DE102011106006B4

DE102011106006B4 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems sowie Kraftstoffsystem

Info

Publication number: DE102011106006B4
Application number: DE102011106006.9A
Authority: DE
Inventors: Harald Hagen
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2031-07-01
Also published as: US9382878B2; WO2013000582A1; CN103635682A; US20140216420A1; CN103635682B; DE102011106006A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems (1) einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffsystem (1) über einen Kraftstofftank (2) und eine mindestens ein Entlüftungsventil (9,17) aufweisende Entlüftungseinrichtung (3) zur Entlüftung des Kraftstofftanks (2) in Richtung einer zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationsgröße (s) einer durch einen Innendruck des Kraftstofftanks (2) verursachten Deformation eines Deformationsbereichs (18) des Kraftstofftanks (2) erfasst und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße (s) das zwischen der zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) und dem Kraftstofftank (2) vorliegende Entlüftungsventil (17) geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffsystem über einen Kraftstofftank und eine mindestens ein Entlüftungsventil aufweisende Entlüftungseinrichtung zur Entlüftung des Kraftstofftanks in Richtung einer zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung verfügt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftstoffsystem.
Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Das entsprechende Kraftstoffsystem ist beispielsweise einem Kraftfahrzeug beziehungsweise einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Das Antriebssystem verfügt dabei insbesondere über zumindest eine Brennkraftmaschine und ist beispielsweise als Hybridantriebssystem ausgebildet, weist also die Brennkraftmaschine sowie zumindest eine elektrische Maschine auf, wobei die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine ein Antriebsmoment des Antriebssystems zumindest zeitweise gemeinsam erzeugen. Der Brennkraftmaschine wird von dem Kraftstoffsystem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zugeführt. Häufig wird als Kraftstoff ein flüchtiger Kohlenwasserstoffkraftstoff, beispielsweise Benzin, verwendet. Der Kraftstofftank enthält daher normalerweise sowohl ein Volumen an flüssigem Kraftstoff als auch ein Volumen an gasförmigem Kraftstoff, welches insbesondere oberhalb des flüssigen Kraftstoffs anfällt. Der Kraftstofftank kann ein geschlossener Tank, insbesondere ein Drucktank, oder ein teilgeschlossener, insbesondere auch druckloser, Tank sein. Der geschlossene Tank wird insbesondere zur Reduzierung von Emissionen verwendet.
Bedingt durch Schwankungen der Temperatur des Kraftstoffs, beispielsweise verursacht durch Veränderungen der Umgebungstemperatur, können Druckschwankungen in dem Kraftstofftank auftreten. Aus diesem Grund ist dem Kraftstofftank die Entlüftungseinrichtung zugeordnet. Sie dient der Entlüftung des Kraftstofftanks, womit ein zu hoher Druck in dem Kraftstofftank durch die Entlüftungseinrichtung reduziert werden kann. Zu diesem Zweck entlüftet die Entlüftungseinrichtung den Kraftstofftank beispielsweise durch eine Entlüftungsleitung. Bei dem Entlüften kann durch die Entlüftungseinrichtung beziehungsweise die Entlüftungsleitung sowohl gasförmiger als auch flüssiger Kraftstoff aus dem Kraftstofftank herausgelangen. Der entlüftete Kraftstoff liegt also zunächst als Gemisch aus gasförmigem und flüssigem Kraftstoff vor. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Entlüften des Kraftstofftanks bei hohem Kraftstofftankinnendruck durchgeführt wird. Dabei liegen, bedingt durch den hohen Druck beziehungsweise die große Druckdifferenz zwischen Kraftstofftankinnendruck und dem Druck außerhalb des Kraftstofftanks hohe Strömungsgeschwindigkeiten des entlüfteten Kraftstoffs vor, wodurch flüssiger Kraftstoff von dem gasförmigen Kraftstoff mitgerissen wird.
Der gasförmige Kraftstoff darf ohne Weiteres der Brennkraftmaschine beziehungsweise deren Ansaugsystem zugeführt werden, wobei zwischen dem Kraftstofftank und der Brennkraftmaschine ein der Entlüftungseinrichtung zugeordneter Kraftstoffspeicher, welcher bevorzugt als Aktivkohlespeicher ausgebildet ist, angeordnet sein kann. Der Kraftstoffspeicher dient dazu, gasförmigen Kraftstoff zwischenzuspeichern, also aufzunehmen, wenn nicht benötigter gasförmiger Kraftstoff vorliegt und abzugeben, sobald der gasförmige Kraftstoff in die Brennkraftmaschine abgeführt werden kann. Es darf jedoch kein flüssiger Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher beziehungsweise die Brennkraftmaschine gelangen, um Beschädigungen beziehungsweise Fehlfunktionen zu vermeiden.
Die Entlüftungseinrichtung kann aus diesem Grund zumindest eine Abscheidevorrichtung aufweisen, welche zur Trennung von gasförmigem und flüssigem Kraftstoff dient. Die Abscheidevorrichtung ist demnach dazu vorgesehen, das Überführen von flüssigem Kraftstoff von dem Kraftstofftank durch die Entlüftungseinrichtung in die Brennkraftmaschine beziehungsweise den Kraftstoffspeicher zu verhindern. Dabei scheidet die Abscheidevorrichtung flüssigen Kraftstoff ab und lässt gasförmigen Kraftstoff passieren. Der abgeschiedene flüssige Kraftstoff gelangt in einen Zwischenspeicher der Abscheidevorrichtung. Der Begriff Zwischenspeicher bedeutet dabei nicht, dass tatsächlich eine (Zwischen-) Speicherung des flüssigen Kraftstoffs vorgesehen ist. Vielmehr kann der flüssige Kraftstoff unmittelbar aus dem Zwischenspeicher beziehungsweise der Abscheidevorrichtung abgeführt werden, bevorzugt in Richtung des Kraftstofftanks. Dabei kann sich jedoch, beispielsweise durch eine Begrenzung des Abführvolumenstroms, insbesondere durch einen Leitungsquerschnitt oder dergleichen, ein Anstieg des Füllstands des Zwischenspeichers ergeben. Der abgeschiedene flüssige Kraftstoff kann demnach zumindest zeitweise nicht so schnell abgeführt werden, wie er in den Zwischenspeicher eingebracht wird. Beispielsweise ist jedoch auch eine Zwischenspeicherung des flüssigen Kraftstoffs, beispielsweise über eine bestimmte Zeitspanne, realisierbar.
Beim Betreiben des Kraftstoffsystems sollte verhindert werden, dass die sich in dem Zwischenspeicher beziehungsweise der Abscheidevorrichtung befindliche Menge des flüssigen Kraftstoffs eine Grenzmenge überschreitet, der Füllstand des Zwischenspeichers demnach größer als ein Grenzfüllstand wird, weil dies die Wirksamkeit der Abscheidevorrichtung beeinträchtigen kann. Je größer die Menge flüssigen Kraftstoffs in dem Zwischenspeicher ist, umso größer wird das Risiko, das zusammen mit dem gasförmigen Kraftstoff auch flüssiger Kraftstoff wieder aus der Abscheidevorrichtung herausgelangt und in Richtung des Kraftstoffspeichers beziehungsweise der Brennkraftmaschine mitgenommen wird. Aus diesem Grund kann der Abscheidevorrichtung die Kraftstofffördereinrichtung zugeordnet werden. Diese wird dazu eingesetzt, flüssigen Kraftstoff aus dem Zwischenspeicher zu fördern, insbesondere in Richtung des Kraftstofftanks. Die Kraftstofffördereinrichtung ist dabei üblicherweise als Saugstrahlpumpe ausgebildet, wobei als Betriebsmittel der Saugstrahlpumpe häufig Kraftstoff verwendet wird, welcher von einer Kraftstoffpumpe des Kraftstoffsystems aus dem Kraftstofftank in Richtung der Brennkraftmaschine gefördert wird.
