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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Tankeinrichtung zur Bevorratung
von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 198 33 696 C2 ist
eine Tankeinrichtung dieser Art bekannt. Sie umfasst einen Haupttank,
einen Zusatztank, eine im Zusatztank angeordnete Kraftstoffpumpe
sowie ein Einfüllrohr zum Befüllen der Tanks.
Bei der bekannten Tankeinrichtung führt das Einfüllrohr
ausschließlich zum Zusatztank, der durch einen Überlauf
mit dem Haupttank kommuniziert. Auf diese Weise ist sichergestellt,
dass auch beim Nachtanken kleiner Kraftstoffmengen Kraftstoff in
den Ansaugbereich der Kraftstoffpumpe gelangt. Dies ist vor allem
dann von erhöhtem Interesse, wenn der Tank leergefahren
ist und mittels eines Reservekanisters eine Notbefüllung
durchgeführt wird. Diese vergleichsweise kleine Kraftstoffmenge
der Notbefüllung muss weitgehend in den Ansaugbereich der
Kraftstoffpumpe gelangen, damit die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs
wieder gestartet und ausreichend lange zuverlässig betrieben
werden kann. Damit der Kraftstoff bei normal befülltem
Tank vom Haupttank in den Zusatztank, aus dem die Kraftstoffpumpe
den Kraftstoff zur Brennkraftmaschine fördert, gelangt,
ist bei der bekannten Tankeinrichtung eine Saugstrahlpumpe vorgesehen.
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Aus
der
JP 09-226 389
A ist eine weitere Tankeinrichtung mit Haupttank und Zusatztank
bekannt, bei der die Kraftstoffpumpe im Zusatztank angeordnet ist
und bei der das Einfüllrohr im Zusatztank endet. Auch hier
speist beim Betanken der Zusatztank den Haupttank über
einen Überlauf, während im Betrieb der Kraftstoff
vom Haupttank mittels einer Saugstrahlpumpe in den Zusatztank gefördert
wird.
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Die
DE 196 10 154 A1 zeigt
eine weitere Tankeinrichtung mit einem Haupttank und zwei Zusatztanks.
In dem ersten Zusatztank ist die Kraftstoffpumpe angeordnet. Der
zweite Zusatztank ist im Bereich eines Mündungsendes eines
zum Haupttank führenden Einfüllrohrs angeordnet,
wodurch beim Betanken zunächst stets der zweite Zusatztank befüllt
wird, bevor Kraftstoff, insbesondere über einen Überlauf,
in den Haupttank gelangt. Die beiden Zusatztanks sind über
eine Verbindungsleitung miteinander verbunden, die mit einem Ventil
steuerbar ist. Das Ventil öffnet die Verbindungsleitung,
sobald der Kraftstoffpegel im Haupttank unter ein vorgegebenes Mindestniveau
absinkt. Hierdurch kann dem ersten Zusatztank, in dem die Kraftstoffpumpe
angeordnet ist, stets eine definierte Kraftstoffmenge als Reserve
aus dem zweiten Zusatztank zugeführt werden.
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Die
Realisierung einer Tankeinrichtung, bei welcher der Haupttank nur
mittelbar, beispielsweise über einen Überlauf,
aus dem Zusatztank befüllt wird, kann vergleichsweise aufwendig
sein. Beispielsweise muss hierzu der Überlauf vergleichsweise
groß dimensioniert werden um bei einer Befüllung
der Tanks mittels einer Tankanlage, zum Beispiel einer Zapfsäule,
hinreichend rasch ein Überströmen des Kraftstoffs
vom Zusatztank in den Haupttank zu ermöglichen.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für eine Tankeinrichtung der eingangs genannten Art eine
verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform
anzugeben, die sich insbesondere durch einen vereinfachten Aufbau auszeichnet.
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Erfindungsgemäß wird
dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Haupttank und
den Zusatztank über separate Rohre zu befüllen,
die über eine Ventileinrichtung in Abhängigkeit
des Volumenstroms des im Einfüllrohr strömenden
Kraftstoffs angesteuert werden. Hierdurch wird bei einem relativ
großen Volumenstrom vorrangig der eine Tank befüllt,
während bei einem relativ kleinen Volumenstrom vorrangig
der andere Tank befüllt wird. Die Erfindung nutzt hierbei die
Erkenntnis, dass bei einem großen Volumenstrom davon ausgegangen
werden kann, dass die Einfüllmenge auch entsprechend groß sein
wird.
