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Die
Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem eines Fahrzeugs gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus
der Praxis bekannten Kraftstoffsystemen liegt die Aufgabe zugrunde
ein Gemischaufbereitungssystem einer Brennkraftmaschine in allen Betriebszuständen mit
Kraftstoff zu versorgen. Dazu wird Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter bzw.
einem Lagerbehälter
gespeichert und aus dem Lagerbehälter
blasenfrei gefördert.
Des Weiteren wird der Kraftstoff vor der Zuführung zu der Brennkraftmaschine von
Verunreinigungen gereinigt und mit einem konstanten Kraftstoffdruck
in Kraftstoffleitungen gefördert.
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Herkömmliche
Kraftstoffbehälter
werden aus Stahlblech hergestellt, welche innen und außen mit einer
Korrosionsschutzschicht überzogen
werden. Bei komplizierteren Kraftstoffbehälterformen werden die Behälter vorwiegend
aus Kunststoff, wie Polyethylen, hergestellt.
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Zur
Förderung
des Kraftstoffes aus dem Kraftstoffbehälter zu der Brennkraftmaschine
werden in der Praxis verschiedene Fördereinrichtungen, wie mechanisch,
hydraulisch oder elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpen eingesetzt,
welche je nach Ein bauart als so genannte In-Line-Pumpen oder In-Tank-Pumpen
bekannt sind. Die so genannten In-Line-Pumpen sind an einer beliebigen
Stelle im Verlauf einer der Kraftstoffleitungen in ein Kraftstoffsystem
integriert, wodurch ein Austausch einer defekten Kraftstoffpumpe
einfacher ist als bei In-Tank-Pumpen.
Letztgenannte sind meist Bestandteil von Kraftstofffördermodulen,
die jeweils in den Kraftstoffbehälter
des Kraftfahrzeuges eingebaut sind. Neben der Kraftstoffpumpe umfassen
derartige Kraftstofffördermodule
weitere für
die Kraftstoffversorgung eines Kraftfahrzeuges wichtige Bauteile,
wie ein Saugfilter, ein Reservefilter oder ein Tankfüllstandsgeber.
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Bauteile
eines Kraftstoffsystems, welche mit dem Kraftstoff direkt in Kontakt
stehen, sind gegenüber
frisch raffinierten Kraftstoffen korrosionsunempfindlich ausgeführt. Die
frisch raffinierten Kraftstoffe werden jedoch in Transportbehältern sowie
in Erdtanks von Tankstellen mit Verunreinigungen versetzt, die die
korrosiven Eigenschaften der Kraftstoffe verändern. Die Bauteile eines Kraftstoffsystems
eines Kraftfahrzeuges sind dann unter Umständen einem nicht abschätzbaren
und einem derart hohen korrosiven Angriff ausgesetzt, der zu einem
plötzlichen
Ausfall von wichtigen Bauteilen des Kraftstoffsystems führt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffsystem
für ein
Fahrzeug zur Verfügung
zu stellen, bei dem eine die Funktionsweise eines Bauteils beeinträchtigende kraftstoffseitige
Schädigung
an einem Bauteil eines Kraftstoffsystems rechtzeitig vor dem Ausfall
des betreffenden Bauteils detektiert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einem Kraftstoffsystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Kraftstoffsystem
für ein
Fahrzeug, das wenigstens einen Lagerbehälter, eine Füllstandsanzeigeeinrichtung
zur Ermittlung und zum Anzeigen einer in dem Lagerbehälter aktuell
vorhandenen Kraftstoffmenge und eine Fördereinrichtung zum Fördern des
Kraftstoffes aus dem Lagerbehälter
zu einem Verbraucher aufweist, ist eine von dem Kraftstoff ausgehende
Schädigung
an Bauteilen des Kraftstoffsystems vor einem Funktionsausfall eines
Bauteils ermittelbar.
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Dazu
ist wenigstens in dem Lagerbehälter des
Kraftstoffsystems eine Diagnoseeinrichtung vorgesehen, mittels welcher
eine vom Kraftstoff verursachte und eine Funktionalität eines
Bauteiles des Kraftstoffsystems beeinträchtigende Schädigung ermittelt
werden kann.
