DE60016990T2

DE60016990T2 - Fahrzeugbrennstoffsystem

Info

Publication number: DE60016990T2
Application number: DE60016990T
Authority: DE
Inventors: Joseph M. Cass City Graham; Peter P. Cass City Kuperus; Ronald H. Cass City Roche; Charles H. Sand Point Tuckey; Matthew L. Caro Werner
Original assignee: Walbro Corp
Current assignee: WALBRO INTERNATIONAL HOLDING B.V., AMSTERDAM, NL
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: US6302144B1; EP1031725A3; EP1031725A2; EP1031725B1; JP2000249011A; DE60016990D1

Description

Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft Fahrzeugtreibstoffsysteme.
Hintergrund der Erfindung
Typische Treibstoffsysteme von Kraftfahrzeugen weisen eine Treibstoffpumpe auf, die innerhalb oder außerhalb eines Treibstofftanks angebracht sein kann, ein in den Tank ragendes Einfüllrohr, durch das Treibstoff in den Tank eingeleitet wird, und ein oder mehrere Dampfabgabeventile oder Rollover-Ventile, die mit einem Dampfbehälter außerhalb des Treibstofftanks verbunden sind. Jedes Teil wird typischerweise durch eine gesonderte Öffnung in dem Treibstofftank hindurch aufgenommen und beim Einbau an diesem abgedichtet. Jede durch den Treibstofftank führende Öffnung schafft einen Ausströmweg, durch den gefährliche Kohlenwasserstoffdämpfe in die Atmosphäre entweichen können. Unter zunehmend strengen staatlichen Vorschriften müssen die Emissionen von Kohlenwasserstoffen aus Fahrzeugen vermindert werden.
Des weiteren wird der Betrieb der Treibstoffpumpe in bisherigen Treibstoffsystemen von der elektronischen Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs gesteuert. Die ECU steuert auch mehrere andere Motor- und Fahrzeugfunktionen und verarbeitet Informationen von mehreren Meßfühlern einschließlich von Meßfühlern innerhalb des Treibstofftanks, beispielsweise eines Treibstoffspiegelmeßfühlers. Insbesondere können verschiedene Treibstoffpumpen, Treibstofftanks und andere Teile in verschiedenen Anwendungsbereichen von Treibstoffsystemen verwendet werden und es dadurch erforderlich machen, die ECUs für jede spezielle Anwendung zu programmieren oder zu kalibrieren, damit sie richtig funktionieren und die verschiedenen Teile richtig steuern. Für die verschiedenen Teile des Fahrzeugtreibstoffsystems sind auch mehrere Fluidverbindungen und elektrische Verbindungen zwischen dem Innenraum des Tanks und der Außenseite des Tanks notwendig, wodurch sich die Einbauzeit und die Kosten eines Fahrzeugtreibstoffsystems in unerwünschter Weise erhöhen.
In EP 0 624 722 A1 wird ein elektronisches Steuermodul für eine elektrische Treibstoffpumpe offenbart, das einen Signalprozessor, einen Speicher und eine seriellen Verbindungsschnittstelle umfaßt, die so konfiguriert sind, daß sie kodierte, digitalisierte Signale von einer elektronischen Vorrichtung empfangen, beispielsweise einem Motormanagementsystem. Wenn die Treibstoffpumpe in Betrieb ist, werden kodierte, digitalisierte Signale von Motorzustandsmeßfühlern, welche den Treibstoffbedarf des Motorfahrzeugs definieren, über die serielle Verbindungsschnittstelle zu dem Signalprozessor geführt, und der Signalprozessor tritt dann mit der Treibstoffpumpenansteuerung in Verbindung, um die Pumpmenge der Treibstoffpumpe gemäß den Treibstoffbedarf in jedem Augenblick zu steuern.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Fahrzeugtreibstoffsystem weist ein in einem Treibstofftank aufgenommenes elektronisches Steuermodul auf, um Daten an die elektronische Steuereinheit (ECU) für den Fahrzeugmotor und andere Fahrzeugsteuersysteme zu senden und von dieser zu empfangen, für eine elektronische Steuerung des Fahrzeugtreibstoffsystems zu sorgen und Signale von einem oder von mehreren innerhalb des Treibstofftanks angebrachten Meßfühlern zu empfangen, die Informationen über die Funktionsweise des Treibstoffsystems liefern. Ferner sind in dem Treibstoffsystem zusätzlich zu dem elektronischen Steuermodul mehrere Teile in dem Fahrzeugtreibstofftank integriert, um die Anzahl von durch den Fahrzeugtreibstofftank führenden Öffnungen und die Anzahl von Verbindungen zu vermindern, die beim Einbau des Treibstoffsystems in ein Fahrzeug hergestellt werden müssen. Beispielsweise kann, indem ein Treibstoffdampfbehälter in dem Treibstofftank angeordnet wird, jedes Dampfabgabeventil in dem Treibstofftank in dem Tank vollständig mit dem Dampfbehälter verbunden werden, wobei ein einziger Auslaß von dem Treibstofftank ausgeht, um Treibstoffdampf aus dem Behälter mit einem Ansaugkrümmer des Motors zu verbinden. Erwünschterweise kann dieser Auslaß durch die gleiche Öffnung in dem Treibstofftank verlaufen, durch den die Treibstoffpumpe, der Dampfbehälter, das elektronische Steuermodul und andere Teile des Fahrzeugtreibstoffsystems in den Treibstofftank eingeführt werden. Insbesondere vermindert sich die Anzahl von Öffnungen in dem Tank, und bei einer Ausführungsform werden nur zwei Öffnungen in dem Tank verwendet, eine für ein Einfüllrohr, durch das Treibstoff in den Tank eingeleitet wird, und das zweite zum Einführen der verschiedenen Treibstoffsystemteile in den Tank.
