DE4139946C1 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
- F02M25/0836—Arrangement of valves controlling the admission of fuel vapour to an engine, e.g. valve being disposed between fuel tank or absorption canister and intake manifold
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- F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
- F02M2025/0845—Electromagnetic valves
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum vorübergehenden
Speichern und dosierten Einspeisen der im Freiraum einer
Tankanlage befindlichen flüchtigen Kraftstoffbestandteile in
das Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend
eine den Freiraum mit der Atmosphäre verbindende Entlüftungs
leitung, in der eine Speicherkammer mit einem Absorptions
element angeordnet ist, sowie zumindest eine die Speicher
kammer mit dem Ansaugrohr verbindende Leitung, die durch
ein elektromagnetisch betätigbares Ventil verschließbar ist,
wobei das Ventil zumindest eine Einlaßöffnung und zumindest
eine Auslaßöffnung aufweist, wobei zwischen Ein- und Aus
laßöffnung ein Haupt- und ein Hilfsventilsitz vorgesehen
sind, wobei der Hilfsventilsitz durch einen Unterdruckver
steller verschließbar ist und wobei der Unterdruckversteller
durch einen Differenzdruck betätigbar ist.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS
39 09 887 bekannt. Darin wird ein Verfahren für die Überprüfung
der Ansteuerbarkeit eines Tankentlüftungsventils beschrieben,
über das eine mit Kraftstoffdämpfen beladene Zusatzluftmenge
dem Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine zuführbar ist.
Dabei ist allerdings zu beachten, daß die Vorrichtung und
insbesondere das Ventil bei aufgeladenen Verbrennungskraft
maschinen nicht zur Anwendung gelangen können. Durch die in
Abhängigkeit von den jeweiligen Belastungszuständen der
Verbrennungskraftmaschine unterschiedlichen Drücke innerhalb
des Ansaugrohres sind befriedigende Gebrauchseigenschaften
über den gesamten Lastbereich nicht erreichbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine "Kraftstoffbestand
teilspeichervorrichtung" derart weiterzuentwickeln, daß
diese Vorrichtung in Verbindung mit aufgeladenen Verbrennungs
kraftmaschinen zur Anwendung gelangen kann, dabei einfach
und kostengünstig herstellbar ist, kompakte Abmessungen
aufweist und durch gute Gebrauchseigenschaften während einer
langen Gebrauchsdauer gekennzeichnet ist.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen
die Unteransprüche Bezug.
Das Ventil weist in bezug auf eine Verwendung der Vor
richtung bei einer Verbrennungskraftmaschine, die durch
einen Lader aufladbar ist, zwei Auslaßöffnungen auf, wobei
eine der Auslaßöffnungen strömungsleitend mit dem Niederdruck
bereich des Laders und die andere Auslaßöffnung strömungs
leitend mit den Ansaugrohr verbunden ist, wobei den Auslaß
öffnungen jeweils ein Rückschlagventil zugeordnet ist, das
nur in Richtung des Laders bzw. des Ansaugrohres durchström
bar ist. Unter einem Lader im Sinne der vorliegenden Er
findung ist ein Verdichter zu verstehen, der beispielsweise
durch einen Turbolader, einen mechanisch angetriebenen
G-Lader oder ein Roots-Gebläse gebildet sein kann. Der
Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sehr einfach
und aufwendige Umschaltvorrichtungen, die einen zuver
lässigen Betrieb der Vorrichtung stören könnten, sind
entbehrlich. Außerdem zeichnet sich die Vorrichtung durch
wenige zu verbindende Bauteile aus und die Umschaltung von
Saug- auf Laderbetrieb erfolgt automatisch. Durch die
Membranvorsteuerung besteht eine sehr gute Feindosierung im
leerlaufnahen Bereich bei Saugbetrieb. Die Ausgestaltung des
Ventils, wobei die erste Auslaßöffnung nur mit dem Nieder
druckbereich des Laders und die zweite Auslaßöffnung nur mit
dem Ansaugrohr, in Strömungsrichtung hinter der Drossel
klappe, verbunden ist, bedingt gute Gebrauchseigenschaften
der Vorrichtung.
Zur Funktion der Vorrichtung wird folgendes ausgeführt:
Im Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine und im Saugbetrieb
ist der Hilfsventilsitz durch den Unterdruckversteller
vollständig bzw. nahezu verschlossen, um den Durchfluß
flüchtiger Kraftstoffbestandteile in den Bereich zwischen
Drosselklappe und Verbrennungskraftmaschine zu begrenzen. Im
Saugbetrieb unter Teillast wird die Einspeisung flüchtiger
Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr durch den Unterdruck
versteller geregelt, wobei der Unterdruckversteller durch
einen Differenzdruck zwischen der Atmosphäre und dem Inneren
des Ventils betätigbar ist.
