WO2013143675A1 - Verfahren zum betreiben einer tankeinrichtung sowie entsprechende tankeinrichtung - Google Patents

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    • Y10T137/86332—Vent and inlet or outlet in unitary mounting

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a tank device of a motor vehicle, wherein the tank device has a tank and a tank venting device with at least one acted upon by an excitation current switching valve and the switching valve opens only when the excitation current exceeds a field current threshold over a certain period of time.
  • the invention further relates to a tank device of a motor vehicle.
  • the tank of the tank device can be, for example, a fuel tank or a Hilfsstofftank, wherein the auxiliary material is in particular a reducing agent.
  • the tank is usually always a fluid, so for example fuel or excipient, in liquid form and possibly also in gaseous form.
  • the gaseous fluid mixes with air in the tank.
  • the filter device has, for example, a filter, in particular an activated carbon filter.
  • the tank may be formed as a so-called pressure tank, which withstands an internal pressure, which under certain circumstances is significantly greater than the ambient pressure in the vicinity of the tank device.
  • a vent connection between the tank and the filter device is not permanently available, but can be interrupted by means of a valve device. These valve direction has the switching valve, such as a solenoid valve. This is acted upon by the excitation current, but only opens when the excitation current exceeds the excitation current threshold. Under the excitation current or the excitation current threshold can be understood as a current or voltage.
  • icing may occur, especially at low ambient temperatures. This is especially the case when condensate has previously deposited in the valve device or the switching valve.
  • the tank is ventilated by the venting connection or during regeneration, humid air is drawn in from the environment of the tank device. The moisture contained in this condenses in the valve device and subsequently freezes. Accordingly, it can lead to a setting of the valve device or the solenoid valve, so that subsequently the vent connection can not be made. Accordingly, the tank can not or only insufficiently aerated and / or vented, so it comes in the tank at an inadmissibly high or low pressure and thus to damage the tank.
  • the switching valve for heating in a first mode is at least temporarily applied to excitation current, which is greater than the excitation current threshold, when a venting of the tank is not specified by a control unit of the tank means.
  • excitation current By applying the excitation current, the switching valve or the entire valve device heats up. Accordingly, ice present in the switching valve and / or the valve device can be thawed, or its formation can already be prevented, so that the loading and / or venting of the tank without impairments is possible.
  • the switching valve opens by being applied with the exciting current, although this is not necessarily the case.
  • the charging is carried out even if the control unit of the tank means does not provide a bleeding the tank or does not pretend. This means that the control unit does not actuate the switching valve for venting or venting, for example because this is not necessary or undesirable at the moment. Nevertheless, the switching valve is supplied with the excitation current, which is also greater than the excitation current threshold.
  • the opening of the switching valve usually counteract a spring force and the inertial force of moving parts of the switching valve.
  • the excitation current threshold is usually directly dependent on the spring force, while this applies to the inertial force only to a small extent. This means in total that at one of the excitation current threshold at least corresponding exciting current, which rests on the switching valve over a sufficiently long period of time, the switching valve opens, in particular, the inertial force delays the process of opening.
  • a development of the invention provides that the first operating mode is performed when an ambient temperature is less than an ambient threshold temperature and / or a tank temperature of the tank, in particular a fluid temperature of fluid in the tank, is less than a fluid threshold temperature and / or an internal tank pressure less than a threshold tank pressure.
  • an ambient threshold temperature is, for example, a temperature of at most 10 ° C, at most 5 ° C or at most 0 ° C. In the presence of an ambient temperature which is less than such an ambient threshold temperature, it can usually be assumed that the proportion of the gaseous fluid in the tank is low.
  • the tank temperature which is less than the fluid threshold temperature.
  • the latter can be chosen, for example, in accordance with the values mentioned above for the ambient threshold temperature.
  • the threshold tank internal pressure can for example be selected equal to an ambient pressure in the vicinity of the tank device. If the internal tank pressure is less than this, no fluid can reach the filter device even when the switching valve is opened. Rather, there will be a reverse flow direction, so that air from the environment of the tank means enters the tank. However, this is always allowed.
  • a development of the invention provides that the actuation of the switching valve is carried out with the excitation current in the first mode over a period of time which is selected such that the switching valve remains closed.
  • the switching valve opens even if the excitation current exceeds the excitation current threshold only if this takes place over a certain period of time.
  • the displacement of a magnet armature of the switching valve counteracts its inertia or an inertial force resulting therefrom and the spring force acting on the magnet armature.
  • the time period within which the application of the excitation current takes place should now be less than this specific time span. Accordingly, the switching valve remains fully closed even in the first mode when it is acted upon by the excitation current.
  • a PWM control Pulse Width Modulation
  • the period of time is chosen such that the switching valve opens at least partially, in particular completely.
  • a further development of the invention provides that the switching valve for heating in a second operating mode is at least temporarily acted upon by exciting current, which is smaller than the exciting current threshold. In contrast to the first operating mode so the excitation current is always smaller than the excitation current threshold. Even with a permanent admission of the switching valve with the excitation current, therefore, it does not open in the second mode, so it remains completely closed.
  • the application of the switching valve can be provided with a constant excitation current.
  • a PWM control of the switching valve may be provided, in which the excitation current is periodically applied to the switching valve and switched off again.
  • a development of the invention provides that the second operating mode is carried out when the ambient temperature is greater than the ambient threshold temperature and / or the tank temperature of the tank, in particular the fluid temperature of the fluid in the tank, is greater than the fluid threshold temperature and / or the internal tank pressure greater than the threshold tank internal pressure.
  • reaching the said threshold value by the respective value may already be sufficient, so that the second operating mode from reaching the ambient threshold temperature by the ambient temperature and / or reaching the fluid threshold temperature by the tank temperature and / or reaching the Schwellankin- nendrucks by the internal tank pressure the respective condition is fulfilled. Is at least one meets the above conditions, there is a certain probability that when opening the switching valve unintentionally gaseous fluid passes in the direction of the filter device.
