CN101155985B - 一种控制车辆燃料蒸气排放的系统 - Google Patents

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Abstract

在此描述的是控制从车辆出来的燃料蒸气排放物的控制系统(1)，该控制系统包括第一吸附系统(3)和第二吸附系统(4)。第一吸附系统由金属罐(3b)形成，该金属罐(3b)优选充满粒径大于4毫米的活性炭。第二吸附系统(4)由管状的外壳(24)构成，其具有在1∶2.5和1∶4.5之间的当量直径D和轴向高度H之间的比率，并且充满粒径大于4毫米的活性炭。

Description

一种控制车辆燃料蒸气排放的系统
技术领域
本发明涉及控制车辆的燃料蒸气排放物的系统，特别涉及包括运用活性碳吸附蒸气的系统的控制系统。
背景技术
用于机动车辆的燃料箱通常装配有用于控制排放物的系统，该系统包括由″金属罐″或者临时收集器构成的吸附系统，以用于防止当燃料蒸气从燃料箱出来时散布到大气中。
该金属罐通常包括连接到燃料箱和连接到外部环境中的外壳，和容纳在该外壳中并且由朝向外部环境排出的燃料蒸气流经过的主过滤器。
主过滤器通常充满活性碳颗粒，该活性碳颗粒能够吸附碳氢化合物，该碳氢化合物是从燃料箱出来的燃料蒸气的主要组分。
最近的研究已经致力于控制蒸气的系统，该系统能够实现在蒸气吸附方面获得更佳效果，并且还将减少燃料蒸气到车辆外部环境中的扩散。
通常，在金属罐内的蒸气吸附发生在平均尺寸大约为2毫米的活性碳颗粒上，其能够产生吸附的高容量并且同时确保低压降，该压降是材料对穿过它的一定流量进行阻挡的阻力测量值。基本上，在采用插入在燃料箱的燃料枪的加燃料阶段期间，活性碳的压降必须使得，系统的压力使得燃料蒸气被吸入而不是散发到大气中，由于称为″机载的加燃料蒸气回收″(ORVR)系统，并且从而由汽油的输送产生的所有蒸气将不得不在蒸发控制系统内通过，并且因此通过金属罐的活性碳。
由于在燃料蒸气的排放提供随之发生的污染期间，如果压降过高，系统在反向上的压力增加，对进一步燃料箱的填充产生阻力并且由此产生枪的频繁的急停或者回弹。
因此吸附系统必须存在吸附的高容量并且确保低压降，但是同时还确保高的洗选效率。
近来，已经公布了法律，其要求朝向外部环境的未烧尽的碳氢化合物排放的容许水平减少到如此低的数值，使得有必要不再仅仅对来自燃料箱的，没有被金属罐的活性碳吸附的蒸气进行作用，而且还对当车辆保持停车许多天时，在再生步骤之后，作为残留物由活性碳所释放的碳氢化合物蒸气进行作用。所述排放物通常还称为″泄漏排放物″。
泄漏排放物一般包括短链烃分子，例如丁烷，其通过薄弱的范德瓦耳斯力捕集在吸附系统的碳粒之内，朝向金属罐的区域缓慢移动的所述分子与空气接触，然后散布入周围环境中。
所述的分子的散布取决于菲克定律，并且是扩散率，分子类型，散布区域，也就是金属罐的几何结构的函数，并且依据分子的浓度。
当前金属罐中的碳在吸附容量方面是优良的并且能够实现较好的压降，但是通常不能实现低值的泄漏排放物以及同时高的洗选效率。
为了解决所述问题，例如已经建议采用具有高吸附能力的第一活性碳形成的第一层和采用低吸附能力的活性碳的第二层，对主过滤器进行填充。
可选择的，还建议采用由辅助过滤器组成的吸附系统替换活性碳的第二层，其相对于主过滤器串联使用，以进一步减少有害物的含量并且特别用于减少泄漏排放物。
所述系统不总是证明非常有效率的并且在经济上有利，从而一直对控制蒸发的良好系统存在持续的研究。
发明内容
因此，本发明的第一目的是提供一种控制蒸气的系统，其能够在燃料蒸气的吸附和脱附之间实现良好的折中，并且同时使得泄漏排放物的减少，也就是使得在车辆保持静止不动时，防止碳氢化合物的泄漏，所述泄漏应归于通过吸附系统的蒸气的脱附。
