DE102008020400A1

DE102008020400A1 - Kraftstofftank

Info

Publication number: DE102008020400A1
Application number: DE200810020400
Authority: DE
Inventors: Heinz-Jürgen Geurtz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-10-29
Also published as: FR2930482B1; RU88317U1; US8490812B2; CN201446879U; FR2930482A1; US20090266832A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstofftank, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Einfüllstutzen zum Einfüllen von Kraftstoff. Erfindungswesentlich ist dabei, dass eine Rezirkulationseinrichtung mit einem Rohrelement vorgesehen ist, welches im Wesentlichen koaxial und zumindest geringfügig axial beabstandet zum Einfüllstutzen angeordnet ist, so dass durch den Einfüllstutzen in den Kraftstofftank eingefüllter Kraftstoff als Freistrahl in einen Einlass des Rohrelementes einfließt, wobei der Einlass oberhalb eines Kraftstoffspiegels liegt und das Rohrelement derart ausgebildet ist, dass es beim Einfüllen von Kraftstoff einen Kraftstoffdampf ansaugenden Effekt erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstofftank, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Einfüllstutzen zum Einfüllen von Kraftstoff, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein, mit einem derartigen Kraftstofftank ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Aus der DE 101 20 542 B4 ist ein gattungsgemäßer Kraftstofftank für ein Kraftfahrzeug bekannt, welcher Mittel zu dessen Be- und Entlüftung aufweist. Diese Mittel umfassen wenigstens ein Einfüllrohr und wenigstens eine Rezirkulationsleitung, welche mit dem Einfüllrohr derart kommuniziert, dass mit Kohlenwasserstoff beladene Dämpfe bzw. Gase aus dem Volumen des Kraftstofftankes bei der Betankung durch das Einfüllrohr zirkulierbar sind. Die Rezirkulationsleitung ist dabei innerhalb des von dem Behälter umschlossenen Volumens etwa im Bereich des auslaufseitigen Endes des Einfüllrohrs an dieses angeschlossen, wobei die Rezirkulationsleitungen an ihrem von dem Einfüllrohr abliegenden Ende, an eine, einem Kraftstoffdampffilter vorgeschaltete Entlüftungsleitung angeschlossen ist.
Aus der EP 1 260 398 A2 ist ein Entlüftungssystem eines Kraftfahrzeug-Kraftstofftankes bekannt, bei welchem in einem Tank-Einfüllstutzen eine Tank-Entlüftungsleitung mit der Kraftstoff-Strömungsrichtung im Wesentlichen parallel und gleichgerichtet mündet. Hierdurch kann der Impuls des in der Entlüftungsleitung strömenden Gasvolumenstroms dazu genutzt werden, um einen eventuellen Druckanstieg im Einfüllstutzen bzw. im sogenannten Fixiertopf desselben zu kompensieren.
Aus der DE 698 23 311 T2 ist eine weitere Entlüftungsleitung für einen Kraftstofftank bekannt, welche einen oberen Teil des Kraftstofftankes an einem hochgelegenen Punkt nahe dem oberen Ende der Einfüllleitung über einen Abschnitt in Form eines Siphons verbindet und einen Raum zum Trennen von Flüssigkeit/Gas aufweist, welcher an seiner Basis mit einer Auslassvorrichtung für die in der Entlüftungsleitung vorgesehene flüssige Phase versehen ist. Die Auslassvorrichtung ist dabei einer Vorrichtung zur Erzeugung eines sogenannten Venturi-Effektes zugeordnet, welcher beim Füllen des Kraftstofftankes das Austreiben der in der Entlüftungsleitung vorhandenen flüssigen Phase begünstigt.
