DE102017221849A1

DE102017221849A1 - Wasserstoff-Abführsystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017221849A1
Application number: DE102017221849.5A
Authority: DE
Inventors: Klaus SZOUCSEK
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2019-06-06
Also published as: WO2019110516A1; US20200385068A1; CN111417535A

Abstract

Nach der Erfindung ist eine Wasserstoff-Abführeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Auslassöffnung für Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass diese unterhalb der Motorhaube zu dieser so angeordnet ist, dass bei geschlossener Motorhaube kein Zugang zur Auslassöffnung und bei offener Motorhaube ein Zugang zur Auslassöffnung besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserstoff-Abführeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer einem Wasserstoffspeichersystem des Kraftfahrzeugs zugeordneten Auslassöffnung für Wasserstoff an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Die US 5 701 928 A beschreibt ein System zum Ausführen von unter Druck gespeichertem gasförmigem Treibstoff aus einem Kraftfahrzeug. Das System weist hierzu eine nach außen durch eine Kraftfahrzeugkarosserie geführte Leckgasleitung auf, die an verschiedene dichte Ummantelungen von Drucktankventilen und Druckleitungen angeschlossen ist und so über eine Abluftöffnung in der Fahrzeugkarosserie sich ansammelndes Gas aus dem Treibstofftrakt des Kraftfahrzeugs in die Umgebung entlüftet. Die Abluftöffnung in der Karosserie, mit der die Leckgasleitung verbunden ist, befindet sich hinter einer Karosserieklappe, die auch bei der Druckgas-Betankung benutzt wird.
Anschlüsse für die Entleerung von Wasserstoff-Tanksystemen befinden sich üblicherweise im Unterflur von Kraftfahrzeugen. Ein derartiges Kraftfahrzeug mit einem Wasserstoff-Tanksystem für ein Brennstoffzellensystem ist in der DE 602 06 214 T2 beschrieben.
Solche Entleerungsanschlüsse im Unterflur sind oft schlecht zugänglich, wenn das Kraftfahrzeug auf dem Boden steht, da dazu unter das Kraftfahrzeug gegriffen werden muss. Außerdem muss ein solcher Anschluss gegen unberechtigten Zugang geschützt werden, zum Beispiel mittels Schloss oder Spezialwerkzeug. Zur Entleerung wird am Entleerungsanschluss gewöhnlich ein Schlauch angeschlossen, der zu einer Abzugseinrichtung führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, für ein Kraftfahrzeug eine Wasserstoff Abführeinrichtung derart auszubilden und anzuordnen, dass deren einfache, schnelle und sichere Handhabung gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nach der Erfindung ist eine Wasserstoff-Abführeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Auslassöffnung für Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass diese unterhalb der Motorhaube zu dieser so angeordnet ist, dass bei geschlossener Motorhaube kein Zugang zur Auslassöffnung und bei offener Motorhaube ein Zugang zur Auslassöffnung besteht.
Das hat den Vorteil, dass für die Auslassöffnung keine Sicherung, zum Beispiel durch ein Schloss, nötig ist, um vor unberechtigtem Zugang zu schützen. Diese Funktion wird durch die bereits am Kraftfahrzeug vorhandene Motorhauben-Sicherung erfüllt.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Auslassöffnung so an der Motorhaube angeordnet, dass sie sich bei deren Öffnungsbewegung nach oben bewegt und bei ganz geöffneter Motorhaube nicht weniger als 190 Zentimeter über Grund positioniert ist.
Vorteilhafterweise wird hierdurch im Freien ein Ablassen von Wasserstoff in die Umgebung ohne eine Verwendung eines separaten Abblaseschlauchs und eines Abblasekamins für Überkopfhöhe möglich. Es entfallen dadurch Arbeitsschritte und es entsteht eine gute Zugänglichkeit bei ergonomischer Arbeitshaltung für die Person, die eine Enttankung mit Wasserstoff durchführt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass die Auslassöffnung am Ende einer unter der Motorhaube geführten Auslassleitung sitzt, deren anderes Ende an eine Ventileinrichtung angeschlossen ist, mit seriell nacheinander angeordneten Ventilen, auf das andere Ende folgend, ein Drosselventil, ein Sperrventil und ein Rückschlagventil. Mittels dieser Ventile ist eine einfache und zuverlässige Bedienung der Abführeinrichtung gewährleistet, vor allem, wenn wenigstens eine Wasserstoff-Abführleitung, seriell auf das Rückschlagventil folgend, an die Ventileinrichtung angeschlossen ist.
Das Sperrventil kann vorteilhafterweise auch so gestaltet werden, zum Beispiel durch einen entsprechend kleinen Sitzdurchmesser, dass es nach dem Öffnen auch als Drossel wirkt und so die Drosselfunktion des Drosselventils mit übernimmt, das dann entfallen kann.
Wenn das Rückschlagventil über seine Auslassöffnung ein Anschlussventil der Ventileinrichtung für eine weitere Wasserstoff-Abführleitung ist, die seriell auf das Rückschlagventil folgend, an dessen Auslassöffnung anschließbar ist, hat das den Vorteil, dass an die Ventileinrichtung auf einfache Weise, zum Beispiel beim Service in einer Werkstatt, zum Abführen von Wasserstoff über die weitere Wasserstoff-Abführleitung ein Abblasekamin eines Gebäudes angeschlossen werden kann. Das Rückschlagventil kann dann entweder aktiv von einer Bedienperson durch eine entsprechende Einrichtung oder bereits durch das Anschließen der Wasserstoff-Abführleitung nach Abdichtung der Verbindung geöffnet werden. Auf diese Weise ist auch vorteilhaft sicher eine komplette Enttankung durchführbar.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Wasserstoff-Auslassleitung oder die Wasserstoff-Abführleitung wenigstens über eine bestimmte Strecke an einer Befestigungsstelle der Motorhaube für deren bewegliche Befestigung entlang geführt ist und wenigstens dort elastisch ausgebildet ist. Dadurch ist es einfach möglich, die eine oder die andere Leitung an der Motorhaube zu befestigen und diese trotzdem klappbar, zum Beispiel in der Nähe des unteren Randes der Windschutzscheibe, auszuführen. Dabei ist es sehr vorteilhaft, wenn die Wasserstoff Auslassleitung und/oder die Wasserstoff Abführleitung aus elastischem, nicht brennbarem Kunststoff bestehen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ventileinrichtung unterhalb der Motorhaube in deren Offenposition zugänglich so angebracht ist, dass sie von Hand durch eine Bedienperson betätigt werden kann. Insbesondere kann die Ventileinrichtung unterhalb der Motorhaube an dieser angebracht sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert, wobei die beigefügten 1 und 2 eine erfindungsgemäße Abführeinrichtung an einem nicht vollständig dargestellten Kraftfahrzeug darstellen. Erfindungswesentlich können sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein. Im Speziellen zeigen:

