PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19643562C2 28.12.2000
Titel Kraftstoffanlage
Anmelder Ford Global Technologies, Inc., Dearborn, Mich., US
Erfinder Thompson, Robert Harold, Redford, Mich., US
Vertreter Bonsmann, M., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 41063 Mönchengladbach
DE-Anmeldedatum 22.10.1996
DE-Aktenzeichen 19643562
Offenlegungstag 12.06.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.12.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.12.2000
IPC-Hauptklasse B60K 15/073

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffanlage eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor, insbesondere eine Kraftstoffanlage mit einem darin angeordneten Dampfsammler.

Um eine Überfüllung des Kraftstofftanks beim Betanken zu verhindern, wird angestrebt, daß die Kraftstoffanlage eine Einrichtung zur Steuerung des Kraftstoffpegels in dem Kraftstofftank aufweist. Es muß ein ausreichend großer Kopf- bzw. Leerraum im oberen Abschnitt des Tanks eingehalten werden, damit in dem oberen Wandabschnitt des Tanks angeordnete Dampfauslässe bestimmungsgemäß funktionieren. Darüber hinaus ist ein ausreichender Leerraum erforderlich, um sicherzustellen, daß der Dampfdruck in dem Tank innerhalb annehmbarer Grenzen bleibt.

Die US 5 056 494 beschreibt ein System zur Erzeugung zweier Innenvolumina innerhalb eines Kraftstofftanks, welche dauerhaft unter verschiedenen Drücken stehen. Dabei ist es wichtig, dass das mit dem Einfüllstutzen verbundene kleinere Innenvolumen unter Atmosphärendruck und das in einem Dampfsammler ausgebildete größere Innenvolumen unter einem höheren Druck steht. Die in den Innenvolumina erzeugten Kraftstoffdämpfe werden über Leitungen in einem Behälter zwischengespeichert und von dort dem Motor zur Verbrennung zugeführt.

Ferner zeigt die DE-OS 24 19 350 eine Vorrichtung für die Entnahme von Flüssigkeit aus einem Vorratstank wie insbesondere dem Öltank eines Gasturbinenstrahlwerks, wobei aufgrund von Beschleunigungen sowie verschiedenen Neigungen des Tanks der Pegel der Flüssigkeit unterschiedliche Lagen einnehmen kann. Aus diesem Grunde sind zwei Einlassrohre vorgesehen, deren Öffnungen in verschiedenen Bereichen des Flüssigkeitsbehälters angeordnet sind, so dass auch bei unterschiedlichen Pegelständen in der Regel immer mindestens eine Öffnung in Flüssigkeit eingetaucht ist. Die beiden Einlassrohre führen zu einer Ventileinrichtung, die je nach der auf den Kraftstofftank wirkenden Beschleunigung eines der beiden Einlassrohre oder beide mit einem Auslassrohr verbindet. Die Ventileinrichtung besitzt einen beweglichen Ventilkörper, welcher durch die auf ihn wirkende Beschleunigung bewegt wird und dabei verschiedene Lagen annimmt, in welchen er das eine oder das andere Einlassrohr verschließt. Durch eine passend gewählte Anordnung kann hierdurch gewährleistet werden, dass er jeweils dasjenige Einlassrohr verschließt, dessen Öffnung nicht in Flüssigkeit eingetaucht ist.

Zur Bereitstellung eines Leerraums in einem Kraftstofftank ist es bekannt, in diesem einen Dampfsammler vorzusehen. Der Dampfsammler fängt während des Betankens Kraftstoffdampf im wesentlichen in der gleichen Weise auf, wie eine umgedrehte Schale in einem Becken Luft auffängt, wenn das Becken mit Wasser gefüllt wird.

In Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen ist eine Kraftstoffanlage 10 nach dem Stand der Technik mit einem in einem Kraftstofftank 14 enthaltenen Dampfsammler 12 dargestellt. Die Kraftstoffanlage 10 enthält ferner mehrere Dampfauslaßventile 16, wobei an jeder Ecke des oberen Wandabschnittes des Tanks 14 jeweils ein Ventil angeordnet ist. Kraftstoff aus einer (nicht dargestellten) Kraftstoff-Zapfpistole wird in den Tank 14 über ein Füllrohr 18 eingefüllt. Ein Entlüftungsrohr 20 ist in (nicht dargestellter) herkömmlicher Art mit dem Füllrohr 18 verbunden und dient dazu, einen automatischen Abschaltmechanismus in der Kraftstoff-Zapfpistole zu aktivieren, wenn der Kraftstoffpegel in dem Tank 14 einen vorgegebenen maximalen Pegel erreicht. Eine Entlüftungsbohrung 22 in der Oberseite des Sammlers 12 ermöglicht es, daß der in dem Sammler 12 aufgefangene Kraftstoffdampf langsam in den dem oberen Wandabschnitt des Tanks 14 zugeordneten Leerraum in der Weise entweicht, daß die Größe des Leeraums nach dem Betankungsvorgang allmählich zunimmt. Bei der dargestellten Konstruktion nach dem Stand der Technik weist die Entlüftungsbohrung 22 einen Durchmesser von etwa 1,27 mm (0,05 inch), der Dampfsammler ein Volumen von etwa 18,9 Liter (5 gallons) und der Tank 14 ein Volumen von etwa 94,6 Liter (25 gallons) auf.

Ein Nachteil der Kraftstoffanlage 10 nach dem Stand der Technik liegt darin, daß die für das Entweichen der aufgefangenen Dämpfe aus dem Sammler 12 benötigte Zeit nach dem Betankungsvorgang relativ lang ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffanlage mit einem Dampfsammler zu schaffen, der Dämpfe während des Betankens auffangen und diese Dämpfe nach dem Betanken schnell an den dem oberen Wandabschnitt zugewandten Leerraum abgeben kann.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffanlage weist einen Kraftstofftank mit einem oberen Wandabschnitt und einem ersten Innenvolumen zum Speichern von Kraftstoff auf. Das erste Innenvolumen weist einen dem oberen Wandabschnitt zugewandten ersten Leerraum auf. Ein im wesentlichen schalenförmiger Dampfsammler ist innerhalb des ersten Innenvolumens angeordnet. Der Sammler weist sich vertikal erstreckende Seiten, eine sich horizontal erstreckende Oberseite und einen offenen Boden auf, wodurch ein zu dem Boden des Kraftstofftanks hin offenes zweites Innenvolumen definiert wird. Das zweite Innenvolumen enthält einen zweiten Leerraum, und die Oberseite des Sammlers enthält eine Einrichtung, um eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Leerraum und dem zweiten Leerraum herzustellen. Die Einrichtung für die Herstellung der Fluidverbindung zwischen dem ersten Leerraum und dem zweiten Leerraum weist eine kleine Entlüftungsöffnung, eine parallel in Bezug auf den Fluidpfad zu der kleinen Entlüftungsöffnung angeordnete große Öffnung und eine bewegliche Ventileinrichtung auf. Die bewegliche Ventileinrichtung ist zwischen einer die große Öffnung verschließenden geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung in Reaktion auf die Fahrzeugbeschleunigung beweglich.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die bewegliche Ventileinrichtung einen Sitz mit die große Öffnung umgebenden geneigten Seiten und eine Kugel auf. Die Kugel kann fluiddicht in dem Sitz in einer geschlossenen Stellung aufsitzen und ist aus ihrer fluiddichten Stellung in Reaktion auf eine Beschleunigung des Fahrzeuges verschiebbar.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine neue und verbesserte Kraftstoffanlage zum Steuern des Kraftstoffpegels in einem Kraftstofftank geschaffen, um ein Überfüllen des Tanks beim Betanken zu verhindern. Die Kraftstoffanlagen nach dem Stand der Technik anhaftenden Probleme werden durch Bereitstellen eines Dampfsammlers innerhalb des Kraftstofftanks gelöst, aus welchem der Dampf in Reaktion auf eine Beschleunigung des Fahrzeugs schnell entweichen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise in Schnittdarstellung gehaltene Darstellung einer Motorfahrzeug-Tankanlage nach dem Stand der Technik, wie sie vorstehend bereits näher erläutert wurde und

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Motorfahrzeug-Tankanlage gemäß der Erfindung.

