CN102555785A - 用于燃料箱的通风和换气的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于燃料箱(1)、尤其是机动车的发动机的燃料箱的通风和换气的装置，所述装置具有活性炭过滤器(7)、可控制的燃料箱截止阀(8)和两个燃料箱压力调节阀(9、10)，所述燃料箱压力调节阀中的一个在燃料箱(1)中为过压时打开，而另一个在燃料箱(1)中为低压时打开。为了减小从燃料箱截止阀(8)和燃料箱压力调节阀(9、10)逸出至环境中的挥发性碳氢化合物的量，根据本发明，至少所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)以及优选不但所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)而且燃料箱截止阀(8)都布置在所述燃料箱(1)的内部。

Description

用于燃料箱的通风和换气的装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于燃料箱的通风和换气的装置。

背景技术

现代机动车配备有用于燃料箱的通风和换气的装置。该装置一方面使得，在给机动车加燃料时，被燃料排挤出的气体混合物能从燃料箱内部逸出，另一方面阻止，当环境温度出现较大的升高或降低时，由于由温度升高引起的燃料的蒸发/汽化或由于由温度降低引起的燃料蒸气的冷凝而在气密封闭的燃料箱内部出现不期望的过压或低压/负压。该装置通常包括可控制的燃料箱截止阀、例如电磁阀；形式为过压阀和低压阀/负压阀的两个机械的燃料箱压力调节阀，其至少设计为燃料箱截止阀的旁通阀；以及布置在所述阀和环境之间的活性炭过滤器，在燃料箱通风时，该活性炭过滤器应阻止碳氢化合物从燃料箱不期望地逸出至大气或环境中。燃料箱截止阀通常是关闭的，且在燃料箱加燃料期间打开，以便把被燃料排挤出的气体混合物从燃料箱的气体空间或顶部空间中导出。此外，当燃料箱中的由燃料箱压力传感器测得的压力超出可设定的过压阈值或者低于可设定的低压阈值时，在发动机工作期间，燃料箱截止阀通常在发动机的发动机控制器的控制下打开，以避免燃料箱负荷过大。因为在发动机不工作时通常不能控制燃料箱截止阀，所以在这种运行状态下借助两个燃料箱压力调节阀对燃料箱内部的压力进行限制。在此，例如当环境温度升高时或在发动机机关闭后的后热阶段(Nachheizphase)期间，由于燃料箱内部的燃料的蒸发，燃料箱中的压力升高至过压阀的超出过压阈值的打开压力时，过压阀自动打开；而例如当环境温度降低，燃料箱内部的燃料冷凝，并因此使燃料箱中的压力降低至低压阀的低于低压阈值的打开压力时，低压阀自动打开。在燃料箱通风时从燃料箱流出的气体混合物被引导通过活性炭过滤器，以便吸收气体混合物中所含的挥发性碳氢化合物(HC)，从而仅净化过的空气到达环境中。

在这类已知装置中，燃料箱截止阀和两个燃料箱压力调节阀通常组合为一个阀单元或阀组件，该阀单元或阀组件由于改进的可接近性而如同活性炭过滤器一样被布置在燃料箱外部。该阀单元或阀组件通常具有壳体，该壳体具有燃料箱连接部和过滤器连接部，所述连接部与通至燃料箱或通至活性炭过滤器的管路相连接。所述阀单元或阀组件的壳体至少由多个部件组成，因此尽管存在接缝的密封，但仍不能确保百分之百的密封性。相应情况也适用于壳体的燃料箱连接部和过滤器连接部与通至燃料箱或通至活性炭过滤器的管路之间的连接，因此不能可靠地阻止少量的挥发性碳氢化合物(HC)从阀单元或阀组件中逸出。在燃料箱截止阀和两个燃料箱压力调节阀分隔开的情况下，从所述阀逸出的挥发性碳氢化合物(HC)的量由于较大数量的接缝和连接部而可能更大。

