DE102006004630B4

DE102006004630B4 - Kraftstoffbehälter

Info

Publication number: DE102006004630B4
Application number: DE102006004630.7A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Kirchberger; Felix Müller-Ohl; Theodor Ossege; Markus Schumacher; Hartmut Wolf
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2017-07-27
Anticipated expiration: 2026-02-01
Also published as: CN101378930B; CN101378930A; DE102006004630A1

Abstract

Kraftstoffbehälter (1) für ein Kfz mit einem einen Betankungskanal (11) umschließenden Einfüllstutzen (2) sowie mit Betriebs- und Betankungsentlüftungsleitungen (3, 4), die an einen Einfüllkopf (6) des Einfüllstutzens (2) angeschlossen sind, wobei der Einfüllkopf (6) wenigstens ein Umschaltventil (9) aufweist, das in einer ersten Schaltstellung (Betankungsstellung) einen Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung (3) zu einem Entlüftungskanal (7) freigibt, dem ein Kraftstoffdampffilter nachgeschaltet ist, und eine Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung (4) zu dem Betankungskanal (11) sperrt und das in einer zweiten Schaltstellung (Betriebsstellung) die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung (4) zu dem Betankungskanal (11) freigibt und den Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung (3) zu dem Entlüfungskanal (7) sperrt, wobei die Betriebsentlüftung ausschließlich über das Umschaltventil (9) an den Entlüfungskanal (7) angeschlossen ist, wobei das Umschaltventil (9) in der zweiten Schaltstellung den Strömungsweg von der Betriebsentlüftungsleitung (4) zu dem Entlüfungskanal (7) freigibt und diesen in der ersten Schaltstellung versperrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung (4) zu dem Kraftstoffdampffilter eine Kraftstoffdrainage (13) in den Betankungskanal (11) aufweist und dass die Kraftstoffdrainage (13) so ausgebildet ist, dass ein Ablaufen des kondensierten oder mitgeführten Kraftstoffs in den Betankungskanal nur unter Einwirkung von Schwerkraft erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter für ein Kfz mit einem einen Betankungskanal umschließenden Einfüllstutzen sowie mit Betriebs- und Betankungsentlüftungsleitungen, die an einen Einfüllkopf des Einfüllstutzens angeschlossen sind, wobei der Einfüllkopf wenigstens ein Umschaltventil aufweist, das in einer ersten Schaltstellung (Betankungsstellung) einen Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung zu einem Kraftstoffdampffilter freigibt und eine Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung zu dem Betankungskanal sperrt und das in einer zweiten Schaltstellung (Betriebsstellung) die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung zu dem Betankungskanal freigibt und den Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung zu dem Kraftstoffdampffilter sperrt, wobei die Betriebsentlüftung ausschließlich über das Umschaltventil an den Entlüfungskanal angeschlossen ist, wobei das Umschaltventil in der zweiten Schaltstellung den Strömungsweg von der Betriebsentlüftungsleitung zu dem Entlüfungskanal freigibt und diesen in der ersten Schaltstellung versperrt.
Ein Kraftstoffbehälter bzw. ein Verschlussstutzen für einen Einfüllstutzen eines Kraftstoffbehälters ist beispielsweise aus der DE 198 47 472 A1 bekannt. Die DE 198 47 472 A1 beschreibt einen Verschlussstutzen für einen Einfüllstutzen eines Kraftstoffbehälters eines Kraftfahrzeuges mit einer in einem Betankungskanal angeordneten, beim Tanken bewegbaren Klappe zum Schalten eines Entlüftungsventils, mit einer ersten an dem Entlüftungsventil angeschlossenen Ausgleichskammer für eine Betankungsentlüftung und mit einer zweiten an dem Entlüftungsventil angeschlossenen Betriebsentlüftung, wobei das Entlüftungsventil während des Betriebs zur Verbindung der zweiten Ausgleichskammer mit dem Betankungskanal ausgebildet ist. Dieser Verschlussstutzen zeichnet sich dadurch aus, dass Austauschmittel zum wahlweisen Verbinden der ersten Ausgleichskammer über ein Umschaltventil mit einem Filter oder dem Betankungskanal vorgesehen sind, damit der Verschlussstutzen an verschiedene Betankungssysteme anpassbar ist.
