DE19805220A1 - Kraftstoffversorgungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem, bestehend aus einem mit einem Einfüllstutzen versehenen Kraftstofftank, der einen Flüssigkeitsraum und einen die Kraft­ stoffdämpfe aufnehmenden Gasraum bildet, wobei eine in den Flüssigkeitsraum mün­ dende Kraftstoffleitung mit einer Fördereinrichtung zusammenwirkt und eine in den Gasraum mündende Öffnung vorgesehen ist.

Bei den im Kraftfahrzeugbau üblichen Kraftstoffversorgungssystemen wird der flüssige Kraftstoff über den Einfüllstutzen mittels einer Zapfpistole in den Kraftstofftank einge­ füllt. Im Kraftstofftank befindet sich dann über dem flüssigen Kraftstoff ein Gasgemisch, das vorwiegend aus Kraftstoffdampf besteht und die infolge Temperaturschwankungen entstehenden Druckunterschiede werden über eine den Gasraum mit der Atmosphäre verbindende Entlüftungsbohrung abgebaut. Hierdurch gelangen insbesondere bei ho­ hen Außentemperaturen gesundheitsschädliche Kraftstoffdämpfe ungenutzt in die Um­ gebungsluft. Abhilfe wird beispielsweise durch ein Aktivkohlefilter in der Entlüftungslei­ tung geschaffen, wobei eine Einrichtung zum Reaktivieren des mit den Kraftstoffdämp­ fen beladenen Filters erforderlich ist. Auch zur Verringerung der beim Tanken entwei­ chenden Kraftstoffdämpfe sind aufwendige Rückhalteeinrichtungen an den Tankstellen erforderlich. Bei Entnahme von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank oder bei sinkendem Dampfdruck infolge Abkühlung wird über die Entlüftungsöffnung eine entsprechende Luftmenge in den Tank gesaugt.

Um den flüssigen Kraftstoff zum Verbraucher zu fördern ist üblicherweise eine elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe vorgesehen, die über die gesamte Laufzeit des Verbrau­ chers ein Geräusch erzeugt und elektrischen Strom verbraucht. Auch die Tanks der Tankstellen und die von Ölheizungen sind mit Entlüftungseinrichtungen versehen, wel­ che die mit Kraftstoffdämpfen gefüllten Gasräume mit der Atmosphäre verbinden, wo­ bei neuerdings immer öfter in die Entlüftungsleitungen geeignete Aktivkohlefilter zwi­ schengeschaltet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kostengünstiges Kraftstoffversor­ gungssystem zu schaffen, das eine Belastung der Umwelt durch Kraftstoffdämpfe weit­ gehend vermeidet, eine hohe Unfallsicherheit aufweist und mit einem möglichst gerin­ gen Bauaufwand behaftet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den in der Anspruchsfassung aufgezeigten Merkmalen gelöst. So ist im Kraftstofftank zwischen dem den Kraftstoff aufnehmenden Flüssigkeitsraum und dem Gasraum eine bewegliche Trennwand angeordnet, während im Gasraum eine aus Luft oder einem Sicherheitsgas, wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, bestehende Füllung vorgesehen ist, die über eine Zuleitung mit einer unter Druck ste­ henden Gasquelle verbindbar ist. Als Gasquelle kann beispielsweise ein Luftkompressor mit oder ohne Druckbehälter, eine Gasflasche oder auch das Abgas einer Brennkraft­ maschine dienen. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen ist häufig eine Luftfederung vor­ handen, deren Gasquelle durch einen Kompressor gebildet ist, wobei diese Druckluft auch für andere Verbraucher und das Kraftstoffversorgungssystem verwendet werden kann. Der im Gasraum aufbaubare Druck bewirkt, daß der unter Druck stehende flüssi­ ge Kraftstoff zum Verbraucher gefördert wird, wobei erfindungsgemäß zwischen dem Gasraum und der Gasquelle eine Drucksteuereinrichtung angeordnet ist. Diese Druck­ steuereinrichtung bewirkt, daß im Betrieb ein vorbestimmter und gleichbleibender Druck auf den flüssigen Kraftstoff wirkt und der gleichbleibende Druck auch am Verbraucher ansteht, jedoch bei abgeschaltetem Verbraucher der Druck aus Sicherheitsgründen ab­ gebaut wird. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen läßt sich damit eine weitere Diebstahlsi­ cherung verwirklichen.

