Die Erfindung betrifft einen Aktivkohlefilter für Kraft- fahrzeuge zur Adsorption von im Tank sowie gegebenenfalls in der Schwimmerkammer des Vergasers von Kraftfahrzeugen entstehenden Kraftstoffdämpfen und zur Desorption und Rück¬ führung der Dämpfe in die Brennräume des Motors des Kraft¬ fahrzeugs, bestehend aus einem mit einer Schüttung von Aktivkohle geeigneter Porengröße gefüllten, allseitig geschlossenen Gehäuse mit einem an eine zum Kraftfahrzeug- Tank führende Verbindungsleitung anschließbaren Tank-Ein¬ laß, einem an eine zum Saugrohr bzw. Luftfiltergehäuse des Motors geführte Verbindungsleitung anschließbaren, den Kraftstoffdampf rückführenden Motor-Auslaß und einem mit der Umgebungsatmosphäre verbundenen Frischluft-Einlaß.

Zur Verhinderung des Austritts von Kraftstoffdämpfen ins Freie werden zumindest in der Entlüftungsleitung des Tanks von Personenkraftwagen Aktivkohlefilter angeordnet, welche die bei der Betankung des Kraftfahrzeugs oder auch bei Aus¬ dehnung des Kraftstoffs im Tank infolge Erwärmung über die

Tankentlüftung verdrängten Kraftstoffdämpfe in der Aktiv¬ kohleschüttung adsorbieren und so deren Austritt in die Um¬ gebungsatmosphäre zumindest solange verhindern, wie die Ad¬ sorptionsfähigkeit der Aktivkohleschüttung nicht erschöpft ist. Durch hinreichende Bemessung der Menge der Aktivkohle¬ schüttung und regelmäßige Desorption der KraftStoffdämpfe und Rückführung der Kraftstoffdämpfe in den Verbrennungs¬ kreislauf des Motors kann sichergestellt werden, daß unter normalen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs keine Kraftstoffdämpfe in die Umgebungsatmosphäre austreten. Die Desorption erfolgt dabei so, daß Umgebungs- oder Frischluft durch die Aktivkohleschüttung gesaugt und dabei die Kraft¬ stoffdämpfe von der Oberfläche der Aktivkohle gelöst, d.h. desorbiert, werden. Zur Erzeugung des erforderlichen Unter- drucks wird der beim Laufen des Motors im Motor-Saugrohr erzeugte Unterdruck verwendet. Dementsprechend weisen Aktivkohlefilter für den hier in Frage stehenden Anwen¬ dungsfall also drei Anschlüsse auf, nämlich einen an eine Verbindungsleitung zum Kraftfahrzeug-Tank angeschlossenen Einlaß, über den die KraftStoffdämpfe in das Gehäuse ein¬ treten, einen zur Umgebungsatmosphäre geöffneten Ein- und Auslaß, über welchen einerseits die von den Kraftstoffdämp¬ fen befreite Luft zur Umgebungsatmosphäre austreten und an¬ dererseits beim Desorptionsvorgang Außenluft durch die Ak- tivkohleschüttung eingesaugt werden kann, und schließlich einen an eine zum Saugrohr bzw. dem Luftfilter des Verbren¬ nungsmotors führende Leitung angeschlossenen Auslaß, über den die desorbierten Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt des Motors geführt und dann im Motor verbrannt werden. In den Verbindungsleitungen zwischen dem Tank und dem Gehäuse des Aktivkohlefilters und der Verbindungsleitung zwischen dem Aktivkohle-Gehäuse und dem Motor-Saugrohr ist ein Ent- /Belüftungsventil bzw. ein Spülventil angeordnet, die ent¬ sprechend den Betriebsbedingungen angesteuert werden. Das normalerweise geschlossene Spülventil wird lediglich bei laufendem Motor geöffnet, so daß durch den dann im Gehäuse des Aktivkohlefilters entstehenden Unterdruck über den

Frischluft-Einlaß Umgebungsluft nachgesaugt und die in der Aktivkohleschüttung adsorbierten Kraftstoffdämpfe, desor- biert werden können. Wenn andererseits durch Entstehung ei¬ nes erhöhten Dampfdrucks im Tank das End-/Belüftungsventil in der Verbindungsleitung zum Aktivkohle-Gehäuse geöffnet wird, werden die in den Aktivkohle-Gehäuse übertretenden Kraftstoffdämpfe zusammen mit der angesaugten Frischluft sogleich in den laufenden Motor weitergeführt und ver¬ brannt. Lediglich bei Motorstillstand und geschlossenem Spülventil treten die Kraftstoffdämpfe in die Aktivkohle¬ schüttung ein und werden in der angestrebten Weise am Aus¬ treten in die Umgebungsatmosphäre gehindert. Insoweit ist das System der Adsorption von Kraftstoffdämpfen mittels Aktivkohlefiltern bekannt.

