DE19609322A1 - Vermeidung von flüssigen Emissionen aus Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie je eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff in den Patentansprüchen 15 bis 18 zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Abscheiden und Zurückgewinnen von Kraftstoff­ anteilen, aus einem überschüssigen Kraftstoffdampf-/Luftgemisch, aus einem Fahrzeugtank ist aus US 33 52 294 bekannt, (vgl. Fig. 1 Pos. 15, 17, 25, 24, 22, 11) wobei besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um die dampfförmigen Kraftstoffanteile in einem Festbettabsorber (60, 50) mittels Aktivkohle aus dem Luftstrom abzuscheiden, um sie anschließend durch eine Desorption mit der Verbrennungsluft (16, 17, 18, 19, 22, 11, und 23, 33, 60, 22, 11) im Motor als Energie zu nutzen.

Bei der hier beschriebene Methode zur Rückgewinnung der dampf­ förmigen Anteile in einem Aktivkohleabsorber werden jedoch auch die flüssigen Kraftstoff-anteilen in dem Kraftstoffdampf- /Luftgemisch dem Aktivkohlefilter zugeführt und dort abgeschieden. Hierbei belegen die höhersiedenden Fraktionen des Kraftstoffes wie Benzol, Oktan, Nonan, Dekan die Austauschflächen des Aktivkohlefilter, welche durch Luft (16, 32) bei normalen Temperaturen nicht desorbiert werden können. Damit ist die Funktion des Absorbers auf Dauer beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt, ausgehend von diesem Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, die flüssigen Kraftstoffanteile aus einem Kraftstoffdampf-/Luftgemisch abzuscheiden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch das verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw mit den Vorrichtungen gemäß den Patentansprüchen 15 bis 18 gelöst.

Es ist zwar aus der DE 42 05 433.8 (vgl. Pos. 2, 24) bekannt, Kraftstoffanteile aus einem, beim Betanken austretenden, Gasstrom durch eine Wäsche mit Kraftstoff zurückzugewinnen, wobei durch die Wäsche des Gases im Gegenstrom in der Packung (24) dampfförmige Anteile zurückgewonnen werden; wobei aber bei der Aufgabe des Kraftstoffes auf die Packung (24) Tropfen erzeugt werden, die über den Stutzen (2) entweichen. Zusätzlich können auch Tropfen über die Leitung (6) in den Aktivkohlefilter (10) gelangen, speziell dann, wenn nach einer Betankung der Druckausgleich im Tank über den Aktivkohlefilter erfolgt.

Das vorteilhafte Abscheiden von flüssigen Kraftstoffanteilen aus dem Kraftstoffdampf-/Luftgemisch beruht auf der Erkenntnis, daß bei dem Befüllen von Behältern mit Flüssigkeit, Tropfen entstehen, die mit dem verdrängten Gasvolumen aus dem Behälter entweichen und in dem gasförmigen Raum verbleiben, wenn sie nicht durch eine technische Maßnahme abgeschieden werden. Dies gilt in gleicher Weise für Otto- und Dieselkraftstoffe. Die Bildung der Tropfen hängt u. a. von den Strömungsverhältnissen am Austritt der Zapfpistole ab. Für das Füllen von Fahrzeugtanks besitzt die Zapfpistole zusätzlich eine Abstellautomatik, welche Luft aus dem Innern des Tankes über eine Düse ansaugt und damit den austretenden Kraftstoff versprüht. Wenn mit zunehmender Dauer eines Tankvorganges die Anzahl und Größe der Tropfen in der angesaugten Luft ansteigen, die Zeit zum Niederschlag der Tropfen mit steigendem Füllstand im Tank kürzer wird, so werden die geänderten Strömungsverhältnisse (höher Dichte) in der Pistole zum Abstellen des Betankungsvorgang führen.

Bei der Lagerung und dem Umfüllen von Kraftstoffen entsteht auf Tankstellen allgemein ein Verlust durch Kraftstoffschwund im Bereich von 0,5% bei Ottokraftstoffen. Für Dieselkraftstoffe, mit einem tieferen Dampfdruck, sind die dampfförmigen Verluste geringer und der Schwund über ein Jahr wurde mit 0,33 vol. % ermittelt. Das bedeutet, daß ca. 3 kg pro 1000 l Kraftstoff­ umsatz oder bei einem Kraftstoffverbrauch von 6 l pro 100 km, ca. 0,187 g/km als flüssige Emission beim Tanken entweichen.

