DE102006004630A1 - Kraftstoffbehälter - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter für ein Kfz mit einem einen Betankungskanal umschließenden Einfüllstutzen sowie mit Betriebs- und Betankungsentlüftungsleitungen, die an einen Einfüllkopf des Einfüllstutzens angeschlossen sind, wobei der Einfüllkopf wenigstens ein Umschaltventil aufweist, das in einer ersten Schaltstellung (Betankungsstellung) einen Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung zu einem Kraftstoffdampffilter freigibt und eine Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung zu dem Betankungskanal sperrt und das in einer zweiten Schaltstellung (Betriebsstellung) die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung zu dem Betankungskanal freigibt und den Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung zu dem Kraftstoffdampffilter sperrt.
- Ein Kraftstoffbehälter bzw. ein Verschlussstutzen für einen Einfüllstutzen eines Kraftstoffbehälters der vorstehend genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 198 47 472 A1 bekannt. DieDE 198 47 472 A1 beschreibt einen Verschlussstutzen für einen Einfüllstutzen eines Kraftstoffbehälters eines Kraftfahrzeuges mit einer in einem Betankungskanal angeordneten, beim Tanken bewegbaren Klappe zum Schalten eines Entlüftungsventils, mit einer ersten an dem Entlüftungsventil angeschlossenen Ausgleichskammer für eine Betankungsentlüftung und mit einer zweiten an dem Entlüftungsventil angeschlossenen Betriebsentlüftung, wobei das Entlüftungsventil während des Betriebs zur Verbindung der zweiten Ausgleichskammer mit dem Betankungskanal ausgebildet ist. Dieser Verschlussstutzen zeichnet sich dadurch aus, dass Austauschmittel zum wahlweisen Verbinden der ersten Ausgleichskammer über ein Umschaltventil mit einem Filter oder dem Betankungskanal vorgesehen sind, damit der Verschlussstutzen an verschiedene Betankungssysteme anpassbar ist. - Bei einer in der
DE 198 47 472 A1 beschriebenen Variante der Betankungsentlüftung wird der bei der Betankung des Kfz anfallende Gasvolumenstrom über eine Ausgleichskammer und über ein Kraftstoffdampffilter in die Atmosphäre abgegeben. In dem Strömungsweg zwischen der betreffenden Ausgleichskammer und dem Kraftstoffdampffilter ist ein Ventilglied vorgesehen, das den Strömungsweg bei Betrieb des Kfz versperrt und im Betankungsfalle freigibt. Die Betriebsentlüftung des Kfz wird bei dem in derDE 198 47 472 A1 beschriebenen Entlüftungsschema offensichtlich in herkömmlicher Art und Weise bewerkstelligt. - Bei der Betriebsentlüftung sind üblicherweise mehrere Entlüftungspunkte am Kraftstoffbehälter über eine oder mehrere Betriebsentlüftungsleitungen miteinander verbunden, die ebenfalls an das Kraftstoffdampffilter angeschlossen sind. Die Entlüftungspunkte befinden sich normalerweise oberhalb des maximal zulässigen Flüssigkeitsspiegels im Kraftstoffbehälter und sind üblicherweise mit Schwimmerventilen verschlossen. Diese Ventile haben auch eine Druckhaltefunktion oder es sind separate Druckhalteventile vorgesehen, um ein Überfüllen des Kraftstoffbehälters zu verhindern, um ein rechtzeitiges Abschalten des Zapfventils während der Betankung zu bewirken.
- Je nach Anzahl der im Kraftstoffbehälter vorzusehenden Entlüftungsstellen müssen verhältnismäßig viele Ventile vorgesehen sein. Sind die Ventile als Schwimmerventile ausgebildet, so ist ein Überschwappen von Kraftstoff in die ein oder andere Entlüftungsleitung aufgrund von Ventilträgheit unvermeidbar. Auch die Druckhalteventile haben eine gewisse Leckage, so dass mit Ansteigen der Anzahl der Entlüftungsstellen das Übertankungsrisiko steigt.