1: Ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Wasserstoff-Abführeinrichtung für nicht gezeigte Bauteile eines Wasserstoffantriebs, insbesondere zur Verwendung bei einer Enttankung eines nicht gezeigten Wasserstoffdruckspeichers und
2: eine Ventileinrichtung als Einzelheit aus 1 im Längsschnitt und
3: das Kraftfahrzeug aus 1 mit einer erfindungsgemäßen Wasserstoff-Abführeinrichtung mit anderer Platzierung im so genannten Motorraum.

Die 1 zeigt Teile einer Wasserstoff-Abführeinrichtung an einem teilweise gezeichneten Kraftfahrzeugvorderwagen mit vollständig geöffneter Motorhaube 1, deren höchste Exposition 2 in dieser Stellung in der Realität etwa zwei Meter über einer Grundlinie 3 liegt, der symbolisch dargestellten Fahrbahn des Kraftfahrzeugs. An der unteren Seite der Motorhaube 1 ist eine Ventileinrichtung 4 angebracht, die in 2, der besseren Erkennbarkeit wegen, vergrößert dargestellt aus der 1 herausgenommen ist, was durch zwei umlaufende Kreise 5, 5' und einem Pfeil 6 symbolisch angedeutet ist.
Symbolisch außen am Kraftfahrzeugvorderwagen dargestellt, ist auch eine Wasserstoff - Abführleitung 7, die innerhalb der Karosserie verlaufend, wenigstens von einem nicht gezeichneten Wasserstoffdruckspeichertank im Hinterwagen kommend, am Unterboden 8 des Kraftfahrzeugs entlang bis zu einem Radlauf 9 hin verlaufend, dort im Motorraum 10 nach oben unter die Motorhaube 1 zu der Ventileinrichtung 4 geführt und mit dieser an einem Anschluss 11 verbunden ist.
In 2 ist die Ventileinrichtung 4 vergrößert dargestellt, in der seriell nacheinander angeordnet, von einem Anschluss 11 der Wasserstoff - Abführleitung 7 an die Ventileinrichtung 4 ausgehend, ein Rückschlagventil 12, ein Sperrventil 13 und ein Drosselventil 14 sind, wobei letzteres über einen weiteren Anschluss 17 der Ventileinrichtung 4 mit einem anderen Ende 15 einer unter der Motorhaube 1 geführten Auslassleitung 16 verbunden ist. Diese Auslassleitung 16 endet mit einer Auslassöffnung 18 an einem Frontende 19 der Motorhaube 1 so, dass die Auslassöffnung 18 ins Freie gerichtet ist, um abzublasenden Wasserstoff dort in die Umgebung ablassen zu können, was durch einen Pfeil 20 symbolisch gezeichnet ist. Dazu muss dann das Sperrventil 13 geöffnet werden.
Durch die Ventileinrichtung 4 lässt sich, zusätzlich zu dieser Auslassleitung 16 mit Auslassöffnung 18 für in die Umgebung abzublasenden Wasserstoff, auch noch Wasserstoff in einem Gebäude, zum Beispiel beim Service in einer Werkstatt, abblasen, indem das Rückschlagventil 12 der Ventileinrichtung 4 mit einem Ende einer weiteren Wasserstoff-Abführleitung 21 verbunden wird. Deren anderes Ende ist zum Abführen des Wasserstoffs, symbolisch durch einen weiteren Pfeil 22 dargestellt, mit einem Abblasekamin des nicht gezeichneten Gebäudes verbunden.
In ihrer einfachsten Form sind die Wasserstoff Auslassleitung 16 und die Wasserstoff-Abführleitung 7 als flexible Druckleitungen ausgeführt, die zum Beispiel aus einem elastischen, nicht brennbaren Kunststoff bestehen können. Dann kann die Wasserstoff Abführleitung 7 wenigstens über eine bestimmte Strecke an einer nicht gezeichneten Befestigungsstelle der Motorhaube 1, insbesondere an einem Scharnier der Motorhaube 1, für deren bewegliche Befestigung geführt sein.
In 3 ist im Unterschied zu 1 eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Ventileinrichtung 4 unterhalb der Motorhaube 1 in deren Offenposition für eine Bedienperson zugänglich, so im Motorraum angebracht ist, dass sie von Hand betätigt werden kann. Zum Beispiel kann die Ventileinrichtung oben an einer nicht dargestellten Spritzwand oder an einem nicht dargestellten Federbeindom des Kraftfahrzeugs befestigt sein. Das Rückschlagventil 12 (2) der Ventileinrichtung 4 ist über die Auslassöffnung 18' auch ein Anschluss für die weitere Wasserstoff-Abführleitung 21, die seriell auf das Rückschlagventil 12 folgend an die Auslassöffnung 18' durch die Bedienperson, zum Beispiel zur Enttankung eines Wasserstoffspeichers, anschließbar ist. Dazu muss danach das Rückschlagventil 12 geöffnet werden. Die Darstellung von Einzelheiten in der 2 ist auf die 3 ebenso anwendbar wie auf die 1.
Die weitere Wasserstoff-Abführleitung 21 kann mit ihrem freien, anderen Ende, zum Abführen des Wasserstoffs, vorzugsweise mit einem Abblasekamin des nicht gezeichneten Gebäudes verbunden werden. Gewöhnlich ist dann die Wasserstoff-Abführleitung 21 nicht Teil des Kraftfahrzeugs, sondern Teil eines im Gebäude installierten nicht gezeichneten Abführleitungskrans, der, insbesondere unter anderen, die Wasserstoff-Abführleitung 21 wenigstens schwenkbar, insbesondere über Kopf, zum Einsatz an der Auslassöffnung (18') der Ventileinrichtung (4) bereithält. Dabei kann das Rückschlagventil 12 durch dessen abdichtendes Verbinden mit der Wasserstoff-Abführleitung 21 über die Auslassöffnung 18' bereits selbsttätig, ausgelöst durch eine mechanische oder eine elektrische Steuereinrichtung, oder auch durch eine separat notwendige Öffnungshandlung durch eine Bedienperson, geöffnet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5701928 A [0002]
DE 60206214 T2 [0003]

