DE9313840U1 - Activated carbon filter for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
ZENZ · HELBER · HOSBACH & LAUFERZENZ · HELBER · HOSBACH & LAUFER
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EXPERT Maschinenbau GmbH, Seehofstraße 56-58, 6143 LorschEXPERT Maschinenbau GmbH, Seehofstrasse 56-58, 6143 Lorsch
Aktivkohlefilter für KraftfahrzeugeActivated carbon filters for motor vehicles
Die Erfindung betrifft Aktivkohlefilter für Kraftfahrzeuge zur Adsorption von im Tank sowie gegebenenfalls in der Schwimmerkammer des Vergasers von Kraftfahrzeugen entstehenden Kraftstoffdampfen und zur Desorption und Rückführung der Dämpfe in die Brennräume des Motors des Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem in einem Aufnahmeraum mit einer Schüttung aus Aktivkohle geeigneter Porengröße gefüllten, allseitig geschlossenen Gehäuse mit einem an eine zum Kraftfahrzeug-Tank bzw. der Vergaser-Schwimmerkammer führende Verbindungsleitung anschließbaren Tank-Einlaß, einem an eine zum Saugrohr bzw. Luftfiltergehäuse des Motors geführte Verbindungsleitung anschließbaren, den Kraftstoffdampf rückführenden Motor-Auslaß und einem mit der Umgebungsatmosphäre verbundenen Frischluft-Einlaß , wobei der Tank-Einlaß und der Motor-Auslaß vorzugsweise an der gleichen Stirnseite des Gehäuses vorgesehen sind, und der Frischluft-Einlaß in einen Bereich des Gehäuses geführt ist, welcher durch die Aktivkohleschüttung vom Motor-Auslaß getrennt ist.The invention relates to activated carbon filters for motor vehicles for adsorbing fuel vapors that arise in the tank and possibly in the float chamber of the carburetor of motor vehicles and for desorbing and returning the vapors to the combustion chambers of the motor vehicle engine, consisting of a housing that is closed on all sides and filled with a bed of activated carbon of a suitable pore size in a receiving space, with a tank inlet that can be connected to a connecting line leading to the motor vehicle tank or the carburetor float chamber, an engine outlet that returns the fuel vapor and that can be connected to a connecting line leading to the intake manifold or air filter housing of the engine, and a fresh air inlet that is connected to the ambient atmosphere, the tank inlet and the engine outlet preferably being provided on the same end face of the housing, and the fresh air inlet being led into an area of the housing that is separated from the engine outlet by the bed of activated carbon.
Zur Verhinderung des Austritts von Kraftstoffdämpfen ins Freie werden zumindest in der Entlüftungsleitung des Tanks von Personenkraftwagen Aktivkohlefilter angeordnet, welche die bei der Betankung des Kraftfahrzeugs oder auch bei Ausdehnung des Kraftstoffs im Tank infolge Erwärmung über die Tankentlüftung verdrängten Kraftstoffdämpfe in der Aktivkohleschüttung adsorbieren und so deren Austritt in die Umgebungsatmosphäre zumindest solange verhindern, wie die Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohleschüttung nicht erschöpft ist. Durch hinreichende Bemessung der Menge der Aktivkohleschüttung und regelmäßige Desorption der Kraftstoffdämpfe und deren Rückführung in den Verbrennungskreislauf des Motors kann sichergestellt werden, daß unter normalen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs keine Kraftstoffdämpfe in die Umgebungsatmosphäre austreten. Die Desorption erfolgt dabei so, daß Umgebungs- oder Frischluft durch die Aktivkohleschüttung gesaugt und dabei die Kraftstoffdämpfe von der Oberfläche der Aktivkohle gelöst, d.h. desorbiert werden. Zur Erzeugung des erforderlichen Unterdrucks wird der beim Laufen des Motors im Motor-Saugrohr erzeugte Unterdruck verwendet. Dementsprechend weisen Aktivkohlefilter für den hier in Frage stehenden Anwendungsfall also drei Anschlüsse auf, nämlich einen an eine Verbindungsleitung zum Kraftfahrzeug-Tank angeschlossenen Einlaß, über den die Kraftstoffdämpfe in das Gehäuse eintreten, einen zur Umgebungsatmosphäre geöffneten Ein- und Auslaß, über welche einerseits die von den Kraftstoffdämpfen befreite Luft zur Umgebungsatmosphäre austreten und andererseits beim Desorptionsvorgang Außenluft durch die Aktivkohleschüttung eingesaugt werden kann, und schließlich einen an eine zum Saugrohr bzw. dem Luftfilter des Verbrennungsmotors führende Leitung angeschlossenen Auslaß, über den die desorbierten Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt des Motors geführt und dann im Motor verbrannt werden. In den Verbindungsleitungen zwischen dem Tank und dem Gehäuse des Aktivkohlefilters und der Verbindungsleitung zwischen dem Aktivkohle-Gehäuse und dem Motor-Saugrohr ist ein Ent-/Belüftungsventil bzw. einTo prevent fuel vapors from escaping into the open air, activated carbon filters are installed at least in the ventilation line of the tank of a passenger car. These filters adsorb the fuel vapors displaced by the tank ventilation when the vehicle is refueled or when the fuel in the tank expands due to heating in the activated carbon bed, thus preventing them from escaping into the ambient atmosphere at least as long as the adsorption capacity of the activated carbon bed is not exhausted. By adequately measuring the amount of activated carbon bed and regularly desorbing the fuel vapors and returning them to the combustion circuit of the engine, it can be ensured that no fuel vapors escape into the ambient atmosphere under normal operating conditions of the vehicle. Desorption takes place in such a way that ambient or fresh air is sucked through the activated carbon bed, and the fuel vapors are released from the surface of the activated carbon, i.e. desorbed. To generate the required negative pressure, the negative pressure generated in the engine intake manifold when the engine is running is used. Accordingly, activated carbon filters for the application in question here have three connections, namely an inlet connected to a connecting line to the vehicle tank, through which the fuel vapors enter the housing, an inlet and outlet open to the ambient atmosphere, through which the air freed from the fuel vapors can escape to the ambient atmosphere and outside air can be sucked in through the activated carbon bed during the desorption process, and finally an outlet connected to a line leading to the intake manifold or the air filter of the combustion engine, through which the desorbed fuel vapors are led into the engine's intake tract and then burned in the engine. In the connecting lines between the tank and the housing of the activated carbon filter and the connecting line between the activated carbon housing and the engine intake manifold, a venting/ventilation valve or a
