DE10214556A1

DE10214556A1 - Kraftstoff- und Reduktionsmittelbetankungssystem

Info

Publication number: DE10214556A1
Application number: DE10214556A
Authority: DE
Inventors: Derek Albert Channing
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: US6390147B1; GB2380471A; GB2376941A; US6681811B2; US20030150507A1; GB0210698D0; GB2376940B; GB0210700D0; GB0210702D0; GB2376940A; DE10214556B4; US6374868B1; US6527021B2; US20020170621A1; GB2380471B; GB2376941B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Betankung eines Fahrzeugs mit Kraftstoff und Reduktionsmittel an einer Tankstelle, wobei einem Fahrzeug, das mit einem Kraftstofftank (12) und einem Reduktionsmitteltank (22) ausgerüstet ist, sowohl Kraftstoff als auch Reduktionsmittel und einem Fahrzeug ohne Reduktionsmitteltank nur Kraftstoff zugeführt werden kann. (Figur 1).

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein System, welches in intelligen ter Weise einem Fahrzeug Kraftstoff oder, wenn das Fahrzeug dafür ausgerüstet ist, sowohl Kraftstoff als auch Redukti onsmittel zuführt.

Hintergrund der Erfindung

Mit Dieselmotoren ausgestattete Fahrzeuge können mit einem Mager-NO_x-Katalysator gekoppelt sein, um die vom Dieselmo tor ausgestoßenen Stickoxide (NO_x) zu reduzieren. Mager-NO_x-Katalysatoren verarbeiten NO_x üblicherweise unter Ein wirkung eines Reduktionsmittels, z. B. Kohlenwasserstoffen, Harnstoff, wässriges Ammoniak usw. Falls das Reduktions mittel kein Dieselkraftstoff ist, kann es aus einem separa ten Tank oder Behälter am oder im Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden.

Ein bekanntes Verfahren zur Kraftstoffbetankung und Neufül lung eines separaten Reduktionsmitteltanks verwendet eine Kraftstoffpumpe (Düse), die dem Fahrzeug sowohl das Reduk tionsmittel als auch den Dieselkraftstoff zuführt. Der Er finder der vorliegenden Anmeldung hat jedoch erkannt, dass ein derartiger Weg Nachteile hat. Insbesondere lässt sich eine derartige Pumpe nicht für Dieselfahrzeuge verwenden, die keinen separaten Reduktionsmitteltank oder kein separa tes Tanksystem haben. Bei den Tankstellen führt dies zur Verdoppelung des Platzbedarfs und der entsprechenden Ein richtungen, während es bei den Fahrern eine besondere Auf merksamkeit erfordert, um sicherzustellen, dass abhängig von der Fahrzeugkonfiguration die richtige Pumpe verwendet wird.

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist im US-Patent 6 032 703 beschrieben. In diesem System wird Reduktionsmittel auf die Anforderung von der Fahrzeugsteuereinheit zugeführt. Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat jedoch erkannt, dass ein derartiger Weg zusätzliche elektronische Hardware erforderlich macht, die die Komplexität und die Kosten er höht. Außerdem ist ein derartiges System nur mit Fahrzeugen kompatibel, die die spezielle Elektronik haben.

Kurzfassung der Erfindung

Die Nachteile der im Stand der Technik vorgeschlagenen Wege werden durch ein System zur Betankung eines Fahrzeugs ver mieden, das Mittel hat, die dem Fahrzeug einen ersten Strom aus Kraftstoff und separat davon einen zweiten Strom des Reduktionsmittels zuleiten, wenn das Fahrzeug mit einem Kraftstofftank, der den ersten Strom aus Kraftstoff aufneh men kann, und mit einem Reduktionsmitteltank ausgestattet ist, der den zweiten Strom aus Reduktionsmittel aufnehmen kann. Wenn das Fahrzeug nicht mit dem Reduktionsmitteltank ausgerüstet ist, liefert das System nur den ersten Strom aus Kraftstoff. Das System kann auch einen mit den Zulei tungsmitteln gekoppelten Bedienerauslöser enthalten.

Da Fahrzeugen, die kein Reduktionsmittel aufnehmen können, nur Kraftstoff und Fahrzeugen, die Reduktionsmittel aufneh men können, sowohl Kraftstoff als auch Reduktionsmittel zu geleitet wird, lässt sich ein einheitliches und kompatibles Betankungssystem erzielen. Außerdem werden Bedienpersonen daran gehindert, Fahrzeuge, die kein Reduktionsmittel auf nehmen können, versehentlich mit Reduktionsmittel zu betan ken, und außerdem garantiert das System, dass Fahrzeuge, die Reduktionsmittel aufnehmen können, Reduktionsmittel beim Betanken empfangen. Ein Vorteil dieser Erfindung liegt somit darin, dass sie ein einfaches und leistungsfähiges System angibt, das mit den verschiedenen Fahrzeugkonfigura tionen kompatibel ist. Zusätzlich kann durch das System die Kapitalinvestition beim Aufbau von Kraftstoff- und Redukti onsmittel-Tanksystemen reduziert werden. Außerdem kann mit einem einzigen Tankvorgang sowohl das benötigte Reduktions mittel als auch der Kraftstoff zugeführt werden. Schließ lich lässt sich diese Erfindung ohne zusätzliche elektroni sche Hardware realisieren und bewirkt dadurch eine Kosten senkung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt schematisch und übereinstimmend mit einem As pekt dieser Erfindung einen Primär- und einen Sekundärflu idtank und einen Einfüllstutzen, durch den Primär- und Se kundärfluids den Tanks zugeführt werden;

