DE19637399C2

DE19637399C2 - Dampfsteuervorrichtung für einen Fahrzeugkrafstofftank

Info

Publication number: DE19637399C2
Application number: DE1996137399
Authority: DE
Inventors: George H Bucci; Mark R Johansen
Original assignee: Walbro Corp
Current assignee: Walbro Corp
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2016-09-14
Also published as: US5592963A; FR2739612A1; JP2834715B2; JPH09126078A; DE19637399A1; BR9603948A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfsteuervorrichtung für einen Fahrzeugkraftstofftank.

Aus Umweltschutzgründen möchte man das Entweichen von Kohlenwasser stoffdämpfen bei Fahrzeugkraftstofftanks verhindern. Deshalb wird in der Regel ein Kohlenstoffbehälter vorgesehen, der Kraftstoffdämpfe über eine Dampfsteuervor richtung empfängt, die im oberen Teil des Kraftstofftanks befestigt ist.

Beim Befüllen eines Fahrzeugkraftstofftankes mit einer Zapfpistole (im fol genden auch als Abgabedüse bezeichnet) bildet sich im Tank über dem flüssigen Kraftstoff eine Dampfhaube, die beim Abschalten der Zapfpistole ein vorgegebenes gewünschtes Minimalvolumen besitzt. Wird die Zapfpistole erneut manuell betätigt, so gelangt zusätzlich flüssiger Kraftstoff in den Tank, so daß ein überfüllter Zustand entsteht, der in unerwünschter Weise die Dampfhaube im Fahrzeugkraftstofftank reduziert oder sogar eliminiert. Dabei verbleibt aber flüssiger Kraftstoff im Befüll rohr des Fahrzeugkraftstofftankes, so daß es zum Zurückspritzen von flüssigem Kraftstoff und zu Umweltverschmutzungen kommen kann.

Deshalb werden üblicherweise die erwähnten Dampfsteuervorrichtungen vorgesehen, die ein Zurückspritzen oder eine Überfüllung des Fahrzeugkraftstoff tankes verhindern sowie das Rückgewinnen von Kohlenwasserstoffdämpfen aus dem Fahrzeugkraftstofftank während des Befüllens und des weiteren Betriebs des Fahrzeuges steuern. Dabei werden die Kraftstoffdämpfe wie erwähnt einem Koh lenstoffbehälter über die Dampfsteuervorrichtung zugeführt. Dieser Kohlenstoffbe hälter ist an den Ansaugtrakt der das Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine angeschlossen, so daß er während des Betriebs der Brennkraftmaschine belüftet werden kann. Die Dampfsteuervorrichtung besitzt eine Ventileinheit, die mit verän derlicher Öffnung auf den Kraftstoffpegel im Tank anspricht und sich bei ausrei chend niedrigem Kraftstoffpegel vollständig öffnet, so daß bei Befüllen des Fahr zeugkraftstofftankes der Kohlenstoffbehälter mit dem Fahrzeugkraftstofftank ver bunden ist. Die Ventileinheit schließt, wenn sich der Kraftstoffpegel einem ge wünschten Maximalpegel annähert, so daß eine Kraftstoffdampfströmung verhindert und dadurch das automatische Absperren der Zapfpistole bewirkt wird. Bei einer weiter möglichen Überfüllung ist die Ventileinheit geschlossen, um zu verhindern, daß flüssiger Kraftstoff an den Kohlenstoffbehälter gelangt.

Aus US 5 313 977 sind solche Dampfsteuervorrichtungen mit einer Ventil einheit und einem damit verbundenen Schwimmer, der auf den Kraftstoffpegel an spricht, bekannt.

Schwimmerkonstruktionen zur Absperrung eines Rohrleitungssystems bzw. zum Sperren einer Kraftstofftankentlüftung sind weiter aus der US 4 381 928 und der DE 43 44 837 A1 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfsteuervorrichtung für einen Fahrzeugkraftstofftank zu schaffen, die ein sicheres automatisches Absperren abhängig vom Kraftstoffniveau im Kraftstofftank gewährleistet und dabei einen ein fachen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Dampfsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch eine Dampfsteuervorrichtung gemäß Anspruch 12 gelöst.

Erfindungsgemäß besitzt die Ventileinrichtung der Dampfsteuervorrichtung einen Ventilsitz an einem Auslaßkanal für Kraftstoffdämpfe, der von einem schwenkbar schwimmerbetätigten Verschluß mit veränderlichem Durchsatz geöff net bzw. geschlossen wird. Durch die Konstruktion ist die Kraft, die erforderlich ist, um das Ventil anfangs zu öffnen, herabgesetzt, so daß dadurch Empfindlichkeit und Ansprechvermögen verbessert ist. Dabei kann das Ventil unabhängig vom Kraft stoffpegel im Falle eines Fahrzeugüberschlages vollständig schließen, so daß das Austreten von flüssigem Kraftstoff und Dampf in diesem Fall verhindert ist.

