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Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum Zwischenspeichern von aus einem
Kraftstofftank eines Fahrzeugs über eine Entlüftungsleitung
entweichenden Kraftstoffdämpfen mit zumindest zwei funktional voneinander
getrennten Kraftstoffdampf-Speichern, insbesondere Aktivkohlefiltern,
die mittels eines in einer Spülluftleitung geführten
Spülluftstroms entladbar sind und von denen zumindest einem
zur Beschleunigung des Entladens eine Heizvorrichtung zugeordnet
ist. Zum Stand der Technik wird neben den bei heutigen Serien-Kraftfahrzeugen
eingesetzten Tankentlüftungsanlagen auf die
DE 36 09 976 C2 sowie auf
die
EP 0 431 101 B1 verwiesen.
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Die
Tankentlüftungs-Problematik an von Brennkraftmaschinen
angetriebenen Kraftfahrzeugen ist dem Fachmann bekannt. Bekanntlich
werden die in einem mehr oder weniger befüllten Kraftstofftank
verdunstenden Kraftstoffbestandteile zur Vermeidung von Überdruck
im Tank aus diesem abgeführt und gelangen in einen Zwischenspeicher
bzw. Kraftstoffdampf-Speicher in Form eines sog. Aktivkohlefilters,
wodurch dieser beladen wird. Aus diesem Speicher heraus werden diese
verdunsteten Kraftstoffbestandteile bei Vorliegen geeigneter Randbedingungen
der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt, was als
Spülen oder Entladen des Speichers/Aktivkohlefilters bezeichnet
wird. Auf diese Weise wird auch bei einem abgestellten Fahrzeug jegliche
Belastung der Umwelt mit verdunsteden Kraftstoffbestandteilen vermieden.
Ferner können auch beim Befüllen des Kraftstofftanks
mit frischem Kraftstoff die noch im Tank befindlichen Gase über den
Kraftstoffdampf-Speicher/Aktivkohlefilter abgeführt und
dabei die darin enthaltenen gasförmigen Kraftstoffbestandteile
im Speicher/Aktivkohlefilter zwischengespeichert werden.
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An
Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, die alleinig von
einer Brennkraftmaschine angetrieben werden, kann der Aktivkohlefilter relativ
einfach geeignet dimensioniert bzw. ausgelegt werden, derart, dass
praktisch unter keinen Umständen eine größere
Menge von Kraftstoffdämpfen anfällt bzw. aus dem
Tank abgeführt werden muss, als der Aktivkohlefilter zu
speichern in der Lage ist. Dies ist insbesondere auch deshalb möglich,
weil der Aktivkohlefilter im Anschluss an eine Beladung desselben
immer wieder ausreichend entladen und somit für eine künftige
Neu-Beladung vorbereitet werden kann, indem ein Spülluftstrom
durch diesen hindurch der Brennkraftmaschine zugeführt
wird, in welcher dann die hiermit aus dem Aktivkohlefilter abgeführten Kraftstoffbestandteile
verbrannt werden können.
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Problematischer
ist jedoch die Auslegung eines Tankentlüftungssystems bzw.
einer hierin enthaltenen Anlage zum Zwischenspeichern von aus dem Tank
abgeführten bzw. entweichenden Kraftstoffdämpfen
an einem sog. Hybridfahrzeug, welches alternativ zu einer Brennkraftmaschine
auch von einem Elektromotor oder dgl. angetrieben werden kann, welcher
die hierfür benötigte Energie aus einem Akkumulator
oder anderweitig bezieht, derart, dass die Brennkraftmaschine dann
still gesetzt ist. Mit still gesetzter Brennkraftmaschine kann der
Aktivkohlefilter bzw. der Kraftstoffdampf-Speicher offensichtlich
nicht gespült werden, so dass durchaus Betriebszustände auftreten
können, in denen zwar eine Speicherung von Kraftstoffdämpfen
im Aktivkohlefilter erforderlich wäre, in denen dieser
jedoch keine weiteren Kraftstoffbestandteile mehr aufnehmen kann,
da dieser zuvor nicht ausreichend entladen werden konnte. Dabei
sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Problematik
keineswegs auf Hybridfahrzeuge begrenzt ist; vielmehr kann auch
an nur von einer Brennkraftmaschine oder dergleichen angetriebenen Kraftfahrzeugen
der Fall eintreten, dass aufgrund einer zu geringen Menge von Spülluft
keine ausreichende Entladung des Aktivkohlefilters (oder dgl.) möglich
ist.
