DE3704641A1 - Vorrichtung zum auffangen von kraftstoffdaempfen beim fuellen eines kraftstofftanks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffangen von Kraftstoffdämpfen beim Füllen eines Kraftstoff­ tanks, mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patent­ anspruch 1.

Eine Vorrichtung dieser Art ist bereits bekannt (DE-OS 25 20 715). Diese ist an die Zapfpistole angebaut. Sie weist einen das Rohr der Zapfpistole über den größten Teil seiner Länge umgebenden, am Griffteil der Zapf­ pistole befestigten Faltenbalg auf, der an seinem offenen Endabschnitt eine das Zäpfpistolenrohr mit radialem Abstand umgebende, ringförmige, flache Dichtung trägt. Diese kommt bei Einführen des Zapf­ pistolenrohres in den Einfüllstutzen des Kraftstoff­ tanks auf dessen Stirnfläche abdichtend zur Anlage.

Demgemäß ist beim Betanken das Tankinnere zur Atmosphäre hin abgedichtet und Kraftstoffdämpfe können in den einen Sammelraum bildenden Faltenbalg ein- und über eine an diesem angeschlossene Abführleitung beispielsweise zu einer Verbrennungseinrichtung oder zu einem Kondensator abströmen.

Bei dieser Vorrichtung ist nachteilig, daß insbesondere bei innerhalb einer mittels einer Tankklappe verschließ­ baren Karosseriemulde liegendem Tankeinlaß ein dicht abschließendes Anliegen der flachen Dichtung des Falten­ balges nicht immer gewährleistet ist. Außerdem kann bei unsachgemäßer Handhabung der Zapfpistole der aus Gummi oder Kunststoff bestehende Faltenbalg schadhaft bzw. undicht werden. Schließlich läßt sich ein Austritt von Kraftstoffdämpfen während des Betankens eines Kraftfahrzeuges nur dann vermeiden, wenn Zapfsäulen mit derart modifizierten Zapfpistolen ausgerüstet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erläuterten Merkmalen anzugeben, die beim Betanken einen Austritt von Kraftstoffdämpfen mit Sicherheit ausschließt und keine spezielle Ausstattung von Zapfpistolen erfordert bzw. an jedem Standort eines Kraftstofftanks zur Ver­ fügung steht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung ist somit beispielsweise die Tankan­ lage eines Kraftfahrzeuges selbst so ausgelegt, daß während des Betankens keine aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Dämpfe aus dem Kraftstofftank in die Atmosphäre ausströmen können. Dies wird dadurch erreicht, daß das in den Tankeinlaß eingesteckte Zapfpistolenrohr von der in diesem angeordneten Dichtung umschlossen ist und daß die im Tankinneren beim Verschäumen von Kraft­ stoff entstehenden, sich oberhalb des Kraftstoffniveaus sammelnden Kraftstoffdämpfe bei geöffnetem Ventil über die Abführleitung zu dem Pufferfunktion erfüllenden Aktivkohlefilter abströmen können, in welchem sie adsorbiert und beispielsweise über die Motoransaug­ leitung eines Kraftfahrzeuges in gewissen Betriebs­ bereichen vom Verbrennungsmotor abgesaugt und einer Verbrennung zugeführt werden.

Unter dem Begriff Betanken ist dabei zu verstehen, daß das der Abführleitung zugeordnete Ventil beispielsweise bei Öffnen des Tankeinlasses, einer Tankklappe und/oder bei Einführen des Zapfpistolenrohres in den Tankeinlaß in seine Offenstellung gesteuert und damit der Weg vom kraftstoff-freien oberen Teil des Kraftstofftanks zum Aktivkohlefilter freigegeben wird, wobei die sich dort sammelnden Kraftstoffdämpfe durch den im Kraftstofftank ansteigenden Kraftstoff über die Abführleitung aus diesem verdrängt werden.

