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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Veränderung eines Drucks in einem Kraftstoffbehälter und insbesondere zur Überprüfung eines Kraftstoffbehälters auf ein Leck. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung eines Füllstandes eines Kraftstoffbehälters.
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Aus Umweltschutzgründen ist es notwendig, dass ein Leck in einem Kraftstoffbehälter möglichst umgehend erfasst wird. Hierbei ist es bekannt, dass eine externe Luftpumpe, welche mittels eines Elektromotors betrieben wird, Luft in den Kraftstoffbehälter fördert, um dort einen Druckanstieg zu erreichen. Steigt der Druck nicht in erwartetem Maße an, ist ein Leck im Kraftstoffbehälter vorhanden. Dieses System hat sich grundsätzlich bewährt, es ist jedoch notwendig, eine externe Luftpumpe mit Antrieb zur Druckerhöhung im Kraftstoffbehälter vorzusehen. Weiterhin ist es insbesondere bei Kraftstoffbehältern von Fahrzeugen notwendig, eine Tankfüllstandsanzeige vorzusehen. Diese werden üblicherweise mittels Schwimmern im Kraftstoffbehälter realisiert. Eine alternative Lösung ist dabei aus der
DE 10 2009 027 738 A1 bekannt, bei der eine Überwachung eines Kraftstofffüllstandes mittels eines Tankkondensators vorschlägt, der zwei voneinander beabstandete und sich über die maximale Füllstandshöhe des Kraftstoffbehälters erstreckende Kondensatorelektroden aufweist. Somit werden im Stand der Technik zwei separate Systeme verwendet, um eine Leckage und eine Füllstandshöhe in einem Kraftstoffbehälter zu bestimmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Veränderung eines Drucks in einem Kraftstoffbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass keine separate Vorrichtung, wie z. B. eine mittels Elektromotor angetriebene Luftpumpe oder dergleichen, notwendig ist, um einen Druck im Kraftstoffbehälter zu ändern. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei sehr einfach aufgebaut und nutzt ferner teilweise schon im Kraftstoffbehälter vorhandene Vorrichtungen, welche insbesondere zur Leckageüberprüfung mit genutzt werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorrichtung einen Expansionsbehälter umfasst, welcher eingerichtet ist, durch eine Volumenänderung des Behältervolumens eine Druckänderung im Kraftstoffbehälter zu bewirken. Hierbei sei angemerkt, dass unter einem Expansionsbehälter ein Behälter verstanden wird, welcher sowohl sein Volumen vergrößern kann als auch verkleinern kann. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Verbindungsleitung, welche den Expansionsbehälter mit einer Kraftstoffpumpe verbindet. Die Kraftstoffpumpe ist am oder im Kraftstoffbehälter sowieso vorhanden und wird erfindungsgemäß zum Ändern des Volumens des Expansionsbehälters verwendet. Ferner umfasst die Vorrichtung einen ausfahrbaren und einfahrbaren Hydraulikzylinder, mittels welchem die Volumenänderung des Expansionsbehälters bewirkbar ist. Dies ermöglicht einen sehr robusten und wartungsfreien Betrieb. Somit kann mittels einer sowieso vorhandenen Kraftstoffpumpe ein Druck in einem Kraftstofftank verändert werden und für verschiedenste Funktionen verwendet werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bevorzugt ist der Expansionsbehälter derart ausgebildet, dass sich das Volumen des Expansionsbehälters durch den eingeführten Kraftstoff um ein vorbestimmtes Differenzvolumen vergrößert, wobei das Differenzvolumen größer ist als das Volumen des eingeführten Kraftstoffs. Mit anderen Worten umfasst die Vorrichtung einen hydraulischen Übersetzer, welcher mit einer geringen Kraftstoffmenge ein großes Verdrängungsvolumen aufweist.
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Weiter bevorzugt umfasst der Expansionsbehälter ein Gehäuse, welches ein Gehäusevolumen ändern kann und den Hydraulikzylinder umgibt. Das Gehäuse umfasst ein erstes und ein zweites Gehäuseteil, welche mittels eines flexiblen Elements, z.B. einer Membran oder einem Faltenbalg, oder einem O-Ring, abgedichtet sind.
