EP0601132B1 - Vorrichtung zum betanken von kraftfahrzeugen mit gasrückführung durch eine motorgetriebene gasförderpumpe - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betanken von Kraftfahrzeugen nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Bauart.
• Bei einer aus dem DE 90 07 190 U bekannten Bauart wird die Gasförderpumpe von einem elektrischen Schrittmotor angetrieben, der seine Impulse über einen Impulsgeber vom Flüssigkeitsmeßmotor erhält.
• Aus der DE 39 03 603 Al ist es darüberhinaus bekannt, zwischen Impulsgeber und Schrittmotor einen Prozessor anzuordnen, dem die Istwerte für das getankte Kraftstoffvolumen als Eingangsgröße aufgeschaltet sind und mit dem das Verhältnis zwischen abgegebenem Kraftstoffvolumen und rückzuführender Dampfmenge einstellbar ist.
• Nachteilig ist, daß mit diesem Impulsgeber beim Tankvorgang keine Rückschlüsse aus der dabei auftretenden Gasrückführung über die unabhängig vom Flüssigkeitsmeßmotor in Antriebsverbindung stehende Gasförderpumpe gezogen werden können, um bei gestörter Gasrückführung das Verhältnis in bezug auf das abgegebene Kraftstoffvolumen nachzuregeln.
• Aus der FR 26 41 267 A ist es bei einer Kraftstoffabfüllanlage mit Gasrückgewinnung bekannt, daß für ein kontrolliertes Absaugen des Dampfluftgemisches in Abhängigkeit vom abgegebenen volumetrischen Durchsatz unter Berücksichtigung eines Druckabfalls und von Temperaturen sowie der Gemischdichte gesteuert wird - dies jedoch bei Erreichen einer turbulenten Strömung des abgesaugten Dampfluftgemisches stromauf der Verdrängerpumpe.
• Aus der DE 40 00 165 Al ist es bei einer Kraftstoffabfüllanlage mit Gasrückgewinnung bekannt, daß für ein kontrolliertes Absaugen des Dampfluftgemisches durch eine Verdrängerpumpe die Pumpendrehzahl fortlaufend in Abhängigkeit vom abgegebenen volumetrischen Durchsatz unter Berücksichtigung eines Druckabfalls und von Temperturen sowie der Gemischdichte gesteuert wird - dies jedoch bei Erreichen einer turbulenten Strömung des abgesaugten Dampfluftgemisches stromauf der Verdrängerpumpe.
• Eine bei der hieraus bekannten Vorrichtung verwendete logische Einheit, die mit einem Elektromotor zum Antrieb der Verdrängerpumpe verbunden ist, erfordert einen erheblichen elektronischen Aufwand, beispielsweise Speicherregister, Operationseinheiten, Multipliziereinheiten und Komparatoren.
• Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Bauart Rückschlüsse aus der beim Tankvorgang auftretenden Gasrückführung ziehen zu können, um bei gestörter Gasrückführung das Verhältnis in bezug auf das abgegebene Kraftstoffvolumen nachregeln zu können.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Regeleinheit zusätzlich eine rückgekoppelte Tachospannung des mit der Gasförderpumpe verbundenen Elektromotors als Eingangsgröße aufgeschaltet ist und daß die Regeleinheit durch ständigen Vergleich am Ausgang eine zur Differenz zwischen getanktem Kraftstoffvolumen und rückgeführter Gasmenge proportionale Regelgröße für den Elektromotor liefert.
• Die Tachospannung wird von dem mit der Gasförderpumpe antriebsmäßig verbundenen Elektromotor bei seinem Betrieb als Tachogenerator erzeugt. Bei ihrer Aufschaltung erhält die Regeleinheit als zusätzliche Eingangsgröße ein zur Drehbewegung proportionales Signal als Maß für den momentanen Durchflußwert des rückströmenden Gases. Bei Abweichung vom vorgegebenen Verhältnis wird durch Vergleichsmessung beider Eingangsgrößen in der Regeleinheit eine Regelgröße erzeugt, die als gegenläufige elektromotorische Kraft (EMK) den Elektromotor nachstellt, indem seine Drehzahl wieder auf das korrekte Verhältnis nachgeregelt wird. Dadurch läßt sich insgesamt eine erhöhte Sicherheit der tatsächlich zurückgeführten Gasmenge gewährleisten.
