DE10122784B4

DE10122784B4 - Kraftstoffbaugruppe und Verfahren zum Aufnehmen und Speichern von Kraftstoff

Info

Publication number: DE10122784B4
Application number: DE10122784.1A
Authority: DE
Inventors: David H. Rothamel; Robert H. Thompson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: DE10122784A1; US6390074B1

Abstract

Kraftstofftankbaugruppe aus einem ersten Teilstück (14), einem zweiten Teilstück (16), einem Behandlungselement (42), das in dem ersten Teilstück (14) angeordnet ist, einer Fördereinheit aus zumindest einem Ventil (30, 32) und einem Kanal (35, 39), die das Behandlungselement (42) mit dem zweiten Teilstück (16) verbindet, einem Ventil zur Tankentlüftung sowie einem Hauptsteuermodul (50), gekennzeichnet durch – einen Druckwandler (34) in dem Kanal (35), – ein Dampfregelventil (40) im ersten Teilstück (14) in einem Kanal (46), der vom Behandlungselement (42) weg und zu einem Fahrzeugmotor hin führt, – eine Pumpenbaugruppe (22), die im zweiten Teilstück (16) angeordnet ist und durch einen Kanal (24) mit dem Fahrzeugmotor verbunden ist, – das mit dem Druckwandler (34), dem selektiv aktivierbaren Dampfregelventil (40) und der Pumpenbaugruppe (22) elektrisch und physikalisch verbundene, außerhalb der Teilstücke (14, 16) angeordnete Hauptsteuermodul (50), – eine Abdichtung des ersten und zweiten Teilstückes (14, 16) gegeneinander und zur Außenluft und – einen Kanal (48)), der das Behandlungselement (42) mit der Außenluft (38) verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstofftankbaugruppe und ein Verfahren zur Aufnahme und Speicherung von Kraftstoff.
Kraftstofftankbaugruppen für Fahrzeuge können Kraftstoff selektiv aufnehmen und speichern zur Nutzung in einem oder durch einen Motor, um ein Fahrzeug wie gewünscht antreiben und steuern zu können.
Normalerweise umfassen diese Baugruppen einen Tank, in den leicht flüchtiger oder verdampfender Kraftstoff gezielt eingebracht wird, und mehrere Vorrichtungen oder Komponenten z. B. einen Vorbehandlungsbehälter, die außerhalb des Tanks eingesetzt werden und die zur Verbindung mit dem Tank gekoppelt sind. Diese Vorrichtungen oder Komponenten ermöglichen es, die Kraftstoffdämpfe aus dem Tank gezielt zu klären, zu behandeln und kontrollierbar in die Umgebung oder Außenluft freizugeben, um den Druck im Tank selektiv und wie gewünscht zu reduzieren, so dass die aus dem ständig aufgenommenen Kraftstoff austretenden Dämpfe behandelt werden können. So wird die Menge von unerwünschten Bestandteilen, die in einer oder mehreren der Vorrichtungen und/oder Komponenten vorhanden sind, reduziert.
Obwohl diese üblichen Kraftstofftankbaugruppen Kraftstoff wie gewünscht wirklich aufnehmen und speichern, haben sie einige Nachteile. Zum Beispiel kann etwas von den Kraftstoffdämpfen unerwünscht aus den außerhalb eingesetzten, zuvor genannten Vorrichtungen und Komponenten und/oder aus den Kanälen entweichen, die diese Vorrichtungen und/oder Komponenten mit dem Tank verbinden, wodurch sie an die Außenluft freigegeben werden. Darüber hinaus können einige der unerwünschten Bestandteile, die aus dem Kraftstoff entnommen sind auf Grund von undichten Stellen in den Behandlungskomponenten oder -vorrichtungen in die Außenluft gelangen.
