-
GEBIET DER OFFENLEGUNG
-
Diese Offenlegung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Kohlenwasserstoff-Verdunstungsemissionen durch Kraftstoffspeichersysteme in Fahrzeugen, die mit Aktivkohle gefüllte Behälter und/oder absorbierende monolithhaltige Behälter beinhalten, wobei die Monolithen Aktivkohle beinhalten, sowie die Verwendung derartiger absorbierender Behälter zur Entfernung von flüchtigen organischen Verbindungen und anderen chemischen Arbeitsstoffen aus Flüssigkeitsströmen. Die Offenlegung betrifft weiter ein besonderes Verfahren und System unter Verwendung von passiven und aktiven Spülbehältern und/oder Behälterbettabschnitten zur Emissionskontrolle. Weiter betrifft die Offenlegung die Senkung der Gesamtmasse von Kohlenwasserstoffen, die von dem Motor gespült und verbraucht werden müssen, um den Behälter vollständig zu regenerieren.
-
HINTERGRUND DER OFFENLEGUNG
-
Die Verdunstung von Benzin aus Kraftstoffsystemen von Motorfahrzeugen ist eine wichtige potenzielle Quelle der Luftverunreinigung durch Kohlenwasserstoffe. Die Automobilindustrie sieht sich der Herausforderung gegenüber, Motorkomponenten und Systeme zu entwickeln, um die fast vier Milliarden Liter Benzin einzudämmen, die allein in den USA jährlich aus Kraftstoffsystemen verdunsten. Diese Emissionen lassen sich über Behältersysteme steuern, die Aktivkohle verwenden, um den Verdunstungsdampf zu absorbieren und aufzunehmen.
-
Ein typisches in einem Fahrzeug-Emissionskontrollsystem nach dem Stand der Technik eingesetztes Behältersystem ist in
1 dargestellt. Ein aktiver Spülbehälter
2 ist mit dem Kraftstofftank
1 verbunden. Der aktive Spülbehälter
2 hat eine Behälterentlüftung
3 und eine Spülleitung zum Verteiler des Motoreinlasses
4. Einige grundlegende Fahrzeug-Emissionskontrollsystem-Behälter sind in den
US-Patenten Nr. 5,456,236 ;
5,456237 ;
5,460,136 und
5,477,836 offengelegt.
-
Diese Behälter und Behältersysteme dienen zur Absorption von durch das Kraftstoffsystem freigesetzten Kohlenwasserstoffen. Bei bestimmten Arten des Motorbetriebs wird der absorbierte Kohlenwasserstoffdampf in regelmäßigen Abständen aus der Kohle entfernt, um „regenerierte Kohle” zu bilden, indem aktiv Luft durch den Behälter gezogen wird („aktives Spülen”) und der desorbierte Dampf im Motor verbrannt wird. Die regenerierte Kohle kann anschließend weiteren Dampf absorbieren.
-
Normalerweise erfolgt dieses „aktive Spülen”, während der Motor in Betrieb ist, und der Motorverteiler ein Vakuum erzeugt, das verwendet wird, um Luft durch den Kohlebehälter zu ziehen. Um einen Kohlebehälter vollständig bis auf seine vorgesehene freie Kapazität zu reinigen und die zulässigen Emissionspegel einzuhalten, ist ein signifikantes Spülluftvolumen erforderlich (normalerweise das 100- bis 400-fache des Behältervolumens).
-
Eine weitere Art der Kohleregenerierung erfolgt über „passives Spülen” oder „natürliche Rücksäuberung”. Die natürliche Rücksäuberung erfolgt während des Tagesablaufs mit sinkender Temperatur der Umgebungsluft. Normalerweise treten die wärmsten Lufttemperaturen während des späten Nachmittags auf, und die kältesten Lufttemperaturen liegen während der frühen Morgenstunden vor. Diese natürliche Temperaturschwankung wird als Tag/Nacht-Temperaturschwankung bezeichnet. Beim Ansteigen der Umgebungstemperatur nimmt auch die Temperatur des Kraftstoffbehälters des Fahrzeugs samt Inhalt zu. Dieser Temperaturanstieg bewirkt, dass Luft und Dämpfe expandieren und an Dichte verlieren, und der Anstieg bewirkt auch eine Druckzunahme des Kraftstoffdampfs sowie die Entwicklung von Kraftstoffdampf zur Erhaltung des Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichts. Die Nettoeffekte dieser Abläufe schließen Folgendes ein: (1) Anstieg der Benzindampfkonzentration im Dampfraum des Tanks und (2) Entlüftung der Benzindämpfe und der Luft aus dem Kraftstofftank zur Beibehaltung des Druckausgleichs mit einer zur Atmosphäre offenen Leitung (oder Druckbeaufschlagung des Kraftstofftanks, falls der Tank gegen die Atmosphäre abgedichtet ist).
-
Wenn die Umgebungstemperatur abnimmt, sinkt auch die Temperatur des Kraftstofftanks und des Tankinhalts, und der entgegengesetzte Effekt tritt ein. Die Luft- und Benzindämpfe ziehen sich zusammen, und ihre Dichte nimmt zu. Der Dampfdruck des Kraftstoffs sinkt und bewirkt die Kondensation der austretenden Kraftstoffdämpfe in die Flüssigkeit, während die Ausgleichsdampfkonzentration abnimmt. Der Nettoeffekt dieser Prozesse ist der Lufteinzug in den Kraftstofftank. Wenn ein Kohlebehälter in der Tankentlüftung positioniert ist, kann die während der Zeitabschnitte sinkender Umgebungstemperatur in den Tank eingezogene Luft eine begrenzte Regenerierung des Behälters bereitstellen.
-
Ein typischer 60-Liter-Kraftstofftank, der zu 40% mit Benzin mit einem RVP-Dampfdruck (Reid Vapor Pressure) von 7 psi (~0,48 bar) befüllt ist, wird ungefähr 35 Gramm Kohlenwasserstoffdampf entlüften, wenn er von 65°F (~18,33°C) auf 105°F (~40,56°C) erwärmt wird. Ein typischer handelsüblicher Kohlebehälter absorbiert je nach Anforderung bzw. Konzept mehr als 99% dieser Dämpfe über einen bis drei Tage oder mehr. Wenn das gleiche Tanksystem von 105°F (~40,56°C) auf 65°F (~18,33°C) abgekühlt wird, desorbieren etwa 5 bis 7 Gramm Kohlenwasserstoffe und werden in den Kraftstofftank zurück entlüftet. In einem Zyklus von 24 Stunden beträgt die Nettobelastung des Kohlebehälters 28 bis 30 Gramm.
