DE4311316C1 - Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen der im Freiraum einer Tankanlage befindlichen flüchtigen Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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 Absorptionsele­ ment angeordnet ist, sowie zumindest eine die Speicherkammer mit dem Ansaugrohr verbindende Leitung, die durch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil verschließbar ist, wobei das Ventil von einem Ventilgehäuse mit zumindest einer Einlaßöffnung und zumindest einer Auslaßöffnung umschlossen ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 38 02 664 C1 bekannt. Eine mit Kraftstoffdämpfen beladene Zusatzluftmenge ist dem Ansaugbereich der Brennkraftmaschine zuführbar, wobei der Volumenstrom durch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, dem ein differenzdruckbetätigbares Hilfsventil nachgeschaltet ist, geregelt werden kann. Dabei ist allerdings zu beachten, daß die Vorrichtung und insbesondere das elektromagnetisch betätigbare Ventil bei aufgeladenen Verbrennungskraftmaschi­ nen nicht zur Anwendung gelangen können. Durch die in Abhängig­ keit von den jeweiligen Betriebszuständen der aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine unterschiedlichen Drücke innerhalb des Ansaugrohres, sind befriedigende Gebrauchseigenschaften über den gesamten Lastbereich nicht erreichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern flüchtiger Kraftstoffbestandteile derart weiterzuentwickeln, daß die Vorrichtung in Verbindung mit aufgeladenen Verbrennungskraftmaschinen 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 Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß die Verbrennungskraftmaschine durch einen Lader aufladbar ist, daß die Auslaßöffnung des Ventils in Richtung des Ansaugrohres mit einem Rückschlagventil verbunden ist, umfassend ein Rückschlagventil-Gehäuse mit einem Strömungsein­ laß und zwei Strömungsauslässen, daß ein Strömungsauslaß mit dem Niederdruckbereich des Laders und der andere Strömungsaus­ laß mit dem Ansaugrohr verbunden ist, daß dem einen Strömungsaus­ laß ein erster Dichtkörper zugeordnet ist, der nur in Rich­ tung des Laders durchströmbar ist und daß der andere Strömungs­ auslaß mit einem zweiten Dichtkörper versehen ist, der nur in Richtung des Ansaugrohrs durchströmbar ist.

Unter einem Lader im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Verdichter zu verstehen, der beispielsweise durch einen Abgas-Turbolader, einen mechanisch angetriebenen Spirallader oder ein Roots-Gebläse gebildet sein kann. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist teilearm und einfach. Ein aufwendiges Umschalten der Vorrichtung zwischen Saugbetrieb und Ladebetrieb ist entbehrlich, wodurch ein zuverlässiger Betrieb während einer langen Gebrauchsdauer der Vorrichtung bedingt ist. Eine Umschaltung von Saug- auf Ladebetrieb erfolgt durch die innerhalb der Vorrichtung herrschenden Druckverhältnisse selbsttätig. Die Ansteuerung des elektro­ magnetisch betätigbaren Ventils erfolgt beispielsweise über eine elektronische Motorsteuerung, die zur Steuerung von Ein­ spritz- und Zündanlage ohnehin zur Anwendung gelangt. Eine derartige Motorsteuerung kann eine Vielzahl von Informationen zur Verfügung stellen, die zur Steuerung des Ventils herange­ zogen werden können. Geeignet sind beispielsweise die Stel­ lung der Drosselklappe, die Drehzahl der Verbrennungskraftma­ schine, verschiedene Temperaturen und Drücke innerhalb und außerhalb der Verbrennungskraftmaschine und die Abgaszusam­ mensetzung. Zusätzliche Größen, durch die das elektromagne­ tisch betätigbare Ventil angesteuert werden kann, sind ebenfalls denkbar.

Die zweiteilige Ausgestaltung von elektromagnetisch betätig­ barem Ventil und Rückschlagventil hat den Vorteil, daß bestehende Ventile zu Einspeisung flüchtiger Kraftstoffbe­ standteile auch in Verbindung mit aufgeladenen Verbrennungs­ kraftmaschinen zur Anwendung gelangen können. Eine kosten- und zeitintensive Entwicklung von Ventilen, die für aufgela­ dene Motoren verwendet werden können, ist dadurch entbehr­ lich.