• In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Rechner zwischen dem mit dem Flüssigkeitsmeßmotor gekoppelten Impulsgeber und der Regeleinheit geschaltet.
• Zweckmäßigerweise ist der Elektromotor für die Gasförderpumpe ein frequenzgeregelter kommutatorloser Dreiphasen-Drehstrommotor oder ein spannungsgeregelter Gleichstrommotor mit elektronischer Kommutierung, beispielseise ein Synchronmotor mit einem hochenergetischen, permanentmangetischen Läufer, der an seinem Rotorumfang Metalle der Seltenen Erden, vorzugsweise Magnete aus Kobalt, enthält. Magnetmetalle dieser Art zeichnen sich dadurch aus, daß sie sich durch hohe elektrische Impulsströme nicht entmagnetisieren lassen.
• Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Zapfsäule einer Kraftfahrzeugtankstelle.
• Aus einem in der Zeichnung nicht dargestellten, unterirdisch angeordneten Lagerbehälter wird bei einem Betankungsvorgang eines aufzutankenden Kraftfahrzeugs über eine bis in die Nähe des Behälterbodens reichende Ansaugleitung 1 durch eine innerhalb eines Zapfsäulengehäuses 2 installierte Flüssigkeitsförderpumpe 3 flüssiger Kraftstoff angesaugt, der in seiner Fördermenge durch einen als Kolbenmesser ausgebildeten Flüssigkeitsmeßmotor 4 gemessen wird. Die Ausgangswelle des Flüssigkeitsmeßmotors 4 ist mit einem Impulsgeber 5 gekoppelt, der die getankte Kraftstoffmenge in entsprechende elektrische Signale umsetzt, welche für die Anzeige des getankten Kraftstoffvolumens und des zu zahlenden Kaufpreises einem im Zapfsäulengehäuse 2 vorgesehenen Rechner 6 zugeführt werden. Die Anzeige von Grundpreis, getankter Kraftstoffmenge und Kaufpreis erfolgt an einem Monitor 19 im Zapfsäulenkopf.
• Der für den Betankungsvorgang angesaugte und hochgeförderte Kraftstoff verläßt den Flüssigkeitsmeßmotor 4 über eine Rohrleitung 7 und gelangt über einen Zapfschlauch 8 an das in der Zeichnung nicht wiedergegebene Zapfventil.
• Eine Ringkammer im Zapfventil nimmt die beim Tanken freiwerdenden Gase auf und steht mit einer schlauchförmigen Gasrückführleitung 9 in Verbindung, die bis zu ihrer Ausmündung innerhalb des Zapfsäulengehäuses 2 oder in dessen Nähe koaxial vom Zapfschlauch 8 umgeben ist. Hinter der Ausmündung geht die Gasrückführleitung 9 in eine Rohrleitung 10 über, die über eine Flammendurchschlagsicherung 11 an eine Gasförderpumpe 12 mit regelbarem Motor angeschlossen ist. Der Ausgang der Gasförderpumpe 12 führt über eine weitere Flammendurchschlagsicherung 13 und eine Gasleitung 14 durch den Domdeckel in den unterirdischen Lagerbehälter oberhalb dessen Flüssigkeitsspiegels.
• Bei dem die Gasförderpumpe 12 antreibenden regelbaren Motor handelt es sich um einen spannungsgeregelten Gleichstrommotor mit elektronischer Kommutierung, der eine analoge Regelung und damit analoge Drehmomentänderungen zuläßt. Besonders geeignet ist für derartige Zwecke ein Synchronmotor mit einem hochenergetischen, permanentmagnetischen Läufer mit einer Kobaltlegierung am Rotorumfang.
