DE60222549T2

DE60222549T2 - Kraftstoffsystem mit einrichtung und verfahren zur regelung des kraftstoffdampfdruckes

Info

Publication number: DE60222549T2
Application number: DE2002622549
Authority: DE
Inventors: Paul D. Chatham Perry; Andre Blenheim VEINOTTE
Original assignee: Siemens VDO Automotive Inc
Current assignee: Continental Tire Canada Inc
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2022-06-15
Also published as: DE60222547D1; KR100693055B1; US20030070473A1; EP1395742A1; WO2002103193A1; US6668876B2; US6820642B2; KR100833135B1; US20030034014A1; US6913036B2; US6941933B2; US6772739B2; US20030056771A1; EP1395742B1; DE60222549D1; US6851443B2; EP1399662B1; WO2002103192A1; DE60222547T2; US20030056852A1

Description

Querverweis auf verwandte Patentanmeldungen
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht den Vorteil des früheren Anmeldedatums der vorläufigen US-amerikanischen Patentanmeldung mit der Nummer 60/298.255, die am 14. Juni 2001 eingereicht wurde, der vorläufigen US-amerikanischen Patentanmeldung mit der Nummer 60/310.750, die am 8. August 2001 eingereicht wurde, sowie der vorläufigen US-amerikanischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen (Attorney Docket No.) 051481-5093-PR, die am 30. Mai 2002 eingereicht wurde.
Gebiet der Erfindung
Ein Kraftstoffsystem, welches eine Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks sowie ein Verfahren umfasst, das in einem Kraftstoffsystem den Druck regelt und Lecks erkennt. Insbesondere ein System für flüchtigen Kraftstoff, welches Folgendes umfasst: eine Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks sowie ein Verfahren, welches ein natürlich gebildetes Vakuum nutzt, um eine Leckdiagnose für einen Leerraum in einem Kraftstofftank durchzuführen, einen Behälter, in dem Dämpfe des flüchtigen Kraftstoffs aus dem Leerraum gesammelt werden, ein Entlüftungsventil sowie die zugehörigen Rohre, Leitungen, Schläuche und Verbindungen.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmliche Kraftstoffsysteme für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor können einen Behälter beinhalten, in dem Kraftstoffdampf aus einem Leerraum in einem Kraftstofftank gesammelt wird. Wenn in dem Kraftstofftank, dem Behälter oder einem anderen Bauteil des Kraftstoffsystems ein Leck vorhanden ist, könnte Kraftstoffdampf durch das Leck entweichen und in die Atmosphäre gelangen, statt in dem Behälter gesammelt zu werden. Die PCT-Patentanmeldung WO01/38716A zeigt ein integriertes Druckregelungssystem. Das US-amerikanische Patent mit der Nummer 3741232A beschreibt ein Ventil zum Kontrollieren des Austretens von Kraftstoffdampf. Verschiedene staatliche Regulierungsbehörden wie beispielsweise das California Air Resources Board haben Standards herausgegeben, die im Zusammenhang mit der Begrenzung einer Freisetzung von Kraftstoffdampf in die Atmosphäre stehen. Es besteht daher die Überzeugung, dass ein Bedarf existiert, die Freisetzung von Kraftstoffdämpfen in die Atmosphäre zu vermeiden und eine Einrichtung und ein Verfahren für die Durchführung einer Leckdiagnose bereitzustellen, um diese Standards einzuhalten.
In einem solchen herkömmlichen Kraftstoffsystem kann sich überschüssiger Kraftstoffdampf unmittelbar nach dem Ausschalten des Motors sammeln, wodurch in dem System zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks ein positiver Druck aufgebaut wird. Übermäßiger negativer Druck in geschlossenen Kraftstoffsystemen kann unter gewissen Betriebs- und atmosphärischen Bedingungen auftreten, was eine Belastung der Komponenten dieser Kraftstoffsysteme verursacht. Es besteht daher die Überzeugung, dass ein Bedarf existiert, den positiven Druck zu entlüften oder „abzublasen" und den übermäßigen negativen Druck zu entlüften oder „abzubauen". Gleichermaßen besteht die Überzeugung, dass es wünschenswert ist, übermäßigen positiven Druck abzubauen, wie er während des Wiederbefüllens des Tanks auftreten kann. Es besteht daher die Überzeugung, dass die Notwendigkeit existiert, ein Austreten von Luft, nicht jedoch Kraftstoffdampf, aus dem Tank mit einer hohen Durchflussgeschwindigkeit während des Wiederbefüllens des Tanks zuzulassen. Dies wird allgemein als ORVR (Onboard Refueling Vapor Recovery, eingebaute Kraftstoffdampf-Rückgewinnung) bezeichnet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Kraftstoffsystem zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoff bereit. Das Kraftstoffsystem umfasst einen Kraftstofftank, der einen Leerraum aufweist, einen Einlasskrümmer des Verbrennungsmotors, einen Kraftstoffdampf-Sammelbehälter, ein Entlüftungsventil und eine Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks. Der Kraftstofftank enthält einen Leerraum, der in Fluidaustausch mit dem Einlasskrümmer, dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter, dem Entlüftungsventil und der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks steht. Das Entlüftungsventil besitzt eine erste Seite, die in Fluidaustausch mit dem Einlasskrümmer steht, sowie eine zweite Seite, die in Fluidaustausch mit dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter und dem Leerraum steht. Die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks umfasst ein Gehäuse, eine mit Druck zu betätigende Vorrichtung und einen Schalter. Das Gehäuse ist mit dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter verbunden und definiert einen Innenraum. Die mit Druck zu betätigende Vorrichtung unterteilt den Innenraum in einen ersten Abschnitt, der in Fluidaustausch mit dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter steht, und einen zweiten Abschnitt, der über einen Filter mit der Atmosphäre in Fluidaustausch steht. Die mit Druck zu betätigende Vorrichtung beinhaltet ein Tellerventil, das entlang einer Achse beweglich ist, sowie eine Dichtung, die dafür ausgelegt ist, in Wirkverbindung mit dem Tellerventil in Eingriff zu gelangen. Eine erste Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung tritt auf, wenn in dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter ein erstes negatives Druckniveau bezogen auf die Atmosphäre herrscht und sich die Dichtung in einem ersten verformten Zustand befindet. Eine zweite Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung erlaubt einen ersten Fluidstrom von der Atmosphäre durch einen Filter in den Kraftstoffdampf-Sammelbehälter, wenn sich die Dichtung in einem zweiten verformten Zustand befindet. Und eine dritte Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung ermöglicht einen zweiten Fluidstrom von dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter über einen Filter in die Atmosphäre, wenn sich die Dichtung in einem nicht verformten Zustand befindet. Der Schalter signalisiert die erste Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftstoffsystem zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoff bereit. Das Kraftstoffsystem umfasst einen Kraftstofftank, der einen Leerraum aufweist, einen Einlasskrümmer des Verbrennungsmotors, einen Kraftstoffdampf-Sammelbehälter, ein Entlüftungsventil und eine Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks. Der Kraftstofftank enthält einen Leerraum, der in Fluidaustausch mit dem Einlasskrümmer, dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter, dem Entlüftungsventil und der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks steht. Das Entlüftungsventil besitzt eine erste Seite, die in Fluidaustausch mit dem Einlasskrümmer steht, sowie eine zweite Seite, die in Fluidaustausch mit dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter und dem Leerraum steht. Die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks umfasst ein Gehäuse, das einen Innenraum definiert, eine mit Druck zu betätigende Vorrichtung, die einen ersten Platz in dem Innenraum einnimmt, sowie einen Schalter, der einen zweiten Platz in dem Innenraum einnimmt. Das Gehäuse und der Innenraum haben ein Volumen von weniger als 240 Kubikzentimeter. Die mit Druck zu betätigende Vorrichtung führt eine Leckdiagnose durch, die auf einem negativen Druck mit einem ersten Druckniveau basiert, baut negativen Druck unterhalb des ersten Druckniveaus ab und baut positiven Druck oberhalb eines zweiten Druckniveaus ab. Der Schalter signalisiert den negativen Druck mit dem ersten Druckniveau.