CN110273789A - 用于车辆的燃料箱的通风装置的过滤装置 - Google Patents

Abstract

用于车辆的燃料箱(100)的通风装置的过滤装置(10)，具有带有过滤室(22)的过滤器壳体(20)，该过滤室填充有吸附材料(30)，该吸收材料用于至少部分地吸附燃料蒸气，该过滤器壳体具有用于与该燃料箱流体连通的储箱接口(24)、用于与该车辆的内燃发动机(200)流体连通的发动机接口(26)以及用于与环境流体连通的通风接口(28)，在该过滤室中在该储箱接口与该发动机接口(26)之间还布置有缓冲壁(40)，以避免燃料蒸气从该储箱接口(24)直接溢流到该发动机接口(26)中，该缓冲壁(40)具有至少一个孔区段(42)，该孔区段具有通孔(44)，该通孔具有抵抗燃料蒸气流过的依赖于流速的流动阻力。

Description

用于车辆的燃料箱的通风装置的过滤装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的燃料箱的通风装置的过滤装置以及一种用于这种过滤装置的缓冲壁。

背景技术

众所周知，车辆的燃料箱必须具有通风装置。这通常用于在向内燃发动机中移出燃料时避免燃料箱中的负压。同样，当通过填充喷嘴用新燃料填充燃料箱时或者在外部高温下由于热膨胀在燃料箱中产生过压时，必须平衡燃料箱中的过压。在过压的情况下，必须可以使气体从燃料箱中泄出。这通常通过通风装置的通风口向环境中进行泄出。然而此时要确保的是，避免通过该通风装置过度逸出燃料蒸气。因此，在已知的燃料箱中，这些通风装置配备有过滤装置，这些过滤装置配备有吸附材料，以便在逸出到环境之前将燃料蒸气至少部分地过滤掉或吸附掉。

已知解决方案中的缺点是过滤装置的再生具有缺点。一方面是基于以下情况，即为了再生通常提供向发动机的负压接口，通过该负压接口以抽吸的方式从过滤装置吸入空气。如果对这种发动机接口施加负压，则一方面环境的新鲜空气从通风接口流入过滤装置，并且可以这种方式用于解吸储存在其中的燃料蒸气并将其进一步输送到发动机接口中。然而施加负压存在以下风险：附加于或替代于储箱接口，直接将饱和的燃料蒸气在没有绕路经过过滤装置的情况下以较短路径直接地再次吸入发动机接口。在该发动机运行期间，这导致只能非常短期地进行再生，因为否则通过发动机接口流入内燃发动机的再生气体可能具有可能对燃烧过程产生不利影响的负面组成。然而，在过滤器壳体的区域中使用所谓的缓冲壁具有的缺点是，虽然这种旁路可以防止从储箱接口直接溢流到发动机接口中，然而过滤装置之内的同一个区段不能通过缓冲壁再生。因此该过滤装置必须对应设计得更大，因为其不能完全恢复到经再生的状态。

发明内容

本发明的目的是，至少部分消除上述缺点。本发明的目的尤其是，以成本低廉且简便的方式避免燃料蒸气直接溢流到发动机接口中并且仍然确保过滤装置的高再生能力。

上述目的通过具有权利要求1所述特征的过滤装置和具有权利要求10所述特征的缓冲壁实现。本发明的其他特征和细节从从属权利要求、说明书和附图中得出。在此，与本发明的过滤装置相关描述的特征和细节自然也与本发明的缓冲壁相关地使用并且反之亦然，使得在对本发明的各单独方面的公开总是可以互相参照。