因为用于避免燃料排放至环境中的法条法规越来越严厉，因此可以预见到，将来可能不再允许哪怕较小量的挥发性碳氢化合物(HC)从开头所述类型的装置的阀中逸出。

发明内容

因此，本发明的目的在于，如此改进开头所述类型的装置，使得可以减少由该装置的各个阀逸出至环境中的挥发性碳氢化合物的量。

根据本发明，该目的如此实现，使得至少是两个燃料箱压力调节阀以及优选不但两个燃料箱压力调节阀而且燃料箱截止阀都布置在燃料箱的内部。本发明的构想为，通过把各个阀设置在燃料箱内部，使得从这些阀逸出的挥发性碳氢化合物到达封闭的燃料箱中而不进入环境中。此时不需要研发新的阀，因为现有的阀已经是由对燃料蒸气不敏感的材料制成的。

根据本发明的第一另选方案，燃料箱截止阀和两个燃料箱压力调节阀不像之前那样组成唯一的阀单元或阀组件，而是燃料箱截止阀与两个燃料箱压力调节阀彼此分开地安装，即燃料箱截止阀安装在燃料箱外部而两个燃料箱压力调节阀安装在燃料箱内部。

在这种情况下，位于燃料箱外部的燃料箱截止阀有利地像从前那样通过在燃料箱外部延伸的管路与同样位于燃料箱外部的活性炭过滤器相连接，而两个燃料箱压力调节阀优选通过从燃料箱引出的管路与从燃料箱截止阀通至活性炭过滤器的管路相连接，或者作为替换，直接与活性炭过滤器相连接，例如当该活性炭过滤器直接安装在燃料箱上时。

两个布置在燃料箱内部的燃料箱压力调节阀有利地布置在燃料箱的气体空间或顶部空间中，所述气体空间或顶部空间在燃料箱加燃料时未填充有燃料。然而，这两个燃料箱压力调节阀有利地不直接与气体空间或顶部空间连通，而是通过所谓的液体捕集装置相连通，利用该液体捕集装置可将液态的燃料如冷凝物在到达打开的过压阀之前从通过过压阀流出的气体混合物中分离出来，从而液体的燃料到被附带入活性炭过滤器中之前为止都积聚在过压阀中。

这两个燃料箱压力调节阀有利地并联地组合为一阀单元或阀组件，所述阀单元或阀组件具有一公共的入口或燃料箱连接部和一公共的出口或过滤器连接部，其中有利地，所述入口与液体捕集装置连接，而所述出口与从燃料箱引出的管路连接。这两个燃料箱压力调节阀优选为纯机械的阀，所述纯机械的阀分别具有两个通过膜片分隔开的腔室，其中这些腔室分别成对地通过入口与液体捕集装置或通过出口与从燃料箱引出的管路相连通。

根据本发明的另一种优选的另选方案，燃料箱中的压力不仅像从前那样在发动机不工作的状态下而且在发动机工作期间也仅借助两个燃料箱压力调节阀来调节，而燃料箱截止阀在发动机的工作中保持关闭，且仅在燃料箱加燃料时打开。布置在燃料箱外部的燃料箱截止阀有利地通过一管路与燃料箱的气体空间或顶部空间相连接或者与和燃料箱的气体空间或顶部空间连通的液体捕集装置相连接，其中该管路优选在燃料箱外部延伸，并通过燃料箱上侧上的开口的封闭盖通入气体空间或顶部空间中或液体捕集装置中。因为机动车在加燃料时始终处于一平的面上，所以在这种情况下可以不使用位于燃料箱的气体空间或顶部空间与该管路之间的至少一个翻车安全阀。

然而另选地，也可以在发动机工作期间像从前那样借助燃料箱截止阀如此调节燃料箱中的压力，即：当由燃料箱压力传感器测得的燃料箱中的压力超出预定的过压阈值或者低于预定的低压阈值时，脉冲激发式地/时钟驱动地(getaktet)打开该燃料箱截止阀。在这两种情况下通过一控制装置、优选发动机的发动机控制器来进行燃料箱截止阀的控制。然而，因为在这种情况下不能排除在机动车发生事故时燃料箱截止阀恰好打开的情况，所以位于燃料箱的气体空间或顶部空间与所述管路之间的至少一个翻车安全阀是必须的。

