DE102010019449A1

DE102010019449A1 - Kraftstoffsystem sowie mit diesem Kraftstoffsystem ausgestattetes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010019449A1
Application number: DE102010019449A
Authority: DE
Inventors: Henrik Fagerhof
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2009-05-07
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2010-11-11
Also published as: BRPI1001353A2; SE534065C2; SE0950318A1

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftstoffsystem (10), das dazu dient, einen Verbrennungsmotor (11) mit Kraftstoff zu versorgen. Zu dem System gehört:
– mindestens ein Haupttank (12) zur Aufnahme von Kraftstoff;
– ein Sekundärtank (13), in den Kraftstoff aus dem Haupttank (12) übertragen wird und aus dem Kraftstoff durch einen Kraftstoffschlauch (25) dem Verbrennungsmotor (11) zugeführt wird;
– ein Venturirohr (20) zur Übertragung von Kraftstoff aus dem Haupttank (12) in den Sekundärtank (13).
Das Kraftstoffsystem (10) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Kraftstoff aus dem Haupttank (12) in den Sekundärtank (13) erfolgt, indem Druckluft durch das Venturirohr (20) geleitet wird und dadurch eine Saugkraft erzeugt wird, so dass der Kraftstoff durch eine erste Leitung (16) zum Venturirohr (20) gesaugt wird, wo er mit Druckluft vermischt wird und durch eine zweite Leitung (23) zum Sekundärtank (12) geleitet wird. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Fahrzeug, das mit dem oben beschriebenen Kraftstoffsystem (10) ausgestattet ist.

Description

Technischer Bereich
Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftstoffsystem gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Fahrzeug, das mit einem Kraftstoffsystem gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
Hintergrund
Viele der Fahrzeuge, die beispielsweise für den Personen- und Gütertransport verwendet werden, werden von einem Verbrennungsmotor angetrieben, in dem Kraftstoff in flüssiger Form benutzt wird, um die erforderliche mechanische Bewegung zu erzielen. Das Fahrzeug ist deshalb mit einem Kraftstofftank oder mit mehreren Kraftstofftanks ausgestattet, der/die ausreichend Kraftstoff aufnehmen soll/en, um das Fahrzeug über eine bestimmte Zeit zu betreiben.
Um eine zuverlässige und kontinuierliche Kraftstoffversorgung für den Motor des Fahrzeugs sicherzustellen, wird der Kraftstoff aus einem Haupttank oder aus mehreren Haupttanks, in dem/denen der größte Teil des Kraftstoffs aufbewahrt wird, einem kleineren Behälter/Tank zugeführt, in dem das Kraftstoffniveau stets so hoch ist, dass ein kontinuierlicher Strom von Kraftstoff aus dem Behälter/Tank unabhängig von der Neigung des Fahrzeugs oder etwaigen Kraftstoffbewegungen sichergestellt werden kann. Dieser Behälter/Tank wird oft als Sekundärtank bezeichnet.
Die Übertragung von Kraftstoff vom Haupttank oder von den Haupttanks zu dem kleineren Behälter/Tank kann mittels eines Venturirohrs erfolgen. Das Venturirohr wird dabei so angeordnet, dass kein verbrauchter Kraftstoff aus dem Motor durch das Venturirohr geleitet wird und in den kleineren Behälter/Tank zurückgelangt. An einem Abschnitt des Venturirohrs, der einen verengten Querschnitt aufweist, wird ein Schlauch angeschlossen, dessen entgegengesetztes Ende sich im Haupttank befindet, so dass der Kraftstoff durch diesen Schlauch aus dem Haupttank abgesaugt wird und mit zurückgeführtem Kraftstoff im Venturirohr vermischt wird, bevor er in den kleineren Behälter/Tank geleitet wird. Auf diese Weise wird der Kraftstoff im kleineren Behälter/Tank auf einem konstanten Niveau gehalten und es kann dadurch eine zuverlässige, kontinuierliche Strömung von Kraftstoff aus dem Behälter/Tank zum Motor sichergestellt werden.
