DE102016213722A1 - Heatable fuel vapor storage and retention device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Kraftstoffdampfspeicherund Rückhaltevorrichtung (1) umfassend einen Speicherbehälter (2), der wenigstens ein Speichervolumen (3, 4, 5) umschließt, das mit einem Adsorbens für Kohlenwasserstoffe gefüllt ist, umfassend einen Dampfeinlassanschluss (6), einen Atmosphärenentlüftungsanschluss (7) und einen Rückspülanschluss (8) an den Speicherbehälter (2) sowie wenigstens eine elektrische Heizeinrichtung, wobei die elektrische Heizeinrichtung wenigstens ein erstes Folienheizelement (11) umfasst, das wenigstens ein Teilvolumen des Adsorbens wenigstens teilweise umschließt.The invention relates to a heatable fuel vapor storage and retaining device (1) comprising a storage vessel (2) enclosing at least one storage volume (3, 4, 5) filled with an adsorbent for hydrocarbons, comprising a vapor inlet port (6), an atmosphere vent port (7 ) and a backwashing connection (8) to the storage container (2) and at least one electric heating device, wherein the electric heating device comprises at least a first foil heating element (11) which at least partially encloses at least a partial volume of the adsorbent.

Description

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung, umfassend einen Speicherbehälter, der wenigstens ein Speichervolumen umschließt, das mit einem Adsorbens für Kohlenwasserstoffe gefüllt ist, umfassend einen Dampfeinlassanschluss, einen Atmosphärenentlüftungsanschluss und einen Rückspülanschluss an den Speicherbehälter sowie eine elektrische Heizeinrichtung. The invention relates to a heatable fuel vapor storage and retention apparatus comprising a storage vessel enclosing at least a storage volume filled with a hydrocarbon adsorbent comprising a vapor inlet port, an atmospheric vent port and a backwash port to the storage vessel, and an electric heater.

Eine Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung der vorstehend beschriebenen Art ist beispielsweise aus der EP 2 220 358 B1 bekannt. Eine solche Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung, die nachstehend auch als Kraftstoffdampffilter bezeichnet wird, dient dazu, Kohlenwasserstoffemissionen aus Kraftstofftanks bei mit Ottokraftstoff betriebenen Kraftfahrzeugen zu vermeiden. Flüssiger Ottokraftstoff ist verhältnismäßig flüchtig und geht bei Temperaturerhöhung von der flüssigen in die Gasphase über. Ein solcher Phasenwechsel geht einher mit einer Druckänderung im Kraftstoffbehälter, die innerhalb des Kraftstoffbehälters zu einem unzulässigen Druckanstieg führen würde. Deshalb sind Kraftstoffbehälter in Kraftfahrzeugen meistens drucklos offene Systeme mit Entlüftungsleitungen, die über wenigstens einen Entlüftungsanschluss unter Zwischenschaltung eines Kraftstoffdampffilters bzw. einer Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung in die Atmosphäre münden. Kraftstoffdampffilter umfassen granuläre oder monolithische Adsorbentien, meistens auf der Basis von Kohlenstoff, die die im Entlüftungsvolumenstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffe adsorbieren und zurückhalten. Die bekannten Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtungen haben eine begrenzte Adsorptionskapazität. Häufig finden als Adsorbentien Aktivkohlen Anwendung, die nach Beladung mit Kohlenwasserstoffen regeneriert werden müssen. Die Regeneration des Kraftstoffdampffilters erfolgt beim Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges dadurch, dass die für die Brennkraftmaschine benötige Verbrennungsluft durch das Kraftstoffdampffilter aus der Umgebung angesaugt wird. Auf diese Art und Weise erfolgt eine Regeneration des Kraftstoffdampffilters. A Kraftstoffdampfspeicher- and retaining device of the type described above is for example from the EP 2 220 358 B1 known. Such a fuel vapor storage and retention device, also referred to hereinafter as a fuel vapor filter, serves to prevent hydrocarbon emissions from fuel tanks in gasoline fueled automobiles. Liquid gasoline is relatively volatile and changes in temperature from the liquid to the gas phase. Such a phase change is accompanied by a pressure change in the fuel tank, which would lead to an inadmissible pressure increase within the fuel tank. Therefore, fuel tanks in motor vehicles are usually open-loop systems with vent lines, which open into the atmosphere via at least one vent connection with the interposition of a fuel vapor filter or a fuel vapor storage and retention device. Fuel vapor filters include granular or monolithic adsorbents, mostly based on carbon, which adsorb and retain the hydrocarbons contained in the vent volumetric flow. The known fuel vapor storage and retention devices have a limited adsorption capacity. Activated carbons are often used as adsorbents, which have to be regenerated after loading with hydrocarbons. The regeneration of the fuel vapor filter takes place during driving operation of the motor vehicle in that the combustion air required for the internal combustion engine is sucked in through the fuel vapor filter from the environment. In this way, there is a regeneration of the fuel vapor filter.

