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Die Erfindung betrifft eine Druckquelle zur Verwendung in einer Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung eines Tanksystems, wobei mittels der Druckquelle ein Überdruck im Tanksystem erzeugbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine dazugehörige Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung eines Tanksystems und ein dazugehöriges Tanksystem.
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Aufgrund verschärfter gesetzlicher Bestimmungen für den Betrieb von Brennkraftmaschinen ist es zunehmend erforderlich, in Kraftfahrzeugen, bei denen flüchtige Brennstoffe wie beispielsweise Benzin eingesetzt werden, eine Kontrolleinrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, eine bestehende Leckage beispielsweise der Größe von 0,5 mm im Tank beziehungsweise im gesamten Tanksystem mit Bordmitteln aufzuspüren.
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Aus der
DE 197 35 549 B4 ist ein Fahrzeugtanksystem mit einer Tankentlüftungsanlage vorbekannt. Ferner ist daraus eine Diagnosevorrichtung zur Leckagediagnose der Tankentlüftungsanlage vorbekannt. Dabei ist zwischen der Diagnosevorrichtung und einem Kraftstofftank ein Adsorptionsfilter vorgesehen ist, wobei der Adsorptionsfilter mit der Vorrichtung über eine Belüftungsleitung verbunden ist, und wobei der Adsorptionsfilter mittels einer ein Tankentlüftungsventil umfassende Ventilleitung mit dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine fluidverbindbar ist. Zur Leckagediagnose ist eine bordeigene Druckquelle vorgesehen, durch welche über ein Schaltmittel abwechselnd die Tankentlüftungsanlage und ein zu dieser parallelgeschaltetes Referenzleck mit Druck beaufschlagbar sind, wobei ein Absperrmittel vorgesehen ist, das sowohl dann, wenn das Referenzleck mit Druck beaufschlagt wird, als auch dann, wenn die Tankentlüftungsanlage mit Druck beaufschlagt wird, öffnet und durchströmt wird.
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In den bisher bekannten Tankleckdiagnosevorrichtungen wird die Dichtheit zwischen Pumpe und Tanksystem durch ein Membranventil sichergestellt. Die Membrane des Membranventils neigt allerdings zu Undichtigkeiten, die die Leckagemessungen negativ beeinflussen beziehungsweise Fehler auslösen können. Dies insbesondere bei niedrigen Drücken, ungünstiger Lage der Membrane bezüglich der Gravitationsrichtung oder ungünstiger Lage bezüglich des Ventilsitzes. Andererseits haben auch Vibrationen, Verschmutzungen oder Alterungserscheinungen des Membranwerkstoffes einen negativen Einfluss auf das Membranventil und damit schlussendlich auf die Leckagemessungen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, den genannten Nachteilen des Standes der Technik abzuhelfen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Druckquelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es ist demnach vorgesehen, dass die Druckquelle ein Rückschlagventil umfasst, wobei das Rückschlagventil einen verlagerbaren Ventilkörper, einen Ventilsitz und ein Beaufschlagungselement umfasst. In seiner Schließstellung liegt der Ventilkörper am Ventilsitz an. Dabei beaufschlagt das Beaufschlagungselement den Ventilkörper gegen den Ventilsitz. Zur Beaufschlagung des Tanksystems mit Überdruck ist der Ventilkörper vom Ventilsitz abhebbar ausgebildet. Dadurch, dass der Ventilkörper gegen den Ventilsitz beaufschlagt wird, können sämtliche Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Insbesondere ist eine Abdichtung zwischen Druckquelle und Tanksystem in jeder Lage der Druckquelle gewährleistet. Dabei liegt der Ventilkörper dicht am Ventilsitz an. Lediglich wenn die Druckquelle betrieben wird, um einen Überdruck im Tanksystem zu erzeugen, wird der Ventilkörper aufgrund des von der Druckquelle erzeugten Drucks vom Ventilsitz abgehoben, sodass das Tanksystem mit Überdruck beaufschlagt werden kann. Sodann kann anhand des Überdrucks eine Diagnose hinsichtlich möglicher Leckagen im Tanksystem durchgeführt werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rückschlagventil in einem Gehäuse der Druckquelle angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakt aufgebaute Druckquelle, die das Rückschlagventil geschützt in sich trägt. Ferner kann die Druckquelle dadurch besonders einfach an der Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung befestigt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Beaufschlagungselement zwischen dem Gehäuse und dem Ventilkörper vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfach aufgebautes Rückschlagventil. Das Beaufschlagungselement kann dabei entweder mittelbar oder unmittelbar am Gehäuse beziehungsweise am Ventilkörper befestigt sein. Das Beaufschlagungselement kann am Gehäuse und/oder am Ventilkörper unlösbar oder lösbar befestigt sein und insbesondere lediglich an das Gehäuse und/oder den Ventilkörper angelehnt sein.