Ein solches Kraftstoffsystem benötigt jedoch eine relativ starke und kontinuierliche Strömung von zurückgeführtem Kraftstoff, um die erforderliche Übertragung von Kraftstoff aus dem Haupttank in den kleineren Behälter/Tank zu bewerkstelligen, und bei einer etwaigen Unterbrechung der Strömung oder bei zu geringer Strömung wird keine ausreichende Übertragung von Kraftstoff erzielt.
Folglich besteht Bedarf an einer zuverlässigeren Übertragung von Kraftstoff aus dem Haupttank in den kleineren Behälter/Tank.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung soll das oben genannte Problem lösen. Dieses Ziel wird durch ein Kraftstoffsystem mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch erreicht.
Das oben beschriebene Problem wird dadurch gelöst, dass das Venturirohr statt mit der variablen Strömung von zurückgeführtem Kraftstoff aus dem Motor mittels Druckluft betrieben wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sich das vorhandene Kraftstoffsystem dadurch sehr leicht modifizieren und verbessern lässt, weil das vorhandene System nur um ein paar Komponenten zur Leitung von Druckluft zum Venturirohr ergänzt werden muss, damit man das verbesserte System gemäß der Erfindung erhält.
Ein weiterer Vorteil des Kraftstoffsystems gemäß der Erfindung besteht darin, dass es nicht zu einer Erhöhung der Temperatur des Kraftstoffs im Sekundärtank führt, was bei vorhandenen Lösungen unvermeidlich ist, weil erwärmter zurückgeführter Kraftstoff aus dem Motor verwendet wird, um die Kraftstoffübertragung aus dem Haupttank in den Sekundärtank zu bewerkstelligen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Sekundärtank mit einem Entlüftungsventil ausgestattet, um Überdruck im Tank zu vermeiden. Diese Ausführungsform resultiert in einem System mit erhöhter Zuverlässigkeit, weil kein Risiko hinsichtlich eines unerwünschten Überdrucks im Sekundärtank besteht.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist an einer geeigneten Stelle an der zweiten Leitung, durch die Kraftstoff/Luft transportiert wird, eine Entlüftungseinheit angeordnet, durch die mindestens ein Teil der Luft, die dem Venturirohr zugeführt wurde und somit in der Leitung strömt, aus dem Kraftstoff abgeschieden wird. Diese Ausführungsform kann in Kombination mit der oben beschriebenen Lösung zur Entlüftung oder als separate Lösung zur Vermeidung von Überdruck im kleineren Tank verwendet werden. Diese Ausführungsform bietet auch den Vorteil, dass sich das Risiko der Schaumbildung im kleineren Tank verringert, weil mindestens ein Teil der Luft aus dem Kraftstoff-Luft-Gemisch entfernt wird, bevor dieses Gemisch in den Sekundärtank strömt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung leitet ein Druckluftschlauch die Luft zum Venturirohr. Dabei ist am Druckluftschlauch ein Ventil angeordnet, mit dem die Luftströmung durch den Druckluftschlauch gesteuert werden kann. Diese Ausführungsform ermöglicht somit die Steuerung der Kraftstoffmenge, die vom Haupttank in den Sekundärtank überführt wird.
Das Venturirohr besitzt einen Abschnitt mit verringerter Querschnittsfläche, und die erste Leitung wird an diesen Abschnitt angeschlossen. Diese Ausführungsform resultiert in einem Kraftstoffsystem, das leicht hergestellt, montiert und in einem Fahrzeug platziert werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Fahrzeug, das mit einem der oben beschriebenen Kraftstoffsysteme ausgestattet ist.
Bei einer Ausführungsform wird Druckluft von einem im Fahrzeug vorhandenen System zum Venturirohr des Kraftstoffsystems geleitet. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, dass eine separate weitere Anordnung zum Zuführen von Druckluft zum Kraftstoffsystem im Fahrzeug montiert wird.
Bei einer Ausführungsform wird Druckluft aus einem Bremssystem mit einem Kompressor dem Venturirohr im Kraftstoffsystem des Fahrzeugs zugeführt. Dies ist eine vorteilhafte Ausführungsform, weil das Fahrzeug nicht mit einem zusätzlichen System ausgestattet werden muss, sondern ein schon im Fahrzeug vorhandenes System verwendet werden kann.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen beschriebene Ausführungsform der Erfindung näher erklärt.
