WO2019214782A1

WO2019214782A1 - Brennkraftmaschine und hybrid-fahrzeug

Info

Publication number: WO2019214782A1
Application number: PCT/DE2019/200032
Authority: WO
Inventors: Johannes Weiss; Michael Mauer
Original assignee: Continental Automotive Gmbh
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2019-11-14
Also published as: DE102018207010B3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (10) mit einem Kraftstoffbehälter (18) und einer Entlüftungseinrichtung (50) für den Kraftstoffbehälter (18) die eine Abscheideeinrichtung (64) mit einer kohlenwasserstoffundurchlässigen Membran (68) aufweist, die über einen Kraftstoffbehälterrücklauf (47) mit dem Kraftstoffbehälter (18), verbunden ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Hybrid-Fahrzeug (48), das eine solche Brennkraftmaschine (10) als erste Antriebsmaschine (42) und eine zweite Antriebsmaschine (44) aufweist, die im Betrieb kinetische Energie aus unterschiedlichen Energiequellen gewinnen.

Description

Beschreibung

Brennkraftmaschine und Hybrid-Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffbehälter, in dem Kraftstoff, der in der Brenn kraftmaschine verbrannt werden soll, gespeichert wird, wobei die Brennkraftmaschine weiter eine Entlüftungseinrichtung aufweist, mit der Kraftstoffgase aus dem Kraftstoffbehälter abgeführt werden können. Weiter betrifft die Erfindung ein Hyb

rid-Fahrzeug, das sowohl die Brennkraftmaschine als eine erste Antriebsmaschine als auch eine zweite Antriebsmaschine aufweist, die kinetische Energie aus einer anderen Art von Energiequelle als flüssigem Kraftstoff bezieht.

In einem Kraftstoffbehälter bildet sich nach der Befüllung des Kraftstoffbehälters mit flüssigem Kraftstoff durch den sich ausbildenden Sättigungsdampfdruck abhängig von der Temperatur ein Gleichgewicht aus zwei Phasen des Kraftstoffes, nämlich einerseits eine Kraftstoff-Flüssigphase und andererseits eine Kraftstoff-Gasphase aus. In der Kraftstoff-Flüssigphase liegt der Kraftstoff im flüssigen Aggregat zustand vor, während sich oberhalb der Kraftstoff-Flüssigphase in der Kraftstoff-Gasphase verdampfter Kraftstoff ansammelt.

Durch die Entstehung der Kraftstoff-Gasphase kann Kraftstoff, insbesondere wenn sich der Sättigungsdampfdruck durch eine sich erhöhende Temperatur in dem Kraftstoffbehälter erhöht, aus dem Kraftstoffbehälter austreten. Eine solche Emission von

Kraftstoff in die Umgebung ist jedoch nicht gewünscht.

Um dies zu verhindern, werden gewöhnlich Entlüftungseinrich tungen vorgesehen, die Kraftstoffgase aus dem Kraftstoffbehälter abführen können, um zu verhindern, dass diese auf unerwünschte Weise in die Umgebung emittiert werden. Der typische Aufbau einer Entlüftungseinrichtung in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Ottomotor, sieht ein Aktivkohlefiltersystem vor, das durch die ausströmenden Kraftstoffgase aus dem Kraftstoffbehälter durchspült wird. Das Aktivkohlefiltersystem bindet die uner wünschten Emissionen, die insbesondere Kohlenwasserstoffe (HC) oder auch flüchtige organische Komponenten (VOC) aufweist, an einen Aktivkohlefilter. Um den Aktivkohlefilter rückspülen zu können, wird im Betrieb der Brennkraftmaschine über eine Spülleitung und über ein kennfeldgesteuertes Dosierventil der Aktivkohlefilter in umgekehrter Durchströmungsrichtung wieder entleert. Die Entleerung erfolgt dabei über die Brennkraft maschine, das heißt über den Motor eines Fahrzeuges.

Es ist beispielsweise aus der DE 10 2008 045 010 Al bekannt, mehrere solcher Aktivkohlefilter zu verwenden.

