CN102454519A - 用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置 - Google Patents

用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置 Download PDF

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Abstract

一种封闭装置，例如燃料盖，用于控制燃料箱的蒸汽排放物。一方面，本发明包括：限定包括碳氢化合物吸收介质的内腔的壳体；从内腔的底板延伸至内腔的燃料蒸汽扩散器，燃料蒸汽扩散器包括：(1)从燃料蒸汽输入口向燃料蒸汽扩散器的顶部中的集气室延伸的输入通道；及(2)从集气室向位于燃料蒸汽扩散器的底部的至少一个孔延伸的下导管通道，至少一个孔形成下导管通道与内腔之间的通道；以及从内腔向环境空气输出口延伸的至少一个输出通道。

Description

用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年10月21日提交的序列号为61/405,505的美国临时专利申请的优先权，其全部内容以引用的方式合并于此。
技术领域
本发明大体涉及燃料箱的蒸发排放物控制领域，并且具体地涉及蒸发排放燃料盖。
背景技术
内燃机通常由装在燃料箱中的液体燃料提供动力。在燃料箱中的液体燃料的液面上方存在空气空间。随着时间的变化，该空气空间将渐渐由液体燃料的蒸发排放物(即燃料蒸汽)填充并且将受到压力。由于多种原因，需要将此类包含在箱内的蒸发排放物的量降至最少，其中主要原因是要将排放到大气中的碳氢化合物的量降至最低。
典型的燃料箱组件通常包括储存室部分、颈部、以及密封该颈部的燃料盖。燃料箱的颈部通常与储存室部分作为一个单元整体成型。当储存室部分中的液体燃料的液面为低时，蒸汽区域包含大量受压的燃料蒸汽。因此，当燃料盖从颈部移除时，燃料蒸汽从燃料储存室中放出并进入外部空气，造成空气污染。
工业上使用的一种减少这种蒸汽式燃料排放的方法是将过滤系统引入燃料盖，其使蒸汽区域通气并且在排出的燃料蒸汽释放至大气之前，吸收其中的碳氢化合物。碳氢化合物过滤通常由通过燃料盖中的包含活性炭的腔来排放燃料蒸汽而实现。当直接与燃料蒸汽接触时，活性炭具有对碳氢化合物的天然的吸附力。一旦活性炭充分吸收了碳氢化合物，它就必须由纯净空气来净化以去除这种碳氢化合物的碳粒子。碳氢化合物利用纯净空气来净化能够通过使用以下两种方法来实现：(1)“主动净化”方法，使用抽运源抽取新鲜空气使其穿过含碳腔；以及(2)“被动净化”方法，利用自然发生的条件产生流经含碳腔的空气。例如，被动净化能够这样实现，由于燃料液面降低而在燃料箱储存室中内在产生小型真空，由此从大气抽取新鲜空气使其穿过含碳腔。被动净化也能够由于燃料和/或燃料蒸汽的温度变化而发生，即使是在引擎没有运转时。
燃料盖利用被动净化是本领域已知的技术，由于其制造简单、易于使用而是有利的。但是，现有被动净化燃料盖存在一些缺点，包括：碳氢化合物吸收介质的净化不充分；流经碳氢化合物吸收介质的燃料蒸汽不足；以及容易被从储存室中溅出的液体燃料污染。因此，需要提供一种改进的对燃料盖的被动净化方法。
发明内容
本发明涉及一种用于控制燃料箱的蒸汽排放物的燃料盖。
一方面，本发明提供了一种用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置，包括：壳体，限定包括碳氢化合物吸收介质的内腔；柄，从内腔的底板延伸；鞘，套在所述柄上，以在鞘与柄之间形成环状间隙，所述鞘具有封闭顶端；至少一个孔，所述孔形成所述环状间隙的底部和内腔之间的通道；所述柄包括输入通道，所述输入通道从燃料蒸汽输入口向所述环状间隙的顶部延伸；以及至少一个输出通道，所述输出通道从所述内腔向环境空气输出口延伸。
另一方面，本发明提供了一种用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置，包括：壳体，其限定包括碳氢化合物吸收介质的内腔；燃料蒸汽扩散器，其从所述内腔的底板延伸并进入所述内腔，所述燃料蒸汽扩散器包括：(1)输入通道，其从燃料蒸汽输入口向燃料蒸汽扩散器的顶部中的集气室延伸；和(2)下导管通道，其从所述集气室向位于燃料蒸汽扩散器的底部的至少一个孔延伸，所述至少一个孔形成所述下导管通道与所述内腔之间的通道；以及至少一个输出通道，其从所述内腔延伸至环境空气输出口。
另一方面，本发明提供了一种用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置，包括：形成内腔的壳体；所述内腔中的碳氢化合物吸收介质；燃料蒸汽扩散器，其从所述内腔的底板向上延伸并进入所述内腔，所述燃料蒸汽扩散器包括燃料蒸汽输入口至所述内腔之间的流体路径；至少一个输出通道，其从所述内腔延伸至环境空气输出口；以及系链，所述系链具有锚定在所述流体路径中的第一端，所述系链的第一端位于内腔的底部之上的高度处。