Eine sehr vorteilhafte Drucksteuereinrichtung wird nach einem Merkmal der Erfindung erhalten, wenn diese ein vom Druck im Flüssigkeitsraum gesteuertes Ventil aufweist. Dies wird auf einfache Weise durch eine Art Druckwaage erzielt, wobei der Flüssigkeits­ druck auf ein Federelement einwirkt, das federkraftveränderbar ist und eine Ventilein­ richtung steuert.

Die bewegliche Trennwand kann der Form des Kraftstofftanks auf einfache Weise an­ gepaßt werden. So ist bei einem zylindrischen Kraftstoffbehälter ein Trennkolben zwi­ schen dem flüssigen Kraftstoff und der unter Druck stehenden Gasfüllung einsetzbar, während die Trennung bei anderen beliebigen Tankformen vorzugsweise durch eine elastische Membrane oder durch eine elastische Blase erfolgt. Die Ausführung des Kraft­ stofftanks kann sehr freizügig sein, denn die elastische Blase kann entweder als Gas­ raum oder als Flüssigkeitsraum vorgesehen werden, wobei auch Tankfahrzeuge mit ei­ nem derartigen Tank ausgerüstet werden können und dadurch die beim Transport von Flüssigkeiten auftretenden problematischen Eigenbewegungen unterbindet.

Eine weitere Sicherheitseinrichtung bildet das entsprechend einem Merkmal der Erfin­ dung in dem Einfüllstutzen integrierte Rückschlagventil, denn dadurch wird ein Auslau­ fen von Kraftstoff auch bei umgefallenen Fahrzeugen vermieden und auch der Diebstahl von Kraftstoff durch Abzapfen wird erschwert. Weiter wird auf einfache Weise ein Aus­ treten von Kraftstoff und dessen Dämpfe beim Tanken verhindert, wenn erfindungsge­ mäß im Einfüllstutzen eine an der Außenwand der Zapfpistole an liegende Dichtman­ schette angeordnet ist.

Eine zusätzliche Diebstahlsicherung wird auf einfache Weise dadurch geschaffen, daß die Drucksteuereinrichtung ein Magnetventil aufweist, welches nur unter ganz bestimm­ ten Voraussetzungen die Verbindung zu der Gasquelle freigibt. Eine Möglichkeit ist, daß bei einem Kraftfahrzeug das Magnetventil nur beim Einschalten der Zündung mit der Fahrzeugbatterie verbunden wird. Als Gasquelle kann außer einem Luftkompressor auch eine mit Sicherheitsgas gefüllte Gasflasche oder das Abgas der Brennkraftmaschine die­ nen.

Um ein Überfüllen des Kraftstofftanks zu vermeiden ist, wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, im Gasraum ein komprimierbarer Körper angeordnet, der vorzugsweise aus Schaumstoff besteht. Ferner wird eine elektrostatische Aufladung auch für einen aus Kunststoff bestehenden Kraftstofftanks vermieden, wenn dieser und auch die Dicht­ manschette elektrisch leitend ausgebildet ist.

Nachfolgend wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen die Er­ findung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Kraftstoffversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug in schematischer Darstel­ lung;

Fig. 2 eine Ausführungsform des Einfüllstutzens entsprechend Fig. 1 in vergrößerter Dar­ stellung;