Bei der Dampfsteuervorrichtung nach Anspruch 12 sitzt der Schwimmer gleitend mit einer relativ engen Passung in der Öffnung eines in den Tank herab hängenden Rohres, das nicht nur den Schwimmer, sondern auch an seinem oberen Ende die Ventileinheit umgibt, die den Kraftstoffdampfkanal öffnet und schließt. Dieser Kraftstoffdampfkanal liegt im wesentlichen vertikal über dem Ventil und hat seinen Einlaß über dem offenen Ende des Rohres.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend in bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine halbschematische Ansicht eines Fahrzeugkraftstoffsystems mit einem Kraftstofftank, der ein Einfüllrohr, ein Kraftstoffpumpenmodul, einen Dampfrückgewinnungsbehälter und eine Dampfsteuervorrichtung nach der vorlie genden Erfindung aufweist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Dampfsteuervorrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht der Dampfsteuervorrichtung entlang der Linie 3-3 der Fig. 2, wobei die Ventileinheit in vollständig geschlossener Position ge zeichnet ist,

Fig. 4 eine Schnittansicht der Dampfsteuervorrichtung entlang der Linie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 eine Teilschnittansicht der Steuerven tileinheit entlang Linie 5-5 in Fig. 2;

Fig. 6 eine Teilschnittansicht, die das an fängliche Öffnen der Ventileinheit der Steuereinheit zeigt;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht mit wegge brochenen Abschnitten der Steuerven tileinheit der Fig. 2, wobei die Ven tileinheit in ihrer vollständig ge öffneten Position gezeigt ist;

Fig. 8 eine auseinandergezogene perspektische Ansicht von einigen Bestandteilen der Ventileinheit der Steuereinheit der Fig. 2;

Fig. 9 eine Unteransicht der Platte der Ven tileinheit;

Fig. 10 eine Seitenansicht dieser Platte;

Fig. 11 eine Schnittansicht der Steuerven tileinheit mit modifizierter Schwimmer- und Prallrohreinheit;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht des Schwimmers der modifizierten Einheit der Fig. 11; und

Fig. 13 eine vergrößerte Draufsicht des Schwim mers der Fig. 12.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 10 mit einem daran angeordneten Dampfrückgewinnungssystem 12, das eine erfindungsgemäß ausgebildete Steuerventileinheit 14 auf weist. Die Steuereinheit 14 ist am oberen Ende eines Kraftstofftanks 16 montiert und an einen Kraftstoffdampf speicherbehälter 18 angeschlossen, der mit dem Ansaugkrüm mer 20 einer Brennkraftmaschine 22 verbunden ist. Typischerweise wird flüssiger Kraftstoff einer Kraft stoffleiste 24 und Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 26 der Brennkraftmaschine über einen Kraftstoffabgabemodul 28 im Tank zugeführt, der eine Kraftstoffpumpe 30 mit einem Kraftstoffeinlaß 32 benachbart zum Boden des Tanks und ei nem Kraftstoffauslaß 34, der von der Außenseite des Tanks zugänglich ist, aufweist. Die Pumpe 30 wird von einem Elektromotor 35 angetrieben. Der Tank 16 wird über ein Einfüllrohr 36 mit einem Einlaß 38, der vertikal über dem oberen Ende des Tanks angeordnet ist und sich in einer Zu gangstasche 40 des Fahrzeuges befindet, befüllt. Der Ein laß 38 wird von einer entfernbaren Gaskappe 42 verschlos sen und abgedichtet. Um einen rückwärts gerichteten Kraft stoffstrom vom Tank durch das Einfüllrohr zu verhindern, ist vorzugsweise ein Rückschlagventil 44 am unteren Ende des Kraftstoffrohres angeordnet. Vorzugsweise bildet ein erhabener Bereich in der Deckwand des Tanks eine genau de finierte Dampfhaube 46.

Bei dem Rückschlagventil 44 kann es sich um ein Kugel-, Klappen-, Scheiben-, Löffel- oder anderes geeignetes Rück schlagventil handeln, das einen freien und raschen Kraft stoffstrom durch das Füllrohr in den Tank ermöglicht und einen rückwärts gerichteten Kraftstoffstrom im Tank durch das Füllrohr verhindert. Ein gegenwärtig bevorzugtes flexibles scheibenförmiges Rückschlagventil ist in der amerikanischen Patentanmeldung Nr. 08/428 340 vom 25. April 1995 beschrieben. Die Offenbarung dieser Patentan meldung wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingearbeitet, so daß daher das Rückschlagventil 44 nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben wird.

Typischerweise ist der Behälter 18 mit Aktivkohle (vorzugsweise Grad 15) gefüllt, um die von der Steuerven tileinheit 14 über eine Einlaßöffnung 48 erhaltenen Kohlenwasserstoffdämpfe zu absorbieren und die Dämpfe über einen Auslaß oder eine Reinigungsöffnung 50 in den Ansaug krümmer 20 des Motors abzugeben. Das Innere des Behälters ist über eine Öffnung 52 im oberen Ende des Behälters zur Atmosphäre entlüftet. Bei einigen Anwendungsfällen verhin dert ein Rückschlagventil einen rückwärts gerichteten Strom des Kraftstoffdampfes durch die Öffnung 52 zur At mosphäre. Der Behälter ist im Fahrzeug montiert und über geeignete Schläuche 54 und 56 an die Steuerventileinheit 14 und den Ansaugkrümmer 20 angeschlossen.

Wie in den Fig. 2-5 gezeigt, besitzt die Steuerven tileinheit 14 ein Gehäuse 60 mit einer Ventileinheit 62, die den Strom des Kraftstoffdampfes vom Tank 16 zum Behäl ter 18 steuert. Wenn die Ventileinheit offen ist, kann Kraftstoffdampf durch einen Auslaßkanal 64 im Gehäuse und einen Schlauchverbinderellbogen 66 zum Behälter strömen. Die Ventileinheit besitzt einen Schwimmer 68, der von ei nem Prallrohr 70 umgeben ist, dessen oberes Ende durch Preßpassung oder in anderer Weise in einem herabhängenden einstückigen Mantel 72 des Gehäuses befestigt ist. Wie in den Fig. 3 und 5 gezeigt, umgibt der obere Abschnitt 74 des Prallrohres die Ventileinheit 62, wobei der Hauptab schnitt seiner Seitenwand im Abstand vom Gehäusemantel 72 angeordnet ist und in Zusammenwirkung damit eine Prallwand oder Schutzwand bildet, die die Ventileinheit 62 gegenüber einem Kontakt mit flüssigem Kraftstoff oder entsprechenden Spritzern hiervon abschirmt, wenn flüssiger Kraftstoff während der normalen Betriebsbedingungen des Fahrzeuges im Kraftstofftank herumschwappt. Die labyrinthförmige Ab schirmeinheit ermöglicht, daß Kraftstoffdampf mit der Ven tileinheit 62 und mit dem Auslaßkanal 64, wenn dieser ge öffnet ist, in Verbindung tritt, während ein Spritzen von flüssigem Kraftstoff auf die Ventileinheit und ein Ein dringen in den Auslaßkanal 64 verhindert wird. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, befindet sich der obere Abschnitt 74 des Schutzrohres vorzugsweise im Preßsitz mit dem Ge häusemantel 72 entlang einer vorstehenden Rippe 76 und dem bogenförmigen Abschnitt 78 der oberen Wand. Das Gehäuse weist einen integrierten Flansch 80 auf, der bei der Mon tage am oberen Ende des Kraftstofftanks montiert und hier mit abgedichtet wird.

