RU2031237C1

RU2031237C1 - Adsorber

Info

Publication number: RU2031237C1
Authority: RU
Inventors: Ю.П. Лазарев; В.А. Симонов; С.В. Тупицын
Original assignee: Научно-производственный центр Производственного объединения "АвтоВАЗ"
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: adsorber has cylindric housing 1, filler 2 made of adsorbing material and having top 5 and bottom 6 surfaces, ventilation branch pipe 8 positioned at the top part of the housing, bottom 9 of the housing, and central pipe 11. The ventilation branch pipe connects the top surface of the filler with the atmosphere. The bottom and bottom surface of tank 13 for liquid phase of fuel define a space. The central pipe is connected with the fuel tank and inlet system of the engine and passes through the bottom surface of the filler. The inlet section 12 of pipe 11 is positioned near the bottom of the tank. Insert 10 is positioned inside the space with a spaced relation to the bottom surface of filler 6. The insert is made of capillary-porous material, e.g., coal fibers. EFFECT: improved design. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам управления топливных испарений транспортных средств, а именно к адсорберу поглощения паров топлива. The invention relates to mechanical engineering, in particular to control devices for fuel vapor of vehicles, namely to an adsorber for the absorption of fuel vapor.

Известен адсорбер для улавливания паров топлива (патент США N 4193383, кл. F 02 M 59/00, 1980), содержащий заполненный адсорбентом корпус, снабженный патрубком подвода паров топлива и патрубком продувки, расположенными в верхней части корпуса. Поры топлива из топливного бака поступают в корпус, где происходит их поглощение адсорбентом, за счет чего предотвращается попадание паров топлива в атмосферу. Десорбция адсорбента осуществляется путем его продувки атмосферным воздухом за счет вакуума во впускной трубе двигателя, где происходит сжигание паров топлива. Known adsorber for trapping fuel vapor (US patent N 4193383, CL F 02 M 59/00, 1980), containing a housing filled with adsorbent, equipped with a pipe for supplying fuel vapor and a purge pipe located in the upper part of the body. The fuel pores from the fuel tank enter the housing, where they are absorbed by the adsorbent, which prevents the ingress of fuel vapor into the atmosphere. The adsorbent is desorbed by purging it with atmospheric air due to vacuum in the engine intake pipe, where fuel vapor is burned.

В связи с тем, что пары топлива, поступающие из топливного бака, фактически представляют собой смесь из паров топлива, жидкой фазы топлива и воздуха, вследствие конденсации такой адсорбер имеет недостаточные эффективность и ресурс из-за загрязнения адсорбента жидкостью. Due to the fact that the fuel vapor coming from the fuel tank is actually a mixture of fuel vapor, the liquid phase of the fuel and air, as a result of condensation, such an adsorber has insufficient efficiency and resource due to contamination of the adsorbent by the liquid.

Известно устройство (патент США N 4750465, кл. F 02 M 39/00,14.06.88), выбранное в качестве прототипа, которое содержит наполненный адсорбентом корпус, снабженный в нижней части резервуаром для сбора жидкой фазы паров топлива и патрубком продувки, расположенным в центре и вблизи днища резервуара для удаления жидкости из резервуара во впускную трубу двигателя, где жидкость сгорает. A device is known (US patent N 4750465, class F 02 M 39 / 00,14.06.88), selected as a prototype, which contains an adsorbent-filled housing provided in the lower part with a reservoir for collecting the liquid phase of the fuel vapor and a purge pipe located in center and near the bottom of the tank to remove fluid from the tank into the engine inlet pipe, where the liquid burns out.

