DE102005028952A1

DE102005028952A1 - Kraftstoffsystem für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102005028952A1
Application number: DE200510028952
Authority: DE
Inventors: Jeffrey M. Orange Atwood; David A. Worchester Brady; John R. Cheshire Forgue; Matthias Henschel; Mark R. Wallingford Johansen; Michael Kloess; Peter P. Cass City Kuperus; Martin Stickel
Original assignee: TI Group Automotive Systems LLC
Current assignee: TI Group Automotive Systems LLC
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2006-03-09
Also published as: JP4733439B2; US7347191B2; JP2006027595A; US20050279406A1

Abstract

Ein Kraftstoffsystem mit einem Kraftstofftank mit mindestens einer Öffnung in einen Innenraum des Kraftstofftanks und einem elektrisch betätigten Entlüftungsventil mit einem Einlass, welcher mit dem Innenraum des Kraftstofftanks in Verbindung steht, und einem Auslass zum Ablassen von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank. Das Entlüftungsventil ist als Reaktion auf ein elektrisches Signal zwischen einer offenen Stellung, in der Kraftstoffdampf durch den Auslass hindurch strömen kann, und einer geschlossenen Stellung bewegbar, um den Fluidstrom durch den Auslass hindurch einzuschränken. Mit dem Entlüftungsventil ist eine Steuereinheit betätigbar verbunden, um das Anlegen eines elektrischen Signals an das Entlüftungsventil zu steuern und dadurch die Bewegung des Entlüftungsventils zwischen seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung zumindest zum Teil zu steuern. Bei einer Ausführungsform kann die Steuereinheit auf einen Füllstand in dem Kraftstofftank ansprechen, um die Stellung des Entlüftungsventils und dadurch den in dem Kraftstofftank erreichten Füllstand zu steuern.

Description

Der Antragsteller beansprucht Priorität für die provisorische Anmeldung in den USA, laufende Nr. 60/582,009, eingereicht am 22. Juni 2004.
Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft im allgemeinen Kraftstoffsysteme für Fahrzeuge und im besonderen Vorrichtungen zum Steuern des Kraftstoffstroms in einem Kraftstofftank und das Ablassen von Dämpfen aus diesem.

Hintergrund der Erfindung

Kraftstofftanks in einem Kraftstoffsystem eines Fahrzeugs weisen ein im allgemeinen festes Volumen auf, innerhalb dessen der Kraftstoff zu halten ist. Im allgemeinen wird der maximale Füllstand für flüssigen Kraftstoff in dem Kraftstofftank von einem mechanischen Absperrventil gesteuert, welches den Kraftstofftank entlüftet. Häufig wird dieses Ventil als Füllstandsgrenzventil bezeichnet. Das Füllstandsgrenzventil weist typischerweise einen Schwimmer zum Öffnen und Schließen einer Öffnung in dem Ventil als Reaktion auf den Spiegel des flüssigen Kraftstoffs in dem Tank auf. Wenn der Schwimmer in eine vorgegebene Höhe gelangt, welche den gewünschten maximalen Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank anzeigt, wird das Füllstandsgrenzventil geschlossen. Wenn das Füllstandsgrenzventil geschlossen ist, kann der Kraftstofftank nicht mehr entlüftet werden, und der Druck im Innern des Tanks steigt an und bewirkt dadurch, dass sich flüssiger Kraftstoff in einem Einfüllrohr anstaut, wodurch eine automatische Absperrvorrichtung einer Auftankpumpendüse des Fahrzeugs betätigt und der Strom des Kraftstoffs in den Tank beendet wird. Der maximale erwünschte Kraftstoffspiegel in einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs ist gewöhnlich niedriger als das Gesamtvolumen des Kraftstofftanks, um für eine Dampfglocke oder einen Luftraum in dem Tank zu sorgen. Das Füllstandsgrenzventil ist häufig in diesem Luftraum in dem Tank angebracht.

Mechanische Schwimmerventile sind typischerweise derart bemessen, dass sie sich an die Form und Größe des Kraftstofftanks anpassen, in denen sie unterge bracht sind. Infolge dessen eignet sich ein mechanisches Schwimmerventil, das sich für den einen Kraftstofftank eignet, vielleicht nicht für einen anderen. Des weiteren sorgen mechanische Schwimmerventile im allgemeinen nicht für einen reproduzierbaren Füllstand des Kraftstoffs in dem Tank von einer Füllabfolge zur anderen. Eine Varianz bis zu einer halben Gallone oder mehr zwischen den Füllabfolgen ist nicht ungewöhnlich.

Des weiteren weisen Kraftstofftanks typischerweise weitere Ventile auf, welche von dem Füllstandsgrenzventil getrennt sind, um beispielsweise und uneingeschränkt andere Entlüftungsfunktionen zu erfüllen, beispielsweise ein Überschlagventil, das in offenem Zustand als Entlüfter wirkt und sich automatisch schließt, wenn sich das Fahrzeug überschlagen sollte, um vor dem Auslaufen von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zu schützen. Sind gesonderte, einzelne Funktionen ausführende Ventile vorhanden, nehmen Komplexität und Kosten des Kraftstoffsystems des Fahrzeugs zu.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Kraftstoffsystem mit einem Kraftstofftank mit mindestens einer Öffnung in einen Innenraum des Kraftstofftanks, einem elektrisch betätigten Entlüftungsventil mit einem Einlass, welcher mit dem Innenraum des Kraftstofftanks in Verbindung steht, und einem Auslass, durch welchen Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank abgelassen wird, wobei das Entlüftungsventil als Reaktion auf ein elektrisches Signal zumindest zum Teil zwischen einer offenen Stellung, um Kraftstoffdampf aus dem Innenraum des Kraftstofftanks durch den Auslass hindurch strömen zu lassen, und einer geschlossenen Stellung, um den Strom des Kraftstoffdampfes durch den Auslass hindurch einzuschränken, bewegbar ist; und einer Steuereinheit, welche betätigbar mit dem Entlüftungsventil verbunden ist, um das Anlegen eines elektrischen Signals an das Entlüftungsventil zu steuern und dadurch die Bewegung des Entlüftungsventils zwischen seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung zumindest zum Teil zu steuern. Bei einer gegenwärtig bevorzugten Ausführung ist die Steuereinheit derart programmierbar, dass sie das Entlüftungsventil unter vorgegebenen Bedingungen selektiv öffnet. Bei einer anderen Ausführung kann die Steuer einheit während eines Auftankvorgangs auf einen Füllstand in dem Kraftstofftank ansprechen, um das Öffnen und Schließen des Entlüftungsventils zu steuern und dadurch den in dem Kraftstofftank erreichten Füllstand zu steuern.

In einer Ausgestaltung einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Entlüftungsventil zum Steuern des Kraftstoffspiegels und zum Entlüften eines Kraftstofftanks bereitgestellt, welches ein Gehäuse mit einem Auslass, der betätigbar mit Fluid in einem Kraftstofftank verbunden ist, ein elektrisch betätigtes Ventil, das von dein Gehäuse getragen wird und als Reaktion auf das Anlegen eines elektrischen Signals an das Ventil zwecks Bewegung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist, und einen in dein Gehäuse aufgenommenen Schwimmer zwecks Bewegung relativ zu dein Auslass als Reaktion auf die Bewegung des Ventils umfasst. Der Schwimmer ist zwischen einer offenen Stellung, die einen Fluidstrom durch den Auslass hindurch zulässt, und einer geschlossenen Stellung bewegbar, die den Fluidstrom durch den Auslass hindurch zumindest im wesentlichen einschränkt. Bei einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform spricht der Schwimmer auf das Vorhandensein flüssigen Kraftstoffs an, der auf den Schwimmer einwirkt, um den Auslass unabhängig von dem elektrisch betätigten Ventil zu schließen. Und gemäß einer anderen gegenwärtig bevorzugten Ausgestaltung kann der Schwimmer den Auslass schießen, wenn sich das Fahrzeug überschlägt oder sich über einen Schwellgrad hinaus neigt.

Zu potenziellen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen, die mit zumindest einigen der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erfüllt/zustande gebracht werden können, zählen die Bereitstellung eines Kraftstoffsystems mit einem elektrisch betätigten Entlüftungsventil zum gesteuerten Entlüften des Kraftstofftanks, zum gesteuerten Befüllen des Kraftstofftanks, zur reproduzierbaren und genauen Steuerung des maximalen Füllstands, das zwecks Erfüllung einzelner Spezifikationen der Fahrzeugplattform programmierbar ist, ein größeres nutzbares Volumen für den Kraftstoff in dem Kraftstofftank ermöglicht, als Reaktion auf Umgebungsfaktoren wie Druck, Temperatur, Arbeitsspiel des Motors, Beschleunigungen des Fahrzeugs, Neigung des Fahrzeugs und Kraftstoffspiegel Echtzeiteinstellun gen vornehmen kann, den Strom von flüssigem Kraftstoff in einen Kraftstoffdampfbehälter verhindert, beim Überschlagen des Fahrzeugs den Austritt von Kraftstoff aus dein Kraftstofftank verhindert, eine verhältnismäßig einfache Konstruktion aufweist, ökonomisch gefertigt und montiert wird und in Betrieb eine lange Nutzungsdauer aufweist.

