DE4400450A1 - Drucksteuervorrichtung für einen Kraftstofftank - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drucksteuer
vorrichtung für den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges und
insbesondere eine Drucksteuervorrichtung für den Druck der
Gase im Kraftstofftank während des Motorbetriebs.
Emissionsbegrenzungsvorschriften sind in den letzten
Jahren bereits in Kraft gewesen und ein Kraftfahrzeug aus
herkömmlicher Produktion weist derzeit ein Steuerungssystem
für dampfförmige Emissionen auf, das einen Dampfspeicher
behälter enthält. Der Dampfspeicherbehälter speichert die im
Kraftstofftank erzeugten Kraftstoffdämpfe und gibt die
Kraftstoffdämpfe an das Ansaugsystem des Motors ab, so daß
diese Dämpfe zusammen mit den Gemischgasen im Verbrennungs
raum des Motors verbrannt werden. In naher Zukunft werden die
Emissionsbegrenzungsvorschriften in der Form verschärft
werden, daß dampfförmige Emissionen in einem breiteren
Bereich von Betriebszuständen einschließlich des Normal
betriebs eingeschränkt werden. Insbesondere enthalten die
verschärften Emissionsbegrenzungsvorschriften eine Auflage,
daß der Druck im Kraftstofftank während eines größeren Teils
von Fahrzeugbetriebszuständen über eine Drucksteuerung unter
einen spezifizierten Wert beschränkt werden soll.
Um diese Anforderungen der Auflage zu erfüllen, sind
einige Gegenmaßnahmen zur Reduzierung des Drucks innerhalb
des Kraftstofftanks während des Fahrzeugbetriebs erfor
derlich. Es wurden bisher mehrere Techniken zur Druck
steuerung innerhalb des Kraftstofftanks vorgeschlagen.
Beispielsweise offenbart die Japanische Anmeldungsoffenlegung
Nr. 1991-222855 eine Technik zur Drucksteuerung innerhalb des
Kraftstofftanks insbesondere nach einem Motorstop. Bei dieser
herkömmlichen Technik verläuft eine Entlüftungsleitung zur
Ableiten von Kraftstoffdämpfen vom Kraftstofftank zu dem
Behälter und parallel zur Entlüftungsleitung ist eine Neben
schlußleitung im Verlauf der Entlüftungsleitung angeordnet.
In der Entlüftungsleitung ist ein Rückschlagventil angeordnet
und andererseits ist in der Nebenschlußleitung ein Magnet
ventil vorgesehen. Das Magnetventil ist so ausgelegt, daß es
von einem Zeitgeber geöffnet oder geschlossen wird. Während
eines Motorstillstands wird das Magnetventil für eine
vorgegebene Zeit geöffnet, um den Druck in dem Raum über dem
Kraftstoffpegel abzubauen.
Bei dieser herkömmlichen Technik wird jedoch der Druck
während des Motorbetriebs durch das Rückschlagventil
begrenzt, so daß der Druck bei Motorbetrieb in dem Kraft
stofftank nicht unter den von dem Rückschlagventil bestimmten
Druck reduziert wird.
Hinsichtlich des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung eine Drucksteuervorrichtung für Kraft
stofftanks bereitzustellen, die bei allen Betriebszuständen,
einschließlich bei einem fahrendem Fahrzeug, in der Lage ist,
permanent Kraftstoffdämpfe abzugeben und den Druck innerhalb
des Kraftstofftanks zu verringern.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ist die Druck
steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet
durch:
ein Druckreduzierventil, das als Antwort auf ein
Vorliegen von Rücklaufkraftstoff geöffnet und das als Antwort
auf ein Nicht-Vorliegen von Rücklaufkraftstoff geschlossen
wird, um den Kraftstoffdämpfen ein Entweichen aus dem
Kraftstofftank zu ermöglichen und um den Druck innerhalb des
Kraftstofftanks zu steuern; ein Kraftstoffsperrventil, das
als Antwort auf ein Vorliegen von Rücklaufkraftstoff
geschlossen und als Antwort auf ein Nicht-Vorliegen von
Rücklaufkraftstoff geöffnet wird, um die Kraftstoffdämpfe von
dem Kraftstoff zu trennen; und eine Öffnungs/Schließ-
Einrichtung, die als Antwort auf ein Vorliegen von Rück
laufkraftstoff reagiert, um sowohl das Druckreduzierventil
als auch das Kraftstoffsperrventil so zu betätigen, daß das
Druckreduzierventil geöffnet und das Kraftstoffsperrventil
geschlossen wird.
