DE-102020111184-B4 - Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine mit verringertem Tankdruck

Abstract

Brennkraftmaschine (1) mit - einem Verbrennungsmotor (2), - einem Ansaugtrakt(6) zum Zuführen eines Gasgemischs zu dem Verbrennungsmotor (2) und - einem Kraftstofftanksystem, das - einen Kraftstofftank (8), - einen Kraftstoffdampffilter (9), der in fluidleitender Verbindung mit der Umgebung steht, - eine von dem Kraftstofftank (8) zu dem Kraftstoffdampffilter (9) führende Entlüftungsleitung (10) und - eine von dem Kraftstoffdampffilter (9) zu dem Ansaugtrakt (6) führende Spülgasleitung (11, 19), umfasst, gekennzeichnet durch eine Evakuierungsleitung (15), die den Kraftstofftank (8) mit dem Ansaugtrakt (6) verbindet, und eine Gasfördervorrichtung (16), die dafür eingerichtet ist, den Tankdruck in dem Kraftstofftank (8) bedarfsweise zu reduzieren.

Inventors

• Philipp Hackmann
• Björn Fröhlich
• Ulrich Schröder

Assignees

• VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20200424

Claims (10)

1. Brennkraftmaschine (1) mit - einem Verbrennungsmotor (2), - einem Ansaugtrakt(6) zum Zuführen eines Gasgemischs zu dem Verbrennungsmotor (2) und - einem Kraftstofftanksystem, das - einen Kraftstofftank (8), - einen Kraftstoffdampffilter (9), der in fluidleitender Verbindung mit der Umgebung steht, - eine von dem Kraftstofftank (8) zu dem Kraftstoffdampffilter (9) führende Entlüftungsleitung (10) und - eine von dem Kraftstoffdampffilter (9) zu dem Ansaugtrakt (6) führende Spülgasleitung (11, 19), umfasst, gekennzeichnet durch eine Evakuierungsleitung (15), die den Kraftstofftank (8) mit dem Ansaugtrakt (6) verbindet, und eine Gasfördervorrichtung (16), die dafür eingerichtet ist, den Tankdruck in dem Kraftstofftank (8) bedarfsweise zu reduzieren.
2. Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Evakuierungsleitung (15) den Kraftstoffdampffilter (9) umgeht.
3. Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Gasfördervorrichtung (16) in die Evakuierungsleitung (15) und/oder in die Spülgasleitung (11) integriert ist.
4. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass für eine Inbetriebnahme und/oder zumindest zeitweise während eines Betriebs des Verbrennungsmotors (2) mittels der Gasfördervorrichtung (16) ein geringerer Tankdruck in dem Kraftstofftank (8) im Vergleich zu einem Nichtbetrieb des Verbrennungsmotors (2) eingestellt und Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank (8) über die Evakuierungsleitung (15) in den Ansaugtrakt (6) eingeleitet werden.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass während des Betriebs des Verbrennungsmotors (2) mittels der Gasfördervorrichtung (16) ein Tankunterdruck, der ein unter dem Umgebungsdruck liegender Tankdruck ist, eingestellt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass ein maximal zulässiger, durch die Unterdruckfestigkeit des Kraftstofftanks (8) beschränkter Tankunterdruck eingestellt wird.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass bei einer Außerbetriebnahme des Verbrennungsmotors (2) ein dem Umgebungsdruck entsprechender und/oder zumindest zeitweise ein über dem Umgebungsdruck liegender Tankdruck eingestellt wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7 , dadurch gekennzeichnet , dass - aus einer Kraftstoffmenge, die eine Menge des in dem Kraftstofftank (8) befindlichen Kraftstoffs ist, sowie einem Anteil leichtflüchtiger Kraftstoffbestandteile an dieser Kraftstoffmenge eine Ausgangsmenge der leichtflüchtigen Kraftstoffbestandteile bestimmt wird und - eine Evakuierungsmenge der leichtflüchtigen Kraftstoffbestandteile, die über die Evakuierungsleitung (15) aus dem Kraftstofftank (8) in den Ansaugtrakt (6) geleitet wird, bestimmt wird und - der Betrieb der Gasfördervorrichtung (16) beendet oder hinsichtlich der Druckreduzierung in dem Kraftstofftank (8) leistungsreduziert wird, wenn die Differenz zwischen der Ausgangsmenge und der Evakuierungsmenge unter einem definierten Grenzwert liegt.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8 , dadurch gekennzeichnet , dass ein Istwert des Tankdrucks in Abhängigkeit von einem Sollwert des Tankdrucks geregelt wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , dass der Sollwert des Tankdrucks variiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstofftanksystem, das entlüftet werden kann. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine kann insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugs sein. Ein Kraftstofftanksystem für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs weist regelmäßig eine Entlüftungsleitung auf, die es ermöglicht, einen ansteigenden Druck in dem Kraftstofftank des Kraftstofftanksystems infolge von beispielsweise bei relativ hohen Umgebungstemperaturen verdampfendem Kraftstoff an die Umgebung zu entlasten (vgl. beispielsweise DE 10 2013 109 459 A1 oder DE 10 2016 010 837 A1). Dabei dürfen, auch aufgrund von Emissionsvorschriften, möglichst keine Kraftstoffdämpfe in die Umgebung gelangen. Dies wird verhindert, indem in die Entlüftungsleitung ein Kraftstoffdampffilter integriert ist, der die Kraftstoffdämpfe absorbiert. Ein solcher Kraftstoffdampffilter ist üblicherweise in Form eines Aktivkohlefilters ausgebildet. Zur Regeneration eines solchen Kraftstoffdampffilters ist ein entsprechendes Kraftstofftanksystem üblicherweise zusätzlich mit einer Spülgasleitung versehen, die einerseits mit dem Kraftstoffdampffilter und andererseits mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbunden ist. Im Betrieb der Brennkraftmaschine kann zeitweise mittels Unterdrucks, der im Bereich der Mündung der Spülgasleitung in den Ansaugtrakt im Vergleich zu dem Umgebungsdruck herrscht, Umgebungsluft über eine Verbindung des Kraftstoffdampffilters zur Umgebung angesaugt werden. Diese Umgebungsluft durchströmt den Kraftstoffdampffilter und spült diesen dadurch. Die Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstoffdampffilter werden so über den Ansaugtrakt den Brennräumen des Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine zugeführt. Um zu vermeiden, dass auch bei einer längeren Nichtnutzung der Brennkraftmaschine, insbesondere bei relativ hohen Umgebungstemperaturen und/oder bei relativ niedrigen Umgebungsdrücken, ein Entweichen von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftanksystem infolge eines gesättigten Kraftstoffdampffilters erfolgt, muss dieser ausreichend groß dimensioniert werden. Dies ist mit entsprechend hohen Kosten sowie mit einem entsprechend hohen Bauraumbedarf verbunden. Weiterhin ist es üblicherweise sinnvoll, unmittelbar nach einer Inbetriebnahme einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs den Kraftstoffdampffilter des dazugehörigen Kraftstofftanksystems zu regenerieren, da der Betrieb der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Kraftfahrzeugs nur kurzfristig andauern kann. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, dass bei einer Beendigung des Betriebs der Brennkraftmaschine der Kraftstoffdampffilter möglichst weitgehend regeneriert ist, um eine ausreichende Kapazität zur Aufnahme von Kraftstoffdämpfen aufzuweisen. Das Einbringen der Kraftstoffdämpfe in die Brennräume des Verbrennungsmotors während einer Regeneration des Kraftstoffdampffilters kann jedoch Schwierigkeiten bereiten, weil dies bei der Dosierung der Kraftstoffmengen, die über die eigentlich für die Kraftstoffzuführung zu den Brennräumen vorgesehenen Kraftstoffinjektoren eingebracht werden, berücksichtigt werden muss, um den Verbrennungsmotor weiterhin mit einem definierten Kraftstoff-Sauerstoff-Mengenverhältnis betreiben zu können. Sofern der Kraftstoffdampffilter bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine eine lediglich geringe Beladung aufweist, kann eine mit einem Einbringen von Kraftstoffdämpfen in den Ansaugtrakt verbundene Regeneration des Kraftstoffdampffilters gezielter ablaufen und gegebenenfalls auf bestimmte Betriebszustände der Brennkraftmaschine, in denen die damit verbundenen Probleme relativ gering sind, beschränkt werden. Die DE 101 01 257 A1 und die DE 10 2009 036 263 A1 offenbaren jeweils ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Kraftstofftanksystems einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Unterdruck in dem Kraftstofftanksystem während eines Betriebs eines Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine erzeugt wird, indem der Kraftstofftank durch einen entsprechenden, in dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine herrschenden Unterdruck über eine Evakuierungsleitung, die den Ansaugtrakt mit einem Kraftstofftank verbindet und in die ein Ventil integriert ist, evakuiert wird. Die US 2014/0277927 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstofftanksystem, bei dem in die Spülgasleitung und/oder in eine Umgebungsluftleitung, die einen Kraftstoffdampffilter mit der Umgebung verbindet, eine Pumpe integriert sein kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beladen des Kraftstoffdampffilters mit Kraftstoffdämpfen während eines Nichtbetriebs der Brennkraftmaschine möglichst gering zu halten. Die Lösung dieser Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1 ermöglicht sowie durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 4 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und bevorzugte Ausführungsformen des erfi