Tankinnendrucks (p). Das Verfahren umfasst die Schritte:• Betanken des Kraftstofftanks (110) über das Einfüllrohr (140) bei geöffnetem Entlüftungsventil (152);• Schließen des Entlüftungsventils (152), sobald ein Maximalfüllstand im Kraftstofftank (110) erreicht wird;• Erfassen des Tankinnendrucks (p) mithilfe des Drucksensors (160) und druckgesteuertes Öffnen und Schließen des Entlüftungsventils (152), um ein Nachtanken zu ermöglichen.Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftstoffbehältersystem (100), welches mit einer entsprechenden Funktionalität zum Nachtanken ausgestattet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Tankvorgangs an einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftstoffbehältersystem für ein Kraftfahrzeug.
Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor (wie insbesondere Personenkraftwagen, Omnibusse, Lastkraftwagen und auch Bauschmaschinen) weisen einen Kraftstofftank bzw. -behälter zur Bevorratung des Kraftstoffs auf. Ferner ist ein in den Kraftstofftank mündendes Einfüllrohr vorgesehen, über das beim Betanken Kraftstoff in den Kraftstofftank fließt. Das Einfüllrohr ist für gewöhnlich an seinem oberen Ende mit einem Einfüllstutzen für ein Zapfventil (Zapfpistole) ausgebildet. Zum Schluss eines Betankungsvorgangs (sofern ein Volltanken vorgesehen ist) steigt der Füllstand bzw. die Füllhöhe im Einfüllrohr an, woraufhin das Zapfventil abschaltet, bevor Kraftstoff aus dem Einfüllstutzen überschwappt bzw. herausspritzt. Trotzdem wird in der Praxis häufig weitergetankt, um z. B. den zu bezahlenden Geldbetrag oder die zugetankte Kraftstoffmenge auf eine gewünschte Summe zu bringen. Dies wird nachfolgend als Nachtanken bezeichnet.
Die DE 20 2018 104 357 U1 beschreibt ein Betriebsflüssigkeitsbehältersystem für ein Kraftfahrzeug. Das Betriebsflüssigkeitsbehältersystem weist ein Entlüftungsventil, eine Füllhöhenmesseinrichtung zum Ermitteln einer Füllhöhe des Einfüllrohrs und eine elektronische Steuerungseinrichtung auf. Durch wiederholendes Überführen des Entlüftungsventils zwischen dessen Offenstellung und Schließstellung in Abhängigkeit von der Füllhöhe der Betriebsflüssigkeit im Einfüllrohr wird ein gesteuertes Nachtanken ermöglicht, bei dem die Nachtankmengen definiert sind. (Siehe z. B. Abs. [0008] und [0009]).
Zum Stand der Technik wird ferner noch auf die DE 10 2017 202 151 A1 hingewiesen, die ein Verfahren zur Steuerung eines Befüllvorgangs beschreibt. Durch zeitgesteuertes Öffnen und Schließen eines Entlüftungsventils des Betriebsflüssigkeitsbehälters (bspw. eines Kraftstofftanks) werden kontrollierte Nachtankvorgänge ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zur Steuerung eines Tankvorgangs mit der Möglichkeit des kontrollierten Nachtankens bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Kraftstoffbehältersystem. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Tankvorgangs an einem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug ein Kraftstoffbehältersystem aufweist, mit einem Kraftstofftank, (wenigstens) einem Entlüftungsventil, einem Einfüllrohr und (wenigstens) einem Drucksensor zur Erfassung des Tankinnendrucks, umfasst die Schritte:

• Betanken des Kraftstofftanks über das Einfüllrohr bei geöffnetem Entlüftungsventil;
• Schließen des Entlüftungsventils, sobald ein Maximalfüllstand im Kraftstofftank erreicht wird;
• Erfassen des Tankinnendrucks mithilfe des Drucksensors und druckgesteuertes, d. h. tankinnendruckgesteuertes Öffnen und Schließen des Entlüftungsventils, um ein Nachtanken bzw. einen Nachtankvorgang zu ermöglichen.

