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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugtank zur Aufnahme von Kraftstoff,
mit einem Steuergerät
zur Steuerung der Zuführung
des Kraftstoffs aus dem Tank in den Motorenbereich.
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Zur
Steuerung des Zuflusses von Kraftstoff aus dem Fahrzeugtank in den
Motorenbereich dienen Steuergeräte.
Diese steuern den Zufluss in Abhängigkeit
von der durch den gegenwärtigen
Fahrzustand bedingten Bedarfsmenge.
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Aufgrund
der hierfür
notwendigen Leistung erhitzen sich die Steuergeräte. Wegen des Einsatzes der
Geräte
in unmittelbarer Nähe
zum Fahrzeugtank versteht es sich, dass sie deswegen gekühlt werden müssen. Bekannte
Steuergeräte
weisen ein aus Kunststoff und/oder Metall bestehendes Gehäuse auf,
wobei die Metallteile in den sensiblen, hitzeempfindlichen Bereichen
wiederum isoliert werden müssen.
Diese Isolierteile sind einerseits beim Einbau aber andererseits
auch während
des Gebrauchs auf ihren Zustand oder korrekten Sitz zu kontrollieren, wozu
teilweise sogar Kameras eingesetzt werden. Jegliche Verschiebung
oder jeglicher Verschleiß einer
solchen Isolierung könnte
verheerende Folgen haben, wenn es zu einem mittelbaren oder unmittelbaren
Kontakt zwischen dem überhitzten
Bauteil und insbesondere dem Kraftstoff kommt. Alternativen zu den
Isolierungen in Form solcher Isolierläppchen sehen eine Luftzirkulation
oder auch gezielt anstehende Luft in den problematischen Bereichen
vor. Auch der Kraftstoff selbst wirkt in diesem Bereich als Kühlmedium
mit, indem eine gezielte Führung
des Kraftstoffs an den zur Erhitzung neigenden Bauteilen angestrebt
wird. Dass dies nur auf nicht besonders effektive Weise erreicht
werden kann, da die Vorbeiführung
des Kraftstoffs an den hitzeempfindlichen Bauteilen des Steuergerätes nur
mittelbar geschieht, liegt auf der Hand. Nachteilig ist an diesem
Stand der Technik über
die skizzierte Isolierproblematik hinaus, dass es in diesem Bereich
häufig
zu Korrosion kommt.
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Insofern
stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, einen Fahrzeugtank
mit einem Steuergerät
zu schaffen, dessen Kühlung
auf besonders geeignete Weise erreicht werden kann.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass das Steuergerät
in den Tank integriert angeordnet ist.
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Das
Steuergerät
befindet sich also nicht mehr außerhalb des Tanks, wo es nur
mittelbar gekühlt
werden kann. Vielmehr ist es nun in den Tank integriert, so dass
die im Bereich des Steuergerätes entstehende
Wärme durch
unmittelbaren Wärmetausch
gezielt abgeleitet werden kann. Dort ist das Steuergerät zugleich
sicher vor mechanischer Beschädigung
und Kurzschlüssen
sowie vor Korrosion untergebracht.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist daran gedacht, dass das Steuergerät in einem
in Inneren des Tanks positionierten Gehäuse vorgesehen ist. Dieses
Gehäuse
dient zur Aufnahme der kompletten Steuereinheit, ist aus Kunststoff
hergestellt und kann vorteilhafterweise mit anderen, ohnehin vorhandenen
Bauteilen zusammen eine Baueinheit bilden.
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Dies
ist z. B. der Fall, wenn das Gehäuse
einer Tanköffnung
zugeordnet ist, sich also im oberen Bereich des Tanks befindet.
Damit bleibt das Steuergerät
auch leicht zugänglich.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht dabei vor, dass das Gehäuse und ein die Tanköffnung verschließender Deckel eine
gemeinsame Baueinheit bilden. Es kann sich dabei um eine ein- oder
auch zweiteilige Baueinheit handeln. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit damit
zugleich gut zugänglich,
indem sie bei Öffnung des
Deckels praktisch mit demontiert wird oder werden kann. Das Gehäuse weist
zweckmäßigerweise eine
rechteckförmige
Grundform auf und ist in einer entsprechenden deckelseitigen Ausnehmung
positioniert. Die aus Deckel und Steuergerät bestehende Baueinheit kann über Anschlüsse nach
außen
verbunden werden.