Nach Beendigung des Füllvorganges wird dann die Abführ­ leitung durch das Ventil selbsttätig wieder gesperrt, so­ bald beispielsweise das Zapfpistolenrohr aus dem Einfüll­ stutzen entnommen, die Tankklappe geschlossen oder der Einfüllstutzen verschlossen wird, wodurch sichergestellt ist, daß beispielsweise im Falle eines Kraftfahrzeuges bei unfallbedingter Seiten- oder Kopflage oder bei einem Fahrzeugüberschlag über die Abführleitung kein Kraftstoff aus dem Kraftstofftank ausfließen kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisiert dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen mit einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Auffangen von Kraftstoffdämpfen ausgestatteten Kraftstofftank,

Fig. 2 einen in Fig. 1 durch einen strichpunktierten Kreis angedeuteten Ausschnitt in größerem Maß­ stab als Fig. 1,

Fig. 3 einen mit einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Auffangen von Kraftstoffdämpfen ausgestatteten Kraftstofftank.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Kraftstofftank 10 befindet sich dessen Einlaß 12 innerhalb eines verschließbaren Endstückes 13′ eines Einfüllstutzens 13. Das Stutzen­ endstück 13′ befindet sich ungefähr in Höhe der oberen Tankwand 10′, der im Tankinnern bei maximal gefülltem Kraftstofftank 10 im kraftstoff-freien Tankraum 14 eine an sich bekannte Be- und Entlüftungseinrichtung 16 zugeordnet ist, von der eine aus dem Tankboden 10′′ aus­ tretende Be- und Entlüftungsleitung 18 wegführt.

Während des Füllvorganges steigt der Kraftstoff auch im Einfüllstutzen 13 schließlich bis zu dem sich im Kraft­ stofftank 10 einstellenden, maximalen Niveau 20 an. Dieses ist in üblicherWeise erreicht, sobald das Mundstück eines in das Stutzenendstück 13′ eingesteckten Rohres 22 einer Zapfpistole 24 mit Kraftstoff in Berührung kommt und dadurch die Kraftstoffabgabe unterbrochen wird.

Mit 26 ist als Ganzes ein Aktivkohlefilter bezeichnet, an welchem im oberen Bereich seines Behälter 28 die Be- und Entlüftungsleitung 18 angeschlossen ist.

Bei 30 ist an der oberen Tankwand 10′ eine Abführleitung 32 angeschlossen, die gleichfalls zum Aktivkohlefilter 26 führt, an dem außerdem noch eine Motoransaugleitung 34 und ein Luftansaugstutzen 36 angeschlossen sind. Sollte es sich nicht um eine Kraftfahrzeug-Tankanlage sondern beispielsweise um eine Tankanlage eines Tank­ lastzuges handeln, kann die Ansaugleitung 34 auch an einem anderen geeigneten Speicher angeschlossen sein, aus dem bei der Tankentleerung abgesaugt werden kann.

Auf die spezielle Anordnung der Anschlüsse von Be- und Entlüftungsleitung 18 sowie der Abführleitung 32 am Be­ hälter 28 des Aktivkohlefilters 26 wird weiter unten im einzelnen noch eingegangen.

Der Abführleitung 32 ist ein selbstschließendes Magnet­ ventil 38 zugeordnet, daß vorzugsweise in diese eingebaut ist. Es hält die Abführleitung 32 selbsttätig geschlossen, solange kein Kraftstoff in den Kraftstofftank 10 einge­ leitet wird, um zu vermeiden, daß bei einer unfallbe­ dingten Seiten- oder Kopflage bzw. bei einem Fahrzeug­ überschlag über die Abführleitung 32 Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10 in den Aktivkohlefilter 26 bzw. ins Freie gelangen kann.