Es ist grundsätzlich bekannt, dass die Desorption der Kohlenwasserstoffe beim Rückspülvorgang des Kraftstoffdampffilters durch Erwärmen der Spülluft begünstigt wird. Das führt auch bei kurzen Betriebszyklen der Brennkraftmaschine zu einer effektiveren Reinigung des Kraftstoffdampffilters und somit auch zur Erhöhung der Arbeitskapazität des Kraftstoffdampffilters. It is generally known that the desorption of the hydrocarbons during backwashing of the fuel vapor filter is promoted by heating the scavenging air. This leads to a more effective cleaning of the fuel vapor filter and thus also to increase the working capacity of the fuel vapor filter even with short operating cycles of the internal combustion engine.

Bei dem aus der EP 2 220 358 B1 beschriebenen Kraftstoffdampffilter ist stromaufwärts des Atmosphärenentlüftungsanschlusses eine Rückspülheizkammer vorgesehen, die eines oder mehrere elektrische Heizelemente in Form von Heizpatronen aufnimmt. Die Heizpatronen sind als elektrisch leitfähige keramische Heizelemente ausgebildet. Die Heizelemente übertragen Wärme auf den Spülluftvolumenstrom, der dann erwärmt durch das Filterbett geleitet wird. Der Wärmeübergang von der erwärmten Spülluft auf das Adsorbens ist allerdings bei einer solchen Konfiguration des Kraftstoffdampffilters nicht optimal. In the from the EP 2 220 358 B1 described Kraftstoffdampffilter upstream of the Atmosphärentlüftungsanschlusses a backwash heating chamber is provided which receives one or more electrical heating elements in the form of heating cartridges. The heating cartridges are designed as electrically conductive ceramic heating elements. The heating elements transfer heat to the purge air volume flow, which is then passed through the filter bed heated. However, the heat transfer from the heated purge air to the adsorbent is not optimal in such a configuration of the fuel vapor filter.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung der eingangs genannten Art diesbezüglich zu verbessern. The invention is therefore an object of the invention to improve a Kraftstoffdampfspeicher- and restraint device of the type mentioned in this regard.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. The object is solved by the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung, umfassend einen Speicherbehälter, der wenigstens ein Speichervolumen umschließt, das mit einem Adsorbens für Kohlenwasserstoffe gefüllt ist, umfassend einen Dampfeinlassanschluss, einen Atmosphärenentlüftungsanschluss und einen Rückspülanschluss an den Speicherbehälter sowie wenigstens eine elektrische Heizeinrichtung, wobei sich die Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung insbesondere dadurch auszeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung wenigstens ein erstes Folienheizelement umfasst, das wenigstens ein Teilvolumen des Adsorbens wenigstens teilweise umschließt. One aspect of the invention relates to a heatable fuel vapor storage and retention apparatus comprising a storage vessel enclosing at least a storage volume filled with a hydrocarbon adsorbent comprising a vapor inlet port, an atmospheric vent port and a backwash port to the storage vessel and at least one electric heater the fuel vapor storage and retention device is characterized in particular in that the electrical heating device comprises at least a first foil heating element which at least partially surrounds at least a partial volume of the adsorbent.

Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Folienheizelements kann ein unmittelbarer Wärmeübergang von der elektrischen Heizeinrichtung auf das Adsorbens bewirkt werden, wodurch die Trägheit beim Aufheizen reduziert wird und Wärmeverluste vermieden werden. Das ist insbesondere deshalb wichtig, weil die Heizeinrichtung nur während der Spülzyklen betrieben wird und die Spülzyklen unter Umständen verhältnismäßig kurz sein können, beispielsweise bei modernen Hybridfahrzeugen. By using a film heating element according to the invention an immediate heat transfer from the electric heater can be effected on the adsorbent, whereby the inertia is reduced during heating and heat losses are avoided. This is particularly important because the heater is operated only during the rinse cycles and the rinse cycles may be relatively short under certain circumstances, for example in modern hybrid vehicles.

Außerdem hat die Ausbildung der Heizeinrichtung in Form wenigstens des ersten Folienheizelements den Vorteil, dass diese Anordnung weniger Bauraum benötigt als die bekannten Heizpatronen oder Heizelemente mit metallenen Wärmeleitkörpern. In addition, the formation of the heating device in the form of at least the first foil heating element has the advantage that this arrangement requires less installation space than the known heating cartridges or heating elements with metal heat conducting bodies.

