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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell Kraftstoffsysteme, genauer
gesagt einen Sensor und ein Ventil zum Detektieren eines Nachtankereignisses
zum Abführen
von Kraftstoffdämpfen
aus einem Kraftstofftank.
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Umweltprobleme
und gesetzliche Regelungen erfordern reduzierte Emissionen von flüchtigen Kohlenwasserstoffkraftstoffdämpfen zur
Atmosphäre.
Eine Quelle von Kohlenwasserstoffkraftstoffdämpfen sind die Kraftstofftanks
von Fahrzeugen, die Benzin oder andere Kohlenwasserstoffkraftstoffe
benötigen.
Kraftstoffdampf kann während
des Füllens der
Tanks und üblicherweise
auch nach dem Füllen der
Tanks zur Atmosphäre
entweichen. Die Verwendung eines im Fahrzeug mitgeführten Dampfrückgewinnungssystems,
um überschüssigen Kraftstoffdampf
vom Kraftstofftank zu entfernen, stellt eine Lösung dieses Problems dar. Typischerweise
nimmt ein Behälter
mit Aktivkohle darin Kraftstoffdämpfe über eine
Ventileinheit auf, die am Kraftstofftank montiert ist. Der Dampfbehälter steht
mit dem Ansaugkrümmer
eines Fahrzeugmotors in Verbindung, um Kraftstoffdampf während des
Be triebes vom Behälter
abzuführen.
Die Ventileinheit besitzt üblicherweise
ein Ventil, das auf das Niveau von flüssigem Kraftstoff im Tank anspricht,
so dass das Ventil bei einem ausreichend niedrigen Kraftstoffpegel
offen bleiben kann und Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank
frei in den Behälter
strömen
können.
Wenn der Kraftstoffpegel während
des Einfüllens
ansteigt und den gewünschten
maximalen Kraftstoffpegel im Tank erreicht, wird ein Schwimmer angehoben
und schließt das
Ventil und verhindert, dass flüssiger
Kraftstoff durch das Ventil in den Dampfbehälter fließt.
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Unter
bestimmten Umständen
ist es wünschenswert
oder erforderlich, das Zuführen
von flüssigem
Kraftstoff zum Kraftstofftank zu detektieren. Beispielsweise erfordert
ein OBD-II-Tanklecktest
die Kenntnis eines Nachtankereignisses zur Ermöglichung eines richtigen Tests
des Tankdrucks und der Leckintegrität. In entsprechender Weise
kann auch eine elektronische Kraftstoffpegelsteuerung im Kraftstofftank
die Kenntnis eines Nachtankvorganges erfordern, um den maximalen
Kraftstoffpegel, der während
des Nachtankereignisses erhalten wird, zu steuern und auf diese
Weise das automatische Absperren einer Nachtankpumpendüse zu steuern.
Es wurde bereits vorgeschlagen, das Nachtankereignis durch das Abtasten
der Entfernung einer Einfüllkappe
von einem Einfüllrohr
des Kraftstofftanks oder durch das Abtasten des Einsetzens einer
Nachtankpumpendüse
in das Einfüllrohr
zu erfassen, beispielsweise durch die Betätigung eines Schalters an einer
Einfülltür im Einfüllrohr.
Diese Verfahren machen jedoch Hardware außerhalb des Kraftstofftanks einschließlich der
Sensorschalter und einer geeigneten Ver drahtung vom Sensor oder
den Schaltern zum Steuermechanismus erforderlich. Des weiteren können Kraftstoffeinfüllkappen
verloren gehen, oder das Fahrzeug kann mit einer entfernten Einfüllkappe
betrieben werden, die Einfülltür kann zumindest
zeitweise in einer offenen Position festsitzen, und die Integrität der Leitungen
und ihrer Verbindungen kann Probleme bereiten.
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Eine
Ventileinheit besitzt ein Gehäuse
mit einem Ventilsitz, der zumindest einen Teil eines Entlüftungskanals
bildet, ein vom Gehäuse
getragenes, auf Druck ansprechendes Element, das zumindest einen Teil
einer Druckkammer bildet, und ein vom Gehäuse getragenes Ventil, das
einen Verschluss aufweist, der relativ zum Ventilsitz zwischen einer
offenen Position, die einen Strömungsmitteldurchfluss
durch den Entlüftungskanal
ermöglicht,
und einer geschlossenen Position, die zumindest wesentlich den Strömungsmitteldurchfluss
durch den Entlüftungskanal drosselt,
bewegbar ist. Der Verschluss wird durch das auf Druck ansprechende
Element in Abhängigkeit
von Druckänderungen
in der Druckkammer bewegt. Ein Steuerkanal steht an einem Ende mit
einer Druckquelle und an seinem anderen Ende mit der Druckkammer
in Verbindung, und ein elektrisch betätigtes Ventil ist von einer
ersten Position, die die Entwicklung eines Drucksignals in der Druckkammer
ermöglicht,
und einer zweiten Position, die einen Abbau des Drucks in der Druckkammer
ermöglicht,
bewegbar.