Ein solches Aktivkohlefiltersystem stellt jedoch keine aus reichende Rückführung bzw. Rückkondensierung von Kraftstoff gasen wie HC oder VOC in den Kraftstoffbehälter zurück dar. Speziell durch die selektive Betriebsart von Hybridfahrzeugen wird die Brennkraftmaschine lange Zeit nicht genutzt und die entstehenden Kraftstoffgasemissionen können nicht sicher entsorgt werden. Weiter führt der Anfall von großen Mengen an Kraftstoffgasemissionen zu Regelproblemen bei den immer kleiner werdenden Brennkraftmaschinen. Diese werden gestört durch die Undefinierten Kohlenwasserstoffanteile in der Ansaugluft und können dann selbst wiederum die hohen Anforderungen an ihre eigentlichen Abgasemissionen nicht mehr einhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Brennkraftma schine mit einer Entlüftungseinrichtung zum Abführen von Kraftstoffgasen aus dem Kraftstoffbehälter bereitzustellen, die eine sichere Entsorgung von aus dem Kraftstoffbehälter emit tierten Kraftstoffgasen sicherstellt.

Diese Aufgabe wird mit einer Brennkraftmaschine mit der

Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.

Ein Hybrid-Fahrzeug, das eine solche Brennkraftmaschine auf weist, ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Eine Brennkraftmaschine weist einen Kraftstoffbehälter zum Speichern von in der Brennkraftmaschine zu verbrennendem Kraftstoff auf, wobei der Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter derart gespeichert ist, dass sich eine Kraftstoff-Flüssigphase und eine Kraftstoff-Gasphase ausbilden. Weiter weist die Brennkraftmaschine ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Beauf schlagen des Kraftstoffes aus dem Kraftstoffbehälter mit Hochdruck und zum Einspritzen des druckbeaufschlagten Kraft stoffes in Brennkammern der Brennkraftmaschine auf. Zusätzlich ist ein Zulauf zum Zuführen von Kraftstoff aus der Kraft stoff-Flüssigphase des Kraftstoffbehälters zu dem Kraftstof feinspritzsystem vorgesehen. Weiter weist die Brennkraftma schine eine Entlüftungseinrichtung zum Abführen von Kraft stoffgasen aus der Kraftstoff-Gasphase des Kraftstoffbehälters auf. Die Entlüftungseinrichtung weist ein in dem Zulauf an geordnetes Ansaugelement zum Ansaugen von Kraftstoffgasen aus der Kraftstoff-Gasphase in den Zulauf, der flüssigen Kraftstoff aus der Kraftstoff-Flüssigphase führt, auf, sodass sich ein Gemisch aus flüssigem und gasförmigem Kraftstoff bildet. Weiter weist die Entlüftungseinrichtung eine Abscheideeinrichtung mit einer kohlenwasserstoffundurchlässigen Membran und eine Fluid verbindung zwischen dem Kraftstoffeinspritzsystem und der Abscheideeinrichtung zum Zuführen des Gemischs aus flüssigem und gasförmigem Kraftstoff zu der Abscheideeinrichtung auf. Zu sätzlich ist ein Kraftstoffbehälterrücklauf zum Rückführen von flüssigem Kraftstoff aus der Abscheideeinrichtung in den Kraftstoffbehälter vorgesehen.

Kernelement der Entlüftungseinrichtung ist die Abscheideein richtung, die eine kohlenwasserstoffundurchlässige Membran aufweist, welche selektiv für Kohlenwasserstoffe (HC) und flüchtige organische Komponenten (VOC) ist. Diese Abscheide einrichtung scheidet aus einem Kraftstoffström, der aus flüssigem Kraftstoff und beigemengten Kraftstoffgasen zusam mengesetzt ist, die in den Kraftstoffgasen vorhandenen Koh lenwasserstoffgase bzw. flüchtigen organischen Komponenten ab. Über den Kraftstoffbehälterrücklauf wird aus der Abscheide einrichtung der flüssige Kraftstoff und die durch die Membran zurückgehaltenen Kohlenwasserstoffemissionen bzw. Emissionen von flüchtigen organischen Komponenten in flüssiger Form wieder dem Kraftstoffbehälter zugeführt.

Damit kann eine aktive und unabhängige Rückführung der

VOC/HC-Emissionen in den Kraftstoffbehälter zurück erfolgen, wobei größtenteils bereits vorhandene Komponenten des Kraft stoffeinspritzsystems verwendet werden können und keine aktiven Funktionsgruppen wie beispielsweise Verdichtereinheiten mit Rückkühlung zur Kondensation angeschafft werden müssen.

