DE60202734T2

DE60202734T2 - Durchflussregelventilsystem

Info

Publication number: DE60202734T2
Application number: DE60202734T
Authority: DE
Inventors: Carlos E. Almeida; Lorenzo Guadalupe Rodriguez; Jose I. Velasquez
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: US20030089344A1; EP1312787A1; US6666192B2; EP1312787B1; DE60202734D1

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Fluidsteuerventile und -systeme. Fluidsteuerventile können in Systemen zur gesteuerten Zufuhr flüchtiger Kraftstoffkomponenten, die im freien Raum eines Kraftstofftanks vorliegen, in einen Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors verwendet werden. Ein System dieses Typs ist im US-Patent Nr. 4,901,702 offenbart. Das System umfasst eine Entlüftungsleitung, die den freien Raum mit der Atmosphäre verbindet. In der Entlüftungsleitung ist eine Speicherkammer, die ein Absorptionselement enthält, wie auch eine Leitung angeordnet, die die Speicherkammer mit dem Ansaugrohr verbindet, das durch ein elektromagnetisches Absperrventil ausgeschaltet werden kann. Zwischen dem Absperrventil und dem Ansaugrohr ist ein Zusatzventil mit einer Steuerkammer angeordnet. Das Zusatzventil kann durch einen Vakuum-Aktuator in Abhängigkeit von dem Druckunterschied zwischen der Steuerkammer und der Atmosphäre geschlossen werden. Während geringer Motorbetriebsdrehzahlen nahe dem Leerlaufbereich ist die Strömungsrate flüchtiger Kraftstoffkomponenten durch die Vorrichtung verringert, um so die übermäßige Anreicherung des dem Motor zugeführten Gemisches zu verhindern. Bei hohen Motorbetriebsdrehzahlen, wenn der Differenzdruck zwischen dem Motor und dem Tank verringert ist, ist das verwendete Rückflusssperrventil weit offen.
Ein anderes System dieses Typs ist in US-Patent Nr. 5,284,121 offenbart. Dieses System umfasst ein pneumatisch betätigtes Spülsteuerventil zur Öffnung oder zum Schließen einer Strömungsleitung, die einen oberen Raum des Kraftstofftanks mit dem Ansaugrohr verbindet, eine Steuerung, um den Betrieb des Ventils zu steuern, einen Drosselklappenabschnitt, der in Reihe mit dem Spülsteuerventil ausgebildet ist, und Druck- und Temperatursensoren, die in Strömungsrichtung vor dem Drosselklappenabschnitt angeordnet sind, um Druck und Temperatur des verdunsteten Kraftstoffs zu erfassen. Wenn ein durch den Druckmessfühler ermittelter Wert einen vorbestimmten Druckwert, der ein kritisches Druckverhältnis vorsieht, bei dem eine Strömungsrate des verdunsteten Kraftstoffs an dem Drosselklappenabschnitt im Wesentlichen einer Schallgeschwindigkeit gleichkommt, überschreitet, öffnet die Steuerung das pneumatisch betätigte Spülsteuerventil, um eine Spülströmung des verdunsteten Kraftstoffs zu veranlassen, deren Strömungsrate konstant ist. Gleichzeitig berechnet die Steuerung eine Spülströmungsrate des verdunsteten Kraftstoffs aus den ermittelten Werten der Druck- und Temperatursensoren sowie einen Zeitraum, während dem das Spülsteuerventil geöffnet ist. Auf Grundlage der errechneten Spülströmungsrate wird eine Korrektur hinsichtlich der Verringerung der Kraftstoffmenge gemacht, mit der der Motor versorgt wird, um ein optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrecht zu erhalten.