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Bei
einer gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
ist das auf Druck ansprechende Element eine flexible Membran und
steht die Druckkammer mit dem Inneren des Kraftstofftanks in dem
Bereich, der normalerweise Kraftstoffdampf enthält, in Verbindung. Änderungen
im Druck im Kraftstofftank, wie sie durch die Initiierung eines
Nachtankereignisses verursacht werden, bei dem Kraftstoffdampf rasch
durch flüssigen
Kraftstoff verdrängt
wird, der in den Kraftstofftank eingeführt wird, erzeugen einen erhöhten Druck
in der Druckkammer, der die Membran zum Öffnen des Ventilverschlusses
verschiebt und ermöglicht,
dass der Kraftstoffdampf rasch aus dem Kraftstofftank entlüftet wird.
Diese Bewegung der Membran kann erfasst werden, beispielsweise über einen Sensor
oder einen Schalter, um eine Anzeige zu liefern, dass ein Nachtankereignis
stattfindet. Das elektrisch betätigte
Ventil kann so betätigt
werden, dass es eine Druckreduzierung in der Druckkammer und dadurch
eine nachfolgende Bewegung der Membran bewirkt, die vorzugsweise
den Ventilverschluss schließt,
um zumindest im wesentlichen den Strömungsmitteldurchfluss durch
den Entlüftungskanal zu
drosseln. Bei traditionellen Kraftstoffsystemen von Automobilen
kann der Druck im Kraftstofftank dann rasch ansteigen und bewirken,
dass flüssiger
Kraftstoff ein Einfüllrohr
füllt und
zu einem automatisch Absperren einer Nachtankpumpendüse führt, wie dies
beim Stand der Technik bekannt ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
kann das Nachtankereignis durch die Bewegung der Membran infolge
eines Anstiegs des Tankdrucks, der auf die Membran einwirkt, erfasst
werden, und das Nachtankereignis kann durch Betätigung des elektrisch betätigten Ventils
beendet werden, das den Ventilverschluss auf den Ventilsitz bewegt
und ferner die Membran in ihre nichtdurchgebogene Stellung oder Ausgangsstellung
zurückführen kann.
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Gemäß einem
gegenwärtig
bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Abtasten eines Nachtankereignisses zur Verfügung gestellt. Das Verfahren
umfasst die folgenden Schritte: Anordnen eines auf Druck ansprechenden Elementes
in Verbindung mit einem Kraftstofftank, so dass das auf Druck ansprechende
Element in Abhängigkeit
von einem Druck im Kraftstofftank, der über einem Schwellendruck liegt,
bewegbar ist, Abtasten der Bewegung des auf Durch ansprechenden
Elementes, Bereitstellen eines Signals in Abhängigkeit von der Bewegung des
auf Druck ansprechenden Elementes und Empfangen des Signals, um
das Auftreten eines Nachtankereignisses anzuzeigen.
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Die
Ziele, Merkmale und Vorteile von mindestens einigen gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung betreffen die Schaffung einer genauen
Anzeige eines Nachtankereignisses, das Abtasten eines Nachtankereignisses
mit im Tank angeordneten Komponenten, das Erleichtern des Kraftstofftankdruck-
und Lecktestens, das Erleichtern einer elektronischen Füllstandssteuerung,
das Ermöglichen
einer relativ raschen Abführung
von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank während eines Nachtankereignisses
und das Schaffen einer Ventileinheit, die eine relativ einfache
Konstruktion besitzt, auf wirtschaftliche Weise hergestellt und montiert
werden kann und eine lange und nützliche betriebliche
Lebensdauer aufweist.
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Diese
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden deutlich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
und besten Verfahrensweise in Verbindung mit den beigefügten Patentansprüchen und
beigefügten
Zeichnungen. Hiervon zeigen:
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1 eine
Teilschnittansicht einer Ventileinheit gemäß einer gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Teilschnittansicht der Ventileinheit der 1, wobei
das Ventil in einer geschlossenen Position gezeigt ist;
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3 eine
etwas schematische Schnittansicht einer Ventileinheit gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei das Ventil in seiner geschlossenen
Position dargestellt ist;
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4 eine
Ansicht ähnlich 3,
die die Ventileinheit in ihrer offenen Position, wie beispielsweise
während
eines Nachtankereignisses in einem Kraftstofftank, zeigt;
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5 eine
Ansicht wie die 3 und 4, die die
Ventileinheit in ihrer geschlossenen Position, um einen Absperrvorgang
bei einem Nachtankereignis zu bewirken, zeigt; und
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6 eine
Ansicht ähnlich 5,
die ein Rollventil in Kombination mit der Ventileinheit in einer geschlossenen
Position zeigt.
