DE10318353A1

DE10318353A1 - Kraftstoffabscheideeinrichtung für Kraftstoffbehälter in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10318353A1
Application number: DE2003118353
Authority: DE
Inventors: Dieter Rongstock; Artur Schröter
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: DE10318353B4

Abstract

Eine Kraftstoffabscheidevorrichtung (1) zum Anbau an einen Kraftstoffbehälter (2) eines Kraftfahrzeugs hat ein Abscheidevorrichtungsgehäuse mit einer Ventilöffnung (8). Eine im Inneren eines Beruhigungsraums (18) im Bereich der Ventilöffnung (8) angeordnete Vorkammer (19) weist wenigstens eine Durchgangsöffnung (20) zum Beruhigungsraum (18) auf. Ein Steigrohr (16) verbindet die Innenseite des Beruhigungsraums (18) mit dem Ausgangsanschluss (15).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffabscheideeinrichtung für Kraftstoffbehälter in Kraftfahrzeugen.
Solche Kraftstoffabscheideeinrichtungen werden bei Kraftfahrzeugen verwendet, um zu verhindern, dass Kraftstoff beim Entlüften austritt.

Eine Entlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank ist in der DE 197 01 294 A1 gezeigt. Dort wird ein Adsorptionsfilter verwendet, um zu verhindern, dass umweltschädliche Kraftstoffdämpfe auf die Außenseite des Kraftstofftanks austreten.

Ein Tankentlüftungsventil für den Kraftstoffbehälter eines Fahrzeugs ist in der EP 0 781 677 D1 und in der EP 0 869 022 A2 offenbart.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei dem stets gewährleistet ist, dass kein Kraftstoff in flüssiger Form auf die Außenseite austritt, wobei ein zuverlässiger Betrieb der Vorrichtung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.

Die Erfindung wird in einer Kraftstoffabscheidevorrichtung verwirklicht, die ein Abscheidevorrichtungsgehäuse mit einer Ventilöffnung umfasst. Im Bereich der Ventilöffnung ist ein Beruhigungsraum vorgesehen, wobei im Inneren des Beruhigungsraums eine Vorkammer angeordnet ist, die eine Durchgangsöffnung zum Beruhigungsraum aufweist. Außerdem ist ein Steigrohr vorgesehen, das die Innenseite des Beruhigungsraums mit einem Ausgangsanschluss der Kraftstoffabscheidevorrichtung verbindet.

Vorteilhafterweise ist der Beruhigungsraum und die Vorkammer oberhalb der Ventilöffnung angeordnet. Ebenso ist eine Eintrittsöffnung in das Steigrohr oberhalb der Ventilöffnung angeordnet. Durch einen Rücklauf oder einen besonderen Rücklaufanschluss kann dann gegebenenfalls austretender Kraftstoff von dem Abscheidevorrichtungsgehäuse zurück in den Kraftstofftank fließen.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, im Bereich um die Eintrittsöffnung des Steigrohrs und/oder um die Durchgangsöffnung des Beruhigungsraums herum das Abscheidevorrichtungsgehäuse zu einem Sammelreservoir erweitert auszubilden. In einem solchen Sammelreservoir können auch über längere Zeit austretende geringe Mengen von Kraftstoff, beispielsweise bei schrägstehendem Fahrzeug gesammelt werden, bevor sie im Zuge einer normalen Bewegung des Kraftfahrzeugs zurück in den Kraftstofftank gefördert werden.

