DE102018106123B4

DE102018106123B4 - Filter device for a venting device of a fuel tank of a vehicle

Info

Publication number: DE102018106123B4
Application number: DE102018106123.4A
Authority: DE
Inventors: Steffen Ansorge
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2024-05-23
Anticipated expiration: 2038-03-17
Also published as: DE102018106123A1; CN110273789A; CN110273789B

Abstract

Filtervorrichtung (10) für eine Entlüftungsvorrichtung eines Kraftstofftanks (100) eines Fahrzeugs, aufweisend ein Filtergehäuse (20) mit einem Filterraum (22), welcher mit Adsorptionsmaterial (30) zur zumindest teilweisen Adsorption von Kraftstoffdämpfen gefüllt ist, wobei das Filtergehäuse (20) einen Tankanschluss (24) zur fluidkommunizierenden Verbindung mit dem Kraftstofftank (100), einen Motoranschluss (26) zur fluidkommunizierenden Verbindung mit einem Verbrennungsmotor (200) des Fahrzeugs und einen Entlüftungsanschluss (28) zur fluidkommunizierenden Verbindung mit der Umgebung aufweist, wobei weiter im Filterraum (22) eine Pufferwand (40) zwischen dem Tankanschluss (24) und dem Motoranschluss (26) angeordnet ist zum Vermeiden eines direkten Überströmens von Kraftstoffdämpfen aus dem Tankanschluss (24) in den Motoranschluss (26), und wobei die Pufferwand (40) wenigstens einen Lochabschnitt (42) aufweist mit Durchgangslöchern (44) mit strömungsgeschwindigkeitsabhängigem Strömungswiderstand gegen ein Durchströmen mit Kraftstoffdämpfen.Filter device (10) for a ventilation device of a fuel tank (100) of a vehicle, comprising a filter housing (20) with a filter chamber (22) which is filled with adsorption material (30) for at least partial adsorption of fuel vapors, wherein the filter housing (20) has a tank connection (24) for fluid communication with the fuel tank (100), an engine connection (26) for fluid communication with an internal combustion engine (200) of the vehicle and a ventilation connection (28) for fluid communication with the environment, wherein further in the filter chamber (22) a buffer wall (40) is arranged between the tank connection (24) and the engine connection (26) to prevent a direct overflow of fuel vapors from the tank connection (24) into the engine connection (26), and wherein the buffer wall (40) has at least one hole section (42) with through holes (44) with flow velocity-dependent flow resistance against a Flow through with fuel vapors.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für eine Entlüftungsvorrichtung eines Kraftstofftanks eines Fahrzeugs sowie eine Pufferwand für eine solche Filtervorrichtung.The present invention relates to a filter device for a ventilation device of a fuel tank of a vehicle and a buffer wall for such a filter device.

Es ist bekannt, dass ein Kraftstofftank eines Fahrzeugs eine Entlüftungsvorrichtung aufweisen muss. Dies dient üblicherweise dazu, bei der Entnahme von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor einen Unterdruck im Kraftstofftank zu vermeiden. In gleicher Weise muss ein Überdruck im Kraftstofftank ausgeglichen werden, wenn der Kraftstofftank über einen Zufüllstutzen mit neuem Kraftstoff befüllt wird bzw. wenn durch thermische Ausdehnung bei heißen Außentemperaturen ein Überdruck im Kraftstofftank entsteht. In den Fällen des Überdrucks muss es möglich sein, dass Gas aus dem Kraftstofftank entweicht. Dies findet üblicherweise über eine Entlüftungsöffnung einer Entlüftungsvorrichtung in die Umgebung statt. Jedoch ist dabei sicherzustellen, dass ein übermäßiger Austritt von Kraftstoffdämpfen durch diese Entlüftungsvorrichtung vermieden wird. Bei bekannten Kraftstofftanks sind diese Entlüftungsvorrichtungen daher mit Filtervorrichtungen ausgestattet, welche mit einem Adsorptionsmaterial ausgestattet sind, um zumindest teilweise Kraftstoffdämpfe vor dem Austritt an die Umgebung herauszufiltern bzw. zu adsorbieren.It is known that a vehicle's fuel tank must have a venting device. This is usually used to prevent a negative pressure in the fuel tank when fuel is taken out of an internal combustion engine. In the same way, an overpressure in the fuel tank must be compensated when the fuel tank is filled with new fuel via a filler neck or when an overpressure occurs in the fuel tank due to thermal expansion at hot outside temperatures. In cases of overpressure, it must be possible for gas to escape from the fuel tank. This usually takes place via a vent opening of a venting device into the environment. However, it must be ensured that an excessive escape of fuel vapors through this venting device is avoided. In known fuel tanks, these venting devices are therefore equipped with filter devices which are equipped with an adsorption material in order to at least partially filter out or adsorb fuel vapors before they escape into the environment.

Die Druckschrift DE 11 2016 004 683 T5 beschreibt einen an einem Fahrzeug, etwa einem Kraftfahrzeug, eingebauten Kanister, der ausgelegt ist, um verdampften Kraftstoff zu adsorbieren und desorbieren.The publication EN 11 2016 004 683 T5 describes a canister installed on a vehicle, such as a motor vehicle, that is designed to adsorb and desorb vaporized fuel.

Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass die Regeneration der Filtervorrichtung mit Nachteilen behaftet ist. Zum einen beruht dies auf der Tatsache, dass für die Regeneration üblicherweise ein Unterdruckanschluss zum Motor vorgesehen ist, über welchen in saugender Weise Luft aus der Filtervorrichtung angesaugt wird. Wird ein Unterdruck an einen solchen Motoranschluss angelegt, so strömt zum einen Frischluft aus einem Entlüftungsanschluss von der Umgebung in die Filtervorrichtung ein und kann auf diese Weise zur Desorption des darin gespeicherten Kraftstoffdampfes dienen und diesen in den Motoranschluss weiterfördern. Beim Anlegen des Unterdrucks besteht jedoch die Gefahr, dass zusätzlich oder alternativ vom Tankanschluss direkt gesättigte Kraftstoffdämpfe ohne Umweg über die Filtervorrichtung auf kurzem Weg direkt wieder in den Motoranschluss eingesaugt werden. Beim Betrieb dieses Motors führt dies dazu, dass die Regeneration nur sehr kurzzeitig durchgeführt werden kann, da ansonsten das über den Motoranschluss in den Verbrennungsmotor einströmende regenerierte Gas eine negative Zusammensetzung erhalten würde, welche den Verbrennungsvorgang nachteilhaft beeinflussen würde. Die Verwendung von sogenannten Pufferwänden im Bereich des Filtergehäuses hat jedoch den Nachteil, dass zwar dieser Bypass eines direkten Überströmens vom Tankanschluss in den Motoranschluss verhindert werden kann, jedoch durch die Pufferwand dieser gleiche Abschnitt innerhalb der Filtervorrichtung auch nicht regenerierbar ist. Die Filtervorrichtung muss dementsprechend größer ausgebildet werden, da sie nicht mehr vollständig in einen regenerierten Zustand zurückgesetzt werden kann.A disadvantage of the known solutions is that the regeneration of the filter device is associated with disadvantages. On the one hand, this is due to the fact that a vacuum connection to the engine is usually provided for regeneration, through which air is sucked in from the filter device. If a vacuum is applied to such an engine connection, fresh air from a vent connection from the environment flows into the filter device and can thus be used to desorb the fuel vapor stored therein and convey it further into the engine connection. When the vacuum is applied, however, there is a risk that additionally or alternatively saturated fuel vapors from the tank connection are sucked back into the engine connection via a short route without going via the filter device. When this engine is operating, this means that regeneration can only be carried out for a very short time, since otherwise the regenerated gas flowing into the combustion engine via the engine connection would have a negative composition, which would have a detrimental effect on the combustion process. The use of so-called buffer walls in the area of the filter housing has the disadvantage that although this bypass of a direct overflow from the tank connection into the engine connection can be prevented, this same section within the filter device cannot be regenerated due to the buffer wall. The filter device must therefore be made larger because it can no longer be completely reset to a regenerated state.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise ein Überströmen von Kraftstoffdampf in den Motoranschluss zu vermeiden und trotzdem eine hohe Regenerationsfähigkeit für die Filtervorrichtung zu gewährleisten.It is the object of the present invention to at least partially remedy the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to prevent fuel vapor from overflowing into the engine connection in a cost-effective and simple manner and nevertheless to ensure a high regeneration capacity for the filter device.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Pufferwand mit den Merkmalen des Anspruchs 9 Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Pufferwand und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a filter device with the features of claim 1 and a buffer wall with the features of claim 9. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the filter device according to the invention naturally also apply in connection with the buffer wall according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is or can always be made to each other.

Erfindungsgemäß dient eine Filtervorrichtung einer Entlüftungsvorrichtung eines Kraftstofftanks eines Fahrzeugs. Hierfür ist die Filtervorrichtung mit einem Filtergehäuse mit einem Filterraum ausgestattet, welcher mit Adsorptionsmaterial zur zumindest teilweisen Adsorption von Kraftstoffdämpfen gefüllt ist. Das Filtergehäuse weist einen Tankanschluss zur fluidkommunizierenden Verbindung mit einem Kraftstofftank auf. Weiter weist das Filtergehäuse einen Motoranschluss zur fluidkommunizierenden Verbindung mit einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs auf. Darüber hinaus ist das Filtergehäuse mit einem Entlüftungsanschluss zur fluidkommunizierenden Verbindung mit der Umgebung ausgestattet. Im Filterraum ist weiter eine Pufferwand zwischen dem Tankanschluss und dem Motoranschluss angeordnet zum Vermeiden eines direkten Überströmens von Kraftstoffdämpfen aus dem Tankanschluss in den Motoranschluss. Diese Pufferwand weist wenigstens einen Lochabschnitt auf mit Durchgangslöchern mit strömungsgeschwindigkeitsabhängigem Strömungswiderstand gegen ein Durchströmen von Kraftstoffdämpfen.According to the invention, a filter device serves as a ventilation device for a fuel tank of a vehicle. For this purpose, the filter device is equipped with a filter housing with a filter chamber which is filled with adsorption material for at least partial adsorption of fuel vapors. The filter housing has a tank connection for fluid communication with a fuel tank. The filter housing also has an engine connection for fluid communication with an internal combustion engine of the vehicle. In addition, the filter housing is equipped with a ventilation connection for fluid communication with the environment. In the filter chamber, a buffer wall is also arranged between the tank connection and the engine connection to prevent fuel vapors from directly flowing over from the tank connection into the engine connection. This buffer wall has at least one hole section with through holes with flow velocity-dependent flow resistance against the flow of fuel vapors.

Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung basiert auf bekannten Filtervorrichtungen. Sie dient primär dazu, beim Entlüftungszustand für einen Kraftstofftank ein Entweichen von Kraftstoffdämpfen an die Umgebung zu vermeiden. Im Normalbetrieb, also im Entlüftungsbetrieb, führt dies dazu, dass im Falle eines Überdrucks im Kraftstofftank mit Kraftstoffdämpfen gesättigtes Gas über den Tankanschluss gasförmig in die Filtervorrichtung eindringt. Beim Durchströmen des Filterraums wird durch die Füllung mit Adsorptionsmaterial dieser Kraftstoffdampf zumindest teilweise im Adsorptionsmaterial durch Adsorption zurückgehalten. Beim Austreten aus dem Entlüftungsanschluss in die Umgebung ist das Gas durch diese Adsorption nun von Kraftstoffdämpfen zumindest teilweise gereinigt. Bevorzugt ist es dabei, wenn der Filterraum vollständig oder im Wesentlichen vollständig mit dem Adsorptionsmaterial gefüllt ist.A filter device according to the invention is based on known filter devices. Its primary purpose is to prevent fuel vapors from escaping into the environment when a fuel tank is vented. In normal operation, i.e. in venting mode, this means that in the event of excess pressure in the fuel tank, gas saturated with fuel vapors enters the filter device in gaseous form via the tank connection. As it flows through the filter chamber, this fuel vapor is at least partially retained in the adsorption material by adsorption due to the filling with adsorption material. When it exits from the vent connection into the environment, the gas is now at least partially purified of fuel vapors by this adsorption. It is preferred if the filter chamber is completely or essentially completely filled with the adsorption material.

Sobald der Beladungszustand des Adsorptionsmaterials einen gewissen Grenzwert überschritten hat, besteht die Gefahr, dass die Adsorptionsleistung begrenzt bzw. reduziert ist und Kraftstoffdämpfe in größerem Maße über den Entlüftungsanschluss in die Umgebung entweichen könnten. Um die Wirksamkeit und Funktionsfähigkeit des Adsorptionsmaterials aufrechtzuerhalten, wird spätestens zu diesem Zeitpunkt ein Regenerationsschritt durchgeführt. Um eine Regeneration des Adsorptionsmaterials zur Verfügung zu stellen, kann über den Entlüftungsanschluss in umgekehrter Richtung nun von Kraftstoffdämpfen freie Umgebungsluft in den Filterraum und damit in das Absorptionsmaterial eingesaugt werden. Das Ansaugen erfolgt dabei durch das Anlegen eines Unterdrucks am Filterraum über den Motoranschluss. Der Motoranschluss ist mit dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs verbindbar, so dass in saugender Weise ein Unterdruck an diesem Motoranschluss angelegt werden kann. Sobald dieser Unterdruck anliegt, kann sich dieser Unterdruck über das Adsorptionsmaterial im Filterraum ausbreiten. Zum einen wird durch diesen Unterdruck ein Ansaugen von Umgebungsluft stattfinden, so dass nun von Kraftstoffdämpfen freie Umgebungsluft in das gesättigte oder zumindest teilweise gesättigte Adsorptionsmaterial einströmt. Durch Konzentrationsausgleich erfolgt eine zumindest teilweise Desorption des adsorbierten Kraftstoffs aus dem Adsorptionsmaterial, so dass im Umkehrschluss sich nun die durchströmende Frischluft aus der Umgebung mit desorbierendem Kraftstoffdampf belädt, das Adsorptionsmaterial auf diese Weise regeneriert wird und die beladene Umgebungsluft über den Motoranschluss in den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs geführt wird.As soon as the loading state of the adsorption material has exceeded a certain limit, there is a risk that the adsorption performance is limited or reduced and that fuel vapors could escape to a greater extent into the environment via the vent connection. In order to maintain the effectiveness and functionality of the adsorption material, a regeneration step is carried out at this point at the latest. In order to provide regeneration of the adsorption material, ambient air free of fuel vapors can now be sucked into the filter chamber and thus into the absorption material via the vent connection in the opposite direction. The suction takes place by applying a negative pressure to the filter chamber via the engine connection. The engine connection can be connected to the vehicle's combustion engine so that a negative pressure can be applied to this engine connection in a suction manner. As soon as this negative pressure is present, this negative pressure can spread via the adsorption material in the filter chamber. On the one hand, this negative pressure will cause ambient air to be sucked in, so that ambient air that is now free of fuel vapors flows into the saturated or at least partially saturated adsorption material. By equalizing the concentration, the adsorbed fuel is at least partially desorbed from the adsorption material, so that, conversely, the fresh air flowing through from the environment is now loaded with desorbing fuel vapor, the adsorption material is regenerated in this way and the loaded ambient air is fed into the vehicle's combustion engine via the engine connection.

Gleichzeitig wird beim Anlegen des Unterdrucks jedoch dieser Unterdruck auch am Tankanschluss des Fahrzeugs anliegen. Aus dem Tankanschluss wird dementsprechend durch den gleichen Unterdruck Gas angesaugt, welches zumindest teilweise mit Kraftstoffdämpfen beladen ist. Somit wird in Kombination innerhalb des Adsorptionsmaterials ein Durchströmen von Frischluft über den Entlüftungsanschluss und mit beladener Luft aus dem Tankanschluss zur Verfügung gestellt.At the same time, however, when the negative pressure is applied, this negative pressure will also be present at the vehicle's tank connection. Gas is sucked in from the tank connection by the same negative pressure, which is at least partially loaded with fuel vapors. This creates a combination of fresh air flowing through the vent connection and loaded air from the tank connection within the adsorption material.

