一种车辆用的碳罐以及车辆用的燃油蒸发控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及能够提高脱附效率并简化内部结构的车辆用的碳罐，以及包含该碳罐的车辆用的燃油蒸发控制系统。


背景技术：

2.车辆用的碳罐一般安装在油箱与发动机之间，碳罐内装填有活性炭，用于吸附从油箱中逸出的燃油蒸汽，并将燃油蒸汽脱附后输送至发动机的进气口，从而防止燃油蒸汽污染环境并节约燃料。
3.一般情况下，碳罐脱附时温度越高越有利于燃油分子挥发，但现有技术中碳罐脱附通常是在环境温度下进行，脱附效果受制于环境温度的限制，往往达不到理想的状态。
4.为克服碳罐在环境温度下脱附所带来的弊端，目前多采用在碳罐上设置加热装置的方法来提高碳罐内的温度，进而提高燃油蒸汽的脱附效率，但额外设置加热装置又增加了碳罐内的结构复杂程度，也挤占了碳罐内有限的空间。
5.因此，在现有技术中，对于提高脱附效率并简化内部结构成为课题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于，提供一种能够提高脱附效率并简化内部结构的车辆用的碳罐。为了实现上述目的，本实用新型的一个方案为，具有内部腔室的壳体，所述壳体设有与通向车辆的油箱的油气管路连通的吸附口、与通向发动机的油气管路连通的脱附口，以及与外界大气连通的空气入口；碳粉，填充于所述内部腔室，用于吸附来自油箱的、从所述吸附口进入所述内部腔室的燃油蒸汽；第一覆盖层及第二覆盖层，分别从所述壳体的不同方向覆盖所述碳粉，从而将所述碳粉封闭在所述内部腔室中；位于所述内部腔室且隔着所述第一覆盖层及所述第二覆盖层的某一个将所述碳粉压实的压板，所述压板的外周缘与所述壳体的内表面贴合；所述车辆用的碳罐的特征在于：所述碳罐内具有对所述碳粉加热的加热元件。
7.根据前述的技术方案，能够通过加热碳罐内部，提高燃油蒸汽的脱附效率。通过设置压板，还可以压紧碳粉，提高吸附性能。
8.在一个优选的方式中，所述加热元件设置于所述压板、与所述碳粉接触的所述壳体的内表面和所述碳粉内三个位置中的至少一个位置。
9.根据前述的技术方案，加热元件可以设置于多个位置中的一个或多个，通过合理设置加热元件的位置，可以进一步提高加热效能。当加热元件设置于压板上时，能够简化结构，避免挤占额外的空间，便于安装。
10.在一个优选的方式中，所述加热元件设置于从所述空气入口到所述碳粉之间的气流路径上。
11.根据前述的技术方案，所述加热元件设置于所述碳粉与所述空气入口之间，即从所述空气入口进入的空气先流经所述加热元件，空气被加热后再流至所述碳粉，从而将更
多的热量带给碳粉，提高加热的效率。
12.在一个优选的方式中，所述碳罐内设置有温度传感器，用于检测所述碳罐内的温度。
13.根据前述的技术方案，能够检测碳罐内的实时温度，从而达到精准控温的目的。
14.在一个优选的方式中，所述加热元件的电源线和所述温度传感器的电源线集成为集成接头，由单独的控制组件或者整车ecu控制所述加热元件和所述温度传感器的工作。
15.根据前述的技术方案，能够提高设备的集成程度，简化电路结构，增加控制的便利性。
16.在一个优选的方式中，设置有导流机构，用于将通过所述吸附口进入所述内部腔室的全部的燃油蒸汽导入所述碳粉内。
17.根据前述的技术方案，能够避免从吸附口进入的燃油蒸汽未经吸附而直接进入脱附口。
18.在一个优选的方式中，所述第一覆盖层及所述第二覆盖层由透气性材料构成。
19.在一个优选的方式中，构成所述第一覆盖层及所述第二覆盖层的透气性材料为无纺布、海绵、过滤棉中的至少一种。
20.根据前述的技术方案，能够在保证良好透气性能的同时，避免碳粉泄漏。
21.在一个优选的方式中，所述壳体具有出水口，用于将所述壳体中的冷凝水排出至所述碳罐的外部。
22.根据前述的技术方案，能够及时将碳粉中的水分排出。
23.此外，本实用新型的另一个方面是，一种车辆用的燃油蒸发控制系统，包括油箱和发动机，所述油箱包括出气口，所述发动机包括进气口，其特征在于，具备上述的车辆用的碳罐，所述出气口与所述吸附口相连通，所述进气口与所述脱附口相连通。
24.根据前述的技术方案，能够提供一种提高脱附效率并简化内部结构的车辆用的碳罐。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型，下面将对本实用新型的说明书附图进行描述和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅说明了本实用新型的一些示例性实施方案的某些方面，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1是例示的碳罐的轴向剖视图。