Im Zusammenhang mit der Entwicklung von Kraftstoffbehältern wird ein Belüftungs-Ventilsystem bereitgestellt, das eine "freie Beatmung" des Kraftstoffbehälters zulässt, um Beschädigungen des Kraftstoffbehälters zu vermeiden und die Belüftungsfunktion sicherzustellen. Die Erfindung stellt ein Ventil bereit, bei dem ein Kraftstoffaustritt bei Horizontalbeschleunigungen vermieden wird. Hierbei kann Kraftstoff über die Ventildichtung in das Belüftungsrohr gelangen. Bei Kraftfahrzeugen mit Benzinmotoren führt eine Belüftungsleitung zu einem Aktivkohlebehälter. Wenn Kraftstoff in die Aktivkohle gelangt, wird diese übersättigt und somit unbrauchbar. Die reinigende Wirkung der Kohle im Fahrbetrieb bleibt aus und die gesetzlichen Abgasauflagen werden nicht mehr erfüllt. Bei den Kraftfahrzeugen mit Dieselmotoren tritt Dieselkraftstoff durch die Belüftungsleitung in die Atmosphäre aus und verschmutzt die Umwelt.

Mit der Erfindung können Ventile vermieden werden, die ein Labyrinthsystem aufweisen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung braucht nicht in der Belüftungsleitung und nicht an einem hohen Punkt im Fahrzeug angebracht werden. Besondere Einbauteile beispielsweise am Einfüllrohr im Radgehäuse brauchen nicht mehr vorgesehen werden. Es müssen keine Leitungen mehr im Fahrzeug verlegt werden. Hohe Kosten und ein Sicherheitsrisiko, zum einen durch die zusätzlichen Verbindungsstellen und zum anderen durch die Gefahr der Beschädigung beim Unfall (Rearcrash), kann vermieden werden.

Der erfindungsgemäße Kraftstoffabscheider ist in einem Gehäuse ausgebildet, das am Tank unmittelbar auf dem Entlüftungsventil angeordnet ist. Er ist fest mit dem Tank verbunden und stellt mit dem Ventilgehäuse eine Einheit dar.

Im Unterteil ist eine Öffnung zum Ventil hin vorgesehen, durch die die Kraftstoffdämpfe nach dem Passieren des Beruhigungsraumes in die Belüftungsleitung nahezu ohne Widerstand gelangen können. Wenn bei verschiedenen Fahrmanövern Kraftstoff über die Ventildichtung schwappt und vom Dampfstrom mit in den Belüftungsbereich gezogen wird, wird der Dampfstrom in dem Beruhigungsraum verlangsamt und flüssige Kraftstoffpartikel, die der Dampfstrom bei unruhiger Fahrt mitreißt, werden abgeschieden.

Bei anschließender ruhiger Fahrweise kann der abgeschiedene Kraftstoff zurück in den Kraftstoffbehälter fließen.

Die Abscheidefunktion gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt. Der durch die Ventilöffnung durchtretende Kraftstoffdampf wird in der Vorkammer in die entgegengesetzte Richtung zum Steigrohr umgeleitet. Der Dampf umströmt die Vorkammer und verteilt sich im Beruhigungsraum. bevor er durch das Steigrohr in den Ausgang gelangt. Auf dem Weg werden die flüssigen Kraftstoffpartikel aus dem Dampfstrom abgeschieden, konzentrieren sich in dem Unterteil und fließen, bedingt durch die Neigung im Unterteil, durch die Ventilöffnung und das Schwimmerventil in den Kraftstoffbehälter zurück.

Der Auslaufschutz bei Schräglage wird wie folgt gewährt. Beim Parken des Fahrzeugs in Schräglage kann das Schwimmerventil permanent unter Kraftstoff stehen. Undichtigkeiten des Ventils die durch Verschmutzung oder Fertigungstoleranzen auftreten können, haben zur Folge dass Kraftstoff in die Belüftung gelangen kann. Der Beruhigungsraum dient hierbei als Depot das über längere Zeit den Kraftstoff sammelt und bei Weiterfahrt (horizontale Lage) den Kraftstoff durch die Öffnung zurück in den Kraftstoffbehälter laufen lässt.

Das Unterteil des erfindungsgemäßen Abscheidegehäuse ist mit dem Schwimmerventilgehäuse als ein Teil hergestellt, das wiederum fest mit dem Kraftstoffbehälter verbunden ist. Dadurch ist keine weitere Montage oder Verbindungsstelle erforderlich, die zu kritischen Leckagen im Fahrbetrieb oder bei einem Unfall führen könnten.

