WO2018019517A1 - Beheizbare kraftstoffdampfspeicher- und rückhaltevorrichtung - Google Patents

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WO2018019517A1
WO2018019517A1 PCT/EP2017/066382 EP2017066382W WO2018019517A1 WO 2018019517 A1 WO2018019517 A1 WO 2018019517A1 EP 2017066382 W EP2017066382 W EP 2017066382W WO 2018019517 A1 WO2018019517 A1 WO 2018019517A1
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heatable
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Carsten Elsasser
Björn Stell
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Kautex Textron GmbH and Co KG
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    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4566—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for use in transportation means

Definitions

  • the invention relates to a heatable Kraftstoffdampf arrivedund retention device, comprising a storage container which encloses at least a storage volume which is filled with a adsorbent for hydrocarbons, comprising a steam inlet port, an atmosphere vent port and a backwash port to the storage container and an electric heater.
  • a fuel vapor storage and retention device of the type described above is known for example from EP 2 220 358 Bl.
  • Such KraftstoffdampfSpeicher- and restraint which is also referred to as fuel vapor filter, is used to prevent hydrocarbon emissions from fuel tanks at petrol-powered motor vehicle ⁇ testify.
  • Liquid petrol is ssenmä ⁇ SSIG volatile and will increase in temperature of the liquid in the gas phase.
  • Such a phase change is accompanied by a pressure change in the fuel tank, which would lead to an inadmissible pressure increase within the fuel tank. Therefore, the fuel tank in motor vehicles are usually atmospheric pressure open system with venting lines which open via at least one exhaust port with interposition of a fuel vapor filter or a KraftstoffdampfSpei ⁇ Cher and retention device into the atmosphere.
  • Fuel vapor filters include granular or monolithic adsorbents, mostly based on carbon, which are the most commonly used in the industry Adsorb and retain hydrocarbons contained in the vent volume flow.
  • the known Kraftstoffdampf arrivedund retaining devices have a limited Adsorptionska ⁇ capacity.
  • Activated carbons are often used as adsorbents, which have to be regenerated after loading with hydrocarbons.
  • the regeneration of the fuel vapor filter is performed during driving of the motor vehicle characterized in that the need for the internal combustion engine ⁇ combustion air is sucked through the fuel vapor filter ⁇ from the environment. In this way, there is a regeneration of the fuel vapor filter.
  • a backwashing heating chamber is provided upstream of the atmosphere ventilation connection and accommodates one or more electrical heating elements in the form of heating cartridges.
  • the heating cartridges are designed as electrically conductive ceramic Bankele ⁇ elements. The heating elements transfer heat to the purge air volume flow, which is then passed through the filter bed heated. However, the heat transfer from the heated purge air to the adsorbent is not optimal in such a configuration of the fuel vapor filter.
  • the invention is therefore based on the object to improve a fuel ⁇ steam storage and restraint device of the type mentioned in this regard.
  • One aspect of the invention relates to a heatable force stoffdampfSpeicher- and restraint device, comprising a storage container, which encloses at least one storage volume that is filled with an adsorbent for hydrocarbons, in order ⁇ collectively a steam inlet port, a Popenentlüf- line connection and a toilet Singh to the reservoir, and at least one electrical heating device, wherein the fuel vapor storage and retention device is characterized in particular in that the electric heating device comprises at least one first foil heating element which at least partially encloses at least a partial volume of the adsorbent.
  • a film heating element By using a film heating element according to the invention, direct heat transfer from the electric heating device to the adsorbent can be effected, whereby the inertia during heating is reduced and heat losses are avoided. This is particularly important because the Schuein ⁇ direction is operated only during the purging cycles and the purging cycles may be relatively short under certain circumstances, for example in modern hybrid vehicles.
  • the formation of the heating device has the advantage in the form of at least the first Folienheizelements that these At ⁇ order requires less space than the known heating cartridges or heating elements with metallic thermal conductors.
  • adsorbents come adsorbents based on carbon, for example in the form of granules or as porous monolithic carbon bodies, which are generally referred to as so-called honeycombs.
  • honeycombs adsorbents and so-called molecular sieves, in ⁇ zeolites play, into consideration.
  • the first or a further foil- may comprise at least one integrated into a flexible carrier film electrically lei ⁇ tend heating track with electrical connections.
