蒸發(fā)燃料蒸氣排放控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開在各種實施例中大體上涉及蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)。更具體而言，本公開涉及 蒸發(fā)燃料蒸氣排放控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 來自機動車輛燃料系統(tǒng)的汽油燃料的蒸發(fā)是碳氫化合物空氣污染的主要潛在來 源。此類排放物可由罐系統(tǒng)控制，該罐系統(tǒng)使用活性碳來吸附從燃料系統(tǒng)排出的燃料蒸氣。 在發(fā)動機操作的某些模式下，吸附的燃料蒸氣通過以環(huán)境空氣吹洗罐系統(tǒng)以使燃料蒸氣從 活性碳解除吸附來從活性碳定期除去。再生碳接著準備吸附附加的燃料蒸氣。
[0003] 環(huán)境問題的增加繼續(xù)驅使來自機動車輛的碳氫化合物排放物的嚴格規(guī)定，甚至在 車輛未運行時。當車輛在白天加熱（即，日間加熱）期間的溫暖環(huán)境中停放時，燃料箱中的 溫度升高，導致燃料箱中的蒸氣壓力增大。通常，為了防止燃料蒸氣從車輛泄漏到大氣中， 燃料箱通過導管排出至容納適合燃料吸附材料的罐，該適合燃料吸附材料可暫時地吸附燃 料蒸氣。來自燃料箱的燃料蒸氣通過罐的燃料蒸氣入口進入罐中，并且擴散到吸附劑體積 中，其中，其在通過罐的排出端口釋放至大氣之前吸附在暫時的儲存器中。一旦發(fā)動機啟 動，則環(huán)境空氣通過罐的排出端口吸入罐系統(tǒng)中。吹洗空氣流過罐內(nèi)的吸附劑體積，并且在 通過燃料蒸氣吹洗導管進入內(nèi)燃機中之前使吸附在吸附劑體積上的燃料蒸氣解除吸附。吹 洗空氣并未使吸附在吸附劑體積上的全部燃料蒸氣解除吸附，導致了可排出至大氣的剩余 碳氫化合物（"尾氣（heel)")。此外，該尾氣與氣相的局部平衡還容許了燃料蒸氣從燃料箱 迀移穿過罐系統(tǒng)作為排放物。此類排放物典型地在車輛停放和經(jīng)受幾天的時段內(nèi)的日間溫 度變化時發(fā)生，通常稱為"日間呼吸損失〃。加利福尼亞低排放車輛規(guī)定使得合乎需要的 是，來自罐系統(tǒng)的這些日間呼吸損失（DBL)排放物對于以2003型年開始的一定數(shù)量的車輛 而言低于IOmg (〃PZEV〃），而對于以2004型年開始的較大數(shù)量的車輛而言低于50mg，典型地 低于20mg(〃LEV-II〃）?，F(xiàn)在，加利福尼亞低排放車輛規(guī)定（LEV-III)要求罐DBL排放物按 排氣排放物測試程序（BETP)不超過20mg，如寫在2012年3月22日的針對2001及以后型 號的機動車輛的加利福尼亞蒸發(fā)排放物標準和測試規(guī)程中的。
[0004] 已經(jīng)報告了若干途徑來減少日間呼吸損失（DBL)排放物。一種途徑在于顯著地增 加吹洗氣體的體積來提高剩余碳氫化合物尾氣從吸附劑體積的解除吸附。然而，該途徑具 有在吹洗步驟期間至發(fā)動機的燃料/空氣混合物的復雜管理的缺陷，并且趨于不利地影響 尾管排放物。見美國專利第4, 894, 072號。
[0005] 另一個途徑在于通過重新設計現(xiàn)有的罐的大小或通過安裝適合大小的輔助排出 側罐來設計具有罐的排出側上的相對小截面面積的罐。該途徑通過增大吹洗空氣的強度來 減少殘余碳氫化合物尾氣。此類途徑的一個缺陷在于相對小的截面面積將過多的流限制給 予罐。見美國專利第5, 957, 114號。
[0006]用于提高吹洗效率的另一個途徑在于加熱吹洗空氣，或具有吸附的燃料蒸氣的吸 附劑體積的一部分，或兩者。然而，該途徑增大了控制系統(tǒng)管理的復雜性，并且提出了一些 安全問題。見美國專利第6, 098, 601號和第6, 279, 548號。
[0007]另一個途徑在于在排出至大氣之前發(fā)送燃料蒸氣穿過初始吸附劑體積，并且接著 穿過至少一個隨后的吸附劑體積，其中初始吸附劑體積具有高于隨后的吸附劑體積的吸附 能力。見美國專利第RE38, 844號。
[0008]日間呼吸損失（DBL)排放物的規(guī)定繼續(xù)驅動改進的蒸發(fā)排氣控制系統(tǒng)的新的開 發(fā)，尤其是在吹洗空氣的水平為低的時。此外，日間呼吸損失（DBL)排放物可對于包括內(nèi)燃 機和電動機兩者的混合動力車輛而言為更嚴重的。在此類混合動力車輛中，內(nèi)燃機在車輛 運行期間的幾乎一半時間內(nèi)關閉。由于吸附劑上的吸附的燃料蒸氣僅在內(nèi)燃機啟動時吹 洗，故混合動力車輛的罐中的吸附劑相比于常規(guī)車輛在小于一半時間內(nèi)以新鮮空氣吹洗。 混合動力車輛生成與常規(guī)車輛幾乎相同量的蒸發(fā)燃料蒸氣。混合動力車輛的較低吹洗頻率 可不足以從罐中的吸附劑清除殘余碳氫化合物尾氣，導致高日間呼吸損失（DBL)排放物。
[0009]因此，合乎需要的是具有一種即使在使用低水平的吹洗空氣時或在罐中的吸附劑 被較不頻繁地吹洗（如，在混合動力車輛的情況下）時或兩者時具有低日間呼吸損失（DBL) 排放物的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)。盡管極為期望被動途徑，但在歷史上可用的吹洗的僅小部分 現(xiàn)在可用時，現(xiàn)有被動途徑仍使DBL排放物留在為20mg LEV-III要求許多倍的水平處。