Das elektronische Steuermodul vermindert auch stark die Anzahl von elektrischen Verbindungen zwischen dem Innenraum und der Außenseite des Treibstofftanks, indem es Daten an die ECU und andere Fahrzeugsteuersysteme sendet und Daten von der ECU und anderen Fahrzeugsteuersystemen durch eine begrenzte Anzahl von Leitungen hindurch empfängt, die durch einen einzigen elektrischen Verbinder verlaufen können. Bei einer Ausführungsform werden nur vier Leitungen zwischen dem Innenraum und der Außenseite des Treibstofftanks benötigt, wobei zwei Leitungen für eine Leistungsversorgung und eine Erdung sorgen und die anderen beiden Leitungen eine positiver Multiplexbusleitung und eine negative Multiplexbusleitung sind. Erwünschteweise können alle von der ECU und anderen Fahrzeugsteuersystemen gelieferten Informationen zum Betreiben des Fahrzeugtreibstoffsystems zusammen mit sämtlichen Informationen von dem Treibstoffsystem durch diese Leitungen hindurch an die ECU geliefert werden. Ferner kann das elektronische Steuermodul für ein spezielles Treibstoffsystem kalibriert oder programmiert werden, damit die ECU des Motors nicht für spezielle Treibstoffsysteme programmiert zu werden braucht, und um dadurch zu ermöglichen, daß eine standardmäßige ECU des Motors mit mehreren Fahrzeugtreibstoffsystemen und Treibstofftanks verwendet werden kann.
Mithin sind mehrere Teile des Treibstoffsystems, die bisher außerhalb des Treibstofftanks angeordnet waren, und mehrere Funktionen des Treibstoffsystems, die bisher außerhalb des Treibstofftanks auftraten, in den Treibstofftank eingebaut worden, um die Kompliziertheit des Treibstoffsystems außerhalb des Treibstofftanks zu vermindern und eine Standardisierung vieler Teile außerhalb des Tanks zu ermöglichen und den Einbau des Treibstoffsystems in ein Fahrzeug zu erleichtern.
Zu den Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen der Erfindung zählen die Schaffung eines Fahrzeugtreibstoffsystems, das die Anzahl von Öffnungen in einem Fahrzeugtreibstofftank verkleinert, das Entweichen von gefährlichen kohlenwasserstoffhaltigen Treibstoffdämpfen in die Atmosphäre vermindert, ein elektronisches Steuermodul aufweist, das innerhalb des Treibstofftanks aufgenommen ist, um Signale zur Funktionsweise des Treibstoffsystems über eine begrenzte Anzahl von Leitungen an eine ECU des Motors und an andere Fahrzeugsteuersysteme abzusetzen und Informationen von der ECU des Motors und anderen Fahrzeugsteuersystemen zur Steuerung der Funktionsweise des Treibstoffsystems zu empfangen, es unnötig macht, die ECU des Fahrzeugs für ein spezielles Treibstoffsystem zu kalibrieren oder zu programmieren, es möglich macht, die ECU eines Fahrzeugs mit einem weiten Bereichs von Treibstoffsystemen zu verwenden, das Einbauen des Fahrzeugtreibstoffsystems in ein Fahrzeug stark erleichtert, für eine verbesserte Steuerung des Fahrzeugtreibstoffsystems sorgen kann, indem mehrere Sensoren verwendet werden können, die Kompliziertheit des Fahrzeugtreibstoffsystems außerhalb des Treibstofftanks sehr stark vermindert und die Funktionen des Fahrzeugtreibstoffsystems, die außerhalb des Tanks auftreten, wesentlich vermindert, eine verhältnismäßig einfache Konstruktion aufweist und ökonomisch gefertigt und eingebaut wird, robust und dauerhaft ist und eine lange Nutzungsdauer und Lebensdauer aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und der besten Form, der beigefügten Ansprüche und der anliegenden Zeichnungen erkennbar, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugtreibstofftanks eines die Erfindung verkörpernden Treibstoffsystems ist;
2 eine Schnittansicht des Treibstofftanks gemäß 1 ist, bei dem Teile herausgebrochen sind;
3 eine perspektivische Ansicht der verschiedenen Teile des Treibstoffsystems mit einer Tanksteuerungs- und Meßfühlerschaltung ist;
4 eine schematische perspektivische Ansicht der verschiedenen Teile des Treibstoffsystems mit einer Dampfsammel- und -reinigungsschaltung ist;
5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Dampfabgabeventils ist, das zwecks Anordnung innerhalb des Fahrzeugtreibstofftanks konstruiert ist.
