DE102014209257A1

DE102014209257A1 - Apparatus for diluting fuel blown from a vehicle tank

Info

Publication number: DE102014209257A1
Application number: DE102014209257.4A
Authority: DE
Inventors: Julian Burtscher
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2015-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdünnen von aus einem Fahrzeug-Tank bei Überschreiten eines Grenzwerts für die Temperatur in der Umgebung des Tanks oder für den Druck innerhalb des Tanks abgeblasenem Brennstoff mittels eines anderen Gases oder einer Mischung anderer Gase, wobei eine Maßnahme vorgesehen ist, mittels derer das andere Gas oder die besagte Gasmischung beschleunigt wird. Dabei ist zum Beschleunigen von Umgebungsluft eine mechanisch angetriebene Strömungsmaschine oder Verdrängermaschine vorgesehen, die elektromotorisch oder mechanisch unter Nutzung der Strömungsenergie des abgeblasenen Brennstoffs angetrieben ist. Alternativ kann das andere Gas oder die besagte Gasmischung unter Überdruck in einem Speicherbehälter gespeichert sein und der Druckabbau beim Entlassen dieses Gases aus dem Speicherbehälter die gewünschte Beschleunigung des besagten Gases bewirken.The invention relates to a device for diluting fuel blown from a vehicle tank when a limit value for the temperature in the environment of the tank or for the pressure within the tank blown by means of another gas or a mixture of other gases, wherein a measure is provided, by means of which the other gas or the said gas mixture is accelerated. In this case, a mechanically driven turbomachine or displacement machine is provided for accelerating ambient air, which is driven by electric motor or mechanically using the flow energy of the blown fuel. Alternatively, the other gas or gas mixture may be stored under overpressure in a storage vessel and the pressure release upon discharge of this gas from the storage vessel effect the desired acceleration of said gas.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdünnen von aus einem Fahrzeug-Tank bei Überschreiten eines Grenzwerts für die Temperatur in der Umgebung des Tanks oder für den Druck innerhalb des Tanks abgeblasenem Brennstoff mittels eines anderen Gases oder einer Mischung anderer Gase, wobei eine Maßnahme vorgesehen ist, mittels derer das andere Gas oder die besagte Gasmischung beschleunigt und dem abgeblasenen Brennstoff beigemengt wird. Zum Stand der Technik wird auf die DE 10 2007 035 615 A1 verwiesen.The invention relates to a device for diluting fuel blown from a vehicle tank when a limit value for the temperature in the environment of the tank or for the pressure within the tank blown by means of another gas or a mixture of other gases, wherein a measure is provided, by means of which the other gas or gas mixture is accelerated and added to the blown-off fuel. The prior art is on the DE 10 2007 035 615 A1 directed.

Künftig werden Kraftfahrzeuge vermehrt mit Druckgastanks ausgerüstet sein, in denen ein gasförmiger Brennstoff, vorzugsweise Wasserstoff, ggf. auch in tiefkaltem Zustand, zur Erzeugung von Antriebsenergie für das Fahrzeug (bspw. mit Hilfe einer Brennstoffzelle) unter Druck gespeichert wird. Unter besonders widrigen Umständen kann es in Ausnahmefällen bei solchen Drucktanks mit Speicherung unter tiefkaltem Zustand zu einem unzulässig hohem Anstieg des Tank-Innendrucks kommen, weswegen dann eine Teilmenge des gespeicherten Brennstoff aus dem Tank entlassen, d. h. vorzugsweise in die Umgebung abgeführt werden muss, um ein Bersten des Tanks zu verhindern. Aber auch bei Drucktanks, in denen der gasförmige Brennstoff im wesentlich unter Umgebungstemperatur gespeichert wird, kann ein sicherheitshalbes Abblasen erforderlich sein, nämlich dann, wenn in der Umgebung des Tanks ein unüblich hohe Temperatur, bspw. in Folge eines Brandes, auftritt. Für den letztgenannten Fall sind die sog. TPRDs (= „Thermal Pressure Release Device” als als Brandsicherungen fungierende Abblase-Ventile) allgemein üblicher Stand der Technik.In the future, motor vehicles will increasingly be equipped with compressed gas tanks in which a gaseous fuel, preferably hydrogen, possibly also in the cryogenic state, for generating drive energy for the vehicle (eg. With the aid of a fuel cell) is stored under pressure. In particularly adverse circumstances, it may in exceptional cases in such pressure tanks with storage under cryogenic conditions come to an impermissibly high rise in the tank internal pressure, so then release a subset of the stored fuel from the tank, d. H. preferably must be discharged into the environment to prevent bursting of the tank. But even with pressure tanks, in which the gaseous fuel is stored substantially below ambient temperature, a safety half blow off may be required, namely, when in the vicinity of the tank an unusually high temperature, eg. As a result of a fire, occurs. For the latter case, the so-called. TPRDs (= "Thermal Pressure Release Device" as acting as fire fuses blow-off valves) are generally common prior art.

