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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Zweiweg-Doppelentlüftungssystem und eine Ventilanordnung für Turbomotoren. Insbesondere stellt die Erfindung eine integrierte Ventilanordnung bereit, die dazu verbunden ist, den Betrieb des Niedrigdurchflussventils als Vorsteuerventil für das Hochdurchflussventil zu ermöglichen, sowie ein System zu dessen Verwendung für Turbomotoren und aufgeladene Motoren.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Entlüftungssysteme für Kraftstoffdampf sind allgemein bekannt und werden in verschiedenen Fahrzeugtypen verwendet. Kraftstoffdämpfe werden in einem Kanister gesammelt und zeitweise aufbewahrt, während ein Fahrzeug außer Betrieb ist. Wenn der Motor läuft, werden die Dämpfe zur Verbrennung selektiv in die Brennkammer geleitet, indem Luft aus der Atmosphäre durch den Kanister gezogen wird, was als Entlüftungsvorgang bezeichnet wird. Eine typische Anordnung eines Kraftstoffdampfentlüftungssystems für Turbomotoren weist eine T-Verbindung, zwei Rückschlagventile und ein Entlüftungsventil auf, das im Arbeitszyklus-Modus betrieben werden kann, und ergänzt den Entlüftungsfluss unter beliebigen Betriebsbedingungen des Motors. Entlüftungssysteme dieser Art mit zwei Ausgabepositionen (von denen einer in den Ansaugkrümmer und die andere zur Niedrigdruckseite des Kompressors führt) sind allgemein als Doppelentlüftungssysteme bekannt.
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Doppelentlüftungssysteme verwenden typischerweise zwei Rückschlagventile. In einem ersten Betriebszustand bringt Unterdruck das erste Rückschlagventil in eine offene Position und das zweite Rückschlagventil in eine geschlossene Position. In einem zweiten Betriebszustand bringt Druckluft das erste Rückschlagventil in eine geschlossene Position. Das zweite Rückschlagventil wird durch Unterdruck in eine offene Position gebracht, der entweder von der Drucksenke vor der Verdichterstufe des Turboladers oder von einer weiteren Vorrichtung wie einem Ejektor mit Schalldüse stammt, welche aufgeladene Luft in Unterdruck umwandelt.
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Die technische Herausforderung bei der Anpassung des Entlüftungssystems besteht typischerweise darin, z.B. das Entlüften bei Leerlaufgeschwindigkeit (ohne Turboaufladung) und über Leerlaufgeschwindigkeit (mit Aktivierung des Turboaufladers) auszubalancieren. Kanisterentlüftungsventile müssen im Allgemeinen zwei Anforderungen erfüllen: Niedrigdurchflussbetrieb mit Hochpräzisionsdosierung im Normalansaugmodus und Hochdurchflussfähigkeit mit niedriger Durchflussbegrenzung im aufgeladenen Modus. Beide Anforderungen sind schwierig in einem Ventil kombinierbar, da die Anforderungen divergieren.
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Bei Leerlaufgeschwindigkeit und außerhalb der Turboaufladung überwiegt der Normalansaugmodus. Kraftstoffdämpfe werden aus dem Kanister entlüftet, indem der Unterdruck des Ansaugkrümmers verwendet wird, um Luft durch den Kanister zu ziehen. Der Unterdruck ist typischerweise während dieses Betriebszustands auf einem so hohen Niveau, dass eine präzise Dosierung durch das Entlüftungsventil notwendig ist, um zu verhindern, dass der Motor im Fall des Entlüftens mit einer zu hohen Durchflussrate mit einem fetten Gemisch läuft. Diese präzise Dosierung wird dadurch erreicht, dass das Entlüftungsventil durch ein PWM-Signal gesteuert im Arbeitzyklus-Modus betrieben wird. Über Leerlaufgeschwindigkeit während der Aktivierung der Turboaufladung liegt kein Vakuum am Ansaugkrümmer vor, um Luft durch den Kanister zu ziehen. Der Unterdruck wird vor der Verdichterstufe des Turbos erzeugt, was als treibende Kraft für den Entlüftungsvorgang verwendet wird, jedoch ist der erzeugte Druck sehr gering. Daher muss jeglicher Druckverlust in der Entlüftungsleitung minimiert werden, um sicheres Entlüften aus dem Kanister unter diesen Bedingungen zu ermöglichen.
