DE10209491A1

DE10209491A1 - Kraftstoffbehälter mit Entlüftungssystem

Info

Publication number: DE10209491A1
Application number: DE2002109491
Authority: DE
Inventors: Martin Stickel
Original assignee: TI Automotive Technology Center GmbH
Current assignee: TI Automotive Technology Center GmbH
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-09-18
Also published as: US6964268B2; JP2003286918A; US20030173365A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter mit einem Entlüftungssystem, das mindestens eine Entlüftungsleitung (12, 14) mit einer im Inneren des Behälters (10) in dessen oberen Bereich angeordneten Eintrittsöffnung (16, 18) aufweist und die mit einem Aktivkohlefilter (34) kommuniziert. Um einen möglichst einfachen Aufbau des Entlüftungssystems ohne Ventil an der Eintrittsöffnung (16, 18) zu ermöglichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Eintrittsöffnung (16, 18) als offenes Leitungsende ausgebildet ist und daß zwischen der Eintrittsöffnung (16, 18) und dem Aktivkohlefilter (34) ein Flüssigkeitsabscheider (20) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter mit einem Entlüftungssystem, das mindestens eine Entlüftungsleitung mit einer im Inneren des Behälters in dessen oberen Bereich angeordneten Eintrittsöffnung aufweist und die mit einem Aktivkohlefilter kommuniziert.
In jedem Kraftstoffbehälter befindet sich neben dem flüssigen Kraftstoffvolumen immer auch ein durch Kraftstoffdämpfe gebildetes Gasvolumen. Temperaturschwankungen führen zu entsprechenden Innendruckschwankungen im Behälter. Dabei auftretende Überdrücke müssen abgebaut werden, wobei jedoch aufgrund von Emissionsvorschriften keine Kraftstoffdämpfe in die Atmosphäre entweichen dürfen. Der Druckabbau erfolgt daher über einen Aktivkohlefilter (AKF), in den die Entlüftungsleitung mündet. Dabei muß jedoch sichergestellt werden, daß kein flüssiger Kraftstoff über die Entlüftungsleitung in den Aktivkohlefilter gelangt. Bisher hat man daher an der Eintrittsöffnung der Entlüftungsleitung ein Ventil, beispielsweise ein Schwimmerventil, angeordnet, das bei einer Neigung des Fahrzeugs und/oder bei Schwappbewegungen des Kraftstoffs schließt. Um die Entlüftungsfunktion unter allen auftretenden Umständen dennoch zu gewährleisten, werden in der Regel zwei oder mehr Entlüftungsorte mit entsprechenden Leitungen und Ventilen vorgesehen, so daß bei Eintauchen eines Ventils in flüssigen Kraftstoff ein vorzugsweise im gegenüberliegenden Bereich des Behälters angeordnetes Ventil offen ist. Das Vorhandensein derartiger Ventile wird als nachteilig erachtet, da diese mechanischen Störungen unterliegen können und bei der Herstellung des Kraftstoffbehälters zusätzliche Kosten verursachen.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Kraftstoffbehälter mit einem Entlüftungssystem bereit zu stellen, bei dem keine Ventile an den Eintrittsöffnungen der Entlüftungsleitungen erforderlich sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die in dem Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht vor allem von dem Gedanken aus, daß ein Eintreten von flüssigem Kraftstoff in die Entlüftungsleitung hingenommen werden kann, wenn durch weitere Maßnahmen sichergestellt werden kann, daß dieser flüssige Kraftstoff nicht in den nachgeordneten Aktivkohlefilter gelangt. Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, daß die Eintrittssöffnung als offenes Leitungsende ausgebildet ist und daß zwischen der Eintrittsöffnung und dem vorzugsweise außerhalb des Behälters angeordneten Aktivkohlefilter ein Flüssigkeitsabscheider angeordnet ist. Der Flüssigkeitsabscheider ist vorteilhaft im Inneren des Behälters angeordnet. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Mehrzahl von Entlüftungsleitungen im Inneren des Behälters angeordnet, deren Eintrittsöffnungen in Längs- und/oder Querrichtung des Behälters weit auseinanderliegend angeordnet sind. Hierdurch wird sichergestellt, daß zu jedem Zeitpunkt mindestens eine freie Eintrittsöffnung vorhanden ist. Die den Eintrittsöffnungen abgewandten Enden der mehreren Entlüftungsleitungen können zwar grundsätzlich jeweils einzeln mit dem Flüssigkeitsabscheider verbunden sein, bevorzugt münden sie jedoch in ein Verzweigungsstück, das mittels einer kurzen Verbindungsleitung mit dem Flüssigkeitsabscheider kommuniziert. Die mindestens eine Entlüftungsleitung oder die Verbindungsleitung mündet zweckmäßig in den oberen Bereich des Flüssigkeitsabscheiders. Die Leitung zwischen dem Flüssigkeitsabscheider und dem Aktivkohlefilter schließt zweckmäßig an den oberen Bereich des Flüssigkeitsabscheiders an. Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß die zu entlüftenden Kraftstoffdämpfe ungestört durch den Flüssigkeitsabscheider hindurchtreten können, während sich gegebenenfalls in den Abscheider eintretender flüssiger Kraftstoff in dessen unterem Bereich sammelt.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Entlüftungsleitung derart im Inneren des Behälters angeordnet, daß zumindest ein Teilbereich der Leitung bei den beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs auftretenden Neigungsveränderungen des Behälters und/oder Kraftstoffschwappbewegungen oberhalb des Kraftstoffspiegels verläuft. Hierduch wird ein Siphon gebildet, der das Eintreten von größeren Flüssigkeitsmengen in die Entlüftungsleitung verhindert.
Das Entfernen von flüssigem Kraftstoff aus dem Abscheider erfolgt vorzugsweise über eine an den unteren Bereich des Flüssigkeitsabscheiders angeschlossene Leitung, die mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, die vorzugsweise als im Behälter angeordnete, mittels eines von einer im Behälter angeordneten Kraftstoffpumpe abgezweigten Teilstroms betriebene Saugstrahlpumpe ausgebildet ist.
Um das Eintreten von flüssigem Kraftstoff in die vom Abscheider zum Aktivkohlfilter führende Leitung zu verhindern, weist der Flüssigkeitsabscheider in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung eine vor der Leitung angeordnete Prallblechanordnung auf.
An einem Atmosphärenausgang des Aktivkohlefilters kann ein vorzugsweise elektromagnetisch betätigbares Absperrventil angeordnet sein, das nach Maßgabe einer elektronischen Motorsteuerung und/oder eines Lagesensors oder Füllstandsensors schaltbar ist. Dieses kann beispielsweise zum Aufbau eines Gegendrucks beim Betanken des Behälters verschlossen werden, so daß der Gegendruck ein Abschalten der Zapfpistole bewirkt, bevor der Behälter überfüllt wird, d. h. bevor das Kraftstoffniveau die Eintrittsöffnungen der Entlüftungsleitungen erreicht, oder um im Fall eines Überschlags des Fahrzeugs das Auslaufen von Kraftstoff zu verhindern.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines schematisch in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Kraftstoffbehälter mit darin angeordneten Entlüftungsleitungen, die über einen Flüssigkeitsabscheider zu einem außerhalb des Behälters angeordneten Aktivkohlefilter führen;
Fig. 2 der Behälter gemäß Fig. 1, wobei unterschiedliche sich durch seitliche Neigung des Behälters ergebende Kraftstoffspiegel angedeutet sind;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Flüssigkeitsabscheiders gemäß Fig. 1; und
Fig. 4 eine ausschnittsweise Darstellung der in dem Behälter angeordneten Komponenten zur Erläuterung der in den Leitungen herrschenden Druckverhältnisse.
Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung besteht im wesentlichen aus einem Kraftstoffbehälter 10, in dem zwei Entlüftungsleitungen 12, 14 mit im oberen Bereich des Behälters angeordneten offenen Eintrittsöffnungen 16, 18 zu einem Flüssigkeitsabscheider 20 führen. Von dort aus führt eine Leitung 22 zu einem außerhalb des Behälters angeordneten Aktivkohlefilter 34 (AKF), in dem die entlüfteten Kraftstoffdämpfe gesammelt und entweder über eine Leitung 24 der Verbrennungsluft eines Motors beigemischt werden können (zyklische Regeneration nach Maßgabe einer elektronischen Steuerung) oder die gereinigte Luft über eine Leitung 26 in die Atmosphäre geleitet werden kann.