In Fig. 2 ist eine mit 30 bezeichnete Kraftstoffanlage eines Automobils mit Bord-Betankungsdampfrückgewinnung dargestellt. Die Kraftstoffanlage 30 weist einen Tank 32 mit einem oberen Wandabschnitt 34 auf. Der Tank 32 definiert ein Innenvolumen mit einem dem oberen Wandabschnitt 34 zugewandten ersten Leerraum 36.

Ein im wesentlichen schalenförmig ausgebildeter Dampfsammler 38 ist zum Auffangen von Kraftstoffdämpfen während des Betankens des Fahrzeugs innerhalb des Tanks 32 vorgesehen. Der Sammler 38 weist sich vertikal erstreckende Seiten 40 und eine sich horizontal erstreckende Oberseite 42 auf, durch welche ein zu dem Boden des Kraftstofftanks 32 hin offenes Innenvolumen definiert wird. Bevorzugt beträgt das Volumenverhältnis des Tanks 32 zu dem Sammler etwa 10 : 1. Der Sammler 38 kann in dem Tank 32 in jeder geeigneten Art befestigt sein, wie z. B. durch Befestigen des Sammlers 38 an dem oberen Wandabschnitt 34 mittels (nicht dargestellter) punktgeschweißter Halter.

Die Oberseite 42 des Sammlers 38 enthält ein Paar von Öffnungen, welche nachfolgend als kleine Entlüftungsöffnung 44 und große Öffnung 46 bezeichnet werden. Die kleine Entlüftungsöffnung 44 weist bevorzugt einen Durchmesser von etwa 0,30 bis 0,43 mm (0,012 bis 0,017 inch) auf. Die große Öffnung 46 ist größer als die Entlüftungsöffnung 44, und weist bevorzugt einen Durchmesser von etwa 5,08 bis 11,42 mm (0,20 bis 0,45 inch) auf. Die große Öffnung 46 ist während des Betankens normalerweise derart verschlossen, daß Dämpfe in einem in dem Sammler 38 vorgesehenen zweiten Leerraum 48 aufgefangen werden. Nach dem Betanken und einer ausreichenden Beschleunigung des Fahrzeugs wird die Öffnung 46 so geöffnet, daß zwischen den Leerräumen 36 und 48 eine Fluidverbindung besteht. In dem Sammler 38 aufgefangene Dämpfe treten dadurch schnell aus diesem aus und in den Leerraum 36 ein.

Zum Öffnen und Schließen der Öffnung 46 kann jede geeignete Ventileinrichtung verwendet werden. Eine besonders bevorzugte Ventileinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt und weist einen Sitz 50 und eine Kugel 52 auf. Wie ersichtlich, umgibt der Sitz 50 die Öffnung 46 und weist geneigte Seiten 54 auf. Die Kugel 52 ist so bemessen, daß sie die Öffnung 46 verschließt, wenn sie in der in Fig. 2 dargestellten geschlossenen Stellung aufliegt. Bevorzugt weist die Kugel einen Durchmesser von etwa 6,35 bis 12,7 mm (0,25 bis 0,5 inch) auf, besteht aus rostfreiem Stahl und weist eine polierte Außenoberfläche auf, wodurch eine fluiddichte Passung mit dem Sitz 50 an der Öffnung 46 erreicht wird. Der Sitz 50 und die Kugel 52 sind so ausgeführt, daß sich die Kugel 52 aus ihrer geschlossen oder dichtenden Stellung in Reaktion auf eine Beschleunigung des Fahrzeugs verschieben kann. D. h., daß die Kugel 52 entlang der Seiten 54 nach oben rollen kann, sobald ein Beschleunigungsschwellenwert erreicht wird. Das Gewicht der Kugel 52 und der Neigungswinkel der Seiten 54 sind bevorzugt so gewählt, daß der zum Verschieben der Kugel 52 erforderliche Beschleunigungsschwellenwert etwa 0,25 g (m/s2) beträgt. Eine geeignete Rückhalteeinrichtung, wie z. B. ein fluiddurchlässiger Käfig 56 ist um den Sitz 50 herum angeordnet, um die Kugel 52 darin zurückzuhalten.