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Dementsprechend
ist es bei einem großen Volumenstrom nicht zwingend erforderlich,
zuerst den Zusatztank zu befüllen. Somit lassen sich Probleme
vermeiden, die mit einer Befüllung des Haupttanks mittelbar über
den Zusatztank einhergehen können. Zur Realisierung dieser
Bauform schlägt die Erfindung vor, das Einfüllrohr
mit einer Abzweigung oder Verzweigung auszustatten, bei der einerseits ein
zum Haupttank führendes Hauptrohr und andererseits ein
zum Zusatztank führendes Zusatzrohr abzweigt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann die Ventileinrichtung
so ausgestaltet sein, dass sie beim Tanken den im Einfüllrohr
strömenden Kraftstoff oberhalb eines vorbestimmten Schaltwerts
des Volumenstroms hauptsächlich durch das Hauptrohr und
unterhalb des Schaltwerts hauptsächlich durch das Zusatzrohr
leitet. Bei großen Volumenströmen wird somit zunächst
der Haupttank befüllt, während bei kleinen Volumenströmen
zunächst der Zusatztank befüllt wird.
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Besonders
vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher der genannte Schaltwert
so gewählt wird, dass er größer ist als
ein Volumenstrom, der beim Betanken mit einem Reservekanister entsteht.
Durch die Volumenstromsteuerung erkennt die Tankeinrichtung selbsttätig
eine Betankung mittels Tankanlage, die zu einem relativ großen
Volumenstrom führt, der größer ist als
der Schaltwert, sowie eine Betankung mittels Reservekanister, die
zu einem vergleichsweise kleinen Volumenstrom führt, der
kleiner ist als der Schaltwert. Bei einem kleinen Volumenstrom,
also bei einer Betankung aus einem Reservekanister, wird die Durchführung
einer Notbetankung unterstellt. Dementsprechend wird der Kraftstoff
direkt dem Zusatztank und somit dem Saugbereich der Kraftstoffpumpe
zugeführt. Hierdurch kann die Notversorgung der Brennkraftmaschine
mit Kraftstoff sichergestellt werden.
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Die
Ventileinrichtung kann grundsätzlich mit einer entsprechenden
Sensorik ausgestattet sein, um eine vom Volumenstrom abhängige
Steuerung der Rohre zu realisieren. Bevorzugt ist jedoch eine mechanische
Lösung, die rein passiv arbeitet. Beispielsweise kann hierzu
die Ventileinrichtung eine Klappenanordnung aufweisen, die insbesondere
einen Klappenkörper zum Öffnen und Sperren des
Zusatzrohrs umfassen kann. Diese Klappenanordnung lässt
sich zweckmäßig so ausgestalten, dass sie durch
die auftretenden Strömungskräfte, die mit dem Volumenstrom
korrelieren, betätigbar ist, wodurch sie selbsttätig
in Abhängigkeit der auftretenden Strömungskräfte
den Kraftstoff durch das Zusatzrohr oder durch das Hauptrohr leitet.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Tankeinrichtung,
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2 ein
vergrößertes Detail II der Tankeinrichtung aus 1 im
Bereich einer Abzweigung,
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3 eine
Ansicht wie in 2, jedoch bei einem anderen
Betriebszustand.
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Entsprechend 1 umfasst
eine Tankeinrichtung 1, die in einem Kraftfahrzeug zur
Bevorratung von Kraftstoff dient, einen Haupttank 2 und
einen Zusatztank 3. Der Zusatztank 3 ist dabei
vorzugsweise innerhalb des Haupttanks 2 angeordnet. Im Zusatztank 3 ist
eine Kraftstoffpumpe 4 angeordnet. Bei einer derartigen
Konfiguration kann der Zusatztank 3 auch als Schwalltopf
bezeichnet werden. Die Kraftstoffpumpe 4 fördert
aus dem Zusatztank 3 Kraftstoff durch eine Vorlaufleitung 5 zu
einer hier nicht gezeigten Brennkraftmaschine des Fahrzeugs. Nicht
benötigter Kraftstoff kann zum Beispiel über eine
Rücklaufleitung 6 in den Zusatztank 3 zurückgeführt
werden.
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Des
weiteren besitzt die Tankeinrichtung 1 ein Einfüllrohr 7,
das zu einem hier nicht dargestellten Einfüllstutzen führt
und das zum Befüllen der Tanks 2, 3 dient.
Das Einfüllrohr 7 führt über
ein Hauptrohr 8 in den Haupttank 2. Das Einfüllrohr 7 weist
am Übergang zum Hauptrohr 8 eine Verzweigung oder Abzweigung 9 auf,
bei der vom Hauptrohr 8 beziehungsweise vom Einfüllrohr 7 ein
Zusatzrohr 10 abzweigt, das zum Zusatztank 3 führt.
