DE1958532A1

DE1958532A1 - Dampfabscheider fuer den Kraftstoffbehaelter von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1958532A1
Application number: DE19691958532
Authority: DE
Inventors: Seiden Myron A; Latvala Aale M; Howed Benjamin T
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1968-12-18
Filing date: 1969-11-21
Publication date: 1970-07-02
Also published as: US3542239A; GB1227741A; BR6913208D0; SE351266B

Description

8 München 13, den ?Λ M-ν. 1989

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DfpL-Inr.. ^!.'?l'Aussei FK 2543

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Hohenstaufenstr. 2, Tel. 33 8111

Ford - Werke AG

Köln - Deutz Ottoplatz %

"Dampfabscheider für den Kraftstoffbehälter von Kraftfahrzeugen«"

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der Anmeldung Se« No. 784 764 vom 18_O Dezember 1968 in den Vereinigten Staaten von Nordamerika in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft einen Dampfabscheider für den Kraftstoffbehälter von Kraftfahrzeugen An jedem Ende der einen Seite des Kraftstoffbehälters ist ein Behälter montierte Leitungen verbinden den Innenraum des vorderen Behälters mit den oberen rückwärtigen Ecken des Kraftstoffbehälters und gleichartige Leitungen verbinden den Innenraum des hinteren Behälters mit den oberen vorderen Ecken des

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Kraftstoffbehälters. Die die nahe Seite des Kraftstoffbehälters mit jedem Behälter verbindenden Leitungen erstrecken sich in den oberen Bereich des Behälters hinein, während die die ferne Seite verbindenden Leitungen nahe dem Boden des Behälters enden· Ein Rohr verbindet den oberen Bereich des Behälters mit einer Dampf-Speichereinrichtung·

Dampfverluste des Kraftstoffbehälters von Kraftfahrzeugen tragen zu einem unbestimmten Ausmaße zu der Verunreinigung der Atmosphäre bei, und es sind verschiedene Systeme bereits in Vorschlag gebracht worden, um in der Maschine eines Kraftfahrzeuges die Kraftstoffdämpfe zu verbrennen, die sich oberhalb des flüssigen Kraftstoffes in dem Kraftstoffbehälter bilden« Viele dieser Systeme benutzen ein Absorptionsmittel zur Aufnahme dieser Kraftstoffdämpfe, die sich während eines Stillstandes der Fahrzeugmaschine bilden»

Die Anwesenheit selbst geringer Mengen an flüssigem Kraftstoff in diesen Systemen beeinträchtigt nun zu einem erheblichen Ausmaße den Verbrennungsvorgang der Maschine und weiterhin das Speichersystem· Für derartige Systeme sind deshalb Dampfabscheider zum Abscheiden des gesamten flüssigen Kraftstoffes von den Dämpfen, die sich oberhalb des flüssigen Kraftstoffes in dem Kraftstoffbehälter unter Berücksichtigung von allen möglichen Stellungen von diesem bilden, von ausschlaggebender Bedeutung·

Die Erfindung schafft ein System, das sich aufbaut aus relativ billigen Einzelteilen und das dem Entfernen von Dampf aus dem Kraftstoffbehälter dient, das weiterhin den Dampf völlig von eventuell vorhandenem flüssigem Kraftstoff abtrennt und das schließ-

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lieh den flüssigen Kraftstoff dem Kraftstoffbehälter zurückführt, wobei dieses System wirksam ist für alle möglichen Stellungen des Kraftstoffbehälters« Das System umfaßt einen im wesentlichen lotrechten Behälter, welcher nahe der einen Seite des Kraftstoffbehälters oberhalb des maximal möglichen Kraftstoffspiegels angeordnet ist« Eine Leitung verbindet den oberen Bereich dieses Behälters mit der nahen Seite des Kraftstoffbehälters und eine zweite Leitung verbindet den unteren Bereich dieses Behälters mit der fernen Seite des Kraftstoffbehälters« Beide Leitungen enden innerhalb des Kraftstoffbehälters nahe von dessen oberer Wand« Vorzugsweise finden zwei Behälter dieser Art für einen Kraftstoffbehälter Verwendung, der eine im wesentlichen quadratische obere Fläche aufweist« Die beiden Behälter sind dann an den Enden einer beliebigen Seite des Kraftstoffbehälters angeordnet«

