Адсорбер системы улавливания паров бензина

Система улавливания паров бензина – проверяем и чистим

924

УЖЕ ПОДЕЛИЛИСЬ

В процессе эксплуатации транспортного средства с бензиновым двигателем образуются пары топлива, выброс которых становится очень опасным для окружающей среды. Чтобы не допустить этого, современные производители оснащают автомобили системами EVAP – Evaporative Emission Control. Их основная задача состоит в улавливании паров бензина и их дальнейшем сжигании в двигателе.

1 История возникновения современной системы EVAP

Первая система улавливания паров бензина появилась на автомобилях Toyota в 60-х годах прошлого века. Тогда она включала в себя топливный бак, крышку горловины с обратным клапаном и адсорбер с комплектом обратных вакуумных клапанов. Несмотря на сложную для тех времен конструкцию, ранние системы EVAP не справлялись со своей задачей. Пары бензина продолжали попадать в атмосферу, а в салоне автомобиля стоял невыносимый запах бензина.

Чтобы как-то решить проблему с выбросом вредных паров бензина в воздух, в начале 90-х американские производители провели ряд тестов: поместили внутрь адсорбера активированный уголь с целью быстрого поглощения топливных паров. Так появились современные системы EVAP, которые используют сегодня все мировые автоконцерны.

Рекомендуем ознакомиться

2 Как работает система для улавливания паров топлива

Основа данной системы состоит из адсорбера, который поглощает пары бензина, поступающие из топливного бака. Стенки адсорбера заполнены гранулами активированного угля, которые не дают молекулам топливных паров попадать в атмосферу. С внешней стороны адсорбер соединен с такими деталями:

впускным коллектором, который предназначен для продувки системы улавливания паров топлива;
топливной системой, с которой пары попадают в адсорбер;
воздушным фильтром. В нем создается разница в давлении, необходимая для эффективной продувки.

Продувка предназначена для освобождения адсорбера от скопления паров бензина. Процессом очистки системы EVAP управляет специальный электромагнитный клапан, расположенный между адсорбером и впускным коллектором.

Продувка системы EVAP возможна при определенных нагрузках на двигатель, а также при повышенном вращении коленчатого вала.

При значительных нагрузках на двигатель автомобиля ЭБУ автоматически открывает электромагнитный клапан. С клапана разряженный воздух попадает в адсорбер, после чего поглощает пары бензина и направляется в камеру внутреннего сгорания. При этом в двигателе автомобиля поддерживается оптимальное для работы соотношение топлива и воздуха.

В двигателях, оснащенных турбонаддувом, разряжение воздуха не происходит. Поэтому производители включают в систему улавливания паров топлива дополнительные двухходовые клапаны. Срабатывая, эти элементы толкают пары бензина внутрь впускного коллектора, после чего они сгорают в камере двигателя.

3 Самостоятельная очистка элементов системы EVAP

В связи с регулярными нагрузками на систему улавливания паров топлива, ее составляющие необходимо периодически проверять. Сигналом для неотложного демонтажа и очистки адсорбера или клапанов служит появление резкого запаха бензина в салоне автомобиля. Еще один повод проверить систему EVAP – неустойчивая работа двигателя на холостом ходу. В такой ситуации первое, что необходимо сделать, это проверить сепаратор.

Работа по демонтажу этой детали должна выполняться по такому алгоритму:

Чтобы получить доступ к сепаратору, необходимо отсоединить провод от клеммы «-» аккумулятора.
Далее устанавливаем машину на подъемник и снимаем левое заднее колесо. Сжимая фиксатор разъема, демонтируем сепаратор, после чего снимаем магистраль слива бензина со штуцера бензобака.
Затем просовываем отвертку под держатель магистрали и снимаем его. Откручиваем крепежную гайку держателя трубки пароотвода. Затем откручиваем 2 крепежа кронштейна сепаратора.
Снимаем всю конструкцию из сепаратора, кронштейна, трубок и гравитационного клапана. Тщательно проверяем детали на наличие засорений. Очистить загрязненные элементы можно с помощью пылесоса. Перед этим стоит убедиться, что в конструкции не осталось мелких деталей и крепежей. После очистки вставляем сепаратор на место и собираем систему в обратном порядке.

Еще один элемент, сильно поддающийся загрязнениям – это адсорбер. Он находится в моторном отсеке автомобиля. Для демонтажа этой детали сжимаем фиксатор разъема и снимаем магистрали подачи паров бензина в клапан продувки. Получив прямой доступ к адсорберу, приступаем к его очистке. Для этого кисточкой аккуратно счищаем загрязнения, после чего собираем систему в обратном порядке.

Для более эффективной работы системы EVAP специалисты советуют приобрести сменный сепаратор и адсорбер. Так вы сможете комбинировать заводские детали с приобретенными. В случае окончательной поломки адсорбера или сепаратора деталь можно сразу же заменить и продолжить эксплуатацию автомобиля.

Читайте нас ВКонтакте

924

УЖЕ ПОДЕЛИЛИСЬ

kareliyanews.ru

Система улавливания паров бензина – как очистить адсорбер от загрязнений? + Видео | TuningKod - 15 Февраля 2016 - Система улавливания паров бензина – как очистить адсорбер от загрязнений? + Видео

Содержание

История возникновения современной системы EVAP
Как работает система для улавливания паров топлива
Самостоятельная очистка элементов системы EVAP

1 История возникновения современной системы EVAP

- датчик адсорбера Калина

Рекомендуем ознакомиться

2 Как работает система для улавливания паров топлива

впускным коллектором, который предназначен для продувки системы улавливания паров топлива;
топливной системой, с которой пары попадают в адсорбер;
воздушным фильтром. В нем создается разница в давлении, необходимая для эффективной продувки.

3 Самостоятельная очистка элементов системы EVAP

Работа по демонтажу этой детали должна выполняться по такому алгоритму:

Чтобы получить доступ к сепаратору, необходимо отсоединить провод от клеммы "-" аккумулятора.
Далее устанавливаем машину на подъемник и снимаем левое заднее колесо. Сжимая фиксатор разъема, демонтируем сепаратор, после чего снимаем магистраль слива бензина со штуцера бензобака.