Das zur Verhinderung des Austretens von Kraftstoffdämpfen entwickelte System hat sich bewährt, ist aber recht komplex und stellt deshalb auch einen nicht zu vernachlässigenden Kostenfaktor bei der Kalkulation eines Automobils dar. Zur Kostenersparnis werden die ursprünglich aus Metallblech ge¬ fertigten Gehäuse der Aktivkohlefilter heute aus Kunststoff hergestellt, wobei aber auch hierbei noch ein gewisser kon¬ struktiver Aufwand getrieben werden muß, um die Funktion sicherzustellen. So muß mit konstruktiven Mitteln die un- terschiedliche Wärmedehnung zwischen der Kohleschüttung und dem Gehäuse berücksichtigt werden. Außerdem muß die Aktiv¬ kohleschüttung unter einer gewissen Vorspannung gehalten werden, um Bildung von Hohlräumen und Relativbewegungen zwischen den einzelnen Granulatkörnern der Kohle zu ver ei- den. Rüttelbeanspruchungen im Fahrzeug dürfen nicht zu

Schwingungsbrüchen führen. Das bedeutet also, daß die Ak¬ tivkohleschüttung so eingebaut werden muß, daß sie über den zu erwartenden Temperaturbereich von ca. -45\'C bis ca. 85 ^* C mit solcher Druckkraft beaufschlagt ist, daß keine Relativ- bewegung der Körner der Schüttung infolge von Beschleuni- gungs- oder Verzögerungskräften auftreten können. Zur Lö¬ sung dieser Probleme ist es üblich, die Aktivkohleschüttung

im Gehäuse durch stirnseitige, für die Kraftstoffdämpfe durchlässige Druckteller zu stabilisieren, von denen wenig¬ stens einer unter Vorspannung an die Kohleschüttung ange¬ drückt ist. Bei einem bekannten Aktivkohlefilter ist der Tankanschluß im Gehäuseinnern mittels eines in die Aktiv¬ kohleschüttung geführten Röhrchens bis etwa in die Mitte der Aktivkohleschüttung verlängert, wobei ein Staubfilter am Ende des Röhrchens verhindert, daß durch Abrieb o.dgl. entstandener Kohlestaub über die Verbindungsleitung zum Tank übertreten kann. Der zum Motor führende Auslaß und der in die Umgebungsluft führende Frischluft-Einlaß sind an ge¬ genüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses angeordnet, so daß die Kraftstoffdämpfe unabhängig davon, ob sie - bei laufendem Motor - in den Motor zurückgesaugt werden oder - bei stehendem Motor - in Richtung zum Frischluft-Auslaß ge¬ drängt werden, jeweils durch einen Teilbereich der Aktiv¬ kohleschüttung hindurchtreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Ak- tivkohlefilter so weiterzubilden, daß er bei unveränderter Funktionsfähigkeit einfach aufgebaut und somit preisgünsti¬ ger herstellbar ist.

Ausgehend von dem bekannten Aktivkohlefilter wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens der Tank-Einlaß und der Motor-Auslaß an der gleichen Stirnseite des Gehäuses vorgesehen und innerhalb des Gehäuses unter Umgehung der Aktivkohleschüttung direkt verbunden sind, während der Frischluft-Einlaß in einen Bereich des Gehäuses geführt ist, welcher durch die Aktivkohleschüttung vom

Tank-Einlaß und dem Motor-Auslaß getrennt ist. Bei laufen¬ dem Motor werden vom Kraftstofftank kommende Kraftstoff¬ dämpfe also direkt, d.h. ohne Führung durch die Aktivkohle in den Ansaugtrakt des Motors zurückgesaugt, so daß dann also auch keine Adsorption dieser Dämpfe in der Aktivkohle erfolgt und eine Desorption nicht erforderlich ist. Nur bei stehendem Motor, z.B. beim Tankvorgang oder bei Erwärmen

des Kraftstoffs aus dem Tank in den Aktivkohlefilter über¬ tretende Dämpfe werden dann in der Aktivkohleschüttung ad¬ sorbiert, wobei die volle Schütthöhe der Schüttung wirksam ist. Im Vergleich zu dem bekannten Aktivkohlefilter wird dann praktisch nur das halbe Schüttvolumen erforderlich und die Gehäuseabmessungen können entsprechend verringert wer¬ den.