Однако и это устройство не обладает достаточными ресурсом и эффективностью, так как при наклоне адсорбера от вертикальной оси или вибрациях жидкая фаза выливается из резервуара и загрязняет адсорбент. При этом прекращается удаление жидкой фазы из резервуара во впускную трубу, так как при наклоне жидкая фаза отделяется от нижнего конца патрубка продувки, что приводит к переполнению резервуара и дополнительному загрязнению адсорбента. По этой причине фирмы-изготовители допускают отклонение адсорбера от вертикальной оси не более 4^о, что затрудняет размещение адсорбера на автомобиле, при этом не исключается снижение эффективности адсорбера при наклоне автомобиля, который для современных автомобилей предусмотрен не менее 30^о. Существенным недостатком известного устройства является также неравномерность удаления жидкой фазы из резервуара во впускную трубу двигателя при продувке адсорбера ввиду того, что частицы жидкости интенсивно захватываются воздухом только при приближении уровня жидкой фазы в резервуаре и входному срезу патрубка продувки, таким образом, удаление жидкой фазы топлива из резервуара во впускную трубу осуществляется порциями, что приводит к перебоям и неустойчивой работе двигателя из-за переобогащения топливовоздушной смеси при попадании порции жидкой фазы топлива во впускную трубу двигателя, а также к ухудшению токсичности, экономичности двигателя и его пусковых качеств.However, this device also does not have sufficient resource and efficiency, since when the adsorber is tilted from the vertical axis or vibrations, the liquid phase spills out of the tank and contaminates the adsorbent. This stops the removal of the liquid phase from the tank into the inlet pipe, since when tilted, the liquid phase is separated from the lower end of the purge pipe, which leads to overflow of the tank and additional contamination of the adsorbent. For this reason, manufacturers have a tolerance adsorber of the vertical axis is not more than ^about 4, which complicates deployment canister on a car, it does not exclude lower efficiency adsorber when the vehicle is tilted, which is at least 30 provided ^on modern vehicles. A significant disadvantage of the known device is the uneven removal of the liquid phase from the tank into the engine intake pipe when the adsorber is purged due to the fact that the particles of the liquid are intensely trapped by air only when the level of the liquid phase in the tank approaches and the inlet section of the purge pipe, thus removing the liquid phase of the fuel from the tank into the inlet pipe is carried out in batches, which leads to interruptions and unstable operation of the engine due to re-enrichment of the air-fuel mixture when it enters liquid phase portion of the fuel into the intake pipe of the engine, as well as the toxicity to the deterioration of engine efficiency and startability.

Цель изобретения - улучшение показателей двигателя по токсичности, экономичности, пусковым качествам и устойчивости работы за счет повышения эффективности работы адсорбера. The purpose of the invention is the improvement of engine performance in terms of toxicity, economy, starting qualities and stability by increasing the efficiency of the adsorber.

С этой целью в адсорбере, содержащем цилиндрический корпус, наполнитель из адсорбирующего материала, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности, вентиляционный патрубок в верхней части корпуса, сообщающий атмосферу с верхней поверхностью наполнителя, днище корпуса, образующее полость под нижней поверхностью наполнителя, и резервуар, имеющий центральную нижнюю поверхность площадью меньше площади нижней поверхности адсорбента, центральную трубку, соединенную с топливным баком и с впускной трубой двигателя и проходящую через нижнюю поверхность адсорбента, причем входной сред трубы размещен вблизи дна резервуара, в полости с зазором по отношению и нижней поверхности наполнителя размещена вставка, выполненная из капиллярно-пористого материала, например угольного волокна. Такое конструктивное исполнение адсорбера позволяет исключить выливание жидкой фазы из резервуара и загрязнение адсорбента при наклонах адсорбера и обеспечить равномерное удаление жидкой фазы из резервуара во впускную трубу двигателя во время продувки адсорбера как при вертикальном, так и при наклонном расположении адсорбера, тем самым повысить ресурс адсорбера, улучшить характеристики двигателя по токсичности, экономичности, пусковым качеством и устойчивости работы на малых оборотах холостого хода, т.е. повысить эффективность работы адсорбера. To this end, in an adsorber containing a cylindrical body, a filler of absorbent material having upper and lower surfaces, a ventilation pipe in the upper part of the body that communicates the atmosphere with the upper surface of the filler, the bottom of the body forming a cavity under the lower surface of the filler, and a reservoir having a central the lower surface is less than the area of the lower surface of the adsorbent, the central tube connected to the fuel tank and the inlet pipe of the engine and passing through the lower surface be an adsorbent, wherein the input media pipe placed near the bottom of the tank, in the cavity with clearance with respect to both the bottom surface of the filler insert is arranged, made of a capillary-porous material such as carbon fiber. This design of the adsorber eliminates the outflow of the liquid phase from the tank and contamination of the adsorbent during tilts of the adsorber and ensures uniform removal of the liquid phase from the tank into the engine intake pipe during purging of the adsorber both in the vertical and inclined position of the adsorber, thereby increasing the resource of the adsorber, improve engine performance in terms of toxicity, economy, starting quality and stability at low idle speed, i.e. increase the efficiency of the adsorber.

На фиг.1 показана схема системы улавливания паров бензина автомобиля, в которой используется адсорбер по изобретению; на фиг. 2 - показаны возможный вариант конструктивного исполнения адсорбера в осевом разрезе и схема работы в режиме адсорбции (поглощения); на фиг. 3 - показана схема работы адсорбера в режиме десорбции (очистки). 1 shows a diagram of a vehicle gas vapor recovery system in which the adsorber of the invention is used; in FIG. 2 - shows a possible embodiment of the adsorber in axial section and the scheme of operation in the adsorption (absorption) mode; in FIG. 3 - shows a diagram of the operation of the adsorber in the desorption (purification) mode.