Bei bekannten Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffsystems der Brennkraftmaschine erfolgt das Entlüften des Kraftstofftanks mittels der Entlüftungseinrichtung üblicherweise aufgrund des Kraftstofftankinnendrucks und einer Temperatur. Das bedeutet, dass das Entlüftungsventil der Entlüftungseinrichtung anhand des Kraftstofftankinnendrucks und der Temperatur zum Entlüften des Kraftstofftanks eingestellt wird. Dies ist jedoch nur bei aktivierter Brennkraftmaschine möglich, weil nur in diesem Fall ein der Brennkraftmaschine beziehungsweise dem Kraftstoffsystem zugeordnetes Steuergerät aktiviert ist. Dieses Steuergerät dient dazu, das Entlüftungsventil anhand des insbesondere gemessenen Kraftstofftankinnendrucks und der insbesondere gemessenen Temperatur zum Entlüften des Kraftstofftanks einzustellen. In Stillstandsphasen, also bei deaktivierter Brennkraftmaschine und damit deaktiviertem Steuergerät, wird der Kraftstofftankinnendruck üblicherweise durch mindestens ein mechanisches Überströmventil begrenzt, welches auf ein typisches Druckniveau ausgelegt ist. Verändert sich nun die Temperatur in dem Kraftstofftank, beispielsweise durch Wärmeeintrag durch die noch betriebswarme Brennkraftmaschine oder durch äußere Einflüsse, so stellt sich ein mit dem Dampfdruck des Kraftstoffs korrelierender Kraftstofftankinnendruck in dem Tank ein. Erreicht beziehungsweise überschreitet dieser das typische Druckniveau und insbesondere einen definierten maximalen Kraftstofftankinnendruck, so öffnet sich das Überströmventil zum Entlüften des Kraftstofftanks. Unter einer deaktivierten Brennkraftmaschine ist dabei eine Brennkraftmaschine im Stillstand zu verstehen, während eine aktivierte Brennkraftmaschine zumindest im Leerlauf betrieben wird, insbesondere ein Drehmoment zur Verfügung stellt.
Bei deaktivierter Brennkraftmaschine erfolgt somit das Entlüften des Kraftstofftanks üblicherweise aufgrund ausschließlich des Kraftstofftankinnendrucks. Häufig ist es jedoch der Fall, dass sich der zulässige maximale Kraftstofftankinnendruck mit der Temperatur verändert, also von dieser abhängig ist. Insbesondere bei deaktivierter Brennkraftmaschine, wenn der Kraftstofftankinnendruck lediglich über das Überströmventil abgebaut werden kann, kann es demnach dazu kommen, dass der Kraftstofftank mit einem Kraftstofftankinnendruck beaufschlagt wird, welcher Kräfte oberhalb einer Festigkeit des Kraftstofftanks bewirkt. Dies führt beispielsweise zu nicht akzeptablen Fließverhalten beziehungsweise zu ungewollten, nicht reversiblen Deformationen des Kraftstofftanks, insbesondere einer Kraftstofftankschale.
Der für das Kraftstoffsystem vorgesehene Kraftstoffspeicher muss von Zeit zu Zeit regeneriert werden. Dies erfolgt durch Maßnahmen wie einem Spülen des Kraftstoffspeichers beziehungsweise einer Querschnittsvergrößerung. Bei dem Spülen wird Spülluft durch den Kraftstoffspeicher gepumpt, vorzugsweise in Richtung der Brennkraftmaschine beziehungsweise deren Ansaugsystem. Das Spülen des Kraftstoffspeichers beziehungsweise die Querschnittsvergrößerung bewirkt jedoch einen Unterdruck. Der Kraftstoffspeicher ist somit eine zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugende Einrichtung. Insbesondere ist der Kraftstoffspeicher eine regenerierbare Filtereinrichtung. Weil der Kraftstoffspeicher über die Entlüftungseinrichtung mit dem Kraftstofftank verbunden ist, kann es dazu kommen, dass auch in dem Kraftstofftank ein Unterdruck entsteht, der Kraftstofftankinnendruck also kleiner als der Außendruck wird. Dabei kann die Deformation des Kraftstofftanks analog zu dem vorstehend beschriebenen Fall des Überdrucks auftreten.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 2009/0025694 A1 bekannt, die ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt. Die Druckschrift GB 2 264 107 A1 betrifft ein Sicherheitsventil für einen Kraftfahrzeugtank. Weiterhin sind aus dem Stand der Technik die Druckschriften DE 101 09 058 A1 sowie DE 43 10 452 A1 bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist, sondern ein zuverlässiges Betreiben des Kraftstoffsystems, insbesondere auch bei deaktivierter Brennkraftmaschine, ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Deformationsgröße einer durch einen Innendruck des Kraftstofftanks verursachten Deformation eines Deformationsbereichs des Kraftstoffstanks erfasst und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße das zwischen der zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung und dem Kraftstofftank vorliegende Entlüftungsventil geschlossen wird. Der Kraftstofftank weist demnach den Deformationsbereich auf, welcher insbesondere Bestandteil der Kraftstofftankschale ist. Der Deformationsbereich ist dazu ausgelegt, sich in Abhängigkeit von dem Innendruck des Kraftstofftanks zu verformen beziehungsweise deformieren. Bei eine Erhöhung oder einer Verringerung des Kraftstofftankinnendrucks bewirkt dieser beispielsweise eine Deformation des Deformationsbereichs nach außen beziehungsweise nach innen. Je höher oder je kleiner der Kraftstofftankinnendruck beziehungsweise je größer die Differenz zwischen dem Kraftstofftankinnendruck und einem außerhalb des Kraftstofftanks vorliegenden Außendruck ist, umso stärker wird der Deformationsbereich verformt, entweder nach außen oder nach innen. Es ist nun vorgesehen, das Maß der Deformation in Form der Deformationsgröße zu erfassen. So ist beispielsweise die Deformationsgröße gleich Null, wenn der Kraftstofftankinnendruck im Wesentlichen dem Außendruck entspricht und somit keine Deformation des Deformationsbereichs auftritt. Fällt dagegen der Kraftstofftankinnendruck gegenüber dem Außendruck ab, so wird der Deformationsbereich nach innen gedrängt, womit eine Deformation und folglich eine Deformationsgröße größer als Null vorliegen. Umgekehrt kann selbstverständlich auch eine Vergrößerung des Kraftstofftankinnendrucks dazu führen, dass die Deformation des Deformationsbereichs nach außen erfolgt, weil der Kraftstofftankinnendruck größer als der Außendruck ist. In dem vorliegenden Fall wird durch die zumindest zeitweilige Unterdruck erzeugende Einrichtung, welche über die Entlüftungseinrichtung mit dem Kraftstofftank verbunden ist, in dem Kraftstofftank ein Unterdruck erzeugt. Die Deformation des Deformationsbereichs wird demnach nach innen erfolgen.