Zur Funktion der Vorrichtung ist folgendes auszuführen:
Im Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine und im Saugbetrieb ist der Durchsatz durch das elektromagnetisch betätigbare Ventil stark begrenzt, um das Betriebsverhalten der ange­ schlossenen Verbrennungskraftmaschine nicht nachteilig zu beeinflussen. Die Einspeisung flüchtiger Kraftstoffbestand­ teile in das Ansaugrohr wird durch das elektromagnetisch betätigbare Ventil geregelt. Im Saugbetrieb ist der erste Dichtkörper des Rückschlagventils stets geschlossen. Im Ladebetrieb unter Teillast oder Vollast, wenn größere Mengen flüchtiger Kraftstoffbestandteile auf dem Absorptionselement in die Verbrennungskraftmaschine eingespeist werden sollen und Überdruck im Ansaugrohr anliegt, schließt aufgrund der Druckdifferenzen der zweite Dichtköper des Rückschlagventils selbsttätig, so daß ein Kurzschlußkreislauf zwischen der Saugseite und der Laderseite des Rückschlagventils zuverläs­ sig vermieden wird. Der erste Dichtkörper sowie der erste Strömungsauslaß in Richtung des Laders ist geöffnet und die flüchtigen Kraftstoffbestandteile werden dem Kraftstoffluft­ gemisch zugeführt und mit Überdruck in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine gefördert.

Das elektromagnetisch betätigbare Ventil ist vorteilhafter­ weise mit einem Diagnoseblock verbunden, durch den eine Funktions-Überwachung der Vorrichtung erfolgen kann. Der Diagnoseblock kann beispielsweise ein Bestandteil eines Kennfeldes einer Motorsteuerung bilden und regelt in Abhän­ gigkeit von verschiedenen Eingangsgrößen die Betätigung des Ventils und damit den Volumenstrom flüchtiger Kraftstoffbestand­ teile in das Ansaugrohr der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand. Das elektro­ magnetisch betätigbare Ventil kann beispielsweise getaktet angesteuert werden und gibt abhängig vom Tastverhältnis unterschiedliche Dosiermengen frei. Unter dem Tastverhältnis wird der Zusammenhang zwischen der Periodendauer des geöffneten Ventils zur Gesamtperiodendauer, also zur Periodendauer des geöffneten und des geschlossenen Ventils, verstanden. Zur Überwachung der Anlage kann der Diagnoseblock beispielsweise mit einem Kontrollinstrument verbunden sein. Bei Überschreitung eines willkürlich festgelegten Schwellwertes, der die Differenz aus Sollwert und Istwert des durchgesetzten Massenstroms beschreibt, können visuelle und/oder akustische Signale den Betreiber der Verbrennungs­ kraftmaschine auf Fehler im System hinweisen.

Das Rückschlagventil-Gehäuse kann aus polymerem Werkstoff bestehen und einstückig ausgebildet sein. Eine in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht günstige Herstellbarkeit ist dadurch bedingt. Außerdem trägt die Verwendung von polymerem Werkstoff zur Gewichtsreduzierung des Rückschlagventils bei. Eine separate Befestigung im Motorraum ist daher zumeist nicht erforderlich. Auch eine schwebende Anordnung innerhalb der Leitung, die vom elektro­ magnetisch betätigbaren Ventil in Richtung der Verbrennungskraftmaschine führt, ist problemlos möglich.

Das Rückschlagventilgehäuse weist bevorzugt einen T-förmigen Querschnitt auf, wobei die Strömungsauslässe einander gegenüberliegend in einer Ebene angeordnet sind. Hierbei ist von Vorteil, daß eine komplizierte Formgebung, die die Herstellbarkeit des Rückschlagventil-Gehäuses erschweren würde, vermieden wird.

Der Strömungsauslaß und/oder die Strömungseinlässe können mit einstückig angeformten Anschlußflanschen ausgebildet sein. Die Gefahr von Undichtigkeiten ist durch die Vermeidung von Trennfugen minimiert und die Montage des Rückschlagventils in der Vorrichtung ist durch die insgesamt nur einstückige Ausbildung wesentlich vereinfacht.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung können der erste und der zweite Dichtkörper aus elastomerem Werkstoff bestehen und jeweils durch eine stegförmige Abstützung innerhalb der Strömungsauslässe gehalten sein, wobei die Abstützungen als Ventilsitze ausgebildet und dichtend mit den Dichtkörpern in Eingriff bringbar sind und wobei die Dichtkörper und die Abstützungen einschnappbar miteinander verbunden sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht die Montage der Ventilkörper im einstückig ausgebildeten Rückschlagventil-Gehäuse. Die Dichtkörper können beispielsweise durch eine Kreisscheibe gebildet sein, die mit einem axial in Richtung des Strömungs­ einlasses vorstehenden Haltenoppen verbunden sind. Der Haltenoppen kann auf der von der Kreisscheibe abgewandten Seite eine Verdickung aufweisen, die eine Öffnung innerhalb der Abstützung formschlüssig hintergreift. Werden die Strö­ mungsauslässe von flüchtigen Kraftstoffbestandteilen durch­ strömt, hebt der kreisscheibenförmige Teil durch elastische Verformung von den Ventilsitzen ab und gibt den Durchtritt durch das Rückschlagventil-Gehäuse frei.