Kurze Beschreibungs der Zeichnungen
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie der besten Ausführungsweine, der beigefügten Ansprüchen und den anliegenden Zeichnungen erkennbar, in denen:
1 eine zum Teil weggebrochene Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugkraftstoffsystem gemäß einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine schematische Seitenansicht einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform des Fahrzeugkraftstoffsystems gemäß 1 ist;
3 ein Ablaufschema eines Steueranordnung zum Entlüften eines Kraftstofftanks mit einem elektrisch betätigten Entlüftungsventil ist;
4 eine schematische seitliche Teilansicht einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugkraftstoffsystems ist;
5 eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Entlüftungsventils aus dem Fahrzeugkraftstoffsystem gemäß 1 ist, das in offener Stellung gezeigt ist;
6 eine Ansicht des Entlüftungsventils gemäß 5 ist, das in geschlossener Stellung gezeigt ist;
7 eine Ansicht des Entlüftungsventils gemäß 5 mit einem Schwimmerventil ist, das in geschlossener Stellung gezeigt ist;
8 eine seitliche Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines Entlüftungsventils aus dem Fahrzeugkraftstoffsystem gemäß 1 ist, das in offener Stellung gezeigt ist;
9 eine Ansicht des Entlüftungsventils gemäß 8 ist, das in geschlossener Stellung gezeigt ist;
10 eine Ansicht des Entlüftungsventils gemäß 8 mit einem Schwimmerelement in geschlossener Stellung ist;
11 eine seitliche Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines Entlüftungsventils aus dein Fahrzeugkraftstoffsystem gemäß 1 ist, das in offener Stellung gezeigt ist;
12 eine Ansicht des Entlüftungsventils gemäß 11 ist, das in geschlossener Stellung gezeigt ist;
13 eine Ansicht des Entlüftungsventils gemäß 9 mit einem Schwimmerelement in geschlossener Stellung ist; und
14 ein Diagramm ist, das Überfüllungssstände in einem Kraftstofftank in einem Vergleich zwischen mechanischen Füllstandsgrenzventilen und einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem elektrisch betätigten Füllstandsgrenzventil darstellt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Was die Zeichnungen ausführlicher betrifft, so stellen 1 und 2 ein Kraftstoffsystem 10 dar, welches gemäß einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für ein Fahrzeug 12 mit einem Kraftstofftank 14 und mindestens einem elektrisch betätigten Entlüftungsventil 16 (EOVV 16) zum Steuern der Abgabe von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 14 konstruiert wurde. Das EOVV 16 kann von einer Steuereinheit 18 betätigt werden, die eine Mehrzahl von Bedingungen innerhalb und außerhalb des Kraftstofftanks 14 überwacht und/oder auf diese anspricht. Beispielsweise kann die Steuereinheit 18 auf einen Auftankvorgang ansprechen, bei dem Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt wird, um das EOVV 16 zu öffnen und Kraftstoffdampf aus dein Kraftstofftank hinausdrängen zu lassen. Die Steuereinheit 18 kann auch auf einen Innendruck des Kraftstofftanks ansprechen, um zu öffnen, wenn ein Schwelldruck in dem Tank 14 erreicht ist, um den maximalen Druck im Tank zu begrenzen. Die Steuereinheit 18 kann auch auf verschiedene Fahrzeugbetriebsbedingungen, beispielsweise die Beschleunigung des Fahrzeugs (beispielsweise schnelleres Fahren oder hartes Bremsen) oder auf andere Bedingungen ansprechen, welche dazu führen können, dass Kraftstoff in dem Kraftstofftank 14 herumspritzt, und es kann das EOVV 16 schließen, damit kein flüssiger Kraftstoff durch das EOVV 16 hindurch entweicht. Die Steuereinheit 18 kann jedoch eine selbständige Einheit sein oder kann Teil von einem oder mehreren Fahrzeugsteuereinheiten, beispielsweise einer elektronischen Fahrzeugsteuereinheit (ECU), sein oder mit diesen in Verbindung stehen.
Wie am besten in 2 gezeigt ist, umfasst das Kraftstoffsystem 10 gemäß einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform den Kraftstofftank 14, der einen Innenraum 20 aufweist, in dem flüssiger Kraftstoff gehalten wird, ein Einfüllrohr 22, durch welches hindurch Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt wird, ein Kraftstoffpumpenmodul 23 in dem Kraftstofftank 14 und mit einer Kraftstoffpumpe 24, aus welcher unter Druck gesetzter Kraftstoff zwecks Zuführung zu einem Motor 26 abgegeben wird, ein oder mehrere Überschlagventile 28, welches) jeweils vorzugsweise mit dem EOVV 16 verbunden ist/sind, einen Kraftstoffspiegelsensor 30, einen Kraftstoffdampfbehälter 32 und die Steuereinheit 18, die vorzugsweise betätigbar mit dem EOVV 16 und dem Kraftstoffspiegelsensor 30 verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform fließt der gesamte aus dem Kraftstofftank 14 abgegebene Kraftstoffdampf vorzugsweise durch eine einzige Öffnung hindurch, welche ein Auslass 34 des EOVV 16 ist, und der Fluidstrom durch diese Öffnung hindurch wird von dem elektrisch betätigten Entlüftungsventil, beispielsweise einem Magnetventil, gesteuert. Weiterhin fließt der gesamte abgelassene Kraftstoffdampf vorzugsweise in den Kraftstoffdampfbehälter 32, welcher eine herkömmliche Konstruktion aufweisen kann und "gereinigten" Dampf/"gereinigte" Luft in die Atmosphäre ablassen kann und vorzugsweise einen Spültakt aufweist, bei welchem Kraftstoffdampf in ein Saugrohr eines Fahrzeugmotors geführt wird.
Das EOVV 16 besitzt vorzugsweise mindestens einen Einlass 33, durch welchen Kraftstoffdampf und Luft aus dem Kraftstofftank 14 in das EOVV 16 eintreten, und einen Auslass 34, welcher vorzugsweise mit dem Kraftstoffdampfbehälter 32 verbunden ist. Die Einlässe 33 können mit den Überschlagsventilen 28 ver bunden werden, und ein oder mehrere Einlässe 33 können direkt mit dem Innenraum 20 des Kraftstofftanks verbunden werden. Das EOVV 16 weist vorzugsweise ein Ventilelement auf, das durch Anlegen eines elektrischen Signals zwischen einer offenen Stellung, welche einen Fluidstrom durch seinen Auslass 34 hindurch und zu dem Dampfbehälter 32 zulässt, und einer geschlossenen Stellung angesteuert wird, die den Fluidstrom durch seinen Auslass hindurch zumindest im wesentlichen verhindert. Das EOVV 16 kann ein Magnetventil sein, das von dem Steuereinheit 18 als Reaktion auf vorprogrammierte Befehle oder verschiedene Signale oder Bedingungen, die von dem Steuereinheit 18 überwacht oder zu diesem übermittelt werden, zwischen seinen offenen und geschlossenen Positionen gesteuert wird.
Beispielsweise ist das Einfüllrohr 22 an einem Ende zu dem Kraftstofftank 14 hin offen und kann an seinem anderen Ende 40 eine Auftankdüse 42 einer Auftankpumpe einer Tankstelle aufnehmen. Das Einfüllrohr 22 kann eine Einfülltür 44 enthalten, die sich öffnet, wenn eine Auftankdüse 42 von einer Auftankpumpe in das Ende 40 des Einfüllrohres 22 eingeführt wird, um Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 einzufüllen. In dem Einfüllrohr 22 oder angrenzend an dieses kann ein Auftanksensor 46 vorgesehen sein, um festzustellen, wann die Einfülltür 44 offen ist, und dadurch, wann ein Auftankvorgang beginnt oder eintritt. Als Beispiel kann der Auftanksensor 46 eine Vielzahl von Schaltern enthalten, beispielsweise einen Zungenschalter (wobei bei einer Ausführung die Einfülltür einen Magneten trägt und das Einfüllrohr einen Zungenschalter trägt), einen Hall-Sensor und dergleichen. Der Auftanksensor 46 ist mit der Steuereinheit 18 verbunden, beispielsweise durch einen zwischen diesen verlaufenden Draht, um ein Signal an die Steuereinheit 18 abzusetzen, wenn die Einfülltür 44 offen ist. Die Steuereinheit 18 wiederum sendet, beispielsweise durch einen Draht 49, ein Signal an das EOVV 16, um dieses in seine offene Stellung zu steuern (oder, wenn es bereits offen ist, um sicherzustellen, dass es offen bleibt), um während des Auftankvorgangs einen verhältnismäßig freien Strom von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 14 heraus zu ermöglichen. Bei der gezeigten Ausführungsform kann während des Auftankvorgangs Kraftstoff dampf aus dem Kraftstofftank 14 heraus durch die Überschlag-Entlüftungsventile 28, durch mit dem EOVV 16 verbundene Dampfleitungen 48 und danach durch den EOVV-Auslass 34 hindurch zu dem Kraftstoffdampfbehälter 32 fließen. Wie in 4 gezeigt ist, könnten die Überschlag-Entlüftungsventile 28 auch gänzlich im Innern des Kraftstofftanks 14 angeordnet sein; wobei sich die Dampfleitungen 48 bei Bedarf gänzlich oder zumindest zum Teil im Innern des Kraftstofftanks 14 befinden.
