DE4311470A1 - Be- und Entlüftungseinrichtung eines Fahrzeug-Kraftstofftanks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Be- und Entlüftungseinrichtung ei­ nes Fahrzeug-Kraftstofftanks, bei dem die Be- und Entlüftung bei geschlossenem Tank über ein Filter erfolgt und der in be­ liebigen Lagen des Fahrzeuges möglichst dicht gegen über das Filter ausfließenden Kraftstoff ist.

Bei einer solchen Be- und Entlüftungseinrichtung ist es wich­ tig, daß weder bei beliebigen Fahrzeug-Betriebszuständen noch bei unfallbedingten Fahrzeuglagen, wodurch das Fahrzeug auch auf den Kopf oder auf einer der Seiten zu liegen kommen kann, Kraftstoff an das Filter in flüssiger Form gelangen kann bzw. bei unfallbedingten Lagen des Fahrzeuges über das Filter aus­ fließen kann.

Eine konstruktiv einfache und die vorgenannten Anforderungen sicher erfüllende Einrichtung zu schaffen, ist das der Erfin­ dung zugrunde liegende Problem.

Grundsätzlich gelöst wird dieses Problem durch die Ausgestal­ tung einer gattungsgemäßen Be- und Entlüftungseinrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Der in dem Tankzenit vorgesehene von dem übrigen Tankbereich abgetrennte Entlüftungs-Hohlraum sorgt im Zusammenspiel mit dem erfindungsgemäßen Schwerkraft-Schwimmerventil dafür, daß Kraftstoff, der - aus welchen Gründen auch immer - in den an sich kraftstofffreien Zenitbereich des Tanks eindringt, nicht über die aus dem Entlüftungs-Hohlraum führende Filter-Leitung zum Filter hin und damit nach außerhalb des Tanks fließen kann.

Hierfür wichtig ist eine Doppelfunktion des Schwerkraft- Schwimmerventils. Diese Doppelfunktion besteht darin, daß die­ ses Ventil in Fällen, in denen der Schwimmkörper dieses Ven­ tils aufgrund der Fahrzeuglage aufschwimmen kann, bei in den Zenitbereich des Tanks eintretendem Kraftstoff über den Schwimmkörper schließt, während der Hohlraumverschluß durch das Ventil in Fällen, in denen das Fahrzeug beispielsweise un­ fallbedingt auf dem Dach liegt, aufgrund seiner Schwerkraft­ funktion verschließt.

Bei einem Betrieb und einer Betriebslage des Fahrzeuges, in der sich entsprechend der Auslegung des Tanks im Umfeld des Entlüftungs-Hohlraumes kein Kraftstoff befindet, hält das Schwerkraft-Schwimmerventil den Entlüftungs-Hohlraum in dessen Bodenbereich geöffnet. In diesem Zustand kann durch in dem Kraftstofftank herrschenden Überdruck nach außen abführbarer Kraftstoffdampf durch den Entlüftungs-Hohlraum hindurch über die aus dem Entlüftungs-Hohlraum in das Filter führende Lei­ tung abgeführt werden. Das Filter ist üblicherweise ein Aktiv­ kohlefilter.

Formmäßig ist der Entlüftungs-Hohlraum so ausgestaltet, daß sein Boden kontinuierlich an eine tiefste Stelle führt, in der sich die durch das Schwerkraft-Schwimmerventil gegenüber dem Tankinneren verschließbare Öffnung befindet. Diese Ausgestal­ tung bezweckt, daß in den Entlüftungs-Hohlraum gelangter oder aus dem Kraftstoffdampf in diesem abgeschiedener Kraftstoff diesen Hohlraum bei geöffnetem Schwerkraft-Schwimmerventil problemlos in das Tankinnere hinein verlassen kann.

Die zu dem Filter führende Leitung ist zweckmäßigerweise über eine Drosselöffnung an den Entlüftungs-Hohlraum angeschlossen. Die Drosselöffnung erschwert ein Eindringen von flüssigem Kraftstoff in die Filter-Leitung. Des weiteren ist die Dros­ selöffnung an einer solchen Stelle des Entlüftungs-Hohlraumes angebracht, daß sie bei allen horizontalen Fahrzeuglagen von der erdanziehungsmäßig jeweils unten liegenden Hohlraumwand einen relativ großen Abstand besitzt. Unter horizontaler Fahr­ zeuglage werden alle Lagen des Fahrzeuges mit Ausnahme derje­ nigen verstanden, in der das Fahrzeuge mit seiner Längsachse lotrecht steht. Durch diese Anordnung der Anschlußstelle der Filter-Leitung an den Entlüftungs-Hohlraum ist gewährleistet, daß in dem Entlüftungs-Hohlraum befindlicher Kraftstoff, so­ lange er nur in geringer Menge vorliegt, bei den genannten be­ liebigen Lagen des Fahrzeuges nicht in die Filter-Leitung di­ rekt eintreten kann. Die Anschlußöffnung der Filter-Leitung mündet vielmehr in der Regel bei geringfügig mit Kraftstoff gefülltem Entlüftungs-Hohlraum in den kraftstofffreien Raum dieses Hohlraumes.

