DE102005011026B4

DE102005011026B4 - Einrichtung zur Trennung eines Kraftstoff-/Luftgemischs und Abscheidung von Kraftstoff aus diesem Gemisch

Info

Publication number: DE102005011026B4
Application number: DE200510011026
Authority: DE
Inventors: Burkhard Kraft
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2025-03-11
Also published as: DE102005011026A1

Abstract

Einrichtung zur Trennung eines Kraftstoff-/Luftgemischs und Abscheidung von Kraftstoff aus diesem Gemisch umfassend mindestens eine Entlüftungsleitung (20, 21) für das Gemisch zu mindestens einem Flüssigkeitsabscheider (14), mindestens eine Entlüftungsleitung (16) zum Abführen von Luft aus dem Flüssigkeitsabscheider (14), mindestens eine Pumpeinrichtung für im Flüssigkeitsabscheider (14) abgeschiedenen Kraftstoff und gegebenenfalls eine Rückführleitung für im Flüssigkeitsabscheider (14) abgeschiedenen Kraftstoff vom Flüssigkeitsabscheider zu einem Kraftstoffbehälter (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (26) einen fliegend gelagerten Kolben (22) umfasst.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Trennung eines Kraftstoff-/Luftgemischs und Abscheidung von Kraftstoff aus diesem Gemisch.
Aus dem Stand der Technik sind Entlüftungssysteme für Kraftstoffbehälter bekannt, wobei diese Entlüftungssysteme in vielen Fällen sogenannte Betriebsentlüftungsventile sowie auch mindestens ein Betankungsentlüftungsventil umfassen. Das Betankungsentlüftungsventil dient zur Entlüftung des Kraftstoffbehälters während des Betankungsvorgangs. Die Betriebsentlüftungsventile haben eine Druckhaltefunktion und sind in der Regel im Kraftstoffbehälter in einer höheren Position im Hinblick auf den dortigen Flüssigkeitspegel angeordnet als das Betankungsentlüftungsventil. Die Betriebsentlüftungsventile öffnen nur dann, wenn bei vollständig betanktem Kraftstoffbehälter der dadurch gegebene Druck zuzüglich des durch den Füllstand von Kraftstoff im Füllrohr des Kraftstoffbehälters verursachten hydrostatischen Drucks eine Überschreitung eines Grenzwertes erfolgt.
Ein modernes Entlüftungssystem für Kraftstoffbehälter in Kraftfahrzeugen umfasst also in der Regel mindestens ein Entlüftungsventil und mindestens eine Entlüftungsleitung. Durch die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs kann es dazu kommen, dass flüssiger Kraftstoff in das Entlüftungssystem gelangt und nicht mehr in den Kraftstoffbehälter zurücklaufen kann.
DE 200 19 968 U1 beschreibt eine Einrichtung zur Kraftstoffversorgung eines Kfz, umfassend einen Kraftstoffbehälter mit wenigstens einer Einfüllöffnung, Mitteln zur Be- und Entlüftung des Kraftstoffbehälters sowie mit wenigstens einer Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter zum Motor des Kfz fördert, wobei der Kraftstoffbehälter wenigstens ein Entlüftungsventil mit wenigstens einer zu einem Kraftstoffdampffilter führenden Entlüftungsleitung aufweist, und wobei die Entlüftungsleitung in wenigstens einen dem Kraftstoffdampffilter vorgeschalteten Ausperlbehälter mündet, wobei Mittel zur aktiven Entleerung des Ausperlbehälters in den Kraftstoffbehälter gegen ein Niveaugefälle oder bei geringem Niveauunterschied zwischen dem Füllstand des Kraftstoffbehälters und dem Füllstand des Ausperlbehälters vorgesehen sind.
DE 102 38 237 A1 beschreibt eine Absaugvorrichtung für eine Abscheidkammer für Kraftstofftanks von Fahrzeugen mit einer Absaug-Pumpe, wobei die Absaug-Pumpe in Abhängigkeit einer Füll-Pumpe für einen Stautopf derart angeordnet ist, dass die Förderleitung des Stautopfes gleichzeitig die Treibmittelleitung für die Absaug-Pumpe bildet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Trennung eines Kraftstoff-/Luftgemischs und Abscheidung von Kraftstoff aus diesem Gemisch zur Verfügung zu stellen, die Kraftstoff kosten- und energiesparend aus dem Flüssigkeitsabscheider heraus in den Kraftstofftank pumpt. Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Einrichtung zur Trennung eines Kraftstoff-/Luftgemischs mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 7 betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung.