Vorzugsweise weist das Ansaugelement eine in der Kraft stoff-Flüssigphase angeordnete Vorförderpumpe des Kraftstoff einspritzsystems und eine in der Kraftstoff-Gasphase angeordnete Venturidüse auf. Eine solche Vorförderpumpe ist beispielsweise in klassischen Benzin-Kraftstoffeinspritzsystemen ohnehin in dem Kraftstoffbehälter vorhanden und fördert den flüssigen Kraftstoff aus der Kraftstoff-Flüssigphase zu nachgeschalteten Elementen des Kraftstoffeinsprit zsystems wie beispielsweise zu einer Kraftstoffhochdruckpumpe . Diese Vorförderpumpe wird nun um ein Ansaugelement ergänzt, welches aus der Kraftstoff-Gasphase, die sich über der Kraftstoff-Flüssigphase bildet, eine gewisse Menge an Kraftstoffgasen einsaugt. Die eingesaugte Menge an Kraftstoffgasen sollte möglichst hoch angesetzt werden, muss jedoch so gewählt sein, dass sie für die nachgeschalteten Komponenten verträglich ist.

Daher weist das Ansaugelement vorteilhaft ein Regelventil zum Regeln einer Gasmenge des angesaugten Kraftstoffgases aus der Kraftstoff-Flüssigphase auf. Dieses Regelventil kann dazu beispielsweise als Schaltventil ausgebildet sein. Dadurch kann die Menge an Kraftstoffgasen, die über das Ansaugelement in den flüssigen Kraftstoff eingesaugt wird, genauer bzw. bedarfs gerecht geregelt werden.

Vorzugsweise weist die Entlüftungseinrichtung ein Entga sungselement zum Abtrennen eines weitestgehend gasfreien Kraftstoffes von dem Gemisch aus flüssigem und gasförmigem Kraftstoff auf.

Das Entgasungselement ist dabei vorteilhaft in einer Kraft stoffhochdruckpumpe des Kraftstoffeinsprit zsystems und ins besondere zwischen der Fluidverbindung und dem Zulauf ange ordnet .

Demgemäß wird die Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Funkti onselement zur Entgasung des in dem Zulauf geführten Kraftstoffes ausgestattet, um möglichst gasfreien bzw. blasenfreien

Kraftstoff in das sich anschließende Hochdrucksystem zu fördern.

Um einen unabhängigen Betrieb der Entlüftungseinrichtung von einem Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. der Kraftstoff- hochdruckpumpe zu erzielen, ist vorteilhaft ein Shut-off-Ventil zwischen der Kraftstoffhochdruckpumpe und dem Entgasungselement angeordnet. Ist dieses Shut-off-Ventil geschlossen, werden über die Vorförderpumpe weiterhin sowohl flüssiger Kraftstoff als auch Kraftstoffgase aus dem Kraftstoffbehälter in der Ent lüftungseinrichtung transportiert, um so eine unabhängige Entlüftung des Kraftstoffbehälters zu realisieren. Im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe und bei geöffnetem Shut-off-Ventil unterstützt ein durch die Kraftstoffhochdruckpumpe erzeugter Unterdrück das Ansaugen des Kraftstoffgases aus der Kraft stoff-Gasphase .

Vorteilhaft unterteilt die kohlenwasserstoffundurchlässige Membran die Abscheideeinrichtung in ein erstes Volumen und in ein zweites Volumen, wobei die Fluidverbindung in das erste Volumen mündet, und wobei der Kraftstoffbehälterrücklauf das erste Volumen und die Kraftstoff-Flüssigphase fluidisch miteinander verbindet. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe ist demgemäß mit einem Anschluss für die Fluidverbindung zu der Abscheideeinrichtung in das erste Volumen hin ausgestattet, mit der der Kraftstoffström, welche die VOC- bzw. HC-Gase enthält, der Abscheideeinrichtung zugeführt wird.

Alternativ ist es möglich, dass die Fluidverbindung direkt von dem Zulauf aus in das erste Volumen der Abscheideeinrichtung mündet .

Vorzugsweise weist die Entlüftungseinrichtung zusätzlich ein Aktivkohlefiltersystem zum Absorbieren von Kraftstoffmolekülen auf .

Das Aktivkohlefiltersystem ist vorzugsweise fluidisch mit dem zweiten Volumen der Abscheideeinrichtung verbunden. Alternativ ist jedoch auch denkbar, das Aktivkohlefiltersystem fluidisch mit der Kraftstoff-Gasphase zu verbinden. Weiter alternativ kann das Aktivkohlefiltersystem jedoch sowohl mit dem zweiten Volumen als auch mit der Kraftstoff-Gasphase in dem Kraftstoffbehälter fluidisch verbunden sein.

