DE102010055315A1 - Vorrichtung zur Kühlung und Kondensation von Kraftstoffdämpfen - Google Patents

Vorrichtung zur Kühlung und Kondensation von Kraftstoffdämpfen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine, mit einem Wärmerohr (Heatpipe) (15), das eine Verdampfungszone (16) und eine Kondensationszone (17) umfasst. Um die Menge der in einen Aktivkohlefilter (4) einer Tankentlüftungseinrichtung (3) eines Kraftstofftanks (1) der Brennkraftmaschine zugeführten gasförmigen Kohlenwasserstoffe zu verringern und dadurch unerwünschte Bleed-Emissionen bzw. eine Vergrößerung des Aktivkohlefilters (4) zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Verdampfungszone (16) des Wärmerohrs (15) im Wärmekontakt mit Kraftstoffdämpfen steht, um einen Teil der Kraftstoffdämpfe zu kondensieren, bevor die darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe in den Aktivkohlefilter gelangen können.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der EP 0 211 419 A2 ist bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einem Wärmerohr bekannt, dessen Verdampfungszone in einer vom Kraftstoff durchströmten Kammer in einer Rücklaufleitung zwischen der Brennkraftmaschine und einem Kraftstofftank angeordnet ist, alternativ aber auch im Kraftstofftank oder am Eingang einer Vorförderpumpe vorgesehen sein kann, um den flüssigen Kraftstoff dort zu kühlen.
  • Bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen erwärmt sich bei steigenden Umgebungstemperaturen auch der Kraftstofftank. Dies führt zu einer verstärkten Ausgasung von leichter flüchtigen Kohlenwasserstoffen aus dem flüssigen Kraftstoff, wodurch sich der Gasdruck im Kraftstofftank erhöht. Um zu vermeiden, dass der Gasdruck kritische Werte erreicht, ist gewöhnlich ein Tankentlüftungsventil vorgesehen, das sich öffnet, wenn der Gasdruck einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Um dabei das Entweichen von gasförmigen Kohlenwasserstoffen (HC) in die Umgebung zu verhindern, schreibt die Gesetzgebung vor, dass zwischen dem Tankentlüftungsventil und der Umgebung ein Aktivkohlefilter vorgesehen werden muss. Der Aktivkohlefilter dient dazu, Kohlenwasserstoffe in dem durch das Tankentlüftungsventil austretenden Gasgemisch zu adsorbieren, so dass nur Luft in die Umgebung entweichen kann. Um das Adsorptionsvermögen des Aktivkohlefilters aufrechtzuerhalten, muss dieser regelmäßig regeneriert werden, indem im Betrieb der Brennkraftmaschine Umgebungsluft durch den Aktivkohlefilter hindurch in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angesaugt wird, um den Aktivkohlefilter von den adsorbierten Kohlenwasserstoffen frei zu spülen und die Kohlenwasserstoffe zusammen mit der angesaugten Luft zur Verbrennung in die Brennräume der Brennkraftmaschine zuzuführen.
  • Wenn ein Kraftfahrzeug ausschließlich mittels einer Brennkraftmaschine oder wie im Fall eines Hybridfahrzeugs abwechselnd von einer Brennkraftmaschine und von einem Elektromotor angetrieben wird, kann der Aktivkohlefilter regelmäßig regeneriert werden, da die Brennkraftmaschine häufig in Betrieb genommen wird. Demgegenüber überwiegt bei so genannten Plug-In-Kraftfahrzeugen mit einem als Antriebsmotor dienenden Elektromotor und einer nur als Hilfsmotor zur Aufladung der Fahrzeugbatterie mitgeführten Brennkraftmaschine der elektromotorische Betrieb. Dadurch kann es bei diesen Kraftfahrzeugen vorkommen, dass ein mit einer größeren Menge an Kohlenwasserstoffen beladener Aktivkohlefilter über einen längeren Zeitraum nicht regeneriert wird. Dies wiederum kann zu Bleed-Emissionen führen, das heißt einem unerwünschten Austritt von Kohlenwasserstoffen aus dem Aktivkohlefilter in die Umgebung infolge von Diffusionsvorgängen. Um dies zu vermeiden, könnte der Aktivkohlefilter größer dimensioniert werden, was jedoch im Hinblick auf Bauraum und Kosten nachteilig ist.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Menge der in den Aktivkohlefilter zugeführten gasförmigen Kohlenwasserstoffe verringert werden kann, um unerwünschte Bleed-Emissionen oder eine Vergrößerung des Aktivkohlefilters zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Verdampfungszone des Wärmerohrs (Heatpipe) im Wärmekontakt mit Kraftstoffdämpfen steht, um diese zu kondensieren, bevor die darin enthaltenen gasförmigen Kohlenwasserstoffe in den Aktivkohlefilter gelangen können.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, mittels der Abfuhr von Wärme durch das Wärmerohr gasförmige Kohlenwasserstoffe zu kondensieren, um deren Eintritt in den Aktivkohlefilter zu verhindern.
