DE19700890C1 - Verfahren zur Anordnung zum Betanken von Kraftfahrzeugen sowie Zapfventil zur Abgabe von Kraftstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betanken von Kraftfahrzeugen gemäß den Merkmalen in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3 sowie ein Zapf­ ventil zur Abgabe von Kraftstoffen an einer Betankungsan­ lage.

An Tankstellen wird neben Dieselkraftstoff heute überwie­ gend Ottokraftstoff verkauft. Ottokraftstoff steht in un­ terschiedlichen Qualitäten zur Verfügung, die sich durch ihre Klopffestigkeit (Oktanzahl) unterscheiden.

Der in korrosionssichern Tanks unterirdisch gelagerte Kraftstoff wird beim Betanken von Kraftfahrzeugen durch elektrisch betriebene Kraftstoffpumpen zu den Zapfsäulen gefördert. Von dort wird der Kraftstoff über Durchfluß- bzw. Volumenmeßeinrichtungen in den Zapfschlauch und durch das Zapfventil (Zapfpistole) in den Kraftfahrzeug­ tank gedrückt. Über ein Gasrückführsystem werden die aus dem Fahrzeugtank bei der Betankung verdrängten Kraft­ stoffdämpfe in den Gasraum eines der unterirdischen Vor­ ratstanks zurückgeführt.

Bei den derzeit üblichen Zapfsäulen werden die Ottokraft­ stoffe Benzin bleifrei (92 Oktan), Super bleifrei (95 Oktan) und Super plus bleifrei (98 Oktan) ebenso wie Die­ selkraftstoff jeweils durch ein separates Abgabesystem an den Kunden abgegeben.

Dies ist aufwendig, da allein für die Abgabe der drei Ottokraftstoffe jeweils drei Kraftstoffpumpen, drei Volu­ menmeßgeräte, drei Zapfschläuche mit Zapfventil und die erforderlichen Rohrleitungen notwendig sind.

Ein-Schlauch-Systeme, bei denen Kraftstoff unterschiedli­ cher Qualität in einer Zapfsäule über nur einen Zapf­ schlauch und eine Zapfpistole abgegeben werden, gehören bereits zum Stand der Technik, beispielsweise durch den Prospekt Blending With Gilbarco der Firma Gilbert & Barker Manufacturing Co., Großbritannien.

Hierbei wird ein Kraftstoffgemisch bei der Abgabe herge­ stellt. Dazu werden zwei Kraftstoffarten separat geför­ dert und in den oberen Gehäuseteil einer Zapfsäule trans­ portiert. Hier werden die beiden Komponenten zusammenge­ führt und über einen Zapfschlauch und die Zapfpistole ab­ gegeben.

Als besonders nachteilig ist hierbei anzusehen, daß eine Qualitätsverschlechterung des abzugebenden Kraftstoffs eintreten kann infolge von Kraftstoffrückständen, die im Zapfschlauch und im Zapfventil nach einem Tankvorgang verbleiben.

Vorhandene Reste eines Kraftstoffs niedrigerer Qualität, beispielsweise Normalbenzin, können dann zu einer Beein­ trächtigung der Qualität eines anschließend getankten Kraftstoffs führen. Eine Verringerung der Oktanzahl be­ wirkt eine Verschlechterung des Wirkungsgrads bei der Verbrennung. Hieraus resultiert dann ein erhöhter Kraft­ stoffverbrauch.

Aber selbst wenn die Qualitätseinbuße für den im Motor eines Kraftfahrzeugs ablaufenden Verbrennungsprozeß unter Umständen nicht nachteilig ist, führt dieser Umstand doch zu einer Verunsicherung bei den Kunden.

Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum Betanken von Kraftfahrzeugen derart weiterzuent­ wickeln, daß verschiedene Kraftstoffarten ohne nachtei­ lige Qualitätseinbußen über ein Ein-Schlauch-System abge­ geben werden können. Ferner zielt die Erfindung auf ein in ein Ein-Schlauch-System integrierbares Zapfventil ab.