根据本发明，该过滤装置用于车辆的燃料箱的通风装置。为此，该过滤装置配备有带有过滤室的过滤器壳体，过滤器壳体填充有用于至少部分地吸附燃料蒸气的吸附材料。该过滤器壳体具有用于与燃料箱流体连通的储箱接口。该过滤器壳体此外还具有用于与车辆的内燃发动机流体连通的发动机接口。此外，过滤器壳体配备有用于与环境流体连通的通风接口。另外在该过滤室中，在该储箱接口与该发动机接口之间还布置有缓冲壁，以避免燃料蒸气从该储箱接口直接溢流到该发动机接口中。该缓冲壁具有至少一个孔区段，该孔区段具有通孔，该通孔具有抵抗燃料蒸气流过的依赖于流速的流动阻力。

根据本发明的过滤装置基于已知的过滤装置。该过滤装置主要用于避免燃料箱在排气状态时燃料蒸气向环境逸出。在正常工作中，即在通风工作中，这导致在燃料箱中过压的情况下，以燃料蒸气饱和的气体经由储箱接口气态地渗透到过滤装置中。当流经过滤室时，由于填充有吸附材料，该燃料蒸气至少部分地通过吸附保留在吸附材料中。当从通风接口逸出至环境中时，气体此时通过吸附燃料蒸气而至少部分地受到清洁。在此优选的是，过滤室完全或基本上完全用吸附材料填充。

一旦吸附材料的负载状态超过一定限值，就存在吸附性能受到限制或降低并且燃料蒸气可能以更大的程度通过通风接口逸出到环境中的风险。为了维持吸附材料的有效性及工作能力，最迟在此时进行再生步骤。为了提供吸附材料的再生，现在可以将没有燃料蒸气的环境空气通过通风接口反向吸入过滤室中并因此吸入到吸附材料中。在此通过经由发动机接口在过滤室处施加负压来进行抽吸。该发动机接口可以与车辆的内燃发动机连接，从而能以抽吸的方式在发动机接口处施加负压。一旦施加负压，该负压就可通过吸附材料在过滤室中扩散。一方面，通过负压抽吸环境空气，使得此时没有燃料蒸气的环境空气流入饱和的或至少部分饱和的吸附材料中。通过浓度平衡，所吸附的燃料至少部分地从吸附材料上解吸，从而相反地此时来自环境的流经的新鲜空气负载解吸的燃料蒸气，吸附材料以这种方式再生，并且有负载的环境空气通过发动机接口被引入车辆的内燃发动机中。

然而同时，当施加负压时，负压也同样施加在车辆的储箱接口处。相应地，由于相同的负压，从储箱接口抽吸至少部分地负载有燃料蒸气的气体。因此，在吸附材料内组合地提供了流过通风接口的新鲜空气和来自储箱接口的有负载的空气。

为了有效避免在储箱接口与发动机接口之间以旁路的形式直接溢流，此时根据本发明在储箱接口与发动机接口之间加入缓冲壁。由此减少了在避免流过吸附材料的情况下燃料蒸气直接从储箱接口溢流到发动机接口中的可能性。相反地，通过储箱接口引入的该负载有燃料蒸气的空气流或气流完全包围缓冲壁并且因此穿过吸附材料前进一定的最小距离。

然而，根据本发明该缓冲壁现在不是完全封闭的，而是设置有至少一个孔区段。该孔区段具有至少两个或更多个通孔。这些通孔设置有自由流动横截面，其具有限定的流动阻力。该流动阻力设计成通过对孔直径的选择(如稍后进一步举例详细说明的)而依赖于流速。在此尤其涉及单个通孔的小的或相对小的孔直径，使得在较高流速下通孔具有抵抗通流的高流动阻力并且因此有可能实现通过这些通孔的较小的体积通过量。一旦流速降低，流动阻力就减小，使得通过这些通孔的气体的可通过体积流量可以上升。

