DE19621031A1 - Kraftstoffüll- und Dampfablaßeinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffüll- und Dampfablaßeinrichtung für einen Fahrzeug-Kraftstofftank und insbesondere eine derartige Einrichtung, die das Entweichen von Kraftstoffdampf an die Atmosphäre verhindert.

Da der Schutz der Umwelt immer mehr an Bedeutung gewinnt, kommt es zunehmend zu gesetzlichen Bestimmungen, durch die das Entweichen von flüchtigen Kohlenwasserstoffdämpfen an die Atmosphäre verhindert werden soll. Eine Quelle derartiger Kohlenwasserstoffdämpfe wird von den Kraftstofftanks der Fahrzeuge gebildet, die Benzin oder andere Kohlenwasser­ stoff-Kraftstoffe hoher Flüchtigkeit verwenden. Bei den der­ zeitigen Kraftfahrzeugtanks kann Kraftstoffdampf beim Auf­ füllen des Tanks und üblicherweise sogar nach dem Füllen des Tanks entweichen. Außerdem kann die Person, die den Tank mittels einer Tankstellenpumpe mit Kraftstoff füllt, den Tank "überfüllen", was zu einem verstärkten Entweichen von Kraftstoffdampf führt und häufig ein Überlaufen flüssigen Kraftstoffs zur Folge hat, was sehr rasch Kohlenwasserstoff­ dampf in die Atmosphäre freisetzt.

Die Fülldüse einer typischen Tankstellenpumpe besitzt eine Abschaltautomatik, die von flüssigem Kraftstoff betätigt wird, der in dem Füllrohr des Kraftstofftanks ausreichend weit nach oben gestiegen ist, und zumindest kurzfristig eine Steueröffnung unmittelbar angrenzend an dem Auslaßende der Fülldüse bedeckt und verschließt. Das Verschließen dieser Steueröffnung bewirkt, daß eine unter Druck betätigte Mem­ bran und Ventil die Abgabe von flüssigem Kraftstoff aus der Fülldüse automatisch beenden. Bei einem typischen Kraft­ stofftank des Standes der Technik erfolgt dieses automati­ sche Abschalten, wenn der Kraftstofftank bis zu dem er­ wünschten Kraftstoffniveau aufgefüllt wurde, um eine Dampf­ glocke eines vorgegebenen Mindestvolumens im Tank oberhalb des flüssigen Kraftstoffs zu bilden. Wenn jedoch die Kraft­ stoffülldüse erneut manuell betätigt wird, kann weiterer flüssiger Kraftstoff in den Tank getrieben werden, was zu einem überfüllten Zustand führt, der die Dampfglocke im Tank unerwünschterweise verkleinert oder sogar ganz aufhebt, flüssigen Kraftstoff im Tankfüllrohr zurückläßt, ein Über­ fließen von flüssigem Kraftstoff hervorruft und manchmal überschüssigen flüchtigen Kraftstoff durch das offene Tank­ füllrohr und/oder eine Tankentlüftung an die Atmosphäre ab­ gibt.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Nachteile ver­ mieden werden. Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Kraftstoffüll- und Dampfablaßeinrichtung geschaffen, die ein Zurückspritzen von Kraftstoff aus dem Tank und ein Überfüllen des Tanks mit Kraftstoff verhindert, und die beim Füllen des Tanks und an­ schließendem Betrieb des Fahrzeugs Kohlenwasserstoff-Kraft­ stoffdampf sammelt und rückgewinnt. Ein Kohlekaniser nimmt die Kraftstoffdämpfe über eine Steuereinheit auf, die an der Oberseite des Kraftstofftanks angebracht ist und mit dem Saugrohr der Fahrzeug-Brennkraftmaschine in Verbindung steht, um Kraftstoffdampf bei Betrieb der Brennkraftmaschine aus dem Kanister abzusaugen. Die Steuereinheit besitzt ein Ventil, das auf das Kraftstoffniveau im Tank anspricht, der­ art, daß es bei einem ausreichend niedrigen Kraftstoffniveau im Tank vollständig öffnet, um Kraftstoffdampf vom Tank un­ gehindert in den Kanister strömen zu lassen, daß es teil­ weise schließt und dadurch eine Betätigung der Abschalt­ automatik der Abgabedüse der Kraftstoffpumpe hervorruft, wenn das Kraftstoffniveau beim Füllvorgang das erwünschte maximale Kraftstoffniveau im Tank erreicht, und daß es voll­ ständig schließt und eine Betätigung der Abschaltautomatik der Abgabedüse der Kraftstoffpumpe bewirkt, wenn versucht wird, den Tank weiter zu füllen.

