DE102007056675A1

DE102007056675A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007056675A1
Application number: DE102007056675A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Jürgen Geurtz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-11-24
Filing date: 2007-11-24
Publication date: 2009-05-28
Also published as: US7976618B2; US20090133580A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Filtereinrichtung zur Reinigung von Rohgas. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Filtereinrichtung ein Filtergehäuse und zumindest ein in diesem angeordnetes Filterelement, insbesondere ein Adsorberelement, aufweist, wobei ein außer- und oberhalb des Filtergehäuses positioniertes Zusatzfilter vorgesehen ist, welches in einem Zusatzfiltergehäuse wenigstens ein Zusatzfilterelement aufweist, das mit dem Filterelement im Filtergehäuse kommunizierend verbunden und zu diesem in Reihe geschaltet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Filtereinrichtung zur Reinigung von Rohgas gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Durch die immer strenger werdenden Umweltauflagen, insbesondere in den USA, ergeben sich für viele Hersteller von Tankentlüftungssystemen Probleme. Bekannte Tankentlüftungssysteme sind beispielsweise mit einem Aktivkohleschüttbettfilter ausgestattet, durch welchen während der Betankung des Kraftfahrzeuges die aus dem Tank verdrängte Luft strömt. Während des Betankens nimmt somit der Aktivkohleschüttbettfilter den dabei in der verdrängten Luft befindlichen Kraftstoff auf und gibt diesen während des Fahrbetriebes, in welchem er in ungekehrter Richtung durchströmt wird, desorbierend wieder ab. Problematisch ist jedoch ein Abstellen des Kraftfahrzeuges direkt nach dem Tanken, so dass eine Rückspülung des Aktivkohleschüttbettfilters unterbleibt und weiter Kraftstoff in den Filter eingelagert wird. Ist die Aufnahmegrenze erreicht, so diffundieren weitere Kohlenwasserstoffanteile durch den Aktivkohleschüttbettfilter hindurch und gelangen ungewollt in die Umgebung. Dies gilt es zu vermeiden.
Aus der DE 101 50 062 B4 ist eine Filtervorrichtung mit einem mehrteiligen Aktivkohleformkörper bekannt. Diese sind in Strömungsrichtung hintereinander in einem als Schrumpfschlauch ausgebildeten Abdichtelement angeordnet, wobei der Schrumpfschlauch in Strömungsrichtung jeweils zwischen den einzelnen Aktivkohleformkörpern eine radiale Verjüngung aufweist, wodurch die einzelnen Aktivkohleformkörper in Lage gehalten werden. Aufgrund des flexibel ausgebildeten Schrumpfschlauches kann die Filtervorrichtung relativ einfach bezüglich ihrer Einbaulage im Kraftfahrzeug angepasst werden. Längsendseitig der Filtervorrichtung sind Anschlusselemente vorgesehen, über welche ein Anschluss beispielsweise an einen Kraftstofftank erfolgen kann.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Kraftfahrzeug der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, mit welcher insbesondere ein Austrag von Kohlenwasserstoffanteilen aus einem Kraftstofftank in die Umgebung zuverlässig verhindert werden kann.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Filtereinrichtung zur Reinigung von Rohgas, insbesondere zur Reinigung von mit Kohlenwasserstoffen besetzter Luft modular auszubilden, wobei die einzelnen Module in Strömungsrichtung hintereinander und unterschiedlich hoch am Kraftfahrzeug angeordnet sind. Die Filtereinrichtung weist dabei ein Filtergehäuse und zumindest ein in diesem angeordnetes Filterelement, insbesondere ein Adsorberelement auf, sowie ein außer- und oberhalb des Filtergehäuses positioniertes Zusatzfilter, in welchem wenigstens ein Zusatzfilterelement angeordnet ist, das mit dem dazu unterhalb positionierten Filterelement im Filtergehäuse kommunizierend verbunden und zu diesem in Reihe geschaltet ist. Die kommunizierende Verbindung zwischen dem Filterelement und dem höher gelegenen Zusatzfilterelement bildet eine Puffer, das heißt regelungstechnisch ein Zeitglied, welches einen Durchschlag von Kohlenwasserstoffanteilen durch die Filtereinrichtung verhindert oder zumindest dämpft. Über die separate und höhere Anordnung des Zusatzfilters wird zum einen das Aufnahmevolumen der Filtereinrichtung für Kohlenwasserstoffanteile gesteigert und zum anderen kann ein Durchschlag der Kohlenwasserstoffanteile durch die Filtereinrichtung, das heißt