WO2013000582A1 - Verfahren zum betreiben eines kraftstoffsystems sowie kraftstoffsystem - Google Patents

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Harald Hagen
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    • B60K2015/03557—Mounting of the venting means comprising elements of the venting device integrated in the fuel tank, e.g. vapor recovery means

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a fuel system of an internal combustion engine, wherein the fuel system has a fuel tank and a ventilation device having at least one vent valve for venting the fuel tank in the direction of at least temporarily generating negative pressure device.
  • the invention further relates to a fuel system.
  • the corresponding fuel system is associated with a motor vehicle or a drive system of the motor vehicle, for example.
  • the drive system has at least one internal combustion engine and is designed, for example, as a hybrid drive system, thus has the internal combustion engine and at least one electric machine, the internal combustion engine and the electric machine generating a drive torque of the drive system at least temporarily together.
  • the internal combustion engine is supplied by the fuel system fuel from the fuel tank. Frequently used as fuel is a volatile hydrocarbon fuel, for example gasoline.
  • the fuel tank therefore normally contains both a volume of liquid fuel and a volume of gaseous fuel, which is obtained in particular above the liquid fuel.
  • the fuel tank may be a closed tank, in particular a pressure tank, or a partially closed, in particular also pressureless, tank. The closed tank is used in particular to reduce emissions.
  • the venting device is assigned to the fuel tank. It serves for venting the fuel tank, whereby a too high pressure in the fuel tank can be reduced by the venting device.
  • the venting device vents the fuel tank, for example by a vent line.
  • both gaseous and liquid fuel can escape from the fuel tank through the venting device or the venting line.
  • the vented fuel is thus initially present as a mixture of gaseous and liquid fuel. This is especially the case if the venting of the fuel tank is carried out at high fuel tank internal pressure. to be led. In this case, due to the high pressure or the large pressure difference between the fuel tank internal pressure and the pressure outside of the fuel tank, high flow velocities of the vented fuel are present, as a result of which liquid fuel is entrained by the gaseous fuel.
  • the gaseous fuel may be readily supplied to the internal combustion engine or its intake system, wherein between the fuel tank and the internal combustion engine, a venting device associated fuel storage, which is preferably designed as activated carbon storage, may be arranged.
  • the fuel storage is used to cache gaseous fuel, so absorb when not needed gaseous fuel is present and deliver as soon as the gaseous fuel can be discharged into the engine.
  • liquid fuel must not enter the fuel accumulator or the internal combustion engine in order to avoid damage or malfunction.
  • the venting device can have at least one separating device which serves for the separation of gaseous and liquid fuel.
  • the separating device is therefore intended to prevent the transfer of liquid fuel from the fuel tank through the venting device into the internal combustion engine or the fuel storage.
  • the separation device deposits liquid fuel and allows gaseous fuel to pass.
  • the separated liquid fuel enters a buffer of the separator.
  • the term buffer does not mean that an actual (intermediate) storage of the liquid fuel is provided. Rather, the liquid fuel can be discharged directly from the buffer or the separating device, preferably in the direction of the fuel tank. In this case, however, an increase in the fill level of the intermediate store can result, for example, due to a limitation of the discharge volume flow, in particular through a line cross section or the like.
  • the separated liquid fuel can therefore be removed at least temporarily not as fast as it is introduced into the buffer. For example, however, an intermediate storage of the liquid fuel, for example over a certain period of time, can be realized.
  • the level of the buffer is therefore greater than a limit level, because this is the effectiveness of the Ab-. Sheath device may affect.
  • the greater the amount of liquid fuel in the intermediate storage the greater the risk that, together with the gaseous fuel and liquid fuel, it will escape from the separation device and be carried along in the direction of the fuel accumulator or the internal combustion engine.
  • the separating device can be assigned to the fuel delivery device. This is used to convey liquid fuel from the buffer, especially in the direction of the fuel tank.
  • the fuel delivery device is usually designed as a suction jet pump, being often used as the operating means of the suction jet pump fuel, which is supported by a fuel pump of the fuel system from the fuel tank in the direction of the internal combustion engine.
  • the venting of the fuel tank by means of the venting device usually takes place on the basis of the fuel tank internal pressure and a temperature.
  • This means that the bleed valve of the bleed device is adjusted based on the fuel tank internal pressure and the temperature for bleeding the fuel tank.
  • This control unit is used to adjust the vent valve based on the particular measured fuel tank internal pressure and the particular measured temperature for venting the fuel tank.
  • the fuel tank internal pressure is usually limited by at least one mechanical overflow valve, which is designed for a typical pressure level. If the temperature in the fuel tank then changes, for example as a result of heat input by the still warm engine or due to external influences, then a fuel tank internal pressure correlating with the vapor pressure of the fuel sets in the tank. If this reaches or exceeds the typical pressure level and in particular a defined maximum fuel tank internal pressure, the overflow valve opens to vent the fuel tank.
  • a deactivated internal combustion engine is to understand an internal combustion engine at a standstill, while an activated internal combustion engine is operated at least at idle, in particular provides a torque.
  • the venting of the fuel tank is thus usually carried out solely on the basis of the fuel tank internal pressure. It is common, however the case that the permissible maximum fuel tank internal pressure changes with the temperature, that is dependent on this.
  • the fuel tank internal pressure can only be reduced via the overflow valve, it may thus happen that the fuel tank is subjected to a fuel tank internal pressure, which causes forces above a strength of the fuel tank. This leads, for example, to unacceptable flow behavior or to unwanted, non-reversible deformations of the fuel tank, in particular of a fuel tank shell.
  • the intended for the fuel system fuel storage must be regenerated from time to time. This is done by measures such as purging the fuel reservoir or a cross-sectional enlargement.
  • purging purge air is pumped through the fuel tank, preferably in the direction of the internal combustion engine or the intake system.
  • the flushing of the fuel reservoir or the cross-sectional enlargement causes a negative pressure.
  • the fuel storage is thus an at least temporarily negative pressure generating device.
  • the fuel storage is a regenerable filter device. Because the fuel storage is connected via the venting device to the fuel tank, it may happen that in the fuel tank, a negative pressure, the fuel tank internal pressure is thus less than the external pressure. In this case, the deformation of the fuel tank can occur analogously to the case of the overpressure described above.
  • the fuel tank therefore has the deformation area, which is in particular part of the fuel tank shell.
  • the deformation area is designed to deform or deform in dependence on the internal pressure of the fuel tank. In the case of an increase or a decrease in the fuel tank internal pressure, this causes, for example, a deformation of the deformation area to the outside or to the inside. The higher or the lower the fuel tank internal pressure The greater the difference between the fuel tank internal pressure and the external pressure existing outside the fuel tank, the more the deformation range is deformed, either outwardly or inwardly.
  • the deformation quantity is equal to zero if the fuel tank internal pressure substantially corresponds to the external pressure and thus no deformation of the deformation region occurs.
  • the deformation region is forced inwards, with the result that a deformation and consequently a deformation variable greater than zero are present.
  • an increase in the fuel tank internal pressure can lead to the deformation of the deformation area being carried out to the outside, because the fuel tank internal pressure is greater than the external pressure.
  • a negative pressure is generated in the fuel tank by the at least temporary negative pressure generating device, which is connected via the venting device to the fuel tank. The deformation of the deformation area will therefore take place inwards.
  • the vent valve In order to prevent an occurrence of an impermissibly low fuel tank internal pressure or an impermissibly large deformation, the vent valve is closed when the deformation size exceeds the limit value.
  • the vent valve is present between the at least temporarily negative pressure generating device and the fuel tank in the venting device. Through the vent valve or the venting device in this case, the particular gaseous fuel can not get out of the fuel tank. With this procedure, the occurrence of the impermissibly low fuel tank internal pressure can reliably be avoided, in particular even when the internal combustion engine is deactivated.
  • the closing of the vent valve as a function of the deformation size has the advantage that the vent valve is not only actuated due to the fuel tank internal pressure, but that at the same time the temperature of the fuel tank or its influence on the yield strength of the material from which the fuel tank is taken into account.
  • a greater deformation of the deformation region than at a lower temperature.
  • the deformation quantity will reach faster values, beyond which the fuel tank is deformed not only elastically, ie reversibly, but rather plastically, ie irreversibly.
  • a plastic deformation of the fuel tank or areas of the fuel tank means damage, which makes the replacement of the fuel tank necessary, at least in severe cases. With the method according to the invention, however, the occurrence of such a strong deformation can be reliably avoided.
  • the bypass can be released by the deformation variable.
  • the bypass exists between the fuel tank and, for example, an environment of the fuel tank.
  • air in particular fresh air, can enter the fuel tank through the bypass. Also in this way it can be avoided that the deformation size exceeds the limit value or the deformation of the fuel tank assumes impermissible levels.
  • a development of the invention provides that the deformation of the deformation region is transmitted mechanically to the venting valve and / or a bypass valve of the bypass, so that the deformation causes a force opening the venting valve and / or the bypass valve.
  • a force transmission element is arranged between the deformation region and the vent valve or bypass valve such that the deflection of the deformation region, which occurs during the deformation, is transmitted via the force transmission element to the vent valve or the bypass valve.
  • the power transmission element may be, for example, a rod, in particular a coupling rod or the like.
  • the power transmission element is preferably mounted in a guide, wherein either a longitudinally movable or a rotatable mounting of the force transmission element can be provided.
  • a development of the invention provides that the detection of the deformation variable by means of a sensor and the opening of the venting valve and / or the bypass valve are performed by a controller connected to the sensor.
  • the sensor is provided at the deformation area, by means of which the deformation quantity can be detected.
  • the deformation size is evaluated by means of the control unit.
  • the control unit is preferably different from the control unit of the internal combustion engine, so that the control unit provided here is not also deactivated when deactivating the internal combustion engine, but rather continues to operate. If the controller detects that the amount of deformation is above the limit, it will cause the vent valve and / or the bypass valve to open. For this purpose, For example, the vent valve or the bypass valve directly connected to the control unit or electrically connected to this.
  • the limit value is selected such that the deformation of the deformation region, when the deformation quantity is equal to the limit value, takes place elastically.
  • the deformation of the deformation region or of the entire fuel tank is purely elastic and not already plastic.
  • a plastic deformation of the deformation region or the fuel tank is to be equated with damage to the fuel tank and usually requires its replacement.
  • the elastic deformation is completely reversible, so that no damage to the fuel tank occurs in a deformation until reaching the limit by the deformation size.
  • the limit value is selected such that even at maximum deformation, ie when the limit value is reached by the deformation variable, there is a purely elastic deformation of the deformation region.
  • the limit value preferably additionally has a certain distance from the deformation variable at which a plastic deformation of the deformation region or of the fuel tank would take place.
  • the limit value is determined as a function of an ambient condition, in particular temperature.
  • the environmental condition may influence the influence of the fuel tank internal pressure on the deformation or the deformation amount.
  • the limit value is determined taking into account the environmental condition in which the fuel tank internal pressure has the greatest effect on the deformation, in the presence of which the deformation variable reaches the highest value at a certain pressure. If the detection of the deformation variable by means of the sensor is provided, the determination of the ambient condition can likewise be effected by measurement, in particular by means of a temperature sensor.
  • the invention further relates to a fuel system of an internal combustion engine, in particular for carrying out the method according to the preceding embodiments, wherein the fuel system has a fuel tank and a ventilation device having at least one vent valve for venting the fuel tank in the direction of at least temporarily generating negative pressure device. It is provided that the fuel system is adapted to the deformation size of a caused by an internal pressure of the fuel tank deformation of a deformation region to detect the fuel tank and close the vent valve and / or release a bypass when a limit value is exceeded by the deformation size. In other words, the fuel system has corresponding means to proceed as described.
  • the fuel system may be developed as described above.