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Die Lösung nach dem Stand der Technik stellt zusätzliche Anwendungen bereit, indem zusätzliche Vorrichtungen wie ein Ejektor verwendet werden, der eine Schalldüse verwendet, die aufgeladene Luft in Unterdruck konvertiert, so dass Luft durch den Kanister gezogen werden kann, um Kraftstoffdämpfe aus diesem zu entlüften. Andere Lösungen beinhalten die Verwendung eines Zweiweg-Doppelentlüftungsventilsystems, das aus zwei verschiedenen Ventilen besteht. Das erste Ventil für den Normalansaugmodus ist ein kleines Ventil, das Niedrigdurchflussbetrieb mit Hochpräzisionsdosierung während der Ventilöffnung zulässt und das für den aufgeladenen Modus verwendete zweite Ventil ist ein Ventil mit sehr geringer Durchflussbegrenzung, das zum Betrieb im An/Aus-Modus mit einer Schall-Lavaldüse zu betreiben ist. Das Flussverhalten besonders bei niedrigen Druckgradienten, die während des aufgeladenen Modus vor dem Kompressor (IOkPa) vorhanden sind, kann durch Verwendung einer Schall-Lavaldüse aufgeladen werden. Die Anforderung für dieses Ventil ist es, einen hohen Massenfluss bei niedrigem Druckgradienten zu erlauben. Im aufgeladenen Modus muss das Hochdurchflussventil einen großen druckbeaufschlagten Querschnitt öffnen, was hohe magnetische Kräfte erfordert. Jedoch wird wegen des druckbeaufschlagten Querschnitts die beste Leistung beeinträchtigt, wodurch die verfügbare Kraft des im Entlüftungsventil verwendeten Solenoids beschränkt wird. Daher können klassische Hochdurchflussventile nicht wie erforderlich die beste Leistung bei niedrigen Druckgradienten erbringen.
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Der nächstliegende Stand der Technik beinhaltet Beispiele der Verwendung des Niedrigdurchflussventils als Vorsteuerventil für das Hochdurchflussventil:
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US 2008/0290306 A1 schlägt ein Konzept für ein Entlüftungsventil zum Entlüften verdampften in einem Kanister gelagerten Kraftstoffs in ein Einlassrohr eines Motors vor. Das Entlüftungsventil weist eine Fluidpassage auf, die eine Einlassöffnung mit einer Auslassöffnung verbindet, und eine normalerweise geschlossene Ventilöffnung, die durch Betätigung eines in der Fluidpassage angeordneten elektromagnetischen Aktuators selektiv geöffnet werden kann. Eine Absperrsäule ist in der Fluidpassage zwischen der Einlassöffnung und der Ventilöffnung angeordnet, um die Übertragung pulsierender in dem Entlüftungsventil erzeugter Wellen auf den Kanister zu unterdrücken. Der Strömungswiderstand der Absperrsäule ist in einer umgekehrten Flussrichtung von der Ventilöffnung zur Einlassöffnung höher als in einer normalen Flussrichtung von der Einlassöffnung zur Ventilöffnung. Die Übertragung der pulsierenden Wellen wird von der Absperrsäule gut unterdrückt, wobei ein gleichmäßiger Fluss vom Kanister in das Entlüftungsventil ermöglicht wird.
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US 5,720,469 A lehrt ein elektromagnetisches Ventil mit zwei Einlässen. Das elektromagnetische Ventil umfasst einen ersten Einlass, einen zweiten Einlass, eine Passage zur Kommunikation zwischen dem ersten und zweiten Einlass und einen zylindrischen Spulenkörper mit einer elektrischen Spule. Ein fester Ventileinsatz ist im Inneren des zylindrischen Spulenkörpers angeordnet und hat einen in diesem definierten Innenraum. Ein beweglicher Ventileinsatz ist in der Nähe des festen Ventileinsatzes angeordnet. Ein Ventil ist mit dem beweglichen Ventileinsatz zwecks Öffnen und Schließen der Passage zwischen beiden Einlässen verbunden. Ein Einsatzteil ist im Innenraum des festen Ventileinsatzes angeordnet.
