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Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 10 2011 104 424 A1 ist eine Kurbelgehäuseentlüftung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs wie beispielsweise eines Kraftwagens, als bekannt zu entnehmen.
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Die Kurbelgehäuseentlüftung weist dabei wenigstens eine Entlüftungsleitung auf, mittels welcher ein Gas aus einem Kurbelgehäuse der beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine abgeführt werden kann. Das Gas, welches mittels der Kurbelgehäuseentlüftung aus dem Kurbelgehäuse abzuführen ist, umfasst beispielsweise sogenanntes Blow-by-Gas, welches während eines gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine aus wenigstens einem beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine in das Kurbelgehäuse strömen kann. Dadurch, dass das Gas aus dem Kurbelgehäuse abgeführt wird, kann ein übermäßiger Druckanstieg in dem Kurbelgehäuse vermieden werden.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2013 225 388 A1 ein Verfahren zur Erkennung einer Leckage in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine. Eine solche Überwachung der Kurbelgehäuseentlüftung dahingehend, dass etwaige Leckagen der Kurbelgehäuseentlüftung erfasst, das heißt detektiert werden können, ist wünschenswert, jedoch üblicherweise nicht oder nur sehr aufwändig realisierbar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Entlüftungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher etwaige Leckagen der Entlüftungsvorrichtung auf besonders einfache Weise erfasst werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Entlüftungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung geht von einer Entlüftungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einer Entlüftungsleitung zum Abführen eines Gases aus einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine, und mit wenigstens einer Tankentlüftungsleitung zum Abführen von Kraftstoffdämpfen aus einem Kraftstofftank, aus. Die Entlüftungsleitung kann auch als Kurbelgehäuseentlüftungsleitung bezeichnet werden. Der Kraftstofftank kann beispielsweise zum Bevorraten von Kraftstoff für die Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein.
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Um eine Entlüftungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher etwaige Leckagen der Entlüftungsvorrichtung auf besonders einfache Weise sowie besonders sicher erfasst und damit detektiert werden können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Tankentlüftungsleitung einen Aufnahmebereich aufweist, welcher einen Teilbereich der Entlüftungsleitung außenumfangsseitig umgibt und von dem Teilbereich beabstandet ist, sodass durch den Aufnahmebereich und den Teilbereich ein Diagnosevolumen begrenzt ist. Dies ist von Vorteil, da somit bei einer etwaigen Leckage an dem Teilbereich, in diesem geführtes Gas in das Diagnosevolumen eintreten und mittels des die Entlüftungsleitung außenumfangsseitig umgebenden Aufnahmebereichs vor einem Austreten an die Umgebung gehindert werden kann. Somit erfüllt der Aufnahmebereich in vorteilhafter Weise eine Doppelfunktion, wonach der Aufnahmebereich einerseits zum Führen der Kraftstoffdämpfe und andererseits als Sicherheitsbereich dient, mittels welchem auch beispielsweise bei einem etwaigen Leitungsbruch in dem Teilbereich ein Austreten von aus dem Kurbelgehäuse ausgeleiteten und in der Entlüftungsleitung geführtem Gas an die Umgebung unterbunden werden kann. Der Aufnahmebereich und der Teilbereich können dabei beispielsweise ein doppelwandiges Rohr, welches auch als Doppelrohr bezeichnet werden kann, bilden.
