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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Adsorptionseinheit eines Ansaugtrakts für Verbrennungsgas einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs zur Adsorption von Produkten einer unvollständigen Verbrennung wie Kohlenwasserstoffe, die in einer Ansaugleitung des Ansaugtrakts angeordnet ist, mit einem Adsorptionselement aus einem Adsorptionsmedium, das zu einem Hohlkörper geformt ist, der einen Innenraum des Adsorptionselements umgibt, der an zwei gegenüberliegenden Seiten offen ist und durch den ein Hauptströmungsweg des Verbrennungsgases führt.
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Ferner betrifft die Erfindung einen Absorptionsschalldämpfer eines Ansaugtrakts für Verbrennungsgas einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs zur Dämpfung von Ansauggeräuschen beim Ansaugen des Verbrennungsgases, der in einer Ansaugleitung des Ansaugtrakts angeordnet ist, mit einem Schalldämpferelement aus einem schalldämpfenden Medium, das zu einem Hohlkörper geformt ist, der einen Innenraum des Schalldämpferelements umgibt, der an zwei gegenüberliegenden Seiten offen ist und durch den ein Hauptströmungsweg des Verbrennungsgases führt.
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Außerdem betrifft die Erfindung einen Ansaugtrakt für Verbrennungsgas einer Brennkraftmaschine.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 20 2006 007 096 U1 ist ein Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine mit darin integriertem Luftfilter bekannt, der von angeströmter Verbrennungsluft durchströmt wird. Die Verbrennungsluft wird nach der Filtrierung stromab des Luftfilters Zylindereinlässen der Brennkraftmaschine zugeführt. Um zu verhindern, dass nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine Kraftstoffdämpfe über geöffnete Einlassventile in den Ansaugtrakt zurückströmen und versehentlich in die Atmosphäre entlassen werden, ist zwischen dem Luftfilter und den Zylindereinlässen im Ansaugtrakt eine Adsorptionseinheit angeordnet, an der die Kraftstoffdämpfe adsorbieren sollen. Die Adsorptionseinheit weist ein Adsorptionselement aus einem zu einem Hohlzylinder geformten Adsorptionsmedium auf. Das Adsorptionsmedium begrenzt einen Innenraum mit einem axialen Strömungsweg für die Verbrennungsluft. Über den axialen Strömungsweg können sich bei abgeschalteter Brennkraftmaschine grundsätzlich auch die Kohlenwasserstoffe in Gegenrichtung ausbreiten und an den begrenzenden Innenwandungen des Adsorptionsmediums absetzen, wo die Adsorption stattfindet. Im regulären Betrieb dagegen, also bei einer Strömungsführung der Verbrennungsluft in die Zylindereinlässe der Brennkraftmaschine hinein, wird dagegen eine Desorption der Verbrennungsrückstände an der Innenwandung des Adsorptionselements durchgeführt. Dadurch erfährt das Adsorptionselement eine Regeneration, um beim nächsten Stillstand der Brennkraftmaschine erneut Kohlenwasserstoffe zu adsorbieren. Mit der Zeit können sich jedoch Verbrennungsrückstände im radial äußeren Bereich der Innenseite des Adsorptionsmediums festsetzen, so dass allmählich die Beladung des Adsorptionsmaterials mit Kohlenwasserstoffen zunimmt und die Adsorptionsfähigkeit abnimmt.
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Aus der Offenlegung
US 2010/0089368 A1 ist eine Luftleitung für einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine mit einem koaxial zu einer Hauptströmung angeordneten Adsorptionselement bekannt, wobei zwischen dem Adsorptionselement und der Wandung der Luftleitung ein Zwischenraum ausgebildet ist. Über eine Öffnung stromaufwärts des Adsorptionselements kann Luft in den Zwischenraum gelangen um dann durch das Adsorptionselement zu strömen.
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Die Offenlegung
US 2011/0011670 A1 offenbart einen Schalldämpfer mit einer Luftleitung und einem Gehäuse. In der Wandung der Luftleitung befinden sich Luftlöcher. Eine Abdeckung umgibt die Luftleitung und bedeckt die Luftlöcher, und ein mit Aktivkohle befüllter beutelartiger Körper ist in den Zwischenraum zwischen Luftleitung und Abdeckung eingebracht.
