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Die Erfindung bezieht sich auf ein Aktivkohlefilter entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der Verwendung eines durch eine Verbrennungskraftmaschine und einen Elektromotor gekennzeichneten Hybridantriebes für ein Kraftfahrzeug ist die Zeit, während der die Verbrennungskraftmaschine in Betrieb ist, um die Zeit vermindert, während der der Elektromotor betrieben wird. Dieser Umstand ist von Bedeutung u. a. auch für ein mit einem, der Versorgung der Verbrennungskraftmaschine dienenden Kraftstofftank in Verbindung stehendes Aktivkohlefilter, da dessen Regeneration auf die Zeiten eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine beschränkt ist.
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Der Kraftstofftank steht im Regelfall über eine Leitung mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung, über welche ein Druckaufbau und gleichermaßen ein Unterdruck im Kopfraum des Tanks verhindert werden, welche sich beim Betanken, bei der Entnahme von Kraftstoff oder infolge eines temperaturbedingten Verdunstens von Kraftstoff einstellen können. Mittels eines in dieser Leitung üblicherweise angeordneten Aktivkohlefilters soll verhindert werden, dass Kohlenwasserstoffe auf diesem Wege unkontrolliert in die Umgebung gelangen.
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Ein solches Aktivkohlefilter besteht global aus einem zur Aufnahme von Aktivkohlepartikeln eingerichteten, mit Anschlüssen zur Herstellung einer Verbindung mit dem Kraftstofftank, der Umgebungsatmosphäre sowie der Ansaugleitung der Verbrennungskraftmaschine.
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Um die Menge an einzusetzender Aktivkohle zu reduzieren, wird über den mit der genannten Ansaugleitung in Verbindung stehenden Anschluss während einer Spülphase Umgebungsluft durch die Aktivkohlefüllung des Filters geführt, welche durch Desorption adsorptiv gebundene Kohlenwasserstoffe aufnimmt und diese in den Brennraum der Maschine einführt, so dass im Ergebnis die Aktivkohle regeneriert wird. Dieser Vorgang setzt jedoch einen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine voraus. Nachdem jedoch die infolge Verdunstung aus dem Kopfraum des Tanks austretende und in der Aktivkohlefüllung zu absorbierende Menge an Kohlenwasserstoffen unabhängig von der Betriebszeit des Fahrzeugs ist, muss bei einem Hybridantrieb der Regenerationsvorgang in kürzerer Zeit zu einem Abschluss gebracht werden.
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Es ist allgemein bekannt, dass die Bedingungen einer Regeneration im Sinne einer Beschleunigung über die thermischen Bedingungen dieser Umsetzung verbessert werden können, indem die zur Regeneration benutzte Luft und/oder die Aktivkohle erwärmt werden.
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Aus dem Dokument
DE 102 95 967 T5 ist ein Aktivkohlefilter dieser Art bekannt, dessen Aktivkohlefüllung beheizbar ist. Hierbei kommen platten- oder rohrartige, von unten in die Aktivkohlefüllung hineinragende elektrisch betriebene Heizelemente mit PTC-Charakteristik zum Einsatz, so dass in einfacher Weise eine Temperaturbegrenzung eingerichtet ist. Vergleichbare Aktivkohlefilter, bei denen ebenfalls Heizelemente in eine Aktivkohlefüllung eingesetzt sind, die von der zur Regeneration bestimmten Luft durchströmt wird, sind aus den Druckschriften
US 6,279,548 B1 und
US 5,861,050 A bekannt.
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Aus dem Dokument
US 2006/0174857 A1 ist eine zur Erwärmung der zum Regenerieren eines Aktivkohlefilters bestimmten Luft bekannt, welche aus einem, mit mehreren zueinander parallel verlaufenden, von der zu erwärmenden Luft durchströmten Kanälen ausgerüsteten, aus einem wärmeisolierend wirksamen Werkstoff hergestellten Bauelement besteht, wobei eine Beheizung der Luft durch sich innerhalb der Kanäle in deren Längsrichtung erstreckende elektrische Widerstandselemente bewirkt wird.