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US 2006/0243939 A1 beschreibt ein elektromagnetisches Ventil, das im Allgemeinen ein Gehäuse, ein Ventilelement, ein elektromagnetisches Antriebsteil und einen Filter aufweist. Das Gehäuse bildet eine Fluidflusspassage darin aus. Das Ventilelement ist zwecks Steuerung eines Fluidflusses durch die Fluidflusspassage in das Gehäuse eingebaut. Das elektromagnetische Antriebsteil ist in das Gehäuse eingebaut, um eine magnetische Anziehungskraft zur Betätigung des Ventilelements zu erzeugen, wenn es eingeschaltet wird. Zumindest ein Teil der elektromagnetischen Spule ist innerhalb der Fluidflusspassage angeordnet. Der Filter ist zur Filtrierung des durch die Fluidflusspassage fließenden Fluids stromauf zumindest eines Teils der elektromagnetischen Spule in die Fluidflusspassage eingebaut. Daher stellt die vorliegende Erfindung hinsichtlich der hervorgehobenen Nachteile ein Zweiweg-Doppelentlüftungssystem und eine Ventilanordnung für Turbomotoren mit zwei verschiedenen Ventilfunktionen in einem zur Verfügung.
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ZIEL DER ERFINDUNG
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Das vorrangige Ziel der Erfindung ist es, ein Zweiweg-Doppelentlüftungssystem und eine Ventilanordnung für Turbomotoren zur Verfügung zu stellen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Zweiweg-Doppelentlüftungssystem mit zwei zwecks Verwendung des Niedrigdurchflussventils als Vorsteuerventil des Hochdurchflussventils verbundenen Entlüftungsventilen zur Verfügung zu stellen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine integrierte Ventilanordnung zur Verfügung zu stellen, die zwecks Betriebs des Niedrigdurchflussventils als Vorsteuerventil für das Hochdurchflussventil verbunden ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Doppelentlüftungsventilsystem mit geringeren Kraftanforderungen zur Einschaltung des Hochdurchflussventils zur Verfügung zu stellen, das weiterhin eine Möglichkeit für ein kleines, kostengünstiges Solenoidventil bietet. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Doppelentlüftungssystemanordnung zur Verfügung zu stellen, indem der Niedrigdurchfluss-Arbeitzyklus in das Hochdurchflusssteuerventil (An/Aus) unter Verwendung desselben Solenoids für beide Ventile integriert wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Doppelentlüftungsventilanordnung zur Verfügung zu stellen, indem das Entlüftungssystem verglichen mit der Version mit zwei einzelnen Solenoidventilen vereinfacht wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Doppelentlüftungsventilanordnung zur Verfügung zu stellen, die im Arbeitszyklus-Modus und Hochdurchflussmodus betreibbar ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Doppelentlüftungsventilanordnung mit hoher Reproduzierbarkeit während der Herstellung zur Verfügung zu stellen, indem die Öffnung der inneren Armatur entweder durch Positionierung des festen Ventileinsatzes in dem Spulenkörper oder durch Modifikation der Federspannung mit einer Schraube in dem festen Ventileinsatz eingestellt wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Doppelentlüftungsventilanordnung zur Verfügung zu stellen, um einen Niedrigdurchflussbetrieb mit Hochpräzisionsdosierung im Normalansaugmodus und Hochdurchflussfähigkeit mit niedriger Durchflussbegrenzung im aufgeladenen Modus zu ermöglichen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Zweiweg-Doppelentlüftungssystem zur Verfügung zu stellen, das weitere optional eingebaute Vorrichtungen beherbergt, wie z.B. Ejektoren mit einer Schalldüse, welche die aufgeladene Luft in Unterdruck umwandelt.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Zweiweg-Doppelentlüftungssystem und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, das bzw. die kostengünstig ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Zweiweg-Doppelentlüftungsventilsystem und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, das bzw. die kompatibel zu allen Turbomotoren oder aufgeladenen Motoren ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Zweiweg-Doppelentlüftungssystem und eine Ventilanordnung für Turbomotoren oder aufgeladene Motoren zur Verfügung.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die Erfindung ein Zweiweg-Doppelentlüftungssystem mit zwei Entlüftungsventilen, die zwecks Verwendung des Niedrigdurchflussventils als Vorsteuerventil des Hochdurchflussventils verbunden sind. Diese intelligente Steuerung sorgt für Druckausgleich für das Hochdurchflussventil, wenn das Ventil eingeschaltet ist. Dies vermindert den Kraftaufwand für das Hochdurchflussventil und ermöglicht den Einbau eines kleineren kostengünstigen Solenoidventils.