【附圖說明】
[0010] 圖1為根據(jù)本公開的一個實施例的蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的截面視圖，其中罐系統(tǒng) 具有一個罐； 圖2為根據(jù)本公開的一個實施例的蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的截面視圖，其中罐系統(tǒng)具有 一個罐； 圖3為根據(jù)本公開的一個實施例的蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的截面視圖，其中罐系統(tǒng)具有 一個罐； 圖4為根據(jù)本公開的一個實施例的蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的截面視圖，其中罐系統(tǒng)具有 主罐和輔助罐； 圖5為根據(jù)本公開的一個實施例的蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的截面視圖，其中罐系統(tǒng)具有 主罐和輔助罐； 圖6為根據(jù)本公開的一個實施例的蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的截面視圖，其中罐系統(tǒng)具有 主罐和輔助罐； 圖7為根據(jù)本公開的一個實施例的蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的截面視圖，其中罐系統(tǒng)具有 主罐和輔助罐； 圖8為用于確定丁烷吸附能力的設備的簡化示意圖；以及 圖9-22為根據(jù)本公開的一些非限制性實施例的蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的簡化示意圖?！揪唧w實施方式】
[0011] 現(xiàn)在將在下文中更完整地描述本公開，但并未示出本公開的所有實施例。盡管參 照了示例性實施例描述了本公開，但本領域技術人員將理解的是，可制作出各種變化，并且 等同方案可替代其元件，而并未脫離本公開的范圍。此外，可制作出許多改型來適應本公開 的教導的特定結構或材料，而并未脫離其基本范圍。
[0012] 本申請的附圖僅為了示范性目的。它們并不旨在限制本申請的實施例。此外，附 圖并未按比例繪制。附圖之間共同的元件可保留相同的數(shù)字標號。
[0013] 在特定實施例中，蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)包括一個或更多個罐。蒸發(fā)排放控制罐 系統(tǒng)包括初始吸附劑體積，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸氣濃度之間的大于35 克正丁烷/L的25°C下的有效增加吸附能力；以及至少一個隨后的吸附劑體積，其具有在 5vol%到50vol%的正丁烷的蒸氣濃度之間的小于35克正丁烷/L的25°C下的有效增加吸 附能力，小于3g/dL的有效丁烷工作能力（BWC)，以及2克到6克之間的g總BWC。初始吸 附劑體積和至少一個隨后的吸附劑體積位于單個罐內(nèi)，或者初始吸附劑體積和至少一個隨 后的吸附劑體積位于連接成容許由燃料蒸氣連續(xù)接觸的單獨的罐中。蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng) 具有在40g/hr的丁烷加載步驟之后施加的不大于大約210升的吹洗下不大于20mg的兩天 日間呼吸損失（DBL)排放物。
[0014]圖13示出了蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的一些實施例的非限制性實例，其中初始吸附 劑體積和隨后的（多個）吸附劑體積位于單個罐內(nèi)。圖4-7示出了包括一個以上的罐的蒸 發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的實施例的非限制性實例，其中初始吸附劑體積和至少一個隨后的吸附 劑體積位于連接成容許由燃料蒸氣連續(xù)接觸的單獨的罐中。
[0015]圖1示出了蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的一個實施例，其具有單個罐內(nèi)的初始吸附劑體 積和隨后的吸附劑體積。罐系統(tǒng)100包括支承篩網(wǎng)102、分隔壁103、來自燃料箱的燃料蒸 氣入口 104、通向大氣的排出端口 105、至發(fā)動機的吹洗出口 106、初始吸附劑體積201，以及 隨后的吸附劑體積202。
[0016]當發(fā)動機停機時，來自燃料箱的燃料蒸氣通過燃料蒸氣入口 104進入罐系統(tǒng)100 中。燃料蒸氣擴散到初始吸附劑體積201中，并且接著在通過罐系統(tǒng)的排出端口 105釋放 到大氣之前擴散到隨后的吸附劑體積202中。一旦發(fā)動機啟動，則環(huán)境空氣通過排出端口 105吸入罐系統(tǒng)100中。吹洗空氣流過隨后的吸附劑體積202,并且接著流過初始吸附劑體 積201，并且在通過吹洗出口 106進入內(nèi)燃機中之前使吸附在吸附劑體積202, 201上的燃料 蒸氣解除吸附。
