DE102005005330A1

DE102005005330A1 - Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstoffbehälter

Info

Publication number: DE102005005330A1
Application number: DE200510005330
Authority: DE
Inventors: Andreas Althof; Stefan Dr. Fuehling; Christian Krogull; Knut Dr. Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Eine Entlüftungseinrichtung (2) für einen Kraftstoffbehälter (1) eines Kraftfahrzeuges weist ein Entlüftungsventil (7) mit einem elektrisch ansteuerbaren Aktor (18) auf. Das Entlüftungsventil (7) wird mittels Signalen eines Füllstandssensors (9) und eines Sensors (11) eines Verschlussdeckels (10) geschaltet. Das Entlüftungsventil (7) ermöglicht eine Betriebsentlüftung und eine Betankungsentlüftung des Kraftstoffbehälters (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem in einer Entlüftungsleitung angeordneten Entlüftungsventil und einem gegen einen Ventilsitz bewegbaren Ventilkörper des Entlüftungsventils.

Solche Entlüftungseinrichtungen werden bei Kraftstoffbehältern heutiger Kraftfahrzeuge häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Die Entlüftungseinrichtung stellt sicher, dass sich bei einer Betankung des Kraftstoffbehälters das Entlüftungsventil in einer Offenstellung befindet und in eine Schließstellung überführt wird, wenn der vorgesehene maximale Füllstand im Kraftstoffbehälter erreicht ist. Hierfür weisen bekannte Entlüftungseinrichtungen häufig einen Schwimmer auf. Weiterhin stellen die bekannten Entlüftungseinrichtungen bei einem Betrieb des Kraftfahrzeuges sicher, dass bei einem Verbrauch an Kraftstoff oder bei einer Temperaturänderung erzeugte Volumenänderung des Kraftstoffs ein Gasaustausch des Kraftstoffbehälters mit der Umgebung stattfinden kann. Hierfür ist beispielsweise aus der Praxis ein von einer Klappe im Einfüllstutzen des Kraftstoffbehälters geschaltetes Kombinationsventil bekannt geworden, welches in Abhängigkeit von einer in den Einfüllstutzen eingeführten Zapfpistole zwischen der Betankungsentlüftung und der Betriebsentlüftung schaltet.

Nachteilig bei der bekannten Entlüftungseinrichtung ist, dass die Anordnung des Entlüftungsventils an der dafür vorgesehenen Stelle des Kraftstoffbehälters festgelegt ist. Zudem sind mit der Klappe zum Umschalten des Kombinationsventils und mit dem Schwimmer sehr viele bewegliche Bauteile erforderlich, welche aufwändig geführt und montiert werden müssen. Dies führt zu einer sehr kostenintensiven Gestaltung der Entlüftungseinrichtung.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Entlüftungseinrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie besonders einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Entlüftungsventil einen elektrisch ansteuerbaren Aktor zur Bewegung des Ventilkörpers gegen den Ventilsitz hat.

Durch diese Gestaltung erfordert die erfindungsgemäße Entlüftungseinrichtung nur ein einziges Entlüftungsventil für die Betankungsentlüftung und die Betriebsentlüftung. Bei vollem Kraftstoffbehälter lässt sich der Aktor elektrisch ansteuern, um das Entlüftungsventil in die Schließstellung zu schalten. Ein separat an einer dafür vorgesehenen Stelle im Kraftstoffbehälter anzuordnender Schwimmer ist hierfür meist nicht erforderlich, da Kraftstoffbehälter heutiger Kraftfahrzeuge ohnehin einen Füllstandssensor aufweisen, welcher ein Signal bei vollem Kraftstoffbehälter liefern kann. Im anschließenden Betrieb des Kraftfahrzeuges, welcher beispielsweise durch ein Drehen eines Zündschlüssels festgestellt werden kann, wird das Entlüftungsventil wieder in die Offenstellung geschaltet und ermöglicht die Entlüftung des Kraftstoffbehälters während des Betriebs. Da die erfindungsgemäße Entlüftungseinrichtung keine Umschaltventile, Kombinationsventile oder eine bauliche Trennung zwischen Betriebsentlüftung und Betankungsentlüftung erfordert, ist sie besonders einfach aufgebaut und lässt sich kostengünstig herstellen.

Der Aktor vermag den Ventilkörper gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit einer hohen Kraft an dem Ventilsitz zu halten, wenn der Aktor einen Elektromagneten und ein dem Elektromagneten gegenüberstehendes magnetisches Bauteil aufweist, wobei der Elektromagnet oder das magnetische Bauteil an dem Ventilsitz und das andere Bauteil an dem Ventilkörper angeordnet ist. Vorzugsweise sind das magnetische Bauteil an dem beweglichen Ventilkörper und der Elektromagnet an dem feststehenden Ventilsitz angeordnet.