Die Einleitung von Kraftstoffgasen, welche durch die kohlen- wasserstoffundurchlässige Membran aus dem ersten Volumen in das zweite Volumen eingetreten sind, und die daher eine deutlich reduzierte Menge an VOC-/HC-Gasen aufweisen, werden zweckmä ßigerweise in das Aktivkohlefiltersystem, und zwar direkt in einen Aktivkohlefilter selbst, eingeleitet, um dort eine weitere Anreicherung an VOC-/HC-Gasen zu erreichen.

Der beschriebene Aufbau der Brennkraftmaschine stellt daher eine modulare Erweiterung der schon heute genutzten Systeme zur Entlüftung des Kraftstoffbehälters über einen Aktivkohlefilter bei Fahrzeugen dar. Damit kann eine aktive und unabhängige Rückführung der VOC-/HC-Emissionen in den flüssigen Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter erfolgen, um somit den ansteigenden Anforderungen von beispielsweise Hybrid-Fahrzeugen gerecht zu werden. Der Systemaufbau nutzt größtenteils die schon heute vorhandenen Komponenten und es müssen keine aktiven Funkti onsgruppen wie beispielsweise Verdichtereinheiten mit Rück kühlung zur Kondensation angeschafft werden.

Ein Hybrid-Fahrzeug weist eine erste Antriebsmaschine, die im Betrieb kinetische Energie aus einer ersten Energiequelle gewinnt, und eine zweite Antriebsmaschine auf, die im Betrieb kinetische Energie aus einer zweiten Energiequelle gewinnt. Die erste und die zweite Energiequelle unterscheiden sich in ihrer Art. Die erste Antriebsmaschine ist dabei eine oben beschriebene Brennkraftmaschine . Die zweite Antriebsmaschine kann beispielsweise ein Elektromotor sein. Durch die verbesserte Entlüftung des Kraftstoffbehälters der Brennkraftmaschine ist ein Stillstand der Brennkraftmaschine über einen langen Zeitraum nicht mehr kritisch, und die ent stehenden VOC/HC-Emissionen in dem Kraftstoffbehälter können sicher entsorgt werden. Zusätzlich werden bei dem Hyb- rid-Fahrzeug nur noch geringe Mengen an VOC-/HC-Emissionen über die Brennkraftmaschine entsorgt, sodass diese in weniger hoher Konzentration in der Ansaugluft der Brennkraftmaschine vorhanden sind. Dadurch können die Brennkraftmaschinen eines Hyb- rid-Fahrzeuges die hohen Anforderungen an ihre Abgasemissionen einhalten .

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt eine schematische Übersichtsdarstellung einer Brennkraftmaschine 10, die als klassische Brennkraftmaschine 10 aufgebaut ist, wie sie beispielsweise zur Verbrennung von Ottokraftstoffen eingesetzt wird. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst dabei ein Kraftstoffeinspritzsystem 12, mit dem

Brennkammern 14 der Brennkraftmaschine 10 Kraftstoff 16 aus einem Kraftstoffbehälter 18 zur Verbrennung zugeführt wird.

Der Kraftstoff 16 ist in dem Kraftstoffbehälter 18 gespeichert und bildet in dem Kraftstoffbehälter 18 eine Kraft

stoff-Flüssigphase 20 und eine Kraftstoff-Gasphase 22 aus, die als Gaspolster oberhalb der Kraftstoff-Flüssigphase 20 ange ordnet ist. Eine Oberfläche der Kraftstoff-Flüssigphase 20 bildet dabei eine Grenzfläche 24 zwischen der Kraft

stoff-Flüssigphase 20 und der Kraftstoff-Gasphase 22. Je nach Temperatur, die in dem Kraftstoffbehälter 18 herrscht, bildet sich zwischen den beiden Phasen 20, 22 ein Gleichgewicht aus, in dem eine der Temperatur entsprechende Menge an Kraftstoffmo- lekülen als Kraftstoffgas 25 aus der Kraftstoff-Flüssigphase 20 in die Kraftstoff-Gasphase 22 übergeht.

