DE19901080A1

DE19901080A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Tankentlüftung

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Publication number: DE19901080A1
Application number: DE1999101080
Authority: DE
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2019-01-15
Also published as: DE19901080C2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tank für ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoffbehälter (1) und mindestens einer durch ein Ventil (7) verschließbaren Entlüftungseinrichtung (5), über die in dem Kraftstoffbehälter (1) vorhandene Gase während einer Betankung entweichen. Um ein aufwendiges Umrüsten und Neugestalten der Entlüftungseinrichtung (5) bei einem solchen Tank zu vermeiden, wenn ein anderer Kraftstoffbehälter (1) verwendet werden soll, wird vorgeschlagen, die Entlüftung (5) des Kraftstoffbehälters (1) über ein auf eine Steuereinrichtung (19) ansprechendes Ventil (7) zu öffnen und zu schließen. Hierdurch ist bei einer Änderung des Kraftstoffbehälters lediglich ein Referenzwert in der Steuereinrichtung zu ändern. Weiterhin ist vorteilhaft, daß über eine so gesteuerte Entlüftung zuverlässig ein Übertanken auch bei mit verschiedener Geschwindigkeit eintretendem Kraftstoff verhindert werden kann (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Tank für ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoffbehälter und mindestens einer durch ein Ventil verschließbaren Entlüftungseinrichtung, über die in dem Kraft stoffbehälter vorhandene Gase während des Betankens entwei chen. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entlüf ten eines Kraftstoffbehälters mit mindestens einer durch ein Ventil verschließbaren Entlüftungseinrichtung, über die in dem Kraftstoffbehälter vorhandene Gase während des Betankens entweichen.

Beim Betanken eines Kraftfahrzeugs muß gewährleistet werden, daß ein zulässiges Füllvolumen des Kraftstoffbehälters nicht überschritten wird. Das zulässige Füllvolumen für den Kraft stoffbehälter hängt von mehreren Faktoren ab. In erster Linie bestimmt die Geometrie des Kraftstoffbehälters das zulässige Füllvolumen. Neben anderen Faktoren werden der statische und der dynamische Druck des einströmenden Kraftstoffes durch Ausdehnung und Verformung des Kraftstoffbehälters das Füll volumen beeinflussen. In dem Kraftstoffbehälter ist ein Aus dehnungsvolumen vorgesehen, das während des Betankens nicht mit flüssigem Kraftstoff gefüllt wird. Das Ausdehnungsvolumen dient dazu, daß der Kraftstoff sich beispielsweise auf Grund von Temperaturerhöhung während des Betriebs ausdehnen kann, ohne dabei über die Entlüftungseinrichtung oder ein ggf. zwischengeschaltetes Filter in die Umgebung zu gelangen.

Herkömmlicherweise gibt es zwei Möglichkeiten, um bei einer Betankung ein zulässiges Füllvolumen nicht zu überschreiten. Bei einem ersten Verfahren ist eine in den Kraftstoffbehälter ragende Entlüftungsleitung vorgesehen. Während der Betankung entweichen über das im Kraftstoffbehälter befindliche Ende der Entlüftungsleitung die vorhandenen Gase einschließlich des verdampften Kraftstoffes. Ist der zulässige Füllstand des Kraftstoffbehälters fast erreicht, steigt der in dem Kraft stoffbehälter befindliche Kraftstoff über die Leitungsöffnung hinaus an und verschließt diese derart, daß kein Gas mehr durch diese Öffnung aus dem Kraftstoffbehälter entweichen kann. Weiterer nach dem Verschließen eingefüllter Kraftstoff bewirkt ein schnelles Ansteigen der Füllhöhe in dem Füllrohr des Kraftstoffbehälters, da kein Gas mehr aus dem Kraftstoff behälter verdrängt werden kann. Steigt der Kraftstoffspiegel bis zu einer Abschaltautomatik einer Zapfpistole oder einer sonstigen Vorrichtung zum Einfüllen des Kraftstoffs, so schal tet diese ab.

In einer anderen Ausführung ist die Entlüftungseinrichtung durch ein Ventil verschließbar. Zur Betätigung des Ventils ist in dem Kraftstoffbehälter ein Schwimmer angeordnet, der auf dem eingefüllten Kraftstoff schwimmend mit dessen Füllstand steigt. Wenn der Schwimmer die für das Verschließen der Ent lüftungseinrichtung vorgesehene Höhe erreicht hat, schließt er über eine geeignete Betätigungseinrichtung das Ventil, so daß kein weiteres Gas mehr aus dem Kraftstoff behälter verdrängt wird. Auch in diesem Fall steigt der Kraftstoff im Füllrohr, was zum Abschalten der Zapfpistole führt.

