RU2158378C1

RU2158378C1 - Adsorber

Info

Publication number: RU2158378C1
Application number: RU99103085A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Лысенко
Original assignee: Лысенко Евгений Васильевич
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: automotive industry. SUBSTANCE: adsorber is designed for absorbing fuel vapors from fuel tank. Adsorber has sealed housing limited by upper and lower parts and adsorbing substance placed into housing. Upper part has three branch pipes, namely, fuel vapor feed-in, fuel vapor let-out branch pipes and branch pipe placing inner part of absorber in communication with atmosphere. Lower part has trap for liquid fuel (condensate). Fuel vapor branch pipe is provided with flow section constriction made on horizontal section of branch pipe higher than its horizontal axis. Flow section constriction area is S₁= (0.03-0.08)S, where S is fuel vapor feed-in branch pipe flow section area. EFFECT: improved efficiency of adsorber, reduced toxicity owing to reduction of amount of fuel getting into trap. 2 cl, 4 dwg

Description

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. The invention relates to the automotive industry, in particular to adsorbers that absorb fuel vapors released from the fuel tank, and thereby prevent environmental pollution by toxic substances.

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). Known adsorber devices, for example, according to Japanese patent N 4-32222 class. MKI F 02 M 25/08, comprising a housing having upper and lower parts, an adsorbent substance is located inside the housing, inlet and outlet pipes are located in the upper part, and a pipe connecting the inside of the housing with the atmosphere, there is air space in the lower part of the housing ( trap) for draining liquid fuel (condensate).

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). The disadvantage of this device is that, due to the large volume of the trap, liquid fuel can get on the adsorbing substance, at the time of its agitation, during car movement and its evolution (acceleration, braking, cornering), which will lead to pollution (poisoning) of the adsorbing substance and as a result, a loss of adsorber efficiency and a decrease in its resource. This disadvantage is partially devoid of the device according to the patent of the Russian Federation N 2031237, class. MKI F 02 M 25/08, where the volume of the trap is reduced, and to prevent agitation, a gasket of capillary-porous material is placed in it, which absorbs liquid (fuel) when it is condensed from steam in steam line 14 (Fig. 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. The disadvantage is the loss of adsorber efficiency. because the gasket located in the trap increases the rate of evaporation of fuel from the trap (wick effect) and then the absorption of the evaporated fuel by an adsorbing substance, which reduces the useful volume for absorbing fuel vapors from the gas tank.

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. The prototype is the device according to US patent N 4750465 (class MKI F 02 M 39/00), where the adsorber device includes a housing having upper and lower parts, an adsorbent substance (for example, activated carbon) is located inside the housing, and pipes are located in the upper part inlet 36, outlet 38 into the engine and a pipe 44 connecting the inside of the housing (i.e., the absorbent material) to the atmosphere. In the lower part of the body there is a container (trap) for collecting liquid fuel (condensate) formed in the pipe 36 and the steam pipe 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. The disadvantage of this device is also the loss of efficiency, because part of the evaporated fuel from the trap, despite the fact that the trap is reduced in size, is absorbed by the adsorbing substance, which means that the vapors from the gas tank 12, passing into the adsorber, are not fully absorbed, the adsorber is overfilled and part of the fuel vapor enters the atmosphere through the pipe 44, which will increase environmental toxicity.

Целью изобретения является повышение эффективности адсорбера, уменьшение токсичности автомобиля, путем уменьшения количества сконденсированного топлива, попадаемого в емкость (ловушку). The aim of the invention is to increase the efficiency of the adsorber, reducing the toxicity of the car, by reducing the amount of condensed fuel falling into the tank (trap).