Zusätzlich bietet das Abscheidegehäuse bei einer Überkopflage des Fahrzeugs ein Reservoire gegen kleine Undichtigkeiten des Schwimmerventils sodass die gesamte Einheit von Tank, Schwimmerventil und Abscheidegehäuse als „Schutz bei Unfall" eingestuft werden kann. Das Abscheidegehäuse kann in jeder Lage eine größere Menge Flüssigkeit aufnehmen, bevor ein Austritt durch das Steigrohr und den Ausgang erfolgt. Darauf kann bauraumbedingt Einfluss genommen werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.
1 zeigt einen Querschnitt durch einen Kraftstofftank und eine Kraftstoffabscheidevorrichtung und
2 zeigt einen weiteren Querschnitt durch die in 1 gezeigte Kraftstoffabscheidevorrichtung.
1 und 2 zeigen zusammen gehörende Querschnitte durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffabscheidevorrichtung 1, die auf einem Kraftstofftank 2 eines in dieser Ansicht nicht gezeigten Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dabei ragt die Kraftstoffabscheidevorrichtung 1 von der Oberseite des Kraftstofftanks 2 in diesen hinein.
Die Kraftstoffabscheidevorrichtung 1 gliedert sich in ein Gehäuseunterteil 3, das auf dem Kraftstofftank 2 aufliegt, in ein Gehäuseoberteil 4, das auf dem Gehäuseunterteil 3 sitzt, sowie in eine Ventileinheit 5, in dem ein in dieser Ansicht nicht gezeigtes Schwimmerventil angeordnet ist.
Das Gehäuseunterteil 3 gliedert sich hierzu in eine auf der Außenseite des Kraftstofftanks 2 angeordnete Gehäusewanne 6, an die sich einstückig nach unten in den Kraftstofftank 2 hinein ein Schwimmerventilaufnahmezylinder 7 erstreckt. Zwischen Schwimmerventilaufnahmezylinder 7 und Gehäusewanne 6 ist eine Ventilöffnung 8 vorgesehen, die diese verbindet.
Wie man am besten in 1 sieht, greift die Ventileinheit 5 mit einem obenseitigen Ventilkragen 9 unter Abdichtung mit einem O-Ring 10 in die Ventilöffnung 8 ein. Seitliche Haltenasen 11 an der Ventileinheit 5 greifen in Rastöffnungen 12 im Schwimmerventilaufnahmezylinder 7 ein und sichern die Ventileinheit 5 gegen Herausfallen aus dem Gehäuseunterteil 3.
Im Boden des Gehäuseunterteils 3 ist ein waagrecht verlaufendes Austrittsrohr 13 integriert, das quer durch die Gehäusewanne 6 verläuft. Das Austrittsrohr 13 mündet auf die Außenseite des Gehäuseunterteils 3 und stellt dort einen Schlauchanschluss 14 im Bereich einer Austrittsöffnung 15 (2) bereit. An dem der Austrittsöffnung 15 gegenüberliegenden Ende des Austrittsrohrs 13 ist dieses nach oben zu einem Steigrohr 16 abgeknickt ausgebildet. Das Steigrohr 16 erstreckt sich dabei über die Höhe der Gehäusewanne 6 hinaus nach oben bis knapp unter das Gehäuseoberteil 4. Dort mündet es in einer Eintrittsöffnung 17, die in einer vorbestimmten Richtung angeschrägt ist. Dabei ist das Steigrohr 16 in etwa mittig der Ge häusewanne 6 angeordnet, wobei die angeschrägte Eintrittsöffnung 17 in Richtung auf die Ventilöffnung 8 weist.
Das Gehäuseoberteil 4 ist zum Gehäuseunterteil 3 hin dicht unter Ausbildung eines Beruhigungsraums 18 aufgesetzt. Dabei ist im Bereich oberhalb der Ventilöffnung 8 eine zylindrisch nach unten ausgebildete Vorkammer 19 vorgesehen. Die Vorkammer 19 ist im Inneren hohl ausgebildet und soweit nach unten geführt, dass sie nahezu die Außenseite des Austrittsrohrs 13 berührt. Zwischen der Oberseite des Gehäuseunterteils 3 im Bereich um die Ventilöffnung 8 herum und der Unterseite der Vorkammer 19 ist ein ringförmiger schmaler Schlitz 25 freigelassen. Durch diesen Schlitz 25 ist ein Kraftstoffrücklauf möglich.