Die Lösung des verfahrensmäßigen Teils dieser Aufgabe be­ steht in den im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen. Die Lösung des gegenständlichen Teils der Auf­ gabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3 bzw. 5 zu sehen.

Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, daß nach einem Tankvorgang mit einer Kraftstoffart niedriger Qua­ lität in die Zapfleitung und das Volumenmeßgerät eine de­ finierte Menge einer Kraftstoffart, welche gegenüber der getankten Kraftstoffart eine höhere Qualität besitzt, eingespült wird. Überschüssiger Kraftstoff (Überschuß­ menge) wird dabei einem Sammelbehälter zugeführt.

Dieser Spülvorgang kann unmittelbar nach Beendigung eines Tankvorgangs erfolgen, beispielsweise nach Zurückhängen des Zapfventils. Möglich ist es ferner, den Spülvorgang vor dem nächsten Tankvorgang zu aktivieren, und zwar in Abhängigkeit von der jeweils ausgewählten Kraftstoffart. Der Spülvorgang wird hierbei sortenwahlabhängig nur dann vorgenommen, wenn der nächste Kunde einen Kraftstoff ver­ langt mit einer gegenüber dem vorher abgenommenen Kraft­ stoff höheren Qualität.

Der Spülvorgang führt zu einer Mischung der Kraftstoffar­ ten, wodurch eine Qualitätserhöhung des in der Abgabeein­ heit anstehenden Kraftstoffs erreicht wird. Die Spülmenge wird dementsprechend auf das Volumen der Zapfleitung und des Volumenmeßgeräts abgestimmt. Bei einer Restkraft­ stoffmenge in der Abgabeeinheit von beispielsweise 1 Li­ ter genügt eine Spülmenge von ca. 0,5 Liter Spülkraft­ stoff, um die Qualität ausreichend zu verbessern. Vor­ teilhafterweise wird auch das Zapfventil gespült.

Auf diese Weise wird gewährleistet, daß beim nächsten Tankvorgang keine nachteilige Qualitätseinbuße des ge­ wünschten Kraftstoffs durch den in der Abgabeeinheit an­ stehenden Restkraftstoff eintritt. Hierzu kann es weiter­ hin sinnvoll sein, einen Tankvorgang an eine Mindestab­ gabe von beispielsweise 5 l Kraftstoff zu koppeln.

Zweckmäßigerweise wird die Überschußmenge in den Behälter (Tank) für den Kraftstoff mit der niedrigsten Qualität überführt, wie dies Anspruch 2 vorsieht.

Auch wenn grundsätzlich die Überschußmenge über eine se­ parate Ableitung abgeführt werden kann, sieht eine für die Praxis besonders vorteilhafte Lösung vor, für die Ableitung des überschüssigen Kraftstoffs die Gasrückführ­ leitung zu nutzen. Der Gasrückführleitung kam bislang die Aufgabe zu, die beim Tankvorgang aus dem Kraftfahrzeug­ tank verdrängten Kraftstoffdämpfe in den Gasraum des unterirdischen Behälters für Normalbenzin (92 Oktan) zurückzuführen.

Im Rahmen der Erfindung erhält die Leitung nun eine Dop­ pelfunktion hinsichtlich der Gas- und Kraftstoffablei­ tung. Für diese Aufgaben kann es erforderlich sein, die Ableitung entsprechend zu modifizieren. So ist es aus Si­ cherheits- und Umweltgesichtspunkten zweckmäßig, die Ab­ leitung doppelwandig auszuführen sowie eine Leckageüberwachung vorzusehen.

Die einzelnen Kraftstoffarten werden in getrennten Behäl­ tern bevorratet und über eine separate Kraftstoffleitung bis zu einer Schaltventileinheit geführt. Hier befinden sich Absperrventile zur Umschaltung zwischen den einzel­ nen Kraftstoffarten. Von der Schaltventileinheit aus wird der jeweils angeforderte Kraftstoff über eine gemeinsame Zapfleitung bis zum Zapfventil geleitet. Hierbei passiert der Kraftstoff das Volumenmeßgerät.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung ermög­ licht dabei die Abgabe unterschiedlicher Kraftstoffarten (Normal, Super, Super Plus) an einer Zapfsäule über ein einziges Abgabesystem, ohne daß eine Qualitäts­ einbuße der Super-Kraftstoffe zu befürchten ist. Für den Kunden steht dann für alle Ottokraftstoffarten nur ein Zapfschlauch mit endseitigem Zapfventil zur Verfügung. Die jeweilige Sortenauswahl erfolgt über einen Sorten­ wahlschalter.