-
Fahrzeughersteller und Systementwickler suchen nach Verfahren zur signifikanten Verringerung des Volumens der aktiven Motorsäuberung, das erforderlich ist, um sowohl das erforderliche Niveau der Absorptionskapazität bereitzustellen als auch die Zielvorgaben für die entlüfteten Emissionen einzuhalten. Fahrzeughersteller und Systementwickler suchen auch nach Verfahren, um die Masse der Benzindämpfe zu senken, die während der Säuberung zum Motor abgegeben werden müssen. Weiter suchen Fahrzeughersteller und Systementwickler nach Verfahren zur Reduzierung der durchschnittlichen Konzentration von Benzindämpfen in der Spülluft über die Verringerung der Kohlenwasserstoffkonzentration. Das pro Zeiteinheit durch den Behälter zum Motor gezogene Spülluftvolumen kann mit minimaler Auswirkung auf die Motorsteuerung erhöht werden. Bei dem vorstehend beschriebenen System (60-Liter-Kraftstofftank, der zu 40% mit Kraftstoff mit einem RVP-Dampfdruck (Reid Vapor Pressure) von 7 psi befüllt und einem 24-Stunden-Tag/Nacht-Zyklus von 65°F auf 105°F und zurück auf 65°F unterzogen wird) entlüftet der Kraftstofftank etwa 15,3 Liter Luft plus etwa 9,7 Liter Benzindämpfe. Ein typischer bei diesem System eingesetzter Kohlebehälter, der zur Einhaltung der einheitlichen Emissionsstandards der USA konzipiert ist, wird mit Kohle mit einem BWC-Wert (Butane Working Capacity) von 11 oder 15 g/100 ml bis auf ein Volumen von ungefähr 2 Liter befüllt. Das aktive Motorspälvolumen, das zur sachgerechten Spülung dieses Behälters nach drei Tagen Beschickung erforderlich ist, beträgt 200 Liter bis 800 Liter bzw. das 4,4- bis 17-fache des gesamten im Ladestrom enthaltenen Luftvolumens.
-
Neue Motortechnologien (wie z. B. Benzindirekteinspritzung) und hybride elektrische Anordnungen verringern die Verfügbarkeit von Spülluft oder die Möglichkeit der Bearbeitung großer Kohlenwasserstofflasten zur Regenerierung des Kohlebehälters. Benzinmotoren mit Hybridmaterialien arbeiten nur intermittierend, wodurch die Spülzeit reduziert wird. Motoren mit Benzindirekteinspritzung arbeiten mit Vakuumpegeln der Einlassverteiler, die viel näher am atmosphärischen Druck sind als herkömmliche Motoren mit interner Verbrennung, die die Antriebskraft für den Aufbau des Spülstroms durch den Behälter reduzieren. Fahrzeughersteller haben Zielvorgaben von 10 bis 75 Bettvolumen Spülluft festgelegt (d. h. für das vorstehende Beispiel von 20 bis 150 Liter Spülluft), um diese neuen Technologien zu übernehmen. Diese Zielvorgaben basieren entweder auf Beschränkungen bezüglich der Entwicklung von Spülvolumen oder auf Beschränkungen bezüglich der Kohlenwasserstoffmasse, die der Motor tolerieren kann, erhalten aber die Zielvorgaben zu Antriebsvermögen und Abgasen auf der Grundlage der aktuellen Kohlenwasserstoffkonzentration in der Spülung aufrecht.
-
Daher sind neue Technologien und Innovationen erforderlich, um es diesen neuen Motortechnologien zu ermöglichen, die umwelttechnischen Emissionskontrollstandards einzuhalten. Die Fahrzeughersteller haben diese Zielvorgaben auch deshalb festgesetzt, weil es nicht nur erforderlich ist, das Volumen der Luftspülung zu reduzieren, sondern auch, weil neue Hybridtechnologien und neue umwelttechnische Abgasstandards die für die Säuberung verfügbare Zeitdauer verkürzen. Bei derzeitigen Behältersystemen nach dem Stand der Technik kommt ein großes Spülvolumen einer entsprechend hohen Benzindampf-Spülbelastung für den Motor gleich. Abgaskatalysatoren und Motorsteuerungen können die gesäuberten Kohlenwasserstoffe nicht in der vorgesehenen Zeit angemessen vollständig oxidieren und die Abgasforderungen einhalten. Die Fähigkeit zur Zufuhr von großen Spülluftvolumen zum Behälter ist nicht immer das primäre Ziel. Das primäre Ziel ist häufig eine Reduzierung der während der Säuberung zum Motor geleiteten Kohlenwasserstoffmasse. Eine alternative Anforderung ist somit die Reduzierung der Kohlenwasserstoffmasse im Behälter, die vom Motor aktiv gesäubert werden muss, um den Behälter vollständig zu regenerieren.
-
Diese Offenlegung erfüllt diese innovativen Anforderungen. Ein Zweck dieser Offenlegung ist die Bereitstellung einer kosteneffektiven Technologie zur Einhaltung dieser neuen von den Fahrzeugherstellern festgesetzten Säuberungsziele, um neue Motortechnologien erfolgreich zum Verbraucher zu bringen. Ein weiterer Zweck ist die Reduzierung der Menge der Benzindämpfe, die aus dem Behälter/Behältersystem gespült und mit der Spülluft zum Motor geleitet werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENLEGUNG
-
Offengelegt wird ein Verfahren zur Reduzierung von Kohlenwasserstoffemissionen aus Verdunstungsemissionskontrollsystemen in Fahrzeugen, das folgende Schritte umfasst: (1) In Kontakt bringen eines entlüfteten Kraftstoffdampf-Stroms aus einem Kraftstofftank mit einem ersten passiven Spülbehälterbett, wobei das passive Spülbehälterbett ein Dampf absorbierendes Material umfasst und einen passiven Spüldampfeinlass sowie einen passiven Spüldampfauslass für den Dampfstrom aufweist; (2) in Kontakt bringen eines Dampfstroms aus dem passiven Spüldampfauslass mit einem aktiven Spülbehälterbett, wobei das aktive Spülbehälterbett ein Dampf absorbierendes Material umfasst; (3) in Kontakt bringen des aktiven Spülbehälterbetts mit mechanisch umgewälzter Spülluft, wobei die mechanisch umgewälzte Spülluft an der Strömung durch das passive Spülbehälterbett gehindert wird; (4) In Kontakt bringen des passiven Spülbehälterbetts mit frischer Spülluft, die durch den passiven Spüldampfauslass, ohne vorheriges Kontaktieren des aktiven Spülbehälters, abgezogen wird, wobei der entlüftete Kraftstoffdampfstrom am Austritt in die Atmosphäre ohne Durchlaufen sowohl des passiven Spülbehälterbetts als auch des aktiven Spülbehälterbetts gehindert wird.
