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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kohlenwasserstoff-Falle in einem Zuleitungssystem einer Maschine bzw. eines Motors.
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Kohlenwasserstoff (HC)-Dämpfe können aus dem Innern einer Maschine bzw. eines Motors ausströmen und durch das Zuleitungssystem des Motors ausströmen. Daher werden HC-Fallen in Verbrennungsmotoren eingesetzt, um Kohlenwasserstoffdämpfe einzufangen, die ansonsten in die den Motor umgebende Umgebung austreten können. HC-Fallen reduzieren deshalb Emissionen (z. B. Verdampfungs- bzw. Dampfemissionen) aus dem Motor.
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Die
US 2005/0145224 offenbart eine Dampfemissions-Speichervorrichtung mit einem HC-Adsorptions-/Desorptionsmaterial, das zwischen porösen Polymerschichten angeordnet ist. Kohlenwasserstoffdämpfe können durch die porösen Polymerschichten und in das HC-Adsorptions-/Desorptionsmaterial, wo der Dampf gespeichert wird, fließen. Die Erfinder haben mehrere Nachteile mit der Dampfemissionsspeichervorrichtung, die in der
US 2005/0145224 offenbart wird, erkannt. Erstens kann das Füllen des Bereichs zwischen den porösen Polymerschichten mit Adsorptionsmaterial mit einem komplizierten und kostspieligen Fertigungsverfahren verbunden sein, was die Kosten des Fahrzeugs erhöht. Weiterhin können die das Adsorptionsmaterial umgebenden Polymerschichten die Fließgeschwindigkeit des HC-Dampfes in das und/oder aus dem Adsorptionsmaterial einschränken. Die Folge ist, dass die Menge an HC-Dämpfen, die durch die Speichervorrichtung eingefangen werden, reduziert werden kann, was Emissionen (z. B. Verdampfungsemissionen) erhöhen kann. Darüber hinaus kann das Profil der HC-Falle vergrößert werden, wenn das polymere Material dazu verwendet wird, um Adsorptionsmaterial zu umschließen. Des Weiteren kann es schwierig sein, die Speichervorrichtung vermittels der porösen Polymerschichten mit einem gewünschten Maß an Steifigkeit zu versehen, während gleichzeitig die gewünschte Adsorptions- und/oder Desorptionsrate des HC-Dampfes in der Speichervorrichtung vorgesehen wird. Aus diesem Grund können Kompromisse zwischen gewünschten Charakteristika in der in der
US 2005/0145224 offenbarten Speichervorrichtung erforderlich sein.
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Die Erfinder hierin haben die oben stehenden Probleme erkannt und eine Kohlenwasserstoff (HC)-Falle für ein Zuleitungssystem eines Motors entwickelt. Die HC-Falle schließt einen Stapel aus hintereinander geschichteten Polymerlagen ein, wobei mindestens ein Teil der Lagen mit einem HC-Dampf-Adsorptions-/Desorptionsmaterial imprägniert ist, wobei sich der Stapel aus Lagen von einer ersten Außenfläche zu einer zweiten Außenfläche erstreckt.
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Die Polymerlagen dienen mehreren Zwecken, nämlich sie geben der HC-Falle strukturelle Unversehrtheit und sorgen für eine HC-Adsorption mittels des Adsorptions-/Desorptionsmaterials, das in den Lagen eingebettet ist. Demzufolge kann die Adsorptions- und/oder Desorptionsrate von HC-Dämpfen in der HC-Falle erhöht werden, wenn HC-Adsorptionsmaterial in die Polymerlagen integriert wird. Außerdem kann das Profil der HC-Falle auf Wunsch reduziert werden, wenn die Lagen sowohl strukturelle Unversehrtheit als auch Adsorptions-/Desorptionsfunktionalität verleihen. Darüber hinaus können die Kosten der HC-Falle gesenkt werden, wenn die Polymerlagen mehreren Zwecken dienen.
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In einem Beispiel kann kein Adsorptions-/Desorptionsmaterial zwischen den Lagen angeordnet sein, wie Kohlenstoffpellets. Auf diese Weise können die Kosten der HC-Falle durch Reduzierung der Materialien in der Falle gesenkt werden. Es wird anerkannt, dass die Fertigungskosten der HC-Falle gesenkt werden können, wenn die Lagen mit HC-Dampf-Adsorptions-/Desorptionsmaterial imprägniert werden und kein Adsorptions-/Desorptionsmaterial zwischen den Lagen angeordnet ist, und zwar infolge der Eliminierung des Schritts des Befüllens des Bereichs zwischen den Lagen mit losem Adsorptions-/Desorptionsmaterial.
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Die oben genannten Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung offensichtlich, wenn sie allein oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen werden.
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Es sollte sich verstehen, dass die oben stehende Zusammenfassung dazu dient, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Es ist nicht beabsichtigt, Haupt- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, deren Umfang einzig durch die Ansprüche, die auf die detaillierte Beschreibung folgen, definiert wird. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche Nachteile, die weiter oben in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung erwähnt werden, beheben. Weiterhin sind die oben stehenden Problempunkte durch die Erfinder hierin anerkannt worden und sind zugegebenermaßen nicht bekannt.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors, der ein Dampfentleerungssystem einschließt;
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die 2 zeigt eine Veranschaulichung einer HC-Falle in einer Zufuhrleitung;
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die 3 zeigt eine Veranschaulichung der in 2 gezeigten HC-Falle;
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die 4 zeigt einen Querschnitt eines Abschnitts der in 3 gezeigten HC-Falle;
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die 5 – ist gestrichen
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die 6 zeigt das Zulauf-Gasströmungsmuster in dem in 1 gezeigten Motor während des Stillstands des Motors.
