DE10139782A1 - Schichtaufbau-Kraftstofftank zur Dampfemissionssteuerung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verringern von Kohlenwasserstoff(dampf)emissionen aus einem Mehrschichtkraftstofftank durch Permeation. Der Kraftstofftank bildet einen Teil eines Kraftstofftankaufbaus und umfasst einen Abquetschbereich, an dem der Kraftstofftank abgedichtet ist, um die Tankhülle zu bilden. Eine Folie aus dünnem Material wird um den Umfang des Kraftstofftanks unter der Stelle des Abquetschbereichs geschweißt, um die Menge an Kohlenwasserstoffemissionen zu minimieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Kraftstoff­ tanktechnik. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Fahrzeugkraftstofftank mit deutlich verringerten Koh­ lenwasserstoffemissionen.

STAND DER TECHNIK

Kraftstofftanks für Kraftfahrzeuge befinden sich seit vielen Jahren im Einsatz. Typische Kraftfahrzeugtanks besitzen übli­ cherweise rechteckige oder zylindrische Kastenform, und sie sind dazu ausgelegt, unterschiedliche Mengen an flüssigem Kraftstoff aufzunehmen. Die meisten in Kraftfahrzeugen unter­ gebrachten Kraftstofftanks bestanden bislang typischerweise aus Metall, das für dampfförmigen Kraftstoff im Wesentlichen undurchlässig ist. Dampfförmiger Kraftstoff kann jedoch über Verbindungsstellen zwischen Metallabschnitten, über einen In­ strumentensensordurchlass, aus der zum Motor führenden Kraft­ stoffleitung oder aus dem Kraftstoffstutzen und beim Nachfül­ len von Kraftstoff verloren gehen.

Verbesserungen der Kraftstofftanktechnik sind in jüngster Zeit auf die Herstellung von Kraftstofftanks aus Thermokunst­ stoff, Verbundstoff oder von wärmeaushärtenden Materialien unter Verwendung unterschiedlicher Schicht- oder Verbund­ stoffstrukturen gerichtet gewesen. Ein Problem, das bei der Verwendung derartiger Materialien in einem Kraftstoffbehälter auftritt, betrifft die erhöhte Durchlässigkeit von Kraft­ stoffdampf im Vergleich zu bisherigen Kraftstofftanks aus Me­ tall.

Um die Emission von Kraftstoffdämpfen aus diesen Tanks zu verringern, sind Entwicklungsanstrengungen fokussiert worden auf die Verbesserung der Rückhalteeigenschaften des Tanks un­ ter Berücksichtigung der Ausbildung der Mehrschichtstruktu­ ren, wobei eine oder mehrere Schichten bezüglich der Rückhal­ teeigenschaften verbessert wurden. Außerdem sind weitere Ent­ wicklungsanstrengungen unternommen worden, spezifische chemi­ sche Rückhaltematerialien auf der Oberfläche der Tanks zu­ sätzlich vorzusehen oder auf den thermoplastischen Verbindun­ gen, die zur Herstellung der Tanks verwendet werden. Während diese Entwicklungsanstrengungen die Rückhalteeigenschaften von Mehrschichtkraftstofftanksystemen verbessert haben, be­ rücksichtigen diese Systeme nicht die Durchlässigkeit für Kraftstofftanks in Abquetschbereichen in dem Tank. Abquetsch­ bereiche oder Säume werden gebildet, wenn zylindrische Pari­ sons (zylindrische Flachmaterialien bzw. Folien aus heißge­ schmolzenem Kunststoff) aus Mehrschichtkunststoff abgedichtet werden, um einen eingeschlossenen Tank zu bilden. Es ist des­ halb hochgradig wünschenswert, einen nichtmetallischen Kraft­ stofftank zu schaffen, der bezüglich der Kraftstoffundurch­ lässigkeit in Abquetschbereichen verbessert ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb dar­ in, einen Kraftstofftank mit verbesserter Dampfemissionssteu­ erung bereit zu stellen.

Die vorstehend genannte sowie weitere Aufgaben der vorliegen­ den Erfindung werden gelöst durch Bereitstellen eines Mehr­ schichtkraftstofftanks, der Teil eines Kraftstofftankaufbaus bildet, einschließlich einem Überrollventil, zumindest einem Kohlen(stoff)kanister und einer Kraftstoffpumpe. Der Kraft­ stofftank besitzt eine Quetschlinie, die dort zu liegen kommt, wo der Kunststoff abgedichtet wird, um den einge­ schlossenen Tank zu bilden. Eine Folie bzw. Schicht aus einem Mehrschichtkunststoff ist auf die Außenseite des Kraftstoff­ tankaufbaus aufgetragen und an dem Kraftstofftank unterhalb der Quetschlinie fixiert. Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der folgenden, detaillierten Beschreibung und den anliegenden Ansprüchen un­ ter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kunststoff­ kraftstofftanks in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik, und

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftstofftank­ aufbaus in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung.