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Vorteilhaft ist auch, wenn am Gehäuse ein Stützelement befestigt ist, an dem sich das Beaufschlagungselement abstützt. In diesem Fall ist das Beaufschlagungselement folglich mittelbar am Gehäuse befestigt.
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Besonders bevorzugt ist, wenn das Stützelement als wenigstens einen Fluiddurchgang aufweisende Stützscheibe ausgebildet ist. Die Scheibe ist besonders einfach am Gehäuse befestigbar. Zudem ist auch das Beaufschlagungselement problemlos daran befestigbar.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Gehäuse der Druckquelle eine Nut, insbesondere eine Ringnut, aufweist, an der das Stützelement formschlüssig angeordnet ist. Das Stützelement kann hierbei elastisch nachgiebig ausgebildet sein und insbesondere unter Vorspannung an der Nut anliegen, um dort sicher gehalten zu sein.
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Besonders bevorzugt ist weiter, wenn sich das Beaufschlagungselement einerseits am Ventilkörper und anderseits am Stützelement abstützt. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfach aufgebautes Rückschlagventil.
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Vorteilhafterweise weist das Gehäuse einen rohrartigen Vorsprung auf, in dem das Rückschlagventil angeordnet ist. Ein derartiger Vorsprung kann insbesondere in eine dafür vorgesehene Aufnahme der Vorrichtung zur Leckagediagnose besonders einfach aufgenommen werden und daran dicht anliegen und/oder von einem abdichtenden O-Ring umgeben sein.
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Vorzugsweise umfasst das Gehäuse einen einstückig ausgebildeten Gehäuseboden, in dem das Rückschlagventil angeordnet ist. Denkbar wäre auch, dass das gesamte Gehäuse einstückig ausgebildet ist.
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Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich daraus, dass die Druckquelle eine Pumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe, umfasst. Eine derartige Pumpe ist besonders zur Erzeugung eines Überdrucks im Tanksystem geeignet.
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Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fluidleckage vom Tanksystem in die Druckquelle kleiner als 3 ml/min, insbesondere kleiner als 2 ml/min ist, wenn im Tanksystem ein Druck von 0,5 hPa bis 80 hPa, insbesondere 1 hPa bis 60 hPa, vorherrscht. Dadurch kann eine besonders zuverlässige Leckagediagnose bereitgestellt werden.
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung eines Tanksystems, umfassend ein Diagnosemodul, wobei im Diagnosemodul die erfindungsgemäße Druckquelle vorgesehen ist, und wobei im Diagnosemodul ferner ein Umschaltventil und ein Drucksensor zur Messung der Dichtheit des Tanksystems vorgesehen sind, wobei das Umschaltventil das Tanksystem entweder mit der Atmosphäre oder mit der Druckquelle verbindet, und wobei der Drucksensor zwischen der Druckquelle und dem Umschaltventil vorgesehen ist. Das Diagnosemodul kann insbesondere ein Gehäuse aufweisen, in dem die Druckquelle, das Umschaltventil sowie der Sensor angeordnet sein können. Ferner kann darin eine Blende vorgesehen sein, welche zur Plausibilisierung der vom Sensor erfassten Druckwerte ausgebildet ist. Der Drucksensor ist folglich außerhalb des Tanks angeordnet, dient allerdings zur Leckagemessung im Tank beziehungsweise im Tankentlüftungssystem.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Schaltrichtung des Umschaltventils parallel zur Schaltrichtung des Rückschlagventils ist. Das Modul ist in diesem Fall besonders kompakt und platzsparend aufgebaut.
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Schließlich wird die eingangs gestellte Aufgabe auch gelöst durch ein Tanksystem mit einem Tank, insbesondere einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs, und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei zwischen der Vorrichtung und dem Tank ein Sorptionsfilter vorgesehen ist, wobei der Sorptionsfilter mit der Vorrichtung über eine Belüftungsleitung verbunden ist, und wobei der Sorptionsfilter mittels einer ein Tankentlüftungsventil umfassende Ventilleitung mit dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine fluidverbindbar ist.
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Folglich kann der Tank entlüftet werden und die Vorrichtung dient nicht nur zur Messung einer Leckage im Tank selbst sondern, sondern auch im Tankentlüftungssystem als Teil des Tanksystems.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
- 1 Schematische Darstellung eines Tanksystems eines Kraftfahrzeugs;
- 2 Ausschnitt aus 1, welcher den Schaltplan der Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung des Tanksystems darstellt;
- 3 Schematischer Querschnitt durch eine Vorrichtung nach 2 gemäß einer Ausführungsform;
- 4 Ausschnitt aus 3, welcher das Rückschlagventil zeigt; und
- 5 Explosionsdarstellung der Pumpe für die Vorrichtung gemäß 3.