Der Ventilkörper weist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine geringe, von dem Elektromagneten zu bewegende Masse auf, wenn eine den Ventilkörper aufweisende bauliche Einheit eine geringere Dichte aufweist als Kraftstoff. Weiterhin wirkt die bauliche Einheit hierdurch wie ein Schwimmer und stellt bei einem Ausfall des Aktors oder bei Schwappbewegungen des Kraftstoffs sicher, dass die Entlüftungsleitung verschlossen wird.

Die Ansteuerung des Entlüftungsventils gestaltet sich besonders einfach, wenn das Entlüftungsventil mit einer elektronischen Steuereinrichtung zur Schaltung des Aktors verbunden ist.

Die Ansteuerung des Entlüftungsventils bei der Betankungs- und Betriebsentlüftung erfordert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen Aufwand, wenn die elektronische Steuereinrichtung mit einem Sensor eines Verschlussdeckels des Kraftstoffbehälters und/oder mit einem im Kraftstoffbehälter angeordneten Füllstandssensor verbunden ist und/oder eine Zeitschaltung aufweist. Hierdurch kann das Entlüftungsventil im Grundzustand in die Offenstellung geschaltet sein. Bei der Betankung des Kraftstoffbehälters kann damit Luft aus dem Kraftstoffbehälter entweichen. Bei vollem Kraftstoffbehälter erhält die Steuereinrichtung ein Signal des Füllstandssensors und schaltet das Entlüftungsventil in die Schließstellung. Nach einer vorgesehenen Zeitspanne oder nach dem Schließen des Verschlussde ckels des Kraftstoffbehälters wird das Entlüftungsventil wieder in die Offenstellung geschaltet. Die Offenstellung des Ventils ermöglicht einen Gasaustausch des Kraftstoffbehälters mit der Umgebung bei einer Temperaturänderung des Kraftstoffs oder bei einem Verbrauch des Kraftstoffs.

Die Ansteuerung des Aktors ist ausschließlich zum Schalten des Entlüftungsventils in die Schließstellung erforderlich, wenn der Ventilkörper in der vorgesehenen Montagestellung des Entlüftungsventils durch die Schwerkraft in der Offenstellung gehalten ist. In der Offenstellung kann der Aktor dank der Erfindung stromlos sein.

Eine zuverlässige Bewegung des Ventilkörpers auf dem Ventilsitz zu oder von diesem weg lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn der Ventilkörper auf einem ersten Führungsteil angeordnet ist und wenn das Führungsteil in Richtung des Ventilsitzes beweglich gehalten ist.

Bei einem Überschlag des die erfindungsgemäße Entlüftungseinrichtung aufweisenden Kraftfahrzeuges wird die Entlüftungsleitung ohne Ansteuerung des Aktors zuverlässig geschlossen, wenn ein zweites Führungsteil an einem Gehäuseteil in Richtung des Ventilsitzes geführt ist und einen Massekörper mit einer höheren Dichte als Kraftstoff aufweist. Das Verschließen der Entlüftungsleitung wird erreicht, indem der Massekörper den Ventilkörper durch die Schwerkraft gegen den Ventilsitz drückt.

Bereits bei einer Schrägstellung des die erfindungsgemäße Entlüftungseinrichtung aufweisenden Kraftfahrtzeuges lässt sich die Entlüftungsleitung zuverlässig verschließen, wenn der Massekörper kugelförmig gestaltet ist und in einer trichterförmigen Vertiefung des Gehäuseteils eingelegt ist. Bei der Schräglage rollt der kugelförmige Massekörper entlang der trichterförmigen Vertiefung und drückt dabei den Ventilkörper gegen den Ventilsitz.

Die Schaltung des Entlüftungsventils erfordert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen Aufwand, wenn die elektronische Steuereinrichtung ein Relais oder eine Transistorschaltung aufweist und wenn das Relais oder die Transistorschaltung eine Verbindung des Aktors mit einer Spannungsquelle schaltet.

Das Entlüftungsventil könnte an einer nahezu beliebigen Stelle innerhalb des Kraftstoffbehälters angeordnet sein. Eine separate und damit aufwändige Montage des Entlüftungsventils im Kraftstoffbehälter lässt sich jedoch vermeiden, wenn das Entlüftungsventil innerhalb eines im Kraftstoffbehälter angeordneten Ausperlbehälters angeordnet ist.

