EP0477471A1 - Vorrichtung zum dosierten Einspeisen flüchtiger Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum dosierten Einspeisen flüchtiger Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0477471A1
EP0477471A1 EP91109578A EP91109578A EP0477471A1 EP 0477471 A1 EP0477471 A1 EP 0477471A1 EP 91109578 A EP91109578 A EP 91109578A EP 91109578 A EP91109578 A EP 91109578A EP 0477471 A1 EP0477471 A1 EP 0477471A1
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valve
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actuating
actuating device
internal combustion
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0836—Arrangement of valves controlling the admission of fuel vapour to an engine, e.g. valve being disposed between fuel tank or absorption canister and intake manifold

Definitions

  • the invention relates to a device for the temporary storage and metered feeding of the volatile fuel components located in the free space of a tank system into the intake pipe of an internal combustion engine, comprising a vent line connecting the free space with the atmosphere, in which a storage chamber with an absorption element is arranged and one with the storage chamber line connecting the intake pipe, which line can be closed by a valve, drive means being assigned to the valve and the throttle valve for transferring to the open position.
  • Such a device is known from DE-PS 38 02 664.
  • the valve and the throttle valve can be actuated independently of one another, the throttle valve being actuated mechanically and the valve being actuated using electronic and electromechanical means. These means are connected to one another in a signal-conducting manner and to sensors which continuously record various characteristics of the internal combustion engine during operation. The construction and assembly of such a device are accordingly complex.
  • the object of the invention is to further develop such a device in such a way that a simplified structure and a simplified assembly result.
  • the drive means of the valve and the throttle valve can be actuated together by a common actuating member.
  • the design of the device depends largely on the design of the drive means of the valve and the throttle valve.
  • the throttle valve is non-rotatably fixed on an actuating shaft and can be set to the desired extent by a relative rotation of the actuating shaft.
  • the joint actuation of such a valve and such a throttle valve therefore requires the use of actuating means which are suitable for converting a reciprocating movement into a rotary movement.
  • a large number of mechanical aids are known in this regard.
  • the actuator of the valve By using a spindle drive, it is possible to arrange the actuator of the valve on an axis of movement which forms an extension of the axis of rotation of the throttle valve shaft.
  • the production is particularly simple and there is the further advantage that the housing of the valve can be attached in the immediate vicinity of the intake pipe and, if necessary, as an integral part of the same.
  • the actuating device is designed as a cam drive
  • a cam is expediently fastened interchangeably, which makes it possible to make an otherwise identically designed device usable for internal combustion engines of different sizes by simply exchanging the cam.
  • the actuating device can comprise a rack and pinion drive, which makes it possible to bridge large spatial distances between the throttle valve shaft and the actuator of the valve.
  • a similar advantage results in an embodiment in which the actuating device is formed by a connecting rod drive. In the latter case, the manufacturing costs are comparatively lower, but it is necessary to generate a static preload, for example by means of a compression spring, in order to suppress unwanted play.
  • Bowden cables enable the valve to be decoupled from the throttle valve shaft in terms of vibrations. This improves durability.
  • the use of cam drives is also possible.
  • the actuator of the valve may include a servo drive based on the an electrical, hydraulic or pneumatic coupling is controlled by the throttle valve or its drive means.
  • the control characteristic of the valve can be particularly easily adapted to special requirements of the application in such designs.
  • the auxiliary drive of the valve can comprise a spring element in order to compensate for play of the actuating means used.
  • the spring is expediently designed as a compression spring and arranged in such a way that, when the load is released, it causes the actuator of the valve to be brought into a closed position.
  • an auxiliary valve is connected upstream in the direction of the absorption element, the auxiliary valve being actuatable by an electrical signal and connected to a control unit in a signal-conducting manner.
  • operating characteristic data of the internal combustion engine that is continuously detected with the aid of sensors can be processed in such a way that the output signal brings about an optimized control of the valve.
  • the degree of environmental pollution caused by its operation can be reduced to an optimal extent.
  • the control device should be provided with at least one sensor for the continuous detection of characteristic data of the internal combustion engine and with a matching device for the continuous optimization of the signal depending on the values of the characteristic data determined in each case.