BESTE ART UND WEISE(N) ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist ein Mehrschichtkunststofftank gezeigt, der in der Autoindustrie üblicherweise verwendet wird und für diesen Einsatzzweck bekannt ist. Der Tank 10 wird typischerweise in einem kontinuierlichen Blasformprozess hergestellt, ähnlich wie Kunststoffflaschen hergestellt werden. Beispielsweise wird ein zylindrischer Parison (beispielsweise ein Flachmate­ rial bzw. eine Folie aus Heißschmelzkunststoff) mit mehreren Kunststoffschichten in einem (nicht gezeigter) Glasformkopf erzeugt. Ein Formklemmmechanismus verschließt die Enden des Parisons, und der Parison wird gegen die Formwände durch Luft geblasen, die durch einen seitlichen Stift bzw. Anschluss eingespritzt wird, wie dies beim Stand der Technik üblich ist. Da die Formwände durch den Parison an der Oberseite und der Unterseite geschnitten sind bzw. werden, verbleiben zwei lange Säume oder Abquetschbereiche 14, wo die Wände 12 von gegenüberliegenden Seiten des Parisons miteinander ver­ schweißt werden.

Die Wände 12 des Tanks 10 bestehen typischerweise aus mehre­ ren Schichten von gemeinsam extrudiertem Kunststoff. Die in­ nerste Schicht und die äußerste Schicht bestehen bevorzugt aus hochdichtem Polyethylen (HDPE), wobei die äußerste Schicht eine kleine Menge an darin eingebundenem Ruß enthält. Die weiteren Schichten können eine dicke, primär aus HOFE be­ stehende, wiedergemahlene Kunststoffschicht umfassen und eine dünne Ethylenvinylalkohol(EVOH)copolymerschicht, die in der Mitte der Wand zu liegen kommt, um eine Barriere bzw. Rück­ halteschicht bereit zu stellen, die im Wesentlichen die Per­ meation bzw. das Hindurchtreten von Kohlenwasserstoff verhin­ dert. Die EVOH-Schicht weist bevorzugt einen Klebstoff aus niedrigdichtem Polyehtylen (LDPE) auf, die auf jeder Seite vorgesehen ist, um sicherzustellen, dass die EVOH-Schicht mit der innersten Schicht und der wiedergemahlenen Kunststoff­ schicht verbunden wird bzw. eine Verbindung eingeht. Selbst­ verständlich können andere Kunststoffmaterialien, wie etwa Nylon oder Azetyl, als Barrierenschichten verwendet werden. Weitere Polymere, wie etwa Polyethylenterephthalat, PoLypro­ pylen oder ein anderes Polyolefin oder Polypropylen können als Trägerfolien verwendet werde, wie in der innersten Schicht oder der äußersten Schicht. Auch andere Polymere oder Copolymere, wie etwa Ethylenalphaolefin/Maleinanhydridcopoly­ mer, können als Klebeschicht verwendet werden.

In Fig. 2 ist der Kraftstofftank 10 gezeigt, der einen bevor­ zugten Teil eines (erfindungsgemäßen) Kraftstofftankaufbaus 20 bildet. Der Kraftstofftankaufbau 20 umfasst außerdem be­ vorzugt mehrere Kohlenstoffkanister 22, eine Kraftstoffpumpe und eine Sendereinheit 24, ein Überrollventil 26, (nicht ge­ zeigte) FLVVs und (nicht gezeigte) Verbindungsleitungen. Der Kraftstofftank 16 des Kraftstofftankaufbaus 20 besteht bevor­ zugt aus einem Mehrschichtkunststoffmaterial, wie es vorste­ hend in Verbindung mit Fig. 1 erläutert ist, und das durch bekannte Prozesse hergestellt ist. Der Kraftstofftank 10 weist eine Abquetschlinie oder einen Abquetschbereich auf, der allgemein mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet ist, wobei der Tank abgedichtet ist, um die Hülle zum Aufnehmen von Kraftstoff zu bilden. Es wird bemerkt, dass, während der Kraftstofftank 10 bevorzugt zur Verwendung in einem Kraft­ fahrzeugfördersystem zum Einsatz kommt, der offenbarte Kraft­ stofftank 10 auch in verschiedenen anderen Anwendungen zum Einsatz gelangen kann.

