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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 2. Dezember 2010 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2010-0122044 , deren gesamter Inhalt durch diesen Bezug hier aufgenommen ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstofftank-Steuerventil für ein Fahrzeug, und insbesondere ein Steuerventil, mittels dessen ein Kraftstoff-Verdunstungsgas, das von einem Kraftstofftank zu einem Verdunstungsgas-Auffangbehälter strömt, zwischen dem Kraftstofftank und dem Auffangbehälter gesteuert werden kann.
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Ein Kraftstoff-Verdunstungsgas-Auffangbehälter für ein Fahrzeug ist eine Vorrichtung, die verhindert, dass ein Kraftstoff-Verdunstungsgas in die Atmosphäre austritt, indem das Verdunstungsgas eines Kraftstoffs, der in einem Kraftstofftank gespeichert ist, in dem Auffangbehälter gesammelt wird und das Verdunstungsgas zu der Ansauganlage des Motors geleitet wird, um verbrannt zu werden, wenn der Motor in Betrieb ist.
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In jüngster Zeit wird bei Hybridfahrzeugen oder Plug-in-Hybridfahrzeugen das Betriebsverhältnis eines Elektromotors beim Fahren dieser Fahrzeuge im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen des Standes der Technik immer größer, und die Menge an Kraftstoff-Verdunstungsgas, die an den Motor zurückgeführt werden kann, nimmt deutlich ab, so dass die Auffangkapazität eines herkömmlichen Verdunstungsgas-Auffangbehälters nicht mehr ausreicht und das Verdunstungsgas somit mit hoher Wahrscheinlichkeit in die Atmosphäre abgelassen wird.
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Somit ist es notwendig, eine Steuerung bereitzustellen, um das Zuführen von Verdunstungsgas aus dem Kraftstofftank in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter einzuschränken oder zu verhindern, wenn der Motor ausgeschaltet ist, außer, wenn Kraftstoff eingefüllt wird, und ist es notwendig, ein Zuführen des Verdunstungsgases in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter nur zu beschränken, wenn der Motor eingeschaltet ist.
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Wenn das Verdunstungsgas, das aus dem Kraftstofftank in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter geleitet wird, begrenzt wird, kann es darüber hinaus sein, dass der Kraftstofftank vollständig verschlossen wird und der Druck übermäßig ansteigt oder Unterdruck auftritt, so dass Maßnahmen erforderlich sind, um den Druck auf geeignete Weise abzuleiten.
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Die in diesem Abschnitt über den Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen sollen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der vorliegenden Erfindung dienen und nicht als eine herkömmliche Technik verstanden werden, die dem Fachmann auf dem Gebiet wohlbekannt ist.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf ausgerichtet, ein Kraftstofftank-Steuerventil für ein Fahrzeug bereitzustellen, das eine Verdunstungsgas-Zuführleitung, die einen Kraftstofftank mit einem Verdunstungsgas-Auffangbehälter verbindet, auf geeignete Weise und aktiv steuert und verhindert, dass der Innendruck im Kraftstofftank übermäßig ansteigt oder abfällt, indem im Wesentlichen verhindert wird, dass das Verdunstungsgas aus dem Kraftstofftank in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter geleitet wird, wenn der Motor ausgeschaltet ist, zugelassen wird, dass das Verdunstungsgas aus dem Kraftstofftank in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter geleitet wird, wenn der Motor eingeschaltet ist, und zugelassen wird, dass das Verdunstungsgas aus dem Kraftstofftank in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter geleitet wird, selbst wenn der Motor ausgeschaltet ist, wenn das Fahrzeug mit Kraftstoff gefüllt wird.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Kraftstofftank-Steuerventil für ein Fahrzeug bereit, aufweisend ein Gehäuse, das eine erste Öffnung, die mit einem Kraftstofftank verbunden ist, und eine zweite Öffnung, die mit einem Verdunstungsgas-Auffangbehälter verbunden ist, aufweist, einen Druckventilschieber, der angeordnet ist, um in dem Gehäuse gerade gleiten zu können, die erste und die zweite Öffnung miteinander verbindet und deren Verbindung unterbricht, und ein Durchgangsloch aufweist, einen Solenoidaktor, der einen Kolben aufweist, der sich gerade bewegt, um das Durchgangsloch zu verschließen und den Druckventilschieber in Richtung zum Trennen der Verbindung der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung zu drücken, eine Druckfeder, die den Druckventilschieber in der Verbindungsrichtung der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung elastisch abstützt, und eine Ausgleichsfeder entgegengesetzt zu der Druckfeder, die gegen den Kolben drückt.