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Im Fall des natürlichen Ansaugmodus werden Kraftstoffdämpfe aus dem Kanister entlüftet, indem der Unterdruck des Ansaugkrümmers ausgenutzt wird, wobei die Luft durch unterstützte Präzisionsdosierung des Entlüftungsventils durch den Kanister gezogen wird, was notwendig ist, um eine fette Verbrennung des Motors im Fall des Entlüftens mit zu hoher Durchflussrate zu verhindern.
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Im aufgeladenen Modus muss die hohe Durchflussrate einen großen druckbeaufschlagten Querschnitt öffnen, was wie zuvor beschrieben hohe magnetische Kräfte erfordert. Daher stellt die vorliegende Erfindung eine Verbindung stromabwärts zwischen den zwei Solenoidventilen zur Verfügung und das Niedrigdurchflussventil kann als Vorsteuerventil für das Hochdurchflussventil verwendet werden. Weiterhin können beide Ventile gemeinsam betätigt werden; das Niedrigdurchflussventil öffnet sich sofort und bewirkt einen Druckausgleich über das Hochdurchflussventil. Das Hochdurchflussventil öffnet zwecks Druckausgleich und ist dazu ausgelegt, ein kostengünstiges Niedrigkraftsolenoid zu verwenden. Zusätzlich kann das Hochdurchflussventil optional mit einer idealen Lavaldüse ausgestattet sein, um auch bei niedrigen Druckgradienten die beste Leistung abzurufen. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das hier dargestellte Zweiweg-Doppelentlüftungsventilsystem dazu verwendet, das Niedrigdurchfluss-Arbeitszyklusventil mit dem Hochdurchflusssteuerventil (An/Aus) zu integrieren, wobei dasselbe Solenoid für beide Ventile verwendet wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Anlage des Entlüftungssystems gegenüber der Version mit zwei einzelnen Solenoidventilen signifikant vereinfacht. Dies bewirkt weiterhin einen Kostenvorteil gegenüber konventioneller Bauweise. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Ventil im Arbeitszyklus-Modus betrieben, die innere Armatur des Ventils bewegt sich zwischen ihren zwei Endpositionen gegen die innere Feder, z.B. zwischen dem festen Ventileinsatz des Solenoids und der äußeren Armatur. Die äußere Armatur wird von der äußeren Feder an ihrem Platz gehalten. Während des Betriebs wird die innere Armatur durch eine Buchse geführt, die in die äußere Armatur eingesetzt ist. Der Fluss durch die äußere Armatur wird durch radiale kommunizierende Öffnungen in der Armatur vermittelt. Da das innere Ventil nur im Arbeitszyklusmodus betrieben wird, bestimmt die Öffnung im Zentrum der äußeren Armatur das wirkliche Ausmaß des Flusses. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist eine bearbeitete Dichtkante an der inneren Armatur, die gegen das Gummi der äußeren Armatur abdichtet. Die innere Armatur ist eine bearbeitete Metallkomponente oder vorzugsweise gesintertes Metall, wobei die äußere Armatur besonders bevorzugt ein Elastomerkompositteil ist, das alle benötigten Dichtungsstellen des Entlüftungsventils miteinschließt.