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Es
folgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
Hierbei zeigen die 1-4 eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform
einer Ventileinheit 10 für beispielsweise ein Fahrzeugkraftstoffsystem,
das einen Nachtanksensor aufweist, um zu ermitteln, wenn Kraftstoff
einem Kraftstofftank 12 des Kraftstoffsystems zugeführt wird.
Die Einheit 10 besitzt ein Entlüftungsventil 14, das
wahlweise eine Entlüftungsöffnung 16 öffnet, damit
Kraftstoffdampf im Kraftstofftank 12 vom Kraftstofftank 12 abgeführt werden kann,
wie beispielsweise zu einem Kraftstoffdampfbehälter 18 oder einem
anderen Kraftstoffdampfempfänger.
Das Ventil 14 ist vorzugsweise mit einem auf Druck ansprechenden
Element 20, beispielsweise einer flexiblen Membran, verbunden
und in Abhängigkeit
von einem Drucksignal, das am auf Druck ansprechenden Element 20 anliegt,
bewegbar. In wünschenswerter
Weise steuert ein elektronisches Ventil 22 das Anlegen
eines Drucksignals an das auf Druck ansprechende Element 20,
um auf diese Weise die Bewegung des auf Druck ansprechenden Elementes 20 und
damit des Ventils 14 zu steuern. Ein Sensor, Schalter oder
eine andere Vorrichtung kann dem Ventil 14 oder dem auf
Druck ansprechenden Element 20 zugeordnet sein, so dass
die Bewegung von einem oder beiden zumindest teilweise detektiert werden
kann, um zu ermitteln, wenn Kraftstoff dem Kraftstofftank zugeführt wird.
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Das
elektronische Ventil 22 kann auch so betätigbar sein,
dass es die Bewegung des Ventils 14 so steuert, dass das
Ventil geschlossen und ein weiteres Entlüften des Kraftstofftanks verhindert
wird. Wenn das Ventil 14 während eines Nachtankereignisses
geschlossen ist, steigt der Druck im Kraftstofftank 12 an
und bewirkt eine Beendigung des Nachtankereignisses, indem beispielsweise
bewirkt wird, dass flüssiger
Kraftstoff eine automatische Absperrung einer Nachtankpumpendüse betätigt. Bei einer
gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
ermittelt daher das System das Auftreten eines Nachtankereignisses
und kann die Beendigung des Nachtankereignisses steuern, um u.a.
den während des
Nachtankens erzielten maximalen Füllstand zu steuern.
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Die
Ventileinheit 14 besitzt einen Ventilkörper 24 mit einem
sich radial nach außen
erstreckenden Flansch 26, der eine Wand 28 eines
Kraftstofftanks 12 überlagert
und hiermit abgedichtet oder in sonstiger Weise verbunden sein kann.
Eine herabhängende
zylindrische Seitenwand 30 erstreckt sich generell axial
vom Flansch 26 aus und kann vorzugsweise in einem Innenvolumen 32 des
Kraftstofftanks 12 angeordnet sein. Die Seitenwand 30 endet
vorzugsweise an einer Bodenwand 34, die axial vom Flansch 26 beabstandet
ist und mindestens einen Teil einer Entlüftungskammer 36 bildet.
Die Seitenwand 30 umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Öffnungen 38,
durch die Dampf in die Entlüftungskammer 36 vom
Kraftstofftank 12 eindringen kann. Der Ventilkörper 24 und
damit verbundene Komponenten bilden vorzugsweise eine gewundene
oder serpentinenförmige
Bahn, um den Durchfluss eines gasförmigen Strömungsmittels zu ermöglichen,
jedoch den Durchfluss von flüssigem
Kraftstoff durch den Entlüftungsauslass 16 stark
zu drosseln oder zu verhindern. Die Bodenwand 34 besitzt
vorzugsweise eine oder mehrere Öffnungen 40,
die sich durch die Wand erstrecken und ermöglichen, dass flüssiger Kraftstoff,
der sich in der Entlüftungskammer 36 ansammelt
oder einen Weg in diese nimmt, in den Kraftstofftank 12 zurückgeführt wird.
Ein geeignetes Ventil oder geeignete Ventile (nicht gezeigt) können Verwendung
finden, um den Strömungsmitteldurchfluss durch
die Öffnungen 40 zu
steuern, falls gewünscht. Axial
beabstandet von der Bodenwand 34 wird vom Ventilkörper 24 ein
Ventilsitz 42 gebildet. Dieser Ventilsitz 42 bildet
einen Teil eines Entlüftungskanals 44, der
mit einem Entlüftungsauslass 16 in
Verbindung steht, der vorzugsweise ebenfalls vom Körper 24 gebildet
wird und vorzugsweise einen Nippel oder Schaft 47 aufweist,
der eine Strömungsmittelleitung 45 aufnehmen
kann, welche zum Kraftstoffdampfbehälter 18 oder einem
anderen Kraftstoffdampfempfänger
führt.
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Der
Ventilkörper 24 kann
ferner einen zylindrischen Vorsprung 46 aufweisen, der
sich generell axial vom Flansch 26 aus erstreckt und mindestens einen
Abschnitt des Entlüftungskanals 44 bildet.
