DE4408429C1 - Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen flüchtiger Kraftstoffbestandteile in eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und do­ sierten Einspeisen der im Freiraum einer Tankanlage befindlichen flüchtigen Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend eine den Freiraum mit der Atmosphäre verbindende Entlüftungslei­ tung, in der eine Speicherkammer mit einem Absorptionselement angeordnet ist sowie zumindest eine, die Speicherkammer mit dem Ansaugrohr verbindende Leitung, die durch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil verschließbar ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 38 02 664 C1 bekannt. Sie soll das Ent­ weichen von im Freiraum der Tankanlage befindlichen flüchtigen Kraftstoffbe­ standteile in die Atmosphäre verhindern. Zwischen dem Freiraum und der At­ mosphäre ist eine Entlüftungsleitung angeordnet, in der eine Speicherkammer mit der Absorptionselement angeordnet ist. Das Absorptionselement besteht zumeist aus einem durchlässigen Körper aus Aktivkohle, der geeignet ist, ein er­ hebliches Volumen flüchtiger Kraftstoffbestandteile vorübergehend zu Speichern. Zur Regenerierung des Absorptionselements wird dieses von Frischluft durchströmt, wobei die Frischluft die innerhalb des Absorptionselements gespeicherten Kraftstoffbestandteile in Richtung des Ansaugrohrs mit sich nimmt. Der Volumenstrom der durchgesetzten Frischluft durch das Absorptionselement ist abhängig vom jeweiligen Lastzustand der an­ geschlossenen Verbrennungskraftmaschine. Um eine Überfettung bei niedrigen Betriebsdrehzahlen der Verbrennungskraftmaschine und/oder einen besonders hohen Sättigungsgrad des Absorptionselements zu verhindern, ist in der Leitung zwischen der Speicherkammer und dem Ansaugrohr eine Leitung angeordnet, in der ein schaltbares Ventil angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau und für die Montage einfache Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen flüchtiger Kraftstoffbestandteile derart weiterzuentwickeln, daß ein getaktet ansteuerbares Ventil möglichst geräuschisoliert innerhalb der Vorrichtung angeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß die Speicher­ kammer durch ein Gehäuse begrenzt ist, daß eine der Größe des Ventils im we­ sentlichen entsprechende Einwölbung aufweist und daß das Ventil durch zumin­ dest ein Befestigungselement innerhalb der Einwölbung festgelegt ist und mit der Speicherkammer eine vormontierbare Einheit bildet. Werden die flüchtigen Kraftstoffbestandteile aus der hermetisch verschlossenen Tankanlage abge­ saugt, gelangen sie zunächst durch die Entlüftungsleitung in einen Aktivkohle­ behälter zur bedarfsweisen Speicherung oder in Richtung der Verbrennungs­ kraftmaschine. Die Kraftstoffbestandteile werden dem Ansaugrohr der Verbren­ nungskraftmaschine durch das Ventil in der Leitung bedarfsweise dosiert und in Abhängigkeit vom jeweiligen Lastzustand der Verbrennungskraftmaschine zuge­ führt. Die Speicherkammer ist bevorzugt motornah, beispielsweise in einem Hohlraum der Karosserie eines Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die getaktet ansteuerbaren Ventile bisher aus Geräuschgründen bevorzugt direkt im Motor­ raum eingebaut waren. Der Einbau der Ventile erfolgte derart, daß eine betäti­ gungsbedingte Körperschallübertragung zwischen dem Ventil und der Karosserie nach Möglichkeit vermieden wurde. Bei einer Anbringung des Ventils direkt am Motor traten die ventilbedingten Geräusche zwar gegenüber den Motorge­ räuschen in den Hintergrund, jedoch schränkten die hohen Schwingungsbela­ stungen häufig die Funktionalität des Ventils ein. Dadurch, daß das Ventil bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung von der Einwölbung im Gehäuse der Speicherkammer möglichst weitgehend umschlossen ist, werden die betriebsbedingten Geräusche des getaktet ansteuerbaren Ventils durch die Speicherkammer selbst und das innerhalb der Speicherkammer angeordnete Ab­ sorptionselement weitgehend gedämmt. Außerdem ist von Vorteil, daß das Ventil und die Speicherkammer eine vormontierbare Einheit bilden, die in einem Montagevorgang zwischen der Tankanlage und dem Ansaugrohr der Verbren­ nungskraftmaschine eingebaut werden kann. Durch die bezüglich der Schall­ dämmung günstige Anordnung des Ventils innerhalb der Einwölbung des Ge­ häuses besteht die Möglichkeit, die Einheit in Hohlräumen beispielsweise der Karosserie eines Kraftfahrzeugs zu plazieren, die bisher zur Anordnung des Ven­ tils wegen der Schallübertragung zur Fahrgastzelle wenig geeignet waren. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Einheit in einem Radkasten des Kraftfahrzeugs unterzubringen, wobei generell darauf zu achten ist, daß der nicht von der Einwölbung umschlossene Teilbereich des Ventils auf der der Fahrgastzelle abgewandten Seite der Speicherkammer angeordnet ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das Gehäuse aus einem polymeren Werkstoff besteht. Der polymere Werkstoff, der zur Herstel­ lung des Gehäuses zur Anwendung gelangt, ist gegen Kraftstoffdämpfe resistent und hat den Vorteil, daß - bezogen auf eine Gehäuse aus metallischem Werk­ stoff - eine Körperschallübertragung durch das innerhalb der Einwölbung ange­ ordnete Ventil sehr stark reduziert ist. Gehäuse aus polymerem Werkstoff haben ferner den Vorteil, daß deren Formgebung besonders einfach ist. Daher lassen sich Einwölbungen, die in Größe und Gestalt dem zu umschließenden Ventil gut angepaßt sind, besonders einfach erzeugen.