Als Adsorbentien kommen Adsorbentien auf der Basis von Kohlenstoff in Betracht, beispielsweise in Form von Granulaten oder als poröse monolithische Kohlenstoffkörper, die im Allgemeinen als sogenannte Honeycombs bezeichnet werden. Selbstverständlich kommen als Adsorbentien auch sogenannte Molekularsiebe, beispielweise Zeolithe, in Betracht. As adsorbents come adsorbents based on carbon, for example in the form of granules or as porous monolithic carbon bodies, which are generally referred to as so-called honeycombs. Of course, come as adsorbents and so-called molecular sieves, such as zeolites, into consideration.

Das erste oder ein weiteres Folienheizelement kann wenigstens eine in eine flexible Trägerfolie integrierte elektrisch leitende Heizbahn mit elektrischen Anschlüssen umfassen. The first or another foil heating element may comprise at least one electrically conductive heating path with electrical connections integrated into a flexible carrier foil.

Das erste oder ein weiteres Folienheizelement kann erfindungsgemäß Teile des Filterbetts oder einen oder mehrere Filterkörper teilweise oder vollständig umschließen. According to the invention, the first or another foil heating element can partially or completely enclose parts of the filter bed or one or more filter bodies.

Zweckmäßigerweise besteht die Heizbahn aus einem elektrisch leitenden Material, das ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend elektrisch leitende Materialien mit einem negativen Temperaturkoeffizienten (sogenannte NTCs), elektrisch leitende Materialen mit einem positiven Temperaturkoeffizienten (sogenannte PTCs), Kohlenstoffnanoröhren, Kupfer, Silber und ähnlich elektrisch leitende Materialien. Conveniently, the heating path consists of an electrically conductive material which is selected from a group comprising electrically conductive materials having a negative temperature coefficient (so-called NTCs), electrically conductive materials having a positive temperature coefficient (so-called PTCs), carbon nanotubes, copper, silver and similar electrically conductive Materials.

Wenn die Heizbahn aus Kohlenstoffnanoröhren besteht, so kann die Heizbahn in die Trägerfolie eingespritzt sein. Kohlenstoffnanoröhren lassen sich grundsätzlich als Füllstoffe in thermoplastischen Kunststoffen verwenden. If the heating track consists of carbon nanotubes, then the heating track can be injected into the carrier foil. Carbon nanotubes can basically be used as fillers in thermoplastics.

Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Speicherbehälter erste und zweite Speichervolumina umfasst, die zwischen dem Dampfeinlassanschluss und dem Atmosphärenentlüftungsanschluss in Reihe geschaltet sind. Das schließt nicht aus, dass die beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung gemäß der Erfindung noch weitere, insbesondere auch parallel geschaltete Speichervolumina, umfasst, die jeweils mit einem Adsorbens gefüllt sind. In a preferred variant of the invention, it is provided that the storage container comprises first and second storage volumes, which are connected in series between the steam inlet connection and the atmosphere vent connection. This does not exclude that the heatable Kraftstoffdampfspeicher- and retaining device according to the invention still further, in particular also parallel-connected storage volumes comprises, which are each filled with an adsorbent.

Die Speichervolumina können grundsätzlich in einen gemeinsamen Speicherbehälter integriert sein, der beispielsweise als röhrenförmiger oder zylindrischer Speicherbehälter ausgebildet sein kann. Der Speicherbehälter kann grundsätzlich eine Gestalt aufweisen, wie sie in der EP 2 220 358 B1 beschrieben ist. The storage volumes may in principle be integrated into a common storage container, which may be formed, for example, as a tubular or cylindrical storage container. The storage container may basically have a shape as shown in the EP 2 220 358 B1 is described.

Die elektrische Heizeinrichtung kann als Rückspül-Heizelement ausgebildet sein, das wenigstens das erste Folienheizelement umfasst, das in dem Atmosphärenentlüftungsanschluss unmittelbar vorgelagerten zweiten Speichervolumen angeordnet ist. The electric heating device may be formed as a backwash heating element, which comprises at least the first foil heating element, which is arranged in the atmosphere vent connection immediately upstream second storage volume.

Die Speichervolumina definieren zweckmäßigerweise einen Luftkanal beziehungsweise Durchströmungskanal zwischen dem Dampfeinlassanschluss und dem Atmosphärenentlüftungsanschluss sowie zwischen dem Atmosphärenentlüftungsanschluss und dem Rückspülanschluss. The storage volumes conveniently define an air passage between the steam inlet port and the atmosphere vent port and between the atmosphere vent port and the backwash port.

In einem Adsorptionsbetrieb wird die beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung zweckmäßigerweise von dem Dampfeinlassanschluss zu dem Atmosphärenentlüftungsanschluss durchströmt. Im Spülbetrieb wird die beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung zweckmäßigerweise von dem Atmosphärenentlüftungsanschluss an den Rückspülanschluss durchströmt, wobei der Rückspülanschluss zweckmäßigerweise an den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Ein dort angelegter Unterdruck bewirkt eine Rückspülung der beheizbaren Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung und mit hin eine Desorption der zurückgehaltenen Kohlenwasserstoffe. In an adsorption mode, the heatable fuel vapor storage and retention device is expediently flowed through by the steam inlet connection to the atmosphere vent connection. In the rinsing operation, the heatable fuel vapor storage and retention device is expediently flowed through by the atmosphere vent connection to the backwash connection, wherein the backwash connection is expediently connected to the intake tract of an internal combustion engine. A negative pressure applied there causes a backwashing of the heatable fuel vapor storage and retention device and towards a desorption of the retained hydrocarbons.