27.图2是例示的压板的俯视图。
28.附图文字说明：
29.100 碳罐
[0030]1ꢀꢀꢀ
壳体
[0031]
11
ꢀꢀ
吸附口
[0032]
12
ꢀꢀ
脱附口
[0033]
13
ꢀꢀ
空气入口
[0034]
14
ꢀꢀ
排水口
[0035]
15
ꢀꢀ
延伸部
[0036]
16
ꢀꢀ
隔板
[0037]
21
ꢀꢀ
上端覆盖层
[0038]
211 第一覆盖层
[0039]
212 第二覆盖层
[0040]
22
ꢀꢀ
下端覆盖层
[0041]3ꢀꢀꢀ
碳粉
[0042]
41
ꢀꢀ
第一空腔
[0043]
42
ꢀꢀ
第二空腔
[0044]
43
ꢀꢀ
第三空腔
[0045]5ꢀꢀꢀ
压板
[0046]
51
ꢀꢀ
主板体
[0047]
52
ꢀꢀ
温度传感器
[0048]
53
ꢀꢀ
加热元件
[0049]
54
ꢀꢀ
集成接头
[0050]6ꢀꢀꢀ
下盖板
具体实施方式
[0051]
以下参照附图详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另有说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值等应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0052]
本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其它要素的可能。
[0053]
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用词典中定义的术语应当被理解为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非本文有明确地这样定义。
[0054]
对于本部分中未详细描述的部件、部件的具体型号等参数、部件之间的相互关系以及控制电路，可被认为是相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0055]
(技术背景)
[0056]
碳罐通常是燃油蒸发控制系统的一部分，一般安装在车辆的油箱和发动机之间，该系统是为了避免发动机停止运转后燃油蒸汽逸入大气而被引入的。
[0057]
以车辆常用的汽油燃料为例，由于汽油易挥发的特性，油箱内的汽油会很快挥发并增加油箱内部的压力，当压力到达一定值时就会产生一定的危险。若把汽油蒸汽排到大气中，会造成空气污染和燃油的浪费。为此，在车辆油箱的出气口和发动机的进气口之间设
置碳罐，碳罐内部填充有吸附性很强的活性炭。此时，油箱中多余的燃油蒸汽不再排到大气中，而是通过管路被引入碳罐并被活性炭吸附。等到发动机再次启动的时候，碳罐再在发动机的负压作用下，将燃油蒸汽脱附后送入发动机的进气口，以达到节约燃油和环保的目的。
[0058]
(碳罐总体结构)
[0059]
以下参照图1说明本技术的车辆用的碳罐的构成。图1是碳罐的轴向剖视图。
[0060]
在通常的例子中，碳罐100为图1所示的大致圆筒形结构。实际上，碳罐100并不局限于圆筒形，也可以是球形、多棱体等不同样式，为了简单起见，这里仅以圆筒形结构为例进行说明。
[0061]
碳罐100包含通常为金属材质的壳体1，壳体1包围而成的内部腔室中填充有碳粉3。碳粉3为粉末状的活性炭颗粒，具有吸附能力强、吸附容量大和快速过滤等特性，能够很好地吸附燃油蒸汽并将其脱附。
[0062]
作为一种实施例，如图1所示，壳体1为一端开口的结构，未开口的一端设有吸附口11、脱附口12，开口的一端与下盖板6匹配连接，下盖板6与壳体1之间通常设置有密封垫圈，用于封闭壳体1的开口。
[0063]
为了方便起见，本技术将壳体1的开口的一端称为下端，未开口的一端称为上端，后文所述的上、下均与此同。
[0064]
吸附口11的一端与壳体1的内部腔室连通，另一端通过管路与油箱的出气口连通。由此，油箱中的燃油蒸汽通过吸附口11进壳体1的内部腔室，从而被碳粉3吸附。
[0065]
脱附口12的一端与壳体1的内部腔室连通，另一端通过管路与发动机的进气口连通。通常情况下，在脱附口12与发动机的进气口之间，设置有电磁阀(图中未示出)。
[0066]