Затем просовываем отвертку под держатель магистрали и снимаем его. Откручиваем крепежную гайку держателя трубки пароотвода. Затем откручиваем 2 крепежа кронштейна сепаратора.
Снимаем всю конструкцию из сепаратора, кронштейна, трубок и гравитационного клапана. Тщательно проверяем детали на наличие засорений. Очистить загрязненные элементы можно с помощью пылесоса. Перед этим стоит убедиться, что в конструкции не осталось мелких деталей и крепежей. После очистки вставляем сепаратор на место и собираем систему в обратном порядке.

avto-tuning.ucoz.com

Адсорбер системы улавливания паров топлива

Изобретение относится к транспортным средствам, оснащенным двигателем внутреннего сгорания (ДВС), в частности к системе питания ДВС, а именно к адсорберам, поглощающим топливные испарения из топливного бака. Адсорбер содержит корпус 1 цилиндрического типа, ограниченный крышкой 2 и дном 3. Внутри корпуса 1 расположено адсорбирующее вещество, представляющее собой единый блок 4, установленный с зазором по отношению к внутренней боковой стенке корпуса. В крышке 2 имеются три патрубка сообщения блока 4 с атмосферой, топливным баком и системой впуска воздуха в ДВС. На крышке и дне выполнены центрирующие кольцевые выступы 8 и 9, направленные внутрь корпуса, входящие в контакт с блоком и обеспечивающие зазор. Между центрирующим выступом на дне и блоком, а также между крышкой и блоком установлены эластичные прокладки. Технический результат заключается в повышении эффективности работы адсорбера. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Из патента ЕПВ (заявка 0242049, МПК F 02 M 25/08, опубл. 21.10.87, 43) известно устройство адсорбера, содержащее корпус цилиндрического типа с крышкой и дном, внутри корпуса расположено адсорбирующее вещество. В крышке имеются патрубки сообщения адсорбирующего вещества с атмосферой, топливным баком и системой впуска воздуха ДВС.

Для предотвращения выхода топливных паров в атмосферу во время стоянки транспортного средства топливные испарения из бензобака направляются по трубопроводу к адсорберу, где поглощаются адсорбирующим веществом (например, гранулированным активированным углем). При работе ДВС с помощью патрубка, связанного с системой впуска воздуха ДВС, в корпусе адсорбера создается разрежение (давление меньше атмосферного), и пары топлива продуваются воздухом из атмосферы в ДВС, где и сгорают.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность поглощения паров, т. к. патрубки сообщения адсорбирующего вещества с топливным баком и системой впуска воздуха расположены не по оси корпуса, что при поглощении паров адсорбером приведет к неравномерности заполнения адсорбирующего вещества. При этом может произойти выход топливных паров в атмосферу через патрубок сообщения адсорбирующего вещества с атмосферой, прежде чем топливные пары заполнят весь объем адсорбирующего вещества, что нежелательно, т.к. приведет к увеличению токсичности транспортного средства. При продувке воздух из атмосферы, поступающий из патрубка 30, захватывает (продувает) не весь объем адсорбирующего вещества, часть остается в удаленных от указанного патрубка местах (углах верхней части корпуса адсорбера). Это приведет к снижению поглощающей способности адсорбера при последующих циклах поглощения.

Другое устройство по патенту США 4750465 (ПМК F 02 M 39/00, опубл. 31.06.87), содержащее вышеперечисленные элементы конструкции по патенту ЕПВ, где трубки сообщения адсорбера с топливным баком и системой впуска воздуха ДВС совмещены в одну трубку, проходящую по оси корпуса адсорбера, что улучшает эффективность поглощения и продувки. Несмотря на это, все же продувается не весь объем адсорбирующего вещества, т.к. в пристеночном слое (слой адсорбирующего вещества, расположенный вблизи внутренней стенки корпуса адсорбера) наблюдается слабое движение воздуха и в связи с этим продувка затруднена. Это также приведет к снижению эффективности адсорбера.

Устройство по патенту Японии (заявка 6332980, ПМК F 02 M 25/08, опубл. 04.07.88), содержащее вышеперечисленные элементы, частично лишено недостатков предыдущих устройств, т.к. внутри корпуса расположено адсорбирующее вещество в виде единого блока, причем боковая поверхность блока вплотную, без зазора подходит к внутренней стенке корпуса адсорбера, это также является недостатком, т.к. приведет к снижению поглощающей способности адсорбера при последующих циклах поглощения из-за низких скоростей воздуха в пристеночном слое, что может привести к переполнению адсорбера парами топлива и выходу их через патрубок сообщения адсорбирующего вещества с атмосферой в окружающую среду и повышению токсичности транспортного средства, что недопустимо.

В качестве прототипа выбрано устройство по патенту РФ 2120561 (ПМК F 02 M 25/08, опубл. 20.10.98), содержащее цилиндрический корпус с крышкой и дном. Внутри корпуса расположено адсорбирующее вещество в виде единого блока, причем между боковой поверхностью блока и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса имеется кольцевой зазор. В крышке имеются патрубки сообщения адсорбирующего вещества с атмосферой, топливным баком и системой впуска воздуха в ДВС. Данное устройство имеет преимущество по сравнению с вышеописанными аналогами, т.к. кольцевой зазор способствует более эффективному насыщению (адсорбции) и последующей продувке (десорбции) воздухом. Это происходит за счет более качественного использования всего поглощающего объема блока из-за доступности топливных паров (при адсорбции) и воздуха (при десорбции) к любой точке боковой поверхности блока, что увеличивает его поглощающую способность.

Недостатком этого устройства является снижение поглощающей способности при насыщении (адсорбции) и продувке (десорбции) воздухом из-за нестабильности размеров этого кольцевого зазора (между боковой поверхностью блока и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса адсорбера). Это происходит из-за возможного несовпадения оси блока и корпуса в результате перекоса блока внутри корпуса (его радиального смещения к какой-либо стороне боковой поверхности корпуса ввиду отсутствия центрирующих элементов блока относительно корпуса). В этом случае часть поверхности блока может войти в контакт с внутренней поверхностью корпуса, что и приведет к уменьшению эффективности продувки блока и последующего насыщения. Этот недостаток может способствовать переполнению адсорбера парами топлива и выходу их через патрубок сообщения блока с атмосферой в окружающую среду и повышению токсичности транспортного средства при его эксплуатации в условиях высоких окружающих температур воздуха, что недопустимо.

