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Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine Tankbelüftung gemäß Patentanspruch 1.
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Aus
DE 101 26 521 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tankleckdiagnose bei erhöhter Kraftstoffausgasung bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist ein Ventil vorgesehen, über das der Tank und/oder das Filter mit Frischluft versorgt werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Ventil für eine Tankbelüftung bereitzustellen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Ventil gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Ventils sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein Vorteil des beschriebenen Ventils besteht darin, dass das Öffnungsverhalten des Ventils abhängig von einem Druck im Filter beeinflusst werden kann. Auf diese Weise kann abhängig von der gewählten Ausführungsform ein schnelleres und/oder ein weiteres Öffnen des Ventils erreicht werden.
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Durch das weitere Öffnen des Ventils wird dafür gesorgt, dass sich nicht Partikel zwischen dem Schließglied und dem Dichtsitz anlegen können, so dass vermieden wird, dass das Ventil mit der Zeit undicht wird.
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In einer Ausführungsform wird das Schließglied abhängig von einem Unterdruck in einer Zuleitung zum Filter beim Öffnungsvorgang unterstützt. In einer weiteren Ausführung wird in vorteilhafter Weise der Druck im Filter für die Unterstützung des Öffnungsvorgangs ausgenutzt.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Öffnungsverhalten des Schließglieds abhängig von einem Unterdruck in einer Zuleitung zu einem Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine verwendet, um das Öffnungsverhalten zu unterstützen. Somit steht eine größere Kraft zur Verfügung, um das Schließglied in die Offenstellung zu bewegen.
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In einer Ausführungsform weist das Ventil einen Druckraum auf, in dem ein bewegliches Betätigungsmittel vorgesehen ist, das abhängig vom Druck im Druckraum bewegbar ist, wobei die Bewegung des Betätigungsmittels auf das Schließglied übertragen wird. Somit ist eine einfache und zuverlässige Wirkverbindung zwischen dem Druck im Druckraum und dem Schließglied bereitgestellt.
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In einer Ausführungsform ist das Betätigungsmittel in Form einer Membran ausgebildet, die den Druckraum abdichtet, wobei die Membran über eine Stange in Wirkverbindung mit dem Schließglied steht. Dadurch ist ein kostengünstiges und zuverlässiges Betätigungsmittel bereitgestellt.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann ein weiterer Druckraum vorgesehen ist, wobei der weitere Druckraum mit dem dem Filter in Verbindung steht. Der weitere Druckraum wird von einer zweiten Membran begrenzt, wobei die zweite Membran an den ersten Raum angrenzt. In dem weiteren Druckraum ist ein Schalter vorgesehen, wobei die zweite Membran ausgebildet ist, um bei einem vorgegebenen Unterdruck in dem weiteren Druckraum den Schalter zu betätigen.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann ein weiterer Druckraum vorgesehen ist, wobei der weitere Druckraum mit dem Filter in Verbindung steht. Der weitere Druckraum wird von einer zweiten Membran begrenzt, wobei die zweite Membran an den ersten Raum angrenzt. Die zweite Membran ist ausgebildet, um bei einem vorgegebenen Überdruck in dem weiteren Druckraum das Schließglied in die Offenstellung zu bewegen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Tankbelüftungsanlage mit einem Filter und einem Ventil;
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Ventils;
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3 in einer vergrößerten Darstellung einen Teilausschnitt des Ventils der 2;
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4 eine Ausführungsform eines weiteren Ventils für eine Tankbelüftungsanlage in einem ersten Betriebszustand;
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5 das weitere Ventil in einem zweiten Betriebszustand;
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6 das weitere Ventil in einem dritten Betriebszustand; und
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7 das weitere Ventil in einem vierten Betriebszustand.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Tankbelüftungsanlage, wobei ein Tank 11 vorgesehen ist, der über eine nicht dargestellte Leitung eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgt. Zudem ist der Tank 11 über eine Entlüftungsleitung 12 mit einem Filter 7 verbunden, das beispielsweise mit Aktivkohle gefüllt ist. Das Filter 7 filtert mit der Aktivkohle gasförmigen Kraftstoff aus dem Gasstrom heraus. Das Filter 7 weist eine begrenzte Speicherkapazität für den Kraftstoff auf. Deshalb muss das Filter 7 zeitweilig gespült werden.
