DE102004011119A1

DE102004011119A1 - Kraftstofftank mit Entlüftungsanlage

Info

Publication number: DE102004011119A1
Application number: DE200410011119
Authority: DE
Inventors: Burkhard Kraft
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-09-29

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstofftank mit Entlüftungsanlage mit einem im Tankinnenraum vorgesehenen Ausgleichsvolumen mit zumindest zwei Entlüftungspunkten zum Ableiten von Kraftstoffdämpfen, die jeweils mit einem Entlüftungstrakt verbunden sind und eine Entlüftungsöffnung aufweisen, wobei stromab der Entlüftungsöffnung ein Druckhalteventil mit einem vorgegebenen Öffnungsdruckwert angeordnet ist, ist vorgesehen, dass ein erster Entlüftungspunkt vorhanden ist, dessen Entlüftungsöffnung geodätisch höher liegt und dessen Druckhalteventil einen größeren Öffnungsdruckwert aufweist als der Öffnungsdruckwert der Druckhalteventile der weiteren Entlüftungspunkte; die weiteren Entlüftungspunkte stromauf ihres Druckhalteventils ein Schwimmerventil aufweisen und der erste Entlüftungspunkt ohne Schwimmerventil ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofftank mit Entlüftungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits Entlüftungssysteme von Kraftstoffbehältern bekannt, die den maximalen Füllstand im Kraftstoffbehälter begrenzen und somit ein integriertes Ausgleichsvolumen schaffen. Beispielshalber sei hier auf die deutsche Patentanmeldung 100 27 569 A1 verwiesen.

Da ein Kraftfahrzeug nicht immer waagerecht steht, sondern verschiedene gegenüber einer waagerechten Ebene geneigte Lagen einnehmen kann, hat dies zur Folge, dass das Flüssigkeitsvolumen in dem Kraftstofftank nicht immer gleichmäßig verteilt ist. Entlüftungspunkte in Tankbereichen, die neigungsbedingt vom Kraftstoffspiegel überflutet sind, können dadurch für die Ableitung von unter Überdruck stehenden Kraftstoffdämpfen nicht wirksam werden. Es sind bereits mehrere Entlüftungspunkte im Kraftstofftank vorgeschlagen werden, um sicher zu stellen, dass auch in Schräglage des Fahrzeugs bei einer Druckerhöhung infolge von Erwärmung immer mindestens ein Entlüftungspunkt für die Ableitung von Kraftstoffdämpfen wirksam werden kann. Bevorzugt ist zumindest in ggf. vorhandenen Seitenbereichen des Kraftstofftanks, d.h. bei Betrachtung in Fahrzeuglängsrichtung im linken und im rechten Seitenbereich, jeweils zumindest einen Entlüftungspunkt vorzusehen.

Wenn ein Kraftfahrzeug, zum Beispiel bedingt durch ungünstige Einbauverhältnisse, einen Tank mit einer unregelmäßigen Begrenzungswandung aufweist, der im Tankinnenraum mehrere lokale geodätische Maxima aufweist, die untereinander nicht kommunizierend verbunden sind, wird zweckmäßigerweise in jedem dieser Maxima ein Entlüftungspunkt vorgesehen.

Um den Entlüftungspunkten zugeordnete Entlüftungsöffnungen vor Überflutung mit Kraftstoff zu schützen, werden gemäß dem Stand der Technik flüssigkeitsbetätigte Absperrorgane, bevorzugt sogenannte Schwimmerventile, zum Abschließen der Entlüftungsöffnungen eingesetzt. Hierdurch ergibt sich, bedingt durch die Bauform und den damit verbundenen Platzbedarf eines solchen Schwimmerventils, an jedem einzelnen Entlüftungspunkt ein Luftvolumen, das nach dem Verschließen der Entlüftungsöffnung eingeschlossen und nicht mehr entlüftbar ist. In der Summe aller mit Schwimmerventilen abgesicherten Entlüftungspunkte, ergibt sich hierdurch eine nennenswerte Reduzierung des maximalen Befüllungsgrades des Tanks. Dies führt zu einem ungünstigen Verhältnis zwischen dem geometrisch vorhandenen Bruttovolumen des Tankinnenraumes im Verhältnis zum real nutzbaren befüllbaren Kraftstoffvolumen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, aufzuzeigen, wie bei einem gattungsgemäßen Kraftfahrzeug-Kraftstofftank erreicht werden kann, dass in ein vorhandenes Tankvolumen ein Maximum an Kraftstoffvolumen einfüllbar ist, ohne die notwendigen Entlüftungsvolumina zum sicheren Betrieb des Kraftstofftanks bei wechselnden Lagen und Temperaturen zu unterschreiten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.

