DE69207602T2

DE69207602T2 - Tankentlueftungsventil mit mehreren kennlinien

Info

Publication number: DE69207602T2
Application number: DE69207602T
Authority: DE
Inventors: John Cook
Original assignee: Siemens Electric Ltd
Current assignee: Siemens Canada Ltd
Priority date: 1991-07-16
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: EP0597888B1; EP0597888A1; WO1993002282A1; JPH07501381A; US5183022A; DE69207602D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Tankentlüftungs-Solenoidventile, die in Dampfemissionssteuersystemen von Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen Verwendung finden, um das Entlüften von im Tank angesammelten Kraftstoffdämpfen zum Ansaugkrümmer zu steuern.
Ein Beispiel eines bekannten Tankentlüftungs-Solenoidven tiles (CPS-Ventiles) ist in der US-PS 4 901 974 beschrieben. Obwohl das in dieser Patentschrift beschriebene Ventil kein geregeltes CPS-Ventil ist, ist auch eine geregelte Version bekannt und umfaßt einen Druckregler, der zwischen dem Auslaß des Ventils und dem solenoidgesteuerten Ventilelement angeordnet ist. Der Druckregler umfaßt eine Membran, die über eine Feder von einem Sitz in Richtung auf einen nicht drosselnden Zustand vorgespannt ist, jedoch relativ zum Sitz wahlweise positionierbar ist, um wahlweise den Entlüftungsstrom zum Ventilauslaß zu dros seln. Der Druckregler funktioniert derart, daß bei Änderung des Unterdrucks im Ansaugkrümmer sich auch die Drosselung, mit der der Entlüftungsstrom durch den Druckregler beauf schlagt wird, ändert, jedoch derart, daß die Unterdruckänderung im Ansaugkrümmer keinen wesentlichen Effekt auf den solenoidgesteuerten Entlüftungsstrom hat. Auf diese Weise führt das elektrische Steuersignal, mit dem das Solenoid des CPS-Ventils beauf schlagt wird, eine vollständige Steuerung über den Entlüftungsstrom durch, und zwar im wesentlichen unabhängig von Änderungen im Ansaugkrümmerunterdruck, der am Auslaß des CPS-Ventils vorhanden ist.
Ein weiteres Beispiel eines CPS-Ventils ist in der DE 38 02 664 beschrieben. Obwohl das CPS-Ventil dieser Patentschrift ein membrangesteuertes Ventil zwischen dem Ventilauslaß und dem solenoidgesteuerten Ventilelement besitzt, arbeitet es in anderer Weise als die geregelte Version des CPS-Ventils der US 4 901 974, da es absichtlich den Entlüftungsstrom in Ahängigkeit von Änderungen im Ansaugkrümmerunterdruck am Auslaß des Ventils ändern will.
Die US-A-4 944 276 beschreibt ein Tankentlüftungs-Solenoidventil mit einem Einlaß zur Herstellung einer Verbindung zu einem Tank, einem Auslaß zur Herstellung einer Verbindung für den Unterdruck des Ansaugkrümmers des Motors und einer Strömungsbahn zwischen dem Einlaß und Auslaß. Die Strömungsbahn enthält ein solenoidgesteuertes Ventil und ein membrangesteuertes Ventil in dieser Reihenfolge zwischen dem Einlaß und dem Auslaß. Das membrangesteuerte Ventil enthält eine Membran, von der eine Seite so angeordnet ist, daß sie in Ventilverbindung mit dem Auslaß steht, während die gegenüberliegende Seite so angeordnet ist, daß sie mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges und verbessertes CPS-Ventil mit mehreren Kennlinien. Das Merkmal der mehreren Kennlinien bezieht sich auf die Fähigkeit des Ventils, gemäß irgendeiner aus einer ausgewählten Reihe von Durchsatz-Leistungszyklus-Kennlinien zu arbeiten, wobei jede dieser Kennlinien die Durchsatz-Leistungszyklus- Funktion für eine entsprechende Intensität des Ansaugkrüm merunterdrucks bildet. Die gegenwärtig bevorzugte Ausführungsforin des CPS-Ventils mit mehreren Kennlinien der vorliegenden Erfindung, die nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, ist durch eine Konstruktion und Anordnung gekennzeichnet, die in Relation zu dem vorstehend be schriebenen geregelten CPS-Ventil besonders kostengünstig ist, da sie durch Umwandlung eines geregelten CPS-Ventils unter Verwendung von nur einigen zusätzlichen Teilen hergestellt werden kann.
Nachfolgend wird die gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Hiervon zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein CPS-Ventil mit mehreren Kennlinien, das die erfindungsgemäßen Prinzipien verkörpert;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Dampfemissionssteuersystems, das das CPS-Ventil mit mehreren Kennlinien der Figur 1 enthält; und
Figur 3 ein Diagram, das das Merkmal der mehreren Kennlinien verdeutlicht.