Auf diese Weise wird ein "Überfüllen" des Tanks vermieden und das erwünschte Mindestvolumen der Dampfglocke bzw. des Dampfraums im oberen Bereich des "gefüllten" Tanks aufrecht­ erhalten. Zweckmäßigerweise ist das Ventil so ausgebildet, daß es unabhängig vom Kraftstoffniveau bei einem Überroll­ unfall schließt, um zu verhindern, daß flüssiger Kraftstoff und Dampf aus dem Tank entweichen. Vorzugsweise ist an der Verbindung des Füllrohres mit dem Tank ein Rückschlagventil vorgesehen, das ein Zurückspritzen von Kraftstoff aus dem Tank während des Füllvorgangs sowie ein Zurückströmen von Kraftstoffdampf aus dem Tank durch das Füllrohr zur Atmos­ phäre verhindert. Vorzugsweise ist ein getrenntes und nor­ malerweise geschlossenes Entlastungsventil vorgesehen, das einen zu hohen Druck im Tank entlastet.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Kraftstoffüll- und Dampfab­ laßeinrichtung sammelt den Kraftstoffdampf, führt den Kraft­ stoffdampf zu einem Kanister, verhindert das Entweichen von Dampf, wenn der Tank gefüllt ist, wird durch das Kraftstoff­ niveau im Tank betätigt, sorgt für eine rechtzeitige Betäti­ gung der Abschaltautomatik einer Kraftstoffabgabedüse, wenn der Tank sein erwünschtes Kraftstoffniveau erreicht, ver­ hindert ein Zurückspritzen bzw. zurückschwallen von Kraft­ stoff während des Füllvorganges, verhindert, daß flüssiger Kraftstoff in den Kanister gelangt, schließt automatisch beim Überschlagen des Fahrzeugs, erhält die Dampfglocke im Kraftstofftank, wenn ein Überfüllen des Tanks droht, sorgt für eine Entlastung des Überdrucks im Tank und ist robust, dauerfest, zuverlässig, von einfachem Aufbau, wirtschaftlich herzustellen und zusammenzubauen und hat eine lange Lebens­ dauer.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Er­ findung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine halbschematische Ansicht einer Fahrzeug- Kraftstoffanlage mit einem Tank, der ein Füll­ rohr, ein Pumpenmodul, einen Dampfkanister und eine Steuereinheit aufweist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Steuereinheit der Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Steuereinheit in Rich­ tung des Pfeils 3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine andere Seitenansicht der Steuereinheit in Richtung des Pfeils 4 in Fig. 2 und rechtwinklig zu der Seitenansicht der Fig. 3;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht der Steuerein­ heit entlang der Linie 5-5 in Fig. 2, bei der die Ventilanordnung sich in einer Stellung ent­ sprechend einem niedrigen Kraftstoffniveau be­ findet;

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Ansicht, bei der sich die Ventilanordnung in einem Zustand ent­ sprechend einem höheren Kraftstoffniveau befin­ det, bei der die Abschaltautomatik einer Füll­ düse eingeleitet wird;

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Schnittansicht, bei der sich die Ventileinrichtung in einem Zustand entsprechend dem höchsten Kraftstoffniveau befin­ det, bei dem verhindert wird, daß der Kraftstoff­ tank überfüllt wird;

Fig. 8 eine der Fig. 6 entsprechende Schnittansicht, bei der sich die Ventileinrichtung in einem Zustand entsprechend einem etwas niedrigeren Kraftstoff­ niveau befindet, bei dem sich das Verschlußstück des Ventils gerade vom Auslaß der Steuereinheit zu lösen beginnt;

Fig. 9 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Ver­ schlußstückes der Ventileinrichtung;

Fig. 10 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines ab­ gewandelten Verschlußstückes der Ventileinrich­ tung;

Fig. 11 eine fragmentarische Schnittansicht des modifi­ zierten Verschlußstückes, das an einer Träger­ scheibe der Ventileinrichtung angebracht ist.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Weise ein Kraftfahrzeug 10 mit einer bordeigenen Dampf-Wiedergewinnungseinrichtung 12. Die Einrichtung 12 weist eine Steuereinheit 14 auf, die an der Oberseite eines Kraftstofftanks 16 angebracht und mit einem Kanister 18 zum Speichern von Kraftstoffdampf verbun­ den ist. Der Kanister 18 ist mit dem Saugrohr 20 einer Brennkraftmaschine 22 verbunden. Wie dies typisch ist, wird flüssiger Kraftstoffeiner Verteilerleiste 24 und Einspritz­ düsen 26 der Brennkraftmaschine 22 durch ein Kraftstoffmodul 28 zugeführt, das im Tank angebracht ist und eine Pumpe 30 mit einem Einlaß 32 angrenzend am Boden des Tanks und einem Auslaß 34, der von außerhalb des Tanks zugänglich ist, auf­ weist. Der Tank 16 wird mit flüssigem Kraftstoff durch ein Füllrohr 36 mit einem Einlaß 38 gefüllt, der vertikal ober­ halb der Oberseite des Tanks 16 angeordnet und in einer Ta­ sche 40 des Fahrzeugs untergebracht ist. Der Einlaß 38 wird durch einen entfernbaren Deckel 42 verschlossen und abge­ dichtet. Um ein Zurückströmen von Kraftstoff aus dem Tank durch das Füllrohr zu verhindern, ist ein Rückschlagventil 44 am unteren Ende des Füllrohres 36 angeordnet. Ein erha­ bener Bereich in der Oberseite des Tanks 16 bildet eine wohldefinierte Dampfglocke 46.