Bei einer in der DE 198 47 472 A1 beschriebenen Variante der Betankungsentlüftung wird der bei der Betankung des Kfz anfallende Gasvolumenstrom über eine Ausgleichskammer und über ein Kraftstoffdampffilter in die Atmosphäre abgegeben. In dem Strömungsweg zwischen der betreffenden Ausgleichskammer und dem Kraftstoffdampffilter ist ein Ventilglied vorgesehen, das den Strömungsweg bei Betrieb des Kfz versperrt und im Betankungsfalle freigibt. Die Betriebsentlüftung des Kfz wird bei dem in der DE 198 47 472 A1 beschriebenen Entlüftungsschema offensichtlich in herkömmlicher Art und Weise bewerkstelligt.
Bei der Betriebsentlüftung sind üblicherweise mehrere Entlüftungspunkte am Kraftstoffbehälter über eine oder mehrere Betriebsentlüftungsleitungen miteinander verbunden, die ebenfalls an das Kraftstoffdampffilter angeschlossen sind. Die Entlüftungspunkte befinden sich normalerweise oberhalb des maximal zulässigen Flüssigkeitsspiegels im Kraftstoffbehälter und sind üblicherweise mit Schwimmerventilen verschlossen. Diese Ventile haben auch eine Druckhaltefunktion oder es sind separate Druckhalteventile vorgesehen, um ein Überfüllen des Kraftstoffbehälters zu verhindern, um ein rechtzeitiges Abschalten des Zapfventils während der Betankung zu bewirken.
Je nach Anzahl der im Kraftstoffbehälter vorzusehenden Entlüftungsstellen müssen verhältnismäßig viele Ventile vorgesehen sein. Sind die Ventile als Schwimmerventile ausgebildet, so ist ein Überschwappen von Kraftstoff in die ein oder andere Entlüftungsleitung aufgrund von Ventilträgheit unvermeidbar. Auch die Druckhalteventile haben eine gewisse Leckage, so dass mit Ansteigen der Anzahl der Entlüftungsstellen das Übertankungsrisiko steigt.
Weiterhin ist es wünschenswert, den Kraftstoffbehälter während des Betriebs des Kfz weitestgehend drucklos zu halten.
Aus der DE 195 40 267 B4 ist eine Tankentlüftung für einen Kraftstoffbehälter mit einem Ausdehnungsbereich, einem von einem Tankverschluss verschließbaren Einfüllstutzen, einer mit dem Ausdehnungsbereich verbundenen Entlüftungsleitung und einem Entlüftungsventil bekannt, wobei das Entlüftungsventil zum Schließen der Entlüftungsleitung bei geöffnetem Einfüllstutzen und zum Öffnen der Entlüftungsleitung bei geschlossenem Einfüllstutzen ausgebildet ist. Das hierzu vorgesehene Absperrventil zwischen dem Kraftstoffdampffilter und den Entlüftungsleitungen des Kraftstoffbehälters ist am Einfüllkopf des Einfüllstutzen angeordnet, wobei der in den Einfüllstutzen eingedrehte Deckelverschluss eine Betätigung des Absperrventils bewirkt, derart, dass der Strömungsweg von den Betriebsentlüftungsleitungen zu dem Kraftstoffdampffilter freigegeben wird.
Die in der DE 195 40 267 B4 vorgeschlagene Tankentlüftung ist ausschließlich für eine Betankungsentlüftung nach europäischem System geeignet, bei welchem die anfallenden Kraftstoffdämpfe mittels einer geeigneten Vorrichtung an der Zapfpistole abgesaugt werden. Eine Integration der Betankungsentlüftung, wie dies bei den Verschlussstutzen gemäß DE 198 47 472 A1 vorgesehen ist, ist bei der Tankentlüftung nach der DE 195 40 267 B4 nicht realisiert.
