АДСОРБЕР Российский патент 2000 года по МПК F02M25/08 F02M33/02 

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к адсорберам, которые поглощают пары топлива, выделяемые из топливного бака, и тем самым предотвращают загрязнение окружающей среды токсичными веществами.

Известны устройства адсорберов, например, по патенту Японии N 4-32222 кл. МКИ F 02 M 25/08, включающий корпус, имеющий верхнюю и нижнюю части, внутри корпуса находится адсорбирующее вещество, в верхней части находятся патрубки подвода, отвода паров и патрубок, связывающий внутреннюю часть корпуса с атмосферой, в нижней части корпуса имеется воздушное пространство (ловушка) для слива жидкого топлива (конденсата).

Недостатком этого устройства является то, что в связи с большим объемом ловушки жидкое топливо может попадать на адсорбирующее вещество, в момент его взбалтывания, при движении автомобиля и его эволюциях (разгоне, торможении, поворотах), что приведет к загрязнению (отравлению) адсорбирующего вещества и как следствие к потере эффективности адсорбера и снижению его ресурса. Этого недостатка частично лишено устройство по патенту РФ N 2031237, кл. МКИ F 02 M 25/08, где объем ловушки уменьшен, и для предотвращения взбалтывания, в ней помещена прокладка из капиллярно - пористого материала, впитывающая жидкость (топливо) при его конденсации из пара в паропроводе 14 (фиг. 2, 3).

Недостатком является потеря эффективности адсорбера. т.к. прокладка, расположенная в ловушке, способствует увеличению интенсивности испарения топлива из ловушки (эффект фитиля) и затем поглощению испарившегося топлива адсорбирующим веществом, что уменьшает полезный объем для поглощения топливных паров из бензобака.

Прототипом является устройство по патенту США N 4750465 (класс МКИ F 02 M 39/00), где устройство адсорбера включает в себя корпус, имеющий верхнюю и нижнюю части, внутри корпуса находится адсорбирующее вещество (например, активированный уголь), в верхней части находятся патрубки подвода 36, отвода 38 в двигатель и патрубок 44, связывающий внутреннюю часть корпуса (т.е. адсорбирующее вещество) с атмосферой. В нижней части корпуса имеется емкость (ловушка) для сбора жидкого топлива (конденсата), образующегося в патрубке 36 и паропроводе 18.

Недостатком этого устройства является также потеря эффективности, т.к. часть испарившегося топлива из ловушки, несмотря на то, что ловушка уменьшенных размеров, поглотится адсорбирующим веществом, а значит пары из бензобака 12, проходя в адсорбер, поглотятся не в полном объеме, произойдет переполнение адсорбера и часть паров топлива выйдет в атмосферу через патрубок 44, что увеличит токсичность окружающей среды.

Целью изобретения является повышение эффективности адсорбера, уменьшение токсичности автомобиля, путем уменьшения количества сконденсированного топлива, попадаемого в емкость (ловушку).

Поставленная цель достигается тем, что адсорбер содержит герметичный корпус, ограниченный верхней и нижней частями, внутри которого находится адсорбирующее вещество. В верхней части имеется три патрубка: подвода, отвода паров топлива и патрубок, связывающий внутреннюю часть адсорбера с атмосферой, в нижней части находится емкость (ловушка) для сбора жидкого топлива (конденсата), отличающийся тем, что патрубок подвода паров имеет сужение проходного сечения, причем сужение выполнено на горизонтальном участке патрубка и выше его горизонтальной оси, а площадь проходного сечения сужения S₁ = (0,03 -0,08)S, где S - площадь проходного сечения патрубка подвода паров топлива.

Изобретение поясняется графически:
На фиг. 1 изображен адсорбер в сечении.

На фиг. 2 изображен участок 1 по фиг. 1 в увеличенном масштабе.

На фиг. 3 изображена схема подвода паров топлива к адсорберу.

На фиг. 4 изображен вид А по фиг. 2.