  • a further development of the invention provides at least one stiffening element of the fuel tank arranged adjacent to the deformation area.
  • the fuel tank may have one or more stiffening elements, which in principle may be arranged arbitrarily in the fuel tank.
  • the stiffening element or the stiffening elements are intended to stiffen the fuel tank or its fuel tank shell and thus counteract the deformation.
  • the at least one stiffening element is adjacent to the deformation area, so that although the deformation area, but not to this adjacent areas of the fuel tank, can deform due to the internal pressure of the fuel tank.
  • venting device has a venting line, which is fluid-connected on its one side to the fuel tank and on its other, opposite side with the negative pressure generating device, and / or that the bypass has a bypass line, which is fluidly connected on one side with the fuel tank and on the other, opposite side with an environment of the fuel tank.
  • the venting of the fuel tank is provided via the vent line of the venting device. For this purpose, this opens with its one side in the fuel tank and with its other side in the negative pressure generating device, in particular the fuel storage, a.
  • the negative pressure generating device is arranged in the flow direction between the fuel tank and the internal combustion engine so far.
  • the bypass on the bypass line This is, as well as the vent line, fluidly connected on one side with the fuel tank. On the other hand, it flows into the vicinity of the fuel tank, whereby preferably a filter is present here. which is present in the flow direction between the environment and the bypass line.
  • vent line, the vent valve and / or the bypass line have a bypass valve.
  • Both the vent line and the vent valve are used to vent the fuel tank.
  • the vent line can be connected via the vent valve to the fuel tank or the vent valve on the side facing away from the fuel tank side of the vent line to this.
  • the vent valve is present in the vent line, that is so far integrated into this.
  • bypass line and the bypass valve applies accordingly.
  • a development of the invention provides that the fuel tank, in particular the deformation region, at least partially made of plastic.
  • Plastic offers over other materials the advantage that it is very light and thus a significant weight reduction of the fuel tank can be achieved compared to a fuel tank consisting for example of metal.
  • the commonly used plastic is only limited temperature resistance.
  • elevated fuel tank internal pressure and high temperature for example, greater than or equal to 50 ° C, plastic, so irreversible, deformations may occur, if not a reliable ventilation of the fuel tank, even with the internal combustion engine is disabled.
  • the deformation region is preferably of the same material as other regions of the fuel tank, in particular of the fuel tank shell. However, it can also be provided that a different material is used for the deformation area than for the other areas of the fuel tank. For example, the deformation region of a plastic and the other areas of the fuel tank made of another plastic or a metal.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a fuel system of an internal combustion engine, with a venting device, which has at least one venting valve for venting a fuel tank,
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the fuel system in a second embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the fuel system in a third embodiment
  • FIG. 4 shows a cross section through the fuel tank, wherein the latter has a deformation area
  • FIG. 5 shows a detailed detail from the fuel tank described with reference to FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a first embodiment of the venting valve
  • FIG. 7 shows a second embodiment of the venting valve
  • FIG. 8 shows a third embodiment of the venting valve
  • FIG. 9 shows a fourth embodiment of the venting valve in a position
  • FIG. 10 shows the embodiment of the venting valve known from FIG. 9 in another position
  • FIG. 12 shows the venting valve known from FIG. 11 in the other position
  • FIG. 13 shows a sixth embodiment of the venting valve
  • FIG. 14 shows a first possible arrangement of the venting valve
  • FIG. 15 shows a second possible arrangement of the venting valve
  • 16 shows a third possible arrangement of the venting valve, wherein this is in one position
  • FIG. 17 shows the arrangement of the venting valve known from FIG. 16, this being in the other position
  • FIG. 18 shows a fourth arrangement possibility of the venting valve
  • FIG. 20 shows a sixth possible arrangement of the venting valve, wherein it is located in one position
  • FIG. 21 shows the arrangement of the venting valve known from FIG. 20, wherein the latter is in the other position
  • Figure 22 is a translation device for the vent valve.
  • the fuel system 1 shows a schematic representation of a fuel system 1.
  • the fuel system 1 is for example part of a motor vehicle or a drive system of the motor vehicle.
  • the fuel system 1 has a fuel tank 2 and a venting device 3 for venting the fuel tank 2.
  • the venting device 3 may have a separating device.
  • the separator serves to separate liquid fuel from a mixture of liquid and gaseous fuel.
  • the separated liquid fuel is then present in a buffer of the separation device 4 and can be supplied to the fuel tank 2, for example, by a return line.
  • the return line preferably has a valve, in particular a drainage valve, preferably a check valve.
  • the valve can be provided, in particular if the separation device is present at least partially in the fuel tank 2, so that fuel leaving the intermediate store passes directly into the fuel tank 2 through the valve.
  • the valve is designed so that fuel can only get out of the buffer through the return line, but not into it. Thus, it is prevented that passes through the return line fuel from the fuel tank 2 in the buffer.
  • the venting device 3 is connected via a vent line 4 in flow communication with the fuel tank 2.
  • a vent valve 5 is provided which switches depending on the fuel tank level.
  • the vent valve 5 is optional, the fuel system 1 can therefore also be present without this.
  • the vent valve 5 is designed such that it is open only at a fuel tank level below a certain fuel tank level, in particular a maximum fuel level, so fuel, especially gaseous fuel, can get from the fuel tank 2 in the vent line 4.
  • the vent line 4 opens into a fuel reservoir 6, in particular an activated charcoal accumulator.
  • the fuel storage 6 is used for the intermediate storage of gaseous fuel.
  • the gaseous fuel can be supplied via a supply line 7 of the internal combustion engine or a suction region 8 of the internal combustion engine.
  • the supply line 7 has a first vent valve 9 which is actuated by means of an actuating device 9 '.
  • the vent valve 9 and the actuating device 9 ' are preferably designed such that the flow cross-section of the vent valve 9 is continuously adjustable.
  • the vent valve 9, two overflow valves may be connected in parallel.
  • the overflow valves each have a spring-loaded by a spring closing body. They are designed so that they allow opposite directions of flow.
  • the overflow valves open or close depending on a pressure difference between a first, arranged on one side of the vent valve 9 portion 7a of the supply 7 and a second, arranged on the opposite side of the vent valve 9 portion 7b.
  • One of the spill valves opens as soon as there is a pressure in the portion 7a which causes a force on the closing body of the spill valve which is greater than a force caused by a pressure present in the portion 7b plus the spring force of the spring of the spill valve.
  • the other of the spill valves opens when the force exerted by the pressure in section 7b is greater than the force exerted by the pressure present in section 7a plus the spring force of the spring of the spill valve.
  • the venting valve 9 can thus be bypassed if an excessively high pressure should be present on one side of the venting valve 9.
  • the vent valve 9 or its actuating device 9 ' is connected to a control unit 10.
  • the control unit 10 is in particular part of an engine control unit of the internal combustion engine or corresponds to this.
  • the vent valve 9 is in the form of an FTIV (Fuel Tank Isolation Valve), or is integrated into such.
  • the FTIV is electronically adjustable by the control unit 10 for venting the fuel tank 2.
  • the fuel storage 6 must be regenerated from time to time. This happens, for example, by purging the fuel reservoir 6 or by a cross-sectional enlargement.
  • a purge air pump 11 is provided, which conveys air via a purge air supply 12 through the fuel accumulator 6 in the direction of the internal combustion engine or its intake region 8.
  • the scavenging air supply 12 in this case has a scavenging air line 13 and, for example, a filter 14, wherein the scavenging air line 13 is fluidically present between the fuel reservoir 6 and the filter 14.
  • air can therefore pass from an environment 15 of the fuel system 1 via the filter 14 and the scavenging air line 13 into the fuel reservoir 6 and from there via the supply line 7 into the internal combustion engine or its intake region 8.
  • the fuel storage 6 is connected to the vent line 4 next to the supply line 7 and the scavenging air line 13, the case may occur that in the regeneration of the fuel reservoir 6 air not only via the scavenging air line 13 but also via the vent line 4 from the fuel tank. 2 is sucked. The fuel tank internal pressure of the fuel tank 2 is thereby reduced.
  • the fuel reservoir 6 or the scavenging air pump 11 thus form an at least temporarily negative pressure generating device 16.
  • the negative pressure created in the regeneration of the fuel reservoir 6 in the fuel tank 2 can lead to a deformation thereof. If there is too great a negative pressure in the fuel tank 2, that is, if the fuel tank internal pressure is too low, the fuel tank 2 may deform plastically. However, this is equivalent to damage to the fuel tank 2 and thus to avoid.
  • the fuel system 1 has, in addition to the venting valve 9, a second venting valve 17 with a corresponding actuating device 17 '.
  • the second venting valve 17 is located in the vent line 4 and is thus fluidically arranged between the fuel tank 2 and the fuel reservoir 6.
  • the fuel tank 2 has at least one deformation area 18 (here two deformation area 18), which is deformable due to the internal pressure present in the fuel tank 2. It is now provided that the fuel system 1 is designed to detect the deformation amount of the deformation of the deformation region 18 and to close the second vent valve 17 when a limit value is exceeded by the deformation variable.
  • the fuel tank 2 also has stiffening elements 19, which are arranged adjacent to the deformation regions 18 on or in the fuel tank 2.
  • the Versteifungaieri 19 serve to increase the rigidity of the fuel tank 2 in areas which are outside the deformation regions 18. In this way, due to the internal pressure of the fuel tank 2, only a deformation of the deformation regions 18, but not of other areas of the fuel tank 2, allowed.
  • the deformation regions 18 are advantageously formed of the same material with the other areas of the fuel tank 2 and also have the same wall thickness. In an alternative embodiment, of course, the deformation regions 18 may also be made of another, in particular softer material, in particular plastic, and / or have a smaller wall thickness, so that the deformation of the deformation regions 18 occurs before other areas of the fuel tank deform.
  • the deformation of at least one of the deformation regions 18 is detected electronically and the venting valve 17 is activated accordingly. In an alternative embodiment, however, it can also be provided that the deformation of at least one of the deformation regions 18 is transmitted mechanically to the venting valve 17. In that regard, the deformation causes the vent valve 17 opening force. If the detected deformation quantity exceeds the limit value, then the venting valve 17 is closed. A possible deformation of the deformation regions 18 is indicated in FIG. 1 by dashed lines.
  • the fuel system 1 also has a fuel pump 20 with a float 21.
  • a fuel pump 20 with a float 21.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the fuel system 1. This is basically similar to that described with reference to FIG. 1, so that reference is made in this respect to the above explanations.
  • the supply line 7 the vent valve 9 with the control unit 10, the purge air pump 1 1 and the intake area 8 and the optional filter 14.
  • Form of the fuel system 1 eliminates the vent valve 17 in the vent line 4. However, it may optionally be provided as well.
  • the fuel system 1 is assigned a bypass 22 with a bypass line 23 and a bypass valve 24.
  • the bypass valve 24 is, as well as the bypass line 23, arranged at least partially in the fuel tank 2.
  • On the fuel tank 2 side facing away from the bypass line 23, a filter 25 is provided.
  • a deformation of the deformation region 18 is transmitted mechanically to the bypass valve 24.
  • the deformation thus causes the bypass valve 24 opening force.
  • the deformation amount can be detected by means of a cooperating with the deformation region 18 sensor (not shown) and due to the detected deformation size, the bypass valve 24 can be controlled. If, in the regeneration of the fuel accumulator 6, the negative pressure in the fuel tank 2 arises and the deformation of the deformation region 18 is present or if the limit value is exceeded by the deformation variable, the bypass valve 24 is opened so that air from the environment 15 can flow into the fuel tank 2 , The inflow takes place via the filter 25, the bypass line 23 and the bypass valve 24.
  • vent valve 17 may be present in the vent line 4, which is closed when the limit value is exceeded by the deformation amount.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the fuel system 1.