- Weiterhin ist es wünschenswert, den Kraftstoffbehälter während des Betriebs des Kfz weitestgehend drucklos zu halten.
- Aus der
DE 195 40 267 B4 ist eine Tankentlüftung für einen Kraftstoffbehälter mit einem Ausdehnungsbereich, einem von einem Tankverschluss verschließbaren Einfüllstutzen, einer mit dem Ausdehnungsbereich verbundenen Entlüftungsleitung und einem Entlüftungsventil bekannt, wobei das Entlüftungsventil zum Schließen der Entlüftungsleitung bei geöffnetem Einfüllstutzen und zum Öffnen der Entlüftungsleitung bei geschlossenem Einfüllstutzen ausgebildet ist. Das hierzu vorgesehene Absperrventil zwischen dem Kraftstoffdampffilter und den Entlüftungsleitungen des Kraftstoffbehälters ist am Einfüllkopf des Einfüllstutzen angeordnet, wobei der in den Einfüllstutzen eingedrehte Deckelverschluss eine Betätigung des Absperrventils bewirkt, derart, dass der Strömungsweg von den Betriebsentlüftungsleitungen zu dem Kraftstoffdampffilter freigegeben wird. - Die in der
DE 195 40 267 B4 vorgeschlagene Tankentlüftung ist ausschließlich für eine Betankungsentlüftung nach europäischem System geeignet, bei welchem die anfallenden Kraftstoffdämpfe mittels einer geeigneten Vorrichtung an der Zapfpistole abgesaugt werden. Eine Integration der Betankungsentlüftung, wie dies bei den Verschlussstutzen gemäßDE 198 47 472 A1 vorgesehen ist, ist bei der Tankentlüftung nach derDE 195 40 267 B4 nicht realisiert. - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffbehälter der eingangs genannten Art in Hinblick auf die Betriebs- und Betankungsentlüftung zu verbessern. Insbesondere soll der Kraftstoffbehälter eine weitestgehend drucklose Entlüftung während des Betriebs des Kfz ermöglichen und auch in Hinblick auf die sonst erforderlichen Ausperl-, Auffang- und Ausgleichsvolumina so einfach und kostengünstig wie möglich zu erstellen sein.
- Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffbehälter für ein Kfz mit einem einen Betankungskanal umschließenden Einfüllstutzen sowie mit Betriebs- und Betankungsentlüftungsleitungen, die an einen Einfüllkopf des Einfüllstutzens angeschlossenen sind, wobei der Einfüllkopf wenigstens ein Umschaltventil aufweist, das in einer ersten Schaltstellung (Betankungsstellung) einen Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung zu einem Entlüftungskanal freigibt, der vorzugsweise einem Kraftstoffdampffilter vorgeschaltet ist und eine Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung zu dem Betankungskanal sperrt und das in einer zweiten Schaltstellung (Betriebstellung) die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung zu dem Betankungskanal freigibt und den Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung zu dem Entlüftungskanal sperrt, wobei sich der Kraftstoffbehälter dadurch auszeichnet, dass die Betriebsentlüftung ausschließlich über das Umschaltventil an das Kraftstoffdampffilter angeschlossen ist und wobei das Umschaltventil in einer zweiten Schaltstellung den Strömungsweg von der Betriebsentlüftungsleitung zum Kraftstoffdampffilter freigibt und diesen in der ersten Schaltstellung versperrt.
- Der Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung besitzt gegenüber dem Stand der Technik den Vorzug, dass die verschiedenen Entlüftungspunkte des Kraftstoffbehälters keine Druckhalteventile benötigen, die Belüftungsleitung kann direkt an das Kraftstoffdampffilter angeschlossen sein, wobei wahlweise die Betankungsentlüftung oder die Betriebsentlüftung über das Kraftstoffdampffilter an die Atmosphäre erfolgen kann.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung zu dem Kraftstoffdampffilter eine Kraftstoffdrainage in den Betankungskanal aufweist. Die Kraftstoffdrainage ist vorzugsweise so ausgebildet, dass ein Ablaufen des kondensierten oder mitgeführten Kraftstoffs in den Betankungskanal nur unter Einwirkung von Schwerkraft erfolgt.