Другим недостатком является опасность разрушения блока при вибронагрузках, возникающих при движении транспортного средства. Слабозафиксированный блок в корпусе может выкрашиваться при соударениях с внутренней поверхностью корпуса адсорбера, т.к. состоит из активированного угля, спеченного с небольшим количеством пластмассовых гранул, что не обеспечивает достаточную прочность. Выкрашивание блока недопустимо, т.к. частицы угля могут попасть в цилиндры ДВС через патрубок 8 связи блока с системой впуска воздуха в ДВС и способствовать выходу его их строя из-за абразивного износа.

Техническая задача, решаемая в изобретении, заключается в том, что в адсорбере системы улавливания паров топлива, содержащем герметичный цилиндрического типа корпус, ограниченный крышкой и дном, внутри корпуса расположено адсорбирующее вещество, представляющее собой единый блок, установленный с зазором по отношению к внутренней боковой стенке корпуса, в крышке имеются патрубки сообщения блока с атмосферой, топливным баком и системой впуска воздуха в ДВС.

Отличительной особенностью является то, что на крышке и дне выполнены центрирующие кольцевые выступы, направленные не внутрь корпуса, а между центрирующим выступом на дне и блоком, а также между центрирующим выступом на крышке и блоком установлены прокладки из эластичного материала, при этом блок поджат с усилием в осевом направлении между этими прокладками.

Изобретение поясняется графически: - на фиг.1 изображен адсорбер СУПТ в сечении по его оси; - на фиг.2 - схема СУПТ транспортного средства.

Адсорбер СУПТ по фиг.1 содержит корпус 1 цилиндрического типа, ограниченный крышкой 2 и дном 3, внутри корпуса расположено адсорбирующее вещество, представляющее собой единый блок 4. В крышке 2 имеются три патрубка: патрубок 5 сообщения блока 4 с атмосферой, патрубок 6 сообщения блока 4 с топливным баком и патрубок 7 сообщения с системой впуска ДВС. По оси крышки 2 выполнен центрирующий кольцевой выступ 8, направленный внутрь корпуса 1. По оси дна 3 также выполнен центрирующий кольцевой выступ 9, направленный внутрь корпуса 1. При этом оси корпуса 1, крышки 2 и дна 3 совпадают.

Цилиндрического типа блок 4 имеет встроенные верхний 10 и нижний 11 торцы, выполненные из пластмассы. По оси блока 4 выполнено отверстие 12, которое связано с патрубком 5 сообщения с атмосферой. Между выступом 8 в крышке 2 и верхним торцом 10 блока 4 имеется эластичная герметизирующая прокладка 13, а между выступом 9 дна 3 и нижним торцом 11 блока 4 также имеется эластичная демпфирующая прокладка 14, которые герметизируют и демпфируют соответственно блок 4 в корпусе 1. Между внутренней боковой стенкой корпуса 1 и блоком имеется кольцевой зазор 15 (воздушное пространство).

На фиг. 2 изображена схема СУПТ транспортного средства. При стоянке транспортного средства топливные пары из топливного бака 16 по трубопроводу 17 поступают в корпус 1 адсорбера через патрубок 6, расположенный в крышке 2. Пневмоклапан 18 необходим для создания небольшого избыточного давления насыщенных паров топлива в топливном баке 16. При работе ДВС топливные пары из адсорбера через патрубок 7 в крышке 2 поступают в систему впуска 19 ДВС по трубопроводу 20. Электромагнитный клапан 21 дозирует количество топливных паров, поступающих в ДВС с помощью электронного блока (не показан). Корпус 1, крышка 2 и дно 3 герметично соединены между собой.

Адсорбер необходим для предотвращения выхода испарившегося топлива из топливного бака в атмосферу и ее загрязнения. С помощью СУПТ выполняются международные экологические требования, предъявляемые к транспортным средствам.

Адсорбер работает обычным образом.

Преимущественно при стоянке автомобиля и неработающем ДВС часть жидкого топлива, находящегося в топливном баке 16, под влиянием окружающей температуры испаряется и скапливается в верхней его части. При достижении определенного избыточного давления в топливном баке 16 открывается клапан 18, пары топлива и воздуха по трубопроводу 17 проходят через патрубок 6 крышки 2 адсорбера внутрь корпуса 1, где находится адсорбирующее вещество в виде единого блока 4. Материалом адсорбирующего вещества может служить активированный уголь, смешанный с небольшим количеством пластмассы и спеченный для придания ему формы блока в виде цилиндра, повторяющего внутреннюю боковую стенку корпуса 1 адсорбера. На поверхности адсорбирующего вещества по всему объему блока 4 происходит адсорбция (поглощение) топливных паров, воздух при этом не удерживается адсорбирующим веществом, а свободно проходит через блок 4 в сквозное отверстие 12, в патрубок 5 крышки 2 и далее выходит в атмосферу. Движение топливных паров и воздуха из топливного бака 16 и внутри адсорбера показано стрелками (см. фиг.1 и 2).

Кольцевой зазор 15 способствует равномерному заполнению топливных паров по всему объему блока 4 с минимальным сопротивлением и тем самым позволяет увеличить скорость заполнения адсорбера без риска, что часть топливных паров проскочит в отверстие 12 и патрубок 5 в атмосферу через адсорбирующее вещество блока 4. Увеличение скорости заполнения может произойти при однократном впуске большего объема топливных паров через патрубок 6 при открытии клапана 18, работающего дискретно. Клапан 18 нужен для создания избыточного давления насыщенных паров топлива в топливном баке с целью ограничения поступления паров в адсорбер и возможного его переполнения в условиях высоких температур окружающей среды. Например, топливо в топливном баке нагревается от асфальтированного дорожного покрытия, т. к. большинство легковых транспортных средств оборудованы топливными баками, расположенными под полом транспортного средства.