  • the statement made for the second embodiment applies as far as possible, so that reference is made to the above explanations.
  • the only difference is that the bypass line 23 and the bypass valve 24 are arranged outside of the fuel tank 2.
  • the bypass line 23 branches off the venting valve 5 at a branch 26 from the venting line 4.
  • FIG. 4 shows a cross section through the fuel tank 2. It becomes clear that it has a plurality of stiffening elements 19 or support elements 27.
  • the deformation region 18 is present here between two stiffening elements 19 and two support elements 27.
  • the stiffening elements 19 and the support elements 27 cooperate in order to prevent or at least reduce a deformation outside the deformation region 18 of lying areas of the fuel tank 2 or a fuel tank shell 28.
  • Only indicated in FIG. 4 is the definition formation size s of a deformation, which is already present in the deformation region 18.
  • the venting valve 17 is arranged in the fuel tank 2. It has a plunger 29 and a valve seat 30 cooperating therewith.
  • the plunger 29 is connected via a force transmission element 31, which is designed as a rod, to a force-receiving element 32 arranged or fastened to the deformation region 18.
  • a force transmission element 31 which is designed as a rod
  • a force-receiving element 32 arranged or fastened to the deformation region 18.
  • one or more guide elements 33 are provided, by means of which the force receiving element 32 is mounted displaceably in the vertical direction in the fuel tank 2.
  • FIG. 5 shows a detail of the venting valve 17 described with reference to FIG. 4. In that regard, reference should be made to the above explanations.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a first embodiment of the second vent valve 17.
  • the plunger 29 is now controlled as a function of the deformation size s with a corresponding travel w, wherein for direct mechanical coupling of the vent valve 17 with the deformation region 18, the manipulated variable w may correspond to the deformation size s. If the deformation region 18 is not deformed, ie if the deformation variable s is equal to 0, the plunger 29 releases the valve seat 30, so that the venting valve 17 is opened.
  • the manipulated variable w is also increased, so that the plunger 29 is urged in the direction of the valve seat 30 and sealingly abuts this. In this way, a flow through the vent valve 17 is interrupted.
  • the flow direction of the vent valve 17 and the vent line 4 is indicated by the Ff 35 eil.
  • FIG. 7 shows a second embodiment of the venting valve 17.
  • a slide 36 which is introduced into the venting line 4 as a function of the deformation variable s, in order to release or to open the throughflow cross-section block.
  • the vent valve 17 in this case has the return device 34, which is present for example in the form of a spiral spring.
  • FIG. 8 shows a third embodiment of the venting valve 17. It has a rotatably mounted flap 37, which is shown in FIG. 8 in a position releasing the venting line 4 and blocking it.
  • the flap 37 is always urged by the return device 34 against the direction of the arrow 38, ie in the position in which the vent line 4 is released.
  • the force transmission element 31 attached to the flap 37 By means of the force transmission element 31 attached to the flap 37, however, displacement of the flap 37 in the direction of the position is effected as the deformation size s increases or the limit value is reached, in which the vent line 4 is at least partially closed, in particular completely closed.
  • FIG. 9 shows the venting valve 17 in a fourth embodiment, this being in the position in which the venting line 4 is released.
  • a drum slide 39 is present if the deformation region is not deformed, ie the deformation variable s is substantially equal to 0 or smaller than the limit value.
  • the drum slide 39 which has a passage opening 40, arranged such that the present in the vent line 4 fluid can flow through the passage opening.
  • the passage opening 40 is coaxial with the region of the vent line 4, in which the drum slide 39 is present.
  • FIG. 10 shows the embodiment of the vent valve 17 known from FIG. 9, wherein it is in the position in which the vent line 4 is completely blocked.
  • FIG. 11 shows a fifth embodiment of the vent valve 17 in the position in which the vent line 4 is substantially released.
  • the vent valve 17 consists essentially of a cross-sectional change region 41, in which a wall 42 of the vent line 4 is flexible. By deforming the wall 42 in the cross-sectional change region 41, the flow cross-section of the vent line 4 can be adjusted. The flow cross-section should be the smaller the larger the deformation variable s.
  • FIG. 12 shows the embodiment of the venting valve 17 known from FIG. 11 in the position in which the venting line 4 is substantially completely closed. It is advantageous in the embodiment presented here if the wall 42 in the cross-sectional change region 41 is elastic, so that a force of the wall 42 caused elasticity always causes a return in the position shown in Figure 11 of the vent valve 17.
  • FIG. 13 shows a sixth embodiment of the venting valve 17.
  • a slide 36 is again provided, by means of which the venting line 4 can be interrupted or released.
  • the slider 36 is disposed adjacent to the deformation area 18.
  • a magnet 43 in particular permanent magnet, attached. If the deformation of the deformation region 18 increases, the magnet 43 is displaced in the direction of the venting valve 17, as indicated.
  • the magnet 43 In the initial position of the magnet 43, in which the deformation region 18 is not deformed or only slightly deformed, its force is insufficient to attract the slider 36, which consists of a magnetic or magnetizable material and to arrange such that the vent line 4 is blocked ,
  • the magnet 43 is arranged closer to the venting valve 17 so that its force is now sufficient to counteract an opposing force acting on the slide 36.
  • the opposite force is effected, for example, by the influence of gravity or by the restoring device 34 (not shown here). If the force of the magnet 43 is no longer sufficient to arrange the slide 36 for closing the vent line 4, this is released.
  • FIG. 14 shows a first arrangement of the venting valve 17.
  • the vent valve 17 serves to release an outlet 45 of the separator 44.
  • the valve seat 30 is provided at the outlet 45, while the plunger 29 is operatively connected to the deformation region 18.
  • the illustrated embodiment of the vent valve 17 with the plunger 29 and the valve seat 30 is to be understood purely by way of example. In principle, all embodiments described above can be integrated into the separation device 44.
  • FIG. 15 shows a second arrangement of the venting valve 17.
  • the venting valve 17 is connected to the deformation area 18 via one of the support elements 27.
  • the first embodiment of the vent valve 17 with plunger 29 and valve seat 30, but also the other embodiments via the support member 27 can be operatively connected to the deformation region 18.
  • FIG. 16 shows a third arrangement of the venting valve 17. This is present in its open position. About the support member 27, two opposing deformation regions 18 are interconnected. Alternatively, a single deformation region 18 can also be provided on only one side. In a deformation of the deformation region 18 or the two deformation regions 18, the deformation is first allowed by the support member 27. In this case, the vent valve 17 is integrated with the support member 27 such that in the deformation of the deformation region 18, the vent line 4 is closed train by train.
  • the support member 27 forms an end stop for the deformation of the deformation regions 18.
  • the support member 27 can therefore no further deformation of these areas.
  • a maximum deformation is determined and then the fuel tank or its deformation regions 18 supported against each other, so that no or only a reduced additional deformation can occur. This arrangement allows a combination with the above-described embodiments of the vent valve 17.
  • FIG. 18 shows a fourth arrangement of the venting valve 17. This is arranged on the support element 27 or integrated into it.
  • the support member 27 is rigid, so does not allow for deformation. For this reason, the vent valve 17 via an actuating element 46 and the power transmission element 31 with the deformation region adjacent to the support member 27
  • the support member 27 and the vent valve 17 are in an auxiliary chamber 47 of the fuel tank 2, while the fuel pump 20 is provided in a main chamber 48.
  • the main chamber 48 is partially separated from the auxiliary chamber 47 by means of a web 49.
  • FIG. 19 shows a fifth arrangement of the venting valve 7 outside the fuel tank 2. As already described above, it is operatively connected to the deformation area 18 of the fuel tank 2 in order to close the venting line 4 as soon as the deformation amount s of the deformation exceeds the limit value. Again, a combination with all the embodiments of the vent valve 17 described above can be realized.
  • FIG. 20 shows a sixth arrangement of the venting valve 17 outside of the fuel tank 2, being integrated in a holding module 50 with which the fuel tank 2 is fastened to a body 51 of the motor vehicle.
  • the deformation region 18 is provided, for example, in the region of a recess 52 of the holding module 50. In this recess 52, the operative connection between the vent valve 17 and the deformation region 18 is present. This arrangement also allows a combination with all the embodiments of the vent valve 17 described above.
  • FIG. 21 shows the arrangement of the vent valve 17 known from FIG. 20, the latter being in the position in which the vent line 4 is substantially completely closed.
  • FIG. 22 shows by way of example a displacement transmission device 53 which is present between the deformation region 18 and the venting valve 17.
  • the latter is again shown purely by way of example as a plunger 29 cooperating with the valve seat 30.
  • the path translation device 53 is designed, for example, such that the deformation variable s is converted into a smaller manipulated variable w.
  • a reverse embodiment is possible in which the deformation size s has a larger travel w result.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems (1) einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffsystem (1) über einen Kraftstofftank (2) und eine mindestens ein Entlüftungsventil (9,17) aufweisende Entlüftungseinrichtung (3) zur Entlüftung des Kraftstofftanks (2) in Richtung einer zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass die Deformationsgröße (s) einer durch einen Innendruck des Kraftstofftanks (2) verursachten Deformation eines Deformationsbereichs (18) des Kraftstofftanks (2) erfasst und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße (s) das Entlüftungsventil (17) geschlossen und/oder ein Bypass (22) freigegeben wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftstoffsystem (1) einer Brennkraftmaschine.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems sowie Kraftstoffsystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffsystem über einen Kraftstofftank und eine mindestens ein Entlüftungsventil aufweisende Entlüftungseinrichtung zur Entlüftung des Kraftstofftanks in Richtung einer zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung verfügt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftstoffsystem.
Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Das entsprechende Kraftstoffsystem ist beispielsweise einem Kraftfahrzeug beziehungsweise einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Das Antriebssystem verfügt dabei insbesondere über zumindest eine Brennkraftmaschine und ist beispielsweise als Hybridantriebssystem ausgebildet, weist also die Brennkraftmaschine sowie zumindest eine elektrische Maschine auf, wobei die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine ein Antriebsmoment des Antriebssystems zumindest zeitweise gemeinsam erzeugen. Der Brennkraftmaschine wird von dem Kraftstoffsystem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zugeführt. Häufig wird als Kraftstoff ein flüchtiger Kohlenwasserstoffkraftstoff, beispielsweise Benzin, verwendet. Der Kraftstofftank enthält daher normalerweise sowohl ein Volumen an flüssigem Kraftstoff als auch ein Volumen an gasförmigem Kraftstoff, welches insbesondere oberhalb des flüssigen Kraftstoffs anfällt. Der Kraftstofftank kann ein geschlossener Tank, insbesondere ein Drucktank, oder ein teilgeschlossener, insbesondere auch druckloser, Tank sein. Der geschlossene Tank wird insbesondere zur Reduzierung von Emissionen verwendet.
Bedingt durch Schwankungen der Temperatur des Kraftstoffs, beispielsweise verursacht durch Veränderungen der Umgebungstemperatur, können Druckschwankungen in dem Kraftstofftank auftreten. Aus diesem Grund ist dem Kraftstofftank die Entlüftungseinrichtung zugeordnet. Sie dient der Entlüftung des Kraftstofftanks, womit ein zu hoher Druck in dem Kraftstofftank durch die Entlüftungseinrichtung reduziert werden kann. Zu diesem Zweck entlüftet die Entlüftungseinrichtung den Kraftstofftank beispielsweise durch eine Entlüftungsleitung. Bei dem Entlüften kann durch die Entlüftungseinrichtung beziehungsweise die Entlüftungsleitung sowohl gasförmiger als auch flüssiger Kraftstoff aus dem Kraftstofftank herausgelangen. Der entlüftete Kraftstoff liegt also zunächst als Gemisch aus gasförmigem und flüssigem Kraftstoff vor. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Entlüften des Kraftstofftanks bei hohem Kraftstofftankinnendruck durch- geführt wird. Dabei liegen, bedingt durch den hohen Druck beziehungsweise die große Druckdifferenz zwischen Kraftstofftankinnendruck und dem Druck außerhalb des Kraftstofftanks hohe Strömungsgeschwindigkeiten des entlüfteten Kraftstoffs vor, wodurch flüssiger Kraftstoff von dem gasförmigen Kraftstoff mitgerissen wird.