Demgegenüber ist die Emission an Kraftstoff beim Betrieb eines modernen Fahrzeuges, welches als LEV (low emission vehicle) in Californien zugelassen ist, nur 0,04 g/km. Die verkehrsbedingten Emissionen erhöhen sich durch tropfenförmige Anteile beim Betanken also um den Faktor 4,67 (0,187/0,04) auf den Faktor 5,67 falls die tropfenförmigen Anteile nicht beachtet werden.

Während bei Tankstellen mit Gasrückführung die Tropfen in dem Kraftstoffdampf-/Luftgemisch in dem Erdtank zurückgewonnen werden können, so sind beim Betanken mit Diesel keinerlei entsprechende Maßnahmen vorgesehen. Die Erfindung kann also vorteilhaft, auch in den Tanks von Dieselfahrzeugen eingesetzt werden.

In der Bemühung, die Emissionen beim Tanken zu verhindern, zeichnet sich eine generell andere Lösung als die Gasrückführung ab, daß nämlich das verdrängte Kraftstoffdampf-/Luftgemisch einem sogenannten großen Kohlekanister zugeführt wird. Aber selbst wenn das beim Betanken überschüssige Kraftstoffdampf- /Luftgemisch nicht in einem Absorber gereinigt wird, so können allein durch den Einbau eines Tropfenabscheiders die verkehrs­ bedingten Emissionen dieses Fahrzeuges ganz wesentlich reduziert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend, anhand von Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Schema eines Kraftstofftankes mit der Ableitung des verdrängten Kraftstoffdampf-/Luftgemisches über den Einfüllstutzen.

Fig. 2 zeigt die Einführung der Zapfpistole am geöffneten Tankstutzen.

Fig. 3 zeigt ein Schema über eine Kraftstoffanlage mit einem geschlossenen Einfüllstutzen und einer Ableitung des überschüssigen Kraftstoffdampf-/Luftgemisches über einen Absorber.

In jeder der 3 Darstellungen wird der Betriebszustand einer Betankung erläutert. Gleichwohl ist es wichtig, andere Betriebszustände wie die Kraftstoffentnahme im Betrieb des Fahrzeuges, den Zustand unmittelbar nach verlassen einer Tankstelle oder bei Betriebspausen z. B. das Heiß-Abstellen des Motors speziell zu berücksichtigen.

Zunähst wird das verfahren anhand von Fig. 1 beschrieben.

Der Kraftstofftank 1 ist teilweise mit Kraftstoff 2 angefüllt. Die Zapfpistole 4 wird für die Dauer des Tankvorganges durch den geöffneten Einfüllstutzen 3 eingeführt. Nach der Betankung wird der Einfüllstutzen 3 wieder über einen nicht gezeigten Tankdeckel verschlossen. Zur Fixierung der Zapfpistole 4 wird diese in der bekannten und heute bereits verwendeten Halterung 5, geführt. Weitere Details über die Einführung der Zapfpistole werden weiter unten im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschrieben.

Die Zapfpistole 4 wird also durch die Öffnung in der Halterung 5 fixiert, welche das Innere des Tankes 1 von der Atmosphäre zumindest teilweise abtrennt. Beim Einschalten des Kraftstoff­ flusses entsteht bei Zapfpistolen mit Abschaltautomatik, z.B vom Typ ZVA, der Fa. Elaflex-Gummi Ehlers in Hamburg, an der Eintrittsöffnung des Kanales 8 ein Unterdruck, wodurch ein Gasgemisch aus dem Freiraum des Einfüllstutzens 3 angesaugt wird. Dieses Gasgemisch vermischt sich im Innern der Zapfpistole mit dem, aus dem Kanal 9 austretenden Kraftstoff und versprüht diesen zu einer Vielzahl von Tropfen. Mit dem Beginn des Kraftstoffflusses aus dem Kanal 9 der Zapfpistole 4 werden auch Gase aus dem Freiraum 7 verdrängt. Der Austritt der Gase aus dem Freiraum 7 erfolgt in der Zeit des Auffüllens über die Leitung 6 und von dort über die Leitung 18 zu dem offenen Einfüllstutzen 3. vorzugsweise am Eintritt der Gase in die Leitung 6 ist ein Tropfenabscheider 10, nach dem von Kühltürmen, Wäschern und Waschtürmen bekannten Funktionsprinzip, eingebaut. Hierzu ist der Querschnitt der Leitung 6 erweitert. Die Leitung 13 ist durch ein Ventil 15 geschlossen.