本发明的第二目的在于提供一种控制燃料蒸气蒸发的系统，其包括具有充分的吸附能力的吸附系统，但是同时将不存在任何压降并且将实现高的洗选效率。
本发明的第三目的在于提供具有适当和经济上有利结构的蒸气的临时收集器。
上述目的是利用如下的控制蒸气蒸发的系统来实现。
一种用于从车辆中控制燃料蒸气排放的控制系统，所述系统包括第一吸附系统，该第一吸附系统包括金属罐，和第二吸附系统，该第二吸附系统包括沿着其轴线延伸的管状外壳，所述系统的特征在于所述管状外壳充满具有粒径在4毫米和6毫米之间的活性碳；所述第二吸附系统具有大于当量直径D的轴向高度H；所述第二吸附系统具有在1∶2.5和1∶4.5之间的当量直径D和轴向高度H之间的比率。
附图简述
为了更好地理解本发明，完全通过非限制的例子和参见附图，现在对优选实施例进行描述，该附图包括根据本发明并且以剖视图示出的控制蒸发的控制系统，所述系统包括箱形外壳2，其包围由金属罐3b形成的第一吸附系统3，该金属罐3b接着包围第二吸附系统4。
具体实施方式
箱形的外壳2包括：基本上正方形和水平的顶壁7，其形成罩或者盖7b并且具有开口5和泄出管6；垂直侧壁8，在附图中仅仅示出了两个；和平行于顶壁7的底壁9。
箱形的外壳2具有带有纵轴A的开口5，通过该开口5，第一吸附系统3连通未示出的燃料箱/和带有纵轴B的泄出管6，通过该泄出管6，第二吸附系统4与外部环境连通。
金属罐3b充满活性碳的颗粒14，其优选具有大于4毫米的粒径，更优选在4毫米和6毫米之间。活性碳由设置在底壁9上的支撑装置15所支撑，并且包含在顶部和底部处，由多孔的和柔韧的材料，例如羊毛毡制成的一个或多个水平层16中。
在它的内部上，箱形的外壳2由平面纵向的隔开壁10所分开，该壁从顶壁7中出来，垂直于连接两个轴线A和B的直线，并且设置在平行于一对侧壁8的方向上。该隔开壁10在横向上延伸，直到侧壁8并且在纵向上延伸一定量，从而限定用于燃料蒸气的通道11的基本上的矩形截面。而且，隔开壁10和箱形的外壳2限定两个室12，13，其中第一个连接开口5并且第二个容纳第二吸附系统4。
在室12中，顶层16支撑在面对底壁9的多个突出部分17上并且与顶壁7整合以便于与侧壁8一起限定进口空间18，该空间18具有沿着主过滤器3的横截面均匀地分配燃料蒸气的目的。
容纳在室13中的是由从顶壁7中出来的圆柱形的外壳24形成的第二吸附系统4，其由单块制成并且是细长的，从而使得其与第二吸附系统4的泄出管6同轴。外壳24充满由支撑装置25支撑的活性碳28颗粒，并且包含在顶部和底部处，在由多孔的和柔韧的材料，例如羊毛毡制成的一个或多个水平层26中。
第二吸附系统4限定当量直径D和由外壳部分24的厚度总和构成的轴向高度H，该厚度总和包括活性碳和支撑装置25和层26的厚度。
外壳24部分填充活性碳的颗粒28，其具有粒径，即颗粒的平均尺寸，大 于4毫米，优选在4毫米和6毫米之间。
优选的，构造第二吸附系统以便于使得轴向高度H大于当量直径D，并且直径在20毫米和50毫米之间。
更优选的，管状外壳24具有在1∶2.5和1∶4.5之间的当量直径D和轴向高度H之间的比率。
已经发现，对于在当量直径和轴向高度之间的比率值大于1∶4.5，不可能获得压降容许值，但是，对于该数值低于1∶2.5，不能实现适当的洗选效率。
更优选的，在当量直径D和轴向高度H之间的比率等于1∶3，并且在绝对项，例如，直径是30毫米并且轴向高度是90毫米。已经意外地发现，不同于通常所认为的，与第二吸附系统的几何结构的适当选择相结合的，具有粗粒尺寸的活性碳的选用使得已知的蒸气控制系统的问题得到解决。
在运行期间，在燃料箱内产生的蒸气，例如在晴天蒸发的，倾向于穿越用于控制蒸发的系统1朝向外部环境逸出。
一旦蒸气已经通过开口5，它们累积在进口空间18内并且在基本上均匀的路线通过包含在室12中的吸附剂颗粒14散布下行。