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Aus dem Patent
US 7 621 372 B2 ist ein Schalldämpfer mit einer Rohrleitung bekannt, wobei die Rohrleitung aus nicht-gewebtem Material besteht, in welches ein Adsorbermaterial als Zwischenschicht eingebracht ist.
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Das Patent
US 7 520 258 B2 offenbart einen Ansaugtrakt mit einem ersten Rohr zur Aufnahme von Ansaugluft und einem zweiten äußeren Rohr, welches das erste Rohr unter Ausbildung eines Zwischenraums umgibt. Der Ansaugtrakt weist auch einen Diffusor auf, welcher mit dem ersten Rohr verbunden ist und mit einem Luftfilter verbindbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Adsorptionseinheit, einen Absorptionsschalldämpfer und einen Ansaugtrakt der eingangs genannten Art zu gestalten, mit der/dem Emissionen der Brennkraftmaschine dauerhaft und mit möglichst gleich bleibender Effizienz reduziert werden. Vorzugsweise soll mit der Erfindung Emissionen von Verbrennungsrückständen reduziert werden, die insbesondere nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine über die Zylindereinlässe ausströmen und sich über den Ansaugtrakt in die Umgebung ausbreiten können. Ferner soll mit der Erfindung eine Emission von Ansauggeräuschen beim Ansaugen des Verbrennungsgases beim Betrieb der Brennkraftmaschine reduziert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das Adsorptionselement ist in einem Adsorptionsgehäuse angeordnet. Dem Innenraum abgewandte äußere Umfangsseiten des Adsorptionselements und dem Adsorptionselement zugewandte Innenwandungen eines Kammerabschnitts des Adsorptionsgehäuses begrenzen eine Bypasskammer, die das Adsorptionselement radial außen umgibt und die auf ihrer bezüglich einer Hauptströmungsrichtung stromabwärts gelegenen Seite geschlossen und auf ihrer stromaufwärts gelegenen Seite wenigstens eine Bypassöffnung zum Hauptströmungsweg aufweist. Das Adsorptionsmedium ist gasdurchlässig. Als „Verbrennungsgas” wird ein Gas, insbesondere Luft, verstanden, das dem Brennraum zur Verbrennung mit Kraftstoff zugeführt wird.
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Es ist also eine Bypassleitung zum Hauptströmungsweg des Verbrennungsgases, insbesondere Verbrennungsluft, vorgesehen, welche bezüglich des Hauptströmungswegs des Verbrennungsgases von radial außen nach innen durch das Adsorptionsmedium führt. Die Bypassleitung weist eine Bypassöffnung zum Hauptströmungsweg auf, welche sich stromaufwärts des Adsorptionselements befindet. Die Bypassleitung führt in die Bypasskammer, welche radial außen an das Adsorptionselement angrenzt. Bei der erfindungsgemäßen Adsorptionseinheit wird ausgenutzt, dass sich bei der Strömung des Verbrennungsgases auf dem Hauptströmungsweg an den Innenwandungen der Ansaugleitung ein Unterdruck ausbildet. Der Unterdruck im Bereich der radial inneren Umfangsseite des Adsorptionselements bewirkt, dass Verbrennungsgas aus der Bypasskammer durch das Adsorptionselement hindurch gesaugt wird. Der Bypasskammer strömt Verbrennungsgas aus dem Hauptströmungsweg über die Bypassöffnung nach. Auf diese Weise gelangt beim Normalbetrieb der Brennkraftmaschine ein Teil des Verbrennungsgases vom Hauptströmungsweg durch die Bypassöffnung in die Bypassleitung. Der durch die Bypassleitung strömende Anteil des Verbrennungsgases wird durch die einseitig geschlossene Bypasskammer zwangsgeführt durch das Adsorptionselement hindurch geleitet, so dass das Verbrennungsgas das Adsorptionselement radial von außen nach innen durchströmt. Das Verbrennungsgas nimmt die am Adsorptionselement adsorbierten Kohlenwasserstoffe und andere Partikel mit