Wieterhin sind in dem Behälter eine Kraftstoffpumpe 28 sowie eine Saugstrahlpumpe 30 angeordnet. Letztere hat folgende Funktion: Von der Kraftstoffpumpe wird ein Teilstrom 32 abgezweigt (Hochdruck, ca. 4 bar). Dieser Teilstrom 32 bildet den Treibstrom für die Pumpe 30. Im Pumpengehäuse wird hierdurch ein Unterdruck erzeugt, der Flüssigkeit aus dem Behälter 10 in einen (nicht dargestellten) Vorratsbehälter pumpt und/oder aus einer zweiten Behälterkammer, wenn der Behälter als sogenannter Satteltank ausgebildet ist, saugt. Am Atmosphärenabgang des AKF 34 kann ein Magnetventil 36 angeordnet sein, das grundsätzlich die Funktion einer Onboard-Diagnose hat. Ist es geschlossen, baut sich im Behälter ein Druck auf. Sollte der aufgebaute und mittels eines Drucksensors gemesse Druck nicht innerhalb gewisser Grenzen liegen, lässt dies Rückschlüsse auf eine Fehlfunktion des Ventils 36 bzw. auf mögliche Leckagen des Behälters 10 hin. Dieses Ventil 36 kann im Rahmen der Erfindung eine unten näher erläuterte Zusatzfunktion ausüben.
Die offenen Entlüftungsleitungen 12, 14 verlaufen auch bei voll befülltem Behälter zumindest partiell im Gasraum 38 über dem Kraftstoffspiegel 40. Es treten beim Betrieb des Fahrzeugs jedoch statische oder dynamische Betriebszustände auf, bei dem wie in Fig. 2 dargestellt einer der Entlüftungspunkte 16, 18 unterhalb des Kraftstoffspiegels liegt. Dabei ist durch die Leitungsführung jedoch sichergestellt, daß zumindest ein Teil der Leitung 12, 14 von diesem Entlüftungspunkt zu dem Flüssigkeitsabscheider 20 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 40 liegt (Siphonbildung), so daß keine größere Kraftstoffmenge durch die jeweilige Leitung 12, 14 in den Abscheider 20 fließen kann. Die Entlüftungsfunktion ist in einem derartigen Fall durch die freie weitere Entlüftungsleitung gewährleistet.
Wenn im Tank kein Überdruck herrscht und die Entlüftungspunkte normal frei oberhalb des Flüssigkeitspegels liegen, wird der Dampf über die ausgangsseitig am Abscheiderbehälter angeordnete Saugstrahlpumpe angesaugt und in den Tank zurückgeführt. Dies ist im Stand der Technik beispielsweise bei einer Satteltankkonstruktion genauso. Kraftstoff schäumt zwar nicht stark auf aber dennoch wird sichergestellt, dass die Kraftstoffpumpe keine Luft ansaugt. Wichtig ist, daß kein flüssiger Kraftstoff in die zum Aktivkohlefilter 34 führende Leitung 22 eintritt. Flüssiger Kraftstoff kann zwar über die Leitungen 12, 14 in den Abscheider 20 gelangen, sammelt sich dort jedoch in dessen unterem Bereich und wird von dort mittels der Saugstrahlpumpe 30 abgesaugt, während über dem Flüssigkeitsspiegel ein Gasraum gebildet ist. Der Entlüftungsleitung 22 ist eine Anordnung aus Prallblechen 42 (Fig. 3) vorgeordnet, die sicherstellt, daß auch bei Schwappbewegungen keine Flüssigkeit in die Entlüftungsleitung 22 eintreten kann.
Bei einem Überschlag des Fahrzeugs kann es zu einer Überkopflage kommen. In diesem Fall kann auch die Prallblechanordnung 42 das Eintreten von flüssigem Kraftstoff in die Leitung 22 und den Aktivkohlefilter 34 nicht verhindern. Es muss dann auf andere Weise sichergestellt werden, daß kein flüssiger Kraftstoff nach außen gelangt. Um das Austreten der Flüssigkeit nach außen zu verhindern wird elektromagnetische Ventil 36 am Ausgang des Aktivkohlefilters mittels eines am Fahrzeug angeordneten Lagesensors aktiviert.
Alternativ läßt sich das Auslaufen größerer Kraftstoffmengen aber auch durch eine geeignete Führung der Leitung 22 im Behälter 10 verhindern, indem diese mit einem Siphon in Form einer zum Behälterboden geführten Schleife 44 (gestrichelte Linie in Fig. 2) versehen wird.
Die Entlüftung des Behälters 10 beim Betanken läßt sich auf zwei Arten realisieren. Einerseits kann eine (nicht dargestellte) Entlüftungsleitung vom bzw. am Tankstutzen in den Tank hineinragen. Sobald diese durch den steigenden Flüssigkeitspegel geflutet wird, wird die Zapfpistole abgeschaltet. Andererseits kann es aufgrund gesetzlicher Vorschriften erforderlich sein, die beim Betanken verdrängten Kraftstoffdämpfe durch den Aktivkohlefilter zu leiten. In diesem Fall ist bei dem erfindungsgemäßen Entlüftungssystem sicherzustellen, daß der Kraftstoffspiegel nicht die offenen Eintrittsöffnungen 16, 18 der Entlüftungsleitungen 12, 14 erreicht. Um dies zu erreichen, wird ein Signal eines im Behälter 10 angeordneten Füllstandsgebers dazu verwendet festzustellen, wann der Sollspiegel erreicht ist. Das vom Füllstandsgeber abgegriffene Signal wird zur Betätigung des elektromagnetischen Ventils 36 am Ausgang des Aktivkohlefilters 34 verwendet. Bei geschlossenem Ventil 36 baut sich im Behälter 10 ein Gegendruck auf, der zur Abschaltung der Zapfpistole führt und den Betankungsvorgang damit beendet.

