Hightech im Tank - Ford

Wie verhält sich Flüssigkeit in
einem Behälter, der in Bewegung
ist? Ilja Bürkle kann selbst solche
komplexen Vorgänge mit Hilfe von
CAE darstellen.
nach einem Aufprall durch Leckagen maximal 30 Milliliter Kraftstoff
in der Minute verlieren. Bei Ford darf das System keine Leckage
aufweisen. Außerdem liegen die Aufprall-Geschwindigkeiten der
Crash-Tests höher als gesetzlich vorgeschrieben.
Dabei liegt der Tank in einer recht „sensiblen“ Umgebung. Er ist
durch die Nähe zum Auspuff hohen Temperaturen ausgesetzt,
was Einfluss auf die Druckverhältnisse im Inneren hat. Die Bänder,
mit denen der Tank an der Karosserie befestigt ist, sind starken
Spannungen und Vibrationen ausgesetzt.
Mit CAE können die Ingenieure auch das Befüllen eines Tanks
darstellen und bewerten. Dabei sehen sie, wie sich die Flüssigkeit
verteilt und die Luft, die zwangsweise beim Betanken mit eindringt.
Sie enthält besagte Kohlenwasserstoffe, die über ein Ventil in
einen Aktivkohlefilter zwischengespeichert werden und dem Motor
dosiert zur Verbrennung zugeführt werden. Da sich Abgasgesetze
immer mehr verschärfen, müssen auch die Aktivkohlefilter immer
anspruchsvoller werden.
Ein weiteres Gebiet der Kraftstoffsystementwicklung ist die Reduzierung
von Rußpartikeln beim Dieselmotor. Hierbei wird mittels
einer Pumpe und Düse (Vaporiser) dosiert Kraftstoff dem Rußpartikelfilter
vorgelagert. Die thermische Reaktion führt zur kontrollierten
Verbrennung des Rußes.
An der Tankstelle
„Wir wollen zwei Ziele erreichen“, berichtet Michael Wohlfahrter,
Systemingenieur: „Beim Tanken soll kein Kraftstoff nach außen
spritzen, und genau wenn der Tank voll ist muss sich die Zapfpistole
automatisch abschalten.“ Das klingt simpel, ist aber ein gewaltige
Aufgabe. Der Kunde erwartet, mit Kraftstoffsystemen eigentlich so
gut wie nichts zu tun zu haben, will sich auf die entsprechenden
Anzeigen und Reichweitenangaben im Bordcomputer verlassen
können und möchte nicht beim Tanken mit Kraftstoff in Berührung
kommen.“ Nach dem 2. Weltkrieg soll es Männer gegeben haben,
die sich vor Tanzlokalen mit Benzin „parfümierten“, um der Damenwelt
vorzutäuschen, man besitze ein Motorrad, aber die Zeiten sind
vorbei. Die Zapfpistole sollte ergonomisch und leichtgängig in den
Einfüllstutzen einzuführen sein und darüber hinaus einen möglichst
störungsfreien Fluss des Kraftstoffs gewährleisten.“
„Wird der Unterboden bei einem neuen Modell konstruiert, muss
auch der Tank neu entwickelt werden, damit er sich optimal ins
neue Design einfügt“, erklärt Supervisor Alexander Vetter. Die Lage
des Einfüllrohrsystems wird möglichst weit entfernt von der Abgasanlage
positioniert. Der Ford Fiesta beispielsweise wird traditionell
von links betankt, weil er ursprünglich in England konstruiert wurde,
Ford Focus und Mondeo von rechts. Mittlerweile gibt es aber einen
globalen Standard für alle Modelle. Außerdem bietet ein kleiner Pfeil
in der Tankanzeige Orientierung an der Tankstelle.
Erwähnenswert ist es, dass Ford als einer der ersten Volumenhersteller
moderne, tankdeckellosen („Capless“) Einfüllsysteme mit
Fehlbetankungsschutz in allen Modellen anbietet. Die Vorteile des
Ford Easy Fuel-Systems liegen auf der Hand: Der Kunde muss
keinen Tankdeckel aus- und einschrauben und kann nicht den
falschen Kraftstoff einfüllen.
Der Fehlbetankungsschutz funktioniert dadurch, dass Dieselpistolen
einen größeren Durchmesser haben und daher nicht in die
Öffnung des Benzineinfüllrohres hineinpassen. Dieselfahrzeuge lassen
sich aber auch nicht mit den kleineren Benzinpistolen betanken,
dafür sorgen speziellen Mechanismen im Einfüllstutzen.
Da Kraftstoffsysteme in Merkenich für alle Märkte entwickelt
werden, sind auch regionale Besonderheiten zu berücksichtigen:
In Indien etwa werden Pkws oft mit den größeren Lkw-Zapfpistolen
betankt, daher kommen hier keine Capless-Systeme in Frage.
Wie viel ist noch drin?
So mancher kennt es noch aus Studentenzeiten: Kein Geld mehr,
die Tankanzeige geht gegen null, und noch 30 Kilometer bis nach
Hause. Ob Nadel an einer Uhr am Armaturenbrett oder Strich in
einem Display – „im Tank selber wird die Benzinmenge früher wie
heute mittels eines Hebelgebers mit Schwimmer ermittelt. Dieser ist
an der Fördereinheit angebracht“, so Supervisor Oliver Uhlenbroch.
Der Füllstand wird über eine Widerstandsänderung des Sensors
ermittelt und per CAN-Bus an die Tankanzeige im Armaturenbrett
weitergegeben. Dieses Signal fließt in die Reichweitenberechnung
ein. Die Angaben, wie weit man noch bis zum nächsten Tanken
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