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Was
das Innenleben dieses Gehäuses
betrifft, ist vorgesehen, dass das Steuergerät eine eine Vielzahl von Aggregaten
aufnehmende Platine aufweist, in deren Bereich mit einer besonderen
Hitzeentwicklung zu rechnen ist. Es gilt dabei konkret, die im Bereich
der Platine entstehende Hitze möglichst zielsicher
und direkt ableiten zu können.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, dass der Deckel eine Aufnahme für die Platine aufweist. Bei
dieser Ausführungsform
schließt
die Platine bzw. deren obere Abschlussplatte mit dem Deckel ab,
der seinerseits mit Öffnungen
bzw. Anschlüssen
ausgerüstet
ist, um den Anschluss des Steuergerätes zu ermöglichen.
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Darüber hinaus
dient die Platine auch als mechanischer Anschluss für eine Vorrichtung
zur Ableitung der in diesem Bereich entstehenden Wärme. Konkret
wird vorgeschlagen, dass das Steuergerät mit Leitungen zur Ableitung
der beim Betrieb des Steuergerätes
entstehenden Wärme
ausgerüstet
ist. Diese Leitungen sind über
Lamellen an der Platine fixiert und vorzugsweise aus Kupfer und/oder
Messing hergestellt, in jedem Fall aus einem Material mit guter wärmeleitender
Wirkung. Die im Bereich des Steuergerätes entstehende Hitze soll
gezielt abgeführt
und direkt oder indirekt dem Motor wieder zugeführt werden. Die angesprochenen
Leiterplättchen
gewährleisten
also, dass dem Motor wieder elektrische Energie zugeleitet werden
kann, die dann gegebenenfalls wieder zur Abkühlung des Kraftstoffes benutzt werden
kann.
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Um
die Leitungen bzw. die Lamellen an der Platine befestigen zu können, ist
vorgesehen, dass die Leitungen über
eine Rastverbindung mit der Platine verbunden sind. Wegen der guten
Leitfähigkeit der
Lamellen bzw. der Leitungen wird die Hitze damit unmittelbar über die
Leitungen in dem zuvor beschriebenen Sinn abgeleitet.
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Die
Integration des Steuergerätes
in den Tank bringt ergänzend
oder alternativ dazu den Vorteil mit sich, dass der Kraftstoff in
besonders vorteilhafter Weise als Kühlmedium herangezogen werden kann.
Dies ist etwa der Fall, wenn die zur Zuführung des Kraftstoffs aus dem
Tank in den Motorenbereich dienende Kraftstoffleitung durch das
Gehäuse
des Steuergerätes
geführt
ist. Der Kraftstoff fließt
quasi an dem besonders zur Erhitzung neigenden Bereich des Steuergerätes, konkret
an der Platine, vorbei und entzieht dieser im Wege des Wärmetauschprinzips dabei
die Temperatur.
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Es
ist als zweckmäßig anzusehen,
wenn die Kraftstoffleitung an der Rückseite der Platine vorbeigeführt wird.
Während
sich die der Platine zugeordneten Aggregate an deren Vorderseite
befinden, ist an der Rückseite
der Platine ausreichend Platz und Gelegenheit, die ja ohnehin benötigte Kraftstoffleitung
für den
Zweck der Kühlung
der auf der Platine befestigten Aggregate mit heranzuziehen.
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Um
den unmittelbaren Kontakt zusätzlich
gewährleisten
zu können,
wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoffleitung an der Platine fixiert
ist. Zwischen Platine und Kraftstoffleitung sind Befestigungsmittel vorgesehen,
die einerseits der Kraftstoffleitung die notwendige Stabilität auch gegenüber dem
Gehäuse mit
der integrierten Platine verleihen und die andererseits den engen
Kontakt und damit die beabsichtigte Kühlwirkung zwischen der Kraftstoffleitung
und der Platine gewährleisten.