Um ein Vordringen von flüssigem Kraftstoff über die Filter- Leitung in das Filter möglichst sicher zu vermeiden, ist die Filter-Leitung an ihrem in den Entlüftungs-Hohlraum führenden Ende als in waagrechter Lage des Fahrzeuges um eine lotrechte Achse verlaufende Wendel ausgeführt, deren lotrecht unterstes Ende in den Hohlraum mündet, während sie an deren lotrecht obersten Ende als Fall-Leitung nach unten abgeknickt ist. Die­ ser Wendelabschnitt der Filter-Leitung wirkt ähnlich einem De­ stilliergerät, wodurch in diesem Wendelbereich aus dem Ent­ lüftungs-Hohlraum gelangender Kraftstoffdampf teilweise kon­ densiert und dieses Kondensat durch die betreffende Wendelan­ ordnung wieder in den Entlüftungs-Hohlraum zurückgeführt wer­ den kann.

Auch trägt die Wendel dazu bei, daß in Kurvenfahrten als Leckage­ fluß durch das Schwerkraft-Schwimmerventil in den Entlüf­ tungs-Hohlraum eingetretener Kraftstoff erst verzögert in den Fall-Leitungsbereich der Filter-Leitung eintreten kann. Solan­ ge ein Eintritt in den Fall-Leitungsbereich noch nicht erfolgt ist, kann der in die Wendel eingedrungene Kraftstoff bei Be­ endigung der Kurvenfahrt wieder in den Entlüftungs-Hohlraum zurück und von dort an dem Schwerkraft-Schwimmerventil vorbei in das Tankinnere abfließen.

Die von dem Entlüftungs-Hohlraum ab führende Filter-Leitung ist als Fall-Leitung lotrecht in einen am Tankboden angebrachten Gasabscheideraum geführt. In diesen Gasabscheideraum mündet sie lotrecht oben. In der Leitungsachse versetzt findet die Filter-Leitung erst nach einer kurzen Unterbrechung ihre Fort­ setzung. Der Gasabscheiderraum dient in erster Linie dazu, Kraftstoff, der trotz des Vorhandenseins und der erfindungs­ gemäßen Ausgestaltung des Entlüftungs-Hohlraumes in den Fall­ bereich der Filter-Leitung gelangt ist, in diesem Gasabschei­ deraum abzufangen. Zu diesem Zweck liegt die Öffnung der aus dem Gasabscheideraum ab führenden Filter-Leitung mit Abstand über dem Boden dieses Raumes. Dadurch kann sich unterhalb der Öffnung der ab führenden Filter-Leitung flüssiger Kraftstoff vorübergehend ansammeln, der während des normalen Fahrbetrie­ bes dann wärmebedingt irgendwann wieder verdunsten kann.