  • the heating track of an electrically lei ⁇ Tenden material which is selected from a group consisting of electrically conductive materials having a negative temperature coefficient (so-called NTC), electrically conductive material having a positive temperature coefficient (so-called PTC), carbon nanotubes, copper, silver and similarly electrically conductive materials. If the heating track consists of carbon nanotubes, then the heating track can be injected into the carrier foil. Let carbon nano ⁇ tubes are basically used as fillers in thermoplastics.
  • the storage container comprises first and second storage volumes, which are connected in series between the steam inlet connection and the atmosphere vent connection.
  • the heatable fuel vapor storage and retention device comprises further, in particular also parallel-connected storage volumes, which are each filled with an adsorbent.
  • the storage volumes may in principle be integrated into a common storage container, which may be formed, for example, as a tubular or cylindrical storage container.
  • the storage container can basically have a shape as described in EP 2 220 358 B1.
  • the electric heating device can be designed as a backwashing heating element, which encompasses at least the first foil heating element, which is arranged in the second storage volume directly upstream of the atmosphere venting connection.
  • the storage volumes define conveniently a Heilka ⁇ nal or flow channel between the steam inlet let connection and the atmospheric vent port and between the atmospheric vent port and the grant Dahl- circuit.
  • the heatable fuel vapor storage and retention device In an adsorption mode, the heatable fuel vapor storage and retention device is expediently flowed through by the steam inlet connection to the atmosphere vent connection. In the rinsing operation, the heatable fuel vapor storage and retention device is expediently flowed through by the atmosphere vent connection to the backwash connection, wherein the backwash connection is expediently connected to the intake tract of an internal combustion engine. A negative pressure applied there causes a backwashing of the heatable fuel vapor storage and retention device and towards a desorption of the retained hydrocarbons.
  • the second storage volume may, for example, comprise a monolithic porous carbon body as adsorbent, which is wrapped with the first foil heating element.
  • the first or another foil heating element may alternatively enclose a filter pack or a filter bed or a filter cartridge with a granular filling.
  • At least one second foil heating element is provided, which extends at least over parts of a peripheral wall of a storage volume and is secured to the enclosure wall.
  • the surrounding wall of the respective storage volume so that takes place in UNMIT ⁇ telbarem contact with the water contained in the storage volume adsorbent in this manner, a contact heat transfer directly from the foil-in the adsorbent.
  • the second storage volume extends within the first storage volume.
  • the second storage volume may, for example, be arranged concentrically with respect to the first storage volume.
  • An inner peripheral wall of the first storage volume can form an outer peripheral wall of the second storage volume play simultaneously at ⁇ .
  • the heatable fuel vapor storage and retention device may comprise second and third and further foil heating elements, wherein in a suitable variant, the second foil heating element extends on an outer peripheral wall of the first storage volume and the third foil heating element extends on a peripheral wall of the third storage volume.
  • the respective film heating element extends on that side of the surrounding wall or dividing wall which faces the adsorbent to be regenerated.
  • Figure 1 is a schematic representation of a heatable
  • Figure 2 is a schematic representation of a heated
  • Figure 3 is a schematic representation of a wrapped with a Fo ⁇ lienheizelement monolithic porous carbon body.
  • the heatable fuel vapor storage and retaining device 1 comprises a tubular storage tank 2 which encloses first, second and third storage volumes 3, 4, and 5.
  • the storage vessel 2 is closed at two ends ge ⁇ genüberippo with unspecified lids.
  • the storage volumes 3, 4 and 5 are each at least partially filled with an adsorbent. Preferably, this is an adsorbent based on carbon.
  • the storage vessel 2 comprises a steam inlet port 6, which is integrally joined ⁇ a vent line of a fuel tank.
  • the storage container 2 further comprises an atmosphere ventilation connection 7, which communicates with the atmosphere, and a backwash connection 8, which is connected to the intake tract of an internal combustion engine and via which the storage container 2 can be subjected to negative pressure.
  • the steam inlet connection 6 opens into the first storage volume 3, whereas the atmosphere ventilation connection 7 is connected to the second storage volume 4.
  • the grant ceremony also opens into the first memory ⁇ volume. 3
  • the SpeI ⁇ chervolumina 3, 4 and 5 are fluidly overall in series on, wherein the first storage volume 3 in the absorption operation of the heatable KraftstoffdampfSpeicher- and restraint device 1 is first flowed through by loading with hydrocarbons ladenem gas.
  • the second and the third storage volume 4, 5 extend within the first storage volume 3.
  • the second and the third storage volume 4, 5 are formed by a tube 9 of stepped diameter, which is arranged approximately coaxially to an outer peripheral wall 10 of the storage container 2 and which passes through the first storage volume 3.