Die verbesserte Fähigkeit, Dampf von dem Kraftstoffbehälter unabhängig von dessen möglichen Stellungen zu entfernen, wird dadurch erreicht, daß man den vorderen Behälter mit den oberen, hinteren Ecken des Kraftstoffbehälters verbindet und daß man weiterhin den hinteren Behälter mit den oberen vorderen Ecken des Kraftstoffbehälters verbindet« Die jeden Behälter mit der nahen Seite des Kraftstoffbehälters verbindenden Leitungen erstrecken sich in den oberen Bereich des Behälters hinein, während die Leitungen von der fernen Seite des Kraftstoffbehälters in den unteren Bereichen enden« Unabhängig von den möglichen Stellungen des Kraftstoffbehälters innerhalb vorhergesehener Grenzen wird dann wenigstens einer der Behälter mit dem Dampfraum oberhalb des flüssigen Kraftstoffes in Verbindung stehen« Der Dampf wird in diesen Behälter hinein gezogen, so daß eventuell von diesem mitgetragener, flüssiger Kraftstoff dann abgetrennt werden kann« Die Dämpfe werden zu der Maschine ge-

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leitet und die abgetrennte Flüssigkeit wird zurück zu dem Kraftstoffbehälter Über die Leitung gebracht, die in dem unteren Bereich des Behälters endet«

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung erkennbar· Es zeigts Fig« 1 in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße System mit den beiden Behältern und den Leitungen, welche diese

Behälter mit den vier oberen Ecken des Kraftstoffbehälters

verbinden, und Fig. 2 in Perspektivansicht eine praktische AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Systems·

In der Zeichnung bezeichnet 10 einen im wesentlichen rechtec'kförmigen Kraftstoffbehälter, Über den etwa mittig der oberen Fläche und nahe der rückwärtigen Kante ein Einfüllstutzen 12 vorsteht· Dieser Stutzen 12 ragt andererseits um ein geringes Maß in den Kraftstoffbehälter hinein, und ein EntlUftungsrohr 14 ist an den Stutzen 12 oberhalb von dessen unterem Ende angeschlossen und erstreckt sich bis in etwa die Mitte des Kraftstoffbehälters* Dieses Rohr 14 ist an seinem Ende nach unten abgebogen, so daß es etwas unterhalb der oberen Wand des Kraftstoffbehälters mündet.

Entlang der einen Seite des Kraftstoffbehälters 10 sind vordere und hintere Behälter 16, 18 angeordnet, die eine längliche Form aufweisen und mit ihrer Bodenwand oberhalb der oberen Wand des Kraftstoffbehälters 10 liegen. Die Längsachse dieser Behälter liegt in vertikaler Richtung oberhalb des Kraftstoffbehälters 10. Eine Leitung 20 verbindet den oberen Bereich des vorderen Behälters 10 mit der oberen, hinteren Ecke des Kraftstoffbehälters