Als nächstes wird anhand des Aufbaus der vorstehend
erwähnten Einrichtung kurz erläutert, wie die erfindungs
gemäße Drucksteuervorrichtung für den Kraftstofftank
arbeitet:
Während der Motor in Betrieb ist, wird der Kraftstoff im
Kraftstofftank durch den in der Kraftstoffpumpe erzeugten
Druck an den Motor geliefert und im Motor verbraucht. Ein
Teil des Kraftstoffs fließt jedoch über den Druckregler in
den Kraftstofftank zurück. Die in der Kraftstoffrück
laufleitung angeordnete Öffnungs/Schließ-Einrichtung öffnet
durch den Druck des rücklaufenden Kraftstoffs das
Druckreduzierventil und schließt gleichzeitig das Kraft
stoffsperrventil. Auf diese Weise werden die Kraftstoffdämpfe
vom Kraftstoff getrennt und fließen dann aus dem Kraft
stofftank über das Druckreduzierventil in den Behälter,
wodurch der Druck innerhalb des Kraftstofftanks auf einen im
wesentlichen niedrigen Wert reduziert wird.
Andererseits arbeitet die Kraftstoffpumpe während eines
Motorstillstands nicht, so daß es keinen Kraftstoffrücklauf
zum Bewegen der Öffnungs/Schließ-Einrichtung gibt. Folglich
schließt die öffnungs/Schließ-Einrichtung im Gegenzug das
Druckreduzierventil und öffnet das Kraftstoffsperrventil,
wodurch die Kraftstoffdämpfe langsam über eine kleine im
Ventilkörper des Druckreduzierventils angeordnete Lecköffnung
entweichen.
Von den beigefügten Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Ansicht, welche die erfindungs
gemäße Drucksteuervorrichtung zeigt;
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Druckre
duzierventils, um dessen erfindungsgemäße Lecköffnung zu
zeigen; und
Fig. 3 eine schematische Ansicht, welche die Arbeitsweise
der erfindungsgemäßen öffnungs/Schließ-Einrichtung während
eines Motorbetriebs zeigt.
Fig. 1 ist eine Übersichtsdarstellung eines Kraftstoff
systems für einen Motor mit Kraftstoffeinspritzung, bei der
das Bezugszeichen 1 ein Kraftstoffsystem gemäß der vor
liegenden Erfindung bezeichnet. In Fig. 1 ist ein Kraftstoff
tank 2 zur Speicherung von Kraftstoff A in einem (nicht
dargestellten) Motorfahrzeug montiert und ein Füllstutzen 2a
ist mit dem Kraftstofftank 2 zu dessen Auffüllung mit
Kraftstoff A verbunden. Eine Kraftstoffpumpe 3 mit hohem
Fördervolumen ist am Boden des Kraftstofftanks 2 eingebaut.