根据本发明的优选的第二另选方案，燃料箱截止阀和两个燃料箱压力调节阀都安装在燃料箱的气体空间或顶部空间中，且它们优选组合为唯一的阀单元或阀组件。与之前描述的本发明的第一另选方案相比，本发明的该另选方案的优点在于，即便从燃料箱截止阀逸出的燃料蒸气也不会到达环境中，然而对燃料箱内部的空间需求略微较大。在此，由两个燃料箱压力调节阀和燃料箱截止阀组成的阀单元或阀组件也有利地不与气体空间或顶部空间直接连通，而是通过液体捕集装置与之连通，利用该液体捕集装置可以将液态燃料在到达阀单元或阀组件或活性炭过滤器之前从自气体空间或顶部空间经过阀单元或阀组件流向活性炭过滤器的气体混合物中分离出来，从而一方面不会在阀单元或阀组件内部形成冷凝物的积聚，另一方面液态的燃料不被一起附带入活性炭过滤器中。

不管燃料箱截止阀的位置如何，机械的燃料箱压力调节阀的基本结构是相同的：每个燃料箱压力调节阀有利地包围两个由膜片分隔开的腔室，其中一个腔室与燃料箱连接部连通，而另一个与过滤器连接部连通。膜片具有开口，并由弹簧围绕该开口压抵在接管的自由端部上，该接管贯穿腔室之一并通过所述开口通入所述腔室的另一个中，其中弹簧位于该另一个腔室中。两个腔室与燃料箱连接部或过滤器连接部之间的连接在过压阀中和在低压阀中分别是相反的：在过压阀中，围绕接管的腔室与燃料箱连通，而装备有弹簧的腔室与活性炭过滤器连通。当燃料箱中出现超出过压阀打开压力的过压时，膜片由于所述过压克服弹簧的力从接管离开，因此两个腔室彼此连接。在低压阀中，装备有弹簧的腔室与燃料箱连通，而围绕接管的腔室与活性炭过滤器连通。当燃料箱中出现超过低压阀打开压力的低压时，膜片由于所述低压克服弹簧的力从接管离开，因此两个腔室同样彼此连接。