Wie in den Fig. 3, 4, 7 und 8 gezeigt, besitzt die Ven tileinheit 62 einen Ventilsitz 82, der den Auslaßkanal 64 umgibt, und einen hiermit zusammenwirkenden elastomeren Ventilverschluß 84, der auf einer Trägerplatte 86 angeord net ist, welche über eine vom Schwimmer 68 betätigte Platte 88 gelenkig gelagert ist, und der von einer Feder 90 nachgiebig in seine geschlossene Position vorgespannt ist. Um die zum anfänglichen geringfügigen Öffnen des Ven tils und zum Erreichen eines Durchsatzes durch das Ventil, der wesentlich vom Ausmaß der anfänglichen Öffnung des Ventils abhängt, erforderliche Kraft zu reduzieren, be sitzt der Sitz 82 eine allgemein T-förmige Gestalt in ei nem zentralen Körperabschnitt, der eine Ausnehmung 92 im Sitz aufweist, die sich vom Auslaßkanal 64, der vom Kopf abschnitt des T-förmigen Sitzes begrenzt wird, erstreckt und im Vergleich zum Querschnittsbereich desselben eine relativ geringe Fläche aufweist. Vorzugsweise ist die Aus nehmung 92 länglich und erstreckt sich axial und allgemein senkrecht zu der Achse, um die der Verschluß 84 und die Trägerplatte 86 verschwenken, wenn sich das Ventil öffnet und schließt. Die Platte 88 besitzt eine T-förmige Öffnung 94, die im montierten Zustand um den erhabenen Sitz 82 herum angeordnet ist, sowie ein Paar von integrierten und koaxialen Schwenkwellen 96 und 98, die an Lappen 100 fi xiert sind. Im montierten Zustand sind die äußeren Enden der Wellen 96 und 98 in Sackschlitzen 102 im oberen Ende des Schutzrohres 70 angeordnet und hierin drehbar gela gert. Hierdurch wird die Platte 88 so montiert, daß sie sich zwischen der in Fig. 3 gezeigten vollständig ge schlossenen Stellung und der in Fig. 7 gezeigten voll ständig geöffneten Stellung schwenkbar bewegen kann.

Andere Formen des Sitzes 82 sind ebenfalls möglich. Vor zugsweise besitzt der Sitz eine nicht kreisförmige Form mit einem Bereich, der sich ändert und von einem distalen Punkt von der Schwenkachse des Verschlusses bis zu einem zur Schwenkachse des Verschlusses benachbarten Punkt größer wird.

In dem montierten Zustand wird die Trägerplatte 86 zur Durchführung einer Schwenkbewegung über ein Paar von beab standeten integrierten Fingern 104 und 106 gelagert, wobei zurückgebogene Abschnitte 108 zwischen den Ansätzen 100 der Platte angeordnet und an den Stiften 96 und 98 gela gert sind. Im montierten Zustand ist der elastomere Ver schluß 84 zwischen der Platte 88 und der Trägerplatte 86 angeordnet und wird über ein Paar von integrierten Stiften 110, die durch komplementäre Löcher 112 im Verschluß 84 und in überdimensionierte Löcher 114 in der Platte vor stehen, an der Trägerplatte gelagert. Die Dicke der Platte 88 ist geringer als der vertikale Vorsprung des Ventil sitzes 82, so daß im vollständig geschlossenen Zustand des Ventils, wie in Fig. 3 gezeigt, die Endfläche des Sitzes 82 durch die Platte 88 in einen festen Dichtungseingriff mit dem elastomeren Verschluß 84 vorsteht. Vorzugsweise besteht der Verschluß 84 aus einem relativ weichen und flexiblen elastomeren Material mit einem hohen Widerstand gegenüber einer Zersetzung im Gebrauch durch Kontakt mit Kohlenwasserstoffkraftstoff und Kraftstoffdämpfen, wie beispielsweise Fluor-Silikonkautschuk mit einer Härte, die wünschenswerter Weise in einem Bereich von etwa 15-70, vorzugsweise etwa 20-65 und besonders bevorzugt etwa 40- 60, auf der Shore A Skala liegt.

Der Schwimmer 68 ist gleitend am unteren Abschnitt eines starren Drahtes 120 gelagert und wird daran über einen rechtwinklig abgebogenen Abschnitt 122 an seinem unteren Ende gehalten. Das andere Ende des Drahtes 120 ist schwenkbar mit dem freien Ende der Platte 88 verbunden, und zwar über einen rechtwinklig abgebogenen Abschnitt 124, der schwenkbar in einer Bohrung oder Öffnung 126 ge lagert ist, die über eine integrierte Schleife oder einen Ansatz 128 benachbart zum freien Ende der Platte 88 gebil det wird. Im montierten Zustand wird der abgebogene Ab schnitt 124 vom benachbarten Schaftabschnitt 130 des Drahtes, der gleitend in einem Sackschlitz 132 durch das freie Ende der Platte 88 angeordnet ist, im Ansatz 128 ge halten. Um den Schwimmer 68 im Rohr 70 auszurichten und für Spiel für den Draht 120 zu sorgen, besitzt er einen versetzten Zwischenabschnitt 134, der durch abgebogene Ab schnitte 136 gebildet wird.