Fig. 3 eine für Tankstellen vorgesehene Ausführung des Kraftstofftanks mit der zugehö­ rigen Fördereinrichtung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffversorgungssystem ist ein Kraftstofftank 1 mit ei­ nem Einfüllstutzen 2 versehen und weist einen den flüssigen Kraftstoff aufnehmenden Flüssigkeitsraum 3 und einen davon durch eine bewegliche Trennwand 5 abgeteilten Gasraum 4 auf. In den Gasraum 4 mündet eine Zuleitung 7, die über eine Drucksteuer­ einrichtung 9 und gegebenenfalls auch über ein Magnetventil 15 mit einer Gasquelle 8 in Wirkverbindung steht. Diese Gasquelle 8 kann durch einen Luftkompressor, eine mit Sicherheitsgas gefüllte Gasflasche oder durch das Motorabgas gespeist sein. Vorzugs­ weise wird die bewegliche Trennwand 5 durch eine elastische Blase 11 gebildet die bei­ spielsweise den Gasraum 4 aufnimmt, jedoch auch den Flüssigkeitsraum 3 aufnehmen kann. Vom Flüssigkeitsraum 3 führt über einen Filter eine Kraftstoffleitung 6 zur nicht eingezeichneten Brennkraftmaschine, wobei der in der Kraftstoffleitung 6 herrschende Druck mit einem Ventil 10 in Verbindung steht und über die Drucksteuereinrichtung 9 die Verbindung der Gasquelle 8 mit dem Gasraum 4 steuert. Zum Befüllen des Kraft­ stofftanks 1 ist im Tankstutzen 2 ein Rückschlagventil 12 vorgesehen, das nur das Füllen des Tanks zuläßt, während eine Dichtmanschette 13 im Tankstutzen 2 befestigt ist, die beim Einführen der Zapfpistole 14 diese an der Außenwand abdichtet. Um ein Überfül­ len des Kraftstofftanks zu vermeiden, ist im Gasraum 4 ein Schaumstoffkörper 16 ange­ ordnet.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Wirkungsweise wird davon ausgegangen, daß vor dem Einführen der Zapfpistole 14 in den Tankstutzen 2 der Druck im Gasraum 4 abgebaut ist. Dementsprechend ist auch der Druck in der Kraftstoffleitung 6 und da­ durch die Kraftstofförderung zur Brennkraftmaschine nicht mehr vorhanden, so daß, wie gewünscht, beim Tankvorgang der Betrieb der Brennkraftmaschine automatisch unterbunden ist. Durch die mit dem Tankstutzen 2 verbundene Dichtmanschette 13 wird die Zapfpistole 14 an der Außenwand abgedichtet, wodurch beim Tankvorgang ein Austreten von Kraftstoffdampf in die Atmosphäre vermieden wird und der Kraftstoff das Rückschlagventil 12 entgegen der Kraft einer schwachen Feder öffnet. Die Zuleitung 7 ist während des Füllvorgangs von der Drucksteuereinrichtung 9 geöffnet und bewirkt den Druckabbau in der elastischen Blase 11. Somit wird der Kraftstoff entgegen den Druck des Rückschlagventils 12 und der sich entleerenden elastischen Blase 11 solange eingefüllt, bis nur noch der schwerer komprimierbare Körper 16 im Gasraum 4 wirksam ist. Ist der Kraftstofftank 1 bis zum Sollwert gefüllt, so schaltet wegen der eintretenden Druckerhöhung die Automatik der Zapfpistole 14 die Kraftstoffzufuhr ab. Vorteilhafter­ weise ist die Zapfpistole 14 mit einer Einrichtung versehen, die nach Beendigung des Tankvorgangs den zwischen dem Schließventil der Zapfpistole 14 und dem Rückschlag­ ventil 12 verbleibenden Kraftstoff absaugt. Nach der Entnahme der Zapfpistole 14 aus dem Einfüllstutzen 2 des Kraftstofftanks 1 und dem Aufbringen einer Verschlußkappe verbindet die Drucksteuereinrichtung 9 den Gasraum 4 über die Zuleitung 7 mit der Gasquelle 8, so daß bei geöffnetem Magnetventil 15 der Druck im Gasraum 4 und da­ mit auch im Flüssigkeitsraum 3 aufgebaut und der Kraftstoff zur Brennkraftmaschine gefördert wird. Der gewünschte Förderdruck wird auf einfache Weise dadurch sicherge­ stellt, daß der Druck in der Kraftstoffleitung auf ein mit der Drucksteuereinrichtung 9 verbundenes Ventil 10 einwirkt, das durch eine Art Druckwaage gebildet ist, die eine einstellbare Feder aufweist, welche eine feinfühlige und genaue Einstellung des ge­ wünschten Förderdrucks ermöglicht.

