WO2017182180A1 - Vorrichtung und verfahren zur veränderung eines drucks in einem kraftstoffbehälter - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur veränderung eines drucks in einem kraftstoffbehälter Download PDF

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WO2017182180A1
WO2017182180A1 PCT/EP2017/054313 EP2017054313W WO2017182180A1 WO 2017182180 A1 WO2017182180 A1 WO 2017182180A1 EP 2017054313 W EP2017054313 W EP 2017054313W WO 2017182180 A1 WO2017182180 A1 WO 2017182180A1
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WO
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fuel
fuel tank
tank
pressure
value
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PCT/EP2017/054313
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Lucian Eppel
Michael Kuehn
Thomas Herges
Roland Kurz
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/32—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators
    • G01M3/3236—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers
    • G01M3/3272—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers for verifying the internal pressure of closed containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/14—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measurement of pressure
    • G—PHYSICS
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/14—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measurement of pressure
    • G01F23/18—Indicating, recording or alarm devices actuated electrically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03171—Expansion tanks

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for changing a pressure in a fuel tank and in particular for
  • the present invention relates to an apparatus and a method for determining a level of a fuel tank. For environmental reasons it is necessary to have a leak in one
  • Fuel tank is detected as soon as possible. It is known that an external air pump, which is operated by means of an electric motor, promotes air in the fuel tank, there to achieve a pressure increase. If the pressure does not rise to the expected extent, there is a leak in the fuel tank. This system has proven itself in principle, but it is necessary, an external air pump with drive to increase the pressure in
  • 027 738 A1 in which a monitoring of a fuel level by means of a tank capacitor suggests that has two spaced apart and extending over the maximum level height of the fuel tank condenser electrodes.
  • the prior art uses two separate systems to determine a leak and a level in a fuel tank.
  • the device according to the invention is very simple and also uses partly already existing in the fuel tank devices, which can be used in particular for leak detection with. This is inventively achieved in that the device comprises an expansion tank, which is set by a change in volume of the container volume, a pressure change in
  • Expansion tank is understood a container which can both increase its volume as well as downsize.
  • the device comprises a connecting line, which connects the expansion tank with a fuel pump.
  • the fuel pump is present on or in the fuel tank anyway and according to the invention for changing the volume of
  • the device comprises an extendable and retractable hydraulic cylinder, by means of which the
  • volume change of the expansion tank is effected. This allows a very robust and maintenance-free operation.
  • a pressure in a fuel tank can be changed and used for a variety of functions.
  • the expansion tank is formed such that the volume of the expansion tank by the introduced fuel to a
  • the device comprises a hydraulic translator, which with a low
  • Fuel quantity has a large displacement.
  • the expansion tank comprises a housing which can change a housing volume and surrounds the hydraulic cylinder.
  • the housing comprises a first and a second housing part, which are sealed by means of a flexible element, for example a diaphragm or a bellows, or an O-ring.
  • the expansion tank is arranged in the fuel tank.
  • Expansion tank arranged outside the fuel tank. As a result, a large filling volume of the fuel tank can be maintained.
  • the device further preferably comprises a shut-off valve, which is arranged in the connecting line from the fuel pump to the expansion tank.
  • the invention comprises a throttle device, which in the connecting line between the fuel pump and the
  • Expansion tank is arranged.
  • Throttle device allow during operation in a fuel delivery a rapid pressure build-up in the fuel system, since the connection to the expansion tank can be shut off by means of the check valve or limited by the throttle device in the pressure build-up.
  • the device comprises a return element, which resets the expansion tank in an initial position.
  • Return element is particularly preferably a spring, which is preferably arranged in the expansion tank.
  • the device preferably comprises a fuel pump.
  • the device is configured to determine a leak in the fuel tank.
  • the device preferably comprises a pressure sensor for determining a pressure in the fuel tank and a control unit.
  • the control unit is configured to compare a first pressure value with a second pressure value, wherein the first pressure value is determined when the fuel pump is not operating and the second pressure value is determined after a predetermined period of time during which the fuel pump has been operated.
  • the control unit is further configured to determine a difference value between the second and the first pressure value and, if the difference value deviates from a predetermined threshold value, to determine a leakage.