附图说明

下面根据附图中示出的若干实施例进一步解释本发明。附图示出：

图1示意性地示出具有通风和换气装置的燃料箱，所述通风和换气装置具有位于燃料箱外部的燃料箱截止阀和两个位于燃料箱内部的燃料箱压力调节阀；

图2示意性地示出具有经修改的通风和换气装置的燃料箱，所述经修改的通风和换气装置同样具有位于燃料箱外部的燃料箱截止阀和两个位于燃料箱内部的燃料箱压力调节阀；

图3为燃料箱截止阀的透视图；

图4为两个燃料箱压力调节阀的剖视图；

图5示意性地示出具有另一种经修改的通风和换气装置的燃料箱，其中燃料箱截止阀和两个燃料箱压力调节阀都位于燃料箱内部。

附图标记列表：

1    燃料箱

2    燃料箱盖

3    燃料加注管

4    底部

5    输送单元

6  燃料泵

7  活性炭过滤器

8  燃料箱截止阀

9  过压阀

10 低压阀

11 液体捕集装置

12 翻车安全阀

13 翻车安全阀

14 翻车安全阀

15 发动机控制器

16 阀部件，燃料箱截止阀

17 阀致动部件，燃料箱截止阀

18 燃料箱连接部，燃料箱截止阀

19 过滤器连接部，燃料箱截止阀

20 管路

21 管路

22 阀单元或阀组件

23 顶部空间或气体空间

24 封闭盖

25 燃料箱连接部，阀单元或阀组件

26 过滤器连接部，阀单元或阀组件

27 管路

28 管路

29 膜片

30 腔室

31 过压腔室

32 低压腔室

33 腔室

34 开口

35 接管

36 弹簧

37 燃料箱压力传感器

38 阀单元或阀组件

39 燃料箱连接部，阀单元或阀组件

40 过滤器连接部，阀单元或阀组件

41 管路

42 管路

43 车载诊断管路

具体实施方式

附图中示出的机动车的燃料箱1为密封的燃料箱1，其由气体和液体密封的夹层材料通过吹塑成型制成。燃料箱1具有能被燃料箱盖2封闭的燃料加注管3，用以加燃料。具有浸没在燃料中的燃料泵6的输送单元5位于燃料箱1的底部4附近。燃料箱1配备有通风和换气装置，该通风和换气装置包括活性炭过滤器7、燃料箱截止阀8、两个燃料箱压力调节阀9、10、液体捕集装置11和必要时一个或多个翻车安全阀12、13、14。

布置在燃料箱1外部的活性炭过滤器7阻止在燃料箱1通风时挥发性的碳氢化合物(HC)到达环境中，为此目的，活性炭过滤器7包含由活性炭组成的填充物，该填充物吸收挥发性的碳氢化合物(HC)。当活性炭过滤器7装载有挥发性的碳氢化合物时，通过将环境空气经过活性炭过滤器7吸入发动机的进气行程(未示出)中，以对过滤器7进行冲刷并使挥发性碳氢化合物在发动机的燃烧室内燃烧，能够使过滤器再生。

在图1和2示出的燃料箱1中，燃料箱截止阀8布置在燃料箱1外部，而两个燃料箱压力调节阀9、10布置在燃料箱1内部。

燃料箱截止阀8为电磁阀，其通常是关闭的，并可以在发动机的发动机控制器15的控制下脉冲激发式地打开。如最佳地在图3中示出的，燃料箱截止阀8包括阀部件16和阀致动部件17。阀部件16包括阀座和相对于阀座可动的阀元件(未示出)以及燃料箱连接部18和过滤器连接部19。阀致动部件17包括电磁线圈和作用于阀元件上的衔铁(未示出)。当电磁线圈受到激励时，衔铁使阀元件从阀座离开/抬起，因此两个连接部18、19彼此连通。如最佳地在图1和2中示出的，燃料箱连接部18通过在燃料箱1外部延伸的管路20与燃料箱1的内部连接，而过滤器连接部19通过同样在燃料箱1外部延伸的管路21与活性炭过滤器7连接。

两个燃料箱压力调节阀9、10是纯机械的过压阀9和纯机械的低压阀10，过压阀9和低压阀10并联地组合为一个阀单元或阀组件22。阀单元或阀组件22安置在燃料箱1的位于最高的燃料位面上方的顶部空间或气体空间23中，其中阀单元或阀组件22优选安装在封闭盖24上或封闭盖24附近，该封闭盖24封闭燃料箱1上侧中的开口，从而在需要时能较容易地接近该开口。阀单元或阀组件22具有燃料箱连接部25和过滤器连接部26。管路27从燃料箱连接部25穿过燃料箱1内部延伸到液体捕集装置11，而管路28从过滤器连接部26一直延伸到管路21，该管路28在燃料箱截止阀8之后通入该管路21中。

如最佳地在图4中示出的，两个燃料箱压力调节阀9、10分别具有两个通过膜片29分隔开的腔室30、31；32、33，其中一个腔室31；32与燃料箱连接部25连通，而另一个腔室30；33与过滤器连接部26连通。每个阀9、10的膜片29均具有开口34，且在阀9、10关闭时围绕开口34贴靠在筒形的接管35上，在低压阀10中低压腔室32通过该接管35与燃料箱1连通，而在过压阀9中所述另一个腔室30通过该接管35与活性炭过滤器7连通。膜片29被弹簧36压抵在接管35的上自由端部上，并负责使两个腔室30、31；32、33在阀9、10关闭时、也就是说在通常情况下彼此不连通。当燃料箱1中的压力降到低压阀10的打开压力以下时，低压阀10的膜片29由于通过开口34和接管35与燃料箱连接部25连通的低压腔室32中的低压而克服弹簧36的力从接管35离开，因此两个腔室32、33在阀10打开的情况下彼此连接。当燃料箱中的压力升高至过压阀9的打开压力以上时，过压阀9的膜片29由于过压腔室31中的压力而克服弹簧36的力从接管35离开，因此两个腔室30、31同样也在阀9打开的情况下彼此连接。

布置在燃料箱1的气体空间或顶部空间中的、与燃料箱1的上侧相邻接的液体捕集装置11应阻止，在燃料箱1通风时，液态的燃料被从燃料箱1内部流出的气体混合物附带入活性炭过滤器7中。例如当机动车在事故中处于过分的倾斜位置时或发生倾翻时，翻车安全阀12、13、14应阻止液态燃料从燃料箱1中泄漏。液体捕集装置11或翻车安全阀12、13、14的结构本身是已知的，因此无需赘述。

在图1示出的燃料箱1中，燃料箱截止阀8通过管路20与液体捕集装置11连接。在发动机工作期间，当由燃料箱压力传感器37测得的燃料箱1中的压力超出可设定的过压阈值时或者低于可设定的低压阈值时，那里的燃料箱截止阀8被发动机的发动机控制器15脉冲激发式地打开。而在发动机不工作时，燃料箱1内部的压力借助于两个燃料箱压力调节阀9、10保持在预定的压力范围内，该压力范围的上限略高于过压阈值，而其下限略低于低压阈值。过压阀9的打开压力对应于该预定的压力范围的上限，因此当燃料箱1中的压力例如在环境温度升高时或在发动机关闭后的后热阶段期间由于燃料箱1内部的燃料蒸发而达到或超出该预定压力范围的上限时，过压阀9自动打开。低压阀10的打开压力对应于所述预定压力范围的下限，因此当例如在环境温度降低时燃料箱内部的燃料冷凝且燃料箱1中的压力因此达到或低于所述预定压力范围的下限时，低压阀10自动打开。在燃料箱截止阀8打开时或在过压阀9打开时从燃料箱1中流出的气体混合物通过管路21或管路21和28被引导至活性炭过滤器7，以便吸收包含在气体混合物中的挥发性碳氢化合物(HC)，因此仅净化过的空气到达环境中。

与此相比，在图2示出的燃料箱1中，燃料箱截止阀8在发动机工作时保持关闭，且仅在燃料箱1加燃料时打开。燃料箱1内部的压力仅借助于两个机械的燃料箱压力调节阀9、10保持在预定的压力范围内。该压力范围向上由通过过压阀9的设计确定的过压阈值限定，向下由通过低压阀10的设计确定的低压阈值限定。当燃料箱1中的压力达到或超出过压阈值时，过压阀9自动打开。当燃料箱1中的压力达到或低于低压阈值时，低压阀10自动打开。该压力范围保持得相对较窄，从而燃料箱1不承受峰值载荷。在此，从燃料箱截止阀8通向燃料箱的管路20不是通入液体捕集装置11中而是直接通入燃料箱1的气体空间或顶部空间23中。因为机动车在加燃料时始终位于一平的基底上，所以对这种燃料箱1或这种工作方式来说可以不使用翻车安全阀12、13、14中的至少一个，在图2中这通过省去液体捕集装置11和气体空间或顶部空间23之间的翻车安全阀12来表示。

在图5示出的燃料箱1中，燃料箱截止阀8和两个燃料箱压力调节阀9和10一起布置在燃料箱1内部。燃料箱截止阀8和两个燃料箱压力调节阀9和10在那里组合为一个阀单元或阀组件38，其中两个燃料箱压力调节阀9和10布置成作为旁通阀和燃料箱截止阀8并联。所述阀单元或阀组件38具有一公共的燃料箱连接部39和一公共的过滤器连接部40。燃料箱连接部39通过在燃料箱1内部延伸的管路41与液体捕集装置11连接，而过滤器连接部40通过从燃料箱1引出的管路42与活性炭过滤器7连接。