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Des
weiteren ist die Tankeinrichtung 1 mit einer Ventileinrichtung 11 ausgestattet,
die vorzugsweise als Klappenanordnung 12 ausgestaltet ist
beziehungsweise eine solche umfasst. Die Ventileinrichtung 11 beziehungsweise
die Klappenanordnung 12 ist so ausgestaltet, dass sie den
durch das Einfüllrohr 7 strömenden Kraftstoff
in Abhängigkeit des Volumenstroms auf das Zusatzrohr 10 und
auf das Hauptrohr 8 verteilt. Dabei ist die Ventileinrichtung 11 beziehungsweise
die Klappenanordnung 12 vorzugsweise so ausgestaltet, dass
sie den im Einfüllrohr 7 strömenden Kraftstoff
hauptsächlich durch das Zusatzrohr 10 leitet,
wenn der Volumenstrom unterhalb eines vorbestimmten Schaltwerts
liegt, und hauptsächlich durch das Hauptrohr 8 leitet,
wenn der Volumenstrom oberhalb des vorbestimmten Schaltwerts liegt.
Dieser Schaltwert, der den Volumenstrom in Litern pro Sekunde repräsentiert,
kann entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
so gewählt sein, dass er größer ist als
ein Volumenstrom, der sich beim Betanken einstellt, wenn das Betanken
aus einem handelsüblichen Reservekanister durchgeführt
wird. Ein üblicher Reservekanister umfasst 5 oder 10 Liter.
Der Volumenstrom, der beim Betanken aus dem Reservekanister entsteht,
liegt unterhalb 1 Liter pro Sekunde und regelmäßig,
auch unter 0,5 Liter pro Sekunde. Im Unterschied dazu liegt der
Volumenstrom bei einer Betankung mittels einer Tankanlage, wie zum
Beispiel bei einer Zapfanlage, üblicherweise bei mehr als
1 Liter pro Sekunde.
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Im
gezeigten Beispiel ist die Ventileinrichtung 11 beziehungsweise
die Klappenanordnung 12 in der Abzweigung 9 angeordnet.
Ferner ist die Ventileinrichtung 11 beziehungsweise die
Klappenanordnung 12 so ausgestaltet, dass sie im wesentlichen nur
das Zusatzrohr 10 zum Öffnen und Schließen
ansteuert.
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Die 2 und 3 zeigen
eine bevorzugte Ausführungsform der Ventileinrichtung 11,
bei der diese im wesentlichen durch die Klappenanordnung 12 gebildet
ist. Die Klappenanordnung 12 weist entsprechend den 2 und 3 einen
Klappenkörper 13 auf. Dieser ist zwischen einer
in 2 gezeigten Offenstellung und einer in 3 gezeigten Schließstellung
verstellbar. In der Offenstellung ist das Zusatzrohr 10 eingangsseitig
zum Einfüllrohr 7 hin offen. In der Schließstellung
ist das Zusatzrohr 10 zum Einfüllrohr 7 hin
verschlossen. Die Klappenanordnung 12 umfasst außerdem
eine Rückstellfeder 14. Diese spannt den Klappenkörper 13 in
die Offenstellung vor. Die Rückstellfeder 14 kann
nach Art eines Bügels ausgestaltet sein, der einenends
an einem Widerlager 15 abgestützt ist und der
anderenends den Klappenkörper 13 trägt.
Dabei kann der Klappenkörper 13 an der Rückstellfeder 14 um
eine Drehachse 16 drehbar gelagert sein. Zweckmäßig kann
der Klappenkörper 13 außerdem mit einem Drehanschlag 17 ausgestattet
sein, der beim Öffnen des Klappenkörpers 13 die
Drehverstellung des Klappenkörpers 13 relativ
zur Rückstellfeder 14 begrenzt. Hierzu kann sich
der Drehanschlag 17 direkt an der Rückstellfeder 14 abstützen.
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Die
hier exemplarisch gezeigte Klappenanordnung 12 ist so ausgestaltet,
dass das Hauptrohr 8 unabhängig von der Stellung
des Klappenkörpers 13 stets geöffnet
bleibt. Ferner ist die Klappenanordnung 12 so ausgestaltet,
dass sie durch die beim Betanken auftretenden Strömungskräfte
betätigt wird. Das heißt, die Klappenanordnung 12 wird
durch die beim Betanken am Klappenkörper 13 angreifenden Strömungskräfte
zum Öffnen und Schließen betätigt. Somit
kann die Klappenanordnung 12 in Abhängigkeit der am
Klappenkörper 13 angreifenden Strömungskräfte
selbsttätig den Kraftstoff zum Zusatzrohr 10 oder
zum Hauptrohr 8 leiten.
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Bei
den gezeigten Ausführungsformen ist im Bereich der Abzweigstelle 9 außerdem
eine Wanne 18 ausgebildet, von der das Zusatzrohr 10 abgeht. Die
Wanne 18 ist dabei zum Einfüllrohr 7 beziehungsweise
zum Hauptrohr 8 hin offen.