Fig. 2 zeigt schematisch ein mit einem Aspekt dieser Er findung übereinstimmendes abgeschaltetes Zapfventil (Zapfhahn);

Fig. 3 zeigt schematisch ein mit einem Aspekt dieser Er findung übereinstimmendes Zapfventil, durch das Fluid ge zapft wird;

Fig. 4 zeigt schematisch ein Fahrzeug an einer mit einem Aspekt dieser Erfindung übereinstimmenden Tankstelle;

Fig. 5a zeigt schematisch ein von einem Einfüllstutzen ab genommenes Zapfventil;

Fig. 5b zeigt schematisch ein mit einem Aspekt dieser Er findung übereinstimmendes Zapfventil, das partiell mit ei nem Einfüllstutzen verbunden ist, ohne dass Primär- oder Sekundärfluid betankt wird;

Fig. 5c zeigt schematisch ein mit einem Einfüllstutzen verbundenes Zapfventil gemäß der Erfindung, das die Betan kung mit Primär- und Sekundärfluid gestattet;

Fig. 6 ist ein Querschnitt eines mit einem Aspekt dieser Erfindung übereinstimmenden Einfüllstutzens;

Fig. 7 zeigt schematisch eine mit einem Aspekt dieser Er findung übereinstimmende alternative Ausführungsform eines Zapfventils und eines Einfüllstutzens;

Fig. 8 zeigt im Querschnitt das mit einem Aspekt dieser Erfindung übereinstimmende Zapfventil von Fig. 7;

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt des mit einem Aspekt dieser Erfindung übereinstimmenden Einfüllstutzens von Fig. 7;

Fig. 10 zeigt schematisch ein mit einem Aspekt dieser Er findung übereinstimmendes Zapfventil und einen Einfüllstut zen;

Fig. 11 zeigt im Querschnitt den mit einem Aspekt dieser Erfindung übereinstimmenden Einfüllstutzen der Fig. 10; und

Fig. 12 zeigt schematisch ein Zapfventil und einen Ein füllstutzen, die mit einem Aspekt dieser Erfindung überein stimmen.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

In Fig. 1 sind ein Primärfluid enthaltender Primärfluid tank 12 und ein Sekundärfluid enthaltender Sekundärfluid tank 22 jeweils durch einen Primärfüllkanal und einen Se kundärfüllkanal 26 mit einem Einfüllstutzen 42 verbunden.

Ein am Einfüllstutzen 42 angebrachter Trenneinsatz 44 hat wenigstens zwei Funktionen. Der Trenneinsatz 44 beherbergt den Sekundärfluidkanal 26, der Sekundärfluid vom Einfüll stutzen 42 durch ein Rückschlagventil 32 in den Sekun därfluidtank 22 leitet. Das Rückschlagventil 32 öffnet durch den Druck des zugeführten Sekundärfluids. Alternativ kann das Ventil 32 auch ein manuell betätigtes Ventil sein. Außerdem verhindert der Trenneinsatz 44, dass ein Zapfven til (Zapfhahn) eingeführt wird, dessen Innendurchmesser kleiner als der Durchmesser des Trenneinsatzes 44 ist und stellt damit sicher, dass bei dem Fahrzeug nur die richti gen Zapfventile verwendet werden können.

Kombinationsentlüftungsventile 14 und 24, die jeweils in dem Primär- und Sekundärfluidtank liegen, haben jeweils die folgenden Funktionen: Abschalten oder Unterbrechen des Be tankungsvorgangs mittels eines Schwimmerventils; Druckaus gleich mittels eines Druckausgleichventils, das auf einen Mindestdruck für den Primärfluidtank, jedoch auf einen Druck eingestellt ist, der höher ist, als der Zuleitungs druck des Sekundärfluidtanks; Unterdruckausgleich mittels eines Unterdruckventils, das Luft in dem Maß einlässt, wie Fluid beim normalen Betrieb des Fahrzeugs verbraucht wird; und Überlaufschutz mittels eines Schwerkraftventils.