  • the second mode is performed, in which the excitation current is always smaller than the excitation current threshold. Accordingly, in the second operating mode, the switching valve always remains closed if the venting of the tank is not predetermined by the control unit of the tank device.
  • a further development of the invention provides that, by heating the switching valve, at least one pressure-limiting valve which is in heat-transfer connection with the switching valve and which is connected in parallel with it is heated.
  • the valve device therefore has in addition to the switching valve on the at least one pressure relief valve. This is used depending on the orientation of the venting or venting of the tank as soon as the internal tank pressure falls below or exceeds a certain threshold pressure.
  • the pressure relief valve is provided fluidically parallel to the switching valve.
  • two pressure-limiting valves are provided, one of which opens as soon as the internal tank pressure exceeds a first threshold tank internal pressure and a second as soon as the tank internal pressure falls below a second threshold tank internal pressure, wherein the first threshold tank internal pressure is greater than the second threshold tank internal pressure.
  • the pressure relief valve is passive, so does not have an electrical actuator. Therefore, its temperature usually corresponds to or even exceeds the ambient temperature while flowing through it. Therefore, the pressure limiting valve is much more susceptible to icing than the switching valve. To prevent the setting of the pressure relief valve, this is in heat transfer communication with the switching valve. This means that the heat generated by the application of the switching valve with the exciting current is at least partially forwarded to the pressure relief valve.
  • the pressure-limiting valve preferably lies in a common valve housing with the switching valve.
  • a development of the invention provides that the application of the switching valve with exciting current is carried out periodically or continuously.
  • the exciting current is selected as a function of a desired heating power.
  • the desired heating power can be either constant or variable depending on the ambient conditions. In the latter case, for example, the desired heating power is determined as a function of the ambient temperature. The lower the ambient temperature, the greater the desired heating power.
  • the exciting current is set at the switching valve.
  • the determination of the desired heating power or of the exciter current can take place once at the beginning of the operation of the tank device or periodically at specific time intervals.
  • the invention further relates to a tank device of a motor vehicle, in particular for carrying out the method according to the preceding embodiments, wherein the tank device has a tank and a tank venting device with at least one switchable valve can be acted upon by an excitation current and the switching valve opens only when the excitation current over a certain period of time away exceeds an excitation current threshold.
  • a control device of the tank means is adapted to apply the switching valve for heating in a first mode at least temporarily even with excitation current, which is greater than the excitation current threshold, if a venting of the tank is not specified by the control unit.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a tank device of a motor vehicle, wherein the tank device has a valve device with at least one switching valve,
  • FIG. 2 is a diagram in which an excitation current of the switching valve is plotted against time
  • FIG. 3 shows a flow chart in which a method for operating the tank device is illustrated.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a tank device 1 of a motor vehicle.
  • This has a tank 2 and a tank ventilation device 3.
  • the tank venting device 3 is associated in particular with a valve device 4 and a filter device 5.
  • the valve device 4 consists of a switching valve 6 with a Querterrorismsverstellglied 7 and connected to this actuator 8, so for example a magnetic armature with an associated coil. In the latter case, the switching valve 6 is present as a solenoid valve.
  • the valve device 4 also has two opposing pressure relief valves 9 and 10. These are connected in parallel to each other and in addition to the switching valve 6.
  • the filter device 5 is located in a vent connection 11, represented for example by a vent connection line, which is connected on one side to the tank 2 and on the other side to the filter device 5.
  • a leakage protection 12 in the form of a roll-over valve (ROV).
  • ROV roll-over valve
  • the leakage protection 12 is provided between a tank interior 13 and the vent connection 11.
  • a scavenging air connection 14 is connected to a conveyor 15 and a connection 16 to an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • a switching valve 17 is present.
  • the pressure in the tank interior 13 can drop sharply. Accordingly, air from the vicinity of the tank means through the scavenging air connection 14 into the filter device and from there through the vent connection 1 1 in the tank 2 and the tank interior 13th reach. Together with the air moisture can get into the valve device 4 and in particular the pressure relief valve 9, which settles in particular as condensate in this. Subsequently, freezing the (condensed) moisture, it may cause a blockage of the pressure relief valve 9, but also the pressure relief valve 10 or the switching valve 6. The latter can be acted upon by opening with an exciter current. However, the switching valve 6 opens only when the excitation current over a certain period of time exceeds an excitation current threshold.
  • the switching valve 6 is at least temporarily applied to the heating also with exciter current, which is greater than the excitation current threshold, when a venting of the tank is not specified by a control device of the tank device 1, not shown here.
  • exciter current which is greater than the excitation current threshold
  • a release of the vent connection 1 1 is also accepted if no bleeding of the tank 2 should take place.
  • the first mode of operation is only performed when an ambient temperature is less than an ambient threshold temperature, a tank temperature of the tank is less than a fluid threshold temperature, and / or an in-tank pressure is less than a threshold tank internal pressure.
  • the exciting current can be applied to the switching valve 6 in such a way that, in the first operating mode, it remains closed despite the excitation current threshold being exceeded by the exciting current.
  • the time span over which the switching valve is acted upon by the excitation current is chosen such that the switching valve 6 remains closed. This is usually the case when the exciting current is applied to the switching valve 6 only for a short period of time and this period of time is followed by a sufficiently long period of time without applying the switching valve 6 to the exciting current.
  • the switching valve 6 By acting on the switching valve 6 with the excitation current, it heats up.
  • the switching valve 6 and the pressure relief valves 9 and 10 each before a heat transfer connection or michleittagen ago.
  • the switching valve 6 and the pressure limiting valves 9 and 10 are in a common valve housing (not shown).