Um ein Auftreten eines unzulässig niedrigen Kraftstofftankinnendrucks beziehungsweise einer unzulässig großen Deformation zu verhindern, wird das Entlüftungsventil geschlossen, wenn die Deformationsgröße den Grenzwert überschreitet. Das Entlüftungsventil liegt dabei zwischen der zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung und dem Kraftstofftank in der Entlüftungseinrichtung vor. Durch das Entlüftungsventil beziehungsweise die Entlüftungseinrichtung kann in diesem Fall der insbesondere gasförmige Kraftstoff nicht mehr aus dem Kraftstofftank herausgelangen. Mit dieser Vorgehensweise kann zuverlässig das Auftreten des unzulässig niedrigen Kraftstofftankinnendrucks vermieden werden, insbesondere auch bei deaktivierter Brennkraftmaschine. Das Schließen des Entlüftungsventils in Abhängigkeit von der Deformationsgröße hat den Vorteil, dass das Entlüftungsventil nicht nur aufgrund des Kraftstofftankinnendrucks betätigt wird, sondern dass gleichzeitig auch die Temperatur des Kraftstofftanks beziehungsweise deren Einfluss auf die Streckgrenze des Materials, aus welchem der Kraftstofftank besteht, berücksichtigt wird. So wird bei höherer Temperatur, jedoch gleichem Druck, bedingt durch temperaturabhängige Materialeigenschaften eine stärkere Deformation des Deformationsbereichs auftreten als bei einer niedrigeren Temperatur. Bei einer höheren Temperatur wird demnach die Deformationsgröße schneller Werte erreichen, ab welchen der Kraftstofftank nicht lediglich elastisch, also reversibel, sondern vielmehr plastisch, also irreversibel, verformt wird. Eine plastische Verformung des Kraftstofftanks beziehungsweise von Bereichen des Kraftstofftanks bedeutet jedoch eine Beschädigung, welche zumindest in schweren Fällen den Austausch des Kraftstofftanks notwendig macht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Auftreten einer derart starken Deformation jedoch zuverlässig vermieden werden.
Zusätzlich oder alternativ kann bei Überschreiten des Grenzwerts durch die Deformationsgröße der Bypass freigegeben werden. Der Bypass liegt zwischen dem Kraftstofftank und beispielsweise einer Umgebung des Kraftstofftanks vor. Durch den Bypass kann demnach unabhängig von der Einstellung des Entlüftungsventils Luft, insbesondere Frischluft, in den Kraftstofftank gelangen. Auch auf diese Weise kann vermieden werden, dass die Deformationsgröße den Grenzwert überschreitet beziehungsweise die Deformation des Kraftstofftanks unzulässige Ausmaße annimmt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Deformation des Deformationsbereichs mechanisch zu dem Entlüftungsventil und/oder einem Bypassventil des Bypasses übertragen wird, sodass die Deformation eine das Entlüftungsventil und/oder das Bypassventil öffnende Kraft bewirkt. Beispielsweise ist ein Kraftübertragungselement derart zwischen dem Deformationsbereich und dem Entlüftungsventil beziehungsweise Bypassventil angeordnet, dass die Auslenkung des Deformationsbereichs, welche bei der Deformation auftritt, über das Kraftübertragungselement zu dem Entlüftungsventil beziehungsweise dem Bypassventil übertragen wird. Das Kraftübertragungselement kann beispielsweise eine Stange, insbesondere eine Kuppelstange oder dergleichen sein. Das Kraftübertragungselement ist vorzugsweise in einer Führung gelagert, wobei entweder eine längsbewegliche oder eine drehbare Lagerung des Kraftübertragungselements vorgesehen sein kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Erfassen der Deformationsgröße mittels eines Sensors und das Öffnen des Entlüftungsventils und/oder des Bypassventils von einem mit dem Sensor verbunden Steuergerät durchgeführt werden. Anstelle der vorstehend beschriebenen mechanischen Übertragung der Deformation kann somit eine elektrische Übertragung vorgesehen sein. Zu diesem Zweck ist an dem Deformationsbereich der Sensor vorgesehen, mittels welchem die Deformationsgröße erfasst werden kann. Die Deformationsgröße wird mittels des Steuergeräts ausgewertet. Das Steuergerät ist dabei vorzugsweise von dem Steuergerät der Brennkraftmaschine verschieden, sodass das hier vorgesehene Steuergerät bei einem Deaktivieren der Brennkraftmaschine nicht ebenfalls deaktiviert, sondern vielmehr weiterbetrieben wird. Stellt das Steuergerät fest, dass die Deformationsgröße über dem Grenzwert liegt, so veranlasst es das Öffnen des Entlüftungsventils und/oder des Bypassventils. Zu diesem Zweck ist beispielsweise das Entlüftungsventil beziehungsweise das Bypassventil unmittelbar mit dem Steuergerät verbunden beziehungsweise elektrisch an dieses angeschlossen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Grenzwert derart gewählt wird, dass die Deformation des Deformationsbereichs, wenn die Deformationsgröße gleich dem Grenzwert ist, elastisch erfolgt. Wie vorstehend bereits angeführt, ist es wünschenswert, wenn die Deformation des Deformationsbereichs beziehungsweise des gesamten Kraftstofftanks rein elastisch und nicht etwa bereits plastisch erfolgt. Eine plastische Verformung des Deformationsbereichs beziehungsweise des Kraftstofftanks ist mit einer Beschädigung des Kraftstofftanks gleichzusetzen und bedingt üblicherweise dessen Austausch. Die elastische Deformation erfolgt dagegen vollständig reversibel, sodass bei einer Deformation bis zum Erreichen des Grenzwerts durch die Deformationsgröße keine Beschädigung des Kraftstofftanks auftritt. Aus diesem Grund wird der Grenzwert derart gewählt, dass auch bei maximaler Deformation, also bei dem Erreichen des Grenzwerts durch die Deformationsgröße, eine rein elastische Verformung des Deformationsbereichs vorliegt. Vorzugsweise weist der Grenzwert zusätzlich einen gewissen Abstand von der Deformationsgröße auf, bei welcher ein plastisches Verformen des Deformationsbereichs beziehungsweise des Kraftstofftanks erfolgen würde.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Grenzwert in Abhängigkeit einer Umgebungsbedingung, insbesondere Temperatur, bestimmt wird. Die Umgebungsbedingung kann den Einfluss des Kraftstofftankinnendrucks auf die Deformation beziehungsweise die Deformationsgröße beeinflussen. Insoweit ist es vorteilhaft, wenn der Grenzwert unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingung bestimmt wird, bei welcher der Kraftstofftankinnendruck die größten Auswirkungen auf die Deformation hat, bei dessen Vorliegen also die Deformationsgröße bei einem bestimmten Druck den höchsten Wert erreicht. Ist das Erfassen der Deformationsgröße mittels des Sensors vorgesehen, so kann die Bestimmung der Umgebungsbedingung ebenfalls durch Messung, insbesondere mittels eines Temperatursensors, erfolgen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei das Kraftstoffsystem über einen Kraftstofftank und eine mindestens ein Entlüftungsventil aufweisende Entlüftungseinrichtung zur Entlüftung des Kraftstofftanks in Richtung einer zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftstoffsystem dazu ausgebildet ist, die Deformationsgröße einer durch einen Innendruck des Kraftstofftanks verursachten Deformation eines Deformationsbereichs des Kraftstofftanks zu erfassen und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße das zwischen der zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung und dem Kraftstofftank vorliegende Entlüftungsventil zu schließen. Anders ausgedrückt weist das Kraftstoffsystem entsprechende Mittel auf, um wie beschrieben zu verfahren. Das Kraftstoffsystem kann gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht wenigstens ein benachbart zu dem Deformationsbereich angeordnetes Versteifungselement des Kraftstofftanks vor. Der Kraftstofftank kann über das eine oder auch mehrere Versteifungselemente verfügen, welche prinzipiell beliebig in dem Kraftstofftank angeordnet sein können. Das Versteifungselement beziehungsweise die Versteifungselemente sind dazu vorgesehen, den Kraftstofftank beziehungsweise dessen Kraftstofftankschale zu versteifen und damit der Deformation entgegenzuwirken. Zur einwandfreien Funktion der Entlüftungseinrichtung beziehungsweise des Entlüftungsventils ist es daher notwendig, dass in dem Deformationsbereich selbst kein Versteifungselement vorliegt. Vorzugsweise liegt das wenigstens eine Versteifungselement jedoch benachbart zu dem Deformationsbereich vor, sodass sich zwar der Deformationsbereich, nicht jedoch zu diesem benachbarte Bereiche des Kraftstofftanks, bedingt durch den Innendruck des Kraftstofftanks verformen können.