DE102006058410B4 - Kraftstoffsystem - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem für eine Vibrationsramme mit der Möglichkeit zur Zusatzentlüftung des Systems nach dem Betanken. Das Kraftstoffsystem umfasst eine Tankanordnung, eine Anordnung von Kraftstoffleitungen, eine Anordnung von Entleerungsleitungen und einen Membranvergaser. Die Erfindung ist besonders für Betriebsbedingungen geeignet, die dazu führen können, dass die Vibrationsramme arbeitet, bis der Kraftstoff im Tank zu Ende geht und die Ramme deshalb stehenbleibt.
- Es ist bekannt, dass die Verwendung von Membranvergasern zu Problemen hinsichtlich der Entlüftung der Kraftstoffleitungen führen kann. Bei Vibrationsrammen tritt das Problem auf, wenn die Maschine bis zum völligen Verbrauch des Kraftstoffs betrieben wird und dann wieder betankt wird. Durch die geringe Höhendifferenz zwischen Kraftstofftank und Membranvergaser wird Luft in den Kraftstoffleitungen eingefangen und kann kaum aufsteigen und durch die normale Entlüftung des Kraftstofftanks entweichen. Die innen eingefangene Luft verhindert, dass der Kraftstoff den Membranvergaser erreicht. Daher kann die Vibrationsramme sehr schwer zu starten sein und es kann unannehmbar viele Versuche erfordern, bis die Maschine wirklich startet.
- Im Patent
US 6 874 482 B2 (Wacker Corp., 05.04.2005),7 , ist gezeigt, wie ein Kraftstoffsystem mit einer Zusatzentlüftung versehen ist. Von einer Verzweigung der Kraftstoffleitung ist genau vor dem Membranvergaser und weiter zum Kraftstofftank eine Entleerungsleitung für Luft abgeleitet. Von dort führt die Entleerungsleitung weiter in den Kraftstofftank und tritt über dem Flüssigkeitsspiegel des Kraftstoffs im Tank aus. So erreicht man unter günstigen Bedingungen eine Zusatzentlüftung des Kraftstoffsystems. Es besteht jedoch eine beträchtliche Gefahr, dass in der Entleerungsleitung verbleibende kleine Kraftstoffmengen den Luftstrom durch die Leitung verhindern. Auch beim Tanken besteht die Gefahr, dass kleine Kraftstoffmengen rückwärts in die Entleerungsleitung geführt werden und so den Luftstrom durch die Leitung verhindern. - Im Patent (Svedala Compaction Equipment AB, 16.08.2001) ist ein völlig verschließbarer Tank gezeigt. Alle Tankverbindungen können durch Ventile geschlossen werden. Die Leckgefahr beim Transport der Maschine ist minimiert. Das Tankentlüftungsventil und das Kraftstoffventil sind im Kraftstofftank integriert und können durch eine koordinierte Handlung betätigt werden. Die Einführung einer Entleerungsleitung für Luft, wie in
US 6 874 482 , würde an sich eine gewisse Zusatzentlüftung ermöglichen, gleichzeitig aber ein weiteres im Kraftstofftank integriertes Ventil und weitere Integration bei der koordinierten Betätigung erfordern. - Das Patent
US 1 785 573 A beschreibt ein Kraftstoffsystem für eine Verbrennungsmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welchem der Kraftstoff von einem Haupttank mittels einer Pumpe in einen Hilfstank gefördert wird, von welchem der Kraftstoff über die Schwerkraft in den Vergaser des Verbrennungsmotors gelangt. Der Hilfstank weist eine Ventileinrichtung auf, über welche bei Betätigung eines Betätigungsknopfes das Innere des Hilfstanks mit dem Ansaugkrümmer des Motors zur Erzeugung eines Unterdrucks verbunden wird. Bei Nichtbetätigung des Ventils ist eine Verbindung nach außen geöffnet, so dass im Normalbetrieb im Inneren des Hilfstanks Atmosphärendruck herrscht. - Die Offenlegungsschrift
DE 10 2004 036 008 A1 betrifft ein Entlüftungsventil für den Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs mit einem schaltbaren Element zur Realisierung von wenigstens zwei Schaltstellungen und mit drei Anschlüssen, wobei eine erste Schaltstellung des Ventils die Betriebsentlüftung des Kraftstoffbehälters und eine zweite Schaltstellung des Ventils die Betankungsentlüftung des Kraftstoffbehälters bewirkt. - Die Offenlegungsschrift