Ein gattungsgemäßer Kraftstoffbehälter ist beispielsweise aus der EP 0 882 617 A2 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffbehälter der eingangs genannten Art in Hinblick auf die Betriebs- und Betankungsentlüftung zu verbessern. Insbesondere soll der Kraftstoffbehälter eine weitestgehend drucklose Entlüftung während des Betriebs des Kfz ermöglichen und auch in Hinblick auf die sonst erforderlichen Ausperl-, Auffang- und Ausgleichsvolumina so einfach und kostengünstig wie möglich zu erstellen sein.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffbehälter für ein Kfz mit den Merkmalen des Anspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung besitzt gegenüber dem Stand der Technik den Vorzug, dass die verschiedenen Entlüftungspunkte des Kraftstoffbehälters keine Druckhalteventile benötigen, die Belüftungsleitung kann direkt an das Kraftstoffdampffilter angeschlossen sein, wobei wahlweise die Betankungsentlüftung oder die Betriebsentlüftung über das Kraftstoffdampffilter an die Atmosphäre erfolgen kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung zu dem Kraftstoffdampffilter eine Kraftstoffdrainage in den Betankungskanal aufweist. Die Kraftstoffdrainage ist so ausgebildet, dass ein Ablaufen des kondensierten oder mitgeführten Kraftstoffs in den Betankungskanal nur unter Einwirkung von Schwerkraft erfolgt.
Hieraus ergibt sich der Vorzug, dass die Betankungsentlüftungsleitung bei dem Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung ohne Zwischenschaltung eines Ausperlbehälters oder einer Ausgleichskammer an dem Einfüllkopf angeschlossen sein kann. Zusätzliche Ausperl-, Auffang- oder Ausgleichsvolumina sind daher nicht erforderlich.
Zweckmäßigerweise ist die Betriebsentlüftungsleitung in der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils drucklos offen an das Kraftstoffdampffilter angeschlossen. Drucklos im Sinne der Erfindung heißt, dass sich Druckverluste nur aufgrund des Leitungsquerschnitts selber und des Widerstandes des Kraftstoffdampffilters einstellen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Strömungsweg zwischen der Betankungsentlüftungsleitung und dem Kraftstoffdampffilter eine Verbindung zu dem Betankungskanal vorgesehen ist, die als Rezirkulationsöffnung oder Rezirkulationskanal ausgebildet ist.
Auf diese Art und Weise wird ein Teil der bei der Betankung aus dem Behältervolumen verdrängten Gase durch den Betankungskanal rezirkuliert, so dass eine übermäßige Beladung des Kraftstoffdampffilters mit flüssigen Kohlenwasserstoffen vermieden wird.
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälters ist zwischen dem Betankungskanal und dem Entlüftungskanal ein Roll-over-Ventil vorgesehen, das bei Kraftstoffrückschlag im Einfüllrohr wenigstens den Weg zum Kraftstoffdampffilter versperrt, so dass bei Überschlag des Fahrzeugs ein Übertritt von Kraftstoff aus dem Einfüllrohr in das Kraftstoffdampffilter und in die Umgebung zuverlässig verhindert wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
1: eine schematische Draufsicht auf einen Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung,
2: eine stark vereinfachte Schnittansicht durch den Einfüllkopf des Einfüllrohrs an dem in 1 dargestellten Kraftstoffbehälter, wobei in 2 die Betriebsentlüftung dargestellt ist, und
3: eine der 2 entsprechende Ansicht, bei welcher die Betankungsentlüftung dargestellt ist.
Der in 1 dargestellte Kraftstoffbehälter 1 ist in bekannter Art und Weise mit einem Einfüllstutzen 2, einer Betankungsentlüftungsleitung 3 und Betriebsentlüftungsleitungen 4 versehen. Über die Betankungsentlüftungsleitung 3 entweicht in bekannter Art und Weise bei der Befüllung des Kraftstoffbehälters 1 das von dem einfließenden Kraftstoff verdrängte, oberhalb des Kraftstoffspiegels anstehende Gasvolumen. Der beim Betrieb des Kfz durch Temperatureinwirkung oder Schwallbewegung des Kraftstoffs anfallende Gasvolumenstrom entweicht aus dem Kraftstoffbehälter 1 über die Betriebsentlüftungsleitungen 4, die an sogenannten Entlüftungspunkten 5 an den Kraftstoffbehälter angeschlossen sind.
Die Entlüftungspunkte 5 befinden sich an Stellen des Kraftstoffbehälters 1, von denen wenigstens einer immer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist.
Wie eingangs bereits erwähnt wurde, darf der Kraftstoffspiegel im Kraftstoffbehälter 1 bei der Betankung eine gewisse Höhe nicht überschreiten, damit hinreichend Ausdehnungsvolumen im Kraftstoffbehälter 1 verbleibt.
An dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Betankungsentlüftungsleitungen 3 also auch die Betriebsentlüftungsleitungen 4 an den Einfüllkopf 6 des Einfüllstutzens 2 angeschlossen. An diesen ist ebenfalls eine Entlüftungskanal 7 zu einem nicht dargestellten Kraftstoffdampffilter angeschlossen.
Der Einfüllkopf 6 ist schematisch in den 2 und 3 dargestellt. Dieser umfasst ein Umschaltventil 9, mit dem je nach Betriebszustand des Kfz wechselweise die Betriebsentlüftungsleitung 4 oder die Betankungsentlüftungsleitung 3 mit dem Kraftstoffdampffilter verbindbar ist. Das Umschaltventil 9 wird über ein nur schematisch dargestelltes Stellglied 10 betätigt. Das Stellglied 10 wird bei der Betankung wiederum entweder mittelbar oder unmittelbar durch die in den Einfüllkopf 6 eingeführte Zapfpistole betätigt. Es ist jedoch grundsätzlich auch denkbar, eine Betätigung des Umschaltventils 9 über einen auf den Einfüllstutzen 2 aufzusetzenden Deckelverschluss zu bewirken.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die in den Betankungskanal 11 eingeführte Zapfpistole unmittelbar oder über eine Verschlussklappe auf das Stellglied 10 einwirkt, welches mit einem ersten und einem zweiten Verschlusselement 12a und 12b versehen ist. An dem in das Behältervolumen mündenden Ende des Einfüllstutzens 2 ist in bekannter Art und Weise ein Rückschlagventil oder eine Rückschlagklappe vorgesehen, die im Überschlagfall ein Eintreten von Kraftstoff aus dem Behälter in das Einfüllrohr 2 verhindert.
In 2 ist die sogenannte Betriebsstellung des Umschaltventils 9 dargestellt, in welchem der Strömungsweg 4/7 von der Betriebsentlüftungsleitung 4 in die Entlüftungskanal 7 zu dem nicht dargestellten Kraftstoffdampffilter freigeschaltet ist. Gleichzeitig ist der Strömungsweg 3/7 von der Betankungsentlüftungsleitung 3 in die Entlüftungskanal 7 zu dem Kraftstoffdampffilter versperrt. Die bei Betrieb des Kfz anfallenden kohlenwasserstoffbeladenen Gase gelangen aus dem Behältervolumen in das Kraftstoffdampffilter, und zwar ohne Zwischenschaltung weiterer Ventile. Aufgrund der verhältnismäßig großen Leitungslänge kondensiert ein Teil des Kraftstoffs bereits in Strömungsrichtung vor dem Umschaltventil 9 aus. In dem Umschaltventil 9 ist ein Drainagepfad 13 für Kraftstoffvorgesehen, der den Strömungsweg 4/7 mit dem Betankungskanal 11 verbindet, so dass in der Betriebsentlüftungsleitung 4 mitgeführter flüssiger Kraftstoff in den Betankungskanal 11 zurückläuft. Die Leitungsführung ist dabei so gewählt, dass dies möglichst unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgt. Der Drainagepfad 13 ermöglicht es, den Einfüllstutzen 2 in die sogenannte OBD-Prüfung (von Board Diagnostics) einzubeziehen.
In dem in 2 dargestellten Schaltzustand (Betriebsstellung) ist das erste Verschlusselement 12a aus seinem Sitz gehoben bzw. befindet sich in geöffneter Stellung, das zweite Verschlusselement 12b versperrt die Betankungsentlüftungsleitung 3. Um das Kraftstoffdampffilter in extremen Betriebszuständen des Kfz vor eindringendem flüssigen Kraftstoff zu schützen, ist der Strömungsweg von dem Betankungskanal 11 in die Entlüftungskanal 7 zusätzlich über ein nicht dargestelltes Roll-over-Ventil abgesichert.