Das Befestigungselement kann durch einen einstückig an das Gehäuse ange­ formten Halteclip gebildet sein, der das Ventil unter elastischer Vorspannung im wesentlichen schwingungsentkoppelt umgreift. Hierbei ist von Vorteil, daß es sekundärer Befestigungshilfsmittel, wie beispielsweise Schrauben und/oder Klemmen nicht bedarf und daher die Montage der vormontierbaren Einheit, be­ stehend aus Speicherkammer und Ventil, besonders einfach und ohne Werkzeug erfolgen kann. Das Ventil wird lediglich in das Befestigungselement einge­ schnappt und durch den Halteclip in seiner Position sicher gehalten. Dadurch daß der Halteclip und das Gehäuse bevorzugt aus einem polymeren Werkstoff bestehen, kann durch entsprechende Formgebung des Halteclips das Ventil weitgehend schwingungsentkoppelt innerhalb der Einwölbung angeordnet sein.

Der Strömungseinlaß des Ventils kann mit einem einstückig mit dem Gehäuse ausgebildeten Verbindungsflansch dichtend verbunden sein, wobei der Verbin­ dungsflansch das Ventil und das Absorptionselement strömungsleitend verbin­ det. Durch den Wegfall eines separat erzeugten Verbindungsschlauchs zwischen der Speicherkammer und dem Strömungseinlaßventil ist die Gefahr potentieller Undichtigkeitsstellen in diesem Bereich deutlich reduziert. Außerdem ergibt sich durch eine Verringerung der Anzahl der Bauteile eine verbesserte Wirtschaftlich­ keit der gesamten Vorrichtung dadurch, daß es einer Schlauchmontage und Schlauchbefestigung in diesem Bereich nicht mehr bedarf. Außerdem ist von hervorzuhebendem Vorteil, daß die Prüfung der vormontierbaren Einheit auf Dichtheit vereinfacht ist. Der Strömungseinlaß des Ventils, der einen Bestandteil von dessen Gehäuse sein kann, wird von dem Verbindungsflansch bevorzugt dichtend umschlossen.

Dem Verbindungsflansch kann auf der dem Absorptionselement zugewandten Seite ein Filter vorgeschaltet sein. Der Filter kann beispielsweise als Siebgewebe oder als Filtervlies ausgebildet sein, das gegen Kraftstoffdämpfe resistent ist. Der Filter verhindert, daß Aktivkohlepartikel des Absorptionselements durch den Verbindungsflansch in das in Strömungsrichtung anschließende Ventil gelangen und möglicherweise durch Ablagerungen zu Funktionsstörungen führen. Der Filter bewirkt, daß nur flüchtige Kraftstoffbestandteile durch das Ventil in Rich­ tung des Ansaugrohrs der Verbrennungskraftmaschine geleitet werden. Gleich­ bleibend gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer sind dadurch gewährleistet.