Auch wenn vorstehend stets von Ottokraftstoffen die Rede ist, ist die Erfindung grundsätzlich auch für die Abgabe anderer Kraftstoffarten, wie Diesel, Super Diesel oder Biodiesel, und andere Kraftstoffe geeignet.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 ist dem Zapfventil ein Spülventil mit nachgeschalteter Ableitung zugeordnet. Das Spülventil kann grundsätzlich als separate Bauteil­ komponente am Ende des Zapfschlauchs vor dem Zapfventil angeordnet sein. Eine andere Lösung sieht vor, das Spül­ ventil in das Zapfventil zu integrieren.

Im einzelnen vollzieht sich ein Betankungsvorgang mit an­ schließendem Spülvorgang folgendermaßen:

Der Kunde entnimmt das Zapfventil aus der Zapfventil­ tasche und trifft die Sortenwahl. Hierdurch wird das Ab­ gabesystem aktiviert. Eine integrierte Steuerung veran­ laßt die Öffnung des Absperrventils der Kraftstoffleitung des gewählten Kraftstoffs an der Schaltventileinheit. Die Kraftstoffpumpe wird eingeschaltet und das Zählwerk wird auf Null gestellt.

Nach dem Öffnen des Zapfventils durch den Kunden beginnt die Kraftstoffabgabe. Die Kraftstoffabgabe endet entweder durch den Kunden durch manuelles Abschalten des Zapfven­ tils oder automatisch bei gefülltem Fahrzeugtank.

Der Kunde hängt dann das Zapfventil zurück in die Zapf­ ventiltasche, woraufhin die Steuerung die Tankdaten an das Kassensystem übermittelt. Gleichzeitig oder geringfü­ gig zeitversetzt aktiviert die Steuerung das Spülventil im Zapfventil, wodurch eine Kraftstoffumleitung erfolgt. Ferner veranlaßt die Steuerung die Öffnung des Absperr­ ventils für den Kraftstoff höherer Qualität, vorzugsweise Super Plus.

Alternativ kann die Spülung auch erst vor einem nächsten Tankvorgang durchgeführt werden, und zwar wenn feststeht, welche Kraftstoffart der nächste Kunde wünscht. Wird ein gegenüber dem vorher abgegebenen Kraftstoff höherwertiger Kraftstoff verlangt, wird ein Spülvorgang veranlaßt.

Die Kraftstoffpumpe fördert dann eine definierte Menge Kraftstoff höherer Qualität durch die Komponenten zwischen Schaltventil­ einheit und Zapfventil über die Ableitung in den Sammel­ behälter. Diese Spülmenge wird nicht an das Kassensystem übermittelt.

Anschließend stellt die Steuerung die Kraftstoffumleitung zurück und schaltet die Kraftstoffpumpe ab. Jetzt ist eine erneute Kraftstoffabgabe für einen Tankvorgang mög­ lich.

Zur Gewährleistung eines einwandfreien steuerungstechni­ schen Ablaufs des Tank- und Spülvorgangs sind die Schalt­ ventileinheit und das Spülventil gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 logisch verknüpft in die Abhängigkeit der Steuerung gestellt.

Ein erfindungsgemäßes Zapfventil zeichnet sich nach den Merkmalen des Anspruchs 5 durch ein integriertes, in Ab­ hängigkeit von der getankten Kraftstoffart ansteuerbares Spülventil aus. Bei diesem Spülventil handelt es sich vorzugsweise um ein elektromagnetisch arbeitendes Schalt­ organ. Mit Hilfe des Spülventils wird die Kraftstoffumleitung im Zapfventil zur nachgeschalteten Ableitung beim Spülvorgang bewerkstelligt.