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Diese bekannten Techniken zur Vorwärmung der zur Regenerierung der Aktivkohlefüllung eines solchen Filters benutzten Luft sind nach Maßgabe der konkreten konstruktiven Ausgestaltung aufgrund eines unzureichenden Wärmeübergangs u. U. nur eingeschränkt geeignet, einen auch für einen Hybridantrieb hinreichend raschen Regenerationsvorgang einzurichten.
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Im Hause der Anmelderin ist es zur Darstellung einer Beheizung der zur Regenerierung benutzten Luft bekannt, einen aus Kohlenstoff bestehenden elektrischen Leiter zu benutzen, der von der zu beheizenden Luft umströmt wird. Hiermit vergleichbar ist ein monolithischer, aus einem für Kohlenwasserstoffe absorbierend wirksamen Werkstoff bestehender Formkörper, der mit sich in dessen Längsrichtung erstreckenden Bohrungen versehen ist und der gleichzeitig als elektrischer Leiter benutzt wird, um die diesen durchströmende Luft zu beheizen.
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Problematisch an diesen beiden letztgenannten technischen Lösungen ist die Notwendigkeit einer genauen und insbesondere zuverlässigen Temperaturregelung, da in jedem Fall ein Erreichen der Zündtemperatur der Kohlenwasserstoffe und insbeondere jegliche Funkenbildung vermieden werden müssen.
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Es ist die Aufgab der Erfindung, ein Aktivkohlefilter der eingangs genannten Art unter Vermeidung der dem eingangs vorgestellten Stand der Technik eigenen Nachteile mit Hinblick die Bedingungen des Regeneriervorgangs zu verbessern. Diese Verbesserung soll insbesondere, jedoch nicht ausschließlich die Eignung für eine Verwendung bei Hybridantrieben betreffen. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Aktivkohlefilter durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
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Erfindungswesentlich ist hiernach, dass die in das Aktivkohlefilter einströmende Umgebungsluft unmittelbar, somit bereits vor einem Eintritt in die genannte Füllung aus Aktivkohle einer Beheizung unterzogen wird. Eine Regeneration der Füllung kann somit unter Bedingungen vollzogen werden, die durch eine rasche Temperierung nach Maßgabe der erwünschten Geschwindigkeit der Desorption der in der Füllung adsorptiv gebundenen Kohlenwasserstoffe durchgeführt werden. Eine besondere Eignung eines derart konzipierten Aktivkohlefilters u. a. für eine Verwendung bei Hybridantrieben ist aus diesem Grunde gegeben.
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Der Strömungspfad der Luft im Anschluss an den mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung stehenden Anschluss ist durch zumindest zwei, in Durchströmungsrichtung hintereinander angeordnete Kammern gekennzeichnet, die zur Vorwärmung der eintretenden Luft eingerichtet sind, bevor diese der Einwirkung eines Heizkörpers ausgesetzt wird.
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Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ist zusätzlich die, eine Füllung aus Aktivkohle enthaltende Kammer mit einem elektrisch betreibbaren Heizkörper ausgerüstet.
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Diese, von der erwärmten Luft durchströmten Kammern stehen auch entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 mit der eine Füllung aus Aktivkohle enthaltenden Kammer in thermischer Verbindung, so dass eine Darstellung optimaler Bedingungen der Regeneration der Aktivkohle oder sonstiger adsorptiv wirksamer Stoffe, insbesondere eine Beheizung der Füllung auch ohne die Notwendigkeit eines unmittelbar in diese Füllung hineinragenden Heizkörpers erreichbar ist, indem lediglich die in das Aktivkohlefilter einströmende Luft einer effektiven Beheizung unterzogen wird, und zwar unter Verwendung wenigstens eines innerhalb des Gehäuses des Aktivkohlefilters angeordneten Heizkörpers.