Das Rückschlagventil 44 kann ein Kugel-, Klappen-, Scheiben-, Teller- oder anderes Ventil sein, das einen ungehinderten und raschen Kraftstoffstrom durch das Füllrohr in den Tank zuläßt und ein Zurückströmen von Kraftstoff im Tank durch das Füllrohr verhindert. Ein derzeit bevorzugtes flexibles scheibenartiges Ventil ist in der U.S. Patentanmeldung SN 08/428,340 vom 25.04.1995 offenbart.

Der Kanister 18 ist mit Aktivkohle (vorzugsweise vom Grad 15) gefüllt, um den Kohlenwasserstoffdampf zu absorbieren, der aus der Steuereinheit 14 durch eine Einlaßöffnung 48 zuströmt, und um den Dampf durch eine Auslaßöffnung 50 an das Saugrohr 20 der Brennkraftmaschine abzugeben. Das Innere des Kanisters 18 wird über eine Entlüftungsöffnung 52 an der Oberseite des Kanisters 18 zur Atmosphäre entlüftet. Übli­ cherweise ist der Kanister 18 im Fahrzeug einige Fuß vom Tank entfernt angeordnet und mit der Steuereinheit 14 sowie dem Saugrohr 20 durch flexible Schläuche 54 und 56 verbun­ den.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, besitzt die Steuereinheit 14 eine Ventileinrichtung 60, die den Strom des Kraftstoffdamp­ fes aus dem Tank steuert, einen Prallabscheider 62, der flüssigen Kraftstoff aus dem Dampf abscheidet, und ein ge­ trenntes Druckentlastungsventil 64. Die Steuereinheit 14 be­ sitzt ein allgemein zylindrisches Gehäuse 66 mit einem kap­ penförmigen Deckel 68 mit einem Umfangsflansch 70, der im zusammengebauten Zustand die Oberseite des Tanks überdeckt und mit ihm abgedichtet verbunden ist. Der Deckel 68 besitzt einen Auslaß 72 in Form eines nach unten ragenden Rohres mit einem Krümmer 74 und drei nach unten ragenden, koaxialen, hülsenförmigen Schürzen 76, 78 und 80. Diese Schürzen bilden zusammen mit dem Gehäuse 66 den Prallabscheider 62 mit einem vertikalen labyrinthartigen Strömungskanal, der durch die Pfeile 82 angedeutet ist. Um eine serpentinenartige Strömung durch diesen Kanal zu ermöglichen, ist die Schürze 78 mit mehreren in Umfangsrichtung beabstandeten Öffnungen 84 an­ grenzend an der Oberseite des Deckels 68 versehen, von denen nur eine gezeigt ist. Der Prallabscheider 62 wird außerdem durch das obere Ende eines Trägerrohres 86, einen einstückig angeformten, radial vorstehenden Flansch 88 und eine nach oben ragende hülsenförmige Schürze 90 des Gehäuses 66 gebil­ det. Mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Öffnungen 92 ermöglichen es, daß vom Dampf abgeschiedener flüssiger Kraftstoff unter Schwerkraftwirkung aus dem Abscheider ab­ fließen kann. Die Schürze 90 des Gehäuses 66 sitzt teleskop­ artig auf der Schürze 78 des Deckels 68 und wird von zwei gegenüberliegenden Nasen 94 an der Schürze 90 gehalten, die in komplementären Schlitzen 96 der Schürze 78 sitzen.

Das Druckentlastungsventil 64 besteht aus einem Ventil 100 mit einem Ventilkopf 102 an einem Ende eines Schaftes 104, der gleitend in einer Bohrung 106 eines erhabenen Ansatzes 107 des Deckels 68 gelagert ist und elastisch in seine Schließstellung vorgespannt wird, und zwar durch eine Feder 108, die an dem Ansatz 107 und einem Federfänger 110 an­ liegt, der mit Preßsitz am anderen Ende des Ventilschaftes 104 angebracht ist. Wenn das Ventil 100 öffnet, kann im Tank befindlicher Kraftstoffdampf von überatmosphärischem Druck durch einen Kanal 112 im Ansatz 107 in die Atmosphäre ent­ weichen. Wenn das Ventil 100 schließt, wird der Kanal 112 durch einen Ring 114 aus flexiblem Material verschlossen, der auf dem Schaft 104 des Ventils 100 sitzt. Typischerweise ist das Druckentlastungsventil 64 so geeicht, daß es öffnet, wenn der Druck im Tank 16 ungefähr um 0,10 bar (1,5 psi) über dem den Tank umgebenden Atmosphärendruck liegt.