Адсорбер содержит пластмассовый корпус 1 цилиндрической формы, внутри которого расположен наполнитель 2 из поглощающего материала, представляющий собой гранулы активированного древесного угля, адсорбирующего поры топлива. Адсорбирующий наполнитель располагается между верхним 3 и нижним 4 экранами, которые образуют верхнюю 5 и нижнюю 6 поверхности адсорбирующего наполнителя 2. Корпус 1 адсорбера закрыт сверху верхней стенкой 7, которая удалена от верхнего экрана 3 и образует с ним воздушное пространство. Верхняя стенка 7 снабжена вентиляционным патрубком 8, с помощью которого верхняя поверхность адсорбирующего наполнителя сообщается с атмосферой. Днище 9 корпуса 1 выполнено в виде конического резервуара, в котором размещена вставка 10 -удерживатель жидкости, представляющий собой капиллярно-пористый материал, например угольное волокно или графитовую ткань. Поверхность вставки 10 удалена от нижней поверхности 6 адсорбирующего наполнителя и от центральной трубки 11 и образуют между ними пространство. Центральная трубка 11 проходит через адсорбирующий наполнитель 2. Входной срез 12 центральной трубки расположен вблизи дна 13 резервуара, а верхний конец соединен с патрубком 14 наполнения и с патрубком 15 продувки. Патрубок наполнения соединен с топливным баком 16 через редукционный клапан 17, а патрубок продувки соединен с впускной трубой 18 двигателя (не показан), где существует вакуум, через контрольный соленоидный клапан 19. The adsorber contains a plastic housing 1 of a cylindrical shape, inside of which there is a filler 2 of absorbent material, which is an activated charcoal granule adsorbing fuel pores. The adsorbent filler is located between the upper 3 and lower 4 screens, which form the upper 5 and lower 6 surfaces of the absorbent filler 2. The adsorber housing 1 is closed on top by the upper wall 7, which is removed from the upper screen 3 and forms air space with it. The upper wall 7 is provided with a ventilation pipe 8, through which the upper surface of the absorbent filler communicates with the atmosphere. The bottom 9 of the housing 1 is made in the form of a conical tank, in which the insert 10 is a fluid retainer, which is a capillary-porous material, such as carbon fiber or graphite fabric. The surface of the insert 10 is removed from the bottom surface 6 of the absorbent filler and from the Central tube 11 and form a space between them. The central tube 11 passes through the adsorbent filler 2. The inlet section 12 of the central tube is located near the bottom 13 of the tank, and the upper end is connected to the filling pipe 14 and to the purge pipe 15. The filling pipe is connected to the fuel tank 16 through a pressure reducing valve 17, and the purge pipe is connected to the inlet pipe 18 of the engine (not shown), where there is a vacuum, through the control solenoid valve 19.

Адсорбер работает следующим образом. The adsorber works as follows.

В режиме наполнения (адсорбции) (фиг.1 и 2) под действием давления насыщения паров в топливном баке 16 редукционный клапан 17 открывается и, поскольку при этом контрольный соленоидный клапан 19 блокирует поступление паров во впускную трубу 18 двигателя, то паровая смесь через патрубок 14 наполнения адсорбера 20 движется, как показано стрелками на фиг.2, вниз по центральной трубке 11 и входит в резервуар 9. Жидкая фаза паровой смеси задерживается в резервуаре 9 и впитывается вставкой-удерживателем 10 жидкости за счет капиллярного эффекта. Паровая фаза смеси и воздушный компонент смеси движутся к верхней 5 поверхности наполнителя, как показано стрелками, при этом топливный пар поглощается наполнителем 2, а воздух выходит в атмосферу через вентиляционный патрубок 8. In the filling (adsorption) mode (FIGS. 1 and 2), under the influence of the vapor saturation pressure in the fuel tank 16, the pressure reducing valve 17 opens and, since the control solenoid valve 19 blocks the flow of vapor into the engine intake pipe 18, the steam mixture through the pipe 14 the filling of the adsorber 20 moves, as shown by the arrows in FIG. 2, down the central tube 11 and enters the reservoir 9. The liquid phase of the vapor mixture is retained in the reservoir 9 and is absorbed by the fluid holding insert 10 due to the capillary effect. The vapor phase of the mixture and the air component of the mixture move to the top 5 of the surface of the filler, as shown by arrows, while the fuel vapor is absorbed by the filler 2, and the air enters the atmosphere through the ventilation pipe 8.

