PL173945B1

PL173945B1 - Samochodowy filtr z węglem aktywnym

Info

Publication number: PL173945B1
Application number: PL94313169A
Authority: PL
Inventors: Bernd Koehler
Original assignee: Expert Maschbau
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1994-08-06
Publication date: 1998-05-29
Also published as: HUT76940A; ES2109727T3; CZ75096A3; PL313169A1; HU218772B; WO1995008059A1; CZ284270B6; DE59404367D1; HU9600400D0; DE9313840U1; EP0719384B1; EP0719384A1; ATE159323T1

Abstract

1. Sam ochodowy filtr z weglem aktywnym , sluzacy do adsorpcji par pow stajacych w zbiorni- ku paliw a oraz ew entualnie w komorze plyw ako- w ej gaznika, jak równiez do desorpcji i odprow adzenia par paliw a do komory spalania cylindra silnika, skladajacy sie ze szczelnie za- mknietej obudowy, w ypelnionej weglem aktyw - nym o odpow iedniej poro w ato sci, a ponadto wyposazonej w króciec dla przewodu laczacego filtr ze zbiornikiem paliwa, króciec dla przewodu laczacego filtr z kanalem ssacym lub z obudowa filtra pow ietrza silnika oraz w króciec wlotowy swiezego pow ietrza polaczony z atm osfera, przy czym króciec przew odu laczacego filtr ze zbior- nikiem paliw a i króciec przewodu laczacego go z kanalem ssacym sa korzystnie um ieszczone w pokrywie obudowy filtra, natom iast króciec w lo- towy swiezego pow ietrza - w dnie obudowy, z n a - m ienny tym , ze je st wyposazony w um ieszczona w obudowie ( 1 2 , 112) kom ore zbiorcza ( 4 0 , 140), w której jest um ieszczony plyw ak (46, 146) z iglica (150), w spólpracujaca z otworem przeloto- wym (4 4 , 144) laczacym te komore zbiorcza (4 0 , 140) z komora (38, 138) kondensatu, utworzona we- wnatrz odsadzenia (3 4 , 134) dna (14, 114) obudo- wy ( 1 2 , 112). Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest samochodowy filtr z węglem aktywnym, służący do adsorpcji par powstających w zbiorniku paliwa oraz w komorze pływakowej gaźnika, jak również do desorpcji i odprowadzenia par paliwa do komory spalania cylindra silnika. Filtr składa się ze szczelnie zamkniętej obudowy, wypełnionej węglem aktywnym o odpowiedniej porowatości. Obudowa filtra jest wyposażona w króćce: dla przewodu łączącego filtr ze zbiornikiem paliwa, dla przewodu łączącego filtr z kanałem ssącym lub z obudową filtra powietrza silnika, a ponadto w króciec wlotowy świeżego powietrza połączony z atmosferą. Króciec przewodu łączącego filtr ze zbiornikiem paliwa i króciec przewodu łączącego go z kanałem ssącym są korzystnie umieszczone w pokrywie obudowy filtra, natomiast króciec wlotowy świeżego powietrza - w dnie obudowy.

173 945

W celu uniemożliwienia wypływu par paliwa bezpośrednio ze zbiornika paliwa do atmosfery, na przewodach odpowietrzających zbiorniki paliwa samochodów osobowych są instalowane filtry z węglem aktywnym, służącym do adsorpcji par paliwa powstających podczas napełniania zbiornika lub wskutek podwyższonej temperatury. Filtry te adsorbują pary paliwa do granicy adsorpcji wkładu węgla aktywnego. Odpowiednia wielkość wkładu węgla aktywnego, regularne desorbowanie par paliwa i odprowadzanie ich do obiegu spalania silnika całkowicie zapobiega, w normalnych warunkach eksploatacyjnych samochodu, przedostawaniu się par paliwa do atmosfery. Desorpcję par paliwa przeprowadza się przez przepuszczanie świeżego powietrza zassanego z otoczenia, przy wykorzystaniu podciśnienia w rurze ssącej silnika, przez warstwę węgla aktywnego, powodując wydzielanie się par paliwa na jego powierzchni. Tak działające filtry z węglem aktywnym są wyposażone w trzy króćce, a mianowicie w króciec przewodu, łączącego filtr ze zbiornikiem paliwa, w króciec wlotu i wylotu do atmosfery, przez który, w czasie desorpcji doprowadzane świeże powietrze albo powietrze uwolnione z par paliwa - odpływa do atmosfery, oraz w trzeci króciec, połączony przewodem z rurą ssącą lub z filtrem powietrza silnika, przez który pary paliwa odprowadza się z filtra do układu ssącego silnika, gdzie zostaną spalone.