Durch die Umlenkung eines, zwischen 2 Platten geführten Gas­ stromes werden die Tropfen aus dem Gasstrom an einer Fläche abgeschieden und fließen mittels Schwerkraft an der Fläche nach unten. Einsatz finden die Tropfenabscheider auch in der Klimatechnik als sogenannte Demister. Als Bauform für den Tropfenabscheider bieten sich geordnete Packungen an, wie sie von der Fa. Sulzer in Winterthur (Schweiz), als normale Packung (Handelsname: Melapak) und Gewebepackung in Metall, Kunststoff und Keramik für Laborzwecke hergestellt werden. Packungen dieser Art können also in den erweiterten Querschnitt der Leitung 6, bevorzugt am Anfang, gesehen in Strömungsrichtung, eingesetzt werden.

Bei einem Mengenstrom von 40 l/min ergibt sich in einem Rohr­ querschnitt von 1,5 cm Durchmesser, eine Geschwindigkeit von ca 4 m/s. Falls die Gewebepackung mit 1 m/s angeströmt wird, so ist der Durchmesser der Packung 3 cm. Im Betriebszustand tritt das Kraftstoffdampf-/Luftgemisch von unten in den Tropfenabscheider 10 ein. Mit zunehmender Dauer des Tankvorganges nimmt die Anzahl der Tropfen in dem Gas aus dem Freiraum 7 zu. Die Tropfen werden in dem Tropfenabscheider zurückgehalten und fließen mittels Schwerkraft in den Tank 1 zurück. Der Fluß des Gasstromes wird durch die Zapfpistole unterstützt. Der Flüssigkeitsstrom aus der Zapfpistole erzeugt einen Unterdruck, so daß sich über den Einfüllstutzen 3, den Freiraum 7, den Tropfenabscheider 10, über die Rohrleitungen 6, 18 und die Öffnungen in der Halterung 5 ein Gasstrom oder Gaskreislauf ausbildet. Der gereinigte Gasstrom stromt über die Leitung 6, die Leitung 18 und den Einfüllstutzen 3 aus dem Kraftstofftank 1.

Vorteilhaft wird diese Gasströmung vor dem endgültigen Auffüllen des Tankes 1 unterbrochen, damit die Abstellfunktion der Zapfpistole 4 wirksam werden kann. Hierzu ist der Eintritts­ stutzen am Tropfenabscheider 10 nach unten verlängert. Beim Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels bis zu der unteren Kante der Eintrittsöffnung in den Tropfenabscheider 10 wird der Gaskreislauf erschwert und der bisherige Strömungsweg 3, 7, 10, 6, 18, 5 des Gases unterbrochen. Im letzten Abschnitt des Tankvorganges erfolgt die Gasströmung in die andere Richtung, direkt durch den Einfüllstutzen und die Halterung 5 nach außen. Dabei steigt auch wegen der kürzeren Zeit zum Absinken der Tropfen auf die Oberfläche des Kraftstoffes 2 die Zahl der restlichen Tropfen und die Gasdichte an der Öffnung 8 an, was dann zum Auslösen der Abstellautomatik führt.

In Fig. 2 ist der Einfüllstutzen 3 mit der Halterung 5 für die Zapfpistole 4 dargestellt. Die von den Tropfen gereinigten Gase in der Leitung 18 treten unmittelbar aus dem Stutzen 3 nach oben aus. Nur ein Teilstrom wird über eine oder mehrere Öffnungen 11 in der Halterung 5 zurück in den Tank 1 gesaugt. An der Öffnung 8 der Zapfpistole 4 wird ein Teil der vorbei strömenden Gase angesaugt, anschließend in der Zapfpistole 4 mit dem Kraftstoff vermischt und strömt über den großen Kanal 9 bei gleichzeitiger Erzeugung von Tropfen in den Kraftstofftank 1.

Vor dem endgültigen Füllen des Tankes 1 wird der Gasstrom in der Leitung 18 reduziert und die Gase mit den Tropfen beginnen in umgekehrter Richtung an der Leitung 8 der Zapfpistole 4 vorbeizuströmen, so daß über die Leitung 8 die Abstellautomatik ausgelöst wird.

Eine weitere Möglichkeit, die Gasströmung vor dem endgültigen Abstellen langsam zu reduzieren, ist mit der Installation einer Trennwand 12 aufgezeigt. Diese Wand 12 kann ebenfalls als Tropfenabscheider oder als gelochte Wand ausgeführt sein, wobei die Unterkante der Wand, quer zur Strömungsrichtung des Gas­ stromes, schräg ausgebildet werden kann. Die freie Durchtritts­ fläche für den horizontalen Gasstrom nimmt mit einem Anstieg des Kraftstoffspiegel ab und führt ebenfalls zu einer Reduzierung des Gasstromes.

Der hier beschriebene Befüllungsvorgang ermöglicht eine Emissionsminderung während des Betriebszustandes einer Betankung, und zwar ohne Gasrückführung und bei einer Betankung mit Gasrückführung.