Aus der DE 43 11 470 A1 ist eine Be- und Entlüftungseinrichtung eines Fahrzeug-Kraftstofftanks bekannt, bei dem die Be- und Entlüftung bei geschlossenem Tank über ein Filter erfolgt. Im Zenit des Tanks ist ein von dem übrigen Tankinnenraum getrennter, bei maximalem Betriebsfüllvolumen oberhalb der Tankfüllung liegender Entlüftungs-Hohlraum abgetrennt, dessen Boden kontinuierlich auf eine tiefste Stelle zuläuft, an der dieser Hohlraum über ein Schwerkraft-Schwimmer-Ventil mit dem übrigen Tankinneren verbunden ist. An einer weiteren, bei beliebiger horizontaler Fahrzeuglage von dem jeweils erdanziehungsmäßig unten liegenden Boden des Hohlraumes beabstandeten Stelle ist eine zu dem Filter führende Leitung angeschlossen.
Bekannt ist aus der DE 43 12 720 A1 eine Tankentlüftungsanlage für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor und Turbolader, die einen Tank, ein Tankentlüftungsventil, ein mit dem Tank über eine Tankanschlussleitung und mit dem Tankentlüftungsventil über eine Ventilleitung verbundes Adsorptionsfilter sowie eine Belüftungsleitungseinrichtung enthält. Die Belüftungsleitungseinrichtung ist mit der Ausgangsleitung des Laders über eine Drucksteuerventileinrichtung verbunden, die über ein schaltbares Wegeventil und ein Belüftungssperrventil an das Adsorptionsfilter angeschlossen ist. Die Ventile werden von einem Steuergerät gesteuert. Diese Anordnung pumpt ohne Pumpe Gas entgegen dem Überdruck im Saugrohr aus der Tankentlüftungsanlage.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kraftstofftankbaugruppe zur Aufnahme und Speicherung von Kraftstoff so auszuführen, dass Kraftstoffdämpfe aus dem Tank gezielt so geklärt und behandelt werden, dass ein möglichst großer Anteil als Kraftstoff in effizienter und erwünschter Weise in einen Motor übertragen werden kann und unerwünschte Bestandteile wesentlich reduziert und kontrollierbar in die Außenluft freigegeben werden können. Dabei soll die Kraftstofftankbaugruppe in jeder Fahrzeuglage einen unerwünschten Kraftstoffausfluss verhindern und auch langfristig bei auftretenden Leckagen von Komponenten und Kanälen den Austritt von Kraftstoffdämpfen verringern.
Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen erfasst.
Nach einer ersten Lösung des vorliegenden Problems ist eine Kraftstofftankbaugruppe vorgesehen, enthaltend ein erstes Teilstück, das gezielt Kraftstoff aufnimmt, ein zweites abgedichtetes Teilstück und ein Behandlungselement, das innerhalb des zweiten abgedichteten Teilstücks eingesetzt ist und mit dem Kraftstoff in Verbindung steht.
Als zweite Lösung des vorliegenden Problems ist ein Verfahren zum Aufnehmen und Speichern von Kraftstoff vorgesehen. Mit den Schritten Bereitstellen eines Speicherbehälters, Schaffen eines ersten abgedichteten Teilstücks innerhalb des Speicherbehälters, Schaffen eines zweiten abgedichteten Teilstücks innerhalb des Speicherbehälters, Einbringen von Kraftstoff in das zweite abgedichtete Teilstück und Übertragen des Kraftstoffes in das erste abgedichtete Teilstück.
Diese Lösungen und Merkmale und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung deutlich werden.
Es zeigen:
1 die Seitenansicht einer Kraftstofftankbaugruppe, die entsprechend der technischen Lehre des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung hergestellt ist; und
2 eine Draufsicht der in 1 dargestellten Kraftstofftankbaugruppe.
In den Figuren wird eine Kraftstofftankbaugruppe 10 gezeigt, die entsprechend der technischen Lehre eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hergestellt ist. Sie enthält in der Kraftstofftankbaugruppe 10 einen Behälter, ein Gefäß oder einen Tank 12 mit einem ersten abgedichteten Teilstück 14 und einem zweiten abgedichteten Teilstück 16. Gemäß der Verwendung in dieser Anmeldung bedeutet der Begriff „abgedichtet”, dass diese Teilstücke 14, 16 im wesentlichen keine Kraftstoffdämpfe oder andere unerwünschte Materialien oder Bestandteile in die Umgebung 38 übertragen.