-
Eine Ausführungsform dieser Offenlegung ist ein Kontrollsystem für Verdunstungsemissionen eines Fahrzeugs, das Folgendes umfasst: (1) einen Kraftstofftank zur Speicherung flüchtigen Kraftstoffs, der für den Verbrauch dieses Kraftstoffs eingerichtet ist, wobei der Kraftstofftank einen Auslass zur Freisetzung eines entlüfteten Kraftstoffdampfstroms beinhaltet; (2) ein passives Spülbehälterbett, das eine passiven Spüldampfeinlass und einen passiven Spüldampfauslass beinhaltet und das Kraftstoffdampf absorbierendes Material zur vorübergehenden Absorption und Lagerung von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank enthält; (3) ein aktives Spülebehälterbett, das Kraftstoffdampf absorbierendes Material zur vorübergehenden Absorption und Lagerung von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank enthält; (4) eine Rohrleitung zum Leiten von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank zum passiven Spülbehälterbett; (5) eine Kraftstoffdampf-Spülleitung vom Auslass des passiven Spülbehälterbetts zum aktiven Spülbehälter, wobei der entlüftete Kraftstoffdampfstrom aus dem Kraftstofftank in Kontakt gebracht wird mit dem passiven Spülbehälterbett.
-
Bei weiteren Ausführungsformen der Offenlegung ist das Dampf absorbierende Material im aktiven Behälterbett und/oder im passiven Behälterbett Aktivkohle, die aus Materialien erhalten wird, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Holz, Torf, Kohle, Kokosnuss, Braunkohle, Pech, Petrolkoks; Stein kohlenteerpech, Obstkernen, Nussschalen, Sägestaub, Holzmehl, synthetischen Polymeren und natürlichen Polymeren, die über einen Prozess aktiviert wurden, der ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus chemischen, thermischen und kombinierten chemisch-thermischen Aktivierungsverfahren.
-
Bei weiteren Ausführungsformen der Offenlegung sind die Dampf absorbierenden Materialien im aktiven Behälterbett und/oder im passiven Behälterbett anorganische Materialien, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zeolithen, porösen Kieselerden, porösen Tonerden, Schichtsilikaten, Molekularsieben und Kombinationen daraus. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Dampf absorbierenden Materialien im aktiven Behälterbett und/oder im passiven Behälterbett poröse Polymere. Bei noch einer weiteren Ausführungsform haben die Dampf absorbierenden Materialien im aktiven Behälterbett und/oder im passiven Behälterbett die Form einer Honigwabe oder eines Monoliths.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform der Offenlegung wird das aktive Behälterbett erhitzt, während der Motor des Fahrzeugs in Betrieb ist. Bei noch weiteren Ausführungsformen weist das System einen Pufferbettabschnitt auf.
-
Bei weiteren Ausführungsformen der Offenlegung ist die Benzindampflast zum aktiven Behälterbett im Bereich von im Wesentlichen null bis 0,25 Gramm Benzin pro Liter des Kraftstofftankvolumens. Bei vier weiteren Ausführungsformen ist die Benzindampflast zum aktiven Behälterbett (1) weniger als 0,25 Gramm Benzin pro Liter des Kraftstofftankvolumens; (2) weniger als 0,2 Gramm Benzin pro Liter des Kraftstofftankvolumens; (3) weniger als 0,1 Gramm Benzin pro Liter des Kraftstofftankvolumens; bzw. (4) weniger als 0,05 Gramm Benzin pro Liter des Kraftstofftankvolumens.
-
Diese Offenlegung basiert auf zwei Abschnitten eines Behälters, sodass der passive Abschnitt nur mit der Luftmenge der Rückspülung in Berührung kommt, um sicherzustellen, dass die Rückspülung maximiert wird. Der zweite Abschnitt wird aktiv gesäubert.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt einen Querschnitt eines Behältersystems nach dem Stand der Technik.
-
2 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform der Offenlegung.
-
3 zeigt einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der Offenlegung.
-
4 zeigt einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform der Offenlegung.
-
5 zeigt einen Querschnitt einer vierten Ausführungsform der Offenlegung.
-
6 zeigt einen Querschnitt einer fünften Ausführungsform der Offenlegung.
-
7 zeigt einen Querschnitt einer sechsten Ausführungsform der Offenlegung.
-
BESCHREIBUNG DER OFFENLEGUNG
-
Ein Ziel dieser Offenlegung ist die Verbesserung der Effizienz und der Regenerierungsfähigkeit des Rückspülphänomens über die Verwendung eines ersten „passiven” Behälters und/oder Behälterbettabschnitts, um die Kohlenwasserstofflast zu reduzieren, wobei ein zweiter „aktiver” Behälter und/oder Behälterbettabschnitt beschickt wird.
-
Die Rückspülung erfolgt auf natürliche Weise in den meisten bei Fahrzeugen installierten Kohlebehältersystemen; jedoch haben die Fahrzeughersteller und Behälterentwickler deren Potenzial nicht vollständig ausgenutzt. Eine effizientere Verwendung der Rückspülung kann über den Einsatz von passiv gespülten Behältern und/oder passiv gespülten Behälterbettabschnitten erreicht werden. Passiv gespülte Behälter erfordern nicht die Verwendung einer Aktivspülung durch den Motor oder anderer erzwungener Umwälzprozesse; die Spülung ist lediglich der Vorgang, der durch den Abkühlzeitraum eines Tag/Nacht-Temperaturzyklus veranlasst wird. Ein passiver Spülbehälter ist ein Behälter, der konzipiert ist, um einen starken Anstieg bzw. eine hohe Konzentration von Kohlenwasserstoffen aufzubauen, sodass die Intrapartikel- oder Axialbehälter-Umverteilung von Kohlenwasserstoffen minimiert wird. Der Rückspül-Luftstrom bleibt fast oder vollständig mit Kohlenwasserstoffen gesättigt. Ein Schlüsselaspekt des Systems ist es, die tägliche natürliche Rückspülung zu ermöglichen, um Frischluft zum passiven Spülabschnitt zu leiten und um auf fortlaufender Grundlage den überwiegenden Teil der Stoffübergangszone innerhalb des passiven Spülabschnitts zu halten.
-
Die Ausführungsformen dieser Offenlegung ermöglichen den effizienten Einsatz eines passiv gespülten Behälters und/oder eines passiv gespülten Behälterbettabschnitts in Reihe mit einem aktiv gespülten Behälter und/oder eines Behälterbettabschnitts über die neuartige Verwendung von Rückschlagventilen oder Überdruckventilen und eines optionalen „Puffer”-Behälters. Die Funktionalität dieser Rückschlagventile oder Überdruckventile erfordert eine positive Druckdifferenz über das Ventil in der Richtung der gewünschten Strömung zum Öffnen oder Auslösen des Ventils. Diese Anforderung bewirkt, dass der Druck des Kraftstofftanks zwischen den positiven und negativen Auslösedrücken schwankt, die erforderlich sind, um einen Luftstrom aus dem bzw. in den Kraftstofftank zu bewirken. Handelsübliche Ventile sind erhältlich, die diese Druckschwankung innerhalb eines Druckbereichs von +10'' (~+25,4 cm) Wassersäule bis –10'' (–25,4 cm) Wassersäule oder sogar innerhalb eines engeren Bereichs halten. Der Zweck des Pufferbehälters bzw. eines entsprechenden Abschnitts des Pufferbetts ist es, die Konzentration von aus den passiven Behälterabschnitten zu den aktiven Behälterabschnitten entlüfteten Kohlenwasserstoffen abzuflachen. Der Pufferbehälter verhindert die Mitnahme von Kohlenwasserstoffen aus dem aktiven Behälter in Luft mit geringer Kohlenwasserstoffkonzentration.