  • the tube forms a surrounding wall or dividing wall of the second and third storage volumes 4, 5.
  • Each of the storage volumes 3, 4, 5 defines a filter bed or filter pack of an adsorbent.
  • the throughflow cross section of the respective storage volume 3, 4, 5 decreases from the steam inlet connection 6 in the direction of the atmosphere venting connection 7.
  • gas laden with hydrocarbons first passes from a fuel tank via the steam inlet connection 6 into the first storage volume 3.
  • the first storage volume 3, the third storage volume 5 is connected downstream, then adjoins the second Speicherervo ⁇ lumen 4 at.
  • the gas stream laden with hydrocarbons flows through the storage container counter to the arrows in FIGS. 1 and 2, which indicate or illustrate a backwashing operation of the heatable fuel vapor storage and retaining device 1 according to the invention.
  • the first storage volume 3 is first passed through, then the hydrocarbon-laden gas flows into the third storage volume 5 and finally into the second storage volume 4.
  • the adsorbents contained in the storage volumes 3, 4, 5 remove the hydrocarbons from the gas on.
  • the finally ge ⁇ cleaned gas is released through the atmospheric vent port 7 to the atmosphere.
  • adsorption of hydrocarbons is an exothermic process, whereas desorption is an endothermic process. Therefore, it is, as already described, makes sense to heat the fuel vapor storage and restraint device cyclically, during the backwash, ie during operation of the internal combustion engine.
  • a first foil-11 is provided wel ⁇ ches surrounds the adsorbent contained in the second storage volume. 4
  • the adsorbent arranged in the storage volume 4 is preferably formed as a monolithic porous carbon body 12, which is wrapped by the foil heating element 11.
  • Figure 3 shows the 11 umschlos ⁇ Senen of the first foil-carbon body 12.
  • the foil- may comprise one or more heating strips, which may also be an integral part of the foil-type.
  • the first foil heating element 11 can be supplied with current via electrical connections 13.
  • second, third and further foil heating elements 14, 15 may also be provided on the surrounding walls 10 of the storage volumes 3, 4 and 5.
  • Such confi guration ⁇ is in the embodiment according to Figure 2 provides ones shown,.
  • a second foil heating element 14 is arranged on the inside of the surrounding wall 10 of the first storage volume 3.
  • the surrounding wall 10 of the first storage volume 3 is also the outer wall of the storage container 2.
  • the second foil-14 may, for example, to the inner side of the surrounding wall 10 of the first storage volume 3 ge ⁇ welded or glued.
  • All film heating elements 11, 14, 15 may comprise a carrier sheet of a heat resistant thermoplas ⁇ tables or thermosetting plastic.
  • One or more heating tracks may be applied on one side to the carrier foil or arranged between several layers of carrier foils or injected into a carrier foil.
  • the third foil-15 is introduced listed on the inside of the order ⁇ abstract wall (tube 9) of the third storage volume. 5

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Kraftstoffdampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung umfassend einen Speicherbehälter (2), der wenigstens ein Speichervolumen (3,4,5) umschließt, das mit einem Adsorbens für Kohlenwasserstoffe gefüllt ist, umfassend einen Dampfeinlassanschluss (6), einen Atmosphärenentlüftungs- anschluss (7) und einen Rückspülanschluss (8) an den Speicher- behälter (2) sowie wenigstens eine elektrische Heizeinrichtung, wobei die elektrische Heizeinrichtung wenigstens ein erstes Folienheizelement (11) umfasst, das wenigstens ein Teilvolumen des Adsorbens wenigstens teilweise umschließt.

Description

Beheizbare KraftstoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine beheizbare Kraftstoffdampfspeicherund Rückhaltevorrichtung, umfassend einen Speicherbehälter, der wenigstens ein Speichervolumen umschließt, das mit einem Adsor- bens für Kohlenwasserstoffe gefüllt ist, umfassend einen Dampf- einlassanschluss , einen Atmosphärenentlüftungsanschluss und einen Rückspülanschluss an den Speicherbehälter sowie eine elektrische Heizeinrichtung.