Der Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank 14 wird zumindest zum Teil von dem Kraftstoffspiegelsensor 30 in dem Kraftstofftank 14 ermittelt. Der Kraftstoffspiegelsensor 30 kann von jeder geeigneten Art sein, zu welcher herkömmliche Schwimmerarmsensoren und Widerstandssensoren, piezoelektrische Vorrichtungen, Thermistorvorrichtungen und dergleichen zählen. Vorzugsweise wird ein Signal, welches den Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank 14 anzeigt, durch den Kraftstoffspiegelsensor 30 an die Steuereinheit 18 übermittelt. Die Steuereinheit 18 wiederum setzt ein Signal zum Schließen des EOVV 16 ab, wenn der Kraftstofftank 14 voll oder beinahe voll ist, und beendet dadurch das Ablassen von Dampf aus dem Kraftstofftank 14. Da kein Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 14 verdrängt werden kann, wenn das EOVV 16 geschlossen ist, steigt der Druck in dem Kraftstofftank 14 an, wenn weiterer Kraftstoff eingefüllt wird, und dadurch staut sich der Kraftstoff in dem Einfüllrohr 22 und löst ein automatisches Abschalten der Auftankpumpe mit Hilfe eines Sensors innerhalb der Auftankdüse 42 aus, und das kann in herkömmlicher Weise geschehen.
Damit weiterer Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt werden kann, was manchmal "Aufrundungs-" oder "Erhaltungsfüllen" genannt wird, kann die Steuereinheit 18 das EOVV 16 nach einem bestimmten Zeitraum öffnen. Die Zeitdauer, über welche das EOVV 16 geschlossen ist, kann von vielen Faktoren wie Tankform, Füllrohrausrichtung, Auftankmenge und dergleichen abhängen und sollte lang genug sein, um sicherzustellen, dass der Auftank-Abschaltvorgang erfolgt ist. Nachfolgende Auftank-Abschaltvorgänge können in vorprogrammierten Abständen gesteuert werden, die auf eine vorgegebene oder in anderer Weise bestimmte Anzahl von Versuchen beschränkt sind, oder um bei Bedarf einen maximalen erwünschten Füllstand in dem Kraftstofftank 14 erhalten zu können. Sobald man den maximalen erwünschten Füllstand erhalten hat, wird das EOVV 16 vorzugsweise in seiner geschlossenen Stellung gehalten, damit kein weiterer Kraftstoff in den Tank 14 eingefüllt werden kann.
Bei einer Ausführungsform tastet das Steuereinheit 18 das Signal von dem Kraftstoffspiegelsensor in bestimmten Abständen ab und vergleicht die Füllstände als Funktion der zwischen abgetasteten Signalen abgelaufenen Zeit. Aus diesen Informationen kann das Steuereinheit 18 die Geschwindigkeit bestimmen, mit welcher Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt wird. Die Geschwindigkeit, mit welcher Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt wird, kann zumindest zum Teil zum Bestimmung dessen verwendet werden, wann das EOVV 16 geschlossen werden sollte, um in dem Kraftstofftank 14 einen gewünschten Stand zu erreichen. Diese Bestimmung kann auf der Grundlage von mindestens drei Variablen erfolgen: dem gegenwärtigen Kraftstoffspiegel oder Kraftstoffvolumen in dem Kraftstofftank 14; dem gewünschten maximalen Kraftstoffspiegel oder Kraftstoffvolumen in dem Kraftstofftank 14; und der Geschwindigkeit, mit welcher Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt wird. Vorzugsweise wird dadurch bei Auftankabsperrung für einen beständigen Füllstand in dem Kraftstofftank 14 gesorgt und so genanntes "Überschießen" verhindert oder verhindert, was ein Zustand ist, wenn der gewünschte maximale Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank 14 überschritten wird. Die Informationen zur Füllgeschwindigkeit können auch dazu verwendet werden, das Erhaltungsfüllen und den maximalen oder endgültigen Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank 14 nach dem Auftankvorgang genauer zu steuern. Mit besserer Kontrolle über den endgültigen Kraftstoffspiegel lässt sich ein größeres Gesamtvolumen des Kraftstofftanks 14 nutzen, ohne den Kraftstofftank 14 zu überfüllen. 14 ist ein Diagramm des endgültigen Kraftstoffvolumens (in Gallonen) als Funktion der Füllgeschwindigkeit (in Gallonen pro Minute) und zeigt im wesentlichen die verbesserte Kontrolle über das endgültige Kraftstoffvolumen in dem Kraftstofftank, das durch Testen eines Kraftstoffsystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem herkömmlichen Kraftstoffsystem mit einem mechanischen Füllstandsgrenzventil nachgewiesen wurde.
Nach einem Auftankvorgang kann die Steuereinheit 18 das EOVV 16 beispielsweise nach einem programmierten Zeitraum, einem ermittelten Zeitraum oder nach dem Senden eines Signals schließen, dass sich die Einfülltür 44 geschlossen hat, was anzeigt, dass die Auftankpumpendüse 42 von dem Einfüllrohr 22 entfernt wurde. Zwar wurde bei der vorstehenden Erläuterung ein Sensor 46 dargestellt, welcher der Einfülltür 44 in dem Einfüllrohr 22 zugeordnet ist, jedoch können auch andere Anzeiger für einen Auftankvorgang verwendet werden. Repräsentative Beispiele sind ein Sensor an einer Kappe, welcher das Einfüllrohr 22 schließt und anzeigt, wann die Kappe von dem Einfüllrohr 22 entfernt wurde, ein Sensor, welcher auf einen Fluidstrom in dem Einfüllrohr 22 ansprechen kann, ein Sensor, welcher eine Angabe zu dem ansteigenden Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank 14 liefert, USW.
Das Kraftstoffsystem 10 kann nicht nur den Tank 14 auftanken, sondern auch auf andere Fahrzeugzustände ansprechen und für andere Zustände wie tägliches Entlüften, Drucksteuerung im Kraftstofftank und Leckprüfungen im Kraftstofftank 14 sorgen. Bei den letzteren müssen manche Fahrzeugen zur Zeit diagnostische Sensoren (beispielsweise so genannte OBDII-Sensoren) und/oder Testgeräte an Bord haben, um die Unversehrtheit des Kraftstofftanks 14 sicherzustellen. Eine Ausführungsweise besteht darin, einen Unterdruck an den Kraftstofftank 14 anzulegen, den Tank zu schließen und den Druck in dem geschlossenen Kraftstofftank 14 zu überwachen. Durch Zunahme des Drucks im Kraftstofftank (Verlust an Unterdruck) wird eine undichte Stelle in dem Kraftstofftank 14 angezeigt. Für tägliches Entlüften lässt sich auf der Basis vieler Faktoren wie Temperatur, Druck, Ruhezeit des Fahrzeugmotors und dergleichen sorgen. Um dieses Entlüften zu ermöglichen, kann das EOVV 16 in seine offene Stellung bewegt oder darin gehalten werden. Ein Drucksensor 50, der auf mindestens einen Schwelldruck in dem Kraftstofftank 14 ansprechen kann, ist vorzugsweise auch mit dem Steuereinheit 18 verbunden, um eine Angabe darüber zu liefern, wann ein maximaler gewünschter Druck in dem Kraftstofftank 14 vorhanden ist. In diesem Zustand kann die Steuereinheit 18 das EOVV 16 öffnen, um den Innendruck im Tank zu entlasten und Schäden an dem Kraftstofftank 14, seinen Teilen und/oder einer Dichtung, beispielsweise zwischen einem Teil und dem Kraftstofftank 14 zu verhindern. Auf diese Weise lässt sich der maximale Druck in dem Kraftstofftank 14 steuern.
