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Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffbehälter für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftstoffbehälters.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik, insbesondere aus dem Lastkraftwagenbau, sind derartige Kraftstoffbehälter bekannt. Ein solcher Kraftstoffbehälter umfasst wenigstens eine Schottwand, mittels welcher der Kraftstoffbehälter zumindest in einem unteren Bereich in eine Mehrzahl jeweiliger Kammern unterteilbar ist.
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Ferner offenbart die
DE 10 2008 023 073 A1 einen Behälter für Betriebsstoffe von Kraftfahrzeugen, mit einer tragenden Struktur, an deren Innenseite zur Ausbildung eines Aufnahmeraums für den Betriebsstoff eine Kunststoff-Sinterschicht ausgebildet ist, wobei die Kunststoff-Sinterschicht aus einem Polyurethan gebildet ist. Zumindest ein solcher Behälter kann mit einem Kraftstofftank zu einer Einheit verbunden sein.
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Ein in derartigen Kraftstoffbehältern bevorrateter Kraftstoff wird üblicherweise mittels einer Fördereinrichtung entlang einer Hochrichtung des jeweiligen Kraftstoffbehälters nach oben aus dem Kraftstoffbehälter heraus gefördert, um einer Brennkraftmaschine des Kraftwagens zugeführt zu werden. Wirkprinzipbedingt ist eine Kraftstoff-Ansaugöffnung dieser Fördereinrichtung in einem Abstand zu einem Boden des jeweiligen Kraftstoffbehälters angeordnet, um in einer ausreichenden Sauggeschwindigkeit Kraftstoff ansaugen zu können. Das bedeutet, dass am Boden des jeweiligen Kraftstoffbehälters eine unnutzbare Kraftstoff-Restmenge zurückbleiben kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftstoffbehälter für einen Kraftwagen der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die am Boden des Kraftstoffbehälters zurückbleibende unnutzbare Kraftstoff-Restmenge besonders gering ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kraftstoffbehälter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist ein Kraftstoffbehälter für einen Kraftwagen bereitgestellt, mit wenigstens einer Schottwand, mittels welcher der Kraftstoffbehälter zumindest in einem unteren Bereich in eine Mehrzahl jeweiliger Kammern unterteilbar ist.
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Um einen solchen Kraftstoffbehälter derart weiterzuentwickeln, dass die am Boden des Kraftstoffbehälters zurückbleibende unnutzbare Kraftstoff-Restmenge besonders gering ist, ist erfindungsgemäß eine Verstelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher die wenigstens eine Schottwand in Längserstreckungsrichtung des Kraftstoffbehälters verstellbar ist.
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Anders ausgedrückt ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kraftstoffbehälter in seinem Innenraum zumindest eine Schottwand aufweist, welche von den Innenraum begrenzenden Außenwänden des Kraftstoffbehälters unterschiedlich ist. Die zumindest eine Schottwand ist mittels einer Verstelleinrichtung entlang einer Längserstreckungsrichtung des Kraftstoffbehälters insbesondere axial verlagerbar, d. h. zum Beispiel verschiebbar, sodass ein Volumen eines unteren Bereichs, insbesondere eines Ansaugbereichs, des Innenraums veränderbar, d. h. vergrößerbar und verkleinerbar ist.