Das US-Patent Nr. 5,460,137 sieht ein anderes System dieses Typs vor. Dieses System umfasst eine Entlüftungsleitung, die den freien Raum des Kraftstofftanks mit der Atmosphäre verbindet. Entlang dieser Leitung ist eine Speicherkammer eingeschoben, die ein Absorptionselement enthält, das wenigstens eine Leitung aufweist, die die Speicherkammer mit dem Ansaugkrümmer verbindet und die durch ein elektromagnetisch betätigtes Ventil abgedichtet sein kann. Das Ventil umfasst einen Sitz und eine Düse vom Laval-Typ, die in Strömungsrichtung hinter dem Sitz angeordnet ist. Die Düse vom Laval-Typ erlaubt dem Ventil, einen Ventilsitz einzusetzen, der einen relativ kleinen Öffnungsquerschnitt aufweist, während er im Allgemeinen den gleichen Massendurchsatz beibehält wie ein Ventil, das einen relativ großen Ventilsitz mit einer zylindrischen Normdüse einsetzt; der relativ kleine Öffnungsquerschnitt erlaubt dem Ventil, relativ kleine Betätigungskräfte zum Öffnen und Schließen des Ventils einzusetzen, was dem Ventil erlaubt, dass es während einer getakteten Steuerung für einen längeren Zeitraum in der geschlossenen Stellung gehalten werden kann, so dass die übermäßige Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemischs vermieden werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Offenbart ist hier ein Fluidsteuerventil, das einen Ventilsitz und eine Düse nahe dem Ventilsitz umfasst, wie in Anspruch 1 beschrieben.
Außerdem ist darin ein System zur gesteuerten Zufuhr flüchtiger Kraftstoffkomponenten von einem freien Raum eines Kraftstofftanks zu einem Motorkrümmer offenbart. Das System umfasst eine Speicherkammer in Fluidverbindung mit dem freien Raum des Kraftstofftanks und ein Ventil in Fluidverbindung zwischen der Speicherkammer und dem Motorkrümmer. Das Ventil umfasst einen Ventilsitz und eine Düse nahe dem Ventilsitz. Die Düse umfasst einen konvergenten Abschnitt und einen divergenten Abschnitt, die durch ein halbkreisförmiges Profil gebildet sind.
Die oben beschriebenen und weitere Merkmale sind in den folgenden Figuren veranschaulicht und detailliert beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nun Bezug auf die Figuren genommen, die beispielhafte Ausführungsformen sind, wobei gleiche Elemente gleich nummeriert sind und wobei
1 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Systems zur gesteuerten Zufuhr flüchtiger Kraftstoffkomponenten von dem freien Raum eines Kraftstofftanks zu einem Motorkrümmer ist;
2 eine perspektivische Ansicht des Fluidsteuerventils von 1 ist;
3 eine Schnittansicht des Fluidsteuerventils von 2 ist;
4 eine Schnittsansicht des Auslassdurchlasses von 3 ist; und
5 ist eine weitere Schnittsansicht des Auslassdurchlasses von 3 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Systems 10 zur gesteuerten Zufuhr flüchtiger Kraftstoffkomponenten von einem freien Raum 12 eines Kraftstofftanks 14 zu einem Ansaugkrümmer 16 eines Verbrennungsmotors 18 gezeigt. Das System 10 umfasst einen Luftfilter 20 und ein Drosselklappenventil 22, das innerhalb des Ansaugkrümmers 16 angeordnet sein kann. Das System 10 umfasst auch ein Fluidsteuerventil 24, das einen Auslassdurchlass 26 in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer 16 und einen Einlassdurchlass 28 in Fluidverbindung mit einem Auslass 30 eines Absorptionselements 32 aufweist. Das Absorptionselement 32 ist innerhalb einer Speicherkammer 34 angeordnet und kann ein Aktivkohlefilter oder dergleichen sein. Ein Einlass 36 des Absorptionselements 32 steht in Fluidverbindung mit dem freien Raum 12 des Kraft stofftanks 14 und mit einer Diagnoseeinheit 38. Die Diagnoseeinheit 38 steht in elektrischer Verbindung mit dem Fluidsteuerventil 24 und kann in Verbindung mit den Anzeigeinstrumenten 40 stehen.
Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 18 gelangen flüchtige Kraftstoffkomponenten vom freien Raum 12 des Kraftstofftanks 14 in die Speicherkammer 34 über den Einlass 36 des Absorptionselements 32 und werden durch das Absorptionselement 32 aufgenommen. Ein Vakuum im Ansaugkümmer 16 des Verbrennungsmotors 18 zieht die flüchtigen Kraftstoffkomponenten von Kammer 34 durch den Auslass 30 des Absorptionselements 32 und durch das Fluidsteuerventil 24. Die flüchtigen Kraftstoffkomponenten werden vom Fluidsteuerventil 24 zu dem Krümmer 16 in der Strömungsrichtung 42 zum Drosselklappenventil 22 zugeführt. Die Strömung flüchtiger Kraftstoffkomponenten von der Kammer 34 zum Ansaugkrümmer 16 kann durch das Fluidsteuerventil 24 abgedichtet werden.
Das Fluidsteuerventil 24 wird in Reaktion auf verschiedene, von der Diagnoseeinheit 38 empfangene Signale gesteuert (d.h. geöffnet und geschlossen). Die Diagnoseeinheit 38 überwacht verschiedene Umwelt- und Fahrzeugvariablen, um die Menge der Kraftstoffdämpfe, die im Absorptionselement 32 gespeichert werden, zu schätzen. Die Diagnoseeinheit 38 dient der Überwachung und Steuerung des Fluidsteuerventils 24. Das Strömen der flüchtigen Kraftstoffkomponenten in den Ansaugkrümmer 16 wird als eine Funktion von Eingabevariablen gesteuert, wie z.B. der Stellung des Drosselklappenventils 22, der Drehzahl des Verbrennungsmotors 18 und/oder der Zusammensetzung der Abgase.
In 2 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform des Fluidsteuerventils 24 gezeigt. Fluidsteuerventil 24 umfasst ein Gehäuse 100, das vorzugsweise eine zylindrische Form hat und aus Kunststoff geformt ist. Der Einlassdurchlass erstreckt sich entlang einer radialen Fläche 102 des Gehäuses 100 im Allgemeinen parallel zu einer Längsachse 104 des Auslassdurchlasses 26. Ebenso erstreckt sich von der radialen Fläche 102 genau gegenüber dem Einlassdurchlass 28 ein Montageträger 106. Von einer Endfläche 108 des Gehäuses 100 erstreckt sich ein Anschlussgehäuse 110. Eine gegenüberliegende Endfläche 112 des Gehäuses 100 ist teilweise durch einen Flansch 109 gebildet, der sich von der radialen Fläche 102 nach außen erstreckt. Der Auslassdurchlass 26 ist innerhalb einer Öffnung aufgenommen, die durch den Flansch 109 gebildet ist.
Der Einlassdurchlass 28 umfasst einen ersten röhrenförmigen Abschnitt 114, der sich im Allgemeinen parallel zur Längsachse 104 erstreckt, und einen zweiten röhrenförmigen Abschnitt 116, der sich im Allgemeinen senkrecht zur Längsachse 104 erstreckt. Der zweite röhrenförmige Abschnitt 116 ist am ersten röhrenförmigen Abschnitt 114 an einem Ende 118 des ersten röhrenförmigen Abschnitts 114 nahe der Endfläche 112 des Gehäuses 100 angefügt. Ein Ende 120 des ersten röhrenförmigen Abschnitts 114 nahe der Endfläche 108 des Gehäuses ist so ausgebildet, dass es eine Verrohrung von System 10 (z.B. eine Verrohrung von Auslass 30 des Absorptionselements 32, wie in 1 gezeigt) aufnimmt. Der zweite röhrenförmige Abschnitt 116 umfasst einen in einem Ende davon angeordneten Stopfen 122. Der Stopfen 122 dichtet das Ende des zweiten röhrenförmigen Abschnitts 116 ab, um die flüchtigen Kraftstoffkomponenten am Entweichen zu hindern, wenn sie durch den ersten röhrenförmigen Abschnitt 114 und den zweiten röhrenförmigen Abschnitt 116 in das Gehäuse 100 gelangen. Vorzugsweise ist der Einlassdurchlass 28 mit dem Gehäuse 100 einteilig ausgebildet.