一旦蒸气已经达到通道11的部分，它们进入室13，在此它们与它们的运动方向反向，达到在箱形的外壳2的顶壁7的附近的通道30。
此时，再次对它们的方向进行反向，并且沿着导管32下行，直到它们穿过底部支撑26，然后是活性碳28和顶部多孔支撑35，并且最后进入泄出管6。
表1提供了粒径大于4毫米的活性碳类型，其能使用在第一吸附系统3和第二吸附系统4两者中。
表格1
Figure G200580049140701D00041
Figure G200580049140701D00051
在根据本发明的控制蒸发的第一系统和根据已知技术的系统之间实施比较测试。
根据现有技术构成的比较蒸发系统由2.7升金属罐组成，其充满具有2毫米粒径的Norit CNR 115活性碳。
根据本发明的蒸发系统包含由2.7升金属罐组成的第一吸附系统，
该金属罐填充有5毫米粒径的GPA 55活性碳，和第二吸附系统，其由具有30毫米直径的和90毫米的高度，和包含具有5毫米粒径的GPA 55活性碳的50立方厘米的圆柱形的管状外壳组成。
压降在60Sl/min处测量并且由比较系统获得的值是14毫巴，但是根据本发明的系统获得的值是15毫巴。
对于具有极低冲洗水平(390It)的三天中，还根据标准USA CARB在泄漏排放物上实施测试。
采用已知的控制蒸发的系统，在第三天获得120mg/24h的排放物，但是根据本发明的控制蒸发的系统获得10mg/24h，因此远远低于先前的值。
从根据本发明构成的蒸发系统1的特征的测验中得到，其优点是明显的。
特别地，根据本发明构成的控制蒸发的系统可在从燃料箱的输出处实现优良的燃料蒸气吸附，同时在车辆的停止期间没有任何压降或者燃料蒸气漏失，并且可获得高的洗选效率。
而且，与利用整料选用作为第二吸附系统所获得的相当的蒸气控制系统相比，根据本发明构造的控制蒸发的系统具有更低的成本。

Claims (7)

1.一种用于从车辆中控制燃料蒸气排放的控制系统(1)，所述系统包括第一吸附系统(3)，该第一吸附系统(3)包括金属罐(3b)，和第二吸附系统(4)，该第二吸附系统(4)包括沿着其轴线延伸的管状外壳(24)，所述系统的特征在于所述管状外壳(24)充满具有粒径在4毫米和6毫米之间的活性碳；所述第二吸附系统(4)具有大于当量直径D的轴向高度H；所述第二吸附系统(4)具有在1∶2.5和1∶4.5之间的当量直径D和轴向高度H之间的比率。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述第二吸附系统(4)具有等于1∶3的当量直径D和轴向高度H之间的比率。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述管状外壳(24)从所述金属罐的顶壁(7)延伸获得。
4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述金属罐(3b)充满粒径大于4毫米的活性碳。
5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述第一吸附系统(3)和所述第二吸附系统(4)连续作用，以用于燃料蒸气的减少。
6.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述第一吸附系统(3)和所述第二吸附系统(4)被分离，并且可连接在一起以便于实现与燃料蒸气的连续接触。
7.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述第一吸附系统(3)和所述第二吸附系统(4)容纳在一个且相同的箱形的外壳(2)内。
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