CZ284270B6 - Filtr s aktivním uhlím pro motorová vozidla - Google Patents

Abstract

V zahloubené oblasti dna skříně (12) je vytvořena sběrná vana (40), která je jednak opatřena přívodem (20) čerstvého vzduchu a jednak je proti vnitřku nad ní upravené skříně (12) přepažena oddělovací stěnou (42), ve které je vytvořena propust (44) s kruhovým průřezem, přičemž ve sběrné vaně (40) je uloženo vzhůru plovoucí těleso (46) ventilu, které má na své k propusti (44) přivrácené straně obrysovou plochu ve tvaru kužele nebo komolého kužele. ŕ

Description

Vynález se týká filtru s aktivním uhlím pro motorová vozidla, pro pohlcování par paliva, vznikajících v nádrži a případně v plovákové komoře karburátoru, a pro uvolňování a zpětné vedení par do spalovacích prostorů motoru vozidla.

Dosavadní stav techniky

Pro zabránění výstupu par paliva do atmosféry jsou nejméně v odvětrávacím potrubí nádrže osobního automobilu uspořádány filtry s aktivním uhlím, které pohlcují při tankování vozidla nebo při odpařování paliva v nádrži v důsledku ohřívání páry paliva, vytlačované skrz odvětrávání nádrže, a to v násypu aktivního uhlí, takže zabraňují jejich výstupu do okolní atmosféry nejméně tak dlouho, pokud není vyčerpána schopnost pohlcování násypu aktivního uhlí. Prostřednictvím dostatečného množství násypu aktivního uhlí a prostřednictvím pravidelného uvolňování par paliva a jejich zpětným vedením do spalovacího obvodu motoru lze zajistit, že za normálních provozních podmínek motorového vozidla nevystupují žádné páry paliva do okolní atmosféry. Uvolňování se přitom uskutečňuje tak, že okolní nebo čerstvý vzduch je nasáván násypem aktivního uhlí a přitom se páry paliva uvolňují z povrchové plochy aktivního uhlí, to znamená, že jsou zcela uvolněny. Pro vytváření k tomu potřebného podtlaku se vy užívá podtlak, který se vytváří při chodu motoru v sacím potrubí motoru. V souladu s tím mají filtry s aktivním uhlím pro daný příklad použití tedy tři přípojky, to je jednu přípojku připojenou na spojovací potrubí k nádrži motorového vozidla, prostřednictvím které se přivádí páry paliva do skříně, dále otevřený vstup a výstup k okolní atmosféře, prostřednictvím kterých jednak vstupuje vzduch zbavený par paliva do okolní atmosféry a jednak se při procesu uvolňování nasává přes násyp aktivního uhlí vnější vzduch, a konečně výpust, která je připojena přes potrubí vedoucí k sacímu potrubí, případně ke vzduchovému filtru spalovacího motoru a prostřednictvím kterého jsou vedeny uvolněné páry do spalovacího systému motoru a potom jsou v motoru spalovány. Ve spojovacích potrubích mezi nádrží a mezi skříní filtru s aktivním uhlím ave spojovacím potrubí mezi skříní aktivního uhlí a mezi nasávacím potrubím motoru je uspořádán odvzdušňovací a zavzdušňovací ventil, případně plnicí ventil, který je ovládán v souladu s provozními podmínkami. Normálně uzavřený plnicí ventil, případně proplachovací ventil je otevřen jen pokud je motor v chodu, takže potom se prostřednictvím podtlaku, který se vytváří ve skříni filtru s aktivním uhlím, nasává přes vstup čerstvého vzduchu okolní vzduch a je možné uvolňovat v násypu aktivního uhlí pohlcené páry paliva. Když je na rozdíl od toho vznikem zvýšeného tlaku páry v nádrži odvzdušňovací a zavzdušňovací ventil ve spojovacím potrubí ke skříni aktivního uhlí otevřen, jsou páry paliva, které přecházejí do skříně s aktivním uhlím, společně s nasávaným čerstvým vzduchem vedeny a spalovány v motoru, který je v chodu. Páry paliva vstupují do násypu aktivního uhlí jen při zastaveném motoru a uzavřeném proplachovacím ventilu a požadovaným způsobem se jim zabrání v unikaní do okolní atmosféry. Tento systém pohlcování par paliva prostřednictvím filtrů s aktivním uhlím je známý. Zvláště účelně vytvořený filtr s aktivním uhlím tohoto provedení je známý například z DE-GM 92 10 525.