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Der, den zur Beheizung der Luft bestimmten Heizkörper eingerichteten Kammer in Richtung einströmender atmospärischer Luft nachgeordnet ist nach den Merkmalen des Anspruchs 4 ein monotlithischer, zum Durchströmen bestimmter Absorptionskörper. Dieser besteht aus einem für Kohlenwasserstoffe absorptiv wirksamen Werkstoff und ergänzt die absorptive Wirkung der als Schüttung bestehend aus Aktivkohlepartikeln vorliegenden, in besonderen Kammern aufgenommenen, zum Durchströmen bestimmten Füllungen. Indem dieser Absorptionskörper nahezu unmittelbar dem atmospärischen Anschluss des Gehäuses zugeordnet ist, werden Reste an Kohlenwasserstoffen, welche in der vorgeordneten Füllung nicht absorbiert worden sind, besonders zuverlässig zurückgehalten. Dadurch, dass umgekehrt dieser Absorptionskörper – in Richtung einer in das Gehäuse einströmenden Luft gesehen, vor Eintritt in den Absorptionskörper einer Beheizung unterzogen werden kann, sind während eines Spülbetriebes des Aktivkohlefilters bereits an dieser Stelle besonders günstige Voraussetzungen für eine Desorption eingerichtet.
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Die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 sind auf die nähere Ausgestaltung der eingesetzten Heizkörper gerichtet. Wesentlich ist, dass ein elektrisches Heizelement mit einem System metallischer und damit eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisender Wandelemente in thermisch leitfähiger Verbindung steht, wobei die Wandelemente mit Hinblick auf die Darstellung eines großflächigen Kontaktes entweder zu der die Heizkörper durchströmenden Luft oder zu den an diesen anliegenden Aktivkohlepartikeln eingerichtet und angeordnet sind. Indem das elektrische Heizelement als Kaltleiter bzw. PTC-Element (positive temperature coefficient) ausgebildet ist, ergibt sich eine besonders einfache Darstellung einer Temperaturbegrenzung dahingehend, dass jedenfalls die Zündtemperatur der Kohlenwasserstoffe nicht erreicht wird.
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Die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 sind auf eine nähere Ausgestaltung des zur Beheizung der Luft bestimmten Heizkörpers gerichtet. Dieser besteht hiernach aus einer Hohlstruktur, beispielsweise einem Rohrzylinder, der in gleicher Weise wie die mit diesem in fester Verbindung stehenden Wandelemente zur Wärmeübertragung dient.
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Die Merkmale der Ansprüche 9 und 10 sind auf die Gestaltung der für die in das Gehäuse eintretende Luft dem wenigstens einen Heizkörper vorgeordneten Kammern gerichtet, die zur Vorwärmung der Luft nutzbar sind. Wesentlich ist, das der die beiden Kammern durchziehende Strömungspfad durch eine Richtungsumkehr gekennzeichnet ist, so dass der Raum innerhalb des Gehäuses besonders effektiv ausgenutzt wird und insbesondere für eine Vorwärmung ausreichende Wärmeübertragungsflächen zur Verfügung gestellt werden können.
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Die Merkmale des Anspruchs 11 sind auf den wenigstens einen, zur Beheizung der Füllung aus Aktivkohle bestimmten Heizkörper gerichtet. Diese ist durch zahlreiche, jeweils Wärmeübertragungsflächen bildende Wandelemente gekennzeichnet, die in ihrer Gesamtheit eine im Querschnitt vorzugsweise sternförmige Struktur bilden.
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Die Merkmale der Ansprüche 12 und 13 sind auf weiter Ausgestaltungen des Absorptionskörpers sowie der zur Aufnahme von Aktivkohlepartikeln bestimmten Kammern gerichtet.
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Die Merkmale der Ansprüche 14 und 15 betreffen die elektrische Ausgestaltung der eingesetzten Heizkörper. Besonders vorteilhaft können hiernach die Wandelemente mehrerer Heizkörper mit lediglich einem elektrischen Heizelement in Wirkverbindung stehen. Dieses Heizelement fungiert somit als Wärmequelle, dessen Wärme aufgrund der Wärmeleiteigenschaften der untereinander in Verbindung stehenden Wandelemente mehrerer Heizkörper weitergeleitet wird.