-
2 zeigt eine erste Ausführungsform dieser Offenlegung. Diese erste Ausführungsform in 2 weist drei Behälter auf: (a) einen passiven Spülbehälter 5, (b) einen Pufferbehälter 6 und (c) einen aktiven Spülbehälter 2. Wenn der Druck des Kraftstofftanks zunimmt, entlüftet der Kraftstofftank 1 Kraftstoffdämpfe und Luft nach außen durch den passiven Spülbehälter 5, durch den Pufferbehälter 6 und durch den aktiven Spülbehälter 2. Das Rückschlagventil 7 des Tankeinlasses hindert Luft bzw. Dämpfe am Austritt in die Atmosphäre, ohne zunächst den Pufferbehälter 6 und den aktiven Spülbehälter 2 zu durchlaufen.
-
Wenn der Druck des Kraftstofftanks negativ wird (relativ zur Atmosphäre) – wobei dies eintritt, wenn die Umgebungstemperatur fällt oder Kraftstoff während des Betriebs des Fahrzeugs aus dem Kraftstofftank gepumpt wird – ermöglicht das Rückschlagventil 7 des Kraftstofftankeinlasses den Einzug von Luft und die natürliche Spülung des passiven Spülbehälters 2, während der Druck des Kraftstofftanks 1 stabilisiert wird. Das Rückschlagventil 8 des Kraftstofftankauslasses verhindert den Einzug von Luft aus dem Behälterauslass 3 zum passiven Spülbehälter 5 bzw. aus der Spülleitung zum Motor 4. Mikroleckagen oder Eindringen durch diese Ventileinrichtung könnten problematisch sein, wenn strenge Vorschriften zu Verdunstungsemissionen wie beispielsweise bei PZEV (Partial Zero Emissions Vehicle) eingehalten werden sollen. Ein kleines Kohlebett oder ein Filter (weniger als 100 ml) könnten auf der Atmosphärenseite der Ventileinrichtung in Reihe mit der Entlüftungsleitung hinzugefügt werden, um Leckage- oder Eindringverluste zu absorbieren, und sie könnten während der Luftaufnahme effektiv gespült werden. Der Pufferbehälter 6 wird daher nie rückgespült. Der aktive Spülbehälter 2 ist so konzipiert, dass der Druckabfall durch den aktiven Spülbehälter 2 während der Motorspülung geringer ist als der Auslösedruck und der Druckabfall durch die beiden Rückschlagventile und den Pufferbehälter 6, um sicherzustellen, dass Spülluft nur durch den aktiven Spülbehälter 2 strömt. Während des Betriebs des Motors wird der aktive Spülbehälter 2 in auf diesem Gebiet üblicher Weise gespült.
-
Ein passiver Spülbehälter 5 ist mit der Kraftstofftankentlüftung des Fahrzeugs verbunden, wodurch der Kraftstoff bei Temperaturänderungen oder Änderungen des atmosphärischen Drucks entlüftet werden kann. Bei einer Ausführungsform hat der passive Spülbehälter 5 ein Volumen von 0,004 Liter Kohle pro Liter Kraftstofftankkapazität bis zu 0,07 Liter Kohle pro Liter Kraftstofftankkapazität. Bei einer Ausführungsform ist das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser des passiven Spülbehälters 5 im Bereich von 1:1 bis 10:1. Selbstverständlich sind in Abhängigkeit von der gewünschten Zielvorgabe für die verringerte Beschickung des aktiven Spülbehälters andere Volumen und andere Verhältnisse zwischen Länge und Durchmesser möglich. Die Aktivkohle sollte von einer für die Kontrolle regenerierbarer Benzindämpfe geeigneten Art sein. Am passiven Spülbehälter 5 liegen zwei Anschlüsse vor: (1) ein tankseitiger Anschluss und (2) ein entlüftungsseitiger Anschluss. Der tankseitige Anschluss stellt die Kommunikation von Dämpfen zwischen dem passiven Spülbehälter 5 und dem Kraftstofftank 1 bereit; der entlüftungsseitige Anschluss stellt die Kommunikation von Dämpfen zwischen dem passiven Spülbehälter 5 und einer T-Rohrverzweigung bereit. Ein Rückschlagventil (das Rückschlagventil 7 des Kraftstofftankeinlasses) ist mit einem T-Auslass verbunden, der so konfiguriert ist, dass die Strömung nur zur T-Verzweigung geleitet werden kann. Ein Pufferbehälter 6 ist mit einem zweiten Auslass der T-Verzweigung verbunden. Der Pufferbehälter 6 ist mit Aktivkohle gefüllt und hat ein Volumen von 0,010 Liter bis 1,0 Liter. Das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser des Pufferbehälters 6 kann in einem Bereich zwischen 0,5:1 und 10:1 liegen. Selbstverständlich sind in Abhängigkeit von der gewünschten Zielvorgabe für die verringerte Beschickung des aktiven Spülbehälters andere Volumen und andere Verhältnisse zwischen Länge und Durchmesser möglich. Am Pufferbehälter 6 liegen zwei Anschlüsse vor: (1) ein tankseitiger Anschluss und (2) ein entlüftungsseitiger Anschluss. Der tankseitige Anschluss stellt die Kommunikation von Dämpfen zwischen dem Pufferbehälter 6 und dem passiven Spülbehälter 5 bereit, während der entlüftungsseitige Anschluss die Kommunikation von Dämpfen zwischen dem Pufferbehälter 6 und dem Rückschlagventil 8 des Kraftstofftankauslasses bereitstellt. Das Rückschlagventil 8 des Kraftstofftankauslasses ist so konfiguriert, dass der Dampfstrom nur in der Richtung vom Kraftstofftank weg und zum aktiven Spülbehälter 2 erfolgen kann.
-
Der aktive Spülbehälter 2 kann ein mit Aktivkohle gefüllter Behälter mit einem Volumen von 0,0008 Liter Kohle pro Liter Kraftstofftankkapazität bis zu 0,033 Liter Kohle pro Liter Kraftstofftankkapazität sein. Der aktive Spülbehälter 2 kann mit Aktivkohle gefüllt sein, die für die Absorption regenerierbarer Benzindämpfe geeignet ist. Das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser des aktiven Spülbehälters 2 kann in einem Bereich zwischen 1:1 und 10:1 liegen. Selbstverständlich sind in Abhängigkeit von der gewünschten Zielvorgabe für die verringerte Beschickung des aktiven Spülbehälters andere Volumen und andere Verhältnisse zwischen Länge und Durchmesser möglich. Der aktive Spülbehälter 2 kann so verlegt sein, dass ein Ende in Dampfkommunikation sowohl mit dem Rückschlagventil 8 des Kraftstofftankauslasses als auch mit dem Einlass bzw. dem Einlassverteiler des Motors ist. Das andere Ende des aktiven Spülbehälters 2 ist in Dampfkommunikation mit der Atmosphäre, und zwar gegebenenfalls über einen Filter.