U všech filtrů s aktivním uhlím se prokázalo, že účinnost násypu aktivního uhlí, to je jeho schopnost pohlcování par paliva se zhorší až k úplné neúčinnosti, když je aktivní uhlí provlhčeno vodou. K takovému provlhčení může dojít dvojím způsobem. Jednak se může nastříkat voda zvenku, a tak se dostat například při průjezdu louží nebo podobně do filtru s aktivním uhlím, a to zejména tehdy, když je vstup čerstvého vzduchu uspořádán na dnové straně skříně filtru. Uhelné filtry jsou zpravidla totiž uspořádány velmi hluboko, takže za nepříznivých okolností může skutečně dojít ke vstupu vody do spodní strany skříně filtru s aktivním uhlím, čímž se zvlhčí nejméně spodní oblast násypu aktivního uhlí, která tak ztratí prakticky svoji účinnost.

- 1 CZ 284270 B6

Pro řešení tohoto problému je z EP-A 425 862 známé upravit druhé potrubí čerstvého vzduchu, jehož k atmosféře otevřený otvor je upraven nad odpovídajícím vyústěním prvního potrubí čerstvého vzduchu, s výhodou dokonce nad maximální hloubkou ponořování motorového vozidla. Pokud hrozí, že by prostřednictvím prvního potrubí čerstvého vzduchu vnikla voda do 5 filtru s aktivním uhlím, uzavře plovákový ventil první potrubí a současně otevře druhé potrubí čerstvého vzduchu, které je jinak při otevřeném prvním potrubí čerstvého vzduchu udržováno plovákovým ventilem v uzavřeném stavu. Toto řešení je zvláště vhodné pro použití u terénních vozidel, která jednak na podkladě své konstrukce umožňují vestavbu druhého potrubí čerstvého vzduchu s vyústěním uspořádaným nad maximální hloubkou ponoření vozidla a jednak jsou na 10 podkladě svého určení připravena, případně musí být připravena k určitému nasazení vozidla, jako například při průjezdu potokem, kde hrozí nebezpečí zvlhčení filtru s aktivním uhlím podstatně častěji, než u normálních osobních vozidel. Toto řešení je však konstrukčně nákladné a není vhodné pro dodatečné zabudování zejména do takových vozidel, u kterých je upraveno jen jedno jediné potrubí čerstvého vzduchu.

Další možnost vstupu vody do násypu aktivního uhlí se vytváří tím, že společně s palivem, které se odpařuje v nádrži a vytlačuje se, kondenzuje také vodní pára obsažená ve vzduchu, a to zejména při poklesu teploty okolního prostředí, takže tato voda z této směsi paliva se vzduchem potom kondenzuje a dostává se do násypu aktivního uhlí. Protože přípojka k nádrži je upravena 20 zpravidla na horní straně skříně filtru s aktivním uhlím, přivádí se tedy tato kondenzovaná voda do filtru s aktivním uhlím shora, kape na horní stranu násypu aktivního uhlí a provlhčuje jej v závislosti na množství kondenzované vodní páry. Pro řešení tohoto problému je z US-PS 4, 658, 796 známé uspořádat sběrnou vanu v dráze proudění odvětrávacího proudu, naplněného vodní parou, ve směru proudění z nádrže k filtru s aktivním uhlím, a to před vlastním 25 násypem aktivního uhlí, přičemž v této sběrné vaně může potom kondenzovat nejméně část částic paliva a vody obsažených v tomto odvětrávacím proudu. Pro vyprazdňování této sběrné vany je upraven odtok spojený s nádrží paliva a uzavřený plovákovým ventilem, který při dosažení stanoveného množství kondenzátu otevře odtok, takže kondenzát může odtékat opět zpět do nádrže. Toto řešení je sice velmi vhodné pro zabránění zvlhčení filtru s aktivním uhlím 30 odvětrávacími parami přicházejícími z nádrže, avšak má tu nevýhodu, že se nazpět do nádrže vede nejen palivo, ale také nežádoucím způsobem případně v odvětrávacím proudění obsažená voda. To vede k tomu, že se podle okamžitých klimatických podmínek může nashromáždit v palivové nádrži nežádoucí množství vody, které nepříznivě ovlivňuje spalování a dokonce může způsobit poškození motoru, například na podkladě zbytků minerálů obsažených ve vodě.