6 eine seitliche Schnittansicht einer Treibstoffpumpe und eines Dampfbehältermoduls gemäß 2 ist;
7 eine perspektivische Ansicht von oben auf die Treibstoffpumpe und das Dampfbehältermodul und das elektronische Steuermodul des Treibstoffsystems ist;
8 eine perspektivische Ansicht von oben auf ein Halterungssystem der Treibstoffpumpe und des Dampfbehältermoduls ist;
9 eine schematische Ansicht einer Treibstoffzuführschaltung des Treibstoffsystems ist;
10 eine perspektivische Ansicht des elektronischen Steuermoduls und des elektrischen Verbinders ist, der das elektronische Steuermodul und die ECU miteinander verbindet;
11 eine vergrößerte Ansicht von oben auf die Treibstoffpumpe und das Dampfbehältermodul ist, die ein inneres Dampfabgabeventil darstellt, das direkt mit dem Dampfbehälter verbunden ist;
12 eine perspektivische Ansicht des Treibstofftanks ist, an dein Teile herausgebrochen sind, und die das innere Dampfventil gemäß 4 darstellt, das an einer oberen Wand des Treibstofftanks befestigt ist; und
13 eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht ist, welche die Verbindungen verschiedener Halterungen und anderer Teile des Treibstoffsystems miteinander darstellt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nunmehr wird im einzelnen auf die Zeichnungen eingegangen, wobei 1 einen Treibstofftank eines die Erfindung verkörpernden Treibstoffsystems 12 mit einer ersten Öffnung 14, durch die mehrere Treibstoffsystemteile in den Treibstofftank eingeführt werden, und einer zweiten Öffnung 16 darstellt, die zwecks Verbindung mit einem Einfüllrohr 18 konstruiert ist, durch das hindurch Treibstoff in den Tank 10 eingeleitet wird. Das Treibstoffsystem kann ein Rücklauf- oder ein rücklaufloses System oder ein Hybrid aus beiden sein, das den durch Verstellung der Pumpendrehzahl zurückgeführten Treibstoff auf einen bestimmten Spiegel vermindert, der etwas höher als der Treibstoffbedarf des Motors ist. Wie in 2–4 gezeigt ist, sind mehrere Treibstoffsystemteile alle innerhalb des Treibstofftanks 10 des Fahrzeugs verteilt, um die Anzahl der Verbindungen zwischen der Außenseite des Treibstofftanks 10 und dem Innenraum des Treibstofftanks sehr stark zu vermindern, um die Anzahl der durch den Treibstofftank führenden Öffnungen zu vermindern und die Integration des Treibstofftanks 10 und des Treibstoffsystems 12 in ein Fahrzeug sehr zu erleichtern. Zu diesen innerhalb des Tanks 10 angeordneten Teilen können eine Treibstoffpumpe 20, ein Treibstoffpumpenmodul oder Reservoir 22, ein Treibstoffdampfbehälter 24, ein elektronischer Treibstoffmeßfühler 26, ein elektronisches Tanksteuermodul 28, ein oder mehrere Dampf- oder Rollover-Ventile 30, 32, die mit dem Dampfbehälter 24 in Verbindung stehen, und mehrere Meßfühler gehören, zu denen ein Temperaturmeßfühler 34, ein Druckmeßfühler 38 und Kohlenwasserstoffdampf- oder anders geartete Meßfühler 36 zählen.
Erwünschterweise können die Informationen, die zum Betreiben des Fahrzeugtreibstoffsystems 12 vonnöten sind, und die Informationen von jedem der innerhalb des Treibstofftanks 10 befindlichen Teile zwischen dem Tanksteuermodul 28 und der elektronischen Steuereinheit (ECU) 40 (1) des Fahrzeugmotors 42 durch eine beschränkte Anzahl von Leitungen hindurch übermittelt werden, um die Verbindungen zwischen dem Fahrzeugtreibstoffsystem 12 und der ECU 40 stark zu vermindern. Insbesondere brauchen nur vier oder fünf Leitungen, die durch einen einzigen, von dem Treibstofftank 10 ausgehenden elektrischen Verbinder 44 laufen, zum Verbinden der ECU 40 und des Tanksteuermoduls 28 miteinander notwendig zu sein.
Der Treibstofftank 10 weist vorzugsweise einen aufrecht stehenden ringförmigen Rand 46 auf, der die erste Öffnung 14 mit einem Außengewinde 48 umgibt, um eine aufschraubbare Kappe 50 mit einem Abdichtglied 52 aufzunehmen, das zwischen dem Tank 10 und der Kappe 50 angeordnet ist, um das Entweichen gefährlicher kohlenwasserstaffhaltiger Treibstoffdämpfe in die Atmosphäre durch die erste Öffnung 14 hindurch zumindest zu vermindern und Idealerweise zu verhindern. Die Kappe 50 weist vorzugsweise eine Abdeckung 54 auf, welche die erste Öffnung 14 überdeckt und einstückig mit oder getrennt von der Kappe 50 ausgebildet sein kann. Die Abdeckung 54 weist vorzugsweise eine begrenzte Anzahl von hindurch führenden Öffnungen auf, um die innerhalb des Tanks 10 befindlichen Teile mit der Außenseite des Tanks 10 zu verbinden. Beispielsweise kann die Abdeckung 54 eine Treibstoffauslaßöffnung 56, durch die aus der Treibstoffpumpe 20 abgegebener Treibstoff durch eine Treibstoffleitung 58 zu einem Treibstoffverteilerrohr 59 des Motors 42 geführt wird, einen Dampfauslaß 60, der den Treibstoffdampfbehälter 24 während eines Reinigungszyklus des Dampfbehälters durch eine geeignete Leitung 62 mit einem Einlaßverteilerrohr des Motors 42 verbindet, und eine Öffnung 64 aufweisen, durch die "gereinigte" Luft aus dem Dampfbehälter 24 abgelassen wird. Die Öffnung 64 kann auch als Belüftungsöffnung oder Lufteinlaß wirken, beispielsweise während des Befüllens des Tanks mit Treibstoff, und kann frische Luft in den Tank aufnehmen. Jede Luft, die in den Treibstofftank aufgenommen oder aus ihm abgelassen wird, durchläuft den Treibstoffdampfbehälter. Der elektrische Verbinder 44 erstreckt sich durch eine weitere Öffnung 66 (9) durch den Deckel 54 hindurch, um die elektrischen Leitungen des Tanksteuermoduls 28 mit den entsprechenden, an die ECU 40 angeschlossenen Leitungen zu verbinden.