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.This goal is achieved in that the adsorber contains a sealed housing, limited to the upper and lower parts, inside of which there is an absorbent substance. In the upper part there are three nozzles: an inlet, a vent of fuel vapors and a nozzle connecting the inside of the adsorber to the atmosphere, in the lower part there is a container (trap) for collecting liquid fuel (condensate), characterized in that the vapor supply nozzle has a narrowing of the passage section, moreover, the narrowing is performed on the horizontal section of the pipe and above its horizontal axis, and the area of the passage section of the narrowing S ₁ = (0.03 -0.08) S, where S is the area of the passage section of the pipe for supplying fuel vapor.

Изобретение поясняется графически:
На фиг. 1 изображен адсорбер в сечении.The invention is illustrated graphically:
In FIG. 1 shows an adsorber in cross section.

На фиг. 2 изображен участок 1 по фиг. 1 в увеличенном масштабе. In FIG. 2 shows section 1 of FIG. 1 on an enlarged scale.

На фиг. 3 изображена схема подвода паров топлива к адсорберу. In FIG. 3 shows a diagram of the supply of fuel vapor to the adsorber.

На фиг. 4 изображен вид А по фиг. 2. In FIG. 4 is a view A of FIG. 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. The adsorber of FIG. 1 contains: a sealed housing 1, bounded by the upper 2 and lower 3 parts, an absorbent 4 is located inside the housing 1 (for example, activated carbon, in the form of a sintered briquette). In the upper part 2 there are nozzles for supplying 5 vapors, an outlet for 6 vapors and a nozzle 7 connecting the inside of the adsorber (adsorbing substance) with the atmosphere.

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.In the lower part 3 there is a container (trap) 8, in the upper part 2 there is a channel 9 with an open end 10 going through the adsorbing substance to the lower part 3. In the vapor supply pipe 5 (Fig. 2), a narrowing 11 of its passage section is made, moreover the narrowing 11 is made on the horizontal section 12 of the pipe 5 and above its horizontal axis 13. The area of the passage section of the narrowing 11 (S ₁ ) of FIG. 4 is (0.03 - 0.08) S, where S is the flow area of the nozzle 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). The fuel tank 14 (Fig. 3) is connected by a steam line 15 to the pipe 5 of the adsorber housing 1. The inlet pipe 17 of the internal combustion engine (ICE) (not shown) is connected via a purge steam line 16 to the pipe 6 of the adsorber housing 1. The purge steam line 16 is separated by an adsorber 18 purge valve. In the steam line 15 and nozzle 5 there is condensate (liquid fuel) 19 in the form of discrete sections (thrombi).

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.Work
When the car is parked and the internal combustion engine does not work, fuel vapors (air, light hydrocarbon fractions) formed under the influence of ambient temperature in the gas tank 14 (Fig. 3), expanding, enter the pipeline 15 and then through the supply pipe 5 to the adsorber body 1 (Fig. . 1), and through channel 9 the vapors pass to the lower part 3 of the adsorber, where they are then absorbed (retained) by the adsorbing substance 4 (for example, consisting of activated carbon). The above device is necessary to fulfill the requirements for fuel evaporation standards for cars. The movement of fuel vapor from the gas tank 14 to the adsorber is shown by arrows. In addition to vapor through the steam line 15, under pressure, the adsorber body 1 also moves liquid fuel 19 (condensate) in the form of discrete sections (blood clots) arising in the steam line 15 due to the temperature difference in the gas tank and the steam pipe, as well as the presence of condensation centers in steam line 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. Liquid fuel 19 also passes into the housing 1 of the adsorber and through the channel 9 enters the lower part 3 of the adsorber, into the tank 8 (trap). Capacity 8 is necessary, since the ingress of liquid fuel onto the adsorbing substance 4 is undesirable and will lead to a loss of efficiency of a part of the adsorbing substance 4 due to a change in its porous structure. Accumulating in the tank 8, the liquid fuel 19 also evaporates and is absorbed by the adsorbing substance 4, as well as the vapors coming from the gas tank 14, which accelerates the filling of the adsorbing substance 4 and with a sufficiently long process, which depends on the amount of liquid fuel 19 in the tank. An adsorber overflow and vapor release into the atmosphere through a pipe 7 connecting the inside of the adsorber (adsorbent 4) to the atmosphere may occur.