Der flüssige Kraftstoff 16 aus der Kraftstoff-Flüssigphase 20 wird über eine Vorförderpumpe 26 und einen Filter 28 in einen Zulauf 30 gefördert, der den flüssigen Kraftstoff 16 zu einer Kraftstoffhochdruckpumpe 32 transportiert. Dort wird im Betrieb der Kraftstoff 16 mit Hochdruck beaufschlagt und zu einem sogenannten „Rail" 34 geführt, wo der druckbeaufschlagte Kraftstoff 16 gespeichert wird. Über Injektoren 36 wird der druckbeaufschlagte Kraftstoff 16 dann in die Brennkammern 14 der Brennkraftmaschine 10 eingespritzt, um dort verbrannt zu werden. An die Brennkammern 14 schließt sich eine Abgasnachbehand lungseinrichtung 38 an, der über einen Abgaskrümmer 40 die durch die Verbrennung des Kraftstoffes 16 in den Brennkammern 14 entstehenden Abgase zugeführt werden.

In der vorliegenden Ausführungsform ist neben der Brenn kraftmaschine 10 als erste Antriebsmaschine 42 noch eine zweite Antriebsmaschine 44 vorgesehen, die als Elektromotor 46 aus gebildet ist. Im Betrieb gewinnt die Brennkraftmaschine 10 aus dem Kraftstoff 16 kinetische Energie, die zuvor in Form von chemischer Energie in dem Kraftstoff 16 gespeichert war. Der Elektromotor 46 gewinnt kinetische Energie aus einer Batterie, in der die Energie in Form von elektrischer Energie gespeichert ist. Die beiden Antriebsmaschinen 42, 44 gewinnen die kinetische Energie daher aus Energiequellen, die sich in ihrer Art un terscheiden .

Insgesamt zeigt die Figur daher einen Antriebsbereich eines Hybrid-Fahrzeuges 48.

Das Hybrid-Fahrzeug 48 kann in einem Modus betrieben werden, in dem die Brennkraftmaschine 10 nicht aktiv ist. In diesem Fall wird das Hybrid-Fahrzeug 48 lediglich durch den Elektromotor 46 angetrieben. Eine Verbrennung von Kraftstoff 16 in der Brennkraftmaschine 10 erfolgt nicht.

Der in dem Kraftstoffbehälter 18 gespeicherte Kraftstoff 16 liegt wie bereits beschrieben sowohl in flüssiger Form als auch in gasförmiger Form vor. Wie viel Kraftstoff 16 dabei als

Kraftstoffgas 25 vorliegt, wird durch den Sättigungsdampfdruck des Zweiphasensystems im Kraftstoffbehälter 18 bestimmt. Dieser Sättigungsdampfdruck ist temperaturabhängig. Je nach Temperatur entstehen somit mehr oder weniger Kraftstoffgase 25. Die Menge der Kraftstoffgase 25 in dem Kraftstoffbehälter 18 kann je nach Sättigungsdampfdruck einen kritischen Bereich überschreiten, sodass die Gefahr besteht, dass die Kraftstoffgase 25 in un erwünschter Weise in eine Umgebung 49 austreten.

Daher weist die Brennkraftmaschine 10 eine Entlüftungsein richtung 50 auf, die dies verhindern soll. Mit der Entlüf tungseinrichtung 50 werden überflüssige Kraftstoffgase 16 aus dem Kraftstoffbehälter 18 abgeführt und sicher entsorgt. Die Entlüftungseinrichtung 50 weist ein Ansaugelement 52 auf, mit dem die Kraftstoffgase 25 aus der Kraftstoff-Gasphase 22 in den Zulauf 30 eingesaugt werden, um sich dort mit flüssigem

Kraftstoff 16, der über die Vorförderpumpe 26 aus der Kraft stoff-Flüssigphase 20 in den Zulauf 30 gefördert worden ist, zu einem Gemisch 54 aus flüssigem und gasförmigem Kraftstoff 16 zu vermischen. Das Ansaugelement 52 wird dabei einerseits gebildet aus der ohnehin in dem Kraftstofffeinspritzsystem 12 vorhandenen Vorförderpumpe 26 und andererseits aus einer zusätzlich in dem Zulauf 30 untergebrachten Venturidüse 56, wobei sich die Vorförderpumpe 26 in der Kraftstoff-Flüssigphase 20 und die Venturidüse 56 in der Kraftstoff-Gasphase 22 befindet. Über den Zulauf 30 wird dieses Gemisch 54 dann zu einem

Hochdrucksystem 58 des Kraftstoffeinspritzsystems 12, welches gebildet ist durch die Kraftstoffhochdruckpumpe 32, das Rail 34 und die Injektoren 36, transportiert.