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auf der behälternahen Seite des Kraftstoffbehälters· Eine zweite Leitung 22 verbindet den unteren Bereich des Behälters 16 mit der oberen, hinteren Ecke des Kraftstoffbehälters 10 auf der gegenüberliegenden Seite_o Gleichartig verbindet eine Leitung 24 den oberen Bereich des hinteren Behälters 18 mit der oberen, vorderen Ecke des Kraftstoffbehälters 10 auf der nahen Seite, und eine Leitung 26 verbindet den unteren Bereich des Behälters 18 mit der oberen, vorderen Ecke des Kraftstoffbehälters 10 auf der fernen Seite. Ein Rohr 28 verbindet die oberen Bereiche der Behälter 16 und 18 mit einer Ventileinrichtung 30. Diese Ventileinrichtung 30 weist drei in der Zeichnung nicht dargestellte Absperrventile auf, von'denen zwei das Rohr 28 mit der Atmosphäre Über das Rohr 32 verbinden, während das dritte das Rohr 28 mit einem Rohr 34 verbindet, welches an nicht dargestellte Einrichtungen zum Speichern und Verbrauch von Dampf angeschlossen ist« Eines der das Rohr 28 mit dem Rohr 32 verbindenden Ventile erlaubt bei seiner öffnung den Eintritt von atmosphärischer Luft in das Rohr 28, falls sich ein Teilvakuum innerhalb des Kraftstoffbehälters 10 entwickelt, das andere Ventil wirkt als ein Notauslaß, um den Kraftstoffbehälter 10 zur Atmosphäre hin zu lüften, wenn sich der Druck in dem Kraftstoffbehälter auf einen

ο Wert oberhalb etwa 0,049 bis 0,084 kg/cm erhöht. Das das Rohr 28 mit dem Rohr 34 verbindende Ventil leitet die Kraftstoffdämpfe von dem Rohr 28 an das Rohr 34 weiter, wenn sich der Druck in dem Kraftstoffbehälter auf einen Wert oberhalb etwa 0,021 bis 0,035 kg/cm erhöht.

Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform können die Leitungen 20, 22, 24 und 26 in einem C-förmigen Preßteil 36 angeordnet sein, das an der oberen Innenwand des Kraftstoffbehälters festgelegt ist« Das Preßteil 36 kann aus jedem beliebigen polymeren Material, wie Polyäthylen, hergestellt und kann mit der oberen

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Innenwand des Kraftstoffbehälters 10 verklebt, vernietet oder sonstwie fest verbunden sein, wobei diese Festlegung vorzunehmen ist, bevor der Kraftstoffbehälter zusammengebaut wird· Kanäle, wie die Kanäle 40 und 42, enden an geeigneten EntlUftungsöffnungen, die den Öffnungen 44 und 46, um die geeigneten Leitungen zu bilden* Ein mit dem Preßteil 36 einstückiges Anschlußstück steht abgedichtet über die obere Wand des Kraftstoffbehälters 10 vor, um mit einem äußeren AnschlußstUck 48 in Wirkverbindung gebracht werden zu können« Ein Rohrbündel 50 verbindet die einzelnen Kanäle des Preßteils 36 mit einem Anschlußstück 52, welches einstückig mit einem U-förmigen Preßteil 54 ist, das neben dem Kraftstoffbehälter angeordnet ist« Auch das Preßteil 54 kann aus einem polymeren Material, wie Polyäthylen hergestellt werden. An den vorderen und hinteren Schenkeln dieses Preßteils 54 sind aufgeweitete Bereiche 56 und 58 ausgeformt, welche als die vorderen und hinteren Behälter dienen» Kanäle 60 und 62 dieses Preßteils 54 dienen als Teilabschnitte der Leitungen 20 und 22 und verbinden den vorderen, aufgeweiteten Bereich 56 mit den oberen, hinteren Öffnungen des Preßteils 36, während gleichartige Kanäle 64 und 66 als Abschnitte der Leitungen 24 und 26 dienen und den hinteren, aufgeweiteten Bereich 58 mit den vorderen Öffnungen des Preßteils 36 verbinden« Ein dritter Kanal 68 des Preßteiis 54 verbindet die oberen Räume der aufgeweiteten Bereiche 56 und 58 mit dem AnschlußstUck 52« Ein an dieses Anschlußstück 52 angeschlossenes Rohr 70 steht in Verbindung mit dem Kanal 68 und verbindet dieses mit der Ventileinrichtung 30_β

Der Kraftstoffbehälter 10 wird mit Kraftstoff über den Einfüllstutzen 12 aufgefüllt. Wenn sich der Kraftstoffspiegel über die Behälter-innere Öffnung des Einfülistutzens 12 erhebt «nd such über die Öffnung des Entlüftungsrohres 14,dann kann kein weiterer Kraftstoff nachgefüllt werden, und es verbleibt ein kleiner Dampf-