Typischerweise besitzt der Schwimmer 68 ein spezifisches Gewicht, das größer ist als das des flüssigen Kraftstoffs, mit dem die Steuereinheit verwendet wird, und besteht vor zugsweise aus einem nicht porösen Kunststoffmaterial, das besonders widerstandsfähig ist gegenüber einer Zersetzung durch einen Kontakt mit Kohlenwasserstoffkraftstoff, wie beispielsweise einem Polypropylenpolymer hoher Dichte, das eine Dichte von etwa 1,0 g pro cm³ besitzt. Üblicherweise weist der Kraftstoff ein spezifisches Gewicht von etwa 0,6 bis 0,8 und der Schwimmer ein spezifisches Gewicht von etwa 0,9 bis 1,4, vorzugsweise etwa 1,0, auf.

Im Falle eines Überschlages des Fahrzeuges, bei dem die Steuereinheit 14 mit der Oberseite nach unten angeordnet wird, wird die Ventileinheit 62 durch die von der Feder 90 erzeugten Kräfte, die auf den Schwimmer 68 einwirkende Schwerkraft und den Druck des die Ventileinheit 62 überla gernden und auf die Trägerplatte 86 und somit die Ver schlußdichtung 84 einwirkenden flüssigen Kraftstoffs, um die Verschlußdichtung in einen festen Dichtungseingriff mit dem Sitz 82 zu pressen, in ihrer vollständig geschlos senen Stellung gehalten. Die Summe dieser Kräfte muß die vom Auftrieb des Schwimmers, wenn dieser in flüssigen Kraftstoff eingetaucht ist, erzeugte entgegengesetzte Kraft überschreiten.

Wenn sich die Einheit 14 in ihrer normalen aufrechten Stellung befindet, wie in Fig. 3 gezeigt, muß die von der Feder 90 erzeugte Kraft natürlich geringer sein als die auf den Schwimmer 68 und die Ventileinheit 62 einwirkende Schwerkraft, wenn diese nicht in Kraftstoff eingetaucht sind, so daß sich die Ventileinheit 62 in ihrer vollstän dig geöffneten Stellung befindet, wie in Fig. 7 gezeigt. Wenn sich die Einheit in ihrer normalen aufrechten Stel lung befindet, muß die von der Feder 90 erzeugte Kraft auch ausreichend sein, so daß im in flüssigen Kraftstoff eingetauchten Zustand des Schwimmers die Feder die Ven tileinheit 62 in ihre vollständig geschlossene Position bewegt, wie in Fig. 3 gezeigt. Wenn dieses Überschlag- Ventilschließmerkmal nicht erforderlich ist, kann die Fe der, falls gewünscht, entfallen, indem ein am Draht 120 fixierter Schwimmer 68 verwendet wird, der ein spezi fisches Gewicht besitzt, das geringer ist als das des Kraftstoffs, um das Ventil zu schließen, wenn der Schwim mer zumindest teilweise in flüssigen Kraftstoff einge taucht ist und sich das Fahrzeug in seiner normalen auf rechten Betriebsstellung befindet.

Um die zum anfänglichen geringfügigen Öffnen der vollstän dig geschlossenen Ventileinheit 62 erforderliche Kraft zu reduzieren, besitzt die Platte 88 vorzugsweise, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, ein Paar von erhabenen Vorsprün gen oder Kissen 140, die im vollständig geschlossenen Zu stand des Ventils am darunter befindlichen Dichtungsele ment 84 außerhalb des ausgenommenen Bereiches 92 des Ven tilsitzes 82 und unmittelbar benachbart hierzu gelagert sind. Wenn eine Ventilöffnungskraft anfangs vom Schwimmer 68 aufgebracht wird, die auf die Platte einwirkt, bringen diese Kissen 140 eine Kraft in erster Linie nur auf den Bereich des elastischen Verschlusses 84 auf, der unmittel bar benachbart zum ausgenommenen Bereich 92 der Öffnung liegt, wodurch bewirkt wird, daß dieser Bereich der erste Abschnitt des Verschlusses 84 ist, der sich vom Sitz 82 löst, um anfangs die Ventileinheit geringfügig zu öffnen. Dieses anfängliche geringfügige Öffnen der Ventileinheit 62 baut jegliche Differenz ab, die aufgrund des überat mosphärischen Dampfdrucks im Tank auf die gesamte Ven tileinheit einwirkt, und erniedrigt auf diese Weise die Größe der Kraft, die zum Öffnen des Ventils erforderlich ist. Die Wirkung der von den Kissen 140 auf den Verschluß 84 ausgeübten Kraft wird ferner über den Hebelarm erhöht, der von der schwenkbar montierten Platte 88 erzeugt wird.