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Vorzugsweise ist der Expansionsbehälter im Kraftstoffbehälter angeordnet. Hierdurch wird ein raumsparender Aufbau erreicht. Alternativ ist der Expansionsbehälter außerhalb des Kraftstoffbehälters angeordnet. Hierdurch kann ein großes Füllvolumen des Kraftstoffbehälters beibehalten werden.
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Die Vorrichtung umfasst ferner bevorzugt ein Absperrventil, welches in der Verbindungsleitung von der Kraftstoffpumpe zum Expansionsbehälter angeordnet ist. Alternativ umfasst die Erfindung eine Drosseleinrichtung, welche in der Verbindungsleitung zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Expansionsbehälter angeordnet ist. Das Absperrventil oder die Drosseleinrichtung ermöglichen dabei im Betrieb bei einer Kraftstoffförderung einen schnellen Druckaufbau im Kraftstoffsystem, da die Verbindung zum Expansionsbehälter mittels des Absperrventils abgesperrt werden kann oder durch die Drosseleinrichtung nur beschränkt im Druckaufbau ist.
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Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung ein Rückstellelement, welches den Expansionsbehälter wieder in eine Ausgangsposition zurückstellt. Das Rückstellelement ist besonders bevorzugt eine Feder, welche vorzugsweise im Expansionsbehälter angeordnet ist.
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Ferner umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine Kraftstoffpumpe.
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Weiter bevorzugt ist die Vorrichtung eingerichtet, ein Leck im Kraftstoffbehälter zu bestimmen. Die Vorrichtung umfasst hierzu bevorzugt einen Drucksensor zur Bestimmung eines Drucks im Kraftstoffbehälter und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist eingerichtet, einen ersten Druckwert mit einem zweiten Druckwert zu vergleichen, wobei der erste Druckwert bei einem Nichtbetreiben der Kraftstoffpumpe ermittelt ist und der zweite Druckwert nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, während welcher die Kraftstoffpumpe betrieben wurde, ermittelt ist. Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, einen Differenzwert zwischen dem zweiten und dem ersten Druckwert zu ermitteln und wenn der Differenzwert von einem vorbestimmten Schwellenwert abweicht, eine Leckage zu bestimmen.
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Weiter bevorzugt ist die Steuereinheit eingerichtet, einen ersten Druckwert mit einem zweiten Druckwert zu vergleichen und den zweiten Druckwert mit einem dritten Druckwert zu vergleichen. Hierbei ist ein Vergleich des ersten Druckwerts mit dem zweiten Druckwert für eine Grobleckerkennung verwendbar und ein Vergleich des zweiten Druckwerts mit dem dritten Druckwert für eine Feinleckerkennung verwendbar. Hierbei werden bevorzugt ebenfalls Differenzwerte zwischen den Druckwerten ermittelt. Beim zweiten Vergleich zur Feinleckerkennung kann insbesondere auch von einem absoluten Wert des Differenzwerts zwischen dem zweiten und dem dritten Druckwert auf eine tatsächliche Größe des Lecks geschlossen werden.
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Vorzugsweise ist der Expansionsbehälter eingerichtet, durch eine Volumenvergrößerung einen Druckanstieg im Kraftstoffbehälter zu bewirken, wenn kein Leck im Kraftstoffbehälter vorhanden ist. Die Steuereinheit berechnet dabei einen Differenzwert zwischen dem zweiten und dem ersten Druckwert, wobei bei einem Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts ein Leck erkannt wird. Falls nämlich ein Leck im Kraftstoffbehälter vorhanden ist, wird durch eine Volumenvergrößerung des Expansionsbehälters kein oder nur ein geringer Druckanstieg im Kraftstoffbehälter erfolgen, da die im Kraftstoffbehälter enthaltenen Gase und/oder Kraftstoff über das Leck austreten.
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Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Drucksensor zur Bestimmung von Druckwerten im Kraftstoffbehälter und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist eingerichtet, einen ersten Druckwert mit einem zweiten Druckwert zu vergleichen, wobei der erste Druckwert bei nicht betriebener Kraftstoffpumpe ermittelt ist und der zweite Druckwert nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, während welcher die Kraftstoffpumpe betrieben wurde, ermittelt ist. Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, einen Differenzwert zwischen dem zweiten Druckwert und dem ersten Druckwert zu ermitteln und den Differenzwert mit einem gespeicherten Referenzwert zu vergleichen. Jedem Referenzwert ist dabei ein Füllstand des Kraftstoffbehälters zugeordnet, so dass der Füllstand des Kraftstoffbehälters in Abhängigkeit des Differenzwerts bestimmbar ist. Dadurch kann mittels der Vorrichtung neben der Bestimmung eines Lecks im Kraftstoffbehälter auch ein Füllstand bestimmt werden.