Der Montageträger 106 umfasst zwei Beine 124, die sich aus der radialen Fläche 102 erstrecken. Jedes Bein 124 umfasst eine im Allgemeinen „C"-förmige Führung 126, die an einem zu der radialen Fläche 102 distalen Ende des Beins 124 geformt ist. Die „C"-förmigen Führungen 126 umfassen Schlitze 128, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, so dass eine Montageplatte (nicht gezeigt) gleitend in den Schlitzen 128 so aufgenommen werden kann, dass das Fluidsteuerventil 24 an der Montageplatte gesichert wird. Vorzugsweise ist der Montageträger 106 mit dem Gehäuse 100 einteilig ausgebildet.
Das Anschlussgehäuse 110 ist ausgebildet, um einen elektrischen Anschluss (nicht gezeigt) zum elektrischen Koppeln des Fluidsteuerventils 24 und der Diagnoseeinheit 38 vorzuhalten Vorzugsweise ist das Anschlussgehäuse 110 mit dem Gehäuse 100 einteilig ausgebildet.
Der Auslassdurchlass 26 umfasst eine im Allgemeinen flache, kreisförmige Endabdeckung 130 und ein Düsenteilstück 132, das sich von der Endabdeckung 130 entlang der Längsachse 104 erstreckt. Ein freies Ende 134 des Düsenteilstücks 132 ist ausgebildet, um eine Rohreinrichtung von dem System 10 (z.B. Rohr zum Einlasskrümmer 16 wie in 1 gezeigt) aufzunehmen.
In 3 ist eine Schnittsansicht des Fluidsteuerventils 24 gezeigt. In dem Gehäuse 100 ist eine röhrenförmige Führung 200 aufgenommen, um die ein Spulenwicklungsaufbau 202 angeordnet ist. Die röhrenförmige Führung 200 stützt gleitbar einen Ventilstößel 204, der aus Eisenmaterial (z.B. Stahl) gebildet ist. Ventilstößel 204 und Spulenwicklungsaufbau 202 bilden einen Aktuator 205 zum Öffnen und Schließen des Fluidsteuerventils 24. Ebenso erstreckt sich in der röhrenförmigen Führung 200 ein Sperrglied 206, das durch einen Reibungseingriff mit dem Gehäuse 100 oder durch einen mechanischen Eingriff mit einer Endabdeckung 208, die am Gehäuse 100 angeordnet ist, an einer axialen Bewegung gehindert ist. Die röhrenförmige Führung 200 ist an einem Ende durch einen Abstandshalter 210 gehalten, der am Gehäuse 100 anliegt, und das andere Ende der röhrenförmigen Führung 200 ist durch eine ringförmige Wand 212 gehalten. Der Ventilstößel 204 erstreckt sich durch eine Öffnung in die ringförmige Wand 212.
An einem Ende des Ventilstößels 204 ist eine Dichtungsvorrichtung 214 angeordnet. Am gegenüberliegenden Ende des Ventilstößels 204 ist eine Feder 216 angeordnet, die sich zwischen dem Ventilstößel 204 und dem Sperrglied 206 erstreckt. Die Feder 216 spannt den Ventilstößel 204 in Richtung des Auslassdurchlasses 26 vor. In der gezeigten Ausführungsform ist Dichtungsvorrichtung 214 ein elastischer Stopfen, der eine sich axial von seinem Rand her erstreckende Lippe 218 umfasst. In der geschlossenen Stellung des Fluidsteuerventils 24, wie in 3 gezeigt, zwingt die Feder 216 die Dichtungsvorrichtung 214 über den Ventilstößel 204 in Kontakt mit einem Ventilsitz 220, der am Auslassdurchlass 26 gebildet ist, wodurch die Strömung von flüchtigen Kraftstoffkomponenten durch Ventil 24 verhindert wird. Während die Dichtungsvorrichtung 214 hier als eine elastische, die Lippe 218 umfassende Stoppeinrichtung gezeigt ist, ist zu sehen, dass die Dichtungsvorrichtung 214 eine elastische Stoppeinrichtung umfassen kann, die eine flache Dichtungsfläche aufweist (z.B. ohne Lippe 218). Alternativ kann die Dichtungsvorrichtung 214 oder jegliche Vorrichtung, die eine Schnittstelle mit dem Ventilsitz 220 bildet, eine Fläche umfassen, die auf dem Ventilstößel 204 gebildet ist, um eine fluidundurchlässige Dichtung zu bilden.