Das elektrisch betätigte Entlüftungsventil 16 kann vorzugsweise in eine oder mehrere Zwischenpositionen zwischen seiner geöffneten und seiner geschlossenen Stellung gesteuert werden, um für eine Entlüftungsöffnung mit variabler Größe und variabler Durchflussmenge zu sorgen. Außerdem kann das EOVV 16 in der in 2 gezeigten Weise stromauf des Kraftstoffdampfbehälters 32 positioniert werden oder kann in der allgemein in 4 gezeigten Weise stromab des Kraftstoffdampfbehälters 32 positioniert werden. Insbesondere dann, wenn sich das EOVV 16 stromab des Kraftstoffdampfbehälters 32 befindet, kann es auch als Spülventil zum Steuern des Spültaktes des Behälters 32 verwendet werden. Der effektive Strömungsbereich des Auslasses 34 kann zwecks verhältnismäßig freien Dampfstroms durch diesen hindurch groß gestaltet werden, beispielsweise während des Auftankvorgangs, und kann kleiner gestaltet werden, beispielsweise während eines Spülvorgangs für den Kraftstoffdampfbehälter 32. Auch ist durch Schließen des EOVV 16 außer dann, wenn Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 14 abgelassen werden soll, die Belastung auf dem Kraftstoffdamptbehälter 32 kleiner, und potenziell kann ein kleinerer Dampfbehälter verwendet werden. Ebenso verhindert das geschlossene EOVV 16, dass flüssiger Kraftstoff in den Kraftstoffdampfbehälter 32 fließt, und dadurch kann ebenfalls ein kleinerer Dampfbehälter verwendet werden.
Es kann mehr als ein EOVV 16 verwendet werden, und jedes EOVV 16 kann innerhalb oder außerhalb des Kraftstofftanks 14 angeordnet werden oder kann an dem Kraftstofftank 14 befestigt werden und sich durch die Kraftstofftankwand hindurch erstrecken, um direkt mit dem Innenraum 20 des Kraftstofftanks 14 verbunden zu sein. Dadurch erhöht sich die Flexibilität des Kraftstoffsystems 10, und der Strom des flüssigen Kraftstoffs in den Dampfbehälter 32 kann weiter beschränkt oder verhindert werden, indem beispielsweise das EOVV 16 mit einem größeren Strömungsweg, um flüssigen Kraftstoff zu dem EOVV 16 gelangen zu lassen, außerhalb des Kraftstofftanks 14 befestigt wird. Bei Bedarf können die Steuereinheit 18 und/oder der Kraftstoffdampfbehälter 32 in der in 4 gezeigten Weise auch innerhalb des Kraftstofftanks 14 befestigt werden. Durch Anordnen dieser Teile innerhalb des Kraftstofftanks 14 lassen sich die durch den Kraftstofftank 14 hindurch führenden Öffnungen und die Anschlüsse von Teilen außerhalb des Kraftstofftanks 14 minimieren, um den Ausstoß von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 14 zu vermindern. Beispielsweise können die Überschlagventile 28 und das/die Entlüftungsventil(e) 16 alle mit dem Dampfbehälter 32 innerhalb des Kraftstofftanks 14 verbunden sein, wobei weniger Öffnungen in dem Kraftstofftank 14 für Dampfleitungen und Drähte erforderlich sind. In dem gezeigten Beispiel verlaufen nur zu dem Steuereinheit 18 führende Drähte, eine Dampfleitung 52 von dem EOVV 16, eine Kraftstoffleitung 54 von der Kraftstoffpumpe 24 und das Einfüllrohr 22 durch den Kraftstofftank 14. Alle diese Teile könnten bei Bedarf durch eine Öffnung hindurch geführt werden. Ein Beispiel für ein Kraftstoffsystem mit einem Kraftstoffdampfbehälter und einem Steuermodul, das in der Art des weiter oben erläuterten Steuereinheites 18 funktionieren kann, ist in dem USA-Patent Nr. 6,302,144 dargelegt, dessen Offenbarung hier durch Verweis darauf in seiner Gesamtheit einbegriffen ist.
Bei einer Ausführung kann das Steuereinheit 18 gemäß dem in 3 gezeigten allgemeinen Diagramm zumindest dann, wenn der Motor des Fahrzeugs in Betrieb ist, das EOVV 16 betätigen. In diesem Diagramm ist das EOVV 16 zu jeder Zeit geschlossen, nur dann nicht, wenn in dem Fahrzeug bestimmte Druckzuständen herrschen und die dynamischen Fahrzeugzustände derart innerhalb bestimmter Schwellwerte liegen, dass das Entlüften des Kraftstofftanks 14 sicher erfolgen kann und/oder bei begrenztem oder keinem Austritt von flüssigem Kraftstoff durch das EOVV 16 hindurch erfolgen kann. Die Steuereinheit 18 ist mit einem Drucksensor 50 verbunden und kann vorzugsweise auf einen Innendruck im Kraftstofftank ansprechen, der größer als ein vorgegebener maximaler Druck zum Öffnen des EOVV 16 unabhängig von anderen Fahrzeugzuständen und/oder Kraftstoffsystemzuständen ist, um den Druck in dem Kraftstofftank 14 zu vermindern. Wenn der Druck in dem Kraftstofftank 14 unterhalb des maximalen Drucks liegt, stellt die Steuereinheit 18 fest, ob der Druck in dem Kraftstofftank 14 unterhalb eines minimalen Schwellent lüftungsdrucks liegt. Wenn der Innendruck im Tank unterhalb des minimalen Schwellentlüftungsdrucks liegt, öffnet die Steuereinheit 18 das EOVV 16 nicht. Wenn der Innendruck im Tank oberhalb des minimalen Schwellentlüftungsdrucks liegt, stellt die Steuereinheit 18 auf der Basis oder als Funktion anderer Faktoren und Bedingungen fest, ob das EOVV 16 zu öffnen ist und Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 14 abgelassen werden darf. Nach einem Zeitraum, der programmiert oder in anderer Weise festgelegt werden oder auf einem überwachten Systemfaktor oder -zustand beruhen darf, kann das EOVV 16 geschlossen werden. Wenn beispielsweise der Druck in dem Kraftstofftank 14 unter den minimalen Schwellentlüftungsdruck abfällt, kann das EOVV 16 geschlossen werden.
Zu den anderen Faktoren und Bedingungen, die zwecks Steuerns eines Entlüftungstaktes überwacht werden können, zählen beispielhaft und uneingeschränkt die Neigung und/oder das Verhalten des Fahrzeugs, der Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank 14, die Beschleunigung des Fahrzeugs, der Innendruck im Kraftstofftank, die Temperatur und/oder eine Notsituation des Fahrzeugs (beispielsweise eine Kollision, welche von verschiedenen Sensoren einschließlich den auf die Entfaltung des Airbags reagierenden) angezeigt werden kann. Jeder Faktor oder Zustand kann einen Schwellwert aufweisen, der bei Erreichung oder Überschreitung verhindert, dass die Steuereinheit 18 das EOVV 16 öffnet (vorzugsweise mit der Ausnahme, dass der maximale Innendruck im Tank überschritten ist). Die verschiedenen Faktoren oder Zustände lassen sich auch mit einer Kombination von zwei oder mehreren Faktoren oder Zuständen, auf Grund welcher die Steuereinheit 18 das EOVV 16 nicht öffnen kann, auch skalieren, abstufen oder in anderer Weise überwachen, selbst wenn kein einzelner Faktor oder Zustand an oder über seinem Schwellwert liegt. Beispielsweise kann zur Beschränkung oder Vermeidung eines Stroms flüssigen Kraftstoffs in den Kraftstoffdampfbehälter 32 das EOVV 16 in Situationen, welche wahrscheinlich dazu führen, dass flüssiger Kraftstoff durch das EOVV 16 hindurch spritzt oder fließt, geschlossen gehalten werden. Rasche Fahrzeugbeschleunigung, beispielsweise durch hartes Bremsen, Kurvenfahren und dergleichen, kann insbesondere bei bestimmten Kraftstoffspiegeln zu starkem Verspritzen von Kraftstoff führen, und deshalb kann die Steuereinheit 18 das EOVV 16 geschlossen halten, wenn diese Zustände abgefühlt werden. Wenn die Beschleunigungsfaktoren nicht jenseits ihres Schwellwertes liegen, sondern das Fahrzeug auch eine Neigung überfährt, so dass der Kraftstoff aus einer ebenen Lage innerhalb des Tanks heraus gedrängt wird, kann die Kombination dieser Faktoren ausreichen, um das Öffnen des EOVV 16 zu verhindern.
Alternativ kann ein Entlüftungssystem verwendet werden, bei dem das EOVV 16 normalerweise offen ist und geschlossen wird, wenn Faktoren oder Zustände dies erfordern. Solche Faktoren oder Zustände können die oben beschriebenen sein und können im wesentlichen diejenigen sein, welche ein erhöhtes Potenzial zum Verspritzen des flüssigen Kraftstoffs in dem EOVV 16 und durch dieses hindurch anzeigen. In diesem System kann es weniger wahrscheinlich sein, dass der Innendruck im Kraftstofftank den maximalen Druck erreicht, da das EOVV 16 normalerweise offen ist.