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Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Zuführleitung für Verdunstungsgas, die von einem Kraftstofftank zu einem Verdunstungsgas-Auffangbehälter führt, auf geeignete Weise und aktiv zu steuern und zu verhindern, dass der Innendruck im Kraftstofftank übermäßig ansteigt oder abfällt, indem im Wesentlichen verhindert wird, dass das Verdunstungsgas aus dem Kraftstofftank in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter geleitet wird, wenn der Motor ausgeschaltet ist, zugelassen wird, dass das Verdunstungsgas aus dem Kraftstofftank in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter geleitet wird, wenn der Motor eingeschaltet ist, und zugelassen wird, dass das Verdunstungsgas aus dem Kraftstofftank in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter geladen wird, selbst wenn der Motor ausgeschaltet ist, wenn das Fahrzeug mit Kraftstoff gefüllt wird. Somit ist es möglich, den Kraftstofftank zu schlitzen und zu verhindern, dass Kraftstoff-Verdunstungsgas in die Atmosphäre austritt, wodurch die Verschmutzung der Umwelt verringert und verschiedene Vorschriften eingehalten werden können.
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Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Hilfe der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Ansicht, aus der die äußere Form eines Kraftstofftank-Steuerventils für ein Fahrzeug ersichtlich ist,
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2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II der 1,
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3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der 1,
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4 eine Ansicht, aus der die erste Öffnungsposition des Steuerventils bezüglich der 3 ersichtlich ist,
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5 eine Ansicht, aus der die zweite Öffnungsposition des Steuerventils bezüglich 3 und 4 ersichtlich ist,
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6 eine Ansicht, aus der ein Entlastungsventil und ein Vakuumventil in einem normalen Zustand ersichtlich sind,
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7 eine Querschnittsansicht, aus der der aus 6 ersichtliche Zustand in einem anderen Winkel gezeigt ist,
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8 eine Ansicht, aus der die Funktion des Entlastungsventils ersichtlich ist, wenn der Druck in einem Kraftstofftank übermäßig hoch ist,
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9 eine Querschnittsansicht, aus der der aus 8 ersichtliche Zustand in einem anderen Winkel gezeigt ist,
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10 eine Ansicht, aus der die Funktion des Entlastungsventils ersichtlich ist, wenn der Druck in einem Kraftstofftank übermäßig niedrig ist, und
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11 eine Querschnittsansicht, in der der aus 10 ersichtliche Zustand in einem anderen Winkel gezeigt ist.
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Es wird angemerkt, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, wobei sie eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale zeigen, die die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung erläutern. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hier offenbart sind, einschließlich beispielsweise bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen werden zum Teil durch die besondere beabsichtigte Anwendung und durch das Nutzungsumfeld bestimmt.
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Die Bezugszeichen in den Figuren beziehen sich auf gleiche oder gleichwertige Teile der vorliegenden Erfindung.
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Nachfolgend wird ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei Beispiele hierfür in den angehängten Zeichnungen erläutert und nachfolgend beschrieben sind. Obgleich die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, wird angemerkt, dass die Erfindung durch die vorliegende Beschreibung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt wird. Im Gegenteil soll die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifizierungen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen miteinschließen.
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 weisen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf: ein Gehäuse 5, das eine erste Öffnung 1, die mit einem Kraftstofftank verbunden ist, und eine zweite Öffnung 3, die mit einem Verdunstungsgas-Auffangbehälter verbunden ist, aufweist, einen Druckventilschieber 9, der angeordnet ist, um in dem Gehäuse 5 gerade gleiten zu können, der die erste Öffnung 1 und die zweite Öffnung 3 miteinander verbindet bzw. voneinander trennt und ein Durchgangsloch 7 aufweist, einen Solenoidaktor 13, der einen Kolben 11 aufweist, der sich gerade bewegt, um das Durchgangsloch 7 zu verschließen und den Druckventilschieber 9 in Richtung zum Trennen der Verbindung zwischen der ersten Öffnung 1 und der zweiten Öffnung 3 zu drücken, eine Druckfeder 15, die den Druckventilschieber 9 in der Verbindungsrichtung der ersten Öffnung 1 und der zweiten Öffnung 3 elastisch abstützt, und eine Ausgleichsfeder 17 entgegengesetzt zu der Druckfeder 15, die gegen den Kolben 11 drückt.