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Als
Abhilfe dieses Problems wurde bereits vorgeschlagen, den Aktivkohlefilter
bzw. Kraftstoffdampf-Speicher im Verlauf des Entladens bzw. Spülens
zu beheizen, so dass bei gleicher Spülluftmenge eine größere
Menge von Kraftstoffbestandteilen vom Aktivkohlefilter an den Spülluftstrom
abgegeben wird, als dies ohne Beheizung des Aktivkohlefilters der
Fall ist. Die eingangs erstgenannte
DE 36 09 976 C2 beschreibt eine entsprechende
Einrichtung zur Speicherung bzw. Rückgewinnung von Kraftstoffdämpfen an
Verbrennungskraftmaschinen, während in der eingangs zweitgenannten
EP 0 431 101 B1 eine Tank-Entlüftungsvorrichtung
mit zwei seriell angeordneten Kraftstoffdampf-Filtern beschrieben
ist, die mittels einer einen Kraftstoffübertritt infolge
Diffusion hindernden Verbindung miteinander verbunden sind. Ein
erstes volumen-kleineres Filter ist nahe des Tanks angeordnet und
im Hinblick auf eine verbesserte Entladung/Spülung beheizbar,
während ein zweites stromab des ersten Filters vorgesehenes
Filter ein größeres Volumen besitzt. Mit dieser
bekannten Tank-Entlüftungsvorrichtung kann ein sog. „On-Board-Refueling-Test"
erfolgreich absolviert werden.
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Es
hat sich jedoch gezeigt, dass insbesondere in Fällen, in
denen nur relativ geringe Mengen von Spülluft zur Verfügung
stehen und somit das Entladen des Kraftstoffdampf-Speichers unter
Beheizung des Kraftstoffdampf-Speichers/Aktivkohlefilters erfolgt,
im Anschluss an eine solche Entladung bzw. Spülung die
neuerlich dem Kraftstoffdampf-Speicher zugeführten Kraftstoffdämpfe
nur sehr eingeschränkt gespeichert werden können.
Ursächlich hierfür dürfte mit größter
Wahrscheinlichkeit die noch im Kraftstoffdampf-Speicher befindliche
Restwärme sein, die ein Zurückhalten von gasförmigen
Kraftstoffbestandteilen behindert bzw. erschwert.
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Eine
Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik
aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ist für eine Anlage nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise
der eine oder ein oder der andere(r) Kraftstoffdampf-Speicher mit
der Entlüftungsleitung des Kraftstofftanks verbindbar ist. Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß sind – wie
bspw. aus der genannten
EP
0 431 101 B1 grundsätzlich bereits bekannt ist – zumindest
zwei Kraftstoffdampf-Speicher bzw. Aktivkohlefilter (oder dgl.)
vorgesehen, die funktional voneinander getrennt sind, d. h. die
innerhalb einer gewissen Betriebsphase des Gesamtsystems unterschiedliche
Funktionen übernehmen können, dabei jedoch nicht
zwangsweise unterschiedliche Funktionen übernehmen müssen.
Vorgeschlagen ist nun, dass jeder dieser zwei oder mehreren Kraftstoffdampf-Speicher
individuell mit der Entlüftungsleitung (des Kraftstofftanks)
verbunden werden kann. Sind also bspw. (bzw. vorzugsweise) zwei
individuell mit der Entlüftungsleitung verbindbare Aktivkohlefilter vorgesehen,
so kann dann, wenn der erste dieser Filter/Speicher unter Einwirkung
der besagten Heizvorrichtung gespült und entladen wurde
und im Anschluss hieran noch Restwärme beinhaltet, d. h.
noch relativ heiß ist, der zweite kalte Aktivkohlefilter
mit der Entlüftungsleitung verbunden werden, in welchem dann
aufgrund von dessen geringerer Temperatur die aus dem Kraftstofftank
abgeführten Kraftstoffdämpfe bestmöglich
absorbiert bzw. zwischengespeichert werden können. Selbstverständlich
ist dieses Prinzip auch auf mehrere, d. h. mehr als zwei nebeneinander vorgesehene
und dabei individuell mit der Entlüftungsleitung verbindbare
Kraftstoffdampf-Speicher übertragbar.