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit, mit dem ein natürlich gebildetes Vakuum dazu genutzt werden kann, ein Kraftstoffsystem, welches einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt, zu beurteilen. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Kraftstofftanks, welcher einen Leerraum aufweist, das Verbinden des Leerraums in Fluidaustausch mit einem Einlasskrümmer des Verbrennungsmotors, einem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter, einem Entlüftungsventil und einer Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, sowie das Erkennen des Vakuums, das in dem Leerraum natürlich gebildet wird. Die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks beinhaltet ein Gehäuse, welches einen Innenraum definiert, beinhaltet keine Membran, die den Innenraum unterteilt, und beinhaltet kein elektromechanisches Stellglied.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren bereit, mit dem der Druck in einem Kraftstoffsystem, welches einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt, geregelt wird. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Kraftstofftanks, welcher einen Leerraum aufweist, das Verbinden eines Einlasskrümmers des Verbrennungsmotors, eines Kraftstoffdampf-Sammelbehälters, eines Entlüftungsventils und einer Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks mit dem Leerraum und das Abbauen übermäßigen Drucks, der sich in dem Leerraum aufbaut. Die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks beinhaltet ein Gehäuse, welches einen Innenraum definiert, beinhaltet keine Membran, die den Innenraum unterteilt, und beinhaltet kein elektromechanisches Stellglied.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren bereit, mit dem der Druck in einem Kraftstoffsystem, welches einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt, geregelt wird. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Kraftstofftanks, welcher einen Leerraum aufweist, das Verbinden eines Einlasskrümmers des Verbrennungsmotors, eines Kraftstoffdampf-Sammelbehälters, eines Entlüftungsventils und einer Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks mit dem Leerraum, das Erkennen des Vakuums, das in dem Leerraum natürlich gebildet wird, und das Abbauen übermäßigen Drucks, der sich in dem Leerraum aufbaut. Die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks beinhaltet ein Gehäuse, welches einen Innenraum definiert, beinhaltet keine Membran, die den Innenraum unterteilt, und behinhaltet kein elektromechanisches Stellglied.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren bereit, mit dem der Druck in einem Kraftstoffsystem, welches einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt, geregelt wird. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Kraftstofftanks, welcher einen Leerraum aufweist, das Verbinden des Leerraums in Fluidaustausch mit einem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter, das Verbinden des Kraftstoffdampf-Sammelbehälters in Fluidaustausch mit einer Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, das Herstellen eines Fluidströmungsweges, welcher sich zwischen dem Leerraum im Kraftstofftank und der Atmosphäre erstreckt, das Abbauen eines übermäßigen negativen Drucks mit einem Fluidstrom in einer ersten Richtung entlang des Fluidströmungsweges und das Abbauen eines übermäßigen positiven Drucks mit einem Fluidstrom in einer zweiten Richtung entlang des Fluidströmungsweges. Die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks führt eine Leckerkennung in dem Leerraum durch, baut übermäßigen negativen Druck im Leerraum ab und baut übermäßigen positiven Druck im Leerraum ab. Die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks beinhaltet ein Gehäuse, welches einen Innenraum definiert, und eine mit Druck zu betätigende Vorrichtung. Das Gehäuse enthält erste und zweite Anschlüsse, die mit dem Innenraum in Verbindung stehen. Die mit Druck zu betätigende Vorrichtung unterteilt den Innenraum in einen ersten Abschnitt, der in Fluidaustausch mit dem ersten Anschluss steht, und einen zweiten Abschnitt, der in Fluidaustausch mit dem zweiten Anschluss steht. Das Herstellen des Fluidströmungsweges umfasst das Durchfließen des Kraftstoffdampf-Sammelbehälters, Durchfließen des ersten Anschlusses, Durchfließen des Innenraums und Durchfließen des zweiten Anschlusses. Die zweite Richtung verläuft entgegengesetzt zur ersten Richtung.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren bereit, mit dem das natürlich gebildete Vakuum genutzt wird, um Lecks in einem Kraftstoffsystem, das einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt, zu erkennen. Das Verfahren beinhaltet das Verbinden eines Leerraums des Kraftstoffsystems in Fluidaustausch mit einer Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, das Verbinden einer elektrischen Steuereinheit in einer elektrischen Verbindung mit der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, das Bereitstellen von elektrischem Strom an das System zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks und an die elektrische Steuereinheit und das Durchführen einer Leckerkennungsprüfung in dem Leerraum. Dabei verbraucht die Leckerkennungsprüfung nicht mehr als 100 Milliampere des elektrischen Stroms.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren bereit, mit dem das natürlich gebildete Vakuum genutzt wird, um Lecks in einem Kraftstoffsystem, das einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt, zu erkennen. Das Verfahren beinhaltet das Verbinden eines Leerraums des Kraftstoffsystems in Fluidaustausch mit einer Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks und das Durchführen einer Leckerkennungsprüfung in dem Leerraum mithilfe der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks. Die Leckerkennungsprüfung erfolgt in einem Zeitraum von bis zu 90 Minuten.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren bereit, mit dem das natürlich gebildete Vakuum genutzt wird, um Lecks in einem Kraftstoffsystem, das einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt, zu erkennen. Das Verfahren beinhaltet das Verbinden eines Leerraums des Kraftstoffsystems in Fluidaustausch mit einer Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks und das Durchführen einer Leckerkennungsprüfung in dem Leerraum mithilfe der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks. Die Leckerkennungsprüfung erfolgt in einem Zeitraum von mindestens 20 Minuten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die in diese Patentschrift aufgenommen sind und einen Bestandteil derselben bilden, veranschaulichen derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und der folgenden ausführlichen Beschreibung zur Erläuterung der Merkmale der Erfindung.
1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems gemäß der ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform, welches eine Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks enthält.
2A ist eine erste Schnittansicht der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, die in 1 dargestellt ist.
2B enthält Detailansichten einer Dichtung für die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, die in 2A dargestellt ist.
2C ist eine zweite Schnittansicht der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, die in 1 dargestellt ist.
3A ist eine schematische Darstellung einer Leckerkennungsanordnung der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, die in 1 dargestellt ist.
3B ist eine schematische Darstellung einer Vakuumabbauanordnung der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, die in 1 dargestellt ist.
3C ist eine schematische Darstellung einer Druckabbauanordnung der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, die in 1 dargestellt ist.