In einer Vertiefung unterhalb der oberen Wandung des
Kraftstofftanks 2 ist eine Drucksteuervorrichtung 20.
angeordnet. Die Kraftstoffpumpe 3 wird nach dem Start des
Motors von einem (nicht dargestellten) elektrischen Motor
angetrieben und pumpt den im Kraftstofftank 2 gespeicherten
Kraftstoff A ab. Eine Zuführungsleitung 4 verläuft vom
Kraftstofftank 2 zu einem Motor 5. Der Kraftstoff A wird
durch die Zuführlängsleitung 4 an einen Druckregler 7
geliefert, wo der Kraftstoffdruck so geregelt wird, daß der
Druckunterschied zwischen dem Kraftstoffsystem und dem
Ansaugsystem konstant ist. Ein aus dem Regler 7 überlaufender
Rücklaufkraftstoff B weist noch einen ausreichenden Druck
pegel auf, der für die Drucksteuerung in dem Kraftstofftank 2
verwendet werden kann. Eine Kraftstoffrücklaufleitung 8 ist
mit einer Drucksteuervorrichtung 20 verbunden. Andererseits
ist in der oberen Wandung des Kraftstofftanks 2 ein Dom 2b
ausgebildet und die Drucksteuervorrichtung 20 ist an der
Unterseite der oberen Wandung des Doms 2b befestigt. Eine
Entlüftungsleitung 9 verläuft vom Oberteil der Drucksteuer
vorrichtung 20 zu einem Eingangsanschluß eines Behälters 10,
um auf diese Weise die im Kraftstofftank 2 enthaltenen
Kraftstoffdämpfe C in den Behälter 10 zu leiten. Des weiteren
verbindet eine Entleerungsleitung 12 einen Abgabeanschluß des
Behälters 10 über ein Magnetventil 11 mit dem Ansaugsystem
des Motors 5.
In die Drucksteuervorrichtung 20 sind ein Druckreduzier
ventil 21, ein Kraftstoffsperrventil 22, eine Öffnungs/
Schließ-Einrichtung 23 und eine Stange 23c integriert, welche
das Druckreduzierventil 21, das Kraftstoffsperrventil 22 und
die öffnungs/Schließ-Einrichtung 23 in dieser Reihenfolge
koaxial miteinander verbindet. Die Entlüftungsleitung 9 ist
mit dem Druckreduzierventil 21 verbunden.
Das Druckreduzierventil 21 weist ein Ventilgehäuse 21a
auf, in dem ein kugelförmiger Ventilkörper so eingesetzt ist,
daß er einen im unteren Bereich des Ventilgehäuses 21a in
konischer Form ausgebildeten Ventileinlaß 21b öffnet oder
verschließt. Ferner weist der Ventilkörper 21c eine
Entlüftungsöffnung 24 mit einem kleinem Durchmesser nahe am
Mittelpunkt des Ventilkörpers 21c auf. Die Entlüftungsöffnung
24 dient als Entlüftungsverbindung zwischen dem Kraftstoff
tank 2 und der Entlüftungsleitung 9, wenn der Ventilkörper
21c den Ventileinlaß 21b verschließt.
Des Kraftstoffsperrventil 22 ist direkt unterhalb des
Ventileinlasses 21b des Druckreduzierventils 21 angeordnet,
wobei sein Ventilgehäuse 22a mit dem Ventileinlaß 21b des
Druckreduzierventils 21 in Verbindung steht und ein
Ventileinlaß 22b mit einem großen Durchmesser am Boden des
Ventilgehäuses 22a ausgebildet ist, so daß es von einem
Ventilkörper 22c mit großem Durchmesser geöffnet und
verschlossen wird. Ferner ist, wie in Fig. 2 dargestellt,
eine Entlüftungsöffnung 22d mit dem Ventilgehäuse 22a
ausgebildet, so daß der Kraftstofftank 2 mit der Ent
lüftungsleitung 9 auch dann in Verbindung steht, wenn sich
das Kraftstoffsperrventil 22 in einer geschlossenen Stellung
befindet.