- Hieraus ergibt sich der Vorzug, dass die Betankungsentlüftungsleitung bei dem Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung ohne Zwischenschaltung eines Ausperlbehälters oder einer Ausgleichskammer an dem Einfüllkopf angeschlossen sein kann. Zusätzliche Ausperl-, Auffang- oder Ausgleichsvolumina sind daher nicht erforderlich.
- Zweckmäßigerweise ist die Betriebsentlüftungsleitung in der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils drucklos offen an das Kraftstoffdampffilter angeschlossen. Drucklos im Sinne der Erfindung heißt, dass sich Druckverluste nur aufgrund des Leitungsquerschnitts selber und des Widerstandes des Kraftstoffdampffilters einstellen.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Strömungsweg zwischen der Betankungsentlüftungsleitung und dem Kraftstoffdampffilter eine Verbindung zu dem Betankungskanal vorgesehen ist, die als Rezirkulationsöffnung oder Rezirkulationskanal ausgebildet ist.
- Auf diese Art und Weise wird ein Teil der bei der Betankung aus dem Behältervolumen verdrängten Gase durch den Betankungskanal rezirkuliert, so dass eine übermäßige Beladung des Kraftstoffdampffilters mit flüssigen Kohlenwasserstoffen vermieden wird.
- Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Kraftstoffbehälters ist zwischen dem Betankungskanal und dem Entlüftungskanal ein Roll-over-Ventil vorgesehen, das bei Kraftstoffrückschlag im Einfüllrohr wenigstens den Weg zum Kraftstoffdampffilter versperrt, so dass bei Überschlag des Fahrzeugs ein Übertritt von Kraftstoff aus dem Einfüllrohr in das Kraftstoffdampffilter und in die Umgebung zuverlässig verhindert wird.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
- Es zeigen:
-
1 : eine schematische Draufsicht auf einen Kraftstoffbehälter gemäß der Erfindung, -
2 : eine stark vereinfachte Schnittansicht durch den Einfüllkopf des Einfüllrohrs an dem in1 dargestellten Kraftstoffbehälter, wobei in2 die Betriebsentlüftung dargestellt ist, und -
3 : eine der2 entsprechende Ansicht, bei welcher die Betankungsentlüftung dargestellt ist. - Der in
1 dargestellte Kraftstoffbehälter1 ist in bekannter Art und Weise mit einem Einfüllstutzen2 , einer Betankungsentlüftungsleitung3 und Betriebsentlüftungsleitungen4 versehen. Über die Betankungsentlüftungsleitung3 entweicht in bekannter Art und Weise bei der Befüllung des Kraftstoffbehälters1 das von dem einfließenden Kraftstoff verdrängte, oberhalb des Kraftstoffspiegels anstehende Gasvolumen. Der beim Betrieb des Kfz durch Temperatureinwirkung oder Schwallbewegung des Kraftstoffs anfallende Gasvolumenstrom entweicht aus dem Kraftstoffbehälter1 über die Betriebsentlüftungsleitungen4 , die an sogenannten Entlüftungspunkten5 an den Kraftstoffbehälter angeschlossen sind. - Die Entlüftungspunkte
5 befinden sich an Stellen des Kraftstoffbehälters1 , von denen wenigstens einer immer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist. - Wie eingangs bereits erwähnt wurde, darf der Kraftstoffspiegel im Kraftstoffbehälter
1 bei der Betankung eine gewisse Höhe nicht überschreiten, damit hinreichend Ausdehnungsvolumen im Kraftstoffbehälter1 verbleibt. - An dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Betankungsentlüftungsleitungen
3 also auch die Betriebsentlüftungsleitungen4 an den Einfüllkopf6 des Einfüllstutzens2 angeschlossen. An diesen ist ebenfalls eine Entlüftungskanal7 zu einem nicht dargestellten Kraftstoffdampffilter angeschlossen. - Der Einfüllkopf