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Die Tankentlüftungsleitung kann zum sogenannten Regenerieren eines Absorptionsfilters der Verbrennungskraftmaschine einerseits in den Kraftstofftank und andererseits in ein Saugrohr bzw. eine Luftzuführleitung münden, über welche die Verbrennungskraftmaschine mit Luft versorgbar ist. Der Adsorptionsfilter kommt bei der Verbrennungskraftmaschine üblicherweise zum Einsatz, um den Kraftstofftank zu Entlüften. Wird die beispielsweise mittels flüssigen Kraftstoffs aus dem Kraftstofftank betreibbare Verbrennungskraftmaschine beispielsweise eine längere Zeit nicht betrieben, so kann der im Kraftstofftank aufgenommene Kraftstoff ausgasen, sodass sich im Kraftstofftank Kraftstoffdämpfe sammeln können. Um einen übermäßigen Druckanstieg in dem Kraftstofftank zu vermeiden, können die Kraftstoffdämpfe im Rahmen des Entlüftens des Kraftstofftanks aus dem Kraftstofftank abgeführt werden. Die Kraftstoffdämpfe enthalten jedoch unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC). Um zu vermeiden, dass die unverbrannten Kohlenwasserstoffe ohne weiteres an die Umgebung gelangen, werden die Kraftstoffdämpfe zu dem zuvor genannten Adsorptionsfilter zugeführt und insbesondere durch diesen hindurch geführt. Mittels des beispielsweise als Aktivkohlefilter ausgebildeten Adsorptionsfilters können die unverbrannten Kohlenwasserstoffe aus den Kraftstoffdämpfen zumindest teilweise herausgefiltert werden, sodass ein Gas übrig bleibt, welches an die Umgebung entlassen werden kann, ohne dass es zu übermäßigen Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen kommt. Der Adsorptionsfilter kann somit genutzt werden, um Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank zu filtern und dabei unverbrannte Kohlenwasserstoffe aus den Kraftstoffdämpfen aufzufangen.
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Mit zunehmender Filterung von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank wird der Adsorptionsfilter mit unverbrannten Kohlenwasserstoffen zugesetzt, sodass seine Fähigkeit, unverbrannte Kohlenwasserstoffe aufzufangen beziehungsweise zu filtern, abnimmt. Um nun die gefilterten unverbrannten Kohlenwasserstoffe aus dem Adsorptionsfilter abzuführen, kommt die Tankentlüftungsleitung zum Einsatz, mittels welcher die gefilterten, unverbrannten Kohlenwasserstoffe aus dem Adsorptionsfilter abgesaugt und somit von dem Adsorptionsfilter abgeführt werden.
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Die Tankentlüftungsleitung kann beispielsweise einerseits mit dem Adsorptionsfilter und andererseits mit einer Unterdruckquelle wie beispielsweise dem Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine verbunden sein, wobei die Unterdruckquelle einen Unterdruck bereitstellen kann, mittels welchem die gefilterten, unverbrannten Kohlenwasserstoffe aus dem Adsorptionsfilter abgesaugt werden können. Die mittels der Tankentlüftungsleitung aus dem Adsorptionsfilter abgesaugten, unverbrannten Kohlenwasserstoffe können die Tankentlüftungsleitung durchströmen und werden mittels der Tankentlüftungsleitung zu der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise in deren Ansaugtrakt geleitet, sodass die unverbrannten Kohlenwasserstoffe aus dem Adsorptionsfilter schließlich in wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einströmen und dort verbrannt werden können. Dadurch können übermäßige Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen, das heißt sogenannte HC-Emissionen vermieden werden. Mittels der Tankentlüftungsleitung können die unverbrannten Kohlenwasserstoffe somit beispielsweise in das Saugrohr oder in die davon verschiedene Luftzuführleitung zur Versorgung der Verbrennungskraftmaschine mit Luft eingeleitet werden. Die Luftzuführleitung kann beispielsweise zum Versorgen eines Verdichters der Verbrennungskraftmaschine mit zu verdichtender Luft ausgebildet sein.