• Eine als Mikroprozessor ausgebildete Regeleinheit 16 ist über elektrische Leitungen, von denen eine über den Rechner 6 im Zapfsäulengehäuse 2 führt, an den Impulsgeber 5 des Flüssigkeitsmeßmotors 4 sowie an den Elektromotor 18 für die Gasförderpumpe 12 angeschlossen. Vom Flüssigkeitsmeßmotor 4 erhält die Regeleinheit 16 die vom Impulsgeber 5 erzeugten und zum getankten Kraftstoffvolumen proportionalen Signale als Istwert zugeführt. Vom Elektromotor 18 erhält die Regeleinheit 16 als zusätzliche Eingangsgröße eine beim Betrieb des Elektromotors als Tachogenerator induzierte Tachospannung, die ein zur Drehbewegung proportionales Rückkopplungssignal als Maß für den momentanen Durchflußwert des rückströmenden Gases darstellt.
• Die Regeleinheit 16 führt den Vergleich dieser beiden Eingangsgrößen aus und erzeugt bei Abweichung von einem durch Eichung vorgegebenen proportionalen Verhältnis zwischen Drehzahl und rückgeführter Gasmenge eine Regelgröße, die als gegenläufige elektromotorische Kraft (EMK) den Elektromotor in seiner Drehzahl nachstellt.
• Bei diesem ständigen Vergleich stellt das getankte Kraftstoffvolumen den Istwert und die zurückgeführte Gasmenge den Sollwert des Regelkreises dar. Die Regelung ist so eingestellt, daß normalerweise das Verhältnis 1 ist, d.h. 100% getanktes Kraftstoffvolumen entspricht 100% zurückgeführter Gasmenge. Dieses Verhältnis läßt sich jedoch beispielsweise derart korrigieren, daß einer zurückgeführten Gasmenge größer als 100% als Sollwert der Istwert von 100% getanktem Kraftstoffvolumen entspricht, um einen vergrößerten Rücksaugeffekt zu erzielen.
• Die Regelgeschwindigkeit ist wiederum so eingestellt, daß ein bauartbedingter Trägheitseffekt der Gasförderpumpe kompensiert, also einer gewissen Hysterese entgegengewirkt wird. Dies erfolgt in der Regeleinheit 16 auf rein elektronischem Wege.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Betanken von Kraftfahrzeugen mit einer für die Rückführung der beim Tankvorgang freiwerdenden Gasmengen in der Zapfsäule vorgesehenen motorgetriebenen Gasförderpumpe (12), die vom Flüssigkeitsmeßmotor (4) der Zapfsäule nach Maßgabe des getankten Kraftstoffvolumens gesteuert ist und der Flüssigkeitsmeßmotor (4) mit einem Impulsgeber (5) gekoppelt und diesem ein Rechner (6) nachgeschaltet ist, wobei einer als Prozessor ausgebildeten Regeleinheit (16) die im Impulsgeber (5) umgeformten Istwerte für das getankte Kraftstoffvolumen als Eingangsgröße aufgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regeleinheit (16) zusätzlich eine rückgekoppelte Tachospannung des mit der Gasförderpumpe (12) verbundenen Elektromotors (18) als Eingangsgröße aufgeschaltet ist und daß die Regeleinheit (16) durch ständigen Vergleich am Ausgang eine zur Differenz zwischen getanktem Kraftstoffvolumen und rückgeführter Gasmenge proportionale Regelgröße für den Elektromotor (18) liefert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (6) zwischen dem mit dem Flüssigkeitsmeßmotor (4) gekoppelten Impulsgeber (5) und der Regeleinheit (16) geschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (18) für die Gasförderpumpe (12) als frequenzgeregelter kommutatorloser Dreiphasen-Drehstrommotor ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (18) für die Gasförderpumpe (12) als spannungsgeregelter Gleichstrommotor mit elektronischer Kommutierung ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Synchronmotors mit einem hochenergetischen permanentmagnetischen Läufer.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Motors mit einem Läufer, der an seinem Umfang Metalle der Seltenen Erden enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung von Magneten aus Kobalt am Rotorumfang.

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