Spülventil angeordnet, die entsprechend den Betriebsbedingungen angesteuert werden. Das normalerweise geschlossene Spülventil wird lediglich bei laufendem Motor geöffnet, so daß durch den dann im Gehäuse des Aktivkohlefilters entstehenden Unterdruck über den Frischluft-Einlaß Umgebungsluft nachgesaugt und die in der Aktivkohleschüttung adsorbierten Kraftstoffdampfe desorbiert werden können. Wenn andererseits durch Entstehung eines erhöhten Dampfdrucks im Tank das Ent-/Belüftungsventil in der Verbindungsleitung zum Aktivkohle-Gehäuse geöffnet wird, werden die in den Aktivkohle-Gehäuse übertretenden Kraftstoffdämpfe zusammen mit der angesaugten Frischluft sogleich in den laufenden Motor weitergeführt und verbrannt. Lediglich beim Motorstillstand und geschlossenem Spülventil treten die Kraftstoffdämpfe in die Aktivkohleschüttung ein und werden in der angestrebten Weise am Austreten in die Umgebungsatmosphäre gehindert. Insoweit ist das System der Adsorption von Kraftstoffdämpfen mittels Aktivkohlefiltern bekannt. Besonders zweckmäßig ausgebildete Aktivkohlefilter der eingangs erwähnten Art sind aus dem DE-GM 92 10 525 bekannt.Purge valves are arranged, which are controlled according to the operating conditions. The normally closed purge valve is only opened when the engine is running, so that the negative pressure that then develops in the housing of the activated carbon filter draws in ambient air via the fresh air inlet and the fuel vapors adsorbed in the activated carbon bed can be desorbed. On the other hand, if the venting/ventilation valve in the connecting line to the activated carbon housing is opened due to the development of increased vapor pressure in the tank, the fuel vapors that pass into the activated carbon housing are immediately passed on to the running engine and burned together with the fresh air that is drawn in. Only when the engine is stopped and the purge valve is closed do the fuel vapors enter the activated carbon bed and are prevented from escaping into the ambient atmosphere in the desired way. The system for adsorbing fuel vapors using activated carbon filters is known in this respect. Particularly suitable activated carbon filters of the type mentioned above are known from DE-GM 92 10 525.
Bei allen Aktivkohlefiltern hat sich herausgestellt, daß die Wirksamkeit der Aktivkohleschüttung, d.h. ihre Adsorptionsfähigkeit für Kraftstoffdämpfe bis zur Wirkungslosigkeit verschlechtert wird, wenn sie mit Wasser durchfeuchtet wird. Eine solche Durchfeuchtung kann auf zweierlei Art und Weise Zustandekommen. Zum einen kann Spritzwasser von außen, beispielsweise beim Durchfahren von Pfützen o.dgl. in den Aktivkohlefilter gelangen, und zwar insbesondere dann, wenn der Frischlufteinlaß am Gehäuse des Filters bodenseitig vorgesehen ist. Kohlefilter sind nämlich in der Regel relativ tief angeordnet, so daß es unter ungünstigen Umständen tatsächlich zum Eintritt von Wasser in die Unterseite des Gehäuses der Aktivkohlefilter kommen kann, so daß also zumindest der untere Bereich der Aktivkohleschüttung durchfeuchtet wird, und so seine Wirksamkeit verliert.It has been found that with all activated carbon filters, the effectiveness of the activated carbon filling, i.e. its ability to adsorb fuel vapors, is reduced to the point of ineffectiveness when it is moistened with water. Such moistening can occur in two ways. Firstly, water splashed from outside, for example when driving through puddles or similar, can get into the activated carbon filter, especially if the fresh air inlet is located at the bottom of the filter housing. Carbon filters are generally positioned relatively low, so that under unfavorable circumstances water can actually enter the underside of the activated carbon filter housing, so that at least the lower part of the activated carbon filling becomes moist and thus loses its effectiveness.
Eine andere Möglichkeit des Einbringens von Wasser in die Aktivkohleschüttung besteht darin, daß zusammen mit dem aus dem Tank verdrängten vergasten Kraftstoff auch in der Luft enthaltener Wasserdampf kondensiert, wenn beispielsweise die Umgebungstemperatur abfällt, so daß dann Wasser aus diesem Kraftstoff-Luft-Gemisch kondensiert und in die Aktivkohleschüttung gelangt. Da der Tankanschluß in der Regel an der Oberseite des Gehäuses des Aktivkohle-Filters vorgesehen ist, wird dieses kondensierte Wasser also von oben in den Aktivkohlefilter eingebracht und tropft also auf die Oberseite der Aktivkohleschüttung und durchfeuchtet diese in einem von der Menge des kondensierenden Wasserdampfs abhängigen Maße.Another way of introducing water into the activated carbon bed is that water vapor contained in the air condenses together with the gasified fuel displaced from the tank, for example if the ambient temperature drops, so that water condenses from this fuel-air mixture and gets into the activated carbon bed. Since the tank connection is usually provided on the top of the activated carbon filter housing, this condensed water is introduced into the activated carbon filter from above and drips onto the top of the activated carbon bed, moistening it to an extent that depends on the amount of condensing water vapor.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Verschlechterung der Wirksamkeit der Aktivkohlefilter in bezug auf die Ad- und Desorptionsfähigkeit von Kraftstoffdämpfen infolge von Durchfeuchtung der Aktivkohleschüttung zu verhindern.The invention is based on the object of preventing the deterioration of the effectiveness of the activated carbon filters with regard to the adsorption and desorption capacity of fuel vapors as a result of moisture in the activated carbon bed.