Кроме того, кольцевой зазор позволяет качественно использовать весь поглощающий объем адсорбирующего вещества блока 4 за счет доступности топливных паров к любой точке боковой поверхности блока 4, что увеличивает его эффективность (отношение количества поглощенных топливных паров в граммах, к весу чистого блока). Торцы 10 и 11 блока 4 необходимы для придания каркасности блоку 4 и одновременно являются элементами центровки блока 4 в корпусе 1 с помощью кольцевого выступа 8 на крышке 2 и кольцевого выступа 9 на дне 3 корпуса 1, которые и обеспечивают стабильные размеры кольцевого зазора 15 между боковой поверхностью блока 4 и боковой стенкой корпуса 1. Кроме того, между кольцевыми выступами 8 и 9 и торцами 10 и 11 имеются соответственно герметизирующая и демпфирующая прокладки из эластичного материала. Прокладки предназначены для предотвращения перетечки топливных паров непосредственно из патрубка 6 в патрубок 5 и в атмосферу, минуя блок 4, а также для предотвращения передачи вибронагрузок и как следствие - разрушение блока 4 при движении транспортного средства. При этом кольцевой зазор 15 не уменьшается по высоте корпуса адсорбера, что обеспечивает максимальное заполнение блока 4 по всему его объему.

При включении ДВС и его работе в системе впуска 19 возникает разрежение (давление меньше атмосферного), что заставляет воздух из атмосферы проходить в корпус 1 адсорбера через патрубок 5 в крышке 2, т.к. корпус 1 связан трубопроводом 20 с системой впуска 19. Воздух проходит через отверстие 12 в блоке 4, через адсорбирующее вещество по всему его объему и захватывает топливные пары, продувая (десорбируя) таким образом адсорбирующее вещество блока 4. В основе насыщения и продувки адсорбера лежит физический процесс адсорбции и десорбции, широко известный и описанный в научно-технической литературе. Топливные пары вместе с воздухом таким образом попадают из корпуса 1 через патрубок 7 в крышке 2 по трубопроводу 20 в систему впуска 19 и далее - в цилиндры ДВС, где и сгорают.

Дозирование топливных паров, поступающих в систему впуска 19, осуществляется с помощью электромагнитного клапана 21 с помощью электронного блока (не показан). Продувка блока 4 также происходит эффективно, т.к. топливные пары, продуваемые воздухом, выходят из блока 4 по всей его боковой поверхности и далее по кольцевому зазору 15 поступают в патрубок 7 с минимальным гидравлическим сопротивлением, что увеличит поглощающую способность адсорбирующего вещества блока 4 при последующих циклах насыщения. Этому также способствует стабильность размеров кольцевого зазора 15 по всей высоте блока 4. Движение продувочного воздуха показано двойной стрелкой на фиг.1.

Таким образом, введение кольцевого зазора 15, имеющего стабильные размеры, с помощью центрирующих выступов 8, 9 (фиг.1), позволяет увеличить площадь соприкосновения топливных паров при насыщении и атмосферного воздуха при продувке, с адсорбирующим веществом блока 4, что увеличивает поглощающую способность адсорбера при сохранении объема адсорбирующего вещества блока 4, чем и достигается положительный эффект.

1. Адсорбер системы улавливания паров топлива, содержащий герметичный цилиндрического типа корпус, ограниченный крышкой и дном, внутри корпуса расположено адсорбирующее вещество, представляющее собой единый блок, установленный с зазором по отношению к внутренней боковой стенке корпуса, в крышке имеются патрубки сообщения блока с атмосферой, топливным баком и системой впуска воздуха в двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что на крышке и днище выполнены центрирующие кольцевые выступы, направленные внутрь корпуса.

2. Адсорбер по п.1, отличающийся тем, что между центрирующим выступом на дне и блоком, а также между крышкой и блоком установлены прокладки из эластичного материала.

3. Адсорбер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что блок поджат с усилием в осевом направлении между центрирующим выступом на дне и центрирующим выступом на крышке.