Die Erfindung stellt damit für die drei derzeit verkauf­ ten Ottokraftstoffe Normal, Super und Super Plus ein Ein- Schlauch-System zur Verfügung, bei welchem Qualitätsein­ bußen des abzugebenden Kraftstoffs infolge von Kraft­ stoffrückständen geringerer Qualität vermieden werden. Ferner erlaubt die Erfindung, die ansonsten erforderliche Anzahl von Volumenmeßgeräten, Zapfschläuchen und Zapfven­ tilen einschließlich der erforderlichen Rohrleitungen zu reduzieren.

Grundsätzlich kann nach jedem Tankvorgang eine Spülung vorgenommen werden. Wichtig ist dies jedoch insbesondere nach Abgabe von Normalbenzin. Um nach Abgabe von Normal­ benzin (92 Oktan) bei Sortenwahl von Super Plus (98 Oktan) die vorgeschriebene Oktanzahl zu erreichen, wird das Schlauchsystem mit einer definierten Menge Super Plus gespült. Überschüssiger Kraftstoff wird dann vorzugsweise über die Gasrückführleitung in den Vorratstank für Nor­ malbenzin gepumpt. Zweckmäßigerweise ist der Spülvorgang an eine Mindestabgabemenge von 5 l gekoppelt. Eine Spü­ lung nach Abgabe von Super Benzin mit 95 Oktan ist nicht erforderlich.

Um die Spülmenge und damit die Verluste von höherwertigem Kraftstoff möglichst gering zu halten, wird im Rahmen der Erfindung eine Minimierung des Volumens von Volumenmeßge­ rät, Zapfschlauch bzw. Zapfleitung und Zapfventil ange­ strebt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrie­ ben. Es zeigen:

Fig. 1 in technisch generalisierter Darstellungs­ weise eine erfindungsgemäße Anordnung und

Fig. 2 den Schaltplan der Kraftstoffleitung in einem erfindungsgemäßen Zapfventil.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine Multiverteilerbatterie be­ zeichnet für die Abgabe von Ottokraftstoffen und Diesel­ kraftstoffen.

Dieselkraftstoff wird über eine Abgabeeinheit 2 bereitge­ stellt. Dazu wird der Dieselkraftstoff vom unterirdisch angeordneten Vorratstank 3 mit Hilfe einer Kraftstoff­ pumpe 4 durch die Kraftstoffleitung 5 über ein Volumen­ meßgerät 6 zur Abgabeeinheit 2 geführt. Die Entnahme er­ folgt über den Zapfschlauch 7 und das Zapfventil 8.

Ottokraftstoffe, das heißt Normalbenzin (92 Oktan), Super Benzin (95 Oktan) und Super Plus Benzin (98 Oktan) können an der Abgabeeinheit 9 getankt werden.

Bei der Abgabeeinheit 9 handelt es sich um ein Ein-Schlauch-System, welches die Abgabe von Ottokraftstoff unabhängig von der Kraftstoffart über nur einen Zapf­ schlauch 10 und ein Zapfventil 11 ermöglicht. Die jewei­ lige Sortenwahl erfolgt über einen Sortenwahlschalter 12 an der Multiverteilerbatterie.

In den Vorratstanks 13, 14 und 15 wird Normalbenzin, Su­ per und Super Plus Benzin bevorratet. Jedem Vorratstank 13-15 ist eine elektrisch betriebene Kraftstoffpumpe 16, 17, 18 zugeordnet, durch die der jeweilige Kraftstoff über Kraftstoffleitungen 19, 20, 21 zu einer Schaltven­ tileinheit 22 transportiert wird.

Die Schaltventileinheit 22 umfaßt drei Absperrventile 23, 24, 25 zum Umschalten, das heißt wahlweisen Öffnung bzw. Sperrung der einzelnen Kraftstoffleitungen 19-21 je nach ausgewählter Kraftstoffart.