Адсорбер по фиг. 1 содержит: герметичный корпус 1, ограниченный верхней 2 и нижний 3 частями, внутри корпуса 1 расположено адсорбирующее вещество 4 (например, активированный уголь, в виде спеченного брикета). В верхней части 2 имеются патрубки подвода 5 паров, отвода 6 паров и патрубок 7, связывающий внутреннюю часть адсорбера (адсорбирующее вещество) с атмосферой.

В нижней части 3 имеется емкость (ловушка) 8, в верхней части 2 имеется канал 9 с открытым концом 10, идущий через адсорбирующее вещество до нижней части 3. В патрубке подвода паров 5 (фиг. 2) выполнено сужение 11 его проходного сечения, причем сужение 11 выполнено на горизонтальном участке 12 патрубка 5 и выше его горизонтальной оси 13. Площадь проходного сечения сужения 11 (S₁) по фиг. 4 составляет (0,03 - 0,08)S, где S - площадь проходного сечения патрубка 5.

Топливный бак 14 (фиг. 3) соединен паропроводом 15 с патрубком 5 корпуса 1 адсорбера. Впускная труба 17 двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (не показан) соединена с помощью паропровода продувки 16 с патрубком 6 корпуса 1 адсорбера. Паропровод продувки 16 разделен клапаном продувки адсорбера 18. В паропроводе 15 и патрубке 5 имеется конденсат (жидкое топливо) 19 в виде дискретных участков (тромбов).

Работа
При стоянке автомобиля и не работающем ДВС, пары топлива (воздух, легкие фракции углеводородов), образовавшиеся под действием окружающей температуры в бензобаке 14 (фиг.3), расширяясь, поступают в трубопровод 15 и далее через патрубок подвода 5 в корпус 1 адсорбера (фиг. 1), и по каналу 9 пары проходят в нижнюю часть 3 адсорбера, где затем поглощаются (удерживаются) адсорбирующим веществом 4 (например, состоящим из активированного угля). Вышеописанное устройство необходимо для выполнения требований по нормам испарения топлива, предъявляемым к автомобилям. Движение паров топлива из бензобака 14 к адсорберу показано стрелками. Кроме паров по паропроводу 15, под действием давления, движется к корпусу 1 адсорбера и жидкое топливо 19 (конденсат) в виде дискретных участков (тромбов), возникающих в паропроводе 15 из-за разности температур в бензобаке и паропроводе, а также наличие центров конденсации в паропроводе 15.

Жидкое топливо 19 так же проходит в корпус 1 адсорбера и по каналу 9 поступает в нижнюю часть 3 адсорбера, в емкость 8 (ловушку). Емкость 8 необходима, т. к. попадание жидкого топлива на адсорбирующее вещество 4 нежелательно и приведет к потере эффективности части адсорбирующего вещества 4 из-за изменения его пористой структуры. Скапливаясь в емкости 8, жидкое топливо 19 так же испаряется и поглощается адсорбирующим веществом 4, как и пары, поступающие из бензобака 14, что ускоряет заполнение адсорбирующего вещества 4 и при достаточно долгом процессе, который зависит от количества жидкого топлива 19 в емкости. Может произойти переполнение адсорбера и выход паров в атмосферу через патрубок 7, связывающий внутреннюю часть адсорбера (адсорбирующее вещество 4) с атмосферой.

Это увеличит токсичность автомобиля и приведет к превышению требований по нормам испарения.

При включении ДВС автомобиля происходит регенерация адсорбера (десорбция).

А именно: возникающее разрежение (давление меньше атмосферного) во впускной трубе 17 ДВС, при открытом клапане продувки адсорбера 18, заставляет воздух из атмосферы проходить в патрубок 7 верхней части 2 корпуса 1, связывающий внутреннюю часть адсорбера (адсорбирующее вещество 4) с атмосферой. Проходя через адсорбирующее вещество 4, воздух захватывает (отрывает за счет динамики) молекулы углеводородов от пористой структуры адсорбирующего вещества 4 (активированного угля) и по каналу 9 проходит в патрубок отвода 6 паров, далее по паропроводу 16 во впускную трубу 17 и наконец в цилиндры ДВС, где и происходит сгорание. Движение воздуха при регенерации адсорбера показано на фиг. 1 двойной стрелкой.