Это увеличит токсичность автомобиля и приведет к превышению требований по нормам испарения. This will increase the toxicity of the car and lead to exceeding the requirements for evaporation standards.

При включении ДВС автомобиля происходит регенерация адсорбера (десорбция). When you turn on the internal combustion engine of the car, the adsorber is regenerated (desorption).

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. Namely: the resulting vacuum (pressure less than atmospheric) in the intake pipe 17 of the internal combustion engine, with the adsorber 18 purge valve open, causes air from the atmosphere to pass into the pipe 7 of the upper part 2 of the housing 1, connecting the inside of the adsorber (adsorbent 4) with the atmosphere. Passing through the adsorbing substance 4, the air captures (detaches due to dynamics) hydrocarbon molecules from the porous structure of the adsorbing substance 4 (activated carbon) and passes through the channel 9 to the exhaust pipe 6 vapor, then through the steam line 16 to the inlet pipe 17 and finally to the ICE cylinders where combustion takes place. The movement of air during regeneration of the adsorber is shown in FIG. 1 double arrow.

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. To reduce the ingress of liquid fuel 19 into the tank 8 and overflow as a result of this adsorbing substance 4 with fuel vapor, a restriction 11 is made in the supply pipe 5 (Fig. 2), which is located on the horizontal section 12 of the supply pipe 5 and above its horizontal axis 13. This necessary to hold part of the liquid fuel 19 in the supply pipe 5 and to prevent it from falling into the tank 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. When the internal combustion engine operates, the level of liquid fuel in the gas tank 14 decreases and the air pressure becomes lower than atmospheric. To equalize the pressure in the gas tank 14, air from the atmosphere passes through the pipe 7, channel 9, the supply pipe 5, the steam pipe 15 to the gas tank 14. Moreover, the liquid fuel 19 in the form of discrete sections (thrombi) located in the steam pipe 15 and accumulated before the restriction 11, also moves from the supply pipe 5 to the gas tank 14.

Предотвращение попадания части жидкого топлива 19 в емкость 8, уменьшающее возможность переполнения адсорбирующего вещества 4, и составляет положительный эффект. Prevention of the ingress of part of the liquid fuel 19 into the container 8, which reduces the possibility of overflow of the adsorbing substance 4, is a positive effect.

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.The choice of the limits of the cross-sectional area of the narrowing 11
S ₁ = (0.03 - 0.08) S,
where S is the area of the bore of the supply pipe 5, is explained as follows:
The cross-sectional area S ₁ less than 0.03S is impractical due to the clogging of this constriction with solid and resinous substances in the gas tank and gasoline, which can enter the steam pipe 15 and block the cross-section S, which will lead to an increase or decrease in pressure in the gas tank 14 (depending on the operating mode of the internal combustion engine) and its plastic deformation, which is unacceptable.

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.The cross-sectional area S _{1 of a} narrowing of more than 0.08S is also impractical, due to the decrease in the amount of liquid fuel 19 in the supply pipe 5, which reduces the efficiency of the adsorber, because increases the amount of liquid fuel in the tank 8.

Claims

1. An adsorber containing a sealed enclosure bounded by the upper and lower parts, inside of which there is an adsorbent substance, while in the upper part there are three nozzles: inlet, exhaust of fuel vapor and a nozzle connecting the inner part of the adsorber to the atmosphere, in the lower part there is a container ( trap) for collecting liquid fuel (condensate), characterized in that in the pipe of the fuel vapor there is a narrowing of its bore, and the narrowing is made on the horizontal section of the pipe and above its horizontal axis.

2. The adsorber according to claim 1, characterized in that the area of the passage section of the narrowing S ₁ = (0.03 - 0.08) S, where S is the area of the passage section of the pipe for supplying fuel vapor.