Diese bekannten Betankungsentlüftungen weisen mehrere Nachtei le auf. Im Vordergrund steht hierbei, daß für unterschiedliche Geometrien des Kraftstoffbehälters, wie ihn beispielsweise verschiedene Kraftfahrzeugmodelle erfordern, auch unterschied lich angeordnete Entlüftungseinrichtungen erforderlich sind. Ferner ist nachteilig, daß die Vorrichtungen zur Betankungs entlüftung unterschiedliche Einströmgeschwindig keiten des Kraftstoffes nicht berücksichtigen können, was so gar zu einem Übertanken führen kann. Denn der Kraftstoffbehäl ter verformt sich durch das Gewicht des eingefüllten Kraft stoffes. Außer dem statischen Druck in dem Kraftstoffbehälter sind dabei noch der dynamische Druck durch den einströmenden Kraftstoff und der Kompressionsdruck des in dem Tank befindli chen Gases wirksam. Eine hohe Einfüllgeschwindigkeit führt ebenfalls zu Verformungen des Kraftstoffbehälters, welche ein Freigeben der Entlüftungsöffnung oder eine Änderung der Schaltposition des Schwimmers bewirken können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Tank für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Entlüften eines Kraftstoffbehälters zu schaffen, die sich mit einfachen Mittel kostengünstig an unterschiedliche Kraftstoffbehälter anpassen lassen sowie einerseits das vorhandene Füllvolumen optimal nutzen und andererseits wirkungsvoll und zuverlässig ein Überschreiten der zulässigen Füllmenge für den Kraftstoff behälter bei der Betankung verhindern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Tank gelöst, des sen Ventil auf ein Steuersignal einer Steuereinrichtung an sprechend die Entlüftungseinrichtung öffnet und schließt. Die Betätigung des Ventils wird durch ein Steuersignal ausgelöst. Das Steuersignal zur Betätigung des Ventils wird von einer Steuereinrichtung generiert und an das Ventil weitergeleitet. Die Steuereinrichtung generiert das Steuersignal für das Ven til nach einem internen Steuerprogramm und/oder nach externen Parametern. Vorteilhaft an der Verwendung einer Steuerein richtung ist, daß die Betätigung des Ventils nicht direkt ab hängig von dem Füllstand über eine Betätigungseinrichtung oder dergleichen, sondern mittelbar durch die Steuereinrichtung er folgt. Die erfindungsgemäße Steuerung des Ventils ermöglicht es somit, das Verschließen der Entlüftung an besondere Gege benheiten anzupassen. Diese leichte Anpassung und Einstellung durch Verwendung einer Steuereinrichtung ist in vielen Situa tionen vorteilhaft. Wird beispielsweise die Geometrie des Kraftstoffbehälters geändert, so kann die Änderung direkt in der Steuereinrichtung berücksichtigt werden. Im Vergleich dazu ist es bei einem direkt durch den Füllstand bewirkten Ver schließen der Entlüftung - sei es über ein Ventil mit Schwimmer oder über das Verschließen einer Entlüftungsöffnung durch den Kraftstoff - erforderlich, bei einer Änderung der Geometrie eine neue Anordnung der Entlüftung und ihrer Elemen te zu finden, da sich mit der Änderung der Geometrie auch die Füllstandshöhe und die zulässige Befüllung ändern. Die erfin dungsgemäße Anordnung kann in der Serie für verschiedene Kraftstoffbehälter vorgesehen werden, wobei lediglich ein Einstellen der Steuereinrichtung auf den individuellen Kraft stoffbehälter zur Anpassung erforderlich ist.

Um einen günstigen Verschlußzeitpunkt für das Ventil zu be stimmen, ist es vorteilhaft, einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Füllstandsmesser in dem Kraftstoffbehälter vorzu sehen. Hierbei kann es sich auch um einen bereits in dem Kraftstoffbehälter vorhandenen Füllstandsmesser handeln. Der Füllstandsmesser kann kontinuierlich oder in diskreten Zeitab ständen die Füllstandshöhe in dem Kraftstoffbehälter messen. Die Steuereinrichtung kann diese Werte berücksichtigen, um den richtigen Schließzeitpunkt zu bestimmen. Dabei kann die Steu ereinrichtung die gemessenen Werte derart berücksichtigen, daß Schwankungen des Gebersignals auf Grund von Bewegungen des Kraftstoffs bereits aus den Werten herausgerechnet bzw. ge dämpft werden. Auch kann durch die Messung der Füllhöhe und der Füllgeschwindigkeit der Schließzeitpunkt vorausbestimmt werden. Dies ermöglicht es, das Ventil bereits vor dem er forderlichen Schließzeitpunkt langsam gemäß einer Schließ funktion zu betätigen. Ein solches langsames Verschließen kann dazu beitragen, einen bei Betankungsende einsetzenden Druck stoß zu vermeiden. Auch kann das weiche Schließen möglicher weise ein Rückschwallen des Kraftstoffs in dem Kraftstoff behälter vermeiden helfen. Ein wirkungsvolles Unterdrücken des Rückschwallens durch ein weiches Verschließen der Entlüftung kann die bisher im Kraftstoffbehälter vor dessen Einfüllstut zen angeordneten Rückschwallelemente überflüssig machen, wo durch die Herstellungskosten gesenkt werden.