Eine Abdeckung 48 ist vorzugsweise am Ventilkörper 24 befestigt
und vorzugsweise im Bereich des Vorsprunges 46 oder an
diesem fixiert. Ein auf Druck ansprechendes Element, wie eine flexible
Membran 20, wird vorzugsweise vom Ventil 14 getragen,
wobei deren Umfang zwischen dem Ventilkörper 24 und der Abdeckung 48 eingefangen
sein kann. Auf einer Seite bildet die Membran 20 einen
Teil einer Druckkammer 50 mit der Abdeckung 48,
während
die Membran 20 auf ihrer anderen Seite vorzugsweise einen
Teil des Entlüftungskanals 44 bildet.
Eine Entlüftung 52 ist
vorzugsweise durch die Membran 20 vorgesehen und sorgt
für einen
gesteuerten Durchsatz an Strömungsmittel
zwischen der Druckkammer 50 und dem Entlüftungskanal 44.
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Ein
sekundärer
Entlüftungskanal 54 steht
mit dem Inneren 32 des Kraftstofftanks 12 an einem Ende
und mit der Druckkammer 50 an seinem anderen Ende in Verbindung.
Der sekundäre
Entlüftungskanal 54 kann
auch mit dem Dampfbehälter 18 oder einem
anderen Kraftstoffdampfempfänger über einen Ventilsitz 56 in
Verbindung stehen, der wahlweise von einem Ventilkopf 58 des
elektrisch betätigten Ventils 22 geschlossen
wird. Der Ventilkopf 58 ist vorzugsweise zwischen einer
geschlossenen Position und einer offenen Position bewegbar und wird
vorzugsweise elektrisch betätigt,
beispielsweise über ein
Solenoid 60. Der Ventilkopf 58 wird vorzugsweise von
einem Kolben 62 des Solenoidventils getragen. In seiner
geschlossenen Position steht der Ventilkopf 58 generell
mit dem Ventilsitz 56 in Eingriff und verhindert einen
Strömungsmitteldurchfluss
vom sekundären
Entlüftungskanal 54 zum
Dampfbehälter 18.
In seiner offenen Position ist der Ventilkopf 16 vorzugsweise
vom Ventilsitz 56 entfernt und ermöglicht einen Strömungsmitteldurchfluss
zwischen dem Dampfbehälter 18 und
dem sekundären
Entlüftungskanal 54 sowie
der Druckkammer 50 durch den Ventilsitz 46. Ein
zweites Ventil 64 kann wahlweise den sekundären Ventilkanal 54 schließen, falls
gewünscht.
Bei der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
ist ein sogenanntes Überrollentlüftungsventil 64 in
einem herabhängenden
Saum 66 angeordnet, der vorzugsweise vom Ventilkörper 24 getragen
wird oder in diesem ausgebildet ist. Das Überroll ventil 64 schließt den sekundären Entlüftungskanal 54,
wenn das Ventil 14 um mehr als einen bestimmten Grenzbetrag
geneigt ist, wie er beispielsweise während eines Überrollvorganges
oder eines Umdrehvorganges eines Fahrzeuges, in dem das Ventil 14 Verwendung
findet, auftreten kann. wie am besten in 4 gezeigt, spricht
das Überrollventil 64 vorzugsweise
auch auf den Pegel des flüssigen
Kraftstoffes im Kraftstofftank 12 an und schließt vorzugsweise
den sekundären Entlüftungskanal 54,
wenn flüssiger
Kraftstoff über
einem Grenzpegel vorhanden ist und auf das Überrollventil 64 wirkt.
Das Ventil 64 kann einen Schwimmer 68, der im
flüssigen
Kraftstoff schwebt, und einen Verschluss 70 aufweisen,
der einstückig
mit dem Schwimmer 68 ausgebildet ist oder von diesem getragen
wird, um mit dem Ventilsitz 72 des Ventils in Eingriff
zu treten. Der Schwimmer 68 kann auch von einer Feder 74 elastisch
in Richtung auf seine geschlossene Position vorgespannt sein, wie
dies generell bekannt ist, und die Feder 74 kann dazu beitragen,
das Ventil 64 geschlossen zu halten, selbst wenn es während eines Überrollens
des Fahrzeuges in flüssigen
Kraftstoff getaucht ist.
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Das
Hauptentlüftungsventil 14 wird
vom Ventilkörper 24 gelagert
und ist zwischen einer offenen und geschlossenen Position bewegbar,
um mindestens teilweise den Strömungsmitteldurchfluss
durch den Ventilsitz 42 und den Ventilauslass 16 zu
steuern. Das Ventil 14 besitzt vorzugsweise einen Verschluss
oder einen Ventilkopf 82, der in eine geschlossene Position
bewegbar ist, in der er mit dem Ventilsitz 42 in Eingriff
steht und diesen schließt,
um einen Strömungsmitteldurchfluss
zu verhindern. Der Ven tilkopf 82 wird vorzugsweise von
einer Feder 84 oder einem anderen Vorspannelement, das
zwischen dem Ventilkopf 82 und der Bodenwand 34 angeordnet
ist, in seine geschlossene Position vorgespannt, so dass das Ventil 14 normalerweise
geschlossen ist. Der Ventilkopf 82 ist auch in eine offene
Position im Abstand vom Ventilsitz 42 bewegbar, um einen
Strömungsmitteldurchfluss
zu ermöglichen.