  • the heat generated by the switching valve 6 prevents over the heat transfer connections setting the pressure relief valves 9 and 10 by icing. Accordingly, a reliable operation of the tank device 1 is ensured even at low temperatures.
  • FIG. 2 shows a diagram in which an exciting current in the form of a current intensity I of the switching valve 6 is plotted over the time t.
  • the excitation current threshold I S is also indicated. It is now clear that between t 0 ⁇ t ⁇ the excitation current I smaller as the excitation current threshold l s and thereby has a constant profile or a constant value.
  • the actuation of the switching valve 6 with the excitation current I carried out between t 0 ⁇ t ⁇ is carried out in the second operating mode, that for tst 2 in the first operating mode.
  • a constant value of the excitation current I over time can also be selected, so that even if the venting of the tank 2 is not specified by the control unit, an opening of the switching valve 6 is accepted in order to heat the switching valve 6 and in addition to be able to make the pressure relief valves 9 and 10.
  • FIG. 3 shows a flow diagram of a method for operating the tank device 1.
  • the method starts at a starting point 18.
  • a following branch 19 it is checked whether an ambient temperature is lower than an icing temperature, in which in the pressure relief valves 9 and 10 and the switching valve 6 could freeze existing moisture. If this is not the case, the system branches to an end point 20 of the method.
  • the process is continued at a branch 21.
  • This checks whether a first or a second operating mode should be carried out. For this purpose, it is preferably checked whether the ambient temperature is less than the ambient threshold temperature, the tank temperature of the tank is lower than the fluid threshold temperature and / or if the tank internal pressure is less than the threshold tank internal pressure. If at least one of the above conditions applies, then the first operating mode is carried out, otherwise the second.
  • an action 22 is branched, in which the switching valve 6 is acted upon by excitation current I for heating, which is greater than the excitation current threshold I s .
  • the excitation current I can be selected as a function of a desired heating power, which in turn depends in particular on the ambient temperature and / or a capacity of the tank 2.
  • an action 24 is addressed from the branch 21.
  • the switching valve 6 is supplied with excitation current I, which is smaller than the excitation current threshold l s .
  • it is checked in a branch 25 analogous to the branch 23, whether the ambient temperature and / or the temperature of the valve device 4 is greater than the freezing temperature. If this is not the case, the action 24 is carried out again. Otherwise, the process is terminated at endpoint 20.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Tankeinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Tankeinrichtung (1) einen Tank (2) sowie eine Tankentlüftungseinrichtung (3) mit wenigstens einem mit einem Erregerstrom beaufschlagbaren Schaltventil (6) aufweist und das Schaltventil (6) nur öffnet, wenn der Erregerstrom eine Erregerstromschwelle über eine bestimmte Zeitspanne hinweg übersteigt. Dabei ist vorgesehen, dass das Schaltventil (6) zum Aufheizen in einer ersten Betriebsart zumindest zeitweise auch dann mit Erregerstrom beaufschlagt wird, der größer ist als die Erregerstromschwelle, wenn ein Entlüften des Tanks (2) von einem Steuergerät der Tankeinrichtung (1) nicht vorgegeben wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Tankeinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Tankeinrichtung sowie
entsprechende Tankeinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Tankeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Tankeinrichtung einen Tank sowie eine Tankentlüftungseinrichtung mit wenigstens einem mit einem Erregerstrom beaufschlagbaren Schaltventil aufweist und das Schaltventil nur öffnet, wenn der Erregerstrom eine Erregerstromschwelle über eine bestimmte Zeitspanne hinweg übersteigt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Tankeinrichtung eines Kraftfahrzeugs.
Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der Tank der Tankeinrichtung kann beispielsweise ein Kraftstofftank oder ein Hilfsstofftank sein, wobei der Hilfsstoff insbesondere ein Reduktionsmittel ist. In dem Tank liegt üblicherweise stets ein Fluid, also beispielsweise Kraftstoff oder Hilfsstoff, in flüssiger Form und unter Umständen auch in gasförmiger Form vor. Das gasförmige Fluid vermischt sich dabei mit sich in dem Tank befindlicher Luft. Insbesondere bei einem Einfüllen von Fluid in den Tank, aber auch bei Ausdehnung des in dem Tank befindlichen Fluids aufgrund einer Temperaturzunahme, steigt der Druck in dem Tank an. Bei konventionellen Kraftfahrzeugen ist es nun üblich, den Tank über eine Filtereinrichtung zu entlüften. Die Filtereinrichtung weist beispielsweise einen Filter, insbesondere einen Aktivkohlefilter, auf. Dieser wird von Zeit zu Zeit regeneriert, was bedeutet, dass Frischluft über den Filter in Richtung einer sich in Betrieb befindlichen Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs geführt wird. Mithilfe der Frischluft wird das zuvor in dem Filter aufgefangene Fluid aus diesem ausgetragen, in Richtung der Brennkraftmaschine geführt und nachfolgend in ihr verbrannt.
Diese Vorgehensweise ist bei Kraftfahrzeugen mit Hybridantriebseinrichtungen nicht unmittelbar einsetzbar, weil die Hybridantriebseinrichtung neben der Brennkraftmaschine über ein weiteres Antriebsaggregat verfügt und die Brennkraftmaschine häufig über einen längeren Zeitraum nicht betrieben wird. Während dieses Zeitraums ist ein Spülen des Aktivkohlefilters nicht möglich. Aus diesem Grund kann der Tank als sogenannter Drucktank ausgebildet sein, der einem Innendruck standhält, welcher unter Umständen deutlich größer ist als der Umgebungsdruck in der Umgebung der Tankeinrichtung. Zudem liegt eine Entlüftungsverbindung zwischen dem Tank und der Filtereinrichtung nicht permanent vor, sondern ist mittels einer Ventileinrichtung unterbrechbar. Diese Ventilein- richtung verfügt über das Schaltventil, beispielsweise ein Magnetventil. Dieses ist mit dem Erregerstrom beaufschlagbar, öffnet jedoch nur, wenn der Erregerstrom die Erregerstromschwelle übersteigt. Unter dem Erregerstrom beziehungsweise der Erregerstromschwelle kann dabei eine Stromstärke oder eine Spannung verstanden werden.