Um ein direktes Überströmen in Form eines Bypasses zwischen Tankanschluss und Motoranschluss wirksam zu vermeiden, ist nun erfindungsgemäß eine Pufferwand zwischen dem Tankanschluss und dem Motoranschluss eingesetzt. Damit wird die Möglichkeit reduziert, dass Kraftstoffdämpfe unter Vermeidung eines Durchströmens des Adsorptionsmaterials direkt von dem Tankanschluss in den Motoranschluss überströmen. Vielmehr müssen diese über den Tankanschluss eingebrachten mit Kraftstoffdämpfen beladene Luftströme bzw. Gasströme die Pufferwand vollständig umrunden und damit eine gewisse Mindeststrecke durch das Adsorptionsmaterial zurücklegen.In order to effectively prevent direct overflow in the form of a bypass between the tank connection and the engine connection, a buffer wall is now used between the tank connection and the engine connection according to the invention. This reduces the possibility of fuel vapors overflowing directly from the tank connection into the engine connection while avoiding flowing through the adsorption material. Instead, these air streams or gas streams loaded with fuel vapors introduced via the tank connection must completely circumnavigate the buffer wall and thus cover a certain minimum distance through the adsorption material.

In erfindungsgemäßer Weise ist diese Pufferwand nun jedoch nicht vollständig geschlossen, sondern mit wenigstens einem Lochabschnitt versehen. Dieser Lochabschnitt weist wenigstens zwei oder mehr Durchgangslöcher auf. Diese Durchgangslöcher sind mit einem freien Strömungsquerschnitt versehen, welcher einen definierten Strömungswiderstand aufweist. Der Strömungswiderstand ist durch die Wahl des Lochdurchmessers, wie er später noch beispielhaft näher erläutert wird, strömungsgeschwindigkeitsabhängig ausgebildet. Insbesondere handelt es sich hier um einen kleinen bzw. relativ kleinen Lochdurchmesser der einzelnen Durchgangslöcher, so dass bei hoher Strömungsgeschwindigkeit die Durchgangslöcher gegen ein Durchströmen einen hohen Strömungswiderstand aufweisen und somit ein geringerer Volumendurchsatz durch diese Durchgangslöcher möglich wird. Sobald die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, sinkt der Strömungswiderstand, so dass der durchgelassene Volumenstrom an Gas durch diese Durchgangslöcher ansteigen kann.According to the invention, however, this buffer wall is not completely closed, but is provided with at least one hole section. This hole section has at least two or more through holes. These through holes are provided with a free flow cross-section which has a defined flow resistance. The flow resistance is made dependent on the flow velocity by the choice of the hole diameter, as will be explained in more detail later by way of example. In particular, this involves a small or relatively small hole diameter of the individual through holes, so that at high flow velocities the through holes have a high flow resistance to flow through and thus a lower volume throughput through these through holes is possible. As soon as the flow velocity decreases, the flow resistance decreases, so that the volume flow of gas allowed through these through holes can increase.

Aufgrund der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Strömungswiderstandssituation an den Durchgangslöchern wird direkt beim Start des Regenerationsvorgangs ein hohes Druckgefälle zwischen Motoranschluss und Tankanschluss zu einem hohen Strömungswiderstand an den Durchgangslöchern führen. Dies führt dazu, dass durch diesen impulshaften Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit die Pufferwand an den Durchgangslöchern gegen einen Bypass zwischen Tankanschluss und Motoranschluss sperrend wirkt. Sobald sich das Druckgefälle zwischen dem Motoranschluss, dem Tankanschluss und dem Entlüftungsanschluss auf eine Gleichgewichtssituation eingestellt hat, wird die Strömungsgeschwindigkeit durch das Adsorptionsmaterial sinken. Zu diesem Zeitpunkt führt die Hauptströmung mit reduzierter Strömungsgeschwindigkeit nun dazu, dass vom Entlüftungsanschluss direkt Richtung Motoranschluss und auch indirekt durch die Durchgangslöcher der Pufferwand hindurch zum Motoranschluss zur Regeneration geeignete Umgebungsluft den gesamten Filterraum und damit das gesamte Adsorptionsmaterial durchströmt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lochabschnittes wird es somit möglich, zum einen den unerwünschten Bypass durch die Pufferwand zwischen Tankanschluss unter Motoranschluss zu vermeiden und gleichzeitig auch im Bereich des Tankanschlusses durch die Freigabe einer Gasströmung bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten eine Regeneration auch dieses Teilabschnitts des Filterraums zur Verfügung stellen zu können.Due to the flow velocity-dependent flow resistance situation at the through holes, a high pressure gradient between the motor connection and the tank connection will lead to a high flow resistance at the through holes immediately at the start of the regeneration process. This means that the buffer wall at the through holes has a blocking effect against a bypass between the tank connection and the motor connection due to this impulsive increase in flow velocity. As soon as the pressure gradient between the motor connection, the tank connection and the vent connection has reached an equilibrium situation, the flow speed through the adsorption material. At this point, the main flow with reduced flow speed now means that ambient air suitable for regeneration flows through the entire filter chamber and thus the entire adsorption material from the vent connection directly towards the motor connection and also indirectly through the through holes in the buffer wall to the motor connection. The inventive design of the hole section thus makes it possible, on the one hand, to avoid the undesirable bypass through the buffer wall between the tank connection and the motor connection and, at the same time, to be able to provide regeneration of this section of the filter chamber in the area of the tank connection by releasing a gas flow at low flow speeds.

Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung die Pufferwand mit einem Wandabschnitt des Filtergehäuses zwischen dem Tankanschluss und dem Motoranschluss abschließt. Insbesondere ist dies ein Wandabschnitt, der auch als Boden der Filtervorrichtung bezeichnet werden kann, so dass die Wandung zwischen Tankanschluss und Motoranschluss eine abgedichtete Korrelation mit der Pufferwand aufweist. Dieser Abschluss ist insbesondere gasdicht bzw. fluiddicht, um den beschriebenen direkten Bypass zwischen diesen beiden Anschlüssen zu unterbinden. Die Pufferwand kann dabei separat von dem Filtergehäuse ausgebildet sein und zum Beispiel mechanisch in dieser gewünschten Position fixiert oder befestigt sein.It can be advantageous if, in a filter device according to the invention, the buffer wall is flush with a wall section of the filter housing between the tank connection and the motor connection. In particular, this is a wall section that can also be referred to as the base of the filter device, so that the wall between the tank connection and the motor connection has a sealed correlation with the buffer wall. This closure is in particular gas-tight or fluid-tight in order to prevent the described direct bypass between these two connections. The buffer wall can be formed separately from the filter housing and, for example, mechanically fixed or secured in this desired position.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung die Durchgangslöcher des Lochabschnitts einen gleichen oder im Wesentlichen gleichen Lochdurchmesser aufweisen. Insbesondere ist die Gleichheit des Lochdurchmessers bezogen auf den gleichen Abstand zum Tankanschluss bzw. zum Motoranschluss. Damit wird sichergestellt, dass ein gleichmäßiger Strömungswiderstand für den gesamten Lochabschnitt und insbesondere für die gesamte Pufferwand zur Verfügung stellbar ist. Es entstehen also die gleichen Strömungsverhältnisse an der gesamten Pufferwand bei einheitlicher Strömungssituation. Auch die Herstellung solcher Durchgangslöcher mit gleichem oder im Wesentlichen gleichem Lochdurchmesser ist vereinfacht.It is also advantageous if, in a filter device according to the invention, the through holes of the hole section have the same or essentially the same hole diameter. In particular, the equality of the hole diameter is related to the same distance to the tank connection or the motor connection. This ensures that a uniform flow resistance can be provided for the entire hole section and in particular for the entire buffer wall. The same flow conditions therefore arise on the entire buffer wall with a uniform flow situation. The production of such through holes with the same or essentially the same hole diameter is also simplified.

Ein Vorteil ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung die Durchgangslöcher des Lochabschnitts einen Lochdurchmesser aufweisen, welcher kleiner als eine Schüttungsporosität des Adsorptionsmaterials ist. Unter einer Schüttungsporosität ist insbesondere der gasdurchlässige Freiraum zwischen Feststoffpartikeln des Adsorptionsmaterials zu verstehen. Sofern es sich bei dem Adsorptionsmaterial nicht um ein Schüttgut, sondern um einen Feststoff mit Poren handelt, ist unter der Schüttungsporosität die entsprechende Porosität dieses Feststoffs zu verstehen, wobei insbesondere die offene Porosität zu berücksichtigen ist. Diese Korrelation erlaubt es, den Strömungswiderstand in dem Adsorptionsmaterial geringer zu halten als er an der Pufferwand und insbesondere im Lochabschnitt vorhanden ist.It is also advantageous if, in a filter device according to the invention, the through holes of the hole section have a hole diameter that is smaller than the bulk porosity of the adsorption material. Bulk porosity is to be understood in particular as the gas-permeable free space between solid particles of the adsorption material. If the adsorption material is not a bulk material but a solid with pores, the bulk porosity is to be understood as the corresponding porosity of this solid, with particular consideration being given to the open porosity. This correlation makes it possible to keep the flow resistance in the adsorption material lower than that present on the buffer wall and in particular in the hole section.

Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung die Durchgangslöcher des Lochabschnitts einen Lochdurchmesser im Bereich zwischen ca. 0,5 mm und ca. 5 mm aufweisen. Dabei handelt es sich um besonders einfache und kostengünstige Größenverhältnisse für den Lochdurchmesser. Vorzugsweise sind die einzelnen Durchgangslöcher mit gleichen oder im Wesentlichen gleichen Lochdurchmessern ausgestattet, wie dies bereits erläutert worden ist.Further advantages are achieved if, in a filter device according to the invention, the through holes of the hole section have a hole diameter in the range between approximately 0.5 mm and approximately 5 mm. This is a particularly simple and cost-effective size ratio for the hole diameter. Preferably, the individual through holes are equipped with the same or essentially the same hole diameters, as has already been explained.

Ebenfalls bringt es Vorteile mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung der Tankanschluss und der Motoranschluss gegenüber dem Entlüftungsanschluss angeordnet sind. Damit ist der Entlüftungsanschluss vorzugsweise auch gegenüber der Pufferwand angeordnet. Diese Anordnung verbessert die Strömungsverhältnisse insbesondere für die bereits erläuterte Regenerationsphase. So kann von der gegenüberliegenden Seite aus dem Entlüftungsanschluss zu beladende Umgebungsluft in beide Richtungen und damit auf beide Seiten der Pufferwand, also in Richtung des Tankanschlusses auf der einen Seite und in Richtung des Motoranschlusses auf der anderen Seite strömen, ohne dass die Pufferwand dieser Zuströmung von zu beladender Umgebungsluft einen Widerstand entgegensetzen würde.It also has advantages if the tank connection and the motor connection are arranged opposite the vent connection in a filter device according to the invention. The vent connection is therefore preferably also arranged opposite the buffer wall. This arrangement improves the flow conditions, particularly for the regeneration phase already explained. Ambient air to be charged can flow from the opposite side of the vent connection in both directions and thus onto both sides of the buffer wall, i.e. in the direction of the tank connection on one side and in the direction of the motor connection on the other side, without the buffer wall offering any resistance to this inflow of ambient air to be charged.