Der Ventilkopf 82 ist vorzugsweise mit einem Ventilschaft 86 verbunden,
der wiederum mit der Membran 20 verbunden oder dieser zugeordnet
ist, so dass eine Bewegung der Membran 20 eine entsprechende
Bewegung des Ventilkopfes 82 relativ zum Ventilsitz zumindest
bis zum Eingriff des Ventilkopfes 82 mit dem Ventilsitz 42 bewirkt.
Daher wird die Bewegung des Ventilkopfes 82 zwischen seiner
geschlossenen und offenen Position zumindest teilweise durch den Schwerkrafteffekt
der Membran 20, den Ventilschaft 86 und den Ventilkopf 82,
den Druck in der Druckkammer 50, den Druck im Kraftstofftank 12,
den Druck im Entlüftungskanal 44,
den Widerstand gegenüber
einer Durchbiegung oder Bewegung der Membran 20 und die
Kraft der Feder 84, die auf den Ventilkopf 82 einwirkt,
gesteuert.
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Ein
Sensor 90, Schalter oder anderer Mechanismus ist vorzugsweise
der Membran 20 und/oder dem Ventil 14 zugeordnet,
um die Bewegung oder mindestens eine Position der Membran und/oder
des Ventils 14 zu ermitteln. Der Mechanismus 90 kann
eine Basis 92 aufweisen, die beispielsweise einen Reed-Schalter
und einen Magneten 94 umfasst, wobei der Magnet 94 beispielsweise
mit der Membran 20 verbunden ist oder von dieser getragen wird
und die Basis oder der Reed-Schalter 92 von
der Abdeckung 48 getragen wird, obwohl auch andere Schalter
oder Sensoren Verwendung finden können, einschließlich eines
optischen Sensors oder Schalters, eines Magneten und einer Hall-Vorrichtung, oder
einfache elektrische Kontakte, die zwischen einer offenen und geschlossenen
Position bewegbar sind. Diese sind nur beispielhaft genannt und
stellen keine Beschränkung
dar. Beim Beispiel eines Schalters kann dieser so angeordnet sein,
dass er seinen Zustand ändert,
wenn sich das Ventil 14 von einer Position zu einer anderen
Position bewegt.
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Wie
in 1 gezeigt, wird im Betrieb der Ventilkopf 82 in
seine geschlossene Position vorgespannt, in der er zumindest im
wesentlichen verhindert, dass Strömungsmittel durch den Ventilsitz 42 zum
Entlüftungsauslass 16 strömt. Das
elektronische Ventil 22 kann sich auch in seiner geschlossenen
Position befinden, wobei sich der Ventilkopf 58 auf seinem
Ventilsitz 56 befindet und eine signifikante Entlüftung des
Kraftstofftanks 12 durch den sekundären Entlüftungskanal 54 verhindert.
Eine minimale Entlüftung
kann durch den sekundären
Entlüftungskanal 54 mit
Hilfe der Druckkammer 50 und der Entlüftungsöffnung 52 auftreten.
In wünschenswerter
weise ist der Druck im Kraftstofftank 12 während der
normalen Fahrzeugbetriebsbedingungen nicht ausreichend, um in signifikanter
Weise den Ventilkopf 82 relativ zum Ventilsitz 42 zu
bewegen, so dass der Ventilkopf 82 generell geschlossen
bleibt.
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Wenn
flüssiger
Kraftstoff während
eines Nachtankereignisses in den Kraftstofftank 12 eingeführt wird,
tritt ein rascher Druckanstieg im Tank 12 aufgrund der
relativ raschen Verdrängung
der gasförmigen
Strömungsmittel
aus dem Kraft stofftank 12 auf. Dieser Druckanstieg wird über den
sekundären Entlüftungskanal 54 an
die Druckkammer 50 weitergeleitet und bewirkt, dass sich
die Membran 20 und der Ventilkopf 82 in ihre zweite
und offene Position bewegen, wie in 2 gezeigt.
Dies ermöglicht
einen relativ raschen Strömungsmitteldurchsatz
durch den Ventilsitz 42 und den Entlüftungsauslass 16,
so dass eine gewünschte
Entlüftung
des Kraftstofftanks 12 während des Nachtankereignisses
stattfindet. Die Bewegung der Membran 20 kann durch eine
Zustandsänderung
des Schalters, Sensors oder anderen Mechanismus 90 detektiert
werden, wie beispielsweise durch die Bewegung des Magneten 94 vom
Reed-Schalter 92 weg bei der dargestellten Ausführungsform.