  • the drive device of the valve can be provided with a device for relatively delayed opening and for throttle valve-synchronous closing.
  • a device for relatively delayed opening and for throttle valve-synchronous closing can be formed, for example, by an asymmetrical fluid damper.
  • Corresponding fluid dampers are known per se. They are used in the field of wheel suspension in motor vehicles. In the present application, they cause a delayed opening of the valve and a synchronous closing, based on the relative movement of the throttle valve.
  • the sketch shows a device for the temporary storage and metered feeding of the volatile fuel components located in the free space 5 of a tank system into the intake pipe 6 of an internal combustion engine.
  • a vent line 7 connecting the free space 5 to the atmosphere is provided, in which a storage chamber 8 with an absorption element made of activated carbon is arranged, and a line 7 connecting the storage chamber with the intake pipe 6, which line can be closed by a valve 1, the valve 1 and the throttle valve 3 drive means 4 are assigned for common transfer to the open position.
  • the drive means 4 are mechanical in the case shown. They comprise a rack and pinion drive which is assigned to the throttle valve shaft 14 and a cam disk which is assigned to the actuator 15.
  • the rack and pinion drive consists of a gearwheel which is fixed non-rotatably on the throttle valve shaft 14 and a toothed rack 16 which is in engagement with the gearwheel.
  • the rack 16 is mounted in a guide 18 and can only be moved in the guide 18 in the horizontal direction. In the central area, it carries a cam disk 17, which is in engagement with the actuator 15 of the valve 1.
  • the accelerator pedal When driving operation is started, the accelerator pedal is actuated and the rack 16 is moved to the left within the plane of the drawing. The result is a transfer of the throttle valve 3 into an open position and a relief of the actuator 15 of the valve 1 upwards.
  • the negative pressure in the intake pipe 6 is transmitted to the control chamber 13 through the line 20. It lies directly on the underside of the control membrane 12 and is modified by the presence of the compression spring 10 and the spring 11 in such a way that an optimal opening movement of the valve 1 results.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen der im Freiraum (5) einer Tankanlage befindlichen, flüchtigen Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr (6) einer Brennkraftmaschine, umfassend eine den Freiraum (5) mit der Atmosphäre verbindende Entlüftungsleitung (7), in der eine Speicherkammer (8) mit einem Absorptionselement angeordnet ist sowie eine die Speicherkammer mit dem Ansaugrohr (6) verbindende Leitung (2). Die Leitung ist durch ein Ventil (1) verschließbar, wobei dem Ventil (1) und der Drosselklappe (3) Antriebsmittel (4) zugeordnet sind, die durch eine gemeinsame Betätigungseinrichtung parallel zueinander betätigbar sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen der im Freiraum einer Tankanlage befindlichen, flüchtigen Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine, umfassend eine den Freiraum mit der Atmosphäre verbindende Entlüftungsleitung, in der eine Speicherkammer mit einem Absorptionselement angeordnet ist sowie eine die Speicherkammer mit dem Ansaugrohr verbindende Leitung, die durch ein Ventil verschließbar ist, wobei dem Ventil und der Drosselklappe Antriebsmittel zur Überführung in die Offenstellung zugeordnet sind.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-PS 38 02 664 bekannt. Das Ventil und die Drosselklappe sind dabei unabhängig voneinander betätigbar, wobei die Betätigung der Drosselklappe auf mechanischem Wege erfolgt und die Betätigung des Ventils mit Hilfe elektronischer und elektromechanischer Mittel. Diese Mittel sind signalleitend untereinander und mit Sensoren verbunden, welche verschiedene Kenndaten der Brennkraftmaschine kontinuierlich während des Betriebs erfassen. Aufbau und Montage einer solchen Vorrichtung sind dementsprechend aufwendig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung derart weiter zu entwickeln, daß sich ein vereinfachter Aufbau und eine vereinfachte Montierbarkeit ergeben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, daß die Antriebsmittel des Ventils und der Drosselklappe durch ein gemeinsames Betätigungsglied gemeinsam betätigbar sind. Unter Gewährleistung eines guten Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine läßt sich hierdurch eine sachgerechte Einspeisung von flüchtigen Kraftstoffbestandteilen in das Ansaugrohr erreichen, ohne daß es hierzu eines besonderen Aufwandes hinsichtlich der Herstellung und der Montage der benötigten Teile bedarf. Die Vorrichtung kann dadurch auch bei der Herstellung kostengünstiger Kraftfahrzeuge zur Anwendung gelangen.