Die Tankentlüftung wird erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass an einer ersten von mindestens zwei Entlüftungspunkten kein Schwimmerventil vorgesehen ist. An dem ersten Entlüftungspunkt ist lediglich ein Druckhalteventil vorgesehen, dessen Öffnungsdruck so eingestellt ist, dass er höher liegt als an allen anderen im Tankbereich vorgesehenen Druckhalteventilen. Die weiteren im Kraftstofftank vorgesehenen Entlüftungspunkte weisen ein Druckhalteventil und ein Schwimmerventil auf. Bei der Kombination von Schwimmerventilen mit nachgeschalteten Druckhalteventilen schützt das Schwimmerventil die Entlüftungsöffnung vor Überflutung mit Kraftstoff bedingt durch Schräglage, fahrdynamisch induzierte Schwallbewegungen des Kraftstoffvolumens oder bei einem Betankungsvorgang. Das Druckhalteventil ermöglicht bei geöffnetem Schwimmerventil ab einem bestimmten voreingestellten Druck im Kraftstofftank Kraftstoffdämpfe gezielt in den Entlüftungstrakt abzuleiten, womit eine Verformung oder sonstige Beschädigung des Kraftstofftanks durch Überdruck vermieden werden kann. Dabei wird der Öffnungsdruck der Druckhalteventile so eingestellt, dass nicht schon bei unkritischen Drücken Kraftstoffdämpfe entweichen können.

Erfindungsgemäß ergeben sich beispielsweise folgende Zustände bei Schräglage des Fahrzeugs. Ist das Fahrzeug so geneigt, dass der erste Entlüftungspunkt unter dem Kraftstoffspiegel zu liegen kommt, so sorgt der entsprechend eingestellte Druck des Druckhalteventils dafür, dass an dieser Stelle kein flüssiger Kraftstoff austreten kann. Bei Bildung von Kraftstoffdämpfen im Tank, die über einen gewünschten Druck hinaus ansteigen, öffnen die auf einen niedrigeren Druck eingestellten Druckhalteventile der anderen Entlüftungspunkte, die – bedingt durch die Schräglage – von ihren Schwimmerventilen nicht abgeschlossen sondern freigegeben sind. Auf diese Weise ist für die beschriebene Lage sichergestellt, dass die Kraftstoffdämpfe aus dem Tankinnenraum entweichen können, und der maximal zulässige Druck im Kraftstofftank nicht überschritten wird.

Ist das Fahrzeug so geneigt, dass der erste Entlüftungspunkt oberhalb des Kraftstoffspiegels zum Liegen kommt, so sind auf der gegenüberliegenden Seite die Entlüftungsöffnungen durch die aufgeschwommenen geschlossenen Schwimmerventile vor Kraftstoffaustritt geschützt. Eventuell entstehender Überdruck im Tank wird nun über das bei einem höheren Druck öffnende Druckhalteventil des ersten Entlüftungspunktes abgeleitet. Erfindungsgemäß wird dieser Öffnungsdruck so eingestellt, dass er kleiner als der zulässige Maximaldruck des Tankbehälters ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Wenn die wirksame Entlüftungshöhe am ersten Entlüftungspunkt erfindungsgemäß geringer ist als an den weiteren im Tankinnenraum vorgesehenen Entlüftungspunkten, so ergibt sich an dieser Stelle ein entsprechend vergrößertes einfüllbares Kraftstoffvolumen.

Eine besonders kostengünstige Ausführung des Anschlusses der Entlüftungsleitung an die Entlüftungsöffnung in der Begrenzungswandung des Tanks ergibt sich bei der Verwendung eines in die Begrenzungswandung eingesetzten allgemein gebräuchlichen Entlüftungsnippels.

Eine maximale Verringerung der wirksamen Entlüftungshöhe wird durch einen nippellosen Anschluss der Entlüftungsleitung an die Entlüftungsöffnung des ersten Entlüftungspunktes erreicht.

Wenn der Öffnungsdruck des Druckhalteventils des ersten Entlüftungspunktes auf einen höheren Wert eingestellt ist als der geodätische Druck der bei der Betankung auftritt, lässt sich eine sichere Betankung ohne Überflutung der Entlüftungsleitung auch ohne Schwimmerabsicherung der Entlüftungsöffnung sicherstellen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Begrenzungswandung des Tankinnenraums eine unregelmäßige Form aufweisen, und damit den konstruktiven Erfordernissen eines gegebenen Fahrzeugs angepasst sein.