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Die 2–3 sind in etwa maßstabgetreu gezeichnet, doch es können andere diesbezügliche Abmessungen auf Wunsch verwendet werden.
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Die folgende Beschreibung betrifft eine Kohlenwasserstoff (HC)-. Die HC-Falle kann einen Stapel aus hintereinander geschichteten Polymerlagen, die mit HC-Dampf-Adsorptions-/Desorptionsmaterial imprägniert sind, einschließen. Auf diese Weise kann ein einzelnes Medium (d. h. der Stapel aus Lagen) der HC-Falle sowohl Adsorptionsfunktionalität als auch strukturelle Unversehrtheit verleihen. Insbesondere ist in einigen Beispielen kein dazwischenliegendes Adsorptions-/Desorptionsmaterial zwischen benachbarten Polymerlagen in dem Stapel aus Lagen angeordnet. Auf diese Weise kann die Komplexität der HC-Falle verringert werden im Vergleich zu Fallen mit Adsorptions-/Desorptionsmaterial, das innerhalb der Falle angeordnet ist. Als eine Folge davon werden die Fertigungskosten der HC-Falle gesenkt. Außerdem kann das Profil der HC-Falle auf Wunsch reduziert werden, wenn der Stapel aus Lagen mehreren Zwecken dient.
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Die 1 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 zeigt, welcher in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs 100 eingeschlossen ist, in dem ein Abgassensor 126 (z. B. Luft-Kraftstoff-Sensor) genutzt werden kann, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von durch den Motor 10 produziertem Abgas zu bestimmen. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (zusammen mit anderen Betriebsparametern) kann für eine Feedbacksteuerung des Motors 10 in verschiedenen Betriebsmodi genutzt werden. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Regelsystem kontrolliert werden, welches den Regler 12 einschließt, und durch Eingabe eines Fahrzeugführers 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel schließt die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalstellungsssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals PP ein. Der Zylinder (d. h. die Verbrennungskammer) 30 des Motors 10 kann die Verbrennungskammerwände 32 mit dem darin positionierten Kolben 36 einschließen. Ein Zylinderkopf 80 ist mit einem Zylinderblock 82 gekoppelt unter Bildung des Zylinders 30.
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Der Kolben 36 kann mit der Kurbelwelle 40 verbunden sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs über ein zwischengeschaltetes Übertragungssystem bzw. Getriebe verbunden sein. Ferner kann ein Anlasser mit einer Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad verbunden sein, um einen Startbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen.
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Der Zylinder 30 kann Ansaugluft vom Ansaugrohr bzw. Ansaugkrümmer 44 über die Ansaug- bzw. Einlassleitung 42 aufnehmen und kann Verbrennungsgase über den Auspuffabschnitt 48 ausblasen. Das Ansaugrohr 44 kann ein Ansaugrohr in einigen Beispielen einschließen. Das Ansaugrohr 44 und der Auspuffabschnitt 48 können selektiv mit dem Zylinder 30 über das jeweilige Einlassventil 52 und das Abgasventil 54 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen kann der Zylinder 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Abgasventile einschließen. Eine Drosselklappe 62, die eine Drosselklappenplatte 64 einschließt, ist in der Zufuhrleitung 42 positioniert. Die Drosselklappe ist so konfiguriert, um die Menge des zum Zylinder 30 strömenden Luftstroms anzupassen.
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In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und die Abgasventile 54 über einen Ansaugnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betätigt werden. In einigen Beispielen kann der Motor 10 ein variables Nocken-Timingsystem bzw. -Zeitsteuerungssystem einschließen, das so ausgelegt ist, um das Nockentiming einzustellen (voranzutreiben oder zu verlangsamen). Die Position des Einlassventils 52 und des Abgasventils 54 kann durch die Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden.
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Das Einspritzventil 66 ist im Ansaugrohr 44 angeordnet in einer Konfiguration gezeigt, die eine so genannte Port- bzw. Schlitz-Injektion von Kraftstoff in den Ansaugschlitz stromaufwärts vom Zylinder 30 vorsieht. Der Kraftstoff-Injektor 66 kann Kraftstoff im Verhältnis zur Pulsbreite des von dem Regler 12 empfangenen Signals FPW über die Antriebselektronik 68 einspritzen. In einigen Beispielen kann der Zylinder 30 alternativ oder zusätzlich einen Kraftstoff-Injektor einschließen, der direkt mit dem Zylinder 30 zum Einspritzen von Kraftstoff in diesen verbunden ist, auf eine Weise, die als Direkteinspritzung bekannt ist.
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Die Zündanlage 88 kann beim Zylinder 30 über eine Zündkerze 92 in Reaktion auf ein Frühzündungssignal SA vom Regler 12 für einen Zündfunken sorgen, und zwar unter Betriebsmodi wählen. Obwohl in einigen Ausführungsformen Funkenentzündungskomponenten gezeigt sind, kann der Zylinder 30 oder eine oder mehrere andere Brennkammern des Motors 10 in einem Kompressionsentzündungsmodus betrieben werden, und zwar mit oder ohne einen Zündfunkten.