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Dazu wird über eine erste Leitung 2, ein Ventil 1, eine zweite Leitung 3 das Filter 7 mit Frischluft versorgt. Der Frischluftstrom wird durch das Filter 7 geführt, wobei gespeicherter Kraftstoff aus der Aktivkohle aufgenommen wird und über eine Zuleitung 15 zu einem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine geführt wird. In der Zuleitung 15 ist ein Schaltventil 16 vorgesehen, das abhängig von einer Ansteuerung durch ein Steuergerät in eine Offenstellung oder eine Schließposition schaltbar ist. Im Ansaugrohr herrscht ein Unterdruck, der bei geöffnetem Schaltventil 16 an das Filter 7 weiter geleitet wird.
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Das Ventil 1 weist ein Gehäuse 21 mit einem ersten Raum 17 auf, in den die erste Leitung 2 mündet. Weiterhin weist das Ventil 1 einen zweiten Raum 18 auf, der über eine Steueröffnung 19 mit dem ersten Raum 17 verbunden ist. Der Dichtsitz 5 umgibt die Steueröffnung 19 beispielsweise ringförmig. Die zweite Leitung 3 steht zudem über eine dritte Verbindungsleitung 35 mit einem dritten Druckraum 36 in Verbindung. Der dritte Druckraum 36 wird über eine Membran 27 vom ersten Raum 17 abgetrennt. Im zweiten Raum 18 ist ein Schließglied 4 vorgesehen, das über eine Feder 6 in Richtung auf den Dichtsitz 5 in eine Schließposition vorgespannt ist. Die Feder 6 ist beispielsweise als Spiralfeder ausgebildet und gegen einen Boden 20 des Gehäuses 21 abgestützt. Das Schließglied 4 weist stirnseitig eine Dichtfläche 50 auf, die im geschlossenen Zustand auf dem Dichtsitz 5 aufsitzt und die Steueröffnung 19 verschließt. Zudem weist das Schließglied 4 einen Hülsenabschnitt 22 auf, der abdichtend in einer Führungshülse 23 geführt ist. Das Schließglied 4 stellt eine einseitig geschlossene Hülse dar. Die Führungshülse 23 ist bis zum Boden 20 geführt. Das Schließglied 4 und die Führungshülse 23 begrenzen einen Führungsraum 45. Am Boden 20 ist eine Verbindungsleitung 24 angeschlossen, wobei die Verbindungsleitung 24 den Führungsraum 45 mit der Zuleitung 15 verbindet. Die Verbindungsleitung 24 stellt eine Art Bypass-Kanal dar. Die Verbindungsleitung 24 und der Führungsraum 45 stellen Mittel dar, die abhängig von einem weiteren Druck eine Kraft auf das Schließglied 4 ausüben, um das Schließglied 4 in die Offenstellung zu bewegen.
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Die Tankbelüftungsvorrichtung gemäß 1 funktioniert wie folgt: Wird das Schaltventil 16 geöffnet, so erzeugt der Unterdruck im Saugrohr der Brennkraftmaschine einen Unterdruck in der Zuleitung 15. Dieser Unterdruck wird sowohl über die Verbindungsleitung 24 an den Führungsraum 45 als auch über das Filter 7 und die zweite Leitung 3 an den zweiten Raum 18 weitergeleitet. Die erste Leitung 2 steht mit einem Umgebungsdruck in Verbindung. Aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem ersten Raum 17 und dem zweiten Raum 18 bzw. zwischen dem ersten Raum 17 und dem Führungsraum 45 wird das Schließglied 4 gegen die Vorspannkraft der Feder 6 in Richtung Boden 20 gezogen. Dabei wird die Steueröffnung 19 geöffnet. Durch das Vorsehen der Verbindungsleitung 24 kann die Öffnungsgeschwindigkeit des Schließglieds 4 erhöht werden. Zudem ist der Unterdruck im Führungsraum 23 größer als im zweiten Raum 18, so dass insgesamt eine größere Kraft auf das Schließglied 4 einwirkt. Damit wird das Schließglied 4 weiter nach unten vom Dichtsitz 5 weggezogen als ohne das Vorsehen der Verbindungsleitung 24. Weiterhin wird das Schließglied 4 in eine vorgegebene Öffnungsposition bewegt, die vorzugsweise unabhängig von dem Volumenstrom ist, der über die Steueröffnung 19 in das Filter 7 angesaugt wird. Somit wird immer beim Öffnen des Ventils das Schließglied 4 einen Mindestabstand vom Dichtsitz 5 wegbewegt. Vorzugsweise wird das Schließglied 4 immer beim Öffnen in eine maximale Offenstellung bewegt.