Im Laderbetrieb unter Teillast oder Vollast, wenn die
maximal mögliche Einspeisung flüchtiger Kraftstoffbe
standteile aus dem Absorptionselement in die Verbrennungs
kraftmaschine gefordert ist, und Überdruck im Ansaugkanal
anliegt, schließt aufgrund der Druckdifferenz das erste
Rückschlagventil der ersten Auslaßöffnung selbsttätig, so
daß ein Kurzschlußkreislauf durch das Ventil zuverlässig
vermieden wird. Die zweite Auslaßöffnung ist in diesem Falle
geöffnet und die flüchtigen Kraftstoffbestandteile sowie das
Kraftstoffluftgemisch werden mit Überdruck in die Brennräume
der Verbrennungskraftmaschine gefördert. Der Hauptventilsitz
ist mit einem elektrisch betätigbaren Antrieb versehen,
wobei der Antrieb bevorzugt signalleitend mit einem Diagnose
block verbunden ist. Der Diagnoseblock weist Signaleingänge
und Signalausgänge auf, die für die Überwachung der ein
wandfreien Funktion der Vorrichtung benötigt werden. Die
Eingangsdaten können beispielsweise durch Kennwerte gebildet
sein, die für ein zur Anwendung gelangendes elektronisches
Motormanagement ohnehin zur Verfügung stehen. Unregelmäßig
keiten innerhalb der Vorrichtung werden zur Überwachung der
Vorrichtung beim Überschreiten eines willkürlich festge
legten Schwellwertes, der die Toleranz zwischen Ist- und
Sollwert beschreibt, auf einem Anzeigeninstrument angezeigt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen,
daß die erste Auslaßöffnung dem Hilfsventilsitz und die
zweite Auslaßöffnung dem Hauptventilsitz nachgeschaltet ist.
Hierbei ist von Vorteil, daß im Ladebetrieb durch Umgehung
des Unterdruckverstellers höhere Mengen flüchtiger Kraft
stoffbestandteile aus dem Absorptionselement entsorgt werden
können, da weniger Drosselstellen vorhanden sind. Die
Rückschlagventile innerhalb der Auslaßöffnungen werden
vorzugsweise durch Elastomerbauteile üblicher Bauart ge
bildet.
Im Hinblick auf bessere Gebrauchseigenschaften während einer
langen Gebrauchsdauer ist es vorgesehen, daß der Hilfs
ventilsitz durch einen Unterdruckversteller aus elastomerem
Werkstoff verschließbar ist und daß der Unterdruckversteller
einen Stützbund aufweist, der einerseits an einer rollbalg
artig ausgebildeten Stellmembran und andererseits an einer
Druckfeder anliegt. Durch die rollbalgartige Ausgestaltung
der Stellmembran werden gebrauchsdauerverringende Spannungen
innerhalb der Membran zuverlässig vermieden und die Ge
brauchsdauer erhöht. Die Ausgestaltung der Stellmembran
bedingt auch eine besonders feinfühlige Regulierung des
Massenstromes flüchtiger Kraftstoffbestandteile durch den
Hilfsventilsitz.
Gemäß einer besonders einfachen Ausgestaltung ist es vor
gesehen, daß die Rückschlagventile federkraftbeaufschlagt
ausgeführt und durch Differenzdruck betätigbar sind. Im
nicht differenzdruckbeaufschlagten Zustand ist es vorge
sehen, daß die Rückschlagventile selbsttätig mit jeweils
einem im Bereich der Auslaßöffnungen angeordneten Dichtsitz
in Eingriff bringbar sind und die Auslaßöffnungen dabei
verschließen. Die Rückschlagventile können beispielsweise
durch federkraftbeaufschlagte Kugelventile gebildet sein
oder durch elastisch verformbare Zungenventile, die im nicht
mit Differenzdruck beaufschlagten Zustand unter elastischer
Vorspannung den Dichtsitz verschließen.
Der Unterdruckversteller kann gegen die Federkraft einer im
Ventil angeordneten Druckfeder wirksam sein. Eine gute
Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten und des Anwendungs
falles ist durch diese Ausgestaltung bedingt. Ein an sich
gleich aufgebautes Ventil kann durch die Verwendung von
Druckfedern mit unterschiedlicher Federkennlinie vergleichs
weise einfach an verschiedene Verbrennungskraftmaschinen und
Tankanlagen angepaßt werden.