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Der Abgassensor 126 ist mit dem Auspuffabschnitt 48 der Auspuffanlage 50 stromaufwärts der Emissionskontrollvorrichtung 70 verbunden gezeigt. Der Sensor 126 kann jeder beliebige Sensor zur Bereitstellung einer Anzeige des Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnisses sein, wie ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (Universal- oder Breitband-Abgas-Sauerstoff-), ein Two-state-Sauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO-(erhitzter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. In einigen Beispielen kann der Abgassensor 126 ein erster aus einer Vielzahl an Abgassensoren sein, die im Abgassystem angeordnet sind. Zum Beispiel können zusätzliche Abgassensoren stromabwärts der Emissionskontrollvorrichtung 70 angeordnet sein.
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Die Emissionskontrollvorrichtung 70 ist entlang des Auspuffabschnitts 48 stromabwärts des Abgassensors 126 gezeigt. Die Emissionskontrollvorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionskontrollvorrichtungen oder Kombinationen davon sein. In einigen Beispielen kann die Emissionskontrollvorrichtung 70 eine erste aus einer Vielzahl von Emissionskontrollvorrichtungen sein, die im Abgassystem angeordnet sind. In einigen Beispielen kann während des Betriebs des Motors 10 die Emissionskontrollvorrichtung 70 periodisch durch Betreiben von mindestens einem Zylinder des Motors innerhalb eines speziellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zurückgesetzt werden.
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Der Regler 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer dargestellt, welcher die Mikroprozessoreinheit 102, die Input/Output-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das als ein Festspeicher 106 (z. B. Speicherchip) in diesem speziellen Beispiel gezeigt ist, den Arbeitsspeicher 108, den Keep alive memory (Erinnerungsspeicher) 110 und einen Datenbus einschließt. Der Regler 12 kann verschiedene Signale von Sensoren empfangen, die mit dem Motor 10 gekoppelt sind, zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen, einschließlich der Messung eines induzierten Luftmassenstroms (MAF) von dem Luftmassenflußmesser 120; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) vom Temperaturfühler 112, der mit der Kühlhülse bzw. -muffe 114 gekoppelt ist; eines Profil-Zündspannungsaufnehmersignals (PIP) vom Halleffekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der mit der Kurbelwelle 40 verbunden ist; der Drosselklappenposition (TP) vom Drosselklappenstellungssensor; und des absoluten Krümmerdrucksignals MAP vom Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch den Regler 12 Signal PIP erzeugt werden. Das Saugrohrdrucksignal MAP vom Saugrohrdrucksensor kann für die Anzeige des Vakuums oder Drucks im Ansaugrohr genutzt werden. Man beachte, dass verschiedene Kombinationen der oben genannten Sensoren angewandt werden können, wie ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor einen Hinweis auf das Motordrehmoment geben. Des Weiteren kann dieser Sensor zusammen mit der festgestellten Motordrehzahl eine Ladungsschätzung (inklusive Luft), die in den Zylinder eingeführt wird, liefern. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als Motordrehzahlregler genutzt wird, eine vorbestimmte Anzahl von abstandsgleichen Impulsen bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugen.
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Während des Betriebs durchläuft der Zylinder 30 im Motor 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: der Zyklus schließt den Einlasstakt bzw. -hub, den Kompressionstakt, den Expansionstakt und den Ausstosstakt ein. In einem Mehrzylindermotor kann der Viertaktzyklus in zusätzlichen Verbrennungskammern ausgeführt werden. Während des Einlasshubs schließt das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet sich. Luft wird in den Zylinder 30 über ein Ansaugrohr beispielsweise eingeleitet, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden der Verbrennungskammer, um das Volumen innerhalb des Zylinders 30 zu erhöhen. Die Position, an welcher der Kolben 36 sich nahe des Bodens der Verbrennungskammer und am Ende seines Hubs befindet (z. B. wenn der Zylinder 30 sich bei seinem größten Volumen befindet), wird typischerweise von Fachleuten auf dem Gebiet als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet. Während des Kompressionstakts werden das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich auf den Zylinderkopf zu, um die Luft innerhalb des Zylinders 30 zu komprimieren. Der Punkt, an dem der Kolben 36 sich am Ende seines Hubs und am dichtesten am Zylinderkopf befindet (z. B. wenn der Zylinder 30 sein geringstes Volumen aufweist) wird typischerweise von Fachleuten auf dem Gebiet als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet. In einem Vorgang, der im Folgenden als Einspritzung bezeichnet wird, wird der Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingeführt. In einem Vorgang, der im Folgenden als Zündung bezeichnet wird, wird eingespritzter Kraftstoff durch bekannte Zündvorrichtungen, wie eine Zündkerze 92, gezündet, was zu einer Verbrennung führt. Zusätzlich oder alternativ kann eine Kompression dazu genutzt werden, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu entzünden. Während des Expansionshubs schieben die expandierenden Gase den Kolben 36 zurück auf BDC. Eine Kurbelwelle kann die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Antriebswelle umwandeln. Am Ende öffnet sich während des Ausstosshubs das Auslassventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch in einen Auspuffkrümmer zu entlassen, und der Kolben kehrt zu TDC zurück. Man beachte, dass das oben Stehende lediglich als ein Beispiel beschrieben wird und dass die Einlass- und Auslassventilöffnungs und/oder -schließzeitsteuerungen variieren können, etwa, um für eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils, zu sorgen, oder verschiedene andere Beispiele. Zusätzlich oder alternativ kann Kompressionszündung im Zylinder 30 implementiert werden.