Dabei ist es möglich, den Frischluft-Einlaß an der der mit dem Tank-Einlaß und dem Motor-Auslaß versehenen Gehäuse- Stirnseite gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses vor¬ zusehen. Alternativ kann jedoch auch der Frischluft-Einlaß an der gleichen Stirnseite wie der Tank-Einlaß und der Motor-Auslaß im Gehäuse vorgesehen werden, wenn sicherge- stellt wird, daß zwischen dem Frischluft-Einlaß und dem Tank-Einlaß eben keine direkte Verbindung wie zum Motor- Auslaß besteht, d.h. eventuell eintretende Kraftstoffdämpfe zunächst durch die Aktivkohleschüttung geführt werden.

Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die behälterinnere Mündung des Frischluft-Einlasses an eine durch die Aktivkohleschüttung bis in einen unter der gegen¬ überliegenden Stirnseite gebildeten Freiraum gebildete Lei¬ tung angeschlossen ist, während der Tank-Einlaß und der Motor-Auslaß in einen direkt über der Aktivkohleschüttung gebildeten Verbindungsraum münden.

Alternativ kann die behälterinnere Mündung des Tank-Einlas¬ ses und des Motor-Auslasses an jeweils eine durch die Ak- tivkohleschüttung hindurch bis in einen unter der gegen¬ überliegenden Stirnseite gebildeten Verbindungsraum ge¬ führte Leitung angeschlossen sein, während dann der Frischluft-Einlaß in einen direkt über der Aktivkohleschüt¬ tung gebildeten Freiraum mündet.

Insbesondere dann, wenn der Behälter des Aktivkohlefilters aufgrund von baulichen Anforderungen keinen Kreisquer-

schnitt, sondern eine längliche Querschnittsform hat, ist es zweckmäßig, innerhalb der Aktivkohleschüttung einen die Umfangswände des Gehäuses gegen Einbeulen abstützenden Stützkäfig vorzusehen.

Die Aktivkohleschüttung wird von den stirnseitig gebildeten Verbindungs- bzw. Freiräumen dabei zweckmäßig durch gas- bzw. dampfdurchlässige, feinporige Abdeckungen getrennt, wobei wenigstens eine dieser stirnseitigen Abdeckungen - in an sich bekannter Weise - federnd nachgiebig an die Aktiv¬ kohleschüttung angedrückt ist.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig.l ein im oberen und unteren, mit den An¬ schlüssen versehenen stirnseitigen Endbereichen seines Gehäuses geschnit- tenes Ausführungsbeispiel eines in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Aktivkohlefilters;

Fig. 2 einen Längsmittelschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines er- findungsgemäßen Aktivkohlefilters; und

Fig. 3 eine in der Schnittführung dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ent¬ sprechende Schnittansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel

Der in Figur 1 gezeigte, in seiner Gesamtheit mit 10 be¬ zeichnete Aktivkohlefilter weist ein allseitig geschlos¬ senes Gehäuse 12 aus Kunststoff auf, welches aus dem ei¬ gentlichen, beispielsweise zylindrischen und an einer Stirnseite durch eine Stirnwand 14 geschlossenes Grundge-

häuse 16 besteht, dessen andere, offene Stirnseite durch einen gesonderten Stirndeckel 18 verschlossen ist, der nach der Montage des Aktivkohlefilters - beispielsweise durch Heißspiegelschweißung - unlösbar mit dem Grundgehäuse 16 verbunden ist. Mittig an der unteren Stirnwand 14 des Ge¬ häuses 12 ist ein Einlaßstutzen 20 angeordnet, der an eine mit der UmgebungsatmoSphäre in Verbindung stehende Leitung anschließbar ist. Der Einlaßstutzen 20 hat also die Funk¬ tion eines Frischluft-Einlasses. Der das Grundgehäuse 16 an der oberen Stirnseite verschließende Stirndeckel 18 weist zwei Anschlüsse auf, nämlich einen an eine Verbindungslei- tung zum Kraftstofftank anschließbaren Tank-Einlaß 22 und einen an eine zum Saugrohr bzw. Luftfiltergehäuse des Mo¬ tors des zugehörigen Kraftfahrzeugs führende Verbindungs- leitung anschließbaren Motor-Auslaß. Der Tank-Einlaß 22 und der Motor-Auslaß 24 können - entsprechend dem Frischluft- Einlaß 20 - die Form von am Ξtirndeckel 18 einstückig an¬ gespritzten Stutzen haben, welche in der Figur 1 deshalb nicht erkennbar sind, weil sie sich hinter der Zeichnungs- ebene horizontal erstrecken, so daß vom Tank-Einlaß 22 nur die gehäuseinnere Mündung zu sehen ist, während der Motor- Auslaß 24 in Figur 1 innerhalb eines in der Zeichnung hin¬ ter der Schnittebene liegenden Raums mündet und deshalb die Mündung unsichtbar, d.h. gestrichelt dargestellt ist.