4 ist ein Graph, der den Zeitraum veranschaulicht, welcher für die Erkennung von Lecks benötigt wird.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Der Begriff „Atmosphäre", wie er in der vorliegenden Patentbeschreibung verwendet wird, bezieht sich allgemein auf die gasförmige Hülle, die die Erde umgibt, und „atmosphärisch" bezieht sich allgemein auf eine Eigenschaft dieser Hülle.
Der „Druck", wie er in der vorliegenden Patentbeschreibung verwendet wird, wird relativ zum Druck der umgebenden Atmosphäre gemessen. Somit bezieht sich positiver Druck auf einen Druck, welcher größer ist als der Druck der umgebenden Atmosphäre, und bezieht sich negativer Druck oder „Vakuum" auf einen Druck, welcher geringer ist als der Druck der umgebenden Atmosphäre.
Außerdem bezieht sich der Begriff „Leerraum", wie er in der vorliegenden Patentbeschreibung verwendet wird, auf das variable Volumen innerhalb eines Behältnisses, beispielsweise in einem Kraftstofftank, das sich oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit, beispielsweise Kraftstoff, in dem Behältnis befindet. Im Fall eines Kraftstofftanks für flüchtige Kraftstoffe, beispielsweise Benzin, können in dem Leerraum des Kraftstofftanks Dämpfe des flüchtigen Kraftstoffs vorhanden sein.
Es wird Bezug genommen auf 1; ein Kraftstoffsystem 10, beispielsweise für einen Motor (nicht dargestellt), beinhaltet einen Kraftstofftank 12, eine Vakuumquelle 14 wie beispielsweise einen Einlasskrümmer des Motors, ein Entlüftungsventil 16, einen Kraftstoffdampf-Sammelbehälter 18 (beispielsweise einen Aktivkohlebehälter) und eine Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20.
Die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 führt eine Mehrzahl von Funktionen aus, darunter das Signalisieren 22, dass ein erstes vorab definiertes Druckniveau (Vakuum) vorhanden ist, „Vakuumabbau" oder Abbauen von negativem Druck 24 mit einem Wert unterhalb des ersten vorab definierten Druckniveaus und „Druckabbau" oder Abbauen von positivem Druck 26 oberhalb eines zweiten Druckniveaus.
Weitere Funktionen sind ebenfalls möglich. Beispielsweise kann die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 als Vakuumregler verwendet werden und in Verbindung mit dem Betrieb des Entlüftungsventils 16 und einem Algorithmus die Erkennung großer Lecks im Kraftstoffsystem 10 übernehmen. Eine solche Erkennung großer Lecks kann verwendet werden, um Situationen zu beurteilen, in denen beispielsweise ein Tankverschluss 12a nicht wieder auf den Kraftstofftank 12 aufgesetzt wird.
Es versteht sich, dass flüchtige Flüssigkraftstoffe, beispielsweise Benzin, unter bestimmten Bedingungen verdampfen können, beispielsweise bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur, wodurch Kraftstoffdampf entsteht. Im Zuge der Abkühlung, der das Kraftstoffsystem 10 unterliegt, beispielsweise nachdem der Motor ausgeschaltet worden ist, wird durch das Abkühlen des Kraftstoffdampfes und der Luft natürlich ein Vakuum erzeugt, beispielsweise etwa in dem Leerraum des Kraftstofftanks 12 und in dem Kraftstoffdampf- Sammelbehälter 18. Gemäß der vorliegenden Beschreibung besagt das Vorhandensein eines Vakuums mit einem ersten vorab definierten Druckniveau, dass die Dichtigkeit des Kraftstoffsystems 10 zufrieden stellend ist. Somit wird die Signalisierung 22 dazu benutzt, die Dichtigkeit des Kraftstoffsystems 10 anzuzeigen, das heißt, dass keine erkennbaren Lecks vorhanden sind. Anschließend kann der Vakuumabbau 24 bei einem Druckniveau unterhalb des ersten vorab definierten Druckniveaus den Kraftstofftank 12 schützen, beispielsweise eine strukturelle Verformung aufgrund einer Belastung, die von dem Vakuum im Kraftstoffsystem 10 hervorgerufen wird, verhindern.
Nachdem der Motor ausgeschaltet worden ist, erlaubt der Druckabbau 26, dass übermäßiger Druck aufgrund des Verdampfens von Kraftstoff abgelassen wird, und beschleunigt dadurch die Erzeugung eines Vakuums, die in der Folge während der Abkühlung erfolgt. Der Druckabbau 26 ermöglicht es, im Kraftstoffsystem 10 befindliche Luft freizusetzen, während Kraftstoffdampf zurückgehalten wird. In ähnlicher Weise erlaubt im Zuge des Befüllens des Kraftstofftanks 12 der Druckabbau 26, dass Luft mit einer hohen Durchflussgeschwindigkeit aus dem Kraftstofftank 12 entweicht.
Mindestens zwei Vorteile werden mit einem System erzielt, das die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 beinhaltet. Zum einen kann für Kraftstofftanks jeder beliebigen Größe eine Leckerkennungsdiagnose durchgeführt werden. Dieser Vorteil ist signifikant, da bisherige Systeme zur Erkennung von Lecks bei bekannten großvolumigen Kraftstofftanks, beispielsweise 100 Gallonen (ca. 380 Liter) und darüber, nicht effektiv arbeiten. Zum zweiten ist die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 mit einer Anzahl unterschiedlicher Arten von Entlüftungsventilen kompatibel, darunter digitale und proportionale Entlüftungsventile.
2A zeigt eine Ausführungsform der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20, die speziell für die Montage an den Kraftstoffdampf-Sammelbehälter 18 geeignet ist. Die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 umfasst ein Gehäuse 30, das in einer Art „Bajonett"-Befestigung 32 an dem Körper des Kraftstoffdampf-Sammelbehälters 18 montiert werden kann. Eine Dichtung (nicht dargestellt) kann zwischen dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter 18 und der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 eingesetzt werden, um eine fluiddichte Verbindung bereitzustellen. Die Befestigung 32 in Kombination mit einem Schnappfinger 33 ermöglicht eine problemlose Wartung der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 im Feld. Natürlich können verschiedene Arten von Befestigungen zwischen der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 und dem Körper des Kraftstoffdampf-Sammelbehälters 18 an Stelle der dargestellten Bajonettbefestigung 32 verwendet werden. Beispiele verschiedener Befestigungsmöglichkeiten beinhalten etwa eine Befestigung mit Gewinde oder eine teleskopartig ineinander greifende Befestigung. Alternativ können der Kraftstoffdampf-Sammelbehälter 18 und das Gehäuse 30 zusammengeklebt werden (beispielsweise mit einem Klebstoff) oder können der Körper des Kraftstoffdampf-Sammelbehälters 18 und das Gehäuse 30 durch ein Zwischenelement miteinander verbunden werden, beispielsweise etwa ein starres Rohr oder einen flexiblen Schlauch.
Das Gehäuse 30 definiert einen Innenraum 31 und kann eine Baugruppe aus einem ersten Gehäuseteil 30a und einem zweiten Gehäuseteil 30b sein. Der erste Gehäuseteil 30a enthält einen ersten Anschluss 36, der den Fluidaustausch zwischen dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter 18 und dem Innenraum 31 bereitstellt. Der zweite Gehäuseteil 30b enthält einen zweiten Anschluss 38, der den Fluidaustausch, beispielsweise Entlüftung, zwischen dem Innenraum 31 und der umgebenden Atmosphäre bereitstellt. Ein Filter (nicht dargestellt) kann zwischen den zweiten Anschluss 38 und die umgebende Atmosphäre geschaltet werden, um Verunreinigungen zu verringern, die im Zuge des Vakuumabbaus 24 oder während des Betriebs des Entlüftungsventils 16 in die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 eingesaugt werden könnten.