Die Montage der erfindungsgemäßen Entlüftungseinrichtung gestaltet sich jedoch besonders einfach, wenn das Entlüftungsventil außerhalb des Kraftstoffbehälters angeordnet ist. Weiterhin wird hierdurch eine ständige Benetzung des Entlüftungsventils mit Kraftstoff vermieden.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen Kraftstoffbehälter mit einer erfindungsgemäßen Entlüftungseinrichtung,
2 ein Entlüftungsventil der Entlüftungseinrichtung aus 1.
1 zeigt einen Kraftstoffbehälter 1 eines Kraftfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Entlüftungseinrichtung 2. Die Entlüftungseinrichtung 2 weist einen innerhalb des Kraftstoffbehälters 1 angeordneten Ausperlbehälter 3 und eine an dem Ausperlbehälter 3 angeschlossene Entlüftungsleitung 4 auf. Von dem Ausperlbehälter 3 führen mehrere Entlüftungskanäle 5 zu Randbereichen des Kraftstoffbehälters 1. Die Entlüftungsleitung 4 weist ein in einem Gehäuse 6 angeordnetes Entlüftungsventil 7 auf und ist zu einem mit der Umgebung in Verbindung stehenden Aktivkohlefilter 8 geführt. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann das Entlüftungsventil 7 auch in dem Ausperlbehälter 3 angeordnet sein. Der Kraftstoffbehälter 1 hat einen Füllstandssensor 9 zur Erfassung des Füllstandes an Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter 1 und einen Verschlussdeckel 10, dessen Stellung von einem Sensor 11 überwacht wird. Elektrische Signale des Sensors 11 des Verschlussdeckels 10 und des Füllstandssensors 9 werden einer elektronischen Steuereinrichtung 12 zugeführt. Die elektronische Steuereinrichtung 12 ist mit einem Relais 13 verbunden. Das Relais 13 ist in einer das Entlüftungsventil 7 mit einer Spannungsquelle 14 verbindenden Leitung 15 angeordnet.
Befindet sich das Entlüftungsventil 7 in einer Offenstellung, kann ein Druckausgleich des Kraftstoffbehälters 1 mit der Umgebung erfolgen. In Schließstellung des Entlüftungsventils 7 wird ein Druckausgleich des Kraftstoffbehälters 1 mit der Umgebung unterbunden. Die Schaltung des Entlüftungsventils 7 erfolgt durch eine Unterbrechung der das Entlüftungsventil 7 mit der Spannungsquelle 14 verbindenden Leitung 15 durch das Relais 13 in Abhängigkeit von Signalen der Steuereinrichtung 12. Wenn das Relais 13 eine Verbindung des Entlüftungsventils 7 mit der Spannungsquelle 14 herstellt, befindet sich das Entlüftungsventil 7 in der Schließstellung. Diese Schließstellung wird geschaltet, wenn der Füllstandssensor 9 er fasst, dass ein vorgesehener Maximal-Füllstand an Kraftstoff im Kraftstoffbehälter 1 erreicht und der Verschlussdeckel 10 während des Betankungsvorganges geöffnet ist. Durch das Schalten des Entlüftungsventils 7 in Schließstellung wird der Betankungsvorgang abgeschlossen. Nach einem Schließen des Verschlussdeckels 10 oder beispielsweise nach einem Starten einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine des Kraftstoffbehälters unterbricht das Relais 13, angesteuert von der Steuereinrichtung 12 die Verbindung des Entlüftungsventils 7 mit der Spannungsquelle 14. Damit wird das Entlüftungsventil 7 in die Offenstellung geschaltet und ermöglicht eine Entlüftung des Kraftstoffbehälters 1 im Betrieb der Brennkraftmaschine.
2 zeigt eine Schnittdarstellung des Entlüftungsventils 7 aus 1 mit einem gegenüber einem Ventilsitz 16 längsverschieblich geführten Ventilkörper 17. Mögliche Strömungen von Gasen durch das Entlüftungsventil 7 sind in der Zeichnung mit Pfeilen gekennzeichnet. Der Ventilkörper 17 weist einen Abstand zu dem Ventilsitz 16 auf. Dies kennzeichnet die Offenstellung des Entlüftungsventils 7. Der Ventilkörper 17 lässt sich von einem elektrisch ansteuerbaren Aktor 18 mit einem nahe dem Ventilsitz 16 angeordneten Elektromagneten 19 ansteuern. Ein mit dem Ventilkörper 17 verbundenes magnetisches Bauteil 20 wird bei der Bestromung des Elektromagneten 19 von diesem angezogen. Damit wird der Ventilkörper 17 gegen den Ventilsitz 16 gezogen und das Entlüftungsventil 7 in die Schließstellung geschaltet. Der Ventilkörper 17 ist auf einem ersten Führungsteil 21 angeordnet, welches von einem zweiten Führungsteil 22 axial verschieblich geführt ist. Das zweite Führungsteil 22 ist von einem Gehäuseteil 23 des Entlüftungsventils 7 ebenfalls axial verschieblich geführt. Unterhalb des zweiten Führungsteils 22 ist ein kugelförmiger Massekörper 24, beispielsweise eine Stahlkugel, in einer trichterförmigen Vertiefung 25 des Gehäuseteils 23 eingelegt. Bei einem Überschlag des in 1 dargestellten Kraftstoffbehälters 1 drückt der Massekörper 24 das zweite Führungsteil 22 gegen das erste Führungsteil 21, wodurch der Ventilkörper 17 gegen den Ventilsitz 16 gedrückt wird. Damit wird das Entlüftungsventil 7 ohne Ansteuerung des Aktors 18 bei dem Überschlag verschlossen. Das Entlüftungsventil 7 hat Befestigungselemente 26 und Dichtelemente 27 zur Verbindung mit der in 1 dargestellten Entlüftungsleitung 4 und mit dem in der Entlüftungsleitung 4 angeordneten Gehäuse 6.