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Die 1 zeigt auch eine HC-Falle 150, die in der Zufuhrleitung 42 angeordnet ist. Somit ist die HC-Falle 150 stromaufwärts der Drosselklappe 62 angeordnet. Jedoch sind auch andere geeignete HC-Fallen-Positionen in Betracht gezogen worden. Die HC-Falle 150 kann so konfiguriert sein, um HC-Dämpfe zu adsorbieren. Die HC-Falle 150 ist so konfiguriert, um HC-Dämpfe im Ansaugrohr 44 zu adsorbieren und zu desorbieren. Es wird anerkannt, dass die HC-Falle 150 Emissionen (z. B. Verdampfungsemissionen) im Fahrzeug reduziert und HC-Dämpfe einfängt, die ansonsten in die direkte Umgebung bzw. umgebende Umwelt strömen können, zum Beispiel während des Motorstillstands. Die HC-Falle 150 ist als ein Kasten in 1 dargestellt. Jedoch werden detaillierte Charakteristika der HC-Fallen ausführlicher hierin mit Bezug auf die 2–4 erläutert.
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Ein Luftbehälter 170 kann ebenfalls in der Zufuhrleitung 42 angeordnet sein. Der Luftbehälter 170 ist so konfiguriert, um Feststoffteilchen aus Luft, die durch die Zufuhrleitung 42 strömt, zu entfernen. Der Luftbehälter 170 umspannt die Zufuhrleitung in dem veranschaulichten Beispiel. Doch es wurden auch andere Luftbehälterkonfigurationen in Betracht gezogen.
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Eine Abzug 172, der sich in die Zufuhrleitung 42 hinein öffnet, kann ebenfalls im Motor 10 eingeschlossen sein. Der Abzug 172 ist so konfiguriert, um die Kondensation aus der Zufuhrleitung 42 abzuführen. Der Auslass des Abzugs kann in einigen Beispielen außen am Motor 10 angeordnet sein. Wie gezeigt, ist der Abzug 172 unterhalb der HC-Falle 150 positioniert. Doch sind auch andere Abzugspositionen in Betracht gezogen worden.
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Eine zweite HC-Falle 174 kann auch in der Zufuhrleitung 42 stromabwärts der HC-Falle 150 angeordnet sein. Die zweite HC-Falle 174 umspannt die Zufuhrleitung 42 in dem veranschaulichten Beispiel und kann daher als eine Durchfluss-HC-Falle bezeichnet werden. Jedoch sind auch andere Konfigurationen der zweiten HC-Falle in Betracht gezogen worden. Des Weiteren kann in einigen Beispielen die zweite HC-Falle 174 von dem Motor 10 weggelassen werden. Eine positiver Kurbelgehäuseentlüftungs- (PCV-)Port 176, der sich in die Zufuhrleitung 42 öffnet, kann ebenfalls in dem Motor 10 eingeschlossen sein. Der PCV-Port 176 kann in Fluidverbindung mit einem Kurbelgehäuse im Motor 10 stehen. Ein Kühler 178 kann ebenfalls in der Zufuhrleitung 42 positioniert sein. Der Kühler 178 kann im Motor 10 eingeschlossen sein, wenn der Motor durch einen Kompressor geboostet bzw. verstärkt wird. Es wird ersichtlich, dass in anderen Beispielen der Motor 10 nicht den Kühler 178 einschließen kann.
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Die Pfeile 180 stellen den allgemeinen Strom von Ansaugluft durch das Ansaugsystem des Motors während des Motorbetriebs dar, wenn der Motor Verbrennung vollzieht. Die 1 zeigt den Motor während der Entleerung bzw. Säuberung der HC-Falle 150 und der zweiten HC-Falle 174, wenn HC-Dämpfe aus den HC-Fallen desorbieren. Wie gezeigt, wandert Ansaugluft durch den Luftbehälter 170. Luft tritt auch in die Zufuhrleitung 42 vom Abzug 172 ein. Die Pfeile 182 bezeichnen die allgemeine Strömung von HC-Dämpfen. Wie gezeigt, können HC-Dämpfe während des Motorbetriebs von der HC-Falle 150 und der zweiten HC-Falle 174 in einer Stromabwärtsrichtung zur Drosselklappe 62 strömen. Die Pfeile 184 bezeichnen die allgemeine Strömung von HC-Dämpfen und Ansaugluft stromabwärts der zweiten HC-Falle 174. Wie gezeigt, strömen die Ansaugluft und die HC-Dämpfe in den PCV-Port 176 und stromabwärts zur Drosselklappe 62. Es wird ersichtlich, dass die Pfeile 180, 182 und 184 allgemein die Richtung des Gasstroms darstellen. Jedoch kann das Muster des Ansaugluftstroms und des HC-Dampfstroms während des Motorbetriebs zusätzliche Komplexität aufweisen, die nicht veranschaulicht ist.