Im Allgemeinen ist es wünschenswert, die Anzahl der Gehäuseteile zu reduzieren, um die Anzahl möglicher Leckstellen, etwa zwischen Gehäuseteilen, die abgedichtet werden müssen, zu verringern.
Ein Vorteil der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 ist ihre kompakte Bauweise. Das Volumen, das von der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 einschließlich des Innenraums 31 eingenommen wird, ist kleiner als alle bekannten Leckerkennungsvorrichtungen, deren kleinste über 240 Kubikzentimeter in Anspruch nimmt. Das bedeutet, dass die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 von dem ersten Anschluss 36 bis zum zweiten Anschluss 38 und einschließlich des Innenraums 31 weniger als 240 Kubikzentimeter Platz beansprucht. Insbesondere beansprucht die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 ein Volumen von weniger als 100 Kubikzentimetern. Diese Verringerung der Baugröße gegenüber bekannten Leckerkennungsvorrichtungen ist von signifikanter Bedeutung vor dem Hintergrund des begrenzt verfügbaren Platzes in modernen Kraftfahrzeugen.
Eine mit Druck zu betätigende Vorrichtung 40 kann den Innenraum 31 in einen ersten Abschnitt 31a und einen zweiten Abschnitt 31b unterteilen. Der erste Abschnitt 31a steht über den ersten Anschluss 36 in Fluidaustausch mit dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter 18 und der zweite Abschnitt 31b steht über den zweiten Anschluss 38 in Fluidaustausch mit der umgebenden Atmosphäre.
Die mit Druck zu betätigende Vorrichtung 40 beinhaltet ein Tellerventil 42, eine Dichtung 50 und ein elastisches Element 60. Während der Signalisierung 22 greifen das Tellerventil 42 und die Dichtung 50 in einer Wirkverbindung ineinander, um einen Fluidaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 36, 38 zu verhindern. Während des Vakuumabbaus 24 greifen das Tellerventil 42 und die Dichtung 50 in einer Wirkverbindung ineinander, um einen eingeschränkten Fluidstrom von dem zweiten Anschluss 38 zu dem ersten Anschluss 36 zu ermöglichen. Während des Druckabbaus 26 lösen sich das Tellerventil 42 und die Dichtung 50 voneinander, um einen im Wesentlichen uneingeschränkten Fluidstrom von dem ersten Anschluss 36 zu dem zweiten Anschluss 38 zu ermöglichen.
Die mit Druck zu betätigende Vorrichtung 40 mit ihren verschiedenen Anordnungen des Tellerventils 42 und der Dichtung 50 kann als ein in zwei Richtungen wirkendes Rückschlagventil betrachtet werden. Das bedeutet, dass unter einer ersten Reihe von Bedingungen die mit Druck zu betätigende Vorrichtung 40 einen Fluidstrom entlang einem Strömungsweg in einer Richtung erlaubt und dass unter einer zweiten Reihe von Bedingungen dieselbe mit Druck zu betätigende Vorrichtung 40 einen Fluidstrom entlang desselben Strömungswegs, jedoch in entgegengesetzter Richtung ermöglicht. Das Volumen des Fluidstroms während des Druckabbaus 26 kann drei- bis zehnmal so groß sein wie das Volumen des Fluidstroms während des Vakuumabbaus 24.
Die mit Druck zu betätigende Vorrichtung 40 arbeitet ohne elektromagnetisches Stellglied, beispielsweise eine Magnetspule, wie sie in einer bekannten Leckerkennungsvorrichtung zum Einsatz kommt, um ein Fluidstrom-Regelventil kontrollierbar zu bewegen. Auf diese Weise kann der Betrieb der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung 40 ausschließlich über den Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 36, 38 gesteuert werden. Vorzugsweise werden alle Funktionen der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung 40 durch Fluiddrucksignale gesteuert, die auf einer Seite, das heißt, der Seite des ersten Anschlusses 36, der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung 40 aktiv sind.
Die mit Druck zu betätigende Vorrichtung 40 arbeitet außerdem auch ohne Membran. Eine solche Membran wird in der bekannten Leckerkennungsvorrichtung dafür eingesetzt, einen Innenraum zu unterteilen und das Durchflussregelventil zu betätigen. Somit unterteilt die mit Druck zu betätigende Vorrichtung 40 ausschließlich und lediglich mit Unterbrechungen den Innenraum 31. Das heißt, dass bestenfalls zwei Abschnitte des Innenraums 31 vorhanden sind, die durch das Gehäuse 30 definiert werden.
Das Tellerventil 42 ist vorzugsweise eine im Wesentlichen starre Scheibe von geringer Dichte, durch die ein Fluidstrom verhindert wird. Das Tellerventil 42 kann flach oder mit Konturen ausgebildet sein, beispielsweise um die Steifigkeit zu erhöhen oder ein Zusammenwirken mit anderen Bauteilen der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung 40 zu ermöglichen.
Das Tellerventil 42 kann eine allgemein kreisförmige Form haben und abwechselnd Vorsprünge 44 und Vertiefungen 46 rund um den Umfang des Tellerventils 42 aufweisen. Die Vorsprünge 44 können das Tellerventil 42 innerhalb des zweiten Gehäuseteils 30b zentrieren und als Führung für die Bewegung des Tellerventils 42 entlang einer Achse A dienen. Die Vertiefungen 46 können einen Fluidströmungsweg rund um das Tellerventil 42 bereitstellen, beispielsweise während des Vakuumabbaus 24 oder des Druckabbaus 26. Eine Mehrzahl von abwechselnden Vorsprüngen 44 und Vertiefungen 46 sind dargestellt, jedoch könnte eine beliebige Anzahl von Vorsprüngen 44 und Vertiefungen 46 vorhanden sein oder auch gänzlich darauf verzichtet werden, sodass beispielsweise eine Scheibe einen kreisförmigen Umfang hat. Natürlich können auch andere Ausführungen und Formen für das Tellerventil 42 verwendet werden.
Das Tellerventil 42 kann aus einem beliebigen Metall (beispielsweise Aluminium), Polymer (beispielsweise Nylon) oder sonstigen Material hergestellt sein, das für Kraftstoffdampf undurchlässig ist, eine geringe Dichte aufweist, im Wesentlichen starr ist und eine glatte Oberflächenbeschaffenheit aufweist. Das Tellerventil 42 kann durch Stanzen, Gießen oder Formpressen hergestellt werden. Natürlich können auch andere Materialien und Fertigungsverfahren für das Tellerventil 42 eingesetzt werden.
Die Dichtung 50 kann eine ringförmige Form haben und einen Wulst 52 sowie eine Lippe 54 aufweisen. Der Wulst 52 kann zwischen dem ersten Gehäuseteil 30a und dem zweiten Gehäuseteil 30b angebracht sein und diese gegeneinander abdichten. Die Lippe 54 kann radial nach innen aus dem Wulst 52 herausragen und sich im nicht verformten Zustand, das heißt im Zustand wie formgepresst oder sonstwie hergestellt, schräg in Bezug auf die Achse A erstrecken. Somit hat vorzugsweise die Lippe 54 die Form eines hohlen abgestumpften Kegels. Die Dichtung 50 kann aus einem beliebigen Material hergestellt sein, welches ausreichend elastisch ist, um zahlreiche Biegewechsel der Dichtung 50 zwischen dem nicht verformten und dem verformten Zustand zuzulassen.