Bei einer derartigen Tankeinrichtung kann es insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu einer Vereisung kommen. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn sich zuvor Kondensat in der Ventileinrichtung beziehungsweise dem Schaltventil niedergeschlagen hat. Beispielsweise wird bei einer Belüftung des Tanks durch die Entlüftungsverbindung oder bei einer Regeneration feuchte Luft aus der Umgebung der Tankeinrichtung angesaugt. Die in dieser enthaltene Feuchtigkeit kondensiert in der Ventileinrichtung und gefriert nachfolgend. Entsprechend kann es zu einem Festsetzen der Ventileinrichtung beziehungsweise des Magnetventils kommen, sodass nachfolgend die Entlüftungsverbindung nicht mehr hergestellt werden kann. Entsprechend kann der Tank nicht oder lediglich unzureichend be- und/oder entlüftet werden, sodass es in dem Tank zu einem unzulässig hohen beziehungsweise niedrigen Druck und mithin zu Beschädigungen des Tanks kommt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Tankeinrichtung vorzuschlagen, welches den eingangs genannten Nachteil nicht aufweist, sondern insbesondere ein zuverlässiges Betreiben der Tankeinrichtung in einem weiten Temperaturbereich, speziell auch bei niedrigen Außentemperaturen, ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Schaltventil zum Aufheizen in einer ersten Betriebsart zumindest zeitweise auch dann mit Erregerstrom beaufschlagt wird, der größer ist als die Erregerstromschwelle, wenn ein Entlüften des Tanks von einem Steuergerät der Tankeinrichtung nicht vorgegeben wird. Durch das Beaufschlagen mit dem Erregerstrom erwärmt sich das Schaltventil beziehungsweise die gesamte Ventileinrichtung. Entsprechend kann in dem Schaltventil und/oder der Ventileinrichtung vorliegendes Eis aufgetaut beziehungsweise bereits dessen Entstehung verhindert werden, sodass das das Be- und/oder Entlüften des Tanks ohne Beeinträchtigungen möglich ist. In der ersten Betriebsart wird dabei in Kauf genommen, dass sich das Schaltventil durch das Beaufschlagen mit dem Erregerstrom öffnet, auch wenn dies nicht notwendigerweise der Fall ist. Das Beaufschlagen wird dabei selbst dann durchgeführt, wenn das Steuergerät der Tankeinrichtung ein Entlüften des Tanks nicht vorsieht beziehungsweise nicht vorgibt. Das bedeutet, dass das Steuergerät das Schaltventil nicht zum Belüften beziehungsweise Entlüften ansteuert, beispielsweise weil dies zum momentanen Zeitpunkt nicht notwendig oder nicht erwünscht ist. Dennoch wird das Schaltventil mit dem Erregerstrom beaufschlagt, der zudem größer ist als die Erregerstromschwelle. Dem Öffnen des Schaltventils wirken üblicherweise eine Federkraft und die Trägheitskraft von bewegten Teilen des Schaltventils entgegen. Die Erregerstromschwelle ist üblicherweise unmittelbar abhängig von der Federkraft, während dies für die Trägheitskraft nur in geringem Ausmaß gilt. Das bedeutet insgesamt, dass bei einem der Erregerstromschwelle zumindest entsprechenden Erregerstrom, der über eine ausreichend lange Zeitspanne hinweg an dem Schaltventil anliegt, sich das Schaltventil öffnet, wobei insbesondere die Trägheitskraft den Vorgang des Öffnens verzögert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Betriebsart durchgeführt wird, wenn eine Umgebungstemperatur kleiner ist als eine Umgebungsschwellentemperatur und/oder eine Tanktemperatur des Tanks, insbesondere eine Fluidtemperatur von in dem Tank befindlichen Fluid, kleiner ist als eine Fluidschwellentemperatur und/oder ein Tankinnendruck kleiner ist als ein Schwellentankinnendruck. Bei Erfüllung der vorstehend genannten Kriterien ist es üblicherweise unkritisch, wenn sich das Schaltventil während des Beaufschlagens mit dem Erregerstrom, der größer ist als die Erregerstromschwelle, zumindest teilweise öffnet, obwohl dies von dem Steuergerät nicht vorgesehen ist. Die Umgebungsschwellentemperatur ist dabei beispielsweise eine Temperatur von höchstens 10°C, höchstens 5°C oder höchstens 0°C. Bei Vorliegen einer Umgebungstemperatur, welche kleiner ist als eine derartige Umgebungsschwellentemperatur, kann üblicherweise davon ausgegangen werden, dass der Anteil des gasförmigen Fluids in dem Tank gering ist.
