CN105089883B - 从燃料箱流体捕集器吸取燃料的方法及机动车燃料设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从机动车燃料箱(1)中的流体捕集器(7)中吸取流体态的燃料的方法，在流体捕集器中分离在燃料箱(1)通风时的流体态的燃料并且收集在收集腔(9)中。本发明还涉及一个具有装置流体捕集器(7)的机动车燃料设备。为了没有喷射泵地通过简单的措施实现排空流体捕集器(7)，按照本发明建议，通过抽吸管(10)在流体捕集器(7)上施加在燃料箱(1)的气体空间或顶部空间中产生的负压并且位于收集腔(9)中的流体态的燃料至少部分地通过抽吸管(10)抽吸到气体空间或顶部空间(5)，或者说所述燃料箱(1)的气体空间或顶部空间(5)通过与收集腔(9)连通的抽吸管(10)与流体捕集器(7)连接。

Description

从燃料箱流体捕集器吸取燃料的方法及机动车燃料设备
技术领域
本发明涉及一种从机动车燃料箱的流体捕集器/流体池(Flüssigkeitsfalle)中吸取流体态的燃料的方法，在流体捕集器中在燃料箱通风时分离流体态的燃料并且收集在收集腔中。本发明还涉及一种机动车燃料设备，具有燃料箱、设置在燃料箱内部的流体捕集器，该流体捕集器用于在燃料箱通风时分离流体态的燃料，其中，所述流体捕集器包括用于分离的燃料的收集腔。
背景技术
现代机动车的燃料箱通常设计成压力燃料箱并且配备有燃料箱通风装置，该通风装置一方面防止，在环境温度较大地升高或降低时由于由此引起的燃料蒸发或冷凝在燃料箱的气体空间或顶部空间中可能形成不期望的过压或负压，另一方面在机动车加注时该通风装置使得从燃料箱的气体空间或顶部空间逸出由燃料挤出的气体或气体混合物。
燃料箱通风装置可以包括多个分布在气体空间或顶部空间中的燃料箱通风阀、通过导管与燃料箱通风阀连接的、设置在燃料箱内部的流体捕集器、与流体捕集器连接的燃料箱截止阀和活性炭过滤器，该活性炭过滤器在燃料箱外部设置在燃料箱截止阀与环境之间。燃料箱截止阀通常是闭合的并且在燃料箱加注期间被打开，用于使被燃料挤出的气体混合物从燃料箱的气体空间或顶部空间输送到活性炭过滤器，该活性炭过滤器防止碳氢化合物不期望地排到环境中。
但是，因为在燃料箱通风时从气体空间或顶部空间挤出的气体或气体混合物包括小滴形式的不仅易挥发而且流体的碳氢化合物组分，它们可能会损害活性炭过滤器，因此必需在从燃料箱排出气体混合物之前从气体混合物中分离出这些小滴。这个任务由流体捕集器实现，流体捕集器是流体分离器或虹吸器。流体捕集器一般位于燃料箱内部并且与燃料箱通风阀以及与燃料箱截止阀连通。因为流体捕集器为了保证完好的燃料箱注油不能以流体态的燃料充满，必需吸取在流体捕集器中分离的流体态的燃料，这在许多燃料箱通风装置中利用喷射泵实现，如同例如在EP 1 518 739 A2中公开的那样。
但是对于喷射泵视为不利的是，喷射泵是压力敏感的，并且在燃料箱中减压或调压时只能有条件地发挥功能，在不显著地排空流体捕集器的收集容器时持续消耗能量，并且还必需具有耗费的结构，用于防止泄漏和由此引起的燃料进入到至少有时浸没的流体捕集器中。
发明内容
由此出发，本发明的目的是，改进上述类型的方法和燃料设备，使得即便没有喷射泵也能通过简单的器件排空流体捕集器。
这个目的在按照本发明的方法中由此实现，通过抽吸管在流体捕集器上施加在燃料箱的气体空间或顶部空间中产生的负压并且至少部分地通过抽吸管将位于收集腔中的流体态的燃料抽吸到气体空间或顶部空间中。