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Somit ist der Druckventilschieber 9 in dem Gehäuse 5 angeordnet, um gemäß den Zeichnungen gerade nach oben bzw. nach unten gleiten zu können, wobei sein unterer Abschnitt durch die Druckfeder 15 elastisch abgestützt ist und sein oberer Abschnitt eingerichtet ist, um zuzulassen, dass der Kolben 11 das Durchgangsloch 7 verschließt und dagegen drückt, und der Kolben 11 durch die Ausgleichsfeder 17 elastisch abgestützt ist, um den Druckventilschieber 9 nach unten zu drücken, so dass durch elektrische Kraft, die auf den Solenoidaktor 13 aufgebracht wird, der Kolben 11 nach oben bewegt wird, wobei er gegen die Ausgleichsfeder 17 drückt, und sich der Druckventilschieber 9 entsprechend nach oben bewegt, so dass es möglich ist, kontinuierlich zwischen den Positionen, in denen die erste Öffnung 1 und die zweite Öffnung 3 vollständig miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt sind, zu wechseln, wobei der Öffnungsbereich linear und variabel gesteuert werden kann.
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Wie oben beschrieben, ist es möglich, durch lineares und variables Steuern des Öffnungsbereichs zwischen der ersten Öffnung 1 und der zweiten Öffnung 3 entsprechend den Änderungen der elektrischen Kraft, die auf den Solenoidaktor 13 aufgebracht wird, den Druck im Kraftstofftank und den Druck eines Verdunstungsgases, der von dem Kraftstofftank auf den Verdunstungsgas-Auffangbehälter ausgeübt wird, entsprechend dem Druck im Kraftstofftank genau zu steuern.
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Darüber hinaus weist das Gehäuse 5 eine Nebenleitung 19 auf, die den Druckventilschieber 9, der die erste Öffnung 1 und die zweite Öffnung 3 voneinander trennt, umgeht und die erste Öffnung 1 mit der zweiten Öffnung 3 verbindet. Die Nebenleitung 19 weist auf: ein Entlastungsventil 21, das die Nebenleitung 19 öffnet, wenn der Druck im Kraftstofftank größer oder gleich einem ersten Referenzdruck ist, sowie ein Vakuumventil 23, das die Nebenleitung 19 öffnet, wenn der Druck im Kraftstofftank kleiner oder gleich einem zweiten Referenzdruck ist.
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Das bedeutet, dass, wenn die Verbindung zwischen der ersten Öffnung 1 und der zweiten Öffnung 3 durch den Druckventilschieber 9 und den Kolben 11 vollständig getrennt ist, der Kraftstofftank im Wesentlichen vollständig nach außen abgedichtet ist, so dass das Entlastungsventil 21 und das Vakuumventil 23 vorgesehen sind, um Sicherheit zu gewährleisten, indem sie den Innendruck im Kraftstofftank entsprechend ausgleichen, wenn der Innendruck im Kraftstofftank zu hoch oder zu niedrig ist.
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Das Entlastungsventil 21 kann den Innendruck im Kraftstofftank in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter ablassen, indem es die Nebenleitung 19 öffnet, wenn ein erster Referenzdruck von zum Beispiel ungefähr 35 kPa von der ersten Öffnung 1 aus aufgebracht wird, und das Vakuumventil 23 kann einen Unterdruck aus dem Kraftstofftank beseitigen, indem es die Nebenleitung 19 öffnet, wenn ein zweiter Referenzdruck von zum Beispiel ungefähr –15 kPa auf die erste Öffnung 1 aufgebracht wird.
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Das Durchgangsloch 7 des Druckventilschiebers 9 kann die erste Öffnung 1 und die zweite Öffnung 3 durch den Druckventilschieber 9 miteinander verbinden, wenn der Kolben 11 im Abstand angeordnet ist.