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Der Erfindung liegt allgemein die Erkenntnis zugrunde, dass bezüglich der Tankentlüftungsleitung bereits bewährte und insbesondere ausgereifte Diagnosefunktionen bestehen. So können beispielsweise Druckänderungen in dem Diagnosevolumen erfasst und dadurch etwaige Fehlfunktionen und/oder die beschriebene Leckage festgestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in der Tankentlüftungsleitung wenigstens ein Drucksensor zum Erfassen eines in der Tankentlüftungsleitung herrschenden Drucks angeordnet. Dies ist von Vorteil, da mittels des in der Tankentlüftungsleitung angeordneten Drucksensors sowohl eine Beschädigung der Tankentlüftungsleitung, als auch eine Beschädigung des Teilbereichs der Entlüftungsleitung charakterisierende, jeweilige Druckänderungen erfasst werden können. Somit können allein durch diesen Drucksensor verschiedene Leitungsschäden detektiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Tankentlüftungsleitung einen Teillastentlüftungsbereich, über welchen Kraftstoffdämpfe in ein Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine einleitbar sind, sowie einen Volllastentlüftungsbereich, über welchen Kraftstoffdämpfe in eine Luftzuführleitung, zum Versorgen eines Verdichters der Verbrennungskraftmaschine mit zu verdichtender Luft, einleitbar sind. Dies ist von Vorteil, da die Tankentlüftungsleitung somit auf besonders einfache Art und Weise ein Abführen von Kraftstoffdämpfen bei verschiedenen Betriebszuständen (Teillastbetrieb, Volllastbetrieb) der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht. Dadurch ist eine Regeneration des Adsorptionsfilters insgesamt unabhängig von dem jeweiligen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine möglich. So kann beispielsweise auch bei besonders warmen Umgebungstemperaturen, bei welchen es zu einem erhöhten Druckanstieg in dem Kraftstofftank infolge des Ausbildens von gasförmigen Kohlenwasserstoffen kommen kann, und gleichzeitigem, längerem Volllastbetrieb (beispielsweise bei einer Autobahnfahrt) zuverlässig eine Regeneration des Adsorptionsfilters bewirkt werden. Der Teillastentlüftungsbereich und der Volllastentlüftungsbereich können von der Tankentlüftungsleitung abzweigen und dabei beispielsweise ein sogenanntes, einteiliges T-Stück bilden. Der Volllastentlüftungsbereich kann allgemein den Aufnahmebereich umfassen. Mit anderen Worten kann sich der Aufnahmebereich beispielsweise über zumindest einen Teil des Volllastentlüftungsbereichs erstrecken. Über die Luftzuführleitung kann beispielsweise Frischluft an eine Ansaugseite bzw. Niederdruckseite des Verdichters herangeführt werden. Die Luftzuführleitung kann beispielsweise einen Luftfilter mit dem Verdichter fluidisch verbinden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in dem Teillastentlüftungsbereich und in dem Volllastentlüftungsbereich jeweils wenigstens ein Rückschlagventil angeordnet. Dies ist von Vorteil, da durch derartige Rückschlagventile auf besonders einfache und insbesondere störungsunempfindliche Art und Weise ein unerwünschtes Rückströmen von Gas bei verschiedenen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine unterbunden werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Entlüftungsleitung und die Tankentlüftungsleitung mittels eines einzigen Adapterelements fluidisch mit der Luftzuführleitung gekoppelt. Dies ist von Vorteil, da somit lediglich eine minimale Anzahl an Anschlusselementen in Form des Adapterelements nötig ist, um beide Leitungen mit der Luftzuführleitung zu koppeln.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Adapterelement wenigstens bereichsweise als Venturi-Düse ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da durch eine derartige Venturi-Düse eine besonders ausgeprägte Durchmischung und damit Homogenisierung der Kraftstoffdämpfe mit Frischluft ermöglicht ist.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Entlüftungsvorrichtung. Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Fig. eine im vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich schematisch dargestellte Verbrennungskraftmaschine 50 mit einer für die Erfindung beispielhaften Ausführungsform einer Entlüftungsvorrichtung 10.