-
Das System ist so konzipiert, um es vom Kraftstofftank 1 entlüfteten Dämpfen und Luft zu ermöglichen nacheinander den passiven Spülbehälter 5, den Pufferbehälter 6, das Rückschlagventil 8 des Kraftstofftankauslasses und den aktiven Spülbehälter 2 durchlaufen können, wenn das System relativ zum atmosphärischen Druck positiv unter Druck steht. Wenn der Tank relativ zum atmosphärischen Druck negativ unter Druck steht, ist das System so konzipiert, dass Luft veranlasst wird, durch das Rückschlagventil 7 des Kraftstofftankeinlasses, durch den passiven Spülbehälter 5 und in den Kraftstofftank 1 einzuströmen. Beim Betrieb des Fahrzeugs zieht die Motorsspülung aktiv Luft aus der Atmosphäre und in die Behälterentlüftung. Der Strom verläuft durch den aktiven Spülbehälter 2 und durch die Spülleitung zum Motor 4.
-
Für Fachleute ist es ersichtlich, dass die in den Behältern/Behälterbettabschnitten verwendeten absorbierenden Substanzen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung absorbierende Substanzen sind, die Aktivkohle aus einer Vielzahl von Rohmaterialien aufweisen können, einschließlich Holz, Torf, Kohle, Kokosnuss, synthetischen oder natürlichen Polymeren, und mit einer Vielzahl von Prozessen einschließlich chemischer und/oder thermischer Aktivierung, sowie anorganische absorbierende Substanzen, einschließlich Molekularsieben, porösen Tonerden, Schichtsilikaten, Zeolithen und porösen Kieselerden, und organische absorbierende Substanzen einschließlich poröser Polymere. Die absorbierenden Substanzen können in granularen, sphärischen oder pelletierten zylindrischen Formen vorliegen, oder sie können in spezielle dünnwandige Querschnittsformen stranggepresst sein, wie z. B. Hohlzylinder, Stern, gedrehte Spirale, Asteriskus, geformte Bänder oder andere Formen im Rahmen des nach dem Stand der Technik Möglichen. Bei der Formgebung können anorganische und/oder organische Bindemittel verwendet werden. Die absorbierenden Substanzen können zu einem Monolith- oder Honigwabenteil geformt werden. Die absorbierenden Substanzen können als eine oder mehrere Schichten oder als separate Kammern in einem Behälter angeordnet sein, oder sie können als Hilfsbehälterbetten im Fluidstrom eingesetzt sein.
-
Im Kontext der Offenlegung soll „Monolith” Schäume, gewebte und nicht gewebte Fasern, Matten, Blöcke und gebundene Partikelaggregate beinhalteten.
-
Die in 2 wiedergegebene Ausführungsform ermöglicht das Eintreten der folgenden vorteilhaften Ergebnisse: (1) Der passive Spülbehälter 5 bleibt stark mit Benzindämpfen beladen; (2) der Pufferbehälter 6 stabilisiert die Konzentration von Kohlenwasserstoffdämpfen und beschickt den aktiven Behälter und minimiert den potenziellen Abzug von absorbierten Kohlenwasserstoffen, die während des Austritts aus dem Kraftstofftank in den aktiven Behälter geleitet werden; und (3) das Rückschlagventil 7 des Kraftstofftankeinlasses und seine Anordnung ermöglichen in jedem Abkühlzeitraum des Tag/Nacht-Zyklus die Spülung des passiven Spülbehälters 5 mit Frischluft.
-
Der passive Spülbehälter 5 bleibt stark mit Benzindämpfen beladen. Dieser starke Beladungszustand ermöglicht es, dass das beschränkte Volumen der passiven Spülung gesättigt bleibt. Die Spülluft kann bei Konzentrationen von deutlich über 30% Dampfkonzentration gesättigt bleiben. Bei korrektem Design (z. B. 0,05 Liter 11-BWC-Kohle pro Liter Kraftstofftankkapazität und einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mehr als 4:1) kann der passive Spülbehälter 5 Entlüftungsemissionen in die Atmosphäre auf Pegel von mehr als 90% Reduzierung regeln. Der Behälter 5 kann die Beladung des aktiven Behälters 2 um bis zu 95% reduzieren. Die Menge der Benzindämpfe, die aus dem aktiven Behälter 2 gespült und vom Motor verbrannt werden müssen, kann im Vergleich zur derzeitigen Technologie um bis zu 95% verringert werden.
-
Der Pufferbehälter 6 stabilisiert die Konzentration von aus dem passiven Spülbehälter 5 zum aktiven Spülbehälter 2 entlüfteten Kohlenwasserstoffdämpfen. Dies ist besonders wichtig bei mehrtägigen Tag/Nacht-Zyklen, um die Entwicklung von signifikanten Wellenfronten im aktiven Spülbehälter 2 zu verhindern. Nach einem Abkühlzeitraum eines Tag/Nacht-Zyklus ist der passive Spülbehälter 5 teilweise gespült, und zwar insbesondere am Entlüftungsende des Behälters. Wenn sich das System anschließend während des Aufwärmzeitraums eines Tag/Nacht-Zyklus erwärmt, wird eine geringe Konzentration von Benzindämpfen aus dem passiven Spülbehälter entlüftet. Ohne einen Pufferbehälter 6 ist die Benzinkonzentration dieses Luft-/Dampfstroms niedrig und könnte Benzindämpfe aus dem aktiven Spülbehälter 2 zur Behälterentlüftung spülen, und zwar insbesondere, wenn es sich um den zweiten oder einen nachfolgenden Tag nach der aktiven Spülung des aktiven Spülbehälters 2 handelt. Der Pufferbehälter 6 wird nie gespült, sodass der Luft-/Dampfstrom mit Benzindämpfen angereichert wird, indem Benzindämpfe abgezogen werden, wenn die Konzentrationen von aus dem passiven Spülbehälter 5 austretenden Benzindämpfen sehr gering sind. Der Pufferbehälter 6 absorbiert anschließend Dämpfe, wenn die aus dem passiven Spülbehälter 5 austretenden Benzindampfkonzentrationen sehr hoch sind.