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Der Druckventilschieber 9 weist auf: einen Schieberkörper 25, der in einer flachen Plattenform mit dem Durchgangsloch 7 ausgebildet ist, und eine Mehrzahl von Führungsvorsprüngen 27, die von beiden Rändern des Schieberkörpers 25 aus senkrecht zu der flachen Plattenform des Schieberkörpers 25 hervorstehen, um den Schieberkörper 25 zu führen, um in dem Gehäuse 5 gerade zu gleiten.
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Obwohl die Ausgleichsfeder 17 den Kolben 11 in verschiedenen Ausführungsformen in dem Solenoidaktor 13 elastisch in Richtung zu dem Druckventilschieber 9 abstützt, kann sie den Kolben 11 auch außerhalb von dem Solenoidaktor 13 abstützen.
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Das Entlastungsventil 21 und das Vakuumventil 23 sind in einer Reihe in der Nebenleitung 19 ausgebildet.
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Das bedeutet, dass ein Entlastungskörper 29 in einen Raum eingesetzt ist, in dem die Nebenleitung 19 in dem Gehäuse 5 ausgebildet ist, und dass das Entlastungsventil 21 und das Vakuumventil 23 parallel in dem Entlastungskörper 29 angeordnet sind.
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Ein Entlastungsventilschieber 31 des Entlastungsventils 21 ist eingesetzt, um in dem Entlastungskörper 29 gerade gleiten zu können, und eine Entlastungsfeder 33, die den Entlastungsventilschieber 31 elastisch abstützt, ist gegen den Druck angeordnet, der von der ersten Öffnung 1 aus aufgebracht wird.
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Darüber hinaus ist das Vakuumventil 23 an dem Entlastungskörper 29 angeordnet, um die Nebenleitung 19 mittels Selbstverformung aufgrund des von der zweiten Öffnung 3 aus ausgeübten Drucks zu öffnen.
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Das Vakuumventil 23 kann aus einem durch den Entlastungskörper 29 hindurch in der Mitte eingesetzten Einsetzvorsprung 35 und einer elastischen Platte 39 zusammengesetzt sein, die mit dem Einsetzvorsprung 35 schirmförmig und einstückig verbunden ist und ein in dem Entlastungskörper 29 ausgebildetes Verbindungsloch 37 mittels ihrer elastischen Kraft verschließt. Das bedeutet, wie aus den Figuren ersichtlich, dass dies ein Gummiteil sein kann, bei dem der Einsetzvorsprung 35 und die elastische Platte 39 einstückig und schirmförmig miteinander verbunden sind. Der Fachmann wird erkennen, dass der Einsetzvorsprung und die elastische Platte monolithisch ausgebildet sein können.
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Die Funktion eines wie oben ausgebildeten Kraftstofftank-Steuerventils für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
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Die Abläufe zum Verbinden der ersten Öffnung 1 und der zweiten Öffnung 3 bzw. zum Trennen der Verbindung zwischen der ersten Öffnung 1 und der zweiten Öffnung 3 mittels des Druckventilschiebers 9 und des Kolbens 11 sind unter Bezugnahme auf 3 bis 6 beschrieben. 3 zeigt den Zustand, in dem der Druckventilschieber 9 von dem Kolben 11 nach unten gedrückt wird und das Durchgangsloch 7 verschlossen ist, so dass die erste Öffnung 1 und die zweite Öffnung 3 vollständig voneinander getrennt sind, wobei durch Halten dieses Zustandes kein Verdunstungsgas aus dem Kraftstofftank in den Verdunstungsgas-Auffangbehälter geleitet wird, wenn der Motor ausgeschaltet ist.
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Wenn der Druck im Kraftstofftank in diesem Zustand über den ersten Referenzdruck hinaus ansteigt, wird das Entlastungsventil 21 automatisch geöffnet und der Druck im Kraftstofftank wird ausgeglichen.
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Ein erster Schritt, in dem sich das Steuerventil aus dem in 3 gezeigten Zustand öffnet, ist aus 4 ersichtlich.
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Wenn dem Solenoidaktor 13 elektrischer Strom zugeführt wird und sich der Kolben 11 nach oben bewegt, wobei er gegen die Ausgleichsfeder 17 drückt, dann kann sich der Druckventilschieber 9 nicht sofort in Richtung nach oben bewegen und behält in der frühen Aufwärtsbewegungsphase durch den Druck aus dem Kraftstofftank die Position bei, so dass die erste Öffnung 1 und die zweite Öffnung 3 augenblicklich lediglich durch das Durchgangsloch 7 miteinander verbunden sind.