in den Hauptströmungsweg und von dort zu den Zylindereinlässen. Auf diese Weise wird das Adsorptionselement automatisch regeneriert. Die gesamte Fläche des Adsorptionsmediums wird mit dem durch die Bypassleitung strömenden Verbrennungsgases durchströmt, so dass in dem gesamten Volumen des Adsorptionsmediums gleichmäßig eine Desorption stattfindet. Die Vorteile der Durchströmung des Innenraums des Adsorptionselements, bei der das Verbrennungsgas beim Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem geringen Druckverlust an der radial inneren Umfangsseite des Adsorptionsmediums entlang strömt, werden so kombiniert mit einer optimalen Desorption beim Durchströmen des Adsorptionsmediums in radialer Richtung. Vorzugsweise ist das Adsorptionsmedium ein Aktivkohlefilter, der eine große Adsorptionsoberfläche aufweist. Vorteilhafterweise kann das Adsorptionselement die Form eines Hohlzylinders aufweisen, der an seinen beiden Stirnseiten offen ist. Der Kammerabschnitt des Adsorptionsgehäuses kann ebenfalls die Form eines Hohlzylinders haben. Das Adsorptionselement kann koaxial zum Kammerabschnitt angeordnet sein. Die koaxiale Anordnung von Hohlzylinder ist einfach realisierbar. Vorteilhafterweise kann das Adsorptionsmedium geschlossen sternförmig gefaltet sein, so dass das Verhältnis zwischen Volumen und für die Adsorption aktiver Oberflächen optimiert ist. Ein derartiges Adsorptionselement kann auch als Sternadsorber bezeichnet werden.
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Axial durch den Innenraum des Adsorptionselements erstreckt sich ein hohler Stützkörper, welcher zumindest in Abschnitten, mit denen er an das Adsorptionsmedium angrenzt, Durchlassöffnungen aufweist. Mit dem Stützkörper kann das Adsorptionsmedium einfach in Position gehalten werden. So kann auch bezüglich ein in seiner Form instabiles Adsorptionsmedium verwendet werden, das keine ausreichend hohe Eigenstabilität aufweist. Ferner kann das Adsorptionselement mit dem Stützkörper mit der Ansaugleitung oder dem Adsorptionsgehäuse verbunden werden. Durch die Durchlassöffnungen kann beim Betrieb der Brennkraftmaschine das Verbrennungsgas aus der Bypasskammer in den Innenraum des Adsorptionselements strömen. Beim Anhalten der Brennkraftmaschine können von den Zylindereinlässen rückströmende flüchtige Verbrennungsrückstände durch die Durchlassöffnungen zum Adsorptionsmedium gelangen. Vorteilhafterweise kann der Stützkörper einen rohrartigen Abschnitt aufweisen, der einfach hergestellt werden kann.
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Der Stützkörper überragt das Adsorptionselement auf der stromaufwärts gelegenen Seite. Auf diese Weise kann mit dem überragenden Abschnitt des Stützkörpers ein Vorraum auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Bypasskammer realisiert werden, mit welchem die Strömung des in die Bypasskammer strömenden Verbrennungsgases optimiert wird.
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Vorteilhafterweise kann der Stützkörper mit einem stromabwärts gelegenen Abschnitt mit dem Adsorptionsgehäuse verbunden sein und mit einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt die Bypassöffnung wenigstens mit begrenzen. Auf diese Weise bildet der Stützkörper eine Begrenzung der Bypasskammer an deren stromabwärts gelegenen Stirnseite. Der stromaufwärts gelegene Abschnitt des Stützkörpers kann frei sein, so dass er eine Begrenzung der Bypassöffnung mit bildet. Der stromaufwärts gelegene Abschnitt kann stattdessen auch mit dem Adsorptionsgehäuse verbunden sein und die Bypassöffnungen können als Durchlässe in diesem Abschnitt des Stützkörpers realisiert sein.