Wie man besonders gut in 2 sieht, ist in der Vorkammer 19 untenseitig eine Austrittsaussparung 20 vorgesehen. Die Austrittsaussparung 20 ist in 1 mit gestrichelter Linie angedeutet. Die Austrittsaussparung 20 weist dabei weg von der Eintrittsöffnung 17 im Steigrohr 16. Es ist in einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel auch eine Austrittsaussparung denkbar, die noch weiter hinauf, auch bis hinauf zum Gehäuseoberteil 4 reicht.
Im Betrieb verhält sich die erfindungsgemäße Kraftstoffabscheidevorrichtung 1 wie folgt.
Bei geöffnetem Schwimmerventil durchtritt Kraftstoffdampf, der auch flüssige Kraftstoffpartikel enthalten kann, die Ventilöffnung 8. Dies kann beispielsweise beim Tanken oder dynamisch bei Fahrmanövern geschehen, wenn der in den Kraftstofftank 2 einfließende oder darin umherfließende Kraftstoff das darin befindliche Kraftstoffdampfvolumen verdrängt oder bewegt. Der Kraftstoffdampf durchtritt die Ventilöffnung 8 und tritt zu nächst in die Vorkammer 19 ein. Dort beschlägt der Kraftstoffdampf die Wandungen der Vorkammer 19. Der sich an den Wandungen ansammelnde Kraftstoff fließt nach unten durch die Ventilöffnung 8 zurück in den Kraftstofftank 2. Der verbleibende Kraftstoffdampf wird in der Vorkammer 19 umgelenkt und tritt im wesentlichen aus der Austrittsaussparung 20 aus, was durch einen Strömungspfeil 21 in 2 veranschaulicht ist. Danach umströmt der Kraftstoffdampf die Vorkammer 19 in Richtung auf den in 2 links gelegenen Teil des Beruhigungsraums 18, was durch einen Strömungspfeil 22 angedeutet ist. Dieser Kraftstoffdampf wird an dem anderen Ende des Gehäuseoberteils 4 wieder zurückgelenkt und tritt schließlich in die Eintrittsöffnung 17 ein, was durch einen Strömungspfeil 23 in 1 und in 2 veranschaulicht ist. Auf dem Weg von der Ventilöffnung 8 zu der Eintrittsöffnung 17 werden die flüssigen Kraftstoffpartikel aus dem Dampfstrom abgeschieden. Sie konzentrieren sich in dem Gehäuseunterteil 3 und fließen bedingt durch eine Neigung im Gehäuseunterteil 3 durch die Ventilöffnung 8 zurück in den Kraftstofftank 2, wobei sie das Schwimmerventil durchtreten.
Beim Parken des Kraftfahrzeugs in Schräglage kann das Schwimmerventil permanent mit Kraftstoff beaufschlagt sein, besonders wenn der Kraftstofftank 2 nahezu vollgefüllt ist. Etwaige Undichtigkeiten im Schwimmerventil bewirken, dass Kraftstoff durch die Ventilöffnung 8 in die Gehäusewanne 6 eintritt, was durch eine Kraftstofflinie 24 angedeutet ist. Dieser Kraftstoff kann durch die Lage der Eintrittsöffnung 17 nicht auf die Außenseite der Austrittsöffnung 15 gelangen. Der Beruhigungsraum 18 dient dabei als Depot für den Kraftstoff, der sich auch über längere Zeit ansammeln kann. Bei einer Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs, bei der der Kraftstofftank in eine horizontale Lage gebracht wird, kann der so angesammelte Kraftstoff durch die Ventilöffnung 8 wieder zurück in den Kraftstofftank 2 gelangen.
Selbst bei einer Überkopflage des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bietet die Kraftstoffabscheidevorrichtung 1 ein hohes Maß an Sicherheit. Bei einer Überkopflage wird selbst bei einer kleinen Undichtigkeit des Schwimmerventils eine relativ große Menge an Kraftstoff im Beruhigungsraum 18 angesammelt, bevor dieser durch die Austrittsöffnung 15 nach außen tritt und dort Gefahren hervorrufen kann.