  • control unit is configured to compare a first pressure value with a second pressure value and the second pressure value with a compare third pressure value.
  • a comparison of the first pressure value with the second pressure value for a gross leak detection is usable and a comparison of the second pressure value with the third pressure value for a
  • Fine leak detection can be used. Here are preferred as well
  • Fine leak detection can in particular also be concluded from an absolute value of the difference value between the second and the third pressure value to an actual size of the leak.
  • the expansion tank is arranged by a
  • the control unit calculates a difference value between the second and the first pressure value, wherein a leak is detected when falling below a predetermined threshold value. Namely, if a leak in the fuel tank is present, no or only a slight increase in pressure in the fuel tank will be due to an increase in volume of the expansion tank, as the gases contained in the fuel tank and / or fuel leak through the leak.
  • the device comprises a pressure sensor for determining pressure values in the fuel tank and a control unit. The control unit is set up to compare a first pressure value with a second pressure value, wherein the first pressure value is determined when the fuel pump is not operated and the second pressure value is determined after a predetermined time has elapsed
  • Period of time during which the fuel pump was operated is determined.
  • the control unit is further configured to determine a difference value between the second pressure value and the first pressure value and to compare the difference value with a stored reference value.
  • Each reference value is assigned a level of the fuel tank, so that the level of the fuel tank can be determined in dependence on the difference value.
  • Fuel tank also a level can be determined.
  • control unit is designed such that first a check for a leak is performed and then a level is determined.
  • the control unit can thus with a single Device two functions are carried out in the fuel tank area. As a result, large cost savings, especially for vehicles, can be realized.
  • the housing preferably has a connecting line to the atmosphere.
  • Volume change can be achieved in the fuel tank.
  • the expansion tank comprises a stop which limits a volume change of the tank volume.
  • the stop has a first and a second position, wherein in the first
  • the present invention relates to a method for checking a fuel tank for a leak.
  • the method comprises the steps of determining a first pressure value in the fuel tank, operating a fuel pump to change a volume of an expansion tank in the fuel tank, thereby changing a pressure in the fuel tank when there is no leak in the fuel tank, and determining a second pressure value in the fuel tank Fuel tank after a predetermined period of time in which the fuel pump has been operated. Subsequently, the first and the second pressure value are compared, in particular by means of a determination of a difference value, wherein in a case in which the first pressure value is equal to or substantially equal to the second pressure value, the difference value is zero or tends towards zero, which points to Leak in the fuel tank indicates.
  • a difference value between the first and second pressure values is a
  • predetermined threshold is exceeded or falls short, can be closed to a sealed fuel tank.
  • an overpressure or a negative pressure in the fuel tank occur.
  • Fuel is particularly preferably pumped by means of the fuel pump in the expansion tank to increase a volume of the expansion tank. If there is no leak in the fuel tank, a pressure in the fuel tank increases, whereby the pressure increase can then be detected.
  • the method according to the invention is particularly preferably carried out at each start or at each stop of an internal combustion engine. Furthermore, the present invention relates to a method for determining a
  • the method comprises the steps of determining a first pressure value in the fuel tank, operating a fuel pump to change a volume of one with the
  • Fuel tank in operatively connected expansion tank, whereby a pressure in the fuel tank changes when no leak in the fuel tank is present and determining a second pressure value in the fuel tank after a predetermined period of time, during which
  • Fuel pump was operated.
  • a difference value between the second and first pressure value can then be determined and the difference value compared with a stored reference value.
  • Each reference value is assigned a certain fill level of the fuel tank. Thus, the level can be determined and a
  • Output device are output. Thereby, a level of a fuel tank can be easily determined by using an expansion tank, so that a float or the like for
  • Determination of the level can be dispensed with.
  • the method for determining a filling level in the fuel tank is particularly preferably carried out after carrying out the method for checking a fuel tank for a leak. This is therefore possible because of
  • Figure 1 is a schematic representation of an apparatus for
  • Figure 2 is a schematic representation of an expansion tank of
  • FIG. 1 A first figure.