Wie am besten in 2 und 6–8 gezeigt ist, weist eine erste Halterung 70 eine im allgemeinen zylindrische Seitenwand 72 mit einem oberen Flansch 74 auf, der von dieser im wesentlichen radial nach außen vorsteht und derart konstruiert ist, daß er zwischen der Abdeckung 54 und einem Abdichtglied 52 eingeklemmt wird, wenn die Kappe 50 an dem Treibstofftank 10 festgezogen wird, um die erste Öffnung 14 abzudichten. Wie am besten in 13 gezeigt ist, weist die Unterkante der Seitenwand 72 einen radial nach innen vorstehenden Flansch 76 auf, der in einen radial nach außen vorstehenden Flansch 78 einer zweiten Halterung 80 eingreifen kann, um die zweite Halterung 80 festzulegen, die verschieblich in einer mittigen Öffnung 82 der ersten Halterung 70 aufgenommen ist. Wie in 6 –8 gezeigt ist, erstreckt sich ein Stützglied 84 von der ersten Halterung 70 nach außen und weist einen nach innen vorstehenden Flansch 86 auf, der unter einem radial nach außen vorstehenden Flansch 88 des Treibstoffdampfbehälters 24 liegen und diesen abstützen kann, um den Treibstoffdampfbehälter 24 festzulegen und zu halten.
Die zweite Halterung 80 weist eine Schürze 90 auf, die von deren radial nach außen vorstehendem Flansch 78 herabhängt und eine Ausnehmung schafft, in der mehrere Treibstoffsystemteile aufgenommen werden können. Die Schürze 90 erstreckt sich zu einer Zwischenwand 92, die eine Durchgangsbohrung 94 aufweist, welche die Treibstoffpumpe 20 und das Modul 22 aufnehmen kann, das mindestens einen ringförmigen, langgestreckten Treibstoffilter 96 umfaßt, der die Treibstoffpumpe 20 umgibt. Von der zweiten Halterung 80 gehen mehrere Arme 98 aus, wobei jeder Arm 98 einen radial nach innen vorstehenden Finger 100 aufweist, die in Zusammenwirken mit den Armen 98 den Treibstoffilter 96 abstützen, festlegen und halten. In der gezeigten Weise können die Finger 100 auf der Bodenwand 102 des Treibstofftanks 10 aufliegen, und Meßfühler, die der Bodenwand des Treibstofftanks benachbart sind, beispielsweise ein piezoelektrischer Treibstoffspiegelmeßfühler 26, können mit einen Arm 98 verbunden werden, um den Meßfühler 26 richtig an der Bodenwand 102 des Treibstofftanks 10 auszurichten.
Die Treibstoffpumpe 20 wird von einem Elektromotor angetrieben und kann im wesentlichen von jeder Art sein, auch eine Verdrängerpumpe sein, wie sie beispielsweise in dem USA-Patent Nr. 5,219,277 offenbart ist, deren Offenbarung hier durch Verweis darauf in ihrer Gesamtheit einbegriffen ist, oder eine Treibstoffkreiselpumpe, wie sie beispielsweise in dem USA-Patent Nr. 5,257,916 offenbart ist, deren Offenbarung hier durch Verweis darauf in ihrer Gesamtheit einbegriffen ist. Die Treibstoffpumpe 20 kann mit einer gleichbleibenden Drehzahl betrieben werden und daher eine gleichbleibende Ausgangsströmungsgeschwindigkeit des Treibstoffs aufweisen kann, oder kann eine drehzahlveränderliche Pumpe sein, um die Strömungsmenge des Treibstoffs von der Pumpe bei Bedarf auf verschiedene Fahrzeugbetriebszustände zu verändern, die von der ECU 40 und dem Tanksteuermodul 28 bestimmt werden. Elektrische Leitungen 120 (3), die durch ein Gehäuse 104 hindurch verlaufen, verbinden das Tanksteuermodul 28 mit der Treibstoffpumpe 20, um den Betrieb der Treibstoffpumpe 20 zu steuern.
Die Treibstoffpumpe ist vorzugsweise von einem Gehäuse 104 mit herabhängenden Fingern 106, in das die Treibstoffpumpe 20 preßgepaßt ist, und einem radial nach außen vorstehenden Rand 108 getragen, der über der Zwischenwand 92 der zweiten Halterung 80 liegen und in diese eingreifen kann. Ein von dem Gehäuse 104 vorstehendes Nippel 110 verbindet den Auslaß der Treibstoffpumpe 20 mit einem Ende einer Treibstoffzwischenleitung 112, die an ihrem anderen Ende mit einen (nicht gezeigten) Nippel verbunden ist, das sich durch die Treibstoffaustrittsöffnung 56 der Abdeckung 54 erstreckt. Durch einen Kanal 116, der zu dem Nippel 110 führt, ist der Auslaß der Treibstoffpumpe 20 mit einem Drucksensor 118 verbunden, der innerhalb des Tanksteuermoduls 28 oder anderswo innerhalb des Treibstofftanks 10 angeordnet ist und ein Signal absetzen kann, das dem Auslaßdruck der Treibstoffpumpe zu dem Tanksteuermodul 28 und/oder der ECU 40 entspricht. An dem Gehäuse 104 können mehrere Meßfühler, beispielsweise ein Temperaturmeßfühler 34, ein Druckmeßfühler 38, ein Kohlenwasserstoffmeßfühler 36 und alle zusätzlichen Meßfühler angebracht sein und durch geeignete elektrische Leitungen 122, 124, 126, die an von dem Tanksteuermodul 28 ausgehenden Stiften 128 befestigt sind, mit dem Tanksteuermodul 28 verbunden werden.