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2 zeigt eine Vorrichtung zur Tankbelüftung und Spülung eines Filters 7, die im Wesentlichen gemäß der Vorrichtung von 1 aufgebaut ist, wobei ein zweites Ventil 25 zwischen der ersten Leitung 2 und der zweiten Leitung 3 angeordnet ist. Das zweite Ventil 25 ist im Wesentlichen gemäß dem Ventil 1 der 1 aufgebaut, wobei jedoch das Schließglied 4 über eine Zugstange 26 mit einer Membran 27 verbunden ist. Die Membran 27 begrenzt einen Druckraum 28. Der Druckraum 28 ist über eine zweite Verbindungsleitung 31 mit der zweiten Leitung 3 verbunden. Das Schließglied 4 ist als beidseitig geschlossenes Rohr ausgebildet.
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Die Zugstange 26 ist durch ein Loch 34 des Bodens 32 des Schließglieds 4 geführt und weist an dem freien Ende innerhalb des Schließglieds 4 eine Anschlagfläche 33 auf. Die Zugstange 26 steht über die Anschlagfläche 33 mit dem Boden 32 des Schließglieds 4 in der Weise in Verbindung, dass das Schließglied 4 in Richtung auf den Boden 20 des Gehäuses unabhängig von der Bewegung der Zugstange 26 bewegt werden kann. Zudem kann abhängig von der Position des Schließglieds 4 und von der Position der Zugstange 26 die Anschlagfläche 33 in Anlage an den Boden 32 des Schließglieds 4 gelangen und das Schließglied 4 vom Dichtsitz 5 nach unten in Richtung auf den Boden 30 ziehen.
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Durch einen Unterdruck im Druckraum 28 wird das Öffnungsverhalten des Schließglieds 4 in der Weise unterstützt, dass das Schließglied auch bei einem geringeren Differenzdruck zwischen dem ersten und zweiten Raum 17, 18 weiter, insbesondere bis zu einem maximalen Abstand vom Dichtsitz 5 weggezogen wird. Der Druckraum, die Membran und die Zugstange stellen Mittel dar, die abhängig von einem weiteren Druck eine Kraft auf das Schließglied 4 ausüben, um das Schließglied 4 in die Offenstellung zu bewegen. Anstelle einer Membran könnte auch ein Kolben vorgesehen sein, dessen Position abhängig vom Druck im Druckraum verändert wird.
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3 zeigt in einem Teilausschnitt eine vergrößerte Darstellung eines unteren Endes des Schließglieds 4, wobei das Schließglied 4 eine Hülsenform aufweist, wobei im Boden 32 das Loch 34 vorgesehen ist, durch das die Zugstange 26 geführt ist.
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Wird nun das Schaltventil 16 geöffnet, so wird durch den Unterdruck im Saugrohr der Brennkraftmaschine ein Unterdruck im Filter 7 und in der zweiten Leitung 3 erzeugt. Damit herrscht auch im zweiten Raum 18 ein entsprechender Unterdruck. Im ersten Raum 17 herrscht der Druck der Umgebung, da die erste Leitung mit einem Umgebungsdruck in Verbindung steht.