Der gasförmige Kraftstoff darf ohne Weiteres der Brennkraftmaschine beziehungsweise deren Ansaugsystem zugeführt werden, wobei zwischen dem Kraftstofftank und der Brennkraftmaschine ein der Entlüftungseinrichtung zugeordneter Kraftstoffspeicher, welcher bevorzugt als Aktivkohlespeicher ausgebildet ist, angeordnet sein kann. Der Kraftstoffspeicher dient dazu, gasförmigen Kraftstoff zwischenzuspeichern, also aufzunehmen, wenn nicht benötigter gasförmiger Kraftstoff vorliegt und abzugeben, sobald der gasförmige Kraftstoff in die Brennkraftmaschine abgeführt werden kann. Es darf jedoch kein flüssiger Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher beziehungsweise die Brennkraftmaschine gelangen, um Beschädigungen beziehungsweise Fehlfunktionen zu vermeiden.
Die Entlüftungseinrichtung kann aus diesem Grund zumindest eine Abscheidevorrichtung aufweisen, welche zur Trennung von gasförmigem und flüssigem Kraftstoff dient. Die Abscheidevorrichtung ist demnach dazu vorgesehen, das Überführen von flüssigem Kraftstoff von dem Kraftstofftank durch die Entlüftungseinrichtung in die Brennkraftmaschine beziehungsweise den Kraftstoffspeicher zu verhindern. Dabei scheidet die Abscheidevorrichtung flüssigen Kraftstoff ab und lässt gasförmigen Kraftstoff passieren. Der abgeschiedene flüssige Kraftstoff gelangt in einen Zwischenspeicher der Abscheidevorrichtung. Der Begriff Zwischenspeicher bedeutet dabei nicht, dass tatsächlich eine (Zwischen-) Speicherung des flüssigen Kraftstoffs vorgesehen ist. Vielmehr kann der flüssige Kraftstoff unmittelbar aus dem Zwischenspeicher beziehungsweise der Abscheidevorrichtung abgeführt werden, bevorzugt in Richtung des Kraftstofftanks. Dabei kann sich jedoch, beispielsweise durch eine Begrenzung des Abführvolumenstroms, insbesondere durch einen Leitungsquerschnitt oder dergleichen, ein Anstieg des Füllstands des Zwischenspeichers ergeben. Der abgeschiedene flüssige Kraftstoff kann demnach zumindest zeitweise nicht so schnell abgeführt werden, wie er in den Zwischenspeicher eingebracht wird. Beispielsweise ist jedoch auch eine Zwischenspeicherung des flüssigen Kraftstoffs, beispielsweise über eine bestimmte Zeitspanne, realisierbar.
Beim Betreiben des Kraftstoffsystems sollte verhindert werden, dass die sich in dem Zwischenspeicher beziehungsweise der Abscheidevorrichtung befindliche Menge des flüssigen Kraftstoffs eine Grenzmenge überschreitet, der Füllstand des Zwischenspeichers demnach größer als ein Grenzfüllstand wird, weil dies die Wirksamkeit der Ab- scheidevorrichtung beeinträchtigen kann. Je größer die Menge flüssigen Kraftstoffs in dem Zwischenspeicher ist, umso größer wird das Risiko, das zusammen mit dem gasförmigen Kraftstoff auch flüssiger Kraftstoff wieder aus der Abscheidevorrichtung herausgelangt und in Richtung des Kraftstoffspeichers beziehungsweise der Brennkraftmaschine mitgenommen wird. Aus diesem Grund kann der Abscheidevorrichtung die Kraftstofffördereinrichtung zugeordnet werden. Diese wird dazu eingesetzt, flüssigen Kraftstoff aus dem Zwischenspeicher zu fördern, insbesondere in Richtung des Kraftstofftanks. Die Kraftstofffördereinrichtung ist dabei üblicherweise als Saugstrahlpumpe ausgebildet, wobei als Betriebsmittel der Saugstrahlpumpe häufig Kraftstoff verwendet wird, welcher von einer Kraftstoffpumpe des Kraftstoffsystems aus dem Kraftstofftank in Richtung der Brennkraftmaschine gefördert wird.
Bei bekannten Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffsystems der Brennkraftmaschine erfolgt das Entlüften des Kraftstofftanks mittels der Entlüftungseinrichtung üblicherweise aufgrund des Kraftstofftankinnendrucks und einer Temperatur. Das bedeutet, dass das Entlüftungsventil der Entlüftungseinrichtung anhand des Kraftstofftankinnendrucks und der Temperatur zum Entlüften des Kraftstofftanks eingestellt wird. Dies ist jedoch nur bei aktivierter Brennkraftmaschine möglich, weil nur in diesem Fall ein der Brennkraftmaschine beziehungsweise dem Kraftstoff System zugeordnetes Steuergerät aktiviert ist. Dieses Steuergerät dient dazu, das Entlüftungsventil anhand des insbesondere gemessenen Kraftstofftankinnendrucks und der insbesondere gemessenen Temperatur zum Entlüften des Kraftstofftanks einzustellen. In Stillstandsphasen, also bei deaktivierter Brennkraftmaschine und damit deaktiviertem Steuergerät, wird der Kraftstofftankinnendruck üblicherweise durch mindestens ein mechanisches Überströmventil begrenzt, welches auf ein typisches Druckniveau ausgelegt ist. Verändert sich nun die Temperatur in dem Kraftstofftank, beispielsweise durch Wärmeeintrag durch die noch betriebswarme Brennkraftmaschine oder durch äußere Einflüsse, so stellt sich ein mit dem Dampfdruck des Kraftstoffs korrelierender Kraftstofftankinnendruck in dem Tank ein. Erreicht beziehungsweise überschreitet dieser das typische Druckniveau und insbesondere einen definierten maximalen Kraftstofftankinnendruck, so öffnet sich das Überströmventil zum Entlüften des Kraftstofftanks. Unter einer deaktivierten Brennkraftmaschine ist dabei eine Brennkraftmaschine im Stillstand zu verstehen, während eine aktivierte Brennkraftmaschine zumindest im Leerlauf betrieben wird, insbesondere ein Drehmoment zur Verfügung stellt.
Bei deaktivierter Brennkraftmaschine erfolgt somit das Entlüften des Kraftstofftanks üblicherweise aufgrund ausschließlich des Kraftstofftankinnendrucks. Häufig ist es jedoch der Fall, dass sich der zulässige maximale Kraftstofftankinnendruck mit der Temperatur verändert, also von dieser abhängig ist. Insbesondere bei deaktivierter Brennkraftmaschine, wenn der Kraftstofftankinnendruck lediglich über das Überströmventil abgebaut werden kann, kann es demnach dazu kommen, dass der Kraftstofftank mit einem Kraftstofftankinnendruck beaufschlagt wird, welcher Kräfte oberhalb einer Festigkeit des Kraftstofftanks bewirkt. Dies führt beispielsweise zu nicht akzeptablen Fließverhalten beziehungsweise zu ungewollten, nicht reversiblen Deformationen des Kraftstofftanks, insbesondere einer Kraftstofftankschale.
Der für das Kraftstoffsystem vorgesehene Kraftstoffspeicher muss von Zeit zu Zeit regeneriert werden. Dies erfolgt durch Maßnahmen wie einem Spülen des Kraftstoffspeichers beziehungsweise einer Querschnittsvergrößerung. Bei dem Spülen wird Spülluft durch den Kraftstoffspeicher gepumpt, vorzugsweise in Richtung der Brennkraftmaschine beziehungsweise deren Ansaugsystem. Das Spülen des Kraftstoffspeichers beziehungsweise die Querschnittsvergrößerung bewirkt jedoch einen Unterdruck. Der Kraftstoffspei- cher ist somit eine zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugende Einrichtung. Insbesondere ist der Kraftstoffspeicher eine regenerierbare Filtereinrichtung. Weil der Kraftstoffspeicher über die Entlüftungseinrichtung mit dem Kraftstofftank verbunden ist, kann es dazu kommen, dass auch in dem Kraftstofftank ein Unterdruck entsteht, der Kraftstofftankinnendruck also kleiner als der Außendruck wird. Dabei kann die Deformation des Kraftstofftanks analog zu dem vorstehend beschriebenen Fall des Überdrucks auftreten.
Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist, sondern ein zuverlässiges Betreiben des Kraftstoffsystems, insbesondere auch bei deaktivierter Brennkraftmaschine, ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Deformationsgröße einer durch einen Innendruck des Kraftstofftanks verursachten Deformation eines Deformationsbereichs des Kraftstoffstanks erfasst und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße das Entlüftungsventil geschlossen oder ein Bypass freigegeben wird. Der Kraftstofftank weist demnach den Deformationsbereich auf, welcher insbesondere Bestandteil der Kraftstofftankschale ist. Der Deformationsbereich ist dazu ausgelegt, sich in Abhängigkeit von dem Innendruck des Kraftstofftanks zu verformen beziehungsweise deformieren. Bei eine Erhöhung oder einer Verringerung des Kraftstofftankinnendrucks bewirkt dieser beispielsweise eine Deformation des Deformationsbereichs nach außen beziehungsweise nach innen. Je höher oder je kleiner der Kraftstofftankinnendruck be- ziehungsweise je größer die Differenz zwischen dem Kraftstofftankinnendruck und einem außerhalb des Kraftstofftanks vorliegenden Außendruck ist, umso stärker wird der Deformationsbereich verformt, entweder nach außen oder nach innen. Es ist nun vorgesehen, das Maß der Deformation in Form der Deformationsgröße zu erfassen. So ist beispielsweise die Deformationsgröße gleich Null, wenn der Kraftstofftankinnendruck im Wesentlichen dem Außendruck entspricht und somit keine Deformation des Deformationsbereichs auftritt. Fällt dagegen der Kraftstofftankinnendruck gegenüber dem Außendruck ab, so wird der Deformationsbereich nach innen gedrängt, womit eine Deformation und folglich eine Deformationsgröße größer als Null vorliegen. Umgekehrt kann selbstverständlich auch eine Vergrößerung des Kraftstofftankinnendrucks dazu führen, dass die Deformation des Deformationsbereichs nach außen erfolgt, weil der Kraftstofftankinnendruck größer als der Außendruck ist. In dem vorliegenden Fall wird durch die zumindest zeitweilige Unterdruck erzeugende Einrichtung, welche über die Entlüftungseinrichtung mit dem Kraftstofftank verbunden ist, in dem Kraftstofftank ein Unterdruck erzeugt. Die Deformation des Deformationsbereichs wird demnach nach innen erfolgen.
