CN107208576B - 具有活性碳容器的装置以及具有这种装置的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有多个活性碳容器(2)的装置(1)。用于燃料供给的燃料箱通入到活性碳容器(2)中，该活性碳容器(2)具有带有用于暂时吸收包含在燃料箱排放物中的碳氢化合物的大面积的碳颗粒作为活性碳过滤器。通过新鲜空气通过输出部(3)被吸入并且被引导通过活性碳容器(2)以由此将碳氢化合物气体引回到燃烧设备的区域中，再生以循环的方式通过反冲发生。为此，装置(1)具有多个布置在相同的平面中的、结构相同的活性碳容器(2)，其分别以串联的方式通过连接管路(4)相连接，由此，第一活性碳容器(2)的输出孔(5)分别与另一活性碳容器(2)的输入孔(6)相连接。根据本发明，活性碳容器(2)的输出孔(5)基于重力布置在输入孔(6)之上，从而相应于碳氢化合物的更高的密度，溢流到随后的活性碳容器(2)中以及最终也通过输出部(3)漏出到环境中强烈延迟地发生。因此，尤其，在输入孔(6)和输出孔(5)之间的多倍的高度差有效地防止气态的组成部分逸出到环境中。

Description

具有活性碳容器的装置以及具有这种装置的机动车
技术领域
本发明涉及一种具有容纳活性碳过滤器的活性碳容器的装置，其被确定用于机动车的燃料容器。此外，本发明涉及一种带有具有这种活性碳容器的装置的机动车。
背景技术
从现有技术中已经经常了解用于机动车的活性碳过滤器。所述活性碳过滤器典型地用于，在积累在燃料箱的区域中的气体到达环境中之前，过滤该气体。由此，应防止碳氢化合物无意地排放到环境中。活性碳过滤器典型地如此实施，以至于当在机动车中的内燃机或其它燃烧设备不运行并且因此不能混合燃烧气体(Verbrennungsgas)时，该活性碳过滤器过滤积累在燃料箱中的蒸汽。
包含在车辆油箱中的燃料经受环境加热，该环境加热提高挥发的碳氢化合物燃料的蒸汽压力。在已知的布置中，包括带有较低的分子量的碳氢化合物的燃料箱蒸汽被排放到活性碳容器，该活性碳容器包含具有用于暂时吸收燃料箱排放物的大的表面区域的碳颗粒作为活性碳过滤器。在此，活性碳过滤器理解成这样的燃料蒸汽容器，即，其与吸收并且储存燃料蒸汽的吸收介质包装在一起。
在机动车中的内燃机或另一合适的燃烧设备运行中，使活性碳过滤器再生，为此通过其环境联接部吸入新鲜空气，该新鲜空气被引导通过活性碳过滤器并且被引导到燃烧设备的区域中。由此，将燃料蒸汽冲到内燃机进气歧管中，从而可使由活性碳过滤器吸收的碳氢化合物燃烧，以由此避免将有害的排放送出到环境中。
越来越多地，机动车以非常不同的结构形式实现为混合动力车辆。例如，所谓的插电式混合动力车辆(Plug-In-Hybridfahrzeug)主要利用外部充电的电蓄能器工作。由于电蓄能器的电功率足够用于多种短途行驶，机动车可在长的时间段上在不使用内燃机的情况下运行。在该时间中，不进行活性碳过滤器的冲洗。
从文件DE 10 2009 020 703 A1中已知一种用于内燃机的、尤其用于混合动力车辆的内燃机的活性碳过滤器。为了改善再生，通过非常复杂的腔室系统加热用于再生的气体流以及利用活性碳填充的区域，以由此相应地提高活性，并且在再生时可通过用于再生的新鲜空气流更好地吸收碳氢化合物。在此，该构造是复杂的并且由于加热附加地需要能量。
文件WO 2009/042354 A1涉及一种插电式混合动力车辆。如果应从收集容器中取出燃料蒸汽，则将微波能量引入在收集容器内部的颗粒中，以从内部出来加热吸收的颗粒，从而将被吸收的燃料蒸汽从基材(Bett)中排出并且驱回到较冷的燃料箱中。被排出的蒸汽在此处液化或者被保持在低的燃料箱压力下。
文件DE 10 2011 009 149 A1涉及一种用于机动车的活性碳过滤器，在其中设置成，活性碳过滤器具有转换设备(Schalteinrichtung)和至少两种活性碳元件。这两种具有活性碳的元件在过滤期间串联地并且在再生期间并联地被穿流。