  • Da sich die aus dem Kraftstoff ausgasenden Kohlenwasserstoffe vor allem oberhalb des Kraftstoffspiegels im Kraftstofftank ansammeln, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, die Verdampfungszone des Wärmerohrs ebenfalls an dieser Stelle anzuordnen, d. h. im Inneren des Kraftstofftanks und oberhalb vom Kraftstoffspiegel des Kraftstoffs im Kraftstofftank. Dies hat zum einen den Vorteil, dass Kraftstoffdämpfe, die an der Außenseite der oberhalb des Kraftstoffspiegels befindlichen Verdampfungszone des Wärmerohrs kondensieren, direkt in den Kraftstoff im Tank abtropfen können. Zum anderen kann das Wärmerohr durch eine gewöhnlich an der Oberseite von Kraftstofftanks vorgesehene, durch einen Deckel verschlossene Öffnung aus dem Kraftstofftank heraus geführt und oberhalb des Tanks in einem Bereich des Kraftfahrzeugs mit niedrigerer Umgebungstemperatur angeordnet werden. Dadurch befindet sich die Kondensationszone außerhalb des Kraftstofftanks auf einem höheren Niveau als die Verdampfungszone innerhalb des Kraftstofftanks, so dass einerseits das in der Kondensationszone kondensierende Arbeits- oder Wärmeträgermedium im Inneren des Wärmerohrs durch seine Schwerkraft unterstützt in die Verdampfungszone zurückfließt und andererseits der Aufstieg des in der Verdampfungszone verdampfenden Arbeits- oder Wärmeträgermediums durch Konvektion unterstützt wird.
  • Die Verdampfungszone des Wärmerohrs kann jedoch auch oberhalb vom Kraftstoffspiegel derart in eine Begrenzungswand des Kraftstofftanks oder in einen Deckel zum Verschließen einer Öffnung des Kraftstofftanks integriert werden, dass ein Wärmekontakt mit den Kraftstoffdämpfen im Kraftstofftank gewährleistet ist.