Die Behandlung des überschüssigen Kraftstoffdampf-/Luftgemisches während des Fahrbetriebes wird im folgenden im Zusammenhang mit dem Festbettabsorber 16 beschrieben.

Die Gase aus dem Tank 1 werden zur Vermeidung von Emissionen beim Betrieb von modernen Fahrzeugen mit Katalysator (KAT) über einen sogenannten kleinen Kohlekanister geführt. Hierzu wird an die Rohrleitung 6 aus einem Tank 1 für Ottokraftstoff nach dem Tropfenabscheider 10, bei modernen Pkw, eine weitere Leitung 13 angeschlossen, durch welche die überschüssigen Gase beim Betrieb eines Fahrzeuges mit Ottomotor über das jetzt geöffnete Ventil 15 dem Festbettabsorber 16 zugeführt werden. In dem Festbettabsorber 16 werden die verbliebenen dampfförmigen Schadstoffe des Gases absorbiert. Im allgemeinen wird hierfür Aktivkohle als Sorptionsmittel verwendet. Andere Sorptionsmittel sind Molekularsiebe und Harze mit feinporigen Strukturen. Bei jedem der möglichen Sorptionsmittel ist es wichtig, daß nach einer Betankung die flüssigen Anteile im Gas bei Wiederaufnahme des Fahrbetriebes im Tropfenabscheider 10 abgeschieden werden.

Das gereinigte Gas verläßt den Festbettabsorber 16 z. B. mit der Verbrennungsluft über die Leitung 17, die zu dem nicht gezeigten, Motor führt. Über die Leitung 14 kann die Verbrennungsluft dem Absorber 16 zugeführt werden. Mit dieser sauberen Luft erfolgt im Betrieb des Fahrzeuges eine Desorption des Absorbers, und die zurückgewonnenen Schadstoffe können als Wertstoff im Motor verbrannt werden.

Ein weiterer Funktionsbedarf für den Absorber ergibt sich beim sogenannten Heißabstellen oder bei einer Erwärmung auf einem heißen Parkplatz. Dabei steigt der Dampfdruck über dem Kraftstoff 2 an und der Druckausgleich erfolgt nach Öffnen des Ventiles 15 über den Tropfenabscheider 10, die Leitung 13 in den Absorber 16.

In den Dieselfahrzeugen hat der Kraftstoff tiefere Dampfdrücke, so daß die Rückgewinnung von Dämpfen noch keine Bedeutung hat. Hier wird der Tropfenabscheider 10 für eine Emissionsminderung im verlaufe einer Betankung des Fahrzeuges genutzt. Auch bei Flugbenzin sind die Dampfdrücke höher, so daß die Rückgewinnung der flüssigen Emissionen von Bedeutung ist.

Bei den beschriebenen Betriebszuständen der Kraftstoffanlage ist die Öffnung am Einfüllstutzen bei der Aufnahme der Zapfpistole nicht abgedichtet.

Im folgenden wird anhand von Fig. 3 der Betriebszustand einer Betankung bei einer geschlossenen Verbindung zwischen Zapfpistole und Einfüllstutzen beschrieben.

In den meisten Fällen wird das Fahrzeug in betriebs-warmen Zustand an die Betankungsanlage angeschlossen. Dann kann bei einem Fahrzeug mit Kraftstoff-Einspritzpumpe der Inhalt des leeren Tankes auf über 50°C erwärmt sein. D.h. der Siedepunkt des Kraftstoffes wird vielfach erreicht. Bei diesen physikalischen Bedingungen ergibt sich im Freiraum 22 des Tankes 21 eine Konzentration an Benzindämpfen von 2,19 kg/m3 (Dampfdruck 0,95 bar). Über dem frischen Kraftstoff ist bei 20°C der Dampfdruck wesentlich tiefer. Bei einem Druck von 0,35 bar ergibt sich eine Konzentration an Benzindampf von 0,89 kg/m³. Durch Wärme- und Stoffaustauschvorgänge fallen also über 60% oder 1,3 kg/m3 bzw 1,3 g/l als feine Kondensattropfen in der Tankatmosphäre an. Dieses Kondensat kann nach Fig. 3 in dem Tropfenabscheider 23 zurückgewonnen werden.

Vor der Betankung wird die Zapfpistole 25 in den Einfüllstutzen 24 eingeführt und der freie Querschnitt 27 durch ein Dichtelement 26 geschlossen, das z. B. durch eine Überwurfmutter 40 von oben angedrückt wird. Dieses Dichtelement kann aus einem elastischen gummi-ähnlichen Material, das als Kreisring ausbildbar ist, bestehen. Das Dichtelement kann an seinem äußeren Umfang mit dem Einfüllstutzen dichtend verbunden sein und am inneren Umfang durch ein Zusammendrücken von oben den Spalt 27 zur Zapfpistole 25 schließen. Dabei ist es möglich die Elastizität des Elementes durch ein Gas oder eine Flüssigkeit im Innern zu erhöhen.

