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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus einem einer Vorrichtung zum dosierten Zuführen von
aus einem Kraftstofftank verflüchtigtem
Kraftstoff zu einem Verbrennungsprozess, insbesondere für eine Brennkraftmaschine,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
bekannte Vorrichtung dieser Art (
DE 10 2004 006 874 A1 ) weist ein Tankentlüftungsventil
mit einem Ventilgehäuse,
an dem ein Ventileinlass und ein Ventilauslass sowie ein dazwischenliegender, eine
Ventilöffnung
umgebender Ventilsitz ausgebildet sind, und einem im Ventilgehäuse angeordneten Elektromagneten
zum Betätigen
eines mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilglieds auf, das
bei unbestromtem Elektromagneten unter der Wirkung einer Ventilfeder
auf dem Ventilsitz aufliegt und die Ventilöffnung schließt. Im Ventilauslass
ist ein Strömungselement
mit einem in Strömungsrichtung
sich verengenden Querschnitt, vorzugsweise eine Laval-Düse, angeordnet.
Der Ventileinlass ist an einem mit Aktivkohle gefüllten Speicherraum
oder einem Aktivkohlefilter angeschlossen, der seinerseits mit einem
Entlüftungsausgang
eines Kraftstofftanks in Verbindung steht. Der Ventilauslass ist
an dem Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine angeschlossen. Durch Öffnen des
Tankentlüftungsventils
wird unter Ausnutzung eines Unterdrucks in dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine
Frischluft aus der Atmosphäre über den
Aktivkohlefilter angesaugt, wobei der Aktivkohlefilter aus einem
Kraftstofftank verflüchtigten
Kraftstoff an die Frischluft abgibt und der verflüchtigte
Kraftstoff zusammen mit der Frischluft in das Ansaugrohr gelangt
und damit dem Verbrennungsprozess der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Ein Steuergerät
steuert über
die Öffnungszeit
des Tankentlüftungsventils
die Menge der zugeführten, mit
verflüchtigtem
Kraftstoff beladenen Luft. Dabei wird das Tankentlüftungsventil
durch abwechselndes Öffnen
und Schließen
taktend angesteuert.
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In
neuerer Zeit sind die über
den Aktivkohlefilter angesaugten Luftmengen derart vergrößert worden,
dass beim Takten des Tankentlüftungsventils Luftpulsationen
auftreten, die die Schlauchleitungen zwischen Tankentlüftungsventil
und Aktivkohlefilter anregen und zu hörbarem Körperschall führen, der auf
das Fahrzeug übertragen
wird.
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Um
solche Luftpulsationen weitgehend zu dämpfen ist stromab des Aktivkohlefilters
und stromauf des Ventilsitzes des Tankentlüftungsventils ein Beruhigungsraum
mit großem
Volumen vorgesehen. Je größer das
Volumen des Beruhigungsraums ist, desto geringer sind die Auswirkungen
der Luftpulsationen. Der Beruhigungsraum ist dabei in das Ventilgehäuse des
Tankentlüftungsventils
integriert und im Bereich stromauf des Ventilsitzes ausgebildet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass das schnellschließende Rückschlagventil
durch den im Taktbetrieb entstehenden Überdruck geschlossen wird und
somit der Überdruck
nicht in das an den Ventileinlass angeschlossen Schlauchsystem gelangen
kann. Die Luftpulsationen werden in dem im Innern des Ventilgehäuses vorhandenem
Luftvolumen abgebaut. Dabei kann die Größe des im Ventilgehäuse vorgehaltenen
Dämpfungsvolumens
je nach Anwendung variiert werden. Anders als dies bei der eingangs
beschriebenen Vorrichtung der Fall ist, wird durch das erfindungsgemäße Rückschlagventil
zuverlässig
ausgeschlossen, dass Luftpulsationen, die noch nicht oder nur wenig
im Dämpfungsvolumen
innerhalb des Ventilgehäuses
gedämpft
worden sind, in das Schlauchsystem gelangen. Das Auftreten von Druckspitzen
im Schlauchsystem ist damit zuverlässig verhindert und somit jegliche
Körperschallerzeugung
und -übertragung
unterdrückt.