In Fällen, in denen der erfindungsgemäße Entleerungs-Hohlraum in Tanks angeordnet ist, die mehrere, d. h. insbesondere zwei voneinander beabstandete Dome aufweisen, ist ein Gasaustausch zwischen den benachbarten Dom-Zenitbereichen notwendig. Zu diesem Zweck sind entsprechende Ausgleichsleitungen an sich bereits beispielsweise aus DE 30 40 160 A und DE 32 24 943 C bekannt. Bei der Ausführung der Ausgleichsleitung nach DE 30 40 160 A ist auch bereits das Problem einer Verstopfungsgefahr der Ausgleichsleitung durch in diese eingedrungenen Kraftstoff erkannt und durch ein Zwangsabsaugen gelöst worden. Das Zwangsabsaugen erfolgt dort bei einem Füllen des Tanks mit frischem Kraftstoff über die Einfüllentlüftungsleitung. Ein Absaugen ist daher nur während des Tankbefüllungsvorganges möglich.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Problems einer sicheren und konstruktiv einfachen Tankausführung mit integrierter Be- und Entlüftungseinrichtung soll auch für ein sichereres Freisaugen der Ausgleichsleitung zwischen benachbarten Domen gesorgt wer­ den, wobei das Freisaugen insbesondere auch dann gewährleistet sein soll, wenn kein Tankbefüllungsvorgang vorliegt. Der Ein­ satz einer solchen Verbesserung soll im übrigen bei Tanks er­ folgen, bei denen eine Kraftstoff-Rücklaufleitung in dem Tank vorhanden ist, die über einen Beruhigungsbehälter in den kraftstofffreien Zenit eines Tankdomes frei aus laufend geführt ist. In diesem Fall ist zum Absaugen der Ausgleichsleitung deren lotrecht unterste Stelle über eine in einer bei waag­ rechter Fahrzeuglage nach lotrecht oben in den Zenitbereich einer der Dome verlaufenden Schleife geführte Absaugleitung mit einer stromab des Beruhigungsbehälters unterhalb der Ab­ saugstelle in der Rücklaufleitung vorgesehenen Saugdüsenpumpe verbunden. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Ausgleichs­ leitung, die die Zenitbereiche benachbarter Tankdome verbin­ det, während des normalen Fahrzeugbetriebes beständig leerge­ saugt werden kann. Die nach lotrecht oben geführte Schleife der Saugleitung stellt sicher, daß kein Kraftstoff aus der Rücklaufleitung in die Ausgleichsleitung fließen kann.

Im übrigen sind die frei in die Zenitbereiche der Tankdome führenden Öffnungen der Ausgleichsleitung durch jeweils eine Labyrinthdichtung abgedeckt. Hierdurch soll das Eindringen von temporär in diese an sich kraftstofffreien Tankzonen eindrin­ gendem Kraftstoff gesichert werden.

Mit Abstand nebeneinander liegende Tankdome ergeben sich z. B. in Tanks, die für eine Skisackdurchführung eine Ausnehmung aufweisen müssen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sämt­ liche zur Tankbe- und -entlüftung erforderlichen Einrichtungen weitestgehend im Tankinneren untergebracht sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Zeichnung, in der die Be- und Entlüftungseinrichtung schematisch zusammen mit einer leersaugbaren Ausgleichsleitung bei einem zweidomi­ gen Tank dargestellt ist.

Das Ausführungsbeispiel betrifft einen Tank 1 mit einer an der Tankoberwand vorgesehenen Einbuchtung. Bei Einbau des Tankes 1 hinter der Rücksitzbank eines Fahrzeuges dient diese Einbuch­ tung zum Durchführen eines Skisackes. Durch die Einbuchtung entstehen an der Tankoberwand zwei voneinander getrennte Tank- Dome 2, 3.

Für einen Gasausgleich zwischen den Zenitbereichen dieser bei­ den Dome sorgt eine Ausgleichsleitung 4, deren offene Enden jeweils in denjenigen Dombereich reichen, der nach Auslegung des Tankes bei zumindest waagrechter Lage des Fahrzeuges ober­ halb des Kraftstoffspiegels liegt. Damit im Fahrbetrieb bei ungünstigen Fahrzeuglagen bzw. Fahrzeugbetriebsbedingungen (beispielsweise Kurvenfahrten, Brems- und Beschleunigungszu­ stände) kein bzw. möglichst wenig von an die Öffnungen der Ausgleichsleitung 4 gelangendem Kraftstoff in diese Aus­ gleichsleitung 4 eindringen kann, sind die Öffnungen durch Labyrinthdichtungen 5 abgedeckt.

Befüllt wird der Tank über einen Einfüllstutzen 6, der in üblicher Weise mit einer Einfüll-Entlüftungsleitung 7 versehen ist.

Die bei einem Kraftstoff-Tank notwendige Möglichkeit eines Gasaustausches zwischen dem Tankinneren und der Atmosphäre er­ folgt üblicherweise über ein Filter, das in der Regel ein Ak­ tivkohlefilter ist. Zu einem solchen in der Zeichnung nicht dargestellten Aktivkohlefilter führt im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel eine Filter-Leitung 8, die in drei verschiedene nachstehend noch näher erläuterte Bereiche 8′ (Wendel), 8′′ (Fall- Leitung) und 8′′′ (Filteranschluß-Leitung) aufgeteilt ist.

Der Bereich 8′ der Filter-Leitung ist als eine um eine lot­ rechte Achse laufende Wendel ausgebildet, die in einen im lot­ recht oberen Bereich des Tanks 1 innerhalb des Domes 3 ange­ brachten Entlüftungshohlraum 9 ihren Anfang nimmt und zwar über eine als Drossel 10 wirkende Öffnung.

