DE602004005222T2 - Filtervorrichtung zum filtern von im tank eines kraftfahrzeugs erzeugten kraftstoffdämpfen - Google Patents

Filtervorrichtung zum filtern von im tank eines kraftfahrzeugs erzeugten kraftstoffdämpfen Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für Kraftstoffdämpfe, die im Innern des Tanks eines Kraftfahrzeugs erzeugt werden.
  • Solche Vorrichtungen bringen den Tank mit der Außenumgebung in Verbindung und kompensieren sowohl einen Unterdruck aufgrund einer Tankentleerung, wenn Kraftstoff der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, als auch die Druckbeaufschlagung, die durch die Verdampfung des Kraftstoffs hervorgerufen wird. Im letztgenannten Fall haben Filtervorrichtungen die Aufgabe, die Kraftstoffdämpfe zurückzuhalten, die entflammbar und für die Gesundheit gefährlich sind, wobei verhindert wird, dass sie sich in der Umgebung ausbreiten.
  • HINTERGRUNDTECHNIK
  • Es gibt bekannte Filtervorrichtungen, die einen Gehäusesatz im Innern des Tanks, eine Flüssigkeitstrenneinrichtung und ein Aktivkohlefilter umfassen, die im Innern des Gehäuses in Reihe angeordnet sind und respektiv mit dem Tank und der Außenumgebung in Verbindung stehen.
  • Das Aktivkohlefilter wirkt auf das Gasgemisch von Luft und Kraftstoffdämpfen ein und adsorbiert die Letztgenannten. Jedoch wird es, wenn es von Flüssigkeitsteilchen erreicht wird, verunreinigt, so dass ein großer Teil seiner Reinigungseigenschaften verlorengeht. Die Flüssigkeitstrenneinrichtung umfasst im Allgemeinen ein Rohr, in dem die tatsächliche Trennung der Teilchen von Flüssigkeit von den Kraftstoffdämpfen stattfindet, und ein Auffangbecken zur Akkumulation der getrennten Teilchen von Flüssigkeit, das am Ende des Rohres gesetzt ist und mit dem Aktivkohlefilter in Verbindung steht.
  • Bei Verwendung können Teilchen von Kraftstoff infolge eines Schüttelns aufgrund von scharfen Fahrmanövern oder unebenem Terrain in das Gehäuse eindringen und in das Rohr der Trenneinrichtung eindringen; diese Teilchen haften an den Wänden des vorgenannten Rohres und lagern sich durch Schwerkraft im Auffangbecken ab.
  • Filtervorrichtungen sind häufig mit einem Waschkreis ausgerüstet, der den Zweck aufweist, ihren Wirkungsgrad und ihre Gebrauchsdauer zu erhöhen. In diesen Kreisen setzt ein Ventil das Akkumulationsauffangbecken mit dem Ansaugrohr der Kraftmaschine selektiv in Verbindung, dessen Innendruck niedriger als ein Umgebungsdruck ist. Wenn sich das Ventil öffnet, wird ein von der Außenumgebung kommender Luftstrom erzeugt, der das Filter im Gegenstrom durchquert, es reinigt, und er wird dann in das Ansaugrohr gefördert. In dem Waschluftstrom enthaltene Kraftstoffdämpfe beeinflussen den Dosiergrad des Luft/Kraftstoff-Gemischs, das den Verbrennungskraftmaschinenzylindern zugeführt wird, aber dies kann mittels einer Steuereinheit korrigiert werden.
  • Die US-A-6182693 offenbart eine Filtervorrichtung, umfassend eine Flüssigkeitstrenneinrichtung mit einem Auffangbecken und einem Ablassventil, um die Flüssigkeit, die in dem Auffangbecken akkumuliert ist, zurück in den Tank abzulassen.
  • Die oben beschriebenen Filtervorrichtungen liefern gewisse Nachteile.
  • Insbesondere kann die Kraftstoffflüssigkeitssäule im Innern des Auffangbeckens gegen das Filter schlagen und es sättigen, wobei sein Reinigungsvermögen verringert wird, wenn sich das Kraftfahrzeug entlang unebener Straßen fortbewegt oder z.B. wegen eines Stopps auf einer Schräge geneigt ist.
  • Da ein gesättigtes Filter ein verringertes Reinigungsvermögen aufweist, würde es notwendig sein, häufig zu Waschzyklen Zuflucht zu nehmen, um es zu reinigen, wodurch die Aufgabe der Steuereinheit in der Handhabung des Dosiergrads beträchtlich kompliziert wird. Das Ergebnis ist in jedem Fall eine Verringerung in der Reinigungskraft der Filtervorrichtung.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Filtervorrichtung bereitzustellen, die ohne die oben beschriebenen Nachteile ist.