Bezugnehmend auf Fig. 2 enthält das Zapfventil 50 einen Sekundärfluidzapfkanal 54, dem Sekundärfluid über eine Se kundärfluidzuführung 86 zugeleitet wird. Ein Sekundärflui dabgabeventil 60 liegt in der Nähe der Öffnung des Sekun därfluidzapfkanals 54 und verhindert die versehentliche Freigabe des Sekundärfluids und die versehentliche Verun reinigung des Primärfluids mit Sekundärfluid und umgekehrt. Das Zapfventil 50 enthält auch einen Primärfluidkanal 52. Ein den Strom des Primärfluids durch das Zapfventil 50 kon trollierendes Primärfluidabgabeventil liegt stromaufwärts vom Zapfventil 50. Ein Unterdruckabschaltekanal 58 verbin det eine stromaufwärts vom Zapfventil 50 liegende (nicht gezeigte) Unterdruckquelle mit einer Unterdruckabschaltsen sormündung 56. Der Primärfluidstrom durch das Zapfventil 50 hält an, bis die Unterdruckabschaltsensormündung 56 von Fluid bedeckt ist, d. h. dass der Tank im wesentlichen voll ist. Dabei entwickelt sich Unterdruck innerhalb des Unter druckabschaltkanals 58 und bewirkt das Abschalten des (nicht gezeigten) Primärfluidabgabeventils und verhindert dadurch eine weitere Abgabe der Primärflüssigkeit.

Der stromabwärts liegende Abschnitt des Zapfventils 50 ist, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, radialsymmetrisch, mit Aus nahme des Unterdruckabschaltkanals 58. Zum Zapfen von Pri märfluid wird das Zapfventil 50 mit einem Einfüllstutzen 42 verbunden, der in Fig. 6 im Querschnitt dargestellt ist. Der Einfüllstutzen 42 enthält einen Trenneinsatz 44. Der Trenneinsatz 44 kann mehrere Rippen an der Außenfläche des Sekundärfluidfüllkanals 26 aufweisen. Ein Unterdruckkanal blockiersektor 92 bildet einen Teilring um den Trenneinsatz 44, wobei ein Teil (Sektor) des Rings fehlt; in diesem Bei spiel fehlen 90° in Umfangsrichtung des Rings. Der fehlende Teil des Rings bietet Raum für den Unterdruckabschaltkanal 58 des Zapfventils 50, wenn dieses mit dem Einfüllstutzen 42 verbunden ist. Das Zapfventil 50 wird in den Einfüll stutzen 42 eingeführt, indem ihre Mittelachsen zusammenfal len und innerhalb eines radialen Bereichs ausgerichtet; dieser Bereich beträgt in diesem Beispiel annähernd +/- 40°. Das heißt, dass bei richtiger Ausrichtung der Unter druckabschaltkanal 58 in den weggenommenen Sektor des Un terdruckkanalblockiersektors 92 eingreift. Andernfalls wür de der Unterdruckabschaltkanal 58 am Unterdruckkanalblo ckiersektor 92 anstoßen und die Verbindung des Zapfventils 50 mit dem Einfüllstutzen 42 verhindern.

Die Bedeutung der Indexfunktion des Unterdruckkanalblo ckiersektors 92 wird in der nachfolgenden Beschreibung noch deutlicher; der vorliegende Erfinder schlägt eine zusätzli che Verwendung für die Unterdruckabschaltapparatur vor, wie es in Bezug auf die Fig. 5a-5c deutlich wird, in denen der Eingriff des Zapfventils 50 in den Einfüllstutzen 42 genauer dargestellt ist. Wenn das Zapfventil 50 in den Ein füllstutzen 42 eingreift, ist wegen der Asymmetrie des Un terdruckabschaltkanals 58 und des Unterdruckkanalblockier sektors 92 ein Einstecken des Zapfventils in den Einfüll stutzen 42 nur innerhalb des bestimmten Ausrichtungsbe reichs möglich. Der Einfüllstutzen 42 hat einen Hemmblock 46, der einen Sektor an der Innenseite des Einfüllstutzens 42 bedeckt, in dem in Fig. 6 gezeigten Querschnitt bedeckt der Sektor des Hemmblocks 46 90°. Beim Einstecken des Zapf ventils 50 in den Einfüllstutzen 42 wird die Unterdruckab schaltsensormündung 56 von dem Hemmblock 46 abgedeckt und lässt dadurch Unterdruck im Unterdruckabschaltkanal 58 ent stehen, wodurch verhindert wird, dass Primärfluid gezapft wird. Die Länge des Hemmblocks 46 ist so gewählt, dass, wenn das Zapfventil 50 vollständig in den Einfüllstutzen 52 eingesteckt ist, die Unterdruckabschaltsensormündung hinter dem Hemmblock 46 liegt, so dass Primärfluid getankt werden kann. Vollständig eingesteckt bedeutet hier, dass das Zapf ventil 50 so weit eingesteckt ist, dass der Sekundärfluid zapfkanal 54 und der Sekundärfluidfüllkanal 26 miteinander verbunden sind und das Zapfen von Sekundärfluid gestatten.