durch das Filterelement und das Zusatzfilterelement zumindest zeitlich verzögert, bestenfalls jedoch gänzlich unterbunden werden. Durch das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist es somit möglich, die immer strenger werdenden Umweltauflagen problemlos zu erfüllen, wobei ein Aufnahmevolumen des Filterelementes bzw. des Zusatzfilterelementes selbstverständlich an kraftfahrzeugspezifische Anforderungen angepasst ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Kraftfahrzeuges weist zumindest das eine Filterelement und das wenigstens eine Zusatzfilterelement Aktivkohle zur Filtration von Kohlenwasserstoffanteilen auf. Aktivkohle ist eine äußerst feinkörnige Kohle mit sehr großer innerer Oberfläche, die als Adsorptionsmittel in der Filtertechnik eingesetzt wird. Aktivkohle besteht überwiegend aus Kohlenstoff mit hochporöser Struktur, wobei die Poren ähnlich einem Schwamm untereinander kommunizierend verbunden sind. Mit einer inneren Oberfläche von 300 bis 2.000 m²/g Aktivkohle ist es möglich, auch mit relativ kleinen Filterkörpervolumina große Filterleistungen zu erhalten. Von großem Vorteil dabei ist, dass es sich bei Aktivkohle um einen sogenannten regenerativen Filterstoff handelt, welcher beispielsweise durch eine Rückspülung regenerierbar ist und dadurch eine äußerst lange Lebensdauer aufweist. Gleichzeitig können derartige Aktivkohlefilterelemente kostengünstig und in nahezu jeder benötigten Form hergestellt werden.
Zweckmäßig ist das Filtergehäuse mit dem Filterelement in einem Heck- oder in einem Frontbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet, während das Zusatzfilterelement oberhalb davon in einer A- oder C-Säule des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich der für die Pufferung bzw. für die Verhinderung des Durchschlagens erforderliche Höhenunterschied zwischen den einzelnen Filterelementen leicht realisieren, wobei die Verbindung zwischen dem Filtergehäuse mit dem Filterelement und dem Zusatzfiltergehäuse mit dem Zusatzfilterelement beispielsweise über einen flexiblen Schlauch und dadurch äußerst einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Der Abstand zwischen dem Filterelement und dem Zusatzfilterelement, insbesondere der vertikale Abstand zwischen den beiden Filterelementen und die Länge des zwischen beiden Filterelementen angeordneten Verbindungsschlauchs bestimmt dabei sowohl das Aufnahmevolumen der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung als auch deren Durchschlagverhalten. Wünschenswert ist daher ein möglichst großer Abstand zwischen dem Filterelement und dem Zusatzfilterelement, um einerseits ein größeres Aufnahmevolumen realisieren zu können und andererseits ein Durchschlagen von Kohlenwasserstoffanteilen durch das Zusatzfilterelement zumindest lange hinauszögern zu können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist das Filtergehäuse einen Steckrahmen mit zumindest einem Steckplatz auf, in welchem zumindest ein tauschbares Filterelement einsteckbar ist. Hierdurch ist es möglich, die Filterleistung der Filtereinrichtung durch eine unterschiedliche und frei wählbare Anzahl von Filterelementen zu bestimmen, welche einfach in die Steckplätze im Filtergehäuse eingesteckt und dadurch zueinander in Reihe geschaltet werden. Bei einer großen gewünschten Filterleistung sind somit mehr in Strömungsrichtung hintereinander in das Filtergehäuse eingesteckte Filterelemente erforderlich als bei einer geringeren gewünschten Filterleistung. Denkbar ist dabei insbesondere ein Baukastensystem mit einem für mehrere Kraftfahrzeugvarianten gleichen Filtergehäuse, in welches – je nach Kraftfahrzeug bzw. Motorvariante – eine unterschiedliche Anzahl von Filterelementen eingesteckt und dadurch direkt Einfluss auf die Filterleistung der Filtereinrichtung genommen wird. Die wahlweise Anordnung eines oder mehrerer Filterelemente im Filtergehäuse ermöglicht ein besonders flexibles Anpassen der Filtereinrichtung an unterschiedliche Kraftfahrzeugvarianten, so dass die Filtereinrichtung in an sich gleicher Bauweise für mehrere Kraftfahrzeugvarianten einsetzbar ist, wodurch sich die Teilevielfalt reduziert und Lager- und Logistikkosten eingespart werden können.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Fig. zeigt eine Seitenansicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung.