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Dabei
ist es besonders vorteilhaft, wenn von den mehreren funktional voneinander
getrennten Kraftstoffdampf-Speichern auch jeder individuell, d. h.
der eine oder ein oder der andere(r) Kraftstoffdampf-Speicher wahlweise
gespült werden kann bzw. mit einer Spülluftleitung
verbindbar ist. Vorzugs weise von einer elektronischen Steuereinheit
gesteuert können dann die einzelnen Kraftstoffdampf-Speicher
insbesondere durch geeignete Schaltung von Ventilen, die in der
Entlüftungsleitung bzw. Spülluftleitung, welche
insbesondere auch einen vom Kraftstoffdampf-Speicher zur Brennkraftmaschine
oder dgl. führenden Leitungsabschnitt umfasst, geeignet angeordnet
sind, individuell entweder mit Kraftstoffdämpfen aus dem
Tank beladen werden oder gespült, d. h. entladen werden.
Wie eingangs erläutert erfolgt letzteres, indem einer bzw.
der im Kraftfahrzeug vorgesehenen Brennkraftmaschine der Spülluftstrom
aus dem Kraftstoffdampf-Speicher zur Verbrennung zugeführt
wird. Somit kann also im zeitlichen Anschluss an eine Betriebsphase
der Brennkraftmaschine, während derer einer der Kraftstoffdampf-Speicher
unter Betrieb und Einwirkung der Heizvorrichtung entladen wurde,
bei dann still gesetzter Brennkraftmaschine der oder ein andere(r) Kraftstoffdampfspeicher
mit der Entlüftungsleitung des Kraftstofftanks verbunden
werden oder verbunden sein, wobei der letztgenannte Kraftstoffdampf-Speicher
kälter als der in diesem Satz erstgenannte Kraftstoffdampf-Speicher
ist und somit gegenüber diesem erstgenannten erheblich
besser bzw. effektiver Kraftstoffdämpfe zwischenspeichern kann.
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Insbesondere
kann eine solche erfindungsgemäße Anlage zum Zwischenspeichern
von Kraftstoffdämpfen in einem sog. Hybridfahrzeug vorgesehen
sein, welches wahlweise von einer aus dem Kraftstofftank versorgten
Brennkraftmaschine oder von einem Elektromotor antreibbar ist. Nach
Abstellen der Brennkraftmaschine mit vorhergehendem Entladen eines
der Aktivkohlefilter unter Einwirkung der Heizvorrichtung kann mit
Aktiveren des elektrischen Antriebs der zweite bzw. andere Aktivkohlefilter,
der resultierend aus einem früheren Entladevorgang noch
im wesentlichen unbeladen und dabei kälter als der erste
bzw. erstgenannte Aktivkohlefilter ist, mit der Tank-Entlüftungsleitung
verbunden werden.
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung kann zumindest für einen
der Kraftstoffdampf-Speicher die in diesem gespeicherte Menge von
Kraftstoffbestandteilen ermittelt werden und von einer elektronischen
Steuereinheit, welche die Kraftstoffdampf-Speicher mit der Entlüftungsleitung
oder mit der Spülluftleitung verbindet, im Hinblick auf
diese Verbindungs-Schaltung geeignet berücksichtigt werden.
Was die Ermittlung der Beladung eines Aktivkohlefilters (oder dgl.),
d. h. der darin gespeicherten Menge von Kraftstoffbestandteilen
betrifft, so wird hierzu lediglich beispielshalber auf die
DE 41 20 279 C2 oder
auf die nicht vorveröffentlichte
deutsche Patentanmeldung 10 2008 003 893.8 der
Anmelderin der vorliegenden Erfindung verwiesen. Ist nun in einer
erfindungsgemäßen Anlage der Beladungszustand
eines oder aller Kraftstoffdampf-Speicher(s) bekannt, so kann unter
Berücksichtigung des jeweiligen Beladungszustands die jeweilige
Verbindung eines der Kraftstoffdampf-Speicher entweder mit der Entlüftungsleitung
oder der Spülluftleitung optimal geschaltet werden. Insbesondere
kann sofort dann, wenn ein gespültes Aktivkohlefilter als
entladen erkannt wird und weiterhin Spülluft zur Verfügung
steht, das andere oder zweite Aktivkohlefilter gespült,
d. h. mit der Spülluftleitung verbunden werden. Hergestellt bzw.
angesteuert werden diese Verbindungen dabei vorzugsweise von einer
elektronischen Steuereinheit durch Schaltung geeignet angeordneter
Ventile unter Berücksichtigung weiterer Randbedingungen,
so insbesondere der Tatsache, ob überhaupt ein Spülluftstrom
zur Verfügung steht, welcher der Brennkraftmaschine zur
Verbrennung zugeführt werden kann.