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Ist der Kraftstoffbehälter teilentleert bzw. teilbefüllt, sodass die in dem Kraftstoffbehälter befindliche Kraftstoffmenge in dem unteren Bereich einen Kraftstoffpegel bildet, welcher unterhalb einer Oberkante der wenigstens einen Schottwand verläuft, ist der Kraftstoffpegel anhebbar, indem das Volumen des unteren Bereichs, also des Ansaugbereichs, verkleinerbar ist. Insbesondere kann der Kraftstoffpegel der unnutzbaren Kraftstoff-Restmenge anhebbar sein, wodurch dieser oberhalb der Kraftstoff-Ansaugöffnung verlaufen kann. Mit andern Worten kann der Abstand zwischen dem Boden des Kraftstoffbehälters und der Kraftstoff-Ansaugöffnung mit Kraftstoff gefüllt sein. Das bedeutet, dass, im Gegensatz zu einem herkömmlichen Kraftstoffbehälter, die am Boden des Kraftstoffbehälters zurückbleibende unnutzbare Kraftstoff-Restmenge besonders gering sein kann, wodurch eine besonders hohe Reichweite des Kraftwagens bei gleichbleibendem Kraftstoffbehältervolumen erreicht werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt:
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1: eine schematische Querschnittsdarstellung eines Kraftstoffbehälters mit einer Schottwand;
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2: eine schematische Querschnittsdarstellung des Kraftstoffbehälters in weiterer Ausgestaltung; und
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3: einen Ablaufplan, in welchem die Schritte eines Verfahrens zum Betreiben eines Kraftstoffbehälters dargestellt sind.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein nicht dargestellter Kraftwagen, insbesondere Lastkraftwagen, umfasst üblicherweise einen Kraftstoffbehälter 1, in welchem ein insbesondere flüssiger Kraftstoff, zum Beispiel Benzin oder Diesel, bevorratet ist. Der Kraftstoffbehälter 1 kann auch Kraftstofftank oder Tank genannt werden. Mittels einer nicht näher beschriebenen Fördereinrichtung ist in dem Kraftstoffbehälter 1 befindlicher Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 1 heraus förderbar und einer Brennkraftmaschine des Kraftwagens bereitstellbar bzw. zuführbar. Der Brennkraftmaschine zugeführter Kraftstoff wird in der Brennkraftmaschine unter der Bildung von Abgas verbrannt, wobei die Brennkraftmaschine mechanische Nutzarbeit bereitstellt.
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1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung den Kraftstoffbehälter 1 mit einer Schottwand 2. Der Kraftstoffbehälter 1 bildet mit dessen Kraftstoffbehälter-Wänden einen davon zumindest annähernd vollständig umgrenzten Innenraum 3. Dementsprechend weist der Kraftstoffbehälter 1 eine obere Wand 4 auf, welche zumindest eine Befüllöffnung 5 aufweist. Durch die Befüllöffnung 5 hindurch ist der Kraftstoffbehälter 1 mit einem insbesondere flüssigen Kraftstoff, zum Beispiel Benzin oder Diesel, befüllbar, das heißt betankbar.
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1 zeigt weiter, dass die Fördereinrichtung einen tankseitigen Leitungsabschnitt 6 aufweist, welcher zumindest teilweise in einen in dem Kraftstoffbehälter 1 befindlichen Kraftstoff 7 getaucht ist. Der tankseitige Leitungsabschnitt 6 kann sich, zum Beispiel im Wesentlichen senkrecht, von der oberen Wand 4 nach unten, das heißt in Richtung hin zu einer unteren Wand 8 erstrecken. Hierbei ist eine Ansaugöffnung 9 in einem Abstand von der unteren Wand 8 angeordnet, sodass gewährleistet ist, dass wenigstens ein für einen Betrieb der Brennkraftmaschine ausreichender Kraftstoff-Mengendurchsatz aus dem Kraftstoffbehälter 1 förderbar ist.
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Aufgrund des Abstands zwischen der Ansaugöffnung 9 und der unteren Wand 8 bleibt eine unnutzbare Kraftstoff-Restmenge, insbesondere ein unnutzbares Kraftstoff-Restvolumen, in dem Kraftstoffbehälter 1 zurück, welches mittels der Fördereinrichtung nicht ansaugbar, also aus dem Kraftstoffbehälter heraus unförderbar ist.
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Wie in 1 ferner dargestellt ist, ist das unnutzbare Kraftstoff-Restvolumen bzw. die unnutzbare Kraftstoff-Restmenge im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffbehältern mittels der Schottwand 2 reduzierbar. Hierzu ist die Schottwand 2 im Innenraum 3 senkrecht, das heißt zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Frontwand 10 und/oder zu einer Heckwand 11 angeordnet, wobei die Front- und die Heckwand 10, 11 jeweils in einem rechten Winkel zu der oberen und der unteren Wand 4, 8 verlaufen. Anders ausgedrückt ist die Schottwand 2 jeweils in einem rechten Winkel zu der oberen und der unteren Wand 4, 8 angeordnet. Die Schottwand 2 kann in einer Ausgangsstellung direkt mit der Heckwand 11 in Berührung stehen.
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Eine Schottwand-Höhe 12 kann kleiner als eine Innenraumhöhe 13 des Kraftstoffbehälters 1 sein. Dadurch, dass eine waagrecht verlaufende Schottwand-Unterkantenfläche 14 fluidisch dicht an der unteren Wand 8 sowie beide senkrecht verlaufenden Schottwand-Seitenkantenflächen jeweils fluidisch dicht an einer jeweils daran angrenzenden, entsprechenden Seitenwand angrenzen, ist der Innenraum 3 zumindest in einem unteren Bereich 15, welcher der unteren Wand 8 nahe ist, in eine Mehrzahl von Kammern unterteilbar, indem die Schottwand 2 in Längserstreckungsrichtung, d. h. parallel zu einer Innenraumlänge 16, des Kraftstoffbehälters 1 verschiebbar ist.