Von der Schaltventileinheit 22 gelangt der Kraftstoff über eine Zapfleitung 26 mit integriertem Volumenmeßgerät 27 zum Zapfventil 11, welches sich endseitig am Zapf­ schlauch 10 befindet. Der Zapfschlauch 10 kann hierbei als Teil der Zapfleitung 26 angesehen werden.

Bei dem Ein-Schlauch-System befindet sich nach einem Tankvorgang eine Restkraftstoffmenge zwischen der Schalt­ ventileinheit 22 bzw. den Absperrventilen 23-25 und dem Zapfventil 11.

Nach einem Tankvorgang, bei dem Normalbenzin abgegeben worden ist, wird die Zapfleitung 26 einschließlich Zapf­ schlauch 10, das Volumenmeßgerät 27 und das Zapfventil 11 automatisch mit einer definierten Menge Super Plus Benzin gespült. Hierdurch findet eine Verdrängung und Mischung der Restmenge Normalbenzin mit dem Super Plus Benzin statt, wodurch die Qualität (Oktanzahl) des verbleibenden Kraftstoffs erhöht wird, so daß eine nachteilige Beein­ flussung des beim nächsten Tankvorgang abgegebenen Kraft­ stoffs vermieden wird.

Ein solcher Spülvorgang kann grundsätzlich im Anschluß, also nach Beendigung eines Tankvorgangs, durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist es, eine Spülung erst vor dem nächsten Tankvorgang durchzuführen, und zwar wenn feststeht, welche Kraftstoffart verlangt wird. Der Spül­ vorgang braucht dann nur in den Fällen aktiviert werden, wenn über den Sortenwahlschalter 12 ein gegenüber dem vorher abgegebenen Kraftstoff höherwertiger Kraftstoff ausgewählt worden ist.

In das Zapfventil 11 ist ein ansteuerbares Spülventil 28 integriert. Das Spülventil 28 bewerkstelligt eine Um­ schaltung der Kraftstofführung zu einer Ableitung 29. Über die Ableitung 29 wird überschüssiger Kraftstoff in den Vorratstank 13 (für Normal-Benzin) gefördert. Die Ableitung 29 wird auch für die Gasrückführung der bei einem Tankvorgang aus dem Kraftfahrzeugtank verdrängten Kraftstoffdämpfe genutzt.

Anhand der Fig. 2 ist das Schaltschema im Zapfventil 11 erläutert. Die Fahrzeugseite ist mit F, die Zapfsäulen­ seite ist mit Z gekennzeichnet.

Beim Tankvorgang gelangt der Kraftstoff über die Zapflei­ tung bzw. den Zapfschlauch 10 zum Zapfventil 11. In der Phase "Tanken" ist das Ventil 30 geöffnet, wohingegen das Spülventil 28 geschlossen ist. Gleichzeitig ist das Ven­ til 31 geöffnet, damit Kraftstoffdämpfe aus dem Fahrzeug­ tank während des Betankens abgeführt und über die Ablei­ tung 29 zum hier nicht dargestellten Sammelbehälter 13 ge­ leitet wird.

In der Phase "Spülen" ist dagegen das Spülventil 28 ge­ öffnet, während die Ventile 30, 31 geschlossen sind. Auf diese Weise erfolgt eine Kraftstoffumleitung im Zapfven­ til 11 vom Zapfschlauch 10 in die Ableitung 29.

Um nach Abgabe von Normalbenzin bei Sortenwahl von Super Plus die vorgeschriebene Oktanzahl zu erreichen, akti­ viert die Steuerung des Tanksystems die Kraftstoffumlei­ tung im Zapfventil 11 und öffnet das Absperrventil 25. Die Kraftstoffpumpe 18 fördert dann eine definierte Kraftstoffmenge Super Plus durch die Zapfleitung 26, das Volumenmeßgerät 27 sowie den Zapfschlauch 10 und das Zapfventil 11. Die Überschußmenge wird durch die Ablei­ tung 29 in den Vorratstank 13 gepumpt.

Auf diese Weise ist gewährleistet, daß beim nächsten Tankvorgang keine Restmenge Normalbenzin im Ein-Schlauch-System ansteht, welches zu einer Absenkung der Oktanzahl des anschließend entnommenen Kraftstoffs führen könnte.