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Durch
die in den weiteren Ansprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen Vorrichtung möglich.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung weist das Rückschlagventil
einen Öffnungsquerschnitt
auf, der deutlich größer ist
als der kleinste Querschnitt im Ventilauslass des Tankentlüftungsventils.
Dadurch hat das zusätzliche
Rückschlagventil
keinerlei Einfluss auf die Bemessung und Dosierung bei der Zumischung
von verflüchtigem
Kraftstoff.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung weist das Rückschlagventil
ein Ventilgehäuse,
einen Ventilsitz und einen unter der Wirkung einer Ventilschließfeder auf
dem Ventilsitz aufliegendem Ventilschließkörper auf, wobei der Ventilsitz
am Ventilgehäuse
des Tankentlüftungsventils
an oder nahe dessen Einlass ausgebildet ist. Das Rückschlagventil
wird als komplette Einheit vormontiert und dann in das Ventilgehäuse des
Tankentlüftungsventils
eingesetzt, wobei vorzugsweise das Ventilgehäuse des Tankentlüftungsventils
eine zum Ventilsitz des Rückschlagventils
konzentrische Ringnut aufweist, in die das Ventilgehäuse des
Rückschlagventils
mit einem Ringbund eingepresst wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung weist die Ventilschließfeder des Rückschlagventils
eine kleine Federkonstante oder Federrate auf, so dass das Rückschlagventil
bereits bei einem am Ventilschließkörper auftretenden kleinen Differenzdruck,
der vorzugsweise zwischen 5 und 10mbar liegt, öffnet. Diese Auslegung der
Ventilschließfeder
des Rückschlagventils
bewirkt, dass das Rückschlagventil
bereits bei einem sehr geringen Strömungsdifferenzdruck öffnet und
die Funktion des Tankentlüftungsventils
nicht negativ beeinflusst.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung besitzt das Ventilgehäuse
des Tankentlüftungsventils
ein über
das Aufnahmevolumen für alle
Baukomponenten des Tankentlüftungsventils und
für das
komplette Rückschlagventil
hinausgehendes Zusatzvolumen, das einen Dämpfungsraum für die beim
Schließen
des Tankentlüftungsventils auftretenden
Luftpulsationen bildet. Treten Luftpulsationen auf, so wird das
Ventilgehäuse
durch das Rückschlagventil
geschlossen und die Luftpulsationen können sich nur innerhalb des
Gehäuses
in dem vorgesehenen Dämpfungsraum
abbauen. Die Größe des vorgehaltenen
Zusatzvolumens des Dämpfungsraums
kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich ausgelegt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen teilweise
in schematischer Darstellung:
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1 eine
Vorrichtung zum dosierten Zuführen
von verflüchtigtem
Kraftstoff mit einem im Längsschnitt
dargestellten Tankentlüftungsventil
und einem im Tankentlüftungsventil
integrierten Rückschlagventil,
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2 eine
perspektivische Darstellung einer Seitenansicht des Rückschlagventils
in 1.
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Ein
in 1 im Längsschnitt
dargestelltes Tankentlüftungsventil 10 einer
Vorrichtung zum dosierten Zuführen
von verflüchtigtem
Kraftstoff zu dem in einer Brennkraftmaschine stattfindenden Verbrennungsprozess
weist ein Gehäuse 11 auf,
an dem ein Ventileinlass 12 und ein Ventilauslass 13 ausgebildet sind.
Der Ventilauslass 13, dem ein Strömungselement 20 mit
in Strömungsrichtung
sich veränderndem
Querschnitt, vorzugsweise eine Laval-Düse, zugeordnet ist, ist an
ein Ansaugrohr 14 einer Brennkraftmaschine angeschlossen, über das
einem Verbrennungszylinder der Brennkraftmaschine ein Kraftstoff-Luft-Gemisch
zugeführt
wird. Der Ventilauslass 13 ist an einem Speicherraum für verflüchtigten
Kraftstoff angeschlossen, der mit Aktivkohle gefüllt ist. Dieser mit Aktivkohle
gefüllte
Speicherraum wird als Aktivkohlefilter 15 bezeichnet. Der
Aktivkohlefilter 15 ist seinerseits an einem Entlüftungsstutzen 16 eines Kraftstofftanks 17 angeschlossen,
der einen mit einem Tankdeckel 18 verschlossenen Kraftstoffeinfüllstutzen 19 besitzt.