  • Figure 3 is a schematic representation of an apparatus for
  • Figure 4 is a schematic representation of an apparatus for
  • Figure 5 is a schematic representation of an apparatus for
  • the device 1 comprises an expansion tank 2, which is arranged in the fuel tank 7. in the
  • Fuel tank 7, liquid fuel 70 and a gas-filled area 71 is provided.
  • the expansion tank 2 can be seen in detail from FIG.
  • the expansion tank 2 comprises an extendable and retractable hydraulic cylinder 20, which in the
  • Expansion cylinder 2 is arranged and opposite the expansion tank 2 is completed.
  • the expansion tank 2 comprises a housing with a first housing part 21 and a second housing part 22, which are connected to one another via a flexible element 28. This allows the
  • Expansion tank 2 make a volume change.
  • the flexible element 28 is for example a bellows or a flexible
  • the expansion tank 2 further comprises a return element 23 which returns the expansion tank 2 to an initial position. Furthermore, a stop arrangement 24 is provided, which is arranged in this embodiment in the interior of the expansion tank 2.
  • the stop assembly 24 comprises a C-shaped piston, which abuts at two extreme positions on a retracted stop 25 and on an extended stop 26.
  • the device 1 further comprises, in addition to the expansion tank 2 a
  • Connecting line 3 which is a connection between the
  • Expansion tank 2 and a fuel line 8 produces.
  • the fuel line 8 is a line into which a fuel pump 6 fuel from the
  • Fuel tank 7 promotes to an internal combustion engine, not shown.
  • the reference numeral 72 denotes a tank lid, via which the
  • Fuel tank 7 can be filled.
  • the gas-filled region 71 is connected via a line 74 with an activated carbon filter 5.
  • a pressure sensor 4 for determining a pressure in the fuel tank 7 is further provided.
  • From the activated carbon filter 5 is another line 75 to a suction pipe, wherein in the line 75 a
  • Tank vent valve 14 is provided for releasing and closing the conduit 75.
  • a third line 76 continuing from the activated carbon filter 5 can be opened and closed by means of a changeover valve 13.
  • the device 1 comprises a control unit 10, which is connected to the pressure sensor 4 and the fuel pump 6.
  • the control unit 10 is further connected to an output device 1 1, for example, a display device in a vehicle.
  • the control unit 10 also controls this
  • the function of the device according to the invention is as follows. If it is to be checked whether there is a leak, first all accesses and outlets to and from the fuel tank 7 are closed. It should be noted that usually arranged in the lines valves and / or the
  • Tank cap 72 are in the closed position, so that not necessarily a control of the valves or the like is necessary. Possibly. the position of individual valves and / or the gas cap or the like can be detected by means of sensors and output to the control unit 10.
  • Fuel pump 6 is driven so that it promotes fuel in the fuel line 8. Since the check valve 9 is closed, the fuel is conveyed via the connecting line 3 to the expansion tank 2. As can be seen from FIG. 2, the connecting line 3 opens into the hydraulic cylinder 20. As a result, more and more fuel is conveyed into the hydraulic cylinder 20, so that the hydraulic cylinder 20 moves in the direction of the arrow A (see FIG. Since the hydraulic cylinder 20 bears against the inner wall of the second housing part 22, the second housing part 22 is moved relative to the first housing part 21, which is fixedly fixed to the connecting line 3. This increases an internal volume 29 of the expansion tank 2.
  • the connecting line 3 opens into the hydraulic cylinder 20.
  • Expansion tank 2 formed such that the inner volume 29 of the Expansion tank 2 increased by the introduced fuel by a predetermined difference volume, which is greater than the volume of the introduced fuel. Due to the expansion of the expansion tank 2, gas in the gaseous region 71 of the fuel tank 7 is compressed, so that a pressure increase takes place in the fuel tank 7. After a predetermined
  • the control unit 10 has thus received the first and the second pressure value.
  • the control unit 10 is now set up to carry out a comparison of the first and second pressure values with one another.
  • a difference value between the second and first pressure value is preferably determined, and when the difference value deviates from a predetermined threshold value, it is determined that a leakage is present. If, for example, a volume increase of the expansion tank 2 a determined
  • Pressure difference is below the threshold, a leak in the fuel tank 7 is present, so that a leak of the fuel tank can be detected. For example, if the pressure difference between the first and second pressure values were zero or near zero, it is likely that there is a very large leak.