Claims

Wasserstoff-Abführeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Auslassöffnung (18, 18') für Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass diese unterhalb einer Motorhaube (1) zu dieser so angeordnet ist, dass bei geschlossener Motorhaube (1) kein Zugang zur Auslassöffnung (18, 18') und bei offener Motorhaube (1) ein Zugang zur Auslassöffnung (18, 18') besteht.
Wasserstoff-Abführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (18) so an der Motorhaube (1) angeordnet ist, dass sie sich bei deren Öffnungsbewegung nach oben bewegt und bei ganz geöffneter Motorhaube (1) nicht weniger als 190 Zentimeter über Grund (3) positioniert ist.
Wasserstoff-Abführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (18) am Ende (18) einer unter der Motorhaube (1) geführten Auslassleitung (16) sitzt, deren anderes Ende (15) an eine Ventileinrichtung (4) angeschlossen ist, mit seriell nacheinander angeordneten Ventilen (12, 13, 14), auf das andere Ende (15) folgend, ein Drosselventil (14), ein Sperrventil (13) und ein Rückschlagventil (12).
Wasserstoff-Abführeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (13) so gestaltet ist, dass es eine Drossel ist.
Wasserstoff-Abführeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (12) über die Auslassöffnung (18') der Ventileinrichtung (4) ein Anschlussventil für eine weitere Wasserstoff Abführleitung (21) ist, die seriell auf das Rückschlagventil (12) folgend, an die Auslassöffnung (18') anschließbar ist.
Wasserstoff-Abführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoff Auslassleitung (16) oder die Wasserstoff Abführleitung (7) wenigstens über eine bestimmte Strecke an einer Befestigungsstelle der Motorhaube (1) für deren bewegliche Befestigung am Kraftfahrzeug geführt ist und wenigstens dort elastisch ausgebildet ist.
Wasserstoff-Abführeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoff Auslassleitung (16) und/oder die Wasserstoff Abführleitung (7) aus elastischem, nicht brennbarem Kunststoff bestehen.
Wasserstoff-Abführeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (4) unterhalb der Motorhaube (1) in deren Offenposition zugänglich so angebracht ist, dass die Ventileinrichtung (4) von Hand betätigt werden kann.
Wasserstoff-Abführeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (4) unterhalb der Motorhaube (1) an dieser angebracht ist.