6 ist schematisch in den2 und3 dargestellt. Dieser umfasst ein Umschaltventil9 , mit dem je nach Betriebszustand des Kfz wechselweise die Betriebsentlüftungsleitung4 oder die Betankungsentlüftungsleitung3 mit dem Kraftstoffdampffilter verbindbar ist. Das Umschaltventil9 wird über ein nur schematisch dargestelltes Stellglied10 betätigt. Das Stellglied10 wird bei der Betankung wiederum entweder mittelbar oder unmittelbar durch die in den Einfüllkopf6 eingeführte Zapfpistole betätigt. Es ist jedoch grundsätzlich auch denkbar, eine Betätigung des Umschaltventils9 über einen auf den Einfüllstutzen2 aufzusetzenden Deckelverschluss zu bewirken. - In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die in den Betankungskanal
11 eingeführte Zapfpistole unmittelbar oder über eine Verschlussklappe auf das Stellglied10 einwirkt, welches mit einem ersten und einem zweiten Verschlusselement12a und12b versehen ist. An dem in das Behältervolumen mündenden Ende des Einfüllstutzens2 ist in bekannter Art und Weise ein Rückschlagventil oder eine Rückschlagklappe vorgesehen, die im Überschlagfall ein Eintreten von Kraftstoff aus dem Behälter in das Einfüllrohr2 verhindert. - In
2 ist die sogenannte Betriebsstellung des Umschaltventils9 dargestellt, in welchem der Strömungsweg4/7 von der Betriebsentlüftungsleitung4 in die Entlüftungskanal7 zu dem nicht dargestellten Kraftstoffdampffilter freigeschaltet ist. Gleichzeitig ist der Strömungsweg3/7 von der Betankungsentlüftungsleitung3 in die Entlüftungskanal7 zu dem Kraftstoffdampffilter versperrt. Die bei Betrieb des Kfz anfallenden kohlenwasserstoffbeladenen Gase gelangen aus dem Behältervolumen in das Kraftstoffdampffilter, und zwar ohne Zwischenschaltung weiterer Ventile. Aufgrund der verhältnismäßig großen Leitungslänge kondensiert ein Teil des Kraftstoffs bereits in Strömungsrichtung vor dem Umschaltventil9 aus. In dem Umschaltventil9 ist ein Drainagepfad13 für Kraftstoff vorgesehen, der den Strömungsweg4/7 mit dem Betankungskanal11 verbindet, so dass in der Betriebsentlüftungsleitung4 mitgeführter flüssiger Kraftstoff in den Betankungskanal11 zurückläuft. Die Leitungsführung ist dabei so gewählt, dass dies möglichst unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgt. Der Drainagepfad13 ermöglicht es, den Einfüllstutzen2 in die sogenannte OBD-Prüfung (von Board Diagnostics) einzubeziehen. - In dem in
2 dargestellten Schaltzustand (Betriebsstellung) ist das erste Verschlusselement12a aus seinem Sitz gehoben bzw. befindet sich in geöffneter Stellung, das zweite Verschlusselement12b versperrt die Betankungsentlüftungsleitung3 . Um das Kraftstoffdampffilter in extremen Betriebszuständen des Kfz vor eindringendem flüssigen Kraftstoff zu schützen, ist der Strömungsweg von dem Betankungskanal11 in die Entlüftungskanal7 zusätzlich über ein nicht dargestelltes Roll-over-Ventil abgesichert. -
3 zeigt die Betankungsstellung des Umschaltventils9 . In dieser Stellung hat die Zapfpistole das Stellglied10 beim Einführen in den Betankungskanal11 angehoben, so dass das erste Verschlusselement12a in seinen Sitz gedrückt ist und den Weg zwischen den Entlüftungsleitungen3 ,4 und7 zu dem Betankungskanal11 versperrt. Das zweite Verschlusselement12b hat hingegen den Strömungsweg3/7 von der Betankungsentlüftungsleitung3 in die Entlüftungskanal7 freigegeben und den Strömungsweg4/7 von der Betriebsentlüftung4 in die Entlüftungskanal7 gesperrt. In dieser Betankungsstellung des Umschaltventils9 wird der von dem einströmenden Kraftstoff verdrängte Gasvolumenstrom über die Betankungsentlüftungsleitung3 und die Entlüftungskanal7 dem vorzugsweise als Aktivkohlefilter ausgebildeten Kraftstoffdampffilter zugeführt. - In dem ersten Verschlusselement