Nun wird Bezug auf die Fig. 5a-5c genommen, wobei in Fig. 5a das Zapfventil 50 und der Einfüllstutzen 42 nicht miteinander verbunden sind, so dass kein Fluid fließen kann. Das Primärfluid kann nicht fließen, weil die Unter druckabschaltsensormündung 56 durch den Hemmblock 46 abge deckt ist. Das Sekundärfluid kann nicht fließen, weil das Sekundärfluidabgabeventil 60 seine normale, geschlossene Position hat. In Fig. 5b sind das Zapfventil 50 und der Einfüllstutzen 52 partiell verbunden. Auch in dieser Stel lung wird die Abgabe von Primärfluid dadurch verhindert, dass die Unterdruckabschaltsensormündung 56 von dem Hemm block 46 abgedeckt ist. Eine Fluidtrenndichtung 64 verhin dert eine Weiterbewegung der Spitze des Sekundärfluidabga beventils 60 über die in Fig. 5b gezeigte Stellung hinaus. Folglich wird die Innenfeder des Sekundärfluidabgabeventils 60 zusammengedrückt und ein Abgabeventilöffnungsstift 62 öffnet das Ventil dadurch, dass es die Ventilkugel von ih ren Sitz drückt. Die Fluidtrenndichtung 64 verhindert, dass sich während des Einfüllvorgangs die beiden Flüssigkeiten mischen.

Eine alternative Ausführungsform des Zapfventils 50 und des Einfüllstutzens 42 ist in Fig. 7 gezeigt. In dieser Aus führung wird die Abgabe des Primärfluids verhindert, bis gleichzeitig Sekundärfluid fließt, wobei der Unterschied von der oben beschriebenen Ausführungsform darin besteht, dass das Zapfventil 50 mit dem Einfüllstutzen 42 in belie biger Winkelposition, d. h. ohne Leitfunktion, verbunden werden kann. In Fig. 7 sind am Sekundärfluidabgabekanal 54 ein Sekundärfluidzulauf 86 und -rücklauf 88 vorgesehen. Ein Abgabeventilöffnungsstift 62 ist im Einfüllstutzen 42 ange bracht. Fig. 8 zeigt einen Querschnitt des Zapfventils 50 mit dem Sekundärfluidzulauf 86, dem Sekundärfluidrücklauf 88, dem Unterdruckabschaltkanal 58 und dem Primärfluidabga bekanal 52. Der Einfüllstutzen 42 enthält an seiner Innen wand einen Hemmring 94. Der Hemmring 94 verhindert eine Ab gabe von Primärfluid im wesentlichen so lange bis das Zapf ventil weit genug in den Einfüllstutzen 42 gesteckt wurde, so dass die Unterdruckabschaltsensormündung 56 hinter den Hemmring 94 kommt. Sobald das Zapfventil 50 tief genug ein gesteckt worden ist, so dass Primärfluid abgegeben werden kann, öffnet der Abgabeventilöffnungsstift 62 das Sekun därfluidabgabeventil 32 und lässt daraufhin unmittelbar Se kundärfluid fließen. Ein Querschnitt des Einfüllstutzens 42 ist in Fig. 9 gezeigt, aus der deutlich ersichtlich ist, dass sich der Hemmring 94 um den ganzen Innenumfang des Einfüllstutzens 42 erstreckt. Fig. 9 zeigt für den Trenn einsatz 44 z. B. drei Rippen. Für den Trenneinsatz 44 kann jedoch jede Vielzahl von Rippen verwendet werden. Der Trenneinsatz 44 bildet ein Lager oder eine Stütze für den Sekundärfluidkanal, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Der Primärfluidfüllkanal 16 umfasst den Raum innerhalb des Hemmrings 94, der außerhalb des Sekundärfluidfüllkanals 26 liegt, mit Ausnahme des von dem Trenneinsatz 44 eingenomme nen Raum.

Falls diese Erfindung bei einem Dieselfahrzeug angewendet wird, bei dem der Primärfluidtank 12 Dieselkraftstoff und der Sekundärfluidtank 22 Reduktionsmittel enthält, soll verhindert werden, dass die betankende Person den Primär tank 12 füllt, ohne auch den Sekundärfluidtank 22 zu fül len. Die Stellung des Blocks 46 ist so, dass während des Einsteckvorgangs des Zapfventils 50 in den Einfüllstutzen 42 das Sekundärfluidabgabeventil 60 und das Rückschlagven til 32 geöffnet werden, wodurch Sekundärfluid zuerst zu der von dem Hemmblock 46 nicht bedeckten Unterdruckabschaltsen sormündung 56 strömt. Dies stellt sicher, dass der Pri märfluidtank 12 nicht mit Kraftstoff betankt werden kann, ohne dass der Sekundärfluidtank 22 mit Reduktionsmittel be tankt wird. Die Abstände zwischen dem Zapfventil 50 und dem Hemmblock 46 und auch das Material desselben sind so ge wählt, dass sichergestellt ist, dass, wenn die Unterdruck abschaltsensormündung 56 in der Nähe des Hemmblocks 46 steht, letzterer die Unterdruckabschaltsensormündung 46 ausreichend so bedeckt, dass Unterdruck im Unterdruckab schaltkanal 58 entsteht und damit die Strömung des Pri märfluids begrenzt.

