Die Erfindung betrifft ein Treibstoffversorgungssystem für eine Brenn kraftmaschi- ne eines Kraftfahrzeuges mit einem Treibstofftank und mit einer Be- und Entlüf- tungseinrichtung für den Treibstofftank, wobei die Be- und Entlüftungseinrichtung eine Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtung aufweist, insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtungen sind notwendig, um zu verhin- dern, dass Kohlenwasserstoffe, die im Wesentlichen den Kraftstoff bzw. Treibstoff für die Brennkraftmaschine bilden, in die Umgebung gelangen. Ein Druckaus- gleich gegenüber der Umgebung ist notwendig, da ansonsten der Treibstoff nur schwer aus dem Tank entnommen oder der Tank wieder mit Treibstoff befüllt werden kann. Auch die durch Temperaturschwankungen verursachten Wär- meausdehnungen werden mit Hilfe der Be- und Entlüftungseinrichtung kompen- siert.

Bekannte Be- und Entlüftungseinrichtungen weisen häufig Aktivkohlefilter auf, welche die Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtung darstellen. Diese Aktivkohlefil ter adsorbieren die Kohlenwasserstoffe. Wenn bei einem Druckausgleich, also Gasaustritt aus dem Treibstofftank in die Umgebung dieses Gas durch den Aktiv- kohlefilter geleitet wird, werden die Kohlenwasserstoffe in der Aktivkohle adsor- biert, so dass diese nicht in die Umgebung gelangen.

Allerdings sind diese Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtungen, die mit Aktivkoh- lefiltern arbeiten technisch sehr aufwändig, da diese Aktivkohlefilter regeneriert werden müssen. Zudem besteht zwischen Adsorption und Desorption der Koh- lenwasserstoffen an der Aktivkohle ein Gleichgewicht. Daher können nie die ge- samten Kohlenwasserstoffe zurückgehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte oder zumindest ande- re Ausführungsform eines Treibstoffversorgungssystems bereitzustellen, dass sich insbesondere durch eine einfacher gestaltete Kohlenwasserstoffrückhalteein- richtung auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung basiert auf der Grundidee die technisch aufwendigen Aktivkohlefil- tern durch ein einfaches Membransystem zu ersetzen, um daraus die Kohlenwas- serstoffrückhalteeinrichtung zu bilden. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass die Be- und Entlüftungseinrichtung einen Be- und Entlüftungsweg aufweist, über welchen ein Gasaustausch zwischen dem Treibstofftank und einer Umge- bung möglich ist. Dadurch kann der Druckausgleich beim Befüllen oder Entleeren des Treibstofftanks ermöglicht werden. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtung mindestens eine Filtermembran aufweist, die Kohlenwasserstoffe von Luft trennen kann. Diese Filtermembran er- möglicht das selektive Zurückhalten der Kohlenwasserstoffe, während Luft, insbe- sondere Sauerstoff, Stickstoff und C0 ₂ aus dem Treibstofftank in die Umgebung gelangen kann und umgekehrt und somit einen Druckausgleich ermöglicht. Ferner ist dazu erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Filtermembran derart in dem Be- und Entlüftungsweg des Treibstofftanks angeordnet ist, dass der Be- und Entlüf- tungsweg durch die Filtermembran abgedeckt ist, und dadurch verhindert, dass Kohlenwasserstoffe aus dem Treibstofftank durch den Be- und Entlüftungsweg in die Umgebung gelangen. Die Filtermembran blockiert also den Weg zwischen Tankinhalt und Umgebung für Kohlenwasserstoffe, während die Bestandteile von Luft die Membran passieren können. Auf diese Weise ist eine sehr einfache, bau- raumoptimierte und effektive Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtung ermöglicht. Besonders eine klein bauende Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtung schafft große Vorteile.

Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Kohlenwasserstoffrückhalteeinrich- tung ausschließlich Filtermembranen zur Trennung der Kohlenwasserstoffe von Luft aufweist. Dies soll insbesondere heißen, dass die Kohlenwasserstoffrückhal- teeinrichtung keine Aktivkohlefilter oder andere adsorbierende Materialien auf- weist. Dies bedeutet, dass allein durch Verwendung einer solchen Filtermembran die Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtungen realisiert werden kann, was einen sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau ermöglicht.

Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass mindestens eine Filtermembran Graphen aufweist. Solche Graphen enthaltenden Membranen können aufgrund der hohen Stabilität des Graphens sehr dünn ausgestaltet werden. Des Weiteren können diese mit definierten Porengrößen versehen werden, welche die Selektion zwischen den Luftbestandteilen und den Kohlenwasserstoffen des Treibstoffes ermöglichen.

Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass mindestens eine Filtermembran Koh- lenstoffnanoröhrchen aufweist. Diese Kohlenstoffnanoröhrchen ermöglichen ins- besondere aufgrund der faserartigen Struktur der Kohlenstoffnanoröhrchen und der extrem hohen Festigkeit der Kohlenstoffnanoröhrchen eine Verstärkung der Membran, so dass diese besonders dünn ausgestaltet werden kann, so dass der Gasdurchsatz an Luftbestandteilen durch die Membran sehr hoch ist und somit nur eine geringere Membranfläche benötigt wird. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass mindestens eine Filtermemb- ran hydrophilisierte, stark vernetzte lösungsmittelstabile polymere Membranen aufweist. Solche Membranen sind zum einen chemisch beständig gegenüber dem Treibstoff, so dass diese nicht angegriffen werden. Zum anderen sind diese auf- grund der Hydrophilisierung stark abweisend gegenüber unpolaren Molekülen, wie sie in Treibstoffen üblicherweise Vorkommen. Dadurch weisen solche Filter- membranen eine hohe Selektivität auf.

Eine günstige Variante sieht vor, dass die Filtermembran Poren aufweist, die eine definierte Porengröße aufweisen, wodurch ermöglicht wird, dass Treibstoffmole- küle zurückgehalten werden und Luftmoleküle die Membran durch die Poren der Membran passieren können. Dies ermöglicht die Herstellung von Filtermembra- nen die eine sehr hohe Selektivität zwischen den Kohlenwasserstoffen und den Luftbestandteilen aufweisen. Darüber hinaus weisen solche Membranen ein sehr hohes Rückhaltepotential für die Kohlenwasserstoffe auf.

In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen werden unter Luftmoleküle insbesondere Moleküle verstanden, die typischerweise in der Luft enthalten sind, insbesondere Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid. Ferner sind weitere Luftbe- standteile Argon, das aufgrund der atomaren gasförmigen Form kleiner ist als C0 ₂ -Moleküle und daher ebenfalls problemlos die Membran passieren kann.

Eine zweckmäßige Möglichkeit sieht vor, dass die mindestens eine Filtermembran eine Gaspermeationsmembran mit hoher selektiver Permeabilität ist. Solche Membranen haben stoffabhängige Löslichkeiten und Diffusionskoeffizienten, so dass die Permeation abhängig vom Stoff unterschiedlich stark ausfallen kann. Insbesondere können solche Membranen derart ausgebildet sein, dass Kohlen- wasserstoffe eine sehr niedrige Permeabilität aufweisen, während kleine Molekü- le, wie sie beispielweise in der Luft Vorkommen, also Sauerstoff, Stickstoff und C0 ₂ eine hohe Permeabilität aufweisen. Dadurch kann mit Hilfe einer solchen Fil termembran ebenfalls eine selektive Rückhaltung der Kohlenwasserstoffe ermög- licht werden. Alternativ können solche Gaspermeationsmembranen eine hohe Permeabilität für Kohlenwasserstoffe und eine geringe Permeabilität für die Luft- bestandteile aufweisen, sodass die Trennung von Luft und Treibstoff durch die Zurückhaltung der Luftbestandteile bewirkt wird.