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Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass zuerst eine Überprüfung auf eine Leckage durchgeführt wird und anschließend ein Füllstand bestimmt wird. In dieser Ausgestaltung können somit mit einer einzigen Vorrichtung zwei Funktionen im Kraftstoffbehälterbereich ausgeführt werden. Hierdurch lassen sich große Kosteneinsparungen, insbesondere bei Fahrzeugen, realisieren.
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Das Gehäuse weist bevorzugt eine Verbindungsleitung zur Atmosphäre auf. Dadurch kann ein sicherer Betrieb des Expansionsbehälters erreicht werden und in Abhängigkeit einer Größe des umgebenden Gehäuses eine große Volumenänderung im Kraftstoffbehälter erreicht werden.
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Ferner bevorzugt umfasst der Expansionsbehälter einen Anschlag, welcher eine Volumenänderung des Behältervolumens begrenzt. Besonders bevorzugt weist der Anschlag eine erste und eine zweite Stellung auf, wobei in der ersten Stellung ein minimales Volumen des Expansionsbehälters vorhanden ist und in einer zweiten Stellung ein maximales Volumen des Expansionsbehälters vorhanden ist.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Überprüfung eines Kraftstoffbehälters auf ein Leck. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Bestimmens eines ersten Druckwerts im Kraftstoffbehälter, das Betreiben einer Kraftstoffpumpe zur Änderung eines Volumens eines Expansionsbehälters im Kraftstoffbehälter, wodurch sich ein Druck im Kraftstoffbehälter ändert, wenn kein Leck im Kraftstoffbehälter vorhanden ist, und das Bestimmen eines zweiten Druckwerts im Kraftstoffbehälter nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums, in welchem die Kraftstoffpumpe betrieben wurde. Anschließend werden der erste und der zweite Druckwert verglichen, insbesondere mittels einer Bestimmung eines Differenzwerts, wobei in einem Fall, in dem der erste Druckwert gleich oder im Wesentlichen gleich wie der zweite Druckwert ist, der Differenzwert Null ist oder gegen Null tendiert, was auf ein Leck im Kraftstoffbehälter hindeutet. Wenn ein Differenzwert zwischen dem ersten und zweiten Druckwert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet oder unterschreitet, kann auf einen dichten Kraftstoffbehälter geschlossen werden. Hierbei kann je nachdem, ob der Expansionsbehälter ein Volumen bei Betrieb der Kraftstoffpumpe vergrößert oder verkleinert, ein Überdruck oder ein Unterdruck in dem Kraftstoffbehälter auftreten.
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Besonders bevorzugt wird dabei Kraftstoff mittels der Kraftstoffpumpe in den Expansionsbehälter gepumpt, um ein Volumen des Expansionsbehälters zu vergrößern. Falls kein Leck im Kraftstoffbehälter vorhanden ist, erhöht sich ein Druck im Kraftstoffbehälter, wobei die Druckerhöhung dann detektiert werden kann.
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Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren bei jedem Start oder bei jedem Stopp einer Brennkraftmaschine durchgeführt.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands eines Kraftstoffbehälters. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Bestimmens eines ersten Druckwerts im Kraftstoffbehälter, des Betreibens einer Kraftstoffpumpe zur Änderung eines Volumens eines mit dem Kraftstoffbehälter in Wirkverbindung stehenden Expansionsbehälters, wodurch sich ein Druck im Kraftstoffbehälter ändert, wenn kein Leck im Kraftstoffbehälter vorhanden ist und das Bestimmen eines zweiten Druckwerts im Kraftstoffbehälter nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, während welcher die Kraftstoffpumpe betrieben wurde. In einem nächsten Schritt kann dann ein Differenzwert zwischen dem zweiten und ersten Druckwert bestimmt werden und der Differenzwert mit einem gespeicherten Referenzwert verglichen werden. Dabei ist jedem Referenzwert ein gewisser Füllstand des Kraftstoffbehälters zugeordnet. Somit kann der Füllstand ermittelt werden und über eine Ausgabeeinrichtung ausgegeben werden. Dadurch kann auf einfache Weise ein Füllstand eines Kraftstoffbehälters durch Verwendung eines Expansionsbehälters bestimmt werden, sodass auf einen Schwimmer oder dergleichen zur Bestimmung des Füllstandes verzichtet werden kann.
