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Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit eines Gehäusetyps zur Verwendung als Gehäuse für einen Aktivkohlefilter gemäß Patentanspruch 1.
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Ein Aktivkohlefilter wird beispielsweise dazu verwendet, um aus einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges austretenden Kraftstoffdampf aufzufangen. Der Aktivkohlefilter umfasst dabei ein Gehäuse, das mit Aktivkohle in Form von Kohlepartikeln gefüllt ist. Die Kohlepartikel sind dazu vorgesehen, um Kohlenwasserstoffdämpfe, die aus dem Kraftstofftank austreten, zu adsorbieren. Der Aktivkohlefilter wird von Zeit zu Zeit gespült, d.h. generiert, indem Frischluft über die Kohlepartikel geleitet und die mit Kohlenwasserstoffen beladene Luft dann über die Ansauganlage einem Verbrennungsmotor zugeführt wird.
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Derartige Aktivkohlefilter müssen dazu in der Lage sein, auch nach längerer Betriebszeit noch zuverlässig die austretenden Kohlenwasserstoffdämpfe aufzunehmen und zwischenzuspeichern. Deshalb ist bei der Entwicklung eines neuen Kraftfahrzeuges zu prüfen, ob ein für dieses Kraftfahrzeug vorgesehene Aktivkohlefilter diesen Anforderungen genügt. Wenn eine derartige Prüfung ergibt, dass das Aktivkohlefilter den vorgegebenen Anforderungen nicht genügt, ist eine Umkonstruktion des Gehäuses des Aktivkohlefilters mit anschließender erneuter Prüfung notwendig.
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Aus
JP 100 15 384 ist es bekannt, Kohlepartikel mit einem definierten Alter herzustellen, um den Motor eines Kraftfahrzeuges entsprechend einer vorgebbaren Lebensdauer zu testen.
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Aus
US 6 564 782 ist ein Tankentlüftungssystem bekannt, bei dem die Alterung des Aktivkohlefilters aufgrund des im Tankentlüftungssystem gemessenen Drucks oder der berechneten Dichte der Spülgaskonzentration bestimmt wird.
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Aus
DE 10 2007 061 073 A1 ist ein Prüfverfahren zur Bestimmung des Alterungsverhaltens eines Gehäusetyps als Gehäuse für einen Aktivkohlefilter für eine Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges bekannt. Dabei werden folgende Schritte durchgeführt: Bereitstellen von neuen Kohlepartikeln einer ersten Art und von gealterten Kohlepartikeln der ersten Art, die einem Alterungsprozess unterworfen wurden, Bereitstellen zweier Gehäuse des gleichen Gehäusetyps, Befüllen des ersten Gehäuses mit den neuen Kohlepartikeln zur Darstellung eines neuen Aktivkohlefilters und Befüllen des zweiten Gehäuses mit den gealterten Kohlepartikeln zur Darstellung eines gealterten Aktivkohlefilters, sowie Messen von Kenndaten der beiden Aktivkohlefilter.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Prüfverfahren zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit eines Gehäusetyps zur Verwendung als Gehäuse für einen Aktivkohlefilter für eine Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen der Erfindung.
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Das Verfahren weist den Vorteil auf, dass in kurzer Zeit präzise überprüft werden kann, ob sich ein Gehäusetyp für die Verwendung als Gehäuse für einen Aktivkohlefilter eignet. Dies wird dadurch erreicht, dass zwei Exemplare des gleichen Gehäusetyps bereitgestellt werden, wobei ein erstes Gehäuse des Gehäusetyps mit neuen Kohlepartikeln gefüllt wird und ein zweites Gehäuse des Gehäusetyps mit gealterten Kohlepartikeln gefüllt wird. Somit wird ein Aktivkohlefilter mit neuen Kohlepartikeln und ein zweiter Aktivkohlefilter mit gealterten Kohlepartikeln bereitgestellt. Beide Aktivkohlefilter werden in Bezug auf die Funktionsfähigkeit überprüft.
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Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit kann z.B. als Kennwert ein Durchflusswiderstand eines Vergleichsgases für den Aktivkohlefilter verwendet werden. Dabei wird der Gehäusetyp als funktionsfähig bewertet, wenn die gemessenen Durchflusswiderstände der beiden Aktivkohlefilter den Vergleichswert für den Durchflusswiderstand nicht überschreiten. Durch die Verwendung des Durchflusswiderstandes ist eine präzise Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Aktivkohlefilters für die Verwendung in einer Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges möglich.