Im mittleren zylindrischen Bereich des Grundgehäuses 16 ist eine Schüttung 26 aus Aktivkohleteilchen geeigneter Poren¬ größe vorgesehen und zwischen zwei dampf- bzw. gasdurchläs¬ sigen Abdeckplatten 28 bzw. 30 unter Vorspannung gehalten, so daß die Aktivkohleteilchen auch bei Erschütterungen oder unter dem Einfluß von Beschleunigungskräften sich nicht re¬ lativ zueinander verschieben und so zerreiben können.

Die untere Abdeckplatte 28 wird durch Stützrippen 32 mit Abstand oberhalb der Mündung des Frischluft-Einlasses 20 gehalten und ist mit einer Vielzahl von (nicht gezeigten) Durchlaßöffnungen versehen, deren Größe kleiner als die

Partikelgröße der Aktivkohle gewählt ist. Die Halterung der Abdeckplatte 28 erfolgt auf einer umlaufenden Schulter 34 des Grundgehäuses 16, wobei sie dann gegen Abheben ^\' durch einen sich bis zur oberen stirnseitigen Abdeckplatte 30 er- streckenden, das Grundgehäuse 16 bei auftretendem Unter¬ druck gegen Einbeulen abstützenden Käfig 36 gegen Abheben gesichert ist. Die obere Abdeckplatte 30 ist im dargestell¬ ten Fall eine Siebplatte mit größeren Durchlaßöffnungen, unter welcher zusätzlich noch ein Vließfilter 38 vorgesehen ist, welcher den Durchtritt auch feinster Aktivkohle-Staub¬ teilchen zum Tank-Einlaß 22 bzw. dem Motor-Auslaß 24 ver¬ hindert. Die Abdeckplatte 30 selbst ist durch eine am obe¬ ren Stirndeckel 18 abgestützte Schraubenfeder 40 auf die Oberseite der Aktivkohleschüttung 26 gedrängt und hält diese unter Vorspannung, wobei aber unterschiedliche Wärme¬ dehnung der Schüttung und des Gehäuses durch die federnde Nachgiebigkeit der Schraubenfeder 40 ausgeglichen werden.

Aus der vorstehenden Schilderung ist nun klar, daß über den Tank-Einlaß 22 eintretende KraftStoffdämpfe in den über der Aktivkohleschüttung innerhalb des Stirndeckels 18 gebilde¬ ten Freiraum direkt zur Mündung des Motor-Auslasses 24 durchtreten können, wenn an diesem Auslaß - infolge laufen¬ den Motors und geöffnetem Spülventil - ein Unterdruck an- liegt. Wenn andererseits keine Verbindung zum Saugrohr be¬ steht, weil das Spülventil bei stehendem Motor geschlossen ist, werden vom Tank verdrängte Kraftstoffdämpfe in die Ak¬ tivkohleschüttung eintreten, wo sie adsorbiert werden.

Sobald das Kraftfahrzeug gestartet wird, öffnet das Spül¬ ventil, und der im Saugtrakt des Motors entstehende Unter¬ druck saugt einerseits aus dem Kraftstoff-Tank übertretende Kraftstoffdämpfe direkt in den Motor und andererseits über den Frischluft-Einlaß 20 Frischluft nach, wodurch die in der Aktivkohleschüttung adsorbierten Kraftstoffdämpfe wie¬ der desorbiert und zusammen mit der nachgesaugten Frisch¬ luft der Motor-Verbrennung zugeführt werden.