Die Ventileinrichtung 60 besitzt ein Ventilglied 120, das von einem Schwimmer mit einem zylindrischen Körper getragen wird, der in dem Rohr 86 des Gehäuses 66 gleitend gelagert ist und von einer zwischen ihnen angeordneten Schraubenfeder 124 elastisch nach oben vorgespannt wird. Um den Schwimmer 122 zu führen und eine freie Bewegung des Schwimmers sicher­ zustellen, sind mehrere in Umfangsrichtung beabstandete und vertikal verlaufende Rippen 126 innerhalb des Rohres 86 an­ geordnet, und Kraftstoff-Zugangs- und -Ablaßlöcher 127 sind in der Bodenwand 128 des Rohres 86 vorgesehen. Das Ventil­ glied 120 ist auf einer Trägerscheibe 130 mit radial vorste­ henden gegenüberliegenden Armen 132, 134 in Form von Laschen angebracht, die in vertikal verlaufenden Schlitzen 136 von aufrecht stehenden Stangen 138 gleitend geführt sind, die in axialer Richtung über das obere Ende des Schwimmers 122 nach oben ragen, und es wird von einer leichten Druckfeder 140 in seine ausgefahrene Stellung vorgespannt. Vorzugsweise be­ steht das Ventilglied 120 aus einem ringförmigen Körper 140 mit einer Nut 142, die in einem Loch der Scheibe 130 sitzt, um das Ventilglied 120 an der Scheibe 130 zu befestigen.

Um den Durchsatz des Kraftstoffdampfes durch den Auslaß 72 zu vergrößern oder zu drosseln, ist das Ventilglied 120 mit einer zentralen gedrosselten Durchlaßöffnung 144 versehen. Die Durchlaßöffnung 144 wird von einem scheibenringförmigen Kopf 146 umgeben, der durch den Schwimmer 122 in Dichtungs­ anlage mit einem ringförmigen Ventilsitz 148 an der Unter­ seite des Auslasses 72 in dem Deckel 68 bewegt werden kann. Um ein Lösen des flexiblen, scheibenförmigen Kopfes 146 von dem Ventilsitz 148 zu erleichtern, ist ein einzelner axial und radial verlaufender Steg 150 vorgesehen, der den Kopf 146 mit dem Hauptkörper 140 des Ventilgliedes 120 verbindet. Um das Lösen weiter zu erleichtern, ist der Steg 150 außer­ dem zu den diametral gegenüberliegenden Armen 132 und 134 ausgerichtet, und eine Anschlagfläche 152, an der der Arm 132 anliegt, ist axial nach unten versetzt gegenüber einer Anschlagfläche 154, an der der Arm 134 anliegt. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, erleichtern sowohl der Steg 150 wie auch die versetzten Anlageflächen 152 und 154 ein Lösen des als Dichtring wirkenden Kopfes 146 von dem Ventilsitz 148, indem im Bereich des Steges 150 eine größere Kraft ausgeübt wird, die den Kopf 146 von dem Ventilsitz 148 gewissermaßen ab­ schält. Um ein Ausströmen von Kraftstoffdampf durch den Auslaß 72 vollständig zu unterbinden, ist der untere Rand der Durchlaßöffnung 144 des Ventilgliedes 120 mit einem ela­ stischen, ringförmigen Ventilsitz 156 versehen, an den sich eine Verschlußfläche 158 am oberen Ende des Schwimmers 122 anlegt, wenn der Schwimmer vollständig nach oben bewegt wur­ de, wie in Fig. 7 gezeigt ist.

Der Schwimmer 122 hat eine spezifische Schwere (1,4), die größer als die des flüssigen Kraftstoffes (0,76) ist, mit dem die Einheit betrieben wird (typischerweise ungefähr 0,6), und ist vorzugsweise aus einem nicht porösen Kunst­ stoff hergestellt, der gegenüber Kohlenwasserstoff-Kraft­ stoffresistent ist; beispielsweise kann ein Acetal-Copoly­ mer mit einem spezifischen Gewicht von ungefähr 1,4 g/cm³ verwendet werden. Bei einer typischen Anwendung ist der Schwimmer 122 relativ klein, und wenn er aus einem Acetyl- Kunststoff hergestellt ist, kann er ein massiver Zylinder mit einem Gewicht von ungefähr 65 g und einem Volumen von ungefähr 46 cm³ sein.