Podstata vynálezu

Vycházeje z uvedeného si vynález klade za úkol vytvořit filtry s aktivním uhlím, u kterých se 40 podle druhu vozidla a účelu nasazení zabrání provlhčování násypu aktivního uhlí a tím se odstraní podmínky zhoršující funkční účinnost filtru podmíněnou pohlcováním a uvolňováním par paliva, a to buď prostřednictvím vstupu čerstvého vzduchu, nebo prostřednictvím vstupu z nádrže vnikající vlhkosti do aktivního uhelného filtru.

Vytčený úkol se řeší filtrem s aktivním uhlím v úvodu uvedeného druhu, u kterého je úložný prostor aktivního uhlí obcházející odtokový otvor veden k okolní atmosféře, přičemž na odtokový otvor je připojeno potrubí, které je upraveno skrz úložný prostor aktivního uhlí až do kondenzačního prostoru spojeného s okolním prostředím prostřednictvím vstupu čerstvého vzduchu a upraveného pod úložným prostorem aktivního uhlí. Nashromážděná voda ve sběrné 50 vaně tedy samočinně otevře odtok k vnější atmosféře, pokud hladina stoupne do té míry, že těleso ventilu vyplave vzhůru.

Ventilový výstupek je účelně veden v jedné ose s odtokovým otvorem prostřednictvím od dna sběrné vany vystupujícími vodícími žebry.

-2CZ 284270 B6

Přehled obrázku na výkrese

Vynález je v dalším podrobněji popsán na příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je znázorněn bokorys filtru s aktivním uhlím podle vynálezu, a to na straně dna a na horní straně v částečně rozloženém stavu a v řezu, u kterého je zabezpečení proti zvlhčení násypu aktivního uhlí uskutečněno prostřednictvím kondenzátu vody přiváděného přes přívod z nádrže.

Příklad provedení vynálezu

Na obr. 1 znázorněný filtr 110 s aktivním uhlím má všestranně uzavřenou skříň 112 z plastické hmoty, která má u znázorněného příkladu provedení válcovou a na spodní straně čelní stěnou 114 uzavřenou základní skříň 116, jejíž druhá, otevřená čelní strana je uzavřena samostatným čelním víkem 118, které se po smontování filtru 110 s aktivním uhlím nerozebíratelně spojí se základní skříní 116, například radiálním svarem. Centrálně je na spodní čelní stěně 114 skříně 112 uspořádáno hrdlo přívodu 120 čerstvého vzduchu, čímž se vytváří spojení s okolní atmosférou. Hrdlo přívodu 120 čerstvého vzduchu plní tedy funkci přívodu čerstvého vzduchu. Čelní víko 118, které uzavírá základní skříň 116 na horní čelní straně, má dvě přípojky, to je na spojovací potrubí k nádrži paliva připojitelný přívod 122 z nádrže, a spojovací potrubí vedoucí k sacímu potrubí, případně ke skříni vzduchového filtru motoru příslušného motorového vozidla, které je připojitelné na výpust 124 motoru.

V centrální válcové oblasti základní skříně 116 je upraven násyp 126 z částic aktivního uhlí s vhodnou velikostí průduchů, který je účelně pod předpětím držen mezi dvěma pro páru, případně plyn prostupnými krycími deskami 128, případně 130, což zabezpečuje, že se částice aktivního uhlí nemohou relativně navzájem posouvat ani při otřesech nebo působením sil zrychlení a tak se nemohou navzájem roztírat. Prostor skříně 112, vytvořený mezi krycími deskami 128 a 130, lze také označit jako úložný prostor aktivního uhlí.