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Entlüftungseinrichtung eine Entlüftungsleitung aufweist, welche auf ihrer einen Seite mit dem Kraftstofftank und auf ihrer anderen, gegenüberliegenden Seite mit der Unterdruck erzeugenden Einrichtung fluidverbunden ist, und/oder dass das Bypass eine Bypassleitung aufweist, welche auf ihrer einen Seite mit dem Kraftstofftank und auf ihrer anderen, gegenüberliegenden Seite mit einer Umgebung des Kraftstofftanks fluidverbunden ist. Das Entlüften des Kraftstofftanks ist über die Entlüftungsleitung der Entlüftungseinrichtung vorgesehen. Zu diesem Zweck mündet diese mit ihrer einen Seite in den Kraftstofftank und mit ihrer anderen Seite in die Unterdruck erzeugende Einrichtung, insbesondere den Kraftstoffspeicher, ein. Die Unterdruck erzeugende Einrichtung ist insoweit in Strömungsrichtung zwischen dem Kraftstofftank und der Brennkraftmaschine angeordnet. Wird mittels der Einrichtung Unterdruck erzeugt, so wird über die Entlüftungsleitung Luft beziehungsweise Kraftstoff aus dem Kraftstofftank angesaugt. Somit liegt auch in dem Kraftstofftank der Unterdruck vor, welcher unter Umständen die Deformation bewirkt. Zusätzlich oder alternativ weist der Bypass die Bypassleitung auf. Diese ist, ebenso wie die Entlüftungsleitung, auf ihrer einen Seite strömungstechnisch mit dem Kraftstofftank verbunden. Auf der anderen Seite mündet sie in die Umgebung des Kraftstofftanks ein, wobei hier bevorzugt ein Filter vorgesehen ist, welcher in Strömungsrichtung zwischen der Umgebung und der Bypassleitung vorliegt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Entlüftungsleitung das Entlüftungsventil und/oder die Bypassleitung ein Bypassventil aufweisen. Sowohl die Entlüftungsleitung als auch das Entlüftungsventil dienen der Entlüftung des Kraftstofftanks. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Entlüftungsleitung über das Entlüftungsventil an dem Kraftstofftank oder das Entlüftungsventil auf der dem Kraftstofftank abgewandten Seite der Entlüftungsleitung an diese angeschlossen sein. Bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, dass das Entlüftungsventil in der Entlüftungsleitung vorliegt, also insoweit in diese integriert ist. Für die Bypassleitung und das Bypassventil gilt entsprechendes.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kraftstofftank, insbesondere der Deformationsbereich, wenigstens bereichsweise aus Kunststoff besteht. Kunststoff bietet gegenüber anderen Materialien den Vorteil, dass es sehr leicht ist und somit eine deutliche Gewichtsreduzierung des Kraftstofftanks im Vergleich zu einem beispielsweise aus Metall bestehenden Kraftstofftank erreicht werden kann. Bei einem aus Kunststoff bestehenden Kraftstofftank tritt jedoch das Problem auf, dass der üblicherweise verwendete Kunststoff nur begrenzt temperaturbeständig ist. Bei erhöhtem Kraftstofftankinnendruck und hoher Temperatur, beispielsweise größer oder gleich 50°C, können plastische, also irreversible, Deformationen auftreten, wenn nicht eine zuverlässige Entlüftung des Kraftstofftanks, auch bei deaktivierter Brennkraftmaschine, bereitgestellt wird. Gleiches gilt bei verringertem Kraftstofftankinnendruck und hoher Temperatur, wenn nicht die Entlüftung des Kraftstofftanks unterbrochen wird beziehungsweise über den Bypass dem Kraftstofftank Luft zugeführt wird. Bevorzugt liegt der Deformationsbereich materialeinheitlich zu weiteren Bereichen des Kraftstofftanks, insbesondere der Kraftstofftankschale, vor. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass für den Deformationsbereich ein anderer Werkstoff verwendet wird als für die weiteren Bereiche des Kraftstofftanks. Beispielsweise können der Deformationsbereich aus einem Kunststoff und die weiteren Bereiche des Kraftstofftanks aus einem anderen Kunststoff oder einem Metall bestehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine, mit einer Entlüftungseinrichtung, die mindestens ein Entlüftungsventil zur Entlüftung eines Kraftstofftanks aufweist,
2 eine schematische Darstellung des Kraftstoffsystems in einer zweiten Ausführungsform,
3 eine schematische Darstellung des Kraftstoffsystems in einer dritten Ausführungsform,
4 einen Querschnitt durch den Kraftstofftank, wobei dieser über einen Deformationsbereich verfügt,
5 einen Detailausschnitt aus dem anhand der 4 beschriebenen Kraftstofftank,
6 eine erste Ausführungsform des Entlüftungsventils,
7 eine zweite Ausführungsform des Entlüftungsventils,
8 eine dritte Ausführungsform des Entlüftungsventils,
9 eine vierte Ausführungsform des Entlüftungsventils in einer Stellung,
10 die aus der 9 bekannte Ausführungsform des Entlüftungsventils in einer anderen Stellung,
11 eine fünfte Ausführungsform des Entlüftungsventils in der einen Stellung,
12 das aus der 11 bekannte Entlüftungsventil in der anderen Stellung,
13 eine sechste Ausführungsform des Entlüftungsventils,
14 eine erste Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils,
15 eine zweite Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils,
16 eine dritte Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils, wobei sich dieses in der einen Stellung befindet,
17 die aus der 16 bekannte Anordnung des Entlüftungsventils, wobei dieses in der anderen Stellung vorliegt,
18 eine vierte Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils,
19 eine fünfte Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils,
20 eine sechste Anordnungsmöglichkeit des Entlüftungsventils, wobei sich dieses in der einen Stellung befindet,
21 die aus der 20 bekannte Anordnung des Entlüftungsventils, wobei sich dieses in der anderen Stellung befindet, und
22 eine Übersetzungseinrichtung für das Entlüftungsventil.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems 1. Das Kraftstoffsystem 1 ist beispielsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise eines Antriebssystems des Kraftfahrzeugs. Das Kraftstoffsystem 1 verfügt über einen Kraftstofftank 2 und eine Entlüftungseinrichtung 3 zur Entlüftung des Kraftstofftanks 2. Die Entlüftungseinrichtung 3 kann eine Abscheidevorrichtung aufweisen. Die Abscheidevorrichtung dient dazu, flüssigen Kraftstoff aus einem Gemisch von flüssigem und gasförmigem Kraftstoff abzuscheiden. Der abgeschiedene flüssige Kraftstoff liegt anschließend in einem Zwischenspeicher der Abscheidevorrichtung 4 vor und kann, beispielsweise durch eine Rückführungsleitung, wieder dem Kraftstofftank 2 zugeführt werden. Die Rückführungsleitung weist bevorzugt ein Ventil, insbesondere ein Drainageventil, bevorzugt ein Rückschlagventil, auf. Anstelle der Rückführleitung kann auch lediglich das Ventil vorgesehen sein, insbesondere wenn die Abscheidevorrichtung zumindest bereichsweise in dem Kraftstofftank 2 vorliegt, sodass durch das Ventil aus dem Zwischenspeicher austretender Kraftstoff unmittelbar in den Kraftstofftank 2 gelangt. Das Ventil ist derart ausgebildet, dass Kraftstoff durch die Rückführungsleitung lediglich aus dem Zwischenspeicher herausgelangen kann, nicht jedoch in ihn hinein. Somit wird verhindert, dass durch die Rückführungsleitung Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 in den Zwischenspeicher gelangt.