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

адсорбер системы улавливания паров топлива - патент РФ 2176745

Изобретение относится к транспортным средствам, оснащенным двигателями внутреннего сгорания (ДВС), в частности к системам питания ДВС, а именно к адсорберам системы улавливания паров топлива, поглощающим топливные испарения из топливного бака. Решение технической задачи направлено на уменьшение токсичности ДВС транспортного средства. Адсорбер содержит корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3. Внутри корпуса 1 расположены две перегородки 6 и 7, между которыми находится адсорбирующее вещество 8, от крышки 2 к дну 3 корпуса проходит трубка 12, а пространство между нижней перегородкой и дном образует емкость 10 для сбора конденсата, представляющую собой перевернутый усеченный конус. На дне 3 корпуса 1 на плоскости вершины 4 усеченного конуса выполнен кольцевой выступ 11, направленный внутрь емкости 10, а на трубке 12 имеется расширение 13, доходящее до дна 3 и охватывающее выступ 11, на боковой поверхности которого выполнено по меньшей мере одно сквозное окно 14, причем верхний край окна 14 и расширение 13 находятся вблизи нижней перегородки 7. Для уменьшения гидравлического сопротивления движению топливных паров и воздуха в трубке 12 площадь окна больше или равна площади проходного сечения трубки 12, а перегородки 6 и 7 выполнены из полимерного материала с открытыми порами. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. Изобретение относится к транспортным средствам, оснащенным двигателями внутреннего сгорания (ДВС), в частности к системам питания ДВС, а именно к адсорберам системы улавливания паров топлива (СУПТ), поглощающим топливные испарения из топливного бака. Из патента Японии (заявка N 63-32981, МПК F 02 M 25/08, публ. 4.07.88 (N 5-825)) известно устройство адсорбера, содержащее корпус цилиндрического типа с крышкой и дном, вблизи которых расположены верхняя и нижняя негерметичные перегородки, между которыми находится адсорбирующее вещество, в крышке имеются патрубки подвода топливных паров из топливного бака и отвода топливных паров в систему впуска ДВС, а в дне выполнено отверстие. Недостатком указанного устройства является отсутствие какого бы то ни было устройства, предотвращающего попадания сконденсировавшейся жидкости из топливного пара, которая может поступить из патрубка подвода топливных паров, на поверхность адсорбента, что приведет к его отравлению и частично или полностью выходу из строя. Кроме того, жидкий конденсат при достаточном его количестве может просочиться сквозь адсорбент до низа и вытечь через отверстие 10а в дне корпуса адсорбера в окружающую среду, что недопустимо по международным требованиям пажаробезопастности и токсичности, предъявляемым к транспортным средствам. Другое устройство адсорбера по патенту ЕПВ (заявка N 0242049, МПК F 02 M 25/08, публ. 21.10.87 (N 43)), содержащее вышеперечисленные по патенту Японии элементы, имеет усовершенствование, заключающееся в том, что топливные пары и жидкий конденсат проходят из патрубка подвода топливных паров, расположенного в крышке, по трубке, идущей вниз к дну через адсорбирующее вещество, а вблизи дна имеется емкость (ловушка) для сбора конденсата. По другой трубке отвода паров топливные пары удаляются из адсорбера в ДВС через систему впуска, где и сгорают. Недостатком этого устройства является то, что концы трубок расположены в непосредственной близости от дна, что при достаточном уровне жидкого конденсата может привести к попаданию его в трубку отвода паров при продувке адсорбера и проходе жидкости в ДВС. Это приведет к нерегулируемому дополнительному обогащению топливной смеси, сгораемой в ДВС при его работе, т.к. плотность жидкости значительно больше плотности топливных паров. В результате это приведет к увеличению токсичности ДВС, что также неприемлемо, т.к. токсичность автотранспорта регламентирована международными и российскими стандартами. В качестве прототипа выбрано устройство адсорбера по патенту США N 4750465, МПК F 02 M 39/00, публ. 14.06.88, содержащее корпус цилиндрического типа с крышкой и дном, вблизи которых расположены верхняя и нижняя негерметичные (проницаемые для газа и жидкости) перегородки, между которыми находится адсорбирующее вещество. В крышке имеются патрубки подвода топливных паров из топливного бака, отвода топливных паров в систему впуска ДВС и патрубок, связывающий адсорбирующее вещества с атмосферой. Внутри корпуса, от крышки к дну, проходит одна трубка, связанная с патрубками подвода и отвода паров. Конец трубки заканчивается в непосредственной близости от дна емкости для сбора конденсата. Последняя представляет собой перевернутый усеченный конус, в вершине которого выполнено углубление в виде колодца (дополнительного резервуара). По сравнению с вышеописанным аналогом (заявка ЕПВ) устройство по прототипу имеет преимущество, заключающееся в том, что вместо двух трубок применена одна с сохранением функциональной работоспособности адсорбера. Недостатком этого устройства является также то, что трубка находится в непосредственной близости от дна корпуса адсорбера, что может привести к захватыванию части жидкого конденсата при продувке адсорбера и попадании его в ДВС, как это уже описывалось выше, что приведет к увеличению токсичности ДВС. Кроме того, углубление 50, выполненное в дне, выходит наружу емкости для сбора конденсата, т.е. увеличивает габарит корпуса адсорбера на величину углубления, что нецелесообразно в условиях минимизации конструкции узлов системы питания ДВС, особенно если это связано с размещением их в стесненном подкапотном пространстве, а также в других местах транспортных средств. Решение технической задачи предполагает изменение конструкции, в основном емкости для сбора сконденсированных топливных паров, расположенной в адсорбере, и способствует уменьшению токсичности ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что в известном адсорбере, СУПТ транспортных средств, содержащем герметичный, цилиндрического типа корпус, ограниченный крышкой и дном, представляющем собой перевернутый усеченный конус с вершиной и основанием, основание которого соединено с корпусом, а вершина усеченного конуса расположена геодезически ниже всех точек корпуса, внутри корпуса расположены верхняя и нижняя перегородки, между которыми находится адсорбирующее вещество, в крышке имеется патрубок сообщения адсорбирующего вещества с атмосферой, а пространство между дном и нижней перегородкой образует емкость для сбора конденсата, сообщающуюся с помощью трубки, проходящей внутри корпуса и через крышку, с системой впуска воздуха ДВС и топливным баком, отличительной особенностью является то, что на дне корпуса, а именно на плоскости вершины усеченного конуса выполнен кольцевой выступ, направленный внутрь емкости, а на трубке имеется расширение, доходящее до дна корпуса и охватывающее кольцевой выступ, на боковой поверхности которого выполнено по меньшей мере одно сквозное окно, причем верхний край окна и расширения на трубке находятся вблизи нижней перегородки, площадь окна больше или равна площади проходного сечения трубки, а перегородки изготовлены из полимерного газопроницаемого материала. На фиг. 1 изображен адсорбер в сечении по его оси; на фиг. 2 - схема системы улавливания паров топлива; на фиг. 3 - сечение по фиг.1; на фиг. 4, 5 - схемы конструкций емкости в увеличенном виде; на фиг. 6 - нижняя часть трубки (аксонометрия). Адсорбер СУПТ транспортного средства по фиг. 1 содержит корпус 1 с крышкой 2 и дном 3, при этом дно представляет собой перевернутый усеченный конус с вершиной 4 и основанием 5, присоединенным к корпусу 1. Внутри корпуса 1 расположены верхняя 6 и нижняя 7 перегородки, между которыми находится адсорбирующее вещество 8. В крышке 2 имеется патрубок 9, связывающий адсорбирующее вещество 8 с атмосферой. Пространство между дном 3 и нижней перегородкой 7 корпуса 1 образует емкость 10 для сбора конденсата. На дне 3 корпуса 1, а именно на плоскости вершины 4, выполнен кольцевой выступ 11, который направлен внутрь емкости 10. В емкость 10 входит трубка 12, имеющая расширение 13 на участке от нижней перегородки 7 до вершины 4 и охватывающее выступ 11. Расширение 13 также имеет по меньшей мере одно сквозное окно 14, расположенное на боковой его поверхности, причем верхний край 15 окна 14 и расширение 13 на патрубке 12 находятся вблизи нижней перегородки 7. Суммарная площадь S сквозного окна 14 больше или равна площади проходного сечения S1 трубки 12. Трубка 12 проходит внутри корпуса 1 и через крышку 2, а снаружи корпуса 1 к ней подсоединяются патрубки подвода 16 и отвода 17 топливных паров. Патрубок подвода 16 соединен с клапаном 18, который с помощью трубопровода 19 соединен с верхней частью 20 топливного бака 21, а патрубок 17 соединен трубопроводом 22 с электроклапаном 23, который в свою очередь соединен с системой впуска воздуха ДВС 24 за дроссельной заслонкой 25. Корпус 1, крышка 2 и дно 3 герметично соединены между собой. На фиг. 5 изображено неудачное конструктивное исполнение кольцевого выступа 11, направленного наружу емкости 10. Адсорбер необходим для