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1 zeigt das Tanksystem 10 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Das Tanksystem 10 umfasst einen Kraftstofftank 12 der über die von einem Tankdeckel 14 verschlossene Kraftstoffleitung 16 mit Kraftstoff in bekannter Weise befüllbar ist. Während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs bilden sich regelmäßig im Tank 12 Gase. Zur Entgasung des Tanks 12 ist ein Tankentlüftungssystem vorgesehen. Hierzu ist eine Entlüftungsleitung 18 vorgesehen, die über ein Tankisolierventil 20 in einem Sorptionsfilter 22 mündet, der insbesondere Aktivkohle aufweisen kann, die Kraftstoffdämpfe beziehungsweise flüchtige Kohlenwasserstoffe adsorbiert. Eine Ventilleitung 24 führt ausgehend vom Sorptionsfilter 22 über ein Tankentlüftungsventil 26 zu einem Saugrohr 28 einer Brennkraftmaschine 30 des Fahrzeugs, so dass die Kraftstoffdämpfe aus dem Sorptionsfilter 22 der Verbrennung zugeführt werden können. Zur Entgasung des Tanks 12 werden das Tankisolationsventil 20 sowie das Tankentlüftungsventil 26 geöffnet, so dass eine Regenerierung beziehungsweise Spülung des Sorptionsfilters 22 stattfindet. Hierfür steht eine Belüftungsleitung 32 mit der Atmosphäre und somit der Umgebungsluft in Kontakt. Die Belüftungsleitung 32 führt ausgehend vom Sorptionsfilter 22 zu einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 33 versehenen Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung des Tanksystems 10, wobei die Vorrichtung 33 ein Diagnosemodul 34 umfasst. In dem Diagnosemodul 34 ist zunächst ein insbesondere magnetgesteuertes Umschaltventil 36 vorgesehen. Die Belüftungsleitung 32 ist hierbei zunächst durch das Umschaltventil 36 geführt und mündet in die Atmosphäre 38 und somit in die Umgebungsluft. Bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 26 und Motorbetrieb wird auf Grund des im Saugrohr 28 herrschenden Unterdrucks über die Belüftungsleitung 32 Frischluft durch den Sorptionsfilter 22 hindurch gesaugt. Die Frischluft nimmt den adsorbierten Kraftstoff im Spülstrom auf und kann ihn so der Verbrennung im Motor zuführen.
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Zur Feststellung, ob im Tank und/oder im dazugehörigen Tankentlüftungssystem eine Leckage vorliegt, so dass insbesondere Kraftstoffdämpfe in unerwünschter Weise entweichen, ist das Diagnosemodul 34 zur Leckagediagnose ausgebildet. Wie insbesondere aus 2 deutlich hervorgeht, ist innerhalb des Diagnosemoduls 34 zunächst eine als Flügelzellenpumpe ausgebildete Druckquelle 40 vorgesehen. Zwischen der Druckquelle 40 und dem Umschaltventil 36 ist ein Rückschlagventil 42 vorgesehen. Das Rückschlagventil 42 umfasst einen Ventilsitz 43, einen verlagerbaren Ventilkörper 45 sowie ein Beaufschlagungselement 47, das den Ventilkörper 45 gegen den Ventilsitz 43 beaufschlagt, wobei der Ventilkörper 45 in der Schließstellung des Rückschlagventils 42 am Ventilsitz 43 anliegt. Ferner ist zwischen dem Rückschagventil 42 und dem Umschaltventil 36 ein Drucksensor 44 vorgesehen. Zudem ist von der Verbindungsleitung 46, welche sich zwischen Umschaltventil 36 und Rückschlagventil 42 erstreckt, ausgehend eine Bypassleitung 48 vorgesehen, die eine Blende 50 umfasst. Die Bypassleitung 48 mündet in der Belüftungsleitung 32. Während des Fahrzeugbetriebs ist das Umschaltventil 36 regelmäßig in der in 2 gezeigten Stellung, in der die Belüftungsleitung 32 mit der Atmosphäre 38 verbunden ist, so dass der Sorptionsfilter 22 belüftet wird und ein Saugstrom mit Kraftstoffdämpfen in Richtung des Saugrohrs 28 ausgebildet wird.