Der Entlüftungshohlraum 9 besitzt einen zur Tankmitte hin nach lotrecht unten geneigten Boden. An dessen tiefster Stelle be­ findet sich in einem nach lotrecht unten weisenden Stutzen 13 das erfindungsgemäße Schwerkraft-Schwimmerventil 11. Dieses Ventil verschließt bei anstehendem Kraftstoff die von der tiefsten Stelle des Bodens in das Tankinnere führende Öffnung 12 des Belüftungshohlraumes 9. Bei auf dem Kopf stehendem Fahrzeug verschließt das Schwimmerventil 11 die Öffnung 12 un­ ter Schwerkraftwirkung. Die Drossel 10-Öffnung der Wendel 8′ liegt lotrecht etwa derart in dem Belüftungshohlraum 9, daß diese Öffnung bei nur geringfügig in dem Belüftungshohlraum enthaltenem flüssigen Kraftstoff hiervon unbenetzt bleibt.

Eine Fall-Leitung 8′ verbindet die Wendel 8′ mit einem Gasab­ scheideraum 14, von dem eine Filteranschluß-Leitung 8′′′ zu dem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden nicht dar­ gestellten Filter des Tanks 1 führt. Die Anschluß-Leitung 8′′′ ragt lotrecht von unten in den Gasabscheideraum 14 achsver­ setzt gegenüber der Fall-Leitung 8′′ über eine gewisse Höhe hinein. Dadurch kann aus der Fall-Leitung 8′′ zufließender Kraftstoff sich zunächst einmal am Boden des Gasabscheide­ raumes 14 absetzen, ohne sogleich auf das Filter gelangen zu können. Der abgesetzte Kraftstoff kann vielmehr verdunsten und über die Wendel 8′ sowie den Boden des Entlüftungs-Hohlraumes 9 wieder in das Tankinnere zurückgeführt werden.

Falls bei ungünstigen Betriebsverhältnissen oder ungünstiger Fahrzeuglage flüssiger Kraftstoff in die Wendel 8′ der Filter- Leitung 8 eintreten sollte, kann dieser Teil, wenn er das Wen­ delvolumen noch nicht vollständig ausgefüllt hat, bei Wieder­ eintritt normaler Fahrzeugbetriebsbedingungen (beispielsweise Geradeausfahrt nach einer langen gleichsinnigen Kurvenfahrt) wieder in den Entlüftungs-Hohlraum 9 und von dort über die ohne anstehenden Kraftstoff von dem Schwimmerventil freigehal­ tenen Öffnung 12 in das Tankinnere zurückfließen.

Da allein mit Hilfe der Labyrinthdichtungen 5 bei ungünstigen Fahrzeug-Betriebsbedingungen ein Eintreten von Kraftstoff in die Ausgleichsleitung 4 nicht sicher verhindert werden kann, ist für eine andauernde Funktion der Ausgleichsleitung 4 dafür zu sorgen, daß diese durch eingetretenen Kraftstoff nicht in bezug auf eine freie Gasführung verstopft wird. Hierzu dient eine Sauganlage, deren Aufbau und Funktion wie folgt sind.

Kraftstofftanks besitzen üblicherweise eine Kraftstoffrück­ führleitung 15, durch die Kraftstoff zwangsweise in einen Beruhigungsbehälter 16 geführt wird. Der für den Fahrzeugmotor abgezogene Kraftstoff wird diesem Beruhigungsbehälter 16 entnommen. Die Differenz zwischen rückgeführtem Kraftstoff und dem Motor zugeführten Kraftstoff gelangt über eine den Beru­ higungsbehälter 16 verlassende Fortsetzung der Kraftstoffrück­ führleitung in das Tankinnere zurück. Dabei führt das freie Ende der Kraftstoffrückführleitung 15 in einen oberen Bereich des Tanks, der bei waagrechter Fahrzeugruhelage nach der Tank­ auslegung oberhalb des Kraftstoffspiegels liegt. Durch diese Lage des Endes der Leitung 15 können in dem rückgeführten Kraftstoff befindliche Kraftstoffdampfblasen geräuscharm abge­ führt werden. Das den Beruhigungsbehälter 16 verlassende Teil der Kraftstoffrückführleitung 15 wird daher in der Praxis als Blubber-Leitung bezeichnet. In diesem Blubber-Leitungsab­ schnitt der Kraftstoffrückführleitung 15 ist eine Saugdüsen­ pumpe 17 vorgesehen. Mit dieser Saugdüsenpumpe 17 wird sich im Bodenbereich der Ausgleichsleitung 4 ansammelnder Kraftstoff abgesaugt. Um den in der Ausgleichsleitung 4 vorhandenen flüssigen Kraftstoff sicher absaugen zu können, ist an der tiefsten Stelle ein Sammeltopf vorgesehen, in den flüssiger Kraftstoff über eine Öffnung 19 aus der Ausgleichsleitung 4 eintreten kann. Von diesem Sammeltopf 18 führt eine Leitung 20 zu der Saugdüsenpumpe 17. Um zu vermeiden, daß schwerkraftbe­ dingt Kraftstoff aus dem Blubber-Leitungsteil der Kraftstoffr­ ückführleitung 15 in den Sammeltopf 18 und von dort in die Ausgleichsleitung 4 rückfließen kann, ist die Leitung 20 über eine nach lotrecht oben geführte Schleife an die Saug­ düsenpumpe 17 angeschlossen. Aufgrund des im Fahrzeugbetrieb ständig rückgeführten Kraftstoffstromes ist durch die be­ schriebene Saugeinrichtung sichergestellt, daß sich in der Ausgleichsleitung keine den Gasausgleichstrom unterbindende Flüssigkeitsansammlung bilden kann.