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Mit
dem erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffsystem
besteht im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Kraftstoffsystemen
nunmehr die Möglichkeit,
einen zukünftigen
Funktionsausfall eines Bauteils derartig früh zu detektieren bzw. zu ermitteln,
dass ein Fahrer über
eine Mitteilung auf einen bevorstehenden Funktionsausfall eines
geschädigten
Bauteils in Form eines beliebigen Signals hingewiesen werden kann,
so dass das beschädigte
Bauteil zum Erhalt der Funktionsweise des Kraftstoffsystems rechtzeitig
ausgetauscht werden kann.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen
und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispiel.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems;
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2 einen
Kraftstoffbehälter
des in 1 dargestellten Kraftstoffsystems in stark schematisierter
Einzeldarstellung;
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3 einen
in 2 dargestellten Bereich III in vergrößerter Einzeldarstellung;
und
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4 einen
in 2 gezeigten Bereich IV in vergrößerter Einzeldarstellung.
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Bezug
nehmend auf 1 ist ein Kraftstoffsystem 1 eines
Kraftfahrzeuges dargestellt, welches einen Lagerbehälter 2 bzw.
einen Kraftstoffbehälter, eine
in 2 näher
dargestellte Füllstandsanzeigeeinrichtung 3 zur
Ermittlung und zum Anzeigen einer in dem Lagerbehälter 2 aktuell
vorhandenen Kraftstoffmenge und eine Fördereinrichtung 4 zum
Fördern
des Kraftstoffes aus dem Lagerbehälter 2 zu einem vorliegend
als Brennkraftmaschine ausgeführten
Verbraucher 5 aufweist.
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Zwischen
dem Kraftstoffbehälter 2 und
der Brennkraftmaschine 5 verläuft eine Kraftstoffleitung 6,
die mit einem Kraftstofffilter 7 und einem Druckregler 8 ausgeführt ist.
Im Bereich des Druckreglers 8 zweigt eine Rücklaufleitung 9 in
Richtung des Kraftstoffbehälters 2 von
der Kraftstoffleitung 6 ab, über welche von der Fördereinrichtung 4 überschüssig geförderter
Kraftstoff zurück
in den Kraftstoffbehälter 2 geführt wird.
Darüber
hinaus umfasst das in 1 lediglich stark schematisiert
dargestellte Kraftstoffsystem 1 weitere aus der Praxis
hinlänglich
bekannte Komponenten, wie Einrichtungen zum Entlüften und Belüften des
Kraftstoffsystems 1.
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2 zeigt
einen als so genannten Satteltank ausgeführten Kraftstoffbehälter 2 in
Alleinstellung, in den verschiedene Bauteile des Kraftstoffsystems 1 integriert
sind. Dabei ist der Kraftstoffbehälter 2 aufgrund seiner
sattelförmigen
Ausgestaltung mit zwei Füllstandsanzeigeeinrichtungen 3A und 3B und der
Fördereinrichtung 4 ausgebildet,
die im Inneren des Kraftstoffbehälters 2 angeordnet
sind. Die Füllstandsanzeigeeinrichtungen 3A und 3B sind
vorliegend jeweils in einem der beiden durch die halbkreisförmige Aussparung
voneinander getrennten Teile des Kraftstoffbehälters angeordnet, um den Füllstand auf
beiden Seiten der halbkreisförmigen
Aussparung des Kraftstoffbehälters 2 ermitteln
zu können.