Благодаря тому, что удерживатель жидкости 10 предотвращает выливание жидкости из резервуара при любых наклонах и вибрациях, обеспечивается надежное предотвращение загрязнения наполнителя жидкостью и таким образом повышаются эффективность работы адсорбера и его ресурс. Due to the fact that the fluid retainer 10 prevents the liquid from pouring out of the tank during any inclinations and vibrations, reliable prevention of contamination of the filler with liquid is ensured, and thus the adsorber’s efficiency and its life are increased.

В режиме очистки (десорбции) (фиг.1 и 3) редукционный клапан 17 закрыт, а контрольный соленоидный клапан 19, сообщающий патрубок 15 продувки центральной трубки 11 с впускной трубой 18 двигателя открыт. In the cleaning (desorption) mode (FIGS. 1 and 3), the pressure reducing valve 17 is closed, and the control solenoid valve 19 communicating the purge pipe 15 of the central tube 11 with the engine inlet pipe 18 is open.

Под действием вакуума во впускной трубе 18 двигателя происходит продувка адсорбера, как показано стрелками на фиг.3. При этом воздух из атмосферы через патрубок 8 вентиляции проходит через весь объем наполнителя 2, десорбируя поглощенные наполнителем поры топлива. Затем воздух проходит через резервуар 9 и вставку 10, захватывает с собой жидкость, накопившуюся во вставке 10, и далее по центральной трубке 11 и патрубку 15 продувки воздух, обогащенный парами и мелкими частицами топлива, поступает во впускную трубу 18 двигателя, где происходит сжигание топлива. Under the action of vacuum in the intake pipe 18 of the engine is the purge of the adsorber, as shown by the arrows in figure 3. In this case, air from the atmosphere through the ventilation pipe 8 passes through the entire volume of the filler 2, desorbing the pores of the fuel absorbed by the filler. Then the air passes through the reservoir 9 and the insert 10, takes with it the liquid accumulated in the insert 10, and then through the central tube 11 and the purge pipe 15, the air enriched in vapors and small particles of fuel enters the intake pipe 18 of the engine, where the fuel is burned .

Таким образом происходит десорбция наполнителя 2 от паров топлива и очистка вставки 10 от жидкой фазы топлива. При этом в силу капиллярного эффекта вставки удерживателя 10 жидкости продувочный воздух захватывает содержащееся в удерживателе жидкости жидкое топливо в виде мелкой дисперсии и процесс уноса жидкого топлива продувочным воздухом происходит постепенно. Кроме того, при движении топливной дисперсии на участке от резервуара 9 до впускной трубы 18 двигателя происходит дополнительное перемешивание топливной дисперсии с продувочным воздухом и испарение. Поэтому жидкая фаза топлива из резервуара 9 поступает во впускную трубу 18 постепенно в виде гомогенной топливовоздушной смеси, что обеспечивает отсутствие переобогащения топливовоздушной смеси, качественный процесс сгорания и, как следствие, улучшение токсических пусковых характеристик двигателя и устойчивости его работы на малых оборотах холостого хода. In this way, the filler 2 is desorbed from the fuel vapor and the insert 10 is cleaned of the liquid phase of the fuel. Moreover, due to the capillary effect of the insertion of the liquid retainer 10, the purge air captures the liquid fuel contained in the liquid retainer in the form of a fine dispersion and the process of entrainment of the liquid fuel by the purge air occurs gradually. In addition, when the fuel dispersion moves in the area from the reservoir 9 to the engine inlet pipe 18, additional mixing of the fuel dispersion with purge air and evaporation occurs. Therefore, the liquid phase of the fuel from the tank 9 enters the inlet pipe 18 gradually in the form of a homogeneous air-fuel mixture, which ensures the absence of re-enrichment of the air-fuel mixture, a high-quality combustion process and, as a result, an improvement in the toxic starting characteristics of the engine and its stability at low idle speeds.

Claims

1. ADSORBER, containing a cylindrical body, an adsorbent material filler having upper and lower surfaces, a ventilation pipe in the upper part of the body, communicating the atmosphere with the upper surface of the filler, the bottom of the body forming a cavity below the lower surface with a tank for the liquid phase of the fuel, and a central a tube connected to the fuel tank and the engine intake system and passing through the lower surface of the filler, and the inlet section of the tube is placed near the bottom of the tank, characterized in then, in order to increase the adsorber resource, improve engine performance in terms of toxicity, economy, starting quality and operation stability by increasing the efficiency of the adsorber in operation, an insert made of capillary-porous material is placed in a cavity with a gap in relation to the lower surface of the filler.

2. The adsorber according to claim 1, characterized in that the insert is made of carbon fiber.