Um möglichst genau den aktuellen Füllstandswert in dem Kraft stoffbehälter zu bestimmen, ist der Füllstandsmesser vorteil hafterweise am Boden des Kraftstoffbehälters angeordnet. Wie oben bereits beschrieben, kann es zu Bewegungen des Kraft stoffs kommen. Um einen Einfluß dieser Bewegungen auf die Mes sung zu vermeiden und einen möglichst aktuellen Füllstand zu bestimmen, wird der Füllstandsmesser am Boden des Kraftstoff behälters angeordnet bzw. diesem zugeordnet. Auch ermöglicht ein bodengestützter Füllstandsmesser, daß Verformungen des Kraftstoffbehälters durch den Kraftstoff berücksichtigt wer den, da der Füllstandsmesser in fester Relation dem Boden zugeordnet stets die Höhe des über ihm befindlichen Kraft stoffes mißt.

Für eine zuverlässige Steuerung des Ventils ist es besonders vorteilhaft, daß ein Sensor an dem Kraftstoffbehälter angeord net ist, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist und auf ein beginnendes Betanken anspricht. Das Ansprechen kann bei spielsweise durch das Abnehmen und Aufsetzen eines Verschluß deckels auf den Kraftstoffbehälter und/oder das Einführen einer Zapfpistole in den Kraftstoffbehälter ausgelöst werden. Mit dem Ansprechen des Sensors wird für die Steuereinrichtung festgelegt, ob der Betankungsvorgang begonnen hat und die Steuerung der Entlüftungseinrichtung erfolgen kann. Dies hat zahlreiche praktische Vorteile. Die Entlüftung des Kraft stoffbehälters für die Betankung kann so über die Sensoren zur richtigen Zeit aktiviert werden. Ebenso kann eine mit dem Kraftstoffbehälter verbundene Be- und Entlüftungseinrichtung für den Betrieb verschlossen werden, wodurch eine Berührung eines mit der Entlüftung verbundenen Aktivkohlefilters mit dem flüssigen Kraftstoff unterbunden wird. Auch kann durch das Verschließen der Be- und Entlüftungseinrichtung für den Be trieb ein Ausdehnungsvolumen, aus dem kein Gas während des Be tankens verdrängt wird, reserviert werden. Zusätzlich kann der auf ein Öffnen des Kraftstoffbehälters ansprechende Sensor über die Steuereinrichtung ein Warnsignal für den Fahrer des Kraftfahrzeugs auslösen, wenn vergessen wurde, nach dem Betan ken und vor dem Starten des Motors den Kraftstoffbehälter wieder zu verschließen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist als Sensor ein berührungslos wirkender Hall-Sensor oder Reed-Schalter vorgesehen. Der berührungslos wirkende Sensor kann besonders einfach in den Tank eines Kraftfahrzeuges integriert werden. Der Sensor kann hierzu in der Nähe des Einfüllstutzens ange ordnet sein.

Alternativ dazu kann ein Sensor auf das Öffnen einer in dem Kraftstoffbehälter angeordneten Klappe ansprechen. Solche Klappen sind beispielsweise bei mit bleifreiem Benzin betrie benen Fahrzeugen vorgesehen und werden dort durch das Einfüh ren der Zapfpistole geöffnet. Ein solcher Sensor ist einfach in einen Tank mit einer Bleifreiklappe zu integrieren und zeigt der Steuereinrichtung den Beginn und das Ende der Betan kung an.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist für den Tank eine zweite Entlüftungseinrichtung für den Kraftstoffbe hälter vorgesehen, die für ein Be- und Entlüften des Kraft stoffbehälters sorgt und ein zweites Ventil aufweist, das die se auf ein zweites Steuersignal der Steuereinrichtung anspre chend öffnet und schließt, wobei die Steuereinrichtung die zweite Entlüftungseinrichtung während der Betankung über das zweite Ventil verschließt. Die zweite Entlüftung ist die Be triebsentlüftung des Kraftstoffbehälters, die während des Be triebs des Kraftfahrzeuges, aber auch bei Stillstand desselben wirksam ist, solange der Kraftstoffbehälter nicht betankt wird. Üblicherweise wird diese zweite Entlüftungseinrichtung während des Betankens durch die Steuereinrichtung geschlossen, so daß während des Betankens ausschließlich die erste Entlüf tungseinrichtung wirksam ist und ggf. den maximalen Füllstand des Kraftstoffes bestimmt.

In einer alternativen Ausführung hierzu sorgt ebenfalls eine zweite Entlüftungseinrichtung für ein Be- und Entlüften des Kraftstoffbehälters, wobei das Ventil als Mehrwegeventil erste und zweite Entlüftungseinrichtung öffnet und verschließt. Ne ben der Möglichkeit in der Betankungs- und Betriebsentlüf tungseinrichtung jeweils ein separates Ventil vorzusehen, sind bei dieser Variante beide Ventile in einem Mehrwegeventil zu sammengefaßt. Ein solches Mehrwegeventil kann über drei unter schiedliche Stellungen die Lüftung des Kraftstoffbehälters steuern. In einer ersten Stellung ist die Betankungsentlüftung verschlossen und die Betriebsentlüftung geöffnet, in einer zweiten Stellung ist genau umgekehrt zur ersten Stellung die Betankungsentlüftung geöffnet während die Betriebsentlüftung verschlossen ist, und in einer dritten Stellung sind beide Entlüftungen verschlossen.