Die Entlüftungseinrichtung 3 steht über eine Entlüftungsleitung 4 in Strömungsverbindung mit dem Kraftstofftank 2. Auf der dem Kraftstofftank 2 zugewandten Seite der Entlüftungsleitung 4 beziehungsweise in dem Kraftstofftank 2 ist dabei ein Belüftungsventil 5 vorgesehen, welches in Abhängigkeit des Kraftstofftankfüllstands schaltet. Das Belüftungsventil 5 ist jedoch optional, das Kraftstoffsystem 1 kann demnach auch ohne dieses vorliegen. Üblicherweise ist das Belüftungsventil 5 derart ausgeführt, dass es nur bei einem Kraftstofftankfüllstand unterhalb eines bestimmten Kraftstofftankfüllstands, insbesondere eines Maximalkraftstofffüllstands geöffnet ist, also Kraftstoff, insbesondere gasförmiger Kraftstoff, aus dem Kraftstofftank 2 in die Entlüftungsleitung 4 gelangen kann. Auf der dem Kraftstofftank 2 abgewandten Seite mündet die Entlüftungsleitung 4 in einen Kraftstoffspeicher 6, insbesondere einen Aktivkohlespeicher, ein. Der Kraftstoffspeicher 6 dient der Zwischenspeicherung von gasförmigem Kraftstoff. Aus dem Kraftstoffspeicher 6 kann der gasförmige Kraftstoff über eine Zuführleitung 7 der Brennkraftmaschine beziehungsweise einem Ansaugbereich 8 der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Die Zuführleitung 7 weist ein erstes Entlüftungsventil 9 auf, welches mittels einer Betätigungseinrichtung 9' betätigbar ist. Das Entlüftungsventil 9 und die Betätigungseinrichtung 9' sind dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass der Durchströmungsquerschnitt des Entlüftungsventils 9 stetig einstellbar ist.
Dem Entlüftungsventil 9 können zwei Überströmventile (hier nicht dargestellt) parallel geschaltet sein. Die Überströmventile weisen jeweils einen von einer Feder federkraftbeaufschlagten Schließkörper auf. Sie sind derart ausgebildet, dass sie entgegensetzte Durchströmungsrichtungen ermöglichen. Die Überströmventile öffnen beziehungsweise schließen in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen einem ersten, auf einer Seite des Entlüftungsventils 9 angeordneten Abschnitt 7a der Zuführleitung 7 und einem zweiten, auf der gegenüberliegenden Seite des Entlüftungsventils 9 angeordneten Abschnitt 7b. Das eine der Überströmventile öffnet, sobald in dem Abschnitt 7a ein Druck vorliegt, welcher eine Kraft auf den Schließkörper des Überströmventils bewirkt, welche größer ist als eine von einem in dem Abschnitt 7b vorliegenden Druck bewirkte Kraft zuzüglich der Federkraft der Feder des Überströmventils. Das andere der Überströmventile öffnet dagegen, wenn die von dem Druck in dem Abschnitt 7b bewirkte Kraft größer ist als die von dem in dem Abschnitt 7a vorliegenden Druck bewirkte Kraft zuzüglich der Federkraft der Feder des Überströmventils. Mittels der Überströmventile kann damit das Entlüftungsventil 9 umgangen werden, wenn auf einer Seite des Entlüftungsventils 9 ein zu hoher Druck vorliegen sollte.
Das Entlüftungsventil 9 beziehungsweise dessen Betätigungseinrichtung 9' ist an einem Steuergerät 10 angeschlossen. Das Steuergerät 10 ist insbesondere Bestandteil eines Motorsteuergeräts der Brennkraftmaschine oder entspricht diesem. Das Entlüftungsventil 9 liegt in Form eines FTIV (Fuel Tank Isolation Valve) vor, beziehungsweise ist in ein solches integriert. Das FTIV ist elektronisch von dem Steuergerät 10 zum Belüften des Kraftstofftanks 2 einstellbar.
Der Kraftstoffspeicher 6 muss von Zeit zu Zeit regeneriert werden. Dies geschieht beispielsweise durch Spülen des Kraftstoffspeichers 6 oder durch eine Querschnittsvergrößerung. Für das Spülen ist beispielsweise eine Spülluftpumpe 11 vorgesehen, welche Luft über eine Spülluftzufuhr 12 durch den Kraftstoffspeicher 6 in Richtung der Brennkraftmaschine beziehungsweise deren Ansaugbereich 8 fördert. Die Spülluftzufuhr 12 weist dabei eine Spülluftleitung 13 und beispielsweise einen Filter 14 auf, wobei die Spülluftleitung 13 strömungstechnisch zwischen dem Kraftstoffspeicher 6 und dem Filter 14 vorliegt. Mittels der Spülluftpumpe 11 kann demnach Luft aus einer Umgebung 15 des Kraftstoffsystems 1 über den Filter 14 und die Spülluftleitung 13 in den Kraftstoffspeicher 6 und von dort über die Zuführleitung 7 in die Brennkraftmaschine beziehungsweise deren Ansaugbereich 8 gelangen. Weil jedoch der Kraftstoffspeicher 6 neben der Zuführleitung 7 und der Spülluftleitung 13 auch an die Entlüftungsleitung 4 angeschlossen ist, kann der Fall eintreten, dass bei dem Regenerieren des Kraftstoffspeichers 6 Luft nicht nur über die Spülluftleitung 13 sondern auch über die Entlüftungsleitung 4 aus dem Kraftstofftank 2 angesaugt wird. Dabei verringert sich der Kraftstofftankinnendruck des Kraftstofftanks 2. Der Kraftstoffspeicher 6 beziehungsweise die Spülluftpumpe 11 bilden somit eine zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugende Einrichtung 16. Der bei dem Regenerieren des Kraftstoffspeichers 6 in dem Kraftstofftank 2 entstehende Unterdruck kann zu einer Deformation desselben führen. Liegt in dem Kraftstofftank 2 dabei ein zu großer Unterdruck vor, ist also der Kraftstofftankinnendruck zu niedrig, kann sich der Kraftstofftank 2 plastisch verformen. Dies ist jedoch einer Beschädigung des Kraftstofftanks 2 gleichzusetzen und damit zu vermeiden.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffsystem 1 verfügt aus diesem Grund neben dem Entlüftungsventil 9 über ein zweites Entlüftungsventil 17 mit einer entsprechenden Betätigungseinrichtung 17'. Das zweite Entlüftungsventil 17 liegt in der Entlüftungsleitung 4 vor und ist damit strömungstechnisch zwischen dem Kraftstofftank 2 und dem Kraftstoffspeicher 6 angeordnet.
Der Kraftstofftank 2 verfügt über wenigstens einen Deformationsbereich 18 (hier zwei Deformationsbereich 18), welcher aufgrund des in dem Kraftstofftank 2 vorliegenden Innendrucks deformierbar ist. Es ist nun vorgesehen, dass das Kraftstoffsystem 1 dazu ausgebildet ist, die Deformationsgröße der Deformation des Deformationsbereichs 18 zu erfassen und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße das zweite Entlüftungsventil 17 zu schließen. Bevorzugt verfügt der Kraftstofftank 2 ebenso über Versteifungselemente 19, welche benachbart zu den Deformationsbereichen 18 an oder in dem Kraftstofftank 2 angeordnet sind. Die Versteifungselemente 19 dienen der Erhöhung der Steifigkeit des Kraftstofftanks 2 in Bereichen, welche außerhalb der Deformationsbereiche 18 liegen. Auf diese Weise wird aufgrund des Innendrucks des Kraftstofftanks 2 lediglich eine Deformation der Deformationsbereiche 18, nicht jedoch von weiteren Bereichen des Kraftstofftanks 2, zugelassen. Dabei sind die Deformationsbereiche 18 vorteilhafterweise materialeinheitlich mit den weiteren Bereichen des Kraftstofftanks 2 ausgebildet und weisen auch dieselbe Wandstärke auf. In einer alternativen Ausführungsform können selbstverständlich die Deformationsbereiche 18 auch aus einem anderen, insbesondere weicheren Material, insbesondere Kunststoff, ausgebildet sein und/oder eine geringere Wandstärke aufweisen, damit die Deformation der Deformationsbereiche 18 auftritt, bevor sich andere Bereiche des Kraftstofftanks verformen.