Die Dichtkörper sind bevorzugt derart ausgestaltet, daß sie nur differenzdruckbeaufschlagt betätigbar sind und im nicht­ differenzdruckbeaufschlagten Zustand unter elastischer Vorspannung mit dem benachbarten Ventilsitz selbsttätig in Eingriff bringbar sind.

Hierbei ist von Vorteil, daß ein Stellelement zur Überführung des Dichtkörpers in Geschlossenstellung nicht erforderlich ist, wodurch sowohl die Regelelektronik der gesamten Vorrich­ tung vereinfacht wird, als auch der Aufbau des Rückschlag­ ventils.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtübersicht, in der die zur Anwendung gelangenden Einzelteile in schematischer Darstellung aufzeigt sind und

Fig. 2 ein Rückschlagventil aus Fig. 1 als Einzelteil.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Verbren­ nungskraftmaschine 5, die durch einen Lader 15 aufladbar ist. Innerhalb des Ansaugrohres 4 ist eine vergrößert dargestellte Drosselklappe 28 angeordnet. Der Luftfilter der Verbrennungs­ kraftmaschine 5 ist mit der Bezugsziffer 29 versehen. Das elektromagnetisch betätigbare Ventil 11 umfaßt ein Ventilge­ häuse 12 das mit einer Einlaßöffnung 13 und einer Auslaßöffnu­ ng 14 versehen ist. Die Einlaßöffnung 13 ist durch eine Leitung 10 mit dem Absorptionselement 9, der Speicherkammer 8 verbunden. Die flüchtigen Kraftstoffbestandteile 3 aus dem Freiraum 1 der Tankanlage 2 gelangen über eine Entlüftungs­ leitung 7 in die Speicherkammer 8, die eine Öffnung in Richtung der Atmosphäre 6 hat. Die flüchtigen Kraftstoff­ bestandteile 3, die innerhalb des Absorptionselement 9 vorübergehend gespeichert sind, gelangen in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine durch die Leitung 10 und das Ventil 11 in das Rückschlagventil 16. Im Saugbetrieb der Verbrennungskraftmaschine durchströmen die flüchtigen Kraftstoffbestandteile den zweiten Strömungsauslaß 20 des Rückschlagventils 16 und werden vom Unterdruck im Ansaugrohr 4 der Verbrennungskraftmaschine angesaugt. Die Einspeisung der flüchtigen Kraftstoffbestandteile 3 erfolgt in diesem Falle in Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe 28. Im Ladebetrieb, wenn innerhalb des Ansaugrohres 4 ein relativer Überdruck herrscht, verschließt der zweite Dichtkör­ per 22 den zweiten Strömungsauslaß 20 und die flüchtigen Kraftstoffbestandteile 3 strömen am ersten Dichtkörper 21 vorbei durch den ersten Strömungsauslaß 19 in Richtung des Laders 15. Die flüchtigen Kraftstoffbestandteile 3 werden ebenso wie das Kraftstoff-Luftgemisch mit Überdruck in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine 5 gefördert. Der Diagnoseblock 30 und das Anzeigeinstrument 31 dienen der Funktionsüberwachung der Vorrichtung. Die Pfeile, die in Richtung des Diagnoseblocks 30 weisen, symbolisieren Eingangs­ größen, die beispielsweise durch die Winkelstellung der Drosselklappe 28, die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 25 und/oder die Abgaszusammensetzung gebildet sein können. In Abhängigkeit von den Eingangsgrößen wird der Volumenstrom der flüchtigen Kraftstoffbestandteile 3 in die Verbrennungskraft­ maschine 5 geregelt. Zur einwandfreien Funktion der Vorrich­ tung ist es erforderlich, daß die Tankanlage 2 durch einen Verschlußdeckel 32 hermetisch abgeschlossen ist. Die beiden Dichtkörper 21, 22 bestehen aus einem elastomeren Werkstoff und sind als elastisch verformbare Zungenventile ausgebildet. Die Ausgestaltung und die Funktion des elektromagnetisch betätigbaren Ventils 11 sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Näheres dazu kann aus dem Stand der Technik gemäß der DE 38 02 664 C1 entnommen werden.