Weiter umfasst das Teilstück 16 eine erste Öffnung 18, auf der ein normaler Kraftstoffdeckel 20 selektiv und entfernbar angeordnet ist. Insbesondere ist der Kraftstoffdeckel 20 aus einer ersten Stellung, in welcher der Deckel 20 aufliegt und die Öffnung 18 schließt, also eine Übertragung zwischen der Umgebung oder Außenluft 38 und dem Teilstück 16 im wesentlichen verhindert in eine zweite Stellung bewegbar, die es ermöglicht, dass das Teilstück 16 Kraftstoff 26 aufnimmt, wodurch der aufgenommene Kraftstoff 26 durch die Öffnung 18 gezielt in das Teilstück 16 gefördert werden kann. Innerhalb des abgedichteten Teilstücks 16 ist ein Kraftstoffzuführmodul oder eine Pumpenbaugruppe 22 funktionswirksam angeordnet und mit der Kraftstoffzuführleitung 24 physikalisch und funktionstüchtig verbunden, um darin enthaltenen Kraftstoff 26 unter Druck in die Leitung oder den Kanal 24 und in den Fahrzeugmotor (nicht gezeigt) zu bewegen. Die Baugruppe 22 kann einen normalen Füllstandssensor enthalten, um die Kraftstoffmenge 26 zu bestimmen, die im Teilstück 16 verbleibt.
Die Baugruppe 10 enthält ferner zwei Ventile 30, 32, die jeweils innerhalb der abgedichteten Teilstücke 14 und 16 angeordnet und jeweils durch einen Kanal oder eine Leitung 35 physikalisch mit einem Druckwandler 34 verbunden sind. Darüber hinaus ist der Druckwandler 34 durch einen Kanal oder eine Leitung 36 mit der Umgebung 38 und durch eine Leitung oder einen Kanal 39 mit einem kohlenstoffhaltigen Behälter oder einer Behandlungsvorrichtung oder Komponente 42 verbunden. Die Baugruppe 10 enthält außerdem ein drittes Ventil oder Dampfregelventil 40, das durch entsprechende Kanäle oder Leitungen 44, 46 physikalisch mit der kohlenstoffhaltigen Behälterbaugruppe 42 und mit dem Fahrzeugmotor verbunden ist. Der kohlenstoffhaltige Behälter 42 ist durch Verwendung eines Kanals oder einer Leitung 48 physikalisch mit der Umgebung 38 verbunden. Das Modul 22, das Ventil 40 und der Druckwandler 34 sind durch entsprechende elektrische Leitungen 52, 54 und 56 elektrisch und physikalisch mit einem Hauptsteuermodul 50 verbunden. In einem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele der Erfindung wird das Hauptsteuermodul 50 außerhalb der Teilstücke 14 und 16 der Kraftstofftankbaugruppe 10 eingesetzt. In einem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Dichtung, z. B. aus Silikon auf die Außenseite der Baugruppe 10 um die hervorstehenden Drähte oder Leitungen 52, 54 und 56 herum aufgebracht, um im Wesentlichen eine Abdichtung zwischen der Außenluft oder Umgebung 38 und dem Teilstück 14 zu bewirken. Eine ähnliche Dichtung kann um die Kanäle oder Leitungen 46, 48 und 24 herum aufgebracht werden, um in ähnlicher Weise eine unerwünschte Leckage zwischen den Teilstücken 14, 16 und der Umgebung 38 zu verhindern.