предотвращения выхода испарившегося топлива из топливного бака в атмосферу и ее загрязнения и тем самым необходим для выполнения международных экологических требований, предъявляемых к транспортным средствам. Адсорбер работает обычным образом. Преимущественно при стоянке транспортного средства и не работающем ДВС часть жидкого топлива, находящегося в топливном баке 21, под влиянием окружающей температуры испаряется и скапливается в верхней его части 20. При достижении определенного избыточного давления открывается клапан 18, при этом пары топлива и воздуха по трубопроводу 19 проходят через патрубок подвода паров 16 и трубку 12 в нижнюю часть корпуса 1. Затем через сквозное окно 14 пары топлива и воздуха проходят через нижнюю перегородку 7 к адсорбирующему веществу 8 (например, состоящему из активированного угля), расположенному в корпусе 1 между верхней 6 и нижней 7 перегородками, на поверхности которого по всему объему адсорбирующего вещества происходит поглощение (адсорбция) паров топлива. Воздух при этом не удерживается адсорбирующим веществом 8, а свободно проходит через перегородку 6 в патрубок 9, расположенный на крышке 2, и далее выходит в атмосферу. Клапан 18 необходим для создания в топливном баке небольшого избыточного давления, за счет насыщенных паров топлива, с целью ограничения поступления топливных паров в адсорбер и его возможного переполнения. Верхняя 6 и нижняя 7 перегородки негерметичны и изготовлены из пористого полимерного материала с открытыми порами для свободного прохождения через них топливных паров, воздуха и жидкости (сконденсированного топливного пара), но не проницаемыми для сыпучего или гранулированного адсорбирующего вещества 8, представляющего собой активированный уголь. Движение топливных паров и воздуха из топливного бака 21 к корпусу 1 и внутри адсорбера показано стрелками. В то же время вместе с парами топлива по трубопроводу 19 в направлении от топливного бака 21 к корпусу адсорбера 1 движется и конденсат (сконденсированные топливные пары) в виде участков, тромбов, который образуется в трубопроводе 19 под влиянием в основном условий окружающей среды (температуры и давления), подходящих для его образования, особенно если трубопровод 19 имеет большую длину. Конденсат также проходит через клапан 18, проходит в корпус 1 по трубке 12 и через окно 14 стекает в емкость 10. Теоретически емкость 10 должна быть выполнена как можно большего объема, достаточного для cтекания туда всего образовавшегося конденсата, чтобы предотвратить его проникновение в зону размещения адсорбирующего вещества 8, расположенного над нижней перегородкой 7, т.к. попадание жидкого топлива на адсорбирующее вещество 8 приведет к отравлению и выходу из строя части последнего, а следовательно, снижению эффективности адсорбера в целом. С другой стороны, большой объем емкости 10 приведет к увеличению испарения с поверхности конденсата, что в сумме с испарениями из топливного бака 21 может привеcти к переполнению адсорбирующего вещества 8, самопроизвольной десорбции топливных паров и выходу их в атмосферу через патрубок 9 в крышке 2 во время стоянки автомобиля и не работающем ДВС, что недопустимо, т.к. увеличит токсичность транспортного средства. Уменьшение площади испаряемой поверхности влечет за собой превращение емкости 10 в узкий высокий колодец, значительно увеличивающий габариты адсорбера, что не всегда возможно. Компромисс достигается тем, что дно 3 представляет собой перевернутый усеченный конус, имеющий минимальную площадь испарения, с основанием 5, соединенным с корпусом 1, а на плоскости вершины 4 усеченного конуса выполнен кольцевой выступ 11, направленный внутрь емкости 10. Конденсат, как уже отмечалось выше, проходит через окно 14 и стекает внутрь кольцевого выступа 11. Если конденсата немного, то он остается в выступе 11, при этом площадь поверхности испарения его минимальна (см. фиг. 4) и равна площади вершины усеченного конуса с диаметром Д. При переливе конденсата через край выступа 11 площадь его испаряемой поверхности будет равна сумме площадей вершины П1 с диаметром Д и установившегося уровня конденсата П2 с диаметром Д1. Отсюда суммарная площадь испарения конденсата будет равна где П - суммарная площадь испарения конденсата. Отсюда видно, что чем острее угол образующей конуса к оси О-О, тем меньше площадь испарения конденсата при равных его объемах. На фиг. 5 изображена схема емкости 10 с неудачным расположением выступа 11 - наружу емкости 10, т.к. при равных его площадях П1=П11; П2=П21 и соответственно равной испаряемой поверхности, габарит адсорбера больше на высоту Н. При включении ДВС и его работе во впускной трубе 24 за дроссельной заслонкой 25 создается разрежение (давление меньше атмосферного), что заставляет воздух из атмосферы проходить в корпус 1 адсорбера через патрубок 9, расположенный в крышке 2. Воздух проходит через верхнюю перегородку 6 и, проходя через адсорбирующее вещество 8, по всему его объему захватывает топливные пары, продувая (десорбируя) таким образом адсорбирующее вещество 8 (процессы адсорбции и десорбции достаточно хорошо изучены и описаны в научно-технической литературе). Далее топливные пары и воздух, проникая через нижнюю перегородку 7, поступают в емкость 10 и через окно 14 и трубку 12 проходят в патрубок отвода паров 17 к электромагнитному клапану 23 и далее во впускную трубу 24 ДВС. Движение продувочного воздуха в корпусе адсорбера показано двойной стрелкой на фиг. 1. Подвод паров и воздуха осуществляется ниже дроссельной заслонки 25 в месте с наибольшим значением разрежения. Электромагнитный клапан 23 необходим для осуществления точного дозирования топливных паров и воздуха, поступающих из адсорбера для сгорания в ДВС, и управляется специальным электронным устройством (не показано). Расширение 13 на трубке 12 и окно 14, суммарная площадь поверхности которого больше или равна площади проходного сечения трубки 12, необходимы для уменьшения гидравлических потерь при прохождении паров топлива и воздуха вследствие их большой скорости (зависящей от степени перепада давления во впускной трубе ДВС и атмосферы), а также их прохождения от патрубка 9 к патрубку отвода 17. Расширение 13 охватывает выступ 11 и закрепляется там, что необходимо для увеличения жесткости (каркасности) трубки 12, которая в процессе эксплуатации адсорбера (при установке его на транспортном средстве) подвергается вибрационным нагрузкам и должна быть закреплена по меньшей мере в двух точках - в крышке 2 и дне 3. Верхний край 15 окна 14 расположен вблизи нижней перегородки 7, чтобы дать возможность проходить топливным парам и воздуху из корпуса 1 при десорбции в трубку 12 и не захватить при этом жидкий конденсат, находящийся в емкости 10 при любых его уровнях, вплоть до уровня, доходящего до основания 5 усеченного конуса. В то же время за счет увеличения скорости воздуха, проходящего из емкости 10 в окно 14 (из большего проходного сечения в меньшее), происходит интенсивное испарение конденсата, находящегося в выступе 11, из-за локализации в малом объеме расширения 13 контакта воздуха и жидкого конденсата, причем чем больше скорость воздуха вблизи поверхности жидкости, тем интенсивнее испарение. Этот эффект способствует минимальному времени продувки, а значит готовности адсорбера к очередному наполнению (адсорбции), что происходит при городской езде транспортного средства с короткими участками его движения и стоянки. Таким образом, уменьшаются топливные испарения из емкости 10 в режиме поглощения адсорбера путем оптимизации ее конструкции и предотвращается попадание жидкого конденсата из емкости 10 в трубку 12 при продувке адсорбера, что и составляет положительный эффект.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Адсорбер системы улавливания паров топлива, содержащий герметичный, цилиндрического типа корпус, ограниченный крышкой и дном, представляющий собой перевернутый усеченный конус с вершиной и основанием, основание которого соединено с корпусом, а вершина усеченного конуса расположена геодезически ниже всех точек корпуса, внутри корпуса расположены верхняя и нижняя перегородки, между которыми находится адсорбирующее вещество, в крышке имеется патрубок сообщения адсорбирующего вещества с атмосферой, а пространство между дном и нижней перегородкой образует емкость для сбора конденсата, сообщающуюся с помощью трубки, проходящей внутри корпуса и через крышку, с системой впуска воздуха двигателя внутреннего сгорания и топливным баком, отличающийся тем, что на дне корпуса, а именно на плоскости вершины усеченного конуса выполнен кольцевой выступ, направленный внутрь емкости, а на патрубке имеется расширение, доходящее до дна корпуса и охватывающее кольцевой выступ, на боковой поверхности которого выполнено по меньшей мере одно сквозное окно, причем верхний край окна и расширения на трубке находятся вблизи нижней перегородки. 2. Адсорбер по п.1, отличающийся тем, что площадь окна больше или равна площади проходного сечения трубки. 3. Адсорбер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что перегородки выполнены из полимерного газопроницаемого материала, например из поролона с открытыми порами.