Fig. 12 zeigt die Luftsteuerventileinheit 14 mit einem modifizierten Schwimmer 150, der gleitend im Schutzrohr 70 angeordnet ist, um weiter sicherzustellen, daß kein flüs siger Kraftstoff durch das offene Ventil 62 in den Behäl ter 18 eindringt, wenn das Fahrzeug 10 in seiner normalen aufrechten Stellung in Betrieb ist, wodurch flüssiger Kraftstoff in einem teilweise gefüllten Kraftstofftank 16 herum schwappt. Um zu verhindern, daß flüssiger Kraft stoff, der in den Böden des Rohres 70 eindringt, am Schwimmer 150 vorbeigedrückt wird, hat dieser eine relativ enge Passung mit dem Innenumfang der Rohrwand, obwohl er noch ohne weiteres hierin gleitend bewegt werden kann. Um jede Gleitreibung zwischen dem Schwimmer 150 und dem Schutzrohr 70 zu minimieren, besitzt der Schwimmer vor zugsweise eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstande ten Rippen 152 (Fig. 12), die im montierten Zustand eng benachbart zur Wand des Rohres angeordnet sind und zwischen den sich in Längsrichtung verlaufende, geringfü gig vertiefte Bereiche 154 befinden. Um die Wahrschein lichkeit, daß flüssiger Kraftstoff am oberen Ende des Schwimmers vorbeigedrückt wird, weiter zu minimieren, hat dieser vorzugsweise eine axiale Länge, die mindestens dop pelt so groß ist wie sein Außendurchmesser und vorzugs weise zwei- bis dreimal so groß ist wie sein Außendurch messer. Um Spiel zwischen dem Schwimmer und dem starren Draht 156, der diesen mit der Ventileinheit 62 verbindet, vorzusehen, hat der Schwimmer vorzugsweise eine konische Ausnehmung 158, die sich in Axialrichtung des Schwimmers erstreckt, wobei der größte Durchmesser derselben benach bart zur Oberseite und der kleinste Durchmesser benachbart zum Boden des Schwimmers angeordnet ist. Vorzugsweise er streckt sich der Verbindungsdraht 156 durch eine relativ enge Passung und einen kurzen zylindrischen Kanal 160 am Boden des Schwimmers. Vorzugsweise ist ferner der Schwim mer gleitend am Draht angeordnet und wird von einem gebo genen Abschnitt 162 gehalten.

Des weiteren sind vorzugsweise ein oder mehrere separate Kanäle 164 (Fig. 3-5 und 12) für den Durchfluß von Kraftstoffdampf und den anderen Gasen vom Inneren des Tanks 16 zur Ventileinheit 62 vorgesehen. Die Kanäle 164 werden durch das Zusammenwirken des oberen Abschnittes 74 des Rohres 70 mit dem Gehäuse 60 und einem herabhängen den Mantel 72 gebildet. Vorzugsweise steht der Einlaß 166 der Kanäle mit dem Kraftstofftank an einem Punkt allgemein vertikal unterhalb des Ventilsitzes 82 und über dem offe nen Ende des Bodens des Rohres 70 in Verbindung. Ferner stehen die Kanäle 164 vorzugsweise über eine sinusförmige oder labyrintriförmige Strömungsbahn, die einen obersten Abschnitt 168 aufweist, der sich allemein vertikal über dem Ventilsitz und dem oberen Ende des Tanks 16 befindet, mit der Ventileinheit 62 in Verbindung. Dieser vertikal oberste Abschnitt 168 der Strömungsbahn wird durch Zusam menwirkung des oberen Endes 170 des oberen Abschnittes 74 des Rohres 70 und der benachbarten Seitenwand 172 sowie des oberen Endes 174 des Gehäuses 60 gebildet. Durch die Zusammenwirkung des Schwimmers 150 mit dem Rohr 70 und durch diese Konstruktion und Anordnung der Dampfströ mungskanäle 164 wird der Durchtritt von jeglichem flüssi gen Kraftstoff durch die offene Ventileinheit 62 im we sentlichen verhindert. Selbst wenn flüssiger Kraftstoff rasch und heftig im Kraftstofftank 16 herum schwappt, er möglicht diese Anordnung aus Schwimmer, Rohr und Kraft stoffdampfströmungsbahn ein rasches Schließen der Ven tileinheit, bevor eine wesentliche Menge an flüssigem Kraftstoff diese passiert hat.

Vorzugsweise besteht der Schwimmer aus einem nicht porösen und dichten Kunststoffmaterial, das besonders widerstands fähig ist gegenüber einer Zersetzung durch einen Kontakt mit Kohlenwasserstoffkraftstoffen, wie beispielsweise ei nem Polypropylenpolymer hoher Dichte, und besitzt ein spe zifisches Gewicht, das größer ist als das des flüssigen Kraftstoffs, mit dem die Steuereinheit verwendet wird. Vorzugsweise liegt dieses spezifische Gewicht des Schwim mers 150 in den gleichen Bereichen wie das vorstehend für den Schwimmer 68 genannte.

Funktionsweise

Um einen zumindest teilweise leeren Fahrzeugtank 16 mit einem flüssigen Kraftstoff, wie beispielsweise Benzin oder Diesel, zu füllen, wird normalerweise die Einfüllkappe 42 entfernt, eine Abgabedüse mit einer automatischen Absper rung einer Tankstellenkraftstoffpumpe in den Einlaß 38 des Füllrohres eingesetzt und das Düsenventil manuell geöff net, um flüssigen Kraftstoff durch das Füllrohr 36 und das Rückschlagventil 44 in den Tank 16 abzugeben, und zwar üb licherweise unter einem Druck von etwa 25 bis 30" Wasser säule und einem Durchsatz von 10 bis 12 Gallonen pro Mi nute. Der in den Tank strömende Kraftstoff erzeugt einen überatmosphärischen Druck im Tank, der dem Kraftstoffdampf durch die Steuereinheit 14, und ihre offene Ventileinheit 62, den Kanal 64 und die Auslaßkupplung 66 in den Behälter 18 drückt. Solange wie der Schwimmer 68 sich nicht in flüssigem Kraftstoff befindet, überwindet sein Gewicht die Kraft der Feder 90, so daß die Ventileinheit 62 vollstän dig geöffnet bleibt, wie in Fig. 7 gezeigt.