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Grundsätzlich
ist es möglich, die mehreren funktional voneinander getrennten
Kraftstoffdampf-Speicher gleichartig zu gestalten, so dass ohne
Berücksichtigung von deren Gestaltung quasi beliebig zwischen
diesen Speichern umgeschaltet werden kann. Wenn also jedem der wahlweise
an die Entlüftungsleitung anschließbaren und vorzugsweise im
wesentlichen volumengleichen Kraftstoffdampf-Speicher eine Heizvorrichtung
zur Beschleunigung des Entladens zugeordnet ist, so ist es grundsätzlich
egal, welcher der Speicher beispielsweise in einem vorgegebenen
Testzyklus zuerst beladen und daraufhin entladen wird, wonach der
andere noch unbeladene Speicher beladen, d. h. an die Tank-Entlüftungsleitung
angeschlossen werden kann. Alternativ können (mit verringertem
Bauaufwand) jedoch auch nur zwei Kraftstoffdampf-Speicher mit unterschiedlichen
Speichervolumina vorgesehen sein, wobei nur dem Kraftstoffdampf-Speicher
mit dem größeren Speichervolumen eine Heizvorrichtung
zur Beschleunigung des Entladens zugeordnet ist. Beispielsweise bzw.
vorzugsweise an einem Hybridfahrzeug mit Antrieb wahlweise durch
eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor ist mit einer derartigen
Gestaltung in den meisten möglichen Betriebszuständen der
größere der beiden Speicher/Aktivkohlefilter an die
Entlüftungsleitung angeschlossen und es wird im wesentlichen
nur – wie weiter oben bereits geschildert wurde – nach
Abstellen der Brennkraftmaschine mit vorhergehendem Entladen des
größeren Aktivkohlefilters unter Einwirkung der
Heizvorrichtung und Aktiveren des elektrischen Antriebs des Hybrid-Fahrzeugs
der zweite kleinere Aktivkohlefilter, der resultierend aus einem
früheren Entladevorgang noch im wesentlichen unbeladen
und dabei kälter als der erste Aktivkohlefilter ist, mit
der Tank-Entlüftungsleitung verbunden.
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Es
kann bspw. analog der eingangs bereits genannten
DE 36 09 976 C2 die Heizvorrichtung
zur Beschleunigung eines Entladevorgangs des Aktivkohlefilters/Kraftstoffdampf-Speichers
im wesentlichen innerhalb des Gehäuses des Filters/Speichers vorgesehen
sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Heizvorrichtung
in einem zu den Kraftstoffdampf-Speichern führenden Abschnitt
der Spülluftleitung vorzusehen ist, welche sich stromab
dieser Heizvorrichtung zu den einzelnen Kraftstoffdampf-Speichern
verzweigt, so dass nur eine Heizvorrichtung für die mehreren
Kraftstoffdampf-Speicher benötigt wird.
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Die
beigefügte Prinzipskizze veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Dabei ist mit der Bezugsziffer 1 ein
erster Kraftstoffdampf-Speicher und mit der Bezugsziffer 2 ist
ein zweiter Kraftstoffdampf-Speicher bezeichnet, die hier beide
in einem gemeinsamen Gehäuse, jedoch funktional sowie durch
eine Trennwand vollständig voneinander getrennt angeordnet
und einem nicht gezeigten Kraftstofftank eines von einer ebenfalls
nicht gezeigten Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs
zugeordnet sind. Dabei ist der zweite Kraftstoffdampf-Speicher 2 mittels
einer elektrischen Heizvorrichtung 2.2 beheizbar.
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Über
eine Umgebungsluft-Leitung 1.1 steht der erste Kraftstoffdampf-Speicher 1 bzw.
der Innenraum des diesen aufnehmenden Gehäuse-Abschnitts
mit der Umgebung in Verbindung und über eine Umgebungsluft-Leitung 2.1 steht
der zweite Kraftstoffdampf-Speicher 2 bzw. der Innenraum
des diesen aufnehmenden Gehäuse-Abschnitts mit der Umgebung
in Verbindung.