Ebenfalls gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Auf gabe durch das obengenannte Verfahren, das den Verfahrens schritt beinhaltet, die Entlüftungseinrichtung mit dem Ventil abhängig von einem Steuersignal einer Steuereinrichtung zu öffnen und zu schließen. Die Betätigung des Ventils über eine Steuereinrichtung ermöglicht es, mit diesem Verfahren durch eine einfache Änderung an der Steuereinrichtung die für einen neuen Kraftstoffbehälter erforderlichen Änderungen vorzu nehmen. Das Verfahren zur Entlüftung kann somit bei unter schiedlichen Tankvorrichtungen mit unterschiedlichen Kraft stoffbehältern vorgesehen werden. Weiterhin ist an dem erfin dungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, daß es gestattet, den Schließzeitpunkt des Ventils an Druck und Geschwindigkeit des einströmenden Kraftstoffs anzupassen. Das Verfahren macht es somit möglich, daß stets die optimale Menge an Kraftstoff ge tankt wird.

Zur genaueren Steuerung des Schließzeitpunkts des Ventils wird über einen im Kraftstoffbehälter angeordneten Füllstands messer kontinuierlich oder in diskreten Zeitabständen der Füllstand gemessen, wobei die Steuereinrichtung abhängig von den gemessenen Füllständen die Steuersignale für das Ventil in der Steuereinrichtung generiert. Das Messen des Füllstandes durch den Füllstandsmesser gestattet es, die Betankung und das Ansteigen des Füllstandes zu verfolgen. Indem die Steuerein richtung mehrere zurückliegende Füllstandswerte verwenden kann, können verschiedenste Werte und Kenngrößen berechnet werden, insbesondere können Schwankungen im Füllstandswert ausgeglichen werden. Beispielsweise können die Werte des Füll standsmessers gedämpft werden, um Schwankungsspitzen auszu gleichen, auch kann die Dämpfung an die Besonderheiten des Kraftstoffbehälters und die Kennlinie des Füllstandsmessers angepaßt werden, was beispielsweise bei einer Anzeige in den Instrumenten vorteilhaft ist. Das von der Steuereinrichtung generierte Steuersignal gelangt über einen Steuerweg zu dem Ventil, wo es dessen Betätigung auslöst.

Zweckmäßigerweise sieht das Verfahren den Schritt vor, daß über einen Sensor ein Signal an der Steuereinrichtung anliegt, das angibt, ob der Kraftstoffbehälter betankt wird. Die Fest stellung, ob der Kraftstoffbehälter betankt wird, kann bei spielsweise dadurch erfolgen, daß der Sensor feststellt, ob ein Verschlußdeckel oder eine Klappe den Kraftstoffbehälter verschließt, jedoch sind auch andere auf den Beginn des Betan kungsvorgangs ansprechende Elemente möglich. Das Signal über das Schließen und Öffnen des Kraftstoffbehälters bzw. einer Klappe ist in zweifacher Hinsicht besonders vorteilhaft. Es gibt der Steuereinrichtung die Information, wann mit einer Be tankung begonnen wird, so daß diese bereits das Ventil der Entlüftung öffnen kann. Zum anderen ermöglicht der Sensor auch, daß die Steuereinrichtung beim Beenden der Betankung be rücksichtigt, ob der Kraftstoffbehälter wieder verschlossen wurde. Bevorzugt ist ein Sensor als ein berührungslos wirken der Reed-Schalter oder als ein Hall-Sensor ausgebildet. Für den Sensor an der Klappe kann ein ebenfalls berührungslos wir kender Magnetsensor vorgesehen sein.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung weist das Verfah ren zur Entlüftung den Schritt auf, eine zweite Entlüftungs einrichtung für den Kraftstoffbehälter mit einem zweiten Ven til durch die Steuereinrichtung zu öffnen oder zu schließen. Diese zweite Entlüftung dient zur Be- und Entlüftung des Kraftstoffbehälters während des Betriebs. Indem auch diese Entlüftung mit einem stellbaren Ventil versehen ist, kann die Steuereinrichtung, insbesondere mit Hilfe der Sensorsignale, die anzeigen, wann eine Betankung begonnen und beendet wird, die Betriebsentlüftung ausschalten, um die Entlüftung während des Betankens ausschließlich durch die Entlüftungseinrichtung zu steuern und um ein Befüllen des Ausdehnungsvolumens zu verhindern.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterführung der Erfindung beinhaltet das Verfahren die Schritte, daß die Steuereinrich tung auf ein Signal des Sensors hin in einem ersten Schritt das Steuersignal generiert, welches an das Ventil der Befüll- Entlüftungseinrichtung weitergeleitet wird, um das Ventil zu öffnen. In einem zweiten Schritt, der anschließend oder gleichzeitig mit dem ersten Schritt durchgeführt wird, gene riert die Steuereinrichtung ein zweites Steuersignal, welches ein Schließen des zweiten Ventils auslöst. Hieran anschließend wird während der Betankung aus den gemessenen Füllständen ein Füllwert für den Kraftstoffbehälter ermittelt, der mit einem in der Steuereinrichtung abgelegten Referenzfüllwert für den Kraftstoffbehälter verglichen wird. Sobald der ermittelte Füllwert den Referenzfüllwert erreicht oder überschritten hat, wird ein Steuersignal generiert, welches die Befüll-Entlüftung des Kraftstoffbehälters verschließt. Nach einem anschließenden Verschließen des Kraftstoffbehälters, welches durch den Sensor detektiert und an die Steuereinrichtung weitergeleitet wird, generiert die Steuereinrichtung Steuersignale, die ein Wieder öffnen des zweiten Ventils auslösen. Sollte beim Betanken der Tank nicht vollständig gefüllt worden und somit das erste Ventil noch nicht vollständig geschlossen sein, bewirkt das durch das Verschließen des Kraftstoffbehälters ausgelöste Steuersignal das Verschließen des ersten Ventils in der Befüll-Entlüftungseinrichtung. Mit dem vorbeschriebenen Verfahren wird das Betanken und die Entlüftung des Kraftstoff behälters vollständig erfaßt und durch die Steuereinrichtung gesteuert. Die Folge der Verfahrensschritte hilft, ein Über tanken zu vermeiden und kann dabei einfach durch einen neuen Referenzfüllwert an einen anderen Kraftstoffbehälter angepaßt werden. Die Steuereinheit kann auch mit einem elektronischen Bussystem des Kraftfahrzeugs verbunden werden.