Der im Gasraum 4 befindliche komprimierbare Körper 16 besteht vorzugsweise aus ei­ nem Schaumstoff, der die Ausdehnung des Kraftstoffs bei Erwärmung aufnimmt, ohne daß der Druck im Kraftstofftank 1 über den eingestellten Wert ansteigt. Das beschrie­ bene Kraftstoffversorgungssystem arbeitet ohne Verbindung des mit dem Kraftstoff ge­ füllten Flüssigkeitsraum 3 mit der Atmosphäre, wodurch keinerlei teuere Einrichtungen zum Entgiften von Kraftstoffdämpfen erforderlich sind. Die Ausführung des Kraftstoff­ tanks 1 und der Dichtmanschette 13 aus elektrisch leitfähigem Werkstoff verhindern eine elektrostatische Aufladung beim Tankvorgang, wobei hierzu die bekannten elek­ trisch leitende Gummi- oder Kunststoffmischungen Verwendung finden können.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung des Einfüllstutzens 2 ist die elektrisch leitende Dichtmanschette 13 mit dem außenliegenden Ende am Stutzenende befestigt. Das an­ dere im Einfüllstutzen 2 befindliche Ende der Dichtmanschette 13 trägt zur Stabilisie­ rung und zur Bildung einer mit dem Körper des Rückschlagventils 12 zusammenwirken­ den Dichtfläche eine Schlauchfeder 20. Der Körper des Rückschlagventils 12 wird durch eine Feder gegen diese Dichtfläche gedrückt, wobei auch der im Innenraum des Kraft­ stofftanks herrschende Druck die Schließwirkung des Rückschlagventils 12 unterstützt, während eine Begrenzung für die axiale Bewegung des Schließkörpers vorgesehen ist. Am Ende des Einfüllstutzens 2 bildet die Dichtmanschette 13 außerdem die Dichtung für die Verschlußkappe 18, die beim Befestigen auf dem Einfüllstutzen 2 mit einem Sicher­ heitskontakt 17 zusammenwirkt. Dieser Sicherheitskontakt 17 steht mit der Drucksteu­ ereinrichtung 9 derart in Wirkverbindung, daß beim Abnehmen der Verschlußkappe der Druck im Kraftstofftank automatisch abgebaut wird und nun der Tankvorgang im we­ sentlichen nur gegen den Widerstand des Rückschlagventils 12 erfolgt. Ein Starten der Brennkraftmaschine bei geöffnetem Einfüllstutzen ist somit nicht möglich.

Wie die Ausführung nach Fig. 3 zeigt, ist das Kraftstoffversorgungssystem beispielswei­ se auch bei Tankstellen geeignet. Der Kraftstofftank 1 ist in diesem Fall als Erdtank aus­ geführt, wobei der den Kraftstoff aufnehmende Flüssigkeitsraum 3 durch den Druck im Gasraum 4 beaufschlagt ist und der Gasraum 4 durch die elastische Blase 11 vom Flüs­ sigkeitsraum 3 abgetrennt wird. Die Gasquelle 8, die bei Tankstellen durch die ohnehin vorhandene Druckluftversorgung gebildet ist, steht über die Zuleitung 7 und eine Drucksteuereinrichtung mit dem Gasraum 4 in Verbindung und bewirkt die Förderung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffleitung 6 zur Zapfsäule 19 und zum Tanken des Kraftfahrzeugs muß nur die Zapfpistole geöffnet werden und es wird hierfür keine elek­ trische Pumpe benötigt. Zum Füllen des Erdtanks 1 wird der Druck im Gasraum 4 abge­ lassen und der Flüssigkeitsraum 3 über eine nicht dargestellte Leitung aufgefüllt.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungssystem ist beispielsweise auch für Öltanks von ölbetriebenen Heizungen und für Reservekanister anwendbar. Bei Reservekanistern ist vorzugsweise der Flüssigkeitsraum in der elastischen Blase angeordnet und ein Ein­ füllstutzen vorgesehen, wie er vorstehend beschrieben ist. Der Gasraum nimmt den ein Überfüllen vermeidenden komprimierbaren Körper auf und ist vorzugsweise mit der Atmosphäre durch eine Bohrung oder durch ein Ventil verbunden. Zum Einfüllen in den Fahrzeugtank ist anstelle der Verschlußkappe ein Rüssel mit dem Kanister zu verbinden, wobei das freie Ende des Rüssels die Abmessungen des Endes der Zapfpistole aufweist und eine Einrichtung enthält, die beim Einführen in den Einfüllstutzen des Kraftstoff­ tanks das Rückschlagventil im Reservekanister öffnet. Das Entleeren in den Fahrzeugtank kann insbesondere bei derartigen Kunststoff- Reservekanistern unterstützt werden, wenn ein in den Gasraum öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist und die großen Flächen des Reservekanisters membranförmig ausgebildet sind, so daß durch Drücken auf diese Membrane ein Pumpen entsteht und damit der Gasraum und somit auch der Flüssig­ keitsraum unter Druck gesetzt wird.

