DE102009033381A1

DE102009033381A1 - Kraftstofftank mit einer Kühleinrichtung #

Info

Publication number: DE102009033381A1
Application number: DE102009033381A
Authority: DE
Inventors: Andreas Menke; Benjamin Moser
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-01-20

Abstract

Ein Kraftstofftank mit einer Kühleinrichtung, wobei der Kraftstofftank eine Kraftstoffpumpe umfasst, um Kraftstoff aus dem Kraftstofftank durch eine Förderleitung zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges zu fördern, wobei ein Teil des von der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs vermittels einer Hilfsförderleitung, die, in Stromrichtung gesehen, vor der Brennkraftmaschine abzweigt, durch die Kühleinrichtung zurück in den Kraftstofftank gefördert wird, um den Kraftstoff zu kühlen, wenn die Kraftstoffpumpe in Betrieb ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (T) als Kühler einer Klimaanlage des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist und die Hilfsförderleitung (F2) zusätzlich wenigstens eine Venturi-Düse (VT) in einem von der Kraftstoffpumpe (P) beabstandeten Bereich des Bodens des Kraftstofftanks (K) umfasst, um so eine Kühlung des gesamten Kraftstoffs zu ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofftank mit einer Kühleinrichtung in einem Kraftfahrzeug. Um die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit Kraftstoff zu versorgen, wird dieser vom Kraftfahrzeug in einem Kraftstofftank mitgeführt. Dabei umfasst der Kraftstofftank eine Kraftstoffpumpe, um den von der Brennkraftmaschine benötigten Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zu fördern. Durch diese Kraftstoffpumpe, durch hohe Außentemperaturen sowie durch weitere Einflüsse wird der Kraftstoff dabei erwärmt, wodurch vermehrt Kraftstoffdampf entsteht. Da dieser Kraftstoffdampf zu Geruchsbelästigungen bzw. Belastungen der Umwelt führt, muss dessen Entstehung soweit wie möglich verhindert werden. Hierzu hat sich eine Kühlung des Kraftstoffs bewährt, da dies die Entstehung von Kraftstoffdampf sicher vermindert.
Kühleinrichtungen für einen Kraftstofftank sind aus der JP 8121269 oder aus der JP 2005030371 bekannt. Dabei ist die Kühleinrichtung jeweils in der Rücklaufleitung des Kraftstoffs von der Brennkraftmaschine vorgesehen. Damit wird der von der Kraftstoffpumpe aus dem Kraftstofftank geförderte, von der Brennkraftmaschine aber nicht benötigte Kraftstoff abgekühlt, bevor dieser zurück in den Kraftstofftank strömt.
Da moderne Kraftstoff-Systeme häufig als so genannte „Returnless”-Systeme ausgeführt werden, d. h. nur mit einem tankinternen Rücklauf von Kraftstoff bzw. als bedarfsgeregelte Systeme, tritt hier praktisch kein Rücklauf von Kraftstoff von der Brennkraftmaschine zurück in den Kraftstofftank mehr auf. Deshalb schlägt die gattungsbildende US 6,533,002 vor, einen Teil des von der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs vermittels einer Hilfsförderleitung, die in Stromrichtung des geförderten Kraftstoffs gesehen vor der Brennkraftmaschine abzweigt, durch eine Kühleinrichtung zurück in den Kraftstofftank zu führen. Indem also mehr Kraftstoff durch die Kraftstoffpumpe gefördert wird, als die Brennkraftmaschine gerade benötigt, kann so immer eine einstellbare Menge an Kraftstoff durch die Kühleinrichtung geleitet werden. Somit ist es möglich, den Kraftstoff auch dann abzukühlen, wenn kaum Kraftstoff mehr durch die Rücklaufleitung von der Brennkraftmaschine zurück in den Kraftstofftank strömt. Die Kühleinrichtung des gattungsbildenden Standes der Technik ist dabei als Peltier-Element ausgeführt.
Zentraler Punkt der vorliegenden Erfindung ist die zuverlässige Verhinderung einer möglichen Erwärmung des Kraftstoffs, um so die entstehende Menge an Kraftstoffdampf soweit möglich zu minimieren. Dies wird durch den gattungsbildenden Stand der Technik schon recht gut gelöst. So wird durch die einstellbare, von der Kraftstoffpumpe durch die Hilfsförderleitung geförderte Kraftstoffmenge bereits ein gewisses Ausmaß an Kühlung des Kraftstoffs erreicht. Zudem wird eine strömungsbedingte Kraftstoffdampf-Entstehung dadurch verhindert, dass durch die Hilfsförderleitung nur dann Kraftstoff strömt, wenn die Kraftstoffpumpe in Betrieb ist.
Erfindungsgemäß ist nun weiterhin vorgesehen, dass die Kühleinrichtung als Kühler einer Klimaanlage des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist. In vorteilhafter Weise wird also das relativ teure Peltier-Element durch einen einfachen, zusätzlichen bzw. erweiterten Kühler in einem bereits vorhandenen Klimakreislauf des Kraftfahrzeuges ersetzt. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn sich der Kraftstofftank in einem Bereich des Kraftfahrzeuges befindet, in dem bereits Klimaleitungen verlaufen. Insbesondere bei Oberklassefahrzeugen, bei denen eine separate Klimatisierung des Fondbereichs vorgesehen ist, wird somit eine einfache Kühlung des zumeist im hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Kraftstofftanks möglich.