W przewodach łączących zbiornik paliwa z obudową filtra i obudowę filtra z rurą ssącą silnika jest umieszczony zawór odpowietrzająco-napowietrzający lub płuczący, sterowany zależnie od warunków eksploatacji. Zawór płuczący otwiera się tylko podczas pracy silnika, przy czym w wyniku powstania podciśnienia w obudowie filtra, powietrze, umożliwiające zdesorbowanie par paliwa węgla aktywnego zostaje zassane przez króciec wlotowy. Jeśli natomiast w zbiorniku paliwa powstaje nadciśnienie - otwiera się zawór odpowietrzająco-napowietrzający w przewodzie łączącym zbiornik z obudową filtra, a nadmiar par paliwa z obudowy filtra zostaje, wraz z powietrzem, doprowadzony do pracującego silnika i spalony. Podczas przerwy w pracy silnika, pary paliwa trafiają, przy zamkniętym zaworze płuczącym, do wypełniającego filtr węgla aktywnego, co uniemożliwia ich wylot do atmosfery. Tak działający filtr z węglem aktywnym znany jest z niemieckiego opisu wzoru użytkowego nr DE-GM 9210525.

Okazało się, że sprawność wkładu węgla aktywnego, czyli zdolność adsorpcji par paliwa pogarsza się, jeżeli węgiel jest zwilżany wodą. Zwilżenie węgla może nastąpić na przykład wskutek przedostania się do filtra wody z otoczenia, zwłaszcza w czasie deszczu. Króciec wlotowy świeżego powietrzajest bowiem w znanych rozwiązaniach osadzony na obudowie filtra i skierowany do dołu, wobec czego rozpryskiwana woda z jezdni przedostaje się do nisko umieszczonej obudowy filtra, powodując zwilżenie dolnej warstwy węgla aktywnego i obniżenie sprawności filtra.

Istnieje również możliwość zwilżenia warstwy węgla aktywnego przez kondensację pary wodnej, zawartej w paliwie, co ma miejsce zwłaszcza w niskiej temperaturze otoczenia. Ponieważ króciec przewodu łączącego filtr ze zbiornikiem paliwa jest zwykle umieszczony w górnej części obudowy filtra, krople kondensatu spływają do warstwy węgla aktywnego od góry i zwilżają ją w stopniu zależnym od ilości tego kondensatu.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji takiego filtra z węglem aktywnym, który wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas filtrów, polegające na pogorszeniu ich sprawności wskutek zwilżenia wkładu węgla aktywnego.

Cel ten zrealizowano w konstrukcji filtra z węglem aktywnym według wynalazku, który jest wyposażony w umieszczoną w obudowie komorę zbiorczą, w której jest umieszczony pływak z iglicą, współpracującą z otworem przelotowym, łączącym tę komorę zbiorczą z komorą kondensatu, utworzoną wewnątrz odsadzenia dna obudowy.

Komora zbiorcza jest korzystnie umieszczona w zgłębieniu dna obudowy filtra, w którym znajduje się otwór króćca wlotowego świeżego powietrza i jest oddzielona przykrywającą ją ścianką działową od znajdującej się nad nią komorą kondensatu, zaopatrzoną w otwór przelotowy współpracuj ący z iglicą pływaka, przy czymjest ona zaopatrzona w żebra prowadzące pływak w kierunku osi tego otworu.

Znajdujący się w komorze zbiorczej pływak jest ograniczony od góry powierzchnią stożkową, współpracującą z obrzeżem otworu przelotowego, który ma przekrój kołowy.