Anhand der Zeichung werden drei bevorzugte Ausführungsbeispie le näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Tanks,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ersten Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tanks wäh rend der Betankung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Tanks gemäß Fig. 2 nach der Betankung,

Fig. 4 schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbei spiels mit zwei Entlüftungseinrichtungen, die gemein sam über ein Mehrwegeventil steuerbar sind, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines dritten Ausfüh rungsbeispiels mit einer Entlüftungseinrichtung für das Betanken und den Betrieb.

Bei einem bekannten Tank ist der Kraftstoffbehälter 1 mit dem Kraftfahrzeug verbunden, wobei der Einfüllstutzen 2 durch die Karosserie (nicht dargestellt) nach außen geführt ist. Ver schlossen wird der Einfüllstutzen 2 mit einem Verschlußdeckel 3, der beispielsweise aufgeschraubt werden kann. An dem in den Kraftstoffbehälter 1 ragenden Ende des Einfüllstutzens ist ein Rückschwallelement 4, hier ein sogenanntes Fillerneck-Check Valve, angeordnet. Das Rückschwallelement 4 sorgt dafür, daß Bewegungen des Kraftstoffs in dem Kraftstoffbehälter 1 nicht über den Einfüllstutzen 2 nach außen gelangen.

Eine Befüll-Entlüftung 5 ist mit dem Kraftstoffbehälter 1 verbunden und führt über einen Aktivkohlefilter 6 die beim Betanken entweichenden Gase aus dem Kraftstoffbehälter 1 ab. Die Entlüftung 5 wird über ein Ventil 7 während des Betriebs des Kraftfahrzeugs verschlossen. Die Betätigungseinrichtung für das Ventil 7 ist zur besseren Übersicht hier nicht dar gestellt. Zusätzlich zu dem Ventil 7 ist in der Entlüftungs einrichtung 5 noch ein Roll-Over Ventil 8 vorgesehen, das ein Austreten des Kraftstoffes über die Entlüftungseinrichtung 5 und einen Kontakt mit dem Aktivkohlefilter 6 verhindert.

Neben der Entlüftungseinrichtung 5 weist der Kraftstoffbehäl ter eine zweite Entlüftungseinrichtung 9 auf. Die Entlüftungs einrichtung 9, die für den Betrieb des Kraftfahrzeugs und bei Stillstand desselben außer bei der Betankung vorgesehen ist, weist ein größer dimensioniertes Ausdehnungsvolumen auf. Die zweite Entlüftung 9 enthält ebenfalls ein Ventil 10 und ein Roll-Over Ventil 11, über welche die Entlüftung 9 mit dem Ausdehnungsvolumen verschließbar ist. Ist während der Betan kung das Ventil 10 verschlossen, wird das in der Betriebs entlüftung 9 vorgesehene Ausdehnungsvolumen abgeschlossen und das darin befindliche Gas durch den Kraftstoff nicht verdrängt, so daß es im Betrieb als Ausdehnungsvolumen zur Verfügung steht. Während des Betriebs erfolgt ein Gasausgleich über den Aktivkohlefilter 6 und einen Luftfilter 12. Der wäh rend des Betriebs erforderliche Gasausgleich erfolgt über die Entlüftung 9 aus dem Kraftstoffbehälter 1 über den Aktivkoh lefilter 6. Die Leitung 13 dient der Belüftung des Einfüll stutzens 2, nachdem der Tankdeckel aufgesetzt und das zweite Ventil 10 geöffnet wurde. Die Betriebsentlüftung 9 führt dem Kraftstoffbehälter 1 auch Luft zu, um das Volumen des entnom menen Kraftstoffs zu ersetzen. Zusätzlich kann noch eine Leck diagnosepumpe mit der Betriebsentlüftung 9 verbunden werden, die eine Undichtigkeit des Kraftstoffsystems feststellt.