另一方面，本发明提供了一种用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置，包括：壳体，其具有纵向轴线并限定一内腔；第一扩散器，将来自燃料蒸汽输入口的燃料蒸汽向所述内腔的下部区域分布，作为燃料蒸汽的径向流；第二扩散器，其设置在所述内腔中，将所述内腔划分为下部区域和上部区域，所述第二扩散器将来自下部区域的燃料蒸汽向上部区域中分布，作为燃料蒸汽的轴向流；以及从所述内腔的上部区域向环境空气输出口延伸的至少一个输出通道。
另一方面，本发明提供了一种用于控制燃料的蒸发排放的系统，包括：具有燃料箱开口的包括燃料的燃料箱；封闭装置，其可拆卸地联结至燃料箱，包封所述燃料箱开口，所述封闭装置包括：壳体，具有纵向轴线并限定一内腔；第一扩散器，其将来自燃料蒸汽输入口的燃料蒸汽向所述内腔的下部区域中分布，作为燃料蒸汽的径向流；第二扩散器，其设置在所述内腔中，将所述内腔划分为下部区域和上部区域，所述第二扩散器将来自下部区域的燃料蒸汽向上部区域中分布，作为燃料蒸汽的轴向流；以及从所述内腔的上部区域向环境空气输出口延伸的至少一个输出通道。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的被动净化燃料盖的分解视图。
图2为图1中的被动净化燃料盖的俯视立体图，其中四分之一部分被切除。
图3为图1中的被动净化燃料盖的俯视立体图，其中四分之一部分被切除，并且示意性示出流体流动路径。
图4为根据本发明的第二实施例的被动净化燃料盖的截面示意图。
具体实施方式
结合作为整个说明书的一部分的附图，阅读以下对根据本发明的原理的示例性实施例的描述。在对所述本发明的示例性实施例的说明中，任何关于方向或定向的描述仅为了便于说明，而非意图以任何方式限制本发明的范围。相关术语例如“下部”、“上部”、“水平”、“竖直”、“之上”、“之下”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”及其派生词(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等等)应该解释为涉及随后将描述的或者在附图中示出的方向。使用这些相关术语仅是为了便于说明，而不是要求部件以特定方向构造或操作，除非明确说明。术语例如“附”、“贴”、“连接”、“联结”、“相互连接”以及类似涉及直接或通过中间结构间接固定或附接至彼此的结构关系，以及均可移动或固定的附接或关系，除非另有说明。并且，本发明的特征和优点将结合所示的示例性实施例进行描述。相应地，本发明不应限制为此类示例性的实施例，即使说明是优选的。这里的说明描述并且阐述了可单独存在或在其它特征组合中存在的特征的一些可能的非限制性组合。本发明的范围由所附权利要求限定。
下面将描述的本发明的优选的实施例，关于被动净化燃料盖的一个实施例。但是，在其它形式中，本发明可结合至主动净化燃料盖、被动净化碳罐、和/或主动净化碳罐。
首先参照图1，以分解状态示出根据本发明的一个实施例的燃料盖1000。燃料盖1000构造为可拆除地联结至燃料箱的颈部，以防止液体燃料从燃料箱的储存室中溢出或漏出。同时，燃料盖1000防止液体燃料通过颈部从燃料箱储存室溢出，燃料盖1000使得在储存室的液体燃料之上的燃料蒸汽区域中汇集的燃料蒸汽能够在经碳氢化合物吸收介质过滤后穿过其中排出。燃料盖1000以改进的方式控制燃料箱的蒸汽排放物。并且，相比较于现有技术中的在蒸汽排放控制方面较低效的燃料盖，燃料盖1000的构造不会增加制造复杂度和/或制造成本。尽管这里示出并将在下文中作为“被动净化”型燃料盖进行描述的是燃料盖1000的示例性实施例，本领域技术人员可以理解，这里所公开的创新概念、结构以及结构设置能够合并至“主动净化”型燃料盖，并且因此应解释为涵盖在本发明的特定实施例的范围内。
如下文详细描述的，燃料盖1000在特定实施例中能够提供以下一个或多个功能：(1)在排放周期，对穿过碳氢化合物吸收介质的燃料蒸汽的改进的分布；(2)在净化周期，对穿过碳氢化合物吸收介质的大气空气的改进的分布；(3)最小化和/或防止液体燃料喷溅到包含碳氢化合物吸收介质的腔内；和/或(4)包含碳氢化合物吸收介质的腔的增大的容量，由此能够使用更多的碳氢化合物吸收介质。尽管上述结果能够在本发明的特定实施例中得到，但是本发明并不以任何方式限制为实现这些所需结果和/或效果。
燃料盖1000通常包括盖部100、塞部200、轴环部300、以及系链400。在示例实施例中，塞部200和轴环部300共同限定一壳体201，该壳体形成一内腔202，所述内腔包含碳氢化合物吸收介质204。在一个实施例中，壳体201由低渗透乙缩醛(POM)热塑性材料形成。但是，在其它实施例中，壳体201能够由其它低渗透热塑性塑料(PBT+PC、PA6、PA66、PA46、PPA、PPS)、压铸金属(铝和锌)、或任意其它具有足够的结构刚性和惰性(关于用于此的那种类型的燃料)的材料制成。
在所示实施例中，轴环部300和塞部200彼此一体成型，因此使得壳体201形成为一整体结构。但是，在其它实施例中，轴环部300可单独形成并随后联结至塞部200。在其它实施例中，轴环部300可与盖部100整体形成和/或联结至盖部100。