173 945

W odmianie rozwiązania konstrukcyjnego filtra według wynalazku komora zbiorcza jest umieszczona w pokrywie obudowy pod króćcem przewodu łączącego filtr ze zbiornikiem paliwa, a w dnie tej komory znajduje się otwór przelotowy, połączony przewodem przechodzącym przez wkład węgla aktywnego z komorą kondensatu, znajdującą się w dnie obudowy pod wkładem węgla aktywnego i połączoną z króćcem wlotowym świeżego powietrza, przy czym pływak jest zaopatrzony u dołu w iglicę, współpracującą z otworem przelotowym w komorze zbiorczej.

W tym rozwiązaniu filtra komora zbiorcza jest zaopatrzona w żebra prowadzące iglicę, a pokrywa - żebra prowadzące pływak w kierunku osi otworu przelotowego.

Dzięki opisanej konstrukcji filtra według wynalazku została całkowicie wyeliminowana możliwość przedostania się wody pochodzącej zarówno z kondensacji, jak i przedostającej się razem z zasysanym świeżym powietrzem do wnętrza wkładu węgla aktywnego, a tym samym zwilżenia tego wkładu i obniżenie sprawności filtra.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym: fig. 1 - przedstawia samochodowy filtr z węglem aktywnym według wynalazku, w widoku z boku, z częściowymi przekrojami, z otwartym zaworem wlotu świeżego powietrza; fig. 2 - dolną część filtra według fig. 1, z zamkniętym zaworem wlotu świeżego powietrza, w przkroju podłużnym; fig. 3 - inne rozwiązanie filtra z węglem aktywnym według wynalazku, w widoku z boku, z częściowymi przekrojami; fig. 4 - jeszcze inne rozwiązanie filtra z węglem aktywnym według wynalazku, z zabezpieczeniem przed nawilżeniem wkładu węglowego przez kondensat pary wodnej doprowadzonej wraz z parą paliwa ze zbiornika paliwa, w widoku z boku, z częściowymi przekrojami.

Przedstawiony na fig. 1 samochodowy filtr 10 z wkładem 26 węgla aktywnego jest wyposażony w całkowicie zamkniętą obudowę 12, wykonaną korzystnie z tworzywa sztucznego i złożoną z części walcowej 16, zamkniętej od dołu dnem 14 oraz w połączoną z nią nierozłącznie pokrywę 18. W środku dna 14 obudowy 12 znajduje się króciec wlotowy 20 świeżego powietrza, połączony z atmosferą. Natomiast w pokrywie 18 umieszczone są dwa króćce, a mianowicie króciec 22 dla przewodu odpowietrzającego, łączącego filtr ze zbiornikiem paliwa oraz ukośnie osadzony króciec 24 dla przewodu łączącego filtr z kanałem ssącym lub z obudową filtra powietrza silnika.

Wewnątrz obudowy 12 znajduje się wkład 26 węgla aktywnego o odpowiedniej porowatości, zaciśnięty między dwoma gazoprzepuszczalnymi płytami 28 i 30, dzięki czemu cząstki węgla nie przesuwają się względem siebie i nie ulegają rozdrobnieniu nawet pod wpływem występujących sił bezwładności lub znacznych wstrząsów samochodu.

Dolna płyta zaciskowa 28, osadzona w odsądzeniu 34 dna 14, w określonej odległości od otworu króćca wlotowego 20 powietrza, jest zaopatrzona w układ nie pokazanych na rysunku otworów przelotowych o średnicy mniejszej od wielkości ziaren węgla aktywnego. Górna płyta 30 stanowi również płytę sitową, jednak o większych otworach, natomiast pod nią jest dodatkowo umieszczony (nie pokazany na rysunku) filtr Vliesa, uniemożliwiający przejście najmniejszych pyłków węgla aktywnego do króćców 22 lub 24. Wkład 26 węgla aktywnego winien być utrzymany z naprężeniem wstępnym i równoczesnym wyrównaniem rozszerzalności cieplnej. W tym celu górna płyta zaciskowa 30 jest wyposażona w (nie pokazaną na rysunku), naciskającą na nią od góry sprężynę.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 1 w otworze króćca 22, w miejscu jego połączenia z górną płytą zaciskową, jest osadzony przewód 36, przechodzący przez górną płytę 30, przez cały wkład 26 węgla aktywnego oraz przez dolną płytę zaciskową 28. Przewód 36 łączy utworzoną pod płytą 28 komorę 38 kondensatu z osadzonym w króćcu 22 przewodem, łączącym filtr 10 ze zbiornikiem paliwa. Podczas pracy silnika zasysane ze zbiornika paliwa powietrze wraz z parami paliwa i z domieszką pary wodnej przepływa przez króciec 24 do wkładu 26 węgla aktywnego we wnętrzu filtra, który adsorbuje pary paliwa. Natomiast zawarta w tej mieszaninie para wodna oddziela się przez kondensację w komorze 38 i odpływa przez króciec wlotowy 20 świeżego powietrza.