Zur Erzielung einer weiter verbesserten Geräuschisolierung des getaktet ansteu­ erbaren Ventils sowie zu dessen Schutz vor Beaufschlagung mit Verunreini­ gungen, kann es vorgesehen sein, daß das Ventil von einer Verschlußkappe überdeckt ist, die im wesentlichen dichtend mit dem Gehäuse in Eingriff bringbar ist, wobei der Strömungsauslaß des Ventils und/oder die Leitung die Verschluß­ kappe durchdringt. Dadurch, daß die Einwölbung im Anschluß an die Montage des Ventils durch die Verschlußkappe nahezu vollständig verschlossen ist, ist eine weiter verbesserte Geräuschdämmung und wesentlich verringerte Schall­ abstrahlung bedingt. Außerdem besteht die Möglichkeit, die vormontierbare Einheit in Hohlräumen anzuordnen, die beispielsweise vor Witterungseinflüssen wenig geschützt sind. Es besteht die Möglichkeit, die vormontierbare Einheit in­ nerhalb eines Radkastens eines Kraftfahrzeugs anzuordnen. Die elektrischen Anschlüsse des Ventils sind durch die Verschlußkappe sicher vor Verschmut­ zung und Korrosion geschützt, so daß eine störungsfreie Gebrauchsdauer be­ dingt ist.

Die Verschlußkappe kann auf der dem Ventil zugewandten Seite mit einer schalldämmenden Beschichtung versehen sein. Dadurch wird der durch die Ein­ wölbung und die Verschlußkappe begrenzte Einbauraum für das Ventil als Ge­ räuschisolationskapsel ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung bietet sich ins­ besondere dann an, wenn das Schließglied des Ventils und der Ventilsitz in ei­ nem Ventilgehäuse angeordnet sind, das nur geringe schalldämmende Eigen­ schaften aufweist. Eine störende Übertragung von Geräuschen an die Umge­ bung kann dadurch vollständig vermieden werden.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeich­ nungen weiter erläutert, mit den zu berücksichtigenden Einzelkompo­ nenten in teilweise schematischer Darstellung. Es zeigt:

Fig. 1 die gesamte Vorrichtung,

Fig. 2 die vormontierbare Einheit, bestehend aus der Speicherkammer und dem Ventil in quergeschnittener Darstellung entlang der Linie C-C aus Fig. 3,

Fig. 3 die vormontierbare Einheit aus Fig. 2 in einer Ansicht von links,

Fig. 4 den Schnitt A-A aus Fig. 2 dargestellt, wobei das Ventil nicht in das Befestigungselement eingeschnappt ist,

Fig. 5 den Schnitt B-B aus Fig. 2, wobei in dieser Darstellung der Verbindungsflansch zwischen dem Absorptionselement und dem nicht gezeigten Ventil besonders deutlich zu erkennen ist.

In Fig. 1 ist eine Verbrennungskraftmaschine 4 gezeigt, wobei der an die Ver­ brennungskraftmaschine 4 angeflanschte Ansaugkrümmer 25 mit dem Ansaug­ rohr 3 verbunden ist. Innerhalb des Ansaugrohrs 3 ist in diesem Ausführungs­ beispiel eine Drosselkappe 26 angeordnet. In Strömungsrichtung oberhalb der Drosselklappe 26 eine Kraftstoffversorgungseinheit 27 vorgeschaltet, in der das durch den Luftfilter 28 zugeführte Frischluftvolumen im erforderlichen Maß mit Kraftstoff versetzt wird. Außerdem ist die Verbrennungskraftmaschine 4 mit ei­ nem Auspuffkrümmer 29 verbunden, der in einen hier nicht dargestellten Aus­ puff mündet.

Die zur Gemischbildung erforderlichen Signale werden durch das Steuergerät 30 bereitgestellt, beispielsweise auf der Grundlage der Gastemperatur und/oder -zu­ sammensetzung, der Betriebsdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine 4, der Stellung der Drosselklappe 26 im Ansaugrohr 3 und/oder der Umgebungstem­ peratur der Atmosphäre 5. Die entsprechenden Eingangssignale, die unter Ver­ wendung entsprechender Sensoren erfaßt werden, sind durch die Pfeile 31, 32, 33 und 34 angedeutet.