Um ein Auftreten eines unzulässig niedrigen Kraftstofftankinnendrucks beziehungsweise einer unzulässig großen Deformation zu verhindern, wird das Entlüftungsventil geschlossen, wenn die Deformationsgröße den Grenzwert überschreitet. Das Entlüftungsventil liegt dabei zwischen der zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung und dem Kraftstofftank in der Entlüftungseinrichtung vor. Durch das Entlüftungsventil beziehungsweise die Entlüftungseinrichtung kann in diesem Fall der insbesondere gasförmige Kraftstoff nicht mehr aus dem Kraftstofftank herausgelangen. Mit dieser Vorgehensweise kann zuverlässig das Auftreten des unzulässig niedrigen Kraftstofftankinnendrucks vermieden werden, insbesondere auch bei deaktivierter Brennkraftmaschine. Das Schließen des Entlüftungsventils in Abhängigkeit von der Deformationsgröße hat den Vorteil, dass das Entlüftungsventil nicht nur aufgrund des Kraftstofftankinnendrucks betätigt wird, sondern dass gleichzeitig auch die Temperatur des Kraftstofftanks beziehungsweise deren Einfluss auf die Streckgrenze des Materials, aus welchem der Kraftstofftank besteht, berücksichtigt wird. So wird bei höherer Temperatur, jedoch gleichem Druck, bedingt durch temperaturabhängige Materialeigenschaften eine stärkere Deformation des Deformationsbereichs auftreten als bei einer niedrigeren Temperatur. Bei einer höheren Temperatur wird demnach die Deformationsgröße schneller Werte erreichen, ab welchen der Kraftstofftank nicht lediglich elastisch, also reversibel, sondern vielmehr plastisch, also irreversibel, verformt wird. Eine plastische Verformung des Kraftstofftanks beziehungsweise von Bereichen des Kraftstofftanks bedeutet jedoch eine Beschädigung, welche zumindest in schweren Fällen den Austausch des Kraftstofftanks notwendig macht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Auftreten einer derart starken Deformation jedoch zuverlässig vermieden werden.
Zusätzlich oder alternativ kann bei Überschreiten des Grenzwerts durch die Deformationsgröße der Bypass freigegeben werden. Der Bypass liegt zwischen dem Kraftstofftank und beispielsweise einer Umgebung des Kraftstofftanks vor. Durch den Bypass kann demnach unabhängig von der Einstellung des Entlüftungsventils Luft, insbesondere Frischluft, in den Kraftstofftank gelangen. Auch auf diese Weise kann vermieden werden, dass die Deformationsgröße den Grenzwert überschreitet beziehungsweise die Deformation des Kraftstofftanks unzulässige Ausmaße annimmt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Deformation des Deformationsbereichs mechanisch zu dem Entlüftungsventil und/oder einem Bypassventil des Bypasses übertragen wird, sodass die Deformation eine das Entlüftungsventil und/oder das Bypassventil öffnende Kraft bewirkt. Beispielsweise ist ein Kraftübertragungselement derart zwischen dem Deformationsbereich und dem Entlüftungsventil beziehungsweise Bypassventil angeordnet, dass die Auslenkung des Deformationsbereichs, welche bei der Deformation auftritt, über das Kraftübertragungselement zu dem Entlüftungsventil beziehungsweise dem Bypassventil übertragen wird. Das Kraftübertragungselement kann beispielsweise eine Stange, insbesondere eine Kuppelstange oder dergleichen sein. Das Kraftübertragungselement ist vorzugsweise in einer Führung gelagert, wobei entweder eine längsbewegliche oder eine drehbare Lagerung des Kraftübertragungselements vorgesehen sein kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Erfassen der Deformationsgröße mittels eines Sensors und das Öffnen des Entlüftungsventils und/oder des Bypassventils von einem mit dem Sensor verbunden Steuergerät durchgeführt werden. Anstelle der vorstehend beschriebenen mechanischen Übertragung der Deformation kann somit eine elektrische Übertragung vorgesehen sein. Zu diesem Zweck ist an dem Deformationsbereich der Sensor vorgesehen, mittels welchem die Deformationsgröße erfasst werden kann. Die Deformationsgröße wird mittels des Steuergeräts ausgewertet. Das Steuergerät ist dabei vorzugsweise von dem Steuergerät der Brennkraftmaschine verschieden, sodass das hier vorgesehene Steuergerät bei einem Deaktivieren der Brennkraftmaschine nicht ebenfalls deaktiviert, sondern vielmehr weiterbetrieben wird. Stellt das Steuergerät fest, dass die Deformationsgröße über dem Grenzwert liegt, so veranlasst es das Öffnen des Entlüftungsventils und/oder des Bypassventils. Zu diesem Zweck ist bei- spielsweise das Entlüftungsventil beziehungsweise das Bypassventil unmittelbar mit dem Steuergerät verbunden beziehungsweise elektrisch an dieses angeschlossen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Grenzwert derart gewählt wird, dass die Deformation des Deformationsbereichs, wenn die Deformationsgröße gleich dem Grenzwert ist, elastisch erfolgt. Wie vorstehend bereits angeführt, ist es wünschenswert, wenn die Deformation des Deformationsbereichs beziehungsweise des gesamten Kraftstofftanks rein elastisch und nicht etwa bereits plastisch erfolgt. Eine plastische Verformung des Deformationsbereichs beziehungsweise des Kraftstofftanks ist mit einer Beschädigung des Kraftstofftanks gleichzusetzen und bedingt üblicherweise dessen Austausch. Die elastische Deformation erfolgt dagegen vollständig reversibel, sodass bei einer Deformation bis zum Erreichen des Grenzwerts durch die Deformationsgröße keine Beschädigung des Kraftstofftanks auftritt. Aus diesem Grund wird der Grenzwert derart gewählt, dass auch bei maximaler Deformation, also bei dem Erreichen des Grenzwerts durch die Deformationsgröße, eine rein elastische Verformung des Deformationsbereichs vorliegt. Vorzugsweise weist der Grenzwert zusätzlich einen gewissen Abstand von der Deformationsgröße auf, bei welcher ein plastisches Verformen des Deformationsbereichs beziehungsweise des Kraftstofftanks erfolgen würde.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Grenzwert in Abhängigkeit einer Umgebungsbedingung, insbesondere Temperatur, bestimmt wird. Die Umgebungsbedingung kann den Einfluss des Kraftstofftankinnendrucks auf die Deformation beziehungsweise die Deformationsgröße beeinflussen. Insoweit ist es vorteilhaft, wenn der Grenzwert unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingung bestimmt wird, bei welcher der Kraftstofftankinnendruck die größten Auswirkungen auf die Deformation hat, bei dessen Vorliegen also die Deformationsgröße bei einem bestimmten Druck den höchsten Wert erreicht. Ist das Erfassen der Deformationsgröße mittels des Sensors vorgesehen, so kann die Bestimmung der Umgebungsbedingung ebenfalls durch Messung, insbesondere mittels eines Temperatursensors, erfolgen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei das Kraftstoffsystem über einen Kraftstofftank und eine mindestens ein Entlüftungsventil aufweisende Entlüftungseinrichtung zur Entlüftung des Kraftstofftanks in Richtung einer zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftstoffsystem dazu ausgebildet ist, die Deformationsgröße einer durch einen Innendruck des Kraftstofftanks verursachten Deformation eines Deformationsbereichs des Kraftstofftanks zu erfassen und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße das Entlüftungsventil zu schließen und/oder einen Bypass freizugeben. Anders ausgedrückt weist das Kraftstoffsystem entsprechende Mittel auf, um wie beschrieben zu verfahren. Das Kraftstoffsystem kann gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht wenigstens ein benachbart zu dem Deformationsbereich angeordnetes Versteifungselement des Kraftstofftanks vor. Der Kraftstofftank kann über das eine oder auch mehrere Versteifungselemente verfügen, welche prinzipiell beliebig in dem Kraftstofftank angeordnet sein können. Das Versteifungselement beziehungsweise die Versteifungselemente sind dazu vorgesehen, den Kraftstofftank beziehungsweise dessen Kraftstofftankschale zu versteifen und damit der Deformation entgegenzuwirken. Zur einwandfreien Funktion der Entlüftungseinrichtung beziehungsweise des Entlüftungsventils ist es daher notwendig, dass in dem Deformationsbereich selbst kein Versteifungselement vorliegt. Vorzugsweise liegt das wenigstens eine Versteifungselement jedoch benachbart zu dem Deformationsbereich vor, sodass sich zwar der Deformationsbereich, nicht jedoch zu diesem benachbarte Bereiche des Kraftstofftanks, bedingt durch den Innendruck des Kraftstofftanks verformen können.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Entlüftungseinrichtung eine Entlüftungsleitung aufweist, welche auf ihrer einen Seite mit dem Kraftstofftank und auf ihrer anderen, gegenüberliegenden Seite mit der Unterdruck erzeugenden Einrichtung fluid- verbunden ist, und/oder dass das Bypass eine Bypassleitung aufweist, welche auf ihrer einen Seite mit dem Kraftstofftank und auf ihrer anderen, gegenüberliegenden Seite mit einer Umgebung des Kraftstofftanks fluidverbunden ist. Das Entlüften des Kraftstofftanks ist über die Entlüftungsleitung der Entlüftungseinrichtung vorgesehen. Zu diesem Zweck mündet diese mit ihrer einen Seite in den Kraftstofftank und mit ihrer anderen Seite in die Unterdruck erzeugende Einrichtung, insbesondere den Kraftstoffspeicher, ein. Die Unterdruck erzeugende Einrichtung ist insoweit in Strömungsrichtung zwischen dem Kraftstofftank und der Brennkraftmaschine angeordnet. Wird mittels der Einrichtung Unterdruck erzeugt, so wird über die Entlüftungsleitung Luft beziehungsweise Kraftstoff aus dem Kraftstofftank angesaugt. Somit liegt auch in dem Kraftstofftank der Unterdruck vor, welcher unter Umständen die Deformation bewirkt. Zusätzlich oder alternativ weist der Bypass die Bypassleitung auf. Diese ist, ebenso wie die Entlüftungsleitung, auf ihrer einen Seite strömungstechnisch mit dem Kraftstofftank verbunden. Auf der anderen Seite mündet sie in die Umgebung des Kraftstofftanks ein, wobei hier bevorzugt ein Filter vor- gesehen ist, welcher in Strömungsrichtung zwischen der Umgebung und der Bypasslei- tung vorliegt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Entlüftungsleitung das Entlüftungsventil und/oder die Bypassleitung ein Bypassventil aufweisen. Sowohl die Entlüftungsleitung als auch das Entlüftungsventil dienen der Entlüftung des Kraftstofftanks. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Entlüftungsleitung über das Entlüftungsventil an dem Kraftstofftank oder das Entlüftungsventil auf der dem Kraftstofftank abgewandten Seite der Entlüftungsleitung an diese angeschlossen sein. Bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, dass das Entlüftungsventil in der Entlüftungsleitung vorliegt, also insoweit in diese integriert ist. Für die Bypassleitung und das Bypassventil gilt entsprechendes.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kraftstofftank, insbesondere der Deformationsbereich, wenigstens bereichsweise aus Kunststoff besteht. Kunststoff bietet gegenüber anderen Materialien den Vorteil, dass es sehr leicht ist und somit eine deutliche Gewichtsreduzierung des Kraftstofftanks im Vergleich zu einem beispielsweise aus Metall bestehenden Kraftstofftank erreicht werden kann. Bei einem aus Kunststoff bestehenden Kraftstofftank tritt jedoch das Problem auf, dass der üblicherweise verwendete Kunststoff nur begrenzt temperaturbeständig ist. Bei erhöhtem Kraftstofftankinnendruck und hoher Temperatur, beispielsweise größer oder gleich 50°C, können plastische, also irreversible, Deformationen auftreten, wenn nicht eine zuverlässige Entlüftung des Kraftstofftanks, auch bei deaktivierter Brennkraftmaschine, bereitgestellt wird. Gleiches gilt bei verringertem Kraftstofftankinnendruck und hoher Temperatur, wenn nicht die Entlüftung des Kraftstofftanks unterbrochen wird beziehungsweise über den Bypass dem Kraftstofftank Luft zugeführt wird. Bevorzugt liegt der Deformationsbereich materialeinheitlich zu weiteren Bereichen des Kraftstofftanks, insbesondere der Kraftstofftankschale, vor. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass für den Deformationsbereich ein anderer Werkstoff verwendet wird als für die weiteren Bereiche des Kraftstofftanks. Beispielsweise können der Deformationsbereich aus einem Kunststoff und die weiteren Bereiche des Kraftstofftanks aus einem anderen Kunststoff oder einem Metall bestehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine, mit einer Entlüftungseinrichtung, die mindestens ein Entlüftungsventil zur Entlüftung eines Kraftstofftanks aufweist,