  • Threshold for a leak so that it can be detected that the fuel tank 7 has no leak.
  • the obtained first and second pressure values can also be used to determine a fill level of the fuel tank 7.
  • the control unit 10 is additionally set up to compare the determined difference value between the second and first pressure value with a stored reference value.
  • a plurality of reference values are stored in a memory of the control unit.
  • each reference value corresponds to a predetermined level.
  • Reference values can be determined, for example, in the laboratory and then stored accordingly in the control unit 10. So everyone is Reference value assigned to a level of the fuel tank 7, so that in dependence on the difference value and a level determination of the fuel tank can be made.
  • the level can be
  • control unit in this case the two methods, d. H. checking for a leak and the
  • Determining a level simultaneously or can perform one after the other.
  • the two methods can also be performed while driving the vehicle.
  • FIG. 3 shows a device 1 according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • the expansion tank 2 is arranged outside of the fuel tank 7 and via a connection opening in
  • Expansion tank 2 is designed as a bellows and with its one
  • the hydraulic cylinder 20 is within the
  • Fuel tank 7 is arranged and has a piston member 18, which is arranged in the hydraulic cylinder 20.
  • the piston member 18 is fixedly connected to a bottom of the expansion tank 2. So if the
  • Fuel pump 6 is operated, fuel is conveyed via the connecting line 3 in a region 19 on the piston member 18, so that the
  • Piston member 18 and coupled to the piston member 18 bottom of the expansion tank 2 in the direction of arrow C moves.
  • the expansion tank 2 which has a wall portion of a bellows 102, compressed and displaces a gas volume corresponding to the stroke of the expansion tank 2 in the fuel tank 7, so that a
  • Pressure increase in the gas-filled area 71 results.
  • This pressure increase can in turn, as described in the first embodiment, be used to determine a leak in the fuel tank and / or to determine a level of the fuel tank. After verification or level determination, the switching valve 13 is opened so that a tank ventilation is possible.
  • FIG. 4 shows a device 1 according to a third exemplary embodiment of the invention. In contrast to the first embodiment is the third
  • the connecting line 3 branches in the direction of flow in the fuel line 8 also after the check valve 9 (see Figure 4).
  • the device 1 is used in a fuel tank 7 of a vehicle, the fuel pump 6 is operated at a start of the internal combustion engine, first fuel must be supplied to the injectors, so that proper operation of the internal combustion engine is ensured. Only after the necessary pressure build-up in the fuel system has been reached can a check of the fuel tank 7 for a leak or a fill level determination be carried out.
  • FIG. 5 shows a device 1 according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the fourth exemplary embodiment In contrast to the third embodiment is the fourth
  • a throttle 16 is present.
  • the throttle 16 is designed such that no complete blocking of the connecting line 3 is possible. Nevertheless, the throttle 16 allows at a start of an internal combustion engine, that a sufficiently rapid pressure build-up in the fuel system is achieved because of the funded by the fuel pump 6
  • Fuel is first directed mainly into the fuel system and the throttle 16 only a minimum volume to the hydraulic cylinder 20 is performed. Only after the pressure has been sufficiently built up in the fuel system, a sufficient volume flow in the direction of the hydraulic cylinder 20 is made possible, so then the inventive method for
  • Leakage determination and for level determination can be performed.
  • shut-off valve 17 and a pressure accumulator function in the device 1 can be made possible, so that a pressure increase can be maintained over a defined period of time.
  • a device can be provided which, by using the fuel pump 6, enables a leakage check and a fill level determination.
  • no external air pump with separate electric drive is necessary, so that according to the invention a significantly simplified design is achieved.
  • no external medium must be pumped into the fuel tank 2, as for example in
  • expansion tank 2 is integrated directly into the fuel pump 6.
  • the fuel pump 6 can perform as a module comprising the pump function for the fuel and the leak check function and / or the fill level determination function. This allows a particularly cost-effective and space-saving realization of the invention. It should also be noted that when used in a vehicle, a diagnosis is possible even without starting the internal combustion engine. In this case, only the fuel pump 6 needs to be briefly actuated to build up pressure. After carrying out the method according to the invention, the fuel flows from the hydraulic cylinder 20 via gap leakage back into the
  • Fuel tank 7. The return flow is supported by the return element 23. Also, during the reset, the switching valve 13 is opened to allow a pressure reduction in the fuel tank 7.