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Dies hat den Zweck, eine Fehlfunktion verschiedener Ventile im Kraftstofftank sowie Geräusche und Vibrationen zu vermeiden, wenn der Druck im Kraftstofftank durch den oben beschriebenen ersten Öffnungsvorgang plötzlich ausgeglichen wird und der Druck im Kraftstofftank zum Beispiel von 35 kPa auf ungefähr 1 kPa reduziert wird.
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Anschließend, wenn die Druckdifferenz zwischen der ersten Öffnung 1 an dem Kraftstofftank und der zweiten Öffnung 3 an dem Verdunstungsgas-Auffangbehälter wie oben beschrieben beseitigt ist, wird der Druckventilschieber 9 durch die Federkraft der Druckfeder 15 entlang dem Kolben 11 nach oben bewegt, so dass die erste Öffnung 1 und die zweite Öffnung 3 vollständig miteinander verbunden werden können.
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Offensichtlich kann der Bewegungshub des Druckventilschiebers 9, wie oben beschrieben, mittels elektrischer Kraft gesteuert werden, die auf den Solenoidaktor 13 aufgebracht wird. Wie oben beschrieben, ist es möglich, den Druck noch genauer zu steuern, indem der Bereich, der zwischen der ersten Öffnung 1 und der zweiten Öffnung 3 offen ist, durch den Druckventilschieber 9 gesteuert wird.
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Aus 6 bis 11 sind die Vorgänge zum Gewährleisten der Sicherheit eines Kraftstofftanks durch automatisches Ausgleichen eines zu starken Überdrucks oder eines zu starken Unterdrucks im Kraftstofftank ersichtlich, wobei der Druckventilschieber 9 geschlossen ist.
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Unter Bezugnahme auf 6 und 7 ist die Nebenleitung 19 mittels des Entlastungsventils 21 und des Vakuumventils 23 verschlossen, wenn der Druck in dem Kraftstofftank größer als der zweite Referenzdruck und kleiner als der erste Referenzdruck ist, das heißt wenn der Druck im Kraftstofftank in einem Bereich liegt, in dem er als Normaldruck bezeichnet werden kann.
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Unter Bezugnahme auf 8 und 9 wird, wenn der Druck in dem Kraftstofftank auf den ersten Referenzdruck oder mehr angestiegen ist, der von der ersten Öffnung 1 bereitgestellte Druck auf den Entlastungsventilschieber 31 aufgebracht und bewegt sich der Entlastungsventilschieber 31, wobei er die Entlastungsfeder 33 zusammendrückt, so dass die Nebenleitung 19 geöffnet wird, wodurch der zu hohe Druck im Kraftstofftank durch Verbinden des Kraftstofftanks mit dem Verdunstungsgas-Auffangbehälter beseitigt wird, und wobei, nachdem der Druck ausgeglichen ist, der Entlastungsventilschieber 31 durch die Federkraft der Entlastungsfeder 33 automatisch zurückgeführt wird und die Nebenleitung 19 verschließt.
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Unter Bezugnahme auf 10 und 11 verformt sich die elastische Platte 39 des Vakuumventils 23 und öffnet das Verbindungsloch 37 des Entlastungskörpers 29, wenn der Innendruck im Kraftstofftank unter den zweiten Referenzdruck fällt und ein übermäßiger Unterdruck erzeugt wird, so dass eine Verbindung mit der Nebenleitung 19 hergestellt und der Unterdruck in dem Kraftstofftank beseitigt wird.
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Zum Zweck einer vereinfachten Erläuterung und genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Begriffe oben oder unten usw. verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Positionen solcher Merkmale zu beschreiben, wie sie aus den Figuren ersichtlich sind.
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Die vorangehende Beschreibung bestimmter beispielgebender Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zweck der Erläuterung und Beschreibung dargestellt. Sie soll weder vollständig sein noch die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen beschränken, und zahlreiche Modifizierungen und Variationen sind im Lichte der oben beschriebenen Lehren möglich. Die beispielgebenden Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um es so einem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, verschiedene beispielgebende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifizierungen davon auszuführen.
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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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- KR 10-2010-0122044 [0001]