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Zur Aktivierung der Heizkörper in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Aktivkohlefilters sowie des Fahrzeugs, insbesondere dem aktuellen Absorptionsvermögen stehen die Heizkörper gemäß den Merkmalen des Anspruchs 16 mit einer Steuerung in Verbindung, Diese, gegebenenfalls mit einem, das aktuelle Absorptionsvermögen erfassenden Kohlenwasserstoffsensor in Verbindung stehende Steuerung kann dahingehend eingerichtet sein, dass die Heizkörper zeitlich vor einem Regenerationsvorgang bereits aktiviert werden.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass anstelle der zur Absorption eingesetzten Aktivkohlepartikel auch jegliche andere, dem Fachmann für diesen Zweck bekannte und geeignete, adsorptiv wirksame Partikel eingesetzt werden können.
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Die, die Aktivkohlepartikel enthaltenden Kammern, insbesondere deren Eintritts- und Austrittsöffnungen sind entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 17 mit einer Filterschicht, z. B. einem Vlies belegt.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Aktivkohlefilter in perspektivischer Darstellung;
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2 eine Darstellung des Aktivkohlefilters entsprechend einer Schnittebene II-II der 1;
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3 eine Darstellung des Aktivkohlefilters entsprechend einer Schnittebene III-III der 1;
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4 eine unterseitige Ansicht des Aktivkohlefilters in einer Schnittebene IV-IV der 1;
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5 eine isolierte perspektivische Gesamtdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer in dem Aktivkohlefilter eingesetzten Heizung;
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6 eine isolierte perspektivische Darstellung eines ersten Teils der in 5 dargestellten Heizung;
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7 eine isolierte perspektivische Darstellung eines zweiten Teils der in 5 dargestellten Heizung;
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8 ein zweites Ausführungsbeispiel einer in das Aktivkohlefilter eingesetzten Heizung in einer vertikalen Schnittebene desselben;
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9 eine isolierte perspektivische Darstellung der Heizung gemäß 8.
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Mit 1 ist in 1 das im Querschnitt angenähert rechteckige Gehäuse eines erfindungsgemäßen Aktivkohlefilters bezeichnet, welches an der Stelle 2 auf seiner einen vertikalen Wandung 3 mit einer zur Fixierung in einem Fahrzeug bestimmten, im Folgenden nicht näher beschriebenen Halteeinrichtung 4 versehen ist.
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Das Gehäuse 1 besteht im Übrigen aus den vertikalen Wandungen 5, 6 und 7, einem Bodenteil 8 und einem Deckel 9, der lösbar mit den zugekehrten Kanten der Wandungen 5 bis 7 in Verbindung steht. Mit dem Bodenteil 8 in Verbindung stehen ein zur Verbindung mit einem Tank bestimmter Anschluss 10, ein zur Verbindung mit der Umgebungsatmosphäre bestimmter Anschluss 11 und ein zur Verbindung mit der Ansaugleitung einer Verbrennungskraftmaschine bestimmter Anschluss 12. Schließlich ist mit 13 ein Elektroanschluss bezeichnet, der in gleicher Weise wie der Anschluss 11 in der Stirnseite eines zylindrischen, aus der Ebene des Bodenteils 8 herausragenden Gehäuseteils 14 angeordnet ist. Die Anschlüsse 10 bis 12 sind jeweils durch Rohrstutzen dargestellt, die zur Anbindung von zeichnerisch nicht dargestellten Leitungselementen eingerichtet sind, wohingegen der Elektroanschluss beispielhaft als Steckanschluss dargestellt ist.
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In den 2 bis 9 sind Funktionselemente, die mit denjenigen der 1 übereinstimmen, entsprechend beziffert, so dass insoweit auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.