由于通孔处依赖于流速的流动阻力状况，在再生过程开始时在发动机接口与储箱接口之间的高压力梯度将直接导致通孔处的高流动阻力。这导致，由于流速的脉冲式升高，在通孔处的缓冲壁以阻断储箱接口与发动机接口之间的旁路的方式起作用。一旦发动机接口、储箱接口和通风接口之间的压力梯度已经调节到平衡状态，则穿过吸附材料的流速将降低。在此时间点，具有降低的流速的主流导致，适合于进行再生的环境空气从通风接口直接朝向发动机接口并且间接地穿过缓冲壁的通孔向发动机接口穿过整个过滤室并且因此穿过整个吸附材料。通过根据本发明的孔区段设计，一方面可以通过缓冲壁避免在储箱接口与发动机接口之间的不期望的旁路，并且同时还可以在储箱接口区域中通过在低流速下释放气流来提供过滤室的该子区段的再生。

可以有利的是，在根据本发明的过滤装置中，该缓冲壁在该储箱接口与该发动机接口之间以该过滤器壳体的壁区段终止。该壁区段尤其是也可以被称为过滤装置的底部的壁区段，使得储箱接口和发动机接口之间的壁部与缓冲壁具有密封的关系。该接口尤其是对气体密封或对流体密封，以防止所述的这两个接口之间的直接旁路。在此该缓冲壁可以设计成与过滤器壳体分离，并且例如机械地固定或紧固在所期望的位置。

同样有利的是，在根据本发明的过滤装置中，该孔区段的通孔具有相同或基本相同的孔直径。孔直径的同一性尤其与到储箱接口或到发动机接口间的相同距离有关。由此确保了可提供对于整个孔区段且尤其对于整个缓冲壁的均匀的流动阻力。在均匀的流动状况下，在整个缓冲壁处产生相同的流动行为。还简化了这种具有相同或基本相同孔直径的通孔的生产。

另外，有利的是，在根据本发明的过滤装置中，孔区段的通孔具有小于吸附材料的松散孔隙度(Schü)的孔直径。松散孔隙度尤其可以理解为吸附材料的固体颗粒之间的气体可通过的自由空间。在吸附材料不涉及松散材料而是涉及带有孔的固体材料的情况下，则松散孔隙度理解为该固体材料的对应的孔隙度，其中尤其考虑开孔的孔隙度。这种相关性使得可以将吸附材料中的流动阻力保持得小于存在于缓冲壁处并且尤其在孔区段中的流动阻力。

当在根据本发明的过滤装置中，孔区段的通孔具有在约0.5mm与约5mm之间范围内的孔直径时，带来了进一步的优点。在此涉及该孔直径的特别简单且成本低廉的大小比率。优选的是，这些单个通孔配备有相同或基本相同的孔直径，正如已经解释过的。

当在根据本发明的过滤装置中，储箱接口与发动机接口与该通风接口相对布置时，同样带来了优点。因此，通风接口优选地也与缓冲壁相对布置。这种安排改善了流动行为，尤其是用于已经解释的再生阶段。因此，待负载的环境空气从通风接口的相对侧在两个方向上并且由此在缓冲壁的两侧上，即在一侧上向储箱接口的方向且在另一侧上向发动机接口的方向流动，而缓冲壁不会抵抗待负载的环境空气的这种流入。

此外有利的是，在根据本发明的过滤装置中，该缓冲壁具有在该过滤器壳体的对应延伸部分的20％与60％之间的长度。该过滤器壳体的对应延伸部分也可以理解为过滤器壳体的长度。因此，该缓冲壁优选地不在整个长度上延伸，而是仅在该延伸部分的约20％的最小长度与该延伸部分的约60％的最大长度之间的范围内延伸。由此提供了针对所描述的旁路的有效防护并且同时为再生过程提供了快速再生能力。

同样有利的可以是，在根据本发明的过滤装置中，该缓冲壁在过滤器壳体的第一侧壁区段与过滤器壳体的第二侧壁区段之间延伸。该缓冲壁优选在这两个侧壁区段处终止。这两个侧壁区段尤其在储箱接口与发动机接口之间连接到已经解释的壁区段，从而在缓冲壁的两个不同侧面上提供发动机接口和储箱接口的大致罐状的布置。侧向封闭还防止侧向环绕流动并因此防止围绕缓冲壁的侧向旁路。