Alle die vorbeschriebenen Ausführungen des Kraftstoffversorgungssystems besitzen ei­ nen zur Atmosphäre geschlossenen Flüssigkeitsraum und vermeiden somit ein Entwei­ chen von gesundheitsschädlichen Kraftstoffdämpfen, sowohl beim Tankvorgang als auch während des Betriebs. Da üblicherweise Druckluft oder Druckgas für andere Ver­ braucher im Kraftfahrzeug oder bei Tankstellen vorhanden ist, wird eine kostengünstige und energiesparende Versorgung ohne zusätzlichen Bauaufwand für das Kraftstoffver­ sorgungssystem geschaffen.

Claims (15)

1. Kraftstoffversorgungssystem, bestehend aus einem mit einem Einfüllstutzen verse­ henen Kraftstofftank für flüssigen Kraftstoff, der einen Flüssigkeitsraum und einen die Kraftstoffdämpfe aufnehmenden Gasraum bildet, wobei eine in den Flüssigkeits­ raum mündende Kraftstoffleitung mit einer Fördereinrichtung zusammenwirkt und eine in den Gasraum mündende Öffnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeich­ net, daß im Kraftstofftank (1) zwischen dem den Kraftstoff aufnehmenden Flüssig­ keitsraum (3) und dem Gasraum (4) eine bewegliche Trennwand (5) angeordnet ist, während der Gasraum (4) mit Luft oder einem Sicherheitsgas gefüllt ist und über ei­ ne Zuleitung (7) mit einer unter Druck stehenden Gasquelle (8) verbindbar ist.

2. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (7) zwischen dem Gasraum (4) und der Gasquelle (8) eine Drucksteu­ ereinrichtung (9) angeordnet ist.

3. Kraftstoffversorgungssystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung (9) ein vom Druck im Flüssigkeitsraum (3) gesteuertes Ventil (10) aufweist.

4. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Trennwand (5) durch eine elasti­ sche Membrane, vorzugsweise aus einem gummielastischen Werkstoff, gebildet ist.

5. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Trennwand (5) durch eine elasti­ sche Blase (11) gebildet ist.

6. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Blase (11) entweder den Gasraum (4) oder den Flüssigkeitsraum (3) bildet.

7. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Einfüllstutzen (2) ein Rückschlagventil (12) angeordnet ist.

8. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Einfüllstutzen (2) eine an der Außenwand der Zapfpistole (14) anliegende Dichtmanschette (13) angeordnet ist.

9. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung (9) ein Magnetventil (15) auf­ weist, das die Verbindung zu einer Gasquelle (8) nur unter bestimmten Vorausset­ zungen freigibt.

10. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle (8) von einem Luftkompressor, einer mit Si­ cherheitsgas gefüllten Gasflasche oder vom Auspuff einer Brennkraftmaschine ge­ bildet ist.

11. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle (8) als eine mehrere Verbraucher versorgende Einrichtung ausgeführt ist.

12. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (15) beim Einschalten der Zündung mit der Fahrzeugbatterie verbunden ist.

13. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasraum (4) ein komprimierbarer Körper (16) angeordnet ist, der vorzugsweise aus Schaumstoff besteht.

14. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstofftank (1), der Einfüllstutzen (2) und die Dicht­ manschette (13) aus elektrisch leitenden Werkstoffen, vorzugsweise aus Elastomere bestehen.

15. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einfüllstutzen (2) und dem Tankverschluß ein Sicherheitskontakt angeordnet ist, der beim Öffnen das Ventil (10) betätigt und den Druckabbau im Gasraum (4) bewirkt.