Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Heutige Kraftfahrzeuge weisen eine Brennkraftmaschine auf, die mit einem Treibstoff (wie z. B. Benzin oder Diesel), der in einem Tank gelagert ist, betrieben wird. Aufgrund der im Tank vorherrschenden Temperaturen und Drücke entstehen durch Ausdampfen Gase, die nicht bzw. nur begrenzt in die Umgebung des Fahrzeugs abgegeben werden dürfen. Zum einen bestehen gesetzlich vorgeschriebene Grenzwerte zu Verdunstungsemissionen, die in festgelegten Zyklen ermittelt werden, zum anderen führt ausgestoßenes Gas, das Ko h lenwasserstoffe enthält (HC), zu wahrnehmbarem Kraftstoffgeruch. Dieser Geruch wird von Kunden als störend empfunden und führt somit zu Kundenbeanstandungen. Ferner kann in Extremfällen auch Brandgefahr durch austretendes Gas bzw. flüssigen Kraftstoff entstehen.

Um das entstehende, mit Kohlenwasserstoffen angereicherte Gas nicht in die Umwelt abzugeben, wird es in einem Aktivkohlefilter zwischengespeichert. Zur Vermeidung des Überlaufs des Aktivkohlefilters muss dieser im Betrieb so häufig wie möglich gespült werden. Hierbei muss die Spülrate im Mittel höher liegen als die Gasmenge, die im Tank entsteht. Die Spülung des Aktivkohlefilters erfolgt durch Zuleitung des Tankentlüftungsgases in die Luftzufuhr der Brennkraftmaschine. Der in diesem Gas vorhandene Treibstoff wird in der Gemischvorsteuerung des Steuergerätes der B re n n kraftm asch i n e berücksichtigt, so dass die im Tank entstehenden Treibstoffgase verbrauchs- und emissionsneutral verbrannt werden. Um eine Spülung des Aktivkohlefilters zu erzeugen, muss ein Spülgefälle (Druckgefälle) realisiert werden. Dieses erforderliche Spülgefälle wird durch Unterdruck in der Luftzufuhr der Brennkraftmaschine mittels eines Drosselelementes, wie z. B. einer Drosselklappe, gegenüber dem Umgebungsdruck des Fahrzeugs erzeugt. Die Regelung der Entlüftung erfolgt über ein üblicherweise elektrisch angesteuertes Ventil.

Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen, beispielsweise mit einem Turbolader oder einem Kompressor, herrscht im oberen Lastbereich der Brennkraftmaschine, d. h. bei Volllast oder in oberen Teillastbereichen in der Sauganlage Überdruck, so dass in diesen Betriebspunkten keine Spülung des Aktivkohlefilters realisiert werden kann. Um auch eine Aktivkohlefilterspülung im aufgeladenen Brennkraftmaschinenbetrieb darstellen zu können, wird im Stand der Technik vorgeschlagen, die Einleitstelle des Tankentlüftungsgases vor dem Verdichter des Turboladers anzuordnen. Wenn vor dem Verdichter kein ausreichender Unterdruck in der Ansaugleitung vorherrscht, kann die Tankentlüftung über eine Venturidüse verbessert werden. Hierzu wird ein Treibstrahlpfad ausgehend von der Hochdruck- zur Niederdruckseite des Verdichters angeordnet. In diesem Treibstrahlpfad ist eine passive Saugstrahlpumpe (Venturidüse) integriert, die im aufgeladenen Brennkraftmaschinenbetrieb den erforderlichen Unterdruck für das Tankentl üftu ngssystem erzeugt.

Aufgeladene Brennkraftmaschinen haben jedoch den Nachteil, dass es bei schneller Lastrücknahme zum sog.„Pumpen" des Verdichters kommen kann. Dieser Zustand entsteht, wenn bei Lastrücknahme die Drosselklappe schnell geschlossen wird und sich die Luftsäule entgegen der Durchströmungsrichtung des Luftpfades bis in den Verdichter zurück staut. Dadurch kommt es im Bereich des Ansaugtrakts zwischen dem Verdichter und den Einlassventilen der Brennkraftmaschine zu einer Druckerhöhung und folglich zu einem Strö- mungsabriss im Verdichter, der sich akustisch negativ bemerkbar macht.