Wenn der Tankinnenraum zumindest zwei unterschiedlich große geodätische Maxima aufweist, besteht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in der Zuordnung des ersten Entlüftungspunktes zu dem größeren der beiden geodätischen Maxima.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Tankinnenraum ohne Funktionsbeeinträchtigung auch als Satteltank ausgeführt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Entlüftungstrakt einen Tropfenabscheider auf, der eine Rückgewinnung von Kraftstoff aus den abgeleiteten Kraftstoffdämpfen ermöglicht.

Wenn von dem Entlüftungstrakt eine Rückführleitung zum Tankeinfüllstutzen vorgesehen ist, wird dadurch eine besonders vorteilhafte Ableitung von abgeschiedenen Kraftstofftropfen direkt in den Kraftstofftank ermöglicht.

Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Kraftstofftank ist die geringere wirksame Entlüftungshöhe an der Stelle des schwimmerlosen Entlüftungspunktes. Unter wirksamer Entlüftungshöhe an einem Entlüftungspunkt ist der Abstand zwischen dem Kraftstoffspiegel und einer abgesperrten Entlüftungsöffnung zu verstehen. Erfindungsgemäß wird berücksichtigt, dass die Wirkmechanik des Schwimmerventils den Einschluss eines nennenswerten Luftvolumens bedingt, nachdem der Auftriebskörper des Schwimmerventils gegen den Ventilsitz schließend aufgeschwommen ist. Im Gegensatz zu den Verhältnissen an mit Schwimmerventilen gesicherten Entlüftungsöffnungen reduziert sich die wirksame Höhe an dem schwimmerlosen ersten Entlüftungspunkt auf einen Minimalwert, der in der Regel von der Art der Ausführung eines Nippelanschlusses der Entlüftungsleitung an der Begrenzungswandung des Tanks bestimmt ist. Im Fall eines nippellosen Anschlusses einer Entlüftungsleitung an der Begrenzungswandung des Tanks kann die wirksame Höhe auf Null zurück gehen.

Neben dem Vorteil der geringeren Entlüftungshöhe entsteht ein Einspareffekt durch den ersatzlosen Wegfall eines Schwimmerventils sowie durch den Entfall der Montage dieses Bauteils.

Weitere Merkmale, Ausbildungsformen und Vorteile der Erfindung, gehen auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in Ansprüchen ohne Begrenzung der Allgemeinheit aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels an Hand von Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
1 einen Kraftstofftank mit mehreren Entlüftungspunkten und zugeordneten Entlüftungsöffnungen,
2 verschiedene Entlüftungsöffnungen von Entlüftungspunkten.
In 1 ist ein Kraftstofftank mit Entlüftungssystem 1 und mit einem Tankinnenraum 2 welcher eine unregelmäßig geformte Begrenzungswandung 3 aufweist dargestellt. Der Tankinnenraum 2 weist mehrere geodätische Maxima 15, 16 auf. Auf der linken Seite des Kraftstoffbehälters an der Stelle eines ersten geodätischen Maximums 15 ist ein erster Entlüftungspunkt 4 dargestellt. Es ist erkennbar, dass an dieser Stelle kein Schwimmer als Begrenzungs- oder Verschlussventil vorgesehen ist. Am rechten Ende des Tankvolumens ist an der Stelle eines zweiten geodätischen Maximums 16 ein zweiter Entlüftungspunkt 5 mit Schwimmerventil dargestellt. Die an den beiden Entlüftungspunkten 4, 5 vorgesehenen Entlüftungsöffnungen 6, 7 sind stromab untereinander durch einen gemeinsamen Entlüftungstrakt 8 verbunden, der über einen Tropfenabscheider 11 zu einer Rückführleitung 12 in den Tankeinfüllstutzen 14, sowie zu einer Zusatzleitung 13, die zu einem Aktivkohlebehälter führt und der zur Ableitung der Kraftstoffdämpfe dient. Hinter den Entlüftungsöffnungen 6, 7 ist im Entlüftungstrakt 8 jeweils ein Druckhalteventil 9, 10 angeordnet. Hierbei ist das Druckhalteventil 10 auf einen höheren Öffnungsdruck als das Druckhalteventil 9 eingestellt. Mehrere Entlüftungspunkte können gegebenenfalls auch ein gemeinsames Druckhalteventil aufweisen.
In 2 sind drei verschiedene Ausgestaltungen von Entlüftungspunkten dargestellt.
2a zeigt einen Entlüftungspunkt 5 mit einer Entlüftungsöffnung 7, die durch einen Schwimmer verschließbar ist. Das die Entlüftungsöffnung 7 verschließende Element ist hier als Auftriebskörper in Kugelgestalt 17 ausgeführt. Dieser Auftriebskörper ist in einem flüssigkeitsdurchlässigen Siebgehäuse 18 gehaltert und geführt, und wird bei ansteigendem Flüssigkeitsspiegel 19 gegen das als Dichtfläche 20 ausgebildete untere Ende der Entlüftungsöffnung 7 gepresst. Nach dem Verschließen der Entlüftungsöffnung 7 verbleibt ein nicht entlüftbares Luftvolumen 21 im Tankinnenraum eingeschlossen. In Abhängigkeit von den Abmessungen des Auftriebskörpers 17 und der Ausgestaltung der Dichtfläche 20 ergibt sich für eine schwimmergeschützte Entlüftungsstelle eine wirksame Entlüftungshöhe Y.
In 2b ist ein Entlüftungspunkt 4 mit schwimmerloser Entlüftungsöffnung 6 dargestellt. Der Anschluss der Entlüftungsleitung an die Begrenzungswandung 3 des Kraftstofftanks ist mit einem in die Begrenzungswandung 3 eingesetzten Nippel 22 hergestellt. Die wirksame Entlüftungshöhe wird hier bestimmt von der Ausführung des Nippels 22, wobei speziell das Maß um welches der Nippel 22 in den Tankinnenraum ragt wesentlich ist. Sobald die Entlüftungsöffnung 6 vom ansteigenden Flüssigkeitsniveau 19 überspült wird, ist das verbleibende Luftvolumen 23 eingeschlossen und weiterer Entlüftung nicht mehr zugänglich. Es ergibt sich erfindungsgemäß gegenüber der Anordnung in 2a eine reduzierte Entlüftungshöhe von X.
2c zeigt einen Entlüftungspunkt mit einem nippellosen Anschluss der Entlüftungsleitung an die Entlüftungsöffnung. Diese Ausführung kann zum Beispiel durch einen angespritzten Anschluss an einer Kunststoff-Begrenzungswandung 24 eines Kraftstofftanks realisiert werden. Durch eine solche Anordnung kann die wirksame Entlüftungshöhe auf null reduziert werden.