Es ist gewünscht, dass das Zapfventil 50 auch ein älteres Fahrzeug mit Primärfluid betanken kann, d. h. eines, das kein Sekundärfluid verwendet. Weil der Einfüllstutzen älte rer Fahrzeuge den Hemmblock 46 oder Hemmring 94 nicht ent hält, ist die Unterdruckabschaltsensormündung 56 nicht ab gedeckt und die Abgabe des Primärfluids wird nicht durch Unterdruckabschaltung verhindert. Außerdem enthält der Ein füllstutzen älterer Fahrzeuge keinen Sekundärfluidfüllkanal 26, der das Sekundärfluidabgabeventil 60 betätigen würde. Somit sorgt diese Erfindung dafür, dass ältere Fahrzeuge, d. h. solche, ohne Sekundärfluidtank 22 nur mit Primärfluid betankt werden können.

Beide oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sorgen dafür, dass nicht nur Primärfluid, das Dieselkraftstoff sein kann, an ein Fahrzeug abgegeben wird, das mit einem Sekundärflu idtank ausgerüstet ist, der Reduktionsmittel enthalten kann. Die Abgabe von Primärfluid wird durch den Verschluss der Unterdruckabschaltsensormündung 56 verhindert. Frühere Fahrzeuge, die keinen Sekundärfluidtank enthalten, können mit dem System dieser Erfindung betankt werden, da sie kei nen Hemmblock 46 oder Hemmring 96 in ihrem Einfüllstutzen 42 haben. Deshalb ermöglicht diese Erfindung die Betankung beider Fahrzeugtypen mit den jeweils richtigen Fluiden, um ihre Tanks aufzufüllen. Außerdem vermeidet diese Erfindung, dass die betankende Person besonders aufmerksam sein muss. Ein zusätzlicher Vorteil der oben beschriebenen Ausfüh rungsformen besteht darin, dass die Betankung mit Sekun därfluid ohne Eingriff der Bedienperson erfolgt und dass das Auffüllen des Sekundärfluidtanks auch in den Primärfluid Tankintervallen geschieht.

In bekannten Dieselkraftstofftanksystemen konnte es vorkom men, dass die Dieselkraftstofftanks der Fahrzeuge mit Ben zin betankt wurden, was negative Folgen haben konnte, bei spielsweise die Zerstörung der Hardware des Kraftstoffein spritzsystems und des Motors. Diese Erfindung, die den Hemmeinsatz 44 enthält, verhindert eine solche versehentli che Fehlbetankung, wenn der Außendurchmesser des Hemmein satzes 44 zweckmäßig größer als ein Innendurchmesser des Benzinzapfventils ist. Dadurch wird verhindert, dass die betankende Person den Benzinzapfhahn in den Einfüllstutzen 42 steckt, weil sie dann das Problem hat, dass sich der Benzinzapfhahn nicht in den Einfüllstutzen 42 stecken lässt. Bezug wird auf Fig. 10 genommen, die ein anderes Fluidzapfventil 96 zeigt. Da der Innendurchmesser des ande ren Fluidzapfventils 96 kleiner ist als der Außendurchmes ser des Trenneinsatzes 44, lässt sich das andere Fluid zapfventil 96 nicht in den Einfüllstutzen 42 einstecken. Der Querschnitt des Einfüllstutzens 42 ist in Fig. 11 ge zeigt, wobei der Trenneinsatz 44 als vierstrahliger Stern gezeigt ist. Der Trenneinsatz 44 kann mit einem Minimum von zwei Rippen die gewünschte Funktion ausführen. Bezugnehmend auf Fig. 12 ist der Innendurchmesser des erfindungsgemäßen Zapfventils 50 aber groß genug, um über den Trenneinsatz 44 zu greifen. Folglich gestattet ein mit dem Trenneinsatz 44 ausgestattetes Fahrzeug nur das Einstecken von Zapfventilen 50 mit dem richtigen Durchmesser. Die Fig. 11 und 12 veranschaulichen die allgemeine Anwendung eines Trennein satzes unabhängig davon, ob das Tanksystem für ein einziges Fluid oder für mehrere Fluide ausgerüstet ist.

Es ist wünschenswert, dass ein Fahrer eines Fahrzeugs, das sowohl mit einem Primärfluidtank 12 als auch mit einem Se kundärfluidtank 22 ausgerüstet ist, eine Tankstelle be nutzt, an der sich beide Tanks auffüllen lassen. Damit die betankende Person kein Zapfventil für Primärfluid benutzen kann, das nicht die Möglichkeit zum Auffüllen auch des Se kundärfluidtanks bietet, ist der Außendurchmesser des Trenneinsatzes 44 größer als der Innendurchmesser der Zapf ventile, die nur Dieselkraftstoff ohne Sekundärfluid lie fern. Auf diese Weise kann die betankende Person daran ge hindert werden, Primärfluid zu tanken, ohne gleichzeitig den Sekundärfluidtank 22 zu füllen.