盖部100联结至轴环部300，由此形成封盖，所述封盖实质上包封内腔205的顶端。在一个实施例中，盖部100滑入配合(snap fit)至轴环部300。当然，也可采用其它连接技术，包括但不限于，过盈配合、螺纹配合、焊接、利用紧固件，和/或其组合。在其它实施例中，利用上述任意连接技术，盖部100能够联结至塞部200或壳体201的其它区域。盖部100具有回旋状的外周表面101，其形成把手102。把手102提供了一种方式，使得用户能够通过这种方式施加扭力以将燃料盖1000从引擎燃料箱的颈部移除以及安装至其上。当然，把手102可以采用很多种结构实施例，包括凸起部和/或手柄状结构。在一个实施例中，盖部100由PA66形成，但在其它实施例中，能够由其它材料形成，包括金属、复合材料以及其它热塑性塑料，例如PA6、PP、ABS，并且可以是纤维填充或未填充材料牌号。
下面将进行详细描述，当燃料盖1000安装在引擎燃料箱上时，轴环部300容纳燃料箱的颈部。轴环部300可拆除地将燃料盖1000联结至引擎燃料箱的颈部，由此防止液体燃料以不希望的方式从燃料箱溢出。此类联结能够通过在轴环部300和燃料箱颈部上提供适当的装配特征来实现。例如，可增加实现螺纹配合、滑入配合、过盈配合或任意其它类型的机械联结的特征。当燃料盖1000联结至燃料箱的颈部时，塞部200延伸至引擎燃料箱的颈部中。燃料盖1000可拆卸地联结至燃料箱，以包封进入燃料箱的燃料箱开口，燃料箱开口可位于例如颈部的末端或燃料箱本身的壁上。在特定实施例中，燃料箱开口可用于将燃料引入燃料箱中。在其它实施例中，除了用于将燃料引入燃料箱中的开口以外，还可另设燃料箱开口。
系链400基本包括缆线部410、联结至缆线部410的一端的燃料盖锚420、以及联结至缆线部410的另一端的燃料箱储存室锚430。在所示实施例中，燃料箱储存室锚430包括两个从缆线部410延伸以形成大致V型结构的细长部件431。但是本发明并不限于此，并且在替代实施例中，燃料箱储存室锚430可包括多于两个细长部件431。并且，在替代实施例中，细长部件431可从缆线部410以替代结构延伸和/或采用多种形状，例如大致U型结构、大致W型结构、大致T型结构、截头(或平底)V型结构或其组合。
在替代实施例中，系链400可采用金属缆线或锁链形式，其上联结有圆环。在此类实施例中，圆环在未变形状态下，其直径大于燃料箱开口的直径，以防止圆环从燃料箱中意外脱出。应该注意到，本发明并不限于此，并且在替代实施例中，系链400可包括所述部件的任何组合。
系链400防止燃料盖1000从引擎燃料箱分离。通过将燃料箱储存室锚430滑动穿过燃料箱输入口，穿过颈部，并进入燃料箱储存室，系链400在一端联结至燃料箱。在穿过燃料箱输入口和颈部插入期间，细长部件431向内弯曲，由此使燃料储存室锚430进入燃料箱储存室。一旦进入燃料箱储存室内部，细长部件431展开至其原有形状并且宽于颈部，由此防止在普通负荷下从燃料箱储存室中抽出。燃料盖锚420通过利用滑入配合或其它连接方式锚定至主壳体201来防止从其上分离。燃料盖锚端420包括多个间隔开的肋部421，所述多个间隔开的肋部从燃料盖锚端420的外表面延伸。燃料盖锚端420还包括形成在燃料盖锚端420的外表面中的轴向凹槽422，其用途将在下文中详细描述。在一个实施例中，系链400由热塑性塑料形成，但是也可由金属、金属丝和/或其组合形成。
燃料盖1000还包括多个附加部件，包括密封板103、上部颗粒过滤器203、碳氢化合物吸收介质204、下部颗粒过滤器205、鞘206、扩散板207、液体吸取过滤器208、以及O型环密封件209。
下面将同时参照图1至图3描述组装状态下的燃料盖1000，包括其组件的结构和功能的组合。燃料盖1000包括纵向轴线A-A，在示例性实施例中，该轴线也是燃料盖1000的中轴线。壳体201包括圆周地围绕纵向轴线A-A的外壁210，并且其直径从顶端211向底端212渐缩。底板213从外壁210的底端212径向向内朝向纵向轴线A-A延伸。内腔202形成在壳体201内。底板213封闭内腔202的底端，而密封板103与盖部100的组合封闭内腔202的顶端。
柄214从底板213的顶部表面沿纵向轴线A-A轴向向上延伸，终止在顶部表面215中。在示例性实施例中，柄214也从底板213的底部表面轴向向下延伸，终止在底部表面216中。但是，在其它实施例中，如图4所示，柄214可以不从底板213的底部表面轴向向下延伸，而是终止在与其齐平的位置。在此类实施例中，柄214的底部表面216将与底板213的底部表面处于同一平面中。
在示例性实施例中，柄214与底板213整体成型并且能够由上述任意用于壳体201的材料制成。在其它实施例中，柄214可以是单独的部件，其配合在底板213中形成的中心开孔中。柄214包括形成在其中的输入通道217，其从柄214的底部表面216中的燃料蒸汽输入口218延伸至柄214的顶部表面215中形成的输出口219。输入通道217是沿纵向轴线A-A延伸的直线通道。但是，在其它实施例中，输入通道217可以是非直线型的和/或可不与纵向轴线A-A同延。