W celu zabezpieczenia przedostawania się wraz ze świeżym powietrzem kropelek rozpryskiwanej przez samochód wody z jezdni podczas deszczowej pogody - przez króciec wlotowy 20 do znajdującego się we wnętrzu filtra wkładu 26 węgla aktywnego - w dnie 14

173 945 obudowy filtra wytłoczonajest komora zbiorcza 40, połączona z króćcem wlotowym 20. Między komorą 38 kondensatu i komorą zbiorczą 40 jest umieszczona ścianka działowa 42 z otworem przelotowym 44, przez który zassane świeże powietrze przepływa do wnętrza obudowy 12 filtra 10. Skondensowana para wodna, znajdująca się w komorze 38 kondensatu, wypływa przez ten otwór przelotowy 44 i króciec wlotowy 20 na zewnątrz filtra.

W komorze zbiorczej 40 znajduje się pływak 46 z iglicą, prowadzony przez utworzone w komorze zbiorczej 40 wewnętrzne zebra prowadzące 48 w kierunku osi zamykanego przez iglicę otworu przelotowego 44. W położeniu opuszczonym (fig. 1) iglica pływaka 46 spoczywa na występach 50 dna komory zbiorczej, przy czym otwór przelotowy 44 i króciec wlotowy 20 są otwarte. Iglica pływaka 46, współpracująca z otworem przelotowym 44, jest utworzona przez zewnętrzną górną powierzchnię pływaka 46, mającą kształt stożkowy.

W wyniku przedostania się rozpryskiwanej przez samochód wody do wnętrza komory zbiorczej 40, siła wyporu tej wody, oddziałująca na pływak 46, powoduje jego uniesienie (fig. 2) i zamknięcie otworu przelotowego 44 przez iglicę pływaka. Wskutek tego woda znajdująca się w komorze zbiorczej 40 nie może się przedostać do komory 38 kondensatu i odpływa przez króciec wlotowy 20. Również przepływ świeżego powietrza przez króciec wlotowy 20, przy uniesionym pływaku 46 i zamkniętym przez jego iglicę otworze przelotowym 44, zostaje przerwany, dzięki czemu nie wpływają do komory zbiorczej 40 dalsze ilości wody, a iglica z pływakiem 46 opada, ponownie otwierając otwór przelotowy 44. Cykle zbierania się wody w komorze zbiorczej 40 i jej odprowadzanie przez króciec wlotowy 20, a tym samym cykle zamykania i otwierania otworu przelotowego 44, powtarzają się tak długo, aż dopływające świeże powietrze będzie zupełnie pozbawione kropel wody.

Rozwiązanie filtra 10 przedstawione na fig. 3 tym różni się od filtra 10 przedstawionego na fig. 1 i 2, że przewód 36, osadzony w króćcu 22 i przechodzący przez wnętrze wsadu węglowego 26 w obudowie 12, jest umieszczony współosiowo względem obudowy 12. Poza tą różnicą konstrukcyjną działanie obydwu filtrów (według fig. 1 i fig. 3) jest identyczne.

Przedstawiony na fig. 4 samochodowy filtr 110 z węglem aktywnym również ma podobną budowę do filtra 10 na fig. 1, przy czym poszczególne elementy tego filtra 110 są oznaczone tą samą liczbą jak w filtrze 10, z dodatkiem poprzedzającej ją cyfry 1.