  • Die Ausbildung der Vorrichtung hängt maßgeblich von der Gestaltung der Antriebsmittel des Ventils und der Drosselklappe ab. Im Normalfall ist davon auszugehen, daß die Drosselklappe unverdrehbar auf einer Betätigungswelle festgelegt und durch eine Relativverdrehung der Betätigungswelle im gewünschten Maße einstellbar ist. Bei Ventilen ist es demgegenüber eher gebräuchlich, durch eine geradlinige Hinund Herbewegung eines Stellgliedes eine Veränderung des Durchflußquerschnittes zu erzielen. Das gemeinsame Betätigen eines solchen Ventils und einer solchen Drosselklappe erfordert daher die Verwendung von Betätigungsmitteln, die geeignet sind, eine hin- und hergehende Bewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln. Diesbezüglich ist eine Vielzahl mechanischer Hilfsmittel bekannt.
  • Durch die Verwendung eines Spindeltriebs besteht die Möglichkeit, das Stellglied des Ventils auf einer Bewegungsachse anzuordnen, die eine Verlängerung der Rotationsachse der Drosselklappenwelle bildet. Die Herstellung ist besonders einfach und es ergibt sich der weitere Vorteil, daß das Gehäuse des Ventils in unmittelbarer Nähe des Ansaugrohres angebracht werden kann und gegebenenfalls als integrierter Bestandteil desselben.
  • Bei einer Ausführung, bei der die Betätigungseinrichtung als Kurventrieb gestaltet ist, resultiert eine vereinfachte Möglichkeit, die Öffnungscharakteristika der Drosselklappe einerseits und des Ventils andererseits in der Weise aneinander anzupassen, daß sich ein optimiertes Betriebsverhalten des jeweiligen Verbrennungsmotors ergibt. Zweckmäßigerweise wird eine solche Kurvenscheibe austauschbar befestigt, was es ermöglicht, eine ansonsten identisch gestaltete Vorrichtung durch einfachen Austausch der Kurvenscheibe für Verbrennungsmotoren unterschiedlicher Größe brauchbar zu machen.
  • Die Betätigungseinrichtung kann einen Zahnstangentrieb umfassen, was es gestattet, große räumliche Entfernungen zwischen der Drosselklappenwelle und dem Stellglied des Ventils zu überbrücken. Ein ähnlicher Vorteil resultiert bei einer Ausführung, bei der die Betätigungseinrichtung durch einen Pleueltrieb gebildet ist. Im letztgenannten Falle sind die Herstellkosten vergleichsweise geringer, es ist jedoch erforderlich, eine statische Vorlast, beispielsweise durch eine Druckfeder, zu erzeugen, um unerwünschtes Spiel zu unterdrükken.
  • Bei Verwendung von Ventilen, bei denen das Stellglied durch eine Relativverdrehung betätigbar ist, besteht demgegenüber die Möglichkeit, eine Schubstangenverbindung zwischen der Drosselklappenwelle und der Welle des entsprechenden Stellgliedes des Ventiles vorzusehen. Dabei besteht sogleich die Möglichkeit, in Abhängigkeit von den radialen Abständen zwischen der jeweiligen Anlenkstelle der Schubstange und der Drehachse des Stellgliedes die Öffnungscharakteristika in gezielter Weise aneinander anzupassen.
  • Bowdenzüge ermöglichen die Realisierung einer schwingungsmäßigen Abkopplung des Ventils von der Drosselklappenwelle. Die Dauerhaltbarkeit wird hierdurch verbessert. Eine Verwendung von Nockentrieben ist ebenfalls möglich.