输入通道217包括用于防止液体燃料从燃料箱完全穿过输入通道217的控制段，以及用于在其中设置燃料盖锚420的联结段。在示例性实施例中，联结段由输入通道217的第一纵向段220形成，而控制段由输入通道217的第二纵向段221和第三纵向段222的组合形成。第二纵向段221轴向地设置在第一和第三纵向段220、222之间。第一纵向段220具有第一横向截面面积，第二纵向段221具有第二横向截面面积，以及第三纵向段222具有第三横向截面面积。
为了防止液体燃料在任意给定时间穿过输入通道217，第二横向截面面积小于第一和第三横向截面面积，由此用作液体流动压缩器。并且，液体吸取过滤器208设置在输入通道217的第三纵向段222中，由此进一步防止液体燃料穿过输入通道217并进入内腔202。液体吸取过滤器208吸取其中的液体燃料但是允许燃料蒸汽从其中流过。在一个实施例中，液体吸取过滤器208是具有高密度小孔的防燃料聚氨酯多孔泡沫体。在其它实施例中，液体吸取过滤器208可由其它材料制成，包括但不限于其它类型的泡沫(聚酯、聚醚)或不锈、无取向、细金属丝捆(不锈钢、镍、铜)。
液体吸取过滤器208和压缩的第二纵向段221以协同方式作用，以有效地防止在喷溅和/或过量填充时任何液体燃料到达内腔202。当然，在特定实施例中，仅液体吸取过滤器208或压缩的第二纵向段221中的一个可被合并至输入通道217中。
联结段由输入通道217的第一纵向段220形成。系链400的燃料箱锚420锚定并设置在输入通道217的第一纵向段220中，由此联结系链至壳体201。燃料箱锚420包括多个间隔开的肋部421，所述多个间隔开的肋部421从燃料箱锚420的外表面凸出。肋部421从燃料箱锚420的外表面径向向外并且关于纵向轴线A-A以向下倾斜方式凸出。当设置在输入通道217的第一纵向段220中时，通过接合固定凸缘223(其从第一纵向段220的处于或靠近燃料蒸汽输入口216处的内表面径向向内延伸)，肋部421阻止燃料箱锚420从此处移除。但是，由于其向下倾斜的特性，在插入时，肋部421将滑过固定凸缘223。
为了确保燃料蒸汽能够流入燃料蒸汽输入口216，燃料箱锚420与柄214的内表面(形成输入通道217的第一纵向段220)之间的配合部不是密封的。并且，在燃料箱锚420的外表面中设有轴向延伸凹槽422(图1)，以进一步促进燃料蒸汽通过燃料蒸汽输入口216流入输入通道217的第一纵向段220。
鞘(或罩)206位于柄214之上并且联结至柄214。如下文将详细描述的，鞘206和柄214共同形成燃料蒸汽扩散器。在示例性实施例中，通过从柄214的外表面延伸的多个竖直凸缘230与鞘206的内表面之间的接触产生的过盈配合，鞘206联结至柄214。竖直凸缘230以圆周等间隔的方式关于纵向轴线A-A设置。在一个实施例中，总共用到三个凸缘230。当然，本发明并不限于此，因此可以采用任意数量的凸缘或其它凸出部结构。并且，在其它实施例中，鞘206可联结至柄214，或者以稳定的方向固定并设置在内腔202中，可通过其它连接方式，包括但不限于滑入配合连接、螺纹连接、焊接或整体成型。
鞘206包括具有开放底端225和封闭顶端226的圆柱形壁224。在示例性实施例中，封闭顶端226为圆顶状结构，其与圆柱形壁224整体形成。在其它实施例中，封闭顶端226可采用其它形状，并且不与圆柱形壁224整体形成。鞘206可由与上述壳体201相同的材料构成。
鞘206套在柄214上，使得圆柱形壁沿纵向轴线A-A圆周地围绕柄214。因此，环状间隙227形成在鞘206的圆柱形壁224的内表面与柄214的外表面之间。在鞘206的封闭顶端226的内表面与柄214的顶部表面215之间还形成集气室228。输入通道217与集气室228空间相通。集气室228与环状间隙227空间相通。如下文更详细的描述，环状间隙227用作穿过燃料盖1000并且从燃料箱储存室排放的燃料蒸汽的下导管通道。
鞘206进一步包括多个孔229，所述孔形成环状间隙227的底部与内腔202之间的通道。在一个实施例中，孔229关于纵向轴线A-A以圆周方向上等间隔的方式设置在鞘206的圆柱形壁224上，以形成从环状间隙227向内腔202进入的燃料蒸汽的360°径向分布区域(更具体地，如下文所述，为下部区域202B)。因此，鞘206的圆柱形壁224用作第一扩散器，其关于纵向轴线A-A圆周地均匀分布燃料蒸汽的径向流。换一种方式，燃料蒸汽的径向流由第一扩散器关于纵向轴线以圆周对称的方式进行分布。概念上，在特定实施例中，柄214与鞘206的组合可视作第一扩散器。在一个特定实施例中，总共提供五个孔229，分别间隔约72°定位。当然，根据需要可以包括更多或更少的孔229。可根据碳团效率要求来确定孔229的数量和直径。
在示例性实施例中，孔229由鞘206的圆柱形壁224的底部边缘中形成的切口形成。但是，在其它实施例中，孔229可以是形成在鞘206的圆柱形壁224中的闭合几何结构的孔。在其它实施例中，孔229可以形成为沟道或凹槽(形成在壳体201的底板213中)。在扩散器和碳腔壳体的内部基底之间的用于蒸汽/空气的分布的小的空间由凹口环关于扩散器的底部表面形成。孔229被特别设置(径向设置)以最优化蒸汽在碳层中的浸透。在另一个实施例中，孔229可以是单个连续的环状间隙，其圆周地围绕纵向轴线A-A。在一个此类实施例中，孔可以形成在鞘226的圆柱形壁224的底部边缘与壳体201的底板213的顶部表面之间。