Bekannt ist weiterhin, dass in einem solchen Fall aus dem Tank „abgeblasener” Brennstoff möglichst schnell mit Umgebungsluft oder einem anderen geeigneten Gas vermischt werden sollte, um die Gefahr einer Explosion auszuschließen. Für eine effiziente Vermischung sollte das andere Gas oder Umgebungsluft selbst eine gewisse bzw. nennenswert hohe Strömungsgeschwindigkeit bei Zusammenführung mit dem aus dem Tank abgeblasenen Gaststrom aufweisen. In der eingangs genannten Schrift ist in der Abblaseleitung ein Venturirohr-Abschnitt vorgesehen, in welchen Umgebungsluft eintreten kann, so dass letztere nach dem Saugstrahlpumpen-Prinzip beschleunigt wird.It is also known that in such a case, "blown off" fuel from the tank should be mixed as quickly as possible with ambient air or another suitable gas in order to eliminate the risk of explosion. For efficient mixing, the other gas or ambient air itself should have a certain or appreciably high flow velocity when merging with the gas stream vented from the tank. In the above-mentioned document, a Venturi tube section is provided in the blow-off line, in which ambient air can enter, so that the latter is accelerated by the suction jet pump principle.

Bei einem in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, verbauten Gastank kann es jedoch schwierig sein, einen ausreichend wirksamen Venturirohr-Abschnitt in gefälliger Weise unterzubringen, weshalb hiermit für eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine andere geeignete Maßnahme zur Beschleunigung des besagten anderen Gases oder besagter Gasmischung, bei welcher es sich insbesondere um Umgebungsluft handelt, aufgezeigt werden soll (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).However, in a gas tank installed in a motor vehicle, particularly a passenger car, it may be difficult to accommodate a sufficiently effective venturi section in a pleasing manner, therefore, for a device according to the preamble of claim 1, another suitable means for accelerating said other gas or said gas mixture, which is in particular ambient air, to be shown (= object of the present invention).

Eine erste Lösung dieser Aufgabe ist für Umgebungsluft als besagte Gasmischung dadurch gekennzeichnet, dass zum Beschleunigen von Umgebungsluft eine mechanisch angetriebene Strömungsmaschine oder Verdrängermaschine vorgesehen ist. Dabei kann diese Maschine elektromotorisch oder mechanisch unter Nutzung der Strömungsenergie des abgeblasenen Brennstoffs angetrieben sein.A first solution of this problem is characterized for ambient air as said gas mixture, that for accelerating ambient air, a mechanically driven turbomachine or displacement machine is provided. In this case, this machine can be driven by an electric motor or mechanically using the flow energy of the blown-off fuel.

Eine zweite Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass das andere Gas oder die besagte Gasmischung unter Überdruck in einem Speicherbehälter gespeichert ist und der Druckabbau beim Entlassen dieses Gases aus dem Speicherbehälter die gewünschte Beschleunigung des besagten Gases bewirkt.A second solution to this problem is characterized in that the other gas or said gas mixture is stored under overpressure in a storage tank and the pressure reduction causes the desired acceleration of said gas when discharging this gas from the storage tank.