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Wie anhand der 2 und 3 erkennbar ist, überdeckt das Gehäuseteil 14 außenseitig eine kreisförmige Ausnehmung 15 des Bodenteils 8, in welcher innerhalb des Gehäuses 1, sich koaxial zu dem Gehäuseteil 14 erstreckend, ein zylindrisches Rohrelement 16 eingesetzt und in nicht näher dargestellter Weise befestigt ist. Ein im Folgenden noch näher zu beschreibender, sich angenähert in der Ebene der Ausnehmung 15 erstreckender Umlenkdeckel 17 schließt das Rohrelement 16 in seiner, dem Gehäuseteil 14 zugekehrten Stirnseite.
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Das, dem Gehäuseteil 14 abgekehrte Ende des Rohrelements 16 steht über eine Einschnürung 18 mit einem ebenfalls zylindrischen, sich koaxial zu dem Gehäuseteil 14 erstreckenden Rohrelement 19 größeren Durchmessers in Verbindung, wobei zwischen den Rohrelementen 16, 17 ein konischer Übergangsabschnitt 20 angeordnet ist. Das Rohrelement 19 ist an seinem, dem Gehäuseteil 14 abgekehrten Ende auf dem Deckel 9 abgestützt.
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Der Innenraum des aus den Rohrelementen 16, 19 sowie dem Übergangsabschnitt 20 gebildeten Einsatzes wird durch einen Zwischenboden 21 in eine im wesentlichen durch das Rohrelement 16 gebildete Kammer 22 und eine im wesentlichen durch den Übergangsabschnitt 20 und das Rohrelement 19 gebildete Kammer 23 unterteilt, welche durch zeichnerisch nicht dargestellte Öffnungen in dem Zwischenboden 21 untereinander in Verbindung stehen. Das dem Deckel 9 zugekehrte Ende der Kammer 23 wird durch eine an deren Querschnitt angepasste, an dem Deckel mittels einer Druckfeder 24 elastisch abgestützte Druckplatte 25 gebildet, welche mit wenigstens einer zentralen Öffnung 26 versehen ist. Öffnungen 27 befinden sich auch in dem sich zwischen dem Deckel 9 und der Druck-platte 25 erstreckenden Wandungsabschnitt des Rohrelements 19, deren Funktion im Folgenden noch erläutert werden wird.
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Die durch die Innenseite des Gehäuses 1 einerseits und die Außenseite des vorstehend beschriebenen Einsatzes andererseits definierbare Kammer 28 ist auf ihrem, dem Gehäuseteil 14 abgekehrten Ende durch Druckplatten 29 begrenzt, die in gleicher Weise wie die Druckplatte 25 über Druckfedern 30 an der Innenseite des Deckels 9 abgestützt sind. Eine jede der Druckplatten 29 ist durch wenigstens eine Öffnung 31 gekennzeichnet, durch welche eine Verbindung zwischen der Kammer 28 und dem Raum zwischen dem Deckel 9 und der Druckplatte 27 dargestellt ist.
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Man erkennt, dass die Kammern 23, 28 über die Öffnungen 26, 27, 31 untereinander in durchgängiger Verbindung stehen.
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Innerhalb der Kammern 22, 28 befindet sich eine isoliert in den 5 und 6 dargestellte Heizeinrichtung 32, welche aus einem ersten 33 in die Kammer 22 und einem zweiten, in die Kammer 28 eingesetzten Heizkörper 34 besteht.
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Der in 6 gezeigte Heizkörper 33 besteht aus einem metallischen Rohrzylinder 35, an dessen Außenseite, einander diametral gegenüberliegend untereinander gleich bemessene, ebene Wandelemente 36 angesetzt sind, Der Innenraum dieses Rohrzylinders 35 ist durch zwei sich parallel und mit Abstand zueinander erstreckende Wandelemente 37, 38 gekennzeichnet, in deren Zwischenraum ein elektrisches Heizelement 39 aufgenommen ist. Senkrecht zu den Wandelementen 37, 38 und fluchtend zu den eingangs genannten Wandelementen 36 erstrecken sich zwei weitere, untereinander gleich bemessene Wandelemente 40, durch welche der genannte Innenraum in in vier untereinander gleich bemessene, im Querschnitt kreissektorartige Kammern 41 unterteilt ist. Wie eine gemeinsame Betrachtung der 2, 3 und 6 erkennen läßt, wird im eingebauten Zustand der Heizeinrichtung 32 der Innenraum des Rohrelements 16 durch die Wandelemente 36 in zwei, im Querschnitt halbringförmige Kammern 42, 43 unterteilt.
