用于减轻汽车的蒸发燃料排放的膜组件的绝热系统的制作方法

1.本公开涉及一种用于减轻汽车蒸发燃料排放的绝热系统，并且尤其涉及一种用于由温度升高而引起的燃料蒸气排放的绝热系统。


背景技术：

2.机动车辆燃料系统中汽油燃料的蒸发是碳氢化合物空气污染的主要潜在来源。即使在机动车辆不运行时，环境问题的增加也继续推动对机动车辆碳氢化合物排放进行严格规定。


技术实现要素：

3.本公开的一个总体方面包括一种用于减轻汽车蒸发燃料排放的绝热系统，该绝热系统包括膜组件以及连接到该膜组件的热组件，其中该热组件配置为用于冷凝从汽车的燃料箱中产生的燃料蒸气。由于燃料蒸气的这种冷凝，所以碳罐(当汽车中包括有碳罐时)将需要吸附更少量的燃料蒸气并且膜组件将需要分离更少量的燃料蒸气，由此即使在高温的周围环境中，也可以减少碳罐和膜组件的数量并减少有效减少燃料蒸气排放所需的碳罐和膜组件的尺寸。
4.通过查看以下附图和详细描述，本发明的其他系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员而言将是或者将变得显而易见。所有这些附加的系统、方法、特征和优点都旨在落入本发明的范围内，并通过所附权利要求书来涵盖。
附图说明
5.参考以下附图和描述能够更好地理解本公开。附图中的组件不一定按比例绘制，而是将重点放在阐明本公开的原理上。此外，在附图中，相似的附图标记在所有不同的视图中表示相对应的部分。
6.图1是示出了根据本公开的某些方面的汽车的实施例的示意性剖视图的图示，该汽车包括连接到碳罐的燃料箱以及膜组件。
7.图2是示出了根据本公开某些方面的绝热系统的实施例的示意图的图示，该绝热系统连接到燃料箱。
8.图3是示出了根据本公开某些方面的绝热系统另一实施例的示意图的图示，该绝热系统连接到燃料箱。
具体实施方式
9.下面参考附图来描述各个方面，在附图中，相似的元件通常由相似的数字来标识。通过参考以下详细描述，可以更好地理解各个方面的各个元件的关系和功能。然而，各个方面不限于附图中示出或以下明确描述的方面。还应当理解，附图不一定按比例绘制，并且在某些实例中可能已经省略了对于理解本文所公开的方面而言不必要的细节(诸如常规的材
料、构造和组件)。
10.在图2和图3中示出了用于减轻汽车(例如，如图1所示)的蒸发燃料排放的绝热系统。为了简洁起见，将本文所公开的绝热系统描述并描绘为与汽车一起使用，本领域普通技术人员通过对本说明书和附图进行全面回顾，将会容易地理解如何将该绝热系统用于其他车辆(诸如摩托车)以减轻其蒸发燃料排放，并且无需过多的实验就可以容易地理解哪些其他车辆可能是适合的。
11.参照图1，汽车14的燃料箱12连接到碳罐16，其中该碳罐16配置为用于吸附从燃料箱12产生的燃料蒸气的至少一部分。在常规的碳罐系统中，燃料蒸气储存在碳罐中，直到内燃机20在进气歧管内部产生足够的压力以使用环境空气来吹扫活性碳为止。也就是说，当内燃机20启动时，碳罐16将被清洁并且由碳罐16所吸附的燃料蒸气将被输直接输送到内燃机20进行燃烧，由此减少了燃料蒸气排放。膜组件18连接到碳罐16的下游，使得从碳罐16流出的燃料蒸气(例如，未被碳罐所吸附)将流入到该膜组件18中。在一些实施例中，根据总体布局可以将膜组件18连接到碳罐16的上游。膜组件18配置为用于将燃料蒸气分离成带有高浓度碳氢化合物的第一气体和带有高浓度惰性空气组分(例如，氧气、氮气)的第二气体。第一气体被导入到内燃机20进行燃烧，由此减少了燃料蒸气(例如，带有高浓度的碳氢化合物)排放。在一些实施例中，如图2所示，膜组件18直接连接到燃料箱12，其中膜组件18配置为用于接收并分离从燃料箱12产生的燃料蒸气的至少一部分。