Figur 2 eine schematische Darstellung des Kraftstoff Systems in einer zweiten Ausführungsform,
Figur 3 eine schematische Darstellung des Kraftstoffsystems in einer dritten Ausführungsform,
Figur 4 einen Querschnitt durch den Kraftstofftank, wobei dieser über einen Deformationsbereich verfügt,
Figur 5 einen Detailausschnitt aus dem anhand der Figur 4 beschriebenen Kraftstofftank,
Figur 6 eine erste Ausführungsform des Entlüftungsventils,
Figur 7 eine zweite Ausführungsform des Entlüftungsventils,
Figur 8 eine dritte Ausführungsform des Entlüftungsventils,
Figur 9. eine vierte Ausführungsform des Entlüftungsventils in einer Stellung,
Figur 10 die aus der Figur 9 bekannte Ausführungsform des Entlüftungsventils in einer anderen Stellung,
Figur 11 eine fünfte Ausführungsform des Entlüftungsventils in der einen Stellung,
Figur 12 das aus der Figur 11 bekannte Entlüftungsventil in der anderen Stellung,
Figur 13 eine sechste Ausführungsform des Entlüftungsventils,
Figur 14 eine erste Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils,
Figur 15 eine zweite Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils, Figur 16 eine dritte Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils, wobei sich dieses in der einen Stellung befindet,
Figur 17 die aus der Figur 16 bekannte Anordnung des Entlüftungsventils, wobei dieses in der anderen Stellung vorliegt,
Figur 18 eine vierte Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils,
Figur 19 eine fünfte Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils,
Figur 20 eine sechste Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils, wobei sich dieses in der einen Stellung befindet,
Figur 21 die aus der Figur 20 bekannte Anordnung des Entlüftungsventils, wobei sich dieses in der anderen Stellung befindet, und
Figur 22 eine Übersetzungseinrichtung für das Entlüftungsventil.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems 1. Das Kraftstoffsystem 1 ist beispielsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise eines Antriebssystems des Kraftfahrzeugs. Das Kraftstoffsystem 1 verfügt über einen Kraftstofftank 2 und eine Entlüftungseinrichtung 3 zur Entlüftung des Kraftstofftanks 2. Die Entlüftungseinrichtung 3 kann eine Abscheidevorrichtung aufweisen. Die Abscheidevorrichtung dient dazu, flüssigen Kraftstoff aus einem Gemisch von flüssigem und gasförmigem Kraftstoff abzuscheiden. Der abgeschiedene flüssige Kraftstoff liegt anschließend in einem Zwischenspeicher der Abscheidevorrichtung 4 vor und kann, beispielsweise durch eine Rückführungsleitung, wieder dem Kraftstofftank 2 zugeführt werden. Die Rückführungsleitung weist bevorzugt ein Ventil, insbesondere ein Drainageventil, bevorzugt ein Rückschlagventil, auf. Anstelle der Rückführleitung kann auch lediglich das Ventil vorgesehen sein, insbesondere wenn die Abscheidevorrichtung zumindest bereichsweise in dem Kraftstofftank 2 vorliegt, sodass durch das Ventil aus dem Zwischenspeicher austretender Kraftstoff unmittelbar in den Kraftstofftank 2 gelangt. Das Ventil ist derart ausgebildet, dass Kraftstoff durch die Rückführungsleitung lediglich aus dem Zwischenspeicher herausgelangen kann, nicht jedoch in ihn hinein. Somit wird verhindert, dass durch die Rückführungsleitung Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 in den Zwischenspeicher gelangt. Die Entlüftungseinrichtung 3 steht über eine Entlüftungsleitung 4 in Strömungsverbindung mit dem Kraftstofftank 2. Auf der dem Kraftstofftank 2 zugewandten Seite der Entlüftungsleitung 4 beziehungsweise in dem Kraftstofftank 2 ist dabei ein Belüftungsventil 5 vorgesehen, welches in Abhängigkeit des Kraftstofftankfüllstands schaltet. Das Belüftungsventil 5 ist jedoch optional, das Kraftstoffsystem 1 kann demnach auch ohne dieses vorliegen. Üblicherweise ist das Belüftungsventil 5 derart ausgeführt, dass es nur bei einem Kraftstofftankfüllstand unterhalb eines bestimmten Kraftstofftankfüllstands, insbesondere eines Maximalkraftstofffüllstands geöffnet ist, also Kraftstoff, insbesondere gasförmiger Kraftstoff, aus dem Kraftstofftank 2 in die Entlüftungsleitung 4 gelangen kann. Auf der dem Kraftstofftank 2 abgewandten Seite mündet die Entlüftungsleitung 4 in einen Kraftstoffspeicher 6, insbesondere einen Aktivkohlespeicher, ein. Der Kraftstoffspeicher 6 dient der Zwischenspeicherung von gasförmigem Kraftstoff. Aus dem Kraftstoffspeicher 6 kann der gasförmige Kraftstoff über eine Zuführleitung 7 der Brennkraftmaschine beziehungsweise einem Ansaugbereich 8 der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Die Zuführleitung 7 weist ein erstes Entlüftungsventil 9 auf, welches mittels einer Betätigungseinrichtung 9' betätigbar ist. Das Entlüftungsventil 9 und die Betätigungseinrichtung 9' sind dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass der Durchströmungsquerschnitt des Entlüftungsventils 9 stetig einstellbar ist.
Dem Entlüftungsventil 9 können zwei Überströmventile (hier nicht dargestellt) parallel geschaltet sein. Die Überströmventile weisen jeweils einen von einer Feder federkraftbeaufschlagten Schließkörper auf. Sie sind derart ausgebildet, dass sie entgegensetzte Durchströmungsrichtungen ermöglichen. Die Überströmventile öffnen beziehungsweise schließen in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen einem ersten, auf einer Seite des Entlüftungsventils 9 angeordneten Abschnitt 7a der Zuführleitung 7 und einem zweiten, auf der gegenüberliegenden Seite des Entlüftungsventils 9 angeordneten Abschnitt 7b. Das eine der Überströmventile öffnet, sobald in dem Abschnitt 7a ein Druck vorliegt, welcher eine Kraft auf den Schließkörper des Überströmventils bewirkt, welche größer ist als eine von einem in dem Abschnitt 7b vorliegenden Druck bewirkte Kraft zuzüglich der Federkraft der Feder des Überströmventils. Das andere der Überströmventile öffnet dagegen, wenn die von dem Druck in dem Abschnitt 7b bewirkte Kraft größer ist als die von dem in dem Abschnitt 7a vorliegenden Druck bewirkte Kraft zuzüglich der Federkraft der Feder des Überströmventils. Mittels der Überströmventile kann damit das Entlüftungsventil 9 umgangen werden, wenn auf einer Seite des Entlüftungsventils 9 ein zu hoher Druck vorliegen sollte. Das Entlüftungsventil 9 beziehungsweise dessen Betätigungseinrichtung 9' ist an einem Steuergerät 10 angeschlossen. Das Steuergerät 10 ist insbesondere Bestandteil eines Motorsteuergeräts der Brennkraftmaschine oder entspricht diesem. Das Entlüftungsventil 9 liegt in Form eines FTIV (Fuel Tank Isolation Valve) vor, beziehungsweise ist in ein solches integriert. Das FTIV ist elektronisch von dem Steuergerät 10 zum Belüften des Kraftstofftanks 2 einstellbar.
Der Kraftstoffspeicher 6 muss von Zeit zu Zeit regeneriert werden. Dies geschieht beispielsweise durch Spülen des Kraftstoffspeichers 6 oder durch eine Querschnittsvergrößerung. Für das Spülen ist beispielsweise eine Spülluftpumpe 11 vorgesehen, welche Luft über eine Spülluftzufuhr 12 durch den Kraftstoffspeicher 6 in Richtung der Brennkraftmaschine beziehungsweise deren Ansaugbereich 8 fördert. Die Spülluftzufuhr 12 weist dabei eine Spülluftleitung 13 und beispielsweise einen Filter 14 auf, wobei die Spülluftleitung 13 strömungstechnisch zwischen dem Kraftstoffspeicher 6 und dem Filter 14 vorliegt. Mittels der Spülluftpumpe 11 kann demnach Luft aus einer Umgebung 15 des Kraftstoffsystems 1 über den Filter 14 und die Spülluftleitung 13 in den Kraftstoffspeicher 6 und von dort über die Zuführleitung 7 in die Brennkraftmaschine beziehungsweise deren Ansaugbereich 8 gelangen. Weil jedoch der Kraftstoffspeicher 6 neben der Zuführleitung 7 und der Spülluftleitung 13 auch an die Entlüftungsleitung 4 angeschlossen ist, kann der Fall eintreten, dass bei dem Regenerieren des Kraftstoffspeichers 6 Luft nicht nur über die Spülluftleitung 13 sondern auch über die Entlüftungsleitung 4 aus dem Kraftstofftank 2 angesaugt wird. Dabei verringert sich der Kraftstofftankinnendruck des Kraftstofftanks 2. Der Kraftstoffspeicher 6 beziehungsweise die Spülluftpumpe 11 bilden somit eine zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugende Einrichtung 16. Der bei dem Regenerieren des Kraftstoffspeichers 6 in dem Kraftstofftank 2 entstehende Unterdruck kann zu einer Deformation desselben führen. Liegt in dem Kraftstofftank 2 dabei ein zu großer Unterdruck vor, ist also der Kraftstofftankinnendruck zu niedrig, kann sich der Kraftstofftank 2 plastisch verformen. Dies ist jedoch einer Beschädigung des Kraftstofftanks 2 gleichzusetzen und damit zu vermeiden.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffsystem 1 verfügt aus diesem Grund neben dem Entlüftungsventil 9 über ein zweites Entlüftungsventil 17 mit einer entsprechenden Betätigungseinrichtung 17'. Das zweite Entlüftungsventil 17 liegt in der Entlüftungsleitung 4 vor und ist damit strömungstechnisch zwischen dem Kraftstofftank 2 und dem Kraftstoffspei- cher 6 angeordnet. Der Kraftstofftank 2 verfügt über wenigstens einen Deformationsbereich 18 (hier zwei Deformationsbereich 18), welcher aufgrund des in dem Kraftstofftank 2 vorliegenden Innendrucks deformierbar ist. Es ist nun vorgesehen, dass das Kraftstoffsystem 1 dazu ausgebildet ist, die Deformationsgröße der Deformation des Deformationsbereichs 18 zu erfassen und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße das zweite Entlüftungsventil 17 zu schließen. Bevorzugt verfügt der Kraftstofftank 2 ebenso über Versteifungselemente 19, welche benachbart zu den Deformationsbereichen 18 an oder in dem Kraftstofftank 2 angeordnet sind. Die Versteifungaelemente 19 dienen der Erhöhung der Steifigkeit des Kraftstofftanks 2 in Bereichen, welche außerhalb der Deformationsbereiche 18 liegen. Auf diese Weise wird aufgrund des Innendrucks des Kraftstofftanks 2 lediglich eine Deformation der Deformationsbereiche 18, nicht jedoch von weiteren Bereichen des Kraftstofftanks 2, zugelassen. Dabei sind die Deformationsbereiche 18 vorteilhafterweise materialeinheitlich mit den weiteren Bereichen des Kraftstofftanks 2 ausgebildet und weisen auch dieselbe Wandstärke auf. In einer alternativen Ausführungsform können selbstverständlich die Deformationsbereiche 18 auch aus einem anderen, insbesondere weicheren Material, insbesondere Kunststoff, ausgebildet sein und/oder eine geringere Wandstärke aufweisen, damit die Deformation der Deformationsbereiche 18 auftritt, bevor sich andere Bereiche des Kraftstofftanks verformen.