Entsprechend kann auch bei einem Öffnen des Schaltventils und damit einem Freigeben der Entlüftungsverbindung kein oder lediglich eine geringe Menge des (gasförmigen) Fluids in Richtung der Filtereinrichtung gelangen. Entsprechendes gilt für die Tanktemperatur, welche kleiner ist als die Fluidschwellentemperatur. Letztere kann dabei beispielsweise entsprechend den vorstehend für die Umgebungsschwellentemperatur genannten Werten gewählt sein. Der Schwellentankinnendruck kann beispielsweise gleich einem Umgebungsdruck in der Umgebung der Tankeinrichtung gewählt sein. Ist der Tankinnendruck kleiner als dieser, so kann auch bei einem Öffnen des Schaltventils kein Fluid in Richtung der Filtereinrichtung gelangen. Vielmehr wird eine umgekehrte Strömungsrichtung vorliegen, sodass Luft aus der Umgebung der Tankeinrichtung in den Tank gelangt. Dies ist jedoch stets zulässig. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Beaufschlagen des Schaltventils mit dem Erregerstrom in der ersten Betriebsart über eine Zeitspanne durchgeführt wird, die derart gewählt ist, dass das Schaltventil geschlossen bleibt. Wie bereits eingangs erwähnt, öffnet sich das Schaltventil auch wenn der Erregerstrom die Erregerstromschwelle übersteigt nur dann, wenn dies über eine bestimmte Zeitspanne hinweg erfolgt. Zuvor wirkt im Falle des Magnetventils der Verlagerung eines Magnetankers des Schaltventils seine Trägheit beziehungsweise eine aus dieser resultierende Trägheitskraft und die auf den Magnetanker wirkende Federkraft entgegen. Die Zeitspanne, innerhalb welcher das Beaufschlagen mit dem Erregerstrom erfolgt, soll nun kleiner sein als diese bestimmte Zeitspanne. Entsprechend bleibt das Schaltventil auch in der ersten Betriebsart vollständig geschlossen, wenn es mit dem Erregerstrom beaufschlagt wird. Vorzugsweise wird für das Beauschlagen mit dem Erregerstrom eine PWM-Steuerung (PWM: Pulse Width Modulation) herangezogen. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass die Zeitspanne derart gewählt wird, dass sich das Schaltventil wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, öffnet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Schaltventil zum Aufheizen in einer zweiten Betriebsart zumindest zeitweise mit Erregerstrom beaufschlagt wird, der kleiner ist als die Erregerstromschwelle. Im Gegensatz zu der ersten Betriebsart ist also der Erregerstrom stets kleiner als die Erregerstromschwelle. Auch bei einer dauerhaften Beaufschlagung des Schaltventils mit dem Erregerstrom öffnet es sich daher in der zweiten Betriebsart nicht, bleibt also vollständig geschlossen. Das Beaufschlagen des Schaltventils kann dabei mit einem konstanten Erregerstrom vorgesehen sein. Alternativ kann auch hier eine PWM-Steuerung des Schaltventils vorgesehen sein, bei welchem der Erregerstrom periodisch an dem Schaltventil angelegt und wieder abgeschaltet wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Betriebsart durchgeführt wird, wenn die Umgebungstemperatur größer ist als die Umgebungsschwellentemperatur und/oder die Tanktemperatur des Tanks, insbesondere die Fluidtemperatur des in dem Tank befindlichen Fluids, größer ist als die Fluidschwellentemperatur und/oder der Tankinnendruck größer ist als der Schwellentankinnendruck. Zusätzlich kann auch bereits das Erreichen des genannten Schwellenwerts durch den jeweiligen Wert ausreichend sein, sodass die zweite Betriebsart ab dem Erreichen der Umgebungsschwellentemperatur durch die Umgebungstemperatur und/oder dem Erreichen der Fluidschwellentemperatur durch die Tanktemperatur und/oder dem Erreichen des Schwellentankin- nendrucks durch den Tankinnendruck die jeweilige Bedingung erfüllt. Ist zumindest eine der genannten Bedingungen erfüllt, so besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass bei einem Öffnen des Schaltventils ungewollt gasförmiges Fluid in Richtung der Filtereinrichtung gelangt. Um dies zu verhindern, wird die zweite Betriebsart durchgeführt, bei welcher der Erregerstrom stets kleiner ist als die Erregerstromschwelle. In der zweiten Betriebsart bleibt demnach das Schaltventil stets geschlossen, wenn das Entlüften des Tanks nicht von dem Steuergerät der Tankeinrichtung vorgegeben wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass durch das Aufheizen des Schaltventils wenigstens ein mit dem Schaltventil in Wärmeübertragungsverbindung stehendes und zu diesem parallel geschaltetes Druckbegrenzungsventil erwärmt wird. Die Ventileinrichtung verfügt demnach neben dem Schaltventil über das wenigstens eine Druckbegrenzungsventil. Dieses dient je nach Ausrichtung dem Belüften oder Entlüften des Tanks, sobald der Tankinnendruck einen bestimmten Schwellendruck unterschreitet beziehungsweise überschreitet. Das Druckbegrenzungsventil ist strömungstechnisch parallel zu dem Schaltventil vorgesehen. Vorzugsweise sind zwei Druckbegrenzungsventile vorgesehen, von welchen eines öffnet, sobald der Tankinnendruck einen ersten Schwellentankin- nendruck überschreitet und ein zweites, sobald der Tankinnendruck einen zweiten Schwellentankinnendruck unterschreitet, wobei der erste Schwellentankinnendruck größer ist als der zweite Schwellentankinnendruck.