Vorzugsweise wird die Dichtung 50 aus Gummi oder einem Polymer, beispielsweise Nitrilen oder Fluorsilikonen, hergestellt. Noch besser weist die Dichtung eine Steifigkeit von annähernd 50 Durometer (Shore A) auf und ist selbstschmierend oder mit einer Antifriktionsbeschichtung versehen, beispielsweise Polytetrafluorethylen.
2B zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Dichtung 50 einschließlich der relativen Proportionen der verschiedenen Merkmale. Vorzugsweise ist diese beispielhafte Ausführungsform der Dichtung 50 aus Santopren 123-40 hergestellt.
Das elastische Element 60 spannt das Tellerventil 42 in Richtung der Dichtung 50 vor. Das elastische Element 60 kann eine Spiralfeder sein, welche zwischen dem Tellerventil 42 und dem zweiten Gehäuseteil 30b angeordnet ist. Vorzugsweise ist eine solche Spiralfeder um die Achse A zentriert.
Verschiedene Ausführungsformen des elastischen Elements 60 können mehr als eine Spiralfeder, eine Blattfeder oder einen elastischen Block beinhalten. Die verschiedenen Ausführungsformen können außerdem diverse Materialien umfassen, beispielsweise Metalle oder Polymere. Und das elastische Element 60 kann auf unterschiedliche Weise angeordnet sein, beispielsweise zwischen dem ersten Gehäuseteil 30a und dem Tellerventil 42.
Ferner ist es möglich, das Eigengewicht des Tellerventils 42 im Zusammenwirken mit der Schwerkraft zu nutzen, um das Tellerventil 42 in Richtung der Dichtung 50 zu drängen. Auf diese Weise könnte eine Vorspannkraft, wie sie durch das elastische Element 60 bereitgestellt wird, verringert oder völlig auf eine solche verzichtet werden.
Das elastische Element 60 stellt eine Vorspannkraft bereit, die so justiert werden kann, dass der Wert des ersten vorab definierten Druckniveaus eingestellt ist. Die Bauweise des elastischen Elements 60, insbesondere die Federkonstante und die Länge des elastischen Elements, kann derart ausgelegt sein, dass der Wert des zweiten vorab definierten Druckniveaus eingestellt ist.
Ein Schalter 70 kann die Signalisierung 22 ausführen. Vorzugsweise wird der Schalter 70 durch die Bewegung des Tellerventils 42 entlang der Achse A betätigt. Der Schalter 70 kann einen ersten Kontakt, der in Bezug auf einen Körper 72 feststehend ist, sowie einen beweglichen Kontakt 74 umfassen. Der Körper 72 kann in Bezug auf das Gehäuse 30, beispielsweise den ersten Gehäuseteil 30a, feststehend sein, und durch die Bewegung des Tellerventils 42 wird der bewegliche Kontakt 74 relativ zum Körper 72 bewegt, wodurch ein Stromkreis geschlossen oder geöffnet wird, in den der Schalter 70 geschaltet ist. Im Allgemeinen wird der Schalter 70 so gewählt, dass es nur eine minimale Betätigungskraft erfordert, beispielsweise 50 Gramm oder weniger, den beweglichen Kontakt 74 relativ zum Körper 72 zu bewegen.
Verschiedene Ausführungsformen des Schalters 70 können magnetische Näherungsschalter, piezoelektrische Kontaktsensoren oder andere Arten von Vorrichtungen sein, welche in der Lage sind zu signalisieren, dass sich das Tellerventil 42 in eine vorgeschriebene Position bewegt hat oder dass das Tellerventil 42 eine vorgeschriebene Kraft zur Betätigung des Schalters 70 ausübt.
Es wird nun Bezug genommen auf 2C, in der eine alternative Ausführungsform der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20' dargestellt ist. Verglichen mit 2A stellt die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20' einen alternativen zweiten Gehäuseteil 30b' und ein alternatives Tellerventil 42' bereit. Im Übrigen werden dieselben Bezugszahlen verwendet, um gleiche Teile in beiden Ausführungsformen der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, 20 und 20', zu kennzeichnen.
Der zweite Gehäuseteil 30b' umfasst eine Wand 300, die sich in den Innenraum 31 hinein erstreckt und die Achse A umgibt. Das Tellerventil 42' umfasst mindestens eine Furche 420, die ebenfalls die Achse A umgibt. Die Wand 300 und die mindestens eine Furche 420 sind in Bezug zueinander derart bemessen und angeordnet, dass die Furche 420 teleskopisch die Wand 300 aufnimmt, wenn das Tellerventil 42' entlang der Achse A bewegt wird, das heißt, um eine Art Stoßdämpfer-Struktur bereitzustellen. Vorzugsweise sind die Wand 300 und die mindestens eine Furche 420 als rechtwinklige Kreiszylinder ausgeführt.
Die Wand 300 und die mindestens eine Furche 420 definieren zusammenwirkend einen Teilraum 310 innerhalb des Innenraums 31'. Die Bewegung des Tellerventils 42 entlang der Achse A bewirkt eine Fluidverdrängung zwischen dem Innenraum 31' und dem Teilraum 310. Diese Fluidverdrängung hat die Wirkung, die Schwingung des Tellerventils 42' zu dämpfen. Eine Dosieröffnung (nicht dargestellt) könnte bereitgestellt werden, um einen speziellen Strömungskanal für die Verdrängung des Fluids zwischen dem Innenraum 31' und dem Teilraum 310 zu definieren.
Wie in 2C dargestellt, kann das Tellerventil 42' weitere Furchen enthalten, die die Steifigkeit des Tellerventils 42' verbessern, insbesondere in den Bereichen, die mit der Dichtung 50 und dem elastischen Element 60 in Berührung kommen.
Die Signalisierung 22 erfolgt, wenn ein Vakuum mit dem ersten vorab definierten Druckniveau an dem ersten Anschluss 36 vorhanden ist. Während der Signalisierung 22 greifen das Tellerventil 42 und die Dichtung 50 in einer Wirkverbindung ineinander, um einen Fluidaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 36, 38 zu verhindern.
Die infolge des Vakuums an dem ersten Anschluss 36 erzeugte Kraft bewirkt, dass das Tellerventil 42 in Richtung des ersten Gehäuseteils 30a verschoben wird. Dieser Verschiebung wirkt die elastische Verformung der Dichtung 50 entgegen. Bei einem ersten vorab definierten Druckniveau, beispielsweise einer Wassersäule von 1 Zoll (ca. 2,5 cm) Vakuum bezogen auf den atmosphärischen Druck, betätigt die Verschiebung des Tellerventils 42 den Schalter 70, wodurch ein Stromkreis geschlossen oder geöffnet wird, der durch eine elektronische Steuereinheit 76 überwacht werden kann. Wenn das Vakuum abgebaut wird, wird durch die Kombination aus dem Druck an dem ersten Anschluss 36, welcher über das erste vorab definierte Druckniveau ansteigt, der Elastizität der Dichtung 50 und einer eventuellen elastischen Rückstellkraft, die in den Schalter 70 eingebaut ist, das Tellerventil 42 von dem Schalter 70 weg gedrückt, wodurch der Schalter 70 zurückgesetzt wird.