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Die 6 zeigt den Motor 10 und das in 1 veranschaulichte Fahrzeug während des Motorstillstands, wenn der Motor keine Verbrennung leistet. Aus diesem Grund sind ähnliche Teile dem entsprechend gekennzeichnet. So zeigt die 6 den Motor 10 während des Ladens der HC-Falle 150 und der zweiten HC-Falle 174, wenn HC-Dämpfe in den HC-Fallen adsorbieren. Die Pfeile 600 veranschaulichen die allgemeine Strömung von HC-Dämpfen in Ansaugsystem während des Motorstillstands, wenn der Motor keine Verbrennung leistet.
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Es wird ersichtlich, dass HC-Dämpfe von der Verbrennungskammer 30 zum Ansaugrohr 44 vom Ansaugrohr 44 zur Zufuhrleitung 42 strömen. Wie gezeigt, strömen HC-Dämpfe auch vom PCV-Port 176 in die Zufuhrleitung 42. Die HC-Dämpfe können durch die zweite HC-Falle 174 strömen, wo ein Teil der HC-Dämpfe in der Falle adsorbieren kann. Des Weiteren können HC-Dämpfe über die HC-Falle 150 strömen, die ebenfalls einen Teil der HC-Dämpfe adsorbieren kann. Einige HC-Dämpfe können auch aus dem Abzug 172 und der Zufuhrleitung 42 in die direkte Umgebung strömen. Jedoch wird ersichtlich, dass die HC-Falle 150 und die zweite HC-Falle 174 einen grossen Teil der HC-Dämpfe adsorbieren kann, wodurch Verdampfungsemissionen reduziert werden.
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Die 2 zeigt eine Veranschaulichung einer beispielhaften HC-Falle 150 in einer oberen Hälfte einer Luftbox bzw. eines Luftbehälters, der ein Teil der Zufuhrleitung 42, wie in 1 gezeigt, sein kann. Die Luftbehälterabdeckung 250 ist stromaufwärts der Drosselklappe 62, wie in 1 gezeigt, in dem veranschaulichten Beispiel positioniert. Jedoch können in anderen Beispielen die HC-Falle 150 und/oder die zweite HC-Falle 174, wie in 1 gezeigt, stromabwärts der Drosselklappe positioniert sein.
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Die Luftbehälterabdeckung 250 schließt das Strukturverstärkungsgewebe 202 ein. Das Strukturverstärkungsgewebe 202 kann die strukturelle Integrität der Luftbehälterabdeckung 250 erhöhen. Die Luftbehälterabdeckung 250 schließt weiter eine Flansch 204 ein, die mit dem Luftbehälter, der sich zwischen der oberen und unteren Hälfte des Luftbehälters befindet, gepaart sein kann. Die Luftbehälterabdeckung 250 schließt weiter einen Einlass 208 und einen Auslass 206 ein. Der Pfeil 209 bezeichnet den Strom von Ansaugluft in die Luftbehälterabdeckung 250 während des Motorbetriebs, wenn der Motor Verbrennung leistet. Jedoch wird ersichtlich, dass während des Motorstillstands Luft in der entgegengesetzten Richtung strömen kann. Der Abzug 206 kann einen kleineren Querschnitt als der Einlass 208 haben. Jedoch können auch andere Geometrien und Größen der Luftbehälterabdeckung in Betracht gezogen werden. Es wird ersichtlich, dass die Luftbehälterabdeckung 250 stromaufwärts der Drosselklappe 62, wie in 1 gezeigt, positioniert ist.
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Die HC-Falle 150 ist mit der Luftbehälterabdeckung 250 vermittels der Verbindungselemente bzw. Befestigungselemente 200 verbunden. Heißverprägungen sind gezeigt, welche die HC-Falle mit der Zufuhrleitung in dem veranschaulichten Beispiel verbinden. Insbesondere erstrecken sich die Heißverprägungen durch Öffnungen in der HC-Falle 150. Zusätzlich oder alternativ können auch Ultraschallschweißnähte verwendet werden, um die HC-Falle mit der Luftbehälterabdeckung zu verbinden. Jedoch können auch andere geeignete Verbindungselemente verwendet werden, wie Schrauben, Bolzen, Klebstoff etc.
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Die HC-Falle 150 in 1 weist eine Struktur 210 auf, wie in der 2 & 3 veranschaulicht. Die HC-Fallenstruktur 210 kann so konfiguriert sein, um HC-Dämpfe in der Luftbehälterabdeckung 250 zu adsorbieren und zu desorbieren. Weiter mit 2, schließt die HC-Falle 150 die Flansche 212 ein. Einer der Flansche 212 schließt eine Verstärkungsrippe 214 ein.
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Die HC-Falle schließt weiter angehobene Abschnitte 216, 217, 218 und 219 ein. Die Größe und Geometrie der angehobenen Abschnitte (216, 217, 218 und 219) variiert. Es wird ersichtlich, dass die Variation in der Größe und/oder Geometrie der angehobenen Abschnitte auf Basis von Luftströmungsmustern in der Luftbehälterabdeckung 250 ausgewählt werden kann. Dies kann ermöglichen, dass die HC-Adsorptions-/Desorptionsrate der HC-Falle variiert wird, und Verbesserungen zur Reduzierung der Luftstromverwirbelung erlauben.