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Die Innenkontur des Stützkörpers kann vorteilhafterweise in die Innenkonturen der Abschnitte der Ansaugleitung stromaufwärts und stromabwärts des Adsorptionsgehäuses übergehen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Strömung des Verbrennungsgases entlang des Hauptströmungsweges realisiert. Druckverluste und Turbulenzen in der Ansaugleitung werden auf diese Weise minimiert.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Adsorptionsgehäuse stromaufwärts des Adsorptionselements einen konischen Strömungsleitabschnitt aufweisen, der sich in Hauptströmungsrichtung aufweitet und in den Kammerabschnitt übergeht, und ein radial innerer Abschnitt des Strömungsleitabschnitts die Bypassöffnung auf deren stromaufwärts gelegenen Seite begrenzt. Durch die konische Ausgestaltung wird der Strömungsverlauf des durch die Bypassleitung abgezweigten Verbrennungsgases optimiert. Es werden Turbulenzen vermieden und Druckverluste in der Bypassleitung beim Durchströmen des Verbrennungsgases verringert.
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Vorteilhafterweise kann die Adsorptionseinheit einen Absorptionsschalldämpfer des Ansaugtrakts wenigstens mit bilden. Auf diese Weise können die Vorteile des Adsorptionsmaterials bei der Adsorption von Produkten unvollständiger Verbrennung und dessen Vorteile bei der Schalldämpfung optimal miteinander verbunden werden. Auf diese Weise wird der Platzbedarf des Ansaugtrakts verringert. Die Bypasskammer kann vorteilhafterweise zusätzlich als Breitbandresonator verwendet werden, bei dem ein breiter Frequenzbereich der Ansauggeräusche des Verbrennungsgases nach einem Resonanzprinzip gedämpft wird. Durch eine Integration der Adsorptionseinheit in ein Luftfiltersystem wird der Platzbedarf weiter verringert. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von runden Luftfiltern von Vorteil, da dort der Bauraum, der im Reinluftvolumen zur Verfügung steht, optimal genutzt werden kann.
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Die technische Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch einen Absorptionsschalldämpfer gelöst. Das schalldämpfende Medium ist aus einem Adsorptionsmedium zur Adsorption von Produkten einer unvollständigen Verbrennung wie Kohlenwasserstoffe wenigstens mit gebildet. Auf diese Weise werden die schalldämpfenden Eigenschaften des Schalldämpferelements und die Adsorptionseigenschaften des Adsorptionsmediums optimal platzsparend in nur einem Bauteil kombiniert. Die Kosten, der Herstellungsaufwand und der Montageaufwand werden so verringert.
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Der Absorptionsschalldämpfer ist aus einer erfindungsgemäßen Adsorptionseinheit wenigstens mit gebildet. Auf diese Weise kann die Bypasskammer der erfindungsgemäßen Adsorptionseinheit zusätzlich als Breitbandresonator wirken. So können beim Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem Adsorptionsmedium gleichzeitig eine optimale Schalldämpfung und eine Desorption von Produkten unvollständiger Verbrennung erreicht werden. Insbesondere ist die Adsorptionseinheit selbstregenerierend, sodass stets eine optimale Desorption von absorbierten Schadstoffpartikeln gewährleistet ist. Desweiteren gelten die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Adsorptionseinheit aufgezeigten Merkmale und Vorteile für den Absorptionsschalldämpfer entsprechend.