Die Öffnungs/Schließ-Einrichtung 23 weist eine Schwimmer
kammer 23a auf, in der ein Schwimmkörper 23b so angeordnet
ist, daß er durch den Druck des Rücklaufkraftstoffs B aus dem
Druckregler 7 aufschwimmt. Der Schwimmkörper 23b ist mit
beiden Ventilkörpern 21c und 22c des Druckreduzierventils 21
bzw. des Kraftstoffsperrventils 22 über eine Stange 23c
verbunden. Aufgrund dieses Aufbaus wird bei einem Auf
schwimmen des Schwimmkörpers 23b durch die Stange 23c das
Druckreduzierventil 21 geöffnet und das Kraftstoffsperrventil
22 geschlossen. Andererseits wird bei einem Absinken des
Schwimmers 23b das Druckreduzierventil 21 geschlossen und das
Kraftstoffsperrventil 22 geöffnet.
Als nächstes wird erläutert, wie diese bevorzugte Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet.
Wenn der Motor in Betrieb ist, wird die Kraftstoffpumpe
angetrieben, um eine große Menge an Kraftstoff A aus dem
Kraftstofftank 2 zu entnehmen. Der Kraftstoff A wird über die
Zuführungsleitung 4 dem Druckregler 7 zugeführt, und nach
seiner Druckanpassung durch den Druckregler 7 an den Motor 5
geliefert. Der Überschuß des druckgeregelten Kraftstoffs,
nämlich der Rücklaufkraftstoff B, wird von dem Druckregler 7
mit einem bestimmten Druck zum Kraftstofftank 2 hin abgegeben
und dann über die Kraftstoffrücklaufleitung 8 in die Schwim
merkammer 23a der Öffnungs/Schließ-Einrichtung 23 im Kraft
stofftank 2 eingeleitet. Dann wird der Schwimmer 23b, wie in
Fig. 3 dargestellt, durch den Druck des Rücklaufkraftstoffs B
in der Schwimmerkammer 23a angehoben, wodurch der Ventil
körper 21c des Druckreduzierventil 21 nach oben geht, um den
Ventileinlaß 21b für das Entweichen der Kraftstoffdämpfe c
aus dem Kraftstofftank 2 zu öffnen, und gleichzeitig der
Ventilkörper 22c des Kraftstoffsperrventils 22 nach oben
geht, um den Ventileinlaß 22b zu schließen, um ein Austreten
des Kraftstoffs A aus dem Kraftstofftank 2 bei laufendem
Motor zu verhindern.
Demzufolge werden bei laufendem Motor die Kraft
stoffdämpfe C im Kraftstofftank 2 abgeführt und der Druck im
Kraftstofftank 2 immer niedrig (normalerweise auf Atmos
phärendruckpegel) gehalten. Die Kraftstoffdämpfe C strömen
über die Entlüftungsleitung 9 in den Behälter 10 und werden
darin gespeichert. Danach werden sie daraus durch das
Ansaugvakuum des Motors über die Entleerungsleitung 12 in den
Motor 5 abgesaugt, wenn das Magnetventil 11 unter spezi
fischen Betriebsbedingungen des Motors geöffnet ist.
Wenn sich andererseits der Motor im Stillstand befindet,
hört der Rücklaufkraftstoff B auf, den Schwimmkörper 23b
anzuheben, da die Kraftstoffpumpe 3 abgestellt ist.
Demzufolge wird das Druckreduzierventil 21 geschlossen und
das Kraftstoffsperrventil 21 geöffnet, wie es in Fig. 1
dargestellt ist. Die während des Motorstillstands erzeugten
Kraftstoffdämpfe strömen über die Entlüftungsöffnung 24 in
dem Ventilkörper 21 langsam aus dem Kraftstofftank 2.
Es sollte selbstverständlich sein, daß die bevorzugte
erfindungsgemäße Ausführungsform keine Einschränkung auf die
vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform darstellen
soll.