In der hier dargestellten Ausführungsform wird die Deformation wenigstens einer der Deformationsbereiche 18 elektronisch erfasst und das Entlüftungsventil 17 entsprechend angesteuert. In einer alternativen Ausführungsform kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Deformation wenigstens eines der Deformationsbereiche 18 mechanisch zu dem Entlüftungsventil 17 übertragen wird. Insoweit bewirkt die Deformation eine das Entlüftungsventil 17 öffnende Kraft. Überschreitet die erfasste Deformationsgröße den Grenzwert, so wird das Entlüftungsventil 17 geschlossen. Eine mögliche Deformation der Deformationsbereiche 18 ist in der Figur 1 durch gestrichelte Linien angedeutet.
Das Kraftstoffsystem 1 weist zudem eine Kraftstoffpumpe 20 mit einem Schwimmer 21 auf. Mittels des Schwimmers 21 kann der Kraftstofftankfüllstand in dem Kraftstofftank 2 bestimmt werden und die Kraftstoffpumpe 20 entsprechend angesteuert werden.
Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1. Diese ist grundsätzlich der anhand der Figur 1 beschriebenen ähnlich, sodass insoweit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Nicht dargestellt, jedoch ebenso vorhanden, sind die Zuführleitung 7, das Entlüftungsventil 9 mit dem Steuergerät 10, die Spülluftpumpe 1 1 und der Ansaugbereich 8 sowie der optionale Filter 14. In der zweiten Ausführungs- form des Kraftstoffsystems 1 entfällt das Entlüftungsventil 17 in der Entlüftungsleitung 4. Es kann jedoch optional ebenso vorgesehen sein. Anstelle des Entlüftungsventils 17 ist dem Kraftstoffsystem 1 ein Bypass 22 mit einer Bypassleitung 23 und einem Bypassven- til 24 zugeordnet. Das Bypassventil 24 ist dabei, ebenso wie die Bypassleitung 23, wenigstens bereichsweise in dem Kraftstofftank 2 angeordnet. Auf der dem Kraftstofftank 2 abgewandten Seite der Bypassleitung 23 ist ein Filter 25 vorgesehen. In der hier dargestellten Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1 ist es vorgesehen, dass eine Deformation des Deformationsbereichs 18 mechanisch zu dem Bypassventil 24 übertragen wird. Die Deformation bewirkt demnach eine das Bypassventil 24 öffnende Kraft. Alternativ kann selbstverständlich die Deformationsgröße mittels eines mit dem Deformationsbereich 18 zusammenwirkenden Sensors (nicht dargestellt) erfasst werden und aufgrund der erfassten Deformationsgröße das Bypassventil 24 angesteuert werden. Entsteht bei dem Regenerieren des Kraftstoffspeichers 6 der Unterdruck in dem Kraftstofftank 2 und liegt demnach die Deformation des Deformationsbereichs 18 vor beziehungsweise wird der Grenzwert durch die Deformationsgröße überschritten, so wird das Bypassventil 24 geöffnet, sodass Luft aus der Umgebung 15 in den Kraftstofftank 2 einströmen kann. Das Einströmen erfolgt dabei über den Filter 25, die Bypassleitung 23 und das Bypassventil 24. Auch auf diese Weise kann effektiv verhindert werden, dass bei dem Spülen des Kraftstoffspeichers 6 eine Beschädigung des Kraftstofftanks 2 durch Deformation auftritt. Zusätzlich kann, wie bereits ausgeführt, selbstverständlich das Entlüftungsventil 17 in der Entlüftungsleitung 4 vorhanden sein, welches bei Überschreiten des Grenzwerts durch die Deformationsgröße geschlossen wird.
Die Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Kraftstoff Systems 1. Für dies gilt weitestgehend das für die zweite Ausführungsform gesagte, sodass auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Der Unterschied stellt sich allein darin dar, dass die Bypassleitung 23 und das Bypassventil 24 außerhalb des Kraftstofftanks 2 angeordnet sind. Die Bypassleitung 23 zweigt dabei nachfolgend des Belüftungsventils 5 an einem Abzweig 26 von der Entlüftungsleitung 4 ab.
Die Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch den Kraftstofftank 2. Dabei wird deutlich, dass dieser über mehrere Versteifungselemente 19 beziehungsweise Stützelemente 27 verfügt. Der Deformationsbereich 18 liegt hier zwischen zwei Versteifungselementen 19 und zwei Stützelementen 27 vor. Die Versteifungselemente 19 und die Stützelemente 27 wirken zusammen, um eine Deformation außerhalb des Deformationsbereichs 18 liegender Bereiche des Kraftstofftanks 2 beziehungsweise einer Kraftstofftankschale 28 zu verhindern oder zumindest zu verringern. Lediglich angedeutet ist in der Figur 4 die De- formationsgröße s einer Deformation, welche in dem Deformationsbereich 18 bereits vorliegt. Bei der in der Figur 4 dargestellten Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1 ist das Entlüftungsventil 17 in dem Kraftstofftank 2 angeordnet. Es verfügt über einen Stößel 29 und einen mit diesem zusammenwirkenden Ventilsitz 30. Der Stößel 29 ist über ein Kraftübertragungselement 31 , welches als Stange ausgeführt ist, mit einem an dem Deformationsbereich 18 angeordneten beziehungsweise befestigten Kraftaufnahmeelement 32 verbunden. Zur Führung des Kraftaufnahmeelements 32 sind ein oder mehrere Führungselemente 33 vorgesehen, mittels welchen das Kraftaufnahmeelement 32 in vertikaler Richtung verlagerbar in dem Kraftstofftank 2 gelagert ist. Weiterhin ist eine RückStellvorrichtung 34 in Form von wenigstens einer Feder vorgesehen, welche das Kraftaufnahmeelement 32 in Richtung des Deformationsbereichs 18 drängt. Bei einer Deformationsgröße von s = 0 ist das Entlüftungsventil 17, wie in der Figur 4 dargestellt, geöffnet. Wird jedoch der Deformationsbereich 18 verformt, wächst also die Deformationsgröße s an, so soll bei Erreichen des Grenzwerts durch die Deformationsgröße das Entlüftungsventil 17 geschlossen werden.
Die Figur 5 zeigt einen Detailausschnitt des anhand der Figur 4 beschriebenen Entlüftungsventils 17. Insoweit sei auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Die Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des zweiten Entlüftungsventils 17. In dieser weist das Entlüftungsventil 17 den Stößel 29 und den mit diesem zusammenwirkenden Ventilsitz 30 auf. Der Stößel 29 wird nun in Abhängigkeit von der Deformationsgröße s mit einem entsprechenden Stellweg w angesteuert, wobei bei direkter mechanischer Kopplung des Entlüftungsventils 17 mit dem Deformationsbereich 18 die Stellgröße w der Deformationsgröße s entsprechen kann. Ist der Deformationsbereich 18 nicht verformt, ist die Deformationsgröße s also gleich 0, so gibt der Stößel 29 den Ventilsitz 30 frei, sodass das Entlüftungsventil 17 geöffnet ist. Bei größer werdender Deformationsgröße s beziehungsweise ab Erreichen des Grenzwerts wird auch die Stellgröße w vergrößert, sodass der Stößel 29 in Richtung des Ventilsitzes 30 gedrängt wird und dichtend an diesem anliegt. Auf diese Weise wird eine Durchströmung des Entlüftungsventils 17 unterbrochen. Die Durchströmungsrichtung des Entlüftungsventils 17 beziehungsweise der Entlüftungsleitung 4 ist durch den Ff eil 35 angedeutet.
Die Figur 7 zeigt eine zweite Ausführungsform des Entlüftungsventils 17. Hierbei liegt ein Schieber 36 vor, welcher in Abhängigkeit von der Deformationsgröße s in die Entlüftungsleitung 4 eingebracht wird, um den Durchströmungsquerschnitt freizugeben oder zu versperren. Das Entlüftungsventil 17 verfügt dabei über die RückStellvorrichtung 34, welche beispielsweise in Form einer Spiralfeder vorliegt.
Die Figur 8 zeigt eine dritte Ausführungsform des Entlüftungsventils 17. Diese weist eine drehbar gelagerte Klappe 37 auf, welche in der Figur 8 in einer die Entlüftungsleitung 4 freigebenden und einer diese versperrenden Stellung dargestellt ist. Die Klappe 37 wird von der RückStellvorrichtung 34 stets entgegen der Richtung des Pfeils 38 gedrängt, also in die Stellung, in welcher die Entlüftungsleitung 4 freigegeben ist. Über das an der Klappe 37 angebrachte Kraftübertragungselement 31 wird jedoch bei größer werdender Deformationsgröße s beziehungsweise ab Erreichen des Grenzwerts ein Verlagern der Klappe 37 in Richtung der Stellung bewirkt, in welcher die Entlüftungsleitung 4 wenigstens teilweise verschlossen, insbesondere vollständig verschlossen ist.
Die Figur 9 zeigt das Entlüftungsventil 17 in einer vierten Ausführungsform, wobei dieses in der Stellung vorliegt, in welcher die Entlüftungsleitung 4 freigegeben ist. In der hier gezeigten Stellung liegt ein Trommelschieber 39 vor, wenn der Deformationsbereich nicht verformt ist, die Deformationsgröße s also im Wesentlichen gleich 0 beziehungsweise kleiner als der Grenzwert ist. Zu diesem Zweck ist der Trommelschieber 39, welcher eine Durchgangsöffnung 40 aufweist, derart angeordnet, dass das in der Entlüftungsleitung 4 vorliegende Fluid die Durchgangsöffnung durchströmen kann. Insbesondere ist dabei die Durchgangsöffnung 40 koaxial zu dem Bereich der Entlüftungsleitung 4, in welchem der Trommelschieber 39 vorliegt. Mit größer werdender Deformationsgröße s, insbesondere ab Erreichen des Grenzwerts, wird der Trommelschieber 39 Zug um Zug in die in der Figur 10 gezeigte Stellung gebracht.
Die Figur 10 zeigt die aus der Figur 9 bekannte Ausführungsform des Entlüftungsventils 17, wobei es in der Stellung vorliegt, in welcher die Entlüftungsleitung 4 vollständig versperrt ist.
Die Figur 11 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Entlüftungsventils 17 in der Stellung, in der die Entlüftungsleitung 4 im Wesentlichen freigegeben ist. Das Entlüftungsventil 17 besteht dabei im Wesentlichen aus einem Querschnittsveränderungsbereich 41 , in welchem eine Wandung 42 der Entlüftungsleitung 4 flexibel ausgebildet ist. Durch Verformen der Wandung 42 in dem Querschnittsveränderungsbereich 41 kann der Durchströmungsquerschnitt der Entlüftungsleitung 4 eingestellt werden. Der Durchströmungsquerschnitt soll dabei umso kleiner sein, je größer die Deformationsgröße s ist. Die Figur 12 zeigt die aus der Figur 11 bekannte Ausführungsform des Entlüftungsventils 17 in der Stellung, in der die Entlüftungsleitung 4 im Wesentlichen vollständig verschlossen ist. Vorteilhaft ist es bei der hier vorgestellten Ausführungsform, wenn die Wandung 42 in dem Querschnittsveränderungsbereich 41 elastisch ist, sodass eine von der Wandung 42 bewirkte Elastizitätskraft stets eine Rückkehr in der in der Figur 11 gezeigte Stellung des Entlüftungsventils 17 bewirkt.