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Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß außerdem gelöst durch den Ansaugtrakt für Verbrennungsgas einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Adsorptionseinheit und/oder einem erfindungsgemäßen Absorptionsschalldämpfer. Die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Adsorptionseinheit und dem erfindungsgemäßen Absorptionsschalldämpfer aufgezeigten Merkmale und Vorteile gelten für den erfindungsgemäßen Ansaugtrakt entsprechend.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen
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1 schematisch eine isometrische Darstellung einer Adsorptionseinheit eines Ansaugtrakts für Verbrennungsgas einer Brennkraftmaschine;
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2 schematisch einen Längsschnitt der Adsorptionseinheit aus der 1;
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3: eine Explosionsdarstellung der Adsorptionseinheit aus den 1 und 2;
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4 schematisch eine Explosionsdarstellung eines Ausschnitts des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine mit der Adsorptionseinheit aus den 1 bis 3;
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5 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine ähnlich dem Ansaugtrakt aus der 4, mit einer alternativen Adsorptionseinheit, welche zu der Adsorptionseinheit aus den 1 bis 4 ähnlich ist;
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6 schematisch einen Längsschnitt der Adsorptionseinheit aus der 5 entlang der dortigen Schnittlinie VI-VI.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Adsorptionseinheit 10 eines Ansaugtrakts 12 für Verbrennungsgas einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Ein Ausschnitt des Ansaugtrakts 12 ist in der 4 in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Das Verbrennungsgas besteht im Wesentlichen aus Verbrennungsluft. Es kann aber auch ein andersartiges Verbrennungsgas, welches beispielsweise zusätzlich mit Sauerstoff angereichert ist, verwendet werden. Die Adsorptionseinheit 10 dient zur Adsorption von Kohlenwasserstoffen (HC), welche sich insbesondere nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine aus Zylindern zurück in den Ansaugtrakt 12 ausbreiten können. Die Adsorptionseinheit 10 verhindert, dass die Kohlenwasserstoffe versehentlich über den Ansaugtrakt 12 in die Atmosphäre entweichen. Die Adsorptionseinheit 10 ist in einer Ansaugleitung angeordnet, von der in der 4 ein Verbindungsschlauch 13 und ein Ansaugschlauch 14 gezeigt sind. Der Ansaugtrakt 12 weist darüber hinaus einen hier nicht weiter interessierenden Resonator 15 auf, welcher mit dem Ansaugschlauch 14 verbunden ist.
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Die Adsorptionseinheit 10 verfügt über ein rotationssymmetrisches Adsorptionsgehäuse 16. In dem Adsorptionsgehäuse 16 ist koaxial ein Adsorptionselement 18 angeordnet.
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Das Adsorptionselement 18 umfasst ein Adsorptionsmedium 20, das zickzackförmig gefaltet und axial zwischen zwei Endscheiben 22 angeordnet ist. Das Adsorptionsmedium 20 ist an beiden Stirnseiten in die jeweilige Endscheibe 22 eingebettet. Das Adsorptionsmedium 20 wird an seiner radial inneren Seite von einem Stützrohr 24 abgestützt. Im Bereich des Adsorptionsmediums 20 ist das Stützrohr 24 mit einer Mehrzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden länglichen Durchgangsöffnungen 25 versehen, so dass es dort gasdurchlässig ist.
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Das Adsorptionsmedium 20 bildet einen zylindrischen Innenraum 26, der einen Hauptströmungsweg 28 für das Verbrennungsgas mit bildet. An dem Innenraum 26 zugewandten Oberflächen des Adsorptionsmediums 20 werden Kohlenwasserstoffe teilweise oder vollständig adsorbiert. Das Adsorptionsmedium 20 kann aus einem flächigen Medium wie beispielsweise einem gasdurchlässigen Vlies oder einem offenporigen Schaum bestehen, das/der mit einem geeigneten Material zur Adsorption von Kohlenwasserstoffen, beispielweise Aktivkohle oder Zeolithe, beschichtet beziehungsweise durchsetzt ist.
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In radialer Richtung ist das Adsorptionsmedium 20 zwischen dem Stützrohr 24 und einem kreiszylindrischen Kammerabschnitt 30 des Adsorptionsgehäuses 16 angeordnet. Eine dem Innenraum 26 abgewandte äußere Umfangsseite 32 des Adsorptionselements 18 und eine dem Adsorptionselement 18 zugewandte radial innere Seite des Kammerabschnitts 30 begrenzen eine Bypasskammer 34. Die Bypasskammer 34 umgibt das Adsorptionselement 18 radial außen. Sie ist auf ihrer bezüglich einer Hauptströmungsrichtung des Verbrennungsgases im regulären Betrieb der Brennkraftmaschine stromabwärts gelegenen Stirnseite 36 mit einer Ringscheibe 40 verschlossen. Die Ringscheibe 40 bildet das Adsorptionsgehäuse 16 mit. Die Hauptströmungsrichtung des Verbrennungsgases ist in den 1, 2 und 4 angedeutet durch die Pfeile 38. Wenn im Folgenden von ”stromabwärts” oder ”stromaufwärts” die Rede ist, bezieht sich dies auf die Hauptströmungsrichtung 38. Die Ringscheibe 40 ist einstückig mit dem Stützrohr 24 verbunden und erstreckt sich in radialer Richtung nach außen. Sie ist radial außen an einem Anschlussflansch 42 befestigt, der sich am freien Rand des Kammerabschnitts 30 befindet.