In der hier dargestellten Ausführungsform wird die Deformation wenigstens einer der Deformationsbereiche 18 elektronisch erfasst und das Entlüftungsventil 17 entsprechend angesteuert. In einer alternativen Ausführungsform kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Deformation wenigstens eines der Deformationsbereiche 18 mechanisch zu dem Entlüftungsventil 17 übertragen wird. Insoweit bewirkt die Deformation eine das Entlüftungsventil 17 öffnende Kraft. Überschreitet die erfasste Deformationsgröße den Grenzwert, so wird das Entlüftungsventil 17 geschlossen. Eine mögliche Deformation der Deformationsbereiche 18 ist in der 1 durch gestrichelte Linien angedeutet.
Das Kraftstoffsystem 1 weist zudem eine Kraftstoffpumpe 20 mit einem Schwimmer 21 auf. Mittels des Schwimmers 21 kann der Kraftstofftankfüllstand in dem Kraftstofftank 2 bestimmt werden und die Kraftstoffpumpe 20 entsprechend angesteuert werden.
Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1. Diese ist grundsätzlich der anhand der 1 beschriebenen ähnlich, sodass insoweit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Nicht dargestellt, jedoch ebenso vorhanden, sind die Zuführleitung 7, das Entlüftungsventil 9 mit dem Steuergerät 10, die Spülluftpumpe 11 und der Ansaugbereich 8 sowie der optionale Filter 14. In der zweiten Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1 entfällt das Entlüftungsventil 17 in der Entlüftungsleitung 4. Es kann jedoch optional ebenso vorgesehen sein. Anstelle des Entlüftungsventils 17 ist dem Kraftstoffsystem 1 ein Bypass 22 mit einer Bypassleitung 23 und einem Bypassventil 24 zugeordnet. Das Bypassventil 24 ist dabei, ebenso wie die Bypassleitung 23, wenigstens bereichsweise in dem Kraftstofftank 2 angeordnet. Auf der dem Kraftstofftank 2 abgewandten Seite der Bypassleitung 23 ist ein Filter 25 vorgesehen. In der hier dargestellten Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1 ist es vorgesehen, dass eine Deformation des Deformationsbereichs 18 mechanisch zu dem Bypassventil 24 übertragen wird. Die Deformation bewirkt demnach eine das Bypassventil 24 öffnende Kraft. Alternativ kann selbstverständlich die Deformationsgröße mittels eines mit dem Deformationsbereich 18 zusammenwirkenden Sensors (nicht dargestellt) erfasst werden und aufgrund der erfassten Deformationsgröße das Bypassventil 24 angesteuert werden. Entsteht bei dem Regenerieren des Kraftstoffspeichers 6 der Unterdruck in dem Kraftstofftank 2 und liegt demnach die Deformation des Deformationsbereichs 18 vor beziehungsweise wird der Grenzwert durch die Deformationsgröße überschritten, so wird das Bypassventil 24 geöffnet, sodass Luft aus der Umgebung 15 in den Kraftstofftank 2 einströmen kann. Das Einströmen erfolgt dabei über den Filter 25, die Bypassleitung 23 und das Bypassventil 24. Auch auf diese Weise kann effektiv verhindert werden, dass bei dem Spülen des Kraftstoffspeichers 6 eine Beschädigung des Kraftstofftanks 2 durch Deformation auftritt. Zusätzlich kann, wie bereits ausgeführt, selbstverständlich das Entlüftungsventil 17 in der Entlüftungsleitung 4 vorhanden sein, welches bei Überschreiten des Grenzwerts durch die Deformationsgröße geschlossen wird.
Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1. Für dies gilt weitestgehend das für die zweite Ausführungsform gesagte, sodass auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Der Unterschied stellt sich allein darin dar, dass die Bypassleitung 23 und das Bypassventil 24 außerhalb des Kraftstofftanks 2 angeordnet sind. Die Bypassleitung 23 zweigt dabei nachfolgend des Belüftungsventils 5 an einem Abzweig 26 von der Entlüftungsleitung 4 ab.
Die 4 zeigt einen Querschnitt durch den Kraftstofftank 2. Dabei wird deutlich, dass dieser über mehrere Versteifungselemente 19 beziehungsweise Stützelemente 27 verfügt. Der Deformationsbereich 18 liegt hier zwischen zwei Versteifungselementen 19 und zwei Stützelementen 27 vor. Die Versteifungselemente 19 und die Stützelemente 27 wirken zusammen, um eine Deformation außerhalb des Deformationsbereichs 18 liegender Bereiche des Kraftstofftanks 2 beziehungsweise einer Kraftstofftankschale 28 zu verhindern oder zumindest zu verringern. Lediglich angedeutet ist in der 4 die Deformationsgröße s einer Deformation, welche in dem Deformationsbereich 18 bereits vorliegt. Bei der in der 4 dargestellten Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1 ist das Entlüftungsventil 17 in dem Kraftstofftank 2 angeordnet. Es verfügt über einen Stößel 29 und einen mit diesem zusammenwirkenden Ventilsitz 30. Der Stößel 29 ist über ein Kraftübertragungselement 31, welches als Stange ausgeführt ist, mit einem an dem Deformationsbereich 18 angeordneten beziehungsweise befestigten Kraftaufnahmeelement 32 verbunden. Zur Führung des Kraftaufnahmeelements 32 sind ein oder mehrere Führungselemente 33 vorgesehen, mittels welchen das Kraftaufnahmeelement 32 in vertikaler Richtung verlagerbar in dem Kraftstofftank 2 gelagert ist. Weiterhin ist eine Rückstellvorrichtung 34 in Form von wenigstens einer Feder vorgesehen, welche das Kraftaufnahmeelement 32 in Richtung des Deformationsbereichs 18 drängt. Bei einer Deformationsgröße von s = 0 ist das Entlüftungsventil 17, wie in der 4 dargestellt, geöffnet. Wird jedoch der Deformationsbereich 18 verformt, wächst also die Deformationsgröße s an, so soll bei Erreichen des Grenzwerts durch die Deformationsgröße das Entlüftungsventil 17 geschlossen werden.
Die 5 zeigt einen Detailausschnitt des anhand der 4 beschriebenen Entlüftungsventils 17. Insoweit sei auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Die 6 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des zweiten Entlüftungsventils 17. In dieser weist das Entlüftungsventil 17 den Stößel 29 und den mit diesem zusammenwirkenden Ventilsitz 30 auf. Der Stößel 29 wird nun in Abhängigkeit von der Deformationsgröße s mit einem entsprechenden Stellweg w angesteuert, wobei bei direkter mechanischer Kopplung des Entlüftungsventils 17 mit dem Deformationsbereich 18 die Stellgröße w der Deformationsgröße s entsprechen kann. Ist der Deformationsbereich 18 nicht verformt, ist die Deformationsgröße s also gleich 0, so gibt der Stößel 29 den Ventilsitz 30 frei, sodass das Entlüftungsventil 17 geöffnet ist. Bei größer werdender Deformationsgröße s beziehungsweise ab Erreichen des Grenzwerts wird auch die Stellgröße w vergrößert, sodass der Stößel 29 in Richtung des Ventilsitzes 30 gedrängt wird und dichtend an diesem anliegt. Auf diese Weise wird eine Durchströmung des Entlüftungsventils 17 unterbrochen. Die Durchströmungsrichtung des Entlüftungsventils 17 beziehungsweise der Entlüftungsleitung 4 ist durch den Pfeil 35 angedeutet.