Die Ansteuerung des Magnetventils 38 zum Öffnen der Abführ­ leitung 32 erfolgt über eine elektrische Schaltvorrichtung 40, die bei Einführen des Zapfpistolenrohres 22 in den Einlaß 12 bzw. das Stutzenendstück 13′ betätigt wird. Sie weist innerhalb des letzteren ein Schaltglied, bei­ spielsweise in Form einer um eine Schwenkachse 42 gegen die Wirkung einer nicht dargestellten Rückstellfeder verschwenkbaren Verschlußklappe 44 auf, die bei aus dem Stutzenendstück 13′ entnommenem Zapfpistolenrohr 22 selbsttätig in eine Schließstellung schwenkt, in der sie eine sich innerhalb des Einlasses 12 befindende Einstecköffnung 46 für das Zapfpistolenrohr 22 ab­ dichtend verschließt.

Durch das Schaltglied bzw. die Verschlußklappe 44 ist ein Arbeitskontakt 48 der Schaltvorrichtung 40 berührungs­ los in seine Schließstellung steuerbar, sobald die Ver­ schlußklappe 44 durch das Zapfpistolenrohr 22 in ihre Offenstellung verschwenkt wird.

Hierzu ist die Schaltvorrichtung 40 vorzugsweise mit einem Schalter 50 in Form eines Schutzrohrkontaktes - Reed-Kontakt - ausgestattet, welcher der Verschlußklappe 44 am Außenum­ fang des Stutzenendstückes 13′ derart zugeordnet ist, daß ein Magnetfeld eines an der Verschlußklappe 44 befestigten Permanentmagnetes 52 (Fig. 2) den zungenförmigen Arbeits­ kontakt 48 in seine Schließstellung auslenkt, in welcher dieser an einer weiteren Kontaktzunge 54 anliegt. Voraus­ setzung hierfür ist, daß der Einfüllstutzen 13 aus nicht magnetisierbarem Werkstoff besteht. Dabei wird über elektrische Anschlußleitungen 56 und 58 ein zum Öffnen des in der Anschlußleitung 58 liegenden Magnetventils 38 erforderlicher Stromkreis geschlossen und dieser bei Herausziehen des Zapfpistolenrohres 22 zum Schließen des Magnetventils 38 bzw. der Abführleitung 32 geöffnet.

Innerhalb des Einlasses 12 ist des weiteren, in Einsteck­ richtung des Zapfpistolenrohres 22 gesehen, vor der Ein­ stecköffnung 46 eine Ringdichtung 60 eingesetzt, deren zentraler Durchlaß im Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Zapfpistolenrohres 22. Bei Ein­ führen des Zapfpistolenrohres 22 schmiegt sich die Ringdichtung 60 an den Rohraußenumfang an und dichtet das Innere des Einfüllstutzens 13 gegenüber der Atmosphäre gasdicht ab.

Es sei angenommen, daß das Niveau des Kraftstoffes bei geschlossener Abführleitung 32 weit unter die tankinnere Ausmündung 13′′ des Einfüllstutzens 13 abgefallen ist und nachgetankt werden muß.

Sobald dabei nach Öffnen des Einfüllstutzens 13 das Zapfpistolenrohr 22 in das Stutzenendstück 13′ bzw. in die Einstecköffnung 46 eingesteckt wird, wird zugleich auch die Verschlußklappe 44 in die in Fig. 2 gezeigte Offen- bzw. Einschaltstellung verschwenkt, wodurch der Stromkreis zum Öffnen des Magnetventils 38 geschlossen wird.

Die sich beim Einströmen des zuzutankenden Kraftstoffes im Kraftstofftank insbesondere durch das Verschäumen von Kraftstoff bildenden und vom ansteigenden Kraftstoff aus dem Kraftstofftank verdrängten Kraftstoffdämpfe können dabei nur über die offene Abführleitung 32 und ggf. die Be- und Entlüftungsleitung 18 aus dem Tankinnern in den Aktivkohlefilter 26 abströmen, da, solange der Kraft­ stoff noch nicht über die tankinnere Ausmündung 13′′ an­ gestiegen ist, die sich im Stutzenendstück 13′ befindende Ringdichtung 60 ein Ausströmen von Kraftstoffdämpfen zu­ verlässig verhindert.