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Wie die 3, 5 erkennen lassen, ist der Umlenkdeckel 17 halbkreisförmig ausgestaltet und bildet auf der dem Gehäuseteil 14 zugekehrten Ende des Rohrelements 16 eine Öffnung 44 für die Kammer 42 und eine geschlossene Wandung für die Kammer 43. Insbesondere ist der Umlenkdeckel 17 mit Anschlusswandelementen 45 versehen, welche sich an die Wandelemente 36 des Heizkörpers 33 anschließen und an dieser Stelle die Kammern 42, 43 voneinander trennen.
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Infolge der Anschlusswandelemente 45, welche auf der zugekehrten Stirnseite des Rohrzylinders 35 aufliegen, ist zwischen dieser Stirnseite und der zugekehrten Unterseite des Umlenkdeckels 17 eine Öffnung 46 eingerichtet, über welche eine Verbindung zwischen den Kammern 42, 43 dargestellt ist.
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Mit 47 ist ein Umlenkring bezeichnet, auf dessen Stirnseite das dem Gehäuseteil 14 abgekehrte Ende des Heizkörpers 33 abgestützt ist. An diesem, aus einem Rohrelement 51 bestehenden Umlenkring 47 ist ein Ringflansch 48 angeformt, der den unteren, das heißt dem Umlenkdeckel 17 gegenüberliegenden Abschluss der Kammern 42, 43 bildet. Nachdem die Wandelemente 36 mit Abstand oberhalb des Ringflansches 48 enden, stehen an dieser Stelle die Kammern 42, 43 untereinander in Verbindung. Der Ringflansch 48 ist im übrigen mit Hinblick auf die Darstellung eines unterseitigen Abschlusses der Kammern 42, 43 ausgebildet.
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Mit 49 ist ein Absorptionskörper bezeichnet, der über einen Dichtungsring 50 auf dem Zwischenboden 21 abgestützt ist. Der monolithische Absorptionskörper 49 ist im Übrigen innerhalb des Rohrelements 51 festgelegt und zum Durchströmen mit Luft bestimmt. Die Funktion des Absorptionskörpers wird im Folgenden noch erläutert werden.
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Mit 52 sind Leitungselemente bezeichnet, die sich ausgehend von dem Heizkörper 33 durch die Kammer 23 hindurch bis in Kammer 28 erstrecken und hier mit dem zweiten Heizkörper 34 in Verbindung stehen. Der Heizkörper 34 besteht aus einer zentral angeordneten schlitzartigen Aufnahme 54 für ein elektrisches Heizelement 53, wobei an den Wandungen der Aufnahme in radial gleichförmiger Verteilung sternförmig Wandelemente 55 angeformt sind.
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Innerhalb des Gehäuses 1 ist die, innenseitig durch das Rohrelement 16, den Übergangsabschnitt 20 und das Rohrelement 19 begrenzte Kammer 28 mit Aktivkohlepartikel gefüllt, wobei vor den Mündungsöffnungen der Anschlüsse 10, 12 sowie, die Öffnungen 31 der Druckplatten 29 überlagernd, ein Vlies 56 als Filterschicht vorgesehen ist.
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In gleicher Weise ist die Kammer 23 mit Aktivkohlepartikel gefüllt, wobei die Mündungsöffnungen in dem Zwischenboden 21 und die Öffnungen 26 der Druckplatte 25 mit einem Vlies 57 als Filterschicht überlagert sind.