文件US 5,878,729 A涉及一种带有多个通过相应的阀来调节的输入孔和冲洗孔的燃料蒸汽容器。在内燃机运行期间，打开冲洗阀和空气输入阀，以将负压从动力机器空气吸入通过部(Kraftmaschinen-Luftansaugdurchgang)输送到容器的内部中。作为输送负压的结果，从燃料蒸汽容器将燃料蒸汽冲到内燃机的进气歧管。
发明内容
在这样的背景面前，本发明的任务在于，如此实施一种开头提及的类型的带有容纳活性碳过滤器的活性碳容器的装置以及机动车，即使得由此可将碳氢化合物到环境中的无意的逸出限制到最少。在此，在运行中附加的能量输送应同时是可有可无的并且将结构成本保持成低的。
最先提到的任务利用一种具有容纳活性碳过滤器的活性碳容器的的装置解决，其关联于机动车的燃料容器，其中所述装置具有多个分别包围活性碳过滤器的活性碳容器，其中，所述活性碳容器分别通过连接管路如此连接，即使得第一活性碳容器的输出孔分别与另一活性碳容器的输入孔相连接，其中，相应的所述输出孔在重力的方向上布置在所述输入孔之上，其中每个活性碳容器的输出孔在重力的方向上布置在相同的活性碳容器的输入孔之上。
因此，根据本发明，装置具有多个分别包围活性碳过滤器的活性碳容器，其中，活性碳容器分别通过连接管路以串联的方式连续地连接，使得，第一活性碳容器的输出孔分别与另一活性碳容器的输入孔相连接，其中，输出孔在重力的方向上布置在输入孔之下，即，测地学上(geodätisch)处于输入孔之下。本发明利用，气态的组成部分、即尤其碳氢化合物的密度大于环境空气的密度，从而通过容器的连接部的瀑布式的走向使碳氢化合物的逸出变得困难。因此，需要用于越过多倍的高度差的提高的压力差尤其有效地防止了气态的组成部分逸出到环境中。在此，本发明尤其在没有附加的能量输送、即尤其没有活性碳容器的加热的情况下也行，从而提高的能量消耗不与装置的运行联系在一起。
从燃料容器中溢流的碳氢化合物气体通过在底部附近的区域中的输入孔进入到第一活性碳容器中。输出孔位于活性碳容器的最高的部位附近并且通过连接管路与随后的活性碳容器的输入孔相连接。
在没有技术上昂贵的构架的情况下，可通过多个通过连接管路(例如硬管管路(Rohrleitung)或软管管路(Schlauchleitung))串联地相连接的更小的标准化活性碳容器实现在重力的影响下的碳氢化合物的最优的中间储存。在活性碳容器中储存的碳氢化合物气体比空气更重并且因此在系统的最低的区域中聚集。
在连接活性碳容器时重要的是，总是利用与重力相反的从下向上的流动方向进行相应的活性碳容器的加载。
在此，连接管路的管路段(Leitungsstrecke)用作对于碳氢化合物蒸汽的中间储存可用的体积。为此，连接管路如有可能也可装备有内结构或者作为螺旋软管装备有提高的流动阻力。
在此，已经证实为特别地有利的是，至少一个连接管路具有收集部位，该收集部位在连接管路的区域中布置在活性碳容器的输入孔之下。由此，再次增大了在收集部位的最低部位和活性碳容器的输出孔之间的高度差，并且由此进一步改善了防止碳氢化合物气体的无意漏出的保护。尤其，通过连接管路具有在活性碳容器的底部水平面之下的区域，则增大了相应在活性碳容器之间待越过的高度差。
根据本发明的装置的一种特别地有利的设计方案也通过以下方式实现，即，收集部位通过曲管形成，从而在收集部位的最低的区域中聚集的相对重的碳氢化合物气体封闭连接管路的管路横截面，并且由此防止连接管路例如由环境空气穿流。为此，收集部位例如也可根据带有伸缩管的凸缘虹吸管(Flanschsiphon)的类型设计，从而在车辆的环境中的空气压力波动时也排除了不期望地挤出碳氢化合物气体。
在此，连接管路的长度优选地至少相应于活性碳容器的高度或在输入孔和输出孔之间的高度差。
另一同样特别地保证了效果的本发明的设计方案也通过以下方式实现，即，多个活性碳容器基本上具有一致的体积并且仅仅通过相应的连接管路相互连接。由此，不同的活性碳容器可布置在任意部位处、例如机动车的发动机舱中，以由此首先实现节省空间的安置。在此，该构架也允许模块化的结构，其中，可容易地补充附加的活性碳容器。