1 ist eine schematische Darstellung des Kraftstoffsystems gemäß der Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Venturirohrs.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt eine Ausführungsform des Kraftstoffsystems 10 gemäß den Patentansprüchen. Das Kraftstoffsystem dient dazu, einen Verbrennungsmotor 11 kontinuierlich und zuverlässig mit der gewünschten Kraftstoffmenge zu versorgen. Zu dem Kraftstoffsystem gehört ein Haupttank 12, in den Kraftstoff zur Bevorratung eingefüllt wird. Das Volumen des Haupttanks 12 ist so bemessen, dass die gewünschte Reichweite und zufriedenstellende Betankungsintervalle erzielt werden. Dieses Volumen wird somit abhängig davon festgelegt, in welcher Fahrzeugart der Verbrennungsmotor 11 eingebaut ist und wie hoch der Kraftstoffverbrauch des Motors 11 ist.
Der Haupttank 12 hat eine geeignete geometrische Form, die sich nach dem verfügbaren Platz und dem gewünschten Volumen richtet.
Wenn große Kraftstoffmengen erforderlich sind oder gewünscht werden oder wenn der verfügbare Platz für den Haupttank 12 begrenzt ist, können im Fahrzeug mehrere miteinander verbundene Kraftstofftanks angeordnet werden, um das verfügbare Gesamtvolumen zu steigern und eine bessere Nutzung des verfügbaren Platzes zu ermöglichen.
Zu dem Kraftstoffsystem gehört auch ein Sekundärtank 13. Der Kraftstoff wird aus dem Haupttank 12 oder aus den Tanks kontinuierlich in den Sekundärtank 13 übertragen, so dass der Kraftstoff in diesem Tank während der Benutzung des Fahrzeugs stets auf einem höheren Niveau als der Kraftstoff im Haupttank 12 gehalten wird.
Dadurch soll sichergestellt werden, dass stets genügend Kraftstoff im Sekundärtank 13 vorhanden ist, um den zeitweise hohen Bedarf des Motors 11 an Kraftstoff kontinuierlich zu decken. Der Sekundärtank 13 besteht in der in 1 gezeigten Ausführungsform aus einer vom Haupttank 12 getrennten, in den Haupttank 12 integrierten Kammer. Die Wand 14, die den Sekundärtank 13 vom Haupttank 12 trennt, besitzt eine Öffnung 15, so dass dann, wenn das gewünschte Kraftstoffniveau im Sekundärtank 13 erreicht ist, d. h. wenn das Kraftstoffniveau bis zur Unterkante der Öffnung 15 angestiegen ist, der Kraftstoff im Sekundärtank 13 durch die Öffnung 15 zum Haupttank 12 zurückgeleitet wird. Dies ist wichtig, um eine Überfüllung des Sekundärtanks 13 mit Kraftstoff zu vermeiden, weil eine solche Überfüllung zu einer Leckage an den Anschlüssen usw. des Sekundärtanks 13 führen kann.
Der Sekundärtank kann aber auch ein separater Tank sein, der gesondert vom Haupttank platziert wird. Der Sekundärtank muss dabei mit einer Rückdrainage zum Haupttank ausgestattet werden, um eine Überfüllung des Sekundärtanks zu vermeiden.
Sowohl der Haupttank 12 als auch der Sekundärtank 13 können verschiedene geometrische Formen haben, je nachdem, wie viel Platz in dem betroffenen Fahrzeug zur Verfügung steht. Der Haupttank 12 hat jedoch vorzugsweise eine Form, die eine möglichst vollständige Leerung des Haupttanks 12 ermöglicht. Der Sekundärtank 13 sollte eine Form haben, die dafür sorgt, dass der Kraftstoff im Tank dem Bereich zugeführt wird, in dem der Kraftstoff zum Motor 11 übertragen wird, beispielsweise indem der Boden des Tanks mit zu diesem Bereich geneigten Flächen ausgeführt wird, so dass sich der Kraftstoff an der gewünschten Stelle im Sekundärtank 13 ansammelt.
Die Übertragung des Kraftstoffs vom Haupttank 12 zum Sekundärtank 13 erfolgt durch eine erste Leitung 16, von der ein Ende 17 in der Nähe des Bodens 18 des Haupttanks 12 mündet, um sicherzustellen, dass eine möglichst große Menge des Kraftstoffs im Haupttank 12 genutzt und zum Sekundärtank 13 übertragen werden kann.