1: Kraftstofftank
2: Tankinnenraum
3: Begrenzungswandung
4: Erster Entlüftungspunkt
5: Entlüftungspunkt
6: Entlüftungsöffnung
7: Entlüftungsöffnung
8: Entlüftungstrakt
9: Druckhalteventil
10: Druckhalteventil
11: Tropfenabscheider
12: Rückführleitung
13: Zusatzleitung
14: Einfüllstutzen
15: Bereich eines lokalen Maximum
16: Bereich eines lokalen Maximum
17: Auftriebskörper
18: Siebgehäuse
19: Flüssigkeitsspiegel
20: Dichtfläche
21: Luftvolumen
22: Nippel
23: Luftvolumen
24: Kunststoff-Begrenzungswand

Claims

Kraftstofftank mit Entlüftungsanlage mit einem im Tankinnenraum vorgesehenen Ausgleichsvolumen mit zumindest zwei Entlüftungspunkten zum Ableiten von Kraftstoffdämpfen, die jeweils mit einem Entlüftungstrakt verbunden sind und eine Entlüftungsöffnung aufweisen, wobei stromab der Entlüftungsöffnung ein Druckhalteventil mit einem vorgegebenen Öffnungsdruckwert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass • ein erster Entlüftungspunkt vorgesehen ist, dessen Entlüftungsöffnung geodätisch höher liegt und dessen Druckhalteventil einen größeren Öffnungsdruckwert aufweist, als der Öffnungsdruckwert der Druckhalteventile der weiteren Entlüftungspunkte; • die weiteren Entlüftungspunkte stromauf ihres Druckhalteventils ein Schwimmerventil, aufweisen und • der erste Entlüftungspunkt ohne Schwimmerventil ausgebildet ist.
Kraftstofftank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Höhe am ersten Entlüftungspunkt geringer ist als an den weiteren Entlüftungspunkten.
Kraftstofftank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung des ersten Entlüftungspunktes einen Entlüftungsnippelanschluss aufweist.
Kraftstofftank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung des ersten Entlüftungspunktes nippellos ausgeführt ist.
Kraftstofftank nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck des Druckhalteventils des ersten Entlüftungspunktes einen höheren Wert aufweist als der geodätische Druck, der bei einer Betankung auftritt.
Kraftstofftank nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tankinnenraum eine unregelmäßige Begrenzungswandung aufweist.
Kraftstofftank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tankinnenraum zumindest zwei lokale geodätische Maxima aufweist und der erste Entlüftungspunkt dem größeren der beiden Maxima zugeordnet ist.
Kraftstofftank nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tankinnenraum als Satteltank ausgebildet ist.
Kraftstofftank nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungstrakt einen Tropfenabscheider aufweist.
Kraftstofftank, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Entlüftungstrakt eine Rückführleitung zu einem Einfüllstutzen vorgesehen ist.