In Fig. 2 ist das Rückschlagventil 16 als Einzelteil in stark vergrößertem Maßstab dargestellt. Das Rückschlagventil- Gehäuse 17 besteht aus einem polymeren Werkstoff, der ebenso wie alle anderen Teile, die mit den flüchtigen kraft­ stoffbestandteilen in Berührung kommen, gegen diese resistent ist. Das Rückschlagventil-Gehäuse 17 ist einstückig ausgebil­ det und weist einen T-förmigen Querschnitt auf. Der Strömungs­ einlaß 18 sowie die beiden Strömungsauslässe 19, 20, die in diesem Ausführungsbeispiel in einer Ebene angeordnet sind, weisen einstückig ausgebildete Anschlußflansche 23, 24, 25 auf, was im Hinblick auf eine einfache Handhabung und Montage des Rückschlagventil-Gehäuses 17 innerhalb der Vorrichtung von hervorzuhebender Bedeutung ist. Die Dichtkörper 21, 22 bestehen aus einem elastomerem Werkstoff, sind im wesent­ lichen scheibenförmig ausgebildet und mit einem in axialer Richtung angeordneten Vorsprung jeweils in der Abstützung 26, 27 des entsprechenden Strömungsauslasses 19, 20 einge­ schnappt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Dichtkörper 21, 22 identisch ausgebildet. Davon abweichende Ausgestaltungen, beispielsweise Dichtkörper, die eine von­ einander abweichende Größe und/oder aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, sind ebenfalls möglich.

Claims (6)

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 Entlüftungsleitung, in der eine Speicherkammer mit einem Absorptionselement angeord­ net ist, sowie zumindest eine die Speicherkammer mit dem Ansaugrohr verbindende Leitung, die durch ein elektromag­ netisch betätigbares Ventil verschließbar ist, wobei das Ventil von einem Ventilgehäuse mit zumindest einer Einlaßöffnung und zumindest einer Auslaßöffnung umschlos­ sen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungs­ kraftmaschine (5) durch einen Lader (15) aufladbar ist, daß die Auslaßöffnung (14) des Ventils (11) in Richtung des Ansaugrohrs (4) mit einem Rückschlagventil (16) verbunden ist, umfassend ein Rückschlagventil-Gehäuse (17) mit einem Strömungseinlaß (18) und zwei Strömungs­ auslässen (19, 20), daß ein Strömungsauslaß (19) mit dem Niederdruckbereich des Laders (15) und der andere Strö­ mungsauslaß (21)) mit dem Ansaugrohr (4) verbunden ist, daß dem einen Strömungsauslaß (19) ein erster Dichtkörper (21) zugeordnet ist, der nur in Richtung des Laders (15) durchströmbar ist und das der andere Strömungsauslaß (20) mit einem zweiten Dichtkörper (22) versehen ist, nur in Richtung des Ansaugrohrs (4) durchströmbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil-Gehäuse (17) aus polymerem Werkstoff besteht und einstückig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil-Gehäuse (17) einen T-förmigen Querschnitt aufweist und daß die Strömungsauslässe (19, 20) einander gegenüberliegend in einer Ebene angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungseinlaß (18) und/oder die Strömungsaus­ lässe (19, 20) mit einstückig angeformten Anschlußflan­ schen (23, 24, 25) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Dichtkörper (21, 22) aus elastomerem Werkstoff bestehen und jeweils durch eine stegförmige Abstützung (26, 27) innerhalb der Strömungsaus­ lässe (19, 20) gehalten sind, daß die Abstützungen (26, 27) als Ventilsitz ausgebildet und dichtend mit den Dichtkörpern (21, 22) in Eingriff bringbar sind und daß die Dichtkörper (21, 22) und die Abstützungen (26, 27) einschnappbar miteinander verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkörper (21, 22) nur differenzdruck­ beaufschlagt betätigbar sind und im nicht-differenzdruck­ beaufschlagten Zustand unter elastischer Vorspannung selbsttätig mit den benachbarten Ventilsitzen in Eingriff bringbar sind.