Das geöffnete Entlüftungsventil ermöglicht beim Betanken das Entweichen von Luft aus dem Kraftstofftank über einen Entlüftungspfad. Beim Betanken kann der aktuelle Füllstand mithilfe eines Füllstandssensors (z. B. ein Schwimmergeber) erfasst werden. Sobald ein definierter Maximalfüllstand im Kraftstofftank erreicht ist, wird das Entlüftungsventil geschlossen, woraufhin der Füllstand bzw. die Füllhöhe im Einfüllrohr ansteigt, bis das Zapfventil bzw. die Zapfpistole abschaltet. Gleichzeitig steigt auch der Tankinnendruck an. Basierend auf dem mithilfe des Drucksensors gemessenen bzw. erfassten Tankinnendrucks kann nun entschieden werden, ob der Entlüftungspfad bzw. das Entlüftungsventil nochmals geöffnet wird. Durch das Öffnen des Entlüftungsventils wird einerseits der Tankinnendruck verringert und andererseits sinkt der Füllstand im Einfüllrohr ab, wodurch dann ein Nachtanken ermöglicht wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, das Entlüftungsventil zwecks Nachtanken zu öffnen, falls der mithilfe des Drucksensors gemessene Tankinnendruck je nach Strategie eine erste Schwelle (definierter Druckwert für „Ventil auf“) über- oder unterschreitet oder sich innerhalb eines vorbestimmten Druckfensters befindet. Sobald während des Nachtankens eine zweite Schwelle (definierter Druckwert für „Ventil zu“) überschritten wird, d. h., sobald der mithilfe des Drucksensors gemessene Tankinnendruck die zweite Schwelle übersteigt (beim Nachtanken kann der Tankinnendruck wieder messbar ansteigen), kann der Entlüftungspfad bzw. das Entlüftungsventil wieder geschlossen werden, woraufhin der Füllstand bzw. die Füllhöhe im Einfüllrohr erneut ansteigt, bis das Zapfventil bzw. die Zapfpistole abschaltet. Das Druckfenster bzw. die Schwellen können auch zeitlich variieren. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann das Nachtanken bzw. das Nachtankverhalten also nur anhand des Tankinnendrucks gesteuert werden, wobei der Tankinnendruck mithilfe eines in der Regel ohnehin vorhandenen Drucksensors erfasst bzw. gemessen werden kann.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Entlüftungsventil zum Nachtanken nur teilweise, d. h. nicht ganz bzw. nicht vollständig, geöffnet wird, sodass der Tankinnendruck nicht bis auf 0 bar bzw. nicht bis zum Umgebungsluftdruck absinkt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Nachtankvorgang mit mehreren Nachtankschritten durch mehrmaliges (jeweils druckgesteuertes) Öffnen und Schließen des Entlüftungsventils ermöglicht wird. Die Anzahl der möglichen Nachtankschritte kann begrenzt werden, bspw. auf 2 bis 4 Nachtankschritte. Die Nachtankschritte können bspw. durch Mitzählen der Tankinnendruckpeaks erfasst werden. Danach werden weitere Nachtankschritte durch Geschlossenhalten des Entlüftungsventils verunmöglicht. Ein weiterer Betankungsversuch würde dann zum Überlaufen bzw. Herausspritzen des Kraftstoffs führen, wodurch erkennbar auf den Vollstand hingewiesen wird.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffbehältersystem umfasst zumindest die folgenden Komponenten:

• einen Kraftstofftank;
• ein in den Kraftstofftank mündendes Einfüllrohr, über das beim Betanken Kraftstoff in den Kraftstofftank fließt;
• ein (steuerbares) Entlüftungsventil, insbesondere ein elektrisch schaltbares Entlüftungsventil, zum Öffnen und Schließen eines Entlüftungspfads, über den beim Betanken Luft aus dem Kraftstofftank entweichen kann;
• einen Drucksensor zur Erfassung des Tankinnendrucks (im Inneren des Kraftstofftanks bzw. in der Tankblase), wobei dieser Drucksensor bevorzugt an einem Fördermodul befestigt ist, welches im Inneren des Kraftstofftanks angeordnet ist, sodass dieser Drucksensor direkt den Tankinnendruck, d. h. den Druck in der Tankblase, erfasst bzw. misst;
• ein Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, (nachdem ein Maximalfüllstand im Kraftstofftank erreicht ist; s. o.) ein Nachtanken zu ermöglichen, indem dieses Steuergerät gemäß den vorausgehenden und/oder nachfolgenden Erläuterungen das Entlüftungsventil druckgesteuert öffnet und schließt.