Beispielsweise kann das Kraftstoffsperrventil 22 durch
einen Kraftstoffabscheider, der kein derartiges Öffnungs-
oder Schließventil wie in der bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausführungsform aufweist, ersetzt werden. In diesem Falle
kann der Kraftstoffabscheider ein beliebiger üblicherweise im
Gebrauch befindlicher Kraftstoffabscheider sein, wobei es
aber erforderlich ist, daß der Kraftstoffabscheider mit dem
Druckreduzierventil 21 verbunden ist. Das typische Merkmal
dieses Aufbaus besteht darin, daß der Ventilkörper 22c und
der Ventileinlaß 22b entfernt sind und der Boden des
Ventilgehäuses 22a mittels einer Wandung mit einer
Durchgangsbohrung für die Stange 23c geschlossen ist.
Ebenso kann die Öffnungs/Schließ-Einrichtung 23, die den
Druck des Rücklaufkraftstoffs nutzt, durch eine magnetische
Betätigungseinrichtung ersetzt werden, die die Stange 23c bei
Einschalten der Kraftstoffpumpe 3 betätigt.
Ferner kann die vorliegende Erfindung, obwohl sie die
Drucksteuervorrichtung für den Kraftstofftank eines
Automobils betrifft, auch für das Kraftstoffsystem von
anderen Fahrzeugen als Automobilen verwendet werden.
Da nun die derzeit bevorzugte Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, sollte
es selbstverständlich sein, daß diese Darstellung nur dem
Zweck der Darstellung dient und daß verschiedene
Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können,
ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
Claims (12)
1. Drucksteuervorrichtung für einen Kraftstofftank mit einem
Kraftstofftank zum Speichern von Kraftstoff, einer Kraft
stoffpumpe einer Kraftstoffdampfspeichereinrichtung zum
Speichern von Kraftstoffdämpfen, einer Entlüftungsleitung
zum Weiterleiten der Kraftstoffdämpfe, einem Druckregler
zum Steuern bzw. Regeln eines Kraftstoffdrucks und einer
Kraftstoffrücklaufleitung zum Zurückleiten eines Rück
laufkraftstoffs aus dem Druckregler zu dem Kraftstoff
tank, wobei die Vorrichtung aufweist:
ein erstes Ventil, das als Antwort auf ein Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geöffnet und als Antwort auf ein Nicht-Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geschlossen wird, um dem Kraftstoffdämpfen ein Entweichen aus dem Kraftstofftank zu ermöglichen und um den Druck innerhalb des Kraftstofftanks zu steuern;
ein zweites Ventil, das als Antwort auf ein Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geschlossen und als Antwort auf ein Nicht-Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geöffnet wird, um die Kraftstoffdämpfe von dem Kraftstoff zu trennen; und
eine Öffnungs/Schließ-Einrichtung die als Antwort auf ein Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs reagiert, um sowohl das erste Ventil als auch das zweite Ventil so zu betätigen, daß das erste Ventil geöffnet und das zweite Ventil geschlossen wird.
ein erstes Ventil, das als Antwort auf ein Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geöffnet und als Antwort auf ein Nicht-Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geschlossen wird, um dem Kraftstoffdämpfen ein Entweichen aus dem Kraftstofftank zu ermöglichen und um den Druck innerhalb des Kraftstofftanks zu steuern;
ein zweites Ventil, das als Antwort auf ein Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geschlossen und als Antwort auf ein Nicht-Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geöffnet wird, um die Kraftstoffdämpfe von dem Kraftstoff zu trennen; und
eine Öffnungs/Schließ-Einrichtung die als Antwort auf ein Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs reagiert, um sowohl das erste Ventil als auch das zweite Ventil so zu betätigen, daß das erste Ventil geöffnet und das zweite Ventil geschlossen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Ventil
zusammen mit dem zweiten Ventil und mit der Öffnungs/
Schließ-Einrichtung einteilig bzw. einstückig ausgebildet
und auf oder unter der oberen Wandung einer bzw. eines
auf dem Kraftstofftank angeordneten Vertiefung bzw. Doms
angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnungs/
Schließ-Einrichtung auf der Kraftstoffrücklaufleitung
innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist und eine
Schwimmerkammer, einen darin befindlichen Schwimmkörper
und eine auf dem Schwimmkörper befestigte Stange
aufweist, um das erste Ventil zu öffnen und das zweite
Ventil mittels der Stange zu schließen, wenn der
Schwimmkörper durch den Druck des Rücklaufkraftstoffs
angehoben wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei sich die Stange bis zu
einem Ventilkörper des ersten Ventils und einem Ventil
körper des zweiten Ventils erstreckt und beide mit
einander verbindet.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
das erste Ventil einen Ventilkörper mit mindestens einer
Öffnung aufweist, um dadurch die Kraftstoffdämpfe
entweichen zu lassen.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
das zweite Ventil ein Ventilgehäuse mit mindestens einer
Öffnung aufweist, um dadurch die Kraftstoffdämpfe
entweichen zu lassen.