  • the device according to the invention is also robust against contamination.
  • the expansion tank 2 can also be installed independently of a position in the fuel tank 7.

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Abstract

Vorrichtung zur Veränderung eines Drucks in einem Kraftstoffbehälter (7), umfassend einen Expansionsbehälter (2), welcher eingerichtet ist, durch Volumenänderung des Expansionsbehälters (2) eine Druckänderung im Kraftstoffbehälter (7) zu bewirken, eine Verbindungsleitung (3), welche den Expansionsbehälter (2) mit einer Kraftstoffpumpe (6) verbindet, und einen ausfahrbaren und einfahrbaren Hydraulikzylinder (20), mittels welchem die Volumenänderung des Expansionsbehälters (2) bewirkbar ist.

Description

Beschreibung Titel
Vorrichtung und Verfahren zur Veränderung eines Drucks in einem
Kraftstoffbehälter
Stand der Technik
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. 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.
Offenbarung der Erfindung
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.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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
Kraftstoff menge ein großes Verdrängungsvolumen aufweist.
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. 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.
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.
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.
Ferner umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine Kraftstoffpumpe.
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.
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. 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. 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.
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.
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.
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.
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. 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.
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren bei jedem Start oder bei jedem Stopp einer Brennkraftmaschine durchgeführt. 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.
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.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren werden besonders bevorzugt bei Kraftstoffbehältern von Fahrzeugen verwendet. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur
Überprüfung eines Kraftstoffbehälters auf ein Leck und zur Bestimmung eines Füllstandes des Kraftstoffbehälters,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Expansionsbehälters von
Figur 1 ,
Figur 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,
Figur 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
Figur 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.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 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. Wie aus Figur 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 Figur 2 ersichtlich.
Wie aus Figur 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.
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.
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 Kraftstoff leitung 8 ist eine Leitung, in welche eine Kraftstoffpumpe 6 Kraftstoff aus dem
Kraftstoffbehälter 7 zu einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine fördert.
Das Bezugszeichen 72 bezeichnet einen Tankdeckel, über welchen der
Kraftstoffbehälter 7 gefüllt werden kann.
Vom Expansionsbehälter 2 geht ferner eine Entlüftungsleitung 12 ab, um eine Volumenänderung des Expansionsbehälters 2 zu ermöglichen. 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.
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 1 1 , beispielsweise einer Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug, verbunden. Die Steuereinheit 10 steuert auch das
Tankentlüftungsventil 14 und das Umschaltventil 13 an. 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.
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 Figur 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. Figur 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.
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.
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.
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.
Figur 3 zeigt eine Vorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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. Nach erfolgter Überprüfung bzw. Füllstandsbestimmung wird das Umschaltventil 13 geöffnet, sodass eine Tankbelüftung ermöglicht wird.
Figur 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. Figur 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.
Figur 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 Kraftstoff System 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.
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.
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.
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. 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.
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.