Der Auslassdurchlass 26 umfasst einen sich axial vom Rand der Endabdeckung 130 her erstreckenden Flansch 222 und ein sich durch die End abdeckung 130 erstreckendes Düsenteilstück. Vorzugsweise sind der Flansch 222, die Endabdeckung 130 und das Düsenteilstück 132 einteilig miteinander ausgebildet. Die Endabdeckung 130 ist in der kreisförmigen Öffnung, die durch den Flansch 109 des Gehäuses 100 gebildet ist, aufgenommen, um eine im Allgemeinen flache, auf derselben Ebene liegende Fläche mit dem Flansch 109 zu bilden. Der Ventilsitz 220 ist auf einer im Allgemeinen flachen Endfläche des Düsenteilstücks 132 gebildet. Die innenseitige Fläche des Düsenteilstücks 132 ist so geformt, um eine Düse 224 zu bilden, wie im Folgenden weiter detailliert beschrieben wird.
Der Spulenwicklungsaufbau 202 umfasst eine Vielzahl von Drahtwindungen (Wicklungen) 226, die um einen Spulenkern 228 angeordnet sind. Der Spulenwicklungsaufbau 202 ist an einem Ende durch eine ringförmige Wand 212 gehalten und am gegenüberliegenden Ende durch die Innenwand des Gehäuses 100. Die Wicklungen 226 sind elektrisch gekoppelt mit einem Anschluss 232, der im Anschlussgehäuse 110 montiert ist. Der Stromfluss durch die Wicklungen 226 induziert eine magnetische Kraft auf den Ventilstößel 204, wodurch sich der Ventilstößel 204 gegen die Kraft der Feder 216 in Richtung des Sperrglieds 206 bewegt und damit die Dichtungsvorrichtung 214 vom Ventilsitz 220 getrennt und das Fluidsteuerventil 24 in eine offene Stellung gesetzt wird.
In der offenen Stellung können flüchtige Kraftstoffkomponenten an der Dichtungsvorrichtung 214 und dem Ventilsitz 220 vorbei gelangen. Der Fluidweg durch Fluidsteuerventil ist durch Pfeile 234 angezeigt und erstreckt sich von dem Einlassdurchlass 28 durch eine Nut 236, die in Flansch 222 angeordnet ist, in eine Kammer, die durch den Flansch 222, die Endabdeckung 130 und die ringförmige Wand 212 gebildet wird. Von dieser Kammer gelangt das Fluid zwischen die Dichtungsvorrichtung 214 und den Ventilsitz 220 (wenn Ventil 24 offen ist) in das Düsenteilstück 132, wo das Fluid durch die Düse 224 und aus dem Fluidsteuerventil 24 heraus gelangt.
Im Gebrauch werden die Wicklungen 226 mit einem impulsbreitenmodulierten Gleichstrom versorgt, der eine veränderliche Einschaltdauer aufweist. Das veranlasst das Fluidsteuerventil 24 sich nach der Frequenz des impulsbreitenmodulierten Gleichstroms zu öffnen und zu schließen, und die relativen Zeitperioden, die das Ventil geöffnet und geschlossen ist, hängen von der Einschaltdauer ab. Das ist bekannt als „impulsbreitenmodulierte Steuerung". Sowie die Einschaltdauer steigt, steigt die Menge oder das Volumen von Strömung je Zeiteinheit und umgekehrt.