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Das Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands im Kraftstoffbehälter wird besonders bevorzugt nach einem Ausführen des Verfahrens zur Überprüfung eines Kraftstoffbehälters auf ein Leck ausgeführt. Dies ist daher möglich, da zur Ausführung der beiden erfindungsgemäßen Verfahren jeweils die gleichen Einrichtungen verwendet werden können und die Steuereinheit unterschiedliche Überprüfungsroutinen ausführt.
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Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren werden besonders bevorzugt bei Kraftstoffbehältern von Fahrzeugen verwendet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Überprüfung eines Kraftstoffbehälters auf ein Leck und zur Bestimmung eines Füllstandes des Kraftstoffbehälters,
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2 eine schematische Darstellung eines Expansionsbehälters von 1,
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3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Überprüfung eines Kraftstoffbehälters auf ein Leck und zur Bestimmung eines Füllstandes des Kraftstoffbehälters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Überprüfung eines Kraftstoffbehälters auf ein Leck und zur Bestimmung eines Füllstandes des Kraftstoffbehälters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Überprüfung eines Kraftstoffbehälters auf ein Leck und zur Bestimmung eines Füllstandes des Kraftstoffbehälters gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Vorrichtung 1 zur Druckänderung und insbesondere zur Überprüfung eines Kraftstoffbehältnisses 7 auf ein Leck sowie zur Bestimmung eines Füllstandes des Kraftstoffbehältnisses 7 im Detail beschrieben.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 1 einen Expansionsbehälter 2, welcher im Kraftstoffbehälter 7 angeordnet ist. Im Kraftstoffbehälter 7 ist flüssiger Kraftstoff 70 sowie ein mit einem Gas gefüllter Bereich 71 vorgesehen. Der Expansionsbehälter 2 ist im Detail aus 2 ersichtlich.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst der Expansionsbehälter 2 einen ausfahrbaren und einfahrbaren Hydraulikzylinder 20, welcher im Expansionszylinder 2 angeordnet ist und gegenüber dem Expansionsbehälter 2 abgeschlossen ist. Der Expansionsbehälter 2 umfasst ein Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil 21 und einem zweiten Gehäuseteil 22, welche über ein flexibles Element 28 miteinander verbunden sind. Dadurch kann der Expansionsbehälter 2 eine Volumenänderung ausführen. Das flexible Element 28 ist beispielsweise ein Faltenbalg oder eine flexible Membran.
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Der Expansionsbehälter 2 umfasst ferner ein Rückstellelement 23, welches den Expansionsbehälter 2 in eine Ausgangsposition zurückstellt. Weiterhin ist eine Anschlaganordnung 24 vorgesehen, welche in diesem Ausführungsbeispiel im Inneren des Expansionsbehälters 2 angeordnet ist. Die Anschlaganordnung 24 umfasst einen C-förmigen Kolben, welcher an zwei Extrempositionen an einem eingezogenen Anschlag 25 und an einem ausgezogenen Anschlag 26 anliegt.
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Die Vorrichtung 1 umfasst neben dem Expansionsbehälter 2 ferner eine Verbindungsleitung 3, welche eine Verbindung zwischen dem Expansionsbehälter 2 und einer Kraftstoffleitung 8 herstellt. Die Kraftstoffleitung 8 ist eine Leitung, in welche eine Kraftstoffpumpe 6 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 7 zu einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine fördert.
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Das Bezugszeichen 72 bezeichnet einen Tankdeckel, über welchen der Kraftstoffbehälter 7 gefüllt werden kann.
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Vom Expansionsbehälter 2 geht ferner eine Entlüftungsleitung 12 ab, um eine Volumenänderung des Expansionsbehälters 2 zu ermöglichen.
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Der gasgefüllte Bereich 71 ist über eine Leitung 74 mit einem Aktivkohlefilter 5 verbunden. Am Aktivkohlefilter 5 ist ferner ein Drucksensor 4 zur Bestimmung eines Drucks im Kraftstoffbehälter 7 vorgesehen. Vom Aktivkohlefilter 5 geht eine weitere Leitung 75 zu einem Saugrohr, wobei in der Leitung 75 ein Tankentlüftungsventil 14 zum Freigeben und Verschließen der Leitung 75 vorgesehen ist. Eine dritte, vom Aktivkohlefilter 5 fortführende Leitung 76 ist mittels eines Umschaltventils 13 freigebbar und verschließbar.