Ausgehend von einem Aktivkohlefilter der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mit Wasser, Wassertröpfchen oder Wasserdampf beladene Entlüftungs- oder Frischluftstrom in eine in Strömungsrichtung vor dem Aktivkohle-Aufnahmeraum im Gehäuse angeordnete Wasser-Sammelwanne geführt ist, die an ihrer Oberseite eine Verbindung zum Aktivkohle-Aufnahmeraum aufweist, und daß in der Sammelwanne ein aufschwimmbarer Ventilkörper angeordnet ist, welcher auf sich in der Sammelwanne sammelndem Wasser aufschwimmt und dabei die Verbindung zum Aktivkohle-Aufnahmeraum verschließt oder einen den Aktivkohle-Aufnahmeraum umgehenden Abfluß zur Umgebungsatmosphäre öffnet. Das in das Aktivkohlefilter-Gehäuse eindringende Wasser, sei es über den Frischluft-Einlaß eintretendes Spritzwasser oder über den Tank-Einlaß eintretender und im Gehäuse kondensierender Wasserdampf wird also in der Sammelwanne aufgefangen. Durch den aufschwimmenden Ventilkörper wird ein Über-Starting from an activated carbon filter of the type mentioned at the beginning, this object is achieved according to the invention in that the ventilation or fresh air flow loaded with water, water droplets or water vapor is guided into a water collection tray arranged in the direction of flow in front of the activated carbon receiving space in the housing, which has a connection to the activated carbon receiving space on its upper side, and in that a floating valve body is arranged in the collecting tray, which floats on water collecting in the collecting tray and thereby closes the connection to the activated carbon receiving space or opens a drain to the ambient atmosphere bypassing the activated carbon receiving space. The water penetrating into the activated carbon filter housing, be it splash water entering via the fresh air inlet or water vapor entering via the tank inlet and condensing in the housing, is thus collected in the collecting tray. The floating valve body prevents excess
tritt in die Aktivkohleschüttung verhindert, indem entweder der aufschwimmende Ventilkörper selbst die Verbindung zum Aktivkohle-Aufnahmeraum verschließt oder die Sammelwanne rechtzeitig vor ihrem Oberlaufen durch den steigenden Spiegel des gesammelten kondensierenden Wassers nach außen entleert wird.enters the activated carbon bed by either the floating valve body itself closing the connection to the activated carbon receiving chamber or by the collection tray being emptied to the outside in good time before it overflows due to the rising level of the collected condensing water.
Der Frischluft-Einlaß ist in der Regel an der Unter- oder Bodenseite des Gehäuses des Aktivkohlefilters vorgesehen und mündet nicht direkt in den Aktivkohle-Aufnahmeraum, sondern einen darunterliegenden Kondensatraum, welcher durch einen unter elastischer Vorspannung an die Kohleschüttung angepreßten Gitter- oder Siebboden abgeschlossen ist. Bei solchen Aktivkohlefiltern empfiehlt es sich, die Sammelwanne in einem - gegenüber dem erwähnten Kondensatraum weiter vertieften Bereich des Bodens des Gehäuses auszubilden und den Frischluft-Einlaß im Boden des die Sammelwanne bildenden vertieften Bereichs vorzusehen, wobei die Oberseite des die Sammelwanne bildenden Bodenbereichs des Gehäuses durch eine Trennwand gegen das darüberliegende Gehäuseinnere, d.h. den erwähnten Kodensatraum, abgeschottet ist und oberhalb des aufschwimmbaren Ventilkörpes in der Trennwand ein die Verbindung zum Aktivkohle-Aufnahmeraum bildender, vom aufschwimmbaren Ventilkörper dicht verschließbarer Durchlaß vorgesehen ist. Sobald Spritzwasser in solcher Menge in die Sammelwanne gelangt, daß ein Übertritt in das Gehäuseinnere und somit ein Durchfeuchten der Aktivkohleschüttung zu befürchten ist, wird der Durchlaß durch den aufschwimmenden Vetilkörper verschlossen und ein Wasserübertritt ist ausgeschlossen. Bei geschlossenem Ventilkörper wird natürlich auch der Frischluft-Zutritt ins Innere des Gehäuses unterbrochen und eine Desorption von eventuell in der Aktivkohleschüttung adsorbierten Kraftstoffdämpfen findet nicht statt. Da das eingedrungene Spritzwasser jedoch Regel sehr schnell wieder über den Frischluft-Einlaß abfließt, wird der Durchlaß bereits nach kurzer Zeit wieder geöffnet und Frischluft kann durch dieThe fresh air inlet is usually provided on the bottom or base of the housing of the activated carbon filter and does not open directly into the activated carbon receiving space, but into a condensate space below it, which is closed off by a grid or sieve base pressed against the carbon bed under elastic pre-tension. With such activated carbon filters, it is recommended to form the collection pan in an area of the base of the housing that is further recessed than the mentioned condensate space and to provide the fresh air inlet in the base of the recessed area forming the collection pan, whereby the top of the base area of the housing forming the collection pan is sealed off from the housing interior above it, i.e. the mentioned condensate space, by a partition wall and above the floating valve body in the partition wall a passage is provided that forms the connection to the activated carbon receiving space and can be tightly closed by the floating valve body. As soon as spray water reaches the collection tray in such quantities that it is likely to enter the housing interior and thus dampen the activated carbon filling, the passage is closed by the floating valve body and water cannot enter. When the valve body is closed, the fresh air flow into the housing interior is of course also interrupted and desorption of any fuel vapors adsorbed in the activated carbon filling does not take place. However, since the spray water that has penetrated usually flows out very quickly via the fresh air inlet, the passage is opened again after a short time and fresh air can flow through the
Aktivkohleschüttung gesaugt und zur Desorption der Kraftstoff dämpfe verwendet werden.Activated carbon bed is sucked in and used to desorb the fuel vapors.