  • Die Kondensationszone des Wärmerohrs wird zweckmäßig an einer Stelle angeordnet, wo die Temperatur zumindest während des Betriebs der Brennkraftmaschine und vorzugsweise auch während des Stillstands der Brennkraftmaschine niedriger als die Temperatur der zu kondensierenden Kraftstoffdämpfe bzw. der Verdampfungszone ist, so dass im Wärmerohr ein Wärmetransport von der Verdampfungszone zur Kondensationszone stattfindet. In Kraftfahrzeugen werden Stellen bevorzugt, an denen der Fahrtwind oder die Gebläseluft einer im Kühlbetrieb arbeitenden Klimaanlage am Wärmerohr vorbeiströmt. Um den Wärmeübergang vom Wärmerohr auf den Fahrtwind oder die Gebläseluft zu verbessern, kann das Wärmerohr im Bereich der Kondensationszone mit Kühlrippen versehen werden.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht hingegen vor, das gesamte Wärmerohr derart innerhalb des Kraftstofftanks anzuordnen, wobei sich die Verdampfungszone oberhalb des Kraftstoffspiegels im oberen Teil des Kraftstofftanks und die Kondensationszone in der Nähe eines Bodens des Kraftstofftanks befindet, wo sie vom flüssigen Kraftstoff umgeben ist. Da die Erwärmung eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeugs bei steigenden Umgebungstemperaturen wegen der unterschiedlichen Isolierung durch die Karosserie des Kraftfahrzeugs zumeist nicht von alle Seiten her gleichförmig erfolgt, wird sich zumindest während der Erwärmung des Kraftstofftanks häufig ein Temperaturgradient innerhalb des Kraftstoffs einstellen, wobei der Kraftstoff in der Nähe des Kraftstoffspiegels am wärmsten und in der Nähe des Bodens des Kraftstofftanks am kühlsten ist. Dieser Temperaturgradient kann ausgenutzt werden, um einen Teil der Kraftstoffdämpfe oberhalb des Kraftstoffspiegels im Kraftstofftank zu kondensieren, indem mittels des Wärmerohrs Wärme aus der in diesem Bereich befindlichen Verdampfungszone in die in der Nähe des Bodens des Kraftstofftanks befindliche Kondensationszone des Wärmerohrs abgeführt wird. Allerdings muss in diesem Fall ein Wärmerohr mit einem Docht verwendet werden, um das im Inneren des Wärmerohrs befindliche, in der Kondensationszone kondensierte Wärmeträgermedium durch Kapillarkräfte wieder nach oben in die Verdampfungszone zu transportieren.
  • Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verdampfungszone des Wärmerohrs entlang einer von einem Kraftstofftank der Brennkraftmaschine zu einem Aktivkohlefilter führenden Tankentlüftungsleitung und bevorzugt tankseitig vom einem in der Tankentlüftungsleitung angeordneten Tankentlüftungsventil angeordnet ist und dort im Wärmekontakt mit Kraftstoffdämpfen steht. Die Tankentlüftungsleitung ist zweckmäßig so angeordnet, dass sie vom Kraftstofftank aus bis zur Verdampfungszone des Wärmerohrs stetig ansteigt, so dass der in der Verdampfungszone des Wärmerohrs kondensierende Kraftstoff durch seine Schwerkraft von selbst in den Kraftstofftank zurückfließt.
  • Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung wird zum einen erreicht, dass bei geöffnetem Tankentlüftungsventil ein Teil der vom Kraftstofftank zum Aktivkohlefilter strömenden Kraftstoffdämpfe vor dem Erreichen des Aktivkohlefilters kondensiert und durch die Tankentlüftungsleitung in den Kraftstofftank zurückfließt, wodurch die Beladung des Aktivkohlefilters verringert wird. Bei geschlossenem Tankentlüftungsventil gelangt ebenfalls ein Teil der im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffdämpfe durch Diffusion und/oder Konvektion durch die Tankentlüftungsleitung bis in die Verdampfungszone des Wärmerohrs, von wo der kondensierte flüssige Kraftstoff durch die Tankentlüftungsleitung in den Kraftstofftank zurückfließen kann.
  • Um den Wärmeübergang zwischen der Verdampfungszone des Wärmerohrs und den Kraftstoffdämpfen innerhalb der Tankentlüftungsleitung zu verbessern, kann die letztere zumindest im Bereich der Verdampfungszone aus Metall hergestellt und vorteilhaft von der Verdampfungszone des Wärmerohrs umgeben sein.