Weitere Kraftstofftanks bzw. Einfüllstutzen sind beispielsweise aus der DE 101 25 821 A1 , aus der DE 35 40 740 A1 , aus der US 4,768,566 , aus der US 5,456,238 sowie aus der US 5,669,361 bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen gattungsgemäßen Kraftstofftank eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere ein ungewolltes Entweichen von Kohlenwasserstoffen beim Betanken des Kraftfahrzeuges zumindest reduziert.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Kraftstofftank ein Rohrelement koaxial zu einem Einfüllstutzen des Kraftstofftankes und axial beabstandet zu diesem derart anzuordnen, dass durch den Einfüllstutzen in den Kraftstofftank eingefüllter Kraftstoff als Freistrahl in einen Einlass des Rohrelementes einfließt, wobei dieser Einlass oberhalb eines Kraftstoffspiegels liegt und das Rohrelement generell so ausgebildet ist, dass es beim Einfüllen von Kraftstoff einen Kraftstoffdampf ansaugenden Effekt erzeugt. Mit dem erfindungsgemäßen Rohrelement ist es somit möglich, beim Einfüllen von Kraftstoff in den Kraftstofftank ein oberhalb des Kraftstoffspiegels anstehendes Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch in das Rohrelement einzusaugen und dessen Kohlenwasserstoffanteile mit dem Kraftstoff zu verbinden, so dass beim Einfüllen des Kraftstoffs gleichzeitig der Kohlenwasserstoffanteil des im Kraftstofftank oberhalb des Kraftstoffspiegels anstehenden Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches gesenkt werden kann. Da beim Befüllen des Kraftstofftankes der Kraftstoffspiegel langsam ansteigt und dadurch das darüber angeordnete Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch über eine Entlüftungsleitung verdrängt wird, können mit dem erfindungsgemäßen Rohrelement, welches Bestandteil einer Rezirkulationseinrichtung sein kann, die über die Entlüftungsleitung abgeblasenen Kohlenwasserstoffe reduziert werden, so dass eine üblicherweise in der Entlüftungsleitung angeordnete Filtereinrichtung, beispielsweise in der Art eines Aktivkohlefilters, kleiner und damit bauraumminimierend ausgelegt werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Rezirkulationseinrichtung kann darüber hinaus die Kohlenwasserstoffemission beim Betanken, das heißt beim Befüllen des Kraftstofftankes, reduziert werden, was insbesondere im Hinblick auf die immer strenger werdenden Emissionsbestimmungen, beispielsweise in den USA, von großem Vorteil ist. Darüber hinaus ist eine derartige Rezirkulationseinrichtung, welche im Wesentlichen aus dem oben beschriebenen Rohrelement besteht, äußerst kostengünstig herzustellen und mit geringem Montageaufwand im Kraftstofftank zu befestigen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist das Rohrelement eine als Venturi-Düse wirkende Verengung auf. Die Verengung in dem Rohrelement bewirkt dabei, dass sich die Geschwindigkeit eines durch das Rohrelement strömenden Fluids, hier also des Kraftstoffs, zu einem sich verändernden Rohrquerschnitt umgekehrt proportional verhält. Das heißt, die Geschwindigkeit des Kraftstoffs ist dort am größten, wo der Querschnitt des Rohres am engsten ist. Nach dem Kontinuitätsgesetz für inkompressible Fluide tritt dieselbe Fluidmenge, das heißt dieselbe Kraftstoffmenge, aus jedem beliebigen Abschnitt des Rohrelementes aus, die in ihn eingeführt worden ist. Die Flüssigkeit, das heißt der Kraftstoff, muss die Engstelle also mit dem gleichen Durchfluss passieren, wie den Rest des Rohrelementes, so dass sich die Geschwindigkeit des Kraftstoffes im Bereich der Querschnittsverengung zwingend erhöht. Durch diese zwingende Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im verengten Abschnitt des Rohrelementes entsteht hier ein Saugeffekt, welcher durch eine entsprechende Ausbildung des Rohrelementes dazu genutzt werden kann, dass neben dem Kraftstoff zugleich ein Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch oberhalb des Kraftstoffspiegels angesaugt und dessen Kohlenwasserstoffanteile im Kraftstoff gebunden werden. Beim Befüllen des Kraftstofftankes kann somit eine gleichzeitige Senkung des Kohlenwasserstoffanteils im Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch erreicht werden. Ein derartig ausgebildetes Rohrelement lässt sich kostengünstig und in nahezu frei wählbarer Form herstellen und bedarf zur Aktivierung keiner weiteren Komponenten, sondern ist stets einsatzbereit und beginnt mit einem Ansaugen des Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches, sobald Kraftstoff über den Einfüllstutzen in das Rohrelement eingefüllt wird.
Zweckmäßig ist der Einlass des Rohrelementes aufgeweitet, das heißt insbesondere trichterförmig ausgebildet. Die trichterförmige Aufweitung des Einlasses des Rohrelementes ermöglicht dabei ein zentrales Einfüllen des Kraftstoffes in das Rohrelement, wobei das Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch in den Randbereichen des Einlasses eingesaugt und mit dem Kraftstoff durch das Rohrelement bewegt wird. Beim Transport durch das Rohrelement wird zumindest ein großer Teil der Kohlenwasserstoffpartikel des Kohlenstoffdampf-Luft-Gemisches im Kraftstoff gebunden, wodurch aus dem Auslass des Rohrelementes einerseits Kraftstoff und andererseits ein Kohlenstoffdampf-Luft-Gemisch mit deutlich reduziertem Kohlenwasserstoffanteil wieder austritt. Da sich beim Befüllen des Kraftstofftankes eine kontinuierliche Rezirkulationsbewegung ergibt, die den Kohlenwasserstoffanteil des Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches stetig absenkt, wird das, durch den steigenden Kraftstoffspiegel verdrängte Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch kontinuierlich kohlenwasserstoffärmer, so dass über die Entlüftungsleitung zunehmend ein Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch mit stetig abnehmenden Kohlenwasserstoffanteil entweicht. Dies geht mit einem verminderten Entlüftungsvolumenstrom des Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches einher. Hierdurch ist es einerseits möglich, die in der Entlüftungsleitung angeordnete Filtereinrichtung entsprechend schwächer zu dimensionieren, das heißt insbesondere kleiner auszubilden, und andererseits eine Kohlenwasserstoffbilanz, insbesondere beim Betanken, des Kraftfahrzeuges deutlich zu verbessern, was insbesondere vor dem Hintergrund der strengen US-Emissionsvorschriften von entscheidendem Vorteil ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kraftstofftank,
2 eine Ansicht auf eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstofftanks.