Für eine sichere Funktion ist es zweckmäßig, wenn der aufschwimmbare Ventilkörper im Sammelraum derart in senkrechter Richtung geführt ist, daß er zum Durchlaß fluchtet. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, daß die Sammelwanne mit zylindrischer Umfangswandung ausgebildet wird und von der der Umfangswandung der Sammelwanne zugewandten Umfangswandung des Ventilkörpers Führungsrippen vorstehen, welche den Ventilkörper in der Sammelwanne zentrieren und so fluchtend zum Durchlaß in der Trennwand ausrichten.For reliable operation, it is advisable if the floating valve body is guided vertically in the collecting chamber so that it is aligned with the passage. This is possible, for example, by designing the collecting trough with a cylindrical peripheral wall and having guide ribs protruding from the peripheral wall of the valve body facing the peripheral wall of the collecting trough, which center the valve body in the collecting trough and thus align it with the passage in the partition wall.
An seiner Oberseite weist der Ventilkörper zweckmäßig eine kegelige Begrenzungsfläche auf, welche mit dem kreisquerschnittsförmig begrenzten Durchlaß als Ventilfläche zusammenwirkt .On its upper side, the valve body expediently has a conical boundary surface, which interacts with the circular cross-sectionally limited passage as a valve surface.
Das Eindringen von aus der vom Tank (oder der Vergaser-Schwimmerkammer) zutretenden, mit Kraftstoffdampf gesättigten Luft kondensierendem Wasser in die Aktivkohleschüttung wird dadurch verhindert, daß die Sammelwanne im Gehäuseinnern unterhalb des - in der Regel an der Oberseite des Gehäuses vorgesehenen - Tankeinlasses angeordnet wird, so daß die mit den Kraftstoffdämpfen beladene Luft aus dem Brennstoffbehälter zunächst in die Sammelwanne einströmt und dann umgelenkt wird, um über die oben offene Sammelwanne zum Motor-Auslaß geführt zu werden.The penetration of water condensing from the air saturated with fuel vapor entering the tank (or the carburetor float chamber) into the activated carbon bed is prevented by arranging the collecting pan inside the housing below the tank inlet - usually provided on the top of the housing - so that the air laden with fuel vapors from the fuel tank first flows into the collecting pan and is then diverted to be led to the engine outlet via the collecting pan which is open at the top.
Im Boden der Sammelwanne ist dann zweckmäßig eine Abflußöffnung vorgesehen, an welcher eine durch den Aktivkohle-Aufnahmeraum hindurch bis in einen unter der Aktivkohleschüttung vorgesehenen und über den Frischluft-Einlaß mit der Auslaßatmosphäre verbundenen Kondensatraum geführte Leitung angeschlossen ist, wobei der aufschwimmbare Ventilkörper dann an seiner Unterseite in Flucht zur Abflußöffnung einen die Abflußöffnung in nicht aufgeschwommenemA drain opening is then expediently provided in the bottom of the collecting tray, to which a line is connected that runs through the activated carbon receiving space through to a condensate chamber provided under the activated carbon filling and connected to the outlet atmosphere via the fresh air inlet, whereby the floating valve body then has on its underside in line with the drain opening a drain opening in non-floating
Zustand dicht verschließenden VentiIvorsprung aufweißt. Das sich in der Sammelwanne sammelnde Kondensat-Wasser öffnet also selbsttätig einen Abfluß zur Außenatmosphäre, wenn der Wasserspiegel so weit steigt, daß der Ventilkörper aufschwimmt .The condensate water collecting in the collecting tray automatically opens a drain to the outside atmosphere when the water level rises so high that the valve body floats.
Der Ventilvorsprung wird zweckmäßig durch vom Boden der Sammelwanne vorstehende Führungsrippen fluchtend zur Abflußöffnung geführt, wobei eine weitere zusätzliche Führung des Ventilkörpers durch von der Innenseite des Gehäuses vorstehende Rippen ebenfalls möglich ist.The valve projection is conveniently guided in alignment with the drain opening by guide ribs protruding from the bottom of the collecting tray, whereby further additional guidance of the valve body by ribs protruding from the inside of the housing is also possible.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:The invention is explained in more detail in the following description of several embodiments in conjunction with the drawing, which shows:
Fig. 1 eine bodenseitig und an der Oberseite teilweise aufgebrochene und im aufgebrochenen Bereich geschnittene Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Aktivkohlefilters, wobei der im unteren aufgebrochenen Bereich in einer Sammelwanne angeordnete Ventilkörper in der den Durchtritt von Luft ermöglichenden abgesenkten Stellung dargestellt ist;Fig. 1 is a side view of a first embodiment of an activated carbon filter according to the invention, partially broken open at the bottom and at the top and cut in the broken open area, wherein the valve body arranged in a collecting tray in the lower broken open area is shown in the lowered position allowing the passage of air;
Fig. 2 den unteren aufgebrochenen Bereich des in Fig. 1 gezeigten Aktivkohlefilters in dem Zustand, in welchem der aufgeschowmmene Ventilkörper die Verbindung des Frischluft-Einlasses zum Aktivkohle-Aufnahmeraum des Gehäuses verschließt; Fig. 2 the lower broken-open area of the activated carbon filter shown in Fig. 1 in the state in which the swollen valve body closes the connection of the fresh air inlet to the activated carbon receiving space of the housing;
Fig. 3 eine der Darstellung nach Fig. 1 entsprechende Darstellung eines gegenüber dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Aktivkohlefilters leicht abgewandelten Aktivkohlefilters ;Fig. 3 is a representation corresponding to the representation in Fig. 1 of an activated carbon filter slightly modified compared to the embodiment of the activated carbon filter shown in Figs. 1 and 2;
Fig. 4 eine in der Darstellungsweise wiederum den Figuren 1 und 3 entsprechende Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Aktivkohlefilters, bei welchem jedoch Vorsorge gegen eine Durchfeuchtung der Aktivkohleschüttung durch über den Tank-Einlaß zugeführtes Kondensat-Wasser getroffen ist.Fig. 4 is a representation, again corresponding to Figures 1 and 3, of a third embodiment of an activated carbon filter according to the invention, in which, however, precautions are taken against the activated carbon filling becoming moistened by condensate water fed in via the tank inlet.