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Der
Kühleffekt
kann noch dadurch intensiviert werden, dass die Kraftstoffleitung
mindestens eine Querschnittserweiterung aufweist, welche sich in
dem besonders hitzeempfindlichen Bereich der Platine befindet. Vorzugsweise
ist die Kraftstoffleitung im Bereich ihrer Querschnittserweiterung
als wannenartige Verdickung ausgebildet, was deren Breite und/oder
Tiefe betrifft. Diese ist auf der Rückseite der Platine positioniert,
dort wo die Platine auf ihrer Vorderseite gegenüber liegend die besonders hitzeempfindlichen
Aggregate aufweist. Die Querschnittserweiterung bzw. wannenartige
Verdickung sollte ausreichend dimensioniert sein, um den kompletten
Bereich dieser Aggregate abzudecken.
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Um
eine weitergehende Stabilisierung zu erreichen, ist vorgesehen,
dass die Querschnittserweiterung Befestigungsstege aufweist, mit
denen sie in ihren Ecken an der Platine und zusätzlich über an den Enden der Stege
vorgesehene Befestigungsmittel fixiert ist.
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Zusätzlich ist
vorgesehen, dass die Kraftstoffleitung im Bereich der Querschnittserweiterung über zusätzliche
Befestigungsmittel an der Platine fixiert ist, um die Querschnittserweiterung
unter Ausnutzung der zuvor beschriebenen Vorteile entsprechend groß dimensionieren
zu können.
Sich über
die eigentliche Querschnittserweiterung erstreckende Stege können für zusätzliche
Stabilität
sorgen.
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Die
Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein besonders
effektiver Kühlmechanismus
für Geräte zur Steuerung
der Kraftstoffflusses in Fahrzeugtanks geschaffen ist. Die entstehende
Wärme wird
dabei nicht nur gezielt aus dem kritischen Bereich herausgeführt, sondern
sogar genutzt, indem dem Motor wieder elektrische Energie zugeführt wird,
die dann gegebenenfalls wieder zur Abkühlung des Kraftstoffs benutzt
werden kann. Das System reguliert sich auch dahingehend von selbst, dass
bei besonders starken Beanspruchungen von Pumpe und Steuergerät durch
hohen Kraftstoffbedarf zugleich hohe Verlustwärme entsteht, so dass verstärktes Abkühlen durch
entsprechenden Kraftstoffdurchfluss in diesem Fall notwendig ist.
Auf diese Weise reguliert sich dieses System zumindest teilweise
quasi von selbst, indem es bei hoher Verlustleitung zu besonders
starken Kühleffekten
kommt. Zusätzliche
Effektivität
wird dadurch erreicht, dass das Steuergerät genau dort positioniert ist,
wo eine Abführung
der Hitze in besonders vorteilhafter Weise möglich ist. Einerseits dienen
Metalllamellen und -leitungen zum Abführen der Hitze, andererseits
sind alternativ oder ergänzend
hierzu Kraftstoffleitungen so positioniert, dass sie am Entstehungsort
die Hitze im Wege des Wärmetauschs
ableiten.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
ist. Es zeigen:
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1 eine
schematische Skizze eines Tanks,
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2 ein
Gehäuse
für ein
Steuergerät
in Steitenansicht,
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3 ein
Gehäuse
nach Anspruch 2 in perspektivischer Ansicht,
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4 eine
Platine,
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5 einen
Ausschnitt von 4,
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6 einen
Schnitt durch ein Steuergerät,
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7 eine
Platine mit Kraftstoffleitungen,
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8 eine
andere Ansicht zu 7,
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9 eine
Baueinheit aus Gehäuse
und Deckel,
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10 die
Baueinheit ohne eingesetzte Platine und
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11 die
Baueinheit in Ansicht von unten.
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1 zeigt
ein Schema für
einen Fahrzeugtank 1 mit einem integrierten Steuergerät 2,
das den Zufluss des Kraftstoffs aus dem Tank 1 in Zusammenspiel
mit der Pumpe 27 in Richtung Motorenbereich 4,
z. B. in Richtung Einspritzung regelt. Das Steuergerät 2 befindet
sich dabei nicht außerhalb
des Tanks 1 sondern in dessen Innerem 28, ist
in diesen integriert und zwar im Bereich der Tanköffnung 5.
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Dies
veranschaulicht auch 2 mit dem Gehäuse 3 des
Steuergerätes 2 unmittelbar
unterhalb des Deckels 6, wobei Steuergerät 2 und
Deckel 6 eine gemeinsame Baueinheit 7 bilden.