Das Druckbegrenzungsventil ist passiv, verfügt also nicht über ein elektrisches Betätigungsmittel. Daher entspricht seine Temperatur üblicherweise der Umgebungstemperatur oder unterschreitet dieses sogar, während es durchströmt wird. Daher ist das Druckbegrenzungsventil weitaus anfälliger für Vereisung als das Schaltventil. Um das Festsetzen des Druckbegrenzungsventils zu verhindern, steht dieses in Wärmeübertragungsverbindung mit dem Schaltventil. Das bedeutet, dass die durch das Beaufschlagen des Schaltventils mit dem Erregerstrom erzeugte Wärme wenigstens teilweise an das Druckbegrenzungsventil weitergeleitet wird. Bevorzugt liegt dabei das Druckbegrenzungsventil zu diesem Zweck in einem gemeinsamen Ventilgehäuse mit dem Schaltventil vor.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Beaufschlagen des Schaltventils mit Erregerstrom periodisch oder kontinuierlich durchgeführt wird. In ersterem Fall kommt beispielsweise die bereits erwähnte PWM-Steuerung des Schaltventils zum Einsatz, mittels welcher während eines bestimmten Zeitraums der Erregerstrom periodisch angeschaltet und wieder abgeschaltet wird. In letzterem Fall wird der Erregerstrom, mit welchem das Schaltventil beaufschlagt wird, über einen bestimmten Zeitraum konstant gehalten. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Erregerstrom in Abhängigkeit von einer Sollheizleistung gewählt wird. Die Sollheizleistung kann entweder konstant sein oder variabel in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen gewählt sein. In letzterem Fall wird beispielsweise die Sollheizleistung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur festgelegt. Dabei ist die Sollheizleistung umso größer, je niedriger die Umgebungstemperatur ist. Aus der Sollheizleistung wird nun der Erregerstrom bestimmt, welcher notwendig ist, um einen zuverlässigen Betrieb der Tankeinrichtung und insbesondere der Ventileinrichtung beziehungsweise des Schaltventils zu gewährleisten. Nachfolgend wird der Erregerstrom an dem Schaltventil eingestellt. Das Bestimmen der Sollheizleistung beziehungsweise des Erregerstroms kann einmalig zu Beginn des Betriebs der Tankeinrichtung oder periodisch in bestimmten Zeitabständen erfolgen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Tankeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfährens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Tankeinrichtung einen Tank sowie eine Tankentlüftungseinrichtung mit wenigstens einem mit einem Erregerstrom beaufschlagbaren Schaltventil aufweist und das Schaltventil nur öffnet, wenn der Erregerstrom über eine bestimmte Zeitspanne hinweg eine Erregerstromschwelle übersteigt. Dabei ist vorgesehen, dass ein Steuergerät der Tankeinrichtung dazu ausgebildet ist, das Schaltventil zum Aufheizen in einer ersten Betriebsart zumindest zeitweise auch dann mit Erregerstrom zu beaufschlagen, der größer ist als die Erregerstromschwelle, wenn ein Entlüften des Tanks von dem Steuergerät nicht vorgegeben ist. Auf die Vorteile einer solchen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Das verwendete Verfahren kann gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Tankeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Tankeinrichtung eine Ventileinrichtung mit wenigstens einem Schaltventil aufweist,
Figur 2 ein Diagramm, in welchem ein Erregerstrom des Schaltventils über der Zeit aufgetragen ist, und Figur 3 ein Ablaufdiagramm, in welchem ein Verfahren zum Betreiben der Tankeinrichtung dargestellt ist.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Tankeinrichtung 1 eines Kraftfahrzeugs. Diese weist einen Tank 2 sowie eine Tankentlüftungseinrichtung 3 auf. Der Tankentlüftungseinrichtung 3 ist insbesondere eine Ventileinrichtung 4 und eine Filtereinrichtung 5 zugeordnet. Die Ventileinrichtung 4 besteht aus einem Schaltventil 6 mit einem Querschnittsverstellglied 7 und einem mit diesem verbundenen Aktuator 8, also beispielsweise einem Magnetanker mit einer zugeordneten Spule. In letzterem Fall liegt das Schaltventil 6 als Magnetventil vor. Die Ventileinrichtung 4 weist zudem zwei entgegengerichtete Druckbegrenzungsventile 9 und 10 auf. Diese sind zueinander und zusätzlich zu dem Schaltventil 6 parallel geschaltet. Die Filtereinrichtung 5 liegt in einer Entlüftungsverbindung 11 , dargestellt beispielsweise durch eine Entlüftungsverbindungslei- tung, vor, welche auf ihrer einen Seite an den Tank 2 und auf ihrer anderen Seite an die Filtereinrichtung 5 angeschlossen ist. Auf der dem Tank 2 zugewandten Seite der Entlüftungsverbindung 11 kann zudem eine Auslaufsicherung 12 in Form eines Roll-Over- Ventils (ROV) vorgesehen sein. Die Auslaufsicherung 12 ist dabei zwischen einem Tankinnenraum 13 und der Entlüftungsverbindung 11 vorgesehen. An die Filtereinrichtung 5 ist neben der Entlüftungsverbindung 11 eine Spülluftverbindung 14 mit einer Fördereinrichtung 15 sowie eine Verbindung 16 zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angeschlossen. In der Verbindung 16 liegt ein Schaltventil 17 vor.
Insbesondere bei geringen Umgebungstemperaturen kann der Druck in dem Tankinnenraum 13 stark absinken. Sinkt der Tankinnendruck unter einen Schwellentankin- nendruck, so öffnet bei geschlossenem Schaltventil 6 das Druckbegrenzungsventil 9. Entsprechend kann Luft aus der Umgebung der Tankeinrichtung durch die Spülluftverbindung 14 in die Filtereinrichtung und von dort durch die Entlüftungsverbindung 1 1 in den Tank 2 beziehungsweise den Tankinnenraum 13 gelangen. Zusammen mit der Luft kann Feuchtigkeit in die Ventileinrichtung 4 und insbesondere das Druckbegrenzungsventil 9 gelangen, welche sich insbesondere als Kondensat in diesem absetzt. Gefriert nachfolgend die (kondensierte) Feuchtigkeit, so kann es zu einem Blockieren des Druckbegrenzungsventils 9, aber auch des Druckbegrenzungsventils 10 oder des Schaltventils 6 kommen. Letzteres ist zum Öffnen mit einem Erregerstrom beaufschlagbar. Das Schaltventil 6 öffnet jedoch nur, wenn der Erregerstrom über eine bestimmte Zeitspanne hinweg eine Erregerstromschwelle übersteigt. In einer ersten Betriebsart ist es nun vorgesehen, dass das Schaltventil 6 zum Aufheizen zumindest zeitweise auch dann mit Erregerstrom beaufschlagt wird, der größer ist als die Erregerstromschwelle, wenn ein Entlüften des Tanks von einem hier nicht dargestellten Steuergerät der Tankeinrichtung 1 nicht vorgegeben wird. Das bedeutet also, dass in der ersten Betriebsart ein Freigeben der Entlüftungsverbindung 1 1 auch dann in Kauf genommen wird, wenn kein Entlüften des Tanks 2 erfolgen soll. Besonders bevorzugt wird die erste Betriebsart daher nur dann durchgeführt, wenn eine Umgebungstemperatur kleiner ist als eine Umgebungsschwellentemperatur, eine Tanktemperatur des Tanks kleiner ist als eine Fluidschwellentemperatur und/oder ein Tankinnendruck kleiner ist als ein Schwellentankinnendruck. In diesen Fällen tritt üblicherweise auch bei geöffnetem Schaltventil 6 keine Durchströmung der Entlüftungsverbindung 1 1 von dem Tank 2 in Richtung der Filtereinrichtung 5 auf. Vielmehr ist der Tankinnendruck in dem Tank 2 bei Zutreffen der genannten Bedingungen üblicherweise derart gering, dass die Durchströmung in umgekehrte Richtung erfolgt, sodass also Luft in den Tank 2 einströmt. Entsprechend kann auch bei geöffnetem Schaltventil 6 kein gasförmiges Fluid aus dem Tank 2 in Richtung der Filtereinrichtung 5 strömen.