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Im Fall des Hochdurchflussmodus werden beide Armaturen zu ihren Endpositionen bewegt und der maximale Querschnitt steht für den Entlüftungsfluss zur Verfügung. Als Führung für die äußere Armatur können Zähne oder eine Standardbuchse im Spulenkörper des Solenoids vorgesehen sein. Diese Führung aus Plastik oder Polymer ist ausreichend, da die Anzahl der vollständigen Hübe als viel geringer als für die innere Armatur angesehen werden kann, da diese nur im An/Aus-Modus betrieben wird. Sobald die magnetische Kraft die äußere Armatur betätigt, ist das Ventil vollständig geöffnet. Aufgrund der gemeinsamen Trägheit beider Armaturen tritt das Arbeitszyklus-Verhalten nicht ein. Der Sollwert für die Öffnung des Hochdurchflussventils kann durch die Federspannung der äußeren Feder eingestellt werden. Das innere Niedrigdurchflussventil stellt die hohe Präzision für den natürlichen Ansaugmodus zur Verfügung und das äußere Hochdurchflussventil bewirkt die Hochdurchflussfähigkeit. Die Packungsgröße eines Ventils mit den erfindungsgemäßen Merkmalen überschreitet nicht notwendigerweise die Packungsgrenzen eines konventionellen Standardentlüftungsventils. Mit dieser Erfindung wird die Anlage eines Entlüftungssystems verglichen mit der Version mit zwei einzelnen Solenoidventilen signifikant vereinfacht. Dies führt weiterhin zu einem Kostenvorteil gegenüber einer gebauten Lösung.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zwecks Erreichung einer hohen Reproduzierbarkeit während der Herstellung eine Einstellung der Öffnung der inneren Armatur entweder durch Positionierung des festen Ventileinsatzes im Inneren des Spulenkörpers oder durch Modifikation der Federspannung mit einer Schraube in dem festen Ventileinsatz erreicht.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verbindung stromabwärts zwischen den zwei Solenoidventilen zur Verfügung gestellt, wobei das Niedrigdurchflussventil als Vorsteuerventil für das Hochdurchflussventil verwendet werden kann, wobei beide Ventile gemeinsam betätigt werden, somit öffnet das Niedrigflussventil sofort und erzielt einen Druckausgleich über das Hochdurchflussventil.
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Eine weitere Ausführungsform stellt das Hochdurchflussventil zur Öffnung zwecks Druckausgleich zur Verfügung, welches dazu ausgebildet ist, die Kraft zu vermindern, wodurch ein kostengünstiges Solenoid verwendet wird. Zusätzlich kann das Hochdurchflussventil mit einer idealen Lavaldüse ausgestattet sein, um die beste Leistung auch bei niedrigen Druckgradienten zu ermöglichen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und soll nicht als begrenzt als die hier beschriebene Ausführungsform angesehen werden. Stattdessen wird die Ausführungsform zum Zweck einer sorgfältigen Offenbarung zur Verfügung gestellt, so dass diese den Schutzumfang der Erfindung dem Fachmann vollständig vermittelt.
- 1 ist der Aufbau eines konventionellen Zweiweg-Doppelentlüftungssystems;
- 2 ist der Aufbau eines Zweiweg-Doppelentlüftungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist der Aufbau eines Zweiweg-Doppelentlüftungssystems mit Druckausgleich gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4 ist das konventionelle Zweiweg-Doppelentlüftungssystem, wobei eine vergrößerte Ansicht des Ventilsystems gezeigt ist;
- 5 ist das Zweiweg-Entlüftungssystem, wobei eine vergrößerte Ansicht des Ventilsystems gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt ist;
- 6(a) ist das modifizierte Zweiweg-Entlüftungsventil im Niedrigdurchfluss-Arbeitszyklus-Modus;
- 6(b) ist der Arbeitsmodus für den Fall, dass das Ventil im Hochdurchflussmodus betrieben wird;
- 7(a) ist das charakteristische Öffnungsverhalten eines Niedrigdurchfluss-Arbeitszyklus-Entlüftungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung; und
- 7(b) ist die Flusscharakteristik des Zweiweg-Doppelentlüftungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und soll nicht als begrenzt auf die hier beschriebene Ausführungsform angesehen werden. Stattdessen wird die Ausführungsform zum Zweck einer sorgfältigen Offenbarung zur Verfügung gestellt, so dass diese den Schutzumfang der Erfindung dem Fachmann vollständig vermittelt. Wie in 1 gezeigt, ist der Aufbau eines konventionellen Zweiweg-Doppelentlüftungsventilsystems dargestellt. Das Ventilsystem weist Motor 101, Ansaugkrümmer 102, Drosselklappe 103, Rückschlagventil 104, Kanisterentlüftungsventil 105, Kohlekanister 106, Luftfilter 108 und Turbolader 109 auf.