Для уменьшения попадания жидкого топлива 19 в емкость 8 и переполнения в результате этого адсорбирующего вещества 4 парами топлива, в патрубке подвода 5 выполнено сужение 11 (фиг. 2), которое расположено на горизонтальном участке 12 патрубка подвода 5 и выше его горизонтальной оси 13. Это необходимо для удержания части жидкого топлива 19 в патрубке подвода 5 и предотвращения попадания его в емкость 8.

При работе ДВС уровень жидкого топлива в бензобаке 14 понижается и давление воздуха становится ниже атмосферного. Для выравнивания давления в бензобаке 14 воздух из атмосферы проходит через патрубок 7, канал 9, патрубок подвода 5, паропровод 15 в бензобак 14. При этом жидкое топливо 19 в виде дискретных участков (тромбов), находящихся в паропроводе 15 и скопившихся перед сужением 11, также движется из патрубка подвода 5 к бензобаку 14.

Предотвращение попадания части жидкого топлива 19 в емкость 8, уменьшающее возможность переполнения адсорбирующего вещества 4, и составляет положительный эффект.

Выбор пределов площади поперечного сечения сужения 11
S₁ = (0,03 - 0,08)S,
где S - площадь проходного сечения патрубка подвода 5, объясняется следующим образом:
Площадь проходного сечения S₁, меньшая чем 0,03S, нецелесообразна вследствие засорения этого сужения твердыми и смолянистыми веществами, находящимися в бензобаке и в бензине, которые могут попасть в паропровод 15 и перекрыть сечение S, что приведет к возрастанию или уменьшению давления в бензобаке 14 (в зависимости от режима работы ДВС) и его пластической деформации, что недопустимо.

Площадь поперечного сечения S₁ сужения более чем 0,08S также нецелесообразна, в связи с уменьшением количества жидкого топлива 19 в патрубке подвода 5, что снижает эффективность адсорбера, т.к. повышается количество жидкого топлива в емкости 8.

Изобретение может быть использовано в автомобилестроении и обеспечивает поглощение паров топлива из топливного бака. Адсорбер содержит герметичный корпус, ограниченный верхней и нижней частями, внутри которого находится адсорбирующее вещество. В верхней части имеются три патрубка: подвода, отвода паров топлива и патрубок, связывающий внутреннюю часть адсорбера с атмосферой. В нижней части находится емкость (ловушка) для сбора жидкого топлива (конденсата). В патрубке топливных паров имеется сужение его проходного сечения. Сужение выполнено на горизонтальном участке патрубка и выше его горизонтальной оси. Площадь проходного сечения сужения S₁=(0,03-0,08)S, где S - площадь проходного сечения патрубка подвода паров топлива. Технический результат - повышение эффективности адсорбера, уменьшение токсичности за счет уменьшения количества топлива, попадаемого в емкость (ловушку). 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Адсорбер, содержащий герметичный корпус, ограниченный верхней и нижней частями, внутри которого находится адсорбирующее вещество, при этом в верхней части имеются три патрубка: подвода, отвода паров топлива и патрубок, связывающий внутреннюю часть адсорбера с атмосферой, в нижней части находится емкость (ловушка) для сбора жидкого топлива (конденсата), отличающийся тем, что в патрубке топливных паров имеется сужение его проходного сечения, причем сужение выполнено на горизонтальном участке патрубка и выше его горизонтальной оси. 2. Адсорбер по п.1, отличающийся тем, что площадь проходного сечения сужения S₁ = (0,03 - 0,08)S, где S - площадь проходного сечения патрубка подвода паров топлива.