在本专利申请范围内术语“负压”涉及在燃料箱的气体空间或顶部空间与流体捕集器内部之间负的压差。
本发明基于这种构思，在抽吸泵(Saugrohrpumpe)位置上利用在负压时存在于燃料箱的气体空间或顶部空间中的、在流体捕集器内部与气体空间或顶部空间之间的正压差来从流体捕集器的收集容器抽吸流体态的燃料。
如果所述燃料箱是气密地封闭的燃料箱，在气体空间或顶部空间中的负压可以通过环境温度下降时燃料箱自然冷却产生和/或通过在机动车内燃机中消耗流体态的燃料产生。在上述第一种情况下，气体空间或顶部空间中的压力由于燃料蒸汽冷凝而下降，而在上述第二种情况下压力由于燃料液位下降以及由此引起的气体空间或顶部空间的容积增加而下降。如果抽吸管这样从下面进入到流体捕集器或收集腔中，使得流体态的燃料可以从那里进入到抽吸管中，在气体空间或顶部空间中的压力下降时从流体捕集器或从收集腔朝气体空间或顶部空间的方向抽吸流体态的燃料，直到形成压力平衡。
如果通过这种方式从流体捕集器抽吸的燃料量不足以排空流体捕集器，按照本发明的优选扩展结构由此支持从流体捕集器抽吸流体态的燃料，即，在气体空间或顶部空间和流体捕集器中的压力以及大气或环境压力之间存在的负的压差时，将流体捕集器与活性炭过滤器之间的燃料箱截止或燃料箱隔离阀打开。在燃料箱截止或燃料箱隔离阀打开时，由于在气体空间或顶部空间中的较低压力使空气从环境中通过活性炭过滤器和隔离阀流入到流体捕集器中并且将此处的流体态的燃料朝气体空间或顶部空间的方向挤出流。通过这个措施也在气体空间或顶部空间中产生“负压”，即，在燃料箱的气体空间或顶部空间与流体捕集器内部之间负的压差，如同前面定义的那样。
如果在气体空间或顶部空间中的压力降到燃料柱的流体静态压力以下，该燃料柱的高度对应于在抽吸管的最高点与最低点之间的高度差，优选打开燃料箱截止或燃料箱隔离阀。
用于在气体空间或顶部空间中产生负压、即产生气体空间或顶部空间与流体捕集器内部之间负的压差的可能性原则上在于，从气体空间或顶部空间吸取包含在气体空间或顶部空间中的气体或气体混合物。为此，所述气体空间或顶部空间通过具有可控的截止阀的抽吸管直接与机动车内燃机的进气管段连接，所述截止阀在燃料箱截止或燃料箱隔离阀关闭时打开，用于在气体空间或顶部空间中产生负压。
有利地使在气体空间和顶部空间与流体捕集器之间的抽吸管不仅用于从流体捕集器抽吸流体态的燃料，而且同时也作为通风管在加注时或者由于环境温度升高而导致压力升高时用于燃料箱的通风。
在按照本发明的燃料设备中，所述目的由此实现，燃料箱的气体空间或顶部空间通过与收集腔连通的抽吸管与流体捕集器连接，使得在气体空间或顶部空间中有负压时通过抽吸管从收集腔抽吸流体态的燃料。位于气体空间或顶部空间中的导管端部适宜地配有燃料箱通风阀或液位限制阀，由此所述导管不仅可以作为抽吸管而且可以作为通风管使用。
在使用唯一导管时由于较大的导管横截面积没有足够的燃料量从流体捕集器吸取，在按照本发明的燃料设备的一种有利扩展结构中规定，所述导管在进入到收集腔中之前分支成多个并行的、具有较小导管横截面积的分支管，然后这些分支管在收集腔的底侧或者从下面进入到流体捕集器中。
在这种情况下本发明的优选扩展结构规定，所述导管或分支管这样从下面进入到收集腔中，使导管或分支管的端部区段在流体捕集器内部向上延伸穿过收集腔，在收集腔上方或者在收集腔中的燃料液面以上通到流体捕集器中，并且在收集腔内部具有侧孔，流体态的燃料可以通过该侧孔进入到导管或分支管中。通过这个措施一方面可以在流体捕集器中实现非常好的分离效果，因为不可能从流体捕集器夹带燃料。另一方面，在加注时只需针对要抽出的流体捕集器容积加注。