Nach dem Schließen des Einfüllstutzen erfolgt der Druckausgleich zur Umgebung über den Absorber 28, allgemein als Kohlekanister bezeichnet. Er hat eine Öffnung 29 zur Umgebung und ist über die Leitung 30 mit dem Tank 21 verbunden. Der Anschluß der Leitung 30 an den Tank 21 sollte oberhalb des Kraftstoffspiegels liegen. Hier wird der Tropfenabscheider 23 bevorzugt in die Leitung 30 eingebaut, so daß die abgeschiedene Flüssigkeit von hier in den Freiraum 22 des Tankes 21 zurücktropfen kann.

Durch die Temperatureinflüsse kann sich durch Kondensation zu Beginn einer Betankung im Tank ein Unterdruck bilden. Der Druckausgleich erfolgt dann über den Absorber 28. Die eintretende Luft nimmt dort durch Desorption Schadstoff auf und erhöht damit die Aufnahmefähigkeit des Absorbers 28 für die anfallenden, überschüssigen Dämpfe aus dem Tank 21. Mit dem Abschluß des Temperaturausgleiches und steigendem Flüssigkeitsniveau steigt auch der Druck im Tank 21 an und der Druckausgleich erfolgt in umgekehrter Richtung. Dabei werden die Tropfen im Tropfenabscheider 23 aus dem Gas abgeschieden, gelangen in den Tank zurück und die dampfförmigen Anteile werden wenigstens teilweise in dem Absorber 28 zurückgehalten. Für die optimale Emissionsminderung ist die Vermeidung von Leckagen zwischen dem Einfüllstützen 24 und der Zapfpistole 25 wichtig. Dabei wird die Ausbildung eines Unterdruckes durch die Strömungsbedingungen an der Zapfpistole 25 begünstigt. Der Druckunterschied kann durch die Ausbildung einer weiteren Verbindungsleitung 31 vom Tank 21 zu dem Einfüllstutzen 24 reduziert werden. Durch den Einbau eines weiteren Tropfenabscheiders 32 in diese Leitung bleiben die Zusammensetzung und die Dichte des Gases und somit die Strömungsbedingungen an der Zapfpistole über eine Betankung weitgehend konstant. Mit dem Anstieg des Füllstandes auf die Höhe der Eintrittsöffnung der Leitung 31 ändern sich die Strömungsverhältnisse, wie bereits in Verbindung mit der Fig. 1 beschrieben. Bei einem Anstieg der Tropfen im Stutzen 24 wird die Abstellautomatik in der Zapfpistole die Betankung beenden.

Es ist auch, anders als in Fig. 3 dargestellt, möglich, die Entlüftung des Tankes über Ventile zu kontrollieren. Auch bei einem derartigen Be-/Entlüftungskonzept können die Tropfenabscheider vorteilhaft in die gasführenden Leitungen eingebaut werden. Das in Fig. 3 beschriebene Konzept mit einer Belüftung des Tankes hat jedoch den Vorteil, daß die überschüssige Luftmenge und Dampfmenge gering ist und keine Regel-Ventile erforderlich sind.

Nach Beendigung des Betriebszustandes einer Betankung wird die Zapfpistole 25 aus dem Einfüllstutzen 24 entnommen und der Stutzen wird mit einem nicht gezeigten Deckel dicht verschlossen.

Im anschließenden Betrieb des Fahrzeuges müssen die in dem Absorber 28 gespeicherten Dämpfe desorbiert werden und der Verbrennung zugeführt werden. Hierzu führt von dem Absorber 28, über die Leitung 30, eine Leitung 39, mit einem Ventil 35 zu der Leitung 38 für Verbrennungsluft. Um die Verbrennungsluft, welche über die Leitung 29 in den Absorber 28 eintritt und diesen reinigt, von den mit Schadstoffen beladenen Gasen aus dem Tank 21 zu trennen, ist in die Leitung 30 ein Ventil 33 eingebaut. Dieses Ventil ist bei der Beladung des Absorbers im Verlaufe einer Betankung geöffnet und bei der hier besprochenen Desorption des Absorbers geschlossen. Von der Leitung 30 führt eine Verbindungsleitung 36 zu dem Ansaugstutzen 37 der Leitung 38 für Verbrennungsluft, die zu dem nicht gezeigten Motor führt. Dadurch, daß in dem Tropfenabscheider 23 die flüssigen Kraftstoffanteile aus dem überschüssigen Gemisch aus dem Tank 21 abgetrennt werden und die Be- und Entlüftung des Tankes jetzt über die Leitung 36 erfolgt, wird der Verbrennungsluft eine gleichmäßige Menge an Dämpfen zugeführt. Somit bringt die Tankentlüftung durch das Fehlen der Tropfen eine gleichmäßige Grundlast für die Verbrennung im Motor, so daß es möglich wird, den Verbrennungsprozeß im Motor zukünftig trotz der Zufuhr der Grundlast eindeutig zu regeln. Hierzu ist in die Leitung 36 ein weiteres Ventil 34 eingebaut, welches bei einer Betankung geschlossen ist.