Die Überschlagventile 28 können mechanische, mit Schwimmer betätigte Ventile sein, oder sie können auch elektrisch betätigte Ventile sein, welche von einem Steuereinheit 18 zwischen offenen und geschlossenen Stellungen angesteuert werden. Bei elektrischer Betätigung können die Überschlagventile 28 in der gleichen Weise wie das EOVV 16 betätigt werden, oder sie können unterschiedlich betätigt werden. Wenn beispielsweise der Beginn eines Auftankvorgangs erfasst wird, kann die Steuereinheit 18 die Überschlagventile 28 schließen und das EOVV 16 öffnen, so dass der gesamte Kraftstoffdampf durch das EOVV 16 hindurch abgelassen wird, und das EOVV 16 kann die Schließung des Auftankens und den Füllstand in dem Kraftstofftank 14 steuern. Es könnten zwei oder mehr elektrisch betätigte Ventile vorgesehen werden, wobei jedes Ventil 16 in der an Hand des EOVV 16 beschriebenen Weise betätigt wird. Die mehreren Ventile können derart getrennt werden, dass selbst dann, wenn sich eines in dem Kraftstoff oder im Bereich desselben befindet, eines von den anderen Ventilen 16 ausreichend von dem flüssigen Kraftstoff beabstandet sein kann, damit Kraftstoffdampf durch dieses hindurch abgelassen werden kann. Die Ventile 16 können gesondert mit dem Dampfbehälter 32 verbun den sein, oder ihr kombinierter Ausgang kann mit dem Dampfbehälter 32 verbunden sein. Vorzugsweise schließen sich die Ventile 16, wenn sich das Fahrzeug überschlägt oder sich sein Verhalten sehr stark ändert, damit kein flüssiger Kraftstoff durch die Ventile hindurch fließen kann. Auf diese Weise können die Ventile 16 in ihre geschlossene Stellung vorgespannt werden oder können Schwimmer oder Gewichte enthalten, welche die Ventile 16 unter solchen Zuständen schließen. Solche Schwimmer oder Gewichte können auch als Ausfallsicherheitsvorrichtung wirken, um den Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank 14 zu begrenzen, sollte(n) die Steuereinheit 18 oder das/die EOVV(s) 16 derart versagen, dass das EOVV 16 nicht elektrisch geschlossen wird.
Demgemäß kann das Kraftstoffsystem auf verschiedene dynamische und statische Zustände und Faktoren ansprechen, damit Kraftstoffdampf und Luft wirksam und selektiv aus dem Kraftstofftank 14 abgelassen werden können. Die Sensoren, Schalter und dergleichen können Teil des Kraftstoffsystems 10 oder Teil des Fahrzeugs 12 sein und können über eine elektrische Schnittstelle mit dem Steuereinheit 18 und/oder mit verschiedenen anderen Fahrzeugsteuereinheiten, beispielsweise einer elektronischen Fahrzeugsteuereinheit (ECU), verbunden werden.
In 5 ist eine Ausführungsform des EOVV 16 in offener Stellung mit einer Magnetspule 98 des EOVV 16 in stromlosem Zustand gezeigt. Die Magnetspule 98 weist einen Rahmen 100 auf, welcher ein im wesentlichen eingeschlossenes Spulengehäuse 102 mit einer oberen Wand 104, einer unteren Wand 106, axial ausgerichteten Öffnungen 108, 110 in der oberen und der unteren Wand 104, 106 und einer zwischen der oberen und der unteren Wand 104, 106 verlaufenden, im wesentlichen zylindrischen Wand 112 bildet. Der Rahmen 100 weist auch ein Kolbengehäuse 114 auf, das sich (wie in 5 zu sehen ist) im wesentlichen von der unteren Wand 106 des Spulengehäuses 102 nach unten erstreckt. Das Kolbengehäuse 114 weist eine Bodenwand 116 mit einer Innenfläche 118 und einer Außenfläche 120 auf, wobei durch die Bodenwand 116 eine Öffnung 122 verläuft, so dass flüssiger Kraftstoff durch die Öffnung 122 fließen kann.
In dem Spulengehäuse 102 ist eine im wesentlichen ringartig geformte Drahtspule 124 aufgenommen. Die Spule 124 weist einen Durchgangskanal 126 auf, der im wesentlichen in axialer Ausrichtung mit den Öffnungen 108, 110 in der oberen und der unteren Wand 104, 106 des Spulengehäuses 102 angeordnet ist. Die Spule 124 ist erwünschterweise an einem Draht 128 befestigt, durch welchen hindurch ein von der Steuereinheit 18 gesendetes elektrisches Signal 18 bei Bedarf die Spule 124 erregen kann.
Die Magnetspule 98 weist einen Kolben 130 mit einem Schaft 132 auf, welcher zwecks Hin- und Herbewegung in dem Durchgangskanal 126 der Spule 124 und durch die Öffnung 110 in der unteren Wand 106 des Spulengehäuses 102 hindurch bemessen ist. Der Kolben 130 weist auch ein vergrößertes Ende 134 mit einer Bodenfläche 136 auf, welches im wesentlichen an der Innenfläche 118 der Bodenwand 116 des Kolbengehäuses 114 anliegt, wenn sich die Spule 124 in ihrem stromlosen Zustand befindet. Das vergrößerte Ende 134 weist auch eine obere Fläche 138 auf, welche an der unteren Wand 106 des Spulengehäuses 102 anliegt, wenn sich die Spule 124 in ihrem erregten Zustand befindet. An seinem anderen Ende weist der Kolben 130 auch vorzugsweise einen Kopf 144 mit einer Abstützfläche 142 auf.
Das EVV 16 weist ein Schwimmergehäuse 148 auf, das vorzugsweise gesondert von dem Spulengehäuse 102 ausgebildet ist, wobei eine im wesentlichen zylindrische Wand 150 eine Kammer 151 bildet, welche zur Aufnahme eines Schwimmers 146 zwecks Hin- und Herbewegung darin bemessen ist. Das Schwimmergehäuse 148 weist ein Ende 152, das zur Befestigung an dem Magnetspulenrahmen 100 angeordnet ist, und ein anderes Ende 154 mit einer Auslassöffnung 156 auf die sich durch eine Endwand 158 hindurch erstreckt. Erwünschterweise ragt die Auslassöffnung 156 zumindest zum Teil in die Kammer 151 hinein, um einen Sitz 160 zu schaffen, in welche der Schwimmer 146 bei Betätigung der Magnetspule 98 eingreift, um die Auslassöffnung 156 zu verschließen.
Zwecks leichterer Befestigung des Schwimmergehäuses 148 an dem Magnetspulenrahmen 100 erstrecken sich eine oder mehrere umlaufende Zungen 162 von dem Ende 152 des Schwimmergehäuses 148 radial nach innen. Die Zungen 162 sind zur Aufnahme in einer im wesentlichen umlaufenden Nut 164 in der Wand 112 des Spulengehäuses 102 konfiguriert. Erwünschterweise sind die Zungen 162 zwecks sicherer Befestigung mit einer Einrastverbindung in der Nut 162 aufgenommen, obwohl zu erkennen sein sollte, dass das Schwimmergehäuse 148 in jeder gewünschten Weise an dem Spulengehäuse 102 befestigt werden kann.
Das Schwimmergehäuse 148 weist eine äußere umlaufende Schürze 165 auf, welche sich vorzugsweise von der Endwand 158 nach außen erstreckt und von der zylindrischen Wand 150 radial nach außen beabstandet ist, um einen Dampfkanal 167 zwischen der Schürze 165 und dem Schwimmergehäuse 148 zu bilden. Mindestens eine Öffnung und in der Darstellung hier zwei Öffnungen 169 verlaufen vorzugsweise angrenzend an die Endwand 158 durch die zylindrische Wand 150 hindurch, um eine Fluidverbindung des Dampfkanals 167 mit der Kammer 151 in dem Schwimmergehäuse 148 bereitzustellen. Die Schürze 165 verläuft vorzugsweise axial unterhalb der Öffnungen 169, damit kein flüssiger Kraftstoff durch den Dampfkanal 167 und die Öffnungen 169 hindurch in die Kammer 151 eintreten kann.
Der Schwimmer 146 ist in dem Schwimmergehäuse 148 zwecks Hin- und Herbewegung darin zwischen einer ersten oder offenen Stellung und einer zweiten oder geschlossenen Stellung bei Einwirkung von flüssigem Kraftstoff auf diesen aufgenommen. Der Schwimmer 146 weist eine Basis 166 auf, welche im wesentlichen angrenzend an die Abstützfläche 142 des Kolbens 130 und in Anlagekontakt mit dieser positioniert ist, jedoch bleibt der Schwimmer 146 bei einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform von dem Kolben 130 gesondert und unbefestigt. Erwünschterweise trägt der Schwimmer 146 eine Dichtung 168, welche derart bemessen ist, dass sie in den Sitz 160 eingreift, um eine fluiddichte Dichtung herzustellen, wenn sich das EOVV 16 in seiner geschlossenen Stellung befindet. Die Dichtung 168 kann an dem Schwimmer 146 befestigt oder einstöckig mit diesem ausgebildet sein. Die Dichtung 168 ist vorzugsweise aus einem flexiblen und elastischen Material konstruiert, beispielsweise und uneingeschränkt aus einem elastomeren Material, welches sich zur Verwendung in flüssigen Kraftstoffen eignet, mit welchen der Kraftstofftank 14 verwendet werden kann.