1: Kraftstoffbehälter
2: Entlüftungseinrichtung
3: Ausperlbehälter
4: Entlüftungsleitung
5: Entlüftungskanal
6: Gehäuse
7: Entlüftungsventil
8: Aktivkohlefilter
9: Füllstandssensor
10: Verschlussdeckel
11: Sensor
12: Steuereinrichtung
13: Relais
14: Spannungsquelle
15: Leitung
16: Ventilsitz
17: Ventilkörper
18: Aktor
19: Elektromagnet
20: magnetisches Bauteil
21, 22: Führungsteil
23: Gehäuseteil
24: Massekörper
25: Vertiefung
26: Befestigungselement
27: Dichtelement

Claims

Entlüftungseinrichtung für einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einem in einer Entlüftungsleitung angeordneten Entlüftungsventil und einem gegen einen Ventilsitz bewegbaren Ventilkörper des Entlüftungsventils, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (7) einen elektrisch ansteuerbaren Aktor (18) zur Bewegung des Ventilkörpers (17) gegen den Ventilsitz (16) hat.
Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (18) einen Elektromagneten (19) und ein dem Elektromagneten (19) gegenüberstehendes magnetisches Bauteil (20) aufweist, wobei der Elektromagnet (19) oder das magnetische Bauteil (20) an dem Ventilsitz (16) und das andere Bauteil an dem Ventilkörper (17) angeordnet ist.
Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Ventilkörper (17) aufweisende bauliche Einheit eine geringere Dichte aufweist als Kraftstoff.
Entlüftungseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (7) mit einer elektronischen Steuereinrichtung (12) zur Schaltung des Aktors (18) verbunden ist.
Entlüftungseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (12) mit einem Sensor (11) eines Verschlussdeckels (10) des Kraftstoffbehälters (1) und/oder mit einem im Kraftstoffbehälter (1) angeordneten Füllstandssensor (9) verbunden ist und/oder eine Zeitschaltung aufweist.
Entlüftungseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (17) in der vorgesehenen Montagestellung des Entlüftungsventils (7) durch die Schwerkraft in der Offenstellung gehalten ist.
Entlüftungseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (17) auf einem ersten Führungsteil (21) angeordnet ist und dass das Führungsteil (21) in Richtung des Ventilsitzes (16) beweglich gehalten ist.
Entlüftungseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Führungsteil (22) an einem Gehäuseteil (23) in Richtung des Ventilsitzes (16) geführt ist und einen Massekörper (24) mit einer höheren Dichte als Kraftstoff aufweist.
Entlüftungseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekörper (24) kugelförmig gestaltet ist und in einer trichterförmigen Vertiefung (25) des Gehäuseteils (23) eingelegt ist.
Entlüftungseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (12) ein Relais (13) oder eine Transistorschaltung aufweist und dass das Relais (13) oder die Transistor schaltung eine Verbindung des Aktors (18) mit einer Spannungsquelle (14) schaltet.
Entlüftungseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (7) innerhalb eines im Kraftstoffbehälter (1) angeordneten Ausperlbehälters (3) angeordnet ist.
Entlüftungseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (7) außerhalb des Kraftstoffbehälters (1) angeordnet ist.