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Wie in 2 gezeigt, ist ein Aufbau eines Zweiweg-Doppelentlüftungsventilsystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Ventilsystem weist Motor 101, Ansaugkrümmer 102, Drosselklappe 103, Rückschlagventil 104, Arbeitszyklus-Kanisterentlüftungsventil 105, Kohlekanister 106, Hochdurchfluss (An/Aus)-Ventil 107, Luftfilter 108 und Turbolader 109 auf.
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Wie in 3 gezeigt, ist ein Aufbau eines Zweiweg-Doppelentlüftungssystems mit Druckausgleich anhand der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Das hier dargestellte Zweiweg-Doppelentlüftungssystem wird verwendet, indem das Niedrigdurchfluss-Arbeitszyklus-Ventil in das Hochdurchflusssteuerventil (An/Aus) integriert ist, wobei dasselbe Solenoid für beide Ventile verwendet wird. Die vorliegende Erfindung stellt ein Zweiweg-Doppelentlüftungssystem mit zwei Entlüftungsventilen zur Verfügung, die in einer Weise verbunden sind, dass das Niedrigdurchflussventil (Kanisterentlüftungsventil 105) als Vorsteuerventil für das Hochdurchflussventil (Hochdurchfluss-An/Aus-Ventil 107) betrieben wird. Mit dieser intelligenten Steuerung wird ein Druckausgleich für das Hochdurchflussventil erreicht. Dies führt zu einem geringeren Kraftaufwand des Hochdurchflussventils und ermöglicht den Einbau eines kleinen kostengünstigen Solenoidventils.
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Wie in 4 gezeigt, ist das konventionelle Zweiweg-Entlüftungsventil, aufweisend Düse 301, beweglichen Ventileinsatz 302, Feder 303, Gehäuse 304, Spule 305, Schraube 306, Dichtungsgummi 307, Spulenkörper 308 und Dichtungsmittel 309 erläutert.
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Wie in 5 gezeigt, ist das modifizierte Zweiwegentlüftungsventil aufweisend Gehäuse 201, kleinen beweglichen Ventileinsatz 202, großen beweglichen Ventileinsatz 203, kleine Feder 204, große Feder 205, Spule 206, Gewindestift 207, festen Ventileinsatz 208, Anschlussstück 209 und Dichtungsgummi 210 erläutert. Der abgeschaltete Zustand, in dem die Integration des Niedrigdurchfluss-Arbeitszyklus-Ventils in das Hochdurchfluss-An/Aus-Ventil unter Verwendung desselben Solenoids erfolgt, ist dargestellt. Im abgeschalteten Zustand werden beide Armaturen von einzelnen Federn in einer geschlossenen Standardposition gehalten, kein Fluss kann auftreten, das System ist abgedichtet.