Bei Betrieb, wenn Kraftstoff 26 in das Teilstück 16 eintritt, werden die Dämpfe durch das Ventil 32 und die Leitungen 35, 39 sowie den Druckwandler 34 in den kohlenstoffhaltigen Behälter oder das Behandlungselement 42 übertragen, wodurch die Kraftstoffdämpfe behandelt oder von unerwünschten Bestandteilen gereinigt werden, bevor sie durch den Kanal oder die Leitung 48 in die Umgebung 38 abgegeben werden. Ebenso ermöglicht das Ventil 30, dass die in dem Teilstück 16 befindlichen Dämpfe durch Nutzung der Kanäle 35, 39 und des Druckwandlers 34 in den Behälter 42 gefördert werden, wodurch der Druck in dem Teilstück 16 reduziert wird. Daher verhindert der kohlenstoffhaltige Behälter oder die Komponente 42 im Wesentlichen die Übertragung von Kraftstoffdampf und anderen unerwünschten Bestandteilen aus dem Teilstück 14 in die Umgebung oder Außenluft 38. Der Druckwandler 34 meldet oder liefert der Regeleinrichtung 50 den im Teilstück 16 vorhandenen Druck, um bestimmte Druck- oder Undichtigkeitstests durchführen zu können. Ferner aktiviert die Regeleinrichtung 50 via Leitung 56 selektiv das Ventil 40, das wirksam ist, um die zuvor entnommenen und zeitweilig gespeicherten, unerwünschten Bestandteile, die sich in dem Behälter 42 befinden, durch Kanäle 44 und 46 in den Motor (nicht gezeigt) zu übertragen oder zu klären. Daher sind die Teilstücke 14 und 16 zur Umgebung 38 abgedichtet. Das heißt, dass nur Emissionen, die behandelt sind, können aus dem Teilstück 14 in die Umgebung 38 austreten. Im Wesentlichen werden keine unerwünschten Emissionen von dem Teilstück 16 in die Umgebung 38 übertragen, sobald der Deckel 20 auf das Element 18 gelegt wurde. Die Regeleinrichtung 50 aktiviert via Leitung 52 die Pumpenbaugruppe 22, die bewirkt, dass über Kanal oder Leitung 24 zumindest ein Teil des gespeicherten Kraftstoffes 26 in den Fahrzeugmotor (nicht gezeigt) gesaugt, gepumpt oder gefördert wird, wodurch das Fahrzeug wie gewünscht angetrieben werden kann.
Es ist klar, dass in der Kraftstofftankbaugruppe 10, das Ventil 40, der Druckwandler 34 und die Kanäle oder Leitungen 35, 39 und 44 im Ganzen so in einer im wesentlichen abgedichteten Umgebung oder einem Teilstück 14 funktionsfähig angeordnet sind, dass eine Übertragung des leicht flüchtigen Kraftstoffes 26 in die Umgebung 38 im wesentlichen verhindert wird. Ferner wird, wie zuvor dargelegt, eine Leckage zwischen dem Teilstück 16 und der Umgebung oder Außenluft 38 im wesentlichen verhindert, sobald der Deckel 20 selektiv auf die Öffnung 18 gelegt wird, weil beide Teilstücke 14 und 16 funktionstüchtig abgedichtet sind. Auf diese Art und Weise wird die Wahrscheinlichkeit einer unerwünschten Ausströmung von Kraftstoffdampf in die Außenluft oder Umgebung 38 wesentlich verringert und/oder ausgeschlossen. Selbst wenn die Komponenten 34, 40 oder die Leitungen 35, 46, 39 und 44, die Baugruppe 22, und/oder die Ventile 30, 32 im Laufe der Zeit unerwünscht durchlässig werden, ist solche undichte Stelle in den abgedichteten Teilstücken 14, 16 enthalten und so wird die Ausströmung von Kraftstoffdämpfen oder anderen unerwünschten Bestandteilen in die Außenluft 38 verhindert.
In einem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Kraftstofftankbaugruppe 10 einen entfernbaren oberen Teil oder Servicedeckel 60, der aus einer ersten geschlossenen Stellung, in welcher der Deckel 60 über einer auf der Oberfläche 71 ausgebildeten Öffnung 62 liegt und im Wesentlichen eine Übertragung zwischen der Umgebung 38 und dem Teilstück 14 durch die Öffnung 62 verhindert, in eine zweite Stellung bewegbar ist, in welcher der Deckel 60 selektiv entfernbar ist, um einen Zugang zu dem Teilstück 14 zu ermöglichen. Dadurch wird ein Service, eine Reparatur oder eine Inspektion der im Teilstück 14 enthaltenen verschiedenen Komponenten und/oder Kanäle 30, 32, 34, 35, 36, 39, 40, 42, 44 und 46 ermöglicht.