Während des Einfüllens, wenn der Pegel des flüssigen Kraftstoffs im Tank in ausreichender Weise ansteigt, so daß der Schwimmer 68 oder 150 zumindest teilweise in Kraftstoff eingetaucht wird und beginnt, sich nach oben zu bewegen, beginnt die Vorspannung der Feder 90 die Ven tileinheit 62 in Richtung auf ihre geschlossene Position zu bewegen. Wenn dieser Kraftstoffpegel weiterhin an steigt, bewegt sich die Ventileinheit 62 weiterhin in ihre vollständig geschlossene Position, bis sie vollständig ge schlossen ist. Wie in Fig. 3 gezeigt, befindet sich im vollständig geschlossenen Zustand der elastische Verschluß 84 in Dichtungseingriff mit dem Sitz 82. Hierdurch wird das Strömen von Kraftstoffdampf durch den Auslaß 64, 66 gestoppt.

Wenn sich die Ventileinheit 62 teilweise schließt, dros selt sie den Strom des Kraftstoffdampfes in ausreichender Weise, so daß der Druck im Tank ansteigt und bewirkt, daß der flüssige Kraftstoff im Füllrohr 36 ansteigt und die automatische Absperrung der Kraftstoffabgabedüse der Tank stellenpumpe betätigt. Der automatische Absperrmechanismus der Düse besitzt eine kleine Steuer- oder Entlüftungs öffnung benachbart zum Düsenauslaß, die, wenn sie durch flüssigen Kraftstoff im Füllrohr geschlossen wird, be wirkt, daß ihr Membranmechanismus "automatisch" die Abgabe von Kraftstoff von der Abgabedüse sperrt.

Hierdurch wird ein "weicherer" oder etwas langsamerer An stieg des Kraftstoffs im Füllrohr erreicht, um die automa tische Absperrung der Abgabedüse ohne "Zurückspritzen" oder Abgabe von flüssigem Kraftstoff vom Einlaß des Füll rohres in die Atmosphäre zu betätigen. In jedem Falle ohne jede theoretische Erläuterung erzeugt die Steuereinheit 14 im wesentlichen kein Rückspritzen des Kraftstoffs, während sie noch zeitweise die automatische Absperrung der Abgabe düse betätigt.

Wenn die Kraftstoffabgabedüse wiederum manuell betätigt oder geöffnet wird, um den Tank zu "überfüllen", bewirkt der zusätzliche Kraftstoff ein weiteres Schließen der Ven tileinheit 62 und ein rascheres Ansteigen des Kraftstoff pegels im Füllrohr 36 sowie wiederum eine Betätigung der automatischen Absperrung der Abgabedüse, so daß auf diese Weise eine Überfüllung des Tanks verhindert wird, die eine Abnahme des Volumens der Tankhaube 46 unter ein vorgegebe nes gewünschtes Minimalvolumen verursacht. Hierdurch wer den ebenfalls weitere Anstrengungen zur Überfüllung des Tanks durch wiederholtes manuelles Betätigen der Abgabe düse verhindert, indem flüssiger Kraftstoff im Einfüllrohr zeitweise zurückbehalten wird, der die automatische Ab sperrung der Abgabedüse betätigt. Wiederholte ausreichende Versuche zur "Überfüllung" des Tanks schließen dann die Ventileinheit 62 vollständig. Nachdem das Füllen des Tanks beendet ist, wird die Abgabedüse entfernt, und die Kappe 42 wird wieder installiert, um den Einlaß 38 des Füll rohres zu schließen.

Wenn und während der Schwimmer 68 oder 150 bewirkt, daß die Ventileinheit 62 geschlossen bleibt, verhindert die geschlossene Ventileinheit auch, daß flüssiger Kraftstoff vom Tank durch den Auslaß 64, 66 in den Kohle-Behälter 18 gedrückt wird, so daß auf diese Weise der Behälter gegen über einer Sättigung mit flüssigem Kraftstoff geschützt wird, der an die Atmosphäre abgegeben würde.

Nachdem der Tank gefüllt und das Fahrzeug in Betrieb ge nommen worden ist, wird schließlich eine ausreichende Kraftstoffmenge vom Tank 16 verbraucht, so daß der Kraft stoffpegel ausreichend abfällt, so daß das Gewicht des Schwimmers 68 oder 150, das auf den Draht 120 einwirkt, eine ausreichend große Kraft zum Öffnen der Ventileinheit 62 erzeugt. Die vom Schwimmer erzeugte Kraft wird über den Draht 120 auf die Platte 88 aufgebracht, die über die Kis sen 140 anfangs eine Kraft auf den elastischen Verschluß 84 aufbringt, und zwar in erster Linie nur auf den Bereich benachbart zu den Kissen 140 und somit zu der länglichen Ausnehmung 92 des Auslasses 64, so daß sich der Verschluß 84 anfangs nur benachbart zu dieser Ausnehmung 92 öffnet oder vom Sitz 82 abhebt. Hierdurch wird die Kraft redu ziert, die zum anfänglichen Öffnen des Verschlusses 84 er forderlich ist, indem anfangs nur ein Abschnitt des Ver schlusses vom Sitz 82 "abgelöst" wird. Wenn unmittelbar vor dem anfänglichen Öffnen des Ventils der Druck im Tank über Atmosphärendruck liegt, wodurch die auf den Verschluß 84 einwirkenden Schließkräfte erhöht werden, wird durch diese anfängliche Ablösung dieser überatmosphärische Druck entspannt sowie die zur Überwindung dieses überatmosphä rischen Drucks erforderliche Öffnungskraft reduziert, in dem der anfangs geöffnete Bereich des Verschlusses 84 stark reduziert wird. Hierdurch wird auch jegliche hydro statische Dichtung am Sitz 82 aufgebrochen und der Ver schluß 84 sofort abgelöst und freigegeben, da die Platte 88 vom Sitz 82 weggeschwenkt wird, wenn der Schwimmer 68 absinkt.