Figur 1 zeigt ein CPS-Ventil 10 mit mehreren Kennlinien, das ein Gehäuse 12, einen Einlaß 14 und einen Auslaß 16 aufweist. Wenn das CPS-Ventil 10 in einem Dampfemissionssteuersystem, wie dem in Figur 2 gezeigten, installiert wird, wird der Einlaß 14 mit einem Dampfemissionssammeltank verbunden, während der Auslaß 16 mit dem Ansaugkrümmer eines Motors verbunden wird. Der Einlaß 14 umfaßt einen Kanal 18, der zu einem kreisförmigen Ventilsitz 20 führt, welcher einem solenoidbetätigten Ventilelement 22 gegenüberliegt. Das Ventilelement 22 besitzt einen Dichtungsabschnitt 24, der sich an einem Ende eines Ankerabschnittes 26 befindet. Das gegenüberliegende Ende des Ankerabschnittes 26 liegt einem Statorabschnitt 28 einer Solenoidspule 30 gegenüber. Die Solenoidspule besitzt einen elektrischen Leiter 32, um die Spule, wie in Figur 2 gezeigt, an einen Stromkreis anzuschließen, der die Spule wahlweise erregt. Das Ventilelement 22 ist elastisch gegen den Sitz 20 und somit in Richtung auf ein Schließen der Strömungsbahn vom Einlaß 14 zum Auslaß 16 vorgespannt. Wenn die Solenoidspule 30 erregt wird, wird das Ventilelement vom Sitz abgehoben, um die Strömungsbahn zu öffnen. Typischerweise wird die Solenoidspule durch eine pulsbreitenmodulierte (PWM) Welle erregt, so daß das Ausmaß, um das sich das Ventil öffnet, von der Pulsbreite der Erregerwelle abhängig ist.
Wenn das Ventilelement 22 vom Sitz 20 abgehoben ist, kann sich der Zufluß vom Einlaß 14 durch einen inneren Kammerraum 34 im Gehäuse 12 fortsetzen. Ein axiales Ende des Kammerraumes 34, nämlich das untere Ende in Figur 1, ist durch eine bewegliche Wand oder eine Membran 36 geschlossen. Innerhalb des Kammerraumes 34 liegt ein mittlerer Bereich der Membran 36 einem Ventilsitz 38 gegenüber, der sich an einem Ende eines Kanales 40 befindet, welcher zum Auslaß 16 führt. Ein zweiter Kammerraum 42 wird zusammen von der Membran 36 und einer zweiten Membran 44 gebildet. Ein dritter Kammerraum 46 wird zusammen von der Membran 44 und einem Verschluß 48 am unteren Ende des Gehäuses 12 gebildet. Der Verschluß 48 enthält eine Entlüftung 50 einschließlich eines Filters 52 zur Entlüftung des Kammerraumes 46 zur Atmosphäre. Der Kammerraum 42 steht über einen Nippel 54 mit dem Ansaugkrümmerunterdruck in Verbindung. Der Kammerraum 42 ist vollständig umschlossen, mit Ausnahme der über den Nippel 54 erreichten Verbindung, so daß Strömungsmittel nur über den Nippel in den Kammerraum 42 eindringen und wieder aus diesem austreten kann. Eine Schraubenfeder 56 wirkt zwischen einem inneren Wandabschnitt des Gehäuses 12 und der Membran 36 und spannt letztere in einer Richtung vom Ventilsitz 38 weg vor. Der mittlere Bereich der Membran 36 enthält im Kammerraum 34 ein Ventilelement 58, das mit dem Sitz 38 zusammenwirken kann. Ein mittlerer Bereich der Membran 44 enthält einen Schaft 60, der im Kammerraum 42 in Richtung auf den mittleren Bereich der Membran 36 vorsteht und hiermit zusammenwirkt. Die Fläche der Membran 44 ist geringfügig größer als die der Membran 36.
Wenn sich der Motor nicht in Betrieb befindet, wird die Solenoidspule 30 nicht erregt, so daß somit die Strömungsbahn durch das CPS-Ventil 10 durch das Ventilelement 22, das auf dem Sitz 20 sitzt, geschlossen ist. Die drei Kammerräume 34, 42 und 46 stehen dabei unter atmosphärischem Druck. Hierzu drückt die Feder 56 die Membran 36 gegen die Spitze des Schaftes 60 und beide Membranen nach unten, wobei die Membran 44 an der Innenseite des Verschlusses 48 aufsitzt.
Wenn der Motor in Betrieb ist, wird Unterdruck vom Ansaugkrümmer beiden Kammerräumen 34 und 42 zugeführt. Der atmosphärische Druck im Kammerraum 46 drückt daher beide Membranen nach oben, wodurch die Feder 56 zunehmend zusammengedrückt wird. Der Schaft 60 hält einen Abstand zwischen den mittleren Bereichen der beiden Membranen aufrecht. Das Ausmaß, um das die Membranen verschoben werden, ist von der Intensität des Ansaugkrümmerunterdrucks abhängig. Grundsätzlich soll durch den kombinierten Effekt der beiden Membranen eine Reihe von Durchsatz-Leistungszyklus- Kennlinien erzeugt werden, von denen jede die Durchsatz- Leistungszyklus-Funktion für eine entsprechende Intensität des Ansaugkrümmerunterdrucks bildet.
Entsprechende Kennlinien sind im Diagramm der Figur 3 dargestellt. In Figur 3 entspricht die oberste Kennlinie einer Intensität des Ansaugkrümmerunterdrucks von 3" Hg oder 157,46 hPa. Die nächste Kennlinie in Richtung auf die Leistungszyklusachse entspricht 5" Hg oder 262,4 hPa. Die dritte Kennlinie entspricht 10" Hg oder 524,8 hPa, während die unterste Kennlinie 15" Hg oder 787,2 hPa entspricht.
Die Konstruktion des CPS-Ventils 10 ist im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen geregelten CPS-Ventil kostengünstiger, da das Ventil 10 nur die folgenden zusätzlichen Teile enthält: Membran 44, Abstandshalter 62, der den Nippel 54 enthält, und Verschluß 48, der einen am Gehäuse befestigten Verschluß ersetzt, welcher im geregelten CPS- Ventil mit der Membran 44 zusammenwirkt, um einen unter atmosphärischem Druck stehenden Kammerraum zu bilden.