Der Kraftstoffbehälter der Tankanlage 2 ist nur teilweise mit Kraftstoff gefüllt und weist oberhalb des Kraftstoffspiegels einen Freiraum 1 auf. Der Verschluß 35 des Kraftstoffbehälters schließt gegenüber der Umgebung hermetisch ab. Der Freiraum 1 der Tankanlage 2 ist durch die Entlüftungsleitung 6 mit dem Absorp­ tionselement 8 innerhalb der Speicherkammer 7 verbunden. Die Speicherkammer 7 ist durch eine Öffnung 36 mit der Atmosphäre 5 verbunden. Das Absorptions­ element 8 besteht aus einem Granulat aus Aktivkohle. Die Dimensionierung der Speicherkammer 7 ist derart vorgenommen, daß unter normalen Betriebsbe­ dingungen flüchtige Kraftstoffbestandteile die Öffnung 36 der Speicherkammer 7 nicht passieren können.

Das Gehäuse 11 der Speicherkammer 7 ist mit einer Einwölbung 12 versehen, in der das Ventil 10 angeordnet ist. Der Strömungseinlaß 16 des Ventils 10 ist durch das Absorptionselement 8 mit einem Verbindungsflansch 17 im Gehäuse 11 der Speicherkammer 7 verbunden, wobei der Strömungsauslaß 20 des Ven­ tils 10 die Verschlußkappe 19 der Geräuschisolationskapsel 23 in Richtung des Ansaugrohrs 3 durchdringt. Das getaktet ansteuerbare Ventil 10 ist mit dem Steuergerät 30 signalleitend verbunden und bei Außerbetriebsetzung der Ver­ brennungskraftmaschine 4 geschlossen.

Die aus der Speicherkammer 7 und dem Ventil 10 bestehende vormontierbare Einheit 14 weist insgesamt nur drei Anschlüsse auf und ist daher problemlos und einfach montierbar. Ein Anschluß wird mit der Entlüftungsleitung 6 verbun­ den, die das Absorptionselement 8 mit dem Freiraum 1 verbindet; ein weiterer Anschluß wird mit der Leitung 9 verbunden, die das Ansaugrohr 3 mit dem Strömungsauslaß 20 des Ventils 10 verbindet. An den dritten Anschluß wird ei­ ne elektrische Leitung angeschlossen, die die Signale des Steuergeräts 30 über­ trägt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventil 10 innerhalb der Einwölbung 12 durch die Verschlußkappe 19 vor äußeren Einflüssen sicher geschützt. Au­ ßerdem ergibt sich durch die Anordnung der Verschlußkappe 19 am Gehäuse 11 eine Geräuschisolationskapsel 23. Betriebsbedingte Geräusche des Ventils 10 bei seiner getakteten Ansteuerung werden dadurch wirkungsvoll gedämmt und von der Umgebung ferngehalten.

Im Auspuffkrümmer 29 ist eine Lambda-Sonde 37 angeordnet, die die Abgas­ temperaturen und die Zusammensetzung des Abgases ermittelt und an das Steuergerät 30 zur bedarfsweisen Veränderung der Gemischbildung weiterleitet.

In Fig. 2 ist die vormontierbare Einheit 14, bestehend aus der Speicherkammer 7 und dem Ventil 10, als Einzelteil in geschnittener Darstellung gezeigt. Die Spei­ cherkammer 7 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem polymeren Werkstoff, der das aus Aktivkohle bestehende Absorptionselement 8 um­ schließt. Innerhalb des Gehäuses 11 der Speicherkammer 7 ist eine Einwölbung 12 vorgesehen, in der das Ventil 10 angeordnet ist. Das Ventil 10 ist von einem Befestigungselement 13 unter elastischer Vorspannung gehalten, wobei das Befestigungselement 13 als Halteclip 15 gestaltet und einstückig mit dem Gehäuse 11 ausgebildet ist. Zwischen dem Absorptionselement 8 und dem Strömungseinlaß 16 des Ventils 10 ist ein Verbindungsflansch 17 vorgesehen, der das Gehäuse 11 vom Absorptionselement 8 in Richtung der Einwölbung 12 durchdringt. Um Betriebsstörungen des Ventils 10 zu vermeiden, ist dem Ver­ bindungsflansch 17 in Strömungsrichtung der flüchtigen Kraftstoffbestandteile ein Filter 18 vorgeschaltet, der aus einem Siebgewebe besteht. Die Verschluß­ kappe 19, die die Einwölbung 12 nach außen zur Umgebung hin verschließt, besteht ebenfalls aus polymerem Werkstoff und ist mit dem Gehäuse 11 ver­ bunden. Auf der dem Einbauraum 22 des Ventils 10 zugewandten Seite ist die Verschlußkappe 19 mit einer schalldämmenden Beschichtung 21 zur Bildung der Geräuschisolationskapsel 23 beschichtet. Ansteuerbedingte Geräusche des Ventils werden daher nicht an die Umgebung übertragen. Die Durchströmung des Absorptionselements 8 mit den gasförmigen Kraftstoffbestandteilen erfolgt weitgehend symmetrisch, um Totwassergebiete innerhalb der Speicherkammer 7 zu vermeiden. Dazu ist die Speicherkammer im wesentlichen zylindrisch aus­ gebildet.