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Die Entlüftungsvorrichtung 10 weist eine Entlüftungsleitung 12 zum Abführen eines Gases aus einem Kurbelgehäuse 14 der Verbrennungskraftmaschine 50 sowie eine Tankentlüftungsleitung 16 zum Abführen von Kraftstoffdämpfen aus einem Kraftstofftank 18 unter Vermittlung eines Tankentlüftungsventils 19 auf. Bei dem, aus dem Kurbelgehäuse 14 abgeführten Gas kann es sich beispielsweise um sogenanntes Blow-by-Gas handeln, welches sich beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 50 in einem Kurbelgehäuseinnenraum des Kurbelgehäuses 14 ansammeln kann. Derartige, prinzipiell unerwünschte Blow-by-Gase entstehen beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 50, indem Teilmengen von in jeweiligen, hier nicht weiter dargestellten Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine 50 enthaltenen Brenngasen (beispielsweise Abgas) beispielsweise zwischen jeweiligen Zylinderlaufbuchsen und jeweiligen Kolbenringen hindurch und schließlich in den Kurbelgehäuseinnenraum eintreten. Um ein aus dem Blow-bei-Gas resultierendes, unzulässiges Ansteigen eines Innendrucks in dem Kurbelgehäuseinnenraum des Kurbelgehäuses 14 zu vermeiden, kann das Gas (Blow-by-Gas) aus dem Kurbelgehäuse 14, über einen Ölabscheider 48 und eine daran anschließend angeordnete Venturi-Düse 49 in die Entlüftungsleitung 12 strömen.
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Die Tankentlüftungsleitung 16 umfasst einen Teillastentlüftungsbereich 28, über welchen Kraftstoffdämpfe in ein Saugrohr 46 der Verbrennungskraftmaschine 50 einleitbar sind, sowie einen Volllastentlüftungsbereich 30, über welchen Kraftstoffdämpfe in eine Luftzuführleitung 44, zum Versorgen eines Verdichters 42 der Verbrennungskraftmaschine 50 mit zu verdichtender Luft einleitbar sind. Der Teillastentlüftungsbereich 28 und der Volllastentlüftungsbereich 30 sind als jeweilige Teilleitungen der Tankentlüftungsleitung 16 ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel zweigen der Teillastentlüftungsbereich 28 und der Volllastentlüftungsbereich 30 einteilig und T-stückförmig von der Tankentlüftungsleitung 16 ab. Um eine unerwünschte Gasrückströmung zu unterbinden, ist in dem Teillastentlüftungsbereich 28 ein Rückschlagventil 29 und in dem Volllastentlüftungsbereich 30 ein Rückschlagventil 31 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann mittels des Rückschlagventils 29 ein Rückströmen von Gas (Blow-by-Gas) aus dem Saugrohr 46 in die Tankentlüftungsleitung 16 unterbunden und eine sogenannte Teillastregenerierung (im Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 50) eines hier nicht weiter dargestellten, im Bereich des Kraftstofftanks 18 angeordneten Adsorptionsfilters umgesetzt werden. Das Rückschlagventil 31 ermöglicht hingegen eine sogenannte Volllastregenerierung (im Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 50) des Adsorptionsfilters und dabei ein Strömen der Kraftstoffdämpfe in Richtung eines Adapterelements 32, mittels welchem die Entlüftungsleitung 12 und die Tankentlüftungsleitung 16 fluidisch mit der Luftzuführleitung 44 gekoppelt sind. Das Adapterelement 32 ist vorliegend bereichsweise als Venturi-Düse 33 ausgebildet und an einer Einleitstelle der Luftzuführleitung 44 angeordnet. Das Adapterelement 32 ermöglicht somit einerseits die Regenerierung des Adsorptionsfilters im Volllastbetrieb und andererseits das Entlüften, also Abführen des Gases aus dem Kurbelgehäuse 14 über die Entlüftungsleitung 12 in die Luftzuführleitung 44 durch fluidische Kopplung mit der einzigen Einleitstelle, welche als Öffnung ausgebildet sein kann.