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An ihrer in Hauptströmungsrichtung 38 stromaufwärts gelegenen Seite geht die Bypasskammer 34 in einen Vorraum 44 über. Der Vorraum 44 wird radial innen durch einen Stützrohrabschnitt 46 begrenzt, welcher das Adsorptionsmedium 20 in axialer Richtung überragt.
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Radial außen ist der Vorraum 44 durch einen konischen Strömungsleitabschnitt 48 des Adsorptionsgehäuses 16 begrenzt. Die Innenkontur des Strömungsleitabschnitts 48 geht etwa auf Höhe der stromaufwärts gelegenen Endscheibe 22 des Adsorptionselements 18 in die Innenkontur des Kammerabschnitts 30 über. In einem axialen Abstand zum freien Rand des hinteren Stützrohrabschnitts 46 geht die Innenkontur des Strömungsleitabschnitts 48 in die Innenkontur eines stromaufwärts gelegenen Anschlussabschnitts 50 des Adsorptionsgehäuses 16 über. Ein Innenquerschnitt des Anschlussabschnitts 50 entspricht einem Innenquerschnitt des Ansaugschlauchs 14, so dass deren Innenkonturen ineinander übergehen.
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Der freie Rand des stromaufwärts gelegenen Stützrohrabschnitts 46 begrenzt mit der Innenwand des Strömungsleitabschnitts 48 eine Bypassöffnung 52 in Form eines umlaufenden Spaltes. Die Bypassöffnung 52 verbindet den Hauptströmungsweg 28 mit dem Vorraum 44 und somit mit der Bypasskammer 34.
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Ein Stützrohranschlussabschnitt 54 des Stützrohrs 24 überragt das Adsorptionsmedium 20 in axialer Richtung an dessen stromabwärts gelegenen Stirnseite. Mit dem Stützrohranschlussabschnitt 54 ist die Adsorptionseinheit 10 mit dem Verbindungsschlauch 13 der Ansaugleitung verbunden. Der Innenquerschnitt des Stützrohranschlussabschnitts 54 entspricht den Innenquerschnitten des Anschlussabschnitts 50, des Stützrohrabschnitts 46 und des Verbindungsschlauchs 13. Die Innenkonturen des Anschlussabschnitts 50, des Stützrohrabschnitts 46 und des Verbindungsschlauchs 13 gehen ineinander über.
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Das Adsorptionsmedium 20 hat darüber hinaus schalldämpfende Eigenschaften, sodass die Adsorptionseinheit 10 einen Absorptionsschalldämpfer des Ansaugtrakts 12 bildet. Mit dem Adsorptionsschalldämpfer werden beim Ansaugen der Verbrennungsgase entstehende Ansauggeräusche in einem breiten Frequenzspektrum gedämpft.
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Die Adsorptionseinheit 10 ist, wie in der 3 gezeigt, aus Einzelteilen zusammengesetzt. Zur Herstellung wird ein Gehäusegrundkörper 56, welcher den Anschlussabschnitt 50, den Strömungsleitabschnitt 48, den Kammerabschnitt 30 und den Anschlussflansch 42 aufweist, separat hergestellt. Ein Stützkörper 58, welcher das Stützrohr 24 und die Ringscheibe 40 aufweist, wird ebenfalls separat gefertigt. Ebenso wird das Adsorptionselement 18 mit dem Adsorptionsmedium 20 und den Endscheiben 22 separat hergestellt.
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Das Adsorptionselement 18 wird in axialer Richtung auf den Stützrohrabschnitt 46 des Stützrohrs 24 gesteckt, sodass die stromaufwärts gelegene Endscheibe 22 an der Ringscheibe 40 anliegt und sich die Durchlassöffnungen 25 im Bereich des Adsorptionsmediums 20 befinden.
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Der Stützkörper 48 mit dem Adsorptionselement 18 wird in axialer Richtung so weit in die Öffnung des Kammerabschnitts 30 des Gehäusegrundkörpers 56 eingesteckt, bis die Ringscheibe 40 am Anschlussflansch 42 anliegt. Die Ringscheibe 40 und der Anschlussflansch 42 werden miteinander verschweißt oder verklebt.