Der Kraftstofftank 10 weist eine Außenseite 32 und eine (nicht gezeigte) Innenseite auf, die die Hülle zum Aufnehmen von Kraftstoff bildet. In Übereinstimmung mit einer bevorzug­ ten Ausführungsform ist eine dünne Schicht bzw. Folie aus ei­ nem Mehrschichtkunststoff 34 auf die Außenseite 32 des Kraft­ stofftankaufbaus 20 aufgetragen. Die Kunststofffolie 34 wird bevorzugt durch einen Prozess aufgetragen wie derjenige, der bei üblichen Laminierungstechniken verwendet wird. Sobald sie aufgetragen ist, wird die Kunststofffolie 34 an die Außensei­ te 32 des Kraftstofftanks 10 geschweißt, und zwar um den ge­ samten Umfang des Kraftstofftanks 10. Die Folie 34 weist be­ vorzugt einen unteren Abschnitt 36 auf, der sich unter der Abquetschlinie 30 erstreckt und diese abdeckt, und einen obe­ ren Abschnitt 38, der die Teile des Kraftstofftankaufbaus 20 abdeckt. Die Kunststofffolie 34 erstreckt sich dadurch unter­ halb der Abquetschlinie 30, um zu verhindern, dass durch die Abquetschlinie 30 Kohlenwasserstoff permeiert oder hindurch­ dringt. Die Barriere oder die dünne Folie bzw. Schicht aus Mehrschichtkunststoff 34 ist bevorzugt aus einem Material er­ stellt ähnlich der Zusammensetzung des Kunststoffs, der bei der Herstellung bekannter Kunststofftanks verwendet wird, wie etwa aus einem EVOH-Laminat.

Außerdem kann ein Vakuumprozess angewendet werden, um die dünne Materialfolie dicht bzw. eng auf die Oberseite 32 des Kraftstofftankaufbaus 20 zu ziehen. Das Schweißen der Kunst­ stofffolie 34 an die Außenseite des Tanks kann in einer Lami­ nierungsmaschine durchgeführt werden, die zum Stand der Tech­ nik gehört. Freiliegender Kohlenstoff absorbiert bevorzugt Permeations- und Mikroleckverluste, die daraufhin durch die normale Verdampfungsemissionsstrategie abgeleitet werden. Auf diese Weise wird ein Kraftstofftankunteraufbau ohne Verlust bereit gestellt.

Während die Erfindung vorstehend vollständig erläutert ist, erschließen sich dem Fachmann zahlreich Abwandlungen und Mo­ difikationen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, die durch die folgenden Ansprüche festgelegt ist.

Claims (10)

1. Mehrschichtkunststofftank, aufweisend:
Eine Mehrschichtwand mit einer Innenschicht und einer Außenschicht mit einem dazwischen gebildeten Abquetsch­ bereich,
eine Mehrschichtfolie, die auf die Außenseite des Kraft­ stofftanks aufgebracht ist und sich über dem Abquetsch­ bereich erstreckt, um jegliche Kohlenwasserstoffemissio­ nen aus dem Kraftstofftank zu minimieren.

2. Kraftstofftank nach Anspruch 1, wobei die Mehrschichtfo­ lie an der Außenschicht des Kraftstofftanks durch Schweißen befestigt ist.

3. Kraftstofftank nach Anspruch 1, wobei die Mehrschichtfo­ lie aus EVOH-Material gebildet ist.

4. Kraftstofftank nach Anspruch 1, wobei die Mehrschichtfo­ lie einem Unterdruck unterworfen ist bzw. war, um sie gegen die Außenschicht des Kraftstofftanks fest anzule­ gen.

5. Kraftstofftank nach Anspruch 1, wobei der Kraftstofftank Teil eines Kraftstofftankaufbaus bildet, und wobei die Mehrschichtfolie auf der Außenseite des Kraftstofftank­ aufbaus aufgetragen ist.

6. Kraftstofftank nach Anspruch 5, wobei der Kraftstoff­ tankaufbau mehrere Kohlenstoffkanister, eine Kraftstoff­ pumpe, ein Überrollventil und Verbindungsleitungen auf­ weist.

7. Verfahren zum Bereitstellen einer Verdampfungsemissions­ steuerung für einen Kraftstoff, aufweisend:
Ausbilden eines Mehrschichtkunststoffkraftstofftanks derart, dass ein Abquetschbereich gebildet wird;
Aufbringen einer Folie aus einem Mehrschichtkunststoff auf der Außenseite des Kraftstofftanks derart, dass der Abquetschbereich abgedeckt ist, und
Schweißen der Folie an die Außenseite des Kraftstoff­ tanks.

8. Verfahren nach Anspruch 7, außerdem aufweisend:
Ziehen der Kunststofffolie auf die Außenseite des Kraft­ stofftanks.

9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Kraftstofftank ei­ nen Teil eines Kraftstofftankaufbaus bildet.

10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Folie aus einem E- VOH-Laminat besteht.