同样有利的是，在根据本发明的过滤装置中，缓冲壁在储箱接口与发动机接口之间居中或基本居中地布置。这导致缓冲壁两侧的相同或基本相同的流动行为。尤其从吸附材料到孔区段中且在孔区段的另一侧上到相邻的吸附材料中的溢流以这种方式均匀化或统一化，使得根据本发明的就流动而言的效果可以在孔区段处更有利地发生。

同时，本发明的主题还有一种用于根据本发明的过滤装置的缓冲壁。这样的缓冲壁具有至少一个孔区段，该孔区段具有通孔，该通孔具有抵抗具有燃料蒸气的通流的依赖于流速的流动阻力。由此，本发明的缓冲壁带来了与参照本发明的过滤装置已经详细说明的相同的优点。

附图说明

本发明的其他优点、特征和细节从下文的说明书得出，其中参照附图对本发明实施例进行详细说明。在此，在权利要求书和说明书中提及的特征可以分别单独地或在任意组合中是对本发明而言重要的。图中示意性地示出：

图1示出根据本发明的过滤装置的第一实施方式，

图2在第一横截面中示出根据本发明的过滤装置的实施方式，

图3在俯视图中以横截面示出图2的实施方式，

图4示出在再生期间的图2和图3的实施方式，

图5示出在再生开始时的图2至图4的实施方式。

具体实施方式

在图1中，示意性地可以看出用于燃料箱100的通风装置的布置。用于内燃发动机200的燃料位于燃料箱100中，其中内燃发动机200的供应通过在燃料箱的内容物与内燃发动机200之间的未详细示出的连接流体的管线提供。若燃料箱100内的体积膨胀或由于填充而发生燃料箱100内的压力变化，则可以通过通风装置，尤其是通过过滤装置10泄放过压。过压在这种情况下通过储箱接口24扩展至过滤器壳体20的过滤室22中。在那里过压流经吸附材料30，并且所包含的燃料蒸气通过吸附至少部分地保留在吸附材料30中。以这种方式通过吸附净化的气体可以通过通风接口28输出至车辆的环境中。

为了进行吸附材料30的再生，在相反的方向上通过抽吸环境空气经由通风接口28吸入新鲜空气，该新鲜空气可以通过解吸再次接收所吸附的燃料蒸气并且可以从吸附材料和过滤装置10中排出。负压的施加在此通过发动机接口26以及与之流体连通的内燃发动机200进行。

在图2和图3中，以横截面且以俯视图示出过滤装置10的过滤器壳体20的内部部件。通风接口28在此布置在右侧。在左侧示出储箱接口24及发动机接口26。以缓冲壁42终止的壁区段21位于储箱接口24与发动机接口26之间。缓冲壁42在此在过滤器壳体20从左侧至右侧的纵向延伸部的大约45％上延伸。在此在缓冲壁40的整个长度上可以看到带有多个通孔44的孔区段42，其中这些单个通孔44在此具有相同或基本相同的孔直径。在图3的俯视图中可以很好地看出，缓冲壁40也延伸到这两个侧壁区段23并用其终止。因此，在壁区段21的下部区域以及侧壁区段23的侧面区域中，通过借助于缓冲壁40的对应的密封避免了不期望的旁路的形成。

缓冲壁40且尤其孔区段42的作用用图4和图5进行进一步解释。因此，在再生过程开始时，在发动机接口26处施加负压。由此，该负压脉冲式地升高并扩展到吸附材料30中。过滤室22之内压力行为的脉冲式变化导致，首先跳跃性的升高使得通过通风接口28以高流速抽吸来自储箱接口24的燃料蒸气和来自环境的空气。然而，这里决定性的是考虑流动行为的这种脉冲式的第一阶段，即以高流速将燃料蒸气从储箱接口24吸入过滤室22中。在这种高流速下，这些单个通孔44具有高流动阻力，使得从储箱接口24以高流速流入的大部分燃料蒸气沿着图5中的粗箭头围绕整个缓冲壁40并因此穿过吸附材料30的最小路程而被引导。只有大部分燃料蒸气在吸附材料30中有足够的长度和相应的吸附之后，经净化的气体才能以这种方式溢流到发动机接口26中。