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raum nahe der oberen Wand des Kraftstoffbehälters« Ist dieser Kraftstoffbehälter in einer horizontalen Lage gehalten, dann verbindet jede der Leitungen 20 - 26 diesen Dampfraum oberhalb des Kraftstoffes mit den Behältern 16 und 18. Die Dämpfe werden dann aus dem Kraftstoffbehälter abgezogen und in der Maschine verbraucht oder sie werden in einer geeigneten Speichereinrichtung gespeichert, um zu einem späteren Verbrauch zur Verfugung zu stehen. Nimmt nun das Fahrzeug bei Talfahrt eine Schräglage ein, dann deckt der Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter die Einlaßöffnungen der Leitungen und 26 ab, andererseits verbleiben dann aber die Leitungen 20 und 22 in Verbindung mit dem Dampfraum, so daß der Dampf dann zu dem vorderen Behälter 16 hin abgezogen werden kann« In der Schräglage des Fahrzeuges bei Bergfahrt werden die Kraftstoffdämpfe gleichartig Über den hinteren Behälter 18 abgezogen. Nimmt das Fahrzeug weiterhin eine seitliche Schräglage ein, in welcher dann die ferne Seite des Kraftstoffbehälters 10 unterhalb dessen naher Seite liegt, dann sind die Endungen der Leitungen 22 und 26 durch den flüssigen Kraftstoff blockiert« Die Kraftstoffdämpfe werden jetzt Über die Leitungen 20 und 24 zu den beiden Behältern hin abgezogen« Liegt andererseits die nahe Seite des Kraftstoffbehälters 10 tiefer als dessen ferne Seite, dann werden die Dämpfe Über die Leitungen 22 und 26 abgezogen« Die Leitungen 20 und 24 können sich nun teilweise mit flüssigem Kraftstoff füllen, da jedoch diese Leitungen sich bis in die oberen Bereiche der Behälter erstrecken, erreicht kein flüssiger Kraftstoff die Behälter« Jede Flüssigkeit, die in den Dämpfen eingefangen ist und dann die Behälter erreicht, setzt sich an deren Bodenwänden nieder und wird dann Über die Leitungen 22 oder 26 in den Kraftstoffbehälter zurllckgeleitet, wenn sich dessen Stellung änderte Nimmt der Kraftstoffbehälter eine diagonale Lage ein, wobei dann die eine Ecke tief liegt und die Leitungen dieser Ecke und der diagonal gegenüberliegenden Ecken von dem flüssigen Kraftstoff blockiert sind, dann werden die Dämpfe

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Über die Leitungsöffnung abgezogen, welche in der höchsten Ecke liegt.

Bei der Normalfährt jedes Kraftfahrzeuges ändert sich die Stellung des Kraftstoffbehälters sehr rasch und außerdem ist der Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter in einer sehr starken Bewegung gehalten* Es kann dabei erforderlich werden, daß eine Leitung, die sich mit flüssigem Kraftstoff aufgefüllt hat, in einer zu rasch eingenommenen, neuen Stellung gelüftet werden muß, um ein Zurückfließen des Kraftstoffs in den Kraftstoffbehälter zu erlauben. Wenn man die Behälter wie vorbeschrieben verbindet, dann erlaubt dies eine Leerung dör Leitungen ohne das Erfordernis der Erzeugung eines Übermäßigen Druckes in dem Kraftstoffbehälter, der das Verdrängen zu großer Kraftstoffmengen in einen Behälter Über eine untergetauchte Leitung verursachen könnte. Betrachtet man in diesem Zusammenhang beispielsweise die Stellung des Kraftstoffbehälters bei Talfahrt des Fahrzeuges, dann sind dann die öffnungen der Leitungen 24 und 26 in dem flüssigen Kraftstoff untergetaucht und Teile dieser Leitungen sind mit flüssigem Kraftstoff gefüllt. Ändert sich nun plötzlich diese Stellung des Kraftstoffbehälters derart, daß die Einlaßöffnungen der Leitungen 20, 22 und 24 in dem Kraftstoff untertauchen, dann verbleibt immernoch die Leitung 26, um ein Entlüften auszuführen«, Da die Öffnung dieser Leitung 26 in dem hinteren Behälter 18 relativ zu der ffnung dieser Leitung in dem Kraftstoffbehälter tief liegt, fließt in dieser Leitung eingefangener Kraftstoff in den Behälter 18. Die geringe Menge an flüssigem Kraftstoff aus dieser Leitung kann die Bodenwand des Behälters 18 bedecken, jedoch ist der Druck in dem Kraftstoffbehälter 10, welcher aufgebracht werden muß, um den Dampf durch diese Lage flüssigen Kraftstoffes zu drücken, wesentlich geringer als der Druck, welcher dann von dem flüssigen Kraftstoff der Leitung 24 aufgebracht wird. Die Behälter 16 und 18