Unter diesen Bedingungen ist es prozeßtechnisch möglich, wie dargestellt, einen wesentlichen Teil der Verbrennungluft über den Leitungsweg 29, 28, 30, 35, 39, 38 über den Absorber zu führen und hierdurch den Absorber im Gegenstrom zu desorbieren.

Dies ist eine spezielle Betriebsweise für einen Absorber, nämlich die Beladung und Entladung des Absorbers jeweils im Gegenstromprinzip, ohne daß zwangsläufig ein 2 ter Absorber erforderlich ist. Möglich ist diese Betriebsweise, weil die Gase aus dem Tank 21 bereits in dem Tropfenabscheider 23 vorgereinigt werden.

Wird das Fahrzeug abgestellt oder heiß-abgestellt, dann wird das Ventil 33 geöffnet, und die Ventile 34, 35 werden geschlossen. Die Be-/Entlüftung erfolgt in diesem Fall über den Absorber.

Die vorstehend gezeigte Verknüpfung von Absorber und Tank ist bei der Verwendung eines Tropfenabscheiders nicht zwingend. Auch bei anderen Entlüftungsprinzipien an Fahrzeugtanks z. B. bei Lkws bringt der Tropfenabscheider große Vorteile, weil der Kraftstoff zurück in den Tank 21, 1 gelangt.

Es ist immer besser, aus dem Tank den Kraftstoff flüssig mit der Einspritzpumpe als dampfförmig mit der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum zu dosieren.

Außerdem wird vermieden, daß die schwer siedenden flüssigen Kraftstoffanteile die Austauschflächen eines Absorber für immer belegen, weil sie mit Luft bei Umgebungstemperatur nicht zu desorbieren sind.

Claims (18)