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Wie in 6(a) gezeigt, stellt die Abbildung die Funktionsweise im Fall dass das Ventil im Arbeitszyklus-Modus betrieben wird, dar, wobei die Entlüftung vom Kanistereinlass 401 erfolgt und reguliert von den Ventilen (Niedrigdurchflussventil 402, Hochdurchflussventil 403) und Motorauslass 404. Die Funktionsweise ist für den Fall dargestellt, dass das Ventil im Arbeitszyklusmodus betrieben wird, wobei sich der kleine bewegliche Ventileinsatz 202 des Doppelentlüftungsventils zwischen seinen zwei Endpositionen gegen die innere Feder bewegt, z.B. dem festen Ventileinsatz des Solenoids und der äußeren Armatur. Der große bewegliche Ventileinsatz 203 wird von der äußeren Feder an ihrem Platz gehalten. Während des Betriebs ist der kleine bewegliche Ventileinsatz 202 von einer Buchse geführt, die in den großen beweglichen Ventileinsatz 203 eingesetzt ist. Der Fluss durch den großen beweglichen Ventileinsatz 203 wird durch radiale kommunizierende Öffnungen in der Armatur ermöglicht. Um eine hohe Reproduzierbarkeit während der Herstellung zu erreichen, kann eine Einstellung der Öffnung des kleinen beweglichen Ventileinsatzes 202 entweder durch Positionierung des festen Ventileinsatzes 208 in dem Spulenkörper oder durch Modifikation der Federspannung mit einer Schraube in dem festen Ventileinsatz 208 erfolgen. Die Öffnung im Zentrum des großen beweglichen Ventileinsatzes 203 bestimmt das wirkliche Ausmaß des Flusses. Wie in 6(b) gezeigt, ist die Funktionsweise für den Fall dargestellt, dass das Ventil im Hochdurchflussmodus betrieben wird, im Fall des Hochdurchflussmodus sind sowohl der große bewegliche Ventileinsatz 203 als auch der kleine bewegliche Ventileinsatz 202 auf ihre Endpositionen bewegt und der maximale Querschnitt steht für die Entlüftung zur Verfügung. Als Führung für den großen beweglichen Ventileinsatz 203 können optional Zähne im Spulenkörper vorgesehen sein. Das bevorzugte Material für die Führung ist Plastik; jedoch können auch andere haltbare Polymere oder Metalle Verwendung finden. Die Anzahl des Hochdurchflussmodus ist viel geringer als für die innere Armatur, da er ausschließlich im An/Aus-Modus betrieben wird. Sobald die magnetische Kraft den großen beweglichen Ventileinsatz betätigt, wird das Ventil vollständig geöffnet. Wegen der gemeinsamen Trägheit des großen beweglichen Ventileinsatzes 203 und des kleinen beweglichen Ventileinsatzes 202 tritt kein Arbeitszyklus-Modus auf. Der Sollwert für die Öffnung des Hochdurchflussventils wird durch die Federspannung der großen Feder 205 eingestellt. Der kleine bewegliche Ventileinsatz 202 stellt den Präzisionsfluss für den natürlichen Ansaugmodus zur Verfügung und der große bewegliche Ventileinsatz 203 stellt die Hochdurchflussfähigkeit des Ventils zur Verfügung. Die Packungsgröße eines Ventils mit den erfindungsgemäßen Merkmalen überschreitet nicht notwendigerweise die Packungsgrenzen eines konventionellen Standardentlüftungsventils. Die Abbildung zeigt den Hochdurchfluss- oder Turbobetriebsmodus durch Erläuterung des Gasflusswegs, wobei der Treibstoff aus dem Kanistereinlass 401 gesteuert durch das Niedrigdurchflussventil 402 und das Hochdurchflussventil 403 entlüftet und weiterhin über den Motorauslass 404 zum Motor geleitet wird.
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Die Flusskurve eines konventionellen Hochdurchflussventils, wie exklusiv in 7(a) dargestellt, wird mit der Flusscharakteristik des Zweiweg-Doppelentlüftungsventils in 7(b) (gestrichelte Line) verglichen. Aufgrund der gemeinsamen Trägheit des großen beweglichen Ventileinsatzes 203 und des kleinen beweglichen Ventileinsatzes 202 tritt kein Arbeitszyklus-Verhalten auf. Der Sollwert für die Öffnung des Hochdurchflussventils kann über die Federspannung der äußeren Feder eingestellt werden. Die Öffnung des inneren Niedrigdurchflussventils durch Bewegung des kleinen beweglichen Ventileinsatzes 202 stellt hohe Präzision für den natürlichen Ansaugmodus zur Verfügung und die Öffnung des äußeren Hochdurchflussventils durch Bewegung des großen beweglichen Ventileinsatzes 203 gibt dem Ventil Hochdurchflussfähigkeit. Die Packungsgröße eines Ventils mit den erfindungsgemäßen Merkmalen überschreitet nicht notwendigerweise die Packungsgrenzen eines konventionellen Standardentlüftungsventils. Mit dieser Erfindung wird die Anlage eines Entlüftungssystems verglichen mit der Version mit zwei einzelnen Solenoidventilen signifikant vereinfacht. Dies führt weiterhin zu einem Kostenvorteil gegenüber einer gebauten Lösung.