Falls es zu einem Überschlagen des Fahrzeugs kommt, bei dem die Steuereinheit 14 umgedreht wird, wird die Ventileinrich­ tung 60 in ihrer vollgeschlossenen Stellung gehalten, und zwar durch die Kraft, die von der Feder 124 erzeugt wird, die groß genug sein muß, um die Kraft zu überwinden, die von dem Auftrieb des Schwimmers 122 erzeugt wird, wenn er voll­ ständig in flüssigem Kraftstoff eingetaucht ist; die Auf­ triebskraft hat die Tendenz, die Ventileinrichtung 60 zu öffnen, so daß dann flüssiger Kraftstoff durch den Auslaß 72 strömen könnte. Natürlich muß, wenn die Steuereinheit 14 sich in ihrer in den Fig. 1 bis 8 dargestellten normalen aufrechten Stellung befindet, die von der Feder 124 erzeugte Kraft kleiner als die Schwerkraft sein, die auf den Schwim­ mer 120 und die Ventileinrichtung 60 einwirkt, wenn er nicht in Kraftstoff untergetaucht ist, so daß sich die Ventilein­ richtung 60 in ihrer Öffnungsstellung befindet, die in Fig. 5 gezeigt ist. Um somit für einen Überrollschutz zu sorgen, muß die von der Feder 124 erzeugte Kraft, wenn sich die Steuereinheit 14 in ihrer normalen auf rechten Stellung be­ findet, so klein sein, daß die Ventileinrichtung 60 geöffnet bleibt, wenn der Schwimmer 20 nicht in Kraftstoff einge­ taucht ist, und für den Fall, daß sich das Fahrzeug über­ schlägt und die Steuereinheit 14 umgedreht wird, muß die von der Feder 124 erzeugte Kraft groß genug sein, um die Ventil­ einrichtung 60 geschlossen zu halten, selbst wenn der Schwimmer 122 vollständig in flüssigen Kraftstoff im Tank eingetaucht ist. Wenn dieser Überrollschutz nicht benötigt wird, kann auf die Feder 124 verzichtet werden, indem ein Schwimmer 122 verwendet wird, der den richtigen Auftrieb hat, um die Ventileinrichtung 60 zu betätigen, wenn sich das Fahrzeug in seiner normalen auf rechten Betriebslage befind­ et.

Die Fig. 10 zeigt ein modifiziertes Ventilglied 120′, das eine Zugleine 160 statt des Steges 150 des Ventilgliedes 120 hat. Die Zugleine 160 ist mit einem Ende an der Unterseite des Kopfes 146 angrenzend an seinem Umfang befestigt und be­ sitzt eine Vergrößerung 162 an ihrem anderen Ende. Wenn das Ventilglied 120, in Fig. 11 gezeigt, an der Trägerscheibe 130 angebracht ist, wird die Zugleine 160 an der Scheibe 130 so befestigt, daß sie von einem Schlitz 164 in der Scheibe 130 aufgenommen wird, wobei die Vergrößerung 162 unter dem Schlitz 164 liegt und einen Durchmesser hat, der größer als die Breite des Schlitzes 164 ist. Bei Betätigung des Ventil­ gliedes 120′, wenn sich der Kopf 146 von dem Ventilsitz 148 trennt, wird die Zugleine 160 unter Spannung gesetzt, und sie löst den Kopf 146 im wesentlichen in der gleichen Weise, wie dies der Steg 150 tut, wenn das Ventilglied 120 verwen­ det wird. Es versteht sich, daß bei vielen Anwendungen ein Ventilglied 120 ohne Steg 150 oder Zugleine 160 zufrieden­ stellend arbeitet.

Um im Betrieb ein zumindest teilweise leeren Tank 16 mit flüssigem Kraftstoff, wie z. B. Benzin oder Dieselöl zu fül­ len, wird der Tankdeckel 42 entfernt und eine Fülldüse mit einer Abschaltautomatik einer Tankstellenpumpe wird in den Einlaß 38 des Füllrohres 36 eingeführt; das Düsenventil wird manuell geöffnet, um flüssigen Kraftstoff durch das Füllrohr 36 und das Rückschlagventil 44 in den Tank 16 abzugeben, und zwar üblicherweise bei einem Druck von ungefähr 1,7 bis 2,1 bar (25 bis 30 psi) und einem Durchsatz von 37,9 bis 45,4 l/min (10 bis 12 Gallons/min). Der in den Tank fließende Kraftstoff erzeugt im Tank einen überatmosphärischen Druck, der Kraftstoffdampf durch die Steuereinheit 14 (und ihre of­ fene Ventileinrichtung 60) durch den in Fig. 5 angedeuteten Kanal 82 und den Auslaß 72 in den Kanister 18 treibt. Die Aktivkohle im Kanister 18 absorbiert den Kraftstoffdampf und gibt "gereinigte" Luft und andere Gase durch ihre Auslaßöff­ nung 52 an die umgebende Atmosphäre ab.

Wenn während des Füllvorgangs das Niveau des flüssigen Kraftstoffs im Tank von dem in Fig. 5 gezeigten Kraftstoff­ niveau 170 auf das in Fig. 6 gezeigte Kraftstoffniveau 172 ansteigt, wird der Schwimmer 122 teilweise in Kraftstoff untergetaucht, und er bewegt das Ventilglied 120 vertikal nach oben sowie seinen ringförmigen Kopf 146 in Dichtungs­ anlage mit dem Ventilsitz 148 des Auslasses 72. Dies dros­ selt die Strömung und verringert den Durchsatz des Kraft­ stoffdampf es durch den Auslaß 72, was den Druck innerhalb des Tanks 16 erhöht, was zur Folge hat, daß das Kraftstoff­ niveau relativ langsam in dem Füllrohr 36 ansteigt und die Abschaltautomatik der Fülldüse der Tankstellenpumpe betätigt wird. Die Abschaltautomatik der Düse besitzt eine kleine Steuer- bzw. Ansaugöffnung neben dem Düsenauslaß, die, wenn sie durch flüssigen Kraftstoff im Füllrohr geschlossen wird, den Membranmechanismus veranlaßt, die Abgabe von Kraftstoff aus der Fülldüse "automatisch" zu beenden.