Während der Signalisierung 22 tritt eine Kombination von Kräften auf, die auf das Tellerventil 42 einwirken, das heißt, die Vakuumkraft an dem ersten Anschluss 36 und die Vorspannkraft des elastischen Elements 60. Diese Kombination von Kräften bewegt das Tellerventil 42 entlang der Achse A in eine Position, in der die Dichtung 50 in einer im Wesentlichen symmetrischen Art und Weise verformt wird. Diese Anordnung des Tellerventils 42 und der Dichtung 50 ist schematisch in 3A dargestellt. Speziell wurde das Tellerventil 42 in seine Extremposition bezogen auf den Schalter 70 bewegt und wurde die Lippe 54 im Wesentlichen gleichmäßig gegen das Tellerventil 42 gedrückt, sodass vorzugsweise ein ringförmiger Kontakt zwischen der Lippe 54 und dem Tellerventil 42 besteht.
Im Zuge der Verformung der Dichtung 50 während der Signalisierung 22 gleitet die Lippe 54 an dem Tellerventil 42 entlang und übt so eine Reinigungsfunktion aus, indem eventuell auf dem Tellerventil 42 vorhandene Verschmutzungen abgestreift werden.
Der Vakuumabbau 24 erfolgt, wenn der Druck an dem ersten Anschluss 36 weiter absinkt, das heißt, wenn der Druck unter das erste vorab definierte Druckniveau fällt, bei welchem der Schalter 70 betätigt wird. Bei einem Vakuum eines gewissen Niveaus, das unterhalb des ersten vorab definierten Niveaus liegt, beispielsweise ein Vakuum von sechs Zoll (ca. 15 cm) Wassersäule bezogen auf die Atmosphäre, wird das auf die Dichtung 50 einwirkende Vakuum die Lippe 54 verformen, sodass sie sich zumindest teilweise von dem Tellerventil 42 löst.
Man weiß, dass während des Vakuumabbaus 24 zumindest anfänglich der Vakuumabbau 24 bewirkt, dass sich die Dichtung 50 in unsymmetrischer Weise verformt. Diese Anordnung des Tellerventils 42 und der Dichtung 50 ist schematisch in 3B dargestellt. Ein geschwächter Abschnitt der Dichtung 50 könnte die Ausbreitung der Verformung erleichtern. Insbesondere bewirkt, wenn der Druck unter das erste vorab definierte Druckniveau fällt, die auf die Dichtung 50 einwirkende Vakuumkraft zumindest anfänglich eine Lücke zwischen der Lippe 54 und dem Tellerventil 42. Das bedeutet, dass sich ein Abschnitt der Lippe 54 von dem Tellerventil 42 löst, sodass in dem ringförmigen Kontakt zwischen der Lippe 54 und dem Tellerventil 42, der während der Signalisierung 22 hergestellt wurde, eine Unterbrechung vorliegt. Die Vakuumkraft, die auf die Dichtung 50 einwirkt, wird abgebaut, wenn Fluid, beispielsweise Umgebungsluft, aus der Atmosphäre durch den zweiten Anschluss 38, durch die Lücke zwischen der Lippe 54 und dem Tellerventil 42, durch den ersten Anschluss 36 und in den Kraftstoffdampf-Sammelbehälter 18 strömt.
Der Fluidstrom, der während des Vakuumabbaus 24 auftritt, wird durch die Größe der Lücke zwischen der Lippe 54 und dem Tellerventil 42 beschränkt. Man weiß, dass die Größe der Lücke zwischen der Lippe 54 und dem Tellerventil 42 abhängig ist von dem Niveau des Drucks unterhalb des ersten vorab definierten Druckniveaus. Somit wird nur eine kleine Lücke gebildet, um Druck abzubauen, der geringfügig unterhalb des ersten vorab definierten Druckniveaus liegt, und wird eine größere Lücke gebildet, um Druck abzubauen, der erheblich unterhalb des ersten vorab definierten Druckniveaus liegt. Diese Änderung der Größe der Lücke wird durch die Dichtung 50 automatisch ausgeführt entsprechend dem Aufbau der Lippe 54, und man weiß, dass hierdurch Druckstöße aufgrund des wiederholten Lösens und Wiederherstellens des Eingriffs der Dichtung 50 in das Tellerventil 42 vermieden werden. Solche Druckstöße könnten dadurch hervorgerufen werden, dass die Vakuumkraft während des Lösens zeitweise aufgehoben wird, sich dann aber wieder aufbaut, sobald die Dichtung 50 wieder mit dem Tellerventil 42 in Eingriff kommt.
Es wird nun Bezug genommen auf 3C; der Druckabbau 26 erfolgt, wenn an dem ersten Anschluss 36 ein positiver Druck oberhalb eines zweiten vorab definierten Druckniveaus vorliegt. Beispielsweise kann der Druckabbau 26 erfolgen, wenn der Kraftstofftank 12 wiederbefüllt wird. Während des Druckabbaus 26 wird das Tellerventil 42 entgegen der Vorspannkraft des elastischen Elements 60 verschoben, sodass das Tellerventil 42 einen Abstand zur Lippe 54 aufweist. Das bedeutet, dass das Tellerventil 42 vollständig von der Lippe 54 gelöst wird, um den ringförmigen Kontakt zwischen der Lippe 54 und dem Tellerventil 42, der während der Signalisierung 22 hergestellt wurde, aufzuheben. Diese Loslösung des Tellerventils 42 von der Dichtung 50 ermöglicht der Lippe 54, den nicht verformten Zustand anzunehmen, das heißt, sie kehrt in den Zustand „wie ursprünglich gefertigt" zurück. Der Druck mit dem zweiten vorab definierten Druckniveau wird abgebaut, wenn Fluid aus dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter 18 durch den ersten Anschluss 36, durch die Lücke zwischen der Lippe 54 und dem Tellerventil 42, durch den zweiten Anschluss 38 und in die Atmosphäre strömt.
Der Fluidstrom, der während des Druckabbaus 26 auftritt, ist im Wesentlichen unbeschränkt durch die Lücke zwischen dem Tellerventil 42 und der Lippe 54. Das bedeutet, dass die Lücke zwischen dem Tellerventil 42 und der Lippe 54 eine sehr geringe Beschränkung des Fluidstroms zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 36, 38 darstellt.
Mindestens vier Vorteile werden gemäß den von der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 ausgeführten Funktionen erzielt. Der erste ist, dass die Signalisierung 22 eine Leckerkennungsdiagnose bereitstellt, für die die Überwachung des Vakuums bei natürlicher Abkühlung, beispielsweise nach dem Ausschalten des Motors, genutzt wird. Als zweites stellt der Vakuumabbau 24 einen Abbau des negativen Drucks unterhalb des ersten vorab definierten Druckniveaus bereit und stellt der Druckabbau 26 einen Abbau des positiven Drucks oberhalb des zweiten vorab definierten Druckniveaus bereit. Drittens stellt der Vakuumabbau 24 eine störsichere Entlüftung des Kraftstoffdampf-Sammelbehälters 18 und des Leerraums bereit. Und zum vierten regelt der Druckabbau 26 den Druck im Kraftstofftank 12 in allen Situationen, in denen der Motor ausgeschaltet ist, wodurch die Höhe des positiven Drucks im Kraftstofftank 12 begrenzt wird und ein durch die Abkühlung bewirkter Vakuumeffekt früher eintreten kann.