Zusammengefasst kann der Trenneinsatz 44 auch verhindern, dass mit Dieselmotoren ausgerüstete Fahrzeuge mit Benzin betankt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Trenn einsatz 44 verhindert, dass mit Reduktionsmitteltanks aus gerüstete Fahrzeuge an Tankstellen betankt werden, die nur das Primärfluid, d. h. Dieselkraftstoff, abgeben.

Der Einfüllstutzen 42 und das Zapfventil 50 können aus elektrisch leitendem Material hergestellt sein. Genauer kön nen der Unterdruckabschaltkanal 58 des Zapfventils und der Hemmblock 46 (oder in dem alternativen Ausführungsbeispiel der Hemmring 94), d. h. Elemente, wie, die in diesen Bei spielen beim Zapfen in Kontakt miteinander stehen, aus elektrisch leitenden Materialien hergestellt sein.

Der Sekundärfluidtank 22 kann eine wässerige Lösung von Am moniak oder Harnstoff enthalten, das bei -12°C gefriert und vorwiegend Wasser enthält und deshalb beim Gefrieren expan diert. Obwohl die Form des Sekundärfluidtanks 22 in Fig. 1 herkömmlich gestaltet sein kann, kann der Sekundärfluidtank 22 die Form eines Kegelstumpfes haben, bei dem das Ende mit dem größeren Durchmesser höher liegt als das mit dem klei neren Durchmesser. Derartige Tanks, deren Querschnittsflä che sich von ihrem Boden zur Oberseite hin monoton erhöht, bieten Dehnungsraum für Fluide, die sich beim Gefrieren ausdehnen. Obwohl unter ungünstigen klimatischen Bedingun gen, wenn das Fahrzeug abgestellt ist, Harnstoff gelegent lich einfrieren kann, kann der Harnstofftank in der Nähe eines wärmeabstrahlenden Elements im Fahrzeug montiert sein, so dass er nach dem Starten des Fahrzeugs 10 eine Temperatur über -12°C annimmt. Wärmeabstrahlende Elemente können beispielsweise ein Motor, ein Heizkörper, eine Öl wanne, ein Abgasglied usw. sein.

Ein Einfrieren von Harnstoff im Betankungssystem (in der Tankstelle) kann durch Zirkulation desselben im Zapfventil 50 über einen Sekundärfluidzulauf 86 und einen Sekundärfluid ablauf 88 vermieden werden, wie dies in den Fig. 2, 3 und 7 gezeigt ist. Wenn ein Harnstoffreservoir 82 unter der Erde liegt, kann der Harnstoff bei einer Temperatur von et wa 10 bis 15°C gehalten werden. Durch Zirkulationsströmung innerhalb des Zapfventils lässt sich ein Einfrieren des Harnstoffs vermeiden, mit Ausnahme vielleicht bei sehr tie fen Umgebungstemperaturen. Wenn das Reservoir 82 über der Erde liegt, wie Fig. 4 zeigt, kann ein Sekundärfluidheizer 84 dazu dienen, den Harnstoff bei einer gewünschten Tempe ratur zu halten, um das Einfrieren zu vermeiden. Mittels eines Temperaturfühlers 74 kann bestimmt werden, wann mit tels der Sekundärfluidpumpe 26 eine Zirkulationsströmung durch den Sekundärfluidzulauf 86 und den Sekundärflu idrücklauf 88 gepumpt werden sollte und wann der Sekun därfluidheizer 84 verwendet werden sollte. Alternativ kann ein Signal von einem Sekundärfluidabgabetemperatursensor 80 dazu dienen, die Notwendigkeit für die Zirkulationsströmung und die Heizung des Sekundärfluids zu bestimmen.

Bezogen auf die Fig. 1 bis 5 wurden oben Fluidzapf- und einfülleinrichtungen diskutiert. Mögliche andere Mittel enthalten, sind aber nicht beschränkt auf: Elektronische Stellglieder, Halteklammern, Federn, Ventile, Reservoirs, Röhren, Röhrenverbinder, Passungen, Drucksensoren und Fluid pegelsensoren.

Die Abschaltvorrichtung für das Zapfen des Primärfluids wurde oben diskutiert. Jedoch sollte auch eine Lösung zum Unterbinden der Fluidströmung zum Sekundärfluidtank 22 vor gesehen sein, wenn dieser voll ist. Wenn der Sekundärfluid tank 22 voll ist, schließt das Kombinationsentlüftungsven til 24 und verursacht dadurch einen Druck im Sekundärfluid tank 22, gleich dem Abgabedruck, wodurch die Fluidströmung unterbunden wird. Der Sekundärfluidtank 22 kann so gestal tet sein, dass er dem Abgabedruck, ohne zu brechen, wider steht. Das Betankungssystem kann einen Sekundärfluid druckregler 78 an der Zulaufseite enthalten, der einen vorbestimmten Druck einstellt, der unter dem Genehmigungs druck des Sekundärfluidtanks 22 liegt.