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Die
Füllstandsanzeigeeinrichtungen 3A und 3B sind
identisch aufgebaut und weisen an Drehpunkten 10A und 10B drehbar
befestigte Hebel 11A und 11B auf, wobei an einem
Ende der Hebel 11A und 11B jeweils ein Schwimmer 12A und 12B befestigt
ist. Die Schwimmer 12A und 12B schwimmen in bekannter
Art und Weise im Bereich des Füllstandes des
Kraftstoffes in dem Kraftstoffbehälter 2 auf, so dass
das dem Schwimmer 12A bzw. 12B abgewandte Ende
des Hebels 11A bzw. 11B in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden
Füllstandes
in dem Kraftstoffbehälter 2 um
den Drehpunkt 10A bzw. 10B verschwenkt wird und
dabei über
in Bereichen III angeordnete und in 3 näher dargestellte
Leiterbahnen 13, 14 geführt wird. In Abhängigkeit
der jeweiligen Position des den Leiterbahnen 13 und 14 zugewandten
Endes des Hebels 11A bzw. des Hebels 11B wird
an den Leiterbahnen 13 und 14 ein bestimmter Widerstandswert
abgegriffen, der mit der jeweiligen Position des Schwimmers 12A bzw.
des Schwimmers 12B und damit mit einer bestimmten Kraftstoffmenge
im Kraftstoffbehälter 2 korrespondiert.
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Neben
den beiden Leiterbahnen 13 und 14 ist eine Referenzleiterbahn 15 angeordnet,
welche unabhängig
von der Stellung des Schwimmers 12A bzw. des Schwimmers 12B einen
konstanten Widerstandswert liefert und einen Teil einer Diagnoseeinrichtung
zum Ermitteln einer vom Kraftstoff im Kraftstoffbehälter 2 verursachten
und eine Funktionalität der
Leiterbahnen 13 und 14 beeinträchtigenden Schädigung darstellt.
Die Referenz leiterbahn 15 steht wie die beiden Leiterbahnen 13 und 14 mit
dem im Kraftstofftank 2 vorhandenen Kraftstoff in Kontakt.
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Zwischen
den Leiterbahnen 13, 14, der Referenzleiterbahn 15 und
dem Kraftstoff können
gegebenenfalls bestimmte Reaktionen auftreten, die zu einer Veränderung
der über
die Leiterbahnen 13 und 14 abgegriffenen Widerstandwerte,
die zur Bestimmung des Füllstandes
des Kraftstoffbehälters 2 herangezogen
werden, führen.
Die vorbeschriebenen Reaktionen können unter Umständen zu
einem korrosiven Materialabtrag im Bereich der Leiterbahnen 13 und 14 sowie
im Bereich der Referenzleiterbahn 15 führen oder eine Belagbildung
auf den dem Kraftstoff zugewandten Oberflächen der Leiterbahnen 13 und 14 und
der Referenzleiterbahn 15 verursachen, so dass eine exakte
Darstellung des Füllstandes
im Kraftstoffbehälter 2 beeinträchtigt sein
kann.
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Da
eine Veränderung
der Oberflächen
der Leiterbahnen 13 und 14 nur mit hohem messtechnischem
Aufwand direkt ermittelbar ist, wird eine kraftstoffseitig verursachte
Veränderung
der Leiterbahnen 13 und 14 bei einer Veränderung
des abgegriffenen Widerstandswertes der Referenzleiterbahn 15 erkannt.
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Wird
anhand einer Widerstandsänderung der
Referenzleiterbahn 15 eine vom Kraftstoff verursachte und
eine Funktionalität
der Füllstandsanzeigeeinrichtungen 3A und 3B des
Kraftstoffsystems 1 beeinträchtigende Schädigung ermittelt,
kann ein Fahrer des Kraftfahrzeuges über ein entsprechendes Signal
darüber
in Kenntnis gesetzt werden. Das bedeutet, dass die Füllstandsanzeigeeinrichtung
zum Ermitteln und zum Anzeigen einer in dem Lagerbehälter 2 aktuell
vorhandenen Kraftstoffmenge vor einem Funktionsausfall wieder Instand
gesetzt wird, um eine falsche Füllstandsanzeige,
die unter Umständen
zur fahrkritischen Situationen führen
kann, zu vermeiden.