Es kann jedoch vorgesehen sein, das Schaltventil 6 derart mit dem Erregerstrom zu beaufschlagen, dass es in der ersten Betriebsart trotz Übersteigen der Erregerstromschwelle durch den Erregerstrom geschlossen bleibt. Zu diesem Zweck wird die Zeitspanne, über welche das Beaufschlagen des Schaltventils mit dem Erregerstrom erfolgt, derart gewählt wird, dass das Schaltventil 6 geschlossen bleibt. Dies ist üblicherweise der Fall, wenn der Erregerstrom nur über eine kurze Zeitspanne an dem Schaltventil 6 angelegt wird und auf diese Zeitspanne eine ausreichend lange Zeitspanne ohne Beaufschlagung des Schaltventils 6 mit dem Erregerstrom folgt. Durch das Beaufschlagen des Schaltventils 6 mit dem Erregerstrom heizt es sich auf. Vorzugsweise liegt zwischen dem Schaltventil 6 und den Druckbegrenzungsventilen 9 und 10 jeweils eine Wärmeübertragungsverbindung beziehungsweise Wärmeleitverbindung vor. Beispielsweise liegen das Schaltventil 6 und die Druckbegrenzungsventile 9 und 10 in einem gemeinsamen Ventilgehäuse (nicht dargestellt) vor. Die von dem Schaltventil 6 erzeugte Wärme verhindert über die Wärmeübertragungsverbindungen ein Festsetzen der Druckbegrenzungsventile 9 und 10 durch Vereisen. Entsprechend wird ein zuverlässiges Betreiben der Tankeinrichtung 1 auch bei niedrigen Temperaturen sichergestellt.
Die Figur 2 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Erregerstrom in Form einer Stromstärke I des Schaltventils 6 über der Zeit t aufgetragen ist. Die Erregerstromschwelle ls ist ebenfalls angedeutet. Es wird nun deutlich, dass zwischen t0 ^ t < der Erregerstrom I kleiner als die Erregerstromschwelle ls und dabei einen konstanten Verlauf beziehungsweise einen konstanten Wert aufweist. Zum Zeitpunkt t = \^ gibt das Steuergerät der Tankeinrichtung 1 ein Entlüften des Tanks 2 vor. Entsprechend wird das Schaltventil 6 mit einem Erregerstrom I beaufschlagt, welcher zumindest zeitweise deutlich größer ist als die Erregerstromschwelle ls. Dies ist bis zum Zeitpunkt t < t2 der Fall. Für t, < t < t2 ist demnach das Schaltventil 6 geöffnet.
Nachfolgend wird das Schaltventil 6 ebenfalls mit Erregerstrom I beaufschlagt, der die Erregerstromschwelle ls übersteigt. Dies ist ab dem Zeitpunkt t = t2 der Fali. Die Zeitspanne, während welcher jeweils das Beaufschlagen erfolgt, ist jedoch derart kurz gewählt, dass das Schaltventil 6 geschlossen bleibt. Das zwischen t0 ί t < durchgeführte Beaufschlagen des Schaltventils 6 mit dem Erregerstrom I wird in der zweiten Betriebsart durchgeführt, das für t s t2 in der ersten Betriebsart. Alternativ kann in der ersten Betriebsart auch ein konstanter Wert des Erregerstroms I über der Zeit gewählt werden, sodass auch wenn das Entlüften des Tanks 2 von dem Steuergerät nicht vorgegeben wird, ein Öffnen des Schaltventils 6 in Kauf genommen wird, um das Aufheizen des Schaltventils 6 und zusätzlich der Druckbegrenzungsventile 9 und 10 vornehmen zu können.
Die Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Tankeinrichtung 1. Die Durchführung des Verfahrens beginnt an einem Startpunkt 18. In einer auf diesen folgenden Verzweigung 19 wird geprüft, ob eine Umgebungstemperatur kleiner ist als eine Vereisungstemperatur, bei welcher in den Druckbegrenzungsventilen 9 und 10 und dem Schaltventil 6 vorliegende Feuchtigkeit gefrieren könnte. Ist dies nicht der Fall, so wird zu einem Endpunkt 20 des Verfahrens verzweigt. Ist dagegen die Temperatur kleiner oder gleich der Vereisungstemperatur, so wird das Verfahren an einer Verzweigung 21 fortgeführt. In dieser wird geprüft, ob eine erste oder eine zweite Betriebsart durchgeführt werden soll. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise geprüft, ob die Umgebungstemperatur kleiner ist als die Umgebungsschwellentemperatur, die Tanktemperatur des Tanks kleiner ist als die Fluidschwellentemperatur und/oder ob der Tankinnendruck kleiner ist als der Schwellentankinnendruck. Trifft zumindest eine der genannten Bedingungen zu, so wird die erste Betriebsart durchgeführt, ansonsten die zweite.