附加有利地是，所述流体捕集器或收集腔的容量适配于在热动态行驶时出现的最大流体态的燃料量和/或在从流体捕集器通到燃料箱的注入接头或注入管的通风管中设置用于确保流体捕集器中低压力水平的膨胀容积。
如果在燃料箱的注入接头或注入管与流体捕集器之间存在连接，则可以在那里有利地设有阀，该阀在流体捕集器排空时防止燃料从注入管回吸到流体捕集器中。该阀优选具有三个接头，其中第一接头与流体捕集器连通，第二接头与燃料箱的注入接头或注入管连通，并且第三接头与环境连通。该阀这样设计，使得一方面在流体捕集器中存在负压时空气可以通过阀从环境流入到流体捕集器中，另一方面在加注时通过流体捕集器挤出的气体或气体混合物通过阀导引到注入接头或注入管中。
附图说明
下面借助于两个在附图中示出的实施例详细解释本发明。
图1示出按照本发明的机动车燃料设备的部分示意横截面图，该燃料设备具有用于在燃料箱通风时分离流体态的燃料的流体捕集器；
图2示出沿着图1的剖面线II-II的放大水平剖面图以及流体捕集器和通到燃料箱气体空间或顶部空间的抽吸管俯视图；
图3示出流体捕集器和抽吸管的一部分的放大垂直剖面图；
图4示出流体捕集器和从流体捕集器导引到活性炭过滤器的进气和排风管的垂直视图，具有燃料箱截止或燃料箱隔离阀；
图5a和5b示出两个用于控制燃料箱截止或燃料箱隔离阀的两个调节循环；
图6示出按照本发明的燃料设备部分的示意图，具有在气体空间或顶部空间与燃料箱的注入接头或注入管之间的连接结构,其中注入接头关闭；
图7示出对应于图6的视图，但是在燃料箱加注期间；
图8示出图6和7的局部放大图。
具体实施方式
在附图中只部分示出的燃料设备确定用于具有内燃机的机动车。燃料设备包括压力密封的燃料箱1，该燃料箱为了加注配设有注入管2，该注入管包括可压力密封地关闭的注入接头3和在下端部上的阀门/活门4。
燃料箱1配有燃料箱通风装置，该通风装置在机动车加注时以及在环境温度升高时实现燃料箱1的通风。
在燃料箱1内部，燃料箱通风装置包括设置在气体空间或顶部空间5中的燃料箱通风和液位限制阀6，以及具有迷宫结构8和下燃料收集腔9的流体捕集器7，该收集腔通过用作抽吸管和内部燃料箱通风管的导管10与阀6连接。外部的进气和通风管11从上面通到流体捕集器7中，该进气和通风管在流体捕集器7上方从燃料箱1引出来。在燃料箱1外部，燃料箱通风装置包括燃料箱截止或燃料箱隔离阀12和与该阀连接的活性炭过滤器13(图4)。
燃料箱截止或燃料箱隔离阀12通常是关闭的并且为了燃料箱1的通风而被打开，用于在燃料箱1加注期间将从气体空间或顶部空间5挤出的气体或气体混合物排到环境。此外，如果燃料箱1中的压力例如由于环境温度升高超过可调整的过压阈值时，燃料箱截止或燃料箱隔离阀12为了燃料箱通风在内燃机的发动机控制装置的控制下被打开。
活性炭过滤器13防止在燃料箱1通风时从燃料箱1流出的气体或气体混合物中的易挥发的碳氢化合物(HC)进入到环境中，并且为此包括由活性炭构成的填充物，填充物吸收易挥发的碳氢化合物(HC)。活性炭过滤器13以这样的方式被再生，即，通过使环境空气穿过活性炭过滤器13抽吸到内燃机的进气管段，用于吹洗过滤器13并且使易挥发的碳氢化合物在内燃机的燃烧室中燃烧。
流体捕集器7形成流体分离池，分离池在燃料箱1通风时防止流出的气体或气体混合物携带流体态的燃料到活性炭过滤器13。分离的流体态的燃料收集在流体捕集器7下部的收集腔9中。省去关于用于分离的迷宫结构8的更详细的描述，因为迷宫结构的构造如在常见的流体捕集器7中一样。