Das zweite Speichervolumen kann beispielsweise einen monolithischen porösen Kohlenstoffkörper als Adsorbens umfassen, der mit dem ersten Folienheizelement umwickelt ist. Auf diese Art und Weise wird die von der bestromten Heizeinrichtung erzeugte Wärme unmittelbar, das heißt durch Kontaktwärmeübertagung, in das Adsorbens eingeleitet. The second storage volume may, for example, comprise a monolithic porous carbon body as adsorbent, which is wrapped with the first foil heating element. In this way, the heat generated by the energized heater is introduced directly, that is, by Kontaktwärmeübertagung in the adsorbent.

Das erste oder ein weiteres Folienheizelement kann alternativ eine Filterpackung oder ein Filterbett oder eine Filterpatrone mit einer granulären Füllung umschließen. The first or another foil heating element may alternatively enclose a filter pack or a filter bed or a filter cartridge with a granular filling.

Bei einer weiteren vorteilhaften Variante der beheizbaren Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung gemäß der Erfindung ist wenigstens ein zweites Folienheizelement vorgesehen, das sich wenigstens über Teile einer Umfassungswand eines Speichervolumens erstreckt und an der Umfassungswand befestigt ist. Die Umfassungswand des betreffenden Speichervolumens ist in unmittelbarem Kontakt mit dem in dem Speichervolumen enthaltenen Adsorbens, so dass auf diese Art und Weise eine Kontaktwärmeübertragung unmittelbar von dem Folienheizelement in das Adsorbens stattfindet. In a further advantageous variant of the heatable Kraftstoffdampfspeicher- and retaining device according to the invention, at least a second film heating element is provided, which extends at least over parts of a peripheral wall of a storage volume and is attached to the enclosure wall. The surrounding wall of the respective storage volume is in direct contact with the adsorbent contained in the storage volume, so that in this way takes place a contact heat transfer directly from the film heating element into the adsorbent.

Vorzugsweise erstreckt sich das zweite Speichervolumen innerhalb des ersten Speichervolumens. Das zweite Speichervolumen kann beispielsweise bezüglich des ersten Speichervolumens konzentrisch angeordnet sein. Preferably, the second storage volume extends within the first storage volume. The second storage volume may, for example, be arranged concentrically with respect to the first storage volume.

Eine innere Umfassungswand des ersten Speichervolumens kann beispielsweise gleichzeitig eine äußere Umfassungswand des zweiten Speichervolumens bilden. For example, an inner peripheral wall of the first storage volume may simultaneously form an outer peripheral wall of the second storage volume.

Die beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung gemäß der Erfindung kann zweite und dritte sowie weitere Folienheizelemente umfassen, wobei sich bei einer zweckmäßigen Variante das zweite Folienheizelement auf einer äußeren Umfassungswand des ersten Speichervolumens und das dritte Folienheizelement auf einer Umfassungswand des dritten Speichervolumens erstreckt. The heatable Kraftstoffdampfspeicher- and retaining device according to the invention may comprise second and third and further foil heating elements, wherein in an expedient Variant extends the second Folienheizelement on an outer peripheral wall of the first storage volume and the third Folienheizelement on a peripheral wall of the third storage volume.

Zweckmäßigerweise erstreckt sich das betreffende Folienheizelement auf derjenigen Seite der Umfassungswand oder Trennwand, die dem zu regenerierenden Adsorbens zugekehrt ist. Conveniently, the film heating element in question extends on that side of the surrounding wall or partition, which faces the adsorbent to be regenerated.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. The invention will be explained below with reference to an embodiment shown in the drawings.

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Darstellung einer beheizbaren Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a schematic representation of a heatable Kraftstoffdampfspeicher- and retaining device according to a first embodiment of the invention,

2 eine schematische Darstellung einer beheizbaren Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 2 a schematic representation of a heatable Kraftstoffdampfspeicher- and retaining device according to a second embodiment of the invention and

3 eine schematische Darstellung eines mit einem Folienheizelement umwickelten monolithischen, porösen Kohlenstoffkörpers. 3 a schematic representation of a wrapped with a foil heating monolithic porous carbon body.

Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst die beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung 1 gemäß der Erfindung einen röhrenförmigen bzw. zylindrischen Speicherbehälter 2, der ein erstes, zweites und drittes Speichervolumen 3, 4, und 5 umschließt. Der Speicherbehälter 2 ist an zwei gegenüberliegenden Enden mit nicht näher bezeichneten Deckeln verschlossen. Like from the 1 and 2 can be seen includes the heated fuel vapor storage and retention device 1 according to the invention, a tubular or cylindrical storage container 2 containing a first, second and third storage volume 3 . 4 , and 5 encloses. The storage tank 2 is closed at two opposite ends with unspecified lids.

Die Speichervolumina 3, 4 und 5 sind jeweils wenigstens teilweise mit einem Adsorbens gefüllt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Adsorbens auf der Basis von Kohlenstoff. The storage volumes 3 . 4 and 5 are each at least partially filled with an adsorbent. Preferably, this is an adsorbent based on carbon.

Der Speicherbehälter 2 umfasst einen Dampfeinlassanschluss 6, der an eine Entlüftungsleitung eines Kraftstoffbehälters angeschlossen ist. Der Speicherbehälter 2 umfasst weiterhin einen Atmosphärenentlüftungsanschluss 7, der mit der Atmosphäre kommuniziert und einen Rückspülanschluss 8, der an den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine angeschlossen ist und über welchen der Speicherbehälter 2 mit Unterdruck beaufschlagbar ist. The storage tank 2 includes a steam inlet port 6 which is connected to a vent line of a fuel tank. The storage tank 2 further includes an atmosphere vent port 7 communicating with the atmosphere and a backwash port 8th , which is connected to the intake of an internal combustion engine and via which the storage container 2 can be acted upon by negative pressure.

Der Dampfeinlassanschluss 6 mündet in das erste Speichervolumen 3, der Atmosphärenentlüftungsanschluss 7 ist hingegen an das zweite Speichervolumen 4 angeschlossen. The steam inlet connection 6 flows into the first storage volume 3 , the atmosphere exhaust connection 7 is on the other hand to the second storage volume 4 connected.

Der Rückspülanschluss 8 mündet ebenfalls in das erste Speichervolumen 3. The backwash connection 8th also flows into the first storage volume 3 ,

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 sind insgesamt drei Speichervolumina vorgesehen, wobei die Anzahl der Speichervolumina für die Erfindung nicht kritisch ist. Die Speichervolumina 3, 4 und 5 sind strömungstechnisch in Reihe geschaltet, wobei das erste Speichervolumen 3 im Absorptionsbetrieb der beheizbaren Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung 1 zunächst von mit Kohlenwasserstoffen beladenem Gas durchströmt wird. In the embodiment according to the 1 and 2 a total of three storage volumes are provided, wherein the number of storage volumes for the invention is not critical. The storage volumes 3 . 4 and 5 are fluidically connected in series, wherein the first storage volume 3 in the absorption mode of the heated fuel vapor storage and retention device 1 first flows through loaded with hydrocarbons gas.

Das zweite und das dritte Speichervolumen 4, 5 erstrecken sich innerhalb des ersten Speichervolumens 3. Das zweite und das dritte Speichervolumen 4, 5 werden von einer Röhre 9 mit gestuftem Durchmesser gebildet, die etwa koaxial zu einer äußeren Umfassungswand 10 des Speicherbehälters 2 angeordnet ist und die das erste Speichervolumen 3 durchsetzt. Die Röhre bildet eine Umfassungswand oder Trennwand des zweiten und dritten Speichervolumens 4, 5. Auf diese Art und Weise wird ein Absorptionspfad von dem Dampfeinlassanschluss 6 zu dem Atmosphärenentlüftungsanschluss 7 gebildet, der bei verhältnismäßig geringer Bauhöhe der beheizbaren Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung 1 verhältnismäßig lang ist. Jedes der Speichervolumina 3, 4, 5 definiert ein Filterbett oder eine Filterpackung eines Adsorbens. Der Durchströmungsquerschnitt des jeweiligen Speichervolumens 3, 4, 5 verringert sich von dem Dampfeinlassanschluss 6 in Richtung auf den Atmosphärenentlüftungsanschluss 7. The second and third storage volumes 4 . 5 extend within the first storage volume 3 , The second and third storage volumes 4 . 5 be from a tube 9 formed with stepped diameter, which is approximately coaxial with an outer perimeter wall 10 of the storage container 2 is arranged and the first storage volume 3 interspersed. The tube forms a surrounding wall or partition wall of the second and third storage volumes 4 . 5 , In this way, an absorption path becomes from the steam inlet port 6 to the atmosphere vent port 7 formed, with a relatively small height of the heated fuel vapor storage and retention device 1 is relatively long. Each of the storage volumes 3 . 4 . 5 defines a filter bed or filter pack of an adsorbent. The flow cross section of the respective storage volume 3 . 4 . 5 decreases from the steam inlet port 6 towards the atmosphere vent port 7 ,