12a ist eine Rezirkulationsöffnung14 vorgesehen, deren Weite im Verhältnis zu dem von dem ersten Verschlusselement12a abgedeckten Strömungsweg verhältnismäßig klein ist. Aufgrund der sich einstellenden unterschiedlichen Strömungswiderstände durch das Kraftstoffdampffilter und durch die Rezirkulationöffnung14 wird ein Teil des von der Flüssigkeit verdrängten Gases über die Rezirkulationöffnung14 in den Kraftstoffbehälter zurückgeführt. -
- 1
- Kraftstoffbehälter
- 2
- Einfüllstutzen
- 3
- Betankungsentlüftungsleitung
- 4
- Betriebsentlüftungsleitungen
- 5
- Entlüftungspunkte
- 6
- Einfüllkopf
- 7
- Entlüftungskanal
- 9
- Umschaltventil
- 10
- Stellglied
- 11
- Betankungskanal
- 12a
- erstes Verschlusselement
- 12b
- zweites Verschlusselement
- 4/7
- Strömungsweg beim Betrieb des Kfz
- 3/7
- Strömungsweg bei der Betankung des Kfz
- 13
- Drainagepfad
- 14
- Rezirkulationsöffnung
Claims (6)
- Kraftstoffbehälter (
1 ) für ein Kfz mit einem einen Betankungskanal (11 ) umschließenden Einfüllstutzen (2 ) sowie mit Betriebs- und Betankungsentlüftungsleitungen (3 ,4 ), die an einen Einfüllkopf (6 ) des Einfüllstutzens (2 ) angeschlossen sind, wobei der Einfüllkopf (6 ) wenigstens ein Umschaltventil (9 ) aufweist, das in einer ersten Schaltstellung (Betankungsstellung) einen Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung (3 ) zu einem Entlüftungskanal (7 ) freigibt, dem vorzugsweise ein Kraftstoffdampffilter nachgeschaltet ist, und eine Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung (4 ) zu dem Betankungskanal (11 ) sperrt und das in einer zweiten Schaltstellung (Betriebsstellung) die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung (4 ) zu dem Betankungskanal (11 ) freigibt und den Strömungsweg von der Betankungsentlüftungsleitung (3 ) zu dem Entlüfungskanal (7 ) sperrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsentlüftung ausschließlich über das Umschaltventil (9 ) an den Entlüfungskanal (7 ) angeschlossen ist, wobei das Umschaltventil in der zweiten Schaltstellung den Strömungsweg von der Betriebsentlüftungsleitung (4 ) zu dem Entlüfungskanal (7 ) freigibt und diesen in der ersten Schaltstellung versperrt. - Kraftstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Betriebsentlüftungsleitung (
4 ) zu dem Kraftstoffdampffilter eine Kraftstoffdrainage in den Betankungskanal (11 ) aufweist. - Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betankungsentlüftungsleitung (
3 ) ohne Zwischenschaltung eines Ausperlbehälters oder einer Ausgleichskammer an den Einfüllkopf (6 ) angeschlossen ist. - Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsentlüftungsleitung (
4 ) in der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils (9 ) drucklos an das Kraftstoffdampffilter angeschlossen ist. - Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strömungsweg zwischen der Betankungsentlüftungsleitung (
3 ) und dem Kraftstoffdampffilter wenigstens eine Verbindung zu dem Betankungskanal (11 ) vorgesehen ist, die als Rezirkulationsöffnung oder Rezirkulationskanal ausgebildet ist. - Kraftstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Betankungskanal (
11 ) und dem Entlüfungskanal (7 ) ein Roll-over-Ventil vorgesehen ist, das bei Kraftstoffrückschlag im Einfüllrohr wenigstens den Weg zu dem Kraftstoffdampffilter versperrt.
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