Zur Durchführung der ersten Betriebsart wird zu einer Aktion 22 verzweigt, in welcher das Schaltventil 6 zum Aufheizen mit Erregerstrom I beaufschlagt wird, der größer ist als die Erregerstromschwelle ls. Der Erregerstrom I kann dabei in Abhängigkeit von einer Sollheizleistung gewählt werden, welche wiederum insbesondere von der Umgebungstemperatur und/oder einer Kapazität des Tanks 2 abhängt. Nach dem Beaufschlagen des Schaltventils 6 mit dem Erregerstrom I in der ersten Betriebsart, beispielsweise über einen bestimmten Zeitraum, wird in einer Verzweigung 23 geprüft, ob die Umgebungstemperatur größer ist als die Vereisungstemperatur und/oder ob zumindest eine Temperatur der Ventileinrichtung 4 größer ist als diese. Ist dies nicht der Fall, so wird zurück zu der Aktion 22 verzweigt. Ansonsten wird das Verfahren an dem Endpunkt 20 beendet.
Soll dagegen die zweite Betriebsart durchgeführt werden, so wird aus der Verzweigung 21 eine Aktion 24 angesprochen. Während dieser wird das Schaltventil 6 mit Erregerstrom I beaufschlagt, der kleiner ist als die Erregerstromschwelle ls. Anschließend wird in einer Verzweigung 25 analog zu der Verzweigung 23 überprüft, ob die Umgebungstemperatur und/oder die Temperatur der Ventileinrichtung 4 größer ist als die Gefriertemperatur. Ist dies nicht der Fall, so wird die Aktion 24 erneut durchgeführt. Andernfalls wird das Verfahren an dem Endpunkt 20 beendet.
BEZUGSZEICHENLISTE
Tankeinrichtung
Tank
Tankentlüftungseinrichtung
Ventileinrichtung
Filtereinrichtung
Schaltventil
Querschnittsverstellglied
Aktuator
Druckbegrenzungsventil
Druckbegrenzungsventil
Entlüftungsverbindung
Auslaufsicherung
Tankinnenraum
Spülluftverbindung
Fördereinrichtung
Verbindung
Schaltventil
Startpunkt
Verzweigung
Endpunkt
Verzweigung
Aktion
Verzweigung
Aktion
Verzweigung

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Verfahren zum Betreiben einer Tankeinrichtung (1 ) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Tankeinrichtung (1) einen Tank (2) sowie eine Tankentlüftungseinrichtung (3) mit wenigstens einem mit einem Erregerstrom beaufschlagbaren Schaltventil (6) aufweist und das Schaltventil (6) nur öffnet, wenn der Erregerstrom eine Erregerstromschwelle über eine bestimmte Zeitspanne hinweg übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (6) zum Aufheizen in einer ersten Betriebsart zumindest zeitweise auch dann mit Erregerstrom beaufschlagt wird, der größer ist als die Erregerstromschwelle, wenn ein Entlüften des Tanks (2) von einem Steuergerät der Tankeinrichtung (1 ) nicht vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebsart durchgeführt wird, wenn eine Umgebungstemperatur kleiner ist als eine Umgebungsschwellentemperatur und/oder eine Tanktemperatur des Tanks (2), insbesondere eine Fluidtemperatur von in dem Tank (2) befindlichen Fluid, kleiner ist als eine Fluidschwellentemperatur und/oder ein Tankinnendruck kleiner ist als ein Schwellentankinnendruck.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagen des Schaltventils (6) mit dem Erregerstrom in der ersten Betriebsart über eine Zeitspanne durchgeführt wird, die derart gewählt ist, dass das Schaltventil (6) geschlossen bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil zum Aufheizen in einer zweiten Betriebsart zumindest zeitweise mit Erregerstrom beaufschlagt wird, der kleiner ist als die Erregerstromschwelle.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Betriebsart durchgeführt wird, wenn die Umgebungstemperatur größer ist als die Umgebungsschwellentemperatur und/oder die Tanktemperatur des Tanks (2), insbesondere die Fluidtemperatur des in dem Tank (2) befindlichen Fluids, größer ist als die Fluidschwellentemperatur und/oder der Tankinnendruck größer ist als der Schwellentankinnendruck.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Aufheizen des Schaltventils (6) wenigstens ein mit dem Schaltventil (6) in Wärmeübertragungsverbindung stehendes und zu diesem parallel geschaltetes Druckbegrenzungsventil (9, 10) erwärmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagen des Schaltventils (6) mit Erregerstrom periodisch oder kontinuierlich durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das periodische Beaufschlagen mittels Pulsweitenmodulation durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerstrom in Abhängigkeit von einer Sollheizleistung gewählt wird.
10. Tankeinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, die einen Tank (2) sowie eine Tankentlüftungseinrichtung (3) mit wenigstens einem mit einem Erregerstrom beaufschlagbaren Schaltventil (6) aufweist und das Schaltventil (6) nur öffnet, wenn der Erregerstrom über eine bestimmte Zeitspanne hinweg eine Erregerstromschwelle übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät der Tankeinrichtung (1) dazu ausgebildet ist, das Schaltventil (6) zum Aufheizen in einer ersten Betriebsart zumindest zeitweise auch dann mit Erregerstrom zu beaufschlagen, der größer ist als die Erregerstromschwelle, wenn ein Entlüften des Tanks (2) von dem Steuergerät nicht vorgegeben ist.
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