In 4 ist ein Längsschnitt des Auslassdurchlasses 26, wie in 4-4 in 5 gezeigt, und 5 ist ein quer geführter Schnitt des Auslassdurchlasses 26, wie in 5-5 in 4 gezeigt. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, umfasst die Düse 224 in Richtung der Fluidströmung einen zylindrischen Eintrittsabschnitt 300, einen konvergenten Abschnitt 302, eine Verengung 304, einen divergenten Abschnitt 306 und einen zylindrischen Austrittsabschnitt 308. Der zylindrische Eintrittsabschnitt 300 hat einen Durchmesser d₁, der sich senkrecht zur Längsachse 104 erstreckt, und eine Länge L₁, die entlang der Längsachse 104 gemessen ist. Der zylindrische Austrittsabschnitt 308 hat einen Durchmesser d₃, der sich senkrecht zur Längsachse 104 erstreckt, und eine Länge L₄, die entlang der Längsachse 104 gemessen ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Durchmesser d₁ gleich dem Durchmesser d₃, und die Länge L₁ ist kleiner oder gleich der Länge L₄. Es sei jedoch angemerkt, dass die Durchmesser d₁ und d₃ und die Längen L₁ und L₂ verändert werden können, wie es für spezielle Anwendungen erforderlich ist. Vorzugsweise ist L₁ so gewählt, um Turbulenzen, die durch die am Ventilsitzeingang um 90 Grad gebeugte Strömung erzeugt werden können, zu hindern, sich in den konvergenten Abschnitt 302 zu erstrecken. Vorzugsweise ist L₁ so gewählt, dass eine laminare Strömung in dem konvergenten Abschnitt der halbkreisförmigen Profilbegrenzung vorgesehen wird.
In dem konvergenten Abschnitt 302 nimmt der Innendurchmesser der Düse 224 von dem Durchmesser d₁ an dem zylindrischen Eintrittsabschnitt 300 zu einem Durchmesser d₂ über eine Länge L₂, wie sie entlang der Längsachse 104 gemessen wird, an der Verengung 304 ab. Wie in 4 gezeigt, ist das Profil des konvergenten Abschnitts 302 von Durchmesser d₁ zu Durchmesser d₂ durch einen Radius r₁ gebildet. In dem divergenten Abschnitt 306 steigt der Innendurchmesser der Düse 224 vom Durchmesser d₂ an der Verengung 304 zu Durchmesser d₃ am zylindrischen Ausgangsabschnitt 308 über eine Länge L₃, wie sie entlang der Längsachse 104 gemessen ist. Das Profil des divergenten Abschnitts 306 von Durchmesser d₂ zu Durchmesser d₃ ist durch den Radius r₁ gebildet. Auf diese Weise sind der konvergente und der divergente Abschnitt 302 und 304 durch ein halbkreisförmiges Profil gebildet, das einen Radius r₁ hat. Die Verengung 304 ist das Querschnittsströmungsgebiet am Scheitel dieses halbkreisförmigen Profils. Die Verengung 304 hat einen Durchmesser d₂, der geringer ist als d₁ und d₃.
Der Bereich zwischen dem zylindrischen Eintrittsabschnitt 300 und dem konvergenten Abschnitt 302, wie in 310 gezeigt, und der Übergang zwischen dem divergenten Abschnitt 306 und dem zylindrischen Austrittsabschnitt 308, wie in 312 gezeigt, kann ineinander übergehend ausgebildet sein, um Fluidturbulenzen in diesen Bereichen zu verhindern. Ähnlich können Kanten an Einlass- oder Auslass-Querschnitten 314 und 316 der Düse 224 abgerundet sein, um Fluidturbulenzen in diesen Bereichen zu verhindern.
Die Wahl des Verengungsdurchmessers d₂ basiert auf der maximal erforderlichen Strömung durch das Fluidsteuerventil 24. Beispielsweise kann, mit Bezug auf 1 und 4, der Verengungsdurchmesser d₂ gewählt sein, um die maximale Strömung flüchtiger Kraftstoffkomponenten durch das Ventil 24, die von der Anwendung benötigt werden, auf die relativ hohen Differenzdrücke festzusetzen, die während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors 18 vorhanden sind.
Nachdem der Durchmesser d₂ gewählt ist, wird der Durchmesser d₁ dann so gewählt, dass sichergestellt wird, dass die Düse genug Strömung aufweist, damit eine gedrosselte Strömung bei den geringeren Differenzdrücken ermöglicht wird, die während eines weiten Drosselklappenbetriebs des Verbrennungsmotors vorhanden sind. Vorzugsweise kann der Durchmesser d₁ größer oder gleich dem etwa 1,2-fachen von Durchmesser d₂ sein. Noch bevorzugter ist es, wenn d₁ größer oder gleich dem etwa 1,4-fachen Durchmesser von d₂ sein kann. Die maximale Dimension von d₁ kann festgesetzt werden, um sicherzustellen, dass die kleinste zum Öffnen von Ventil 24 verfügbare Kraft (z.B. die magnetische Kraft, die durch Wicklungen 226 auf Ventilstößel 204 induziert ist) größer als die maximale Vakuumkraft auf die Dichtungsvorrichtung 214 (3) ist.