Entsprechend der 1, weist ein Kraftstofftank 1 einen Einfüllstutzen 2 zum Einfüllen von Kraftstoff 3 in den Kraftstofftank 1 sowie eine Entlüftungsleitung 4 auf. Die Entlüftungsleitung 4 dient dabei zum Ableiten eines beim Einfüllen von Kraftstoff 3 in den Kraftstofftank 1 verdrängten Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches nach außen. Um dabei die in dem Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch gelösten Kohlenwasserstoffe nicht in die Umwelt zu emittieren, ist in der Entlüftungsleitung 4 üblicherweise eine nicht gezeigte Filtereinrichtung, beispielsweise ein Aktivkohlefilter, angeordnet, welches aufgrund seiner großen inneren Oberfläche in der Lage ist, die ausdampfenden Kohlenwasserstoffanteile zu binden. Beim normalen Betrieb eines mit dem erfindungsgemäßen Kraftstofftank 1 ausgestatteten Kraftfahrzeuges, wird üblicherweise kontinuierlich Kraftstoff 3 aus dem Kraftstofftank 1 entnommen, wodurch Frischluft von außen über die Entlüftungsleitung 4 angesaugt und dadurch gleichzeitig die in der Entlüftungsleitung 4 angeordnete Filtereinrichtung rückgespült wird.
Erfindungsgemäß ist nun innerhalb des Kraftstofftankes 1 eine Rezirkulationseinrichtung 5 mit einem Rohrelement 6 vorgesehen, welches im Wesentlichen koaxial und zumindest geringfügig axial beabstandet zum Einfüllstutzen 2 angeordnet ist. Das Rohrelement 6 ist dabei derart zum Einfüllstutzen 2 positioniert, dass durch den Einfüllstutzen 2 in den Kraftstofftank 1 eingefüllter Kraftstoff 3 als Freistrahl in einen Einlass 7 des Rohrelementes 6 einfließen kann. Der Einlass 7 liegt oberhalb eines Kraftstoffspiegels 8, wobei das Rohrelement 6 derart ausgebildet ist, dass es beim Einfüllen von Kraftstoff 3 in den Kraftstofftank 1 einen Kraftstoffdampf 9 ansaugenden Effekt erzeugt. Durch diesen Kraftstoffdampf 9 ansaugenden Effekt, wird beim Befüllen des Kraftstofftankes 1 mit Kraftstoff 3 kontinuierlich Kraftstoffdampf 9 in den Einlass 7 des Rohrelementes 6 eingesaugt, wobei beim Durchströmen des Rohrelementes 6 die im Kraftstoffdampf 9 gelösten Kohlenwasserstoffanteile wieder im Kraftstoff 3 gebunden werden können. Während des Befüllens des Kraftstofftanks 1 erfolgt somit gleichzeitig eine Reinigung des Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches 9, das heißt eine Absenkung dessen Kohlenwasserstoffanteils.
Um den Ansaugeffekt beim Einfüllen des Kraftstoffes 3 in den Kraftstofftank 1 bewirken zu können, weist das Rohrelement 6 beispielsweise eine als Venturi-Düse wirkende Verengung 10 auf. Dabei macht sich das Rohrelement 6 den Venturi-Effekt zunutze, der im Groben besagt, dass sich eine Geschwindigkeit des durch das Rohrelement 6 strömenden Kraftstoffs 3 zu einem sich verändernden Rohrquerschnitts umgekehrt proportional verhält. Das heißt, die Geschwindigkeit des Kraftstoffes 3, das heißt des Fluides, ist dort am Größten, wo der Querschnitt des Rohrelementes 6 am Engsten ist, hier also im Bereich der Verengung 10.