Die aus dem Kraftstofftank verdrängten Kraftstoffdämpfe werden von der Aktivkohle des als Puffer dienenden Aktiv­ kohlefilters 26 bei Motorbetriebszuständen adsorbiert, in denen keine Regenerierung der Aktivkohle durch An­ saugen von Frischluft über den Luftansaugstutzen 36 möglich ist. Hierzu ist das Volumen seines Behälters 28 entsprechend zu bemessen.

Die im Aktivkohlefilter 26 zunächst gebundenen Kraftstoff­ dämpfe werden dann in bestimmten Betriebsbereichen vom Fahrzeugmotor über die Motoransaugleitung 34 abgesaugt und diesem zur Verbrennung zugeführt.

Hat sich im Kraftstofftank das Kraftstoffniveau 20 ein­ gestellt, wird durch die Zapfpistole 24 eine weitere Kraftstoffzufuhr unterbrochen und beim Herausziehen des Zapfpistolenrohres 22 aus dem Einfüllstutzen 13 schwenkt die Verschlußklappe 44 in ihre, die Einstecköffnung 46 verschließende Schließlage zurück, wodurch sich der Arbeitskontakt 48 der Schaltvorrichtung 40 selbsttätig wieder in seine Offenstellung zurückstellt, den Strom­ kreis öffnet und das Magnetventil 38 sich stromlos in seine Schließstellung zurückstellt und die Abführlei­ tung 32 sperrt.

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Behälter 28 des Aktivkohlefilters 26 vorteilhaft in einen oberen Bereich 62 und einen unteren Bereich 64 aufgeteilt, die hintereinander geschaltet sind.

In den oberen Bereich 62 mündet die Be- und Entlüftungs­ leitung 18 zur Speicherung der im Fahrbetrieb anfallenden Kraftstoffdämpfe ein, während dem unteren Bereich 64 über die Abführleitung 32 die sich beim Betanken entwickelnden Kraftstoffdämpfe zugeführt werden.

Der Luftansaugstutzen 36 mündet in den oberen Bereich 32 ein, so daß die sich in diesem Bereich befindende Aktiv­ kohle beim Absaugen von Kraftstoffdämpfen über die Motor­ ansaugleitung 18 zuerst regeneriert wird und somit an­ dauernd zur Adsorption von aus dem Kraftstofftank 10 während des Fahrzeugbetriebes austretenden Kraftstoff­ dämpfen kontinuierlich zur Verfügung steht.

Der Aktivkohlevorrat im nachgeschalteten unteren Bereich 64 bietet den Vorteil, daß auf einen Sicherheitszuschlag bezüglich der Gasaufnahme - bzw. Bindekapazität verzichtet werden kann, da der obere Bereich 62 beim Betanken bei Anfall von sehr großen Gas- bzw. Dampfmengen zum Teil mitbenutzt werden kann, da zwischen beiden durch eine Trennwand 63 voneinander getrennten Bereichen eine Verbindung be­ steht.

Die in Fig. 3 gezeigte Konstruktionsvariante einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung ist derart konzipiert, daß beim Betanken die Kraftstoffabgabe auch dann zuverlässig gestoppt wird, wenn der Tankeinlaß 12 sich so weit ober­ halb der oberen Tankwand 10′ befindet, daß beim Erreichen des maximalen Tankfüllniveaus das Mundstück des Zapfpistolen­ rohres 22 nicht mit Kraftstoff in Berührung kommt. Dies wird mit Hilfe eines als Ganzes mit 66 bezeichneten Füll­ standsbegrenzers bewerkstelligt, der vorzugsweise an der oberen Tankwand 10′ gehalten ist und an den die Abführ­ leitung 32 angeschlossen ist. Die Schaltvorrichtung 40 ist in diesem Falle mit zwei elektrischen Schaltern 50 und 68 ausgestattet, die aufbaumäßig dem im Zu­ sammenhang mit Fig. 1 erläuterten Schalter 50 ent­ sprechen. Es handelt sich somit vorzugsweise um Schutz­ rohrkontakte, von denen der Schutzrohrkontakt 68 in einem perforierten Führungsrohr 70 des Füllstandsbe­ grenzers 66 untergebracht ist, das mit seinem unteren Endstück beim maximalen Füllstandsniveau in den Kraft­ stoff hineinragt. Der Schutzrohrkontakt 68 ist dabei im Führungsrohr 70 in einem Abstand oberhalb des maximalen Füllniveaus 20 gehalten und diesem ist ein in einem im Führungsrohr 70 geführten Schwimmer 72 ge­ haltener Permanentmagnet 74 zur Schalterbetätigung zuge­ ordnet.