Wenn das Zapfventil 50 vom Einfüllstutzen 42 abgenommen wird, verhindert das Rückschlagventil 32 in dem Sekun därfluideinfüllkanal 26, dass Sekundärfluid den Primärfluid einfüllkanal 16 verunreinigt. Bevorzugt sollte das Rück schlagventil 32 so nahe wie möglich an der Einlassspitze des Sekundärfluideinfüllkanals 26 liegen, um die Verunrei nigung zwischen Primär- und Sekundärfluid zu mindern.

Alternativ kann ein (nicht gezeigter) Niveaufühler am Se kundärfluidtank 22 mit einem Transponder 70 am Fahrzeug 10 kommunizieren. Der Transponder 70 kann ein den Fluidpegel angebendes Signal an einen mit dem Sekundärfluidreservoir 82 und der Sekundärfluidpumpe 76 gekoppelten Sendeempfänger 72 senden. Wenn der Sekundärfluidtank 22 voll ist, erhält ein (nicht gezeigtes) Ventil, das stromaufwärts vom Zapf ventil 50 liegt, den Befehl, den Sekundärfluidzulauf zu sperren.

Oben wurden mechanische Lösungen diskutiert, durch die die Primärfluidströmung vor dem Beginn der Sekundärfluidströ mung verhindert wird. Ebenso können andere Beispiele ver wendet werden. Wenn das Fahrzeug 10 und das Kraftstoffbe tankungssystem 8 mit einer Hochfrequenzübertragungseinrich tung ausgestattet sind, z. B. jeweils mit dem Transponder 70 und dem Sendeempfänger 72, könnte ein elektrisch betätigtes Ventil in dem Primärfluidabgabekanal 52 die Primärflu idströmung bis zum Auftreten der Sekundärfluidströmung ver hindern. Der Abgabezustand des Sekundärfluids könnte durch einen Strömungsmesser auf der Seite des Betankungssystems und einen Niveaufühler am Sekundärfluidtank erfasst werden. Alternativ könnten Ventile in dem Primär- und Sekundärflu idkanal im Zapfventil mechanisch gekoppelt sein.

Bezugnehmend auf Fig. 4 wurde ein Beispiel einer Lösung für ein automatisches Abschalten diskutiert. Zusätzliche automatische Abschaltmittel können enthalten: Elektrisch betätigte Ventile, Drucksensoren, Fluidniveausensoren, Röh ren, Verbinder und elektrische Stellglieder.

Das Volumen des Sekundärfluidtanks 22 ist so bemessen, dass sichergestellt ist, dass im wesentlichen immer Sekundärflu id vorhanden ist. Wenn das Volumen des Sekundärfluidtanks 22 beruhend auf dem Produkt des Volumens des Primärfluid tanks 12 und R bestimmt wird, ist R das maximale Verhältnis aus Verbrauchsrate des Sekundärfluids dividiert durch die Verbrauchsrate des Primärfluids genommen über den Betriebs bereich des Fahrzeugs. Bei der Entwicklung hat sich ge zeigt, dass das Volumen des Sekundärfluidtanks 22, wenn es auf R basiert, größer ist als es für das Fahrzeug 10 nötig wäre, so dass sich das Volumen des Sekundärfluidtanks 22 verkleinern lässt, selbst wenn man Motorbetriebsszenarien betrachtet, die den größten Anteil Sekundärfluid verbrau chen.