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Die
erfindungsgemäße Tankeinrichtung 1 arbeitet
wie folgt:
Zum Versorgen der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff fördert
die Kraftstoffpumpe 4 den Kraftstoff über den Vorlauf 5 zur
Brennkraftmaschine. Nicht benötigter Kraftstoff gelangt über
den Rücklauf 6 zurück in den Zusatztank 3.
Die Kraftstoffpumpe 4 kann dabei den Kraftstoff aus dem
Zusatztank 3 ansaugen, wobei gleichzeitig, zum Beispiel über
eine Saugstrahlpumpe, Kraftstoff aus dem Haupttank 2 in
den Zusatztank 3 nachgefördert wird. Ebenso kann
die Kraftstoffpumpe 4 den Kraftstoff zum Beispiel über
eine Schwimmersteuerung 19 aus dem Haupttank 2 ansaugen, solange
der Kraftstoffpegel im Haupttank 2 hoch genug ist. Fällt
der Kraftstoffpegel im Haupttank 2 unter ein vorbestimmtes
Niveau, bewirkt die Schwimmersteuerung 19 ein Umschalten
der Kraftstoffansaugung, derart, dass der Kraftstoff dann aus dem
Zusatztank 3 angesaugt wird.
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Beim
Tanken können sich nun zwei durch die Volumenströme
des durch das Einfüllrohr 7 strömenden
Kraftstoffs bestimmte Zustände ergeben.
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2 zeigt
einen Zustand, der sich dann einstellt, wenn über das Einfüllrohr 7 Kraftstoff
mit einem vergleichsweise kleinen Volumenstrom 20 zugeführt wird.
Der kleine Volumenstrom 20 ist in 2 durch zwei
Pfeile repräsentiert. Dieser kleine Volumenstrom 20 liegt
jedenfalls unterhalb des zuvor genannten Schaltwerts. Da die Rückstellfeder 14 den
Klappenkörper 13 in die Offenstellung vorspannt,
ist das Zusatzrohr 10 geöffnet, so dass der kleine
Volumenstrom 20 durch die geöffnete Klappenanordnung 12 in
die Wanne 18 und von dieser durch das Zusatzrohr 10 in
den Zusatztank 3 gelangt. Dieser relativ kleine Volumenstrom 20 kann
im wesentlichen vollständig über das Zusatzrohr 10 abfließen,
so dass an sich kein Kraftstoff durch das Hauptrohr 8 strömt.
Es ist klar, dass grundsätzlich auch gewisse Kraftstoffmengen
durch das Hauptrohr 9 abfließen können.
Wichtig ist, dass unterhalb eines vorbestimmten Volumenstroms der
Kraftstoff im wesentlichen vollständig über das
Zusatzrohr 10 in den Zusatztank 3 gelangt.
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3 zeigt
einen Zustand, bei dem der im Einfüllrohr 7 strömende
Kraftstoff einen größeren Volumenstrom 21 aufweist,
der oberhalb des zuvor genannten Schaltwerts liegt. Der mit dem
großen Volumenstrom 21 strömende Kraftstoff überströmt
die Klappenanordnung 12 beziehungsweise den Klappenkörper 13 und
drückt dadurch die Klappe 13 entgegen der Rückstellkraft
der Rückstellfeder 14 in deren Schließstellung.
Erreicht wird dies beispielsweise dadurch, dass der Klappenkörper 13 in
seiner Offenstellung gemäß 2 geringfügig
in den durchströmbaren Querschnitt des Hauptrohrs 8 hineinragt
und diesen dadurch verengt. Diese Querschnittsverengung führt
beim großen Volumenstrom 21 zu einem Druckanstieg.
Dieser Druckanstieg wirkt auf den Klappenkörper 13 und
drückt diesen in die Schließstellung. Je nach
Rückstellkraft der Rückstellfeder 14 kann
die Klappenanordnung 12 bei Auftreten des großen
Volumenstroms 21 sehr rasch in ihre Schließstellung
schalten, so das nur vergleichsweise wenig Kraftstoff über
das Zusatzrohr 10 in den Zusatztank 3 gelangt.
Bei verschlossenem Zusatzrohr 10 fließt der Kraftstoff
im wesentlichen ausschließlich über das Hauptrohr 8 in
den Haupttank 2. Die Befüllung des Zusatztanks 3 kann
beim großen Volumenstrom 21 zum Beispiel über
einen Überlauf 22 realisiert werden, wenn der
Haupttank 2 hinreichend befüllt wird. Spätestens
im Betrieb der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Kraftstoffpumpe 4 wird
der Zusatztank 3 über den Rücklauf 6 befüllt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1983369602 [0002]
- - JP 09-226389 A [0003]
- - DE 19610154 A1 [0004]