Wenn die Fülldüse erneut manuell betätigt bzw. geöffnet wird, um den Tank zu "überfüllen", hebt der in den Tank fließende zusätzliche Kraftstoff dessen Kraftstoffniveau weiter an, wie dies in Fig. 7 bei 174 angedeutet ist, was den Schwimmer 122 weiter nach oben bewegt, so daß sich seine eine Verschlußfläche 158 bildende Oberseite an den Ventil­ sitz 156 des Ventilgliedes 120 anlegt, um die gedrosselte Durchlaßöffnung 144 und den Auslaß 72 vollständig zu ver­ schließen. Dies bewirkt, daß das Kraftstoffniveau in dem Füllrohr 36 langsam ansteigt und erneut die Abschaltauto­ matik der Fülldüse betätigt. Hierdurch wird verhindert, daß der Tank soweit gefüllt wird, daß das Volumen der Dampfblase 46 unter ein vorgegebenes bestimmtes Mindestvolumen absinkt. Dies wirkt auch weiteren Versuchen, den Tank durch wieder­ holtes manuelles Betätigen der Fülldüse zu überfüllen, ent­ gegen, indem kurzfristig flüssiger Kraftstoff in dem Füll­ rohr zurückgehalten wird, der die Abschaltautomatik der Fülldüse betätigt. Wenn und während der Schwimmer 158 die Durchlaßöffnung 144 verschließt, verhindert er außerdem, daß flüssiger Kraftstoff aus dem Tank durch den Auslaß 72 in den Kanister 18 gelangt, wodurch der Kanister 18 gegen eine Sät­ tigung mit flüssigem Kraftstoff geschützt wird, der n die Atmosphäre gelangen würde. Nachdem das Füllen des Tanks be­ endet ist, wird die Fülldüse entfernt, und der Tankdeckel 42 wird wieder aufgesetzt, um den Einlaß 38 des Füllrohres 36 zu schließen.

Wenn der Kraftstoff bei vollständig geschlossener Ventil­ einrichtung 60 in einem vollständig gefüllten Tank ausrei­ chend expandiert, steigt der Druck im Tank auf einen über­ atmosphärischen Wert so stark an, daß das Entlastungsventil 64 geöffnet und Kraftstoffdampf an die Atmosphäre abgelassen wird, um den Überdruck zu entlasten, worauf das Entlastungs­ ventil 60 geschlossen wird. Dies kann typischerweise kurz nach einem "Überfüllen" des Kraftstofftanks auf das Kraft­ stoffniveau 174 geschehen, wenn die Ventileinrichtung 60 vollständig geschlossen ist, das Fahrzeug geparkt ist und an einem heißen Sommertag bei abgeschaltetem Motor in der Sonne steht, so daß der kühlere Kraftstoff aufgeheizt wird und ex­ pandiert.

Nachdem der Tank vollständig gefüllt und das Fahrzeug be­ trieben wurde, wird ausreichend Kraftstoff aus dem Tank 16 verbraucht, so daß irgendwann das Kraftstoffniveau 122 auf das Kraftstoffniveau 176 in Fig. 8 fällt; der Schwimmer 122 sinkt dann ausreichend ab, um den als Dichtring wirkenden Kopf 146 des Ventilgliedes 170 von dem Ventilsitz 148 des Auslasses 72 zu lösen. Auf diesem Kraftstoffniveau 176 liegt die Anschlagfläche 152 an der Oberseite nur des rechten Schlitzes 136 an dem Arm 132 an, was die Scheibe 130 auf einer Seite nach unten neigt (Fig. 8) und über den Steg 150 (oder die Zugleine 160) eine abwärts gerichtete Kraft auf den unmittelbar angrenzenden Bereich des Kopfes 146 ausübt, um ihn vom Ventilsitz 148 zunächst lediglich im Bereich des Steges 150 (oder der Zugleine 160) zu trennen und dann den Kopf 146 von dem Ventilsitz 148 zu lösen. Dies bricht eine an dem Ventilsitz 148 vorhandene hydrostatische Dichtung und löst den Kopf 146 des Ventilgliedes 120 ohne weiteres von dem Ventilsitz 148, wenn der Schwimmer 122 nach unten sinkt.

Wenn die Ventileinrichtung 60 offen und die Brennkraftma­ schine in Betrieb ist, wird Dampf aus dem Kanister 18 durch die Öffnung 50 und die Leitung 56 in das Saugrohr 20 der Brennkraftmaschine gezogen, wo der Dampf mit der Ansaugluft gemischt und den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Dies erzeugt außerdem ein ausreichendes Vakuum bzw. einen ausreichenden unteratmosphärischen Druck in dem Kani­ ster 18, so daß Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank durch den offenen Auslaß 72 der Steuereinheit 14 in den Kanister 18 strömt, insbesondere, wenn die atmosphärische Entlüftung 52 des Kanisters 18 ein Rückschlagventil oder ein Magnetven­ til enthält, das ein Zurückströmen von atmosphärischer Luft durch den Entlüftungskanal 52 in den Kanister 18 verhindert.