  • Um die Trennung des kondensierten flüssigen Kraftstoffs von den Kraftstoffdämpfen zu verbessern, kann die Verdampfungszone des Wärmerohrs Teil einer Flüssigkeitsfalle (Liquid Trap) sein, in welcher der kondensierte Kraftstoff in eine abgetrennte Kammer geleitet wird, aus der er dann wieder in den Kraftstofftank zurückgeführt werden kann. Dadurch wird vor allem bei geöffnetem Tankentlüftungsventil verhindert, dass der kondensierte flüssige Kraftstoff von dem durch die Tankentlüftungsleitung strömenden Gasgemisch in Form kleiner Tröpfchen in Richtung des Aktivkohlefilters mitgerissen wird. Das Zurückführen des flüssigen Kraftstoffs in den Kraftstofftank kann entweder durch die Tankentlüftungsleitung erfolgen, zum Beispiel indem ein Auslass der Kammer zur Tankentlüftungsleitung beim Schließen des Tankentlüftungsventils geöffnet wird, oder auf getrenntem Weg, zum Beispiel durch eine getrennte Kraftstoffleitung oder indem die Flüssigkeitsfalle auf der Oberseite des Kraftstofftanks montiert und der flüssige Kraftstoff aus der Flüssigkeitsfalle durch eine Tanköffnung in den Kraftstofftank zurück geleitet wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeugs mit einer Tankentlüftungseinrichtung und einem Wärmerohr zum Kondensieren von Kraftstoffdämpfen im Kraftstofftank;
  • 2 eine schematische Ansicht entsprechend 1, jedoch mit einer anderen Anordnung des Wärmerohrs;
  • 3 eine schematische Ansicht entsprechend 1 und 2, jedoch mit einer noch anderen Anordnung des Wärmerohrs;
  • 4 eine schematische Ansicht eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeugs mit einer Tankentlüftungseinrichtung und einem Wärmerohr zum Kondensieren von Kraftstoffdämpfen in einer Tankentlüftungsleitung der Tankentlüftungseinrichtung;
  • 5 eine schematische Ansicht entsprechend 4, jedoch mit einer zusätzlichen Flüssigkeitsfalle.
  • Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen dient ein druckdicht verschlossener Kraftstofftank 1 eines Kraftfahrzeugs zur Aufnahme von Ottokraftstoff, der aus dem Kraftstofftank 1 zu einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs zugeführt wird.
  • Um den durch eine Ausgasung von flüssigem Kraftstoff 2 im Kraftstofftank 1 entstehenden Gasdruck abzubauen, ohne dass Kraftstoffdämpfe in die Umgebung des Kraftfahrzeugs entweichen, weist der Kraftstofftank 1 eine Tankentlüftungseinrichtung 3 auf. Die Tankentlüftungseinrichtung 3 umfasst einen Aktivkohlefilter 4, der durch eine Tankentlüftungsleitung 5 mit dem Kraftstofftank 1, durch eine Regenerationsleitung 6 mit einem Saugrohr (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine und durch eine Belüftungsleitung 7 mit der Umgebung verbindbar ist.
  • In die Tankentlüftungsleitung 5 ist ein steuerbares Tankentlüftungsventil 8 eingesetzt. Das Tankentlüftungsventil 8 ist als Druckventil ausgebildet, das sich selbsttätig öffnet, wenn der Gasdruck im Kraftstofftank 1 zum Beispiel infolge eines Anstiegs der Umgebungstemperatur einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, um einen Teil des oberhalb des Kraftstoffspiegels 9 in einem Gasvolumen 10 des Kraftstofftanks 1 enthaltenen Gasgemischs durch den Aktivkohlefilter 4 hindurch in die Umgebung abzuführen und dabei die Kraftstoffdämpfe im Aktivkohlefilter 4 zurückzuhalten. Darüber hinaus wird das Tankentlüftungsventil 8 von einer Steuereinheit 11 geöffnet, wenn der Kraftstofftank 1 durch einen Einfüllstutzen 12 mit Kraftstoff betankt wird, um ein Entweichen von Kraftstoffdämpfen durch den Einfüllstutzen 12 zu verhindern.
  • In die Belüftungsleitung 7 ist ebenfalls ein steuerbares Druckventil 13 eingesetzt, das sich selbsttätig öffnet, wenn der Gasdruck im Aktivkohlefilter 4 beim Öffnen des Tankentlüftungsventils 8 ansteigt. Weiter wird das Druckventil 13 von der Steuerung 11 zum einen beim Befüllen des Kraftstofftanks 1 zusammen mit dem Tankentlüftungsventil 8 und zum anderen während einer Regeneration des Aktivkohlefilters 4 geöffnet.