Die 7 zeigt eine zweite Ausführungsform des Entlüftungsventils 17. Hierbei liegt ein Schieber 36 vor, welcher in Abhängigkeit von der Deformationsgröße s in die Entlüftungsleitung 4 eingebracht wird, um den Durchströmungsquerschnitt freizugeben oder zu versperren. Das Entlüftungsventil 17 verfügt dabei über die Rückstellvorrichtung 34, welche beispielsweise in Form einer Spiralfeder vorliegt.
Die 8 zeigt eine dritte Ausführungsform des Entlüftungsventils 17. Diese weist eine drehbar gelagerte Klappe 37 auf, welche in der 8 in einer die Entlüftungsleitung 4 freigebenden und einer diese versperrenden Stellung dargestellt ist. Die Klappe 37 wird von der Rückstellvorrichtung 34 stets entgegen der Richtung des Pfeils 38 gedrängt, also in die Stellung, in welcher die Entlüftungsleitung 4 freigegeben ist. Über das an der Klappe 37 angebrachte Kraftübertragungselement 31 wird jedoch bei größer werdender Deformationsgröße s beziehungsweise ab Erreichen des Grenzwerts ein Verlagern der Klappe 37 in Richtung der Stellung bewirkt, in welcher die Entlüftungsleitung 4 wenigstens teilweise verschlossen, insbesondere vollständig verschlossen ist.
Die 9 zeigt das Entlüftungsventil 17 in einer vierten Ausführungsform, wobei dieses in der Stellung vorliegt, in welcher die Entlüftungsleitung 4 freigegeben ist. In der hier gezeigten Stellung liegt ein Trommelschieber 39 vor, wenn der Deformationsbereich nicht verformt ist, die Deformationsgröße s also im Wesentlichen gleich 0 beziehungsweise kleiner als der Grenzwert ist. Zu diesem Zweck ist der Trommelschieber 39, welcher eine Durchgangsöffnung 40 aufweist, derart angeordnet, dass das in der Entlüftungsleitung 4 vorliegende Fluid die Durchgangsöffnung durchströmen kann. Insbesondere ist dabei die Durchgangsöffnung 40 koaxial zu dem Bereich der Entlüftungsleitung 4, in welchem der Trommelschieber 39 vorliegt. Mit größer werdender Deformationsgröße s, insbesondere ab Erreichen des Grenzwerts, wird der Trommelschieber 39 Zug um Zug in die in der 10 gezeigte Stellung gebracht.
Die 10 zeigt die aus der 9 bekannte Ausführungsform des Entlüftungsventils 17, wobei es in der Stellung vorliegt, in welcher die Entlüftungsleitung 4 vollständig versperrt ist.
Die 11 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Entlüftungsventils 17 in der Stellung, in der die Entlüftungsleitung 4 im Wesentlichen freigegeben ist. Das Entlüftungsventil 17 besteht dabei im Wesentlichen aus einem Querschnittsveränderungsbereich 41, in welchem eine Wandung 42 der Entlüftungsleitung 4 flexibel ausgebildet ist. Durch Verformen der Wandung 42 in dem Querschnittsveränderungsbereich 41 kann der Durchströmungsquerschnitt der Entlüftungsleitung 4 eingestellt werden. Der Durchströmungsquerschnitt soll dabei umso kleiner sein, je größer die Deformationsgröße s ist.
Die 12 zeigt die aus der 11 bekannte Ausführungsform des Entlüftungsventils 17 in der Stellung, in der die Entlüftungsleitung 4 im Wesentlichen vollständig verschlossen ist. Vorteilhaft ist es bei der hier vorgestellten Ausführungsform, wenn die Wandung 42 in dem Querschnittsveränderungsbereich 41 elastisch ist, sodass eine von der Wandung 42 bewirkte Elastizitätskraft stets eine Rückkehr in der in der 11 gezeigte Stellung des Entlüftungsventils 17 bewirkt.
Die 13 zeigt eine sechste Ausführungsform des Entlüftungsventils 17. Bei dieser ist wiederum ein Schieber 36 vorgesehen, mittels welchem die Entlüftungsleitung 4 unterbrechbar beziehungsweise freigebbar ist. Der Schieber 36 ist benachbart zu dem Deformationsbereich 18 angeordnet. An dem Deformationsbereich 18 ist ein Magnet 43, insbesondere Permanentmagnet, befestigt. Nimmt die Deformation des Deformationsbereichs 18 zu, so wird der Magnet 43, wie angedeutet, in Richtung des Entlüftungsventils 17 verlagert. In der Ausgangsstellung des Magnets 43, in welcher der Deformationsbereich 18 nicht oder nur wenig deformiert ist, reicht seine Kraft nicht aus, um den Schieber 36, welcher aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material besteht, anzuziehen und derart anzuordnen, dass die Entlüftungsleitung 4 versperrt ist. Liegt dagegen die Deformation des Deformationsbereich 18 vor, so ist der Magnet 43 näher bei dem Entlüftungsventil 17 angeordnet, sodass seine Kraft nunmehr ausreicht, um einer auf den Schieber 36 wirkenden, entgegengesetzten Kraft entgegenzuwirken. Die entgegengesetzte Kraft wird beispielsweise durch Schwerkrafteinfluss oder durch die Rückstellvorrichtung 34 (hier nicht dargestellt) bewirkt. Reicht die Kraft des Magnets 43 nicht mehr aus, um den Schieber 36 zum Verschließen der Entlüftungsleitung 4 anzuordnen, so wird diese freigegeben.
Die 14 zeigt eine erste Anordnung des Entlüftungsventils 17. Dabei ist dieses in eine Abscheidevorrichtung 44 integriert. Genauer gesagt dient das Entlüftungsventil 17 dazu, einen Auslass 45 der Abscheidevorrichtung 44 freizugeben beziehungsweise zu verschließen. Zu diesem Zweck ist an dem Auslass 45 der Ventilsitz 30 vorgesehen, während der Stößel 29 mit dem Deformationsbereich 18 wirkverbunden ist. Die hier dargestellte Ausführungsform des Entlüftungsventils 17 mit dem Stößel 29 und dem Ventilsitz 30 ist jedoch rein beispielhaft zu verstehen. Grundsätzlich können alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in die Abscheidevorrichtung 44 integriert werden.
Die 15 zeigt eine zweite Anordnung des Entlüftungsventils 17. Bei dieser ist das Entlüftungsventil 17 über eines der Stützelemente 27 an den Deformationsbereich 18 angeschlossen. Auch hier ist wiederum die erste Ausführungsform des Entlüftungsventils 17 mit Stößel 29 und Ventilsitz 30 dargestellt, wobei sich jedoch auch die anderen Ausführungsformen über das Stützelement 27 mit dem Deformationsbereich 18 wirkverbinden lassen.
Die 16 zeigt eine dritte Anordnung des Entlüftungsventils 17. Dieses liegt dabei in seiner geöffneten Stellung vor. Über das Stützelement 27 sind zwei gegenüberliegende Deformationsbereiche 18 miteinander verbunden. Alternativ kann auch lediglich auf einer Seite ein einzelner Deformationsbereich 18 vorgesehen sein. Bei einer Deformation des Deformationsbereichs 18 beziehungsweise der beiden Deformationsbereiche 18 wird die Deformation zunächst von dem Stützelement 27 zugelassen. Dabei ist das Entlüftungsventil 17 derart mit dem Stützelement 27 integriert, dass bei der Deformation der Deformationsbereich 18 die Entlüftungsleitung 4 Zug um Zug verschlossen wird.