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Das
Ventilgehäuse 11 ist
zweiteilig und besteht aus einem Gehäusetopf 111 und einem
Gehäusedeckel 112.
Am Boden des Gehäusetopfs 111 ist ein
dem Ventileinlass 12 vorgesetzter Einlassstutzen 21 ausgebildet,
und am Gehäusedeckel 112 ist
ein Auslassstutzen 22 angeformt, in dem das Strömungselement 20 ausgebildet
ist. Auf den Einlassstutzen 21 ist ein zum Aktivkohlefilter 15 führender Schlauch 23 aufgesteckt,
während
auf den Auslassstutzen 22 ein zum Ansaugrohr 18 führender Schlauch 24 aufgeschoben
ist. Zwischen Ventileinlass 12 und Ventilauslass 13 ist
ein Ventilsitz 25 angeordnet, der eine dem Ventilauslass 13 vorgeordnete
Ventilöffnung 26 umgibt
und mit einem Ventilglied 27 zum Verschließen und
Freigeben der Ventilöffnung 26 zusammenwirkt.
Der Ventilsitz 25 ist dabei an einem am Gehäusedeckel 112 angeformten,
den Ventilauslass 13 umschließenden, hohlzylindrischen Stutzen 112a ausgebildet,
während
das Ventilglied 27 im Gehäusetopf 111 angeordnet
ist. Das Ventilglied 27 ist mittels einer Ventilfeder 28 auf
den Ventilsitz 25 aufgepresst und mittels eines Elektromagneten 29 gegen
die Rückstellkraft
der Ventilfeder 28 betätigbar.
Der Elektromagnet 29 besteht aus einem Magnettopf 30,
der an seinem Topfrand mit einem Topfflansch 301 versehen
ist, aus einem zentral im Magnettopf 30 angeordneten Magnetkern 31,
der mit einer Stirnseite an dem Boden des Magnettopfs 30 anlegt,
einer den Magnetkern 31 konzentrisch umgebenden Erregerwicklung
oder Erregerspule 32, die auf einen auf den Magnetkern 31 aufgeschobenen Spulenträger 33 aufgewickelt
ist, und einer an der freien Stirnseite des Magnetkerns 31 angeordneten Ankerplatte 34,
die zusammen mit einer Dichtung 35 das Ventilglied 27 des
Tankentlüftungsventils 10 bildet.
Die Ankerplatte 34 ist mittels einer Membran 36 an
dem Magnetkern 31 axial verschieblich gehalten. Die Ventilfeder 28 ist
als Druckfeder ausgebildet und in eine zentrale Ausnehmung 37 im
Magnetkern 31 eingesetzt. Sie stützt sich einerseits am Boden
der Ausnehmung 37 und andererseits auf der vom Dichtsitz abgekehrten
Rückseite
der Ankerplatte 34 ab und presst bei unbestromter Erregerspule 32 die Dichtung 35 auf
den Ventilsitz 25 auf. Der Topfflansch 301 bildet
bei Bestromung der Erregerspule 32 einen Anschlag für den Hub
der Ankerplatte 34. Zwischen Topfflansch 301 und
Ankerplatte 34 ist noch ein elastisches Dämpfungsglied 38 angeordnet.
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Das
Tankentlüftungsventil 10 ist
stromlos geschlossen, da die Ventilfeder 28 das Ventilglied 27 gegen
den Ventilsitz 25 drückt.
Wird die Erregerspule 32 bestromt, entsteht im Magnettopf 30 ein
Magnetfeld, das das Ventilglied 27 vom Ventilsitz 25 abhebt und
in Richtung Topfflansch 301 zieht. Das Tankentlüftungsventil 10 ist
geöffnet,
und durch den Unterdruck in dem Ansaugrohr 14 der Brennkraftmaschine wird
Luft über
den Aktivkohlfilter 15 angesaugt (Pfeil 47 in 1),
wobei der im Aktivkohlefilter 15 gespeicherte, verflüchtigte
Kraftstoff durch die Ansaugluft mitgeführt wird. Das Dosieren der über das
geöffnete Tankentlüftungsventil 10 strömenden,
mit verflüchtigtem
Kraftstoff beladenen Ansaugluft geschieht durch taktendes Öffnen und
Schließen
des Tankentlüftungsventils 10.