  • In die Regenerationsleitung 6 ist ein steuerbares Ventil 14 eingesetzt, das von der Steuereinheit 11 in definierten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zusammen mit dem Druckventil 13 in der Belüftungsleitung 7 getaktet geöffnet wird, um Umgebungsluft durch den Aktivkohlefilter 4 und das Saugrohr zur Verbrennung in die Brennkraftmaschine anzusaugen.
  • Um die Beladung des Aktivkohlefilters 4 mit Kohlenwasserstoffen zu verringern und es dadurch zu ermöglichen, die Zeitspanne zwischen aufeinander folgenden Regenerationsvorgängen des Aktivkohlefilters ohne die Gefahr von Bleed-Emissionen zu verlängern bzw. die benötigte Baugröße des Aktivkohlefilters 4 zu verkleinern, umfasst der Kraftstofftank 1 der Ausführungsbeispiele in den 1 bis 3 ein zur Kühlung und Kondensation von Kraftstoffdämpfen dienendes Wärmerohr 15.
  • Wärmerohre (Heatpipes) sind an sich bekannt und weisen gewöhnlich die Form eines Rohrs mit einem hermetisch abgedichteten, teilweise mit einem flüssigen Arbeits- oder Wärmeträgermedium gefüllten hohlen Innenvolumen auf. Wenn sich ein Ende des Wärmerohrs in einer wärmeren Umgebung befindet als ein entgegengesetztes Ende des Wärmerohrs, bildet sich bei geeigneter Wahl des Arbeits- oder Wärmeträgermediums in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur an dem in der wärmeren Umgebung befindlichen Ende eine Verdampfungszone aus, in der das Arbeits- oder Wärmeträgermedium im Innenvolumen verdampft, während sich an dem in der kälteren Umgebung befindlichen Ende eine Kondensationszone bildet, in der das verdampfte Arbeits- oder Wärmeträgermedium wieder kondensiert. Das kondensierte Arbeits- oder Wärmeträgermedium wird durch Kapillarwirkung, ggf. unterstützt durch seine Schwerkraft, wieder in die Verdampfungszone zurück transportiert, wo es erneut verdampft. Da das Wärmerohr bei der Verdampfung des Arbeits- oder Wärmeträgermediums Wärme aus der Umgebung der Verdampfungszone aufnimmt und bei der Kondensation des verdampften Arbeits- oder Wärmeträgermediums Wärme in die Umgebung der Kondensationszone abgibt, transportiert das Wärmerohr passiv, d. h. ohne einen sonstigen Energieeintrag von außen, Wärme von der Verdampfungszone in die Kondensationszone.
  • Dieser Effekt wird bei den Ausführungsbeispielen in den 1 bis 3 ausgenutzt, um aus dem Kraftstoff im Kraftstofftank 1 ausgasende Kohlenwasserstoffe bzw. Kraftstoffdämpfe zu kondensieren. Zu diesem Zweck wird das Wärmerohr 15 so angeordnet, dass sich sein einer Endabschnitt 16, der als Verdampfungszone dienen soll, im Kraftstofftank 1 oberhalb des Kraftstoffspiegels 9 im Gasvolumen 10 befindet, in dem sich die ausgasenden Kohlenwasserstoffe sammeln. Der als Verdampfungszone dienende Endabschnitt 16 ist zu seinem freien Ende hin leicht nach unten geneigt, so dass die an der Außenseite der Verdampfungszone 16 kondensierenden Kohlenwasserstoffe in Richtung des freien Endes ablaufen und von dort in den Kraftstoff 2 im Kraftstofftank tropfen.