Eine weitere besonders zweckmäßige Möglichkeit sieht vor, dass eine Strö- mungserzeugungseinrichtung vorgesehen ist, welche ein Gasgemisch, das sich in dem Treibstofftank befindet, antreibt, so dass das Gasgemisch zumindest ab- schnittsweise entlang der Filtermembran strömt. Dadurch ist ein sogenanntes Crossflow-Filterverfahren gegeben. Die Strömung des Gases entlang der Memb- ran ermöglicht eine gleichbleibende Konzentration an der Innenseite der Memb- ran, so dass ein effektiver Austausch der Luftbestandteile möglich ist. Insbeson- dere wird dadurch vermieden, dass an der Membran, an welcher die Luftmoleküle durch die Membran diffundieren können, sich die Konzentration der Luft relativ zu den Kohlenwasserstoffdämpfen verändert und somit die Filtereigenschaften der Filtermembran beeinflussen würde.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei- bung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh- ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge- stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo- nenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines

T reibstoffversorgungssystems,

Fig. 2 eine Prinzipskizze einer zweiten Ausführungsform eines Treib- stoffversorgungssystems,

Fig. 3 eine Prinzipskizze einer Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtung des

Treibstoffversorgungssystems aus Fig. 2, und

Fig. 4 eine Prinzipskizze einer Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtung ei- nes Treibstoffversorgungssystems gemäß einer dritten Ausführungs- form.

Eine in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform eines Treibstoffversorgungssys- tems 10 für eine Brennkraftmaschine 12 kann beispielsweise in einem Kraftfahr- zeug, das mit dieser Brennkraftmaschine 12 angetrieben ist, verwendet werden, um Treibstoff für die Brennkraftmaschine bereitzustellen. Das Treibstoffversor- gungssystem weist einen Treibstofftank 14 auf, in welchem der Treibstoff für die Brennkraftmaschine 12 gelagert werden kann. Ferner ist mindestens eine Treib- stoffleitung 16 vorgesehen, über welche Treibstoff zu der Brennkraftmaschine 12 geleitet werden kann. Um das Befüllen und Entleeren des Treibstofftanks 14 zu erleichtern, ist eine Be- und Entlüftungseinrichtung 18 vorgesehen, mit welcher Gas, insbesondere Luft 25 zwischen der Umgebung 20 und einem Innenraum 22 des Treibstofftanks 14 aus- getauscht werden kann. Durch die Be- und Entlüftungseinrichtung 18 kann ein Druckausgleich im Innenraum 22 des Treibstofftanks 14 erfolgen, so dass prob- lemlos Treibstoff aus dem Tank über die Treibstoffleitung 16 entnommen werden kann. Ebenso erleichtert dies das Befüllen des Treibstofftanks 14.

Um zu verhindern, dass der Treibstoff, insbesondere die Treibstoffdämpfe 23, über die Be- und Entlüftungseinrichtung 18 in die Umgebung 20 gelangen kann, ist eine Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtung 24 vorgesehen, welche in einem Be- und Entlüftungsweg 26 der Be- und Entlüftungseinrichtung 18 angeordnet ist.

Die Kohlenwasserstoffrückhalteeinrichtung 24 weist dabei eine Filtermembran 28 auf, welche derart angeordnet ist, dass sie den Be- und Entlüftungsweg 26 voll- ständig abschließt. Dadurch muss das Gas, das durch die Be- und Entlüftungsein- richtung 18 zwischen dem Innenraum 22 und der Umgebung 20 ausgetauscht wird, die Filtermembran 28 passieren. Die Filtermembran 28 ist dabei derart aus- gebildet, dass sie selektiv Kohlenwasserstoffe 23 zurückhält, das heißt Kohlen- wasserstoffe 23 können die Filtermembran 28 nicht oder nur sehr schlecht passie- ren, so dass keine Kohlenwasserstoffe 23 über den Be- und Entlüftungsweg 26 in die Umgebung 20 gelangen können.

Solche Filtermembranen 28 können beispielsweise mehrere Poren aufweisen, welche aufgrund der Porengröße eine Selektion zwischen großen und kleinen Molekülen ermöglicht. Durch die Wahl der Porengröße kann somit eine Selektion zwischen den im Treibstoff vorhandenen Kohlenwasserstoffen 23 und den insbe- sondere in der Luft 25 typischer Weise vorhandenen Molekülen und Atomen ge- troffen werden. Insbesondere sind die Hauptbestandteile der Luft 25 Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoffdioxid klein gegenüber den Kohlen wasserstoffketten 23, die üblicherweise in Benzin oder Diesel vorhanden sind.

Ferner können solche Membranen für die Filtermembran 28 Graphen aufweisen, was eine besonders hohe Stabilität der Filtermembran 28 ermöglicht. Des Weite- ren können dadurch gezielt die Porengröße oder besonders stabile Poren erzeugt werden.