一旦流动行为正常化并且压力差稳定在平衡状态，就产生穿过吸附材料30的较低流速。这情况在图4中示出。在较低流速(在此通过较细的箭头展示)下，现在主要为新鲜的环境空气通过通风接口28流入过滤室22中。压力差在整个过滤室22中被设计成基本相同，使得均匀的新鲜空气可以进入所有部分且尤其缓冲壁40的两个侧面上。由于设置了较低的流速，所以这些通孔44中的流动阻力相应地同样较低。由此，在穿过吸附材料30时被存储于其中的燃料蒸气负载的新鲜空气，现在也以缓慢的流速穿过缓冲壁40并穿过通孔44扩展到发动机接口26。因此，整个的或基本上整个的过滤室22可以通过对应地布置在其中的吸附材料30而再生，并且然后再次用于通风装置的清洁功能。

上述对实施方式的说明仅在示例的范围内描述了本发明。在不背离本发明的范围的情况下，自然还可以将各实施方式的单独的特征(只要在技术上有意义)自由地彼此组合。

Claims (9)

1.一种用于车辆的燃料箱(100)的通风装置的过滤装置(10)，该过滤装置具有：

带有过滤室(22)的过滤器壳体(20)，该过滤室填充有吸附材料(30)，该吸收材料用于至少部分地吸附燃料蒸气，其中该过滤器壳体(20)具有用于与该燃料箱(100)流体连通的储箱接口(24)；

用于与该车辆的内燃发动机(200)流体连通的发动机接口(26)；以及

用于与环境流体连通的通风接口(28)，

其中在该过滤室(22)中在该储箱接口(24)与该发动机接口(26)之间还布置有缓冲壁(40)，以避免燃料蒸气从该储箱接口(24)直接溢流到该发动机接口(26)中，并且其中该缓冲壁(40)具有至少一个孔区段(42)，该孔区段具有通孔(44)，该通孔具有依赖于流速的、抵抗燃料蒸气流过的流动阻力。

2.根据权利要求1所述的过滤装置(10)，其特征在于，该缓冲壁(40)在该储箱接口(24)与该发动机接口(26)之间以该过滤器壳体(20)的壁区段(21)终止。

3.根据前述权利要求之一所述的过滤装置(10)，其特征在于，该孔区段(42)的通孔(44)具有小于该吸附材料(30)的松散孔隙度的孔直径。

4.根据前述权利要求之一所述的过滤装置(10)，其特征在于，该孔区段(42)的通孔(44)具有在0.5mm与5mm之间范围内的孔直径。

5.根据前述权利要求之一所述的过滤装置(10)，其特征在于，该储箱接口(24)和该发动机接口(26)与该通风接口(28)相对布置。

6.根据前述权利要求之一所述的过滤装置(10)，其特征在于，该缓冲壁(40)具有在该过滤器壳体(20)的对应延伸尺寸的10％与60％之间的长度。

7.根据前述权利要求之一所述的过滤装置(10)，其特征在于，该缓冲壁(40)在该过滤器壳体(20)的第一侧壁区段(23)与该过滤器壳体(20)的第二侧壁区段(23)之间延伸。

8.根据前述权利要求之一所述的过滤装置(10)，其特征在于，该缓冲壁(40)或者基本上布置在该储箱接口(24)与该发动机接口(26)之间。

9.一种缓冲壁(40)，用于具有权利要求1至8中任一项所述特征的过滤装置(10)，该缓冲壁具有至少一个带有通孔(44)的孔区段(42)，这些通孔具有与流速相关的、抵抗燃料蒸气流过的流动阻力。