1. Verfahren zur Behandlung eines Kraftstoffdampf-/Luftgemisches und zur Abscheidung von flüssigen Kraftstoffanteilen aus diesem Gemisch, welches beim Befüllen des Tankes eines Fahrzeuges und/oder durch Erwarmen des Inhaltes des Tankes aus diesem Tank verdrängt wird, in welchem bei den verschiedenen Betriebszuständen nämlich einer Betankung, der Kraftstoffentnahme und im Stillstand nach dem Abstellen des Fahrzeuges noch flüssige Anteile vorhanden sind, wobei Mittel vorsehen sind, um den Kraftstoff mit einer Zapfpistole in den Tank aufzugeben und um das überschüssige Kraftstoffdampf-/Luftgemisch über eine Rohrleitung aus dem Tank abzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - in die Rohrleitung des Kraftstoffdampf-/Luftgemisches ein Tropfenabscheider eingebaut ist,
• - das verdrängte Kraftstoffdampf-/Luftgemisch wenigstens teilweise bei den verschiedenen Betriebszuständen über diese Rohrleitung und den eingebauten Tropfenabscheider geführt wird,
• - und die flüssigen Kraftstoffanteile in dem Tropfenabscheider abgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tropfenabscheider auf der Seite der Rohrleitung eingebaut ist, welche dem Tank zugewandt ist.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Kraftstoffdampf-/Luftgemisch im Tropfenabscheider abgeschiedenen Tropfen dem Tank oder dem Kraftstoff im Tank zugeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und zur Anwendung bei einer Betankung mittels einer Zapfpistole über einen offenen Einfüllstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung eine Verbindung von dem Tank zu dem offenen Einfüllstutzen bildet und in Richtung des einströmenden Kraftstoffes ein Gaskreislauf über den Einfüllstutzen des Tankes, den Freiraum im Tank, über den Tropfenabscheider in der Rohrleitung und die Rohrleitung selbst, aufgebaut wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Gaskreislauf über die Rohrleitung vor dem Erreichen des maximalen Füllstandes im Tank, durch die erschwerten Strömungs­ bedingungen am Eintrittsstutzen der Rohrleitung und/oder durch eine Trennwand, welche im oberen Teil des Tankes quer zur Strömungsrichtung eingebaut ist, langsam verringert wird,
• - und zum Auslösen der Abstellautomatik in der Zapfpistole, der Volumenstrom des überschüssigen Kraftstoffdampf-Luftgemisches wenigstens teilweise entgegen dem zuströmenden Kraftstoff im Einfüllstutzen geführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 und zur Anwendung bei einer Betankung mittels einer Zapfpistole über einen geschlossen Einfüllstutzen, wobei Mittel vorgesehen sind, um das verdrängte Kraftstoffdampf- /Luftgemisch über eine Rohrleitung einem Absorber zuzuführen und es in dem Absorber zu reinigen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Tankes mit der Umgebung und der Druckausgleich mit der Umgebung über eine Rohrleitung vom Tank zum Kohlekanister und eine Öffnung im Absorber gewährleistet ist, und in die Rohrleitung zum Absorber ein Tropfenabscheider zum Schutz der Absorberflächen vor den Höhersiedern in der Flüssigkeit eingebaut ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6 und geeignet zur Betankung von Fahrzeugen mit Einspritzmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn einer Betankung, wenn der kalte Kraftstoff in die wärmere Tankatmosphäre aufgegeben wird und sich durch den Wärme- und Stoffaustausch als Folge der Abkühlung und der Dampf­ kondensation ein Unterdruck einstellt, der Tank zunächst über den Verbindungsweg Absorber, Rohrleitung, Tropfenabscheider belüftet wird, und anschließend beim Anstieg des Druckes, die überschüssigen Gase in umgekehrter Richtung, beginnend mit dem Tropfenabscheider, Rohrleitung und Absorber entweichen.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung von Druckspitzen innerhalb des Tankes der Kraftstoffanlage von dem Tank zu dem nach außen dichten Einfüllstutzen eine 2 te Rohrverbindung hergestellt wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase in jeder von dem Tank ausgehenden gasführenden Rohrleitung in einem Tropfenabscheider gereinigt werden.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche zur Behandlung von überschüssigen Gasen bei Vorhandensein von mehreren Kammern in einem Tank, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase in der von der einzelnen Tankkammer ausgehenden gasführenden Rohrleitungen in einem Tropfenabscheider gereinigt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 und zur Anwendung im Betrieb des Fahrzeuges, wobei der Tank am Einfüllstutzen mittels eines Deckels verschlossen ist und ein überschüssiges Kraftstoffdampf- /Luftgemisch über eine Rohrleitung zu dem Absorber abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigen Anteile, welche aufgrund eines zurückliegenden Betriebszustandes vorhanden sind und/oder welche aufgrund von konstruktionsbedingten Verhältnissen im Tank selbst entstehen, in dem zu der Rohrleitung gehörenden Tropfenabscheider abgeschieden werden und dem flüssigen Kraftstoff zugeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb des Fahrzeuges das von Flüssigkeit gereinigte Kraftstoffdampf-/Luftgemisch wenigstens teilweise vor dem Eintritt in den Absorber der Verbrennungsluft für den Motor zugeführt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft dem Absorber entgegen der Strömungsrichtung der überschüssigen Gase zugeführt wird und im Betrieb des Fahrzeuges der Absorber im Gegenstromprinzip durch die Verbrennungsluft gereinigt und/oder desorbiert wird.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Packung des Tropfenabscheiders aus einem homogenen Material oder aus einem Gewebe gefertigt ist.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere zur Reduzierung der Kraftstoffverluste und der verkehrsbedingten Emissionen von Fahrzeugen beim Betanken, auch von höhersiedenden Kraftstoffen wie Dieselkraftstoff und Flugbenzin, bestehend aus
einem Tank zur Aufnahme des Kraftstoffes, an welchem neben der Kraftstoffentnahme-Einrichtung Mittel vorgesehen sind für die Befüllung des Tankes über einen offenen Einfüllstutzen und Mittel für den Abzug eines überschüssigen Benzindampf- /Luftgemisches über eine Rohrleitung, welche den Freiraum im Tank mit dem Einfüllstutzen verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß

• - in die Rohrleitung ein Tropfenabscheider eingebaut oder nachträglich einbaubar ist,
• - die bei dem Einfüllvorgang des Kraftstoffes gebildeten Tropfen mit dem verdrängten Kraftstoffdampf-/Luftgemisch über die Rohrleitung und den Tropfenabscheider abführbar sind,
• - die Tropfen aus dem verdrängten Kraftstoffdampf-/Luftgemisch in dem Tropfenabscheider abscheidbar sind, und
• - Mittel vorgesehen sind, um den im Tropfenabscheider abgeschiedenen Kraftstoff dem flüssigen Kraftstoff im Tank zuzuführen.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, zur Reduzierung der verkehrsbedingten Emissionen von Fahrzeugen, insbesondere zum Schutz der Absorberoberflächen vor flüssigen Kraftstoffanteilen bei wenigstens einem der Betriebszustände eines Fahrzeuges, wie Fahrbetrieb, Stillstand, Heiß-Abstellen . . ., bestehend aus, einem Tank zur Aufnahme des Kraftstoffes, an welchem neben der Kraftstoffentnahme-Einrichtung Mittel vorgesehen sind für die Befüllung des Tankes über einen offenen Einfüllstutzen und für den Abzug eines überschüssigen Kraftstoffdampf-/Luftgemisches über eine Rohrleitung, welche an eine Öffnung in dem Freiraum des Tankes angeschlossen ist und zu dem Absorber führt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - in die Öffnung ein Tropfenabscheider eingebaut ist oder in der an die Öffnung anzubauenden Rohrleitung zum Absorber einbaubar ist,
• - das überschüssige Kraftstoffdampf-/Luftgemisch mit den flüssigen Kraftstoffanteilen über die Öffnung und den Tropfenabscheider abführbar ist,
• - die flüssigen Kraftstoffanteile aus dem überschüssigen Kraftstoffdampf-/Luftgemisch in dem Tropfenabscheider abscheidbar sind, und
• - Mittel vorgesehen sind, um den im Tropfenabscheider abgeschiedenen Kraftstoff dem flüssigen Kraftstoff im Tank zuzuführen.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, zur Reduzierung der verkehrsbedingten Emissionen von Fahrzeugen, insbesondere zum Schutz der Absorberoberflächen vor flüssigen Kraftstoffanteilen bei wenigstens einem der möglichen Betriebszustände eines Fahrzeuges, wie Fahrbetrieb, Betanken, Stillstand, Heiß-Abstellen . . ., bestehend aus, einem Tank zur Aufnahme des Kraftstoffes, an welchem neben der Kraftstoffentnahme-Einrichtung Mittel vorgesehen sind für die Befüllung des Tankes über einen zur Zapfpistole abgedichteten Einfüllstutzen und Mittel für den Abzug eines überschüssigen Kraftstoffdampf-/Luftgemisches über eine Rohrleitung, welche an eine Öffnung in dem Freiraum des Tankes angeschlossen ist und zu dem Absorber führt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - in die Öffnung ein Tropfenabscheider eingebaut ist oder in der an die Öffnung anzubauenden Rohrleitung zum Absorber einbaubar ist,
• - das überschüssige Kraftstoffdampf-/Luftgemisch mit den flüssigen Kraftstoffanteilen über die Öffnung und den Tropfenabscheider abführbar ist,
• - die flüssigen Kraftstoffanteile aus dem überschüssigen Kraftstoffdampf-/Luftgemisch in dem Tropfenabscheider abscheidbar sind, und
• - Mittel vorgesehen sind, um den im Tropfenabscheider abgeschiedenen Kraftstoff dem flüssigen Kraftstoff im Tank zuzuführen.

18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, insbesondere zum Schutze der Oberflächen eines Festbettabsorbers (16) vor den schwer desorbierbaren flüssigen Kraftstoffanteilen in einem verdrängten Kraftstoffdampf-/Luftgemisch bestehend aus, einem Tank zur Aufnahme des Kraftstoffes und einer Leitung zur Abfuhr des aus dem zu befüllenden Tank verdrängten Kraftstoffdampf-/Luftgemisches und einem in diese Leitung eingebauten Tropfenabscheider, und einem Festbettabsorber, ausgeführt als kleiner Kanister für die Aufnahme der dampfförmigen Emissionen beim Betrieb des Fahrzeuges und/oder als großer Kanister für die Aufnahme der dampfförmigen Emissionen beim Betanken des Fahrzeuges über einen zur Zapfpistole hin abgedichteten Einfüllstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die bei dem Einfüllvorgang des Kraftstoffes gebildeten Tropfen mit dem verdrängten Kraftstoffdampf-/Luftgemisch über die Leitung und über den Tropfenabscheider abführbar sind,
• - die Tropfen aus dem verdrängten Kraftstoffdampf-/Luftgemisch in dem Tropfenabscheider vor Erreichen des Festbettabsorbers abscheidbar sind, und
• - die Oberflächen des Festbettabsorbers vor den schwer desorbierbaren flüssigen Kraftstoffanteilen schützbar sind.