Różnica budowy filtra 110 w porównaniu do filtra 10 polega na tym, że króciec 122 sięga jedynie do pokrywy 118 obudowy 112, ajego wylot we wnętrzu obudowy 112 znajduje się ponad wkładem 126 węgla aktywnego. Natomiast króciec 124 jest połączony przewodem 136 z komorą 138 kondensatu. Komora zbiorcza 140 jest umieszczona w górnej części filtra 110 i zaopatrzona w swym dnie w otwór przelotowy 144, do którego przymocowany jest od dołu przewód 142, przechodzący poprzez górną płytę zaciskową 130, wkład 126 węgla aktywnego i dolną płytę zaciskową 128 i łączący komorę zbiorczą 140 z komorą 138 kondensatu.

W komorze zbiorczej 140 jest umieszczony pływak 146 z wystającą od dołu iglicą 150, prowadzoną pionowo w żebrach 148 komory i współpracującą, zależnie od położenia pływaka 146, z otworem przelotowym 144 w dnie komory zbiorczej, odpowiednio zamykając go lub otwierając.

Ponadto pokrywa 118 jest korzystnie zaopatrzona w wystające do dołu żebra 252, pionowo prowadzące pływak 146 i zapewniające właściwy kierunek jego ruchu, mimo drgań przenoszonych z pojazdu na filtr.

Działanie tego filtra 110 jest podobne do działania filtra 10, a mianowicie w czasie pracy silnika mieszanina powietrza i par paliwa zostaje zassana ze zbiornika paliwa przez króciec 122 i przepływa w przeciwnym kierunku niż w filtrze 10, a mianowicie przez przestrzeń pod pokrywą 118, a następnie przez gazoprzepuszczalną górną płytę 130, wsad 126 węgla aktywnego i gazoprzepuszczalną dolną płytę 128 do komory 138 kondensatu. '

Podczas jazdy świeże powietrze, zasysane przez króciec wlotowy 120, dostaje się bezpośrednio do komory 138 kondensatu, przy czym istnieje bardzo małe prawdopodobieństwo, że zawarte w powietrzu kropelki wody mogą przedostać się od dołu do wkładu 126 węgla aktywnego, zwłaszcza że przepływ mieszanki powietrza i par paliwa zasysanych ze zbiornika paliwa poprzez ten wkład 126 następuje w przeciwnym kierunku. Natomiast woda zawarta w tej mieszance nie może przedostać się od dołu do wkładu 126 węgla aktywnego, zwłaszcza że

173 945 przepływ mieszanki powietrza i par paliwa zasysanych ze zbiornika paliwa poprzez ten wkład 126 następuje w przeciwnym kierunku. Natomiast woda zawarta w mieszaninie powietrza i par paliwa zasysanych ze zbiornika paliwa, przez króciec 122 kondensuje się w komorze zbiorczej 140, wypełniając powoli tę komorę. W miarę podnoszenia się poziomu wody w komorze zbiorczej 140, podnosi się pływak 146 wraz z iglicą 150, otwierając przepust 144. Wskutek tego woda zgromadzona w komorze zbiorczej 140 odpływa przez przewód 142 do komory 138 kondensatu, a następnie wypływa z niej przez króciec wlotowy 120 na zewnątrz filtra. Gdy prędkość dopływu świeżego powietrza w króćcu 120 jest, wskutek dużej wartości podciśnienia wytwarzanego przez silnik, zbyt duża - woda zgromadzona w komorze 138 kondensatu może zostać częściowo zassana wraz ze świeżym powietrzem do przewodu 136 i króćca 124, jednak w żadnym przypadku nie następuje zwilżenie wsadu 126 węgla aktywnego.