In einem Verfahren, das das Verständnis der Erfindung erleichtern soll, wird mindestens ein Flüssigkeitsabscheider verwendet, der beispielsweise im Kraftstoffbehälter oder am Kraftstoffbehälter angeordnet werden kann. Dieser erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider wird in dem Entlüftungssystem vorzugsweise zwischen einem Kraftstoffbehälter (Tank des Fahrzeugs) und mindestens einer Entlüftungsleitung zu einer Reinigungs-/Filtervorrichtung angeordnet. Moderne Entlüftungssysteme für Kraftstoffbehälter von Kraftfahrzeugen umfassen häufig eine Reinigungs-/Filtervorrichtung, deren Aufgabe es ist, ein aus dem Kraftstoffbehälter über eine Leitung austretendes Luft-/Dampf-Gemisch zu reinigen und darin enthaltene gasförmige Kohlenwasserstoffe zur besseren Ausnutzung zum Verbrennungsmotor zurückzuführen. Eine solche Reinigungs-/Filtervorrichtung kann beispielsweise einen Aktivkohlebehälter umfassen. Derartige Reinigungsvorrichtungen können jedoch durch Anteile von flüssigem Kraftstoff beeinträchtigt, insbesondere verschmutzt werden. Deshalb ist es in diesen Fällen sinnvoll, dafür zu sorgen, dass in die Entlüftungsleitung vom Kraftstoffbehälter zu dieser Reinigungsvorrichtung lediglich luft- und gasförmige/dampfförmige Kraftstoffbestandteile gelangen, nicht aber flüssiger Kraftstoff. Diese Funktion kann der erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider erfüllen. Mittels dieses Flüssigkeitsabscheiders kann ein Gemisch aus flüssigem Kraftstoff, Luft und Kraftstoffdämpfen, welches beispielsweise über eine Entlüftungsleitung zum Flüssigkeitsabscheider gelangt dort getrennt werden in flüssigen Kraftstoff, der im Flüssigkeitsabscheider abgeschieden wird und der in den Kraftstoffbehälter zurückgeleitet werden kann und ein gasförmiges Gemisch aus Luft und Kraftstoffdämpfen, welches über eine Entlüftungsleitung den Flüssigkeitsabscheider verlässt, wobei diese Entlüftungsleitung beispielsweise zu der vorgenannten Reinigungs-/Filtervorrichtung führt. Die in den Flüssigkeitsabscheider führende Leitung mit dem Gemisch aus flüssigem Kraftstoff, Luft und gasförmigen Kraftstoffbestandteilen kann beispielsweise eine Leitung sein, die von mindestens einem der Entlüftungsventile kommt, insbesondere einem Betriebsentlüftungsventil und/oder einem Betankungsentlüftungsventil. In diesen Fällen ist es naturgemäß besonders vorteilhaft, wenn der Flüssigkeitsabscheider im Kraftstoffbehälter untergebracht ist, wodurch sich auch kurze Leitungswege ergeben.
Durch die Entlüftung des Kraftstoffsystems gelangt der flüssige Kraftstoff aus dem Entlüftungsleitungssystem in den Ausgleichsbehälter und von dort zurück in den Kraftstofftank. Aufgrund des vergrößerten Querschnitts, den der Ausgleichbehälter zur Verfügung stellt, beruhigt sich das Kraftstoff-/Luftgemisch, Luft und Gase werden über die Entlüftungsleitung beispielsweise zu der Reinigungsvorrichtung, zum Beispiel einem Aktivkohlebehälter geleitet. Der flüssige Kraftstoff sondert sich vorzugsweise am Boden des Ausgleichsbehälters ab. Dort ist erfindungsgemäß eine Pumpeinrichtung eingeordnet, die einen fliegend gelagerten Kolben umfasst. Ein solcher fliegend gelagerter Kolben kann in einem Pumpenzylinder angeordnet und durch aufgrund der Fahrdynamik des Fahrzeugs auftretende Querbeschleunigungen bewegt werden, wodurch jeweils ein Pumpvorgang ausgelöst wird. Wenn das Kraftfahrzeug eine Kurve durchfährt, bewegt sich aufgrund dieser Querbeschleunigung der fliegend gelagerte Kolben zur einen oder zur anderen Seite. Vorzugsweise ist somit an den Pumpenzylinder beidseitig des Kolbens jeweils mindestens eine Abführleitung für flüssigen Kraftstoff angeschlossen, die bei einem solchen Pumpvorgang öffnet, wobei vorzugsweise ein entsprechendes Ventilsystem mit Rückschlagventilen und dergleichen vorgesehen ist, welches verhindert, dass Kraftstoff zurück in den Pumpenzylinder fließt. Auch die Verbindung zwischen dem Flüssigkeitsabscheider und dem Pumpenzylinder, in dem sich der fliegend gelagerte Kolben befindet, wird vorzugsweise über ein Rückschlagventilsystem gesichert.
Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
1 eine schematisch vereinfachte Prinzipdarstellung eines Kraftstoffbehälters mit Entlüftungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 eine vergrößerte schematisch vereinfachte Detailansicht des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt einen Kraftstoffbehälter, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. In diesem Kraftstoffbehälter befinden sich zwei Betriebsentlüftungsventile 11, 12, die bei einem vorgegebenen Überdruck öffnen. Es ist außerdem ein Betankungsentlüftungsventil 13 vorgesehen, welches den maximalen Druck im Kraftstoffbehälter bei der Betankung vorgibt. Die erfindungsgemäße Einrichtung umfasst weiterhin einen Flüssigkeitsabscheider 14 für Kraftstoff, der in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 innerhalb des Kraftstoffbehälters 10 angeordnet ist. Außerdem ist ein Füllrohr 15 zur Befüllung des Kraftstoffbehälters 10 dargestellt. Die Darstellung ist schematisch vereinfacht und es sind nur die im Rahmen der vorliegenden Erfindung wesentlichen Bauelemente eingezeichnet.
Von dem Flüssigkeitsabscheider 14 führt eine Entlüftungsleitung 16 zu einem Aktivkohlebehälter 17, dessen Aufgabe es ist, das Luft-/Kraftstoffdampf-Gemisch, welches den Flüssigkeitsabscheider 14 verlässt, zu reinigen, und darin enthaltene gasförmige Kohlenwasserstoffe gegebenenfalls zur besseren Ausnutzung zum Verbrennungsmotor zurückzuführen. Diese Rückführung ist hier nicht näher dargestellt.
Von den beiden Betriebsentlüftungsventilen 11, 12 führen jeweils Leitungen 18, 19 zu dem Betankungsentlüftungsventil 13, von wo aus dann eine Leitung 20 zu dem Flüssigkeitsabscheider 14 führt. Weitere Details ergeben sich aus der genaueren Darstellung des Flüssigkeitsabscheiders 14 gemäß 2.
Man erkennt dort das Ende der Leitung 20, die zum Flüssigkeitsabscheider 14 führt, wobei das Ende einer zweiten Leitung 21 eingezeichnet ist, bei der es sich um eine weitere Leitung handelt, die ebenfalls Teil des Entlüftungssystems ist und beispielsweise von einem weiteren Entlüftungsventil kommt. Über beide Leitungen 20, 21 wird ein Gemisch aus flüssigem Kraftstoff, Kraftstoffdampf und Luft, welches vom Kraftstoffbehälter kommt in den Flüssigkeitsabscheider 14 geleitet. Das dort in das Innere 14a des Behälters eintretende Gas-/Flüssigkeitsgemisch wird beruhigt und aufgetrennt, wobei sich der flüssige Kraftstoff am Behälterboden 23 abscheidet und dort über ein Rückschlagventilsystem mit zwei Rückschlagventilen 24, 25 in das Innere eines Pumpenzylinders 26 gelangt. In diesem Pumpenzylinder 26 befindet sich ein fliegend gelagerter Kolben 22, der wie durch Pfeile angedeutet ist in beide Richtungen beweglich ist. Wenn durch die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs, das heißt durch das Durchfahren einer Kurve eine Querbeschleunigung auf den fliegend gelagerten Kolben 22 ausgeübt wird, bewegt sich dieser entweder nach rechts oder nach links und bewirkt einen Pumpvorgang, wodurch der in den Pumpenzylinder 26 gelangte flüssige Kraftstoff entweder über die Rückschlagventile 27 (in der Zeichnung links) oder die Rückschlagventile 28 (in der Zeichnung rechts) den Pumpenzylinder verlässt und von dort zum Kraftstoffbehälter zurückgeführt wird. Wie 1 zeigt, kann sich der Flüssigkeitsabscheider 14 im Inneren des Kraftstoffbehälters 10 befinden, so dass über die Rückschlagventile 27, 28 der Kraftstoff unmittelbar in den Tank gelangt, aber verhindert wird, dass Kraftstoff in das Innere des Pumpenzylinders 26 zurückfließt.
Die Luft beziehungsweise Gase (Kraftstoffdämpfe) steigen innerhalb des Flüssigkeitsabscheiders 14 auf und gelangen in die Entlüftungsleitung 16, verlassen damit den Flüssigkeitsabscheider und strömen zu dem Aktivkohlebehälter 17 (siehe auch 1).
Bezugszeichenliste

