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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Kraftstoffdampfentlüftung während der
Betankung eines Kraftfahrzeugkraftstofftanks aus einem Zapfhahn, der
in ein Tankfüllrohr
einer Bauart eingesteckt ist, die eine mechanische Abdichtung rings
um den Hahn aufweist. Heute gebräuchliche
Zapfhähne
zum Auftanken eines Kraftstofftanks weisen üblicherweise eine unterdruckbetätigte Vorrichtung
auf, die den Zapfhahn schließt,
wenn die Entlüftungsdampf-Rezirkulationsleitung
verschlossen wird, wodurch ein Unterdruck in dem Füllrohr rings
um den Zapfhahn erzeugt wird.
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Früher hat
bei Füllrohren,
die keine mechanische Abdichtung rings um den Zapfhahn aufweisen, das
Dampfsystem des Kraftstofftanks eine Rezirkulation des Kraftstoffdampfes
in das Füllrohr
in der Weise ermöglicht,
dass die Entlüftungsleitung
mit dem Dampfspeicherbehälter
des Systems verbunden ist. Bei anderen bekannten Systemen ist der
Vorratsbehälter
des Systems mit einem eigenen Ventilabzweig durch die obere Wand
des Tanks mit einem Rollover-Ventil zur Verhütung des Auslaufens von Kraftstoff
verbunden. Das den RezirkulationsEntlüftungsabzweig in der Leitung
zu dem Speicherbehälter
verwendende System ist deshalb von dem schwimmerbetätigten Kraftstoffdampfventil
in dem Tank abhängig,
um die Entlüftungsleitung
abzusperren, wenn der Kraftstofffüllstand die Tankoberseite erreicht,
mit der Folge, dass sich Flüssigkeit
in dem Füllstutzen
aufstaut und den Zapfhahn abschaltet. Solche schwimmerbetätigten Entlüftungsventile
sind aber hinsichtlich ihrer Kalibrierung zur Erzielung einer ordnungsgemäßen Dampfentlüftung beim
Einfüllen
von Kraftstoff in den Tank kritisch und müssen außerdem im Falle eines Rollovers
des Kraftfahrzeugs zuverlässig schließen. Diese
beiden vorgenannten Anforderungen waren aber die Quelle von Problemen
bei solchen schwimmerbetätigten
Ventilen bei der Kraftfahrzeugwartung.
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Die
Systembauart, die eine Dampfrezirkulations-Entlüftungsleitung unmittelbar von
der Oberseite des Tanks zu dem oberen Ende des Einfüllrohrs
benutzt, hängt
davon ab, dass der flüssige
Kraftstoff das Ende des durch die Tankoberseite durchgehenden Rohrs
abdeckt, um so die Dampfrezirkulation zu dem oberen Ende des Füllrohrs
zu unterbrechen, wodurch ein Unterdruck für das Abschalten des Zapfhahns
erzeugt wird.
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Bezugnehmend
auf 4 ist dort ein bekanntes System veranschaulicht,
bei dem der Kraftstofftank 1 ein schwimmerbetätigtes Entlüftungsventil 2 aufweist,
das in der oberen Wand des Tanks montiert ist, wobei sein Entlüftungsauslass
mit dem Einlass eines elektrisch betätigten Spül- oder Regenerierventils 3 verbunden
ist, das durch eine elektronische Steuereinrichtung oder ECU 4 gesteuert
ist. Der Auslass des Entlüftungsventils 2 ist
auch mit dem Einlass eines Vorratsbehälters oder Speicherbehälters 5 verbunden.
In dem oberen Ende 7 eines Füllrohrs 8 ist ein
Rezirkulationskanal 6 für
die Kraftstoffdampfrezirkulation zu dem oberen Ende des Füllrohrs
während
des Betankens durch den in das Füllrohr
einspeisenden Zapfhahn vorgesehen.
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An
die Tankoberseite ist eine Rezirkulationsentlüf tungsleitung 10 angeschlossen,
die eine Kraftstofftank-Rezirkulation zu dem Kanal 6 in
dem oberen Ende des Füllrohrs 7 während der
Betankung unabhängig
von dem schwimmerbetätigten
Entlüftungsventil
ergibt, wobei in diesem Falle ein getrenntes Ventil 11 zum
Schutz gegen Auslaufen bei Rollover verwendet werden kann. Bei dieser
letztgenannten Anordnung erstreckt sich das Ende des Rohrs durch
die obere Tankwand bis zu der jeweils gewünschten Füllstandshöhe, bei der der flüssige Kraftstoff
das Ende des Rohres verschließt
und die Dampfrezirkulation in das Füllrohrende 7 beendet
sobald der Kraftstoff eine vorbestimmte Füllstandshöhe erreicht. Die Rezirkulationsleitung 10 muss
typischerweise längs
der Tankoberseite über
den Rand und längs
des Füllrohrs
geführt
werden, um den Einbau in dem Kraftfahrzeug zu erleichtern.