Ferner ist es möglich, dass die Filtermembran 28 Kohlenstoffnanoröhrchen auf- weist. Diese Kohlenstoffnanoröhrchen können ebenfalls die Stabilität der Filter- membran 28 erhöhen, so dass diese insgesamt dünner ausgebildet werden kann. Dadurch kann bei gleichbleibender Rückhaltefähigkeit für die Kohlenwasserstoffe 23 der Gasaustausch für die Luftteilchen 25 erhöht werden. Dadurch kann insbe- sondere die Fläche der Filtermembran 28 reduziert werden.

Ferner kann die Filtermembran 28 hydrophilisierte, stark vernetzte lösungsmittel- stabile Polymere aufweisen. Auch solche Polymere weisen eine hohe Selektivität und Rückhaltevermögen für die Kohlenwasserstoffe 23 auf.

Schließlich ist auch denkbar, dass die Filtermembran 28 eine Gaspermeations- membran mit hoher selektiver Permeabilität ist. Das heißt die Permeabilität für insbesondere die Luftbestandteile 25, wie Sauerstoff, Stickstoff und C0 ₂ ist viel höher als die Permeabilität der Kohlenwasserstoffe 23 des Treibstoffes. Dies kann beispielsweise durch eine unterschiedliche Löslichkeit und unterschiedliche Diffusionskoeffizienten für die Luftbestandteile 25 und bzw. die Kohlenwasserstof- fe 23 erzielt werden.

Eine in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform des Treibstoffversorgungssys- tems 10 unterscheidet sich von der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform des Treibstoffversorgungssystems dadurch, dass eine Strömungserzeugungsein- richtung 30 vorgesehen ist, welche das Gasgemisch, das sich im Innenraum 22 des Treibstofftanks 14 befindet, derart antreibt, dass das Gasgemisch zumindest abschnittsweise entlang der Filtermembran 28 strömt. Dadurch ist ein sogenann- tes "Crossflow-Verfahren" gegeben. Dadurch können Konzentrationsverschie- bungen an der Filtermembran 28 unterbunden werden, so dass eine dauerhafte gleichbleibende Filterwirkung bzw. Rückhaltewirkung für die Kohlenwasserstoffe 23 gegeben ist.

Beispielsweise kann ein Strömungskanal 32 vorgesehen sein, in welchem die Strömungserzeugungseinrichtung 30 das Gasgemisch aus dem Innenraum 22 des Treibstofftanks 14 einleitet. Die Filtermembran 28 kann eine Öffnung 34 zwi- schen dem Strömungskanal 32 und dem Be- und Entlüftungsweg 26 abdecken. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Filtermembran 28 zylinderförmig auf- gewickelt werden, sodass eine große Filterfläche zur Verfügung steht. Dadurch wird das Gasgemisch entlang des Strömungskanals an der Filtermembran 28 vor- beigeführt, so dass das "Crossflow-Verfahren" ermöglicht wird.

Alternativ kann die Strömungserzeugungseinrichtung 30 dadurch gebildet sein, dass beim Motorstart von der Umwelt über die Filtermembran 28 zum Motor Frischluft 25 angesaugt wird, und somit die sich im Strömungskanal 32 ange- sammelten Kohlenwasserstoffen 23 für die Verbrennung genutzt werden.

Im Übrigen stimmt die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform des Treib- stoffversorgungssystems 10 mit der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungs- form des Treibstoffversorgungssystems 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Eine in Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsform des Treibstoffversorgungssys- tems unterscheidet sich von der in den Fig. 2 und 3 dargestellten zweiten Ausfüh- rungsform des Treibstoffversorgungssystems 10 dadurch, dass die Filtermembran 28 derart ausgebildet ist, dass die Filtermembran 28 durchlässig für Kohlenwas- serstoffe 23 ist aber die Luftbestandteile 25 weitgehend zurückhält. Auch dadurch kann eine Trennung der Kohlenwasserstoffe 23 von den Luftbestandteilen 25 er- reicht werden.

Im Übrigen stimmt die in der Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsform des Treib- stoffversorgungssystems mit der in den Fig. 2 und 3 dargestellten zweiten Ausfüh- rungsform des Treibstoffversorgungssystems 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

_*****