Wykaz oznaczeń

10,110 filtr

12, 112 obudowa fibra

14, 114 dno obudowy

16,116 część walcowa obudowy

18, 118 pokrywa obudo w y

20,120 króciec wlotowy powieLza

22, 122 króceec przewodu łączącego fibe ze ζυοίπίΜετη paiiwa

24, 124 króciec przewodu łączącego filtr z kanałem ssącym lub z obudową filtra powietrza

26,126 wldad węgla aktywnego

28, 128 płyto zaciskowa wktodu 26

30, 130 zaciskowa wktodu w^i^glo^w^g^o 26

34, 134 odładzenie dna 14

36,136 przewód przechodzący przez układ 26, łączący przestrzeń 38 % przewodem rowadzącym do zbiornika paliwa

38,138 ρκε^ζεύ kondenaatu

40, 140 komora zbiorcza działowa oddfierałcca ρκε^εή 38 od kommy 40

142 praewód pzzez wkaad 26, Uczący 2138 z l^oπ^<rłą zbiorczą 140

44, 144 otwóe przeiotowy w dnće zbiorzcej 140

46, 146 pfywk8 z igHcą

48, 148 żeboo prowadącce pfywkk -46 tob ggiicę 150 dna komety zbiorzeej 40

150 greybek pyywkke 146 współprac u^cy e owwoeem ρ^^ο^^γιη 144

152 żebra pokyywy 118 ptowadąrce pyywkk 146

173 945

Fig. 3

ί»6 '20

173 945 ¹² W ^w

173 945

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Samochodowy filtr z węglem aktywnym, służący do adsorpcji par powstających w zbiorniku paliwa oraz ewentualnie w komorze pływakowej gaźnika, jak również do desorpcji i odprowadzenia par paliwa do komory spalania cylindra silnika, składający się ze szczelnie zamkniętej obudowy, wypełnionej węglem aktywnym o odpowiedniej porowatości, a ponadto wyposażonej w króciec dla przewodu łączącego filtr ze zbiornikiem paliwa, króciec dla przewodu łączącego filtr z kanałem ssącym lub z obudową filtra powietrza silnika oraz w króciec wlotowy świeżego powietrza połączony z atmosferą, przy czym króciec przewodu łączącego filtr ze zbiornikiem paliwa i króciec przewodu łączącego go z kanałem ssącym są korzystnie umieszczone w pokrywie obudowy filtra, natomiast króciec wlotowy świeżego powietrza - w dnie obudowy, znamienny tym, że jest wyposażony w umieszczoną w obudowie (12, 112) komorę zbiorczą (40,140), w której jest umieszczony pływak (46,146) z iglicą (150), współpracującą z otworem przelotowym (4·4,144) łączącym tę komorę zbiorczą (40, 140) z komorą (3J^, 138) kondensatu, utworzoną wewnątrz odsadzenia (34,134) dna (14, 114) obudowy (12,112).
2. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że komora zbiorcza (40) jest umieszczona w zagłębieniu dna (14) obudowy (12) filtra, w którym znajduje się otwór króćca wlotowego (20) świeżego powietrza i jest oddzielona przykrywającą ją ścianką działową (42) od znajdującej się nad nią komory (38) kondensatu, zaopatrzoną w otwór przelotowy (44), współpracujący z iglicą pływaka (46).
3. Filtr według zastrz. 2, znamienny tym, że komora zbiorcza (40) jest zaopatrzona w żebra prowadzące (48) pływak (46) w kierunku osi otworu przelotowego (44).
4. Filtr według zastrz. 2, znamienny tym, że pływak (46) jest ograniczony od góry powierzchnią stożkową, współpracującą z obrzeżem otworu przelotowego (44), który ma przekrój kołowy.
5. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że komora zbiorcza (40) jest umieszczona w pokrywie (118) obudowy (112) pod króćcem (122) przewodu łączącego filtr (110) ze zbiornikiem paliwa, a w dnie tej komory zbiorczej (140) znajduje się otwór przelotowy (144), połączony przewodem (142), przechodzącym przez wkład (126) węgla aktywnego z komorą (138) kondensatu, znajdującą się w dnie (114) obudowy (112) pod wkładem (126) węgla aktywnego i połączoną z króćcem wlotowym (120) świeżego powietrza, przy czym pływak (146) jest zaopatrzony u dołu w iglicę (150), współpracującą z otworem przelotowym (144) w komorze zbiorczej (140).
6. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że komora zbiorcza (140) jest zaopatrzona w żebra (148) prowadzące iglicę (150), a pokrywa (118) - w żebra (152) prowadzące pływak (146) w kierunku osi otworu przelotowego (144).