扩散板207位于壳体201的内腔202中。扩散板207能够由任意上述用于壳体201的材料形成。在示例性实施例中，扩散板207整体形成为鞘206的一部分。在其它实施例中，扩散板207可以是紧随鞘206或先于鞘206被置于内腔中的单独的结构。
扩散板207横向定向以将内腔202划分成上部区域202A和下部区域202B。扩散板207包括多个扩散孔231，所述扩散孔形成内腔202的下部和上部区域202B、202A之间的轴向通道。扩散孔207在扩散板207上关于纵向轴线A-A以圆周地等间隔的方式设置，以实现从下部区域202B向上部区域202A(其包括碳氢化合物吸收介质)的进入燃料蒸汽的360°轴向分布。因此，扩散板207用作第二扩散器，其关于纵向轴线A-A圆周地均匀地分布燃料蒸汽的轴向流。换一种方式，燃料蒸汽的轴向流由第二扩散器关于纵向轴线以圆周对称的方式分布。在一个特定实施例中，总共六个扩散孔231间隔约60°地设置。当然，根据需要可采用更多或更少扩散孔231。根据碳团效率需要确定扩散孔231的数量和直径。
扩散板207从鞘206的外表面向壳体201的外壁210的内表面径向延伸。在特定实施例中，扩散板207将与鞘206的外部表面以及壳体201的外壁210的内部表面接触，使得仅在下部和上部区域202B、202A之间的流体通道穿过扩散孔231。在示例性实施例中，在扩散板207与壳体201的外壁210的内部表面之间设有小的环状间隙239，以进一步形成从下部区域202B向上部区域202A的燃料蒸汽的扩散流。
孔229位于鞘206的圆柱形壁224上，使得环状间隙227的底部与内腔202的下部区域202B空间相通。因此，来自环状间隙227的燃料蒸汽通过孔229径向扩散至下部区域202B中。一旦处于下部区域202B，燃料蒸汽随后将轴向扩散至上部区域202A并且与碳氢化合物吸收介质204接触。
上部区域202A包含预设量的碳氢化合物吸收介质，而下部区域202B仍为空的。在一个实施例中，预设量的活性炭颗粒填充内腔202的上部区域202A的主要部分。当燃料蒸汽进入上部区域202A时，燃料蒸汽穿过颗粒团，碳氢化合物蒸汽与碳氢化合物吸收介质204作用并嵌入其孔中。活性炭性能(加载以及去除碳氢化合物分子的能力)直接关系到处理成本。燃料盖1000扩散蒸汽以及空气穿过碳团的能力越强，那么将有效地优化碳团需求量并因此节约成本。通过利用径向流扩散器(具有孔229的圆柱形壁224)和轴向流扩散器(具有扩散孔231的扩散板207)，碳层整体的浸透能力被优化。并且，尽管本发明的示例性实施例利用产生径向向外流的径向流扩散器(具有孔229的圆柱形壁224)，在本发明的其它实施例中，径向流扩散器可以被设计为，例如产生从外壁210的径向向内流。
为了防止碳氢化合物吸收介质(或源于此的颗粒物质)进入下部区域202B(或阻塞扩散孔231)，在扩散板207顶上设有下部颗粒过滤器205(图3)。碳氢化合物吸收介质204转而位于下部颗粒过滤器205的顶上。在示例性实施例中，下部颗粒过滤器205为环形圈，其圆周地围绕鞘206，并且位于扩散板207的顶上。下部颗粒过滤器205可由与上述液体吸取过滤器208相同的材料制成。除了防止扩散孔231阻塞，下部颗粒过滤器205提供了用于蒸汽的区域，以在蒸汽穿过其中并且经碳氢化合物吸收介质204过滤时进一步向外扩散。
在内腔的上部区域202A中还设有上部颗粒过滤器203，并且该上部颗粒过滤器203位于碳氢化合物吸收介质204的顶上。上部颗粒过滤器203还可由与上述液体吸取过滤器208相同的材料形成。上部颗粒过滤器203允许存在于碳氢化合物吸收介质的层中的过滤过的燃料蒸汽径向向内朝向密封板103(下文将说明)的中心孔232扩散。在净化周期，上部颗粒过滤器203还允许大气(新鲜空气)扩散至碳氢化合物吸收介质204的层中。上部颗粒过滤器203的另一功能是，在与下部颗粒过滤器205相结合时，能够吸收当引擎工作时碳氢化合物吸收材料204的层产生的震动。震动吸收是需要的，因为碳氢化合物吸收介质204(在一个实施例中为碳颗粒)在受到撞击时会碎并且会裂开并且会变成粉末。如果颗粒尺寸变得太小，碳的效力将降低。
密封板103设置在上部颗粒过滤器203之上。密封板103为具有中心孔232的薄塑料盘或罩。中心孔232形成允许过滤过的燃料蒸汽在排放周期从内腔202溢出的通道，并且允许大气中的新鲜空气在净化周期进入内腔202。通过将中心孔232在纵向轴线A-A上居中，多余的燃料蒸汽被迫穿过碳氢化合物吸收介质204的层，由此在内腔202中产生扩展的烟羽(plume)，以提供由碳颗粒吸收的每一次机会。
密封板103还用于一致地施加负荷，所述负荷是当盖部100滑入配合至壳体201的轴环部300时由盖部100施加的。该预负荷作用确保碳氢化合物吸收介质204紧密地塞在内腔202中，以减少碳颗粒运动，以及由此的碰撞及颗粒被压成粉末。在一个实施例中，密封板103由乙缩醛(POM)制成，也可由其它低渗透材料制成，例如上述与壳体201相关的材料。