Um Verdichterpumpen und daraus resultierende Bauteilschäden zu vermeiden, werden im Stand der Technik Schubumluftventile verwendet. Diese werden in dem Bereich des Ansaugtraktes zwischen dem Verdichter und der Drosselklappe der Brennkraftmaschine integriert, um den vorliegenden Überdruck in der Hochdruckstrecke des Ansaugtrakts bei Lastrücknahme in Richtung Niederdruckseite des Ansaugtraktes rasch abzubauen, d. h. die Hochdruckseite des Verdichters wird Gas führend mit der Niederdruckseite des Verdichters verbunden.

Die Verwendung von Schubumluftventilen bedingt zusätzliche Hardwareum- fänge, die bei der Entwicklung und Montage der Brennkraftmaschinen einen Mehraufwand generieren. Darüber hinaus besteht für alle zusätzlichen Komponenten die Gefahr, dass sie im Betrieb ausfallen und folglich Komforteinbußen oder Folgeschäden an anderen Bauteilen nach sich ziehen können.

Um diesen Nachteil zu umgehen, wird in der deutschen Patentschrift

DE 10 2011 084 539 B3 ein Turbolader mit einem Verdichter vorgeschlagen, dessen Gehäuse einen mit einem Niederdruckeingang verbundenen Niederdruckeingangsbereich und einen mit einem Hochdruckausgang verbundenen Hochdruckausgangsbereich enthält. Der Niederdruckeingangsbereich ist mit der Niederdruckseite eines Saugrohres und der Hochdruckausgangsbereich ist mit der Hochdruckseite des Saugrohrs verbunden. Der Verdichter weist eine Venturi-Düse auf, die zwischen dem Hochdruckausgangsbereich und dem Niederdruckeingangsbereich angeordnet ist und desweiteren mit einem Aktivkohlefilter zwecks dessen Entlüftung verbunden ist. Weiter weist der Verdichter ein Schubumluftventil auf, mit dem die Venturi-Düse verbunden ist und die Entlüftung des Aktivkohlefilters bei geöffnetem Schubumluftventil erfolgt.

Nachteilig an dieser bekannten Ausführung ist jedoch, dass eine Tankentlüftung einen deutlich geringeren Strömungsquerschnitt benötigt als ein Schubumluftventil.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, wie der oben genannte Nachteile vermieden werden kann, bei gleichzeitiger Reduzierung der verwendeten Bauteile.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch das Zusammenfassen zweier Funktionen in einer Ventilkombination entfallen die doppelten Gas-Zufuhr- und Gas-Abfuhrleitungen zu und von den Ventilen, das zweite Ansteuerkabel für die Ventile sowie ein zweiter Komponentenhalter für ein zweites Gehäuse. Somit entstehen Vorteile bei Kosten, Bauraum und Gewicht, ohne funktionale Nachteile.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So sind das Schubumluftventil und das Tankentlüftungsventil gemäß Patentanspruch 2 bevorzugt in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, um Bauraüm einzusparen.

Bevorzugt umfasst das Tankentlüftungsventil gemäß Patentanspruch 3 eine bekannte und robuste Venturi-Düse sowie ein ebenfalls bekanntes Strö- mungserweiterungsventil mit zumindest zwei Strömungsquerschnittserwei- terungsstufen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftstofftank über das Ventil gemäß Patentanspruch 4 gasförmig mit dem Saugtrakt verbindbar, wodurch eine Spülung des Aktivkohlefilters möglich ist, wenn die Brennkraftmaschine im nicht aufgeladenen Betrieb (Saugbetrieb) betrieben wird.