Der Treibstoffilter 96 ist vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch und ist an einem oberen Ende an dem Gehäuse befestigt und kann einen Stützrahmen mit einer (in 2 gezeigten) Basis 130 aufweisen, der zwecks Abstützens des Filters 96 und Festhaltens desselben bei Gebrauch an den Fingern 100 aufgenommen ist. Der Treibstoffilter kann in einem Gehäuse 129 (3) oder einem Mantel des Treibstoffpumpenmoduls 22 aufgenommen sein. Der Filter besitzt vorzugsweise eine Bodenwand, die mit seiner Seitenwand einstückig ist, oder einen von der Basis getragenen Filter, der an der Seitenwand befestigt ist, um sicherzustellen, daß jeder Treibstoff, der durch die Treibstoffpumpe gesaugt wird, vor dem Eintreten in die Treibstoffpumpe gefiltert wird. Der Filter weist vorzugsweise eine durchschnittliche Porengröße zwischen 5 und 80 Mikrometern und vorzugsweise von etwa 10 Mikrometern auf, um für eine letzte Filterung des Treibstoffs vor der Zuführung zu dem Motor zu sorgen. Weiterhin wird die Lebensdauer des Filters 96 durch die große Oberfläche des Filters verlängert, und es wird verhindert, daß dieser bei Gebrauch während der Lebensdauer des Fahrzeugtreibstoffsystems verstopft oder übermäßig verschmutzt. Noch weiterhin hält der Filter 96 oder das den Filter tragende Modul vorzugsweise flüssigen Treibstoff zurück, um sicherzustellen, daß am Einlaß der Treibstoffpumpe selbst bei Bedingungen eines niedrigen Treibstoffspiegels in dem Treibstofftank 10 eine Versorgung mit flüssigen Treibstoff erfolgt.
Der Treibstoffdampfbehälter 24 weist ein oberes Ende 140 mit einem nach außen vorstehenden Flansch 88 auf, der über dem nach innen ragenden Flansch 86 des Stützglieds 84 der ersten Halterung 70 liegen und an diesem aufgenommen werden kann, um den Dampfbehälter 24 festzulegen und zu halten. Der Dampfbehälter 24 besitzt einen oder mehrere Einlässe 141, durch die Treibstoffdampf von mehreren Meßfühlern, der Treibstoffpumpe und den Dampfabgabeventilen innerhalb des Tanks abgeführt wird. Wie schematisch in 4 gezeigt ist, kann der Dampfbehälter ein mittiges Teilungselement 142 aufweisen, das im wesentlichen eine Einlaßhälfte 144 des Behälters 24 von einer Auslaßhälfte 146 des Behälters 24 trennt: Treibstoffdampf, der in die Einlaßhälfte 144 des Behälters 24 eintritt, strömt vom Oberteil der Einlaßhälfte 144 zum Unterteil der Einlaßhälfte, wobei er hinüber zu der Auslaßhälfte 146 des Treibstoffdampfbehälters wechselt und vom Unterteil der Auslaßhälfte zum Oberteil der Auslaßhälfte 146 und durch einen Dampfauslaß 148 hindurch strömt, der zwecks Lieferung zu einem Ansaugkrümmer des Motors 42 mit dem Dampfauslaß 60 der Abdeckung 54 verbunden ist.
Durch ein Dampfreinigungsventil 134 wird selektiv ein Unterdruck von dem Motor 42 durch einen Auslaß 136 und einen Einlaß 137 mit dem Dampfbehälter 24 verbunden, um Dampf aus dem Behälter 24 zu "reinigen". Das Ventil 134 kann ein normalerweise geschlossenes Magnetventil sein, das als Reaktion auf ein Signal von der ECU 40 oder vom Steuermodul 28 durch Leitungen 138 betätigt und geöffnet wird, um einen Dampfreinigungszyklus zu beginnen. Wenn das Ventil geschlossen ist, kommt es zu keinem Fluidstrom durch den Dampfauslaß 60.