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Beim
Schließen
des Tankentlüftungsventils 10 entstehen
Luftpulsationen. Damit diese Luftpulsationen nicht in den Schlauch 23 hin
zum Kraftstofffilter 15 gelangen und der im Schlauch 23 dadurch
auftretende Überdruck
Körperschall
erzeugt, ist im Ventilgehäuse 11 ein
Rückschlagventil 40 integriert,
das durch den beim Schließen
des Tankentlüftungsventils 10 im
Ventilgehäuse 11 auftretenden Überdruck schnell
geschlossen wird und damit ein Ausbreiten des Überdrucks in den Ventileinlass 12 und
in den mit dem Einlassstutzen 21 verbundenen, zum Aktivkohlefilter 15 führenden
Schlauch 23 hinein verhindert.
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Das
Rückschlagventil 40,
das in 1 im Längsschnitt
und vergrößert in 2 in
perspektivischer Seitenansicht dargestellt ist, weist ein Gehäuse 41,
einen Ventilschließkörper 42 und
eine Ventilschließfeder 43 auf,
die den Ventilschließkörper 42 auf
einen Ventilsitz 44 aufpresst. Der Ventilschließkörper 42 ist
im Gehäuse 41 axial
verschieblich geführt,
und die Ventilschließfeder 43 stützt sich
einerseits im Gehäuse 41 und
andererseits am Ventilschließkörper 42 ab.
Der Ventilsitz 44 ist nahe dem Ventileinlass 12 des
Tankentlüftungsventils 10 angeordnet
und am Gehäusetopf 111 des
Ventilgehäuses 11 so
ausgeformt, dass er eine Einlassöffnung 46 umschließt. Konzentrisch
zum Ventilsitz 44 ist im Boden des Gehäusetopfes 111 eine
Ringnut 39 eingearbeitet, in die das Gehäuse 41 des
Rückschlagventils 40 mit
einem endseitig angeformten Ringbund 411 eingepresst ist.
Das Rückschlagventil 40 ist
komplett vorgefertigt, wobei im Vorfertigungszustand der Ventilschließkörper 42 von
der Ventilschließfeder 43 gegen
einen am Gehäuse 41 ausgebildeten
Anschlag 45 angedrückt
wird. Wird das vorgefertigte Rückschlagventil 40 in
den Gehäusetopf 111 eingesetzt und
mit seinem Ringbund 411 in die Ringnut 39 eingepresst,
so drückt
sich der Ventilschließkörper 42 auf
den Ventilsitz 44 am Gehäusetopf 111 auf und hebt
dadurch von dem Anschlag 45 am Gehäuse 41 ab.
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Das
Rückschlagventil 40 weist
eine Öffnungsquerschnitt
auf, der deutlich größer ist
als der kleinste Querschnitt des Strömungselements 20 am Auslass 13 des
Tankentlüftungsventils 10.
Der Öffnungsquerschnitt
des Rückschlagventils 40 wird
von der vom Ventilsitz 44 eingeschlossenen Gehäuseöffnung 46 im
Gehäusetopf 111 gebildet.
Die Ventilschließfeder 43 des
Rückschlagventils 40 ist „weich" ausgebildet, so
dass sie bereits bei einem sehr niedrigen Differenzdruck am Ventilschließkörper 42 ein Abheben
des Ventilschließkörpers 42 vom
Ventilsitz 44 zulässt
und damit das Rückschlagventil 40 öffnet. Vorzugsweise
ist die Ventilschließfeder 43 so
ausgelegt, dass der Differenzdruck, bei dem das Öffnen des Rückschlagventils 40 einsetzt
zwischen 5 und 10 mbar liegt.
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Das
Ventilgehäuse 11 des
Tankentlüftungsventils 10 ist
so gestaltet, dass es über
das Aufnahmevolumen für
Elektromagnet 29, Ventilglied 27 und Rückschlagventil 40 hinaus
noch ein Zusatzvolumen einschließt, das als Dämpfungsraum 48 für die Luftpulsation
dient. Der Dämpfungsraum 48 kann
in unterschiedlicher Größe im Gehäusetopf 111 und/oder im
Gehäusedeckel 112 des
Ventilgehäuses 11 ausgebildet
sein.