如上文所述，盖部100滑入配合至轴环部300以实质上包封内腔202，并通过凸出的肋部104以预设的过盈量施加负荷力在密封板103上。轴环部300包括环状接合凸缘301，其从外壁210的顶端203径向向外延伸。环状围边302联结至环状接合凸缘301。环状围边302的上部302A从环状接合凸缘301向上延伸，而环状围边302的下部302B从环状接合凸缘301向下延伸。环状凹槽303形成在环状围边302的下部302B、外壁210、以及环状接合凸缘301之间。环状凹槽303具有开放底端，使得当燃料盖1000联结至燃料箱时，燃料箱的颈部能够插入环状凹槽303中。O型环密封件209位于环状凹槽303中。O型环密封件209由防燃料材料制成，例如橡胶。在一个实施例中，O型环密封件能够由聚四氟乙烯涂层腈(Teflon coatedNitrile)形成，也可由其它具有相似特性的橡胶材料化合物制成，例如含氟弹性体及ESM混合物。
O型环密封件嵌入在外壁210的外表面中形成的半球状沟道304中。沟道304固定O型环密封件209。在靠近沟道304的外周缘还设有一对凸耳(矩形截面)。所述凸耳构造为具有特定的几何偏移与导入特征以促进燃料箱颈部连接螺纹与燃料盖1000之间的精确的预紧负荷力。凸耳的导入特征用于提高对盖部1000的平滑扭转运动的阻碍。燃料盖1000随后将利用正向接触力抵靠在闩部上。在燃料盖1000的其它实施例中，碳腔壳体可以设计为具有螺丝型螺纹连接部。
盖部100包括很多凹型(pocket)特征，所述凹型特征能够配合在轴环部300的外周缘处的相似数量的凸型(male)特征，当接合时，能够施加力以促进燃料盖1000从燃料箱的颈部移除以及安装。盖部100至轴环部300的精确的结构配置及组装对于本发明来说并不重要并且是本领域已知的。
在盖部100中、轴环部300中、和/或盖部100与轴环部300之间具有多个孔、切口以及开口105，形成了从密封板103的中心孔232至外部环境空气的流体迷宫式通道。因此，输出通道从内腔202的顶部向环境空气输出口106延伸形成，其包括中心孔232及上述迷宫式通道。环境空气输出口106位于盖部100的下部、内围边壁的下面。这个位置提供了对污物及碎屑的屏障，这些污物及碎屑会阻塞环境空气输出口106并且影响引擎运转性能。迷宫式通道的精确构造及环境空气输出口106在燃料盖1000上的位置以现在的方式限制本发明。在排放阶段，输出通道允许过滤过的燃料蒸汽从内腔202穿过并进入周围环境空气，并且在净化阶段，允许环境空气抽入燃料盖中并进入内腔202。
下面参照图3，描述燃料盖1000的排放及净化操作。燃料盖1000首先联结至燃料箱的颈部，通过O型环密封件209的压紧(图4)，使得在颈部与燃料盖的轴环部300之间形成密封。一旦联结至燃料箱，燃料蒸汽聚集在燃料箱储存室的蒸汽区域中，并且通过燃料蒸汽输入口216流入燃料盖1000的输入通道217。燃料蒸汽随后穿过输入通道217的纵向段220-222(以及液体吸取过滤器208)。燃料蒸汽随后离开输入通道217经输出口219进入集气室228。集气室228中的燃料蒸汽随后分散至环状间隙227中，其中燃料在环状间隙227中向下运行。燃料蒸汽向下运行到达环状间隙227的底部，其中燃料蒸汽圆周地360°扩散，并且径向向外经由孔229进入下部区域220B。一旦进入下部区域220B，燃料蒸汽圆周地360°扩散并且轴向向上经由扩散孔231及环状间隙239，经过下部颗粒过滤器205，进入上部区域202A，其中填充有碳氢化合物吸收介质204。由于上述扩散，燃料蒸汽有效地扩散遍及内腔202的上部区域202A的容积，因此，有效地遍及碳氢化合物吸收介质204。任何没有被碳氢化合物吸收介质204捕获的小量的燃料蒸汽(或燃料蒸汽中可能存在的非碳氢化合物气体)随后将穿过上部颗粒过滤器203，并进入输出通道，经由中心孔232进入密封板103。无关的燃料蒸汽(或其它气体)随后穿过输出通道并经由环境空气输出口106离开燃料盖1000。
在引擎运转期间，随着燃料箱储存室中的液体燃料液面下降，在燃料箱储存室中产生真空，其在燃料蒸汽输入口216处产生了负压力。由于该负压力，环境空气被经由环境空气输出口106抽入燃料盖1000中。环境空气随后以相反方向沿着上述流体流动路径流动。随着环境空气穿过碳氢化合物吸收介质204，其净化碳氢化合物吸收介质204中收集的碳氢化合物，并将其带回燃料箱储存室中。
碳氢化合物吸收介质204中收集的碳氢化合物的净化还能够通过燃料和/或燃料蒸汽的温度变化来实现。例如，随着燃料温度降低，所述箱中的顶部空间中的燃料蒸汽的局部压力也降低。因此，空气经由环境空气输出口106抽取到燃料盖1000中，以抵消燃料蒸汽的局部压力的降低。环境空气随后以相反方向沿上述流体流动路径流动。随着环境空气穿过碳氢化合物吸收介质204，其净化碳氢化合物吸收介质204收集的碳氢化合物，并将其带回至燃料箱储存室中。通过这种方式，利用温度变动，燃料盖1000能够吸收并净化碳氢化合物，即使是当引擎并不运转时。