Es wird nun Bezug genommen auf 4, in der ein Graph 200 die Häufigkeit darstellt, mit der Schließzyklen des Schalters 70 innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach dem Ausschalten des Motors auftreten. Der Graph 200 zeigt, dass eine Minderzahl von Schließzyklen des Schalters innerhalb der ersten 20 Minuten nach Ausschalten des Motors erfolgt und dass die Mehrzahl der Schließzyklen des Schalters innerhalb von 90 Minuten nach Ausschalten des Motors erfolgt. Somit wird eine Leckerkennung, die innerhalb von 20 Minuten nach Ausschalten des Motors abgeschlossen ist, einen Großteil von Vorkommnissen nicht erfolgreich erkennen, wenn eine Prüfung zu dem Ergebnis führen würde, dass im Kraftstoffsystem 10 keine erkennbaren Lecks vorhanden sind. Das bedeutet, dass bei Beendigung einer Leckerkennungsprüfung innerhalb von 20 Minuten eine Anzahl falscher Anzeigen darauf hindeuten würden, dass im Kraftstoffsystem 10 ein erkennbares Leck vorhanden ist.
Ein Grund, warum Leckerkennungsprüfungen innerhalb von 20 Minuten beendet werden, besteht darin, dass der Strom, der für die Durchführung der Prüfung benötigt würde, die Batterie (nicht dargestellt), die zum Starten eines zugehörigen Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) verwendet wird, in nicht akzeptabler Weise belastet wird. Eine derartige nicht akzeptable Belastung tritt auf, nachdem der Motor ausgeschaltet wurde, und könnte sich daher negativ auf die Fähigkeit auswirken, den Motor wieder zu starten. Die Leckerkennungsprüfung, wie sie von der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 zusammen mit der elektronischen Steuereinheit 76 durchgeführt wird, verbraucht weniger als 100 Milliampere Strom aus der Batterie, was keine inakzeptable Belastung der Batterie darstellt und es der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 ermöglicht, Leckerkennungsprüfungen über Zeitspannen hinweg durchzuführen, die 20 Minuten überschreiten. Der geringe Stromverbrauch der Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks 20 kann dem Verzicht auf Pumpen zugeschrieben werden, die zum Beaufschlagen des Kraftstoffsystems 10 mit (positivem oder negativem) Druck erforderlich waren, sowie dem Verzicht auf elektromechanische Stellglieder, um die Fluidstrom-Steuerelemente mechanisch zu verschieben.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen offenbart wurde, sind zahlreiche Modifikationen, Varianten oder Änderungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne die Aufgabenstellung und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen zu verlassen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass sie sich auf den uneingeschränkten Schutzbereich erstreckt, der durch den Wortlaut der folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks (20), welche Folgendes umfasst: (a) ein Gehäuse (30), das einen Innenraum definiert und einen ersten Anschluss (36), der mit einem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter verbunden werden kann, und einen zweiten Entlüftungsanschluss (38) besitzt; (b) eine einzelne mit Druck zu betätigende Vorrichtung (40), die den Innenraum unterteilt in einen ersten Abschnitt (31a), der in Fluidaustausch mit dem ersten Anschluss steht, und einen zweiten Abschnitt (31b), der in Fluidaustausch mit dem besagten zweiten Anschluss steht, und welche (c) ein Mittel besitzt, automatisch einen Strom von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss zuzulassen, wenn der Druckunterschied oberhalb eines ersten positiven Druckniveaus liegt, und einen Strom von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss zuzulassen, wenn der Druckunterschied oberhalb eines zweiten negativen Druckniveaus liegt, dadurch gekennzeichnet, dass diese beiden Ströme ausschließlich über den Druckunterschied zwischen den beiden Anschlüssen gesteuert werden.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks wie im vorstehenden Anspruch, wobei die mit Druck zu betätigende Vorrichtung ein Tellerventil (42) umfasst, welches durch eine Feder (60) vorgespannt wird und entlang einer Achse beweglich ist, sowie eine Dichtung, die dafür ausgelegt ist, in einer Wirkverbindung mit dem Tellerventil in Eingriff zu gelangen.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß Anspruch 1 oder 2, die es erlaubt, dass eine erste Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung (40) auftritt, wenn an dem ersten Anschluss (36) ein erstes negatives Druckniveau in Bezug auf den Entlüftungsanschluss vorliegt und die Dichtung sich in einem ersten verformten Zustand befindet, dass eine zweite Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung einen ersten Fluidstrom von dem Entlüftungsanschluss zu dem ersten Anschluss ermöglicht, wenn sich die Dichtung in einem zweiten verformten Zustand befindet, und dass eine dritte Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung einen zweiten Fluidstrom von dem ersten Anschluss zu dem Entlüftungsanschluss zulässt, wenn sich die Dichtung in einem nicht verformten Zustand befindet.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, welche einen Schalter (70) beinhaltet, der die erste Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung signalisiert.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß Anspruch 3, wobei das Tellerventil (42) entlang der Achse zwischen einer ersten Position, einer zweiten Position und einer zwischen der ersten und der zweiten Position liegenden Zwischenposition beweglich ist.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß Anspruch 5, wobei die erste und die zweite Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung (40) umfassen, dass sich das Tellerventil (42) in der zweiten Position befindet, und die dritte Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung umfasst, dass sich das Tellerventil in der ersten Position befindet.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß Anspruch 5, welche ferner Folgendes umfasst: eine vierte Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung (40), die einen Fluidaustausch zwischen dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter (18) und dem Entlüftungsanschluss verhindert, wobei die vierte Anordnung umfasst, dass sich das Tellerventil in der Zwischenposition befindet und dass sich die Dichtung in dem ersten verformten Zustand befindet.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß Anspruch 7, wobei der Schalter (70) die vierte Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung nicht signalisiert.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß Anspruch 2, wobei die mit Druck zu betätigende Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Feder (60), die das Tellerventil in Richtung der zweiten Position vorspannt.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß Anspruch 9, wobei ein positiver Druck oberhalb des ersten Druckniveaus das Tellerventil entgegen der Vorspannkraft der Feder in die erste Position bewegt.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, wobei die erste Anordnung der mit Druck zu betätigenden Vorrichtung einen Fluidaustausch zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Entlüftungsanschluss verhindert.
Kraftstoffsystem gemäß Anspruch 1, welches ferner Folgendes umfasst: eine Motorsteuerungseinheit, die operativ mit dem Entlüftungsventil verbunden ist; und eine Mehrzahl von elektrischen Anschlüssen, die dafür ausgelegt sind, den Schalter elektrisch mit der Motorsteuerungseinheit zu verbinden.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, wobei der erste verformte Zustand eine im Wesentlichen symmetrische Verformung der Dichtung (50) beinhaltet und der zweite verformte Zustand eine allgemein unsymmetrische Verformung der Dichtung (50) beinhaltet.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse (30) eine Öffnung definiert, durch welche der Kraftstoffdampf-Sammelbehälter (18) und der Entlüftungsanschluss in der zweiten und der dritten Anordnung in Fluidaustausch stehen, und wobei sich in der ersten Anordnung die Dichtung und das Tellerventil in Eingriff befinden, um die Öffnung zu verschließen.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (30) und der Innenraum (31) ein Volumen von weniger als 240 Kubikzentimeter in Anspruch nehmen.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse und der Innenraum ein Volumen von weniger als 100 Kubikzentimeter in Anspruch nehmen.
Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks keine Membran, die den Innenraum unterteilt, beinhaltet.
Kraftstoffsystem zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoff, wobei das Kraftstoffsystem Folgendes umfasst: einen Kraftstofftank (12), welcher einen Leerraum enthält; einen Einlasskrümmer (14) des Verbrennungsmotors, welcher in Fluidaustausch mit dem Leerraum steht; einen Kraftstoffdampf-Sammelbehälter (18), welcher in Fluidaustausch mit dem Leerraum steht; ein Entlüftungsventil (16), das eine erste Seite besitzt, die in Fluidaustausch mit dem Einlasskrümmer steht, sowie eine zweite Seite, die in Fluidaustausch mit dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter und dem Leerraum steht; und eine Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Verfahren zum Erkennen eines Vakuums in einem Kraftstoffsystem gemäß Anspruch 18, für das die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks gemäß Anspruch 3 genutzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Erkennen umfasst, ein in Bezug auf die Atmosphäre negatives Druckniveau in dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter zu erkennen.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei das negative Druckniveau annähernd einer Wassersäule von 1 Zoll (ca. 2,5 cm) im Negativen bezogen auf die Atmosphäre entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das Erkennen erfolgt, wenn an dem ersten Anschluss (36) ein erstes negatives Druckniveau bezogen auf den zweiten Anschluss (38) vorliegt und sich die Dichtung in einem symmetrisch verformten Zustand befindet.
Verfahren zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks in einem Kraftstoffsystem, welches einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Verbinden eines Einlasskrümmers des Verbrennungsmotors, eines Kraftstoffdampf-Sammelbehälters, eines Entlüftungsventils und einer Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks mit dem Leerraum, wobei die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks einem der vorstehenden Ansprüche entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Abbauen von übermäßigem Druck beinhaltet, negativen Druck unterhalb eines negativen Druckniveaus in Bezug auf die Atmosphäre abzubauen.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks das negative Druckniveau erkennt.
Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei das negative Druckniveau in dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter (18) vorliegt.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Abbauen von übermäßigem Druck beinhaltet, positiven Druck oberhalb eines positiven Druckniveaus in Bezug auf die Atmosphäre abzubauen.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks das positive Druckniveau erkennt.
Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das positive Druckniveau in dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter (18) vorliegt.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Abbauen von übermäßigem Druck beinhaltet, negativen Druck unterhalb eines negativen Druckniveaus in Bezug auf die Atmosphäre abzubauen und positiven Druck oberhalb eines positiven Druckniveaus in Bezug auf die Atmosphäre abzubauen.
Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks (20) ein Gehäuse (30) sowie eine mit Druck zu betätigende Vorrichtung (40) umfasst, wobei das Gehäuse einen Innenraum definiert und einen ersten (36) und einen zweiten (38) Anschluss beinhaltet, die mit dem Innenraum in Fluidaustausch stehen, und wobei die mit Druck zu betätigende Vorrichtung den Innenraum unterteilt in einen ersten Abschnitt, der in Fluidaustausch mit dem ersten Anschluss steht, und einen zweiten Abschnitt, der in Fluidaustausch mit dem zweiten Anschluss steht, wobei die mit Druck zu betätigende Vorrichtung ein Tellerventil beinhaltet, welches entlang einer Achse beweglich ist, und eine Dichtung, die dafür ausgelegt ist, in Wirkverbindung mit dem Tellerventil in Eingriff zu gelangen, und wobei das Abbauen von negativem Druck erfolgt, wenn die mit Druck zu betätigende Vorrichtung einen ersten Fluidstrom von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss zulässt und wenn sich die Dichtung in einem asymmetrisch verformten Zustand befindet, und das Abbauen von positivem Druck erfolgt, wenn die mit Druck zu betätigende Vorrichtung einen zweiten Fluidstrom von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss zulässt und wenn sich die Dichtung in einem nicht verformten Zustand befindet.
Verfahren zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks in einem Kraftstoffsystem, welches einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Kraftstofftanks, welcher einen Leerraum enthält; Verbinden des Leerraums in Fluidaustausch mit einem Einlasskrümmer des Verbrennungsmotors, einem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter, einem Entlüftungsventil und einer Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks, wobei die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks einem der vorstehenden Ansprüche entspricht, sowie: Erkennen des Vakuums, das in dem Leerraum natürlich gebildet wird; und Abbauen von übermäßigem Druck, der sich in dem Leerraum aufbaut.
Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei das Erkennen beinhaltet, ein negatives Druckniveau in Bezug auf die Atmosphäre in dem Kraftstoffdampf-Sammelbehälter zu erkennen, das Abbauen von übermäßigem Druck umfasst, negativen Druck unterhalb des negativen Druckniveaus abzubauen, und positiven Druck oberhalb eines positiven Druckniveaus bezogen auf die Atmosphäre abzubauen.
Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei die Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks ein Gehäuse sowie eine mit Druck zu betätigende Vorrichtung umfasst, wobei das Gehäuse einen Innenraum definiert und einen ersten und einen zweiten Anschluss beinhaltet, die mit dem Innenraum in Fluidaustausch stehen, und wobei die mit Druck zu betätigende Vorrichtung den Innenraum unterteilt in einen ersten Abschnitt, der in Fluidaustausch mit dem ersten Anschluss steht, und einen zweiten Abschnitt, der in Fluidaustausch mit dem zweiten Anschluss steht, wobei die mit Druck zu betätigende Vorrichtung ein Tellerventil beinhaltet, welches entlang einer Achse beweglich ist, und eine Dichtung, die dafür ausgelegt ist, in Wirkverbindung mit dem Tellerventil in Eingriff zu gelangen, wobei das Erkennen erfolgt, wenn an dem ersten Anschluss ein erstes negatives Druckniveau bezogen auf den zweiten Anschluss vorliegt und die Dichtung sich in einem symmetrisch verformten Zustand befindet, wobei das Abbauen von negativem Druck erfolgt, wenn die mit Druck zu betätigende Vorrichtung einen ersten Fluidstrom von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss zulässt und wenn sich die Dichtung in einem asymmetrisch verformten Zustand befindet, und das Abbauen von positivem Druck erfolgt, wenn die mit Druck zu betätigende Vorrichtung einen zweiten Fluidstrom von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss zulässt und wenn sich die Dichtung in einem nicht deformierten Zustand befindet.
Verfahren zur Regelung des Kraftstoffdampfdrucks in einem Kraftstoffsystem, welches einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff versorgt, gemäß Anspruch 32, welches Folgendes umfasst: Abbauen von übermäßigem negativem Druck durch einen Fluidstrom in einer ersten Richtung entlang des Fluidströmungsweges; und Abbauen von übermäßigem positivem Druck durch einen Fluidstrom in einer zweiten Richtung entlang des Fluidströmungsweges, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei die mit Druck zu betätigende Vorrichtung ein Tellerventil beinhaltet, das entlang einer Achse beweglich ist, sowie eine ringförmige Dichtung, die dafür ausgelegt ist, in Wirkverbindung mit dem Tellerventil in Eingriff zu gelangen.