  • Bei den beiden Kraftstofftanks in den 1 und 2 befindet sich der als Kondensationszone dienende entgegengesetzte Endabschnitt 17 des Wärmerohrs 15 außerhalb des Kraftstofftanks 1 in einem Bereich des Kraftfahrzeugs, dessen Temperatur geringer als die Temperatur im Inneren des Kraftstofftanks 1 ist, zum Beispiel in einem vom Fahrtwind angeströmten Bereich oder in der Nähe eines Kühlers einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs. Zur Vergrößerung der angeströmten Oberfläche der Kondensationszone 17 kann diese mit Kühlrippen 18 versehen sein. In beiden Fällen erstreckt sich das Wärmerohr 15 durch einen Deckel 19, der eine Öffnung 20 an der Oberseite des Kraftstofftanks 1 verschließt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel in 3 befindet sich das gesamte Wärmerohr 15, d. h. sowohl die Verdampfungszone 16 und die Kondensationszone 17, innerhalb des Kraftstofftanks 1, wobei die Kondensationszone 17 in der Nähe von einem Boden 21 des Kraftstofftanks 1 im flüssigen Kraftstoff 2 untergetaucht ist, wo die Temperatur des Kraftstoffs 2 gewöhnlich am niedrigsten ist. Das Wärmerohr 15 ist dort allgemein C-förmig gebogen, wobei die Kondensationszone 17 allgemein parallel zum Boden 21 des Kraftstofftanks 1 ausgerichtet ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel in den 4 und 5 werden die Kraftstoffdämpfe durch die Wärmeabfuhr nicht innerhalb des Kraftstofftanks 1, sondern in der Tankentlüftungsleitung 5 der Tankentlüftungseinrichtung 3 kondensiert. Zu diesem Zweck sind bei dem Ausführungsbeispiel in 4 mehrere parallele Wärmerohre 15 vorgesehen, deren Verdampfungszonen 16 als hohle röhrenförmige Körper hintereinander entlang von einem aus Metall bestehenden Abschnitt 22 der Tankentlüftungsleitung 5 angeordnet sind und den Abschnitt 22 umgeben, um dort für einen besseren Wärmeübergang zu sorgen. Der Abschnitt 22 ist zwischen dem Kraftstofftank 1 und dem Tankentlüftungsventil 8 angeordnet. Die vom Wärmerohr 15 aus der Verdampfungszone 16 abgeführte Wärme führt dort vor allem bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 8 zu einer Kondensation eines Teils der durch die Tankentlüftungsleitung 5 in Richtung des Aktivkohlefilters 4 strömenden Kraftstoffdämpfe, so dass weniger Kohlenwasserstoffe (HC) bis zum Aktivkohlefilter 4 gelangen. Jedoch kondensieren dort auch bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 8 Kraftstoffdämpfe, die durch Diffusion aus dem Kraftstofftank 1 bis in den Abschnitt 22 der Tankentlüftungsleitung gelangen. Der kondensierende Kraftstoff fließt durch die zum Kraftstofftank 1 hin nach unten geneigte Tankentlüftungsleitung 5 in den Kraftstofftank 1 zurück. Die Kondensationszonen 17 der Wärmerohre 15 sind durch einen mit Kühlrippen 18 versehen Körper 23 verbunden, der sich in einem Bereich des Kraftfahrzeugs mit geringerer Temperatur befindet.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel in 5 werden mit einem Wärmerohr 15 ebenfalls Kraftstoffdämpfe in einem Abschnitt 22 der Tankentlüftungsleitung 5 kondensiert, um die Menge der bis zum Aktivkohlefilter 4 gelangenden gasförmigen Kohlenwasserstoffe zu verringern. Der Abschnitt 22 umfasst dort eine durch die Verdampfungszone 16 des Wärmerohrs 15 gekühlte Flüssigkeitsfalle 24. In der Flüssigkeitsfalle 24 kann sich der kondensierte flüssige Kraftstoff sammeln, so dass er bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 8 nicht von dem in Richtung des Aktivkohlefilters 4 durch die Tankentlüftungsleitung 5 strömenden Gasgemisch mitgerissen werden kann. Die Flüssigkeitsfalle 24 ist oberhalb des Deckels 19 angeordnet und ist mit dem Inneren des Kraftstofftanks 1 durch eine durch den Deckel 19 verlaufende Kraftstoffleitung 25 verbunden, durch die der flüssige Kraftstoff aus der Flüssigkeitsfalle 24 in den Kraftstofftank 1 zurückfließen kann.