Dies ist in der 17 gezeigt. Sobald das Entlüftungsventil 17 vollständig geschlossen ist, bildet das Stützelement 27 einen Endanschlag für die Deformation der Deformationsbereiche 18. Das Stützelement 27 lässt demnach keine weitere Deformation dieser Bereiche zu. Mittels des Stützelements 27 wird eine maximale Deformation festgelegt und anschließend der Kraftstofftank beziehungsweise dessen Deformationsbereiche 18 gegeneinander abgestützt, sodass keine oder lediglich eine verringerte zusätzliche Deformation auftreten kann. Diese Anordnung lässt eine Kombination mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Entlüftungsventils 17 zu.
Die 18 zeigt eine vierte Anordnung des Entlüftungsventils 17. Dieses ist an dem Stützelement 27 angeordnet beziehungsweise in dieses integriert. Das Stützelement 27 ist dabei starr, lässt also keine Deformation zu. Aus diesem Grund ist das Entlüftungsventil 17 über ein Betätigungselement 46 beziehungsweise das Kraftübertragungselement 31 mit dem benachbart zu dem Stützelement 27 vorliegenden Deformationsbereich 18 wirkverbunden. Das Stützelement 27 sowie das Entlüftungsventil 17 liegen in einer Nebenkammer 47 des Kraftstofftanks 2 vor, während die Kraftstoffpumpe 20 in einer Hauptkammer 48 vorgesehen ist. Die Hauptkammer 48 ist von der Nebenkammer 47 mittels eines Stegs 49 bereichsweise abgetrennt. Auch hier ist eine Kombination mit allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Entlüftungsventils 17 möglich.
Die 19 zeigt eine fünfte Anordnung des Entlüftungsventils 17 außerhalb des Kraftstofftanks 2. Wie bereits vorstehend beschrieben, ist sie dabei mit dem Deformationsbereich 18 des Kraftstofftanks 2 wirkverbunden, um die Entlüftungsleitung 4 zu verschließen, sobald die Deformationsgröße s der Deformation den Grenzwert überschreitet. Wiederum kann eine Kombination mit allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Entlüftungsventils 17 realisiert werden.
Die 20 zeigt eine sechste Anordnung des Entlüftungsventils 17 außerhalb des Kraftstofftanks 2, wobei es in ein Haltemodul 50 integriert ist, mit welchem der Kraftstofftank 2 an einer Karosserie 51 des Kraftfahrzeugs befestigt ist. Der Deformationsbereich 18 ist dabei beispielsweise im Bereich einer Ausnehmung 52 des Haltemoduls 50 vorgesehen. In dieser Ausnehmung 52 liegt auch die Wirkverbindung zwischen dem Entlüftungsventil 17 und dem Deformationsbereich 18 vor. Auch diese Anordnung lässt eine Kombination mit allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Entlüftungsventils 17 zu.
Die 21 zeigt die aus der 20 bekannte Anordnung des Entlüftungsventils 17, wobei sich letzteres in der Stellung befindet, in der die Entlüftungsleitung 4 im Wesentlichen vollständig verschlossen ist.
Die 22 zeigt beispielhaft eine Wegübersetzungseinrichtung 53, welche zwischen dem Deformationsbereich 18 und dem Entlüftungsventil 17 vorliegt. Letzteres ist hier wiederum rein beispielhaft als mit dem Ventilsitz 30 zusammenwirkender Stößel 29 dargestellt. Die Wegübersetzungseinrichtung 53 ist beispielsweise derart ausgelegt, dass die Deformationsgröße s in eine kleinere Stellgröße w umgesetzt wird. Alternativ ist auch eine umgekehrte Ausführung möglich, bei welcher die Deformationsgröße s einen größeren Stellweg w zur Folge hat.
Generell soll darauf hingewiesen werden, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Entlüftungsventils 17 und dessen Anordnungen auch auf das Bypassventil 24 des Bypasses 22 Anwendung finden können. Dazu ist lediglich das jeweilige Wirkprinzip umzukehren, damit das Bypassventil 24 mit zunehmender Verformung beziehungsweise bei Überschreiten des Grenzwerts durch die Deformationsgröße geöffnet wird.
Bezugszeichenliste

1: Kraftstoffsystem
2: Kraftstofftank
3: Entlüftungseinrichtung
4: Entlüftungsleitung
5: Belüftungsventil
6: Kraftstoffspeicher
7: Zuführleitung
8: Ansaugbereich
9: Entlüftungsventil
10: Steuergerät
11: Spülluftpumpe
12: Spülluftzufuhr
13: Spülluftleitung
14: Filter
15: Umgebung
16: Einrichtung
17: Entlüftungsventil
18: Deformationsbereich
19: Versteifungselement
20: Kraftstoffpumpe
21: Schwimmer
22: Bypass
23: Bypassleitung
24: Bypassventil
25: Filter
26: Abzweig
27: Stützelement
28: Kraftstofftankschale
29: Stößel
30: Ventilsitz
31: Kraftübertragungselement
32: Kraftaufnahmeelement
33: Führungselemente
34: Rückstellvorrichtung
35: Pfeil
36: Schieber
37: Klappe
38: Pfeil
39: Trommelschieber
40: Durchgangsöffnung
41: Querschnittsveränderungsbereich
42: Wandung
43: Magnet
44: Abscheidevorrichtung
45: Auslass
46: Betätigungselement
47: Nebenkammer
48: Hauptkammer
49: Steg
50: Haltemodul
51: Karosserie
52: Ausnehmung
53: Wegübersetzungseinrichtung

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems (1) einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffsystem (1) über einen Kraftstofftank (2) und eine mindestens ein Entlüftungsventil (9,17) aufweisende Entlüftungseinrichtung (3) zur Entlüftung des Kraftstofftanks (2) in Richtung einer zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationsgröße (s) einer durch einen Innendruck des Kraftstofftanks (2) verursachten Deformation eines Deformationsbereichs (18) des Kraftstofftanks (2) erfasst und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße (s) das zwischen der zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) und dem Kraftstofftank (2) vorliegende Entlüftungsventil (17) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformation des Deformationsbereichs (18) mechanisch zu dem Entlüftungsventil (17) übertragen wird, sodass die Deformation eine das Entlüftungsventil (17) öffnende Kraft bewirkt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Deformationsgröße (s) mittels eines Sensors und das Öffnen des Entlüftungsventils (17) von einem mit dem Sensor verbundenen Steuergerät durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert derart gewählt wird, dass die Deformation des Deformationsbereichs (18), wenn die Deformationsgröße (s) gleich dem Grenzwert ist, elastisch erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert in Abhängigkeit einer Umgebungsbedingung bestimmt wird.
Kraftstoffsystem (1) einer Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffsystem (1) über einen Kraftstofftank (2) und eine mindestens ein Entlüftungsventil (9,17) aufweisende Entlüftungseinrichtung (3) zur Entlüftung des Kraftstofftanks (2) in Richtung einer zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffsystem (1) dazu ausgebildet ist, die Deformationsgröße (s) einer durch einen Innendruck des Kraftstofftanks (2) verursachten Deformation eines Deformationsbereichs (18) des Kraftstofftanks (2) zu erfassen und bei Überschreiten eines Grenzwerts durch die Deformationsgröße (s) das zwischen der zumindest zeitweilig Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) und dem Kraftstofftank (2) vorliegende Entlüftungsventil (17) zu schließen.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wenigstens ein benachbart zu dem Deformationsbereich (18) angeordnetes Versteifungselement (19) des Kraftstofftanks (2).
Kraftstoffsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungseinrichtung (3) eine Entlüftungsleitung (4) aufweist, welche auf ihrer einen Seite mit dem Kraftstofftank (2) und auf ihrer anderen, gegenüberliegenden Seite mit der Unterdruck erzeugenden Einrichtung (6,16) fluidverbunden ist.
Kraftstoffsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsleitung (4) das Entlüftungsventil (17) aufweisen.
Kraftstoffsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (2) wenigstens bereichsweise aus Kunststoff besteht.