In Fig. 3 ist eine Ansicht der vormontierbaren Einheit 14 aus Fig. 2 von links ge­ zeigt. Die Verschlußkappe 19 ist formschlüssig in das Gehäuse 11 der Speicher­ kammer 7 eingeschnappt und von der Leitung 9 von Ventil 10 in Richtung des Ansaugrohrs 3 durchdrungen. Die Öffnung der Speicherkammer 7 in Richtung der Atmosphäre 5 ist mit der Bezugsziffer 36 versehen.

In Fig. 4 ist die vormontierbare Einheit 14 aus Fig. 2 entlang des Schnitts A-A gezeigt. Zur Verdeutlichung des Befestigungselements 13, das als Halteclip 15 ausgebildet ist, ist das Ventil 10 nicht dargestellt. Es ist zu erkennen, daß der Halteclip 15 und das Gehäuse 11 der Speicherkammer 7 einstückig ineinander­ übergehend und materialeinheitlich ausgebildet sind und aus polymerem Werk­ stoff bestehen. Der Halteclip 15 umschließt das Gehäuse des Ventils 10, wie in Fig. 2 dargestellt, unter elastischer Vorspannung. Die Einleitung der flüchtigen Kraftstoffbestandteile in das Absorptionselement 8 erfolgt durch die Leitung 38, wobei die flüchtigen Kraftstoffbestandteile das Absorptionselement 8 bedarfs­ weise durch die Leitung 39 in Richtung des Ventils 10 verlassen.

In Fig. 5 ist der Schnitt B-B aus Fig. 2 gezeigt. Es ist zu erkennen, daß die Aus­ laßleitung 39 aus dem Absorptionselement 8 mit dem Verbindungsflansch 17 strömungsleitend verbunden ist und einen Bestandteil der Einheit 14 bildet.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen der im Freiraum einer Tankanlage befindlichen flüchtigen Kraftstoffbestandtei­ le in das Ansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend eine den Freiraum mit der Atmosphäre verbindende Entlüftungsleitung, in der eine Speicherkammer mit einem Absorptionselement angeordnet ist sowie zumindest eine, die Speicherkammer mit dem Ansaugrohr verbindende Leitung, die durch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil verschließ­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer (7) durch ein Gehäuse (11) begrenzt ist, das eine der Größe des Ventils (10) im we­ sentlichen entsprechende Einwölbung (12) aufweist und daß das Ventil (16) durch zumindest ein Befestigungselement (13) innerhalb der Einwöl­ bung (12) festgelegt ist und mit der Speicherkammer (7) eine vormontier­ bare Einheit (14) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) aus einem polymeren Werkstoff besteht.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (13) durch einen einstückig an das Gehäuse (11) an­ geformten Halteclip (15) gebildet ist, der das Ventil (10) unter elastischer Vorspannung im wesentlichen schwingungsentkoppelt umgreift.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungseinlaß (16) des Ventils (10) mit einem einstückig mit dem Ge­ häuse (11) ausgebildeten Verbindungsflansch (17) dichtend verbunden ist und daß der Verbindungsflansch (17) das Ventil (16) und das Absorpti­ onselement (8) strömungsleitend verbindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbin­ dungsflansch (17) auf der dem Absorptionselement (8) zugewandten Seite ein Filter (18) vorgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) von einer Verschlußkappe (19) überdeckt ist, die im wesentli­ chen dichtend mit dem Gehäuse (11) in Eingriff bringbar ist und daß der Strömungsauslaß (20) des Ventils (10) und/oder die Leitung (6) die Ver­ schlußkappe (19) durchdringt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ schlußkappe (19) auf der dem Ventil (16) zugewandten Seite mit einer schalldämmenden Beschichtung (21) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Einwölbung (12) und die Verschlußkappe (19) begrenzte Ein­ bauraum (22) für das Ventil als Geräuschisolationskapsel (23) ausgebildet ist.