  • Die Betätigungseinrichtung des Ventils kann einen Servoantrieb umfassen, der auf der Grundlage einer elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Kopplung durch die Drosselklappe oder deren Antriebsmittel gesteuert ist. Die Ansteuerungscharakteristik des Ventils läßt sich bei solchen Ausführungen besonders einfach speziellen Erfordernissen des Anwendungsfalles anpassen.
  • Der Hilfsantrieb des Ventils kann ein Federelement umfassen, um einen Spielausgleich der zur Anwendung gelangenden Betätigungsmittel zu bewirken. Zweckmäßigerweise ist die Feder dabei als Druckfeder gestaltet und so angeordnet, daß sie bei einer Entlastung eine Überführung des Stellgliedes des Ventils in eine Geschlossenstellung bewirkt.
  • Eine noch feinfühligere Ansteuerungscharakteristik des Ventils läßt sich erreichen, wenn diesem in Richtung des Absorptionselementes ein Hilfsventil vorgeschaltet ist, wobei das Hilfsventil durch ein elektrisches Signal betätigbar und signalleitend mit einem Steuergerät verbunden ist. In dem Steuergerät können kontinuierlich mit Hilfe von Sensoren erfaßte Betriebskenndaten des Verbrennungsmotors in der Weise verarbeitet werden, daß das Ausgangssignal eine optimierte Ansteuerung des Ventils bewirkt. Neben einem optimalen Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors läßt sich hierdurch das Maß der durch dessen Betrieb verursachten Umweltbelastung in optimalem Maße reduzieren. Das Steuergerät soll zur Erreichung dieses Zweckes mit wenigstens einem Sensor zur kontinuierlichen Erfassung von Kenndaten des Verbrennungsmotors versehen sein sowie mit einer Abgleicheinrichtung zur kontinuierlichen Optimierung des Signals in Abhängigkeit von den Werten der jeweils ermittelten Kenndaten.
  • Die Antriebseinrichtung des Ventils kann mit einer Einrichtung zum relativ verzögerten Öffnen und zum drosselklappensynchronen Schließen versehen sein. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise durch einen unsymmetrischen Strömungsmitteldämpfer gebildet sein. Entsprechende Strömungsmitteldämpfer sind an sich bekannt. Sie gelangen im Bereich der Radfederung von Kraftfahrzeugen zur Anwendung. Sie bewirken in der vorliegenden Verwendung ein zeitverzögertes Öffnen des Ventils und ein synchrones Schließen, bezogen auf die Relativbewegung der Drosselklappe.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefügten Schemazeichnung weiter verdeutlicht.
  • Sie Skizze zeigt eine Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen der im Freiraum 5 einer Tankanlage befindlichen, flüchtigen Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr 6 einer Brennkraftmaschine. Dabei ist eine den Freiraum 5 mit der Atmosphäre verbindenende Entlüftungsleitung 7 vorgesehen, in der eine Speicherkammer 8 mit einem Absorptionselement aus Aktivkohle angeordnet ist sowie eine die Speicherkammer mit dem Ansaugrohr 6 verbindende Leitung 7, die durch ein Ventil 1 verschließbar ist, wobei dem Ventil 1 und der Drosselklappe 3 Antriebsmittel 4 zur gemeinsamen Überführung in die Offenstellung zugeordnet sind. Die Antriebsmittel 4 sind im dargestellten Fall mechanischer Art. Sie umfassen einen Zahnstangentrieb, der der Drosselklappenwelle 14 zugeordnet ist und eine Kurvenscheibe, welche dem Stellglied 15 zugeordnet ist.
  • Der Zahnstangentrieb besteht aus einem Zahnrad, welches unverdrehbar auf der Drosselklappenwelle 14 befestigt ist und einer Zahnstange 16, die mit dem Zahnrad in Eingriff steht. Die Zahnstange 16 ist in einer Führung 18 gelagert und innerhalb der Führung 18 nur in horizontaler Richtung bewegbar. Sie trägt im mittleren Bereich eine Kurvenscheibe 17, welche mit dem Stellglied 15 des Ventils 1 in Eingriff steht.