Das Fördermodul 14 für den Kraftstoff ist nur schematisch dargestellt. Von hier aus wird der Kraftstoff entnommen und weitergeleitet. Ein Füllstandsmesser 15 ist in den Figuren mit einem Schwimmer ebenfalls schematisch angedeutet, jedoch sind auch Füllstandsmesser möglich, die nach anderen Prinzipien, beispielsweise Druckmessung, arbeiten. Das Signal des Füll standsmessers 15 wird über den Signalweg 16 an die Anzeigein strumente in der Fahrgastzelle weitergeleitet.

Bei dem im folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Tank sind gleiche Elemente mit den bereits für den Stand der Technik verwendeten Bezugszeichen versehen.

Fig. 2 zeigt den Tank während der Betankung, bei der eine Zapfpistole 17 in den Einfüllstutzen 2 eingeführt ist. Während des Betankens ist die Entlüftung 5 über das Ventil 7 geöffnet. Das Ventil 7 wird über den Steuerweg 18 gestellt, der Ventil 7 mit der Steuereinrichtung 19 verbindet. Das Ventil 7 ist als ein elektromagnetisch stellbares Ventil ausgebildet. Ebenfalls ist es möglich, an Stelle eines elektromagnetischen Ventils 7 auch mechanisch oder pneumatisch stellbare Ventile oder Kombinationen derselben einzusetzen. In den Fig. 2 und 3 ist an dem Ventil 7 ein Federelement angedeutet, das ein Rück stellen des Ventils für den Fall einer Fehlfunktion des Stell mechanismus' bewirkt.

Die Steuereinrichtung 19 ist mit dem Füllstandsmesser 15 über einen Signalweg 20 verbunden. Über den Signalweg 20 liegt das Signal des Füllstandsmessers 15 an der Steuereinrichtung 19 an. Die Steuereinrichtung 19 bestimmt hieraus den aktuellen Füllstand und leitet das Signal entweder bereits gedämpft oder in der ursprünglichen Form über den Signalweg 16 zu den Anzei geinstrumenten weiter. Der Füllstandsmesser 15 kann kontinu ierlich oder in diskreten Zeitschritten den Füllstand in dem Kraftstoffbehälter ermitteln. Bei der Auswahl der Zeitschritte ist es wichtig, daß während der üblichen Zeitdauer, die für das Betanken erforderlich ist, mehrere Meßwerte aufgenommen werden, damit die Steuereinrichtung 19 über ausreichend viele Meßwerte für eine Mittelung verfügt. Der Füllstandsmesser 15 ist bodengestützt und berücksichtigt somit druckabhängige De formationen des Kraftstoffbehälters. Eine Deformation des Kraftstoffbehälters 1 kann zwar die Füllhöhe des Kraftstoffes lokal verändern, jedoch zeigt der neben dem Fördermodul am Bo den angeordnete Füllstandsmesser stets den für das Fördermodul vorhandenen Füllstand an.

Ein zweiter Steuerweg 21 verbindet die Steuereinrichtung 19 mit dem zweiten Ventil 10. Wie in der Fig. 2 dargestellt, ist das zweite Ventil 10 während des Betankens verschlossen, so daß die zweite Entlüftungseinrichtung 9 verschlossen ist. Die Entlüftung des Kraftstoffbehälters 1 findet während des Betan kens ausschließlich über das geöffnete Ventil 7 der Entlüf tungseinrichtung 5 statt.

Ein weiterer Signalweg 22 verbindet einen Sensor 23 und die Steuereinrichtung 19. Der Sensor 23 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Einfüllstutzen 2 angeordnet. Dort detektiert er eine in den Einfüllstutzen 2 eingeführte Zapfpi stole 17. Auch ist es möglich, einen Sensor 23 vorzusehen, der auf ein Abnehmen bzw. auf ein Aufsetzen des Verschlußdeckels 3 anspricht. Bei Kraftfahrzeugen, die eine sogenannte Blei freiklappe (nicht dargestellt) in ihrem Einfüllstutzen auf weisen, kann ein Sensor auch auf eine Bewegung der Klappe ansprechen. Die Verwendung von berührungslos arbeitenden Sen soren ist wegen der Explosionsgefahr eines Kraftstoff-Luft- Gemisches besonders vorteilhaft. Hierfür bieten sich insbeson dere Sensoren an, die auf Veränderung ihres Magnetfeldes an sprechen.

Hat der Sensor 23 detektiert, daß eine Zapfpistole 17 in den Einfüllstutzen 2 eingeführt wurde, wird durch die Steuerein richtung 19 das Ventil 7 geöffnet und das Ventil 10 geschlos sen. Eine Entlüftung des Kraftstoffbehälters 1 findet, wie in Fig. 2 dargestellt, über die Entlüftung 5 statt. Ist die maxi male Füllhöhe erreicht, so wird dies von dem Füllstandsmesser 15 an die Steuereinrichtung 19 weitergeleitet, wodurch ein Verschließen der Entlüftung 5 bewirkt wird. Da die zweite Ent lüftung 9 ebenfalls noch verschlossen ist, können keine Gase mehr aus dem Kraftstoffbehälter 1 entweichen und ein Ausdeh nungsvolumen wird freigehalten. Mithin steigt der Spiegel des nach dem Schließen eingefüllten Kraftstoffes nur noch im Ein füllstutzen 2. Der ansteigende Kraftstoff löst eine Abschalt automatik (nicht dargestellt) in der Zapfpistole 17 aus, wel che die weitere Kraftstoffzufuhr abstellt (Fig. 3).