www.freepatent.ru

Адсорбер улавливания паров бензина в топливной системе автомобилей

Изобретение относится к экологии автомобилей и может быть использовано для улавливания паров бензина, испаряющихся из топливного бака и карбюратора. Адсорбер содержит цилиндрический корпус, крышку с патрубками входа и выхода, подающую трубу, сборник конденсата, выходную полость, слой адсорбента и электромагнитный клапан с патрубком продувки. Сборник снабжен двухсекционной цилиндрической вставкой с центральным патрубком подачи жидкой фазы и отверстиями сообщения и имеет соотношение объемов внутренней и внешней секций 1:10-19, труба имеет диаметр, равный 0,09-0,12 диаметра корпуса, а выходная полость имеет объем, составляющий 0,04-0,08 объема слоя адсорбента. Соединение крышки с корпусом осуществлено замковым пазом со слоем герметика или путем сварки, слой адсорбента может быть зерненым или блочным. Слой может быть снабжен тремя стяжками, расположенными под углом 120° друг от друга. Технический результат заключается в повышении динамической активности адсорбера по Н-бутану в циклическом процессе по 7-20% и повышении надежности. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области экологии автомобилей и может быть использовано для улавливания паров бензина, испаряющихся из топливного бака и камеры карбюратора.

Известен адсорбер для улавливания топлива в автомобиле, содержащий корпус с крышкой, патрубки входа и выхода бензино-воздушной смеси, слой адсорбирующего материала, распределительную камеру под слоем материала и трубку для выдувания сконденсированного топлива (см. пат. ЕПВ N 0242049, кл. F 02 M 25(08).

Недостатком известного устройства является сложность его конструкции и низкий ресурс эксплуатации в условиях экстремальных нагрузок.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является адсорбер, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, снабженной патрубками входа и выхода бензино-воздушной смеси (БВС), слой адсорбента в виде полого цилиндрического блока, состоящего из активного угля и полимерного связующего, сборник в днище корпуса под слоем адсорбента, электромагнитный клапан с патрубком продувки и прокладки, герметизирующей полость блока (см. пат. РФ N 2120561, кл. F 02 M 25/08, 33/02, опубл. 20.10.98 г.) Недостатком прототипа является низкий коэффициент использования адсорбирующих свойств адсорбента и, следовательно, малая динамическая активность адсорбера в циклическом процессе эксплуатации.

Целью изобретения является повышение динамической активности адсорбера в циклическом процессе эксплуатации и улучшение надежности его работы.

Поставленная цель достигается предложенным адсорбером, содержащим цилиндрический корпус, крышку с патрубками входа и выхода, подающую трубку, сборник конденсата, выходную полость, слой адсорбента и электромагнитный клапан с патрубком продувки, причем сборник снабжен двухсекционной цилиндрической вставкой с центральным патрубком подачи жидкой фазы и отверстиями сообщения и имеющий соотношение объемов внутренней и внешней секций 1:10-19, труба имеет диаметр, равный 0,09-0,12 диаметра корпуса, а выходная полость имеет объем, составляющий 0,04-0,08 объема слоя адсорбента, соединение крышки с корпусом осуществляется замковым пазом со слоем герметика или путем сварки, слой адсорбента может быть зерненым или блочным и снабжен тремя стяжками, расположенными под углом 120o друг к другу.