Um möglichst effizient überflüssige Kraftstoffgase 25 aus dem Kraftstoffbehälter 18 abführen zu können, sollte das Ansau gelement 52 eine möglichst hoch angesetzte Gasmenge einsaugen. Diese Gasmenge muss jedoch so gewählt sein, dass sie für die nachgeschalteten Komponenten des Hochdrucksystems 58 ver träglich ist.

Daher ist in dem Zulauf 30 zusätzlich ein Regelventil 60 an geordnet, das beispielsweise als Schaltventil ausgeführt sein kann, und mit dem die eingesaugte Gasmenge genauer bzw. be darfsgerecht geregelt werden kann.

Der Zulauf 30, in dem das Gemisch 54 geführt ist, führt in der vorliegenden Ausführungsform direkt in die Kraftstoffhoch druckpumpe 32 hinein. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 32 weist eine Fluidverbindung 62 zu einer Abscheideeinrichtung 64 auf. Über diese Fluidverbindung 62 kann das Gemisch 54 aus flüssigem Kraftstoff 16 und gasförmigem Kraftstoff 16 der Abscheide einrichtung 64 zugeführt werden.

Zwischengeschaltet zwischen dem Zulauf 30 zu der Kraftstoff hochdruckpumpe 32 und der Fluidverbindung 62 von der Kraft stoffhochdruckpumpe 32 zu der Abscheideeinrichtung 64 ist ein Entgasungselement 66, über das das Gemisch 54 in zwei Teile aufgeteilt werden kann, nämlich einen Teil, der weitestgehend blasen- bzw. gasfreien Kraftstoff 16 aufweist, und der einem nicht gezeigten Druckraum der Kraftstoffhochdruckpumpe 32 zugeführt wird, und andererseits ein Gemisch 54 aus flüssigem und gasförmigem Kraftstoff, das über die Fluidverbindung 62 der Abscheideeinrichtung 64 zugeführt wird. So kann sichergestellt werden, dass die Elemente des Hochdrucksystems 58 in ihrem Betrieb nicht durch ein zweiphasiges Gemisch 54 aus Kraftstoff 16 gestört werden, was beispielsweise zu Kavitation in dem Hochdrucksystem 58 führen könnte.

In der in der Figur gezeigten Ausführungsform ist das Entga sungselement 66 direkt in der Kraftstoffhochdruckpumpe 32 angeordnet, und auch der Zulauf 30 mündet zunächst in die Kraftstoffhochdruckpumpe 32, wobei erst von dort die Fluid verbindung 62 zu der Abscheideeinrichtung 64 abzweigt.

Es gibt eine zweite mögliche Ausführungsform, die nicht gezeigt ist, bei der die Verbindung des Zulaufs 30 zu der Fluidverbindung 62 und somit zu der Abscheideeinrichtung 64 vor der Kraft stoffhochdruckpumpe 32 angeordnet sein kann.

In der Abscheideeinrichtung 64 ist eine kohlenwasserstoffun durchlässige Membran 68 angeordnet, die die Abscheideeinrichtung 64 in ein erstes Volumen 70 und ein zweites Volumen 72 unterteilt. Die Membran 68 ist insbesondere selektiv für flüchtige organische Komponenten (VOC) und Kohlenwasserstoffe (HC) , sodass diese nicht durch die Membran 68 hindurchtreten können, sondern in dem ersten Volumen 70 verbleiben. Lediglich von diesen schädlichen Molekülen befreite Gase können durch die Membran 68 hin durchtreten und in das zweite Volumen 72 eintreten. Das über die Fluidverbindung 62 in das erste Volumen 70 eintretende Gemisch 54 wird demnach getrennt in Kraftstoffgase 25, die durch die Membran 68 in das zweite Volumen 72 hindurchtreten, und eine Kraftstoff-Flüssigphase 20, die einerseits weiterhin den zu geführten flüssigen Kraftstoff 16 und andererseits verflüssigte Kohlenwasserstoffe wie ursprünglich gasförmige VOC und HC enthält. Von der Abscheideeinrichtung 64 führt ein Kraft- Stoffbehälterrücklauf 74 zurück in den Kraftstoffbehälter 18, und zwar insbesondere in die Kraftstoff-Flüssigphase 20.

Somit ist es möglich, einen Großteil der unerwünschten

VOC-/HC-Emissionen zu kondensieren und wieder in den Kraft stoffbehälter 18 zurückzuführen.