Dies kann wiederum einer Steuereinheit gemeldet werden, um das Auftreten
des Nachtankereignisses anzuzeigen, und diese Information kann anderen
Fahrzeugsystemen oder Einheiten zugeführt werden, falls erforderlich.
Beispielsweise benötigen
momentane Kraftstoffsystemregulierungen einen Diagnosetest im Fahrzeug,
wie beispielsweise einen Kraftstofftanklecktest, und die Kenntnis
eines Nachtankereignisses ist für
einen richtigen Tanklecktest u.a. wichtig. Die Kenntnis eines Nachtankereignisses
ist ebenfalls wichtig, um eine elektronische Füllstandssteuerung, Entlüftungsschemata
und/oder andere Kraftstoffsysteme oder Fahrzeugschemata oder Steuerfunktionen
zu erleichtern.
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Der
maximal gewünschte
Kraftstoffstand im Kraftstofftank 12 kann mit dieser Ventileinheit 14 elektronisch
gesteuert werden. Wie am besten in 3 gezeigt,
kann bei dem gewünschten
maximalen Füllstand
im Kraftstofftank 12 oder in der Nähe desselben das elektronische
Ventil 22 so be tätigt werden,
dass es seinen Ventilkopf 58 vom Ventilsitz 56 weg
bewegt, um auf diese Weise die Druckkammer 50 und den sekundären Entlüftungskanal 54 mit dem
Dampfbehälter 18 zu
verbinden. Vorzugsweise ist der Durchsatz zwischen der Druckkammer 50 und dem
sekundären
Entlüftungskanal 54 derart,
dass der Druck in der Druckkammer 50 geringer ist als der zum
Bewegen oder Halten des Ventilkopfes 82 vom Ventilsitz 42 weg
erforderliche Druck, so dass der Ventilkopf 82 auf dem
Ventilsitz 42 schließt
und ein weiteres signifikantes Entlüften des Kraftstofftanks 12 durch
den Hauptventilsitz 42 verhindert. Der Durchsatz durch
den sekundären
Entlüftungskanal 54 ist
vorzugsweise geringer als der Durchsatz durch den Hauptventilsitz 42,
so dass der Druck im Kraftstofftank 12 ausreichend ansteigt,
wenn der Hauptventilkopf 82 geschlossen wird, um auf diese
Weise ein automatisches Absperren einer Tankpumpendüse zu bewirken
und somit das Nachtankereignis zu beenden.
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Ein
sogenanntes „tropfenweises
Auffüllen" oder „Aufrunden" des Kraftstofftanks 12 kann
ermöglicht
werden, indem der Ventilsitz 56 mit dem elektronischen
Ventil 22 geschlossen wird, um ein Unterdrucksetzen der
Druckkammer 50 zu bewirken, was den Ventilkopf 82 öffnet und
ein zusätzliches
Entlüften
von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 12 ermöglicht.
Nachfolgende Absperrvorgänge
oder Nachtankereignisbeendigungen können erreicht werden, indem
das elektronische Ventil 22 wieder geöffnet wird, um den Druck in
der Druckkammer 50 zu reduzieren und zu bewirken, dass
der Ventilkopf 82 auf dem Ventilsitz 42 schließt, wie
vorstehend beschrieben.
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Eine
Ventileinheit 100 und ein Nachtankereignismonitor einer
anderen Ausführungsform
sind in den 5 und 6 gezeigt.
Diese Ventileinheit 100 besitzt einen Ventilkörper 102,
der an einem Fahrzeugkraftstofftank 12 montiert werden
kann und eine Entlüftungskammer 104 bildet,
die mit dem Inneren 32 des Kraftstofftanks 12 in
Verbindung steht und von einer zweiten Kammer 106 über ein
Hauptentlüftungsventil 108 und
einen zugehörigen
Ventilsitz 109 getrennt ist. Die zweite Kammer 106 steht
mit einem Entlüftungskanal 110 in
Verbindung oder bildet einen Teil hiervon, der zu einem Entlüftungsauslass 16 führt, über den
Kraftstoffdampf das Ventil 100 verlässt und vorzugsweise über eine
geeignete Leitung einem Kraftstoffdampfbehälter 18 zugeführt wird.