Bevorzugt ist das Steuergerät dazu ausgebildet, die Nachtankfunktion ein- und ausschalten zu können und dadurch ein Nachtanken zu ermöglichen oder zu verunmöglichen. Bei ausgeschalteter Nachtankfunktion wird kein einziger Nachtankschritt ermöglicht. Ferner kann das Steuergerät dazu ausgebildet sein, die Anzahl möglicher Nachtankschritte einstellen bzw. programmieren zu können oder allgemein das Nachtankverhalten des Kraftstoffbehältersystems verändern und/oder anpassen bzw. im Wesentlichen frei programmieren zu können.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffbehältersystem.
2 veranschaulicht schematisch in einem Diagramm eine beispielhafte Druckkurve und das druckgesteuerte Öffnen und Schließen des Entlüftungsventils am Kraftstoffbehältersystem der 1, um ein Nachtanken zu ermöglichen.

Das Kraftstoffbehältersystem 100 weist einen Kraftstofftank 110 zur Bevorratung von Kraftstoff K (z. B. Benzin- oder Dieselkraftstoff) auf. Vom Kraftstofftank 110 führt eine sogenannte Vorlaufleitung 130 zum Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs. Die Förderung des Kraftstoffs K zum Verbrennungsmotor erfolgt mithilfe eines Fördermoduls 120, das in den Kraftstofftank 110 eingebaut ist und bevorzugt durch ein Steuergerät 170 gesteuert wird. Am Fördermodul 120 ist ein Drucksensor 160 befestigt, der fortlaufend den Tankinnendruck p misst. Der Drucksensor 160 ist mit dem Steuergerät 170 verbunden.
Das Kraftstoffbehältersystem 100 weist ferner ein in den Kraftstofftank 110 bzw. in den Innenraum des Kraftstofftanks 110 mündendes Einfüllrohr 140 auf, über das beim Betanken Kraftstoff K in den Kraftstofftank 110 fließt. Das Einfüllrohr 140 kann an seinem oberen Ende einen Einfüllstutzen für ein Zapfventil bzw. eine Zapfpistole aufweisen. Das Kraftstoffbehältersystem 100 weist zudem einen Entlüftungspfad 150 auf, über den beim Betanken Luft L aus dem Kraftstofftank 110 entweichen kann. Im Entlüftungspfad 150 ist ein elektrisch schaltbares Ventil 152 (Betankungsentlüftungsventil) angeordnet, mit dem der Entlüftungspfad 150 geöffnet und geschlossen werden kann. Dieses Entlüftungsventil 152 wird von dem Steuergerät 170 direkt angesteuert.
Sobald beim Betanken ein definierter Maximalfüllstand im Kraftstofftank 110 erreicht ist, wird das Entlüftungsventil 152 geschlossen (durch das Steuergerät 170 veranlasst), woraufhin der Füllstand bzw. die Füllhöhe im Einfüllrohr 140 ansteigt, bis das Zapfventil bzw. die Zapfpistole abschaltet. Basierend auf dem mithilfe des Drucksensors 160 gemessenen bzw. erfassten Tankinnendrucks p kann nun entschieden werden, ob der Entlüftungspfad 150 bzw. das Entlüftungsventil 152 wieder geöffnet wird (durch das Steuergerät 170 veranlasst), um noch ein Nachtanken zu ermöglichen, wie bspw. anhand der 2 veranschaulicht.