Die Entlüftungseinrichtung 50 weit weiterhin, wie dies bereits aus Standard-Brennkraftmaschinen 10 bekannt ist, ein Aktiv kohlefiltersystem 76 auf, durch das die abgereicherten

Kraftstoffgase 25 aus dem zweiten Volumen 72 der Abscheide einrichtung 64 geleitet werden. Das Aktivkohlefiltersystem 76 weist einen Aktivkohlefilter auf, in dem Kraftstoffmoleküle absorbiert werden. Erst nach Durchlaufen durch das Aktivkoh lefiltersystem 76 gelangen die vollkommen abgereicherten Kraftstoffgase 25 in die Umgebung 49.

Das Aktivkohlefiltersystem 76 ist in der vorliegenden Aus führungsform fluidisch sowohl mit dem zweiten Volumen 72 der Abscheideeinrichtung 64 als auch mit der Kraftstoff-Gasphase 22 in dem Kraftstoffbehälter 18 verbunden. Es ist jedoch auch denkbar, das zweite Volumen 72 der Abscheideeinrichtung 64 ebenfalls statt direkt mit dem Aktivkohlefiltersystem 67 mit der Kraftstoff-Gasphase 22 in dem Kraftstoffbehälter 18 zu ver binden .

In der Figur ist weiter ein Rückspülsystem 80 gezeigt, mit dem das Aktivkohlefiltersystem 76 gereinigt werden kann. Dazu ist das Aktivkohlefiltersystem 66 über eine Rückspülleitung 82 mit einem Luftansaugungsstrang 84, beispielsweise bestehend aus einem Turbolader 86 und einem Saugrohr 88, verbunden. Wird ein entsprechendes Regelventil 90 in der Rückspülleitung 82 ge öffnet, wird Luft aus der Umgebung 49 durch das Aktivkohle filtersystem 76 gesaugt, die in dem Aktivkohlefiltersystem 76 absorbierten Kraftstoffmoleküle werden freigesetzt, über das Luftansaugsystem 84 in die Brennkraftmaschine 10 eingesaugt und dort verbrannt.

Da das in der Figur gezeigte Fahrzeug ein Hybrid-Fahrzeug 48 ist, wird die Brennkraftmaschine 10 nicht permanent in Betrieb gesetzt, sodass die Rückführung und Entsorgung der unerwünschten VOC-/HC-Emissionen nicht über die Brennkraftmaschine 10 erfolgen kann. Deshalb ist es wichtig, dass die Entlüftungseinrichtung 50 unabhängig von der Brennkraftmaschine 10 arbeiten kann. Dies wird über die Anordnung des Ansaugelementes 52 in dem Kraftstoff behälter 18 und die Abscheideeinrichtung 64 realisiert. Diese kann unabhängig von der Brennkraftmaschine 10 arbeiten. Arbeitet die Brennkraftmaschine 10 nicht, wird ein entsprechendes Shut-off-Ventil 92 vor der Kraftstoffhochdruckpumpe 32 ge schlossen, wobei durch den Betrieb des Ansaugelementes 52 weiterhin ein Reinigungskreislauf wie oben beschrieben durchgeführt wird. So kann auch während des reinen Betriebs des Elektromotors 46 eine sichere Entsorgung unerwünschter

Kraftstoffgasemissionen gewährleistet werden.

Bezugszeichenliste

10 Brennkraftmaschine

12 Kraftstoffeinspritzsystem

14 Brennkammer

16 Kraftstoff

18 Kraftstoffbehälter

20 Kraftstoff-Flüssigphase

22 Kraftstoff-Gasphase

24 Grenzfläche

25 Kraftstoffgas

26 Vorförderpumpe

28 Filter

30 Zulauf

32 Kraftstoffhochdruckpumpe

34 Rail

36 Injektor

38 Abgasnachbehandlungseinrichtung

40 Abgaskrümmer

42 erste Antriebsmaschine

44 zweite Antriebsmaschine

46 Elektromotor

48 Hybridfahrzeug

49 Umgebung

50 Entlüftungseinrichtung

52 Ansaugelement

54 Gemisch

56 Venturidüse

58 Hochdrucksystem

60 Regelventil

62 Fluidverbindung

64 Abscheideeinrichtung

66 Entgasungselement

68 Membran 70 erstes Volumen

72 zweites Volumen

74 Kraftstoffbehälterrücklauf

7 6 AktivkohlefilterSystem

80 RückspülSystem

82 Rückspülleitung

84 Luftansaugstrang

86 Turbolader

88 Saugrohr

90 Regelventil

92 Shut-off-Ventil

Claims

Patentansprüche

1. Brennkraftmaschine (10), aufweisend

einen Kraftstoffbehälter (18) zum Speichern von in der Brennkraftmaschine (10) zu verbrennendem Kraftstoff (16), wobei der Kraftstoff (16) in dem Kraftstoffbehälter (18) derart gespeichert ist, dass sich eine Kraftstoff-Flüssigphase (20) und eine Kraftstoff-Gasphase (22) ausbilden;