此外特别地有利的是，多个、尤其所有活性碳容器的输出孔布置在共同的水平的平面中，其中，通过在输入孔和输出孔之间的高度差确定防止碳氢化合物气体的无意的漏出的保护。
此外，这样的设计形式特别良好地适用于实际的使用，即，在其中，多个、尤其所有活性碳容器的输入孔布置在共同的水平的平面中，其中，活性碳容器例如可通过共同的载体连接成一个结构单元，以由此简化装配。
优选地，活性碳容器可实施成可单个地更换或者可模块化地扩展，以由此例如为了维护目的和修理目的实现简单的装配和拆卸。
此外，也有利的是，活性碳容器实施成结构相同，以由此减小制造成本。
在实际中，这样的变型方案已经证实成特别地适宜的结构上的设计，即，在其中，连接管路的自由的管路横截面的直径大于8mm、尤其大于10mm。
本发明的另一同样特别地接近实际的设计方案也通过以下方式实现，即，多个活性碳容器尤其同心地彼此布置，其中，中心的活性碳容器具有圆形的基础形状，并且包围该中心的活性碳容器的活性碳容器具有带有圆环形的横截面的圆柱形的基础形状，其中，使邻近的活性碳容器分离的环形间隙实施为在一个活性碳容器的输出孔和另一活性碳容器的输入孔之间的连接管路。优选地，首先输送到中心的活性碳容器，从而处于外部的活性碳容器的输出孔可具有到环境中的流出孔。
输出孔可分别具有管接头(Rohrstutzen)，其与连接管路相连接。尤其，在活性碳容器的同心的布置的情况中，备选地输出孔也可实施成溢流孔(Überströmöffnung)，其中，活性碳容器通过罩壳气密地包围。
根据本发明，该目标还利用带有具有这种活性碳容器的装置的机动车解决。从气态的组成部分、即尤其碳氢化合物与环境空气相比更高的密度出发，通过为了输出需要克服重力多次越过高度差，使碳氢化合物的逸出变得困难，并且由此有效地减小了气态的组成部分逸出到环境中。由此，利用合理的结构空间和在活性碳容器再生时最小的能量消耗，对于不好地再生的内燃机来说，也可实现变得越来越严格的法律要求。通过在再生时更小的压力损失，此外可实现更高的冲洗量、即更大的冲洗气体体积，从而可利用相应高的氧气过量实现在再生时被驱出的碳氢化合物的随后燃烧，并且由此不会产生或仅仅最小地产生不期望的物质的排放。
附图说明
本发明允许多种实施形式。为了进一步阐明其基本原理，在图纸中呈现了并在以下描述其中之一。其中分别以原理图：
图1示出了带有四个以串联布置方案的结构相同的活性碳容器的装置；
图2示出了带有四个同心地布置的活性碳容器的另一装置。
具体实施方式
图1示出了带有多个、分别容纳未呈现的活性碳过滤器的活性碳容器2的根据本发明的装置1，该活性碳容器2关联于同样未呈现的燃料容器。用于燃料供给的燃料箱通到活性碳容器2中，该活性碳容器2包含带有用于暂时吸收燃料箱排放物的大面积的碳颗粒作为活性碳过滤器。通过新鲜空气通过输出部3被吸入并且被引导通过活性碳容器2，以由此首先将碳氢化合物气体引回到燃烧设备的区域中，再生以循环的方式通过反冲(Rückspülung)发生。由此，使由活性碳过滤器吸收的碳氢化合物气体燃烧，以由此避免到环境中的有害排放。为此，装置1具有多个布置在相同的平面中的、结构相同的活性碳容器2，其分别串联地通过连接管路4相连接，由此，第一活性碳容器2的输出孔5分别与另一活性碳容器2的输入孔6相连接。根据本发明，活性碳容器2的输出孔5基于重力布置在输入孔6之上，从而相应于碳氢化合物气体的更高的密度，溢流到随后的活性碳容器2中以及最终也通过输出部3漏出到环境中强烈延迟地发生。因此，尤其，在输入孔6和输出孔5之间的多倍的高度差有效地防止气态的组成部分逸出到环境中。例如，还可通过以下方式优化效果，即，连接管路4以在活性碳容器2的底部水平面之下的曲管被引导，并且在此形成收集部位，如这例如以暗示的方式以虚线图看出的那样。在此，本发明尤其在没有另外的能量输送的情况下、尤其因此在没有加热部的情况下也行，从而装置1的运行不带来附加的能量消耗。