1: Kraftstoffabscheidevorrichtung
2: Kraftstofftank
3: Gehäuseunterteil
4: Gehäuseoberteil
5: Ventileinheit
6: Gehäusewanne
7: Schwimmerventilaufnahmezylinder
8: Ventilöffnung
9: Ventilkragen
10: O-Ring
11: Haltenase
12: Rastöffnung
13: Austrittsrohr
14: Schlauchanschluss
15: Austrittsöffnung
16: Steigrohr
17: Eintrittsöffnung
18: Beruhigungsraum
19: Vorkammer
20: Austrittsaussparung
21: Strömungspfeil
22: Strömungspfeil
23: Strömungspfeil
24: Kraftstofflinie
25: Schlitz

Claims

Kraftstoffabscheidevorrichtung (1), insbesondere zum Anbau an einen Kraftstoffbehälter (2) eines Kraftfahrzeugs, die die folgenden Merkmale aufweist: – ein Abscheidevorrichtungsgehäuse, das eine Ventilöffnung (8) aufweist, – einen im Bereich der Ventilöffnung (8) angeordneten Beruhigungsraum (18), – eine im Inneren des Beruhigungsraums (18) im Bereich der Ventilöffnung (8) angeordnete Vorkammer (19), die wenigstens eine Durchgangsöffnung (20) zum Beruhigungsraum (18) aufweist, – einen Ausgangsanschluss (15) und – ein Steigrohr (16), das die Innenseite des Beruhigungsraums (18) mit dem Ausgangsanschluss (15) verbindet.
Kraftstoffabscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ventilöffnung (8) eine als Entlüftungsventil ausgebildete Ventileinrichtung (5) vorgesehen ist.
Kraftstoffabscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beruhigungsraum (18) über der Ventilöffnung (8) angeordnet ist.
Kraftstoffabscheidevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (19) oberhalb der Ventilöffnung (8) angeordnet ist.
Kraftstoffabscheidevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (16) eine im Inneren des Beruhigungsraums (18) angeordnete Eintrittsöffnung (17) aufweist, die oberhalb der Ventilöffnung (8) und oberhalb der Durchgangsöffnung (20) angeordnet ist.
Kraftstoffabscheidevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich um die Eintrittsöffnung (17) des Steigrohrs (16) und/oder um die Durchgangsöffnung (20) des Beruhigungsraums (18) herum das Abscheidevorrichtungsgehäuse zu einem Sammelreservoir erweitert ausgebildet ist.
Kraftstoffabscheidevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rücklauf zur Ventilöffnung oder ein von der Ventilöffnung separater Rücklaufanschluss zum Kraftstoffbehälter vorgesehen ist.
Kraftstoffabscheidevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (20) von der Eintrittsöffnung (17) des Steigrohrs (16) wegweist.
Kraftstoffbehälter (2), insbesondere zum Einbau in ein Kraftfahrzeug, mit einer Kraftstoffabscheidevorrichtung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug mit einem Kraftstoffbehälter (2) nach Anspruch 9.