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Alternativ
oder in Kombination zu der Ausgestaltung der Füllstandsanzeigeeinrichtungen 3A und 3B,
die als Hebelgeber mit Widerstandsbahnen ausgeführt sind, ist die Diagnoseeinrichtung
des Kraftstoffsystems 1 mit einem in 4 dargestellten
Korrosionssensor 16 ausführbar, der aus einer Platine 17 und
mit mehreren auf der Platine 17 aufgebrachten Sensorschichten 18A bis 18C gebildet
ist. Die Materialien der Sensorschichten 18A bis 18C entsprechen jeweils
einem Material, aus dem Bauteile des Kraftstoffsystems 1 hergestellt
sind. Das bedeutet, dass alle im Kraftstoffsystem 1 verwendeten
und korrosionsgefährdeten
Materialien auf der Platine 17 aufgedampft sind, wobei
die Platine 17 dahingehend elektronisch sensierend ausgeführt ist,
dass ein kraftstoffseitiger Korrosionsangriff auf eine der Sensorflächen sofort
mit Auftreten des Korrosionsprozesses ermittelbar ist, wobei ein
Warnhinweis an den Fahrer beim Überschreiten
eines Schwellwertes erfolgt.
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Die
einzelnen im Wesentlichen metallisch ausgeführten Sensorflächen 18A und 18C können wahlweise
entweder einem elektrischen Stromkreis oder jeweils separaten Stromkreisen
zugeordnet werden, wobei der gemeinsame Stromkreis in 4 über die
als durchgezogene Linien dargestellten Leiterbahnen 19A und 19B grafisch
dargestellt sind. Die separaten Stromkreise sind durch als strichlierte
Linien ausgeführte
Leiterbahnen 20A, 20B bzw. 21A, 21B bzw. 22A und 22B grafisch
wiedergegeben.
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Bei
der ersten Alternative, bei welcher die Sensorflächen 18A bis 18C einen
gemeinsamen Stromkreis aufweisen, sind die Sensorflächen 18A und 18C elektrisch
leitend in Reihe geschaltet. Ein korrosiver Angriff führt wiederum
zu einer Widerstandsänderung,
die jedoch keine Selektivität
erlaubt. Das bedeutet, dass bei dieser Ausführung nicht ermittelt werden
kann, welche der Sensorflächen 18A bis 18C aktuell
mit dem Kraftstoff reagiert.
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Ist
jede der Sensorflächen 18A bis 18C mit einem
separaten Stromkreis ausgeführt,
kann eine Widerstandsänderung
genau einer Sensorfläche
direkt zugeordnet werden, wobei bei der letztgenannten Alternative
ein höherer
Verkabelungsaufwand als bei der ersten Alternative erforderlich
ist und die Sensorflächen
elektrisch voneinander isoliert auf der Platine anzuordnen sind.
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Neben
korrosiven Angriffen treten auch andere schädigende Ereignisse im Bereich
eines Kraftstoffsystems auf. So besteht durchaus die Möglichkeit,
dass im Kraftstoff Bestandteile gelöst sind, welche sich im Bereich
der Fördereinrichtung
bzw. der Kraftstoffpumpe absetzen und zu einem Verkleben der elektrischen
Kraftstoffpumpe führen,
so dass mit der elektrischen Kraftstoffpumpe 2 kein Kraftstoff mehr
in Richtung der Brennkraftmaschine 5 gefördert werden
kann.
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Um
einen derartigen Vorgang sensieren zu können, ist es bei einer nicht
näher dargestellten Ausführungsform
des Kraftstoffsystems unter Umständen
vorgesehen, dass die Diagnoseeinrichtung in dem Kraftstoffbehälter 2,
vorzugsweise im Ansaugbereich der elektronischen Kraftstoffpumpe 4 mit
einer Molekularpumpe oder einem ätztechnisch
hergestellten mikromechanischen Schaufelrad ausgebildet ist, an
welchem sich die die elektrische Kraftstoffpumpe 2 verklebenden
Bestandteile des Kraftstoffes ablagern. Die Ablagerung der im Kraftstoff
vorhandenen Bestandteile im Bereich der Molekularpumpe oder des
Schaufelrades bewirken ein Verkleben der Molekularpumpe oder des
Schaufelrades, bevor die elektrische Kraftstoffpumpe 2 verklebt.
Damit wirken die Molekularpumpe oder das Schau felrad als Indikator,
der einen baldigen Funktionsausfall der Kraftstoffpumpe anzeigt.