Der Radius r₁ ist dann so gewählt, dass sichergestellt wird, dass das konvergente, divergente halbkreisförmige Profil eine gedrosselte Strömung bei niedrigem Vakuumniveau erzeugt. Der Radius r₁ kann auch gewählt sein, um d₁, d₂ und L₁ im für die Düse 224 verfügbaren Raum unterzubringen. Das heißt, der Radius r₁ kann gewählt sein, um sicherzustellen, dass das halbkreisförmige Profil einen konvergenten Abschnitt 302 erzeugt, in dem der Durchmesser von d₁ auf d₂ abnimmt, und um sicherzustellen, dass die Längen L₁, L₂ und L₃ in die für die Düse 224 verfügbare Gesamtlänge passen. Für die hier beschriebene Anwendung kann der Radius r₁ kleiner oder gleich ungefähr 100 mm sein, wobei kleiner oder gleich etwa 64 mm bevorzugt ist. Ebenso kann für die hier beschriebene Anwendung der Radius r₁ größer oder gleich etwa 5 mm sein, wobei größer als etwa 9,6 mm bevorzugt ist.
Anstatt der Verwendung einer Düse vom Laval-Typ oder vom Venturi-Typ wird für das Ventil 24 eine relativ einfache Düsenkonstruktion verwendet. Die Düse 224 besitzt ein halbkreisförmiges Profil, um die konvergenten und divergenten Abschnitte der Düse zu bilden. Die Verwendung des halbkreisförmigen Profils erlaubt, dass die Düse ohne Rücksicht auf die Winkel der konvergenten und divergenten Abschnitte, die bei der Konstruktion einer Düse vom Laval-Typ oder vom Venturi-Typ berücksichtigt werden müssen, konstruiert werden kann. Da außerdem die Winkel der konvergenten und divergenten Abschnitte hinsichtlich der Herstellungstoleranz nicht wichtig sind, ist die Herstellung eines Ventils 24, das die Düse 224 umfasst, vereinfacht gegenüber dem, was bei Ventilen möglich ist, die Düsen vom Laval-Typ oder vom Venturi-Typ umfassen.
Während die Erfindung mit Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist es für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Änderungen gemacht und ihre Elemente durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Während beispielsweise die Düse 224 hier als in einem Fluidsteuerventil 24 verwendet beschrieben ist, die einen elektromagnetischen Aktuator 205 einsetzt, sei angemerkt, dass die Düse 224 in einem Fluidsteuerventil 24, das einen pneumatischen Aktuator so, wie im US-Patent 5 284 121 beschrieben, einsetzt, verwendet werden kann. Als weiteres Beispiel sei angemerkt, dass während der Einlassdurchlass hier als sich parallel zur Längsachse 104 erstreckend beschrieben ist, sich der Einlassdurchlass in einem Winkel zur Längsachse 104 erstrecken kann, wie in US-Patent 4 830 333 be schrieben ist. Zusätzlich können viele Abwandlungen gemacht werden, um eine besondere Situation oder besonderes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Umfang der Erfindung zu verlassen. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle offenbarte Ausführungsform, die als beste Form betrachtet wird, um diese Erfindung auszuführen, begrenzt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzumfang der angefügten Ansprüche fallen.

Claims

Fluidsteuerventil (24) mit: einem Ventilsitz (220); und einer Düse (224) nahe dem Ventilsitz (220), wobei die Düse (224) einen konvergenten Abschnitt (302), einen divergenten Abschnitt (306) und eine Verengung (304) dazwischen umfasst, wobei die Verengung einen Durchmesser besitzt, der kleiner als der des konvergenten Abschnittes und des divergenten Abschnittes ist, wobei die Düse durch ein Bogenprofil gekennzeichnet ist, das durch einen Radius definiert ist und einen Scheitel an der Verengung aufweist.