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Bei
dem bekannten System, das ein getrenntes Entlüftungsrohr von der Tankoberseite
zu dem oberen Einfüllstutzen
erfordert, ist eine sorgfältige Platzierung
des Endes des Entlüftungsrohrs
in den Tank erforderlich, um den Verschluss des Endes des Entlüftungsrohres
bei dem jeweils gewünschten Kraftstofffüllstand
zu erzielen und so einen Rückstau des
flüssigen
Kraftstoffs in dem Füllrohr
zu vermeiden. Außerdem
erzeugt die Leitungsverlegung der Rezirkulationsleitung einen Flüssigkeitssack
in der Leitung, der die Rezirkulation blockieren und beim Betanken
einen unerwünschten
Unterdruck in dem Füllrohr
und damit eine Auslösung
der automatischen Zapfhahnabschaltung hervorrufen kann. Die US-A
12001/0025668 beschreibt ein Dampfemissionssteuersystem, das die
Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruch 1 aufweist. Das System verfügt über ein
elektrisch betätigtes
Ventil, das wahlweise einen Strömungsweg
zwischen dem Kraftstofftank und einem Kraftstoffdampfspeicherbehälter öffnet und
schließt
und dadurch eine Dampfrezirkulationsleitung zu dem Füll stutzenteil
eines Füllrohrs
herstellt und absperrt.
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Es
besteht demgemäß ein Bedürfnis nach
einem wirksameren Weg oder wirksameren Mitteln, um die Dampfentlüftungsrezirkulationsleitung
zu dem oberen Ende des Füllrohrs
beim Betanken abzusperren, sobald der Füllstand des flüssigen Kraftstoffs
auf die jeweils gewünschte
Endhöhe
angestiegen ist.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist durch die selbständigen Ansprüche 1 bzw.
9 definiert. Sie sieht ein elektrisch betätigtes Absperrventil in der
zu dem oberen Ende des Tankfüllrohres
führenden
Entlüftungsrezirkulationsleitung
für Kraftstoffdampf
vor.
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Das
elektrisch betätigte
Ventil ist durch eine elektronische Steuereinrichtung gesteuert,
die von einem Signal von einem Sensor in dem Tank angesteuert wird,
der entweder einen Thermistor oder ein Signal von dem vorhandenen
Kraftstofffüllstandsgeber
oder -sender aufweisen kann. Die vorliegende Erfindung schafft somit
eine wirksame Absperrung des Kraftstoffdampfes zu dem oberen Ende
des Füllrohrs während der
Betankung und lässt
die Notwendigkeit einer genau lagerichtigen Anordnung des Endes
des Rezirkulationsrohres in dem Tank in Wegfall kommen, und verhindert
das Auftreten von in der Rezirkulationsleitung eingeschlossener
Flüssigkeit.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine schematische bildliche Darstellung eines die vorliegende Erfindung
benutzenden Kraftstofftankentlüftungssystems;
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2 ist
eine Ansicht eines Teils des Systems nach
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1,
unter Veranschaulichung einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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4 ist
eine schematische Darstellung des Kraftstoffdampfentlüftungssystems
nach dem Stand der Technik.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Bezugnehmend
auf 1 ist dort das erfindungsgemäße System allgemein mit 20 bezeichnet und
so dargestellt, dass es an einen Kraftfahrzeugkraftstofftank 22 angeschlossen
ist, der bis zu einem Füllstand
L flüssigen
Kraftstoff enthält.
Ein Füllrohr 24 ist
vorgesehen, dessen unteres Ende durch die Wand des Tanks 22 durchgehend
angeschlossen und dessen oberes Ende 26 erweitert ist und
eine flexible Dichtung zur Abdichtung rings um einen Zapfhahn 30 enthält, der
so beschaffen ist, dass er, wenn er hineingesteckt ist, eine (nicht
dargestellte) unterdruckbetätigte
Absperrung aufweist.
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Bei
der Ausführungsform
nach 1 ist der Tank mit einem schwimmerbetätigten Dampfentlüftungsventil 32 an
sich bekannter Bauart versehen und dieses ist durch die obere Wand
des Tanks durchreichend befestigt, wobei sein Auslass 34 über eine
Leitung 36 mit einer gebräuchlichen Rohrver zweigung oder
einem Verzweigungsstück 38 verbunden
ist, dessen einer Auslass über
eine Leitung 42 mit dem Einlass eines Rückhaltebehälters oder Speicherbehälters 40 verbunden
ist, der mit einem absorbierenden, granulierten kohlenstoffhaltigen
Material, wie Holzkohle, gefüllt
ist, wie dies an sich bekannt ist.