-
Das Rückschlagventil 7 des Kraftstofftankeinlasses und seine Anordnung ermöglichen in jedem Abkühlzeitraum des Tag/Nacht-Zyklus die Spülung des passiven Spülbehälters 5 mit Frischluft. Dadurch kann die Stoffübergangszone größtenteils innerhalb des passiven Spülbehälters 5 gehalten werden, sodass die relativ hochsiedenden Dampfkomponenten am Übergang in den aktiven Spülbehälter 2 gehindert werden. Der aktive Spülbehälter 2 muss daher nur leicht gespült werden, da leichte Komponenten während der aktiven Spülung vom Motor entfernt werden.
-
3 zeigt eine zweite Ausführungsform dieser Offenlegung. Diese zweite Ausführungsform in 3 umfasst drei Behälter: (a) einen passiven Spülbehälter 5, (b) einen Pufferbehälter 6 und (c) einen aktiven Spülbehälter 2. Wenn der Druck des Kraftstofftanks zunimmt, entlüftet der Kraftstofftank 1 Kraftstoffdämpfe und Luft nach außen durch den passiven Spülbehälter 5, durch den Pufferbehälter 6 und durch den aktiven Spülbehälter 2. Das Rückschlagventil 7 des Tankeinlasses hindert Luft bzw. Dämpfe am Austritt in die Atmosphäre, ohne zunächst den Pufferbehälter 6 und den aktiven Spülbehälter 2 zu durchlaufen. Das automatische Ventil 10 des Kraftstofftankeinlasses ist normalerweise im abgeschalteten Zustand geöffnet, und es bleibt geöffnet, sofern der aktive Spülbehälter 2 nicht durch den Motor gespült wird.
-
Wenn der Druck des Kraftstofftanks negativ wird (relativ zum atmosphärischen Druck), ermöglicht das Rückschlagventil 7 des Kraftstofftankeinlasses den Einzug von Luft und die natürliche Spülung des passiven Spülbehälters 5, während der Druck des Kraftstofftanks stabilisiert wird. Das Rückschlagventil 8 des Kraftstofftankauslasses verhindert den Einzug von Luft aus dem Behälterauslass zum passiven Spülbehälter 5 oder aus der Spülleitung zum Motor 4. Der Pufferbehälter 6 wird daher nie rückgespült. Das automatische Ventil 10 des Kraftstofftankeinlasses wird mit Energie beaufschlagt und während der Zeiträume aktiver Spülung geschlossen. Dieses Ventil eliminiert somit die Möglichkeit des Lufteinzugs durch das Vakuum des Motorverteilers, das zum Lufteinzug durch die Behälterentlüftung verwendet wird. Während des Betriebs des Motors wird der aktive Spülbehälter 2 in auf diesem Gebiet üblicher Weise gespült.
-
4 zeigt eine dritte Ausführungsform dieser Offenlegung. Diese dritte Ausführungsform in 4 umfasst zwei Behälter: (a) einen passiven Spülbehälter 5 und (b) einen aktiven Spülbehälter 2. Der passive Spülbehälter 5 ist so konzipiert, dass ein Auslassabschnitt mit Aktivkohle umgangen wird, wenn passive Spülluft nach innen gezogen wird, wenn der Druck des Kraftstofftanks negativ wird. Dieser umgangene Kohleabschnitt dient effektiv als Pufferbehälter.
-
Wenn der Druck des Kraftstofftanks ansteigt, entlüftet der Kraftstofftank Kraftstoffdämpfe und Luft nach außen durch den passiven Spülbehälter 5 und durch den aktiven Spülbehälter 2. Das Rückschlagventil 7 des Tankeinlasses hindert Luft bzw. Dämpfe am Austritt in die Atmosphäre, ohne zunächst den aktiven Spülbehälter 2 zu durchlaufen.
-
Wenn der Druck des Kraftstofftanks negativ wird (relativ zum atmosphärischen Druck), ermöglicht das Rückschlagventil 7 des Kraftstofftankeinlasses den Einzug von Luft und die natürliche Spülung des passiven Spülbehälters 5, während der Druck des Kraftstofftanks stabilisiert wird. Das Rückschlagventil 8 des Kraftstofftankauslasses verhindert den Einzug von Luft aus dem Behälterauslass zum passiven Spülbehälter 5 oder aus der Spülleitung zum Motor 4. Während des Betriebs des Motors wird der aktive Spülbehälter 2 in auf diesem Gebiet üblicher Weise gespült.
-
5 zeigt eine vierte Ausführungsform dieser Offenlegung. Diese vierte Ausführungsform in 5 umfasst zwei Behälter: (a) einen passiven Spülbehälter 5 und (b) einen aktiven Spülbehälter 2. Wenn der Druck des Kraftstofftanks ansteigt, entlüftet der Kraftstofftank 1 Kraftstoffdämpfe und Luft nach außen durch den passiven Spülbehälter 5 und durch den aktiven Spülbehälter 2. Das Rückschlagventil 7 des Tankeinlasses hindert Luft oder Dämpfe am Austritt in die Atmosphäre, ohne zunächst den aktiven Spülbehälter 2 zu durchlaufen.
-
Wenn der Druck des Kraftstofftanks negativ wird (relativ zum atmosphärischen Druck), ermöglicht das Rückschlagventil des Kraftstofftankeinlasses den Einzug von Luft und die natürliche Spülung des passiven Spülbehälters, während der Druck des Kraftstofftanks stabilisiert wird. Das Rückschlagventil des Kraftstofftankauslasses verhindert den Einzug von Luft aus dem Behälterauslass zum passiven Spülbehälter oder aus der Spülleitung zum Motor. Während des Betriebs des Motors wird der aktive Spülbehälter in auf diesem Gebiet üblicher Weise gespült.
-
6 zeigt eine fünfte Ausführungsform dieser Offenlegung. Diese fünfte Ausführungsform in 6 umfasst drei Behälterbettabschnitte innerhalb eines Behältersystems: (a) einen passiven Spülbehälterbettabschnitt 1; (b) einen Pufferbettabschnitt 2 und (c) einen aktiven Spülbehälterbettabschnitt 3. Der passive Spülbehälterbettabschnitt 1 beinhaltet einen Kraftstofftankanschluss 4 an einem Ende und ein Einlass-Rückschlagventil 5I des Kraftstofftanks 5 am anderen Ende. Ein Ende des Pufferbettabschnitts 2 ist mit einem Auslass-Rückschlagventil 5O des Kraftstofftanks 5 verbunden, während das andere Ende mit einem aktiven Spülanschluss zum Motor 6 und dem aktiven Spülbehälterbettabschnitt 3 verbunden ist. Der aktive Spülanschluss zum Motor 6 ist an einem Ende mit dem Behälterentlüftungsanschluss 7 verbunden, und das andere Ende ist mit dem aktiven Spülanschluss zum Motor 6 und dem Pufferbettabschnitt 2 verbunden.