Während der Schalter 50 einen Arbeitskontakt 48 aufweist, der sich bei Annäherung des Permanentmagnets 52 in seine Schließstellung bewegt, weist Schalter 68 einen Ruhe­ kontakt 76 auf, der in nicht betätigtem Zustand des Schalters 68 an einer Kontaktzunge 78 anliegt und in durch den Permanentmagnet 74 betätigtem Zustand in seine ge­ zeigte Offenstellung ausgelenkt wird. Schalter 50 bildet somit einen Schließer und Schalter 68 einen Öffner.

Die Kontaktzunge 54 des Schließers 50 ist an einer elek­ trischen Anschlußleitung 80 angeschlossen, an welcher das Magnetventil 38 anliegt. Sein Arbeitskontakt 48 ist über eine Verbindungsleitung 82 mit der Kontaktzunge 78 des Öffners 68 verbunden, während dessen Ruhekontakt 76 gleichfalls mit einer elektrischen Anschlußleitung 84 verbunden ist.

Ist der Kraftstofftank 10 aufzutanken, schließt der Schalter 40 bei Einführen des Zapfpistolenrohres 22 und der Schwim­ mer 72 des Öffners 68 verharrt zu diesem Zeitpunkt in seiner unteren Ausgangsstellung im Führungsrohr 70, so daß der Öffner 68 geschlossen ist. Damit fließt Strom durch die Anschlußleitungen 80, 84 und das Magnetventil 38 wird in seine Offenstellung gesteuert. Die sich beim Verschäumen von Kraftstoff entwickelnden Kraftstoffdämpfe können demgemäß über die Abführleitung 32 in den Aktiv­ kohlefilter 26 abströmen.

Im Verlaufe des Tankvorganges wird dann der Schwimmer 72 des Öffners 68 mit angehoben, wobei das maximale Füll­ niveau 20 erreicht ist, sobald dessen Permanentmagnet 74 den Ruhekontakt 76 von der Kontaktzunge 78 des Öffners 68 abhebt das Magnetventil 38 stromlos und dadurch die Abführleitung 32 wieder geschlossen wird. Damit in der Folge der Kraftstoff nicht weiter ansteigen und eine Verdrängung von Kraftstoffdämpfen über die Be- und Entlüftungsleitung 18 erfolgen kann, ist in diese eine Ventilvorrichtung 84 zwischengeschaltet, die erst bei einem bestimmten, sich im oberen Tankraum 14 durch die sich dort sammelnden Kraftstoffdämpfe aufbauenden Über­ druck öffnet, um diese in den Aktivkohlefilter 26 ab­ strömen zu lassen. Zunächst stellt sich also das die tankinnere Stutzenausmündung 13′′ überdeckende Kraftstoff­ niveau 20 im Kraftstofftank und Einfüllstutzen 13 ein, was dann, aufgrund der sich im Einfüllstutzen 13 ein­ stellenden Druckverhältnisse, zu einer Unterbrechung der Kraftstoffabgabe durch die Zapfpistole 24 führt.