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haben vorzugsweise eine Querschnittsfläche, welche die Querschnittsfläche jeder Leitung um das etwa zwanzigfache Übersteigt, um so eine kleine FlUssigkeitslage sicherzustellen· Es sei in diesem Zusammenhang auch darauf hingewiesen, daß der Behälter 16 oberhalb des Kraftstoffspiegels des Kraftstoffbehälters liegt und sich nicht mitflüssigem Kraftstoff füllt_e

Sind für die einzelnen Leitungen geeignete Anschlüsse vorgesehen, dann können die Behälter entlang jeder beliegigen Seite des Kraftstoffbehälters einschließlich dessen vorderer und hinterer Seiten angeordnet werden. Zusätzlich kann einer der Behälter diagonal über den Kraftstoffbehälter zu dem anderen Behälter angeordnet werden, oder es kann an jeder Ecke des Kraftstoffbehälters ein solcher Behälter angeordnet «erden» Gemäß dieser letzteren Anordnung sollte dann jeder Behälter mit dem zu ihm diagonal gegenüberliegenden Behälter verbunden werden. Weiterhin wird nur ein Behälter dort benötigt, wo der Kraftstoffbehälter eine relativ schmale obere Wand aufweist. Dieser eine Behälter sollte dann nahe der Mitte der kürzeren Seite des Kraftstoffbehälters angeordnet werden* Eine Leitung verbindet den unteren Bereich des Behälters mit der fernen Seite des Kraftstoffbehälters und eine zweite Leitung verbindet den oberen Bereich des Behälters mit der nahen Seite des Kraftstoffbehälters·

Der minimale öffnungsdruck des Absperrventils der Ventileinrichtung 30, welche das Rohr 28 mit dem Rohr 34 verbindet, ist so gewählt, daß durch dieses Ventil während der Auffüllung des Kraftstoffbehälters mit Kraftstoff eine Entlüftung des Kraftstoffbehälters verhindert wird. Eine solche Entlüftung würde den minimalen Dampfraum eliminieren, der oberhalb des Kraftstoffspiegels benötigt wird, um ein HinausdrUcken von flüssigem Kraftstoff durch die Ventileinrichtung 30 zu verhindern. Um sicherzustellen, daß kein zusätzlicher

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Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter hineingedrUckt werden kann, ist das Ventil so eingestellt, daß es bei einem Druckdifferential etwas oberhalb der Druckhöhe öffnet, die durch eine Kraftstoffsäule erzeugt wird, welche gleich der Kraftstoffhöhe in dem Einfüllstutzen isto Die Ventileinrichtung 30 erfüllt damit mehrere Funktionen, in dem sie einemal Luft in den Kraftstoffbehälter 10 im Falle der Entwicklung eines Teilvakuums in diesen einströmen läßt, in dem sie weiterhin diesen Kraftstoffbehälter zur Atmosphäre hin im Falle des Entwickeins eines gefährlichen Druckes in diesem entlüftet, indem sie ein Zurückfließen von den Speicher- und Ver-W brauchersystemen zu dem Kraftstoffbehälter verhinder und indem sie schließlich eine zu starke Füllung des Kraftstoffbehälters verhindert.