3 zeigt die Betankungsstellung des Umschaltventils 9. In dieser Stellung hat die Zapfpistole das Stellglied 10 beim Einführen in den Betankungskanal 11 angehoben, so dass das erste Verschlusselement 12a in seinen Sitz gedrückt ist und den Weg zwischen den Entlüftungsleitungen 3, 4 und 7 zu dem Betankungskanal 11 versperrt. Das zweite Verschlusselement 12b hat hingegen den Strömungsweg 3/7 von der Betankungsentlüftungsleitung 3 in die Entlüftungskanal 7 freigegeben und den Strömungsweg 4/7 von der Betriebsentlüftung 4 in die Entlüftungskanal 7 gesperrt. In dieser Betankungsstellung des Umschaltventils 9 wird der von dem einströmenden Kraftstoff verdrängte Gasvolumenstrom über die Betankungsentlüftungsleitung 3 und die Entlüftungskanal 7 dem vorzugsweise als Aktivkohlefilter ausgebildeten Kraftstoffdampffilter zugeführt.
In dem ersten Verschlusselement 12a ist eine Rezirkulationsöffnung 14 vorgesehen, deren Weite im Verhältnis zu dem von dem ersten Verschlusselement 12a abgedeckten Strömungsweg verhältnismäßig klein ist. Aufgrund der sich einstellenden unterschiedlichen Strömungswiderstände durch das Kraftstoffdampffilter und durch die Rezirkulationöffnung 14 wird ein Teil des von der Flüssigkeit verdrängten Gases über die Rezirkulationöffnung 14 in den Kraftstoffbehälter zurückgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftstoffbehälter
2: Einfüllstutzen
3: Betankungsentlüftungsleitung
4: Betriebsentlüftungsleitungen
5: Entlüftungspunkte
6: Einfüllkopf
7: Entlüftungskanal
9: Umschaltventil
10: Stellglied
11: Betankungskanal
12a: erstes Verschlusselement
12b: zweites Verschlusselement
4/7: Strömungsweg beim Betrieb des Kfz
3/7: Strömungsweg bei der Betankung des Kfz
13: Drainagepfad
14: Rezirkulationsöffnung

Claims

Kraftstoffbehälter (1) für ein Kfz mit einem einen Betankungskanal (11) umschließenden Einfüllstutzen (2) sowie mit Betriebs- und Betankungsentlüftungsleitungen (3, 4), die an einen Einfüllkopf (6) des Einfüllstutzens (2) angeschlossen sind, wobei der Einfüllkopf (6) wenigstens ein Umschaltventil (9) aufweist, das in einer ersten Schaltstellung (Betankungsstellung) einen Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung (3) zu einem Entlüftungskanal (7) freigibt, dem ein Kraftstoffdampffilter nachgeschaltet ist, und eine Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung (4) zu dem Betankungskanal (11) sperrt und das in einer zweiten Schaltstellung (Betriebsstellung) die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung (4) zu dem Betankungskanal (11) freigibt und den Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung (3) zu dem Entlüfungskanal (7) sperrt, wobei die Betriebsentlüftung ausschließlich über das Umschaltventil (9) an den Entlüfungskanal (7) angeschlossen ist, wobei das Umschaltventil (9) in der zweiten Schaltstellung den Strömungsweg von der Betriebsentlüftungsleitung (4) zu dem Entlüfungskanal (7) freigibt und diesen in der ersten Schaltstellung versperrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung (4) zu dem Kraftstoffdampffilter eine Kraftstoffdrainage (13) in den Betankungskanal (11) aufweist und dass die Kraftstoffdrainage (13) so ausgebildet ist, dass ein Ablaufen des kondensierten oder mitgeführten Kraftstoffs in den Betankungskanal nur unter Einwirkung von Schwerkraft erfolgt.
Kraftstoffbehälter nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betankungsentlüftungsleitung (3) ohne Zwischenschaltung eines Ausperlbehälters oder einer Ausgleichskammer an den Einfüllkopf (6) angeschlossen ist.
Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsentlüftungsleitung (4) in der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils (9) drucklos an das Kraftstoffdampffilter angeschlossen ist.
Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strömungsweg zwischen der Betankungsentlüftungsleitung (3) und dem Kraftstoffdampffilter wenigstens eine Verbindung zu dem Betankungskanal (11) vorgesehen ist, die als Rezirkulationsöffnung oder Rezirkulationskanal ausgebildet ist.
Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Betankungskanal (11) und dem Entlüfungskanal (7) ein Roll-over-Ventil vorgesehen ist, das bei Kraftstoffrückschlag im Einfüllrohr wenigstens den Weg zu dem Kraftstoffdampffilter versperrt.