Entsprechend der Fig. weist ein Kraftfahrzeug 1, welches in diesem Beispiel als Sportwagen ausgebildet ist, eine Filtereinrichtung 2 zur Reinigung von Rohgas auf. Die Filtereinrichtung 2 ist dabei Bestandteil einer im übrigen nicht gezeigten Tankanlage und im Bereich einer Tankentlüftung angeordnet. Erfindungsgemäß ist dabei die Filtereinrichtung 2 modular aufgebaut und weist ein Filtergehäuse 3 sowie ein Zusatzfiltergehäuse 4 auf. Im Filtergehäuse 3 ist zumindest ein nicht näher bezeichnetes Filterelement angeordnet, während im Zusatzfiltergehäuse 4 ein ebenfalls nicht näher bezeichnetes Zusatzfilterelement angeordnet ist.
Das im Zusatzfiltergehäuse 4 angeordnete Zusatzfilterelement ist mit dem im Filtergehäuse 3 angeordnete Filterelement über eine Verbindungsleitung 5 kommunizierend verbunden, wobei das Filterelement im Filtergehäuse 3 auf der der Verbindungsleitung 5 abgewandten Seite mit einem nicht dargestellten Kraftstofftank verbunden ist. Insbesondere beim Betanken des Kraftfahrzeuges 1, das heißt beim Befüllen des Kraftstofftankes, wird durch das Einfüllen von Kraftstoff im Kraftstofftank enthaltene Luft komprimiert und kann über die Filtereinrichtung 2 abgeleitet werden. Die mit Kohlenwasserstoffanteilen befrachtete Luft durchströmt somit zunächst das Filterelement im Filtergehäuse 3 und anschließend die Verbindungsleitung 5 abschließend das Zusatzfilterelement im Zusatzfiltergehäuse 4. Ein derartiger Diffusionsvorgang findet selbstverständlich auch bei einem Kraftfahrzeug 1 statt, welches längere Zeit abgestellt ist.
Sowohl das Filterelement im Filtergehäuse 3 als auch das Zusatzfilterelement im Zusatzfiltergehäuse 4 weisen vorzugsweise Aktivkohle auf, welche in der Lage ist, die aus dem Kraftstofftank diffundierenden und in der entweichenden Luft enthaltenen Kohlenwasserstoffanteile zu adsorbieren. Während des Betriebs des Kraftfahrzeuges 1 verbraucht dieses Kraftstoff, wodurch im Kraftstofftank durch den verschlossenen Tankdeckel ein Unterdruck erzeugt wird, der dazu führt, dass Umgebungsluft durch das Zusatzfilterelement im Zusatzfiltergehäuse 4, die Verbindungsleitung 5 und das Filterelement im Filtergehäuse 3 angesaugt wird. Das Ansaugen der Umgebungsluft bewirkt dabei ein Rückspülen des Zusatzfilterelementes bzw. des Filterelementes und dadurch ein Reinigen derselben.
Wie der Fig. zu entnehmen ist, ist das das Zusatzfilterelement enthaltene Zusatzfiltergehäuse 4 außerhalb und oberhalb des Filtergehäuses 3 angeordnet, wodurch eine wertvolle Pufferung erreicht sowie günstigenfalls das Durchschlagen von Kraftstoffanteilen durch das Zusatzfilterelement und damit ein Freisetzen von Kohlenwasserstoffanteilen in die Umgebung verhindert werden kann. Die Höhendifferenz zwischen dem Filtergehäuse 3 und dem Zusatzfiltergehäuse 4 ist dabei gemäß der 1 mit Δh angegeben.
Prinzipiell sollte der Abstand zwischen dem Filtergehäuse 3 und dem Zusatzfiltergehäuse 4, insbesondere ein vertikaler Abstand zwischen den beiden Gehäusen 3 und 4 so gewählt werden, dass ein Durchschlagen von Kohlenwasserstoffanteilen durch das Zusatzfilterelement auf jeden Fall verhindert werden kann. Ausschlaggebend hierfür ist selbstverständlich auch die Länge der Verbindungsleitung 5, da die Länge das Aufnahmevolumen der Filtereinrichtung 2 mitbestimmt. Die Verbindungsleitung 5 kann dabei beispielsweise als flexibler Schlauch ausgebildet sein, welcher das Zusatzfilterelement mit dem Filterelement kommunizierend verbindet.