Bevorzugt wird in der ersten oder der zweiten Leitung gemäß Patentanspruch 5 ein erstes Drosselelement vorgesehen, mit dem das Tankentlüftungsventil absperrbar ist, um Leckageverluste und somit Leistungsverluste der Brennkraftmaschine zu minimieren.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße, aufgeladene Brennkraft- maschine 1 mit einem Saugtrakt 2, in dem ein Verdichter 3, wie z. B. ein Verdichter eines Abgasturboladers oder ein Kompressor, angeordnet ist. Weiter ist im Saugtrakt zwischen dem Verdichter 3 und der Brennkraftma- schine 1 ein Drosselelement 4, beispielsweise eine Drosselklappe, in dem Saugtrakt 2 angeordnet. Niederdruckseitig ist der Saugtrakt 2 mit einer ersten Leitung 5 und hochdruckseitig mit einer zweiten Leitung 6 zwischen dem Verdichter 3 und dem Drosselelement 4 über ein Schubumluftventil 7 gasführend verbindbar, wobei das Schubumluftventil 7 auch vollständig verschließbar sein sollte.

Zur Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine 1 ist weiter ein Kraftstofftank 8 vorgesehen, mit einem Aktivkohlefilter 16, der über ein Ventil 9 mit einem Tankentlüftungsventil 10 gasführend verbindbar ist. Weiter ist der Saugtrakt 2 niederdruckseitig mit einer dritten Leitung 11 und hochdruckseitig mit einer vierten Leitung 12 zwischen dem Verdichter 3 und dem Drosselelement 4 über das Tankentlüftungsventil 10 gasführend verbindbar. Erfindungsgemäß sind das Schubumluftventil 7 und das Tankentlüftungsventil 10 strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet und die erste Leitung 5 und die dritte Leitung 11 und die zweite Leitung 6 und die vierte Leitung 12 sind zumindest abschnittsweise dieselben Leitungen.

Weiter sind das Schubumluftventil 7 und das Tankentlüftungsventil 10 in einem gemeinsamen Gehäuse 13 angeordnet, um Bauraum einzusparen.

Für eine besonders robuste Ausführung umfasst das Tankentlüftungsventil 10 eine Venturi-Düse 14 und ein Strömungserweiterungsventil 15.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 der Kraftstofftank 8 und der Aktivkohlefilter 16 über das Ventil 9 gasführend mit dem Saugtrakt 2 verbindbar. Somit ist es möglich, bei nicht aufgeladenem Betrieb der Brennkraftmaschine die Kohlenwasserstoffdämpfe aus dem Aktivkohlefilter 16 durch den im Saugtrakt herrschenden Unterdruck abzusaugen und einer Verbrennung zuzuführen.

Optional ist in der ersten Leitung 5 ein erstes Drosselelement 18 vorgesehen, mit dem das Tankentlüftungsventil 10 absperrbar ist. Alternativ kann das Drosselelement 18 auch, wie in Fig. 1 dargestellt, in der zweiten Leitung 6 angeordnet sein. Durch diese Ausgestaltung werden nur bei Bedarf Kohlenwasserstoffdämpfe aus dem Aktivkohlefilter 16 abgesaugt.

Durch das erfindungsgemäße Zusammenfassen zweier Funktionen in einer Ventilkombination (Schubumluftventil 7 parallel zu dem Tankentlüftungsventil 10 in einem einzigen Gehäuse 13) entfallen die doppelten Gas-Zufuhr- und Gas-Abfuhrleitungen 5, 6, 11 , 12 zu und von den Ventilen 7, 10, das zweite Ansteuerkabel für die Ventile 7, 10 sowie ein zweiter Komponentenhalter für ein zweites Gehäuse. Somit entstehen Vorteile bei Kosten, Bauraum und Gewicht, ohne funktionale Nachteile.

Bezuaszeichenliste:

1. Brennkraftmaschine

2. Saugtrakt

3. Verdichter

4. Drosselelement

5. erste Leitung

6. zweite Leitung

7. Schubumluftventil

8. Kraftstofftank

9. Ventil

10. Tankentlüftungsventil

11. dritte Leitung

12. vierte Leitung

13. Gehäuse

14. Venturidüse

15. Strömungserweiterungsventi

16. Aktivkohlefilter

17. Sammler

18. erstes Drosselelement