Wie weiterhin aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Kraftstoffanordnung 30 ein mit einem Rückflußverhinderungsventil 60 versehenes Kraftstoffeinfüllrohr 58 und ein pegelabhängiges Dampfauslaßventil 62 mit einem Schwimmerelement 64 auf. Das Ventil 62 dient zum Auslassen von Dämpfen aus dem Tank 32, indem ein Fluidverbindungspfad von dem Leerraum 36 über die Ventilöffnung 66 mit einer externen (nicht dargestellten) Dampfrückgewinnungsvorrichtung hergestellt wird, wenn der Pegel des flüssigen Kraftstoffs unter dem Schwimmerelement 64 unterhalb eines vorgegebenen maximalen Pegels liegt. Die Funktion des Ventils 62 beim Betanken des Fahrzeugs wird nachstehend beschrieben.

Während des Betankens wird dem Füllrohr 58 Kraftstoff von einer Zapfpistole 70 zugeführt, der von dieser in herkömmlicher Weise über ein in dem Tank angeordnetes Rohrende in den Tank 32 geleitet wird. Wenn sich der Tank 32 mit flüssigem Kraftstoff füllt, wird Dampf innerhalb des Tanks 32 in dem den Leerraum 48 aufweisenden Sammler 38 aufgefangen. Gleichzeitig wird durch den steigenden Pegel des flüssigen Kraftstoffs das Schwimmerelement 64 in dem Tank 32 nach oben in die in Fig. 2 dargestellte geschlossene Stellung verschoben. Bei Erreichen der geschlossenen Stellung verschließt das Schwimmerelement 64 die Ventilöffnung 66 und verhindert dadurch, daß Dämpfe aus dem Tank 32 über einen Dampfkanal 68 in die externe Dampfrückgewinnungsvorrichtung geleitet werden. Der daraus resultierende Druckanstieg in dem Tank 32 bewirkt in herkömmlicher Art eine automatische Abschaltung der Zapfpistole 70, und die Zufuhr von Kraftstoff in den Tank 32 wird gestoppt.

Eine Fahrzeugbeschleunigung nach dem Betanken hat eine Verschiebung der Kugel 52 von der Öffnung 46 zur Folge, was einen schnellen Übertritt des in dem Leerraum 48 befindlichen Dampfs in den Leerraum 36 bewirkt. Dieser Übertritt von Dampf aus dem Leerraum 48 in den Leerraum 36 hat zur Folge, daß der Pegel des Kraftstoffs unterhalb des Dampfsammlers 38 ansteigt und der Pegel in dem Rest des Tanks 32 absinkt. Demzufolge bewegt sich das Schwimmerelement aus seiner geschlossenen Stellung nach unten, wodurch der Fluidverbindungspfad zwischen dem Leerraum 36 und der Dampfrückgewinnungsvorrichtung schnell wiederhergestellt wird.

Für den Fall, daß das Fahrzeug nach dem Betanken geparkt bleibt, ermöglicht die kleine Entlüftungsöffnung 44 eine Dampfübertragung aus den Leerraum 48 in den Leerraum 36, so daß dadurch im Laufe der Zeit der vorstehend beschriebene Fluidverbindungspfad ersetzt wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Kraftstoffanlage eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor, mit

    einem Kraftstofftank (32) mit einem oberen Wandabschnitt (34) und einem ersten Innenvolumen zum Speichern von Kraftstoff, wobei das erste Innenvolumen einen ersten, dem oberen Wandabschnitt zugewandten Leerraum (36) aufweist, und

    einem im wesentlichen schalenförmig ausgebildeten Dampfsammler (38), der innerhalb des ersten Innenvolumens angeordnet ist und sich vertikal erstreckende Seiten (40), eine sich horizontal erstreckende Oberseite (42) und einen offenen Boden aufweist, wodurch ein zu dem Boden des Kraftstofftanks hin offenes zweites Innenvolumen definiert wird und einem in dem Innenvolumen enthaltenen zweiten Leerraum (48), und mit einer in der Oberseite des Dampfsammlers vorgesehenen Einrichtung zur Herstellung einer Fluidverbindung zwischen dem ersten Leerraum und dem zweiten Leerraum, wobei die Einrichtung zum Herstellen der Fluidverbindung umfaßt:

    eine kleine Entlüftungsöffnung (44),

    eine parallel in Bezug auf den Fluidpfad zu der kleinen Entlüftungsöffnung angeordnete große Öffnung (46), und