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Die 3 zeigt eine detaillierte Veranschaulichung der in 2 gezeigten HC-Falle 150. Wie weiter oben mit Bezug auf die 2 erörtert wird, veranschaulicht die 3 die HC-Fallenstruktur 210. Die HC-Fallenstruktur 210 schließt eine erste Außenfläche 300 und eine zweite Außenfläche 302 ein. Die zweite Außenfläche ist unterhalb der ersten Außenfläche in dem veranschaulichten Beispiel angeordnet. Jedoch sind auch andere diesbezügliche Positionen in Betracht gezogen worden. Es wird ersichtlich, dass Ansaugluft und HC-Dämpfe über die Außenfläche 300 und die zweite Ausfläche 302 in der Luftbehälterabdeckung 250, wie in 2 gezeigt, während einiger Motorbetriebszustände, wie während eines Motorstillstands, strömen können. Ein Stapel aus hintereinander angeordneten Polymerlagen kann zwischen der ersten Außenfläche 300 und der zweiten Außenfläche 302 angeordnet sein. Die dazwischenliegenden Polymerlagen werden hierin ausführlicher erörtert. Weiter mit 3, sind Bereiche der angehobenen Abschnitte (216, 217, 218 und 219) in der ersten Außenfläche 300 eingeschlossen.
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Die erste Außenfläche 300 und die zweite Außenfläche 302 können eine Grenzfläche der HC-Fallenstruktur 210 definieren. Die Kanten 304 von Lagen, die zwischen der ersten Außenfläche 300 und der zweiten Außenfläche positioniert sind, bilden eine periphere Grenzfläche der Adsorptionsstruktur 210. In einigen Beispielen erstreckt sich jede der in dem Stapel aus Lagen eingeschlossenen Lagen zu den Kanten 304 der HC-Fallenstruktur 210. Jedoch sind auch andere Lagenkonfigurationen in Betracht gezogen worden. So bilden die erste und zweite Außenfläche und -kante des Stapels aus Lagen eine Grenzfläche der HC-Fallenstruktur in dem veranschaulichten Beispiel.
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Die erste Außenfläche 300 und/oder die zweite Außenfläche 302 können ein polymeres Basismaterial einschließen, das mit einem HC-Dampf-Adsorptions-/Desorptionsmaterial imprägniert ist. Die Verwendung von mehreren thermogeformten Lagen aus polymerem Material gibt der HC-Falle strukturelle Integrität, während die Adsorptions-/Desorptionsfunktionalität durch das imprägnierte HC-Dampf-Adsorptions-/Desorptionsmaterial beibehalten wird. Auf diese Weise sieht das polymere Basismaterial mehrere Funktionen vor. Die Folge ist, dass die Kosten und/oder das Profil der HC-Falle auf Wunsch reduziert werden können.
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Das polymere Material kann ein Non-woven-Polyester sein und das HC-Dampf-Adsorptions-/Desorptionsmaterial kann in einigen Beispielen Aktivkohle sein. Zusätzlich oder alternativ kann das HC-Dampf-Adsorptions-/Desorptionsmaterial Kohlenstoff, Aktivkohle, Zeolithe, hydrophobe Cellulose, Silikonöle, Cyclodextrine und/oder jedes andere geeignete Adsorptions-/Desorptionsmaterial einschließen. Insbesondere kann in einigen Beispielen die erste Außenfläche 300 im Wesentlichen identische Materialien zu der zweiten Außenfläche 302 einschließen. Jedoch können in anderen Beispielen die erste Außenfläche und die zweite Außenfläche verschiedene Materialien umfassen. Die Schnittebene 310 definiert den in 4 gezeigten Querschnitt.
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Die erste Außenfläche 300 kann die Oberfläche einer ersten Lage (z. B. einer ersten Polymerlage) sein, und die zweite Außenfläche kann die Oberfläche einer zweiten Lage (z. B. einer zweiten Polymerlage) sein. Die HC-Fallenstruktur 210 kann auch eine Vielzahl von Lagen einschließen, die zwischen der ersten Außenfläche 300 und der zweiten Außenfläche 302 angeordnet sind, wie zuvor erläutert. Die Lagen, die zwischen den ersten und den zweiten Außenflächen angeordnet sind, können ähnliche Materialien, wie ein polymeres Material, das mit HC-Dampf-Adsorptions-/Desorptionsmaterial imprägniert ist, einschließen. Die Zwischenlagen werden ausführlicher hierin mit Bezug auf die 4 erläutert.