Darüber hinaus von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung die Pufferwand eine Länge aufweist, die zwischen 20 % und 60 % der entsprechenden Erstreckung des Filtergehäuses aufweist. Die entsprechende Erstreckung des Filtergehäuses kann auch als Länge des Filtergehäuses verstanden werden. Die Pufferwand erstreckt sich also vorzugsweise nicht über die gesamte Länge, sondern nur über einen Bereich zwischen einer Mindestlänge von ca. 20 % dieser Erstreckung und einer Maximallänge von ca. 60 % der Erstreckung. Damit wird ein wirksamer Schutz für den beschriebenen Bypass und gleichzeitig eine schnelle Regenerationsfähigkeit für den Regenerationsprozess zur Verfügung gestellt.It is also advantageous if, in a filter device according to the invention, the buffer wall has a length that is between 20% and 60% of the corresponding extension of the filter housing. The corresponding extension of the filter housing can also be understood as the length of the filter housing. The buffer wall therefore preferably does not extend over the entire length, but only over an area between a minimum length of approximately 20% of this extension and a maximum length of approximately 60% of the extension. This provides effective protection for the bypass described and at the same time a rapid regeneration capability for the regeneration process.

Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung die Pufferwand sich zwischen einem ersten Seitenwandabschnitt des Filtergehäuses und einem zweiten Seitenwandabschnitt des Filtergehäuses erstreckt. Vorzugsweise schließt die Pufferwand an diesen beiden Seitenwandabschnitten ab. Insbesondere schließen diese beiden Seitenwandabschnitte an den bereits erläuterten Wandabschnitt zwischen dem Tankanschluss und dem Motoranschluss an, so dass quasi eine topfartige Anordnung des Motoranschlusses und des Tankanschlusses auf den beiden unterschiedlichen Seiten der Pufferwand zur Verfügung gestellt wird. Das seitliche Abschließen unterbindet auch ein seitliches Umströmen und damit einen seitlichen Bypass um die Pufferwand herum.It may also be advantageous if, in a filter device according to the invention, the buffer wall is located between a first side wall section of the filter housing and a second side side wall section of the filter housing. The buffer wall preferably closes off at these two side wall sections. In particular, these two side wall sections close off at the wall section already explained between the tank connection and the motor connection, so that a pot-like arrangement of the motor connection and the tank connection is provided on the two different sides of the buffer wall. The lateral closure also prevents lateral flow and thus a lateral bypass around the buffer wall.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung die Pufferwand mittig oder im Wesentlichen mittig zwischen dem Tankanschluss und dem Motoranschluss angeordnet ist. Dies führt zu identischen oder im Wesentlichen identischen Strömungsverhältnissen auf beiden Seiten der Pufferwand. Insbesondere die Überströmung aus dem Adsorptionsmaterial in den Lochabschnitt und auf der anderen Seite vom Lochabschnitt in das benachbarte Adsorptionsmaterial wird auf diese Weise vergleichmäßigt bzw. vereinheitlicht, so dass die erfindungsgemäße strömungstechnische Wirkung an dem Lochabschnitt noch vorteilhafter eintreten kann.It is also advantageous if, in a filter device according to the invention, the buffer wall is arranged centrally or essentially centrally between the tank connection and the motor connection. This leads to identical or essentially identical flow conditions on both sides of the buffer wall. In particular, the overflow from the adsorption material into the hole section and on the other side from the hole section into the adjacent adsorption material is made more uniform or standardized in this way, so that the flow-related effect according to the invention can occur even more advantageously at the hole section.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Pufferwand für eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung. Eine solche Pufferwand weist wenigstens einen Lochabschnitt mit Durchgangslöchern mit strömungsgeschwindigkeitsabhängigem Strömungswiderstand gegen ein Durchströmen mit Kraftstoffdämpfen auf. Damit bringt eine erfindungsgemäße Pufferwand die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung erläutert worden sind.The present invention also relates to a buffer wall for a filter device according to the invention. Such a buffer wall has at least one hole section with through holes with flow velocity-dependent flow resistance against the flow of fuel vapors. A buffer wall according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a filter device according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung,
2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung im ersten Querschnitt,
3 die Ausführungsform der 2 in einem Querschnitt in Draufsicht,
4 die Ausführungsformen der 2 und 3 während der Regeneration,
5 die Ausführungsformen der 2 bis 4 zu Beginn der Regeneration.

Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. They show schematically:

1 a first embodiment of a filter device according to the invention,
2 an embodiment of a filter device according to the invention in the first cross section,
3 the embodiment of the 2 in a cross-section in plan view,
4 the embodiments of the 2 and 3 during regeneration,
5 the embodiments of the 2 to 4 at the beginning of regeneration.

In 1 ist schematisch die Anordnung einer Entlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank 100 zu erkennen. Im Kraftstofftank 100 befindet sich Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor 200, wobei die Versorgung des Verbrennungsmotors 200 über eine nicht näher dargestellte flüssigkeitsverbindende Leitung zwischen dem Inhalt des Kraftstofftanks und dem Verbrennungsmotor 200 zur Verfügung gestellt ist. Dehnt sich das Volumen innerhalb des Kraftstofftankes 100 aus bzw. findet durch ein Einfüllen eine Druckveränderung innerhalb des Kraftstofftankes 100 statt, so kann der Überdruck über die Entlüftungsvorrichtung, insbesondere über die Filtervorrichtung 10, abgebaut werden. Der Überdruck breitet sich in einem solchen Fall über den Tankanschluss 24 in den Filterraum 22 des Filtergehäuses 20 aus. Dort durchströmt er das Adsorptionsmaterial 30 und enthaltene Kraftstoffdämpfe werden in dem Adsorptionsmaterial 30 durch Adsorption zumindest teilweise zurückgehalten. Auf diese Weise durch Adsorption gereinigtes Gas kann über den Entlüftungsanschluss 28 an die Umgebung des Fahrzeugs abgegeben werden.In 1 the arrangement of a venting device for a fuel tank 100 can be seen schematically. The fuel tank 100 contains fuel for an internal combustion engine 200, the supply to the internal combustion engine 200 being provided via a fluid-connecting line (not shown in detail) between the contents of the fuel tank and the internal combustion engine 200. If the volume within the fuel tank 100 expands or if a pressure change occurs within the fuel tank 100 as a result of filling, the excess pressure can be reduced via the venting device, in particular via the filter device 10. In such a case, the excess pressure spreads via the tank connection 24 into the filter chamber 22 of the filter housing 20. There it flows through the adsorption material 30 and the fuel vapors contained therein are at least partially retained in the adsorption material 30 by adsorption. Gas purified in this way by adsorption can be released into the environment of the vehicle via the vent connection 28.