以下根据图2描述另一根据本发明的装置7，其示出了带有多个同心地布置的活性碳容器8的装置7，其中，为了更好的清晰性，省去了罩壳的图示。首先，从燃料箱中将碳氢化合物从下方通过输入部9输送给中央的圆柱形的活性碳容器8。在该活性碳容器8内部，碳氢化合物气体向上并且最终通过仅仅通过箭头标记的输出孔10到达在第一活性碳容器8和同心地包围该第一活性碳容器8的环形的活性碳容器12之间的环形间隙11中。通过该环形间隙11，碳氢化合物气体在箭头方向13上向下到达同样通过箭头以暗示的方式呈现的下一个活性碳容器15的输入孔14，该活性碳容器15由另一活性碳容器16同心地包围。外部的活性碳容器16的输出部17具有到环境的孔。
参考符号列表
1装置
2活性碳容器
3输出部
4连接管路
5输出孔
6输入孔
7装置
8活性碳容器
9输入部
10输出孔
11环形间隙
12活性碳容器
13箭头方向
14输入孔
15活性碳容器
16活性碳容器
17输出部。

Claims (13)

1.一种具有容纳活性碳过滤器的活性碳容器(2,8,12,15,16)的装置(1,7)，其关联于机动车的燃料容器，其特征在于，所述装置(1,7)具有多个分别包围活性碳过滤器的活性碳容器(2,8,12,15,16)，其中，所述活性碳容器(2,8,12,15,16)分别通过连接管路(4)如此连接，即使得第一活性碳容器(2,8,12,15,16)的输出孔(5,10)分别与另一活性碳容器(2,8,12,15,16)的输入孔(6,14)相连接，其中，相应的所述输出孔(5,10)在重力的方向上布置在所述输入孔(6,14)之上，其中每个活性碳容器的输出孔在重力的方向上布置在相同的活性碳容器的输入孔之上。
2.根据权利要求1所述的装置(1,7)，其特征在于，至少一个连接管路(4)具有收集部位，该收集部位在所述连接管路(4)的区域中布置在所述活性碳容器(2,8,12,15,16)的输入孔(6,14)之下。
3.根据权利要求2所述的装置(1,7)，其特征在于，所述收集部位具有曲管。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1,7)，其特征在于，多个活性碳容器(2,8,12,15,16)基本上具有一致的体积。
5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的装置(1,7)，其特征在于，多个活性碳容器(2,8,12,15,16)的输出孔(5,10)和/或输入孔(6,14)分别布置在共同的水平的平面中。
6.根据前述权利要求1-3中任一项所述的装置(1,7)，其特征在于，所述活性碳容器(2,8,12,15,16)实施成可单个地更换或者可模块化地扩展。
7.根据前述权利要求1-3中任一项所述的装置(1,7)，其特征在于，所述连接管路(4)的自由的管路横截面的直径大于8mm。
8.根据前述权利要求1-3中任一项所述的装置(1,7)，其特征在于，多个活性碳容器(12,15,16)布置成相互套接。
9.根据前述权利要求1-3中任一项所述的装置(1,7)，其特征在于，所述输出孔(5,10)实施成溢流孔。
10.根据权利要求5所述的装置(1,7)，其特征在于，所有活性碳容器(2,8,12,15,16)的输出孔(5,10)和/或输入孔(6,14)分别布置在共同的水平的平面中。
11.根据权利要求7所述的装置(1,7)，其特征在于，所述连接管路(4)的自由的管路横截面的直径大于10mm。
12.根据权利要求8所述的装置(1,7)，其特征在于，多个活性碳容器(12,15,16)彼此同心地布置。
13.一种机动车，其带有根据前述权利要求中任一项所述的具有容纳活性碳过滤器的活性碳容器(2,8,12,15,16)的装置(1,7)。
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