EP 1 400 686 A1 betrifft ein Abgassteuersystem für kleine Verbrennungsmotoren, bei welchem ein Steuerventil einer Kraftstoffleitung und einer Entlüftungsleitung zugeordnet ist, welche beide den Kraftstofftank mit dem Vergaser verbinden. Wenn der Motor nicht läuft, schließt das Steuerventil automatisch sowohl die Lüftungsleitung als auch die Kraftstoffleitung, so dass die Zufuhr von Kraftstoff zum Vergaser unterbrochen ist. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftstoffsystem bereitzustellen, das eine wirksamere und schnellere Zusatzentlüftung als mit den früher bekannten Systemen ermöglicht. Der Vorteil besteht darin, dass die Maschine nach dem Tanken leicht startet. Dies wird erreicht, indem das Kraftstoffsystem einen Hilfskraftstofftank umfasst, der entlüftet werden kann.
- Es ist auch eine Aufgabe, ein Kraftstoffsystem zu erhalten, das keinen Anschluss von Entleerungsleitungen an den Hauptkraftstofftank erfordert. Dies wird durch den Anschluss der Entleerungsleitung an ein getrenntes Entlüftungsventil erreicht.
- Die Erfindung wird durch die beigefügten Zeichnungen weiter veranschaulicht.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems, das auf einer Vibrationsramme angebracht ist. -
2 zeigt eine Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Kraftstoffsystems. -
3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Entlüftungsventils. -
4 zeigt einen Hilfskraftstofftank. -
5 zeigt eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Kraftstoffsystems. -
6 zeigt eine Ansicht einer dritten Ausführungsform des Kraftstoffsystems. -
1 zeigt ein auf einer Vibrationsramme 2 angebrachtes Kraftstoffsystem 1. -
2 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1. Dieses umfasst eine Tankanordnung 3, einen Membranvergaser 4, eine Anordnung 5 aus Kraftstoffleitungen, eine Anordnung 6 aus Entleerungsleitungen und ein Entlüftungsventil 7. Der Membranvergaser 4 ist mit dem Verbrennungsmotor der Vibrationsramme verbunden und versorgt diesen mit vergastem Kraftstoff. Die Tankanordnung 3 umfasst einen Hauptkraftstofftank 8, der auf etwas höherem Niveau als der Membranvergaser 4 angebracht ist. In der oberen Wand des Hauptkraftstofftanks 8 ist eine Öffnung zur normalen Entlüftung vorgesehen, die ein Entlüftungsventil 9, das geöffnet und geschlossen werden kann, und ein (nicht gezeigtes) Filter umfasst. Die obere Wand ist auch mit einer Öffnung zum Betanken versehen, auf die ein dicht schließender Verschlussdeckel aufgesetzt ist. Der Boden des Hauptkraftstofftanks 8 ist mit einem Kraftstoffanschluss versehen, der ein Kraftstofffilter und ein Kraftstoffventil 10, das geöffnet und geschlossen werden kann, umfasst. Der Hauptkraftstofftank 8 fasst 2,5 I Kraftstoff und besteht aus Polyamidkunststoff. Die Tankanordnung 3 umfasst auch einen Hilfskraftstofftank 11, der sich auf einem niedrigeren Niveau als der Hauptkraftstofftank 8 befindet. Der Hilfskraftstofftank 11 wird in4 näher veranschaulicht. - Die Kraftstoffleitungsanordnung 5 umfasst eine Hauptkraftstoffleitung 12 zur Abgabe von Kraftstoff aus dem Hauptkraftstofftank 8 in den Hilfskraftstofftank 11. Die Kraftstoffleitungsanordnung 5 umfasst auch eine Hilfskraftstoffleitung 13 zur Abgabe von Kraftstoff aus dem Hilfskraftstofftank 11 in den Membranvergaser 4. Die Hilfskraftstoffleitung 13 sollte so kurz wie möglich sein und kann geeignet im Hilfskraftstofftank 11 integriert sein. Eine solche Integration soll als durch die Ansprüche der vorliegenden Anmeldung abgedeckt gelten.