Erfindungsgemäß ist zudem vorgesehen, dass die Hilfsförderleitung zusätzlich wenigstens eine Venturi-Düse umfasst. Die Venturi-Düse stellt dabei eine besonders einfache und preisgünstige Möglichkeit dar, um zusätzlich zu dem durch die Kraftstoffpumpe in die Hilfsförderleitung geförderten Kraftstoff noch weiteren Kraftstoff aufzunehmen. Indem die Venturi-Düse in einem von der Kraftstoffpumpe beabstandeten Bereich des Boden des Kraftstofftanks vorgesehen ist, wird eine noch bessere Kühlung des Kraftstoffs im Kraftstofftank erreicht, weil so die Aufnahme von Kraftstoff auch aus Bereichen ermöglicht wird die nicht von der Kraftstoffpumpe erreicht werden. Gerade bei einem großen und/oder zerklüfteten Kraftstofftank eines Oberklassefahrzeuges wird dann nicht nur Kraftstoff aus der Umgebung der Kraftstoffpumpe abgekühlt, sondern zusätzlich auch Kraftstoff aus weiter entfernten Bereichen des Kraftstofftanks. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Absenkung der Temperatur des gesamten Kraftstoffs im Kraftstofftank, und ermöglicht so eine Kühlung des gesamten Kraftstoffs und damit eine zuverlässige Verminderung der Entstehung von Kraftstoffdampf. Natürlich ist auch eine Verwendung mehrerer Venturi-Düsen und/oder Hilfsförderleitungen möglich.
Zusammengefasst ergibt sich durch das Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Merkmale gerade bei einem Oberklassefahrzeuge eine Verringerung der Erwärmung des Kraftstoffs und so eine deutliche Verminderung der entstehenden Menge an Kraftstoffdampf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kühler, in Stromrichtung des von der Kraftstoffpumpe durch die Hilfsförderleitung geförderten Kraftstoffs gesehen, vor der Venturi-Düse angeordnet. Damit ergibt sich eine gute Vermengung des von der Kraftstoffpumpe durch die Hilfsförderleitung geförderten und vom Kühler abgekühlten Kraftstoffs mit der von der Venturi-Düse zusätzlich aufgenommenen, wärmeren Menge an Kraftstoff.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Kühler, in Stromrichtung des von der Kraftstoffpumpe durch die Hilfsförderleitung geförderten Kraftstoffs gesehen, hinter der Venturi-Düse angeordnet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein größeres Volumen an Kraftstoff durch den Kühler abgekühlt.
Je nach Ausführung einer im Bereich des Kraftstofftanks bereits vorhandenen Klimaanlage des Kraftfahrzeuges kann der Kühler als Wasserkühler oder als Luftkühler ausgebildet sein. Dabei hat sich gezeigt, dass eine Kühlleistung von ca. 80 Watt bei einem Wasserkühler ausreichend ist, um eine bedeutende Verminderung der Kraftstoffdampf-Entstehung durch Kühlung des Kraftstoffs zu bewirken.
Die Venturi-Düse ist in einem solchen Bereich des Kraftstofftanks vorgesehen, der von dem Bereich beabstandet ist in welchem die Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Insbesondere ist bei einem Kraftstofftank mit wenigstens zwei zumindest teilweise voneinander getrennten Kammern, bei dem die Kraftstoffpumpe in der einen Kammer angeordnet ist, eine Venturi-Düse in der oder jeder anderen Kammer angeordnet. Dies ermöglicht eine Kühlung des gesamten Kraftstoffs, d. h. des Kraftstoffs in allen Kammern.
Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Dabei zeigt die Fig. eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
Dargestellt ist ein Kraftstofftank K in einem Kraftfahrzeug. Der Kraftstofftank K umfasst zwei teilweise voneinander getrennte Kammern K1 und K2, zur Aufnahme einer Menge an Kraftstoff. In der Kammer K1 ist eine Kraftstoffpumpe P angeordnet. Die Kraftstoffpumpe P fördert Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zu einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine BKM des Kraftfahrzeuges durch eine Hauptförderleitung F1.
Zusätzlich fördert die Kraftstoffpumpe P über eine Hilfsförderleitung F2 eine einstellbare Menge an Kraftstoff zu einem Kühler T. Die Hilfsförderleitung F2 zweigt in Stromrichtung des geförderten Kraftstoffs gesehen vor der Brennkraftmaschine BKM ab. Der Kühler T ist Teil einer (nicht dargestellten) Klimaanlage des Kraftfahrzeuges. Hierzu ist der Kühler T über Klimaleitungen L1, L2 an die Klimaanlage angeschlossen. Damit wird die über die Hilfsförderleitung F2 geförderte Menge an Kraftstoff durch den Kühler T um einen gewünschten Betrag abgekühlt.
Der abgekühlte Kraftstoff wird anschließend vermittels der Hilfsförderleitung F2 in Richtung der Kammer K2 geführt. Im Bodenbereich der Kammer K2 ist eine Venturi-Düse VT angeordnet. Der durch den Kühler T abgekühlte Kraftstoff strömt nun durch die Venturi-Düse VT. Indem die Venturi-Düse VT eine Verengung des Querschnittes der Hilfsförderleitung F1 bewirkt, wird durch eine im Bereich dieser Verengung vorgesehene Öffnung aufgrund Unterdrucks eine zusätzliche Menge an Kraftstoff aus der Kammer K2 in die Hilfsförderleitung F1 mit aufgenommen. Dieser zusätzliche Kraftstoff wird mit dem durch den Kühler T abgekühlten Kraftstoff im Strömungsverlauf vermengt und durch die Hilfsförderleitung F1 wieder zurück in die Kammer K1 transportiert.
Es ergibt sich somit eine zuverlässige Kühlung des Kraftstoffs in den beiden Kammern K1, K2 des Kraftstofftanks K. Durch die Verwendung der Venturi-Düse VT in der Hilfsförderleitung F1 wird auch eine Menge von in der Kammer K2 befindlichem Kraftstoff abgekühlt. Somit ergibt sich eine zuverlässige Minimierung der Kraftstoffdampf-Entstehung im Bereich des Kraftstofftanks K.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 8121269 [0002]
- JP 2005030371 [0002]
- US 6533002 [0003]