Erwünschterweise kann ein Rollover-Dampfabgabeventil 30 vollständig innerhalb des Treibstofftanks 10 angeordnet sein und ist vorzugsweise (in der in 7 und 11 gezeigten Weise) an dem Dampfbehälter 24 befestigt, damit Treibstoffdampf innerhalb des Treibstofftanks 10 vollständig innerhalb des Treibstofftanks 10 selektiv in den Dampfbehälter 24 strömen kann. Im Falle eines Überschlagszustandes des Fahrzeugs schließt das Rollover-Dampfabgabeventil, damit kein flüssiger Treibstoff in den Dampfbehälter 24 strömen kann. Das Rollover-Dampfabgabeventil 30 kann eine beliebige Konstruktion aufweisen, beispielsweise die in dem USA-Patent Nr. 5,579,802 offenbarte, dessen Offenbarung durch Verweis darauf in seiner Gesamtheit hier einbegriffen ist. In der in 4 gezeigten Weise kann ein zweites Dampfabgabeventil 32 innerhalb des Fahrzeugtreibstofftanks 10 in einem Abstand von dem Ventil 30 angeordnet sein, um Treibstoffdampf aus einem zweiten Abschnitt des Tanks zu dem Dampfbehälter 24 abzugeben. Das zweite Dampfabgabeventil 32 kann an einem Auslaß mit einer Leitung 150 verbunden sein, um das zweite Dampfabgabeventil 32 mit einem Einlaß 154 des Rollover-Dampfabgabeventils 30 zu verbinden, um Treibstoffdampf abzulassen, der durch das zweite Dampfabgabeventil 32 durch das Rollover- Dampfabgabeventil 30 in den Dampfbehälter 24 strömt. Das zweite Dampfabgabeventil 32 kann einen Halterundring 156 mit im wesentlichen radial nach innen vorstehenden Laschen 158 aufweisen, der in der in 12 gezeigten Weise reibend in eine im wesentlichen zylindrische Vertiefung 160 in einer oberen Wand 162 des Treibstofftanks 10 eingreifen kann, um das zweite Dampfabgabeventil 32 angrenzend an die obere Wand 162 des Treibstofftanks 10 zu halten. Bei Bedarf können in ähnlicher Weise zusätzliche Dampfabgabeventile innerhalb des Treibstofftanks vorgesehen werden. Insbesondere ist die gesamte Dampfsammel- und Speicheranordnung vollständig innerhalb des Treibstofftanks angeordnet, wobei nur ein Dampfauslaß 60 und eine Öffnung 64 von dem Treibstofftank ausgehen, um für einen Lufteinlaß zu sorgen und den Dampfbehälter 24 mit dem Luftansaugkrümmer 164 des Motors 42 zu verbinden.
Das elektronische Tanksteuermodul 28 weist ein Gehäuse 170 auf, in dem ein oder mehrere elektrische Verbinder aufgenommen sind, wobei Stifte 128 durch das Gehäuse verlaufen und jeder Stift 128 von einer Dichtung umgeben ist, damit kein Treibstoff in das Gehäuse 170 eintreten kann. Die verschiedenen Stifte 128 der elektrischen Verbinder können derart konstruiert sein, daß sie Informationen von einem Meßfühler oder Treibstoffsystemteil empfangen oder Informationen zu einem Treibstoffsystemteil oder zu der ECU 40 senden. Erwünschterweise verlaufen bei einer am besten in 10 gezeigten Ausführungsform nur vier Leitungen von dem Tanksteuermodul 28 zu der ECU 40, wobei zwei Leitungen 172, 178 eine Leistungsversorgung und Erdung sind, eine dritte Leitung 174 ein positiver Multiplexbusleitung ist und eine vierte Leitung 176 eine negativer Multiplexbusleitung ist. Bei manchen Anwendungsbereichen kann eine zweite geerdete Leitung für das Signal der Multiplexbusleitungen benötigt werden. Die Multiplexbusleitungen 172, 178 können eine Differentialleitungsansteuerung umfassen, die Signale zu der und von der ECU 40 und zu dem und von dem elektronischen Tanksteuermodul 28 und bei Bedarf zu verschiedenen anderen Computersteuerelementen des Fahrzeugs überträgt, beispielsweise dem Armaturenbrett-Computer, dem Getriebecomputer und dem "Körper"-Computer (der für Antiblockiersystembremsen, aktive Aufhängungssysteme usw. verwendet werden kann), um nur einige zu nennen, um die Informationen zu liefern, die zum wirksamen Betrieb des Fahrzeugtreibstoffsystems 12 und des Fahrzeugs notwendig sind. Das Gehäuse 170 des Tanksteuermoduls 28 kann an einer Innenwand des Treibstofftanks 10 angebracht sein oder kann von einem der anderen Teile des Treibstoffsystems 12, beispielsweise der ersten Halterung 70, der zweiten Halterung 80 oder beispielsweise des Treibstoffdampfbehälters 24, getragen werden oder daran befestigt sein. Einige Beispiele für einen zur Zeit erhältlichen Fahrzeug-Multiplexbus, der sich für das Tanksteuermodul eignen kann, sind der Bus J1850 und der Bus CAN.
