CN101332769B - 一种车载汽油蒸气的回收装置及回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载汽油蒸气的回收装置及回收方法，在下加油管的入口端安装一个单向止回阀，控制阀和坡度阀连接通气管后固定在油箱内；三通阀串接泄压阀后并接在通气管管路上，伸入加油管中的加油枪喷出的燃油在加油管单向阀的上方首先形成液封，单向阀打开，燃油绕过单向阀进入油箱，油箱内的汽油蒸气只能从控制阀、坡度阀分别经通气管进入加油管路单向阀和油气分离器油气分离后送入活性炭罐，净化后的气体从活性炭罐向外界排出；本发明可阻止油箱内的汽油蒸气直接向大气排放，使汽油蒸气只能从控制阀、坡度阀流向活性炭罐；通过逐级减少油箱排出蒸气的流量来实现加油枪的自动关闭，降低加油排放、避免燃油泄漏且实现油气的回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及车载汽油蒸气的回收装置及其回收方法，用于回收加油过程中从油箱内排出的汽油蒸气。
背景技术
目前，用于车载汽油蒸气的回收装置包括将油箱连通油气分离器和活性炭罐、在油箱上安装翻车阀。这种结构的缺陷是：1、在汽车加油过程，油箱内的燃油蒸气可直接从加油管入口逸出到大气中，加油时油气排放量大。2、油箱内未形成密封，故油气蒸发量较大。3、油箱加满油时，加油管内燃油液面高度远高过油箱的顶部，淹没加油枪进气嘴时，加油枪会自动关闭，但当在汽车行驶过程中，因晃动等原因，燃油会从油箱进入炭罐，使炭罐工作失效，出现燃油进入发动机进气道使火花塞不能正常工作的故障。
发明内容
本发明的目的是为克服上述技术的缺陷，提供了一种车载汽油蒸气的回收装置，可有效控制车载汽油的加油排放、回收利用燃油蒸气、同时能够保证发动机正常工作。本发明还提供了该车载汽油蒸气回收装置的回收方法。
本发明车载汽油蒸气的回收装置采用的技术方案是：活性炭罐经电磁阀连通发动机、经第七通气管连通油气分离器的出口；油气分离器的进口经第六通气管与通气管路单向阀的出口连通，通气管路单向阀的进口依次连通第五通气管、第二通气管、第一通气管和油箱，加油管伸进油箱中，在下加油管的入口端安装一个单向止回阀，控制阀与第一通气管连接并固定在油箱内；在第一通气管通气管和第二通气管之间并接第三通气管，将坡度阀连接第三通气管后固定在油箱内；三通阀串接泄压阀后并接在第五通气管和第二通气管之间的管路上，单向止回阀的阀体内有阀门、阀座和弹簧，其中弹簧位于阀门和阀体底面之间；阀体上有弹性凸缘和半圆凸台卡入下加油管上平面的缺口，阀座上有弹性凸缘和半圆凸台嵌入阀体上，阀门的顶部为圆锥的导流形状，阀体的侧面有径向槽孔，阀体的底部有孔；控制阀的阀体内安装有阀门、浮子和弹簧；阀门上有膜片，阀体的侧面开有径向槽孔，浮子的顶端为锥状的凸起且可嵌入阀门中央的球形圆槽内；阀体的下部安装可调式弹簧座；所述坡度阀的上盖与阀体固定，底座通过凸缘固定在阀体上，在坡度阀的上阀室内有一个球阀，其柱状的保持架围绕着球阀的阀座，保持架上有两个直径相同且位置相向的径向通孔，通孔的中心线低于球阀的水平中心线；在阀体上设有径向槽孔；在阀体中腔的支架上的凸钩嵌入浮子的凹槽内，推片放置在支架内；弹簧两端分别压靠在浮子和底座上。
本发明车载汽油蒸气的回收方法采用的技术方案是：伸入加油管中的加油枪喷出的燃油在加油管单向止回阀的上方形成液封，单向止回阀打开，燃油绕过单向止回阀的阀门进入油箱，油箱内的汽油蒸气只能从控制阀、坡度阀分别经第一通气管、第三通气管进入通气管路单向阀和油气分离器油气分离后送入活性炭罐，净化后的气体从活性炭罐向外界排出，当油箱内的燃油接近油箱容量的95％时，从控制阀流出的燃油蒸气减少，油箱内的气体压力增大，加油管内的液封高度增大到淹没加油枪的进气嘴，加油枪自行关闭，随后油箱内的压力下降，加油管内的燃油又流入油箱；继续加油，当油箱内的燃油达到预定高度或油箱容量的95％时，控制阀完全关闭；当油箱内的气体压力超过0.005MPa时，坡度阀打开，少许燃油蒸气排出到活性炭罐，使油箱内的气体维持压力，油箱内的气体压力又增大，加油管内的液封高度增大再次淹没加油枪的进气嘴，加油枪再次关闭。
本发明可在加油管内形成液封，阻止油箱内的汽油蒸气直接向大气排放，使汽油蒸气只能从控制阀、坡度阀流向活性炭罐；当油箱快要加满或加满油时，可自动关闭加油枪，限制加油液面在预定的高度或加满油的位置；通过逐级减少油箱排出蒸气的流量来实现加油枪的自动关闭，并提示油箱已满，降低加油排放、避免燃油泄漏且实现油气的回收利用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明装置的结构连接图；
图2是图1中单向止回阀3的内部结构放大图；
图3是图2中单向止回阀3打开时的结构示意图；
图4是图1中控制阀4的内部结构放大示意图；
图5是图4中阀门42进入上盖41的阀室时的结构示意图；
图6是图1中坡度阀8的内部结构放大示意图；
图7是图6中球阀89开启的结构示意图。
图中：1.加油枪；2.加油管；3.单向止回阀；4.控制阀；5.第一通气管；6.三通阀；7.第二通气管；8.坡度阀；9.第三通气管；10.第四通气管；11.泄压阀；12.三通阀；13.第五通气管；14.通气管路单向阀；15.第六通气管；16.油气分离器；17.第七通气管；18.电磁阀；19.第八通气管；20.第九通气管；21.活性炭罐；22.油箱；31.阀体；32.阀座；33.密封圈；34.阀门；35.弹簧；36.密封圈；41.上盖；42.阀门；43.阀体；44.浮子；45.弹簧；46.弹簧座；47.螺母；48.螺钉；49.膜片；81.上盖；82.阀体；83.支架；84.推片；85.浮子；86.弹簧；87.底座；88.密封圈；89.球阀；a、b.弹性凸缘；c.槽孔；d.孔；e.圆锥的导流形状；f、g.半圆凸台；h.主排气孔；i.下端平面；j.螺钉；k.槽孔；l.阀室；m.气孔；n.保持架；o.下端平面；p.副排气孔；q.槽孔；r.方孔；s.通孔；u.上阀室。
具体实施方式
本发明的装置如图1所示，从活性炭罐21内分别伸出第九通气管20、第八通气管19和第七通气管17，其中第九通气管20外接活性炭罐通风阀、空气过滤器后通大气。第八通气管19经电磁阀18连接发动机，第七通气管17连通油气分离器16的出口，油气分离器16的进口通过第六通气管15与通气管路单向阀14的出口连通，通气管路单向阀14的进口依次连通第五通气管13、第二通气管7、第一通气管5和油箱22。加油管2伸进油箱22中，在油箱22的外部连接加油管2。在伸进油箱22上的下加油管2的入口端安装一个单向止回阀3。控制阀4与第一通气管5连接并固定在油箱22内。在第一通气管5、第二通气管7之间的三通阀6部位上并接第三通气管9，将坡度阀8连接第三通气管9后固定在油箱22内；三通阀12串接泄压阀11和第四通气管10后并接在第五通气管13和第二通气管7之间的管路上。
如图2单向止回阀3，单向止回阀3的阀体31压靠安装在加油管2的上平面，使单向止回阀3固定在加油管2的上方。阀体31与加油管2间装有密封圈36。阀体31内有加油管单向阀阀门34、阀座32和弹簧35，其中阀门34与阀座32间装有密封圈33，弹簧35位于阀门34和阀体31底面之间。通常，阀门34在弹簧35的作用下，压靠在阀座32上，单向止回阀3关闭，阻止油箱22内的汽油蒸气从加油管2的入口直接排出到大气中。
如图3，阀体31的上端圆周上有四个弹性凸缘a与加油管2壁面紧配合，防止单向止回阀3轴向窜动。阀体31上的半圆凸台f卡入加油管2上平面的缺口，防止其圆周方向转动。加油管单向阀阀座32圆周上有四个弹性凸缘b嵌入阀体31上，在与阀体31接触的上端平面同样也有半圆凸台g卡入阀体31上的缺口，避免因移动造成脱落。加油管单向阀阀门34的顶部为圆锥的导流形状e，以引导燃油的流动，减少燃油的冲击、飞溅。阀体31的侧面有径向槽孔c使加油管2与阀门34间的燃油流通的横截面积增大，减少燃油流过阀门34时的阻力，阀体31的底部有孔d，以便让燃油由此流入油箱。
如图4～5所示，控制阀4的阀体43和上盖41通过螺纹连接，并用螺钉j固定。阀体43穿过油箱22上的孔伸入到油箱22里。上盖41通过下端平面i与油箱22焊接。阀体43内安装有阀门42、浮子44和弹簧45，阀门42上有膜片49，阀体43的内壁面有导肋，在油面上升或下落时，浮子44可沿导肋上下移动。阀体43内的浮子44的顶端为锥状的凸起，嵌入控制阀门42中央的球形圆槽内。阀体43的侧面有四个径向槽孔k，下端也有四个小圆孔。在阀体43的下部用螺母47和螺钉48固定弹簧座46。浮子44由弹簧45来支撑，弹簧45的预紧力仅克服浮子44及阀门42的重力，故当油箱22内的燃油液面低于预定的高度时，控制阀4的阀门42一直是打开的。
图5是油箱22即将达到某个预定高度，即将要加满油但未加满的情况，控制阀门42进入上盖41的阀室1，加油枪1自动关闭时控制阀4的示意图，油箱22内的汽油蒸气可由径向槽孔k、小圆孔经主排气孔h、第一通气管5流向炭罐21。当油面上升到一定高度时，燃油可从径向槽孔k和小圆孔进入到阀体43内。随着油面的上升，浮子44上升，浮子锥状的凸起推动控制阀门42进入上盖41的阀室1时，由上盖阀室1与阀门42的横截面构成的汽油蒸气的流通面积突然减少，油箱22内气体压力急剧增大，迫使加油管2内的燃油上行，液封高度增大到燃油遮住了加油枪1的进气嘴时，自封式加油枪1自动关闭发出“咔啦”的声音。由于控制阀4并未完全关闭，少量的燃油蒸气仍可从主排气孔h排出，故油箱22内的压力维持了一段时间后就下降，积留在加油管2内的燃油随之流入油箱22。
打开加油枪1继续加油，油箱22的油面继续上升，最终，膜片49压靠在主排气孔座上，关闭主排气孔h，油箱22到炭罐21的汽油蒸气的主排气通道完全被切断，只有坡度阀8的常通方孔r仍开启。油箱22内的气体压力又增大，自封式加油枪1再次自动关闭，发出“咔啦”的声音，此时表明油箱22已经加满油了。如果想开启加油枪1强行继续给油箱22加油，因油箱22内还保持较大的气体压力，加油管2内较高的液封高度仍淹没加油枪1的进气嘴，使加油枪1无法开启。从阀门42进入上盖41的空腔到控制阀4完全关闭可以有几次咔啦声。采用这种方式，在汽油蒸气的流通面积减少时，油箱22内蒸气压力的增大是平滑过渡的，加油管2内燃油平稳地迅速回流，不会反溅到人的身上。
为了能调整最终加油液面的高度，根据要求设定加油量在油箱22容量的95％时或自定加满油的高度，可轴向移动弹簧座46，然后用螺母47固定，最后用螺钉48锁紧。
当汽车车身倾斜时，控制阀4的浮子44随油面上移到阀门42压在主排气孔座，此时燃油蒸气只有从坡度阀8的常通孔排出，或者当翻车时，控制阀4的浮子44因重力使阀门42关闭，切断燃油从主排气孔h到活性炭罐21的通路。
如图6所示，坡度阀8的上盖81与阀体82的上下接触面用密封圈88密封，侧面用螺纹连接。阀体82穿过油箱22上的孔伸入到油箱22里，坡度阀底座87依凸缘扣入阀体82的缺口固定在阀体82上。在阀体82中腔的支架83上的凸钩嵌入浮子85的凹槽内，推片84放置在支架83内；推片84只能在支架83内上下移动，弹簧86两端分别压靠在浮子85和底座87上。坡度阀阀体82内的浮子85及其上的推片84的重力与弹簧86的预紧力是相平衡的，油箱22的副排气孔p通常是开启的。当油箱22向着控制阀4的这一边倾斜时，受浮力的作用，浮子44向上移动推动主阀门42，控制阀4关闭。油箱22内汽油蒸气只能从排气孔p经坡度阀的常通孔r最后经出气孔m流向炭罐21。
图7中，上盖81的下端平面o通过焊接固定在油箱22上，坡度阀8的上阀室u内有一个球阀89，其柱状的保持架n围绕着球阀89的阀座，保持架上有两个直径相同位置相向的径向通孔s，小孔的中心线低于球阀89的水平中心线。通常情况下球阀89位于柱状的保持架n内的阀座上。球阀89的直径稍小于保持架n内圆的直径约0.4mm。在阀座上有一个长和宽约为0.45mm的小方孔r，使得油箱22和炭罐21之间有一个常通的排气通道。通常，球阀89因重力压靠在阀座上不能开启，维持油箱22一定的气体压力，只允许少量的汽油蒸气由常通方孔r经径向通孔s排出。当油箱22内外气体的压力差大于0.005MPa时，球阀89才上移开启，从坡度阀8流出的汽油蒸气的流量稍增大，使油箱22内气体压力的增大比较平缓。受上盖81阀室顶部到阀座距离的限制，球阀89上移后不会离开保持架n。阀体82上有四个径向槽孔q，允许汽油蒸气由此从油箱22的副排气孔p、阀座的通气孔经径向通孔s和球阀89与保持架n间的缝隙，最后从出气孔m流向活性炭罐21。
当汽车翻车时，因浮子85的比重大于燃油的比重，浮子作用于推片上，关闭排气孔p，不允许燃油从坡度阀8排出到炭罐21。
当燃油即将达到某个预定高度时，控制阀的阀门42进入上盖41的阀室m时，油箱22内压力增大，坡度阀的球阀89在油箱22内外气体压力差小于0.005MPa时，并不打开，以此维持油箱22内足够的压力，让燃油在加油管2内累积，只有在油箱22的内外气体压力差达到或超过0.005MPa时，球阀89才离开阀座，让汽油蒸气从油箱22缓缓排出，从而在短时间内维持油箱一定的压力。见图7坡度阀球阀89开启的示意图。在加油管2内的燃油上升到一定高度，淹没加油枪1进气嘴时，加油枪1自行关闭，此时控制阀4并未完全关闭，仍然有一定量的汽油蒸气从控制阀的阀门42和上盖41横截面构成的缝隙流向炭罐21，不久，油箱22内的汽油蒸气压力逐渐回落，加油管2内的燃油则进入油箱22。
当开启加油枪1继续加油时，油箱22内的气体压力又增大，球阀89不打开，仍维持塑料油箱22足够的压力，加油管2内的燃油又累积到一定高度时，加油枪1再次关闭，当油箱22内气体压力大于0.005MPa时，球阀89才打开2。如此反复几次，控制阀4完全关闭后，油箱22内的气体压力再增大，加油枪1在咔啦声中再关闭，加油工作完成。若加油站的工作人员想继续加油，因油箱22内较大的气体压力，使加油管22内的燃油液面高度仍然维持在高于加油枪2进气嘴的位置，加油枪1无法开启，限定油箱22燃油液面在预定的高度(或加满油的位置)，避免燃油因加得过满而由控制阀4和坡度阀8进入炭罐21。
当油箱22内的气体压力过大，超过安全值时，即在油箱22内汽油蒸气的压力大于0.13MPa或给定设定值时，泄压阀11打开，避免油箱22压力过高而损坏。
当取下油箱22的盖加油时，加油枪1喷出的燃油在加油管单向阀阀门34的上方形成液封，在克服了气体的的作用力和弹簧35的预紧力0.00286MPa后，单向阀阀门34打开，燃油绕过单向阀阀门34，从加油管2壁面与阀门34间的空隙经阀体31下端的孔d进入塑料油箱22。阀门34上方的液封，能很好地阻止油箱22内的燃油蒸气从加油管2的入口处排出外界，使之只能经控制阀4的排气孔h、坡度阀的常通孔q分别经第一通气管5和第三通气管9、油气分离器14、第六通气管15排出到活性炭罐21。
油箱22内的汽油蒸气只有从控制阀4、坡度阀8分别经第一通气管5、第四通气管9，过三通阀6汇聚后再经第二通气管7、第五通气管13，进入通气管路单向阀14(开启压力0.00286MPa，减少燃油的自然挥发)，通过第六通气管15，进到油气分离器16进行油气分离后，汽油蒸气从第六通气管15送入活性炭罐21，被活性炭所吸附，净化后的气体从活性炭罐21经活性炭罐空气过滤器向外界排出。当汽车行驶，发动机工作时，电磁阀18开启，利用进气管的真空度脱附早已吸附在活性炭层内的燃油蒸气，送入发动机气缸中供发动机工作，实现油气的回收利用。
当油箱22内的燃油即将达到某一高度或快要加满油时，从控制阀4流出的燃油蒸气明显减少，但未完全关闭，此外，还有坡度阀8的小常通方孔r.打开，油箱22内的气体压力已增大，使加油管2内的液封高度增大，直至淹没加油枪1的进气嘴，加油枪1自行关闭，并发出”咔啦”的声音，提示油箱22内的燃油即将达到某一高度或快要加满油。随后油箱22内的压力下降，加油管2内的燃油又流入油箱22。
继续加油，当塑料油箱22内的燃油达到某一高度或加满油时，控制阀4完全关闭，切断塑料油箱22到活性炭罐21的主排气通道，此时只有坡度阀8的常通孔r打开。当油箱22内的气体压力超过0.005MPa时，坡度阀8打开，但开度比控制阀4的小得多，只允许少许燃油蒸气由此排出到活性炭罐21，使油箱22内的气体在短时间内维持足够的压力。油箱22内的气体压力又增大，加油管2内的液封高度亦增大再次淹没加油枪1的进气嘴，加油枪1再次关闭，发出”咔啦”的声音，提示油箱22内的燃油达到某一高度或加满油。
油箱22内的燃油达到某一高度或加满油后，若想开启加油枪1强行继续加油，此时，油箱22内在一定时间内仍维持足够的气体压力，加油管2的液封仍高于加油枪1进气嘴，故加油枪无法开启，而结束加油过程。
当油箱22内产生负压，即油箱22内压力为0.098Mpa，加油管单向止回阀3的开启压力是0.00283MPa，此时空气能从油箱盖上的空气阀经加油管2、单向止回阀3进入油箱22，以保持油箱22内正常的工作压力。
采用了上述装置和方法后，加油过程不允许燃油蒸气直接从加油管2排出，加油管2内的燃油不会反溅向人身，此外，还能避免因燃油加得过满导致各种故障的发生，并很好地回收利用燃油蒸气，减少了加油损失，降低了大气污染，也不能从油箱加油管口2处直接取油。同时，还能自动调节油箱22内部的压力平衡，而在翻车状况，控制阀4和坡度阀8均会关闭，阻止燃油泄漏到活性炭罐21。
Claims (2)
1.一种车载汽油蒸气的回收装置，活性炭罐(21)经电磁阀(18)连通发动机、经第七通气管(17)连通油气分离器(16)的出口；油气分离器(16)的进口经第六通气管(15)与通气管路单向阀(14)的出口连通，通气管路单向阀(14)的进口依次连通第五通气管(13)、第二通气管(7)、第一通气管(5)和油箱(22)，加油管(2)伸进油箱(22)中，在下加油管(2)的入口端安装一个单向止回阀(3)，控制阀(4)与第一通气管(5)连接并固定在油箱(22)内；在第一通通气管(5)和第二通气管(7)之间并接第三通气管(9)，将坡度阀(8)连接第三通气管(9)后固定在油箱(22)内；三通阀(12)串接泄压阀(11)后并接在第五通气管(13)和第二通气管(7)之间的管路上，其特征是：单向止回阀(3)的阀体(31)内有阀门(34)、阀座(32)和弹簧(35)，其中弹簧(35)位于单向止回阀(3)的阀门(34)和单向止回阀(3)的阀体(31)底面之间；单向止回阀(3)的阀体(31)上有弹性凸缘(a)和半圆凸台(f)卡入下加油管(2)上平面的缺口，单向止回阀(3)的阀座(32)上有弹性凸缘(b)和半圆凸台(g)嵌入单向止回阀(3)的阀体(31)上，单向止回阀(3)的阀门(34)的顶部为圆锥的导流形状(e)，单向止回阀(3)的阀体(31)的侧面有径向槽孔(c)，单向止回阀(3)的阀体(31)的底部有孔(d)；控制阀(4)的阀体(43)内安装有阀门(42)、浮子(44)和弹簧(45)；控制阀(4)的阀门(42)上有膜片(49)，控制阀(4)的阀体(43)的侧面开有径向槽孔(k)，浮子(44)的顶端为锥状的凸起且可嵌入控制阀(4)的阀门(42)中央的球形圆槽内；控制阀(4)的阀体(43)的下部安装可调式弹簧座(46)；所述坡度阀(8)的上盖(81)与阀体(82)固定，底座(87)通过凸缘固定在坡度阀(8)的阀体(82)上，在坡度阀(8)的上阀室(u)内有一个球阀(89)，其柱状的保持架(n)围绕着球阀(89)的阀座，保持架(n)上有两个直径相同且位置相向的径向通孔(s)，通孔(s)的中心线低于球阀(89)的水平中心线；在坡度阀(8)的阀体(82)上设有径向槽孔(q)；在坡度阀(8)的阀体(82)中腔的支架(83)上的凸钩嵌入浮子(85)的凹槽内，推片(84)放置在支架(83)内；弹簧(86)两端分别压靠在浮子(85)和底座(87)上。
2.一种车载汽油蒸气的回收方法，伸入加油管(2)中的加油枪(1)喷出的燃油在加油管单向止回阀(3)的上方形成液封，单向止回阀(3)打开，燃油绕过单向止回阀(3)的阀门(34)进入油箱(22)，油箱(22)内的汽油蒸气只能从控制阀(4)、坡度阀(8)分别经第一通气管(5)、第三通气管(9)进入通气管路单向阀(14)和油气分离器(16)油气分离后送入活性炭罐(21)，净化后的气体从活性炭罐(21)向外界排出，其特征是：当油箱(22)内的燃油接近油箱容量的95％时，从控制阀(4)流出的燃油蒸气减少，油箱(22)内的气体压力增大，加油管(2)内的液封高度增大到淹没加油枪(1)的进气嘴加油枪(1)自行关闭，随后油箱(22)内的压力下降，加油管(2)内的燃油又流入油箱(22)；继续加油，当油箱(22)内的燃油达到预定高度或油箱容量的95％时，控制阀(4)完全关闭；当油箱(22)内的气体压力超过0.005MPa时，坡度阀(8)打开，少许燃油蒸气排出到活性炭罐(21)，使油箱(22)内的气体维持压力，油箱(22)内的气体压力又增大，加油管(2)内的液封高度增大再次淹没加油枪(1)的进气嘴，加油枪(1)再次关闭。
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