因为在流体捕集器7中过多的流体态的燃料阻碍机动车的加注，因此必需经常排空流体捕集器7或其燃料收集腔9。为此，在燃料箱1的气体空间或顶部空间5中产生负压，即，在气体空间或顶部空间5中的压力与在流体捕集器7中的压力之间负的压差。该负压通过导管10施加在流体捕集器7上，由此使位于收集腔9中的流体态的燃料至少部分地通过导管10和燃料箱通风和液位限制阀6抽吸到气体空间或顶部空间5中。
为了保证最佳地从收集腔9吸取燃料，在阀6与流体捕集器7之间的导管10在气体空间或顶部空间5中包括分配器14，在该分配器中导管10分支成多个分支管15，如同最清楚地在图2中示出的那样。分支管15具有约8mm的较小导管直径。
如同最清楚地在图1和3中所示的那样，分支管15从分配器14向下一直延伸到收集腔9底部16，从那里分支管的端部区段17穿过底部16向上进入到流体捕集器7中。垂直定向的端部区段17作为潜管穿过位于收集腔9中的燃料向上一直延伸到流体捕集器7上边界壁18附近，在那里端部区段通到流体捕集器7中的燃料液面上方。在底部16上方的微小间距处，端部区段17分别具有小的孔横截面积的侧孔19，流体态的燃料可以通过侧孔从收集腔9进入到分支管15中。
流体捕集器7或收集腔的尺寸针对在机动车热动态行驶时可能出现的燃料量设计。为了防止流体捕集器7中的压力升高，进气和通风管11包括膨胀容积20。
如果在气体空间或顶部空间5中充满“过压”，即，在气体空间或顶部空间5与流体捕集器7内部之间存在正的压差，例如当在环境温度升高时或者在加注时气体空间或顶部空间5中的压力升高，气体或气体混合物从气体空间或顶部空间5经由起通风管作用的导管10压到流体捕集器7中，如同通过图3中的箭头表示的那样。在打开燃料箱截止或燃料箱隔离阀12时，气体或气体混合物可以从那里通过导管11和活性炭过滤器13排到环境中。
反之，如果在气体空间或顶部空间5中存在“负压”，即，在气体空间或顶部空间5与流体捕集器7内部之间存在负的压差，流体态的燃料从收集腔9经由起到吸管作用的导管10从流体捕集器7吸到气体空间或顶部空间5，如同通过图3中的箭头pU表示的那样。该压差有针对性地用于从流体捕集器7抽吸流体态的燃料，方式是通过把在气体空间或顶部空间5中产生的负压通过导管10施加在流体捕集器7上。由此朝气体空间或顶部空间5的方向抽吸通过孔19进入到导管10或分支管15中的燃料，接着其它燃料通过孔19跟随流到导管10或分支管15中。
例如当燃料箱1由于环境温度下降而冷却，或者当燃料箱1中的燃料液面通过在内燃机中的燃料消耗降低，产生负压。如果这个负压足够高，以至于该负压超过高度H的燃料柱的流体静态压力，则流体捕集器7无需附加支持措施就能排空。如同在图4中所示的那样，高度H相当于在导管10的最高点与最低点之间的高度差。
如果负压不足以排空流体捕集器，当在流体捕集器7的内部与环境之间也存在负的压差时，作为支持措施可以打开燃料箱截止或燃料箱隔离阀12。如同在图4中所示，由此增强在气体空间或顶部空间5与流体捕集器7内部之间的负的压差。通过附加的负压以及通过流入到流体捕集器7中的环境空气(图4中的箭头L)从流体捕集器7输送附加的燃料到气体空间或顶部空间5中。
下面参照图5a和5b利用两个调节循环解释燃料箱截止或燃料箱隔离阀12的打开和关闭的调节，以支持排空流体捕集器，其中在气体空间或顶部空间5中的负压在图5a中通过内燃机的燃料消耗产生，在图5b中通过燃料箱1的自然冷却产生。