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Der
Speicherbehälter 40 ist
außerdem über ein
Einlassfitting 44 mit dem Auslass eines durch einen Solenoiden 45 betätigten Ventils 46 verbunden, das
atmosphärische
Spülluft
einlässt,
wenn Unterdruck in den Speicherbehälter 40 eingesaugt
wird. Das Rohrverzweigungsstück
oder -fitting 38 weist einen weiteren Auslass auf, der
mit dem Einlass eines Spülstromsteuermittels
verbunden ist, das bei der vorliegenden Erfindung ein Ventil 48 aufweist,
welches durch einen Solenoiden 50 betätigt ist, der durch eine elektronische
Steuereinrichtung oder eine Spül-ECU 52 angesteuert
wird, um einen Spülstrom zu
seinem Auslass und über
die Leitung 54 zu dem Lufteinlass eines mit dem Bezugszeichen 56 bezeichneten
Motors herzustellen. Der Solenoid 50 ist über Leitungen 58, 60 an
die Steuereinrichtung oder Spül-ECU 52 angeschlossen.
Darauf hinzuweisen ist, dass auch andere Strömungssteuermittel eingesetzt
werden können,
bspw. ein druckabhängiges Ventil
oder eine Pumpe oder andere Strömungssteuermittel.
Der Betätigungssolenoid 45 des
atmosphärischen
Ventils 46 ist über
Leitungen 47, 49 an die ECU 52 angeschlossen,
die damit den Zustrom von Umgebungsluft zu dem Speicherbehälter steuert.
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Bei
der Ausführungsform
nach 1 ist in dem Tank 22 eine schwimmerbetätigte Signaleinrichtung
oder ein Sender 62 angeordnet, der über durch die Oberwand des
Tanks durchgehende Leitungen 64, 66 an eine elektronische
Steuerein richtung oder ECU 68 angeschlossen ist.
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Ein
Dampfrezirkulationsventil 70 ist mit seinem Einlass mit
einem weiteren Auslass des Verzweigungsstücks 38 über eine
Leitung 72 verbunden; außerdem ist der Auslass des
Ventils 70 über
eine Leitung 74 an den Dampfrezirkulationskanal 76 angeschlossen,
der in dem oberen Ende 26 des Füllrohrs unterhalb der Dichtung 28 vorgesehen
ist. Das Ventil 70 wird von einem Solenoid 78 betätigt, der über Leitungen 80, 82 angeschlossen
ist, um ein Steuersignal von der Füll-ECU 68 zu empfangen.
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Wenn
im Betrieb der Ausführungsform
nach 1 der Kraftstofffüllstand in dem Tank auf den
gestrichelt angedeuteten Füllstand
angestiegen ist, ist der Schwimmerarm 84 des Senders 62 so
weit angehoben, dass der Sender der ECU 68 das Signal zusendet,
das den Solenoiden 68 erregt, um das Ventil 70 zu
schließen
und eine weitere Dampfrezirkulation zum oberen Ende 26 des
Füllrohres
zu unterbrechen. Sobald das Ventil 70 geschlossen ist,
erzeugt der weitere Kraftstoffaustritt aus dem Zapfhahn 30 in dem
oberen Ende des Füllrohres 26 unterhalb
der Dichtung 28 einen Unterdruck und bewirkt so die Betätigung der
nicht dargestellten Vorrichtung in dem Zapfhahn 30, durch
die die automatische Abschaltung ausgelöst wird. Zu bemerken ist, dass
bei der Ausführungsform
nach 1 der Dampfstrom zu der Zirkulationsleitung 74 und
der Speicherbehälterleitung 42 abgesperrt
wird, wenn das schwimmerbetätigte
Entlüftungsventil 32 die
Entlüftungsleitung 36 absperrt
bevor der Sender 62 ein „Tank voll"-Signal an die ECU 68 sendet.
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Bezugnehmend
auf 2 ist dort eine alternative Ausführungsform
der Erfindung allgemein mit 90 bezeichnet, bei der der
Tank 92 ein Füllrohr 94 aufweist,
wobei ein schwimmerbetätigtes
Entlüftungsventil 96 vorgesehen
ist, das derart angeschlossen ist, dass es Dampf zu einem Rohrverzweigungsstück 98 leitet,
das mit einem Auslass mit dem Einlass eines durch einen Solenoiden 102 betätigten Rezirkulationsabsperrventils 100 verbunden
ist, wobei der Auslass des Ventils über eine Leitung 104 mit dem
in dem Füllrohr 94 vorgesehenen
Rezirkulationskanal 106 verbunden ist. Der Solenoid 102 ist über Leitungen 108, 110 mit
einer elektronischen Steuereinrichtung oder Füll-ECU 112 verbunden,
die über
Leitungen 114, 116 durch die Oberseite des Tanks 92 hindurch
mit einem Thermistor 118 in Verbindung steht, der in dem
Tank in der Nähe
der Unterseite der oberen Tankwand angeordnet ist.