Durch den Multiplexbus des Tanksteuermoduls 28 kann die ECU 40 des Motors Meldungen an das Tanksteuermodul 28 senden, um die Treibstoffpumpe 20 zu aktivieren oder "einzuschalten", den Ausgangsdruck der Treibstoffpumpe zu steuern, wenn eine drehzahlveränderliche Treibstoffpumpe vorgesehen ist, die Treibstoffpumpe bei einem Fahrzeugunfall zu deaktivieren, der durch die Aktivierung eines passiven Rückhaltesystems des Fahrzeugs angezeigt werden kann, die Reinigung des Dampfbehälters zu steuern, die Umgebungstemperatur anzuzeigen, die Motortemperatur anzuzeigen und Informationen von einem oder von mehreren Meßfühlern, beispielsweise von OBD-Meßfühlern (Borddiagnostik-Meßfühlern), abzurufen. Das Tanksteuermodul 28 kann Meldungen an die ECU 40 oder andere Fahrzeugsysteme senden, welche die Treibstoffmenge in dem Treibstofftank, den von der Treibstoffpumpe 20 geförderten Treibstoffdruck, die Temperatur des Treibstoffs und die Treibstoffmenge anzeigen, die unter anderen Faktoren auch von einer Anzahl von Faktoren wie Alkoholgehalt und Dampfgehalt abhängen kann. Das Tanksteuermodul 28 kann dann Signale von den OBD-Meßfühlern senden, die zur Bestimmung dessen verwendet werden, ob etwaige Ausfälle der Treibstoffsystemteile vorliegen, die durch Flüssigtreibstoffverluste oder Druckverluste in dem System (beispielsweise in dem Treibstofftank oder zwischen dem Verteilerrohr und der Treibstoffpumpe) angezeigt werden können, die zu einem Austritt von flüssigem Treibstoff oder Kohlenwasserstoffdämpfen aus dem Treibstoffsystem führen können. Die Meldungen von dem Tanksteuermodul 28 können auch verwendet werden, um den Inhalt des Dampfbehälters 24 zu bestimmen und Informationen zu der Treibstoffpumpe 20 zu erhalten, beispielsweise zu den Verwendungszeiten der Treibstoffpumpe und zu Problemen mit der Treibstoffpumpe, beispielsweise zur zu hohen Stromentnahme, die durch einen verstopften Filter oder eine abgenutzte Pumpe oder einen abgenutzten Motor verursacht werden können. Ferner kann das Tanksteuermodul 28, wenn der Dampfgehalt in dem Treibstoffdampfbehälter 24 detektiert ist, eine Aufforderung an die ECU 40 des Motors oder ein anderes Steuersystem senden, einen Dampfreinigungszyklus für den Treibstoffdampfbehälter zu initiieren. Mithin kann das Tanksteuermodul 28 über eine beschränkte Anzahl von Leitungen Informationen von mehreren Fahrzeugsteuersystemen einschließlich der ECU 40 des Motors empfangen und Informationen an diese senden. Über diese Leitungen kann im wesentlichen jeder Zustand von Treibstoffsystemteilen oder des Treibstoffsystems im gesamten Fahrzeug mitgeteilt werden, um die Wirksamkeit zu erhöhen und dabei stark die Anzahl der Leitungen und der elektrischen Verbinder zu vermindern, die verwendet werden müssen, wodurch der Einbau des Treibstoffsystems in das Fahrzeug sehr stark erleichtert wird.
Mithin vermindert sich mit dem Treibstoffsystem 12 gemäß der vorliegenden Erfindung die Anzahl von durch den Fahrzeugtreibstofftank 10 führenden Öffnungen, um die Auslaufwege zu vermindern, über die gefährliche Kohlenwasserstoffdämpfe in die Atmosphäre entweichen können. Das Treibstoffsystem schließt in sich auch ein elektronisches Tanksteuerungsmodul 28 in dem Fahrzeugtreibstofftank 10, das mit der ECU 40 des Motors verbunden ist, und das für eine spezielle Treibstoffsystemanwendung kalibriert werden kann, um es unnötig zu machen, die ECU 40 für jede spezielle Treibstoffsystemanwendung zu kalibrieren, und um das Treibstoffsystem effektiver betreiben zu können. Mit dem Treibstoffsystem 12 werden auch viele von den Verbindungen beseitigt, die sich formal außerhalb des Treibstofftanks 10 befanden, um den Treibstofftank und das Treibstoffsystem während des Einbaus leichter in ein Fahrzeug integrieren zu können. Mit der ECU 40 können durch das Tanksteuermodul 28 zahlreiche Treibstoffsystemteile und zahlreiche Meßfühler mit einer begrenzten, zwischen dem Tanksteuermodul und der ECU und anderen Fahrzeugsteuersystemen verlaufenden Anzahl von Leitungen verbunden werden.

Claims

Fahrzeugtreibstoffsystem, mit: einem Treibstofftank (10) mit einer Öffnung (14) ins Innere des Treibstofftanks (10); einer im Innern des Treibstofftanks (10) angeordneten Treibstoffpumpe (20), die Treibstoff aus dem Treibstofftank (10) absaugt und Treibstoff aus dem Treibstofftank (10) durch einen durch die Öffnung (14) des Treibstofftanks verlaufenden und durch die Öffnung (14) mit der Außenseite des Treibstofftanks (10) verbundenen Auslaßkanal (56) abgibt, und einem in denn Treibstofftank (10) angeordneten und mit der Treibstoffpumpe (20) verbundenen elektronischen Steuermodul (28), um Signale an die Treibstoffpumpe (20) zu senden oder von dieser zu empfangen, und das elektronisch mit einem Fahrzeugsteuersystem (40) außerhalb des Treibstofftanks (10) verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuermodul von der Treibstoffpumpe (20) Signale der Betriebseigenschaften der Treibstoffpumpe empfangen und entsprechende Signale zu einem Steuersystem (40) außerhalb des Treibstofftanks (10) senden kann.
Treibstoffsystem nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (28) das Anlegen elektrischer Leistung an die Treibstoffpumpe (20) steuert.
Treibstoffsystem nach Anspruch 1, das auch einen in dem Treibstofftank (10) angeordneten Treibstoffdampfbehälter (24) umfaßt, der einen Einlaß (141), der zwecks Aufnahme von Treibstoffdämpfen durch diesen hindurch mit dem Innern des Treibstofftanks (10) verbunden ist, und mindestens einen Auslaß (60, 148) aufweist, der durch die Öffnung (14) des Treibstofftanks (10) verläuft.
Treibstoffsystem nach Anspruch 3, das auch ein in dem Treibstofftank (10) an dem Einlaß (141) des Treibstoffdampfbehälters (24) angeordnetes Dampfabgabeventil (30) zum Steuern des Fluistroms in den Einlaß (141) des Treibstoffdampfbehälters (24) umfaßt.