Der in Figur 1 gezeigte, in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Aktivkohlefilter weist ein allseitig geschlossenes Gehäuse 12 aus Kunststoff auf, welches aus dem eigentlichen, im dargestellten Fall zylindrischen und an der Unterseite durch eine Stirnwand 14 geschlossenen Grundgehäuse 16 besteht, dessen andere, offene Stirnseite durch einen gesonderten Stirndeckel 18 verschlossen ist, der nach der Montage des Aktivkohlefilters - beispielsweise durch Heißspiegelschweißung - unlösbar mit dem Grundgehäuse verbunden ist. Mittig an der unteren Stirnwand 14 des Gehäuses 12 ist ein Einlaßstutzen 20 angeordnet, der so mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht. Der Einlaßstutzen 20 hat also die Funktion eines Frischluft-Einlasses. Der das Grundgehäuse 16 an der oberen Stirnseite verschließende Stirndeckel 18 weist zwei Anschlüsse auf, nämlich einen an eine Verbindungsleitung zum Kraftstofftank anschließbaren Tank-Einlaß 22 und einen an eine zum Saugrohr bzw. Luftfiltergehäuse des Motors des zugehörigenThe activated carbon filter shown in Figure 1, designated in its entirety by 10, has a housing 12 made of plastic that is closed on all sides and consists of the actual base housing 16, which is cylindrical in the case shown and closed on the underside by an end wall 14, the other, open end of which is closed by a separate end cover 18, which is permanently connected to the base housing after the activated carbon filter has been installed - for example by hot mirror welding. An inlet nozzle 20 is arranged in the middle of the lower end wall 14 of the housing 12, which is thus connected to the ambient atmosphere. The inlet nozzle 20 therefore has the function of a fresh air inlet. The front cover 18 closing the base housing 16 at the upper front side has two connections, namely a tank inlet 22 that can be connected to a connecting line to the fuel tank and one to a connection to the intake manifold or air filter housing of the engine of the associated
Kraftfahrzeugs führende Verbindungsleitung anschließbaren Motor-Auslaß 24.Motor vehicle connecting line to engine outlet 24.
Im mittleren zylindrischen Bereich des Grundgehäuses 16 ist eine Schüttung 2 6 aus Aktivkohleteilchen geeigneter Porengröße vorgesehen, und zwischen zwei dampf- bzw. gasdurchlässigen Abdeckplatten 28 bzw. 30 zweckmäßig unter Vorspannung gehalten, so daß die Aktivkohleteilchen auch bei Erschütterung oder unter dem Einfluß von Beschleunigungskräften sich nicht relativ zueinander verschieben und auf diese Weise zerreiben können. Der zwischen den Abdeckplatten 28 und 3 0 gebildete Raum des Gehäuses kann somit auch als Aktivkohle-Aufnahmeraum bezeichnet werden.In the central cylindrical area of the base housing 16, a bed 26 of activated carbon particles of suitable pore size is provided and is held under pre-tension between two vapor- or gas-permeable cover plates 28 and 30, respectively, so that the activated carbon particles cannot move relative to one another and thus be crushed, even when shaken or under the influence of acceleration forces. The space in the housing formed between the cover plates 28 and 30 can therefore also be referred to as the activated carbon receiving space.
Die untere Abdeckplatte 28 wird mit Abstand oberhalb der Mündung des Frischluft-Einlasses 20 auf einer umlaufenden Schulter 34 des Grundgehäuses 16 gehalten und ist mit einer Vielzahl von (nicht gezeigten) Durchlaßöffnungen versehen, deren Größe kleiner als die Partikelgröße der Aktivkohleschüttung gewählt ist. Die obere Abdeckplatte 30 kann beispielsweise eine Siebplatte mit größeren Durchlaßöffnungen sein, unter der zusätzlich noch ein - nicht gezeigtes Vliesfilter vorgesehen sein kann, welches den Durchtritt auch feinster Aktivkohle-Staubteilchen zum Tank-Einlaß 22 bzw. dem Motor-Auslaß 24 verhindert. Um die Aktivkohleschüttung 2 6 unter Vorspannung zu halten, wobei aber unterschiedliche Wärmedehnung der Schüttung und des Gehäuses ausgeglichen werden, kann die obere Abdeckplatte 30 durch eine (nicht gezeigte) Spannfeder in Abwärtsrichtung vorgespannt sein.The lower cover plate 28 is held at a distance above the mouth of the fresh air inlet 20 on a circumferential shoulder 34 of the base housing 16 and is provided with a large number of passage openings (not shown), the size of which is selected to be smaller than the particle size of the activated carbon filling. The upper cover plate 30 can, for example, be a sieve plate with larger passage openings, under which a fleece filter (not shown) can also be provided, which prevents even the finest activated carbon dust particles from passing through to the tank inlet 22 or the engine outlet 24. In order to keep the activated carbon filling 26 under pre-tension, but to compensate for different thermal expansions of the filling and the housing, the upper cover plate 30 can be pre-tensioned in a downward direction by a tension spring (not shown).