12.如图1所示，膜组件18包括设置在该膜组件18中的分离层19，使得膜组件18被分为下隔室13和上隔室17。分离层19配置为用于通过选择性地允许碳氢化合物经过同时阻止惰性空气组分(例如氧气和氮气)经过来分离流入到下隔室13中的燃料蒸气。也就是说，分离层19配置为使得碳氢化合物的渗透性高于惰性空气组分(例如，氧气和氮气)，这允许包括在燃料蒸气中的碳氢化合物从下隔室13流过分离层19并进入到上隔室17中，同时防止了惰性空气组分(例如氧气和氮气)流入到该上隔室17中。分离层19可以包括硅树脂或其他合适的材料。
13.在如图1所示的实施例中，随着汽车14的周围环境中的温度升高，在燃料箱12中产生的燃料蒸气也增加，该燃料蒸气从燃料箱12中流入到碳罐中并且然后流入到膜组件18中。因此，当周围环境的温度升高时，为了减轻燃料蒸气排放，可能需要更大数量的碳罐和膜组件。附加地或替代地，可能需要更大尺寸(例如，体积、表面积)的碳罐和膜组件。本文所公开的绝热系统提供了实现恒定的燃料蒸气排放的能力，而无需在周围环境温度升高时使用更大数量的碳罐和膜组件或更大尺寸的碳罐和膜组件。本文所公开的绝热系统还提供了实现更低的燃料蒸气排放的能力，而无需增加碳罐和膜组件的数量或增加碳罐和膜组件的尺寸。本文所公开的绝热系统对于增加空间利用率并节省包装相关的成本而言也是有利的。
14.本文所公开的绝热系统(如图2所示的10或如图3所示的30)包括膜组件18和连接到该膜组件18的热组件(如图2所示的22或如图3所示的32)。该热组件配置为用于冷凝从汽车14的燃料箱12产生的燃料蒸气，使得碳罐16(当汽车中包括有碳罐时)需要吸附更少量的燃料蒸气并且膜组件18需要分离更少量的燃料蒸气，由此即使在高温的周围环境中，也可以减少碳罐16和膜组件18的数量并减少有效减少燃料蒸气排放所需的碳罐16和膜组件18的尺寸。
15.参照图2，示出了绝热系统10的第一实施例。虽然将绝热系统10示出为直接连接到燃料箱12的下游，但应当理解，图2所示的整个系统可以修改为包括连接在燃料箱12和绝热系统10之间的一个或多个碳罐，该一个或多个碳罐设置在燃料箱12的下游和绝热系统10的上游以用于吸附从燃料箱12中流出的燃料蒸气的至少一部分。
16.如图2所示，绝热系统10包括连接到膜组件18的热组件22(例如，热组件22设置在膜组件18周围)，使得膜组件18的膜组件温度变化26(例如，温度升高)慢于周围环境(例如，燃料箱12和绝热系统10所处的环境)的环境温度变化24(例如，温度升高)。例如，如图2所示，以24小时内的温度变化为例，周围环境温度在第一时段(例如，前12小时)上升，然后在第二时段(例如，后12小时)下降。随着周围环境的温度上升，膜组件18的温度升高被延迟，使得膜组件18的温度始终低于周围环境的温度。在一些实施例中，绝热系统10可以联接至冷却装置(例如，hvac系统)以进一步降低膜组件18的温度，这促进了燃料蒸气在膜组件18中的冷凝，如在下面更详细讨论的。随着周围环境温度在第二时段下降，膜组件18的温度也将下降。即使膜组件18的温度降低会延迟，膜组件18的最高温度也低于周围环境的最高温度，并且膜组件18的温度始终低于周围环境的温度。