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Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 eine Steuereinheit 10, welche mit dem Drucksensor 4 und der Kraftstoffpumpe 6 verbunden ist. Die Steuereinheit 10 ist ferner mit einer Ausgabeeinrichtung 11, beispielsweise einer Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug, verbunden. Die Steuereinheit 10 steuert auch das Tankentlüftungsventil 14 und das Umschaltventil 13 an.
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Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei wie folgt. Wenn überprüft werden soll, ob ein Leck vorliegt, werden zuerst alle Zugänge und Abgänge von und zum Kraftstoffbehälter 7 verschlossen. Es sei angemerkt, dass üblicherweise die in den Leitungen angeordneten Ventile und/oder der Tankdeckel 72 sich in der geschlossenen Position befinden, sodass hier nicht zwingend eine Ansteuerung der Ventile oder dergleichen notwendig ist. Ggf. kann die Stellung einzelner Ventile und/oder des Tankdeckels oder dergleichen mittels Sensoren erfasst und an die Steuereinheit 10 ausgegeben werden.
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Bevor die Steuereinheit 10 die Kraftstoffpumpe 6 betreibt, wird ein erster Druckwert im Kraftstoffbehälter 7 ermittelt. Anschließend wird die Kraftstoffpumpe 6 angesteuert, sodass diese Kraftstoff in die Kraftstoffleitung 8 fördert. Da das Rückschlagventil 9 geschlossen ist, wird der Kraftstoff über die Verbindungsleitung 3 zum Expansionsbehälter 2 gefördert. Wie aus 2 ersichtlich ist, mündet die Verbindungsleitung 3 dabei in den Hydraulikzylinder 20. Dadurch wird mehr und mehr Kraftstoff in den Hydraulikzylinder 20 gefördert, sodass sich der Hydraulikzylinder 20 in Richtung des Pfeils A bewegt (vgl. 2). Da der Hydraulikzylinder 20 an der Innenwand des zweiten Gehäuseteils 22 anliegt, wird das zweite Gehäuseteil 22 relativ zum ersten Gehäuseteil 21, welches fest an der Verbindungsleitung 3 fixiert ist, fortbewegt. Dadurch vergrößert sich ein Innenvolumen 29 des Expansionsbehälters 2. Dabei ist der Expansionsbehälter 2 derart ausgebildet, dass sich das Innenvolumen 29 des Expansionsbehälters 2 durch den eingeführten Kraftstoff um ein vorbestimmtes Differenzvolumen vergrößert, das größer ist als das Volumen des eingeführten Kraftstoffs. Durch die Expansion des Expansionsbehälters 2 wird Gas im gasförmigen Bereich 71 des Kraftstoffbehälters 7 komprimiert, sodass ein Druckanstieg im Kraftstoffbehälter 7 erfolgt. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, z. B. 30 Sekunden, misst der Drucksensor 4 einen zweiten Druckwert.
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Der Steuereinheit 10 wurden somit der erste und der zweite Druckwert übermittelt. Die Steuereinheit 10 ist nun eingerichtet, einen Vergleich des ersten und zweiten Druckwerts miteinander durchzuführen. Hierbei wird bevorzugt ein Differenzwert zwischen dem zweiten und ersten Druckwert ermittelt und bei einer Abweichung des Differenzwerts von einem vorbestimmten Schwellenwert bestimmt, dass eine Leckage vorhanden liegt. Wenn beispielsweise bei einer Volumenvergrößerung des Expansionsbehälters 2 ein ermittelter Druckunterschied unterhalb des Schwellenwerts liegt, ist eine Undichtigkeit im Kraftstoffbehälter 7 vorhanden, sodass ein Leck des Kraftstoffbehälters detektiert werden kann. Wenn beispielsweise der Druckunterschied zwischen dem ersten und zweiten Druckwert Null oder nahe Null wäre, ist davon auszugehen, dass ein sehr großes Leck vorhanden ist.
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Wenn kein Leck vorhanden ist, wird ein Druckanstieg in Abhängigkeit von dem Zeitintervall zwischen den beiden Messungen vorliegen und über dem Schwellenwert für ein Leck liegen, sodass detektiert werden kann, dass der Kraftstoffbehälter 7 kein Leck aufweist.