在图5a中，在第一步骤S1中在启动调节循环以后确定，在环境压力与在气体空间或顶部空间5中的压力之间的压差是否足以使燃料从流体捕集器7通过高度H输送到气体空间或顶部空间5中。如果是这种情况，在第二步骤S2中打开燃料箱截止或燃料箱隔离阀12，由此使得空气从环境流入到流体捕集器7中，同时可以将流体态的燃料从收集腔9朝气体空间或顶部空间5的方向压。一旦流体捕集器7排空并且在气体空间或顶部空间5中的压力相当于环境压力，则在第三步骤S3中再次关闭燃料箱截止或燃料箱隔离阀。然后调节循环返回到起点。
在图5b中在第一步骤S1中确定，在前面进行的热动态行驶启动期间，热动态行驶经常导致以流体态的燃料充满流体捕集器7，燃料箱1的温度是否已经超过预定的温度阈值TS，并且燃料箱压力调节是否是有效的。如果是这两种情况，在第二步骤S2中确定，实际温度Tist是否以给定程度位于温度阈值TS以下。如果是这种情况，由此推断，在环境压力与气体空间或顶部空间5中的压力之间的压差足以使燃料从流体捕集器7通过高度H输送到气体空间或顶部空间5中。然后在第三步骤S3中打开燃料箱截止或燃料箱隔离阀12，由此空气从环境流入到流体捕集器7中，同时可以将流体态燃料从收集腔9朝气体空间或顶部空间5的方向压。一旦流体捕集器7排空并且在气体空间或顶部空间5中的压力相当于环境压力，在第四步骤S4中再次关闭燃料箱截止或燃料箱隔离阀12。调节循环返回到起点。
图6至8示出了燃料设备的局部，其中，在注入管2或注入接头3与进气和通风管11之间存在连接结构21。如同在图6和7中所示那样，该连接结构21包括阀22，通过该阀在流体捕集器7中存在负压情况下可以避免燃料从注入管3吸回到流体捕集器7中。
阀22具有阀壳23，该阀具有第一接头24、第二接头25和第三接头27，其中，第一接头24通过导管11与流体捕集器7连通，第二接头25通过连接管26与注入接头3或注入管2连通，第三接头27直接与环境连通。阀22还包括可变形的薄膜28，薄膜在第一位置(图7)由弹簧29挤压在伸进壳体23中的导管11的端侧孔30上并且封闭该端侧孔，以及薄膜在第二位置(图7)从孔30抬起。管31从第三接头27开始穿过阀壳23一直延伸到导管11并且在侧面通到该导管中。在入口处设有轻/薄的封闭元件32，该封闭元件能上下运动并且当薄膜28在其关闭位置封闭孔30并由此中断在导管11与注入接头3之间的连接时，由于封闭元件的自重，封闭元件运动到在图6中所示的下终端位置。在这个位置中，在流体捕集器7排空时由于在气体空间或顶部空间5中的负压，空气从环境通过管31流到通风管11和流体捕集器7中，使得不会从注入接头3或注入管2抽吸燃料。
如同在图7中所示那样，如果在打开注入接头3时加注燃料箱1，从气体空间或顶部空间5挤出的且经过流体捕集器7流到导管11中的气体或气体混合物克服弹簧29的力将薄膜28压到其打开位置，在该打开位置气体或气体混合物可以通过连接管26流到注入接头3中。在此，封闭元件32抬起并且封闭管31，由此在那里不会排出气体或气体混合物到环境中。
附图标记清单
1 燃料箱
2 注入管
3 注入接头
4 阀门
5 气体空间或顶部空间
6 燃料箱通风阀和充满限制阀
7 流体捕集器
8 迷宫结构
9 燃料收集腔
10 抽吸管
11 外部的进气和通风管
12 燃料箱截止或燃料箱隔离阀
13 活性炭过滤器
14 分配器
15 分支管
16 底部
17 端部区段
18 上边界壁
19 孔
20 膨胀容积
21 连接
22 阀
23 阀壳
24 第一接头
25 第二接头
26 连接导管
27 第三接头
28 薄膜
29 弹簧
30 孔
31 管
32 封闭元件

Claims (11)