Claims

1. Kraftstoffbehälter mit einem Entlüftungssystem, das mindestens eine Entlüftungsleitung (12, 14) mit einer im Inneren des Behälters (10) in dessen oberen Bereich angeordneten Eintrittsöffnung (16, 18) aufweist und die mit einem Aktivkohlefilter (34) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (16, 18) als offenes Leitungsende ausgebildet ist und daß zwischen der Eintrittssöffnung (16, 18) und dem Aktivkohlefilter (34) ein Flüssigkeitsabscheider (20) angeordnet ist.

2. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivkohlefilter (34) außerhalb des Behälters (10) angeordnet ist.

3. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider (20) im Inneren des Behälters (10) angeordnet ist.

4. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Entlüftungsleitungen (12, 14) im Inneren des Behälters (10) angeordnet ist, deren Eintrittsöffnungen (16, 18) in Längs- und/oder Querrichtung des Behälters (10) weit auseinanderliegend angeordnet sind.

5. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Eintrittsöffnungen (16, 18) abgewandten Enden der mehreren Entlüftungsleitungen (12, 14) in ein Verzweigungsstück münden, das mittels einer Verbindungsleitung mit dem Flüssigkeitsabscheider (20) kommuniziert.

6. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Entlüftungsleitung (12, 14) oder die Verbindungsleitung in den oberen Bereich des Flüssigkeitsabscheiders (20) mündet.

7. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (22) zwischen dem Flüssigkeitsabscheider (20) und dem Aktivkohlefilter (34) an den oberen Bereich des Flüssigkeitsabscheiders (20) anschließt.

8. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Entlüftungsleitung (12, 14) derart im Inneren des Behälters (10) angeordnet ist, daß zumindest ein Teilbereich der Leitung bei den beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs auftretenden Neigungsveränderungen des Behälters (10) und/oder Kraftstoffschwappbewegungen oberhalb des Kraftstoffspiegels (40) verläuft.

9. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider (20) über eine an seinen unteren Bereich anschließende Leitung mit einer Unterdruckquelle (30) verbunden ist.

10. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckquelle als vorzugsweise im Behälter (10) angeordnete Saugstrahlpumpe (30) ausgebildet ist.

11. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugstrahlpumpe (30) mittels eines von einer im Behälter angeordneten Kraftstoffpumpe (28) abgezweigten Teilstroms (32) betreibbar ist.

12. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider (20) eine vor der zum Aktivkohlefilter (34) führenden Entlüftungsleitung (22) angeordnete Prallblechanordnung (42) aufweist.

13. Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Atmosphärenausgang des Aktivkohlefilters (34) ein vorzugsweise elektromagnetisch betätigbares Absperrventil (36) angeordnet ist.

14. Kraftstoffbehälter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (36) nach Maßgabe einer elektronischen Motorsteuerung, eines Füllstandsensors und/oder eines Lagesensors schaltbar ist.