Eine KraftstoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung der vorstehend beschriebenen Art ist beispielsweise aus der EP 2 220 358 Bl bekannt. Eine solche KraftstoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung, die nachstehend auch als Kraftstoffdampffilter bezeichnet wird, dient dazu, Kohlenwasserstoffemissionen aus Kraftstofftanks bei mit Ottokraftstoff betriebenen Kraftfahr¬ zeugen zu vermeiden. Flüssiger Ottokraftstoff ist verhältnismä¬ ßig flüchtig und geht bei Temperaturerhöhung von der flüssigen in die Gasphase über. Ein solcher Phasenwechsel geht einher mit einer Druckänderung im Kraftstoffbehälter, die innerhalb des Kraftstoffbehälters zu einem unzulässigen Druckanstieg führen würde. Deshalb sind Kraftstoffbehälter in Kraftfahrzeugen meistens drucklos offene Systeme mit Entlüftungsleitungen, die über wenigstens einen Entlüftungsanschluss unter Zwischenschaltung eines Kraftstoffdampffilters bzw. einer KraftstoffdampfSpei¬ cher- und Rückhaltevorrichtung in die Atmosphäre münden. Kraftstoffdampffilter umfassen granuläre oder monolithische Adsorbentien, meistens auf der Basis von Kohlenstoff, die die im Entlüftungsvolumenstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffe adsorbieren und zurückhalten. Die bekannten Kraftstoffdampfspeicherund Rückhaltevorrichtungen haben eine begrenzte Adsorptionska¬ pazität. Häufig finden als Adsorbentien Aktivkohlen Anwendung, die nach Beladung mit Kohlenwasserstoffen regeneriert werden müssen. Die Regeneration des Kraftstoffdampffilters erfolgt beim Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges dadurch, dass die für die Brenn¬ kraftmaschine benötige Verbrennungsluft durch das Kraftstoff¬ dampffilter aus der Umgebung angesaugt wird. Auf diese Art und Weise erfolgt eine Regeneration des Kraftstoffdampffilters .
Es ist grundsätzlich bekannt, dass die Desorption der Kohlenwasserstoffe beim Rückspülvorgang des Kraftstoffdampffilters durch Erwärmen der Spülluft begünstigt wird. Das führt auch bei kurzen Betriebszyklen der Brennkraftmaschine zu einer effekti¬ veren Reinigung des Kraftstoffdampffilters und somit auch zur Erhöhung der Arbeitskapazität des Kraftstoffdampffilters .
Bei dem aus der EP 2 220 358 Bl beschriebenen Kraftstoffdampf- filter ist stromaufwärts des Atmosphärenentlüftungsanschlusses eine Rückspülheizkammer vorgesehen, die eines oder mehrere elektrische Heizelemente in Form von Heizpatronen aufnimmt. Die Heizpatronen sind als elektrisch leitfähige keramische Heizele¬ mente ausgebildet. Die Heizelemente übertragen Wärme auf den Spülluftvolumenstrom, der dann erwärmt durch das Filterbett geleitet wird. Der Wärmeübergang von der erwärmten Spülluft auf das Adsorbens ist allerdings bei einer solchen Konfiguration des Kraftstoffdampffilters nicht optimal.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff¬ dampfspeicher- und Rückhaltevorrichtung der eingangs genannten Art diesbezüglich zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine beheizbare Kraft- stoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung, umfassend einen Speicherbehälter, der wenigstens ein Speichervolumen umschließt, das mit einem Adsorbens für Kohlenwasserstoffe gefüllt ist, um¬ fassend einen Dampfeinlassanschluss , einen Atmosphärenentlüf- tungsanschluss und einen Rückspülanschluss an den Speicherbehälter sowie wenigstens eine elektrische Heizeinrich¬ tung, wobei sich die KraftstoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung insbesondere dadurch auszeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung wenigstens ein erstes Folienheizelement umfasst, das wenigstens ein Teilvolumen des Adsorbens wenigstens teil- weise umschließt.
Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Folienheizelements kann ein unmittelbarer Wärmeübergang von der elektrischen Heizeinrichtung auf das Adsorbens bewirkt werden, wodurch die Träg- heit beim Aufheizen reduziert wird und Wärmeverluste vermieden werden. Das ist insbesondere deshalb wichtig, weil die Heizein¬ richtung nur während der Spülzyklen betrieben wird und die Spülzyklen unter Umständen verhältnismäßig kurz sein können, beispielsweise bei modernen Hybridfahrzeugen.
Außerdem hat die Ausbildung der Heizeinrichtung in Form wenigstens des ersten Folienheizelements den Vorteil, dass diese An¬ ordnung weniger Bauraum benötigt als die bekannten Heizpatronen oder Heizelemente mit metallenen Wärmeleitkörpern.