Für die Regeneration des Adsorptionsmaterials 30 wird in umgekehrter Richtung über ein Ansaugen von Umgebungsluft über den Entlüftungsanschluss 28 Frischluft angesaugt, welche durch Desorption adsorbierte Kraftstoffdämpfe wieder aufnehmen kann und aus dem Adsorptionsmaterial sowie der Filtervorrichtung 10 abführen kann. Das Anlegen des Unterdrucks erfolgt dabei über den Motoranschluss 26 und den damit fluidkommunizierend verbundenen Verbrennungsmotor 200.For the regeneration of the adsorption material 30, fresh air is sucked in in the opposite direction by sucking in ambient air via the vent connection 28, which can reabsorb fuel vapors adsorbed by desorption and remove them from the adsorption material and the filter device 10. The negative pressure is applied via the engine connection 26 and the combustion engine 200 connected to it by fluid communication.

In den 2 und 3 sind im Querschnitt und in Draufsicht die internen Bauteile des Filtergehäuses 20 der Filtervorrichtung 10 dargestellt. Auf der rechten Seite ist dabei der Entlüftungsanschluss 28 angeordnet. Links sind Tankanschluss 24 und Motoranschluss 26 dargestellt. Zwischen dem Tankanschluss 24 und dem Motoranschluss 26 befindet sich ein Wandabschnitt 21, welcher mit einer Pufferwand 42 abschließt. Die Pufferwand 42 erstreckt sich hier über ca. 45 % der länglichen Erstreckung von links nach rechts des Filtergehäuses 20. Über die gesamte Länge der Pufferwand 40 ist hier ein Lochabschnitt 42 mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern 44 zu erkennen, wobei die einzelnen Durchgangslöcher 44 hier einen gleichen oder im Wesentlichen gleichen Lochdurchmesser aufweisen. In der Draufsicht der 3 ist gut zu erkennen, dass sich diese Pufferwand 40 auch zu den beiden Seitenwandabschnitten 23 hin erstreckt, und dort mit denselben abschließt. Somit ist sowohl im unteren Bereich des Wandabschnitts 21, als auch im seitlichen Bereich des Seitenwandabschnitts 23 ein unerwünschtes Ausbilden eines Bypasses ist durch die entsprechende Abdichtung mithilfe der Pufferwand 40 verhindert.In the 2 and 3 The internal components of the filter housing 20 of the filter device 10 are shown in cross-section and in plan view. The vent connection 28 is arranged on the right-hand side. The tank connection 24 and motor connection 26 are shown on the left. Between the tank connection 24 and the motor connection 26 there is a wall section 21 which ends with a buffer wall 42. The buffer wall 42 extends here over approximately 45% of the elongated extension from left to right of the filter housing 20. A hole section 42 with a large number of through holes 44 can be seen over the entire length of the buffer wall 40, the individual through holes 44 having the same or essentially the same hole diameter. In the plan view of the 3 It is easy to see that this buffer wall 40 also extends to the two side wall sections 23 and ends there with them. Thus, both in the lower area of the wall section 21 and in the lateral area of the side wall section 23 An undesirable formation of a bypass is prevented by the corresponding sealing by means of the buffer wall 40.

Die Wirkung der Pufferwand 40 und insbesondere des Lochabschnitts 42 ist mit den 4 und 5 näher erläutert. So wird zu Beginn eines Regenerationsprozesses ein Unterdruck am Motoranschluss 26 angelegt. Damit steigt impulshaft dieser Unterdruck an und breitet sich in das Adsorptionsmaterial 30 aus. Die impulshafte Änderung der Druckverhältnisse innerhalb des Filterraums 22 führt dazu, dass zuerst ein sprunghafter Anstieg mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten Kraftstoffdämpfe aus dem Tankanschluss 24 sowie Luft aus der Umgebung über den Entlüftungsanschluss 28 ansaugt. Entscheidend ist jedoch hier die Betrachtung, für diese impulshafte erste Phase der Strömungsverhältnisse, dass mit hoher Strömungsgeschwindigkeit Kraftstoffdämpfe aus dem Tankanschluss 24 in den Filterraum 22 eingesaugt werden. Bei diesen hohen Strömungsgeschwindigkeiten weisen die einzelnen Durchgangslöcher 44 einen hohen Strömungswiderstand auf, so dass der Großteil der mit hoher Strömungsgeschwindigkeit einströmenden Kraftstoffdämpfe aus dem Tankanschluss 24 um die komplette Pufferwand 40 herum entlang der dicken Pfeile in 5 und damit durch eine Mindeststrecke von Adsorptionsmaterial 30 geführt werden. Erst nach ausreichender Länge und dementsprechender Adsorption eines Großteils der Kraftstoffdämpfe im Adsorptionsmaterial 30 kann auf diese Weise gereinigtes Gas in den Motoranschluss 26 überströmen.The effect of the buffer wall 40 and in particular of the hole section 42 is 4 and 5 explained in more detail. At the beginning of a regeneration process, a negative pressure is applied to the engine connection 26. This negative pressure increases in a pulsed manner and spreads into the adsorption material 30. The pulsed change in the pressure conditions within the filter chamber 22 leads to a sudden increase at high flow rates that sucks in fuel vapors from the tank connection 24 and air from the environment via the vent connection 28. However, the decisive factor here for this impulsive first phase of the flow conditions is that fuel vapors are sucked into the filter chamber 22 from the tank connection 24 at high flow rates. At these high flow rates, the individual through holes 44 have a high flow resistance, so that the majority of the fuel vapors flowing in at high flow rates from the tank connection 24 around the entire buffer wall 40 along the thick arrows in 5 and thus be guided through a minimum distance of adsorption material 30. Only after sufficient length and corresponding adsorption of a large part of the fuel vapors in the adsorption material 30 can gas purified in this way flow into the engine connection 26.