Spodní krycí deska 128 je držena v odstupu nad vyústěním přívodu 120 čerstvého vzduchu na obvodovém ramenu 134 základní skříně 116 a je opatřena více neznázoměnými propustnými otvory, jejichž velikost je menší než velikost částic násypu 126 aktivního uhlí. Horní krycí deska 130 může být například vytvořena jako prosévací deska s většími průchozími otvory, pod kterými může být upraven přídavně ještě neznázoměný vláknitý filtr, který zabraňuje průchodu také nejjemnějších prachových částic aktivního uhlí k přívodu 122 z nádrže, případně k výpusti 124 motoru. Aby se udržel násyp 126 aktivního uhlí pod předpětím, přičemž se ale vyrovnávala různá tepelná protažení násypu 126 a skříně 112, může být horní krycí deska 130 směrem dolů předepjata prostřednictvím neznázoměné napínací pružiny.

Přívod 122 z nádrže vyúsťuje v tom prostoru skříně 112, který je upraven nad násypem 126 aktivního uhlí, a nikoli, jak by se mohlo zdát při prvním pohledu na výkres, až v přetékacím nebo kondenzačním prostoru 138, protože vyúsťuje přímo v prostoru vytvořeném v čelním víku 118. Vyústění výpusti 124 motoru se na rozdíl od toho neotevírá v prostoru vytvořeném v čelním víku 118, ale je připojeno na potrubí 136. které je neznázoměným způsobem vedeno skrz krycí desku 130, násyp 126 aktivního uhlí a krycí desku 128 do přetékacího nebo kondenzačního prostoru 138. Také v tomto případě je tedy při běžícím motoru přes výpust 124 motoru z nádrže nasávaná směs vzduchu a par paliva nasávána skrz násyp 126 aktivního uhlí, to je z prostoru vytvořeného v čelním víku 118 skrz násyp 126 aktivního uhlí k přetékacímu nebo kondenzačnímu prostoru 138.

V průběhu jízdy prostřednictvím přívodu 120 čerstvého vzduchu nasávaný čerstvý vzduch je tedy v přetékacím nebo kondenzačním prostoru 138 přímo nasáván do zde ukončeného vyústění

-3CZ 284270 B6 potrubí 136, takže nebezpečí, že se čerstvým vzduchem strhávané kapky vody dostanou zdola do násypu 126 aktivního uhlí je velmi malé, a to i tehdy, když kromě toho dochází k proudění směsi vzduchu a par paliva skrz násyp 126 aktivního uhlí v protilehlém směru.

Aby se zabránilo tomu, že by směs vzduchu a par paliva, která je nasávána z palivové nádrže a která obsahuje vodu, mohla kondenzovat v prostoru nad násypem 126 aktivního uhlí a potom shora pronikat do násypu 126 aktivního uhlí a tak zhoršovat jeho účinnost, je podle vynálezu u filtru 110 s aktivním uhlím vytvořena sběrná vana 140 pod přívodem 122 z nádrže v čelním víku 118, které má ve svém dnu odtokový otvor 144, na který je připojeno potrubí 142, které je vedeno skrz krycí desku 130, násyp 126 aktivního uhlí a krycí desku 128 a které tedy vyúsťuje v přetékacím nebo kondenzačním prostoru 138,

Ve sběrné vaně 140 je opět ve svislém směru vedeno vzhůru plovoucí těleso 146 ventilu, které je na své spodní straně opatřeno ventilovým výstupkem 150, který je upraven v jedné ose s odtokovým otvorem 144 a ve stavu, kdy nevyptávalo vzhůru, utěsňuje odtokový otvor 144. Vzhůru plovoucí těleso 146 ventiluje vedeno prostřednictvím vodicích žeber 148, která vystupují vzhůru od dna sběrné vany 140 a mezi kterými je uložen ventilový výstupek 150. Mimoto mohou být přídavně upravena žebra 152, která vystupují z vnitřní strany čelního víka 118 směrem dolů a která vedou vlastní těleso 146 ventilu, čímž se zajistí, že těleso 146 ventilu je vedeno v přesném nasměrování k odtokovému otvoru 144. i když je ovlivněno kmity přenášenými z vozidla na filtr 110 s aktivním uhlím.