现在参照图4，示出根据本发明的第二实施例的燃料盖1000A，其联结至燃料箱储存室501的颈部500。燃料盖1000A与燃料盖1000相同，除了柄214并不从底板213的底部表面凸出。确切地说，燃料盖1000A的柄214的底部表面与底板213的底部表面齐平。因此，在该实施例中，系链400的燃料盖锚420(锚定并置于输入通道416中)位于底板213的顶部表面之上的一轴向位置处，因此，轴向地与内腔202的底部齐平。
尽管这里详细描述并示出了本发明的很多实施例，但是对于本领域技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的基础上，能够想到多种替代方式和调整。在不背离本发明的范围的基础上，由于很多变化能够通过上述方法、部件和结构得到，应该知道，本申请中包含的所有内容，包括上述所有机构和/或相互作用方式，都应解释为仅用于说明，而不以任意方式限定所附权利要求书的范围。

Claims (28)

1.一种用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置，包括：
壳体，所述壳体限定包括碳氢化合物吸收介质的内腔；
柄，所述柄从所述内腔的底板延伸；
鞘，所述鞘套在所述柄上，以在所述鞘与所述柄之间形成环状间隙，所述鞘具有封闭顶端；
至少一个孔，所述孔形成所述环状间隙的底部和所述内腔之间的通道；
所述柄包括输入通道，所述输入通道从燃料蒸汽输入口向所述环状间隙的顶部延伸；以及
至少一个输出通道，所述输出通道从所述内腔向环境空气输出口延伸。
2.根据权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，所述输入通道包括控制段和联结段，所述控制段用于防止来自燃料箱的液体燃料穿过所述输入通道，系链的第一端锚定在所述联结段中。
3.根据权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，所述输入通道包括第一纵向段、第三纵向段以及设置在所述第一纵向段和第三纵向段之间的第二段，所述第一纵向段具有第一横向截面面积，所述第三纵向段具有第三横向截面面积，所述第二段具有第二横向截面面积，所述第二横向截面面积小于所述第一和第三横向截面面积。
4.根据权利要求3所述的封闭装置，其特征在于，所述封闭装置还包括具有锚定在所述输入通道的所述第一纵向段中的第一端的系链，以及设置在所述第三纵向段中的液体吸取过滤器。
5.根据权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，所述封闭装置还包括：
位于所述柄的底部表面上的燃料蒸汽输入口，从所述蒸汽输入口延伸并终止于所述柄的顶部表面上的开口中的输入通道；以及
集气室，位于所述柄的顶部表面与所述鞘的封闭顶端之间，流体地联结所述输入通道至所述环状间隙的顶部。
6.根据权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，所述封闭装置还包括：
扩散板，其设置在所述内腔中，将所述内腔划分为上部区域和下部区域，碳氢化合物吸收介质放置在所述上部区域中；
颗粒过滤器，其设置在所述上部区域中，位于所述扩散板顶上；
至少一个孔，所述孔形成所述环状间隙的底部与所述下部区域之间的通道，所述碳氢化合物吸收介质位于所述上部区域中；以及
至少一个输出通道，其从所述上部区域向环境空气输出口延伸。
7.根据权利要求6所述的封闭装置，其特征在于，所述扩散板与所述鞘整体成型，并且包括多个扩散孔，所述扩散孔形成所述下部区域与所述上部区域之间的通道。
8.根据权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，所述封闭装置还包括系链，所述系链具有锚定在所述输入通道中的第一端，所述系链的第一端位于所述内腔的底板的顶部表面之上的高度处。
9.根据权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，所述封闭装置还包括：
扩散板，其位于所述内腔中，将所述内腔划分为上部区域和下部区域，所述扩散板包括至少一个扩散孔，所述扩散孔形成所述上部区域和所述下部区域之间的通道；
颗粒过滤器，其位于所述上部区域中，位于所述扩散板顶上；
至少一个孔，其形成所述环状间隙的底部与所述下部区域之间的通道，碳氢化合物吸收介质放置在所述上部区域中；
输入通道，包括控制段和联结段，所述控制段用于防止来自燃料箱的液体燃料穿过所述输入通道，系链的第一端锚定在所述联结段中；以及
燃料蒸汽输入口，其位于所述柄的底部表面上，所述输入通道从所述蒸汽输入口延伸并终止在所述柄的顶部表面上的开口中。
10.一种用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置，包括：
壳体，其限定包括碳氢化合物吸收介质的内腔；
燃料蒸汽扩散器，其从所述内腔的底板延伸并进入所述内腔，所述燃料蒸汽扩散器包括：(1)输入通道，其从燃料蒸汽输入口向燃料蒸汽扩散器的顶部中的集气室延伸；及(2)下导管通道，其从所述集气室向位于燃料蒸汽扩散器的底部的至少一个孔延伸，所述至少一个孔形成所述下导管通道与所述内腔之间的通道；以及
至少一个输出通道，其从所述内腔向环境空气输出口延伸。