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Eine Grenze zwischen dem unteren Bereich 15 und einem oberen Bereich 17, welcher der oberen Wand 4 nahe ist, kann beispielsweise durch eine parallel zu der oberen und/oder der unteren Wand 4, 8 ausgerichtete, imaginäre Hilfsebene 18 (gestrichelt dargestellt) gekennzeichnet sein, wobei eine waagrecht verlaufende Schottwand-Oberkantenfläche 19 mit der imaginären Hilfsebene 18 zusammenfallen kann. Mittels der einen Schottwand 2 ist, insbesondere in dem unteren Bereich 15, der Innenraum 3 in zwei Kammern unterteilbar. Eine der beiden Kammern kann als ein Kraftstoff-Aufnahmebereich 20 ausgebildet sein, wobei die andere der beiden Kammern als ein kraftstofffreier Bereich 21 ausgebildet sein kann. Das bedeutet, dass lediglich eine der Kammern zur Aufnahme von Kraftstoff vorgesehen ist.
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Die Schottwand 2 ist aus dessen Ausgangsstellung heraus mittels einer Verstelleinrichtung 22 entlang der Innenraumlänge 16 in Richtung zu der Frontwand 10 hin axial, d. h. in Bezug auf eine senkrecht auf der Schottwand 2 stehenden und parallel zu der Längserstreckungsrichtung angeordneten Schottwand-Achse 23, verschiebbar. Die Verstelleinrichtung 22 kann einen Aktuator 24 aufweisen, welcher zumindest indirekt, beispielsweise über ein Betätigungselement 25, mit der Schottwand 2 mechanisch verbunden sein kann.
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Das bedeutet, dass, beispielsweise wenn die Fördereinrichtung Gefahr läuft, Luft anzusaugen, was insbesondere bei einer dieselbetriebenen Brennkraftmaschine und/oder einer dieselfördernden Fördereinrichtung zu vermeiden ist, ein Pegel des in dem Kraftstoff-Aufnahmebereich 20 befindlichen Kraftstoffs anhebbar ist. Hierfür ist, ausgehend von der Ausgangsstellung der Schottwand 2, mittels eines Verschiebens der Schottwand 2 ein Volumen des Kraftstoff-Aufnahmebereichs 20 verkleinerbar. Hierdurch ist die am Boden des Kraftstoffbehälters 1 zurückbleibende unnutzbare Kraftstoff-Restmenge besonders gering.
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Da durch einen Hersteller des Kraftwagens dessen Kraftstoffsystem initial befüllt wird, insbesondere um diese zu entlüften, wobei der Kraftstoffbehälter mit einer Kraftstoffmenge betankt wird, die mindestens der unnutzbaren Kraftstoff-Restmenge entspricht, ist eine dazu benutzte Kraftstoffmenge im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftstoffbehältern reduzierbar, indem bei dem initialen Befüllen das Volumen des Kraftstoff-Aufnahmebereichs 20 besonders klein eingestellt werden kann. Hierdurch ist das initiale Befüllen des Kraftstoffsystems besonders kosteneffizient.
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Darüber hinaus kann die Schottwand 2 eine Schwerpunktverlagerung des üblicherweise flüssigen Kraftstoffs 7 während eines Fahrbetriebs, zum Beispiel bei Kurvenfahrt oder starkem Bremsen, einschränken, indem das Volumen des Kraftstoff-Aufnahmebereichs 20, worin die Schwerpunktverlagerung stattfinden kann, besonders klein eingestellt werden kann. Dadurch kann der sich verlagernde Schwerpunkt des Kraftstoffs 7 einen besonders geringen Einfluss auf das Fahr- und/oder Lastwechselverhalten des Kraftwagens haben.