Liegt der mithilfe des Drucksensors 160 gemessene Tankinnendruck p innerhalb eines vorbestimmten Druckfensters D (ein geeignetes Druckfenster kann bspw. vorher in Versuchen ermittelt werden), so wird das Entlüftungsventil 152 geöffnet, wodurch der Tankinnendruck p verringert wird und der Füllstand bzw. die Füllhöhe im Einfüllrohr 140 absinkt. Bei einem ersten Nachtankschritt 1. steigt nun der Tankinnendruck p wieder an. Sobald der gemessene Tankinnendruck p einen definierten Druckwert p* übersteigt (in dem gezeigten Beispiel entspricht dieser Druckwert p* der oberen Druckgrenze des Druckfensters D), wird das Entlüftungsventil 152 wieder geschlossen. Falls der im Nachgang gemessene Tankinnendruck p noch innerhalb des Druckfensters D liegt, kann das Entlüftungsventil 152 nochmals geöffnet werden, um einen weiteren Nachtankschritt 2. zu ermöglichen. Bevorzugt ist die Anzahl der möglichen Nachtankschritte begrenzt, wie oben erläutert.
Bezugszeichenliste

100: Kraftstoffbehältersystem
110: Kraftstofftank
120: Fördermodul
130: Vorlaufleitung
140: Einfüllrohr
150: Entlüftungspfad
152: Entlüftungsventil
160: Drucksensor
170: Steuergerät
D: Druckfenster
K: Kraftstoff
L: Luft
p: Tankinnendruck
p*: definierter Druckwert für „Ventil zu“
t: Zeit
1.: Nachtankschritt
2.: Nachtankschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202018104357 U1 [0003]
DE 102017202151 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Tankvorgangs an einem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug ein Kraftstoffbehältersystem (100) mit einem Kraftstofftank (110), einem Einfüllrohr (140), einem Entlüftungsventil (152) und einem Drucksensor (160) zur Erfassung des Tankinnendrucks (p) aufweist, mit den Schritten: • Betanken des Kraftstofftanks (110) über das Einfüllrohr (140) bei geöffnetem Entlüftungsventil (152); • Schließen des Entlüftungsventils (152), sobald ein Maximalfüllstand im Kraftstofftank (110) erreicht wird; • Erfassen des Tankinnendrucks (p) mithilfe des Drucksensors (160) und druckgesteuertes Öffnen und Schließen des Entlüftungsventils (152), um ein Nachtanken zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (152) zum Nachtanken geöffnet wird, sofern sich der gemessene Tankinnendruck (p) innerhalb eines vorbestimmten Druckfensters (D) befindet, und dann während des Nachtankens beim Überschreiten eines definierten Druckwerts (p*) wieder geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (152) zum Nachtanken nur teilweise geöffnet wird, sodass der Tankinnendruck (p) nicht auf den Umgebungsluftdruck absinkt.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Nachtankschritte (1.; 2.; ...) durch mehrmaliges Öffnen und Schließen des Entlüftungsventils (152) ermöglicht werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der möglichen Nachtankschritte (1; 2) begrenzt ist.
Kraftstoffbehältersystem (100) für ein für ein Kraftfahrzeug, umfassend: • einen Kraftstofftank (110); • ein in den Kraftstofftank mündendes Einfüllrohr (140); • ein Entlüftungsventil (152) zum Öffnen und Schließen eines Entlüftungspfads (150); • einen Drucksensor (160) zur Erfassung des Tankinnendrucks (p); • ein Steuergerät (170), welches dazu ausgebildet ist, ein Nachtanken zu ermöglichen, indem dieses Steuergerät (170) das Entlüftungsventil (152) druckgesteuert öffnet und schließt.
Kraftstoffbehältersystem (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (160) an einem Fördermodul (120) befestigt ist, welches im Inneren des Kraftstofftanks (110) angeordnet ist.
Kraftstoffbehältersystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (170) dazu ausgebildet ist, die Nachtankfunktion ein- und ausschalten zu können.