1.一种用于从机动车的燃料箱(1)中的流体捕集器(7)中吸取流体态的燃料的方法，在燃料箱(1)通风时在流体捕集器中分离流体态的燃料并且收集在收集腔(9)中，其特征在于，通过抽吸管(10)在流体捕集器(7)上施加在燃料箱(1)的气体空间或顶部空间中产生的负压将位于收集腔(9)中的流体态的燃料至少部分地通过所述抽吸管(10)抽吸到气体空间或顶部空间(5)中,其中，使所述抽吸管(10)在进入到收集腔(9)中之前分支成多个并行的、具有更小导管横截面积的分支管(15)，所述抽吸管(10)或分支管(15)的一端在流体捕集器(7)内部向上延伸穿过收集腔(9)，在收集腔(9)之上通到流体捕集器(7)的内部并且在收集腔(9)内部具有侧孔(19)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在燃料箱(1)气密地封闭时通过冷却燃料箱(1)产生气体空间或顶部空间(5)中的负压。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在燃料箱(1)气密地封闭时通过在机动车的内燃机中消耗燃料产生气体空间或顶部空间(5)中的负压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过从气体空间或顶部空间(5)抽吸气体或气体混合物产生气体空间或顶部空间(5)中的负压。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将气体或气体混合物抽吸到机动车内燃机的进气管段中。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过打开封闭的燃料箱截止或燃料箱隔离阀(12)支持从流体捕集器(7)抽吸流体态的燃料。
7.一种用于机动车的燃料设备，具有燃料箱(1)、设置在燃料箱(1)内部的流体捕集器(7)，该流体捕集器用于在燃料箱(1)通风时分离流体态的燃料，其中，所述流体捕集器(7)包括用于被分离的燃料的收集腔(9)，其特征在于，所述燃料箱(1)的气体空间或顶部空间(5)通过与所述收集腔(9)连通的抽吸管(10)与流体捕集器(7)连接，其中，所述抽吸管(10)在进入到收集腔(9)中之前分支成多个并行的、具有更小导管横截面积的分支管(15)，所述抽吸管(10)或分支管(15)的一端在流体捕集器(7)内部向上延伸穿过收集腔(9)，在收集腔(9)之上通到流体捕集器(7)的内部并且在收集腔(9)内部具有侧孔(19)。
8.根据权利要求7所述的燃料设备，其特征在于，位于气体空间或顶部空间(5)中的抽吸管(10)端部配设有燃料箱通风和液位限制阀(6)。
9.根据权利要求7或8所述的燃料设备，其特征在于，所述流体捕集器(7)通过通风管(11)与活性炭过滤器(13)连接，所述通风管(11)包括膨胀容积(20)和/或燃料箱截止或燃料箱隔离阀(12)。
10.根据权利要求7或8所述的燃料设备，其特征在于，在流体捕集器(7)与燃料箱(1)的注入接头(3)或注入管(2)之间设置有自动工作的阀(22)，该阀包括与流体捕集器(7)连通的第一接头(24)、与注入接头(3)或注入管(2)连通的第二接头(25)和与环境连通的第三接头(27)。
11.根据权利要求7或8所述的燃料设备，其特征在于，在燃料箱(1)的气体空间或顶部空间(5)与机动车内燃机的进气管段之间设置有配有截止阀的抽吸管。
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