Als Adsorbentien kommen Adsorbentien auf der Basis von Kohlenstoff in Betracht, beispielsweise in Form von Granulaten oder als poröse monolithische Kohlenstoffkörper, die im Allgemeinen als sogenannte Honeycombs bezeichnet werden. Selbstverständlich kommen als Adsorbentien auch sogenannte Molekularsiebe, bei¬ spielweise Zeolithe, in Betracht.
Das erste oder ein weiteres Folienheizelement kann wenigstens eine in eine flexible Trägerfolie integrierte elektrisch lei¬ tende Heizbahn mit elektrischen Anschlüssen umfassen.
Das erste oder ein weiteres Folienheizelement kann erfindungs¬ gemäß Teile des Filterbetts oder einen oder mehrere Filterkörper teilweise oder vollständig umschließen.
Zweckmäßigerweise besteht die Heizbahn aus einem elektrisch lei¬ tenden Material, das ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend elektrisch leitende Materialien mit einem negativen Temperatur- koeffizienten (sogenannte NTCs) , elektrisch leitende Materialen mit einem positiven Temperaturkoeffizienten (sogenannte PTCs) , Kohlenstoffnanoröhren, Kupfer, Silber und ähnlich elektrisch leitende Materialien. Wenn die Heizbahn aus Kohlenstoffnanoröhren besteht, so kann die Heizbahn in die Trägerfolie eingespritzt sein. Kohlenstoffnano¬ röhren lassen sich grundsätzlich als Füllstoffe in thermoplastischen Kunststoffen verwenden. Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Speicherbehälter erste und zweite Speichervolumina um- fasst, die zwischen dem Dampfeinlassanschluss und dem Atmosphä- renentlüftungsanschluss in Reihe geschaltet sind. Das schließt nicht aus, dass die beheizbare KraftstoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung gemäß der Erfindung noch weitere, insbesondere auch parallel geschaltete Speichervolumina, umfasst, die jeweils mit einem Adsorbens gefüllt sind. Die Speichervolumina können grundsätzlich in einen gemeinsamen Speicherbehälter integriert sein, der beispielsweise als röhrenförmiger oder zylindrischer Speicherbehälter ausgebildet sein kann. Der Speicherbehälter kann grundsätzlich eine Gestalt auf- weisen, wie sie in der EP 2 220 358 Bl beschrieben ist.
Die elektrische Heizeinrichtung kann als Rückspül-Heizelement ausgebildet sein, das wenigstens das erste Folienheizelement um- fasst, das in dem dem Atmosphärenentlüftungsanschluss unmittel- bar vorgelagerten zweiten Speichervolumen angeordnet ist.
Die Speichervolumina definieren zweckmäßigerweise einen Luftka¬ nal beziehungsweise Durchströmungskanal zwischen dem Dampfein- lassanschluss und dem Atmosphärenentlüftungsanschluss sowie zwischen dem Atmosphärenentlüftungsanschluss und dem Rückspülan- schluss .
In einem Adsorptionsbetrieb wird die beheizbare Kraftstoffdampf- Speicher- und Rückhaltevorrichtung zweckmäßigerweise von dem Dampfeinlassanschluss zu dem Atmosphärenentlüftungsanschluss durchströmt. Im Spülbetrieb wird die beheizbare Kraftstoffdampf- Speicher- und Rückhaltevorrichtung zweckmäßigerweise von dem Atmosphärenentlüftungsanschluss an den Rückspülanschluss durchströmt, wobei der Rückspülanschluss zweckmäßigerweise an den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Ein dort angelegter Unterdruck bewirkt eine Rückspülung der beheizbaren KraftstoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung und mit hin eine Desorption der zurückgehaltenen Kohlenwasserstoffe. Das zweite Speichervolumen kann beispielsweise einen monolithischen porösen Kohlenstoffkörper als Adsorbens umfassen, der mit dem ersten Folienheizelement umwickelt ist. Auf diese Art und Weise wird die von der bestromten Heizeinrichtung erzeugte Wärme unmittelbar, das heißt durch Kontaktwärmeübertagung, in das Ad- Sorbens eingeleitet. Das erste oder ein weiteres Folienheizelement kann alternativ eine Filterpackung oder ein Filterbett oder eine Filterpatrone mit einer granulären Füllung umschließen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Variante der beheizbaren KraftstoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung gemäß der Erfindung ist wenigstens ein zweites Folienheizelement vorgesehen, das sich wenigstens über Teile einer Umfassungswand eines Speicher- volumens erstreckt und an der Umfassungswand befestigt ist. Die Umfassungswand des betreffenden Speichervolumens ist in unmit¬ telbarem Kontakt mit dem in dem Speichervolumen enthaltenen Ad- sorbens, so dass auf diese Art und Weise eine Kontaktwärmeübertragung unmittelbar von dem Folienheizelement in das Adsorbens stattfindet.