ein Kraftstoffeinsprit zsystem (12) zum Beaufschlagen des Kraftstoffes (16) aus dem Kraftstoffbehälter (18) mit Hochdruck und zum Einspritzen des druckbeaufschlagten Kraftstoffes (16) in Brennkammern (14) der Brennkraftmaschine (10);

einen Zulauf (30) zum Zuführen von Kraftstoff (16) aus der Kraftstoff-Flüssigphase (20) des Kraftstoffbehälters (18) zudem Kraftstoffeinsprit zsystem (12);

eine Entlüftungseinrichtung (50) zum Abführen von

Kraftstoffgasen (25) aus der Kraftstoff-Gasphase (22) des Kraftstoffbehälters (18);

wobei die Entlüftungseinrichtung (50) aufweist:

ein in dem Zulauf (30) angeordnetes Ansaugelement (52) zum Ansaugen von Kraftstoffgasen (25) aus der Kraftstoff-Gasphase (22) in den Zulauf (30), der flüssigen Kraftstoff (16) aus der Kraftstoff-Flüssigphase (20) führt, sodass sich ein Gemisch (54) aus flüssigem und gasförmigem Kraftstoff (16) bildet;

eine Abscheideeinrichtung (64) mit einer kohlenwasser- stoffundurchlässigen Membran (68);

eine Fluidverbindung (62) zwischen dem Kraftstoffein- spritzsystem (12) und der Abscheideeinrichtung (64) zum Zuführen des Gemischs aus flüssigem und gasförmigem Kraftstoff (16) zu der Abscheideeinrichtung (64); und

einen Kraftstoffbehälterrücklauf (74) zum Rückführen von flüssigem Kraftstoff (16) aus der Abscheideeinrichtung (64) in den Kraftstoffbehälter (18) .

2. Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugelement (52) eine in der Kraftstoff-Flüssigphase (20) angeordnete Vorförderpumpe (26) des Kraftstoffeinspritzsystems (12) und eine in der Kraft stoff-Gasphase (22) angeordnete Venturidüse (56) aufweist.

3. Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugelement (52) ein Re gelventil (90) zum Regeln einer Gasmenge des angesaugten Kraftstoffgases (25) aus der Kraftstoff-Flüssigphase (20) aufweist .

4. Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Entlüftungseinrichtung (50) ein Entgasungselement (66) zum Abtrennen eines weitestgehend gasfreien Kraftstoffes (16) von dem Gemisch (54) aus flüssigem und gasförmigem Kraftstoff (16) aufweist.

5. Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass das Entgasungselement (66) in einer Kraftstoffhochdruckpumpe (32) des Kraftstoffeinspritzsystem (12) und insbesondere zwischen der Fluidverbindung (62) und dem Zulauf (30) angeordnet ist.

6. Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenwasserstoffundurch lässige Membran (68) die Abscheideeinrichtung ( 64 ) in ein erstes Volumen (70) und in ein zweites Volumen (72) unterteilt, wobei die Fluidverbindung (62) in das erste Volumen (70) mündet, und wobei der Kraftstoffbehälterrücklauf (74) das erste Volumen (70) und die Kraftstoff-Flüssigphase (20) fluidisch miteinander verbindet .

7. Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Entlüftungseinrichtung (50) ein Aktivkohlefiltersystem (76) zum Absorbieren von Kraftstoff molekülen aufweist.

8. Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 7 und nach Anspruch

6,

dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivkohlefiltersystem (76) fluidisch mit dem zweiten Volumen (72) und/oder mit der

Kraftstoff-Gasphase (22) verbunden ist.

9. Hybrid-Fahrzeug (48), aufweisend:

eine erste Antriebsmaschine (42) , die im Betrieb kinetische Energie aus einer ersten Energiequelle gewinnt;

eine zweite Antriebmaschine (44), die im Betrieb kinetische Energie aus einer zweiten Energiequelle gewinnt,

wobei die erste und die zweite Energiequelle sich in ihrer Art unterscheiden, wobei die erste Antriebsmaschine (42) eine Brennkraftmaschine (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche ist .