Im dargestellten Fall ist an dem im Gehäuseinnern mündenden Ende des Tankeinlasses 22 ein durch die Deckplatte 30, die Aktivkohleschüttung 2 6 und die Abdeckplatte 28 hindurchgeführte Leitung 36 angeschlossen, welche als in einem unter der Deckplatte 28 gebildeten Überström- oder Kondensatraum 38 mündet. Das bei laufendem Motor des Fahrzeugs über denIn the case shown, a line 36 is connected to the end of the tank inlet 22 that opens into the interior of the housing and runs through the cover plate 30, the activated carbon filling 26 and the cover plate 28, which then opens into an overflow or condensate chamber 38 formed under the cover plate 28. The condensate that flows through the
Motor-Auslaß 24 vom Kraftstofftank aus angesaugte Gemisch aus Luft und Kraftstoffdämpfen wird also durch die Aktivkohleschüttung 2 6 hindurchgesaugt, wobei die Kraftstoffdämpfe adsorbiert werden. Eventuell im Gemisch aus Luft und Kraftstoffdämpfen enthaltener auskondensierender Wasserdampf wird dagegen bei der Umlenkung im Überström- oder Kondensatraum ausgeschieden und kann über den Frischluft-Einlaß 20 austreten.The mixture of air and fuel vapors drawn in from the fuel tank via the engine outlet 24 is sucked through the activated carbon bed 2 6, where the fuel vapors are adsorbed. Any condensing water vapor contained in the mixture of air and fuel vapors is, however, separated out during the deflection in the overflow or condensate chamber and can exit via the fresh air inlet 20.
Um zu verhindern, daß bei regnerischem Wetter durch das Kraftfahrzeug aufgewirbelte Wassertröpfchen zusammen mit der Frischluft über den Frischlufteinlaß 20 in den Aktivkohle-Filter eintreten und dann bei laufendem Motor in die Aktivkohleschüttung 26 mitgerissen werden, ist in der unteren Stirnwand 40 eine zusätzlich vertiefte Sammelwanne 40 mit im wesentlichen zylindrischer Umfangswandung und ebenem Boden ausgebildet, in welcher mittig der Frischluft-Einlaß 20 mündet. Gegen den Übertröm- oder Kondensatraum 38 ist die Sammelwanne 40 durch eine Trennwand 42 abgeschottet, wobei jedoch über einen mittigen Durchlaß 44 in der Trennwand 42 über den Frischluft-Einlaß angesaugte Frischluft in das Innere des Gehäuses 12 des Aktivkohle-Filters 10 durchtreten kann. Auch im Oberström- oder Kondensatraum 38 kondensierter Wasserdampf kann über den Durchlaß 44 in die Sammelwanne 40 und dann über den Frischluft-Einlaß 2 0 abströmen .In order to prevent water droplets stirred up by the motor vehicle in rainy weather from entering the activated carbon filter together with the fresh air via the fresh air inlet 20 and then being entrained into the activated carbon bed 26 when the engine is running, an additional recessed collecting tray 40 with a substantially cylindrical peripheral wall and a flat base is formed in the lower front wall 40, in which the fresh air inlet 20 opens in the middle. The collecting tray 40 is sealed off from the overflow or condensate chamber 38 by a partition wall 42, whereby fresh air drawn in via the fresh air inlet can, however, pass through a central opening 44 in the partition wall 42 into the interior of the housing 12 of the activated carbon filter 10. Water vapor condensed in the overflow or condensate chamber 38 can also flow through the passage 44 into the collecting tray 40 and then out through the fresh air inlet 20.
In der Sammelwanne 40 ist ein Ventilkörper 46 durch Rippen 48 an der Umfangswandung der Sammelwanne 40 geführt senkrecht aufschwimmbar angeordnet, der in der in Figur 1 dargestellten abgesenkten Stellung auf Vorsprüngen 50 auf dem Boden der Sammelwanne aufruht, so daß der Ventilkörper 46 weder den Frischluft-Einlaß 2 0 noch den Durchlaß 44 verschließt. Wenn andererseits durch Spritzwasser oder dergleichen in der Sammelwanne 40 sich soviel Wasser gesammelt hat, daß der Ventilkörper in die in Figur 2 dargestellte angehobene Stellung aufgeschwommen ist, verschließt die demIn the collecting tray 40, a valve body 46 is arranged so as to float vertically, guided by ribs 48 on the peripheral wall of the collecting tray 40, which rests on projections 50 on the bottom of the collecting tray in the lowered position shown in Figure 1, so that the valve body 46 neither closes the fresh air inlet 20 nor the passage 44. On the other hand, if so much water has collected in the collecting tray 40 due to splashing water or the like that the valve body has floated up into the raised position shown in Figure 2, the valve body closes the
Durchlaß 44 zugewandte kegelige Begrenzungsfläche des Ventilkörpers 46 den Durchlaß 44, so daß dann kein Wasser aus der Sammelwanne 40 in den Überstrom- oder Kondensatraum 38 übertreten kann. Da das in der Sammelwanne 40 gesammelte Wasser über den Frischluft-Einlaß 20 mit relativ großem Querschnitt schnell abfließt, weil auch die Saugströmung der Frischluft durch den Einlaß 2 0 bei aufgeschwommenem Ventilkörper unterbrochen wird, sinkt der Ventilkörper 46 schnell wieder ab und gibt den Durchlaß 44 frei. Das Spiel der Abscheidung von Wasser in der Sammelwanne 40 kann sich dann solange wiederholen, bis in der zuströmenden Frischluft keine Wassertröpfchen mehr enthalten sind.The conical boundary surface of the valve body 46 facing the passage 44 closes the passage 44 so that no water can then pass from the collecting pan 40 into the overflow or condensate chamber 38. Since the water collected in the collecting pan 40 quickly flows out via the fresh air inlet 20 with a relatively large cross-section, because the suction flow of the fresh air through the inlet 20 is also interrupted when the valve body is floating, the valve body 46 quickly sinks again and frees the passage 44. The process of separating water in the collecting pan 40 can then be repeated until the incoming fresh air no longer contains any water droplets.
Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel des Aktivkohlefilters 10 unterscheidet sich von dem Aktivkohlefilter 10 gemessenen Fig. 1 und 2 nur geringfügig dadurch, daß die im Innern des Gehäuses 12 an den Tank-Einlaß 22 angeschlossene Leitung 36 im Falle des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 und 2 seitlich zur Längsmittelachse des Gehäuses versetzt und im Fall des Aktivkohlefilters 10 gemäß Fig. 3 das Gehäuse mittig durchsetzt, d.h. daß die Längsmittelachse des Gehäuses 12 und der Leitung 3 6 zusammenfällt. Im übrigen entsprechen sie die Ausgestaltung beider Aktivkohlefilter weitgehend identisch, so daß auf eine nähere Beschreibung zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet wird, zumal in gleichen Teilen der beiden Aktivkohlefilter 10 gleiche Bezugszeichen zugeordnet sind.The embodiment of the activated carbon filter 10 shown in Fig. 3 differs only slightly from the activated carbon filter 10 measured in Fig. 1 and 2 in that the line 36 connected to the tank inlet 22 inside the housing 12 is offset laterally to the longitudinal center axis of the housing in the case of the embodiment according to Fig. 1 and 2 and in the case of the activated carbon filter 10 according to Fig. 3 passes through the middle of the housing, i.e. that the longitudinal center axis of the housing 12 and the line 36 coincide. Otherwise, the design of both activated carbon filters is largely identical, so that a more detailed description is omitted to avoid repetition, especially since the same reference numerals are assigned to the same parts of the two activated carbon filters 10.
Der in Fig. 4 gezeigte Aktivkohlefilter 110 hat einen grundsätzlich ähnlichen Aufbau wie die zuvor beschriebene Aktivkohlefilter 10 und funktionell übereinstimmende Bauteile sind bei den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen auch mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei im Falle des Aktivkohlefilters 110 lediglich jeweils eine "1" vorangestellt ist. Nachstehend genügt es daher, die gegenüber den Aktivkohlefiltern 10 getroffene Unterschiede herauszustellen, während für den grundsätzlichen Aufbau auf dieThe activated carbon filter 110 shown in Fig. 4 has a basically similar structure to the previously described activated carbon filter 10 and functionally identical components are also provided with the same reference numerals in the different embodiments, whereby in the case of the activated carbon filter 110 only a "1" is placed in front of them. In the following, it is therefore sufficient to highlight the differences compared to the activated carbon filters 10, while for the basic structure, the
vorausgehende Beschreibung der Aktivkohlefilter 10 verwiesen werden kann.previous description of the activated carbon filter 10 can be referred to.
Ein Unterschied besteht darin, daß der Motor-Einlaß 22 in den oberhalb der Aktivkohleschüttung 122 im Gehäuse gebildeten Raum mündet und nicht - wie man bei einem ersten Blick auf die Zeichnung meinen könnte - bis in den Überström- oder Kondensatraum 138 geführt ist, sondern direkt in dem im Stirndeckel 118 gebildeten Raum mündet. Die Mündung des Motor-Einlasses 124 öffnet sich dagegen nicht in den im Stirndeckel 118 gebildeten Raum, sondern ist an eine Leitung 136 angeschlossen, welche - in nicht gezeigter Weise - durch die Abdeckplatte 13 0, die Aktivkohleschüttung 126 und die Abdeckplatte 128 in den Kondensat- oder Überströmraum 138 geführt ist. Auch in diesem Fall wird also das bei laufendem Motor über den Motor-Auslaß 124 aus dem Tank angesaugte Gemisch von Luft und Kraftstoffdämpfen durch die Aktivkohleschüttung 12 6 gesaugt, in diesem Falle jedoch in entgegengesetzter Richtung wie bei den Aktivkohlefiltern 10, nämlich von dem im Stirndeckel 118 gebildeten Raum durch die Aktivkohleschüttung 12 6 zum Überström- oder Kondensatraum 13 8.One difference is that the motor inlet 22 opens into the space formed above the activated carbon bed 122 in the housing and is not - as one might think at first glance at the drawing - led into the overflow or condensate space 138, but opens directly into the space formed in the front cover 118. The opening of the motor inlet 124, on the other hand, does not open into the space formed in the front cover 118, but is connected to a line 136 which - in a manner not shown - is led through the cover plate 130, the activated carbon bed 126 and the cover plate 128 into the condensate or overflow space 138. In this case too, the mixture of air and fuel vapors sucked in from the tank via the engine outlet 124 when the engine is running is sucked through the activated carbon bed 12 6, but in this case in the opposite direction to that of the activated carbon filters 10, namely from the space formed in the front cover 118 through the activated carbon bed 12 6 to the overflow or condensate space 13 8.