Bei Gebrauch und in der in 6 gezeigten Weise wird der Kolben 130, wenn die Spule 124 erregt ist, im wesentlichen (in der in 5 und 6 gezeigten Weise) nach oben in die Kammer 151 getrieben und bewegt den Schwimmer 146 nach oben in Richtung zu der Auslassöffnung 156. Am Ende dieser Bewegung greift die Dichtung 168 in den Sitz 160 ein, um eine fluiddichte Dichtung herzustellen, und schließt dadurch die Auslassöffnung 156 gegen den Kraftstoffdampfstrom ab. Danach bewegt sich der Kolben 130, wenn die Spule 124 stromlos wird, im wesentlichen von der Auslassöffnung 156 weg, wodurch der Schwimmer 146 und mithin die Dichtung 168 außer Eingriff mit der Auslassöffnung 156 kommen und sich von dieser weg bewegen. Wenn die Dichtung 168 von dem Sitz 160 beabstandet ist, kann demgemäß Kraftstoff frei durch die Auslassöffnung 156 und in den Kraftstoffdampfbehälter 32 fließen. Eine Feder 170 spannt den Schwimmer 146 vorzugsweise nachgiebig zu der Auslassöffnung 156 hin und stellt für den Fall, das sich das Fahrzeug überschlägt, eine Kraft zum Schließen des Schwimmers 146 an dem Sitz 160 bereit.
Bei Gebrauch, wenn die Magnetspule 98 stromlos ist, liegt im wesentlichen das vergrößerte Ende 134 des Kolbens 130 in der in 5 gezeigten Weise an der Bodenwand 116 des Kolbengehäuses 114 an, und der Schwimmer 146 liegt auf der Feder 170 oder der Abstützfläche 142 des Kolbens 130 auf. Demgemäß ist die Dichtung 168 von dem Sitz 160 der Auslassöffnung 156 beabstandet und außer Eingriff mit diesem, wodurch Kraftstoffdampf durch das EOVV 16 hindurch und in den Dampfbehälter 32 fließen kann.
Wie weiter oben erläutert wurde, kann das Steuereinheit 18 derart programmiert werden, dass es den Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank 14 auf einen vorgegebenen endgültigen Füllstand begrenzt, bevor die Spule 124 erregt oder die Erregung die Spule 124 befohlen wird. Die Spule 124 bleibt also stromlos, wenn Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt wird, und Kraftstoffdampf kann frei durch die Auslassöffnung 156 hindurch aus dem Kraftstofftank 14 heraus fließen, bis sich der Kraftstoffspiegel einem Füllstand nähert, bei welchem das EOVV 16 geschlossen werden sollte, um das Auftanken zu beenden. Wenn sich der Kraftstoffspiegel einem endgültigen oder maximalen Füllstand nähert, aktiviert das Steuereinheit 18 die Magnetspule 98, wodurch das Ventil geschlossen wird, indem die Dichtung 168 mit dem Sitz 160 in Eingriff kommt, um die Auslassöffnung 156 zu verschließen. Danach steigt der Druck in dem Kraftstofftank 14 an und bewirkt, dass sich flüssiger Kraftstoff in dem Einfüllrohr 22 staut und sich die Kraftstoffdüse 42 in der oben erläuterten Weise automatisch schließt. Die Abfolge kann sich wiederholen, weil sich das EOVV 16 beim Einregeln des flüssigen Kraftstoffs in dem Tank 14 oder nach einem Zeitraum öffnet, wodurch bei Bedarf ein Erhaltungsfüllen oder Aufrunden des Kraftstoffspiegels in dem Kraftstofftank 14 möglich wird. Sobald der flüssige Kraftstoff in dem Kraftstofftank 14 den endgültigen Füllstand erreicht hat, bleibt die Spule 124 erregt, was dazu führt, dass die Dichtung 168 mit dem Sitz 160 in Eingriff bleibt, wodurch kein weiterer Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt werden kann.
Wie am besten in 7 gezeigt ist, verschließt nicht nur die Dichtung 168 die Auslassöffnung 156 als Reaktion darauf, dass die Spule 124 erregt wird, sondern der Schwimmer 146 und mithin die Dichtung 168 verschließen die Auslassöffnung 156 als Reaktion darauf, dass der Kraftstoffspiegel einen vorgegebenen maximalen Füllstand erreicht, um zu verhindern oder wenigstens zu behindern, dass flüssiger Kraftstoff durch die Auslassöffnung 156 hindurch austritt. Wenn die Spule 124, aus welchem Grund auch immer, nicht erregt wird, wenn der Kraftstoffspiegel den endgültigen Füllstand erreicht oder überschreitet, bei welchem sie normalerweise erregt würde, beginnt der flüssige Kraftstoff in die Kammer 151 des Schwimmergehäuses 148 durch die Öffnung 122 in der Bodenwand 116 des Kolbengehäuses 114 hindurch einzutreten und fließt durch die Öffnungen 108, 110 in dem Spulengehäuse 102. Der flüssige Kraftstoff tritt also in die Kammer 151 ein und hebt den Schwimmer 146 an. Wenn der flüssige Kraftstoff einen maximalen Füllstand erreicht, greift demgemäß die Dichtung 168 abdichtend in den Sitz 160 der Auslassöffnung 156 ein und schließt dadurch das EOVV 16 und verhindert, dass weiterer flüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt wird, indem die Kraftstoffdüse 42 in der oben erläuterten Weise automatisch abgesperrt wird. Flüssiger Kraftstoff kann auch durch Verspritzen, Neigung des Fahrzeugs oder teilweises Umstürzen und dergleichen in das Schwimmergehäuse eintreten. Bei diesen Beispielen kann der Schwimmer auch die Auslassöffnung 156 verschließen und verhindern, dass flüssiger Kraftstoff durch das EOVV 16 hindurch entweicht.
Bei einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform fungiert das EOVV 16 auch als Überschlagventil. Auf Grund der Funktion des Überschlagventils kann kein flüssiger Kraftstoff durch die Auslassöffnung 156 hindurch aus dem Kraftstofftank 14 austreten, wenn der Kraftstofftank 14 eine vorgegebene Orientierung überschreitet oder aus der Horizontalen kippt. Wenn sich das Fahrzeug 12 einer vorgegebenen Anzahl von Neigungsgraden relativ zur Horizontalen nähert, beispielsweise von 15 Grad, kann Kraftstoff durch die mit dem Dampfkanal 167 verbundenen Öffnungen 169 in der Wand 150 hindurch in die Schwimmerkammer 151 fließen. Der in die Kammer 151 eintretende flüssige Kraftstoff bewirkt in Kombination mit der Feder 170, dass sich der Schwimmer 146 zu der Auslassöffnung 156 hin bewegt, bis die Dichtung 168 in den Sitz 160 der Auslassöffnung 156 eingreift, damit kein flüssiger Kraftstoff und kein Kraftstoffdampf durch die Auslassöffnung 156 hindurch fließen. Vorzugsweise braucht der flüssige Kraftstoff nicht die Kammer zu 151 füllen, damit die Dichtung 168 die Auslassöffnung 156 verschließt. Statt dessen können dort, wo das Fahrzeug 12 eine vorgegebene Anzahl von Kippgraden aus der Horizontalen überschreitet, beispielsweise von 45 Grad Kippung, beispielsweise die Schwerkraft und die Feder 170 zusammenwirken, um den Schwimmer 146 und mithin die Dichtung 168 unabhängig von dem Spiegel des flüssigen Kraftstoffs in der Kammer 151 zu der Auslassöffnung 156 hin zu bewegen. Es sollte zu erkennen sein, dass sich der Schwimmer 146 und die Dichtung 168 von der Auslassöffnung 156 weg bewegen, wenn entweder der Spiegel des flüssigen Kraftstoffs in dem Kraftstofftank 14 unter den maximalen Füllstand abfällt oder wenn das Fahrzeug 12 zu einer Lage oder Neigung von weniger als dem vorgegebenen Kippwinkel aus der Horizontalen zurückgebracht wird.
In 8 und 9 ist eine alternative Ausführungsform eines EOVV 200 jeweils in seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung gezeigt. Das EOVV 200 weist ein im wesentlichen zylindrisches Kolbengehäuse 202 auf, welches einen Hohlraum 204 mit einer Basis 206 bildet. Erwünschterweise besitzt die Basis 206 eine Öffnung 208, durch welche Fluid fließen kann. An der Basis, vorzugsweise an einer Bodenfläche 212 der Basis 206, wird eine elektromagnetische Spule 210 getragen. Die Spule 210 ist betätigbar mit dem Steuereinheit 18 verbunden, das selektiv das EOVV 200 aktiviert.