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Die HC-Fallenstruktur 210 schließt niedergedrückte Abschnitte 306 ein. Eine oder mehrere der Polymerlagen in den niedergedrückten Abschnitten können sich in flächenteilendem Kontakt mit angrenzenden Lagen in den niedergedrückten Abschnitten 306 befinden. Insbesondere befinden sich in dem veranschaulichten Beispiel alle Polymerlagen in flächenteilendem Kontakt mit angrenzenden Polymerlagen in den niedergedrückten Abschnitten. Mit anderen Worten, jede Lage in dem Stapel aus Lagen kann in flächenteilendem Kontakt mit einer angrenzenden Lage angeordnet sein. So können sich die niedergedrückten Abschnitte durch den gesamten Stapel aus Lagen erstrecken. Die Lagen in den niedergedrückten Abschnitten 306 können thermisch verbunden sein. Aus diesem Grund können in einem solchen Beispiel die niedergedrückten Abschnitte als thermisch verbundene Abschnitte bezeichnet werden. Insbesondere können in den thermisch verbundenen Abschnitten zwei oder mehr Lagen thermisch verbunden bzw. verklebt sein. In anderen Beispielen können eine oder mehrere der Lagen in den niedergedrückten Abschnitten von angrenzenden Lagen beabstandet sein. Des Weiteren können in einigen Beispielen die thermisch verbundenen Abschnitte die einzelnen Schichten beibehalten. Es wird ersichtlich, dass die niedergedrückten Abschnitte thermogeformt werden können. Das bedeutet, dass Wärme und/oder Druck angewandt werden kann, um die niedergedrückten Abschnitte zu konstruieren. Insbesondere kann in einigen Beispielen die gesamte HC-Falle 150 thermogeformt werden. Jedoch sind auch andere HC-Fallen-Konstruktionstechniken in Betracht gezogen worden. Des Weiteren durchqueren die niedergedrückten Abschnitte 306 die HC-Falle 150. Darüber hinaus ist die Dicke der niedergedrückten Abschnitte 306 geringer als die Dicke der angehobenen Abschnitte (216, 217, 218 und 219). In einigen Beispielen können die thermisch verbundenen Abschnitte einzelne Schichten beibehalten. Jedoch können in anderen Beispielen die thermisch verbundenen Schichten thermisch verbunden sein unter Bildung einer durchgehenden Schicht. Zusätzlich kann der thermisch verbundene Abschnitt für ausreichend Steifigkeit sorgen, so dass zusätzliche Stützkonstruktionen in der HC-Falle auf Wunsch nicht eingeschlossen werden. Darüber hinaus können die thermisch verbundenen Abschnitte Befestigungselemente bzw. -merkmale zum Montieren und zur Zurückhaltung der HC-Falle einschließen, wie die Befestigungselemente 330. In dem veranschaulichten Beispiel sind die Befestigungselemente Öffnungen. Jedoch sind auch andere Befestigungsvorrichtungen in Betracht gezogen worden. Zusätzlich können die thermisch verbundenen Abschnitte auch Ausrichtungselemente bzw. -merkmale vorsehen und können eine Passung an eine dreidimensionale konturierte Oberfläche vorsehen, wie in 2 gezeigt. Die thermisch verbundenen Abschnitte können auch ein gewünschtes Maß an Steifigkeit vorsehen, um ein Flattern (flutter) des Adsorptionsmaterials zu reduzieren.
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Weiter mit 3, beträgt der Winkelabstand 320 zwischen einem ersten Bereich 322 der ersten Außenfläche 300 und einem zweiten Bereich 324 der ersten Außenfläche in etwa 90°. Jedoch sind auch andere HC-Fallengeometrien in Betracht gezogen worden. Die HC-Falle 150 schließt auch die Öffnungen 330 ein, die so gestaltet sind, um Verbindungsvorrichtungen aufzunehmen, wie Bolzen bzw. Schrauben zum Befestigen der HC-Falle 150 an der Luftbehälterabdeckung 250, wie in 2 gezeigt.
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Des Weiteren sorgt in einigen Beispielen die thermogeformte HC-Fallenstruktur 210 für ausreichend Steifigkeit, so dass zusätzliche Stützkonstruktionen (z. B. Käfig) auf Wunsch möglicherweise nicht verwendet werden. Auf diese Weise kann die HC-Falle ein gewünschtes Maß an struktureller Integrität aufweisen, was den Installations- und/oder Austauschvorgang vereinfacht. Die in 3 gezeigte HC-Falle 150 schliesst nicht irgendwelche zusätzlichen Komponenten, wie einen Rahmen, ein. Folglich können die Kosten der HC-Falle gesenkt werden. Es wird ersichtlich, dass die HC-Fallenstruktur 210 der HC-Falle einen gewünschten Grad an struktureller Integrität verleihen kann. Aus diesem Grund kann die HC-Falle in einigen Beispielen nur die HC-Fallenstruktur 210 einschließen. Jedoch können auch zusätzliche Komponenten in der HC-Falle auf Wunsch in anderen Beispielen eingeschlossen werden.
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Die 4 zeigt einen Querschnitt der in 3 gezeigten HC-Falle 150. Wie gezeigt, sind eine Vielzahl von Polymerlagen 400 zwischen der ersten Außenfläche 300 und der zweiten Außenfläche 302 angeordnet. Auf diese Weise erstreckt sich ein Stapel aus Polymerlagen von der ersten Außenfläche 300 zu der zweiten Außenfläche 302. Wie veranschaulicht, ist die erste Außenfläche in einer ersten äußeren Polymerlage 410 eingeschlossen und die zweite Außenfläche ist in einer zweiten äußeren Polymerlage 412 eingeschlossen. Auf diese Weise bildet eine erste Polymerlage, die in der Vielzahl von Lagen 400 eingeschlossen ist, die erste Außenfläche 300, und eine zweite Polymerlage, die in der Vielzahl von Lagen eingeschlossen ist, bildet die zweite Außenfläche 302.