- Das Entlüftungsventil 7 umfasst zwei Kammern 14, die zur Atmosphäre geöffnet und geschlossen werden können. Es ist so gestaltet, dass beide Kammern 14 zur Atmosphäre geöffnet sind, wenn das Entlüftungsventil 7 vom Bediener der Vibrationsramme 2 betätigt wird und dass beide Kammern 14 zur Atmosphäre hin geschlossen sind, wenn das Entlüftungsventil 7 nicht betätigt wird. Das Entlüftungsventil 7 ist in
3 weitergehend beschrieben. - Die Entleerungsleitungsanordnung 6 umfasst eine Haupt- 16 und eine Hilfsentleerungsleitung 15. Die Hilfsentleerungsleitung 15 entleert Luft aus dem Hilfskraftstofftank 11 und ist von diesem zu einer Kammer 14 des Entlüftungsventils 7 gelegt. Die Hauptentleerungsleitung 16 entleert Luft aus der Hauptkraftstoffleitung 12 in die zweite Kammer 14 des Entlüftungsventils 7. Sie ist von einer Verzweigung 17 an der Hauptkraftstoffleitung 12 abgezweigt. Die Verzweigung 17 sollte nahe beim Kraftstoffventil 10 liegen.
- Kraftstoff- und Entleerungsleitungen bestehen aus geeigneten Gummi- oder Kunststoffschläuchen mit einem Innendurchmesser von 5 mm. In allen Figuren sind die Leitungen nur schematisch gezeigt. Die Verzweigung 17 besteht aus einem T-Stück mit Anschlüssen, die an die Schläuche angepasst sind. Die Schläuche sollten fortlaufend steigend angebracht sein, damit sie nicht durchhängen. Das im Kraftstoffsystem 1 verwendete Material sollte benzin- und ethanolbeständig sein.
- Das Kraftstoffsystem 1 ist in einem Zustand dargestellt, in dem der Bediener der Vibrationsramme 2 gerade getankt hat, weil die Maschine wegen Kraftstoffmangels stehengeblieben war. Der Bediener hat auch sichergestellt, dass Tankentlüftungsventil 9 und Kraftstoffventil 10 offen sind und dann eine Zusatzentlüftung des Kraftstoffsystems 1 durch hinreichend lange Betätigung des Entlüftungsventils 7 durchgeführt. Die dazu nötige Zeit ist 2 bis 10 s und hängt davon ab, wie viel Kraftstoff getankt wurde, aber auch von den Dimensionen und Längen der Leitungen, den Höhenunterschieden und dem Volumen des Hilfskraftstofftanks 11. Zu Beginn einer Zusatzentlüftung wird die Luft zunächst aus dem Filter des Hauptkraftstofftanks 8 und dem Kraftstofffilter 10 entleert. Die Entleerung erfolgt hauptsächlich über die Verzweigung 17 und die Hauptentleerungsleitung 16. Die Luft wird so jedoch nicht völlig entleert, sondern wird in gewissem Maße vom folgenden Kraftstoffstrom über die Hauptkraftstoffleitung 12 zum Hilfskraftstofftank 11 mitgenommen. Wenn das Gemisch aus Luft und Kraftstoff den Hilfskraftstofftank 11 erreicht, trennt sich die Luft vom Kraftstoff und wird über die Hilfsentleerungsleitung 15 entleert. Wenn der Hilfskraftstofftank 11 gefüllt ist, tritt Kraftstoff in die Hilfsentleerungsleitung 15 ein und steigt dort an. Während der Entleerung der Luft tritt auch Kraftstoff in die Hauptentleerungsleitung 16 ein und steigt dort an. Wenn der Kraftstoff die Kammer 14 des Entlüftungsventils 7 erreicht, steigt der Kraftstoffspiegel in der Kammer 14 auf das Niveau im Hauptkraftstofftank 8 an. So ist das Kraftstoffsystem 1 völlig entlüftet und am Kraftstoffanschluss des Membranvergasers 4 steht Kraftstoff zur Verfügung.