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Die Luftzuführleitung 44 dient zum Verbinden eines Luftfilters 52 mit dem Verdichter 42 eines hier lediglich schematisch dargestellten Abgasturboladers 38. Der Abgasturbolader 38 ist über hier nicht weiter dargestellte Verbindungsleitungen, insbesondere über einen Abgaskrümmer mit Abgas der Verbrennungskraftmaschine 50 durchströmbar, wodurch die Turbine 40 angetrieben werden kann. Die Turbine 40 ist mechanisch mit dem Verdichter 42 gekoppelt und treibt diesen zum Verdichten von Frischluft an. Aus der Turbine 40 kann entspanntes Abgas über eine lediglich teilweise dargestellte Abgasleitung 36 zu hier nicht weiter gezeigten Abgasnachbehandlungssystemen und von dort an eine Umgebung geleitet werden. Die verdichtete, aus dem Verdichter 42 ausströmende Luft kann über eine Verbindungsleitung 34 unter Vermittlung des Saugrohrs 46 zur Versorgung der Verbrennungskraftmaschine 50 in die jeweiligen, hier nicht weiter dargestellten Brennräume der Verbrennungskraftmaschine 50 geleitet werden. Lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit sind das Saugrohr 46 und die Verbindungsleitung 34 vorliegend voneinander unterbrochen dargestellt, es ist jedoch klar, dass das Saugrohr 46 und die Verbindungsleitung 34 fluidisch beispielsweise direkt miteinander gekoppelt sein können. Wenngleich dies vorliegend nicht weiter dargestellt ist, kann zwischen der Verbindungsleitung 34 und dem Saugrohr 46 auch beispielsweise ein Ladeluftkühler, zum Kühlen der verdichteten Luft, vorgesehen sein. Des Weiteren kann in der Verbindungsleitung 34 oder in dem Saugrohr 46 eine Drosselklappe zum Erzeugen eines Unterdrucks im Saugrohr 46, insbesondere im Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 50, vorgesehen sein.
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Um nun eine Leckage 17 in der Entlüftungsleitung 12 auf besonders einfache Weise erfassen zu können, weist die Tankentlüftungsleitung 16 einen Aufnahmebereich 20 auf, welcher einen Teilbereich 22 der Entlüftungsleitung 12 außenumfangsseitig umgibt und von dem Teilbereich 22 beabstandet ist, sodass durch den Aufnahmebereich 20 und den Teilbereich 22 ein Diagnosevolumen 24 begrenzt ist. Etwaige Druckänderungen in dem Diagnosevolumen 24 können durch einen einzigen in der Tankentlüftungsleitung 16 angeordneten Drucksensor 26 erfasst werden.
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Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Diagnose mehrerer Leitungen (Entlüftungsleitung 12, Tankentlüftungsleitung 16) mittels eines einzigen Diagnosevolumens 24, wobei etwaige Druckänderungen in dem Diagnosevolumen 24 durch dessen fluidische Verbindung mit dem in der Tankentlüftungsleitung 16 angeordneten Drucksensor 26 detektiert und damit die Leckage 17 erfasst werden kann. Somit können nicht nur (leckagebedingte) Druckänderungen im Volllastentlüftungsbereich 30, sondern auch in der Entlüftungsleitung 12 zuverlässig detektiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Entlüftungsvorrichtung
- 12
- Entlüftungsleitung
- 14
- Kurbelgehäuse
- 16
- Tankentlüftungsleitung
- 17
- Leckage
- 18
- Kraftstofftank
- 19
- Tankentlüftungsventil
- 20
- Aufnahmebereich
- 22
- Teilbereich
- 24
- Diagnosevolumen
- 26
- Drucksensor
- 28
- Teillastentlüftungsbereich
- 29
- Rückschlagventil
- 30
- Volllastentlüftungsbereich
- 31
- Rückschlagventil
- 32
- Adapterelement
- 33
- Venturi-Düse
- 34
- Verbindungsleitung
- 36
- Abgasleitung
- 38
- Abgasturbolader
- 40
- Turbine
- 42
- Verdichter
- 44
- Luftzuführleitung
- 46
- Saugrohr
- 48
- ölabscheider
- 49
- Venturi-Düse
- 50
- Verbrennungskraftmaschine
- 52
- Luftfilter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011104424 A1 [0002]
- DE 102013225388 A1 [0004]