Claims

1. Tankentlüftungs-Solenoidventil (CPS-Ventil) (10) mit einem Einlaß (14) zum Anschluß an einen Tank, der von angesamelten Kraftstoffdämpfen gereinigt werden soll, einem Auslaß (16) zum Anschluß an den Unterdruck des Ansaugkrümmers und einer Strömungsbahn zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, die ein solenoidgesteuertes Ventil (22) und ein membrangesteuertes Ventil (58) in dieser Reihenfolge zwischen dem Einlaß und dem Auslaß enthält, wobei das membrangesteuerte Ventil Membraneinrichtungen (36, 44) aufweist, die eine Seite besitzen, welche eine Ventilverbindung mit dem Auslaß herstellt, und eine andere Seite, welche eine Verbindung mit der Atmosphäre herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Membraneinrichtungen zwei Membranen (36, 44) umfassen, die über einen Kamerraum (42) voneinander getrennt sind, wobei eine (36) der Membranen die eine Seite und die andere (44) der Membranen die andere Seite enthält und wobei der Kammerraum mit dem Unterdruck des Ansaugkrümmers in Verbindung zu bringen ist.

2. CPS-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerraum völlig umschlossen ist, so daß die einzige Einrichtung zum Eintritt und Austritt von Strömungsmittel zum Unterdruck des Ansaugkrümmers führt.

3. CPS-Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der anderen Membran geringfügig größer ist als die der einen Membran.

4. CPS-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der anderen Membran geringfügig größer ist als die der einen Membran.

5. CPS-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Membran einen Schaft (60) aufweist, der für einen Abstand zwischen den mittleren Bereichen der beiden Membranen sorgt.

6. CPS-Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Membran die andere Membran ist.

7. Tankentlüftungssystem für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges mit einem Tankentlüftungs-Solenoidventil (CPS-Ventil) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß an einen Tank angeschlossen ist, der von angesammelten Kraftstoffdämpfen gereinigt werden soll, daß der Auslaß an den Unterdruck des Ansaugkrümmers angeschlossen ist und daß der Kammerraum mit dem Unterdruck des Ansaugkrümmers in Verbindung steht.