如前所述，可以通过在发动机不工作和工作时都由燃料箱压力调节阀9和10进行压力调节而使燃料箱截止阀8选择性地仅在燃料箱1加燃料时打开，或者燃料箱截止阀8可以在发动机工作时也用于压力调节。

在所有燃料箱1中，燃料加注管3通过车载诊断管路43与液体捕集装置11连接，因此可以检测燃料箱盖2的故障，以便阻止碳氢化合物通过燃料加注管3的逸出和压力补偿。由于在燃料箱盖2故障时在燃料箱1内部不会出现过压或低压，因此可以通过分析处理燃料箱压力传感器37的信号来检测燃料箱盖2的故障。

Claims (15)

1.一种用于发动机的燃料箱的、尤其是机动车的发动机的燃料箱的通风和换气的装置，所述装置具有活性炭过滤器、可控的燃料箱截止阀和两个燃料箱压力调节阀，所述燃料箱压力调节阀中的一个在所述燃料箱中为低压时打开，而另一个在所述燃料箱中为过压时打开，其特征在于，至少所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)布置在所述燃料箱(1)内部。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活性炭过滤器(7)和所述燃料箱截止阀(8)布置在所述燃料箱外部，而所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)布置在所述燃料箱(1)内部。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)并联地组合为一阀单元或阀组件(22)，该阀单元或阀组件(22)具有一公共的燃料箱连接部(25)和一公共的过滤器连接部(26)。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，设有自所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)从所述燃料箱(1)引出的管路(28)，所述管路(28)在所述燃料箱截止阀(8)之后通入从所述燃料箱截止阀(8)通至所述活性炭过滤器(7)的管路(21)中或通入所述活性炭过滤器(7)中。

5.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其特征在于，所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)在最高燃料位面之上布置在所述燃料箱(1)的气体空间或顶部空间(23)中。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)通过用于分离出液态燃料的液体捕集装置(11)与所述气体空间或顶部空间(23)连通。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的装置，其特征在于，所述燃料箱截止阀(8)通过一管路(20)与所述燃料箱(1)的气体空间或顶部空间(23)相连接，或者与用于分离出液态燃料的、与所述气体空间或顶部空间(23)连通的液体捕集装置(11)相连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述气体空间或顶部空间(23)与所述管路(20)之间未布置有翻车安全阀。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述燃料箱截止阀(8)和所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)都布置在所述燃料箱(1)内部。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述燃料箱截止阀(8)和所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)在最高燃料位面之上布置在所述燃料箱(1)的气体空间或顶部空间(23)中。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述燃料箱截止阀(8)和所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)并联地组合为一阀单元或阀组件(38)，该阀单元或阀组件(38)具有一公共的燃料箱连接部(39)和一公共的过滤器连接部(40)。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述燃料箱连接部(39)通过一布置在所述燃料箱(1)内部的管路与用于分离出液态燃料的液体捕集装置(11)相连接，并且所述燃料箱连接部(39)通过一从所述燃料箱(1)引出的管路与布置在所述燃料箱(1)外部的所述活性炭过滤器(7)相连接。

13.根据权利要求6、7或12所述的装置，其特征在于，所述液体捕集装置(11)通过至少一个翻车安全阀(12、13、14)与气体空间或顶部空间(23)连接。

14.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其特征在于，在发动机工作时，所述燃料箱截止阀(8)保持关闭，而仅借助于所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)来控制所述燃料箱(1)中的压力。

15.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其特征在于，所述两个燃料箱压力调节阀(9、10)是纯机械的阀，所述纯机械的阀分别具有两个通过膜片(29)分隔开的腔室(30、31；32、33)，所述腔室(30、31；32、33)分别成对地与所述燃料箱(1)的内部或与所述活性炭过滤器(7)相连通。

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