17.在使用中，如图2所示，随着周围环境的温度上升(例如，环境温度变化24)，燃料箱12的温度也相应地上升，使得由于周围环境的温度升高(例如，环境温度变化24)，在燃料箱12中产生燃料蒸气，该燃料蒸气从燃料箱12流出并进入到膜组件18中。也就是说，膜组件18中所接收的燃料蒸气的至少一部分是由于周围环境的温度升高(例如，环境温度变化24)而从燃料箱12中产生的。如上所述，因为膜组件18的温度始终低于周围环境的温度，所以由于膜组件18中更低的温度，膜组件18中所接收的燃料蒸气的至少一部分在膜组件18中被冷凝。在一些实施例中，经过冷凝的燃料蒸气以液体形式导回到燃料箱12，由此减轻了燃料蒸气排放。
18.由于膜组件18中所接收的燃料蒸气的至少一部分的冷凝，所以需要更少数量的膜组件18或更小尺寸(例如，体积、表面积)的膜组件18来实现所期望的燃料蒸气排放。应当理解，在相同数量的膜组件18和相同尺寸(例如，体积、表面积)的膜组件18的情况下，通过将热组件22连接到膜组件18，则即使在燃料箱12中产生更大量的燃料蒸气时也可以实现所期望的燃料蒸气排放。
19.热组件22可以包括任何合适的配置和材料，使得连接到该热组件22的膜组件18为响应于周围环境的温度变化而延迟其温度变化。在一些实施例中，热组件22可以包括真空绝热材料，该真空绝热材料配置为围绕膜组件18来布置，使得真空绝热材料包围膜组件18。在一些实施例中，热组件22可以包括绝缘陶瓷材料，该绝缘陶瓷材料配置为施加到膜组件18的外表面以在其上形成陶瓷绝热涂层。在一些实施例中，热组件22可以包括配置为形成被动式保温外壳的保温材料以用于在其中容纳膜组件18，该被动式保温外壳保留并再辐射周围环境的热量。应当理解，只要连接到热组件22的膜组件18为响应于周围环境的温度变化而延迟其温度变化，该热组件22就可以包括以上未讨论的不背离本发明范围的其他合适的材料和配置。
20.参照图3，示出了绝热系统30的第二实施例，其包括设置在膜组件18上游(例如，连接到膜组件18上游)的热组件32。如图3所示，热组件32连接到燃料箱12的下游并且配置为用于允许从燃料箱12产生的燃料蒸气的至少一部分通过第一入口42而流入到热组件32中，
通过第一出口46而流出热组件32，然后通过第二入口48而流入到膜组件18中。虽然将绝热系统30示出为直接连接到燃料箱12的下游，但应当理解，图3所示的整个系统可以修改为包括连接在燃料箱12和绝热系统30之间(例如，在燃料箱12和热组件32之间)的一个或多个碳罐，该一个或多个碳罐设置在燃料箱12的下游和绝热系统30的上游(例如，设置在热组件32的上游)以用于吸附从燃料箱12中流出的燃料蒸气的至少一部分。
21.如图3所示，绝热系统30配置为使得热组件32的热组件温度变化36(例如，温度升高)慢于周围环境(例如，燃料箱12和绝热系统30所处的环境)的环境温度变化34(例如，温度升高)。例如，如图3所示，以24小时内的温度变化为例，周围环境的温度在第一时段(例如，前12小时)上升，然后在第二时段(例如，后12小时)下降。随着周围环境的温度升高，热组件32的温度升高会被延迟，使得热组件32的温度始终低于周围环境的温度。在一些实施例中，热组件32可以联接至冷却装置(例如，hvac系统)以进一步降低热组件32的温度，这促进了燃料蒸气在热组件32中的冷凝，如在下面更详细讨论的。随着周围环境温度在第二时段下降，热组件32的温度也将下降。即使热组件32的温度降低会延迟，热组件32的最高温度也低于周围环境的最高温度，并且热组件32的温度始终低于周围环境的温度。