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Durch die zweite Verbindungsleitung 31 herrscht auch im Druckraum 28 Unterdruck. Da in einem Bereich oberhalb der Membran 27 ein Atmosphärendruck herrscht, wird die Membran 27 nach unten, d.h. weg vom Dichtsitz 5 bewegt. Die Membran 27 bewegt entsprechend die Zugstange 26 nach unten, wobei die Anschlagfläche 33 in Anlage an den Boden 32 des Schließglieds 4 gelangt und ebenfalls das Schließglied 4 nach unten weg vom Dichtsitz 5 zieht. Zudem wirkt auch der Atmosphärendruck im ersten Raum 17 auf die Stirnseite des Schließglieds 4. Abhängig von der Druckdifferenz zwischen dem ersten Raum 17 und dem zweiten Raum 18 bzw. dem oberen Druckraum 29 und dem unteren Druckraum 30 wird das Schließglied 4 vom Dichtsitz 5 nach unten weggezogen. Durch das Vorsehen der Membran 27 mit der Zugstange 26 wird das Schließglied 4 vorzugsweise um einen vorgegebenen Weg vom Dichtsitz 5 unabhängig vom Volumenstrom, der über die Steueröffnung 19 strömt, weggezogen. Vorzugsweise wird das Schließglied 4 immer beim Öffnen bis in eine maximale Öffnungsposition gezogen. Somit wird das Schließglied weiter vom Dichtsitz 5 weggezogen, als ohne das Vorsehen des Druckraums 28 mit der Membran 27. Wird das Schaltventil 16 geschlossen, so gleichen sich die Druckunterschiede wieder aus und das Schließglied 4 wird durch die Feder 6 in die Schließposition auf den Dichtsitz 5 gedrückt.
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4 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch ein drittes Ventil 40, das gemäß der 1 oder 2 ausgebildet sein kann und entsprechende, nicht dargestellte Mittel aufweist, die abhängig von einem weiteren Druck eine Kraft auf das Schließglied 4 ausüben, um das Schließglied 4 in die Offenstellung zu bewegen. In 4 ist die Ausbildung des dritten Druckraumes 36 genauer dargestellt. Das dritte Ventil 40 weist ein Gehäuse 21 auf, in dem der erste Raum 17 ausgebildet ist. Der erste Raum 17 steht über die erste Leitung 2 mit einem Umgebungsdruck in Verbindung. Der erste Raum 17 steht über die Steueröffnung 19 mit einem zweiten Raum 18 in Verbindung. Die Steueröffnung 19 wird von einem Dichtsitz 5 umgeben, wobei dem Dichtsitz 5 das Schließglied 4 zugeordnet ist, das im zweiten Raum 18 angeordnet ist. Das Schließglied 4 ist der Bewegungsachse 41 im zweiten Raum 18 verschiebbar angeordnet. Das Schließglied 4 ist stirnseitig plattenförmig ausgebildet, und wird von einer Feder 6 auf den Dichtsitz 5 vorgespannt. In der dargestellten Schließposition verschließt das Schließglied 4 die Steueröffnung 19.
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Der zweite Raum 18 ist an die zweite Leitung 3 angeschlossen. Die zweite Leitung 3 dient beispielsweise zum Anschluss an einen Kraftstofftank oder an ein Filter gemäß 1. Die zweite Leitung 3 steht zudem über eine dritte Verbindungsleitung 35 mit einem dritten Druckraum 36 in Verbindung. Der dritte Druckraum 36 ist über die zweite Membran 46 vom ersten Raum 17 getrennt. Die zweite Membran 46 weist in einer Mitte, die auf der Bewegungsachse 41 angeordnet ist, ein Betätigungselement 38 auf. Das Betätigungselement 38 ist im ersten Raum 17 angeordnet. Gegenüber liegend zum Betätigungselement 38 weist das Schließglied 4 stirnseitig einen Zapfen 37 auf. In der dargestellten Situation ist das Betätigungselement 38 vom Zapfen 37 beabstandet. In der dargestellten Situation herrscht im ersten Raum 17 ein Atmosphärendruck. Im zweiten Raum 18 und im dritten Druckraum 36 herrscht ein Druck, der nicht wesentlich niedriger als Atmosphärendruck ist. Somit reicht der vorliegende Unterdruck im zweiten Raum 18 nicht aus, um aufgrund der Druckdifferenz zum ersten Raum 17 das Schließglied 4 gegen die Vorspannkraft der Feder 6 vom Dichtsitz 5 abzuheben.