Claims (7)

1. Be- und Entlüftungseinrichtung eines Fahrzeug-Kraftstoff­ tanks, bei dem die Be- und Entlüftung bei geschlossenem Tank über ein Filter erfolgt und der in beliebigen Lagen des Fahr­ zeuges möglichst dicht gegen über das Filter ausfließenden Kraftstoff ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Zenit des Tankes (1) ein von dem übrigen Innenraum des Tankes (1) getrennter bei maximalem Betriebsfüllvolumen ober­ halb der Tankfüllung liegender Entlüftungs-Hohlraum (9) abge­ trennt ist, dessen Boden stetig auf eine tiefste Stelle zu­ läuft, an der dieser Hohlraum (9) über ein Schwerkraft-Schwim­ merventil (11) mit dem übrigen Tankinneren verbunden ist, und daß an einer weiteren bei beliebiger horizontaler Fahrzeuglage von dem jeweils erdanziehungsmäßig unten liegenden Boden des Hohlraums (9) beabstandeten Stelle eine zu dem Filter führende Filter-Leitung (8) angeschlossen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter-Leitung (8) über eine Drossel (10) an den Ent­ lüftungs-Hohlraum (9) angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter-Leitung (8) an ihrem in den Entlüftungs-Hohl­ raum (9) führenden Ende als in waagrechter Lage des Fahrzeuges um eine lotrechte Achse verlaufende Wendel (8′) ausgeführt ist, deren lotrecht unterstes Ende in den Hohlraum (9) mündet, während sie an deren lotrecht obersten Ende als Fall-Leitung (8′′) nach unten abgeknickt ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Fall-Leitung (8′′) der Filter-Leitung (8) ausge­ bildete Abschnitt bei waagrechter Lage des Fahrzeuges von lot­ recht oben in einen abgetrennten Gasabscheideraum (14) mündet, aus dessen unterem Ende die zu dem Filter führende Leitung (8) mit Abstand sowohl zu dem Ende der Fall-Leitung (8′′) als zu dem Boden dieses Raumes (14) weitergeführt ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ins­ besondere einer solchen mit domartigen nach oben gerichteten Ausbuchtungen der Tankoberwand, bei der der Entlüftungs-Hohl­ raum zu der Fahrzeuglängsachse beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die tiefste Stelle des Entlüftungs-Hohlraumes (9) an der der Fahrzeugachse nächstgelegenen Stelle des Hohlraumes (9) liegt.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens zwei voneinander beabstandeten Domen und einer die innen liegenden Zenitbereiche zweier beabstandeter Dome ver­ bindenden von verstopfendem Kraftstoff absaugbaren Ausgleichs­ leitung und einer über einen Beruhigungsbehälter in den kraft­ stofffreien Zenit einer der Tank-Dome geführten Kraftstoff- Rücklaufleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Absaugen der Ausgleichsleitung (4) deren lotrecht un­ terste Stelle über eine in einer bei waagrechter Fahrzeuglage nach lotrecht oben in den Zenitbereich einer der Dome (2, 3) verlaufenden Schleife (21) geführte Absaugleitung (20) mit ei­ ner stromab des Beruhigungsbehälters in der Rücklaufleitung (15) vorgesehenen Saugdüsenpumpe (17) verbunden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Zenitbereichen der Dome (2, 3) des Tanks liegenden freien Enden der Ausgleichsleitung (4) durch jeweils eine Labyrinthdichtung (5) abgedeckt sind.