[0017] 蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)可包括一個以上的隨后的吸附劑體積。經(jīng)由非限制性實例， 蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)100可包括單個罐內(nèi)的初始吸附劑體積201和三個隨后的吸附劑體積 202, 203, 204,如圖2中所示。
[0018] 此外，蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)可包括罐內(nèi)的空體積。如本文使用的，用語〃空體積〃 是指不包括任何吸附劑的體積。此類體積可包括任何非吸附劑，包括但不限于空隙、泡沫隔 離物、篩網(wǎng)或它們的組合。在圖3中所示的非限制性實例中，蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)100可包 括初始吸附劑體積201 ;單個罐內(nèi)的三個隨后的吸附劑體積202, 203, 204 ;以及隨后的吸附 劑體積203和204之間的空體積205。
[0019] 經(jīng)由非限制性實例，圖4-7示出了蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的實施例，其中罐系統(tǒng)包 括一個以上的罐。如圖4中所示，罐系統(tǒng)100包括主罐101、支承篩網(wǎng)102、分隔壁103、來自 燃料箱的燃料蒸氣入口 104、通向大氣的排出端口 105、至發(fā)動機的吹洗出口 106、主罐101 中的初始吸附劑體積201、主罐101中的隨后的吸附劑體積202, 203, 204、包括隨后的吸附 劑體積301的輔助罐300,以及將主罐101連接于輔助罐300的導管107。
[0020]當發(fā)動機停機時，來自燃料箱的燃料蒸氣通過進入主罐101的燃料蒸氣入口 104 進入罐系統(tǒng)100中。燃料蒸氣擴散穿過初始吸附劑體積201，并且接著在經(jīng)由導管107進入 輔助罐300中之前擴散穿過主罐101中的隨后的吸附劑體積（202, 203和204)。燃料蒸氣 在通過罐系統(tǒng)的排出端口 105釋放到大氣之前擴散穿過輔助罐300內(nèi)的隨后的吸附劑體積 301。一旦發(fā)動機啟動，則環(huán)境空氣通過排出端口 105吸入罐系統(tǒng)100中。吹洗空氣流過輔 助罐300中的隨后的吸附劑體積301、主罐101中的隨后的吸附劑體積（204, 203, 202)，并 且接著流過主罐101中的初始吸附劑體積201，以在通過吹洗出口 106進入內(nèi)燃機中之前使 吸附在吸附劑體積（301，204, 203, 202, 201)上的燃料蒸氣解除吸附。
[0021] 類似于主罐，蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的輔助罐可包括一個以上的隨后的吸附劑體 積。經(jīng)由非限制性實例，蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)100的輔助罐300可包括隨后的吸附劑體積 301和302,如圖5中所示。
[0022] 此外，蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)的輔助罐可包括隨后的吸附劑體積之間的空體積。經(jīng) 由非限制性實例，如圖6中所示，蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)100的輔助罐300可包括隨后的吸附 劑體積（301，302和303)，以及隨后的吸附劑體積302和303之間的空體積304。在圖7中 所示的非限制性實例中，蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)100的輔助罐300可包括隨后的吸附劑體積 (301，302, 303)、隨后的吸附劑體積301和302之間的空體積304,以及隨后的吸附劑體積 302和303之間的空體積305。如前文所述，用語〃空體積〃是指不包括任何吸附劑的體積。 此類體積可包括任何非吸附劑，包括但不限于空隙、泡沫隔離物、篩網(wǎng)、導管或它們的組合。
[0023] 此外，蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)可包括主罐與輔助罐之間的空體積。
[0024] 在期望時，蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng)可包括一個以上的輔助罐。蒸發(fā)排放控制罐系統(tǒng) 還可包括主罐與第一輔助罐之間、輔助罐之間，和/或最后的輔助罐的端部處的一個或更 多個空體積。經(jīng)由非限制性實例