Отличие предложенного адсорбера от прототипа заключается в том, что сборник снабжен двухсекционной цилиндрической вставкой с центральным патрубком подачи жидкой фазы и отверстиями сообщения и имеющий соотношение объемов внутренней и внешней секций 1:10-19, труба имеет диаметр, равный 0,09-0,12 диаметра корпуса, а верхняя полость имеет объем, составляющий 0,04-0,08 объема слоя адсорбента, соединение крышки с корпусом осуществляется замковым пазом со слоем герметика или путем сварки, слой адсорбента может быть зерненым или блочным и снабжен тремя стяжками, расположенными под углом 120o друг к другу.

Из научно-технической литературы авторам не известен адсорбер, в котором сборник снабжен двухсекционной цилиндрической вставкой с центральным патрубком подачи жидкой фазы и отверстиями сообщения и имеющий соотношение объемов внутренней и внешней секций 1:10-19, труба имеет диаметр, равный 0,09-0,12 диаметра корпуса, а верхняя полость имеет объем, составляющий 0,04-0,08 объема слоя адсорбента, соединение крышки с корпусом осуществляется замковым пазом со слоем герметика или путем сварки, слой адсорбента может быть зерненым или блочным и снабжен тремя стяжками, расположенными под углом 120o друг к другу.

Использование указанных признаков в предложенном адсорбере улавливания паров бензина в топливной системе автомобилей позволяет повысить динамическую активность адсорбера в циклическом процессе эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид адсорбера, на фиг. 2 - соединение крышки с корпусом замковым пазом со слоем герметика.

Предложенный адсорбер включает: корпус 1, крышку 2, патрубок входа БВС 3, патрубок выхода БВС 4, решетку верхнюю 5, решетку нижнюю 6, сборник бензина 7, цилиндрическую вставку 8, внешнюю секцию вставки 9, внутреннюю секцию вставки 10, центральный патрубок вставки 11, отверстия сообщения 12, трубку подающую 13, выходную полость 14, электромагнитный клапан 15 с патрубком продувки 16, прокладку верхнюю 17, прокладку нижнюю 18, сетки 19 и слой адсорбента 20; 21 - узел соединения крышки с корпусом; 22 - стяжка для уплотнения зернового слоя адсорбера.

При неработающем двигателе адсорбер работает в режиме наполнения (адсорбции). Под действием давления насыщенных паров бензина паровоздушная смесь из бензобака через входной патрубок 3 крышки 2 (электромагнитный клапан 15 закрыт) поступает в подающую трубу 13, проходит по ней сверху вниз и через нижнюю решетку 6, сетку 19 и нижнюю прокладку 18 поступает в слой адсорбента 20, где происходит поглощение паров бензина, а очищенный воздух через верхнюю прокладку 17, сетку 19 и верхнюю решетку 5 поступает в выходную полость 14 и затем через патрубок 4 в атмосферу. Так как насыщенные пары бензина способны к конденсации и образованию жидкой фазы (особенно в холодное время года), то жидкий бензин через центральный патрубок 11 цилиндрической вставки 8 стекает сначала во внутреннюю секцию 10, а затем через нижнее отверстие сообщения 12 протекает во внешнюю секцию 9, где растекается тонким слоем, быстро испаряется, и его пары через верхнее отверстие сообщения 12 поступают также в слой адсорбента 20.

В режиме десорбции электромагнитный клапан 15 открывает отверстие патрубка продувки 16 и под действием вакуума атмосферный воздух через патрубок продувки 16 в обратном направлении продувает слой адсорбента, удаляя из него пары бензина в двигатель автомобиля на сжигание.

Узел соединения 21 обеспечивает герметичность адсорбера (конструкция адсорбера).

Стяжка 22 исключает разбухание и измельчение слоя адсорбера, что особенно важно при использовании угля с низкой прочностью.

Соотношение объемов внутренней и внешней секций двухсекционной цилиндрической вставки обеспечивает эффективное испарение конденсата бензина (жидкой фазы), так как при отношении меньшем 1:10 ухудшаются условия испарения бензина и нарушается подача паров в слой адсорбента, а при соотношении большем 1:19 не происходит равномерное поступление паров в слой адсорбента.

Установленное оптимальное соотношение объема внутренней полости к объему слоя адсорбента 0,04-0,08 и диаметра подающей трубки к диаметру корпуса 0,09-0,12 позволяют исключить застойные зоны в слое и значительно увеличить коэффициент использования адсорбционных свойств активного угля.

Проведенные по стандартной методике ТУ 45-40-187-04873044-2000 испытания динамической активности адсорбера в циклическом процессе адсорбции N-бутана (как основной испаряющейся фракции бензина АИ-95) показали, что она составляет 94-105 г против 80-82 г у прототипа (см. пат. РФ N 2120561), что выше на 7-20%.

Данная конструкция адсорбера позволяет использовать слой адсорбента как в виде зерен (гранул) активного угля размером 1-3 мм, так и в виде пористого монолитного блока из активного угля и полимерного связующего. Причем стяжки 22 позволяют эксплуатировать в адсорбере даже активный уголь с низкой механической прочностью.

Адсорбер и его конструктивные элементы выполняются из полиэтилена высокого давления или полиамида; прокладки из фильтрующего материала типа пенополиуретана.

В целом предложенная конструкция улучшает надежность адсорбера.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

1. Адсорбер улавливания паров бензина в топливной системе автомобилей, включающий цилиндрический корпус, крышку с патрубками входа и выхода, подающую трубу, сборник конденсата, выходную полость, слой адсорбента и электромагнитный клапан с патрубком продувки, отличающийся тем, что сборник снабжен двухсекционной цилиндрической вставкой с центральным патрубком подачи жидкой фазы и отверстиями сообщения и имеющий соотношение объемов внутренней и внешней секций 1: 10-19, труба имеет диаметр 0,09-0,12 диаметра корпуса, а выходная полость имеет объем, составляющий 0,04-0,08 объема слоя адсорбента.

2. Адсорбер по п.1, отличающийся тем, что соединение крышки с корпусом осуществлено замковым пазом со слоем герметика или путем сварки.

3. Адсорбер по п. 1, отличающийся тем, что слой сорбента может быть зерненым или блочным.

4. Адсорбер по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен тремя стяжками, расположенными под углом 120° друг к другу.

Рисунок 1, Рисунок 2