Der in Figur 2 gezeigte Aktivkohlefilter 110 entspricht in seinem grundsätzlichen Aufbau und der Funktion dem vorste¬ hend beschriebenen Aktivkohlefilter 10. Zur Vermeidung un- nötiger Wiederholungen werden nachstehend nur die wesent¬ lichen, gegenüber dem Aktivkohlefilter 10 konstruktiv ge¬ troffenen Abwandlungen beschrieben, während es für die funktionell vergleichbaren Bauteile des Aktivkohlefilters 110 genügen mag, auf die vorausgehende Beschreibung des Ak- tivkohlefilters gemäß Fig. 1 zu verweisen, zumal gleichen Teilen in den Zeichnungsfiguren die gleichen Bezugszeichen zugeordnet sind, denen beim Aktivkohlefilter 110 lediglich noch eine "1" vorangestellt ist.

Abgesehen von den funktionell nicht bedeutsamen Abwandlun¬ gen der äußeren Gehäuseform liegt die wesentliche Abwand¬ lung des Aktivkohlefilters 110 darin, daß bei ihm alle drei Anschlüsse, d.h. der Frischluft-Einlaß 120, der Tank-Einlaß 122 und der Motor-Auslaß 124 an der oberen Stirnseite des Gehäuses 112 angeordnet sind, wobei diese Stutzen einstüc¬ kig an der - beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 unten liegenden, nun aber um 180° nach oben verschwenkten - ge¬ schlossenen Gehäuse-Stirnwand 114 angesetzt sind, während der Stirndeckel 118 die nunmehr unten liegende offene Seite des Grundgehäuses 116 verschließt.

Auch in diesem Falle besteht wieder eine direkte Strö ungs- verbindung zwischen dem Tank-Einlaß 122 und dem Motor-Aus¬ laß 124, so daß also vom Tank zuströmende oder über den im Motor-Auslaß herrschenden Unterdruck angesaugte Kraftstoff¬ dämpfe direkt, d.h. ohne Durchströmung der Aktivkohle- Schüttung 126, in das Ansaugsystem des Motors des zugehöri¬ gen Kraftfahrzeugs übertreten können.

Der den Frischluft-Einlaß 120 bildende Einlaßstutzen setzt sich dagegen im Gehäuseinnern in ein langgestrecktes, bis zum. Stirndeckel 118 durch die Aktivkohleschüttung 126 hin-

durchgeführtes Röhrchen 120\' fort, welches an seinem stirn- deckelseitigen Ende zwar am Stirndeckel gehalten und zen¬ triert ist, wobei diese Halterung jedoch so ausgebildet ist, daß dort über den Frischluft-Einlaß 120 aus der Umge- bungsatmosphäre angesaugte Frischluft in das Gehäuseinnere übertreten kann. D.h. auch in diesem Falle wieder muß ange¬ saugte Frischluft die gesamte Aktivkohleschüttung 126 durchströmen, wenn sie infolge des im Ansaugtrakt des Mo¬ tors entstehenden Unterdruck über den Frischluft-Einlaß 120 angesaugt wird. Umgekehrt muß bei stehendem Motor und da¬ durch geschlossenem Spülventil in der Verbindungsleitung vom Motor-Auslaß in den Aktivkohlefilter 110 eintretender Kraftstoffdampf die gesamte Schüttung 126 durchlaufen, be¬ vor über das Röhrchen 120\' und den Frischluft-Einlaß 120 ein Austritt zur Umgebungsatmosphäre möglich wäre. Durch Adsorption an den Aktivkohle-Teilchen erfolgt jedoch ein solcher Austritt nicht.

Aufgrund der um 180\' gedrehten Einbaulage des Gehäuses 112 ist in diesem Falle auch die durch die Schraubenfeder 140 vorgespannte Abdeckplatte 130 mit dem Vließfilter 138 an der Unterseite des Gehäuses vorgesehen, während die der Ab¬ deckplatte 28 des Aktivkohlefilters 10 entsprechende obere Abdeckung 128 des Aktivkohlefilters 110 die Schüttung 126 an der Oberseite abstützen.

Das in Figur 3 gezeigte Ausführungsbeispiel des Aktivkohle¬ filters 210 stellt nun wiederum eine Abwandlung des Aktiv¬ kohlefilters 110 dar, so daß nachstehend wiederum nur die demgegenüber getroffenen Abwandlungen beschrieben werden, wobei gleichen Teilen wiederum gleiche Bezugszeichen zuge¬ ordnet sind, denen im Falle des Aktivkohlefilters 210 dann aber eine "2" vorangestellt ist.

Der Aufbau des Gehäuses 212 des Aktivkohlefilters 210 ent¬ spricht grundsätzlich - wie bereits ein erster Blick auf die Figuren 2 udn 3 zeigt - dem Aktivkohlefilter 112, wobei