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Während des Fahrzeugbetriebs oder insbesondere auch während des Fahrzeugstillstands kann eine Leckagediagnose durchgeführt werden, wie im Folgenden beschrieben wird: Um eine Leckagediagnose zu starten, wird zunächst das Tankentlüftungsventil 26 geschlossen. Daraufhin wird das Umschaltventil 36 umgeschaltet, so dass die Belüftungsleitung 32 nicht mehr mit der Atmosphäre 38 in Fluidverbindung ist, sondern mit der Verbindungsleitung 46. Daraufhin wird mittels der Druckquelle 40 ein Überdruck erzeugt, der so hoch ist, dass der Ventilkörper 45 vom Ventilsitz 43 abhebt, so dass Luft aus der Atmosphäre durch das Umschaltventil 36, die Belüftungsleitung 32, den Sorptionsfilter 22 und die Entlüftungsleitung 18 in den Tank 12 strömen kann und somit das Tankentlüftungssystem mit Überdruck beaufschlagen kann. Der Drucksensor 44 misst sodann beispielsweise die Dauer, bis ein gewisser Grenzdruck wieder unterschritten wird oder den Druckabfall über die Zeit, um so auf eine Leckage im Tankentlüftungssystem und/oder im Tank 12 selbst zu schließen.
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Die konkrete bauliche Implementierung des Diagnosemoduls 34 wird anhand der 3 bis 5 im Folgenden näher erläutert. Das Diagnosemodul 34 ist von einem Gehäuse 52 eingehaust, wobei innerhalb des Gehäuses 52 die Druckquelle 40, der Sensor 44 sowie das Umschaltventil 36 und die Blende 50 vorgesehen sind. Zunächst ist das Gehäuse 52 zweiteilig aufgebaut und umfasst einen topfähnlichen Gehäuseboden 54 und einen Gehäusedeckel 56. Ferner ist ein Umschaltventil 36 vorgesehen, welches magnetgesteuert ist. Zum Beaufschlagen des Tanksystems 10 mit Überdruck ist die Druckquelle 40 als Flügelzellenpumpe ausgebildet und umfasst zunächst einen Elektromotor 58 der einen Rotor 60 mit verschiebbaren Flügeln antreibt. Über das Rückschlagventil 42 kann ein Überdruck sodann durch das Umschaltventil 36 hindurch im Tank 12 beziehungsweise dem Tankentlüftungssystem aufgebaut werden. Die Schaltrichtungen des Umschaltventils 36 und des Rückschlagventils 42 sind parallel zueinander, sodass das Diagnosemoduls 34 besonders kompakt aufgebaut ist. Die Blende 50 ist als Bohrung 62 mit reduziertem Durchmesser ausgeführt. Eine weitere Bohrung 65 mündet am Drucksensor 44. Um die Funktionsfähigkeit des Drucksensors 44 zu testen, kann in der in 2 gezeigten Schaltstellung ein Druck über die Druckquelle 40 aufgebaut werden, um so die vom Drucksensor 44 gemessenen Werte auf Grund der Blende 50 zu plausibilisieren.
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Der genaue Aufbau des Rückschlagventils 42 beziehungsweise der Druckquelle 40 wird anhand der 4 und 5 beschrieben.
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Wie den Figuren zu entnehmen ist, befindet sich das Rückschlagventil 42 in einem rohrartigen Vorsprung 64 des Gehäusebodens 68 des Gehäuses 66 der Druckquelle 40. Die Druckquelle 40 umfasst ferner einen Gehäusehauptkörper 70 und einen Gehäusedeckel 72. Die Gehäuseteile sind mit Befestigungsmitteln 74 über einen Befestigungsflansch 76 am Elektromotor 58 befestigt. Das Rückschlagventil 42 selbst umfasst zunächst einen axial verlagerbaren Ventilkörper 45, der von einem als Spiralfeder ausgebildeten Beaufschlagungselement 47 gegen einen Ventilsitz 43 beaufschlagt wird. Der Ventilsitz 43 wird dabei vom Gehäuseboden 68 durch eine radial Verjüngung im Fluiddurchgang 84 ausgebildet. Das Beaufschlagungselement 47 stützt sich einerseits am Ventilkörper 45 und andererseits an einem als Stützscheibe ausgebildeten Stützelement 84 ab. Das Stützelement 84 umfasst eine Anzahl Fluiddurchgänge 86. Zur Befestigung der Stützelements 84 am Gehäuseboden 68, weist der Gehäuseboden 68 eine ringförmige Nut 88 auf. Das Stützelement 84 liegt sodann insbesondere unter Vorspannung formschlüssig an der Nut 88 an. Die Druckquelle 40 ist in den Gehäuseboden 54 des Diagnosemoduls 34 eingeführt. Hierbei greift der rohrförmige Vorsprung 45 in eine dazugehörige Aufnahme 92 ein, wie 3 besonders deutlich zu entnehmen ist. Zur Abdichtung der Aufnahme 92 gegenüber der Druckquelle 40 ist ein umlaufender O-Ring 94 vorgesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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