  • Mit zuvor den beschriebenen Wärmerohren (Heatpipes) 15 kann eine hohe Wärmestromdichte und damit eine hohe Leistungsdichte der Wärmeübertragung erreicht werden, ohne dass Energie für die Umwälzung des Arbeits- oder Wärmeträgermediums benötigt wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kraftstofftank
    2
    Kraftstoff
    3
    Tankentlüftungseinrichtung
    4
    Aktivkohlefilter
    5
    Tankentlüftungsleitung
    6
    Regenerationsleitung
    7
    Belüftungsleitung
    8
    steuerbares Tankentlüftungsventil
    9
    Kraftstoffspiegel
    10
    Gasvolumen
    11
    Steuerung
    12
    Einfüllstutzen
    13
    steuerbares Belüftungsventil
    14
    steuerbares Ventil
    15
    Wärmerohr
    16
    Verdampfungszone
    17
    Kondensationszone
    18
    Kühlrippen
    19
    Deckel
    20
    Öffnung
    21
    Boden Kraftstofftank
    22
    Abschnitt Tankentlüftungsleitung
    23
    Körper
    24
    Flüssigkeitsfalle
    25
    Kraftstoffleitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0211419 A2 [0002]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Kühlung von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine, mit einem Wärmerohr (Heatpipe), das eine Verdampfungszone und eine Kondensationszone umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungszone (16) des Wärmerohrs (15) im Wärmekontakt mit Kraftstoffdämpfen steht, um einen Teil der Kraftstoffdämpfe zu kondensieren.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungszone (16) des Wärmerohrs (15) im Inneren eines Kraftstofftanks (1) der Brennkraftmaschine oberhalb von einem Kraftstoffspiegel (9) des Kraftstofftanks (1) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungszone des Wärmerohrs in einer Begrenzungswand des Kraftstofftanks oberhalb von einem Kraftstoffspiegel des Kraftstofftanks angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungszone (16) des Wärmerohrs (15) entlang von einer von einem Kraftstofftank (1) der Brennkraftmaschine zu einem Aktivkohlefilter (4) führenden Tankentlüftungsleitung (5) im Wärmekontakt mit Kraftstoffdämpfen steht.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungszone (16) des Wärmerohrs (15) tankseitig vom einem in der Tankentlüftungsleitung (5) angeordneten Tankentlüftungsventil (8) im Wärmekontakt mit Kraftstoffdämpfen steht.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungszone (16) des Wärmerohrs (15) durch eine metallische Wand der Tankentlüftungsleitung (5) im Wärmekontakt mit Kraftstoffdämpfen steht.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungszone (16) des Wärmerohrs (15) einen Abschnitt (22) der Tankentlüftungsleitung (5) umgibt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitsfalle (24) zur Trennung des kondensierten Kraftstoffs von den Kraftstoffdämpfen in der Tankentlüftungsleitung (5).
  9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationszone (17) des Wärmerohrs (15) in einem gekühlten Bereich angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationszone (17) des Wärmerohrs (15) im Inneren des Kraftstofftanks (1) unterhalb vom Kraftstoffspiegel (9) in der Nähe von einem Boden (21) des Kraftstofftanks (1) angeordnet ist.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8516997B2 (en) * 2010-05-28 2013-08-27 Ford Global Technologies, Llc Approach for controlling fuel flow with alternative fuels
DE102011106008B4 (de) 2011-06-30 2018-10-31 Audi Ag Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems sowie Kraftstoffsystem
DE102011106006B4 (de) 2011-06-30 2019-05-16 Audi Ag Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems sowie Kraftstoffsystem
EP2679430A1 (de) * 2012-06-27 2014-01-01 Caterpillar Inc. Kraftstofftanks für Baumaschinen