Der Referenzwert für den Füllstand in dem Kraftstoffbehälter hängt, wie oben bereits erläutert, von verschiedenen Einfluß größen ab. Besonders wichtig sind hierbei die Geometrie des Kraftstoffbehälters und die Einfüllgeschwindigkeit des Kraft stoffes. Erstrebenswert ist es, den Referenzfüllwert so zu wählen, daß das vorhandene Füllvolumen optimal genutzt wird, der Kraftstoffbehälter 1 jedoch nicht übertankt werden kann. Ein anderer wichtiger Aspekt ist es, einen Rückschwall des Kraftstoffs bei Beendigung des Tankens zu vermeiden. Hier zu kann ein langsames Schließen des Ventils 7, gegebenfalls variabel getaktet, über die Steuereinrichtung 19 erfolgen, so daß ein Druckunterschied langsam abgebaut wird.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 können die Betankungsentlüf tung 5 und die Be- und Entlüftung für den Betrieb 9 durch ein gemeinsames Mehrwegeventil 24 gesteuert werden. Das Mehrwege ventil 24 ist über den Steuerweg 18 mit der Steuereinrichtung 19 verbunden. Über die Steuereinrichtung 19 können an dem Mehrwegeventil 24 mindestens drei unterschiedliche Stellungen eingestellt werden. Während des Betriebs des Kraftfahrzeugs ist das Mehrwegeventil 24 in einer Stellung, welche die Be tankungsentlüftung 5 verschließt und die Betriebsentlüftung 9 öffnet. Ist die Steuereinrichtung aktiviert und wird Kraft stoff eingefüllt, befindet das Mehrwegeventil 24 sich in sei ner zweiten Stellung, welche die Betriebsentlüftung 9 ver schließt und die Betankungsentlüftung 5 öffnet. In der zweiten Stellung des Mehrwegeventils 24 wird ein vorbestimmtes Gasvo lumen zwischen diesem und Kraftstoffbehälter 1 als Ausdeh nungsvolumen in der Betriebsentlüftung 9 festgehalten. In der dritten Stellung des Mehrwegeventils 24 sind beide Entlüftun gen verschlossen, so daß der Kraftstoff in dem Einfüllstutzen 2 ansteigt und ein Abschalten des Betankens auslöst. Ein Vor teil bei der Verwendung eines solchen Mehrwegeventils 24 liegt in einer kostengünstigen Herstellung.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Anordnung zur Tankentlüftung erfolgt die Entlüftung sowohl während des Betankens als auch während des Betriebs ausschließlich über die Entlüftungsein richtung 5. Diese wird derart gesteuert, daß das aus dem Kraftstoffbehälter 1 verdrängte Gas während der Betankung entweichen kann. Ist ein vorbestimmter Füllstand erreicht, wird das Ventil 7 verschlossen und der nachgefüllte Kraftstoff steigt in dem Einfüllstutzen 2 an. Hierbei erfolgt das Ver schließen des Ventils 7 so rechtzeitig, daß ein ausreichendes Ausdehnungsvolumen für den Kraftstoff in dem Kraftstoffbehäl ter verbleibt. Während des Betriebs bleibt die Entlüftung 5 dann geöffnet, so daß sie während des Betriebs als Be- und Entlüftungseinrichtung des Kraftstoffbehälters dient. Wie in der Fig. 5 angedeutet, ist die Entlüftungseinrichtung 5 in diesem Ausführungsbeispiel so ausgelegt, daß der flüssige Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 1 nicht mit dem Aktiv kohlefilter 6 in Berührung kommen kann.

Die aus dem Kraftstoffbehälter entweichenden Gase werden in den dargestellten Ausführungsbeispielen, über einen Aktivkoh lefilter 6 nach außen geleitet. Dies hilft, eine Geruchsbelä stigung in der Nähe des Kraftstoffbehälters und eine zu hohe Kohlenwasserstoffkonzentration zu vermeiden. Wahlweise ist es auch möglich - sofern nicht Umweltspezifikationen oder andere Bestimmungen dagegen sprechen - die aus dem Tank entweichenden Gase über andere Filtersysteme oder sogar direkt nach außen zu leiten. Sollen die Gase direkt entweichen, so kann die Entlüf tungseinrichtung diese beispielsweise in den oberen Bereich des Einfüllstutzens 2 leiten.

Bezugszeichenliste

1

Kraftstoffbehälter

2

Einfüllstutzen

3

Verschlußdeckel

4

Rückschwallelement

5

Befüll-Entlüftungseinrichtung

6

Aktivkohlefilter

7

Ventil

8

Roll-Over Ventil

9

Betriebs-Entlüftungseinrichtung

10

Ventil

11

Roll-Over Ventil

12

Luftfilter

13

Leitung

14

Fördermodul

15

Füllstandsmesser

16

Signalweg zu Instrumenten

17

Zapfpistole

18

Steuerweg

19

Steuereinrichtung

20

Signalweg

21

zweiter Steuerweg

22

Signalweg

23

Sensor

24

Mehrwegeventil

Claims

1. Tank für ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoffbehälter (1) und mindestens einer durch ein Ventil (7) verschließbaren Entlüftungseinrichtung (5), über die in dem Kraftstoffbehälter vorhandene Gase während einer Betankung entweichen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) auf ein Steuersignal einer Steuereinrichtung (19) ansprechend die Entlüftungseinrichtung (5) öffnet oder schließt.