Alternativ zum erläuterten Öffnen und Schließen der Ab­ führleitung 32 beim Betanken über eine durch das Zapfpisto­ lenrohr 22 zu bewerkstelligende Ventilbetätigung auf elektrischem Wege, ist es auch möglich, ein auf mechanischem Wege gegen Federwirkung in die Offen­ stellung steuerbares Ventil für die Abführleitung 32 vorzusehen. Dies könnte beispielsweise mittels eines durch eine Tankklappe beim Öffnen derselben betätigbaren Seilzuges bewerkstelligt werden. Ebenso ist es denkbar, im Einlaßbereich des Einfüllstutzens einen elektrischen Schalter vorzusehen, durch den bei Entnahme eines Stutzenverschlußdeckels ein Magnet­ ventil in seine Durchlaßstellung zur Freigabe der Ab­ führleitung 32 gesteuert wird.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Auffangen von Kraftstoffdämpfen beim Füllen eines Kraftstofftanks, dem über einen verschließ­ baren Einlaß Kraftstoff zuführbar ist, die eine beim Füllen den Einlaß zur Atmosphäre hin abdichtende und ein Zapfpistolenrohr umgebende Dichtung sowie einen die Kraftstoffdämpfe aufnehmenden und mit einer Abführlei­ tung verbundenen Sammelraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Einlasses (12) angeordnete Dich­ tung (60) das eingesteckte Zapfpistolenrohr (22) um­ schließt, daß der durch den oberhalb des maximalen Kraftstoffniveaus (20) im Kraftstofftank (10) verbleibenden Raum gebildete Sammelraum (14) sowohl über die mittels eines selbsttätig schließenden Ventils (38) absperrbare Abführleitung (32) als auch über eine Be- und Ent­ lüftungsleitung (18) mit einem an einer Ansaugleitung (34) angeschlossenen Aktivkohlefilter (26) verbunden ist und daß das der Abführleitung (32) zugeordnete Ventil (38) beim Betanken selbsttätig in seine Durch­ laßstellung steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Abführleitung (32) zugeordnete Ventil ein Magnetventil (38) ist, das durch eine bei Öffnen des Ein­ lasses (12), einer Tankklappe und/oder bei Einführen des Zapfpistolenrohres (22) betätigbare elektrische Schaltvorrichtung (40) in seine Offenstellung steuer­ bar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (40) einen selbsttätig öffnenden Schalter (50) aufweist, der innerhalb des Einlasses (12) zwischen der Dichtung (60) und der tankinneren Ausmün­ dung (13′′) des Einfüllstutzens (13) ein Schaltglied (44) aufweist, das durch das Zapfpistolenrohr (22) bei Einstecken in den Einfüllstutzen (13) betätig­ bar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (44) durch das Zapfpistolenrohr (22) gegen die Wirkung einer Rückstellfeder ( - ) in seine Einschaltstellung verschwenkbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied eine Einstecköffnung (46) für das Zapfpistolenrohr (22) selbsttätig verschließende Klappe (44) ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (12) in einer Ebene oberhalb des Sammel­ raumes (14) vorgesehen ist, daß die Schaltvorrichtung (40, 40′) zwei im Stromkreis des Magnetventils (38) in Reihe liegende Schalter (50, 68) aufweist, von denen der eine einen durch das Schaltglied (44) in die Schließstellung steuerbaren Arbeitskontakt (48) und der andere einen bei Erreichen des maximalen Kraftstoffniveaus (20) sich selbsttätig aus der Schließstellung in die Offenstellung zurückstellenden Ruhekontakt (76) aufweist und daß in der Be- und Entlüftungsleitung (18) eine sich zur Tank­ entlüftung druckabhängig öffnende Ventilvorrichtung (84) liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schalter Schutzrohrkontakte (50, 68) sind, von denen der den Arbeitskontakt (48) aufweisende durch einen Permanentmagnet (52) des Schaltgliedes (44) und der den Ruhekontakt (76) aufweisende durch einen Permanentmagnet (74) eines Schwimmers (72) betätig­ bar ist.