Vorzugsweise erstreckt sich das zweite Speichervolumen innerhalb des ersten Speichervolumens. Das zweite Speichervolumen kann beispielsweise bezüglich des ersten Speichervolumens konzent- risch angeordnet sein.
Eine innere Umfassungswand des ersten Speichervolumens kann bei¬ spielsweise gleichzeitig eine äußere Umfassungswand des zweiten Speichervolumens bilden.
Die beheizbare KraftstoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung gemäß der Erfindung kann zweite und dritte sowie weitere Folienheizelemente umfassen, wobei sich bei einer zweckmäßigen Variante das zweite Folienheizelement auf einer äußeren Umfas- sungswand des ersten Speichervolumens und das dritte Folienheiz¬ element auf einer Umfassungswand des dritten Speichervolumens erstreckt . Zweckmäßigerweise erstreckt sich das betreffende Folienheizele¬ ment auf derjenigen Seite der Umfassungswand oder Trennwand, die dem zu regenerierenden Adsorbens zugekehrt ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer beheizbaren
Kraftstoffdampfspeieher-und Rückhalte orrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer beheizbaren
Kraftstoffdampfspeieher-und Rückhalte orrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Figur 3 eine schematische Darstellung eines mit einem Fo¬ lienheizelement umwickelten monolithischen, porösen Kohlenstoffkörpers .
Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst die beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung 1 gemäß der Erfindung einen röhrenförmigen bzw. zylindrischen Speicherbehälter 2, der ein erstes, zweites und drittes Speichervolumen 3, 4, und 5 umschließt. Der Speicherbehälter 2 ist an zwei ge¬ genüberliegenden Enden mit nicht näher bezeichneten Deckeln verschlossen .
Die Speichervolumina 3, 4 und 5 sind jeweils wenigstens teilweise mit einem Adsorbens gefüllt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Adsorbens auf der Basis von Kohlenstoff. Der Speicherbehälter 2 umfasst einen Dampfeinlassanschluss 6, der an eine Entlüftungsleitung eines Kraftstoffbehälters ange¬ schlossen ist. Der Speicherbehälter 2 umfasst weiterhin einen Atmosphärenentlüftungsanschluss 7, der mit der Atmosphäre kom- muniziert und einen Rückspülanschluss 8, der an den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine angeschlossen ist und über welchen der Speicherbehälter 2 mit Unterdruck beaufschlagbar ist.
Der Dampfeinlassanschluss 6 mündet in das erste Speichervolumen 3, der Atmosphärenentlüftungsanschluss 7 ist hingegen an das zweite Speichervolumen 4 angeschlossen.
Der Rückspülanschluss 8 mündet ebenfalls in das erste Speicher¬ volumen 3.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 und 2 sind ins¬ gesamt drei Speichervolumina vorgesehen, wobei die Anzahl der Speichervolumina für die Erfindung nicht kritisch ist. Die Spei¬ chervolumina 3, 4 und 5 sind strömungstechnisch in Reihe ge- schaltet, wobei das erste Speichervolumen 3 im Absorptionsbetrieb der beheizbaren KraftstoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung 1 zunächst von mit Kohlenwasserstoffen be- ladenem Gas durchströmt wird. Das zweite und das dritte Speichervolumen 4, 5 erstrecken sich innerhalb des ersten Speichervolumens 3. Das zweite und das dritte Speichervolumen 4, 5 werden von einer Röhre 9 mit gestuftem Durchmesser gebildet, die etwa koaxial zu einer äußeren Umfassungswand 10 des Speicherbehälters 2 angeordnet ist und die das erste Speichervolumen 3 durchsetzt. Die Röhre bildet eine Umfassungswand oder Trennwand des zweiten und dritten Speicher¬ volumens 4, 5. Auf diese Art und Weise wird ein Absorptionspfad von dem Dampfeinlassanschluss 6 zu dem Atmosphärenentlüftungs¬ anschluss 7 gebildet, der bei verhältnismäßig geringer Bauhöhe der beheizbaren Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung 1 verhältnismäßig lang ist. Jedes der Speichervolumina 3, 4, 5 definiert ein Filterbett oder eine Filterpackung eines Ad- sorbens. Der Durchströmungsquerschnitt des jeweiligen Speicher- volumens 3, 4, 5 verringert sich von dem Dampfeinlassanschluss 6 in Richtung auf den Atmosphärenentlüftungsanschluss 7.