Fig. 13 veranschaulicht den Tankprozess. Im Block 100 wird der Prozess gestartet. Im Block 102 wird von einer betan kenden Person an der Tankstelle das Zapfventil 50 in den Einsatz 44 des Einfüllstutzens 42 eingesteckt. Im Block 104 wird ermittelt, ob das Zapfventil 50 den passenden Durchmesser hat, um in den Einfüllstutzen 42 einzugreifen. Wenn nicht, gibt das Zapfventil 50 nicht die für das Fahr zeug 10 richtige Fluidart ab. In diesem Fall sucht die Be dienperson eine andere Tankstelle im Block 106 auf. Falls Block 104 ein positives Ergebnis zeigt, geht der Prozess mit Block 108 weiter, in dem ermittelt wird, ob das Zapf ventil 50 richtig im Einfüllstutzen ausgerichtet ist. Im Block 108 wird ein negatives Ergebnis angegeben, wenn der Unterdruckabschaltkanal 58 des Zapfventils 50 am Hemmblock 46 des Einfüllstutzens 42 anstößt. Bei falscher Ausrichtung (Block 108 liefert negatives Ergebnis) dreht die betankende Person das Zapfventil 50 relativ zum Einfüllstutzen 42 im Block 110 bis der Eingriff möglich ist und Block 108 ein positives Ergebnis erzielt. Ein positives Ergebnis im Block 108 gibt an, dass das Zapfventil 50 weit genug eingreift, damit Sekundärfluid abgegeben werden kann, d. h., dass die Einfüll- und Abgabekanäle des Sekundärfluids miteinander verbunden sind. Wenn dies nicht der Fall ist, steckt die betankende Bedienperson das Zapfventil 50 im Block 100 tie fer in den Einfüllstutzen 42. Bei positivem Ergebnis im Block 108 können Primärfluid und Sekundärfluid im Block 112 gezapft werden. Wenn die Fluide gezapft worden sind, schal tet ein Ventil am (nicht gezeigten) Primärabgabekanal auto matisch ab, wie es die, bezogen auf die Fig. 5a-c be schriebenen, mechanischen Strukturen erreichen. Wenn das Zapfventil 50 von der Bedienperson aus dem Einfüllstutzen 42 herausgenommen wird, nehmen die Ventile 32 und 60 im Harnstoffkanal ihre normal geschlossene Position wieder an, was durch die, bezogen auf die Fig. 5a-c beschriebenen erfindungsgemäßen, Einrichtungen ermöglicht wird.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf das Zapfen zweier Fluide mit einem einzigen Zapfventil (Zapfhahn). Jedoch lässt sich die hier beschriebene Erfin dung auf das Zapfen von drei oder mehr Fluiden durch ein einziges Zapfventil erweitern. Obwohl die oben beschriebe nen Ausführungsbeispiele lediglich dazu dienen, die Erfin dung zu veranschaulichen, werden die einschlägigen Fachleu te unschwer erkennen, dass diese Erfindung im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche alternative Gestaltungen und Aus führungsformen erlaubt.

Claims

1. Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugs (10), gekenn zeichnet durch folgende Schritte:
Abgabe eines ersten Stroms aus Kraftstoff und eines zweiten separaten Stroms aus Reduktionsmittel an das Fahrzeug (10), wenn dieses mit einem Kraftstofftank (12), der den ersten Strom aus Kraftstoff aufnehmen kann, und einem Reduktions mitteltank (22) ausgerüstet ist, der den zweiten Strom aus Reduktionsmittel aufnehmen kann; und
Abgabe nur des ersten Stroms aus Kraftstoff an das Fahrzeug (10), wenn das Fahrzeug nicht mit dem Reduktionsmitteltank ausgerüstet ist.

2. System zur Betankung eines Fahrzeugs, dadurch gekenn zeichnet, dass das System aufweist:
eine Einrichtung zur Abgabe eines ersten Stroms aus Kraft stoff und eines zweiten, separaten Stroms aus Reduktions mittel an das Fahrzeug (10), wenn dieses mit einem Kraft stofftank (12), der den ersten Strom aus Kraftstoff aufneh men kann, und einem Reduktionsmitteltank (22) ausgerüstet ist, der den zweiten Strom aus Reduktionsmittel aufnehmen kann, und zur Abgabe nur des ersten Stroms aus Kraftstoff an das Fahrzeug, wenn es nicht mit dem Reduktionsmitteltank (22) ausgerüstet ist; und
einen Bedienerauslöser, der mit der Abgabeeinrichtung ge koppelt ist.

3. Kraftstoffsystem für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung (12, 16, 22, 26, 42) zur Aufnahme eines ersten Stroms aus Kraftstoff in einen Kraftstofftank (12) und eines zweiten, separaten Stroms aus Reduktionsmittel in einen Reduktionsmitteltank (22) und
eine automatische Abschalteinrichtung, die die Aufnahme des Kraftstoffs stoppt, wenn der Kraftstofftank (12) bis zu ei nem ersten, vorbestimmten Niveau gefüllt ist und der die Aufnahme des Reduktionsmittels stoppt, wenn der Reduktions mitteltank (22) bis zu einem zweiten, vorbestimmten Niveau gefüllt ist.

4. Verfahren zur Wiederbetankung eines Fahrzeugs (10), ge kennzeichnet durch folgende Schritte:
Aufnahme eines ersten Stroms aus Kraftstoff in einen Kraft stofftank (12) und eines zweiten, separaten Stroms aus Re duktionsmittel in einen Reduktionsmitteltank (22); und
Stoppen der Kraftstoffaufnahme, wenn der Kraftstofftank (12) bis zu einem vorbestimmten Niveau gefüllt ist und Stoppen der Reduktionsmittelaufnahme, wenn der Reduktions mitteltank (22) bis zu einem zweiten vorbestimmten Niveau gefüllt ist.

5. Verfahren zur Betankung eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Abgabe eines ersten Stroms eines Primärfluids und eines zweiten, separaten Stroms eines Sekundärfluids an das Fahr zeug, wenn das Fahrzeug mit einem Primärfluidtank, der den ersten Strom aufnehmen kann, und mit einem Sekundärfluid tank, der den zweiten Strom aufnehmen kann, ausgerüstet ist; und
Abgabe nur des ersten Stroms an das Fahrzeug, wenn das Fahrzeug nicht mit dem Sekundärfluidtank ausgerüstet ist.