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Das
Hauptentlüftungsventil 108 besitzt
vorzugsweise einen Ventilschaft oder Halter 112, der einen
Verschluss oder einen Ventilkopf 114 trägt und einem auf Druck ansprechenden
Element, wie einer flexiblen Membran 116, zugeordnet ist,
wie dies generell vorstehend in Verbindung mit der Ventileinheit 10 der
ersten Ausführungsform
beschrieben wurde. Ein Ende des Ventilhalters 112 wird
von einer Feder 118, die um einen Vorsprung 120 an
der oberen Wand 122 eines Ventilkörpers herum und gegen einen
radial auswärts
verlaufenden Flansch 124 des Halters 112 angeordnet
ist, generell benachbart zur Membran 116 gehalten. Der
Flansch 124 kann eine generell planare Oberfläche besitzen,
die direkt mit der Membran 116 in Eingriff steht oder hiermit
verbunden ist. Der Halter 112 kann, falls gewünscht, auch
indirekt mit der Membran 116 in Eingriff stehen oder dieser
zugeordnet sein. Der Ventilkopf 114, der Halter 112 und
die Membran 116 besitzen vorzugsweise ausgerichtete Bohrungen 126, 128, 130,
die einen sekundären
Entlüftungskanal 132 bilden,
durch den die Entlüftungskammer 104 wahlweise
mit einer Druckkammer 134 in Verbindung gebracht wird,
welche teilweise von der Membran 116 auf deren Seiten gegenüber dem
Ventilhalter 112 und einer Abdeckung 135 gebildet
wird, die die Membran 116 gegen den Ventilkörper 102 hält. Eine
Entlüftung 136 ist
abstromseitig des Hauptventilkopfes 114 vorgesehen und
kann im Ventilhalter 112 oder durch die Membran 116 ausgebildet
sein, falls gewünscht.
Die Entlüftung 136 verbindet
die Druckkammer 134 mit dem Entlüftungsauslass 16 und
ist vorzugsweise jederzeit offen, um einen gesteuerten Strömungsmitteldurchsatz hierdurch
zu ermöglichen.
Der Ventilkopf 114 besitzt einen rohrförmigen Vorsprung mit einem
sich radial nach außen
erstreckenden Flansch 138 und kann über einen radial einwärts verlaufenden
Flansch 140 des Halters 112 mittels Presspassung
in der Bohrung 128 im Halter 112 angeordnet sein
und darin gehalten werden.
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Ein
elektrisch betätigtes
Ventil, wie ein Solenoidventil 142, besitzt einen Kolben 144,
der von einem Solenoidventilkörper 146 zwischen
einer ersten und zweiten Position hin- und herbeweglich gelagert wird.
In seiner ersten Position ist ein Ventilkopf 148, der an
einem Ende des Kolbens 144 angeordnet ist, von einem Ventilsitz 150 beabstandet,
der die Durchgangsbohrung 126 im Ventilkopf 114 umgibt,
um einen Strömungsmitteldurchfluss
durch diesen zu ermöglichen.
In seiner zweiten Position steht der Ventilkopf 148 mit
dem Ventilsitz 150 in Eingriff, um einen Strömungsmitteldurchfluss
durch die Bohrung 126 im Ventil kopf 114 zu verhindern
oder zumindest im wesentlichen zu drosseln. Wenn sich daher das
Solenoidventil 142 in seiner zweiten Position befindet,
verhindert der Ventilkopf zumindest im wesentlichen eine Verbindung
zwischen der Entlüftungskammer 104 und
der Druckkammer 134. Eine Klemme 152, die mit
dem Kolben 144 verbunden ist, steht mit einer Seite des
Ventilkopfes 114 in Eingriff, um die Bewegung des Kolbens 144 vom
Solenoidventilkörper 146 zu
begrenzen, verhindert jedoch nicht in signifikanter Weise einen
Strömungsmitteldurchfluss
durch den sekundären
Entlüftungskanal 132.
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Wenn
sich bei dieser Ausführungsform
während
des Normalbetriebes der innere Kraftstofftankdruck unter einem Schwellenwert
befindet, ist der Hauptentlüftungsventilkopf 114 auf
seinem Ventilsitz 109 geschlossen, so dass der Hauptentlüftungsauslass
geschlossen und das Abführen
von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank 12 im wesentlichen
gedrosselt wird. Eine nominelle oder gesteuerte Entlüftung des
Tanks 12 kann über
den sekundären
Entlüftungskanal,
der die ausgerichteten Bohrungen 126, 128, 130 im
Ventilkopf 114 aufweist, den Ventilhalter 112 und
die Membran 116 sowie durch die Entlüftung 136, die in
der dargestellten Ausführungsform
im Ventilhalter 112 ausgebildet ist, stattfinden.
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Während eines
Nachtankereignisses steigt der Druck im Kraftstofftank 12 relativ
rasch an, wenn flüssiger
Kraftstoff dem Tank mit einem relativ hohen Durchsatz zugeführt wird,
so dass daher Kraftstoffdampf mit einem relativ hohen Durchsatz
verdrängt wird.
Der verdrängte
Dampf strömt
durch den sekundären
Entlüftungskanal 132 in
die Druckkammer 134 und wirkt auf die Membran 116 ein
und verschiebt diese, wodurch der Ventilhalter 112 und
der Ventilkopf 114 gegen die Vorspannung der Feder 118 verschoben
werden, um den Ventilkopf 114 in seine offene Position
zu bewegen. In dieser Position kann Kraftstoffdampf mit einer relativ
großen
Geschwindigkeit durch den Hauptventilsitz 109 und den Ventilauslass 16 entweichen.