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Jede der Polymerlagen kann ähnliche Materialien umfassen. Zum Beispiel kann jede der Polymerlagen eine Non-woven-Polyesterlage sein, die mit einem HC-Dampf-Adsorptions-/Desorptionsmaterial, wie Aktivkohle, imprägniert ist. Allerdings können in anderen Beispielen nicht alle Lagen in dem Stapel imprägniert sein und auf diese Weise kann die Dicke reguliert werden, ohne die Adsorptions-/Desorptionscharakteristika zu verändern. Deshalb kann in einigen Beispielen nur ein Bereich der Lagen mit HC-Dampf-Adsorptions-/Desorptionsmaterial imprägniert werden. Wie gezeigt, sind alle der dazwischenliegenden Polymerlagen 400 voneinander beabstandet. Jedoch können in anderen Beispielen zwei oder mehr der dazwischenliegenden Polymerlagen sich in flächenteilendem Kontakt befinden. Jede der Polymerlagen 400 weist eine äquivalente Dicke in dem veranschaulichten Beispiel auf. Jedoch kann in anderen Beispielen die Dicke der Polymerlagen von Lage zu Lage variieren oder zusammen mit der Länge und/oder Breite von jeder Lage variieren.
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Die Vielzahl an Lagen 400 kann als Stapel aus Lagen bezeichnet werden. Die Vielzahl an Lagen ist hintereinander geschichtet und es kann kein Adsorptionsmaterial zwischen den Lagen angeordnet sein. Der Stapel aus Lagen 400 ist in dem veranschaulichten Beispiel zu einer einzelnen einheitlichen steifen Struktur ausgebildet (d. h. der in 3 gezeigten HC-Fallenstruktur 210). Jedoch kann in anderen Beispielen der Stapel aus Lagen mehrere Strukturen bilden, und/oder eine oder mehrere der Strukturen können flexibel sein. Jedoch kann/können starre Struktur(en) in der HC-Falle verwendet werden, um die Installation und/oder den Austausch zu vereinfachen. Das Adsorptions-/Desorptionsmaterial, das in die Polymerlagen imprägniert ist, kann Kohlenstoff, Aktivkohle, Zeolithe, hydrophobe Cellulose, Silikonöle und Cyclodextrine einschließen. Die Zwischenräume zwischen Lagen dürfen nicht lose Adsorptionspartikel, wie Kohlenstoffpellets, Zeolithe, hydrophobe Cellulose, Silikonöle, Cyclodextrine oder anderes Adsorptionsmaterial einschließen. Jedoch kann in anderen Beispielen loses Adsorptions-/Desorptionsmaterial zwischen den Lagen angeordnet sein. Des Weiteren sollte in einigen Beispielen die HC-Fallenstruktur nicht Klebstoff zwischen den Lagen einschließen.
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Insbesondere gibt es in dem veranschaulichten Beispiel kein dazwischenliegendes Material, das zwischen der Vielzahl an Lagen in dem Stapel aus Lagen 400 angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Komplexität der HC-Falle reduziert werden im Vergleich zu Fallen mit losem Adsorptionsmaterial, das zwischen Schichten in der Falle angeordnet ist. Die Folge ist, dass die Kosten der HC-Falle gesenkt werden. Außerdem kann das Profil der HC-Falle auf Wunsch reduziert werden. Wie gezeigt, sind die Hohlräume 404 zwischen benachbarten Lagen in der Vielzahl von Lagen 400 angeordnet. Die Hohlräume können mit einem Gas, wie Luft, gefüllt sein. Auf diese Weise sollte kein dazwischenliegendes Material innerhalb der Hohlräume 404 angeordnet sein. Es wird ersichtlich, dass der in 4 gezeigte Querschnitt ein Querschnitt des angehobenen Abschnitts 219 ist, wie in 3 gezeigt. Des Weiteren wird ersichtlich, dass die anderen angehobenen Abschnitte einen ähnlichen Querschnitt haben können. Zusätzlich können die in 3 gezeigten niedergedrückten Abschnitte 306 kleinere Hohlräume zwischen den Lagen aufweisen oder angrenzende Lagen in dem Stapel aus Lagen können sich in flächenteilendem Kontakt befinden. Ferner wird ersichtlich, dass jede der Lagen 400 sich in einigen Beispielen zu den Kanten 304 erstrecken kann, wie in 3 gezeigt. Jedoch können in anderen Beispielen eine oder mehrere der Lagen 400 sich nicht zu den Kanten 304 erstrecken, wie in 3 gezeigt.
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Es wird ersichtlich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen einen beispielhaften Charakter haben und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Abwandlungen möglich sind. Zum Beispiel kann die oben stehende Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, Viertakt-Boxermotoren (opposed 4) und andere Motorentypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle hierin offenbarten neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Subkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
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Die nachfolgenden Ansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Subkombinationen dar, die als neuartig und nicht nahe liegend gelten. Diese Ansprüche können sich auf “ein” Element oder “ein erstes” Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie den Einbau von einem oder mehreren solchen Elementen einschließen und zwei oder mehr solche Elemente weder verlangen noch ausschließen. Andere Kombinationen und Subkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Ergänzung bzw. Amendment der vorliegenden Ansprüche oder durch Präsentation von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob im Umfang gegenüber den Originalansprüchen weiter gefasst, enger gefasst, identisch oder unterschiedlich, gelten ebenfalls als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0145224 [0003, 0003, 0003]