Vorgeschlagen wird somit, Umgebungsluft zum Verdünnen von ggf. abgeblasenem Brennstoff mechanisch zu fördern, da dies auf relativ einfache Weise wirkungsvoll gewährleistet werden kann. Ein kleines bspw. elektromotorisch angetriebenes Gebläse kann hierfür ausreichend sein, wobei der Elektromotor bspw. ausgelöst durch ein Öffnen eines am Tank (im weiteren Sinn) vorgesehenen Abblase-Ventils in Gang gesetzt werden kann. Elektrische Energie zum Antrieb des Elektromotors ist üblicherweise auch an einem abgestellten Fahrzeug in einer Batterie gespeichert ausreichend vorhanden. Alternativ kann jedoch zum Antrieb eines Gebläses oder dgl. (im Patentanspruch sind hierfür die fachspezifischen Gattungsbegriffe „Strömungsmaschine” oder „Verdrängermaschine” genannt) Energie aus dem aus dem Tank abgeblasenen Brennstoffstrom genutzt werden, indem dieser über oder durch eine Strömungsmaschine oder dgl. geführt ist, welche hierdurch angetrieben wird und über eine gemeinsame Welle oder dgl. bspw. analog den bekannten Turboladern die die Umgebungsluft fördernde Strömungsmaschine oder dgl. antreibt.It is therefore proposed to mechanically convey ambient air for diluting possibly blown off fuel, since this can be effectively ensured in a relatively simple manner. A small, for example, electric motor-driven blower can be sufficient for this purpose, wherein the electric motor, for example, triggered by opening a on the tank (in the broad sense) provided blow-off valve can be set in motion. Electrical energy for driving the electric motor is usually also sufficiently stored on a parked vehicle stored in a battery. Alternatively, however, can be used to drive a blower or the like. (In the claim are the subject-specific generic terms "turbomachine" or "displacement machine" called) energy from the blown off from the tank fuel flow by this is passed over or through a turbomachine or the like which is driven thereby and via a common shaft or the like., For example, analogous to the known turbochargers which drives the ambient air-promoting turbomachine or the like.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, ein geeignetes Gas zur Verdünnung von aus dem Tank abgeblasenem Brennstoff im Fahrzeug bereit zu halten, wobei dies erfindungsgemäß unter Überdruck in einem geeigneten Speicherbehälter erfolgt, welcher geeignet angeordnet ist. Wenn ein Abblase-Ventil am Tank öffnet, um eine Teilmenge von Brennstoff abzublasen, so wird hierdurch ausgelöst selbsttätig auch der besagte Speicherbehälter geöffnet, woraufhin Gas aus diesem ausströmt und bereits dadurch ausreichend beschleunigt ist, um sofort dem abgeblasenen Brennstoffstrom beigemengt zu werden. Bevorzugt ist der besagte Speicherbehälter bzw. dessen Austrittsöffnung solchermaßen relativ zur Abblase-Öffnung des Tanks angeordnet, dass der aus dem Speicherbehälter aufgrund des darin herrschenden Überdrucks austretende Gasstrom den abgeblasenen Brennstoffstrom kreuzt, wodurch sich nicht nur eine gute Vermischung, sondern auch eine letztere fördernde Verwirbelung ergibt.Furthermore, it may be advantageous to keep a suitable gas for diluting fuel blown out of the tank in the vehicle ready, wherein according to the invention this takes place under overpressure in a suitable storage container which is suitably arranged. If a blow-off valve opens on the tank to blow off a subset of fuel, so this triggered automatically opened the said storage tank, whereupon gas flows out of this and is already sufficiently accelerated to be immediately added to the blown fuel stream. Preferably, said storage container or its outlet opening is thus relative to Abblase-opening of the tank arranged that the exiting from the storage container due to the prevailing overpressure gas flow crosses the blown fuel stream, resulting in not only a good mixing, but also a promotional promotional swirling.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007035615 A1 [0001]

Claims

Apparatus for diluting fuel blown from a vehicle tank when a threshold value for the temperature in the environment of the tank or for the pressure within the tank is exceeded by means of another gas or a mixture of other gases, whereby a measure is provided by means of which the other Gas or the said gas mixture is accelerated and added to the blown-off fuel, characterized in that for accelerating used as gas mixture ambient air, a mechanically driven turbomachine or displacement machine is provided.

Apparatus according to claim 1, wherein the turbomachine or displacer is driven by an electric motor.

The apparatus of claim 1, wherein the turbomachine or displacer is mechanically powered using the flow energy of the vented fuel.

Apparatus for diluting fuel blown from a vehicle tank when a threshold value for the temperature in the environment of the tank or for the pressure within the tank is exceeded by means of another gas or a mixture of other gases, whereby a measure is provided by means of which the other Gas or the said gas mixture is accelerated and added to the blown-off fuel, characterized in that the other gas or said gas mixture is stored under pressure in a storage container and the pressure reduction causes the desired acceleration of said gas when discharging this gas from the storage container.