-
7 zeigt eine sechste Ausführungsform dieser Offenlegung. Diese sechste Ausführungsform in 7 umfasst drei Behälterbettabschnitte innerhalb eines Behältersystems: (a) einen passiven Spülbehälterbettabschnitt 1; (b) einen Pufferbettabschnitt 2 und (c) einen aktiven Spülbehälterbettabschnitt 3. Der passive Spülbehälterbettabschnitt 1 weist einen Kraftstofftankanschluss 4 an einem Ende und ein Einlass-Rückschlagventil 5I des Kraftstofftanks am anderen Ende auf. Ein Ende des Pufferbettabschnitts 2 ist mit einem Auslass-Rückschlagventil 5O des Kraftstofftanks verbunden, während das andere Ende mit einem aktiven Spülanschluss zum Motor 6 und dem aktiven Spülbehälterbettabschnitt 3 verbunden ist. Der aktive Spülanschluss zum Motor 6 ist an einem Ende mit dem Behälterentlüftungsanschluss 7 verbunden, und das andere Ende ist mit dem aktiven Spülanschluss zum Motor 6 und dem Pufferbettabschnitt 2 verbunden. Es gibt weiter ein automatisches Ventil 8 des Kraftstofftankeinlasses, das das Rückschlagventil 5I des Kraftstofftankeinlasses an einem Ende und eine Einlassentlüftung 9 des Kraftstofftanks am anderen Ende verbindet. Bei Bedarf können an jeder Seite des automatischen Ventils 8 Filter angeordnet sein.
-
Alle Ausführungsformen in 2–5 zeigen das gleiche Design eines passiven Spülbehälters mit anschließendem aktiven Spülbehälter. Alle Behälterbetten können so konzipiert sein, dass sie in eines oder mehrere Gesamtbehältersysteme passen (siehe 6 und 7). Das generelle Entwurfskonzept ist es, die tankseitig (d. h. im passiven Spülbehälter) verfügbare Spülmenge zu begrenzen, damit sich eine sehr hohe Konzentration absorbierter Kohlenwasserstoffe aufbauen kann und eine hochwirksame passive Spülung möglich wird.
-
Damit die in den Ausführungsformen dieser Offenlegung wiedergegebenen Systeme korrekt arbeiten können, müssen die Rückschlagventile (oder andere geeignete Mittel/Einrichtungen zur Dampfstromkontrolle wie z. B. Überdruckventile) so konzipiert sein, dass die aktive Spülung von dem Motor nicht bewirkt, dass Luft durch das Rückschlagventil des Kraftstofftankauslasses und das Rückschlagventil des Kraftstofftankeinlasses eingezogen wird. Eine Alternative zur Vermeidung dieses „Kurzschlusses” ist die Anbringung eines automatisierten Ventils an der Entlüftungsseite des Rückschlagventils des Kraftstofftankeinlasses. Dieses automatisierte Ventil wäre normalerweise geöffnet (im abgeschalteten Zustand), und es würde während der aktiven Spülzeiträume öffnen.
-
Durch diese Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung lässt sich die tägliche Masse von Kohlenwasserstoffdämpfen, die vom Motor gespült und im Motor verbrannt werden müssen, um bis zu 95% reduzieren. Weiter kann ein größeres Volumen von Spülluft verwendet werden, ohne den Motor mit Benzindämpfen zu überlasten, die anderenfalls Leerlaufprobleme oder zusätzliche Abgasemissionen verursachen könnten.
-
Zusätzlich erbringen die Ausführungsformen dieser Offenlegung den weiteren Nutzen, dass sie sicherstellen, dass die durch den Motor gespülten Kohlenwasserstoffe ein durchschnittlich geringeres Molekulargewicht haben. Diese Kohlenwasserstoffe haben einen höheren Dampfdruck und werden einfacher in den Motor gespült als die Kohlenwasserstoffe mit höherem Molekulargewicht, die sich im passiv gesäuberten Behälter konzentrieren. Die Komponenten mit leichterem Molekulargewicht werden im Vergleich zu Komponenten mit schwerem Molekulargewicht einfacher vollständig vom Motor verbrannt; daher ist im Vergleich zur derzeitigen Praxis die Auswirkung auf Abgasemissionen weiter reduziert. Das zur vollständigen Regenerierung des Behälters und zur Einhaltung der Emissionsziele erforderliche Spülluftvolumen wird im Vergleich zur derzeitigen Praxis reduziert.
-
Das Verfahren und System dieser Offenlegung weist Ausführungsformen auf, bei denen das aktive Spülbehälterbett, das passive Spülbehälterbett und der optionale Pufferbehälter innerhalb eines Behälters angeordnet sein können oder in mehr als einem Behälter angeordnet sind.
-
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens und Systems dieser Offenlegung sind die Dampf absorbierenden Materialien in den aktiven und/oder passiven Behälterbetten Aktivkohle, die aus Materialien erhalten wird, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Holz, Torf, Kohle, Kokosnuss, Braunkohle, Pech, Petrolkoks, Steinkohlenteerpech, Obstkernen, Nussschalen, Sägestaub, Holzmehl, synthetischen Polymeren und natürlichen Polymeren, die über einen Prozess aktiviert wurden, der ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus chemischen, thermischen und kombinierten chemisch-thermischen Aktivierungsverfahren.
-
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens und Systems dieser Offenlegung sind die Dampf absorbierenden Materialien im aktiven Behälterbett und/oder im passiven Behälterbett anorganische Materialien, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zeolithen, porösen Kieselerden, porösen Tonerden, Schichtsilikaten und Molekularsieben.
-
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens und Systems dieser Offenlegung sind die Dampf absorbierenden Materialien im aktiven Behälterbett und/oder im passiven Behälterbett poröse Polymere.
-
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens und Systems dieser Offenlegung haben die Dampf absorbierenden Materialien im aktiven Behälterbett und/oder im passiven Behälterbett die Form von Umrissen mit großen Hohlräumen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Sternen, Hohlzylindern, Asterisken, Spiralen, Zylindern, geformten Bändern und anderen Formen nach den Möglichkeiten des Stands der Technik.
-
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens und Systems dieser Offenlegung haben das aktive Behälterbett und/oder das passive Behälterbett die Form einer Honigwabe oder eines Monoliths.
-
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens und Systems dieser Offenlegung umfassen das aktive Behälterbett und/oder das passive Behälterbett weiter inerte Abstandspartikel, Schäume, Fasern und Schirme auf, die extern zu den entlüftungsseitigen absorbierenden Partikeln und Monolithen angeordnet sind.
-
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf Ausführungsformen dieser Offenlegung, und Änderungen und Varianten können vorgenommen werden, ohne vom in den folgenden Patentansprüchen definierten Schutzumfang abzuweichen.