22.在使用中，如图3所示，随着周围环境的温度上升(例如，环境温度变化34)，燃料箱12的温度也相应地上升，使得由于周围环境的温度升高(例如，环境温度变化34)，在燃料箱12中产生燃料蒸气，该燃料蒸气从燃料箱12流出并通过第一入口42而进入热组件32中。也就是说，流入到热组件32中的燃料蒸气的至少一部分是由于周围环境的温度升高(例如，环境温度变化34)而从燃料箱12中产生的。如上所述，因为热组件32的温度始终低于周围环境的温度，所以由于热组件32中较低的温度，流入到热组件32中的燃料的至少一部分在热组件32中被冷凝。经过冷凝的燃料蒸气通过第二出口44以液体形式流回到燃料箱12，由此减轻了燃料蒸气排放。
23.由于流入热组件32的燃料蒸气的至少一部分的冷凝，更少量(例如，通过冷凝而减少)的燃料蒸气将从热组件32流出，然后流入到膜组件18中，使得需要更少数量的膜组件18和更小尺寸(例如，体积、表面积)的膜组件18就可以实现所期望的燃料蒸气排放。应当理解，在相同数量的膜组件18和相同尺寸(例如，体积、表面积)的膜组件18的情况下，通过将热组件32连接到膜组件18的上游，即使在燃料箱12中产生更大量的燃料蒸气时也可以实现所期望的燃料蒸气排放。
24.尽管将热组件32示出为直接连接到膜组件18的上游，但应当理解，在一些实施例中，一个或多个碳罐可以连接在热组件32和膜组件18之间，设置在热组件32的下游和膜组件18的上游。应当理解，在这些实施例中，由于流入到热组件32中的燃料蒸气的至少一部分的冷凝，更少量(例如，通过冷凝而减少)的燃料蒸气将从热组件32流出，然后流入到该一个或多个碳罐中，使得需要更少数量的碳罐和膜组件18以及更小尺寸(例如，体积、表面积)的碳罐和膜组件18就可以实现所期望的燃料蒸气排放。应当理解，在相同数量的碳罐和膜组件18以及相同尺寸(例如，体积、表面积)的碳罐和膜组件18的情况下，通过将热组件32连接到该一个或多个碳罐的上游，即使在燃料箱12中产生更大量的燃料蒸气时也可以实现所期望的燃料蒸气排放。
25.热组件32可以包括任何合适的配置和材料，使得该热组件32为响应于周围环境的温度变化而延迟其温度变化。在一些实施例中，热组件32可以包括带有真空绝热材料的腔
室，该真空绝热材料设置在腔室的外表面上，使得该腔室被真空绝热材料包围。在一些实施例中，热组件32可以包括带有绝缘陶瓷材料的腔室，该绝缘陶瓷材料施加到腔室的外表面上以在其上形成陶瓷绝热涂层。在一些实施例中，热组件32可以包括带有保温材料的腔室，该保温材料设置在腔室的外表面上，以形成保留并再辐射周围环境热量的被动式保温外壳。应当理解，只要热组件32为响应于周围环境的温度变化而延迟其温度变化，热组件32就可以包括以上未讨论的不背离本发明范围的其他合适的材料和配置。应当理解，在一些实施例中，热组件32可以连接到带有有限的丁烷工作容量(“bwc”)的蜂窝状结构而非连接到膜组件18，以减少需要被该蜂窝状结构吸附的燃料蒸气的量，如以上相对于绝热系统30所讨论的那样。
26.应当理解，根据期望或需要，可以以各种不同的方式来组合绝热系统的第一实施例和第二实施例，以使得燃料蒸气在膜组件和热组件中均被冷凝，并且在不脱离本发明范围的情况下，还可以根据期望或需要将第一实施例和第二实施例与燃料箱、一个或多个热组件、碳罐和一个或多个膜组件的定位的各种组合进行组合。
27.尽管已经描述了本公开的各种实施例，但是除了根据所附权利要求及其等同物之外，本公开不受限制。相关领域的技术人员将认识到，可以在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下对上述实施例进行多种变型和修改。此外，本文描述的优点并不一定是本公开的唯一优点，并且不一定期望本公开的每个实施例都将实现所描述的所有优点。