Wenn die Ventileinheit 62 offen ist und der Motor in Be trieb ist, wird Dampf vom Behälter 18 entfernt und durch die Öffnung 50 und die Leitung 56 in den Ansaugkrümmer 22 des Motors gezogen, wo der Kraftstoffdampf mit der Ansaug luft vermischt und den Zylindern des arbeitenden Motors zugeführt wird. Hierdurch kann auch ein ausreichender Un terdruck oder ein ausreichender unteratmosphärischer Druck im Behälter 18 erzeugt werden, so daß Kraftstoffdampf im Kraftstofftank durch den offenen Auslaß 64, 66 der Steuereinheit 14 in den Behälter fließt, insbesondere dann, wenn die Atmosphärenentlüftung 52 des Behälters ein Absperrventil oder ein Solenoidventil enthält, das einen umgekehrten Strom der atmosphärischen Luft durch den Kanal 52 in den Behälter hinein verhindert oder drosselt.

Wenn der Motor abgestellt wird und die Ventileinheit 62 vollständig offen ist, strömt Kraftstoffdampf vom Tank durch die Steuereinheit 14 in den Behälter, wenn der Druck im Tank um etwa 1" bis 3" Wassersäule oder etwa 0,004 bis 0,1 Pfund pro Quadratzoll größer ist als Atmosphärendruck. Somit bilden der Behälter 18 und die Steuereinheit 14 ge genüber dem Zustrom von Kraftstoffdampf vom Tank einen vernachlässigbar geringen Widerstand, wann immer die Ven tileinheit 60 der Steuereinheit offen ist.

Claims

1. Dampfsteuervorrichtung für einen Fahrzeugkraftstoff tank, der flüchtigen flüssigen Kohlenwasserstoffkraft stoff enthält, mit einem Gehäuse (60), das in einem Fahrzeugkraftstofftank (16) benachbart zum oberen Ende des Tanks anordbar ist, einem vom Gehäuse getragenen Auslaßkanal (64), der mit der Außenseite des Tanks in Verbindung bringbar ist, um Kraftstoffdampf vom Inne ren des Tanks in einen Dampfaufnahmebehälter (18) zu führen, einem vom Gehäuse unmittelbar benachbart zum oberen Ende des Tanks getragenen Ventilsitz (82), der einen kontinuierlichen Umfang aufweist, welcher eine Ventilöffnung begrenzt, die mit dem Auslaßkanal in Verbindung steht, um Kraftstoffdampf vom Inneren des Tanks dem Auslaßkanal zuzuführen, einer Trägerplatte (86), die schwenkbar vom Gehäuse gelagert wird und in eine geschlossene Position, in der sie den Ventilsitz unterlagert, und in eine offene Position, die von der geschlossenen Position beabstandet ist, schwenkbar ist, einem flexiblen Verschluß (84) aus einem elasto meren Material, der auf der Trägerplatte angeordnet ist und sich in der geschlossenen Position gegen den Sitz lagert, um das Strömen von Kraftstoffdampf vom Tank durch die Ventilöffnung in die Auslaßleitung zu verhindern, sowie in der offenen Position vom Sitz getrennt ist, um Kraftstoffdampf vom Tank durch die Ventilöffnung und den Auslaß strömen zu lassen, einer schwenkbar am Gehäuse gelagerten Platte (88), wobei in der geschlossenen Position des Verschlußelementes (84) mindestens Abschnitte der Platte eng benachbart zum Sitz vorhanden sind und benachbarte Abschnitte des sich vom Sitz nach außen erstreckenden Verschlusses überlagern, einer Feder (90), die die Trägerplatte und den Verschluß nachgiebig in die geschlossene Position vorspannt, und einem Schwimmer (68), der mit der Platte (88) verbunden ist und auf das Niveau des flüs sigen Kraftstoffs im Tank anspricht, um den Verschluß und die Trägerplatte in die offene Position zu bewe gen, wenn das Kraftstoffniveau im Tank unterhalb eines ersten vorgegebenen Niveaus liegt, und um eine Bewe gung des Verschlusses und der Trägerplatte in die ge schlossene Position zu ermöglichen, wenn sich der Kraftstoff im Tank auf einem zweiten Niveau über dem ersten Niveau befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine vom Gehäuse getragene Leitwand (70) auf weist, die sich um den Ventilsitz (82), den Verschluß (84) und die Trägerplatte (86) erstreckt, um zu ver hindern, daß flüssiger Kraftstoff durch den Auslaßka nal zum Behälter fließt, wenn sich der Verschluß und die Trägerplatte in der offenen Position befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ventilsitz (82) eine nicht kreisför mige Gestalt besitzt, die einen Bereich begrenzt, der sich entlang unterschiedlichen Abschnitten des Ventil sitzes ändert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der vom Ventilsitz begrenzte Bereich von einer geringeren Größe an einem von der Schwenkachse der Trägerplatte (86) distalen Punkt bis zu einem großen Bereich benachbart zur Schwenkachse der Träger platte ändert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (82) eine allgemein T-förmige Ge stalt besitzt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (88) mindestens ein Kissen besitzt, das sich am Verschluß (84) an einer Stelle unmittelbar benachbart zum Sitz (82) und von der Schwenkachse der Platte (88) beabstandet la gern kann, um eine Kraft auf den Verschluß zum anfäng lichen Öffnen des Ventils aufzubringen.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (88) mindestens zwei beabstandete Kissen aufweist, die sich jeweils auf einem Abschnitt des Verschlusses (84) an einer Stelle unmittelbar benachbart zum Sitz (82) und von der Schwenkachse der Platte (88) entfernt lagern kön nen, um die Kraft zum anfänglichen Öffnen von minde stens einem Teil des Verschlusses benachbart zu den Kissen nur auf einen Bereich des Verschlusses benach bart zu diesen Kissen aufzubringen, bevor ein Ab schnitt des Verschlusses benachbart zur Schwenkachse der Platte (88) aufgebracht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt des Sitzes (82) beabstandet von der Schwenkachse der Platte (88) axial länglich ausge bildet ist und sich allgemein senkrecht zur Schwenk achse der Platte (88) erstreckt.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rohr (70) auf weist, das vom Gehäuse herabhängt und sich um den Ven tilsitz (82), den Verschluß (84), die Trägerplatte (86) und den Schwimmer (68) erstreckt, wobei das un tere Ende des Rohres unter dem Ventilsitz angeordnet ist und mit dem Inneren des Tanks unter dem Ventilsitz in Verbindung steht und wobei der Schwimmer (68) glei tend im Rohr (70) angeordnet ist und einen Umfangsab schnitt mit relativ enger Passung zur Rohrwand auf weist, um zu verhindern, daß eine beträchtliche Menge an flüssigem Kraftstoff über den Schwimmer (68) hinaus in den Ventilsitz (82) fließt, wenn sich der Verschluß in einer offenen Position befindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen vom Gehäuse (60) getragenen Mantel (72) aufweist, der teilweise einen Dampfströmungskanal bil det, der mit der Ventilöffnung in Verbindung steht, wenn sich der Verschluß (84) in einer offenen Position befindet, sowie einen Einlaß, der mit dem Inneren des Kraftstofftanks in Verbindung steht und allgemein ver tikal unter dem Ventilsitz (82) und über dem unteren Ende des Rohres (70) liegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen vom Gehäuse (60) getragenen Dampfströ mungskanal aufweist, der mit der Ventilöffnung in Ver bindung steht, wenn der Verschluß (84) in einer offe nen Position ist, und der einen Einlaß aufweist, der mit dem Inneren des Kraftstofftanks an einer Stelle allgemein vertikal unter dem Ventilsitz (82) und über