Am unteren Ende 36 des Steuergerätes 2 bzw. dessen
Gehäuses 2 befinden
sich hier drei Leitungen 9, 10, 11 zum
Abführen
der im Bereich des Steuergerätes 2 entstehenden
Wärme.
Streben 37, 38 dienen zur zusätzlichen Stabilisierung.
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Veranschaulicht
ist das auch in 3, wo die Streben 37, 38 in
Aufnahmen 39 der Wandung 40 positioniert sind.
Der Deckel 6 mit dem Gehäuse 3 des Steuergerätes 2 ist
leicht aus der Tanköffnung 5 herausgezogen,
auf der Oberseite 41 des Deckels 6 befindet sich
der Anschluss 30.
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Eine
Platine 8 ist in 4 von ihrer
Vorderseite 32 her gezeigt. Dort befindet sich eine Vielzahl von
Aggregaten 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Unterhalb der besonders zur Hitzeentwicklung neigenden Aggregate 20, 21, 22, 23 befinden
sich hier die Leitungen 9, 10, 11, 12 zur
Abführung
eben dieser Wärme.
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5 verschaulicht
die Fixierung der Leitungen 10, 11, 12 über Lamellen 33, 34, 35,
die in entsprechenden Ausnehmungen 42, 43, 44 in
der Platine 8 positioniert und dort über eine Rastverbindung gesichert
sind. Lamellen 33, 34, 35 wie Leitungen 10, 11, 12 bestehen
aus einem gut wärmeleitenden
Metall, um eine schnelle und umfangreiche Ableitung der Hitze aus
dem Bereich der Platine 8 zu gewährleisten.
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Teilweise
im Schnitt zeigt 6 das erfindungsgemäße Steuergerät 2 in
dem Gehäuse 3.
Die dort entstehende Wärme
wird über
die Lamellen 33, 34, 35 bzw. die Leitungen 9, 10, 11 aus
diesem Bereich ab- und dem Motor gegebenenfalls wieder gezielt zugeführt, um
sie dann wiederum zur Abkühlung des
Kraftstoffs zu verwenden.
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Eine
alternative oder ergänzende
Ausführungsform
dazu zeigen die 7 und 8 mit der Kraftstoffleitung 13 an
der Rückseite 19 der
Platine 8. Über
diese Kraftstoffleitung 13 wird der Kraftstoff gezielt
als Kühlmedium
eingesetzt, indem der Kraftstoff beim Durchfluss die besonders hitzeempfindlichen Aggregate
im Bereich der Vorderseite 32 der Platine 8 passiert.
Vor allem ist eine Querschnittserweiterung 17 der Kraftstoffleitung 13 zu
erkennen, die sich an der Rückseite 19 der
Platine 8 genau gegenüber
liegend von den besonders hitzeempfindlichen Aggregaten 21, 22, 23 an
der Vorderseite 32 der Platine 8 befindet.
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8 demonstriert,
wie die Kraftstoffleitung 13 bzw. deren Querschnittserweiterung 14 an
der Rückseite 19 der
Platine 8 befestigt ist. Dort weist die Kraftstoffleitung 13 in
den Ecken der Querschnittserweiterung 14 Stege 45, 46 auf
und ist über
Befestigungsmittel 15, 16, 17, 18 an
der Platine 8 befestigt.
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9 zeigt
die Baueinheit 7 aus Deckel 6 und Gehäuse 3 mit
eingesetzter Platine, von der hier nur ihre obere Abschlussplatte 31 zu
erkennen ist, welche bündig
mit dem Deckel 6 abschliesst. Der Anschluss 30 ist
elektronischer Natur, mit 13 ist die Kraftstoffleitung
bezeichnet.
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In 10 ist
die Baueinheit 7 ohne eingesetzte Platine gezeigt. Vielmehr
ist die Aufnahme 29 in Form der Ausnehmung 47 zu
erkennen, die korrespondierend zu der Platine ausgebildet ist. Mit 48, 49 und 50 sind
Anschlüsse
bezeichnet, mit 51 die Öffnung
für die
Kraftstoffleitung.
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Schließlich zeigt 11 die
Baueinheit 7 in Unteransicht mit den Leitungen 9, 10 und 11 und
der Kraftstoffleitung 13