Sobald sich die Strömungsverhältnisse normalisiert haben und die Druckunterschiede in einem Gleichgewicht einpendeln, entsteht eine geringere Strömungsgeschwindigkeit durch das Adsorptionsmaterial 30. Diese Situation ist in 4 dargestellt. Mit geringeren Strömungsgeschwindigkeiten, hier veranschaulicht durch schmälere Pfeile, dringt nun hauptsächlich frische Umgebungsluft über den Entlüftungsanschluss 28 in den Filterraum 22 ein. Die Druckunterschiede sind im gesamten Filterraum 22 im Wesentlichen gleich ausgebildet, so dass gleichmäßig Frischluft in alle Teile und insbesondere auf beiden Seiten der Pufferwand 40 eindringen kann. Da sich nun eine geringere Strömungsgeschwindigkeit eingestellt hat, sind die Strömungswiderstände in den Durchgangslöchern 44 dementsprechend ebenfalls geringer. Damit kann Frischluft, welche sich beim Durchlaufen des Adsorptionsmaterials 30 mit dem darin gespeicherten Kraftstoffdampf belädt, nun auch durch die Pufferwand 40 und durch die Durchgangslöcher 44 hindurch mit langsamer Strömungsgeschwindigkeit zum Motoranschluss 26 ausbreiten. Somit kann der gesamte oder im Wesentlichen gesamte Filterraum 22 mit dem entsprechend darin angeordneten Adsorptionsmaterial 30 regeneriert werden und steht anschließend wieder der Reinigungsfunktion für die Entlüftungsvorrichtung zur Verfügung.As soon as the flow conditions have normalized and the pressure differences have reached equilibrium, a lower flow velocity through the adsorption material 30 occurs. This situation is in 4 shown. With lower flow speeds, here illustrated by narrower arrows, mainly fresh ambient air now penetrates into the filter chamber 22 via the vent connection 28. The pressure differences are essentially the same throughout the filter chamber 22, so that fresh air can penetrate evenly into all parts and in particular on both sides of the buffer wall 40. Since a lower flow speed has now been established, the flow resistances in the through holes 44 are correspondingly also lower. Fresh air, which is loaded with the fuel vapor stored therein as it passes through the adsorption material 30, can now also spread through the buffer wall 40 and through the through holes 44 at a slower flow speed to the engine connection 26. The entire or essentially entire filter chamber 22 can thus be regenerated with the adsorption material 30 arranged accordingly therein and is then available again for the cleaning function for the vent device.

Claims

Filtervorrichtung (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferwand (40) mit einem Wandabschnitt (21) des Filtergehäuses (20) zwischen dem Tankanschluss (24) und dem Motoranschluss (26) abschließt.Filter device (10) according to Claim 1 characterized in that the buffer wall (40) terminates in a wall section (21) of the filter housing (20) between the tank connection (24) and the motor connection (26).

Filtervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (44) des Lochabschnitts (42) einen Lochdurchmesser aufweisen, welcher kleiner als eine Schüttungsporösität des Adsorptionsmaterials (30) ist.Filter device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the through holes (44) of the hole section (42) have a hole diameter which is smaller than a bulk porosity of the adsorption material (30).

Filtervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (44) des Lochabschnitts (42) einen Lochdurchmesser im Bereich zwischen 0,5mm und 5mm aufweisen.Filter device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the through holes (44) of the hole section (42) have a hole diameter in the range between 0.5 mm and 5 mm.

Filtervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tankanschluss (24) und der Motoranschluss (26) gegenüber des Entlüftungsanschlusses (28) angeordnet sind.Filter device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the tank connection (24) and the motor connection (26) are arranged opposite the vent connection (28).

Filtervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferwand (40) eine Länge aufweist, die zwischen 10% und 60% der entsprechenden Erstreckung des Filtergehäuses (20) aufweist.Filter device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the buffer wall (40) has a length which is between 10% and 60% of the corresponding extension of the filter housing (20).

Filtervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferwand (40) sich zwischen einem ersten Seitenwandabschnitt (23) des Filtergehäuses (20) und einem zweiten Seitenwandabschnitt (23) des Filtergehäuses (20) erstreckt.Filter device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the buffer wall (40) extends between a first side wall portion (23) of the filter housing (20) and a second side wall portion (23) of the filter housing (20).

Filtervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferwand (40) zwischen dem Tankanschluss (24) und dem Motoranschluss (26) angeordnet ist.Filter device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the buffer wall (40) is arranged between the tank connection (24) and the motor connection (26).

Pufferwand (40) für eine Filtervorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend wenigstens einen Lochabschnitt (42) mit Durchgangslöchern (44) mit strömungsgeschwindigkeitsabhängigem Strömungswiderstand gegen ein Durchströmen mit Kraftstoffdämpfen.Buffer wall (40) for a filter device (10) having the features of one of the Claims 1 until 8th , comprising at least one hole section (42) with through holes (44) with flow velocity-dependent flow resistance against the flow of fuel vapors.