Das EOVV 200 weist oberhalb des Kolbengehäuses 202 ein Schwimmergehäuse 214 auf, das vorzugsweise einstöckig mit dem Kolbengehäuse ist. Das Schwimmergehäuse 214 ist vorzugsweise zylindrisch und besitzt einen größeren Durchmesser als das Kolbengehäuse 202 und weist dadurch eine ringförmige und radial verlaufende Schulter 216 auf. Das Schwimmergehäuse 214 weist eine obere Wand 218 mit einer durch diese hindurch verlaufenden Auslassöffnung 220 auf. Die Auslassöffnung 220 erstreckt sich vorzugsweise in den Hohlraum 204, um eine Dichtlippe oder einen Sitz 222 zu bilden.
Das EOVV 200 weist ein Ventilelement 224, welches im folgenden als Kolben bezeichnet wird, mit einer ferromagnetischen Platte 226 auf einer Bodenfläche 228 derselben auf. Der Kolben 224 ist zwecks Hin- und Herbewegung in dem Kolbengehäuse 202 aufgenommen.
Das EOVV 200 besitzt einen Schwimmer 230 mit einer Dichtung 232, welche im wesentlichen angrenzend an eine obere Fläche 234 des Schwimmers 230 befestigt oder von dieser getragen ist. Der Schwimmer 230 ist in dem Hohlraum 204 des Schwimmergehäuses 214 im wesentlichen oberhalb des Kolbengehäuses 202 aufgenommen. Erwünschterweise ist eine Feder 236 zwischen dem Schwimmer 230 und der Schulter 216 des Schwimmergehäuses 214 aufgenommen und liegt an diesen an. Die Feder 236 fungiert im wesentlichen genauso wie die oben bei der vorherigen Ausführungsform beschriebene Feder 170 und ist mithin im folgenden nicht im einzelnen erläutert.
Bei Gebrauch greift der Kolben 224, wenn die Spule 210 stromlos ist, in der in 8 gezeigten Weise in die Basis 206 des Kolbengehäuses 202 ein, und der Schwimmer 230 drückt die Feder 236 gegen die Schulter 216. Demgemäß wird die Dichtung 232 von der Auslassöffnung 220 beabstandet, wodurch Kraftstoffdampf in der bei den vorherigen Ausführungsformen erläuterten Weise durch die Auslassöffnung 220 hindurch und in den Dampfbehälter 32 fließen kann.
In der in 9 gezeigten Weise wird die Spule 210 erregt, wenn das EOVV 200 geschlossen werden soll, und erzeugt ein Magnetfeld, das die Eisenplatte 226 an dem Kolben 224 abstößt. Infolgedessen bewegt sich der Kolben 224 von der Spule 210 weg und bewirkt, dass sich der Schwimmer 230 mit dem Kolben 224 bewegt, bis die Dichtung 232 in den Sitz 222 eingreift, um die Auslassöffnung 220 zu verschließen. Danach nimmt der Druck in dem Kraftstofftank 14 zu, was bewirkt, dass die Kraftstoffdüse 42 in der bei den vorherigen Ausführungsformen erläuterten Weise automatisch abgesperrt wird. Das Schließen und Öffnen der Auslassöffnung 220 lässt sich wiederholen, wodurch ein Benutzer abhängig von dem programmierten Befehl oder der programmierten Funktionsweise des Steuereinheites 18 den Kraftstofftank 14 auffüllen kann. Sobald der Kraftstoff in dem Kraftstofftank 14 den vorgegebenen endgültigen Füllstand erreicht hat, bleibt die Spule 210 erregt und bewirkt dadurch, dass die Dichtung 232 mit der Lippe 222 in Eingriff bleibt, damit in der bei den vorigen Ausführungsformen erläuterten Weise kein weiterer Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt werden kann.
Wie in 10 gezeigt ist, hebt der Schwimmer auch die Dichtung 232 in den Eingriff mit dem Sitz 222, wenn flüssiger Kraftstoff vorhanden ist. Wenn also die Spule 210, aus welchem Grund auch immer, beim Erreichen des endgültigen Füllstand durch den Kraftstoffspiegel nicht erregt wird, wobei sie normalerweise erregt würde, oder wenn flüssiger Kraftstoff in anderer Weise in das Schwimmergehäuse eingetreten ist, tritt der flüssige Kraftstoff in den Schwimmerhohlraum 204 ein, indem er durch die Öffnung 208 in der Basis 206 des Kolbengehäuses 202 fließt, und fließt zwischen dem Kolbengehäuse 202 und dem Kolben 224 hindurch. Deshalb wird der Schwimmer 230 durch den in den Schwimmerhohlraum 204 ein tretenden flüssigen Kraftstoff angehoben, und wenn der flüssige Kraftstoff den maximalen Füllstand erreicht, wird die Dichtung 232 in dichtenden Eingriff mit dem Sitz 222 bewegt, wodurch kein Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 14 austreten kann und letztlich in der bei den vorigen Ausführungsformen erläuterten Weise kein weiterer flüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt werden kann. Das EOVV 200 fungiert vorzugsweise in der bei den vorigen Ausführungsformen erläuterten Weise auch als Überschlagventil und ist mithin im folgenden nicht ausführlicher erläutert.
In 11 und 12 ist eine andere Ausführungsform eines EOVV 300 jeweils in seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung gezeigt. Das EOVV 300 weist ein Schwimmergehäuse 301 mit einem Schwimmer 302 und einer Dichtung 304 auf, welche zwecks Hin- und Herbewegung in einer Schwimmerkammer 306 im wesentlichen an diesem befestigt ist. Die Schwimmerkammer 306 besitzt eine Basis 308 mit einer Öffnung 310 darin, damit flüssiger Kraftstoff in die Schwimmerkammer 306 fließen kann. Erwünschterweise ist eine Feder 312 zwischen einer Basis 314 des Schwimmers 302 und der Basis 308 des Gehäuses 301 angeordnet. Die Feder 312 fungiert vorzugsweise in der oben für bei die vorige Ausführungsformen erläuterten Weise und ist mithin im folgenden nicht ausführlicher erläutert.
Das EOVV 300 weist eine Auslassöffnung 313 auf, welche sich von dem Schwimmergehäuse 316 im wesentlichen nach oben erstreckt, wobei in einer Wand der Auslassöffnung 313 ein Spulengehäuse 316 konstruiert ist. Das Spulengehäuse 316 weist eine darin aufgenommene elektromagnetische Spule 318 auf, wobei die Spule 318 im wesentlichen angrenzend an ein angelenktes Klappenventil 320 positioniert ist.
Das Klappenventil 320 ist vorzugsweise eine ferromagnetische Platte, welche um einen Gelenkzapfen 322 herum zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung verschwenkt. In der offenen Stellung kann, wie in 11 gezeigt ist, Kraftstoffdampf im wesentlichen frei durch die Auslassöffnung 313 hindurch fließen, und in der geschlossenen Stellung, wie in 12 gezeigt ist, kann vorzugsweise zumindest im wesentlichen kein Kraftstoffdampf durch die Auslassöffnung 313 fließen und wird in dem Kraftstofftank 14 gehalten.
Bei Gebrauch befindet sich das Klappenventil 320 in der in 11 gezeigten Weise, wenn die Spule 318 nicht erregt ist, in seiner offenen Stellung. Das Klappenventil 320 kann durch die Schwerkraft zumindest zum Teil in seine offene Stellung vorgespannt werden oder kann außerdem von einer Feder, beispielsweise einer (nicht gezeigten) Schraubenfeder, die beispielsweise um den Gelenkzapfen 322 herum gewickelt ist, vorgespannt werden. Des weiteren bleiben der Schwimmer 302 und die Dichtung 304, wenn die Spule nicht erregt ist und der Spiegel des flüssigen Kraftstoffs in dem Kraftstofftank 14 unter einem maximalen Füllstand bleibt, von der Auslassöffnung 313 beabstandet. Also bleibt die Auslassöffnung 313 offen, so dass Kraftstoffdampf hindurch fließen kann. Demgemäß kann flüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt werden, bis sich der Spiegel des flüssigen Kraftstoffs in dem Kraftstofftank 14 in der bei den vorherigen Ausführungsformen erläuterten Weise einem vorgegebenen endgültigen Füllstand nähert.