Der Hauptventilsitz kann mit einem elektrisch betätigbaren
Antrieb versehen sein, wobei der Antrieb mit elektrischen
Anschlüssen versehen ist und die Anschlüsse signalleitend
mit einem Diagnoseblock verbunden sind. Hierbei ist von
Vorteil, daß eine zuverlässige Überwachung der Vorrichtung
erfolgen kann. Der Diagnoseblock, der beispielsweise ein
Bestandteil eines Kennfeldes einer Motorsteuerung bilden
kann, steuert in Abhängigkeit der verschiedenartigsten
Eingangsgrößen den Öffnungsquerschnitt des Hauptventilsitzes
und damit den Volumenstrom flüchtiger Kraftstoffbestandteile
in das Ansaugrohr der Verbrennungskraftmaschine. Zur Über
wachung der Anlage kann der Diagnoseblock beispielsweise mit
Kontrollinstrumenten verbunden sein, die im Armaturenbrett
integriert sein können. Bei Überschreitung eines willkürlich
festgelegten Schwellwertes, der die Differenz aus Sollwert
und Istwert beschreibt, können visuelle und/oder akustische
Signale auf diesen Mißstand aufmerksam machen. Die Eingangs
signale des Diagnoseblocks können beispielsweise durch die
Stellung der Drosselklappe, die Drehzahl der Verbrennungs
kraftmaschine, verschiedene Temperaturen und Drücke inner
halb und außerhalb der Verbrennungskraftmaschine und die
Abgaszusammensetzung gebildet sein. Weitere Ein- und Aus
gangsgrößen sind ebenfalls denkbar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand der
als Anlage beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Die
Zeichnungen stellen lediglich bevorzugte Ausführungsbei
spiele dar und haben nur beispielhaften Charakter.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch
dargestellt.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Ventils ge
zeigt, das in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zur Anwendung
gelangen kann.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine durch
einen Lader 16 aufgeladene Verbrennungskraftmaschine 4,
wobei in dem Ansaugrohr 3 eine vergrößert dargestellte
Drosselklappe 22 angeordnet ist. Die Luft, die der Ver
brennungskraftmaschine 4 zugeführt wird, wird vorher durch
einen Luftfilter 23 geführt. Das Ventil 10 ist in Fig. 1
nur schematisch und in seinen äußeren Umrissen dargestellt.
Es weist zwei Auslaßöffnungen 12.1, 12.2 auf und eine
Einlaßöffnung 11, die über eine Leitung 9 mit dem Ab
sorptionselement 8 in Speicherkammer 7 verbunden sind. Die
flüchtigen Kraftstoffbestandteile aus dem Freiraum 1 der
Tankanlage 2 gelangen über eine Entlüftungsleitung 6 in das
Absorptionselement 8. In Abhängigkeit von Saug- oder Lader
betrieb der Verbrennungskraftmaschine 4 gelangen die flüch
tigen Kraftstoffbestandteile aus dem Freiraum 1 und dem
Absorptionselement 8 durch Leitung 9 in das Ventil 10. Im
Saugbetrieb durchströmen die flüchtigen Kraftstoffbestand
teile die erste Auslaßöffnung 12.1 und werden vom Unterdruck
im Ansaugrohr 3 der Verbrennungskraftmaschine 4 angesaugt.
Die Einspeisung der flüchtigen Kraftstoffbestandteile
erfolgt in diesem Falle in Strömungsrichtung hinter der
Drosselklappe 22. Im Laderbetrieb, bei Teillast oder Vol
last, wenn innerhalb des Ansaugrohres 3 ein relativer
Überdruck herrscht, verschließt das erste Rückschlagventil
17 der ersten Auslaßöffnung 12.1 den Durchgang und die
flüchtigen Kraftstoffbestandteile gelangen am zweiten
Rückschlagventil 18 der zweiten Auslaßöffnung 12.2 vorbei in
Richtung des Laders 16. Die flüchtigen Kraftstoffbestand
teile werden ebenso wie das Kraftstoffluftgemisch mit
Überdruck in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine 4
gefördert. Der Diagnoseblock 21 und das Anzeigeinstrument 24
dienen der Überwachung und Kontrolle der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. In Abhängigkeit von Eingangsgrößen wird der
Durchtritt flüchtiger Kraftstoffbestandteile durch den
Hauptventilsitz 13 durch den Antrieb 20, der mit dem Dia
gnoseblock 21 signalleitend verbunden ist, geregelt.