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung zur Veränderung eines Drucks in einem Kraftstoffbehälter (7), umfassend:
einen Expansionsbehälter (2), welcher eingerichtet ist, durch
Volumenänderung des Expansionsbehälters (2) eine Druckänderung im Kraftstoffbehälter (7) zu bewirken,
eine Verbindungsleitung (3), welche den Expansionsbehälter (2) mit einer Kraftstoffpumpe (6) verbindet, und
einen ausfahrbaren und einfahrbaren Hydraulikzylinder (20), mittels welchem die Volumenänderung des Expansionsbehälters (2) bewirkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Expansionsbehälter derart ausgebildet ist, dass sich das Volumen des Expansionsbehälters durch den eingeführten Kraftstoff um ein
vorbestimmtes Differenzvolumen vergrößert, das größer ist als das Volumen des eingeführten Kraftstoffs.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein den Hydraulikzylinder (20) umgebendes Gehäuse, wobei das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil (21 ), ein zweites Gehäuseteil (22) und ein die Gehäuseteile abdichtendes flexibles Element (28) umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Expansionsbehälter (2) im Kraftstoffbehälter (7) angeordnet ist, oder wobei der Expansionsbehälter (2) außerhalb des Kraftstoffbehälters angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Absperrventil (17) oder eine Drossel (16), wobei das Absperrventil (17) oder die Drossel (16) in der Verbindungsleitung (3) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Rückstellelement (23), welches den Expansionsbehälter (2) wieder in eine Ausgangsposition zurückstellt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Kraftstoffpumpe.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
einen Drucksensor (4) zur Bestimmung von Druckwerten im
Kraftstoffbehälter (7), und
eine Steuereinheit (10), welche eingerichtet ist, einen ersten
Druckwert mit einem zweiten Druckwert zu vergleichen, wobei der erste Druckwert bei nichtbetriebener Kraftstoffpumpe ermittelt ist und der zweite Druckwert nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, während welcher die Kraftstoffpumpe (6) betrieben wurde, ermittelt ist,
wobei die Steuereinheit (10) ferner eingerichtet ist, einen
Differenzwert zwischen dem zweiten und ersten Druckwert zu ermitteln und bei einer Abweichung des Differenzwerts von einem vorbestimmten Schwellenwert eine Leckage zu bestimmen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: einen Drucksensor (4) zur Bestimmung von Druckwerten im
Kraftstoffbehälter (7), und
eine Steuereinheit (10), welche eingerichtet ist, einen ersten
Druckwert mit einem zweiten Druckwert zu vergleichen, wobei der erste Druckwert bei nichtbetriebener Kraftstoffpumpe ermittelt ist und der zweite Druckwert nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, während welcher die Kraftstoffpumpe (6) betrieben wurde, ermittelt ist,
wobei die Steuereinheit ferner eingerichtet ist, einen Differenzwert zwischen dem zweiten Druckwert und dem ersten Druckwert zu ermitteln und den Differenzwert mit einem gespeicherten
Referenzwert zu vergleichen, wobei jedem Referenzwert ein
Füllstand des Kraftstoffbehälters (7) zugeordnet ist und der Füllstand in Abhängigkeit des Differenzwerts bestimmbar ist.
10. Verfahren zur Überprüfung eines Kraftstoffbehälters auf ein Leck, umfassend die Schritte:
Bestimmen eines ersten Druckwerts im Kraftstoffbehälter, - Betreiben einer Kraftstoffpumpe (6) zur Änderung eines Volumens eines Expansionsbehälters (2), welcher mit dem Kraftstoffbehälter in Wirkverbindung steht,
Bestimmen eines zweiten Druckwerts im Kraftstoffbehälter (7) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, während welcher die Kraftstoffpumpe betrieben wurde, und
Vergleichen des zweiten mit dem ersten Druckwert, wobei, falls der erste Druckwert gleich dem zweiten Druckwert ist oder eine Differenz zwischen dem zweiten und ersten Druckwert kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, bestimmt wird, dass ein Leck vorliegt.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Kraftstoff in den Hydraulikzylinder (20) gepumpt wird, um ein Volumen des
Expansionsbehälters (2) zu vergrößern.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei jedem Start oder bei jedem Stopp einer Brennkraftmaschine durchgeführt wird. 13. Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands eines Kraftstoffbehälters (7), umfassend die Schritte:
Bestimmen eines ersten Druckwerts im Kraftstoffbehälter (7), Betreiben einer Kraftstoffpumpe (6) zur Änderung eines Volumens eines mit dem Kraftstoffbehälter in Wirkverbindung stehenden Expansionsbehälters (2),
Bestimmen eines zweiten Druckwerts im Kraftstoffbehälter (7) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, in welcher die
Kraftstoffpumpe betrieben wurde,
Bestimmen eines Differenzwerts zwischen dem zweiten und ersten Druckwert, und
Vergleichen des Differenzwerts mit einem gespeicherten Referenzwert, wobei jedem Referenzwert ein Füllstand des Kraftstoffbehälters zugeordnet ist und der Füllstand des
Kraftstoffbehälters dem ermittelten Differenzwert zuordenbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei in einem anschließenden Schritt ein Verfahren nach Anspruch 13 ausgeführt wird.
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