- Wenn der Hauptkraftstofftank 8 längere Zeit geschlossen bleibt, kann sich darin ein Überdruck aufbauen. Es ist sehr wichtig, vor dem Öffnen des Kraftstoffventils 10 den Druck im Tank auszugleichen. Andernfalls besteht die Gefahr, dass beim Betätigen des Entlüftungsventils 7 durch den Bediener dort Kraftstoff austritt. Daher ist es vorteilhaft, die Betätigung des Tankentlüftungsventils 9 und des Kraftstoffventils 10 zu koordinieren. Die Koordinierung wird bewirkt, indem die Betätigung mit einem Hebel erfolgt, sodass das Tankentlüftungsventil 9 sich teilweise oder völlig öffnet, bevor das Kraftstoffventil 10 sich zu öffnen beginnt.
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3 zeigt das Entlüftungsventil 7 aus2 in einer vergrößerten Ansicht. Das Entlüftungsventil 7 umfasst zwei Kammern 14, ein Ventil 18, einen Druckknopf 19 und ein Filter 20. Das Entlüftungsventil 7 ist im Zustand der Betätigung durch den Bediener gezeigt, wobei beide Kammern 14 zur Atmosphäre geöffnet sind. Der Bediener hat das Entlüftungsventil durch Drücken des Druckknopfs 19 betätigt, wodurch wiederum das Ventil 18 geöffnet wird. Luft 21 kann daher aus den Kammern 14 über das Filter 20 in die Atmosphäre entleert werden. Das Filter 20 liegt im Auslass des Entlüftungsventils 7 zur Atmosphäre und verhindert eine Verunreinigung des Kraftstoffsystems 1 über das Entlüftungsventil 7. - Die beiden Kammern 14 sind am Boden mit den Entleerungsleitungen 15 bzw. 16 verbunden. Jede Kammer sollte einen beträchtlich größeren Querschnitt als die Leitung haben. Geeignet ist ein mindestens viermal größerer Querschnitt als bei der Leitung. Der während der Zusatzentlüftung in die Kammern fließende Kraftstoff kann Reste von Luft enthalten. Restluft kann die gesamte Strömungsfläche der Leitungen abdecken. Wenn der strömende Kraftstoff eine Querschnittszunahme erfährt, kann die Restluft nicht mehr die ganze Strömungsfläche abdecken, sondern teilt sich in kleinere Blasen, die leicht zur Kraftstoffoberfläche steigen. Der Boden der Kammern 14 sollte so hoch stehen, dass Restluft in den Entleerungsleitungen 15, 16 stets steigen und die Kammern 14 erreichen kann. Die Höhe sollte so eingestellt sein, dass auch nach Betanken mit einer minimalen Kraftstoffmenge eine Entlüftung möglich ist. Im oberen Teil sind die Kammern 14 miteinander vereinigt. Sie sollten jedoch bis zu einer Höhe getrennt sein, die den maximalen Kraftstoffspiegel im Hauptkraftstofftank 8 übersteigt. So kann die Entlüftung über beide Entleerungsleitungen 15, 16 unabhängig voneinander und daher schneller erfolgen.