Generell kann dabei das Rohrelement 6 aus Kunststoff oder aus Metall ausgebildet sein, wobei insbesondere eine Ausbildung aus Kunststoff eine äußerst kostengünstige Herstellbarkeit sowie eine nahezu freiwählbare Formgebung erlauben. Wie der 1 weiter zu entnehmen ist, weist das Rohrelement 6 an dessen Einlass 7 sowie an dessen Auslass 11 eine Aufweitung auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel trichterartig ausgeführt ist. Der Einlass 7 des Rohrelementes 6 ist dabei logischerweise oberhalb des Auslasses 11 des Rohrelementes 6 angeordnet und insbesondere so positioniert, dass auch bei einem vollständig befüllten Kraftstofftank 1, der Kraftstoffspiegel 8, die Höhe des Einlasses 7 nicht erreicht.
Das gemäß der 1 dargestellte Rohrelement 6 ist beispielsweise gerade ausgebildet, wogegen das Rohrelement 6 der Rezirkulationseinrichtung 5 in dem Kraftstofftank 1 gemäß der 2 leicht abgewinkelt, das heißt gebogen ausgebildet ist. Unabhängig davon, ob das Rohrelement 6 gebogen oder im Wesentlichen geradlinig ausgebildet ist, erzeugt es den Kraftstoffdampf 9 ansaugenden Effekt, der zu einer Erniedrigung des Kohlenwasserstoffanteils im Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch 9 oberhalb des Kraftstoffspiegels 8 führt.
Durch die erfindungsgemäße Rezirkulationseinrichtung 5 kann somit eine Emission an Kohlenwasserstoffen durch die Entlüftungsleitung 4 beim Betanken, das heißt beim Befüllen des Kraftstofftankes 1 mit Kraftstoff 3 reduziert werden, wodurch einerseits eine Kohlenwasserstoffemissionsbilanz des Kraftfahrzeuges verbessert und andererseits das üblicherweise in der Entlüftungsleitung 4 angeordnete Filterelement, beispielsweise das Aktivkohiefilterelement, kleiner und damit ebenfalls kostengünstiger ausgebildet werden kann.
Selbstverständlich sollen dabei die gemäß den 1 und 2 dargestellten Kraftstofftanks 1 lediglich rein exemplarisch betrachtet werden, so dass auch andere Ausführungsformen an Kraftstofftanks 1 von der Erfindung mitumschlossen sein sollen, sofern diese die erfindungsgemäße Rezirkulationseinrichtung 5 in Form eines Rohrelementes 6 beinhalten. Ebenfalls ist für die Erfindung nicht erforderlich, dass der Einfüllstutzen 2, wie dies in 1 gezeigt ist, eine geradlinige Form aufweist, vielmehr ist es auch möglich, dass der Einfüllstutzen 2, wie dies in 2 gezeigt ist, Biegungen aufweist. Wichtig ist dabei ausschließlich, dass das Rohrelement 6 mit seinem Einlass 7 im Wesentlichen koaxial und beabstandet zu einem Auslass des Einfüllstutzens 2 angeordnet ist, so dass der durch den Einfüllstutzen 2 in den Kraftstofftank 1 eingefüllte Kraftstoff 3 als Freistrahl in den Einlass 7 des Rohrelementes 6 einfließen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10120542 B4 [0002]
- EP 1260398 A2 [0003]
- DE 69823311 T2 [0004]
- DE 10125821 A1 [0005]
- DE 3540740 A1 [0005]
- US 4768566 [0005]
- US 5456238 [0005]
- US 5669361 [0005]

Claims

Kraftstofftank (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Einfüllstutzen (2) zum Einfüllen von Kraftstoff (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Rezirkulationseinrichtung (5) mit einem Rohrelement (6) vorgesehen ist, welches im wesentlichen koaxial und zumindest geringfügig axial beabstandet zum Einfüllstutzen (2) angeordnet ist, so dass durch den Einfüllstutzen (2) in den Kraftstofftank (1) eingefüllter Kraftstoff (3) als Freistrahl in einen Einlass (7) des Rohrelementes (6) einfließt, wobei der Einlass (7) oberhalb eines Kraftstoffspiegels (8) liegt und das Rohrelement (6) derart ausgebildet ist, dass es beim Einfüllen von Kraftstoff (3) einen Kraftstoffdampf (9) ansaugenden Effekt erzeugt.
Kraftstofftank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrelement (6) eine als Ventura-Düse wirkende Verengung (10) aufweist.
Kraftstofftank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (7) des Rohrelementes (6) aufgeweitet, insbesondere trichterförmig ausgebildet, ist.
Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrelement (6) aus Kunststoff oder aus Metall ausgebildet ist.
Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank (1) eine Entlüftungsleitung (4) aufweist, in deren Verlauf eine Filtereinrichtung, insbesondere ein Aktivkohlefilter, angeordnet ist.
Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass (11) des Rohrelementes (6) aufgeweitet, insbesondere trichterförmig ausgebildet, ist.
Kraftstofftank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (7) des Rohrelementes (6) höher liegt als dessen Auslass (11).
Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrelement (6) im wesentlichen gerade oder leicht gebogen ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Kraftstofftank (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.