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Zudem kann zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit als Kennwert z.B. eine Aufnahmekapazität für Kohlenwasserstoff bei einem bestimmten Durchfluss von Kohlenwasserstoff durch den Aktivkohlefilter verwendet werden. Dabei wird der Gehäusetyp als funktionsfähig bewertet, wenn die gemessenen Aufnahmekapazitäten der beiden Aktivkohlefilter den Vergleichswert erreichen oder überschreiten. Die Verwendung der Aufnahmekapazität für Kohlenwasserstoff bietet einen weiteren wichtigen Kennwert, mit dem eine korrekte Funktionsfähigkeit eines Aktivkohlefilters überprüft werden kann. Somit ist auch bei der Verwendung der Aufnahmekapazität für Kohlenwasserstoff eine präzise Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Gehäusetyps möglich.
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Ergibt die Überprüfung, dass beide Aktivkohlefilter den vorgegebenen Vergleichswert erfüllen, so wird der Gehäusetyp als funktionsfähig für die Verwendung als Gehäuse für einen Aktivkohlefilter erkannt. Werden nicht beide Aktivkohlefilter als funktionsfähig erkannt, so wird der Gehäusetyp verworfen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist für den Aktivkohlefilter mit den neuen Kohlepartikeln ein erster Vergleichswert vorgesehen. Für den gealterten Aktivkohlefilter, d.h. für den Aktivkohlefilter mit den gealterten Kohlepartikeln ist ein zweiter Vergleichswert vorgesehen. Auf diese Weise kann berücksichtigt werden, dass aufgrund gesetzlicher Vorgaben eine gewisse Alterung, d.h. eine Verschlechterung der Funktionsfähigkeit des Aktivkohlefilters im Laufe der Betriebszeit zugelassen wird.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die Kohlepartikel durch thermische, mechanische und/oder eine funktionale Alterung von neuen Kohlepartikeln hergestellt. Damit ist eine einfache und kostengünstige Alterung der Kohlepartikel möglich.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die Kohlepartikel in der Weise gealtert, dass die gealterten Kohlepartikel ein definiertes Alter für die Verwendung als Kohlepartikel in einem Aktivkohlefilter einer Tankentlüftungsanlage eines Fahrzeuges aufweisen. Damit kann präzise die Funktionsfähigkeit des Aktivkohlefilters beispielsweise auch gestaffelt nach definierten Betriebsdauern überprüft werden. Dabei können beispielsweise unterschiedliche Grenzwerte für unterschiedlich gealterte Aktivkohlefilter berücksichtigt werden. Zudem ist es auf diese Weise möglich, präzise Wartungsintervalle für die Überprüfung bzw. den Austausch von Aktivkohlefiltern vorzugeben.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die Gehäuse durch Spritzgießen aus Kunststoff bereitgestellt. Das Spritzgussverfahren ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung der Gehäuse.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das Alterungsverhalten eines Aktivkohlefilters im Wesentlichen auf der Alterung der verwendeten Kohlepartikel beruht. Somit hat das verwendete Gehäuse des Aktivkohlefilters hauptsächlich bezüglich seiner Geometrie eine Auswirkung auf die Kennwerte eines gealterten Aktivkohlefilters. Somit ist eine Alterung des Gehäuses für die Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Gehäusetyps nicht erforderlich. Dadurch kann das Prüfverfahren bei einem für ein neu zu entwickelndes Kraftfahrzeug vorgesehenes Aktivkohlefilter abgeändert werden. Da das Gehäuse selbst nicht einer Alterung unterzogen werden muss, ist es ausreichend, wenn zwei Gehäuse des gleichen Gehäusetyps einmal mit neuen Kohlepartikeln und einmal mit gealterten Kohlepartikeln gefüllt werden. Auf diese Weise ist eine deutliche Zeitersparnis des Entwicklungsprozesses gegeben, da beide Überprüfungen parallel durchgeführt werden können. Dazu ist es nur erforderlich, Kohlepartikel, die einer Alterung unterworfen wurden, bereitzuhalten.