Im Adsorptionsbetrieb der beheizbaren Kraftstoffdampfspeicherund Rückhaltevorrichtung 1 gemäß der Erfindung gelangt mit Koh- lenwasserstoffen beladenes Gas aus einem Kraftstoffbehälter zunächst über den Dampfeinlassanschluss 6 in das erste Speichervolumen 3.
Dem ersten Speichervolumen 3 ist das dritte Speichervolumen 5 nachgeschaltet, daran schließt sich dann das zweite Speichervo¬ lumen 4 an.
Der mit Kohlenwasserstoffen beladene Gasstrom durchströmt den Speicherbehälter entgegen den in den Figuren 1 und 2 eingezeich- neten Pfeilen, die einen Rückspülbetrieb der erfindungsgemäßen beheizbaren Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung 1 andeuten bzw. veranschaulichen. Wie vorstehend bereits erwähnt, wird zunächst das erste Speichervolumen 3 durchströmt, sodann strömt das kohlenwasserstoffbeladene Gas in das dritte Speicher- volumen 5 und schließlich in das zweite Speichervolumen 4. Die in den Speichervolumina 3, 4, 5 enthaltenen Adsorbentien nehmen die Kohlenwasserstoffe aus dem Gas auf. Das schlussendlich ge¬ reinigte Gas wird über den Atmosphärenentlüftungsanschluss 7 an die Atmosphäre freigesetzt.
Bekanntlich ist die Absorptionskapazität der Adsorbentien be¬ grenzt. Die Speichervolumina sind daher nur begrenzt beladbar. Bei Erreichen einer gewissen Sättigung der Adsorbentien würden Kohlenwasserstoffe in Form von sogenannten „Bleed Emissions" an die Atmosphäre freigesetzt. Deshalb ist es erforderlich, die beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung von Zeit zu Zeit zu regenerieren. Dies erfolgt durch Rückspülen von Frischluft aus der Atmosphäre über den Atmosphärenentlüftungs- anschluss 7 zu dem Rückspülanschluss 8, der an den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeschlossen ist und über welchen die Speichervolumina 3, 4, 5 Unterdruck beaufschlagbar sind.
Bekanntlich ist die Adsorption von Kohlenwasserstoffen ein exothermer Vorgang, wohingegen die Desorption ein endothermer Vorgang ist. Deswegen ist es, wie eingangs bereits geschildert, sinnvoll, die Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung zyklisch zu beheizen, und zwar während der Rückspülphasen, d.h. bei Betrieb der Brennkraftmaschine. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 der Erfindung ist zwecks Beheizung des in dem zweiten Speichervolumen 4 enthaltenen Adsorbens ein erstes Folienheizelement 11 vorgesehen, wel¬ ches das in dem zweiten Speichervolumen 4 enthaltene Adsorbens umschließt. Das in dem Speichervolumen 4 angeordnete Adsorbens ist vorzugsweise als monolithischer poröser Kohlenstoffkörper 12 ausgebildet, der von dem Folienheizelement 11 umwickelt ist.
Figur 3 zeigt den von dem ersten Folienheizelement 11 umschlos¬ senen Kohlenstoffkörper 12. Das Folienheizelement kann eine oder mehrere Heizbahnen umfassen, die auch integraler Bestandteil des Folienheizelement 11 sein können. Das erste Folienheizelement 11 ist über elektrische Anschlüsse 13 bestrombar.
Wie vorstehend bereits erwähnt, zeigen die in den Figuren 1 und 2 eingezeichneten Pfeile den Rückspülvorgang, bei welchem Frischluft über den Atmosphärenentlüftungsanschluss 7 zunächst in das zweite Speichervolumen 4, dann in das dritte Speichervo¬ lumen 5 und sodann durch das erste Speichervolumen 3 durch den Rückspülanschluss 8 zur Brennkraftmaschine gesaugt wird. Dabei wird das erste Folienheizelement 11 während des Rückspülvorgangs bestromt, sodass dieses in Kontakt mit dem von diesem umschlos¬ senen Adsorbens seine Wärme an das Adsorbens abgibt. Dadurch wird die Desorption der Kohlenwasserstoffe begünstigt und eine effektive Rückspülung das Adsorbens bewirkt.