Im Adsorptionsbetrieb der beheizbaren Kraftstoffdampfspeicherund Rückhaltevorrichtung 1 gemäß der Erfindung gelangt mit Kohlenwasserstoffen beladenes Gas aus einem Kraftstoffbehälter zunächst über den Dampfeinlassanschluss 6 in das erste Speichervolumen 3. In the adsorption mode of the heated fuel vapor storage and retention device 1 According to the invention, gas laden with hydrocarbons first passes from a fuel tank via the steam inlet port 6 in the first storage volume 3 ,

Dem ersten Speichervolumen 3 ist das dritte Speichervolumen 5 nachgeschaltet, daran schließt sich dann das zweite Speichervolumen 4 an. The first storage volume 3 is the third storage volume 5 followed by the second storage volume then closes 4 at.

Der mit Kohlenwasserstoffen beladene Gasstrom durchströmt den Speicherbehälter entgegen den in den 1 und 2 eingezeichneten Pfeilen, die einen Rückspülbetrieb der erfindungsgemäßen beheizbaren Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung 1 andeuten bzw. veranschaulichen. Wie vorstehend bereits erwähnt, wird zunächst das erste Speichervolumen 3 durchströmt, sodann strömt das kohlenwasserstoffbeladene Gas in das dritte Speichervolumen 5 und schließlich in das zweite Speichervolumen 4. Die in den Speichervolumina 3, 4, 5 enthaltenen Adsorbentien nehmen die Kohlenwasserstoffe aus dem Gas auf. Das schlussendlich gereinigte Gas wird über den Atmosphärenentlüftungsanschluss 7 an die Atmosphäre freigesetzt. The laden with hydrocarbons gas stream flows through the storage tank contrary to those in the 1 and 2 drawn arrows, a backwash operation of the heated fuel vapor storage and retention device according to the invention 1 indicate or illustrate. As already mentioned above, first the first storage volume 3 flows through, then the hydrocarbon-laden gas flows into the third storage volume 5 and finally into the second storage volume 4 , The in the storage volumes 3 . 4 . 5 Adsorbents contained absorb the hydrocarbons from the gas. The Finally, purified gas will go through the atmosphere vent port 7 released to the atmosphere.

Bekanntlich ist die Absorptionskapazität der Adsorbentien begrenzt. Die Speichervolumina sind daher nur begrenzt beladbar. Bei Erreichen einer gewissen Sättigung der Adsorbentien würden Kohlenwasserstoffe in Form von sogenannten „Bleed Emissions“ an die Atmosphäre freigesetzt. Deshalb ist es erforderlich, die beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung von Zeit zu Zeit zu regenerieren. Dies erfolgt durch Rückspülen von Frischluft aus der Atmosphäre über den Atmosphärenentlüftungsanschluss 7 zu dem Rückspülanschluss 8, der an den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeschlossen ist und über welchen die Speichervolumina 3, 4, 5 Unterdruck beaufschlagbar sind. As is known, the absorption capacity of the adsorbents is limited. The storage volumes are therefore limited loadable. Upon reaching a certain saturation of the adsorbents hydrocarbons would be released in the form of so-called "bleed emissions" to the atmosphere. Therefore, it is necessary to regenerate the heatable fuel vapor storage and retention device from time to time. This is done by backwashing fresh air from the atmosphere via the atmosphere vent port 7 to the backwash port 8th , which is connected to the intake tract of the internal combustion engine and on which the storage volumes 3 . 4 . 5 Negative pressure can be acted upon.

Bekanntlich ist die Adsorption von Kohlenwasserstoffen ein exothermer Vorgang, wohingegen die Desorption ein endothermer Vorgang ist. Deswegen ist es, wie eingangs bereits geschildert, sinnvoll, die Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung zyklisch zu beheizen, und zwar während der Rückspülphasen, d.h. bei Betrieb der Brennkraftmaschine. As is known, adsorption of hydrocarbons is an exothermic process, whereas desorption is an endothermic process. Therefore, as already mentioned, it makes sense to cyclically heat the fuel vapor storage and retention device during the backwash phases, i. during operation of the internal combustion engine.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 der Erfindung ist zwecks Beheizung des in dem zweiten Speichervolumen 4 enthaltenen Adsorbens ein erstes Folienheizelement 11 vorgesehen, welches das in dem zweiten Speichervolumen 4 enthaltene Adsorbens umschließt. Das in dem Speichervolumen 4 angeordnete Adsorbens ist vorzugsweise als monolithischer poröser Kohlenstoffkörper 12 ausgebildet, der von dem Folienheizelement 11 umwickelt ist. In the embodiment according to 1 The invention is for the purpose of heating in the second storage volume 4 contained adsorbent a first foil heating element 11 provided, which in the second storage volume 4 encloses contained adsorbent. That in the storage volume 4 arranged adsorbent is preferably as a monolithic porous carbon body 12 formed, that of the film heating element 11 is wrapped.