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Innerhalb der Kammer 28 ist der Heizkörper 34 in zeichnerisch nicht näher dargestellter Weise, dem Anschluss 4 benachbart gehalten, so dass die Wandungselemente 55 in die Füllung aus Aktivkohlepartikeln, einen intensiven Wärmeaustausch mit dieser vermittelnd, eingebunden sind.
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Das Aktivkohlefilter ist im Einbauzustand über seine Anschlüsse 10 bis 12 in ein Leitungssystem eingebunden, über welches es mit der Ansaugleitung der Verbrennungskraftmaschine, dem Kopfraum eines Tanks und der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht, wobei in den jeweiligen Leitungen Ventile angeordnet sind, deren Schaltstellung der Betriebsphase des Aktivkohlefilters angepasst ist. Neben der Darstellung eines Druckausgleichs innerhalb des Tanks unter Berücksichtigung unterschiedlicher Füllungsgrade, Temperaturschwankungen, Verdunstungen geht es darum, ein Entweichen von Kohlenwasserstoffanteilen aus Gründen des Umweltschutzes zumindest zu begrenzen. Diese Kohlenwasserstoffanteile sollen bei stillstehendem Motor durch Adsorption in dem Filter zurückgehalten werden und im Rahmen eines Spülbetriebes infolge Desorption zusammen mit der Verbrennungsluft dem Brennraum des Motors zugeführt werden.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1, 3 beispielhaft bei laufendem Motor der Weg der Luft ausgehend von der Umgebungsatmosphäre durch das Aktivkohlefilter hindurch bis zu dem Anschluss 12 beschrieben werden:
Unter dem Einfluss des in der Ansaugleitung des Motors anstehenden, auf den Anschluss 12 übertragenen Unterdrucks wird Umgebungsluft über den Anschluss 11 in Richtung des Pfeiles 58 angesogen, welche über das Gehäuseteil 14 und die Öffnung 44 in die Kammer 42 eintritt. An dem Unlenkring 47, dessen Ringflansch 48 diese Kammer auf ihrer dem Gehäuseteil 14 abgekehrten Seite abschließt, findet eine Umlenkung gemäß dem Pfeil 59 in Richtung auf die Kammer 43 hin, wobei nach Durchströmen dieser Kammer 43 in Richtung des Pfeiles 60 an dem, diese Kammer auf ihrer dem Gehäuseteil 14 zugekehrten Ende abschließenden Umlenkdeckel 17 über die Öffnung 46 gemäß dem Pfeil 61 eine weitere Umlenkung in die Kammer 22 eingerichtet ist. Innerhalb der Kammer 22 durchströmt die Luft den in diese eingesetzten Heizkörper 33, insbesondere dessen Kammern 41, um anschließend durch den Absorptionskörper 49 und die Öffnungen des Zwischenbodens 21 hindurch gemäß dem Pfeil 62 in die Kammer 23 zugelangen. Aus der Kammer 23 gelangt die Luft über deren bodenseitige Öffnung 26 sowie die ebenfalls bodenseitigen Öffnungen 31 in die Kammer 28 und zu dem Anschluss 12.
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Infolge der eingangsseitigen Führung der Luft durch den Absorptionskörper 49 sowie die Aktivkohlefüllungen der Kammern 23, 28 kommt es zu einer Desorption der in diesen zurückgehaltenen Kohlenwasserstoffanteilen, die über den Anschluss 12 zusammen mit der Luft in den Brennraum des Motors eingeführt werden.
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Durch den eingangs genannten Heizkörper 34 wird die Aktivkohlefüllung der Kammer 28 beheizt. Durch den eingangs ebenfalls genannten Heizkörper 33 wird die Luft unmittelbar beheizt, wobei eine Vorwärmung der eintretenden Luft in den Kammern 42, 43 stattfindet, insbesondere aufgrund einer Kontaktierung des Rohrelementes 16 sowie des Rohrzylinders 35.