Zusätzlich oder alternativ können zweite, dritte und weitere Folienheizelemente 14,15 auch an den Umfassungswänden 10 der Speichervolumina 3, 4 und 5 vorgesehen sein. Eine solche Konfi¬ guration ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 darge- stellt. Dort ist ein zweites Folienheizelement 14 an der Innenseite der Umfassungswand 10 des ersten Speichervolumens 3 angeordnet. Die Umfassungswand 10 des ersten Speichervolumens 3 ist gleichzeitig die Außenwand des Speicherbehälters 2. Das zweite Folienheizelement 14 kann beispielsweise an die Innen- seite der Umfassungswand 10 des ersten Speichervolumens 3 ge¬ schweißt oder geklebt sein. Alle Folienheizelemente 11, 14, 15 können eine Trägerfolie aus einem wärmebeständigen thermoplas¬ tischen oder duroplastischen Kunststoff umfassen. Eine oder mehrere Heizbahnen können einseitig auf die Trägerfolie aufgebracht sein oder zwischen mehreren Lagen von Trägerfolien angeordnet oder in eine Trägerfolie eingespritzt sein.
Das dritte Folienheizelement 15 ist auf die Innenseite der Um¬ fassungswand (Röhre 9) des dritten Speichervolumens 5 aufge- bracht .
Bezugszeichenliste
1 beheizbare KraftstoffdampfSpeicher und Rückhaltevorrichtung
2 Speicherbehälter
3 erstes Speichervolumen
4 zweites Speichervolumen
5 drittes Speichervolumen
6 Dampfeinlassanschluss
7 Atmosphärenentlüftungsanschluss
8 Rückspülanschluss
9 Röhre
10 Umfassungswand des ersten Speichervolumens
11 erstes Folienheizelement
12 Kohlenstoffkörper
13 elektrische Anschlüsse
14 zweites Folienheizelement
15 drittes Folienheizelement

Claims

Patentansprüche
1. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung umfassend einen Speicherbehälter (2), der wenigstens ein Speichervolumen (3,4,5) umschließt, das mit einem Adsorbens für Koh¬ lenwasserstoffe gefüllt ist, umfassend einen Dampfeinlassanschluss (6), einen Atmosphärenentlüftungsan- schluss(7) und einen Rückspülanschluss (8) an den Speicherbe¬ hälter (2) sowie wenigstens eine elektrische Heizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung we¬ nigstens ein erstes Folienheizelement (11) umfasst, dass wenigs- tens ein Teilvolumen des Adsorbens wenigstens teilweise umschließt .
2. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Folien- heizelement (11) wenigstens eine in eine flexible Trägerfolie integrierte elektrisch leitende Heizbahn mit elektrischen Anschlüssen umfasst.
3. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizbahn aus einem elektrisch leitenden Material besteht, das ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend elektrisch leitende Materialien mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, elektrisch leitenden Materialien mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, Koh- lenstoffnanoröhren, Kupfer und Silber.
4. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (2) erste und zweite Speichervolumina (3,4) umfasst, die zwischen dem Dampfeinlassanschluss (6) und dem At- mosphärenentlüftungsanschluss (7) in Reihe geschaltet sind.
5. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhalteeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Folienheizelement (11) in dem dem Atmosphärenentlüf- tungsanschluss (7) unmittelbar vorgelagerten zweiten Speichervolumen (4) angeordnet ist.
6. Beheizbare KraftstoffdampfSpeicher- und Rückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Speichervolumen (4) einen monolithischen porösen Kohlenstoffkörper (12) als Adsorbens umfasst, der mit dem ersten Folienheizelement (11) umwickelt ist.
7. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein zwei¬ tes Folienheizelement (14), das sich wenigstens über Teile einer Umfassungswand (10) eines Speichervolumens erstreckt und an der Umfassungswand (10) befestigt ist.
8. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zweite Speichervolumen (4) innerhalb des ersten Spei- chervolumens (3) erstreckt.
9. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Speichervolumen (4) bezüglich des ersten Speichervo- lumens (3) konzentrisch angeordnet ist.
10. Beheizbare Kraftstoffdampfspeicher-und Rückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, umfassend zweite und dritte Folienheizelemente (14,15), wobei sich das zweite Folienheiz- element (14) auf der Umfassungswand (10) des ersten Speichervo¬ lumens (4) und das dritte Folienheizelement auf einer Umfas¬ sungswand des dritten oder weiteren Speichervolumens erstreckt.
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