Die Erfindung schafft damit ein System zum Entfernen von Dämpfen aus dem Kraftstoffbehälter, das für eine Vielzahl von Stellungen von diesem wirksam bleibt und das weiterhin der Abtrennung von Flüssigkeit aus diesen Dämpfen dient. Die einzelnen Bauteile dieses Systems können durch Pressen von polymeren Materialien in Massenfertigung hergestellt werden«

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Claims

Ansprüche

1. \Einrichtung zum Entfernen von Dämpfen aus einem verschiedene ^¹— Stellungen oder Schräglagen einnehmenden FlUssigkeitstank, insbesondere zum Entfernen von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstoffbehälter von Kraftfahrzeugen, gekennzeichnet durch mindestens einen im wesentlichen lotecht nahe der einen Seite des Tanks oberhalb der maximal möglichen FlUssigkeitshöhe angeordneten Behälter, dessen oberer und unterer Bereich Über nahe der oberen Innenwand des Tanks mündende Leitungen mit dessen naher bzw« mit dessen ferner Seite in Verbindung steht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein vorderer und mindestens ein hinterer Behälter neben dem vorderen bzw. neben dem hinteren Teil, insbesondere neben dessen entsprechenden Ecken, vorgesehen sind, wobei der hintere Behälter Über Leitungen mit den vorderen, oberen Ecken und der vordere Behälter Über Leitungen mit den hinteren, oberen Ecken des Tanks in Verbindung steht und wobei ggfs. ein Kanal vorgesehen ist, welcher die oberen Bereiche der beiden Behälter mit einem Dampfverbraucher verbindet*

3· Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Behälter auf derselben Seite des Tanks angeordnet sind«

4* Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen als in den Ecken des Tanks mUndende Kanäle in einem flachen Preßteil vorzugsweise aus polynerem Material ausgebildet sind, das an der oberen Innenwand des Tanks festgelegt ist.

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5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 -4, gekennzeichnet durch eine an die oberen Bereiche der Behälter angeschossene Ventileinrichtung, die ein erstes, den Eintritt atmosphärischer Luft in die Behälter erlaubendes und einen Austritt von Dämpfen in die Atmosphäre verhinderndes Absperrventil und ein zweites, den Austritt von Dämpfen aus den Behältern erlaubendes und einen Eintritt in die Behälter verhinderndes Absperrventil aufweist₀

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichne t durch eine Einrichtung zur ständigen Aufrechterhaltung eines kleinen Dampfraumes in dem Tank oberhalb des Spiegels der irf dieser enthaltenen Flüssigkeit·

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6 mit einem Einfüllstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfüllstutzen in den Tank um ein geringes Maß unterhalb von dessen oberer Wand hineinragt und daß an diesem Einfüllstutzen ein Entlüftungsrohr oberhalb von dessen behälterinnerem Ende angeschlossen ist, das in den Tank hineingeführt ist und im mittigen Bereich von dessen oberer Wand um ein geringes Maß unterhalb dieser mündet,

8« Einrichtung mindestens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Absperrventil auf einen Öffnungspunkt eingestellt ist, welcher einem Druckdifferential entspricht, der die durch eine Flüssigkeitssäule erzeugte Druckhöhe übersteigt, welche gleich der Flüssigkeitshöhe in dem Einfüllstutzen ist,

9, Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung an den die oberen Bereiche der Behälter mit einem Dampfverbraucher verbindenden

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Kanal angeschlossen ist«

Einrichtung nach Anspruch 9_f dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein drittes Absperrventil aufweist, welches die Behälter nach der Atmosphäre hin lüftet und welches bei einem Druckdiffer«i tial öffnet, welches höher liegt als das das zweite Absperrventil öffnende Druckdifferential·

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