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Mithilfe der thermischen, mechanischen und/oder funktionalen Alterung der Kohlepartikel ist es möglich, ein gewünschtes Alter für die Kohlepartikel herzustellen. Dabei wird beispielsweise durch Erwärmung, durch Rütteln bzw. Adsorptions/Desorptionsvorgänge eine übliche Alterung von Kohlepartikeln in einem Aktivkohlefilter nachgebildet. Auf diese Weise können Kohlepartikel auch definiert gealtert werden, sodass die Kohlepartikel ein definiertes Alter, d.h. eine definierte Betriebszeit aufweisen.
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Die Verwendung des Spritzgussverfahren aus Kunststoff ermöglicht die Herstellung eines stabilen und leichten Gehäuses, das auch relativ leicht veränderbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsform wird als Vergleichswert ein Grenzbereich um den Vergleichswert verwendet. Auf diese Weise kann eine zulässige Streuung der Funktionsfähigkeit des Aktivkohlefilters zugelassen werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird bei Erkennen eines Gehäusetyps als nicht funktionsfähig ein anderer Gehäusetyp verwendet und das beschriebene Verfahren wird mit dem anderen Gehäusetyp erneut durchgeführt. Der andere Gehäusetyp kann beispielsweise aus einer Gruppe von vorgegebenen Gehäusetypen ausgewählt werden. Weiterhin kann jedoch abhängig von der gewählten Ausführungsform der Gehäusetyp abhängig von dem Prüfungsergebnis umkonstruiert werden. Dabei kann beispielsweise die Geometrie des Gehäusetyps verändert werden. Insbesondere kann der Querschnitt und/oder die Länge des Gehäusetyps, bezogen auf die Durchflussrichtung der Kohlenwasserstoffdämpfe angepasst bzw. verändert werden. Die Auswahl eines neuen Gehäusetyps bzw. die Änderung der Geometrie des Gehäusetyps kann so lange durchgeführt werden, bis ein Gehäusetyp für einen Aktivkohlefilter erhalten wird, der als funktionsfähig bewertet wird.
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In einer weiteren Ausführungsform wird eine andere Art von Kohlepartikeln verwendet, wenn der Gehäusetyp als nicht funktionsfähig bewertet wurde und das Verfahren wird mit dem gleichen Gehäusetyp, aber mit der anderen Art von Kohlepartikeln erneut durchgeführt. Die andere Art von Kohlepartikeln ist beispielsweise aus einer vorgegebenen Gruppe von vorgegebenen unterschiedlichen Arten von Kohlepartikeln ausgewählt. Auch auf diese Weise kann eine Optimierung des Aktivkohlefilters erreicht werden. Die verschiedenen Arten von Kohlepartikel können sich z.B. in der Herstellung, in der Größe, im Material, im Aufbau aus verschiedenen Materialien, in der Form, in der Porösität, im spezifischen Gewicht usw. unterscheiden.
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In einer weiteren Ausführungsform werden Kohlepartikel der gleichen Art bereitgestellt, die unterschiedliche definierte Alter aufweisen. Durch die Bereitstellung der gealterten Kohlepartikel ist es nur zu Beginn eines Entwicklungsprozesses erforderlich, Kohlepartikel mit definiertem Alter bereitzustellen. Durch eine Bereitstellung von z.B. der zehnfachen Menge der für ein Aktivkohlefilter benötigten Menge ist es möglich, bei zehn verschiedenen Gehäusetypen beispielsweise unterschiedlichen Gehäusegeometrien quasi parallel das Alterungsverhalten des Aktivkohlefilters zu überprüfen. Auf diese Weise wird eine signifikante Verkürzung der Zeit erreicht, die zur Entwicklung eines Gehäusetyps erforderlich ist, das vorgegebene Grenzwerte erfüllt. Dadurch wird ein deutlicher Zeitvorteil bei der Entwicklung eines Aktivkohlefilters für ein Kraftfahrzeug ermöglicht.