In Fig. 2 ist das Ventil 10 aus der erfindungsgemäßen
Vorrichtung als Einzelteil in einem Schnitt vergrößert
dargestellt. Das Ventil 10 weist einen Antrieb 20 auf, zur
Betätigung des Hauptventils. Der Antrieb 20 ist signal
leitend mit einem hier nicht dargestellten Diagnoseblock
verbunden und regelt den Durchfluß abhängig von in den
Diagnoseblock eingegangenen Parametern. Das Hilfsventil ist
durch einen Unterdruckversteller 15 gebildet, der den
Durchfluß durch den Hilfsventilsitz 14, durch Differenzdruck
betätigt, regelt.
Innerhalb der beiden Auslaßöffnungen 12.1, 12.2 ist jeweils
ein Rückschlagventil 17, 18 angeordnet, wobei die
Rückschlagventile in diesem Ausführungsbeispiel durch
elastisch verformbare Zungenventile gebildet sind. Anstelle
dieser Ventile können beispielsweise auch handelsübliche
federkraftbeaufschlagte Kugel-Rückschlagventile zur
Anwendung gelangen. Eine externe Umschaltung der Rückschlag
ventile 17, 18 innerhalb der Auslaßöffnungen 12.1, 12.2 ist
durch diese Ausgestaltung entbehrlich. Der Nebenventilsitz
14 ist konisch ausgeführt und bedarfsweise mit einem konisch
ausgebildeten Verschlußglied aus elastomerem Werkstoff in
Eingriff bringbar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen
einfachen Aufbau, wenige Einzelteile und wirtschaftliche
Herstellbarkeit aus. Außerdem sind gute Gebrauchseigen
schaften der Vorrichtung bei Verwendung mit einer durch
einen Lader aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine während
einer langen Gebrauchsdauer gewährleistet.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten
Einspeisen der im Freiraum einer Tankanlage befindlichen
flüchtigen Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr
einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend eine den
Freiraum mit der Atmosphäre verbindende Entlüftungs
leitung, in der eine Speicherkammer mit einem Absorptions
element angeordnet ist, sowie zumindest eine die Speicher
kammer mit dem Ansaugrohr verbindende Leitung, die durch
ein elektromagnetisch betätigbares Ventil verschließbar
ist, wobei das Ventil zumindest eine Einlaßöffnung und
zumindest eine Auslaßöffnung aufweist, wobei zwischen
Ein- und Auslaßöffnung ein Haupt- und ein Hilfsventilsitz
vorgesehen sind, wobei der Hilfsventilsitz durch einen
Unterdruckversteller verschließbar ist und wobei der
Unterdruckversteller durch einen Differenzdruck betätig
bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) in
bezug auf eine Verwendung der Vorrichtung bei einer
Verbrennungskraftmaschine (4), die durch einen Lader
(16) aufladbar ist, zwei Auslaßöffnungen (12.1, 12.2)
aufweist, daß eine der Auslaßöffnungen (12.2) strömungs
leitend mit dem Niederdruckbereich des Laders (16) und
die andere Auslaßöffnung (12.1) strömungsleitend mit dem
Ansaugrohr (3) verbunden ist und daß der ersten Ansaug
öffnung (12.1) ein erstes Rückschlagventil (17) zuge
ordnet ist, das nur in Richtung des Ansaugrohres
durchströmbar ist und daß der anderen Auslaßöffnung
(12.2) ein zweites Rückschlagventil (18) zugeordnet ist,
das nur in Richtung des Laders (16) durchströmbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Auslaßöffnung (12.1) dem Hauptventilsitz (13)
und die zweite Auslaßöffnung (12.2) dem Hilfsventilsitz
(14) nachgeschaltet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Hilfsventilsitz (14) durch einen
Unterdruckversteller (15) aus elastomerem Werkstoff
verschließbar ist und daß der Unterdruckversteller (15)
einen Stützbund aufweist, der einerseits an einer
rollbalgartig ausgebildeten Stellmembran und anderer
seits an einer Druckfeder (19) anliegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Unterdruckversteller (15) gegen die
Federkraft einer im Ventil (10) angeordneten Druckfeder
(19) wirksam ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückschlagventile (17, 18) federkraftbeaufschlagt
ausgeführt und durch Differenzdruck betätigbar
sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rückschlagventile (17, 18) im nicht differenzdruckbeaufschlagten
Zustand selbsttätig mit jeweils einem im
Bereich der Auslaßöffnungen (12.1, 12.2) angeordneten
Dichtsitze in Eingriff bringbar sind und die Auslaßöffnungen
(12.1, 12.2) verschließen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hauptventilsitz (13) mit einem elektrisch
betätigbaren Antrieb (20) versehen ist, daß der
Antrieb (20) mit elektrischen Anschlüssen versehen ist
und daß die Anschlüsse signalleitend mit einem Diagnoseblock
(21) verbunden sind.
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