  • Bedingt durch den kurvenförmigen Verlauf der Führungsbahn 19 der Kurvenscheibe 17 ergibt sich bei einer Hin- und Herbewegung der Zahnstange 16 eine senkrechte Auf- und Abbewegung des Stellgliedes 15 des Ventils 1. Die tatsächliche Öffnungsbewegung des Ventils 1 wird dabei zusätzlich durch den Druck innerhalb des Ansaugrohres 6 beeinflußt. Dieser wird durch eine Leitung 20 in eine Steuerkammer 13 übertragen, welche in Richtung der Atmosphäre durch die Stellmembrane 12 begrenzt ist. Die Stellmembrane 12 ist unterseitig durch eine Druckfeder 10 belastet, oberseitig durch eine weitere Feder 11. Es resultiert die folgende Funktion:
    • In der dargestellten Position der Vorrichtung befindet sich das Fahrpedal in seiner obersten Stellung, die Drosselklappe ist geschlossen und desgleichen das Ventil 1. Im Bereich des Kraftstoffbehälters frei werdende Dämpfe werden aus dessen oberen Bereich 5 über die Leitung 2 durch das Absorptionselement 8 und die Leitung 7 ins Freie geleitet. Die Kraftstoffbestandteile werden dabei innerhalb des Absorptionselementes 8 absorbiert und hierdurch an einem Entweichen ins Freie gehindert.
  • Mit Aufnahme des Fahrbetriebes wird das Fahrpedal betätigt und die Zahnstange 16 innerhalb der Zeichenebene nach links bewegt. Die Folge ist eine Überführung der Drosselklappe 3 in eine Offenstellung sowie eine Entlastung des Stellgliedes 15 des Ventils 1 nach oben. Der Unterdruck im Ansaugrohr 6 wird durch die Leitung 20 auf die Steuerkammer 13 übertragen. Er liegt unmittelbar an der Stellmembran 12 unterseitig an und wird durch das Vorhandensein der Druckfeder 10 und der Feder 11 in der Art modifiziert, daß sich eine optimale Öffnungsbewegung des Ventils 1 ergibt.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum vorübergehenden Speichern und dosierten Einspeisen der im Freiraum einer Tankanlage befindlichen, flüchtigen Kraftstoffbestandteile in das Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine, umfassend eine den Freiraum mit der Atmosphäre verbindende Entlüftungsleitung, in der eine Speicherkammer mit einem Absorptionselement angeordnet ist sowie eine die Speicherkammer mit dem Ansaugrohr verbindende Leitung, die durch ein Ventil verschließbar ist, wobei dem Ventil und der Drosselklappe (3) Antriebsmittel zur Überführung in eine Offenstellung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (4) des Ventils (1) und der Drosselklappe (3) durch eine gemeinsame Betätigungseinrichtung gemeinsam betätigbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Spindeltrieb umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Kurventrieb umfaßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Zahnstangentrieb umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Pleueltrieb umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Schubstangenverbindung umfaßt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Bowdenzug umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Nockenantrieb umfaßt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Hilfsantrieb für das Ventil (1) umfaßt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsantrieb ein Federelement (10) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsantrieb eine auf einer Feder (10) abgestützte Stellmembran (12) umfaßt, und daß die Stellmembran (12) eine mit dem Ansaugrohr (6) verbundene Steuerkammer (13) gegenüber der Atmosphäre begrenzt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventil (1) in Richtung des Absorptionselementes (8) ein Hilfsventil vorgeschaltet ist und daß das Hilfsventil durch ein elektrisches Signal betätigbar und signalleitend mit einem Steuergerät verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät mit Sensoren zur kontinuierlichen Erfassung von Kenndaten des Verbrennungsmotors versehen ist sowie mit einer Abgleicheinrichtung zur Optimierung des Signals in Abhängigkeit von dem jeweiligen Wert der Kenndaten.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung des Ventils (1) mit einer Einrichtung zum relativ verzögerten Öffnen und zum bewegungssynchronen Schließen mit der Drosselklappe versehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung durch einen unsymmetrischen Strömungsmitteldämpfer gebildet ist.
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