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Als Vergleichswert wird eine Aufnahmekapazität von Kohlenwasserstoffen in Bezug auf die Masse der im Aktivkohlefilter enthaltenen Kohlepartikel verwendet. Beispielsweise kann der Vergleichswert im Bereich von 20% bis 30% des Gewichtes der Kohlepartikel des Aktivkohlefilters betragen. Zur Überprüfung wird der Aktivkohlefilter Kohlenwasserstoffdämpfen ausgesetzt und überprüft, wie groß die Adsorptionsfähigkeit des Aktivkohlefilters ist, d.h. wie viel Masse an Kohlenwasserstoff in den Kohlepartikeln gespeichert werden kann. Dazu werden Kohlenwasserstoffdämpfe durch den Aktivkohlefilter geleitet und überprüft, bis zu welcher Menge der Aktivkohlefilter die Kohlenwasserstoffdämpfe aufnehmen kann. Dazu wird die Konzentration der Kohlenwasserstoffdämpfe in Flussrichtung nach dem Aktivkohlefilter gemessen. Sobald ein vorgegebener Wert an Kohlenwasserstoffdämpfen im Gasfluss nach dem Aktivkohlefilter erfasst wird, ist eine Sättigung des Aktivkohlefilters erreicht. Anschließend wird der Aktivkohlefilter gewogen und das zusätzliche Gewicht, das durch die Adsorption der Kohlenwasserstoffdämpfe aufgenommen wurde, in Relation zu dem Gewicht der Kohlepartikel des Aktivkohlefilters gesetzt. Ergibt die Überprüfung, dass der Vergleichswert erreicht wurde, so wird der Aktivkohlefilter als funktionsfähig erkannt. Ergibt die Überprüfung, dass das Aktivkohlefilter weniger als den Vergleichswert an Kohlenwasserstoffen adsorbiert hat, so wird das Aktivkohlefilter als nicht funktionsfähig beurteilt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch ein anderer Vergleichswert gewählt werden. Zudem kann auch ein anderes Verfahren zum prüfen der Aufnahmekapazität verwendet werden. Die Überprüfung wird sowohl für den neuen als auch den alten Aktivkohlefilter durchgeführt. Ergibt die Überprüfung, dass der alte Aktivkohlefilter und der neue Aktivkohlefilter den Vergleichswert erfüllen, so wird der Gehäusetyp als funktionsfähig bewertet.
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In einer weiteren Ausführungsform wird als Vergleichswert ein Gasdurchfluss durch den Aktivkohlefilter verwendet. Der Gasdurchfluss wird dabei beispielsweise in Form eines Durchflusswiderstandes gemessen. Beispielsweise wird bei der Überprüfung des Durchflusswiderstandes ein Gasstrom mit einem festgelegten Volumenstrom von beispielsweise 60 l/min durch den Aktivkohlefilter gepumpt. Zudem wird der Durchflusswiderstand durch den Aktivkohlefilter gemessen. Dabei kann als Vergleichswert ein Durchflusswiderstand von beispielsweise 1,5 kPa verwendet werden. Ergibt die Messung, dass der Durchflusswiderstand unter dem Vergleichswert liegt, so wird der Aktivkohlefilter als funktionsfähig bewertet. Ergibt die Messung, dass der Durchflusswiderstand über dem Vergleichswert liegt, so wird der Aktivkohlefilter als nicht funktionsfähig bewertet. Die Überprüfung wird sowohl für den neuen als auch den alten Aktivkohlefilter durchgeführt. Ergibt die Überprüfung, dass der alte und der neue Aktivkohlefilter den Vergleichswert erfüllen, so wird der Gehäusetyp als funktionsfähig bewertet.
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Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Aktivkohle kann beispielsweise Benzin bzw. Benzindämpfe verwendet werden. Abhängig von dem verwendeten Verfahren können auch andere Grenzwerte für den Durchflusswiderstand bei anderen Luftvolumenströmen verwendet werden. Der Durchflusswiderstand darf insbesondere beim Betanken eines Fahrzeuges nicht zu hoch sein, damit die Zapfpistole nicht mehrfach abschaltet und erneut betätigt werden muss. Somit erfüllt das Aktivkohlefilter den vorgegebenen Vergleichswert, wenn der Durchflusswiderstand unter dem vorgegebenen Vergleichswert liegt.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann ein Gehäusetyp als funktionsfähig bewertet werden, wenn der alte Aktivkohlefilter und der neue Aktivkohlefilter den Vergleichswert für den Durchflusswiderstand und den Vergleichswert für die Aufnahmekapazität erfüllen.
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Wird ein Gehäusetyp als nicht funktionsfähig bewertet, so wird ein anderer Gehäusetyp verwendet und/oder eine andere Art von Kohlepartikel verwendet und das Prüfungsverfahren erneut durchgeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 10015384 [0004]
- US 6564782 [0005]
- DE 102007061073 A1 [0006]