Treibstoffsystem nach Anspruch 4, das auch ein zweites in dem Treibstofftank (10) in einem Abstand von dem Treibstoffdampfbehälter (24) angeordnetes und durch das andere Dampfabgabeventil (30) mit dem Treibstoffdampfbehälter (24) verbundenes Dampfabgabeventil (32) umfaßt.
Treibstoffsystem nach Anspruch 1, das auch einen in dem Treibstofftank (10) angeordneten und mit dem Steuermodul (28) verbundenen Treibstoffspiegelmeßfühler (26) zum Liefern einer Anzeige des Treibstoffspiegels in dem Treibstofftank (10) zu einer Steuereinheit (40) außerhalb des Treibstofftanks (10) umfaßt.
Treibstoffsystem nach Anspruch 3, das auch eine in dem Treibstofftank (10) angeordnete Halteanordnung (70, 80) umfaßt, die so konstruiert ist, daß sie die Treibstoffpumpe und den Treibstoffdampfbehälter mit dem Treibstofftank festlegt.
Treibstoffsystem nach Anspruch 7, wobei die Halteanordnung eine lösbar mit dem Treibstofftank (10) verbundene erste Halterung (70) zum Festlegen der ersten Halterung (70) und mit einem Flansch (76) und eine zweite Halterung (80) mit einem Flansch (78) aufweist, der in den Flansch (76) der ersten Halterung (70) in der Anordnung eingreifen kann, um die zweite Halterung (80) relativ zu der ersten Halterung (70) festzulegen.
Treibstoffsystem nach Anspruch 8, wobei die erste Halterung (70) auch ein von dieser vorstehendes Stützglied (84) mit einem Flansch (86) aufweist, die den Treibstoffdampfbehälter (24) relativ zu der ersten Halterung (70) festlegen und halten können.
Treibstoffsystem nach Anspruch 1, das auch eine lösbar abdichtend mit dem Treibstofftank (10) verbundene Kappe (50) zum Umschließen der Öffnung (14) und mit einem Treibstoffauslaß (56) umfaßt, durch den aus der Treibstoffpumpe (20) abgegebener Treibstoff aus dem Treibstofftank (10) fließt, und einer Öffnung (66), durch die mit denn Steuermodul (28) verbundene Drähte aufgenommen werden.
Treibstoffsystem nach Anspruch 10, wobei die Kappe (50} einen Gewindeabschnitt, der auf einen komplementären Gewindeabschnitt (46) des Treibstofftanks (10) aufgeschraubt werden kann, eine die Öffnung (14) des Treibstofftanks überspannende Abdeckung (54) und ein Abdichtelement (52) zwischen der Kappe (50) und dem Treibstofftank (10) aufweist.
Treibstoffsystem nach Anspruch 10, das auch einen in dem Treibstofftank (10) angeordneten Treibstoffdampfbehälter (24) mit einem Einlaß (141) zwecks Aufnahme von Treibstoffdampf aus dem Innern des Treibstofftanks (10) und einen Auslaß (148) umfaßt, durch den Dampf oder Luft, die aus dem Treibstoffdampfbehälter (24) abgegeben werden soll, aus dem Treibstoffdampfbehälter (24) abgegeben wird, und einem durch die Kappe (50) hindurch führenden Auslaß (60), durch den der Auslaß (148) des Treibstoffdampfbehälters (24) mit der Außenseite des Treibstofftanks (10) verbunden ist.
Treibstoffsystem nach Anspruch 1, das auch einen in dem Treibstofftank (10) angeordneten Temperaturmeßfühler (34) umfaßt, der mit dem Steuermodul (28) verbunden ist.
Treibstoffsystem nach Anspruch, 1, das auch einen in denn Treibstofftank (10) angeordneten Kohlenwasserstoffmeßfühler (36) umfaßt, der mit dem Steuermodul (28) verbunden ist.
Treibstoffsystem nach Anspruch 1, das auch einen in dem Treibstofftank (10) angeordneten Druckmeßfühler (36) umfaßt, der mit dem Auslaß der Treibstoffpumpe und dem Steuermodul (28) verbunden ist, um eine Anzeige des Treibstoffpumpen-Ausgangsdrucks an das Steuermodul (28) zu liefern.
Treibstoffsystem nach Anspruch 8, das auch ein von der zweiten Halterung (80) gehaltenes Gehäuse (104) mit herabhängenden Fingern (106) umfaßt, zwischen denen die Treibstoffpumpe (20) aufgenommen ist, um damit die Treibstoffpumpe (20) zu halten und festzulegen.
Treibstoffsystem nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (28) durch positive und negative Multiplexbusdrähte (174, 176) mit einen Steuersystem außerhalb des Treibstofftanks (10) verbunden ist.
Treibstoffsystem nach Anspruch 17, wobei das Steuersystem außerhalb des Treibstofftanks (10) eine Fahrzeugmotor-Steuereinheit (40) ist.
Treibstoffsystem nach Anspruch 3, das auch ein in dem Treibstofftank (10) angeordnetes Dampfreinigungsventil (134) umfaßt, das zwecks Steuerung des Reinigens des Treibstoffdampfbehälters (24) mit dem Treibstoffdampfbehälter (24) verbunden ist.
Treibstoffsystem nach Anspruch 19, wobei das Dampfreinigungsventil (134) zwecks Steuerung des Betriebs des Dampfreinigungsventils (134) elektrisch mit dem Steuermodul (28) verbunden ist.