Zur Übertragung von Kraftstoff aus dem Haupttank 12 zum Sekundärtank 13 wird ein Venturirohr 20 verwendet. Das Venturirohr 20 besitzt, wie in 2 gezeigt, einen im Wesentlichen geradlinigen Rohrabschnitt 21, der einen Bereich 22 mit einer beträchtlich verringerten Querschnittfläche aufweist. Wenn ein Fluid durch den Rohrabschnitt 21 strömt, bewirkt die reduzierte Fläche eine Erhöhung der Strömungsge schwindigkeit im Abschnitt 22, was wiederum eine Saugkraft in der ersten Leitung 16 erzeugt (1), deren zweites Ende 19 an den Abschnitt 22 mit verringerter Querschnittfläche angeschlossen ist. Die erzeugte Saugkraft in der ersten Leitung 16 bewirkt, dass der Kraftstoff aus dem Haupttank 12 dem Venturirohr 20 zugeführt wird, wo er mit dem Fluid, in diesem Fall Luft, vermischt wird, das durch einen Rohrabschnitt 21 strömt, und weiter durch eine zweite Leitung 23 strömt, die in den Sekundärtank 13 mündet.
Bei dem in 1 gezeigten Kraftstoffsystem 10 wird Druckluft von einem Kompressor 32 durch einen Druckluftschlauch 24 dem Venturirohr 20 zugeführt. Folglich wird Kraftstoff aus dem Haupttank 12 mit der Druckluft im Rohrabschnitt 21 des Venturirohrs 20 vermischt, und das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird durch die zweite Leitung 23 in den Sekundärtank 13 geleitet.
Die Luft im Kraftstoff muss aus dem Kraftstoff abgeschieden werden, bevor der Kraftstoff zum Motor 11 übertragen wird, um die gewünschte Funktion des Motors 11 sicherzustellen. Dies kann im Sekundärtank 13 geschehen, der mit einem nicht gezeigten Entlüftungsventil ausgestattet ist, um einen Überdruck im Tank zu vermeiden, weil Überdruck im Tank mit einem hohen Pannenrisiko verbunden wäre, da beträchtliche Luftmengen zusammen mit dem Kraftstoff zum Tank strömen. Alternativ dazu kann die Entlüftung mittels einer Entlüftungseinheit 30 erfolgen, die an einer geeigneten Stelle in der zweiten Leitung 23 platziert ist, um möglichst viel Luft aus dem Kraftstoff abzuscheiden, bevor der Kraftstoff in den Sekundärtank 13 gelangt. Eine Kombination dieser beiden Lösungen ist auch dann vorzuziehen, wenn mit einer dieser Lösungen allein die gewünschte Wirkung erzielt wird. Die Entlüftungseinheit 30 besitzt ein Filter, das Luft aus dem Kraftstoff abscheidet.
Der Kraftstoff wird zum Schluss aus dem Sekundärtank 13 dem Verbrennungsmotor 11 zugeführt. Dies geschieht mittels einer Kraftstoffleitung 25, von der ein Ende 26 in geeigneter Weise in der Nähe des Bodens 27 des Sekundärtanks 13 platziert ist, während das andere Ende an den Motor 11 angeschlossen ist.
Das in 1 und 2 gezeigte Kraftstoffsystem 10 besitzt auch ein Ventil 31, das an einer geeigneten Stelle in der Druckluftleitung 24 angeordnet ist. Das Ventil 31 gestattet die Steuerung der Druckluftströmung zum Venturirohr 20 und dadurch auch der Kraftstoffmenge, die vom Haupttank 12 in den Sekundärtank 13 übertragen wird. Die Steuerung des Ventils 31 erfolgt vorzugsweise zum Beispiel in Abhängigkeit von der aktuellen Gasbeaufschlagung des Motors, weil diese den Kraftstoffverbrauch des Motors beeinflusst.