  • Der vorerwähnte Zweck wird durch die vorliegende Erfindung insoweit erzielt, als sie sich auf eine Filtervorrichtung, wie in Anspruch 1 definiert, bezieht.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun eine bevorzugte Ausführungsform derselben bloß anhand eines nichtbeschränkenden Beispiels und mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Ansicht der Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 veranschaulicht eine vergrößerte Einzelheit von 1.
  • BESTER MODUS ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • In 1 ist eine Filtervorrichtung für einen Kraftstofftank 2 eines Kraftfahrzeugs als Ganzes mit 1 bezeichnet. Das Kraftstoffniveau im Tank wird, wie bekannt ist, durch eine Überfüllsicherung (OFP) automatisch gesteuert, die ein maximales Befüllen unter dem theoretischen Fassungsvermögen des Tanks selbst ermöglicht, so dass zwischen der freien Oberfläche des Kraftstoffs und einem oberen Teil des Tanks 2 immer ein beschränkter Reserveraum 3 übrigbleibt.
  • Die Filtervorrichtung 1 umfasst ein kastenartiges Gehäuse 4, das in einem geeigneten Teilraum im Reserveraum 3 eingebaut ist und aufweist: Seitenwände 5 (von denen in der beigefügten Figur nur zwei dargestellt sind); eine untere Wand 6, die in einer Position eingebaut ist, die im Allgemeinen höher als das Kraftstoffniveau im Tank 2 ist; und eine obere Wand 7, die in Richtung auf die Außenumgebung gekehrt ist, z.B. begrenzt durch einen Teil des Tanks 2 selbst. Das Gehäuse 4 steht mittels einer Einlassöffnung 8, die auf der unteren Wand 6 in der Nähe eines Rands 9 desselben gebildet ist, mit dem Reserveraum 3 und mittels einer Lüftung 10, die sich auf der oberen Basis 7 in der Nähe eines zweiten zum ersten Rand 9 der unteren Basis 6 entgegengesetzten Rands 11 desselben öffnet, mit der Außenumgebung in Verbindung. Die untere Basis 6 bestimmt als Folge ein Grenzflächenelement zwischen dem Tank 2 und der Filtervorrichtung 1.
  • Das Gehäuse 4 umfasst im Innern zwischen der Einlassöffnung 8 und der Lüftung 10 eine erste vertikale Wand 13 und eine zweite vertikale Wand 14, die sich parallel zu einander und zu zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 5 erstrecken.
  • Die Wände 13 und 14 bestimmen als Folge im Innern des Gehäuses 4 drei Räume, die mittels einer ersten Öffnung 15 der Wand 13, die in der Nähe der oberen Wand 7 eingebaut ist, und einer zweiten Öffnung 16 der Wand 14, die in der Nähe der unteren Basis 6 eingebaut ist, miteinander in Verbindung stehen. Insbesondere grenzt die Wand 13 in Richtung auf die Seitenwand 5, der sie zugekehrt ist, eine Einlasskammer 17 ab, die über die Einlassöffnung 8 mit dem Tank 2 in Verbindung steht und Sicherheitsvorrichtungen enthält, die hierin nicht in gößerer Einzelheit beschrieben werden, insofern als sie keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden, wie z.B. die OFP-Sicherheitsvorrichtung und möglicherweise eine Überschlagssicherheitsvorrichtung, die verhindert, dass der Kraftstoff aus der Lüftung 10 herauskommt, wenn ein Fahrzeug umschlägt. Die Wand 14 bestimmt in Richtung auf die Seitenwand 5, der sie zugewandt ist, einen Sitz 19, der mit der Außenumgebung mittels der Lüftung 10 in Verbindung steht und konstruiert ist, um ein Aktivkohlefilter 20 aufzunehmen. Die Wände 13, 14 grenzen außerdem zwischen sich einen Leitungskanal 18 ab, der Teil einer Flüssigkeitstrenneinrichtung 21 bildet und mittels eines Ventils 23 mit einem Waschkreis verbunden sein kann, der an sich bekannt ist und hierin nicht weiter beschrieben wird, insoweit als er keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
  • Die untere Basis 6 weist einen Freisetzungsteil 24 auf, der in Richtung auf die freie Oberfläche des Kraftstoffs im Innern des Tanks 2 gekehrt ist, der im Wesentlichen die Form einer kegelstumpfartigen Pyramide aufweist, die ein Speicherauffangbecken 25 begrenzt, das unter dem Leitungskanal 18 und dem Sitz 19 angeordnet ist. Eine Mehrzahl von Vorsprüngen 27 erstreckt sich von dem Teil 24 der unteren Wand 6 und weist die Funktion auf, das Filter 20 mittels eines zur oberen Wand 7 parallelen Rosts 30 zu tragen.
  • Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind auf einem planen oberen Bereich 31 des Teils 24 der unteren Basis 6 in kreisförmiger Aufeinanderfolge Durchgangsöffnungen 32 gebildet, die in Richtung auf den Reserveraum 3 durch ein Rückschlagventil 33 geschlossen sind, das aus elastomerem Material hergestellt ist, das konstruiert ist, um ein Ablassen der Flüssigkeitsteilchen von Brennstoff in den Tank 2 zu ermöglichen, die sich im Auffangbecken 25 akkumuliert haben. Das Ventil 33 (siehe 2) weist eine im Wesentlichen schirmartige Form auf und umfasst als integrale Einheit eine konkave Scheibe 34 und einen durch Presssitz in einem Loch 36 des Teils 24 zwangsschlüssig gehaltenen Schaft 35, der sich in der Mitte der Durchgangsöffnungen 32 befindet. Die Scheibe 34 weist ihre Rundhöhlung dem Innern des Gehäuses 4 zugewandt auf und umfasst einen kreisförmigen peripheren Lippendichtungsteil 37, der sich außerhalb der radialen Hüllkurven der Durchgangsöffnungen 32 befindet. Der Schaft 35 umfasst einen Eingriffsteil 38, der mit dem Loch 36 gekoppelt ist und auf entgegengesetzten Seiten durch einen unteren Teil 39, der auf dem oberen Ende 29 des Teils 24 aufliegt, und durch eine sphärische Verdickung 40 abgegrenzt wird, so dass eine Zwangsführung erhalten wird, die gegen eine Translation zwischen dem Ventil 33 und dem Teil 24 in einer zur Achse des Lochs selbst parallelen Richtung starr ist.
  • Ein Betrieb der Filtervorrichtung 1 wird in dem, was folgt, beschrieben, ausgehend von einer Bedingung, in der das Auffangbecken 25 leer ist. Wenn das Kraftfahrzeug eine Position beibehält, so dass die Trägheitskräfte vernachlässigbar sind, wird die Einlassöffnung 8 nur von Dämpfen durchquert, die, sobald sie die Einlasskammer 17 mit einer ansteigenden Bewegung und das Rohr 18 mit einer absteigenden Bewegung passiert haben, in Richtung auf die Lüftung 10 gelenkt werden, wobei sie das Filter 20 durchqueren. Während eines Hindurchtritts der Dämpfe können die Aktivkohlen, die auf der inneren Oberfläche des Filters 20 abgelagert sind, die Kraftstoffdämpfe adsorbieren, wobei ermöglicht wird, dass im Wesentlichen nur reine Luft die Lüftung 10 zur Freisetzung in die Umgebung durchquert.
  • Jedoch können Bedingungen einer Fahrzeugneigung oder spezielle Fahrbedingungen auftreten, so dass es eine kleine Menge von Flüssigkeitskraftstoff fertig bringt, die erste Öffnung 15 zu erreichen und über sie hinaus zu laufen. In diesem Fall werden Tropfen von Kraftstoff am oberen Ende des Leitungskanals 18 gefunden, den sie durch Schwerkraft in der Richtung seines unteren Endes durchqueren, wo sich das Speicherauffangbecken 25 befindet.
  • Das Auffangbecken 25 steht durch das Ventil 33 über die Durchgangsöffnungen 32 mit dem Tank 2 in Verbindung. Der Kraftstoff, der sich im Auffangbecken 25 akkumuliert hat, übt auf die Scheibe 34 des Ventils 33 und auf den Lippenteil 37 einen hydrostatischen Druck aus, der zu seinem eigenen Niveau direkt proportional ist.
  • Zu Beginn steht diesem Druck die elastische Gegenwirkung der Scheibe 34 entgegen, und der Lippenteil 37 wird in Berührung mit dem oberen Bereich 31 des Teils 24 gehalten, wodurch das Auffangbecken 25 vom Reserveteil 3 abgesondert wird. Jedoch ist, sobald ein maximales Niveau L überschritten worden ist, die Resultierende des Drucks, der ausgeübt wird, so, dass der Lippenteil 37 verformt wird, wobei er vom oberen Bereich 31 getrennt wird und es ermöglicht wird, dass der Kraftstoff aus dem Speicherauffangbecken 25 heraus direkt in den Tank 2 fließt. Es ist folglich möglich, auf eine solche Weise vorzugehen, dass im Innern des Auffangbeckens 25 der Kraftstoff niemals das maximale Niveau L überschreitet, was im Konstruktionsstadium durch entsprechendes Dimensionieren des Ablassventils 33 bestimmt werden kann.
  • Aus einer Untersuchung der Charakteristika der Filtervorrichtung 1, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebaut ist, treten die Vorteile, die sie ermöglicht, deutlich hervor.