当发动机熄火后，该电磁阀关闭，燃油蒸汽在碳罐100内混合并贮存在碳罐100中。当发动机启动后，该电磁阀打开，此时在发动机进气口的吸力作用下，脱附口12与壳体1的内部腔室存在一定的负压，存储在碳罐100中的燃油蒸汽会在负压作用下被传送至发动机的进气口，并最终进入气缸内参加燃烧。
[0067]
优选地，该电磁阀在车载控制组件例如整车ecu的控制下执行相应动作，可以用于控制燃油蒸汽脱附的时间长短和负压的大小，以此来调整进入发动机进气口的燃油蒸汽的速度和总量，以达到更优的燃烧效果。
[0068]
实际上，吸附口11、脱附口12也可以不设置在壳体1的同一端，可以分别设置在壳体1的侧壁、两端等不同的位置，只要能够实现燃油蒸汽的流通即可，这里不过多赘述。
[0069]
(覆盖层)
[0070]
接下来，对透气材料进行说明。
[0071]
作为一例，如图1所示，碳粉3填充于壳体1的内部腔室后，具有朝向吸附口11的上表面和朝向下盖板6的下表面。其中，在碳粉3的上、下表面分别设置由透气材料制成的上端覆盖层21、下端覆盖层22。作为一例，上端覆盖层21、下端覆盖层22在与碳粉3抵接的同时，分别与壳体1的上端、下端之间保持一定的间距，从而在壳体1的上下两端处分别形成空腔结构。
[0072]
上端覆盖层21、下端覆盖层22的径向的外周缘与壳体1的侧壁的内表面贴合，优选为过盈配合，以防止活性炭颗粒从连接处的缝隙中漏出。同时，在壳体1的上端的内表面，设有从上向下延伸的至少一个的延伸部 15，延伸部15与上端覆盖层21的上表面抵接，并通过
上端覆盖层21对碳粉3起到轴向的定位和支撑作用。
[0073]
此时，上端覆盖层21、下端覆盖层22与壳体1的侧壁一起包裹住碳粉3，所使用的透气材料优选为无纺布、海绵、过滤棉中的至少一种。以无纺布为例，可采用透气膜复合无纺布，具有透气性好、不漏粉等特点，且耐燃油腐蚀。
[0074]
(导流机构)
[0075]
接下来，对导流机构进行说明。
[0076]
优选地，在壳体1的内部腔室设置有导流机构，用于将通过吸附口11 进入所述内部腔室的全部的燃油蒸汽导入碳粉3内。作为一例，该导流机构为图1所示的隔板16。
[0077]
隔板16设置于吸附口11和脱附口12之间，从壳体1的上端的内表面向下延伸并穿透上端覆盖层21，即隔板16的下缘穿过上端覆盖层21插入碳粉3之中。
[0078]
同时，在碳罐100的径向截面上，隔板16的形状、尺寸与壳体1的侧壁的内表面的形状、尺寸吻合，即隔板16的外缘贴合于壳体1的侧壁的内表面。此时，隔板16将上端覆盖层21与壳体1的上端之间的空腔分割为第一空腔41、第二空腔42。同时，上端覆盖层21也被隔板16分割为第一覆盖层211、第二覆盖层212两个部分。
[0079]
由此，当燃油蒸汽从吸附口11进入壳体1的内部腔室时，首先进入第一空腔41。此时，由于隔板16的阻隔，燃油蒸汽无法通过第二空腔42 直接进入脱附口12，而是只能透过第一覆盖层211进入碳粉3内，经过碳粉3的吸附之后，再透过第二覆盖层212进入第二空腔42，并最终由脱附口12排出。
[0080]
实际上，所述导流机构并不局限于图1所示的隔板16的样式，例如，还可以是管状结构，该管状结构的一端与吸附口11连通，另一端穿透上端覆盖层21而插入碳粉3中。这样也能避免从吸附口11进来的燃油蒸汽直接进入脱附口12。为了简单起见，本技术仅以图1所示的隔板16 为例进行说明。
[0081]
(压板)
[0082]
接下来，结合图1-2对压板5进行说明。图2为压板的俯视图。
[0083]
作为一种实施例，如图1、图2所示，压板5包含径向截面为圆盘形的主板体51，可以从壳体1的下端开口处装入壳体1的内部腔室。此时，压板5的外周缘与壳体1的侧壁的内表面贴合，同时，压板5的垂直于轴向的一个端面与下端覆盖层22的下表面贴合。
[0084]
作为一例，压板5还具有沿轴线方向从主板体51的外周缘向下延伸的突出部55，突出部55的下端与下盖板6抵接，下盖板6与壳体1通过螺纹等方式固定连接，由此，通过压板5从下方实现对碳粉3的定位和支撑。突出部55可以是绕轴线一周的环形，也可以是如城墙的垛口一样凹凸形间隔设置的多个凸起，只要能与下盖板6抵接就行。
[0085]
在下盖板6与壳体1的装配情况下，压板5会从下方对碳粉3施加轴向的压力，而碳粉3的上方有上端覆盖层21和延伸部15的限位和支撑，所以碳粉3会被压板5压缩得更加紧实，以节省内部空间，避免活性炭颗粒过于松散，更好地保证了炭粉3的吸附效果。
[0086]
此时，压板5与下盖板6之间还会形成图1所示的第三空腔43。同时，如图2所示，压板5的主板体51为网状镂空结构，这样既是气体流通的需要，也可以降低材料成本。