Je tedy patrno, že se ve sběrné vaně 140 srážejí vodní kapky ze směsi vzduchu a par paliva, vytvářejí vodu a že se přitom sběrná vana 140 pomalu naplňuje. Jakmile těleso 146 ventilu vyplave vzhůru, otevře ventilový výstupek 150 odtokový- otvor 144 a ve sběrné vaně 140 nashromážděná voda může prostřednictvím potrubí 142 odtékat k přetékacímu nebo kondenzačnímu prostoru 138. odkud potom z přívodu 120 čerstvého vzduchu vystupuje nebo, pokud je vstupní rychlost čerstvého vzduchu do přívodu 120 čerstvého vzduchu v důsledku relativně motorem vytvářeného podtlaku o vysoké hodnotě příliš značná, shromažďuje se nejprve v přetékacím nebo kondenzačním prostoru 138 a je případně také zčásti s nasávaným vzduchem nasávána do potrubí 136 a vedena k výpusti 124 motoru. Smáčení násypu 126 aktivního uhlí však není provedeno v žádném případě, takže vytčeného cíle, to je zabránění zvlhčení násypu 126 aktivního uhlí, se dosáhne i v tomto případě.

Claims (2)

1, Filtr s aktivním uhlím pro motorová vozidla pro pohlcování par paliva, vznikajících v nádrži a případně v plovákové komoře karburátoru, a pro uvolňování a zpětné vedení par do spalovacích prostorů motoru vozidla s jednou na všech stranách uzavřenou skříní, která má úložný prostor naplněný násypem z aktivního uhlí se vhodnou velikostí průduchů, na spojovací potrubí vedoucí k nádrži vozidla připojitelný přívod z nádrže, na spojovací potrubí, vedoucí k sacímu potrubí, případně ke skříni vzduchového filtru motoru připojitelnou, páry paliva nazpět vedoucí výpust motoru, s okolní atmosférou spojený přívod čerstvého vzduchu, a sběrnou vanu vody, upravenou ve směru proudění vodou, vodní kapkami nebo vodní párou naplněného odvětrávacího proudu nebo proudu čerstvého vzduchu před úložným prostorem aktivního uhlí ve skříni, přičemž přívod z nádrže a výpust motoru jsou s výhodou upraveny na stejné čelní straně skříně, přívod čerstvého vzduchuje uspořádán v oblasti skříně, která je oddělena násypem aktivního uhlí od výpusti motoru, sběrná vana má na své straně odvrácené od dna vany spojení k úložnému prostoru aktivního uhlí, a ve sběrné vaně je uspořádáno vzhůru plovoucí těleso ventilu, které vyplavuje vzhůru na sobě ve sběrné vaně nashromážděnou vodu a přitom uzavírá spojení

-4CZ 284270 B6 k úložnému prostoru aktivního uhlí a/nebo otevírá odtokový otvor obcházející úložný prostor aktivního uhlí, vyznačující se tím, že úložný prostor aktivního uhlí obcházející odtokový otvor (144) je veden k okolní atmosféře a přívod (122) z nádrže vyúsťuje v homí čelní straně skříně (112) filtru (110) s aktivním uhlím, přičemž sběrná vana (140) je uspořádána pod přívodem (122) z nádrže a nad úložným prostorem aktivního uhlí ave svém dnu má odtokový otvor (144), na který je připojeno potrubí (142), vedené skrz úložný prostor aktivního uhlí až do přetékacího nebo kondenzačního prostoru (138), který je upraven pod násypem (126) aktivního uhlí a který je prostřednictvím přívodu (120) čerstvého vzduchu spojen s vnější atmosférou, přičemž vzhůru plovoucí těleso (146) ventilu je na své spodní straně opatřeno ventilovým výstupkem (150), upraveným v jedné ose s odtokovým otvorem (144) a těsně jej uzavírajícím v neplovoucím stavu.

2. Filtr s aktivním uhlím podle nároku 1, vyznačující se tím, že ventilový výstupek (150) je veden v jedné ose s odtokovým otvorem (144) prostřednictvím od dna sběrné vany (140) vystupujícími vodícími žebry (148).