Der Deckel 60 ist im allgemeinen rechteckig und enthält zwei im wesentlichen gleiche Öffnungen 64, 66, die selektiv einen verformbaren Streifen 68, 70 aufnehmen, die auf der Oberfläche 71 nachgiebig angeordnet sind, wodurch der Deckel 60 über der Öffnung 62 und auf der Oberfläche 71 der Baugruppe 10 selektiv befestigt werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf das konkrete Ausführungsbeispiel oder die Konstruktion beschränkt, wie oben veranschaulicht, sondern es können innerhalb des Rahmens der Ansprüche verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden.

Claims

Kraftstofftankbaugruppe aus einem ersten Teilstück (14), einem zweiten Teilstück (16), einem Behandlungselement (42), das in dem ersten Teilstück (14) angeordnet ist, einer Fördereinheit aus zumindest einem Ventil (30, 32) und einem Kanal (35, 39), die das Behandlungselement (42) mit dem zweiten Teilstück (16) verbindet, einem Ventil zur Tankentlüftung sowie einem Hauptsteuermodul (50), gekennzeichnet durch – einen Druckwandler (34) in dem Kanal (35), – ein Dampfregelventil (40) im ersten Teilstück (14) in einem Kanal (46), der vom Behandlungselement (42) weg und zu einem Fahrzeugmotor hin führt, – eine Pumpenbaugruppe (22), die im zweiten Teilstück (16) angeordnet ist und durch einen Kanal (24) mit dem Fahrzeugmotor verbunden ist, – das mit dem Druckwandler (34), dem selektiv aktivierbaren Dampfregelventil (40) und der Pumpenbaugruppe (22) elektrisch und physikalisch verbundene, außerhalb der Teilstücke (14, 16) angeordnete Hauptsteuermodul (50), – eine Abdichtung des ersten und zweiten Teilstückes (14, 16) gegeneinander und zur Außenluft und – einen Kanal (48)), der das Behandlungselement (42) mit der Außenluft (38) verbindet.
Kraftstofftankbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungselement (42) einen kohlenstoffhaltigen Behälter aufweist.
Kraftstofftankbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungselement (42) geeignet ist, Dampf aus leicht flüchtigem Kraftstoff aufzunehmen, der sich in dem zweiten abgedichteten Teilstück (16) befindet.
Kraftstofftankbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstofftankbaugruppe eine entfernbare Oberseite (60) für einen Zugang zum ersten Teilstück (14) aufweist.
Kraftstofftankbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstofftankbaugruppe ein zweites entfernbares Element (20) aufweist, das einen gezielten Zugang zu dem zweiten abgedichteten Teilstück (16) zulässt.
Verfahren zum Aufnehmen und Speichern von Kraftstoff mit den Schritten: Bereitstellen eines Speicherbehälters (12); Schaffen eines ersten abgedichteten Teilstücks (14) in dem Speicherbehälter (12); Schaffen eines zweiten abgedichteten Teilstücks (16) in dem Speicherbehälter (12); Einbringen von verdampfendem Kraftstoff in das zweite abgedichtete Teilstück (16); Übertragen der aus dem aufgenommenen Kraftstoff austretenden Kraftstoffdämpfe in das erste abgedichtete Teilstück (14) zu einem Behandlungselement (42); gekennzeichnet durch Übertragen von zumindest einem Teil des verdampfenden Kraftstoffes in einen Fahrzeugmotor, wobei ein Druckwandler (34) den Druck im zweiten Teilstück (16) misst und an ein Hauptsteuermodul (50) meldet und das Hauptsteuermodul (50) zum Übertragen ein Dampfregelventil (40) selektiv aktiviert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungselement (42) mit der Außenluft (38) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugang zu dem ersten abgedichteten Teilstück (14) über eine entfernbare Oberseite (60) selektiv hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfe behandelt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in das Behandlungselement (42) ein kohlenstoffhaltiger Behälter integriert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungselement (42) mit der Außenluft verbunden wird.