2. Tank für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in dem Kraftstoffbehälter (1) ein mit der Steuereinrichtung (19) verbundener Füllstandsmesser (15) ange ordnet ist.

3. Tank für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Füllstandsmesser (15) dem Boden des Kraftstoffbehälters (1) zugeordnet ist.

4. Tank für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (23) an dem Kraft stoffbehälter (1) angeordnet und mit der Steuereinrichtung (19) leitend verbunden ist und auf das Beginnen des Betankens anspricht.

5. Tank für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß als Sensor (23) ein berührungslos wirkender Hall-Sensor oder Reed-Schalter vorgesehen ist.

6. Tank für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor auf ein Öffnen einer in dem Kraftstoffbehälter (1) angeordneten, z. B. durch eine Zapfpistole betätigten Klappe anspricht.

7. Tank für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Entlüftungseinrich tung (9) für den Kraftstoffbehälter (1) vorgesehen ist, die für ein Be- und Entlüften des Kraftstoffbehälters (1) sorgt und ein zweites Ventil (10) aufweist, das diese auf ein zwei tes Steuersignal der Steuereinrichtung (19) ansprechend öffnet und schließt, wobei die Steuereinrichtung (19) die zweite Ent lüftungseinrichtung (9) während der Betankung über das zweite Ventil (10) verschließt.

8. Tank für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Entlüftungseinrich tung (9) für den Kraftstoffbehälter (1) vorgesehen ist, die für ein Be- und Entlüften des Kraftstoffbehälters (1) sorgt, wobei ein Mehrwegeventil (24) erste und zweite Entlüftungsein richtung (5, 9) öffnet und verschließt.

9. Verfahren zum Entlüften eines Kraftstoffbehälters (1) mit mindestens einer durch ein Ventil (7) verschließbaren Entlüf tungseinrichtung (5), über die in dem Kraftstoffbehälter (1) vorhandene Gase während einer Betankung entweichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungseinrichtung (5) mit dem Ventil (7) abhängig von einem Steuersignal einer Steuerein richtung (19) geöffnet und geschlossen wird.

10. Verfahren zum Entlüften eines Kraftstoffbehälters (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß über einen im Kraft stoffbehälter (1) angeordneten Füllstandsmesser (15) kontinu ierlich oder in diskreten Zeitabständen der Füllstand oder die Füllgeschwindigkeit gemessen wird und die Steuereinrichtung (19) abhängig von den gemessenen Füllständen und/oder Füll geschwindigkeiten die Steuersignale für das Ventil (7) gene riert.

11. Verfahren zum Entlüften eines Kraftstoffbehälters (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Sensor ein Signal an der Steuereinrichtung (19) anliegt, das wiedergibt, ob der Kraftstoffbehälter (1) betankt wird.

12. Verfahren zum Entlüften eines Kraftstoffbehälters (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Entlüf tungseinrichtung (9) für den Kraftstoffbehälter (1) mit einem zweiten Ventil (10) durch die Steuereinrichtung (19) geöffnet und geschlossen wird.

13. Verfahren zum Entlüften eines Kraftstoffbehälters (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Entfernen des Verschlußdeckels (3) und/oder bei Ein führen der Zapfpistole die Steuereinrichtung (19) in einem ersten Schritt das Steuersignal generiert, welches an das Ventil (7) der Entlüftungseinrichtung (5) weitergeleitet ein Öffnen des Ventils (7) auslöst,
in einem zweiten Schritt, der anschließend oder gleichzei tig mit dem ersten Schritt durchgeführt wird, generiert die Steuereinrichtung (19) ein zweites Steuersignal, welches ein Schließen des zweiten Ventils (10) auslöst,
anschließend wird während der Betankung aus den gemessenen Füllständen ein Füllwert für den Kraftstoffbehälters (1) er mittelt, der mit einem in der Steuereinrichtung (19) abgeleg ten Referenzfüllwert für den Kraftstoffbehälter (1) verglichen wird,
sobald der ermittelte Füllwert den Referenzfüllwert er reicht oder überschritten hat, wird ein Steuersignal gene riert, welches die Entlüftung (5) des Kraftstoffbehälters (1) verschließt,
nach einem anschließenden Aufsetzen des Verschlußdeckels und/oder Entfernen der Zapfpistole (3), welches durch den Sensor (23) festgestellt und an die Steuereinrichtung (19) weitergeleitet wird, generiert die Steuereinrichtung (19) Steuersignale, die ein Verschließen der Entlüftungseinrichtung (5) und eine Wiederöffnen des zweiten Ventils (10) auslösen.

14. Verfahren zum Entlüften eines Kraftstoffbehälters (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (23) auf ein Öffnen des Kraftstoffbehälters anspricht und die Steuereinrichtung (19) aktiviert.