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Vorhanden
ist ferner eine vom nicht dargestellten Kraftstofftank abzweigende
Tank-Entlüftungsleitung 3, die sich in einer Weiche 5.2 in
einen ersten im ersten Kraftstoffdampf-Speicher 1 bzw.
im Innenraum des diesen aufnehmenden Gehäuse-Abschnitts
mündenden Leitungszweig sowie in einen zweiten im zweiten
Kraftstoffdampf-Speicher 2 bzw. im Innenraum des diesen
aufnehmenden Gehäuse-Abschnitts mündenden Leitungszweig
verzweigt. In dieser Weiche 5.2 ist eine Umschaltklappe
vorgesehen, die in der figürlich dargestellten Position
den ersten Kraftstoffdampf-Speicher 1 mit der Tank-Entlüftungsleitung 3 verbindet,
während in der anderen Position dieser Umschaltklappe der
zweite Kraftstoffdampf-Speicher 2 mit der Tank-Entlüftungsleitung 3 verbunden
ist. Grundsätzlich möglich ist auch eine Zwischenposition
dieser Umschaltklappe, in welcher beide Kraftstoffdampf-Speicher
mit der Tank-Entlüftungsleitung 3 verbunden sind.
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Vorgesehen
ist weiterhin eine sog. Spülluftleitung 4, über
die der erste Kraftstoffdampf-Speicher 1 und/oder der zweite
Kraftstoffdampf-Speicher 2 bzw. der Innenraum des den jeweiligen
Kraftstoffdampf-Speicher 1, 2 aufnehmenden Gehäuse-Abschnitts
mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbunden werden kann,
durch welchen der Brennkraftmaschine zumindest Verbrennungsluft oder
ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Verbrennung zugeführt wird.
Auch diese Spülluftleitung 4 verzweigt sich in
zwei zu den einzelnen Kraftstoffdampf-Speichern 1, 2 führende
Leitungszweige, in jedem dieser ein Ventil a bzw. b vorgesehen ist.
Ist wie figürlich dargestellt das Ventil a geschlossen
und das Ventil b geöffnet, so kann insbesondere dann, wenn
sich wie figürlich dargestellt gleichzeitig die Klappe
in der Weiche 5.2 in der Position B befindet, der zweite
Kraftstoffdampf-Speicher 2 gespült werden, indem über die
Umgebungsluft-Leitung 2.1 Frischluft angesaugt und durch
den zweiten Kraftstoffdampf-Speicher 2 hindurch über
die Spülluftleitung 4 der Brennkraftmaschine zusammen
mit den aus dem Kraftstoffdampf-Speicher 2 abgeführten
Kraftstoffbestandteilen zur Verbrennung zugeführt wird.
Ist hingegen das Ventil b geschlossen und das Ventil a geöffnet,
so kann insbesondere dann, wenn sich gleichzeitig die Klappe in
der Weiche 5.2 in der Position A befindet, der erste Kraftstoffdampf-Speicher 1 gespült
werden, indem über die Umgebungsluft-Leitung 1.1 Frischluft angesaugt
und durch den ersten Kraftstoffdampf-Speicher 1 hindurch über
die Spülluftleitung 4 der Brennkraftmaschine zusammen
mit den aus dem Kraftstoffdampf-Speicher 1 abgeführten
Kraftstoffbestandteilen zur Verbrennung zugeführt wird.
Nochmals auf die Beladung des jeweiligen Kraftstoffdampf-Speichers 1, 2 zurückkommend,
bei welcher dieser mit der Tank-Entlüftungsleitung 3 verbunden ist,
so werden hierbei die durch den jeweiligen Kraftstoffdampf-Speicher 1 bzw. 2 von
Kraftstoff-Bestandteilen gereinigten Gase durch die jeweilige Umgebungsluft-Leitung 1.1 bzw. 2.1 in
die Umgebung abgeführt, wobei noch darauf hingewiesen sei,
dass durchaus eine Vielzahl von Abwandlungen von obigen Erläuterungen
möglich sind, ohne den Inhalt der Patentansprüche
zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3609976
C2 [0001, 0005, 0014]
- - EP 0431101 B1 [0001, 0005, 0009]
- - DE 4120279 C2 [0012]
- - DE 102008003893 [0012]