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Das
Nachtankereignis kann über
einen geeigneten Schalter, einen Sensor und/oder einen anderen Mechanismus 90,
der auf die Bewegung der Membran 116 oder einer anderen
Ventilkomponente anspricht, wie vorstehend in Verbindung mit dem
Entlüftungsventil 10 der
ersten Ausführungsform
beschrieben, erfasst werden. Auch die Bewegung des Solenoidkolbens 144 kann
durch die Überwachung der
Position des Kolbens 144 oder der Erregung einer Solenoidspule
des Solenoidventils 142 detektiert werden.
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Um
das Nachtankereignis zu beenden, kann das Solenoidventil 142 in
seine zweite Position bewegt werden, in der der Ventilkopf 148 auf
seinem Ventilsitz 150 geschlossen und dadurch die Verbindung
zwischen der Entlüftungskammer 104 und
der Druckkammer 134 verhindert oder in wesentlichen gedrosselt
wird. Der Kraftstoffdampf in der Druckkammer 134 wird durch
die Entlüftungsöffnung 136 abgeführt, und
der Druck in der Druckkammer 134 fällt ab, so dass der Hauptventilkopf 114 unter
der Kraft der Feder 118 in seine geschlossene Position zurückkehren
kann, um auf diese Weise eine weitere Abführung von Kraftstoffdampf vom
Kraftstofftank 12 zu verhindern. Dies bewirkt, dass der
Druck im Kraftstofftank 12 relativ rasch ansteigt, wenn
sich das Nachtankereignis fortsetzt, bis ein automatisches Absperren
einer Tankpumpendüse
auftritt, um das Nachtankereignis zu beenden. Zusätzlich zur
Kraft der Feder 118 kann der Hauptventilkopf 114 durch die
Kraft des Solenoidventils 142, mit der dieses in seine
zweite Position bewegt wird, in seine geschlossene Position zurückgeführt werden.
Ein tropfenweises Füllen
oder sogenanntes Füllen
zum Aufrunden des Kraftstofftanks 12 kann ermöglicht werden,
indem das Solenoidventil 142 in seine erste Position bewegt
wird, in der der Tankdruck auf die Membran 116 aus der
Druckkammer 134 aufgebracht werden kann, um auf diese Weise
das Hauptentlüftungsventil 108 wieder
zu öffnen
und ein weiteres Füllen
des Kraftstofftanks 12 zu ermögliche. Nachfolgende Beendigungen
des Nachtankereignisses können
in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben erreicht werden.
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Daher
kann bei dieser Ausführungsform
der Ventileinheit 100 das Nachtankereignis erfasst und ermittelt
werden, indem das Solenoidventil 142 überwacht wird, oder mit Hilfe
eines geeigneten Schalters oder Sensors 90. Die Einheit 100 kann
auch relativ kompakt ausgebildet sein, wobei der sekundäre Entlüftungskanal 132 in
einem Abschnitt des Hauptentlüftungsventils 108 ausgebildet
ist, der nicht für
das primäre
Kraftstoffdampfentlüften
verwendet wird. In wünschenswerter
Weise kann das Erfassen des Nachtankereignisses und die Dampfentlüftung in
einer einzigen Ventileinheit 100 und vollständig im Kraftstofftank 12 oder
eng benachbart zu diesem erfolgen. Externe Mechanismen zum Erfassen
oder Beenden des Nachtankereignisses sind nicht erforderlich. Auch
eine Verdrahtung von Einfüllkappen- oder
Einfüllrohrsen soren
ist nicht erforderlich. Der Druckanstieg im Kraftstofftank, der
mit einem Nachtankereignis einhergeht, wird mechanisch vom auf Druck
ansprechenden Element erfasst, und es wird hierauf reagiert. Hierdurch
können
eine kontinuierliche oder häufige Überwachung
des Kraftstofftankdrucks und ein Kraftstofftankdruckmonitor (wie ein
OBD-II-Tankdrucksensor) zum Ansprechen auf einen positiven Druck
einer mit einem Nachtankereignis einhergehenden Größe entfallen.
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Obwohl
vorstehend bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben und
dargestellt sind, versteht es sich für den Fachmann von selbst, dass
die vorhergehende Beschreibung lediglich beispielhaft ist und in
keiner Weise beschränkend
wirkt und dass diverse Modifikationen und Substitutionen durchgeführt werden
können,
ohne vom Kern und Umfang der Erfindung abzuweichen. Während das Hauptentlüftungsventil 14, 108 in
beiden beschriebenen Ausführungsformen
als normalerweise geschlossen offenbart wurde, kann es natürlich auch normalerweise
offen sein und beispielsweise durch den Druckanstieg, der mit einem
Nachtankereignis einhergeht, weiter geöffnet oder bewegt werden. Natürlich können auch
noch andere Modifikationen und Substitutionen durchgeführt werden.
Die Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert.