CN101171419A - 进气系统的碳氢化合物排放的控制 - Google Patents

进气系统的碳氢化合物排放的控制 Download PDF

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Abstract

一种用于降低或者防止机动车辆进气系统的碳氢化合物排放的方法和装置，其中在日间因燃油冷却而导致燃油油管中的油压降低时使燃油油管与外界油箱压力连通。

Description

进气系统的碳氢化合物排放的控制
技术领域
本发明大体上涉及用于控制汽车中碳氢化合物排放的系统和方法。
背景技术
汽车工业积极致力于在减少排放方面进行改进，包括减少由于汽油蒸发所引起的排放。汽油包括从高挥发性的丁烷(C4)到低挥发性C8到C10碳氢化合物的混合物。当由于诸如高环境温度或在油箱加注期间蒸汽排出等情况而引起油箱中的蒸汽压力增加时，燃油蒸汽会流过油箱上的开口而逸入到周围大气中。为了防止燃油蒸汽流失到大气中，将油箱通入一个称为“蒸发滤筒”的滤筒中，该滤筒包括诸如活性碳粒等吸收性材料。当燃油蒸汽进入滤筒的入口时，燃油蒸汽扩散到碳粒中并暂时被吸收。滤筒的大小和吸收性材料的体积选择成能够容纳预期的燃油蒸汽产生量。在Reddy的美国专利US6279548中描述了一种示例性的蒸发控制系统，该专利通过引用结合于本文中。
蒸汽排放控制系统的研究重点是汽车进气系统或空气供应系统中碳氢化合物的排放，其是形成残余碳氢化合物排放的关键部分。进气系统的碳氢化合物排放形成于在发动机停机后从燃油喷射器中泄漏出的燃油的扩散。可在进气通道中设置含有吸附剂如活性碳的碳氢化合物收集器以吸收排放物，在发动机运转过程中这些排放物又接着被吸入到发动机进气中，但这样一来将增加汽车制造的成本和复杂性。期望能有一种低成本但高效率的方法来消除或减少这样的排放。
发明内容
在本发明的一个实施例中，描述了一种减少或防止在发动机停机后来自进气系统的碳氢化合物排放的方法，这通过在日间温度增加时阻止燃油轨中燃油压力的增加来实现。燃油轨中的燃油压力会引起喷射器泄漏，这种泄漏在燃油油管与燃油轨中无压力时就能避免。
在本发明的一种方法中，在发动机停机时，由于冷却使得燃油油管中的燃油压力降低，接着使燃油油管与外界油箱压力连通。在发动机运转期间，汽车油箱中的燃油泵维持着燃油轨中的压力(例如约400kPa)。减压阀使压力保持为不会高于所期望的最大值(例如400kPa)，并且真空安全阀保持着低于约20kPa的真空。在发动机停机之后，管路中的燃油保持在压力下以避免燃油沸腾，这种燃油沸腾会在发动机重启时会导致问题。当燃油冷却时，由于液体燃油的热收缩而导致压力减小。在本发明的方法中，通过使燃油油管与外界油箱压力相连通来冷却燃油油管中的燃油，从而使得日间压力不会再增加起来。当燃油油管中的燃油压力减少到外界油箱压力时，打开阀门使得燃油油管和外界油箱压力连通。也可以在燃油油管中的燃油冷却到一个期望温度或达到一个期望的燃油压力的时候打开阀门，让燃油油管和外界油箱压力连通。
在本发明的一个实施例中，汽车具有一个盛放燃油的油箱和燃油泵，燃油泵将处于压力下的燃油经燃油油管供给到延伸至进气系统的进气歧管内的发动机燃油喷射器。在该燃油泵中设有一个阀门，在发动机不运转时，当燃油冷却使得燃油油管中的燃油压力减小至外界油箱压力时该阀门打开，并且保持打开直到下一次发动机启动。该减压阀可防止因日间温度增加所引起的燃油油管中的压力进一步增加，这种压力会导致燃油从燃油喷射器泄漏到进气系统并排放到大气中。
从下面的详细说明中可以清楚本发明的进一步应用范围。应当理解，体现了本发明优选实施例的详细说明和具体实施方式仅仅是用于描述的目的，而不是用来限制本发明的范围。
附图说明
从本发明的详细说明和附图中能更好地理解本发明，其中：
图1A是本发明汽车的发动机和燃油喷射系统的功能简图，图1B显示了其细节，和
图2A-2C示出了相对于现有技术中的无减压阀的系统(图2A)而言的本发明进气系统(图2B)中的碳氢化合物排放(图2C)。
具体实施方式
对优选实施例的以下描述从本质上来说仅仅是示例性的，而不是用来限制本发明及其应用和用途。
图1示出了具有进气歧管24和油箱12的内燃机10。它可以是仅包括内燃机的传统汽车(非混合型)的一部分，也可以是包括内燃机和电动机(未示出)的混合型汽车的一部分。发动机10通常燃烧汽油、乙醇和其它挥发性的碳氢基燃油。在发动机的运转过程中，通过燃油泵14从油箱12中泵送燃油16，其流经燃油油管18到达燃油轨20。沿着燃油轨20设置的燃油喷射器22将燃油喷射入进气歧管24，在此处将空燃混合物送入发动机10的汽缸内，并且进行燃烧以便为发动机10提供动力。利用空气进气系统管路28上的阀26来控制引入进气歧管24中的空气，所引入的空气接着流过空气过滤器30。
燃油泵如泵14通常将燃油从过滤器送入压力调节器，其仅向燃油油管提供处于所期望的最大压力下的燃油，并经由旁路通道将过量的燃油送回油箱中。本发明的燃油泵具有一个阀，在发动机停机后，当燃油油管中的燃油冷却到其压力降低至油箱中的外界油箱压力时，所述阀打开，从而将燃油油管与外界油箱压力连通。所述阀保持打开，直到发动机再次启动。接着将阀关闭，使燃油油管能再次被加压到所期望的燃油压力。
在一个实施例中，如图1A所示且在图1B中详示的那样，阀(未按比例示出)是一个包含球体110的弹开阀(pop-open valve)，该球体可倚靠在通道112上或掉落于通道114上。通道112通向油箱12，因此通道112施加给球110的压力就是油箱12中的外界压力。通道114连通燃油油管18，因此通道114施加给球体110的压力也就是燃油油管18中的压力。在发动机运转期间，燃油油管中的燃油相对于外界油箱压力而言加压。例如，利用燃油泵14可在燃料管路中维持约400kPa的压力。发动机停机后的初期，燃油油管压力继续维持，容纳着具有初始温度的燃油，并且相对于外界燃油箱压力而言加压。但是，随着燃油油管18中的燃油以及发动机室的冷却，燃油油管压力将会降低，从而允许球110打开以使燃油油管18与油箱12连通。图1B示出了球体110的一个打开位置。接下来，如果温度降低(由燃油的热收缩引起)，燃油油管则吸入一部分燃油，如果温度增加(由燃油的热膨胀引起)，燃油轨将排出一部分燃油。在日间的其余阶段，阀保持向燃油箱12打开，即便在长时间受热和日循环期间温度再次升高也是如此。通道112的敞开端保持在油箱12中燃油16的液位之下，从而防止将空气吸入燃油油管，并且即便在油箱12中的燃油液位较低时，也要将通道112定位成确保这一情况。
在用于蒸发测定的变温密封箱(VT SHED)中进行汽车测试。测试程序包括如下步骤：行驶23分钟(按照美国加州空气资源局的测试程序)；在VT SHED中受热1小时；在65°F下进行6小时冷却；在65-105°F下进行三天的日间测试。
图2a是现有技术中的无减压阀的汽车在日间温度曲线b下测得的燃油轨压力(曲线a)的曲线图。燃油轨压力引起的喷射器泄漏导致蒸发性碳氢化合物排放。在图2c中以柱a表示每天测得的总蒸发性碳氢化合物排放量。在日间当燃油油管和燃油轨中的压力没有得到释放的情况下，第1天的排放量为1.19克，第2天为1.27克，第3天为1.18克。
图2b是本发明的汽车在日间温度曲线b下测得的燃油轨压力(曲线a)的曲线图。其中当发动机停机时，燃油轨中的初始压力为约380kPa，与现有技术汽车中的压力相同，燃油冷却，减压阀打开以使燃油油管和外部油箱压力(0kPa)连通，在日间测试的其余阶段，燃油轨保持非加压状态。这样就避免了在日间因压力增加而导致的喷射器泄漏，从而大幅度减少了排放。在图2c中以柱b表示蒸发性碳氢化合物排放总量的每日测量值。在日间当燃油油管和燃油轨中的压力得到释放的情况下，第1天的排放量为0.66克，第2天为0.37克，第3天为0.34克。利用本发明的方法，使得排放总量从3.64克减少到1.37克，几乎减少了2/3。
在发动机第一次停机之后，如果燃油油管和燃油轨中的燃油仍是热的，则必须使燃油处于压力下以防止燃油在燃油轨中沸腾。如果燃油沸腾，会在燃油轨内形成气泡/蒸汽泡，这将导致发动机的热启动问题。但是，一旦燃油冷却就打开减压阀以使燃油油管与外部油箱压力连通，减压阀将一直保持打开状态直到下一次发动机启动。在发动机启动过程中，燃油泵压力使阀关闭，并在日间保持关闭状态直到压力再次降低到0。
对本发明的描述仅为本质上的示例，因此，没有脱离本发明要点的变动都属于本发明的范围。这些变动不应被视为违背了本发明的精神实质和范围。

Claims (5)

1.一种在发动机停机后降低源自发动机进气系统的碳氢化合物排放的方法，所述发动机具有连接油箱与燃油轨的燃油油管，该方法包括在日间温度增加时阻止燃油轨中的燃油压力增加。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在日间温度增加时阻止燃油轨中的燃油压力增加通过在燃油油管中的燃油压力减少至外界油箱压力时使燃油油管与外界油箱压力连通来实现。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在日间温度增加时阻止燃油轨中的燃油压力增加通过在燃油油管中的燃油冷却到所期望的温度时使燃油油管与外界油箱压力连通来实现。
4.一种汽车，其包括发动机、装有燃油的油箱和燃油泵，所述燃油泵将处于压力下的燃油经由燃油油管提供给包含延伸至进气系统的进气歧管内的发动机燃油喷射器的燃油轨，所述燃油泵包括阀，在发动机不运转时，当燃油油管中的燃油压力降至外界油箱压力时，所述阀打开而使燃油油管与外界油箱压力连通，并在发动机运转时关闭所述阀。
5.如权利要求4所述的汽车，其特征在于，所述燃油泵阀是弹开阀。
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