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 1, wobei die Düse (224) ferner umfasst: einen zylindrischen Eintrittsabschnitt (300) in Fluidverbindung mit dem konvergenten Abschnitt (302).
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 1, wobei die Düse (224) ferner umfasst: einen zylindrischen Austrittsabschnitt (308) in Fluidverbindung mit dem divergenten Abschnitt (306).
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 1, wobei die Düse (224) ferner umfasst: einen zylindrischen Eintrittsabschnitt (300) in Fluidverbindung mit dem konvergenten Abschnitt (302); einen zylindrischen Austrittsabschnitt (308) in Fluidverbindung mit dem divergenten Abschnitt (306); und wobei der zylindrische Eintrittsabschnitt (300) und der zylindrische Austrittsabschnitt (308) denselben Durchmesser besitzen.
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 2, wobei der zylindrische Eintrittsabschnitt (300) eine axiale Länge (L₁) umfasst, die so gewählt ist, um zu verhindern, dass eine turbulente Fluidströmung in den konvergenten Abschnitt (302) eintritt.
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 2, wobei der zylindrische Eintrittsabschnitt (300) einen Durchmesser umfasst, der größer oder gleich dem etwa 1,2-fachen eines Durchmessers der Verengung (304) ist.
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 6, wobei der Durchmesser des zylindrischen Eintrittsabschnitts (300) größer oder gleich dem etwa 1,4-fachen des Durchmessers der Verengung (304) ist.
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 1, wobei das Bogenprofil einen Radius (r₁) aufweist, der kleiner oder gleich etwa 100 mm ist.
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 8, wobei der Radius (r₁) des Bogenprofils kleiner oder gleich etwa 64 mm ist.
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 1, wobei das Bogenprofil einen Radius (r₁) aufweist, der größer oder gleich etwa 5 mm ist.
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 10, wobei der Radius (r₁) des Bogenprofils größer als etwa 9,6 mm ist.
System (10) zur gesteuerten Zufuhr flüchtiger Kraftstoffkomponenten von einem freien Raum (12) eines Kraftstofftanks (14) an einen Motorkrümmer (16), wobei das System (10) umfasst: eine Speicherkammer (34) in Fluidverbindung mit dem freien Raum (12) des Kraftstofftanks (14); das Fluidsteuerventil (24) von Anspruch 1, wobei das Fluidsteuerventil in Fluidverbindung zwischen der Speicherkammer (34) und dem Motorkrümmer (16) angeordnet ist, wobei das Fluidsteuerventil (24) ferner umfasst: einen Einlassdurchlass (28), einen Auslassdurchlass (26) in Fluidverbindung mit dem Einlassdurchlass (28), einen Ventilstößel (204) mit einer Dichtungsvorrichtung (214), die an einem Ende desselben angeordnet ist, und einen Aktuator (205) in Wirkverbindung mit dem Ventilstößel (204), um den Fluidpfad (234) zwischen dem Ventilsitz (220) und der Dichtungsvorrichtung (214) zu öffnen und zu schließen.
System (10) nach Anspruch 12, wobei der Aktuator (205) ein elektromagnetischer Aktuator ist.
Fluidsteuerventil (24) nach Anspruch 2, wobei der Scheitel des Bogenprofils einen ersten Durchmesser (d₂) aufweist, der zylindrische Eintrittsabschnitt (300) einen zweiten Durchmesser (d₁) aufweist, und wobei der erste und zweite Durchmesser (d₁, d₂) so gewählt sind, dass sichergestellt wird, dass durch die Düse (224) während des Betriebs des Verbrennungsmotors (18) gelangendes Fluid gedrosselt wird.
System (10) nach Anspruch 12, wobei das Fluidsteuerventil einen zylindrischen Eintrittsabschnitt (300) mit einem Durchmesser (d₁) umfasst, er so gewählt ist, dass sichergestellt wird, dass eine Kraft, die durch den Aktuator (205) zum Öffnen des Fluidpfades (234) zwischen dem Ventilsitz (220) und der Dichtungsvorrichtung (214) vorgesehen wird, größer als eine Vakuumkraft auf die Dichtungsvorrichtung (214) ist.