Bezugszeichenliste

1 Multiverteilerbatterie
2 Abgabeeinheit (für Dieselkraftstoff)
3 Vorratstank (für Dieselkraftstoff)
4 Kraftstoffpumpe (für Dieselkraftstoff)
5 Kraftstoffleitung (für Dieselkraftstoff)
6 Volumenmeßgerät (für Dieselkraftstoff)
7 Zapfschlauch (für Dieselkraftstoff)
8 Zapfventil (für Dieselkraftstoff)
9 Abgabeeinheit (für Ottokraftstoffe)
10 Zapfschlauch (für Ottokraftstoffe)
11 Zapfventil (für Ottokraftstoffe)
12 Sortenwahlschalter (für Ottokraftstoffe)
13 Vorratstank (für Normal-Benzin)
14 Vorratstank (für Super-Benzin)
15 Vorratstank (für Super Plus-Benzin)
16 Kraftstoffpumpe (für Normal-Benzin)
17 Kraftstoffpumpe (für Super-Benzin)
18 Kraftstoffpumpe (für Super Plus-Benzin)
19 Kraftstoffleitung (für Normal-Benzin)
20 Kraftstoffleitung (für Super-Benzin)
21 Kraftstoffleitung (für Super Plus-Benzin)
22 Schaltventileinheit
23 Absperrventil (für Normal-Benzin)
24 Absperrventil (für Super-Benzin)
25 Absperrventil (für Super Plus-Benzin)
26 Zapfleitung
27 Volumenmeßgerät
28 Spülventil
29 Ableitung (für überschüssigen Ottokraftstoff)
30 Ventil (für Kraftstoffabgabe)
31 Ventil (für Kraftstoffdämpfe)
F Fahrzeugseite
Z Zapfsäulenseite

Claims (5)

1. Verfahren zum Betanken von Kraftfahrzeugen mit in ge­ trennten Behältern bevorrateten Kraftstoffen unter­ schiedlicher Qualität, bei welchem wahlweise jede Kraftstoffart aus ihrem Behälter (13, 14, 15) über eine separate Kraftstoffleitung (19, 20, 21) zu einer Schaltventileinheit (22) und von dieser Schaltven­ tileinheit (22) aus über eine Zapfleitung (26) mit integriertem Volumenmeßgerät (27) und endseitigem Zapfventil (11) dem Kraftfahrzeug zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Betankung mit einer Kraftstoffart niedriger Qua­ lität in die Zapfleitung (8) und das Volumenmeßgerät (27) eine definierte Menge einer Kraftstoffart demge­ genüber höherer Qualität eingespült und überschüssi­ ger Kraftstoff (Überschußmenge) einem Sammelbehälter zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschußmenge in den Behälter (13) für den Kraftstoff mit der nied­ rigsten Qualität als Sammelbehälter überführt wird.

3. Anordnung zum Betanken von Kraftfahrzeugen mit in ge­ trennten Behältern (13, 14, 15) bevorrateten Kraft­ stoffen unterschiedlicher Qualität, bei welcher wahl­ weise jede Kraftstoffart aus ihrem Behälter (13, 14, 15) über eine separate Kraftstoffleitung (19, 20, 21) zu einer Schaltventileinheit (22) und von dieser Schaltventileinheit (22) aus über eine Zapfleitung (26) mit integriertem Volumenmeßgerät (27) und end­ seitigem Zapfventil (11) dem Kraftfahrzeug zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zapfventil (12) ein von der jeweils getankten Kraftstoffart abhängig ansteuerbares Spülventil (28) mit nachgeschalteter Ableitung (29) zugeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltventilein­ heit (22) und das Spülventil (28) logisch verknüpft in die Abhängigkeit einer Steuerung gestellt sind.

5. Zapfventil zur Abgabe von Kraftstoffen an einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 arbeitenden Betankungsanlage, gekennzeichnet durch ein integriertes von der jeweils getankten Kraftstoffart abhängig ansteuerbares Spülventil (28).