11.根据权利要求10所述的封闭装置，其特征在于，所述燃料蒸汽扩散器包括：包括所述输入通道的柄；以及包括所述至少一个孔的鞘，形成在所述柄的顶部表面与所述鞘的封闭顶端之间的集气室，以及形成在所述鞘与所述柄之间的下导管通道。
12.根据权利要求10所述的封闭装置，其特征在于，所述输入通道包括控制段和联结段，所述控制段用于防止来自燃料箱的液体燃料穿过所述输入通道，系链的第一端锚定在所述联结段中。
13.根据权利要求10所述的封闭装置，其特征在于，所述封闭装置还包括扩散板，所述扩散板位于所述内腔中，将所述内腔划分为上部区域和下部区域。
14.根据权利要求13所述的封闭装置，其特征在于，所述封闭装置包括：
颗粒过滤器，其设置在所述上部区域中，位于所述扩散板顶上；及
碳氢化合物吸收介质，其放置在所述上部区域中，位于颗粒过滤器之上。
15.根据权利要求13所述的封闭装置，其特征在于，所述至少一个孔形成所述下导管通道与所述下部区域之间的通道。
16.根据权利要求10所述的封闭装置，其特征在于，所述封闭装置还包括系链，所述系链具有锚定在所述输入通道中的第一端，所述系链的第一端位于所述内腔的底板的顶部表面之上的高度处。
17.一种用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置，包括：
形成内腔的壳体；
所述内腔中的碳氢化合物吸收介质；
燃料蒸汽扩散器，其从所述内腔的底板向上延伸并进入所述内腔，所述燃料蒸汽扩散器包括燃料蒸汽输入口至所述内腔之间的流体路径；
至少一个输出通道，其从所述内腔延伸至环境空气输出口；以及
系链，所述系链具有锚定在所述流体路径中的第一端，所述系链的第一端位于所述内腔的底部之上的高度处。
18.根据权利要求17所述的封闭装置，其特征在于，所述流体路径包括第一通道和第二通道，所述第一通道从蒸汽输入口延伸至燃料蒸汽扩散器的顶部处的空间，所述第二通道从所述空间延伸至位于燃料蒸汽扩散器的底部处的至少一个孔，所述至少一个孔形成所述第二通道与所述内腔之间的通道。
19.根据权利要求17所述的封闭装置，其特征在于，所述第一通道包括控制段和联结段，所述控制段用于防止来自燃料箱的液体燃料穿过所述输入通道，所述系链的第一端位于所述联结段中。
20.根据权利要求17所述的封闭装置，其特征在于，所述封闭装置还包括：
扩散板，所述扩散板位于所述内腔中，将所述内腔划分为上部区域和下部区域，碳氢化合物吸收介质置于所述上部区域中；
置于所述上部区域中位于所述扩散板顶上的颗粒过滤器；
流体路径，所述流体路径在燃料蒸汽输入口和所述下部区域之间延伸，碳氢化合物吸收介质置于所述上部区域中；以及
从所述上部区域向环境空气输出口延伸的至少一个输出通道。
21.一种用于控制燃料箱的蒸发排放物的封闭装置，包括：
壳体，所述壳体具有纵向轴线并限定一内腔；
第一扩散器，所述第一扩散器将来自燃料蒸汽输入口的燃料蒸汽向所述内腔的下部区域分布，作为燃料蒸汽的径向流；
第二扩散器，所述第二扩散器设置在所述内腔中，将所述内腔划分为下部区域和上部区域，所述第二扩散器将来自下部区域的燃料蒸汽向上部区域中分布，作为燃料蒸汽的轴向流；以及
从所述内腔的上部区域向环境空气输出口延伸的至少一个输出通道。
22.根据权利要求21所述的封闭装置，其特征在于，所述燃料蒸汽从所述下部区域经由在第二扩散器的边缘与所述壳体的内表面之间形成的环状间隙向所述上部区域中分布。
23.根据权利要求21所述的封闭装置，其特征在于，所述燃料蒸汽从所述下部区域经由所述第二扩散器中的多个扩散孔向上部区域中分布。
24.一种用于控制燃料的蒸发排放物的系统，包括：
具有燃料箱开口的包括燃料的燃料箱；
封闭装置，其可拆卸地联结至燃料箱，包封所述燃料箱开口，所述封闭装置包括：
壳体，具有纵向轴线并限定一内腔；
第一扩散器，其将来自燃料蒸汽输入口的燃料蒸汽向所述内腔的下部区域中分布，作为燃料蒸汽的径向流；
第二扩散器，其设置在所述内腔中，将所述内腔划分为下部区域和上部区域，所述第二扩散器将来自下部区域的燃料蒸汽向上部区域中分布，作为燃料蒸汽的轴向流；以及
从所述内腔的上部区域向环境空气输出口延伸的至少一个输出通道。
25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述燃料蒸汽从下部区域经由在第二扩散器的边缘和壳体的内部表面之间形成的环状间隙分布至上部区域中。
26.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述燃料蒸汽从所述下部区域经由第二扩散器中的多个扩散孔分布至所述上部区域中。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述第一扩散器构造为将燃料蒸汽的径向流关于所述纵向轴线以圆周对称的方式分布。
28.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述第二扩散器构造为将燃料蒸汽的轴向流关于所述纵向轴线以圆周对称的方式分布。
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