12. Dampfsteuervorrichtung für einen Fahrzeugkraftstofftank, der flüchtigen flüssigen Kohlenwasserstoffkraftstoff enthält, mit
einem Gehäuse (60), das an einem Kraftstofftank (16) am oberen Ende an ordbar ist,
einem vom Gehäuse (60) getragenen Auslaßkanal (66), der eine Verbindung mit der Außenseite des Tanks (16) herstellt, um Kraftstoffdampf vom Inneren des Tanks (16) nach außen zu führen,
einer vom Gehäuse (60) benachbart zum oberen Ende des Tanks (16) getra genen Ventileinheit (62), die in eine geschlossene und eine offene Position beweg bar ist, um eine Verbindung zum Auslaßkanal (66) herzustellen und Kraftstoff dampf vom Inneren des Tanks (16) dem Auslaßkanal (66) zuzuführen,
einem auf das Niveau des flüssigen Kraftstoffs im Tank (16) ansprechenden Schwimmer (150) zur Bewegung der Ventileinheit (62) in ihre offene Position, wenn das Kraftstoffniveau im Tank (16) unter einem ersten vorgegebenen Niveau liegt, und um eine Bewegung der Ventileinheit (62) in ihre geschlossene Position zu gestatten, wenn sich das Kraftstoffniveau im Tank (16) auf einem zweiten Niveau über dem ersten Niveau befindet,
einem vom Gehäuse (60) getragenen Kraftstoffdampfkanal (64), der von der Ventileinheit (62) verschließbar und freigebbar ist, um bei geöffneter Ventileinheit (62) Kraftstoffdampf vom Inneren des Tanks (16) zum Auslaßkanal (66) strömen zu lassen, und
einem vom Gehäuse (60) getragenen herabhängenden Rohr (70), das sich um den Schwimmer (150) erstreckt und an seinem unteren Ende offen ist und in den Kraftstofftank (16) ragt,
wobei der Schwimmer (150) von unten in das Rohr (70) einsetzbar ist und gleitend im Rohr (70) aufgenommen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Rohr (70) auch die Ventileinheit (62) umgibt,
der Schwimmer mindestens einen eng im Rohr (70) anliegenden Abschnitt (152) aufweist, um wesentlich zu verhindern, daß flüssiger Kraftstoff, der im Tank (16) schwappt und in das Innere des Rohres (70) eindringt, sowie den Schwimmer (150) und die Ventileinheit (62) passiert, wenn sich diese in der offenen Position befindet, und
der Kraftstoffdampfkanal (64) durch seinen Einlaß an einer Stelle (92) im wesentlichen vertikal über dem unten offenen Ende des Rohres (70) mit dem Inne ren des Kraftstofftanks (16) Verbindung hat, so daß bei Anordnung des Gehäuses (60) am Kraftstofftank (16) in einer normalen Betriebsstellung und bei Schwappen von flüssigem Kraftstoff im Tank (16) im wesentlichen kein flüssiger Kraftstoff in den Auslaßkanal (64) eindringt, wenn die Ventileinheit (62) offen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (150) axial länglich ausgebildet ist und eine konische Ausnehmung (158) besitzt, die sich nach außen in Richtung des unteren Endes des Schwimmers (150) verjüngt, und daß der Schwimmer dem Ventil (62) so zugeordnet ist, daß er das Ventil (62) über einen Draht (156) öffnet und schließt, der sich durch die koni sche Ausnehmung (158) erstreckt und mit dem Schwimmer (150) benachbart zum Boden desselben verbunden ist.