Die Figur 13 zeigt eine sechste Ausführungsform des Entlüftungsventils 17. Bei dieser ist wiederum ein Schieber 36 vorgesehen, mittels welchem die Entlüftungsleitung 4 unterbrechbar beziehungsweise freigebbar ist. Der Schieber 36 ist benachbart zu dem Deformationsbereich 18 angeordnet. An dem Deformationsbereich 18 ist ein Magnet 43, insbesondere Permanentmagnet, befestigt. Nimmt die Deformation des Deformationsbereichs 18 zu, so wird der Magnet 43, wie angedeutet, in Richtung des Entlüftungsventils 17 verlagert. In der Ausgangsstellung des Magnets 43, in welcher der Deformationsbereich 18 nicht oder nur wenig deformiert ist, reicht seine Kraft nicht aus, um den Schieber 36, welcher aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material besteht, anzuziehen und derart anzuordnen, dass die Entlüftungsleitung 4 versperrt ist. Liegt dagegen die Deformation des Deformationsbereich 18 vor, so ist der Magnet 43 näher bei dem Entlüftungsventil 17 angeordnet, sodass seine Kraft nunmehr ausreicht, um einer auf den Schieber 36 wirkenden, entgegengesetzten Kraft entgegenzuwirken. Die entgegengesetzte Kraft wird beispielsweise durch Schwerkrafteinfluss oder durch die Rückstellvor- richtung 34 (hier nicht dargestellt) bewirkt. Reicht die Kraft des Magnets 43 nicht mehr aus, um den Schieber 36 zum Verschließen der Entlüftungsleitung 4 anzuordnen, so wird diese freigegeben.
Die Figur 14 zeigt eine erste Anordnung des Entlüftungsventils 17. Dabei ist dieses in eine Abscheidevorrichtung 44 integriert. Genauer gesagt dient das Entlüftungsventil 17 dazu, einen Auslass 45 der Abscheidevorrichtung 44 freizugeben beziehungsweise zu verschließen. Zu diesem Zweck ist an dem Auslass 45 der Ventilsitz 30 vorgesehen, während der Stößel 29 mit dem Deformationsbereich 18 wirkverbunden ist. Die hier dargestellte Ausführungsform des Entlüftungsventils 17 mit dem Stößel 29 und dem Ventilsitz 30 ist jedoch rein beispielhaft zu verstehen. Grundsätzlich können alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in die Abscheidevorrichtung 44 integriert werden.
Die Figur 15 zeigt eine zweite Anordnung des Entlüftungsventils 17. Bei dieser ist das Entlüftungsventil 17 über eines der Stützelemente 27 an den Deformationsbereich 18 angeschlossen. Auch hier ist wiederum die erste Ausführungsform des Entlüftungsventils 17 mit Stößel 29 und Ventilsitz 30 dargestellt, wobei sich jedoch auch die anderen Ausführungsformen über das Stützelement 27 mit dem Deformationsbereich 18 wirkverbinden lassen.
Die Figur 16 zeigt eine dritte Anordnung des Entlüftungsventils 17. Dieses liegt dabei in seiner geöffneten Stellung vor. Über das Stützelement 27 sind zwei gegenüberliegende Deformationsbereiche 18 miteinander verbunden. Alternativ kann auch lediglich auf einer Seite ein einzelner Deformationsbereich 18 vorgesehen sein. Bei einer Deformation des Deformationsbereichs 18 beziehungsweise der beiden Deformationsbereiche 18 wird die Deformation zunächst von dem Stützelement 27 zugelassen. Dabei ist das Entlüftungsventil 17 derart mit dem Stützelement 27 integriert, dass bei der Deformation der Deformationsbereich 18 die Entlüftungsleitung 4 Zug um Zug verschlossen wird.
Dies ist in der Figur 17 gezeigt. Sobald das Entlüftungsventil 17 vollständig geschlossen ist, bildet das Stützelement 27 einen Endanschlag für die Deformation der Deformationsbereiche 18. Das Stützelement 27 lässt demnach keine weitere Deformation dieser Bereiche zu. Mittels des Stützelements 27 wird eine maximale Deformation festgelegt und anschließend der Kraftstofftank beziehungsweise dessen Deformationsbereiche 18 gegeneinander abgestützt, sodass keine oder lediglich eine verringerte zusätzliche Deformation auftreten kann. Diese Anordnung lässt eine Kombination mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Entlüftungsventils 17 zu.
Die Figur 18 zeigt eine vierte Anordnung des Entlüftungsventils 17. Dieses ist an dem Stützelement 27 angeordnet beziehungsweise in dieses integriert. Das Stützelement 27 ist dabei starr, lässt also keine Deformation zu. Aus diesem Grund ist das Entlüftungsventil 17 über ein Betätigungselement 46 beziehungsweise das Kraftübertragungselement 31 mit dem benachbart zu dem Stützelement 27 vorliegenden Deformationsbereich
18 wirkverbunden. Das Stützelement 27 sowie das Entlüftungsventil 17 liegen in einer Nebenkammer 47 des Kraftstofftanks 2 vor, während die Kraftstoffpumpe 20 in einer Hauptkammer 48 vorgesehen ist. Die Hauptkammer 48 ist von der Nebenkammer 47 mittels eines Stegs 49 bereichsweise abgetrennt. Auch hier ist eine Kombination mit allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Entlüftungsventils 17 möglich.
Die Figur 19 zeigt eine fünfte Anordnung des Entlüftungsventils 7 außerhalb des Kraftstofftanks 2. Wie bereits vorstehend beschrieben, ist sie dabei mit dem Deformationsbereich 18 des Kraftstofftanks 2 wirkverbunden, um die Entlüftungsleitung 4 zu verschließen, sobald die Deformationsgröße s der Deformation den Grenzwert überschreitet. Wiederum kann eine Kombination mit allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Entlüftungsventils 17 realisiert werden.
Die Figur 20 zeigt eine sechste Anordnung des Entlüftungsventils 17 außerhalb des Kraftstofftanks 2, wobei es in ein Haltemodul 50 integriert ist, mit welchem der Kraftstofftank 2 an einer Karosserie 51 des Kraftfahrzeugs befestigt ist. Der Deformationsbereich 18 ist dabei beispielsweise im Bereich einer Ausnehmung 52 des Haltemoduls 50 vorgesehen. In dieser Ausnehmung 52 liegt auch die Wirkverbindung zwischen dem Entlüftungsventil 17 und dem Deformationsbereich 18 vor. Auch diese Anordnung lässt eine Kombination mit allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Entlüftungsventils 17 zu.
Die Figur 21 zeigt die aus der Figur 20 bekannte Anordnung des Entlüftungsventils 17, wobei sich letzteres in der Stellung befindet, in der die Entlüftungsleitung 4 im Wesentlichen vollständig verschlossen ist.
Die Figur 22 zeigt beispielhaft eine Wegübersetzungseinrichtung 53, welche zwischen dem Deformationsbereich 18 und dem Entlüftungsventil 17 vorliegt. Letzteres ist hier wiederum rein beispielhaft als mit dem Ventilsitz 30 zusammenwirkender Stößel 29 dargestellt. Die Wegübersetzungseinrichtung 53 ist beispielsweise derart ausgelegt, dass die Deformationsgröße s in eine kleinere Stellgröße w umgesetzt wird. Alternativ ist auch eine umgekehrte Ausführung möglich, bei welcher die Deformationsgröße s einen größeren Stellweg w zur Folge hat.
Generell soll darauf hingewiesen werden, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Entlüftungsventils 17 und dessen Anordnungen auch auf das Bypass- ventil 24 des Bypasses 22 Anwendung finden können. Dazu ist lediglich das jeweilige Wirkprinzip umzukehren, damit das Bypassventil 24 mit zunehmender Verformung beziehungsweise bei Überschreiten des Grenzwerts durch die Deformationsgröße geöffnet wird. BEZUGSZEICHENLISTE
Kraftstoffsystem
Kraftstofftank
Entlüftungseinrichtung
Entlüftungsleitung
Belüftungsventil
Kraftstoffspeicher
Zuführleitung
Ansaugbereich
Entlüftungsventil
Steuergerät
Spülluftpumpe
Spülluftzufuhr
Spülluftleitung
Filter
Umgebung
Einrichtung
Entlüftungsventil
Deformationsbereich
Versteifungselement
Kraftstoffpumpe
Schwimmer
Bypass
Bypassleitung
Bypassventil
Filter
Abzweig
Stützelement
Kraftstofftankschale
Stößel
Ventilsitz
Kraftübertragungselement
Kraftaufnahmeelement
Führungselemente RückStellvorrichtung
Pfeil
Schieber
Klappe
Pfeil
Trommelschieber
Durchgangsöffnung
Querschnittsveränderungsbereich Wandung
Magnet
Abscheidevorrichtung
Auslass
Betätigungselement
Nebenkammer
Hauptkammer
Steg
Haltemodul
Karosserie
Ausnehmung
Wegübersetzungseinrichtung

Claims

P AT E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems (1) einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffsystem (1) über einen Kraftstofftank (2) und eine mindestens ein Entlüftungsventil (9,17) aufweisende Entlüftungseinrichtung (3) zur Entlüftung des Kraftstofftanks (2) in Richtung einer zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Defarmationsgröße (s) einer durch einen Innendruck des Kraftstofftanks (2) verursachten Deformation eines Deformationsbereichs (18) des Kraftstofftanks (2) erfasst und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße (s) das Entlüftungsventil (17) geschlossen und/oder ein Bypass (22) freigegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Deformation des Deformationsbereichs (18) mechanisch zu dem Entlüftungsventil (17) und/oder einem Bypassventil (24) des Bypasses (22) übertragen wird, sodass die Deformation eine das Entlüftungsventil (17) und/oder das Bypassventil (24) öffnende Kraft bewirkt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Deformationsgröße (s) mittels eines Sensors und das Öffnen des Entlüftungsventils (17) und/oder des Bypassventils (24) von einem mit dem Sensor verbundenen Steuergerät durchgeführt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert derart gewählt wird, dass die Deformation des Deformationsbereichs (18), wenn die Deformationsgröße (s) gleich dem Grenzwert ist, elastisch erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert in Abhängigkeit einer Umgebungsbedingung, insbesondere Temperatur, bestimmt wird.
6. Kraftstoffsystem (1) einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kraftstoff System (1) über einen Kraftstofftank (2) und eine mindestens ein Entlüftungsventil (9,17) aufweisende Entlüftungseinrichtung (3) zur Entlüftung des Kraftstofftanks (2) in Richtung einer zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff System (1) dazu ausgebildet ist,. die Deformationsgröße (s) einer durch einen Innendruck des Kraftstofftanks (2) verursachten Deformation eines Deformationsbereichs (18) des Kraftstofftanks (2) zu erfassen und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße (s) das Entlüftungsventil (17) zu schließen und/oder einen Bypass (22) freizugeben.
7. Kraftstoffsystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wenigstens ein benachbart zu dem Deformationsbereich (18) angeordnetes Versteifungselement (19) des Kraftstofftanks (2).
8. Kraftstoffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungseinrichtung (3) eine Entlüftungsleitung (4) aufweist, welche auf ihrer einen Seite mit dem Kraftstofftank (2) und auf ihrer anderen, gegenüberliegenden Seite mit der Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) fluidverbunden ist, und/oder dass der Bypass (22) eine Bypassleitung (23) aufweist, welche auf ihrer einen Seite mit dem Kraftstofftank (2) und auf ihrer anderen, gegenüberliegenden Seite mit einer Umgebung ( 5) des Kraftstofftanks fluidverbunden ist.
9. Kraftstoffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsleitung (4) das Entlüftungsventil (18) und/oder die Bypassleitung (23) ein Bypassventil (24) aufweisen.
10. Kraftstoff System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (2), insbesondere der Deformationsbereich (18), wenigstens bereichsweise aus Kunststoff besteht.
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