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Im
Betrieb kann das System 90 nach 2 den Kraftstoffdampfstrom
zu der Rezirkulationsleitung 104 entweder durch das schwimmerbetätigte Entlüftungsventil 96 oder
dadurch absperren, dass der Thermistor 118 ein Signal an
die ECU 112 sendet, das den Solenoiden 102 erregt
und das Ventil 100 schließt. Zu bemerken ist, dass der übrige Teil des
Systems 90 der 2, wenngleich nicht dargestellt,
gleich jenem der Ausführungsform
nach 1 ist.
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Bezugnehmend
auf 3 ist dort eine weitere Ausführungsform der Erfindung allgemein
mit 120 bezeichnet, wobei der Tank 122 mit einem
Füllrohr 124 versehen
ist, dessen oberes Ende eine Zapfhahndichtung 126 und einen
Dampfrezirkulationskanal 128 enthält. Die obere Wand des Tanks
ist von einer Bauart mit mehreren Höhenabmessungen, wie sie verwendet
wird, um Konstruktionsteile des Kraftfahrzeugs aufzunehmen und weist
getrennte Entlüftungsrohre 130, 132 auf,
die an mehreren Stellen des höchsten
Niveaus oder von Dampfdomen vorgesehen sind. Diese Rohre 130, 132 sind
an eine Rohrverzweigung oder ein Verzweigungsstück 134 angeschlossen,
das mit dem Einlass 136 eines Speicherbehälters 138 verbunden
ist, bei dem ein atmosphärischer
Einlass 140 an ein Ventil 142 angeschlossen ist,
das durch einen Solenoid 143 betätigt ist, der über Leitungen 145, 149 mit
einer ECU 152 verbunden ist. Falls gewünscht oder erforderlich, können Rollover-Auslaufschutzventile 131, 133 an
den Enden der Rohre 130, 132 in dem Tank vorgesehen sein.
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Das
Rohrverzweigungsstück 134 ist
außerdem
mit einem T-Stück 144 verbunden,
das seinerseits mit einem solenoidbetätigten Spülventil 146 verbunden
ist, dessen Solenoid 147 über Leitungen 148, 150 an
eine elektronische Steuereinrichtung oder Spül-ECU 152 angeschlossen
ist. Der Auslass des Ventils 146 ist über eine Leitung 154 mit
dem Lufteinlass 156 des Kraftfahrzeugmotors verbunden.
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Das
T-Stück 144 liefert
außerdem
einen Kraftstoffdampfstrom über
die Leitung 158 zum Einlass eines Absperrventils 160,
das durch den Solenoiden 162 betätigt ist, der über Leitungen 164, 166 an eine
elektronische Steuereinheit oder Füll-ECU 168 angeschlossen
ist. Die ECU 168 ist über
Leitungen 170, 172 durch die obere Tankwand mit
einem Thermistor 174 verbunden, der in dem Tank nahe an
dessen oberer Wand angeordnet ist. Der Auslass des Absperrventils 160 ist
mit dem Dampfrezirkulationskanal 128 im oberen Ende des
Füllrohrs 124 verbunden.
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Das
System nach 3 lässt das Erfordernis eines schwimmerbetätigten Entlüftungsventils entfallen
und liefert eine Dampfentlüftung
der Dome des Tanks durch die Rohre 130, 132. Der
Thermistor 174 erfasst den steigenden Kraftstofffüllstand
und signalisiert der ECU 168 den Solenoid 162 zu
erregen und das Absperrventil 160 zu schließen, wodurch
die Dampfrezirkulation durch die Leitung 176 abgesperrt wird,
worauf die Flüssigkeitsaustritt
aus dem Zapfhahn in dem oberen Ende des Rohrs einen Unterdruck erzeugt,
der den Zapfhahn automatisch abschaltet.
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Die
vorliegende Erfindung schafft so ein elektrisch betätigtes Ventil
zum Absperren des zu dem oberen Ende des Füllrohrs rezirkulierten Kraftstoffdampfstroms,
um so einen Unterdruck zur Zapfhahnabschaltung zu erzeugen. Die
vorliegende Erfindung kann alternativ oder redundant zu einem schwimmerbetätigten Kraftstoffdampfentlüftungsventil
in dem Tank verwendet oder ohne das Erfordernis eines schwimmerbetätigten Lüftungsventils
installiert werden.
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Wenngleich
die Erfindung im Vorstehenden anhand der dargestellten Ausführungsformen
beschrieben wurde, so ist doch darauf hinzuweisen, dass die Erfindung
Abwandlungen und Abänderungen
fähig und
lediglich durch die nachfolgenden Patentansprüche beschränkt ist.