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Bei der Durchführung des Verfahrens zur Überprüfung des Kraftstoffbehälters auf ein Leck können die gewonnenen ersten und zweiten Druckwerte ferner auch noch dazu benutzt werden, einen Füllstand des Kraftstoffbehälters 7 zu bestimmen. Hierbei ist die Steuereinheit 10 zusätzlich eingerichtet, den bestimmten Differenzwert zwischen dem zweiten und ersten Druckwert mit einem gespeicherten Referenzwert zu vergleichen. Hierbei sind eine Vielzahl von Referenzwerten in einem Speicher der Steuereinheit abgespeichert. Hierbei entspricht jeder Referenzwert einem vorbestimmten Füllstand. Die Referenzwerte können beispielsweise im Labor bestimmt werden und dann entsprechend in der Steuereinheit 10 abgespeichert werden. Somit ist jedem Referenzwert ein Füllstand des Kraftstoffbehälters 7 zugeordnet, sodass in Abhängigkeit von dem Differenzwert auch eine Füllstandsbestimmung des Kraftstoffbehälters vorgenommen werden kann. Der Füllstand kann beispielsweise an einer Ausgabeeinrichtung, beispielsweise einer Tankuhr oder dergleichen, ausgegeben werden. Hier sei angemerkt, dass die Steuereinheit dabei die beiden Verfahren, d. h. die Überprüfung auf ein Leck und die Bestimmung eines Füllstandes, gleichzeitig oder auch nacheinander durchführen kann. Bei Verwendung in einem Fahrzeug können die beiden Verfahren auch während einer Fahrt des Fahrzeugs vorgenommen werden.
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3 zeigt eine Vorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel ist der Expansionsbehälter 2 außerhalb des Kraftstoffbehälters 7 angeordnet und über eine Verbindungsöffnung im Kraftstoffbehälter 7 mit dem Kraftstoffbehälter 7 verbunden. Der Expansionsbehälter 2 ist als Faltenbalg ausgebildet und mit seiner einen Stirnseite um die Verbindungsöffnung herum am Kraftstoffbehälter 7 angeordnet, so dass eine dichte Verbindung zwischen dem Expansionsbehälter 2 und dem Kraftstoffbehälter 7 erreicht ist. Der Hydraulikzylinder 20 ist innerhalb des Kraftstoffbehälters 7 angeordnet und weist ein Kolbenelement 18 auf, welches im Hydraulikzylinder 20 angeordnet ist. Dabei ist das Kolbenelement 18 mit einem Boden des Expansionsbehälters 2 fest verbunden. Wenn somit die Kraftstoffpumpe 6 betrieben wird, wird Kraftstoff über die Verbindungsleitung 3 in einen Bereich 19 am Kolbenelement 18 gefördert, so dass sich das Kolbenelement 18 und der mit dem Kolbenelement 18 gekoppelte Boden des Expansionsbehälters 2 in Richtung des Pfeils C bewegt. Dadurch wird der Expansionsbehälter 2, welcher einen Wandbereich aus einem Faltenbalg 102 aufweist, komprimiert und ein dem Hub entsprechendes Gasvolumen des Expansionsbehälters 2 in den Kraftstoffbehälter 7 verdrängt, sodass sich eine Druckerhöhung im mit Gas gefüllten Bereich 71 ergibt. Diese Druckerhöhung kann wiederum, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, zur Bestimmung eines Lecks im Kraftstoffbehälter und/oder zur Bestimmung eines Füllstandes des Kraftstoffbehälters verwendet werden.
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Nach erfolgter Überprüfung bzw. Füllstandsbestimmung wird das Umschaltventil 13 geöffnet, sodass eine Tankbelüftung ermöglicht wird.