Wie in 12 gezeigt ist, wird die Spule 318, wenn sich der flüssige Kraftstoff in dem Kraftstofftank 14 dem endgültigen Füllstand nähert, durch ein von dem Steuereinheit 18 oder durch dasselbe gesendetes elektrisches Signal erregt und bewirkt dadurch, dass sich das Klappenventil 320 im wesentlichen von der Spule 318 weg in seine geschlossene Stellung bewegt. Danach steigt der Druck in dem Kraftstofftank 14 an und führt dazu, dass die Kraftstoffdüse in der bei den vorherigen Ausführungsformen erläuterten Weise automatisch abgesperrt wird. Die Abfolge kann sich wiederholen, wodurch ein Benutzer den Kraftstofftank bei Bedarf auffüllen kann. Sobald der flüssige Kraftstoff in dem Kraftstofftank 14 einen endgültigen Füllstand erreicht hat, bleibt die Spule 18 erregt, wodurch das Klappenventil 320 in dichtendem Eingriff mit der Auslassöffnung 313 bleibt und dadurch in der bei den vorherigen Ausführungsformen erläuterten Weise verhindert, dass weiterer flüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt wird.
Wie in 13 gezeigt ist, verschließt das Klappenventil 320 nicht nur die Auslassöffnung 313 gegen den Strom flüssigen Dampfes als Reaktion auf die Erre gung der Spule 318, sondern der Schwimmer 302 und mithin die Dichtung 304 sprechen an, um die Auslassöffnung 313 als Reaktion auf das Vorhandensein von flüssigem Kraftstoff in dem Schwimmergehäuse 31 in der bei den vorherigen Ausführungsformen erläuterten Weise gegen den Strom flüssigen Dampfes zu verschließen. Wenn die Spule 318 aus irgendeinem Grund nicht erregt wird, wenn der Spiegel des flüssigen Kraftstoffs den endgültigen Füllstand überschreitet, bei welchem sie normalerweise erregt würde, kann flüssiger Kraftstoff in anderer Weise in den Schwimmerhohlraum 306 eintreten, indem er durch die Öffnung 310 fließt. Der flüssige Kraftstoff bewirkt bei einem ausreichend hohen Spiegel in dem Schwimmergehäuse 301, dass der Schwimmer 302 angehoben wird, bis die Dichtung 304 die Auslassöffnung 313 verschließt, wodurch kein Kraftstoffdampf und kein flüssiger Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 14 austreten können und letztlich kein weiterer flüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank 14 eingefüllt werden kann.
Das EOVV 300 wirkt nicht nur als Absperrventil, damit während des normalen Betriebs des Fahrzeugs 12 kein Kraftstoffdampf aus dein Kraftstofftank 14 austreten kann, sondern es kann auch als Überschlagventil fungieren. Die Funktion als Überschlagventil kommt im wesentlichen in der gleichen Weise zustande, wie sie bei den vorherigen Ausführungsformen beschrieben wurde, damit kein flüssiger Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 14 austritt, wenn der Kraftstofftank 14 einen vorgegebenen Neigungswinkel relativ zur Horizontalen überschreitet, und wird mithin nicht ausführlicher erläutert.
Es sollte zu erkennen sein, dass die Ausführungsformen der oben erläuterten Kraftstoffanordnungen einige gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen und nicht einschränken sollen. Für den Fachmann werden ohne weiteres verschiedene Modifizierungen innerhalb des Wesens und Umfangs der Erfindung offenbar werden, wie beispielsweise das Umordnen der relativen Stellung der Spule zu einem Kolben oder einem anderen Ventilmechanismus und das Vergrößern oder Verkleinern der Anzahl der Öffnungen in einem Gehäuse eines EOVV 16 zwecks Veränderung des Verhaltens des Stroms des Kraftstoff dampfes und des flüssigen Kraftstoffs, beispielsweise in das Gehäuse und aus diesem heraus. Die Erfindung ist durch die nun folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Kraftstoffsystem, mit: einem Kraftstofftank mit mindestens einer Öffnung in einen Innenraum des Kraftstofftanks; einem elektrisch betätigten Entlüftungsventil mit einem Einlass, welcher mit dem Innenraum des Kraftstofftanks in Verbindung steht, und einem Auslass, durch welchen Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank abgelassen wird, wobei das Entlüftungsventil als Reaktion auf ein elektrisches Signal zumindest zum Teil zwischen einer offenen Stellung, um Kraftstoffdampf aus dem Innenraum des Kraftstofftanks durch den Auslass hindurch strömen zu lassen, und einer geschlossenen Stellung, um den Strom des Kraftstoffdampfes durch den Auslass hindurch einzuschränken, bewegbar ist; und einer Steuereinheit, welche betätigbar mit dem Entlüftungsventil verbunden ist, um das Anlegen eines elektrischen Signals an das Entlüftungsventil zu steuern und dadurch die Bewegung des Entlüftungsventils zwischen seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung zumindest zum Teil zu steuern.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, welches auch ein Einfüllrohr, bei dem das eine Ende mit einer Öffnung in dem Kraftstofftank in Verbindung steht, durch welche Kraftstoff in den Kraftstofftank eingelassen wird, und das andere Ende eine Auftankdüse aufnehmen kann, und einen dem Einfüllrohr zugeordneten Auftanksensor umfasst, um festzustellen, wann Kraftstoff in den Kraftstofftank einzufüllen ist, wobei der Auftanksensor mit dem Entlüftungsventil betätigbar verbunden ist, so dass sich das Entlüftungsventil während eines Auftankvorgangs in seiner offenen Stellung befindet, damit Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank abgelassen werden kann.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 2, wobei der Auftanksensor mit der Steuereinheit verbunden ist, die wiederum mit dem Entlüftungsventil verbunden ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, außerdem mit einem Kraftstoffspiegelsensor, der mit der Steuereinheit in elektrischer Verbindung steht, wobei der Kraftstoffspiegelsensor derart betätigbar ist, dass er zu der Steuereinheit ein elektrisches Signal sendet, welches den Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank zumindest dann anzeigt, wenn ein vorgegebener Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank erreicht ist, und wobei die Steuereinheit während eines Auftankvorgangs, wenn der vorgegebene Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank erreicht ist, zu dem Entlüftungventil ein Signal sendet, um das Entlüftungventil aus der offenen Stellung in die geschlossene Stellung zu bewegen.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, außerdem mit einem Drucksensor, welcher mit der Steuereinheit verbunden ist und derart betätigbar ist, dass er zu der Steuereinheit ein Signal sendet, welches den Druck im Innenraum des Kraftstofftanks anzeigt.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 4, wobei der Kraftstoffspiegelsensor während eines Auftankvorgangs zumindest in Abständen zu der Steuereinheit Signale sendet, so dass die Steuereinheit entsprechend der Änderung des Kraftstoffspiegels und der zwischen den Abständen abgelaufenen Zeit die Geschwindigkeit feststellen kann, mit welcher Kraftstoff in den Kraftstofftank eingefüllt wird.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit entsprechend der Geschwindigkeit, mit welcher Kraftstoff in den Kraftstofftank eingefüllt wird, zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, bevor der Kraftstoffspiegel in dem Kraftstofftank einen vorgegebenen Füllstand erreicht, ein Signal zum Schließen des Entlüftungsventils sendet.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit das Entlüftungsventil sich nach einem Zeitraum in seine offene Stellung bewegen lässt, damit weiterer Kraftstoff in den Kraftstofftank eingefüllt werden kann.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit dann, wenn ein maximaler Füllstand in dem Kraftstofftank erreicht ist, das Entlüftungsventil zumindest bis zur Beendigung des Auftankvorgangs geschlossen bleiben lässt.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit als Reaktion auf eine Anzeige von dem Drucksensor bezüglich eines vorgegebenen maximalen Drucks in dem Kraftstofftank sicherstellt, dass das Entlüftungsventil in seine offene Stellung bewegt wird, um den Druck in dem Kraftstofftank zu vermindern.
Kraftstoffsysteme nach Anspruch 1, wobei der Auslass des Entlüftungsventils einen Strömungsbereich aufweist, der zwischen der geschlossenen und der offenen Stellung unterschiedlich ist, um eine variable Durchflussgeschwindigkeit für den Kraftstoffdampf durch das Entlüftungsventil hindurch zu ermöglichen.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, wobei das Entlüftungsventil eine Magnetspule enthält, welche von einem elektrischen Signal angesteuert wird, um das Entlüftungsventil zwischen seiner offenen Stellung und seiner geschlossenen Stellung zu bewegen.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, welches auch mindestens einen Sensor umfasst, der auf einen Betriebszustand eines Fahrzeugs ansprechen kann und mit der Steuereinheit in Verbindung steht, so dass die Steuereinheit dann, wenn der Betriebszustand des Fahrzeugs einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, dafür sorgt, dass das Entlüftungsventil geschlossen wird, um einen Fluidstrom durch dieses hindurch zu verhindern.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 2, wobei der Auftanksensor auf das Einführen einer Auftankdüse in das Einfüllohr ansprechen kann.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit derart programmiert ist, dass sie während eines Auftankvorgangs ansprechen kann, um das Entlüftungsventil bei mehr als einem Füllstand zu schließen, wobei das Entlüftungsventil zwischen den Schließungen geöffnet wird, bis ein vorgegebener maximaler Füllstand in dem Kraftstofftank erreicht ist.