3 zeigt den von dem ersten Folienheizelement 11 umschlossenen Kohlenstoffkörper 12. Das Folienheizelement kann eine oder mehrere Heizbahnen umfassen, die auch integraler Bestandteil des Folienheizelement 11 sein können. Das erste Folienheizelement 11 ist über elektrische Anschlüsse 13 bestrombar. 3 shows that of the first foil heating element 11 enclosed carbon body 12 , The foil heating element may comprise one or more heating paths, which are also an integral part of the foil heating element 11 could be. The first foil heating element 11 is via electrical connections 13 supplied with current.

Wie vorstehend bereits erwähnt, zeigen die in den 1 und 2 eingezeichneten Pfeile den Rückspülvorgang, bei welchem Frischluft über den Atmosphärenentlüftungsanschluss 7 zunächst in das zweite Speichervolumen 4, dann in das dritte Speichervolumen 5 und sodann durch das erste Speichervolumen 3 durch den Rückspülanschluss 8 zur Brennkraftmaschine gesaugt wird. Dabei wird das erste Folienheizelement 11 während des Rückspülvorgangs bestromt, sodass dieses in Kontakt mit dem von diesem umschlossenen Adsorbens seine Wärme an das Adsorbens abgibt. Dadurch wird die Desorption der Kohlenwasserstoffe begünstigt und eine effektive Rückspülung das Adsorbens bewirkt. As already mentioned above, in the 1 and 2 drawn arrows the backwashing, in which fresh air through the atmosphere vent port 7 first in the second storage volume 4 , then into the third storage volume 5 and then through the first storage volume 3 through the backwash port 8th is sucked to the internal combustion engine. In this case, the first foil heating element 11 energized during the backwashing, so that it emits in contact with the adsorbent enclosed by this heat to the adsorbent. As a result, the desorption of the hydrocarbons is promoted and causes an effective backwashing the adsorbent.

Zusätzlich oder alternativ können zweite, dritte und weitere Folienheizelemente 14, 15 auch an den Umfassungswänden 10 der Speichervolumina 3, 4 und 5 vorgesehen sein. Eine solche Konfiguration ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 dargestellt. Dort ist ein zweites Folienheizelement 14 an der Innenseite der Umfassungswand 10 des ersten Speichervolumens 3 angeordnet. Die Umfassungswand 10 des ersten Speichervolumens 3 ist gleichzeitig die Außenwand des Speicherbehälters 2. Das zweite Folienheizelement 14 kann beispielsweise an die Innenseite der Umfassungswand 10 des ersten Speichervolumens 3 geschweißt oder geklebt sein. Alle Folienheizelemente 11, 14, 15 können eine Trägerfolie aus einem wärmebeständigen thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff umfassen. Eine oder mehrere Heizbahnen können einseitig auf die Trägerfolie aufgebracht sein oder zwischen mehreren Lagen von Trägerfolien angeordnet oder in eine Trägerfolie eingespritzt sein. Additionally or alternatively, second, third and further foil heating elements 14 . 15 also on the surrounding walls 10 the storage volumes 3 . 4 and 5 be provided. Such a configuration is according to the embodiment 2 shown. There is a second foil heating element 14 on the inside of the perimeter wall 10 of the first storage volume 3 arranged. The perimeter wall 10 of the first storage volume 3 is at the same time the outer wall of the storage container 2 , The second foil heating element 14 for example, to the inside of the perimeter wall 10 of the first storage volume 3 welded or glued. All foil heating elements 11 . 14 . 15 may comprise a carrier film of a heat-resistant thermoplastic or thermosetting plastic. One or more heating tracks may be applied on one side to the carrier foil or arranged between several layers of carrier foils or injected into a carrier foil.

Das dritte Folienheizelement 15 ist auf die Innenseite der Umfassungswand (Röhre 9) des dritten Speichervolumens 5 aufgebracht. The third foil heating element 15 is on the inside of the perimeter wall (tube 9 ) of the third storage volume 5 applied.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
beheizbare Kraftstoffdampfspeicher und Rückhaltevorrichtungheatable fuel vapor storage and retention device
2 2
Speicherbehälter storage container
3 3
erstes Speichervolumen first storage volume
4 4
zweites Speichervolumen second storage volume
5 5
drittes Speichervolumen third storage volume
6 6
Dampfeinlassanschluss Steam inlet port
7 7
Atmosphärenentlüftungsanschluss Atmospheric vent port
8 8th
Rückspülanschluss Rückspülanschluss
9 9
Röhre tube
10 10
Umfassungswand des ersten Speichervolumens Surrounding wall of the first storage volume
11 11
erstes Folienheizelement first foil heating element
1212
Kohlenstoffkörper  Carbon body
13 13
elektrische Anschlüsse electrical connections
1414
zweites Folienheizelement  second foil heating element
1515
drittes Folienheizelement  third foil heating element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2220358 B1 [0002, 0004, 0017] EP 2220358 B1 [0002, 0004, 0017]