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Die Funktionsweise der Adsorptionseinheit 10 wird im Folgenden beschrieben:
Beim Abstellen der Brennkraftmaschine können flüchtige Kohlenwasserstoffe aus den Zylindern der Brennkraftmaschine in den Ansaugtrakt 12 gelangen. Die flüchtigen Kohlenwasserstoffe werden an dem Adsorptionsmedium 20 adsorbiert, sodass die Kohlenwasserstoffe nicht in die Atmosphäre gelangen.
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Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird Verbrennungsgas in Hauptströmungsrichtung 38 entlang des Hauptströmungswegs 28 der Adsorptionseinheit 10 zu den Zylindern gesaugt. Dabei entsteht ein Unterdruck an den Innenwänden der Adsorptionseinheit 10.
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Im Bereich der Durchlassöffnung 25 des Stützrohrs 24 bewirkt der Unterdruck, dass Verbrennungsgas aus der Bypasskammer 34, in der 2 angedeutet durch Pfeile 60, radial von außen nach innen durch das Adsorptionsmedium 20 gesaugt wird. Über die Bypassöffnung 52 strömt ein Teil des Verbrennungsgases vom Hauptströmungsweg 28 angedeutet durch Pfeile 62 durch den Vorraum 44 in die Bypasskammer 34 nach. Der Strömungsverlauf im Vorraum 44 wird durch die konische Form des Strömungsleitabschnitts 48 in Hinblick auf eine Minimierung von Druckverlusten in der Adsorptionseinheit 10 optimiert. Beim Durchströmen des Adsorptionsmediums 20 desorbiert das Verbrennungsgas die adsorbierten Kohlenwasserstoffe und führt diese dem Hauptstrom des Verbrennungsgases stromabwärts der Bypassöffnung 52 zu. Mit dem Verbrennungsgas werden die Kohlenwasserstoffe den Zylindern zugeführt.
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Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wirken die Bypasskammer 34 und der Vorraum 44 zusätzlich als Breitbandresonator zur Dämpfung der Ansauggeräusche beim Ansaugen der Verbrennungsluft nach einem Resonanzprinzip. Das Adsorptionsmedium 20 wirkt als Absorptionsschalldämpfer, mit dem die Ansauggeräusche nach einem Absorptionsprinzip verringert werden.
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In der 5 ist ein Ausschnitt des Ansaugtraktes 12 mit einer Adsorptionseinheit 110 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1 bis 4 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 100 versehen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Adsorptionseinheit 110, wie insbesondere in der 6 im Schnitt gezeigt ist, keine Bypasskammer, keinen Vorraum und keine Bypassöffnung zum Hauptströmungsweg 28 aufweist. Die radial äußere Umfangsseite des Adsorptionselements 18 grenzt direkt an die innere Umfangsseite des Adsorptionsgehäuses 116 an.
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Das Adsorptionsmedium 20 ist schalldämpfend und adsorbiert flüchtige Kohlenwasserstoffe. Mit der Adsorptionseinheit 10 werden analog zum ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 4 beim Stillstand der Brennkraftmaschine aus den Zylindern rückströmende Kohlenwasserstoffe adsorbiert. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine werden die adsorbierten Kohlenwasserstoffe durch das in Hauptströmungsrichtung 38 strömende Verbrennungsgas von der radial inneren Seite des Adsorptionsmediums 20 desorbiert. Ansauggeräusche durch das angesaugte Verbrennungsgas werden durch das Adsorptionsmedium 20 nach dem Prinzip der Schallabsorption in einem breiten Frequenzspektrum gedämpft.
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Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen einer Adsorptionseinheit 10; 110 und eines Ansaugtrakts 12 sind unter anderem folgende Modifikationen möglich:
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Adsorptionseinheiten in Ansaugtrakten von Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Brennkraftmaschinen, beispielsweise Industriemotoren, eingesetzt werden.
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Bei der Adsorptionseinheit 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 4 kann auch ein Adsorptionsmedium mit lediglich adsorbierenden Eigenschaften ohne schalldämpfende Wirkung verwendet werden.