Das Kraftstoffsystem 10 gemäß der Erfindung wird in geeigneter Weise in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Lastkraftwagen, angeordnet. Der Haupttank 12 oder die Haupttanks wird/werden dabei an einer geeigneten Stelle im Fahrzeug angeordnet. Viele Fahrzeuge besitzen ein Druckluftsystem oder mehrere Druckluftsysteme, weil bestimmte Funktionen dieser Fahrzeuge mit Druckluft betrieben werden, die von einem Motorkompressor 32 erzeugt wird. Ein Beispiel für ein mit Druckluft betriebenes System ist das Bremssystem 33 von Lastkraftwagen. Dabei kann Druckluft aus dem vorhandenen System zum Venturirohr 20 geleitet und dadurch zur gewünschten Übertragung von Kraftstoff aus dem Haupttank 12 zum Sekundärtank 13 verwendet werden.
Die Erfindung wurde oben anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Es sind jedoch einige Modifikationen denkbar:
Die spezifische Ausführung des Venturirohrs kann variiert werden, um eine Anpassung an bestimmte spezifische Gegebenheiten vorzunehmen;
Die Ausführung der Tanks hinsichtlich Form und gegenseitiger Größenverhältnisse kann variiert werden und an das Fahrzeug, in dem das System verwendet wird, sowie an die gewünschten Eigenschaften des Systems angepasst werden.
Es können andere unter Druck stehende Gase als Luft verwendet werden.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern wird auf der Basis der beigefügten Patentansprüche definiert.

Claims

Kraftstoffsystem (10) zur Versorgung eines Verbrennungsmotors (11) mit Kraftstoff, wobei zu dem Kraftstoffsystem die folgenden Komponenten gehören: – mindestens ein Haupttank (12) zur Aufnahme von Kraftstoff; – ein Sekundärtank (13), zu dem Kraftstoff aus dem Haupttank (12) übertragen wird und von dem aus Kraftstoff durch einen Kraftstoffschlauch (25) dem Verbrennungsmotor (11) zugeleitet wird; – ein Venturirohr (20), das dazu dient, Kraftstoff aus dem Haupttank (12) in den Sekundärtank (13) zu übertragen, wobei das Kraftstoffsystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Übertragung von Kraftstoff aus dem Haupttank (12) in den Sekundärtank (13) dadurch erfolgt, dass Druckluft durch das Venturirohr (20) geleitet wird und dadurch eine Saugkraft in einer ersten Leitung (16) erzeugt wird, von der ein Ende (17) sich im Haupttank (12) befindet und das andere Ende an das Venturirohr (20) angeschlossen ist, so dass der Kraftstoff im Haupttank durch die erste Leitung (16) zum Venturirohr gesaugt wird, wo er mit Druckluft vermischt wird und durch eine zweite Leitung (23) zum Sekundärtank (13) geleitet wird.
Kraftstoffsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärtank (13) entweder ein integrierter Bestandteil des Haupttanks (12) oder ein gesonderter, vom Haupttank (12) getrennt angeordneter Tank ist.
Kraftstoffsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärtank (13) mit einem Entlüftungsventil ausgestattet ist, um Überdruck im Tank zu vermeiden.
Kraftstoffsystem gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer geeigneten Stelle in der zweiten Leitung (23) eine Entlüftungseinheit (30) angeordnet ist, durch die mindestens ein Teil der Luft, die in der Leitung (23) strömt, aus dem Kraftstoff abgeschieden wird.
Kraftstoffsystem gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckluftschlauch (24) Druckluft aus einem Kompressor (32) in das Venturirohr (20) leitet und dass im Druckluftschlauch (24) ein Ventil (31) angeordnet ist, mit dem die Luftströmung durch den Druckluftschlauch (24) steuerbar ist, wodurch auch die Kraftstoffmenge steuerbar ist, die aus dem Haupttank (12) in den Sekundärtank (13) übertragen wird.
Kraftstoffsystem gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Venturirohr (20) einen Abschnitt (22) mit verringerter Querschnittfläche aufweist und dass die erste Leitung (16) an diesen Abschnitt (22) angeschlossen ist.
Fahrzeug mit einem Kraftstoffsystem gemäß einem der Ansprüche 1–6.
Fahrzeug gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Druckluft aus einem im Fahrzeug vorhandenen System dem Kraftstoffsystem (10) zuführbar ist.
Fahrzeug gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Druckluft für das Kraftstoffsystem (10) aus einem Bremssystem (33) mit einem Kompressor (32) dem Venturirohr (20) zuführbar ist.