10: Kraftstoffbehälter
11: Betriebsentlüftungsventile
12: Betriebsentlüftungsventile
13: Betankungsentlüftungsventil
14: Flüssigkeitsabscheider
14a: Inneres des Flüssigkeitsabscheiders
15: Füllrohr
16: Entlüftungsleitung
17: Aktivkohlebehälter
18: Leitung
19: Leitung
20: Leitung
21: zweite Leitung
22: Kolben
23: Behälterboden
24: Rückschlagventil
25: Rückschlagventil
26: Pumpzylinder
27: Rückschlagventil
28: Rückschlagventil

Claims

Einrichtung zur Trennung eines Kraftstoff-/Luftgemischs und Abscheidung von Kraftstoff aus diesem Gemisch umfassend mindestens eine Entlüftungsleitung (20, 21) für das Gemisch zu mindestens einem Flüssigkeitsabscheider (14), mindestens eine Entlüftungsleitung (16) zum Abführen von Luft aus dem Flüssigkeitsabscheider (14), mindestens eine Pumpeinrichtung für im Flüssigkeitsabscheider (14) abgeschiedenen Kraftstoff und gegebenenfalls eine Rückführleitung für im Flüssigkeitsabscheider (14) abgeschiedenen Kraftstoff vom Flüssigkeitsabscheider zu einem Kraftstoffbehälter (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (26) einen fliegend gelagerten Kolben (22) umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fliegend gelagerte Kolben (22) über Querbeschleunigungskräfte betätigbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventilsystem (24, 25) vorgesehen ist, über das flüssiger Kraftstoff aus dem Flüssigkeitsabscheider (14) in einen Pumpenzylinder (26) gelangt, in dem der fliegend gelagerte Kolben (22) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese weiter eine Reinigungs-/Filtervorrichtung umfasst und die Entlüftungsleitung (16) für Luft vom Flüssigkeitsabscheider (14) zu dieser Reinigungs-/Filtereinrichtung geführt ist.
Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungs-/Filtervorrichtung einen Aktivkohlebehälter (17) umfasst.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kraftstoffbehälter (10) kommende, das Gemisch aus Luft-/Kraftstoffdampf und flüssigem Kraftstoff enthaltende Entlüftungsleitung (20) in einem oberen Bereich in einen Ausgleichsbehälter des Flüssigkeitsabscheiders (14) gelangt und ein Rückschlagventilsystem (24, 25) zur Abführung von flüssigem Kraftstoff im unteren Bereich, vorzugsweise im Bereich des Bodens des Ausgleichbehälters angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der als Pumpkörper dienende fliegend gelagerte Kolben (22) in einem Pumpenzylinder (26) angeordnet ist, an den beidseitig des Kolbens Abführleitungen für flüssigen Kraftstoff angeschlossen sind, die diesen zurück zum Kraftstoffbehälter (10) führen.