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Dementsprechend stellt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Doppelventilanordnung mit Zweiweg-Doppelentlüftungssystem zur Verfügung, wobei die Anordnung aufweist:
- a) ein Gehäuse 201 mit einem Einlass 401 und einem Auslass 404 für den Entlüftungsfluss;
- b) einen festen Ventileinsatz 208, der in dem Gehäuse 201 befestigt ist, wobei der feste Ventileinsatz ein oberes Ende und ein unteres Ende aufweist, wobei das obere Ende mindestens eine vorragende Erweiterung 208a aufweist;
- c) einen großen beweglichen Ventileinsatz 203, der an mindestens einer großen Feder 205 angeordnet ist, wobei die große Feder um die Erweiterung 208a des festen Ventileinsatzes 208 herum angeordnet ist;
- d) einen kleinen beweglichen Ventileinsatz 202, der in dem großen beweglichen Ventileinsatz 203 angeordnet ist, wobei der kleine bewegliche Ventileinsatz an mindestens einer kleinen Feder 204 angeordnet ist, wobei die kleine Feder an der Erweiterung des festen Ventileinsatzes 208 angeordnet ist; und
- e) einen Gewindestift 207, der in das untere Ende des festen Ventileinsatzes 208 eingesetzt ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform weist der große bewegliche Ventileinsatz 203 weiterhin ein Dichtungsgummi 210 und eine Ventileinsatzführung 211 auf, wobei das Dichtungsgummi 210 auf dem großen beweglichen Ventileinsatz angeordnet ist, um Bewegung zu verhindern, und über die weiterhin mit dem Gehäuse verbundene Ventileinsatzführung lateral gestützt ist.
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Es ist anzumerken, dass der große bewegliche Ventileinsatz 203 und der kleine bewegliche Ventileinsatz 202 unabhängig voneinander arbeiten. Daher bleibt der große bewegliche Ventileinsatz 203 im Niedrigdurchfluss-Arbeitszyklus stationär und der kleine bewegliche Ventileinsatz 202 wird auf eine bevorzugte Position eingestellt, so dass eine begrenzte Querschnittsverfügbarkeit für den Entlüftungsfluss durch den Einlass 401 und den Auslass 404 ermöglicht wird; im Hochdurchfluss-Arbeitszyklus werden der große bewegliche Ventileinsatz 203 und der kleine bewegliche Ventileinsatz 202 auf ihre Endpositionen eingestellt, so dass ein maximaler Querschnitt für den Entlüftungsfluss durch den Einlass 401 und den Auslass 404 ermöglicht wird; im abgeschalteten Zustand, in dem kein Fluss auftritt, werden der große bewegliche Ventileinsatz 203 und der kleine bewegliche Ventileinsatz 202 von der kleinen Feder 204 und der großen Feder 205 in einer geschlossenen Standardposition gehalten, so dass der Fluss durch den Einlass 401 und den Auslass 404 begrenzt wird.
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Infolgedessen stellt die Doppelventilanordnung einen Druckausgleich mit präziser Dosierung des Entlüftungsflusses bereit.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist eine bearbeitete Dichtkante an der inneren Armatur, die gegen das Gummi der äußeren Armatur abdichtet. Daher ist die innere Armatur nur eine bearbeitete Metallkomponente, wobei die äußere Armatur ein Elastomerkompositteil ist, das alle benötigten Dichtungsstellen des Entlüftungsventils miteinschließt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0290306 A1 [0008]
- US 5720469 A [0009]
- US 2006/0243939 A1 [0010]