- Der Ventilteller des Ventils 18 schließt oder öffnet beide Kammern 14 zur Atmosphäre. Eine Federwirkung ist so angebracht, dass das Ventil 18 geschlossen ist, wenn das Entlüftungsventil 7 nicht betätigt wird. Im geschlossenen Zustand ist der Ventilteller durch einen O-Ring abgedichtet. Der Ventilschaft ist mit dem Druckknopf 19 verbunden. Man kann auch andere Ventiltypen mit gleichwirkender Funktion verwenden. Es ist auch möglich, die Federwirkung durch eine Dämpfung zu ergänzen, welche das Schließen des Ventils verzögert. So kann sichergestellt werden, daß die Zusatzentlüftung über die notwendige Zeitdauer erfolgt.
- Das Entlüftungsventil 7 sollte so auf der Vibrationsramme 2 angebracht sein, dass der Druckknopf 19 eine zurückgesetzte oder geschützte Lage erhält. So kann vermieden werden, dass das Entlüftungsventil 7 während des Transports der Maschine unbeabsichtigt geöffnet wird. Das Entlüftungsventil 7 ist aus dem Kunststoff PVDF hergestellt. Es kann auch aus anderen geeigneten Kunststoffen, wie Polyamid, bestehen.
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4 zeigt den Hilfskraftstofftank 11 in vergrößerter perspektivischer Ansicht. Er sollte so an der Vibrationsramme 2 angebracht sein, dass der Anschluss für die Hilfsentleerungsleitung 15 stets nach oben zeigt, d. h. senkrecht ausgerichtet ist. Der Anschluss sollte am oberen Ende des Hilfskraftstofftanks 11 angebracht sein. Der Anschluss für die Hauptkraftstoffleitung 12 ist so ausgerichtet, dass er mit der Leitungsführung übereinstimmt. Er sollte so hoch wie möglich am Hilfskraftstofftank angebracht sein, so dass er während des Entlüftungsvorgangs so lange wie möglich über der Kraftstoffoberfläche herauskommt. Der Anschluss der Hilfskraftstoffleitung 13 sollte so niedrig wie möglich liegen und zum Kraftstoffanschluss des Membranvergasers 4 gerichtet sein. Das Innenvolumen des Hilfskraftstofftanks 11 sollte eine wirksame Abtrennung der Luft und eine rasche Zusatzentlüftung fördern. Ein geeignetes Volumen ist etwa 18 ml. Der Hilfskraftstofftank besteht aus dem Kunststoff PVDF. Er kann auch aus anderen geeigneten Kunststoffen, wie Polyamid, hergestellt sein. -
5 zeigt eine zweite Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1. Der einzige Unterschied zur ersten Ausführungsform ist, dass das Entlüftungsventil 7 nur eine Kammer 14 umfasst, und dass daran beide Entleerungsleitungen 15, 16 angeschlossen sind. Dies bedeutet, dass zur Zusatzentlüftung des Kraftstoffsystems 1 etwas mehr Zeit gebraucht wird. Es besteht auch die Gefahr, dass kleine Luftmengen im Kraftstoffsystem 1 verbleiben. Im Übrigen kann die Beschreibung zur5 jener der2 entnommen werden. -
6 zeigt eine dritte Ausführungsform des Kraftstoffsystems 1. Der einzige Unterschied zur zweiten Ausführungsform ist, dass die Hauptentleerungsleitung 16 ausgenommen ist. Daher dauert die Zusatzentlüftung länger und ist weniger wirksam als bei der zweiten Ausführungsform. Andererseits umfasst die dritte Ausführungsform weniger Bauteile. Im Übrigen kann die Beschreibung zur6 jener der2 und5 entnommen werden. - Man kann die oben beschriebenen Kraftstoffsysteme vereinfachen. Der Hauptkraftstofftank kann so ausgeführt sein, dass er nicht völlig verschlossen werden kann, d. h. durch Herausnahme des Tankentlüftungsventils 9. Die normale Entlüftung kann z. B. mit einer Membran im Tankverschluss eingerichtet werden, welche den Druck im Kraftstofftank ausgleicht. Zugegebenermaßen steigt die Gefahr von Kraftstoffleckage, andererseits wird eine Möglichkeit zur schnellen und wirksamen Zusatzentlüftung des Kraftstoffsystems 1 geschaffen. Selbst eine solche Vereinfachung soll noch als unter alle Ansprüche vorliegenden Anmeldung fallend gelten, mit Ausnahme des Anspruchs 7.