  • Insbesondere ermöglicht das Ventil 33, den Kraftstoff automatisch zurück in den Tank 2 ablaufen zu lassen, der sich auf scharfe Beschleunigungen oder Verzögerungen des Fahrzeugs hin im Auffangbecken 25 weiter ansammeln kann, so dass eine Sättigung des Aktivkohlefilters 20 verhindert wird.
  • Zusätzlich ist es möglich, vorher das maximale Niveau des Kraftstoffs im Innern des Auffangbeckens 25 zu bestimmen, wodurch die Gesamtabmessungen des Letztgenannten begrenzt werden.
  • Schließlich ist es deutlich, dass Modifikationen und Variationen an der Filtervorrichtung 1, die hierin beschrieben und veranschaulicht ist, vorgenommen werden können, ohne dass man dadurch vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweicht.
  • Insbesondere wird als ein die Erfindung bildender Teil ein elastisches Ablassventil mit einer Vorlast betrachtet, die geeignet kalibriert werden kann, die z.B. durch eine Feder gebildet wird, die, um eine Dichtung zu liefern; eine Kugel gegen eine Durchgangsöffnung des kegelstumpfartigen Pyramidenteils 24 der unteren Wand 6 drückt und durch einen beweglichen Einsatz, z.B. einen Einsatz vom Schraubentyp, getragen wird.
  • Zusätzlich könnte die Öffnung des Ablassventils durch ein ferngesteuertes System geregelt werden.

Claims (9)

  1. Filtervorrichtung (1) zum Filtern der Kraftstoffdämpfe eines Tanks (2) eines Kraftfahrzeugs mit einer Einlassöffnung (8), die mit dem Inneren des Tanks (2) in Verbindung steht, und einer Lüftung (10), die mit der Außenumgebung in Verbindung steht, und umfassend eine Flüssigkeitstrenneinrichtung (21), die mit der Einlassöffnung (8) verbunden ist, einen Akkumulationsbereich (25) für Teilchen von Kraftstoff, die von der Flüssigkeitstrenneinrichtung (21) kommen, und ein Filter (20), das stromabwärts von dem Bereich einer Akkumulation (25) mit Bezug auf den Strom der Kraftstoffdämpfe eingebaut ist und mit der Lüftung (10) verbunden ist, wobei die Filtervorrichtung Ablasseinrichtungen (33) umfasst, um den Kraftstoff, der im Innern des Akkumulationsbereichs (25) vorhanden ist, in den Tank abzulassen, gekennzeichnet durch Umfassen eines Gehäuses (4), das aufweist: eine untere Basis (6), die mit der Einlassöffnung (8) versehen ist, und eine obere Wand (7), die mit der Lüftung (10) versehen ist, seitliche Wände (5) und innere Wände (13, 14), die mit der unteren Basis (6), oberen Wand (7) und seitlichen Wänden (5) eine Einlasskammer (17) begrenzen, die mit dem Tank (2) über die Einlassöffnung (8) in Verbindung steht, einen Sitz (19) für das Filter (20) und einen dazwischenliegenden Leitungskanal (18), der mit der Einlasskammer (17) über eine erste Öffnung (15) in der Nähe der oberen Wand (7) und mit dem Sitz (19) über eine zweite Öffnung (16) in der Nähe der unteren Basis (6) verbunden ist und einen Teil der Flüssigkeitstrenneinrichtung (21) bildet, wobei das Grenzflächenelement durch die untere Basis (6) des Gehäuses (4) begrenzt wird, wobei das Auffangbecken (25) unter dem Leitungskanal (18) und dem Sitz (19) angeordnet ist.
  2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Innern des Tanks (2) enthalten ist.
  3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablasseinrichtungen ein Rückschlagventil (33) umfassen.
  4. Filtervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulationsbereich ein Auffangbecken (25) ist, das durch einen Teil (24) eines Grenzflächenelements (6) zwischen der Filtervorrichtung (1) und dem Tank (2) begrenzt wird, wobei der Teil (24) des Grenzflächenelements (6) mit mindestens einer Durchgangsöffnung (32) versehen ist, wobei das Rückschlagventil die Durchgangsöffnung (32) selektiv dichtet.
  5. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (20) oben auf dem das Auffangbecken (25) begrenzenden Teil (24) durch eine Vielzahl von Vorsprüngen (28) getragen wird, die davon hervorkommen.
  6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (33) aus einem einzigen Stück von elastomerem Material hergestellt ist.
  7. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (33) einen Dichtungsteil (34) mit einer flexiblen Lippe (37) umfasst, die mit dem Grenzflächenelement (24) zwischen der Vorrichtung (1) und dem Tank (2) zusammenwirkt, wobei das Grenzflächenelement mit einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen (32) versehen ist, die der flexiblen Lippe (37) gegenüberliegen.
  8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (33) ein Schirmventil ist.
  9. Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (20) vom Aktivkohletyp ist.
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