Claims

Kraftstofftank mit einer Kühleinrichtung, wobei der Kraftstofftank eine Kraftstoffpumpe umfasst um Kraftstoff aus dem Kraftstofftank durch eine Förderleitung zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges zu fördern, wobei ein Teil des von der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs vermittels einer Hilfsförderleitung, die in Stromrichtung gesehen vor der Brennkraftmaschine abzweigt, durch die Kühleinrichtung zurück in den Kraftstofftank gefördert wird, um den Kraftstoff zu kühlen wenn die Kraftstoffpumpe in Betrieb ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (T) als Kühler einer Klimaanlage des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist und die Hilfsförderleitung (F2) zusätzlich wenigstens eine Venturi-Düse (VT) in einem von der Kraftstoffpumpe (P) beabstandeten Bereich des Boden des Kraftstofftanks (K) umfasst.
Kraftstofftank nach Anspruch 1, wobei der Kühler in Stromrichtung gesehen vor der Venturi-Düse angeordnet ist.
Kraftstofftank nach Anspruch 1, wobei der Kühler in Stromrichtung gesehen hinter der Venturi-Düse angeordnet ist.
Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei der Kühler als Wasserkühler ausgebildet ist.
Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei der Kühler als Luftkühler ausgebildet ist.
Kraftstofftank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens zwei zumindest teilweise voneinander getrennte Kammern (K1, K2), wobei in einer der Kammern (K1) die Kraftstoffpumpe und in einer anderen Kammer (K2) die Venturi-Düse angeordnet ist.