Während der Fahrt über den Frischluft-Einlaß 120 angesaugte Frischluft wird also im Überström- bzw. Kondensatraum 138 direkt in die dort endende Mündung der Leitung 13 6 gesaugt, so daß die Gefahr, daß in der Frischluft mitgerissene Wassertröpfchen von unten in die Aktivkohleschüttung 12 6 eindringen relativ gering ist, zumal dann, wenn außerdem noch eine Strömung des Gemisch von Luft und Kraftstoffdämpfen in entgegengesetzter Richtung durch die Aktivkohleschüttung 126 erfolgt. Die Ausbildung einer der Sammelwanne 40 entsprechende Sammelwanne in der Stirnwand 14 ist deshalb weitgehend entbehrlich und beim gezeigten Ausführungsbeispiel nicht verwirklicht, obwohl sie grundsätzlich in gleicher Weise wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein könnte. During travel, fresh air drawn in via the fresh air inlet 120 is thus drawn into the overflow or condensate chamber 138 directly into the mouth of the line 136, which ends there, so that the risk of water droplets entrained in the fresh air penetrating the activated carbon bed 126 from below is relatively low, especially if the mixture of air and fuel vapors also flows in the opposite direction through the activated carbon bed 126. The formation of a collecting pan corresponding to the collecting pan 40 in the front wall 14 is therefore largely unnecessary and is not implemented in the embodiment shown, although it could in principle be provided in the same way as in the previously described embodiments.
Dagegen könnte aus in dem vom Kraftstofftank angesaugten Gemisch von Luft und Kraftstoffdämpfen enthaltenes Wasser in dem oberhalb der Aktivkohleschüttung 12 6 befindlichen Raum kondensieren und dann von oben in die Aktivkohleschüttung 12 6 eindringen und diese in ihrer Wirksamkeit verschlechtern. Erfindungsgemäß ist deshalb beim Aktivkohle-Filter 110 eine Sammelwanne 140 unterhalb des Tank-Einlasses 122 im Stirndeckel 118 ausgebildet, welche in ihrem Boden eine Abflußöffnung 144 aufweist, an welcher eine durch die Abdeckplatte 13 0, die Aktivkohleschüttung 12 6 und die Abdeckplatte 128 hindurchgeführte Leitung 142 angeschlossen ist, welche also im Oberström- oder Kondensatraum 138 mündet.On the other hand, water contained in the mixture of air and fuel vapors sucked in by the fuel tank could condense in the space above the activated carbon bed 12 6 and then penetrate into the activated carbon bed 12 6 from above and impair its effectiveness. According to the invention, a collecting pan 140 is therefore formed in the activated carbon filter 110 below the tank inlet 122 in the front cover 118, which has a drain opening 144 in its base, to which a line 142 is connected, which runs through the cover plate 13 0, the activated carbon bed 12 6 and the cover plate 128, and thus opens into the overflow or condensate space 138.
In der Sammelwanne 140 ist wiederum ein aufschwimmbarer Ventilkörper 146 in senkrechter Richtung aufschwimmbar geführt, der an seiner Unterseite mit einem zur Abflußöffnung 144 fluchtenden und diesen in nicht aufgeschwommenem Zustand dicht verschließenden Ventilvorsprung 150 versehen ist. Der aufschwimmbare Ventilkörper 146 wird durch vom Boden der Sammelwanne 140 hochstehende und den Ventilvorsprung 150 zwischen sich aufnehmende Rippen 148 geführt. Zusätzlich von der Innenseite des Stirndeckels 118 nach unten vorspringende und den eigentlichen Ventilkörper 146 führende Rippen 152 können außerdem vorgesehen sein, um sicherzustellen, daß der Ventilkörper auch bei vom Fahrzeug auf den Aktivkohle-Filter übertragene Schwingungen in exakter Ausrichtung zur Abflußöffnung 144 geführt ist.In the collecting pan 140, a floating valve body 146 is guided vertically, which is provided on its underside with a valve projection 150 that is aligned with the drain opening 144 and seals it tightly when not floating. The floating valve body 146 is guided by ribs 148 that protrude from the bottom of the collecting pan 140 and accommodate the valve projection 150 between them. In addition, ribs 152 that protrude downwards from the inside of the front cover 118 and guide the actual valve body 146 can also be provided to ensure that the valve body is guided in exact alignment with the drain opening 144 even when vibrations are transmitted from the vehicle to the activated carbon filter.
Es ist nunmehr ersichtlich, daß in sich der Sammelwanne das zu Wassertröpfchen kondensierende Wasser aus dem Gemisch von Luft und Kraftstoffdämpfen niederschlägt und dabei die Sammelwanne 140 langsam füllt. Sobald der Ventilkörper 146 aufschwimmt, öffnet der Ventilvorsprung 150 die Abflußöffnung 144 und das in der Sammelwanne 140 gesammelte Wasser kann über die Leitung 142 zum Überström- bzw. KondensatraumIt is now clear that the water condensing into water droplets from the mixture of air and fuel vapors precipitates in the collecting pan and slowly fills the collecting pan 140. As soon as the valve body 146 floats, the valve projection 150 opens the drain opening 144 and the water collected in the collecting pan 140 can flow via the line 142 to the overflow or condensate chamber.
138 abfließen, von wo es dann aus dem Frischluft-Einlaß 120 austritt oder - wenn die Eintrittsgeschwindigkeit der Frischluft in den Einlaß 120 infolge eines relativ hohen vom Motor erzeugten Unterdruck relativ stark ist, sich zunächst im Überström- oder Kondensatraum 138 sammelt und eventuell auch zum Teil mit der angesaugten Frischluft in die Leitung 13 6 eingesaugt und zum Motor-Einlaß geführt wird. Eine Durchnetzung der Aktivkohleschuttung 12 6 erfolgt aber in keinem Fall, so daß also das angestrebte Ziel, eine Durchfeuchtung der Aktivkohleschuttung zu vermeiden auch in diesem Fall erreicht wird.138, from where it then exits from the fresh air inlet 120 or - if the speed of entry of the fresh air into the inlet 120 is relatively high due to a relatively high negative pressure generated by the engine, it initially collects in the overflow or condensate chamber 138 and may also be partly sucked into the line 13 6 with the fresh air drawn in and guided to the engine inlet. However, the activated carbon coating 12 6 is never wetted, so that the desired goal of preventing the activated carbon coating from becoming moist is also achieved in this case.
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