FR2996880B1 (fr) * 2012-10-11 2017-08-25 Renault Sas Systeme d'alimentation en carburant d'un moteur de vehicule automobile
US9341148B2 (en) * 2013-02-04 2016-05-17 Briggs & Stratton Corporation Evaporative emissions fuel system
EP2927038B1 (de) * 2014-04-01 2016-11-30 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) Fahrzeugversorgungssystem und Verwendung einer thermo-hydraulischen Einheit in einem Fahrzeug
DE102015012656A1 (de) 2014-10-22 2016-04-28 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffanlage für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Kraftstoffanlage
DE102015005754A1 (de) 2015-05-05 2016-11-10 Audi Ag Magnetventileinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102015010354B4 (de) 2015-08-06 2017-03-16 Audi Ag Betriebsmitteltankanordnung für ein Kraftfahrzeug
US9945333B2 (en) * 2015-10-20 2018-04-17 The ITB Group Fuel vapor recovery
CN107933294A (zh) * 2017-11-10 2018-04-20 江西昌河汽车有限责任公司 汽车燃油蒸发***
BE1030656B1 (fr) * 2022-06-22 2024-01-30 Plastic Omnium Advanced Innovation & Res Système à carburant pour véhicule à moteur thermique

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0211419A2 (de) 1985-08-06 1987-02-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 Wärmetauschvorrichtung für den Kraftstoff einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4072138A (en) * 1976-07-22 1978-02-07 Hawkins Enterprises, Inc. Fuel system
JPS5354620A (en) 1976-10-29 1978-05-18 Toyota Motor Corp Carbureter fuel thermostat
US4279294A (en) * 1978-12-22 1981-07-21 United Technologies Corporation Heat pipe bag system
JPS61257322A (ja) * 1985-05-07 1986-11-14 Nissan Motor Co Ltd 燃料タンク用蒸発損失防止装置
US4702225A (en) * 1986-05-14 1987-10-27 Heil-Quaker Corporation Control for heat pipe central furnace
US5054453A (en) * 1987-01-27 1991-10-08 James M. Deimen Mobile fuel tank vapor emission control system and method
JP2633847B2 (ja) * 1987-02-25 1997-07-23 カルソニック株式会社 自動車用冷凍機
JPS63280846A (ja) * 1987-05-12 1988-11-17 Nippon Denso Co Ltd 蒸発燃料液化装置
US4732588A (en) * 1987-05-14 1988-03-22 General Motors Corporation Canister using thermoelectric cooler
US4883943A (en) * 1987-12-16 1989-11-28 Davco Manufacturing Corporation Electric heater for fuel tank discharge opening coupling to prevent fuel waxing
JPH05195884A (ja) * 1991-10-10 1993-08-03 Toyoda Gosei Co Ltd 蒸発燃料処理装置
US5897690A (en) * 1997-10-01 1999-04-27 Mcgrew; Robert L. Vapor recovery system for hydrocarbon storage tanks
JP2000008982A (ja) 1998-06-23 2000-01-11 Nok Corp 燃料蒸気回収装置
DE19845197C1 (de) * 1998-10-01 2000-03-30 Hans Kyburz Verfahren zur Verminderung des Austritts von Kraftstoffgasen aus einem Kraftstofftank und Kraftfahrzeug mit einem Kraftstofftank
IT1308759B1 (it) 1999-06-25 2002-01-10 Fiat Auto Spa Dispositivo di recupero e controllo dei vapori carburante in unserbatoio di un veicolo.
JP4313487B2 (ja) 2000-01-18 2009-08-12 積水化学工業株式会社 裏込め材の打設方法
CN1288048C (zh) 2002-05-31 2006-12-06 蜻蛉工业株式会社 集装箱用冷冻装置
DE10238237A1 (de) * 2002-08-21 2004-03-04 Daimlerchrysler Ag Kammerentleerungseinrichtung
US7377294B2 (en) * 2005-04-20 2008-05-27 Honda Motor Co., Ltd. Gas cooling methods for high pressure fuel storage tanks on vehicles powered by compressed natural gas or hydrogen
DE202005018178U1 (de) * 2005-11-18 2006-02-23 Dolmar Gmbh Wärmerohrkühlung für Motorgeräte
CN201202601Y (zh) 2008-04-29 2009-03-04 赵金刚 利用太阳能的发电用蒸汽机
DE102008027871A1 (de) * 2008-06-11 2009-12-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftstoffdampfspeicher-/ Rückgewinnungssystem

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0211419A2 (de) 1985-08-06 1987-02-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 Wärmetauschvorrichtung für den Kraftstoff einer Brennkraftmaschine

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US9441582B2 (en) 2016-09-13

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