7. Drucksteuervorrichtung für einen Kraftstofftank mit einem
Kraftstofftank zum Speichern von Kraftstoff, einer Kraft
stoffpumpe, einer Dampfabscheideeinrichtung zum Ab
scheiden von Kraftstoffdämpfen vom Kraftstoff, einer
Kraftstoffdampfspeichereinrichtung zum Speichern von
Kraftstoffdampf, einer Entlüftungsleitung zum Weiter
leiten der Kraftstoffdämpfe, einem Druckregler zum
Steuern bzw. Regeln eines Kraftstoffdrucks und einer
Kraftstoffrücklaufleitung zum Zurückleiten eines Rück
laufkraftstoffs aus dem Druckregler zu dem Kraft
stofftank, wobei die Vorrichtung aufweist:
ein drittes Ventil, das als Antwort auf ein Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geöffnet und als Antwort auf ein Nicht-Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geschlossen wird, um den Kraftstoffdämpfen ein Entweichen aus dem Kraft stofftank zu ermöglichen und um den Druck innerhalb des Kraftstofftanks zu steuern; und
eine Öffnungs/Schließ-Einrichtung die als Antwort auf ein Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs reagiert, um das dritte Ventil so zu betätigen, daß das dritte Ventil geöffnet wird.
ein drittes Ventil, das als Antwort auf ein Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geöffnet und als Antwort auf ein Nicht-Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs geschlossen wird, um den Kraftstoffdämpfen ein Entweichen aus dem Kraft stofftank zu ermöglichen und um den Druck innerhalb des Kraftstofftanks zu steuern; und
eine Öffnungs/Schließ-Einrichtung die als Antwort auf ein Vorliegen des Rücklaufkraftstoffs reagiert, um das dritte Ventil so zu betätigen, daß das dritte Ventil geöffnet wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das dritte Ventil mit
dem Dampfabscheider einteilig bzw. einstückig ausgebildet
ist und auf oder unter der oberen Wandung einer bzw.
eines auf dem Kraftstofftank angeordneten Vertiefung bzw.
Doms angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Öffnungs/
Schließ-Einrichtung auf der Kraftstoffrücklaufleitung
innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist und eine
Schwimmerkammer, einen darin befindlichen Schwimmkörper
und eine auf dem Schwimmkörper befestigte Stange
aufweist, um das dritte Ventil mittels der Stange zu
öffnen, wenn der Schwimmkörper durch den Druck des
Rücklaufkraftstoffs angehoben wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei sich die Stange bis zu
einem Ventilkörper des dritten Ventils erstreckt und mit
diesem verbunden.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das
dritte Ventil einen Ventilkörper mit mindestens einer
Öffnung aufweist, um dadurch die Kraftstoffdämpfe
entweichen zu lassen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 7, wobei
die Öffnungs/Schließ-Einrichtung eine magnetisch wirkende
Betätigungseinrichtung ist, die auf ein Einschalten der
Kraftstoffpumpe reagiert.
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