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Die zweite Membran 46 weist gegenüberliegend zum Betätigungselement 38 ein zweites Betätigungselement 47 auf, das im dritten Druckraum 36 angeordnet ist. Oberhalb des zweiten Betätigungselementes 47 ist ein Schalter 42 am Gehäuse 21 ausgebildet. Der Schalter 42 ragt in den dritten Druckraum 36.
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5 zeigt das dritte Ventil 40 in einem zweiten Zustand, wobei im ersten Raum 17 ein Atmosphärendruck herrscht und im zweiten Raum 18 und im dritten Druckraum 36 ein Unterdruck herrscht. Der Unterdruck wird beispielsweise dadurch erzeugt, dass sich der Kraftstofftank abkühlt oder das Filter über eine Verbindung mit dem Saugrohr mit Unterdruck versorgt wird. In der dargestellten Situation beträgt der Unterdruck im dritten Druckraum 36 und im zweiten Raum 18 beispielsweise –2,5 mbar gegenüber dem Druck im ersten Raum 17. In dieser Situation wird die zweite Membran 46 gegenüber der Situation der 4 nach oben in Richtung auf den Schalter 42 bewegt. Das zweite Betätigungselement 47 betätigt den Schalter 42 und zeigt somit an, dass kein Leck im Tanksystem vorhanden ist. Der Unterdruck entsteht beispielsweise nach dem Abstellen des Fahrzeugs durch ein Abkühlen des Kraftstoffs im Tank. Wird der Schalter 42 nicht betätigt, d.h. entsteht kein vorgegebener Unterdruck nach dem Abstellen des Fahrzeuges, dann ist das Tanksystem nicht dicht.
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6 zeigt das dritte Ventil 40 in einer weiteren Situation, bei der der Druck im dritten Druckraum 36 und im zweiten Raum 18 bei –6 mbar liegt. In dieser Situation ist das Schließglied 4 bereits vom Dichtsitz 5 abgehoben und es strömt Luft vom ersten Raum 17 über den zweiten Raum 18 in die zweite Leitung 3. Sinkt die Druckdifferenz zwischen dem ersten Raum 17 und dem zweiten Raum 18, so wird das Schließglied aufgrund der Vorspannkraft der Feder 6 wieder auf den Dichtsitz 5 in die Schließposition gedrückt.
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7 zeigt das dritte Ventil 40 in einer Situation, bei der über die zweite Leitung 3 ein Überdruck in den zweiten Raum 18 und in den dritten Druckraum 36 mit einem Überdruck von beispielsweise +1 mbar gegenüber dem Druck im ersten Raum 17 eingeleitet wird. Die zweite Membran 46 weist eine größere Fläche als die Druckfläche 50 des Schließglieds 4 auf. Aufgrund des Überdrucks im dritten Druckraum 36 wird die zweite Membran 46 nach unten bewegt, wobei das Betätigungselement 38 in der Anlage an den Zapfen 37 gelangt. Dabei drückt die zweite Membran 46 das Schließglied 4 vom Dichtsitz 5 nach unten in Richtung auf den Boden 20 und öffnet somit die Steueröffnung 19. Dadurch kann vom zweiten Raum 18 Luft über den ersten Raum 17 in die erste Leitung 2 entweichen. Die in 7 dargestellte Situation entspricht beispielsweise der Anwendung, bei der die zweite Leitung 3 über das Filter 7 mit dem Kraftstofftank verbunden ist. Der Überdruck kann beispielsweise im Kraftstofftank durch eine Betankung des Tanks aufgebaut werden. Sinkt die Druckdifferenz zwischen dem dritten Druckraum 36 und dem ersten Raum 17 um eine vorgegebene Differenz, so wird das Schließglied 4 von der Feder 6 wieder auf den Dichtsitz 5 gedrückt.
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Das Ventil 1, das zweite Ventil 25 und das dritte Ventil 40 sind in der Weise ausgebildet, dass ein Unterdruck in der zweiten Leitung 3 bzw. im Filter 7 oder in einer Zuleitung 15 zu einem Saugrohr der Brennkraftmaschine verwendet wird, um ein Öffnungsverhalten des Schließglieds 4 zum Unterstützen 4 bzw. das Schließglied 4 unabhängig vom Volumenstrom, der durch das Ventil einströmt, um das Schließglied einen festgelegten Abstand vom Dichtsitz abzuheben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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