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In 2 ist in einer schematischen Querschnittsdarstellung der Kraftstoffbehälter 1 in weiterer Ausgestaltung dargestellt. Um z. B. einem Verkanten der Schottwand 2 entgegenzuwirken, kann diese ein Schottwand-Führungssystem 26 aufweisen. Dieses kann beispielsweise als ein Schienensystem ausgebildet und in dem Innenraum 3 des Kraftstoffbehälters 1 angeordnet sein. Das Schottwand-Führungssystem 26, also das Schienensystem, kann zumindest eine Schiene umfassen, welche an einer der Kraftstoffbehälter-Wände angeordnet sein kann. Es ist ferner denkbar, dass das Schienensystem wenigstens eine weitere Schiene umfasst, welche an wenigstens einer weiteren Kraftstoffbehälter-Wand angeordnet sein kann. Die Schottwand 2 kann wenigstens ein mit dem Schottwand-Führungssystem 26 bzw. Schienensystem korrespondierendes Gleitelement aufweisen, sodass die Schottwand 2 mittels des Schottwand-Führungssystems 26, insbesondere bei einem Verschieben, axial führbar ist.
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Die Schottwand 2 kann zumindest im Wesentlichen vollumfänglich, das heißt in dem unteren Bereich 15 und in dem oberen Bereich 17, den Kraftstoff-Aufnahmebereich 20 gegen den kraftstofffreien Bereich 21 abdichten. Entlang der gesamten Kantenlänge der Schottwand 2 können hierzu jeweils die waagrecht verlaufende Schottwand-Unterkantenfläche 14 an der unteren Wand 8, die waagrecht verlaufende Schottwand-Oberkantenfläche 19 an der oberen Wand 4 sowie die beiden senkrecht verlaufenden Schottwand-Seitenkantenflächen an den entsprechenden Seitenwänden des Kraftstoffbehälters 1 fluidisch dicht angrenzen.
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In weiterer Ausgestaltung kann der Kraftstoffbehälter 1 eine weitere Schottwand 27 aufweisen, welche in Form und Funktion der Schottwand 2 entsprechen kann. Insbesondere kann die weitere Schottwand 27 spiegelbildlich zu der Schottwand 2 angeordnet sein, sodass der Kraftstoffbehälter zwei zueinander spiegelsymmetrisch angeordnete, verstellbare Schottwände 2, 27 aufweist. Insbesondere können die beiden Schottwände 2, 27 mittels der Verstelleinrichtung 22 zeitgleich und/oder spiegelsymmetrisch verstellbar sein. Hierdurch lässt sich das Volumen des Kraftstoff-Aufnahmebereichs 20 unter Bildung eines weiteren kraftstofffreien Bereichs 28 in besonders hohem Maße verkleinern.
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Die Versteileinrichtung 22 kann mittels eines Motors 29, der beispielsweise als eine Brennkraftmaschine oder als ein Elektromotor ausgebildet sein kann, antreibbar sein. Hierzu kann der Motor 29, eventuell über eine z. B. als Getriebe- und/oder Kupplungseinheit ausgebildete Übertragungseinheit, mit der Verstelleinrichtung 22, insbesondere mit dessen Aktuator 24, mechanisch verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Übertragungseinheit als ein von dem Motor 29 antreibbares hydraulisches Element ausgebildet sein, welches wiederum die Verstelleinrichtung 22 antreiben kann. Mit anderen Worten kann die Verstelleinrichtung 22 hydraulisch antreibbar sein. Ferner kann die Übertragungseinheit als ein pneumatisches Element ausgebildet sein, wodurch die Verstelleinrichtung 22 pneumatisch antreibbar sein kann.
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3 zeigt einen Ablaufplan, in welchem die Schritte eines Verfahrens zum Betreiben eines hierin beschriebenen Kraftstoffbehälters, insbesondere des Kraftstoffbehälters 1, dargestellt sind. In einem ersten Schritt S1 wird der aktuelle Pegel des in dem Kraftstoffbehälter 1 befindlichen Kraftstoffs 7 ermittelt. Dies kann beispielsweise mittels eines Füllstandsensors geschehen, welcher Teil der Fördereinrichtung sein kann.
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Basierend auf der Pegelfeststellung wird festgelegt, ob der Pegel angehoben wird, um zu verhindern, dass die Fördereinrichtung Luft ansaugt.
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In einem zweiten Schritt S2 werden also die Schottwand 2 und/oder die weitere Schottwand 27 aus deren jeweiligen Ausgangspositionen heraus mittels der Verstelleinrichtung 22 in axialer Richtung, das heißt entlang der Schottwand-Achse 23, von der Frontwand 10 und/oder der Heckwand 11 weg verlagert, um den Kraftstoff-Aufnahmebereich 20 zu verkleinern. Dabei werden der kraftstofffreie Bereich 21 und/oder der weitere kraftstofffreie Bereich 28 jeweils vergrößert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008023073 A1 [0003]