[0087]
作为一例，下盖板6设置有空气入口13，空气入口13的一端与第三空腔43连通，另一端与外界大气连通。实际上，空气入口13也可以设置于壳体1的上端或侧壁，只要能将外界空气流入壳体1的内部腔室、且避免燃油蒸汽直接从空气入口13流至外界大气中即可。即
空气入口13与吸附口11、脱附口12之间必须分别间隔有活性炭颗粒。
[0088]
当发动机启动后，在负压的作用下，外界的新鲜空气经空气入口13 进入第三空腔43，再透过压板5、下端覆盖层22进入碳粉3内。流动的新鲜空气会使燃油分子摆脱活性炭的吸附，即新鲜空气与先前被活性炭吸附的燃油蒸汽一起，透过第二覆盖层212进入第二空腔42，并经脱附口 12进入发动机的进气口。
[0089]
优选地，下盖板6还设置有出水口14，用于将碳粉3中的冷凝水排出至碳罐100的外部。出水口14设置于壳体1的底部位置，冷凝水靠自身重力即可流出。
[0090]
(加热元件)
[0091]
接下来，对加热元件53进行说明。
[0092]
通常情况下，燃油蒸汽脱附时，碳罐100内的温度越高越有利于燃油分子的挥发。温度较低时，会导致吸附在活性炭的燃油分子不能充分地脱附，长此以往，部分燃油分子长期占据活性炭的孔隙，会减少活性炭的吸附量，从而降低活性炭的活性。当碳粉3达到饱和后，还会导致燃油蒸汽溢出到碳罐100外部污染大气。
[0093]
通过实际实验可知，现有碳罐在低于30℃的温度下，脱附工作能力降低，碳粉中的燃油蒸汽脱附不干净，进而造成新一轮的吸附工作能力下降。
[0094]
为了增强脱附效率，作为一种实施方式，碳罐100设置有加热元件 53。加热元件53设置于压板5上、碳粉3接触的壳体1的内表面以及碳粉3的内部这三个位置中的至少一个位置。
[0095]
优选地，在加热元件53设置于压板5上和/或碳粉3接触的壳体1的内表面的情况下，加热元件53为电阻丝。在加热元件53设置于碳粉内3 的情况下，加热元件53为电阻丝或电阻棒。为了简单起见，本技术仅以设置于压板5上的电阻丝为例进行说明。
[0096]
如图2所示，加热元件53为压板5上的多层环形电阻丝，在车载控制组件例如整车ecu的控制下执行加热和停止动作。加热元件53与压板5 一体地设置，可以有效地简化结构，并节约碳罐100的内部空间。
[0097]
同时，在本实施例中，由于加热元件53设置在碳粉3与空气入口13 之间，即新鲜空气从空气入口13进入后先经过加热元件53而被加热，此时，温度较高的新鲜空气再进入碳粉3内，可以将热量传递给活性炭颗粒，进而增加脱附的效率。
[0098]
作为一例，为了精确控制加热温度，在碳罐100内还设有温度传感器 52，用于检测碳罐3内的实时温度，并将温度信号传输至车载控制组件例如整车ecu。
[0099]
优选地，温度传感器52和加热元件53均设置于压板5上，这样能够节省空间、便于安装和检修。进一步地，下盖板6上设置有将加热元件53 的电源线和温度传感器52的电源线集成到一起的集成接头54，车载控制组件例如整车ecu通过集成接头54与加热元件53和温度传感器52电连接。该方案能够进一步增加设备的集成度，降低连线的复杂程度。
[0100]
作为一例，按照如下步骤控制加热动作：
[0101]
s1：温度传感器52将碳罐100内的温度信号发动给ecu，ecu判断温度较低时，向加热元件53发出加热信号。
[0102]
s2：加热元件53收到信号后，通电开始加热。
[0103]
s3：当温度传感器52检测到碳罐100内的温度达到第一温度阈值时，ecu发出停止信号，控制加热元件53停止加热。
[0104]
s4：当碳罐100内的温度回落到第二温度阈值以下时，ecu控制加热元件53重新开始加热。
[0105]
其中，第一温度阈值大于第二温度阈值，且两者都是从反复实验中得到的数值。经过实际实验得知，若温度太低，相同脱附压力下，脱附工作能力变小。若温度过高，相同脱附压力下，脱附工作能力没有太大变化，反尔增加能耗；且会使经由碳罐100进入发动机的空气被过度加热以致温度过高，使得空气密度变小，降低发动机的进气效率。因此，优选第一温度阈值为60℃、第二温度阈值为50℃。
[0106]
应当理解，以上所述的具体实施例仅用于解释本实用新型，本实用新型的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以变更、置换、结合，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。