[发明专利]一种汽车发动机的燃油蒸气吸附方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机的燃油蒸气吸附方法。

背景技术

吸附剂在具体应用中的效率，通常由吸附剂对所述吸附物的吸附容量和选择性所决定。吸附容量可由单位质量或单位体积吸附剂的吸附量来度量。

一般来说，吸附剂对特定吸附物的吸附容量和选择性越高，它就越有用，因为，较少的吸附剂就可产生去除吸附物的相同效果。含碳物质，如活性炭、炭黑、等是一种重要的吸附剂，它可用于许多场合，如分离、提纯、和废物处理、等。由于含碳物质用途广泛，任何方法，只要能够提高含碳吸附剂对特定吸附物的吸附性能，就可在效率和经济上，对采用其的工艺产生巨大影响。因此，过去已经进行了一些尝试，以求对含碳吸附剂的表面化学性质进行改性。用于这些改性的方法大体上可分为物理和化学方法。在物理方法的表面改性中，将一种物质沉积在含碳吸附剂的表面上形成一层，然后该层就可改变其吸附性能。然而，这种改性方法在实用中受到局限，因为沉积层易于脱落。在化学方法的表面改性中，改性物质通过化学键的方式连接到碳表面上。等温吸附线可表示在一固定温度下，吸附程度与吸附物浓度或吸附物分压的相互关系，因此其特性也是重要的。如Sircar等人在“用于气体分离和储存的活性炭”Carbon,Vol.34,№1,pp.1-12(1996)中所描述的，优选等温吸附线的特性取决于所用的分离方法。例如，在吸附剂的再生作用受压力变动影响的场合中，优选的吸附剂应该对吸附物具有适度的亲和力。如果强烈吸附吸附物，即，当它对吸附物具有强亲和力时，再生作用变得困难且产生能量密集。另一方面，当吸附剂对吸附物具有弱亲和力时，它在低吸附剂分压下的吸附容量就较小，因此，其吸附质量转移区就变得非常长。因此，得到一种用于改变吸附剂对吸附物亲和力的方法是很有用的。

因此，任何方法，只要能够提高吸附剂的吸附容量和/或改进吸附力都可用于吸附应用中。如已指出的，化学改性可用于改变含碳吸附剂的吸附性能。然而，可连接上的化学物质的范围是有限的。

Bansal、Donnet和Stoeckli(Active Carbon的第5章，Marcel Dekker,Inc.,1988)已评述了各种不同的碳表面改性技术。其中描述了物体浸渍法，这些方法依靠与各种物质的化学反应来改性碳表面。由Bansal等人所描述的一些化学表面改性法有氧化作用、卤化作用、磺化作用和氨化作用。在这些方法中，有几种需要进行高温碳处理。Sircar和Golden(美国专利№4702749)描述了另一种方法，其中包括：在催化剂的存在下，用HNO 3来氧化碳物质。然而，对于本领域熟练人员来说，这些方法显然具有某些缺陷。由于改性含碳吸附剂表面的化学方法在实用性上有所局限，因此仍然需要发展一种改性碳吸附剂，与未改性物质相比，这种改性碳吸附剂的吸附容量得到了提高。

目前许多国家的排放规定要求控制机动车内燃机的燃油供给系统中的燃油蒸发排出物以消除或显著地减少由此种汽化物排放到大气中的燃油数量。因此，通常的作法是在机动车所经历的所有条件下都在其上安装一个燃油蒸汽收集装置来吸附燃油供给系统中的燃油蒸发排出物。这个燃油蒸汽收集装置一般是活性碳类通常称作“碳罐”。此种燃油蒸汽收集装置的工作原理是基于活性碳吸附燃油蒸汽的物理吸附原理。燃油蒸汽收集装置有一个储存燃油的有限容积，该装置在机动车工作过程中必须将其容量的一部分排空。积聚的燃油通常是在空气的吸引下通过燃油蒸汽收集装置清除入发动机的进气管，被清除的燃油接着被发动机燃烧。从燃油蒸汽收集装置清除的燃油蒸汽量会因为任何给定的清除空气流的速率的变化而有很大的变化，而清除空气流的比率取决于燃油蒸汽收集装置中的饱和度。因为被清除的燃油的量在没有空气/燃油反馈机构的系统中通常是不测量的(通常所知的开环系统)，发动机控制系统不能补偿其增长的燃油率。这就会引起发动机扭矩的增加，造成发动机空转(怠速)时转速过高或机动车脱离空转时速度增加。在严重的情况下，发动机工作变得不稳定，因为在发动机气缸内实际的空气燃油比大大地不同于由发动机控制系统所映射的空气燃油比。