Claims (10)

Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung (1) umfassend einen Speicherbehälter (2), der wenigstens ein Speichervolumen (3, 4, 5) umschließt, das mit einem Adsorbens für Kohlenwasserstoffe gefüllt ist, umfassend einen Dampfeinlassanschluss (6), einen Atmosphärenentlüftungsanschluss(7) und einen Rückspülanschluss (8) an den Speicherbehälter (2) sowie wenigstens eine elektrische Heizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung wenigstens ein erstes Folienheizelement (11) umfasst, dass wenigstens ein Teilvolumen des Adsorbens wenigstens teilweise umschließt. Heatable fuel vapor storage and retention device ( 1 ) comprising a storage container ( 2 ) containing at least one storage volume ( 3 . 4 . 5 ) filled with an adsorbent for hydrocarbons, comprising a steam inlet port ( 6 ), an atmosphere vent port ( 7 ) and a backwash port ( 8th ) to the storage container ( 2 ) And at least an electric heating device, characterized in that the electric heater (at least a first foil- 11 ) comprises at least partially enclosing at least a partial volume of the adsorbent. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Folienheizelement (11) wenigstens eine in eine flexible Trägerfolie integrierte elektrisch leitende Heizbahn mit elektrischen Anschlüssen umfasst. Heatable fuel vapor storage and retention device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first foil heating element ( 11 ) comprises at least one integrated in a flexible carrier film electrically conductive heating track with electrical connections. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizbahn aus einem elektrisch leitenden Material besteht, das ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend elektrisch leitende Materialien mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, elektrisch leitenden Materialien mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, Kohlenstoffnanoröhren, Kupfer und Silber. Heatable fuel vapor storage and retention device ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the heating track is made of an electrically conductive material selected from a group comprising electrically conductive materials having a negative temperature coefficient, electrically conductive materials having a positive temperature coefficient, carbon nanotubes, copper and silver. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (2) erste und zweite Speichervolumina (3, 4) umfasst, die zwischen dem Dampfeinlassanschluss (6) und dem Atmosphärenentlüftungsanschluss (7) in Reihe geschaltet sind. Heatable fuel vapor storage and retention device ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the storage container ( 2 ) first and second storage volumes ( 3 . 4 ) located between the steam inlet port ( 6 ) and the atmosphere vent port ( 7 ) are connected in series. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhalteeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Folienheizelement (11) in dem dem Atmosphärenentlüftungsanschluss (7) unmittelbar vorgelagerten zweiten Speichervolumen (4) angeordnet ist. Heatable fuel vapor storage and retention device ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first foil heating element ( 11 ) in the atmosphere venting port ( 7 ) immediately upstream second storage volume ( 4 ) is arranged. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Speichervolumen (4) einen monolithischen porösen Kohlenstoffkörper (12) als Adsorbens umfasst, der mit dem ersten Folienheizelement (11) umwickelt ist. Heatable fuel vapor storage and retention device ( 1 ) according to one of claims 4 or 5, characterized in that the second storage volume ( 4 ) a monolithic porous carbon body ( 12 ) as adsorbent, which with the first film heating element ( 11 ) is wrapped. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein zweites Folienheizelement (14), das sich wenigstens über Teile einer Umfassungswand (10) eines Speichervolumens erstreckt und an der Umfassungswand (10) befestigt ist. Heatable fuel vapor storage and retention device ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized by a second foil heating element ( 14 ), which at least covers parts of a perimeter wall ( 10 ) of a storage volume and at the surrounding wall ( 10 ) is attached. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zweite Speichervolumen (4) innerhalb des ersten Speichervolumens (3) erstreckt. Heatable fuel vapor storage and retention device ( 1 ) according to one of claims 4 to 7, characterized in that the second storage volume ( 4 ) within the first storage volume ( 3 ). Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Speichervolumen (4) bezüglich des ersten Speichervolumens (3) konzentrisch angeordnet ist. Heatable fuel vapor storage and retention device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the second storage volume ( 4 ) with respect to the first storage volume ( 3 ) is arranged concentrically. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, umfassend zweite und dritte Folienheizelemente (14, 15), wobei sich das zweite Folienheizelement (14) auf der Umfassungswand (10) des ersten Speichervolumens (4) und das dritte Folienheizelement auf einer Umfassungswand des dritten oder weiteren Speichervolumens erstreckt. Heatable fuel vapor storage and retention device ( 1 ) according to any one of claims 7 to 9, comprising second and third foil heating elements ( 14 . 15 ), wherein the second foil heating element ( 14 ) on the perimeter wall ( 10 ) of the first storage volume ( 4 ) and the third foil heating element extends on a peripheral wall of the third or further storage volume.
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