Wie aus der Fig. ersichtlich ist, ist das Zusatzfiltergehäuse 4 im Bereich einer A-Säule angeordnet, während das Filtergehäuse 3 in einem Frontbereich des Kraftfahrzeuges 1 angeordnet ist. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass das Filtergehäuse 3 in einem Heckbereich des Kraftfahrzeuges 1 und das Zusatzfiltergehäuse 4 in einer C-Säule des Kraftfahrzeuges 1 angeordnet sind. Wichtig ist dabei lediglich, dass das Zusatzfiltergehäuse 4 mit dem darin enthaltenen Zusatzfilterelement höher am Kraftfahrzeug 1 angeordnet ist, als das Filtergehäuse 3.
Bezugnehmend auf die Größen des Filterelementes und des Zusatzfilterelementes ist zu sagen, dass das Zusatzfilterelement vorzugsweise deutlich kleiner ausgebildet ist, als das im Filtergehäuse 3 angeordnete Filterelement. Um die Filterleistung der Filtereinrichtung 2 zusätzlich äußerst flexibel anpassen zu können, kann vorgesehen sein, dass das Filtergehäuse 3 einen Steckrahmen mit zumindest einem Steckplatz aufweist, in welchem zumindest ein tauschbares Filterelement einsteckbar ist. Wird eine größere Filterleistung gewünscht, so können mehrere Filterelement in Strömungsrichtung hintereinander in die jeweiligen Steckplätze eingesteckt werden. Zudem kann durch ein derartiges Filtergehäuse 3 die Wartung der Filtereinrichtung 2 deutlich vereinfacht werden, da zu einem Austausch des Filterelementes diese lediglich aus seinem Steckplatz entfernt bzw. ein neues wieder eingesetzt werden muss. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass das Zusatzfiltergehäuse 4 einen derartigen Steckrahmen mit mehreren Steckplätzen aufweist. Gehalten werden dabei die Filterelemente bzw. das Zusatzfilterelement im jeweiligen Steckplatz über eine zugehörige Feder bzw. über eine Rastverbindung, wobei ebenfalls denkbar ist, dass ein Schließen der Filtereinrichtung 2 erst dann möglich ist, sofern die Filterelemente ihre richtige Einbaulage eingenommen haben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10150062 B4 [0003]

Claims

Kraftfahrzeug (1) mit einer Filtereinrichtung (2) zur Reinigung von Rohgas, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (2) ein Filtergehäuse (3) und zumindest ein in diesem angeordnetes Filterelement, insbesondere ein Adsorberelement, aufweist, wobei ein außer- und oberhalb des Filtergehäuses (3) positioniertes Zusatzfilter vorgesehen ist, welches in einem Zusatzfiltergehäuse (4) wenigstens ein Zusatzfilterelement aufweist, das mit dem Filterelement im Filtergehäuse (3) kommunizierend verbunden und zu diesem in Reihe geschaltet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (2) Bestandteil einer Tankanlage ist, wobei das zumindest eine Filterelement und das wenigstens eine Zusatzfilterelement Aktivkohle zur Filtration von Kohlenwasserstoffanteilen aufweisen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (3) mit dem Filterelement in einem Heck- oder in einem Frontbereich des Kraftfahrzeuges (1) und das Zusatzfilter oberhalb davon in einer A- oder C-Säule des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzfilter über eine flexible Verbindungsleitung (5) kommunizierend mit dem in dem Filtergehäuse (3) angeordneten Filterelement verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (3) einen Steckrahmen mit zumindest einem Steckplatz aufweist, in welchen zumindest ein austauschbares Filterelement einsteckbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Filterelement über eine Feder oder über eine Rastverbindung in seinem Steckplatz gehalten ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen Filterelement und Zusatzfilterelement, insbesondere ein vertikaler Abstand (Δh), so gewählt ist, dass ein Durchschlagen von Kohlenwasserstoffanteilen durch das Zusatzfilterelement verhindert wird.