Wenn die Brennkraftmaschine abgeschaltet und die Ventilein­ richtung 60 vollständig geöffnet ist (wie dies in Fig. 5) gezeigt ist, so strömt Kraftstoffdampf aus dem Tank durch die Steuereinheit 14 in den Kanister 18, wenn der Druck im Tank nur um beispielsweise 25,4 bis 76,2 mm Wassersäule (1 bis 3 inch Wassersäule) oder ungefähr 27,5 Pa bis 689 Pa (0,004 bis 0,1 psi) größer als Atmosphärendruck ist. Der Kanister 16 erzeugt somit einen vernachlässigbaren Strö­ mungswiderstand für die Dampfströmung aus dem Tank, wenn die Ventileinrichtung 60 der Steuereinheit 14 offen ist.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel hat der Kanister 18 ein Volumen von ungefähr 1,85 l, und er enthält ausrei­ chend Aktivkohle, um mindestens 90 g Kohlenwasserstoff- Kraftstoffdampf des Benzins zu absorbieren. Bei dieser An­ lage hat die Steuereinheit 14 einen Auslaß 72 in Form eines Rohres mit einem Innendurchmesser von ungefähr 9,5 mm (0,375 inch), ein Ventilglied 120 aus Butylgummi mit einer gedros­ selten Durchlaßöffnung 144 eines Mindestdurchmessers von un­ gefähr 2,54 mm (0,100 inch) sowie einen zylindrischen Schwimmer 122 aus einem Acetal-Copolymer einer Dichte von ungefähr 1,4 g/cm³. Der Schwimmer 122 hat ein Gewicht von ungefähr 65 g und ein Volumen von ungefähr 46 cm³.

Claims (12)

1. Kraftstoffüll- und Dampfablaßeinrichtung für einen ahrzeug-Kraftstofftank für flüchtigen Kohlenwasserstoff- Kraftstoff, mit: einem Gehäuse (66), das von dem Tank (16) an der Oberseite des Tanks auf genommen wird, einem Auslaß (72), der von dem Gehäuse (66) getragen wird und mit dem In­ neren des Tanks (16) unmittelbar angrenzend an der Oberseite des Tanks verbunden ist, um Kraftstoffdampf aus dem Inneren des Tanks einem dampfaufnehmenden Kanister (18) zuzuführen, und einer Ventileinrichtung (60), die von dem Gehäuse (66) getragen wird und auf das Kraftstoffniveau im Tank so an­ spricht, daß die Ventileinrichtung (60) unterhalb eines ersten Kraftstoffniveaus (170) vollständig geöffnet ist und einen praktisch ungedrosselten Kraftstoffdampfstrom durch den Auslaß (72) zu dem Kanister (18) zuläßt, bei einem zweiten Kraftstoffniveau (172) oberhalb des ersten Kraft­ stoffniveaus (170) einen gedrosselten Kraftstoffdampfstrom aus dem Tankinneren durch den Auslaß (72) zum Kanister (18) mit einem Durchsatz zuläßt, der kleiner ist als der maximale ungedrosselte Durchsatz des Kraftstoffdampfes durch den Aus­ laß (72), und bei einem dritten Kraftstoffniveau (174) ober­ halb des zweiten Kraftstoffniveaus (172) vollständig ge­ schlossen ist und verhindert, daß Kraftstoffdampf aus dem Tank (18) durch den Auslaß (72) zum Kanister (18) strömt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Füllrohr (36), das sich in den Tank (16) erstreckt und eine Abgabeöffnung innerhalb des Kraftstofftankes (16) be­ sitzt, und ein Einwegventil (44), das in der Abgabeöffnung des Füllrohres (36) angeordnet ist, um ein Zurückschwappen von Kraftstoff in das Füllrohr (36) zu verhindern.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (60) angrenzend an der Oberseite des Kraftstofftanks (16) angeordnet ist und daß zwischen dem Inneren des Tanks (16) und dem Auslaß (72) ein Prallabscheider (62) vorgesehen ist, der verhindert, daß flüssiger Kraftstoff durch den Auslaß (72) zum Kanister (18) gelangt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Prallabscheider (62) eine Reihe von radial be­ abstandeten hülsenförmigen Schürzen (76, 78, 80, 90) aufweist, die einen labyrinthartigen Kanal von der Oberseite des Kraftstofftanks (16) zu dem Auslaß (72) bilden.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (60) mindestens zwei Durchlaßöffnungen (72, 48; 144) besitzt, deren Abmessungen stromauf des Auslasses (72) kleiner werden, daß ein Schwimmer (122) in der Ventileinrichtung (60) vorgesehen ist und daß die Ventileinrichtung (60) axial beabstandete Verschlußstücke (120; 122; 158) aufweist, die in Abhängigkeit von dem Niveau des Schwimmers (122) die Durchlaßöffnungen schließen, wenn das Kraftstoffniveau im Tank (16) ansteigt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß eines der Ventil-Verschlußstücke aus einem Ringteil (120) besteht, das elastisch oberhalb des Schwimmers (122) angebracht und so angeordnet ist, daß es die größere (72, 148) der beiden Durchlaßöffnungen verschließt, wenn das Kraftstoffniveau ansteigt.

7, Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ringteil (120) eine zentrale Durchlaßöffnung (144) besitzt und an dem Schwimmer (122) eine Verschlußflä­ che (158) vorgesehen ist, die sich an das Ringteil (120) anlegt und die zentrale Durchlaßöffnung (144) verschließt, wenn der Schwimmer (122) bei einem höheren Kraftstoffniveau im Tank (16) nach oben steigt.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ringteil (120) von dem Schwimmer (122) so getragen wird, daß es gegenüber der größeren Durchlaßöff­ nung (72, 148) geneigt ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Scheibe (130) mit gegenüber­ liegenden radialen Armen (132) vorgesehen ist, daß das Ring­ teil (120) von der Scheibe (130) getragen wird, daß der Schwimmer (122) mit Schlitzen (136) versehen ist, die die Arme (132) gleitend aufnehmen, daß jeder der Schlitze (136) eine Anschlagfläche (152, 154) besitzt, die mit einem der Arme (132) in Anlage bringbar ist, um eine Axialbewegung der Scheibe (130) relativ zu dem Schwimmer (122) zu begrenzen, daß eine der Anschlagflächen (132, 134) gegenüber der anderen axial versetzt ist, um die Scheibe (130) zu neigen, wenn sich die Scheibe (130) nach oben in Richtung auf die größere Durchlaßöffnung (72, 148) oder nach unten weg von dieser Durchlaßöffnung bewegt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (60) einen Schwimmer (122) aufweist, der auf das Kraftstoffniveau im Tank (16) anspricht, daß das Gehäuse (66) mehrere radial be­ abstandete hülsenförmige, nach oben ragende Schürzen (90) aufweist, daß eine mit dem Auslaß (72) versehene Kappe (68) teleskopierbar zum Gehäuse (66) angeordnet ist und mehrere radial beabstandete hülsenförmige, nach unten ragende Schür­ zen (76, 78, 80) aufweist, die die nach oben ragenden Schür­ zen (90) radial beabstandet überlappen, um einen labyrinth­ förmigen Dampfkanal von dem Kraftstofftank (16) zu dem Aus­ laß (72) in der Kappe (68) zu bilden, und daß die Kappe (68) an dem Gehäuse (66) befestigt ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ventileinrichtung (60) aufweist: einen Schwim­ mer (122), ein Verschlußstück (120) mit einem Kopf (146), eine Durchlaßöffnung (144) mit einem durch den Kopf (146) verlaufenden Auslaßende und einem zu dem Kopf (146) beab­ standeten Einlaßende, einen ersten Ventilsitz (156), der das Einlaßende der Durchlaßöffnung (144) umgibt, eine von dem Schwimmer (122) getragene Verschlußfläche (158) für die Durchlaßöffnung (144), wobei das Verschlußstück (120) von dem Schwimmer (122) so getragen wird, daß es relativ zu der Verschlußfläche (158) des Schwimmers (122) axial bewegbar und von dieser Verschlußfläche (158) elastisch weggedrückt wird, einen zweiten Ventilsitz (148), der den Auslaß (72) umgibt und mit dem Kopf (146) des Verschlußstückes (120) in Anlage bringbar ist, um eine Dichtung zwischen dem Ver­ schlußstück (120) und dem Auslaß (72) zu bilden, wobei der Schwimmer und das Verschlußstück (120) so ausgebildet sind, daß unterhalb des ersten Kraftstoffniveaus (170) das Ver­ schlußstück (120) zu dem zweiten Ventilsitz (148) beabstan­ det ist, so daß Kraftstoffdampf ohne Drosselung durch das Verschlußstück (120) durch den Auslaß (72) strömen kann, bei dem zweiten Kraftstoffniveau (172) der Schwimmer (122) den Kopf (146) des Verschlußstückes (120) in Dichtanlage mit dem zweiten Ventilsitz (148) des Auslasses (72) bewegt, um eine Dichtung zwischen ihnen zu bilden, so daß der Kraftstoff­ dampf durch die gedrosselte Durchlaßöffnung (144) strömen muß, um zu dem Auslaß (72) zu gelangen, und bei dem dritten Kraftstoffniveau (174) der Schwimmer (172) mit seiner Ver­ schlußfläche (158) in Dichtanlage mit dem ersten Ventilsitz (156) steht, um die gedrosselte Durchlaßöffnung (144) zu verschließen, so daß kein Kraftstoffdampf in den Auslaß (72) strömen kann.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verschlußstück (120) aus einem Verschlußkörper aus flexiblem und elastischem Material besteht, daß ein flexibler Ring (130) die Durchlaßöffnung (144) umgibt und von dem Verschlußkörper getragen wird, und daß sich ein ein­ zelner Steg (150) axial und radial zwischen dem Ring (130) und dem Verschlußkörper erstreckt und einstückig mit ihnen ausgebildet ist.