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Einer, durch Desorption bedingten Abkühlung der Aktivkohlepartikel kann auf diesem Wege wirksam begegnet werden, so dass trotz eines beispielsweise durch einen Hybridmotor bedingten verminderten Betrieb des Verbrennungsmotors optimale thermische Bedingungen für die Regeneration der Aktivkohle sowie des Absorptionskörpers 49 darstellbar sind.
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Das in 8 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel eines Aktivkohlefilters unterscheidet sich von demjenigen der 1 bis 7 lediglich darin, dass hier eine einheitliche Heizeinrichtung 63 benutzt wird, der in 8 isoliert dargestellt ist und der eine Heizwirkung sowohl innerhalb der Kammer 28 als auch innerhalb der Kammer 22 entwickelt.
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Wie 9 erkennen lässt, besteht die Heizeinrichtung 63 aus einem zentral angeordneten, strukturell dem Heizkörper 33 entsprechenden Heizkörper 33', an dessen Rohrzylinder 35 außenseitig und umfangsseitig, einander diametral gegenüberliegend, zwei untereinander gleich bemessene Heizköper 64 angesetzt sind. Ein jeder der Heizkörper 64 besteht aus zwei, untereinander gleich bemessenen, sich senkrecht zueinander erstreckenden Wandelementen 65, 66, deren eines randseitig mit dem Rohrzylinder 35 in fester Verbindung steht.
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Die gesamte Struktur des Heizkörpers 63 bestehend aus den Heizkörpern 33', 64 besteht aus einem Metall, so dass infolge von Wärmeleitung die über das elektrische Heizelement 39 entwickelte Wärme über die Wandelemente 37, 38, 40 sowie 65, 66 auf die, die Kammern 41 durchströmende Luft sowie die Aktivkohlepartikel übertragen wird, in welche im Einbauzustand die Wandelemente 65, 66 eingebettet sind.
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Wie 8 erkennen lässt, erstrecken sich die Heizkörper 64 innerhalb der Kammer 28 und erfüllen in dieser die gleiche Funktion wie der Heizkörper 34 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 7.
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Die eingesetzten elektrischen Heizeelemente 39, 53 sind vorzugsweise als Widerstandselemente mit PTC-Charakteristik ausgebildet, so dass eine einfache und funktionssichere Temperaturbegrenzung eingerichtet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Stelle
- 3
- Wandung
- 4
- Halteeinrichtung
- 5
- Wandung
- 6
- Wandung
- 7
- Wandung
- 8
- Bodenteil
- 9
- Deckel
- 10
- Anschluss
- 11
- Anschluss
- 12
- Anschluss
- 13
- Elektroanschluss
- 14
- Gehäuseteil
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Rohrelement
- 17
- Umlenkdeckel
- 18
- Einschnürung
- 19
- Rohrelement
- 20
- Übergangsabschnitt
- 21
- Zwischenboden
- 22
- Kammer
- 23
- Kammer
- 24
- Druckfeder
- 25
- Druckplatte
- 26
- Öffnung
- 27
- Öffnung
- 28
- Kammer
- 29
- Druckplatte
- 30
- Druckfeder
- 31
- Öffnung
- 32
- Heizeinrichtung
- 33
- Heizkörper
- 33'
- Heizkörper
- 34
- Heizkörper
- 35
- Rohrzylinder
- 36
- Wandelement
- 37
- Wandelement
- 38
- Wandelement
- 39
- Heizelement
- 40
- Wandelement
- 41
- Kammer
- 42
- Kammer
- 43
- Kammer
- 44
- Öffnung
- 45
- Anschlusswandelement
- 46
- Öffnung
- 47
- Umlenkring
- 48
- Ringflansch
- 49
- Absorptionskörper
- 50
- Dichtungsring
- 51
- Rohrelement
- 52
- Leitungselemente
- 53
- Heizelement
- 54
- Aufnahme
- 55
- Wandelement
- 56
- Vlies
- 57
- Vlies
- 58
- Pfeil
- 59
- Pfeil
- 60
- Pfeil
- 61
- Pfeil
- 62
- Pfeil
- 63
- Heizeinrichtung
- 64
- Wandelement
- 65
- Wandelement