-
Angekündigtes Beispiel 1
-
Systeme und Verfahren zur Reduzierung von Kohlenwasserstoff-Verdunstungsemissionen aus Kraftstoffspeichersystemen in Fahrzeugen, die mit Aktivkohlepartikeln gefüllte Behälter und/oder von absorbierenden Monolithmaterialien enthaltene Behälter beinhalten und die in 2–7 wiedergegebenen Ausführungsformen dieser Offenlegung verwenden, können getestet werden. Zu Vergleichszwecken kann der Kraftstofftank bis auf vierzig Prozent (40%) seiner Volumenkapazität mit 7-psi-RVP-Benzin gefüllt werden.
-
Die Systeme können in einer Klimakammer positioniert und über 30 Tage wiederholt einem simulierten 24-ständigen Tag/Nacht-Zyklus von 65°F (~18,33°C) auf 105°F (~40,56°C) und auf 65°F (~18,33°C) ausgesetzt werden, um es den Kohlenwasserstoffkonzentrationen zu ermöglichen, sich im passiven Spülbehälter und optionalen Pufferbehälter zu stabilisieren. Das Benzin im Kraftstofftank würde alle drei (3) Tage ersetzt. Für den abschließenden Zyklus wäre die Benzindampfbeladung zum aktiven Behälter im Bereich von im Wesentlichen null bis 0,25 Gramm Benzin pro Liter Kraftstofftankvolumen, beinhaltend aller darin enthaltenen Bereiche. Bei einer Ausführungsform wäre die Benzindampfbeladung zum aktiven Behälter beim abschließenden Zyklus geringer als 0,25 Gramm Benzin pro Liter Kraftstofftankvolumen. Bei einer zweiten Ausführungsform wäre die Benzindampfbeladung zum aktiven Behälter beim abschließenden Zyklus geringer als 0,2 Gramm Benzin pro Liter Kraftstofftankvolumen. Bei einer dritten Ausführungsform wäre die Benzindampfbeladung zum aktiven Behälter beim abschließenden Zyklus geringer als 0,1 Gramm Benzin pro Liter Kraftstofftankvolumen. Bei einer vierten Ausführungsform wäre die Benzindampfbeladung zum aktiven Behälter beim abschließenden Zyklus geringer als 0,05 Gramm Benzin pro Liter Kraftstofftankvolumen.
-
Ein System nach dem derzeitigen Stand der Technik hätte beim abschließenden Zyklus wahrscheinlich eine Benzindampfbeladung zum aktiven Behälter (bei Verwendung der vorstehenden Methodik) im Bereich von 0,37 bis 0,5 Gramm Benzin pro Liter Kraftstofftankvolumen. Daher können, verglichen mit einem System nach dem derzeitigen Stand der Technik, verschiedene Ausführungsformen dieser Offenlegung die Benzindampfbeschickung zum aktiven Behälter um ungefähr 30 Prozent (30%) bis mehr als 95 Prozent (95%) reduzieren, einschließlich aller darin enthaltenen Bereiche.
-
Getestetes Beispiel 1
-
Ein System wurde in der Form des in 2 dargestellten Beispiels zusammengesetzt. Ein handelsüblicher 60-Liter-Kraftstofftank 1, bis auf 40% Volumenkapazität befüllt mit 7-psi-RVP-Benzin wurde mit einem 1,9 Liter fassenden passiven Spülbehälter 5 verbunden, der mit handelsüblicher pelletierter Kohle mit 11 g/100 ml BWC, BAX 1100, gefüllt war. Ein 0,38-Liter-Pufferbehälter 6 war ebenfalls mit pelletierter Kohle mit 11 g/100 ml BWC, BAX 1100, gefüllt. Der aktive Behälter 2 hatte ein Volumen von 1 Liter und war mit 0,7 Liter handelsüblicher pelletierter Kohle mit 11 g/100 ml BWC, BAX 1100, plus anschließenden 0,3 Liter handelsüblicher pelletierter Kohle mit 6 g/100 ml BWC, BAX LBE, gefüllt. Das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser des passiven Spülbehälters, des Pufferbehälters und des aktiven Spülbehälters betrug 8:1, 3,5:1 bzw. 4:1. Die beiden eingesetzten Rückschlagventile waren handelsüblich und verwendeten 3/8''-Vitonmembranen.
-
Das System wurde in einer Klimakammer positioniert und wiederholt über 60 Tage einem simulierten 24-ständigen Tag/Nacht-Zyklus von 65°F (~18,33°C) auf 105°F (~40,56°C) und auf 65°F (~18,33°C) ausgesetzt, um es den Kohlenwasserstoffkonzentrationen zu ermöglichen, sich im passiven Spülbehälter und optionalen Pufferbehälter zu stabilisieren. Das Benzin im 60-Liter-Kraftstofftank wurde wöchentlich ersetzt.
-
Der aktive Spülbehälter wurde täglich gewogen, um die tägliche Beladung zu messen, und täglich mit mehr als 1000 Liter Spülluft vollständig gespült.
-
Der 60-Liter-Kraftstofftank entlüftete täglich zwischen 25 und 35 Gramm Benzindampf. Der passive Spülbehälter nahm zwischen 22 und 32 Gramm dieser Dämpfe auf, und ein verbleibender Rest von 3 bis 7 Gramm wurde hinter dem Pufferbehälter entlüftet und in den aktiven Behälter beschickt. Das täglich aus dem 60-Liter-Kraftstofftank entlüftete Luftvolumen betrug ungefähr 9,1 Liter, und die vollständigen 9,1 Liter Luft wurden täglich durch den passiven Spülbehälter, durch den Pufferbehälter und durch den aktiven Spülbehälter entlüftet. Die durchschnittliche Konzentration von aus dem 60-Liter-Kraftstofftank entlüfteten Benzindämpfen betrug 38 Volumenprozent; die durchschnittliche Konzentration von zum aktiven Behälter beschickten Benzindämpfen wurde um 3 bis 8 Volumenprozent reduziert.
-
Ein herkömmliches Behältersystem nach dem Stand der Technik, das zur Kontrolle von Dampfemissionen aus dem gleichen 60-Liter-Kraftstofftanksystem über einen Zeitraum von drei Tagen verwendet wird, hat ein Volumen von ungefähr 2 Liter und erfordert zur vollständigen Regenerierung 300 Liter bis 600 Liter Spülung. Dieser Behälter würde während der Spülung auch bis zu ungefähr 85 Gramm Benzindampf zum Motor abgeben. Der bei dem in dieser Studie getesteten System verwendete aktive Spülbehälter wurde über einen Dreitageszeitraum nur mit 9 bis 21 Gramm Benzindampf beschickt; die Menge der Benzindämpfe, die während der aktiven Säuberung zum Motor abgegeben werden müssen, wurde um ungefähr 75% bis 90% reduziert. Weiter wurde das für die vollständige Regenerierung des aktiven Behälters erforderliche Spülluftvolumen vom derzeitigen Stand der Technik auf 100 Liter bis 150 Liter reduziert, das bedeutet eine Verringerung von 50% bis 83%.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 5456236 [0003]
- US 5456237 [0003]
- US 5460136 [0003]
- US 5477836 [0003]