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4 zeigt eine Vorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim dritten Ausführungsbeispiel in der Verbindungsleitung 3 ein Absperrventil 17 angeordnet. Weiterhin zweigt die Verbindungsleitung 3 in Strömungsrichtung in der Kraftstoffleitung 8 auch nach dem Rückschlagventil 9 ab (vgl. 4). Durch das Vorsehen des Absperrventils 17 kann insbesondere bestimmt werden, wann die erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden sollen. Wenn beispielsweise die Vorrichtung 1 in einem Kraftstoffbehälter 7 eines Fahrzeugs verwendet wird, wird bei einem Start der Brennkraftmaschine die Kraftstoffpumpe 6 betrieben, wobei zuerst Kraftstoff zu den Einspritzeinrichtungen zugeführt werden muss, damit ein ordnungsgemäßer Betrieb der Brennkraftmaschine sichergestellt ist. Erst nachdem der notwendige Druckaufbau im Kraftstoffsystem erreicht ist, kann dann eine Überprüfung des Kraftstoffbehälters 7 auf ein Leck bzw. eine Füllstandsbestimmung durchgeführt werden.
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5 zeigt eine Vorrichtung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel ist beim vierten Ausführungsbeispiel in der Verbindungsleitung 3 eine Drossel 16 vorhanden. Die Drossel 16 ist dabei derart ausgebildet, dass keine vollständige Absperrung der Verbindungsleitung 3 möglich ist. Trotzdem ermöglicht die Drossel 16 bei einem Start einer Brennkraftmaschine, dass ein ausreichend schneller Druckaufbau im Kraftstoffsystem erreicht wird, da der durch die Kraftstoffpumpe 6 geförderte Kraftstoff zuerst hauptsächlich in das Kraftstoffsystem geleitet wird und über die Drossel 16 nur ein minimales Volumen zum Hydraulikzylinder 20 geführt wird. Erst nachdem der Druck ausreichend im Kraftstoffsystem aufgebaut wurde, wird auch ein ausreichender Volumenstrom in Richtung zum Hydraulikzylinder 20 ermöglicht, sodass dann die erfindungsgemäßen Verfahren zur Leckagebestimmung und zur Füllstandsbestimmung durchgeführt werden können.
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Weiterhin sei angemerkt, dass bei der Verwendung eines Absperrventils 17 auch eine Druckspeicherfunktion in der Vorrichtung 1 ermöglicht werden kann, sodass ein erfolgter Druckanstieg auch über einen definierten Zeitraum gehalten werden kann.
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Wie aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen ersichtlich wurde, kann erfindungsgemäß eine Vorrichtung bereitgestellt werden, welche unter Nutzung der Kraftstoffpumpe 6 eine Leckageüberprüfung und eine Füllstandsbestimmung ermöglicht. Dadurch ist keine externe Luftpumpe mit separatem elektrischem Antrieb notwendig, sodass erfindungsgemäß ein signifikant vereinfachter Aufbau erreicht wird. Ferner muss zur Durchführung der Verfahren kein externes Medium in den Kraftstoffbehälter 2 gepumpt werden, wie dies beispielsweise im Stand der Technik bei Verwendung der extern betriebenen Luftpumpe notwendig ist.
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Zu allen Ausführungsbeispielen sei ferner angemerkt, dass es auch möglich ist, dass der Expansionsbehälter 2 direkt in die Kraftstoffpumpe 6 integriert wird. Hierdurch wird ein besonders kompakter Aufbau erreicht und die Kraftstoffpumpe 6 kann als Modul umfassend die Pumpenfunktion für den Kraftstoff sowie die Lecküberprüfungsfunktion und/oder die Füllstandsbestimmungsfunktion ausführen. Dadurch wird eine besonders kostengünstige und platzsparende Realisierung der Erfindung ermöglicht. Hierbei sei auch angemerkt, dass bei einer Verwendung in einem Fahrzeug eine Diagnose auch ohne Start der Brennkraftmaschine möglich ist. Hierbei muss lediglich die Kraftstoffpumpe 6 zum Druckaufbau kurzfristig angesteuert werden.
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Nach Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren strömt der Kraftstoff aus dem Hydraulikzylinder 20 über Spaltleckagen wieder zurück in den Kraftstoffbehälter 7. Dabei wird die Rückströmung durch das Rückstellelement 23 unterstützt. Auch wird während der Rückstellung das Umschaltventil 13 geöffnet, um einen Druckabbau im Kraftstoffbehälter 7 zu ermöglichen.
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Somit kann erfindungsgemäß eine echte Druckmessung bei einer sehr kurzen Diagnosezeit ermöglicht werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch robust gegenüber Verschmutzungen. Der Expansionsbehälter 2 kann ferner dabei unabhängig von einer Lage in den Kraftstoffbehälter 7 eingebaut werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009027738 A1 [0002]