Claims (7)
- Kraftstoffsystem (1) für eine Vibrationsramme (2) mit einer Tankanordnung (3), einem Membranvergaser (4), einer Kraftstoffleitungsanordnung (5) und einer Entleerungsleitungsanordnung (6) zur Zusatzentlüftung des Kraftstoffsystems (1) zur Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankanordnung (3) einen Hauptkraftstofftank (8) und einen Hilfskraftstofftank (11) umfasst, dass die Kraftstoffleitungsanordnung (5) eine Hauptkraftstoffleitung (12) zur Abgabe von Kraftstoff aus dem Hauptkraftstofftank (8) in den Hilfskraftstofftank (11) und eine Hilfskraftstoffleitung (13) zur Abgabe von Kraftstoff aus dem Hilfskraftstofftank (11) in den Membranvergaser (4) umfasst, dass das Kraftstoffsystem (1) auch ein Entlüftungsventil (7), das zur Atmosphäre geöffnet und geschlossen werden kann, umfasst, und dass die Entleerungsleitungsanordnung (6) eine Hilfsentleerungsleitung (15) zum Entleeren von Luft aus dem Hilfskraftstofftank (11) über das Entlüftungsventil (7) in die Atmosphäre umfasst, wobei das Entlüftungsventil (7) so eingerichtet ist, dass es offen ist, wenn es betätigt wird, und geschlossen ist, wenn es nicht betätigt wird.
- Kraftstoffsystem (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (7) so eingerichtet ist, dass es nach abgeschlossener Betätigung verzögert geschlossen wird. - Kraftstoffsystem (1) nach einem der
Ansprüche 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (7) eine Kammer (14) umfasst und dass die Hilfsentleerungsleitung (15) an die Kammer (14) angeschlossen ist. - Kraftstoffsystem (1) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerungsleitungsanordnung (6) auch eine Hauptentleerungsleitung (16) zum Entleeren von Luft aus der Hauptkraftstoffleitung (12) über das Entlüftungsventil (7) in die Atmosphäre umfasst, und dass die Hauptentleerungsleitung (16) an die Kammer (14) angeschlossen ist. - Kraftstoffsystem (1) nach einem der
Ansprüche 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (7) zwei Kammern (14) umfasst, dass die Hilfsentleerungsleitung (15) an eine der Kammern (14) angeschlossen ist, dass die Entleerungsleitungsanordnung (6) auch eine Hauptentleerungsleitung (16) zum Entleeren von Luft aus der Hauptkraftstoffleitung (12) über das Entlüftungsventil (7) in die Atmosphäre umfasst, und dass die Hauptentleerungsleitung (16) an die andere Kammer (14) angeschlossen ist. - Kraftstoffsystem (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (7) ein Filter (20) umfasst. - Kraftstoffsystem (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkraftstofftank (8) ein Tankentlüftungsventil (9) und ein Kraftstoffventil (10) umfasst und dass die beiden Ventile (9, 10) durch eine koordinierte Betätigung geöffnet werden können, wobei das Tankentlüftungsventil (9) teilweise oder völlig geöffnet ist, bevor das Kraftstoffventil (10) sich zu öffnen beginnt.
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