    eine zwischen einer die große Öffnung verschließenden geschlossenen Stellung und in Reaktion auf eine Beschleunigung des Fahrzeuges geöffneten Stellung bewegliche Ventileinrichtung.
  2. 2. Kraftstoffanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Ventileinrichtung

    einen Sitz (50) mit geneigten, die große Öffnung umgebenden Seiten (54) und

    eine fluiddicht in Schließstellung auf dem Sitz aufsitzende Kugel (52) aufweist, welche aus dem fluiddichten Sitz in Reaktion auf eine Beschleunigung des Fahrzeugs in die offene Stellung verschiebbar ist.
  3. 3. Kraftstoffanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (52) eine polierte Außenoberfläche aufweist.
  4. 4. Kraftstoffanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Sitz (50) umgebende Rückhalteeinrichtung für die Kugel (52) vorgesehen ist.
  5. 5. Kraftstoffanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteeinrichtung einen fluiddurchlässigen Käfig (56) aufweist.
  6. 6. Kraftstoffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein derart arbeitendes pegelabhängiges Dampfauslaßventil (62) vorgesehen ist, daß durch dieses ein Fluidverbindungspfad von dem ersten Leerraum (36) zu einem Bereich außerhalb des Kraftstofftanks bereitgestellt wird.
  7. 7. Kraftstoffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das pegelabhängige Dampfauslaßventil ein Schwimmerelement (64) aufweist.
  8. 8. Kraftstoffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Ende in den Kraftstofftank weisendes Füllrohr (58) zum Einfüllen von Kraftstoff in den Kraftstofftank vorgesehen ist.
  9. 9. Kraftstoffanlage eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor, mit

    einem Kraftstofftank (32) mit einem oberen Wandabschnitt (34) und einem ersten Innenvolumen zum Speichern von Kraftstoff, wobei das erste Innenvolumen einen ersten, dem oberen Wandabschnitt zugewandten Leerraum (36) aufweist,

    einem pegelabhängigen Auslaßventil (62), das so arbeitet, daß durch dieses ein Fluidverbindungspfad von dem ersten Leerraum (36) zu einer Stelle außerhalb des Kraftstofftanks bereitstellt wird, und

    einem im wesentlichen schalenförmig ausgebildeten Dampfsammler (38), der innerhalb des ersten Innenvolumens angeordnet ist und sich vertikal erstreckende Seiten (40), eine sich horizontal erstreckende Oberseite (42) und einen offenen Boden aufweist, wodurch ein zu dem Boden des Kraftstofftanks hin offenes zweites Innenvolumen zu definiert wird und einem in dem Innenvolumen enthaltenen zweiten Leerraum (48), und mit einer in der Oberseite des Dampfsammlers vorgesehenen Einrichtung zur Herstellung einer Fluidverbindung zwischen dem ersten Leerraum und dem zweiten Leerraum, wobei die Einrichtung zum Herstellen der Fluidverbindung umfaßt:

    eine kleine Entlüftungsöffnung (44),

    eine parallel in Bezug auf den Fluidpfad zu der kleinen Entlüftungsöffnung angeordnete große Öffnung (46),

    einen Sitz (50) mit die große Öffnung umgebenden geneigten Seiten (54), und

    eine Kugel (52), die fluiddicht in dem Sitz (50) in der geschlossenen Stellung aufsitzen kann und aus dem fluiddichten Sitz als Reaktion auf eine Beschleunigung des Fahrzeugs in die offene Stellung verschiebbar ist.
  10. 10. Kraftstoffanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (52) eine polierte Außenoberfläche aufweist.
  11. 11. Kraftstoffanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine um den Sitz herum angeordnete Rückhalteeinrichtung vorgesehen ist, um die Kugel (52) in dem Sitz zurückzuhalten.
  12. 12. Kraftstoffanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteeinrichtung einen fluiddurchlässigen Käfig (56) aufweist.
  13. 13. Kraftstoffanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das pegelabhängige Dampfauslaßventil (62) ein Schwimmerelement (64) aufweist.
  14. 14. Kraftstoffanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Ende in den Kraftstofftank weisendes Füllrohr (58) zum Einfüllen von Kraftstoff in den Kraftstofftank vorgesehen ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com