CN102979646B - 一种汽车碳罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车碳罐，包括罐体，罐体内部由隔断分隔为底部相通的第一腔体和第二腔体，油门端口与油箱端口位于第一腔体顶部，第二腔体顶部开有结合管，所述碳罐还包括加热器，加热器内部固定有加热器模块，顶部开有空气端口，底部的分散板与结合管结构对应且连接为一体。本发明设计的汽车碳罐解决了混合动力车中碳罐的燃气解吸效率差，加热器耗电量大且不易更换等问题。

Description

一种汽车碳罐

技术领域

本发明属涉及一种汽车配件，具体涉及一种控制机动车汽油蒸发汽车碳罐。

背景技术

一般情况下，在油箱内部贮存这驱动发动机的燃料，由于受到周边环境等因素的影响，气化成含有害成分的燃气。如果向大气中排放，不仅污染大气，而且造成能源浪费。对于这种问，已经在韩国公开专利公告第2004-90740号、第2004-17053号、第2003-89139号、第2001-36538号中公开了相关的解决方案。

方案主要是采用活性碳罐，碳罐通过流入管与燃料箱相连。当车辆的发动机停止工作后，燃料箱中产生的燃气，将通过燃料箱内部的内压，通过以上流入管流入到碳罐中。碳罐的内部，填充了能吸附燃气的活性碳。通过以上流入管（3）流入的燃气，被吸附到碳罐内部的活性碳上。未能吸附到活性碳上的燃气，通过连接在碳罐上的排放管排到大气中。

同时，碳罐通过引导管连接油门管，引导管上配有能限制从碳罐向油门管流入燃气的控制阀门。以上控制阀门在发动机停止工作的状态下，处于闭塞状态，在发动机工作时成为开放状态。当启动发动机后，空气通过油门管进入到发动机中。在这种状态下，油门管的内压处于比普通大气压低的状态。外部空气通过排放管及碳罐经引导管流入到油门管中。吸附在碳罐内活性碳上的燃气与流入空气一起，通过油门管供给到发动机中。碳罐避免了汽油直接蒸发到大气中污染环境，很大程度上减少了废气排放造成的大气污染。

现在，人们为了提高机动车能源利用率及环保要求，越来越多人使用电力与汽油混合动力汽车。这种混合动力车辆，先用汽油启动发动机后，采用电来提供驱动力，这样能减少碳罐中吸附的燃气量。这是因为在车辆中采用电能作为动力时，发动机中不需要空气，所以吸附到碳罐上的燃气量也会等量增加。因此需要为车辆安装一种在短时间内，使吸附在碳罐内的燃气迅速气化并输送到发动机中的高性能活性碳罐。

为了解决上述问题，美国注册专利US6，896，852，US6，769，415及韩国公开专利10-2007-49425号中公开过相关解决方案。

美国注册专利US6，896，852的解决方案是：加热通过排放管吸入的空气。该加热器加热流入碳罐内部的空气，为碳罐提供燃气解吸反应时所需要的热量，使吸附在活性碳上的燃料更加容易地解吸。但是，通过加热器加热的空气温度达不到100度以上，实际上，加热后供给活性碳上的空气温度，只保持在80度左右。并且，供给活性碳上的加热过的空气还存在着，被吸入口周边的活性碳吸收，无法给整个活性碳上供给热量的问题。实际上，通过加热后的空气在碳罐中的解吸效率果很微弱，只能达到通过为了加强蒸发燃气规定（PZEV）的测试程度的效果。

美国注册专利US6769415的解决方案是：在与排放管相对应的位置上，向活性碳内部插入加热器线圈，加热活性碳，能达到直接加热活性碳的效果。

但是，所提供的热量只能在与排放管相对应的位置上传达，只能向相应部位的活性碳提供热量，无法实现整个活性碳提供热量。实际上碳罐中的解吸效果很微弱，只能达到能通过为了加强蒸发燃气规定（PZEV）的测试程度的的效果。

韩国公开专利10-2007-49425号解决方案是：在碳罐内部安装排管，排管内部填充了硫代硫酸钠及磷酸钠，先储存通过吸附反应获得的热，在解吸反应时向活性碳提供储存的热，提高燃料燃气的解吸性能。但是，填充到排管中的蓄热物质所能达到的最高温度受到限制，在燃料燃气解吸时，混合型车辆中无法满足所需要的燃气解吸的热量的问题。而且，通过加热器进行加热时，采用电及汽油的混合型车辆中，加热器会消耗过多的电力，会造成车辆燃料费不合理的问题。

发明内容

本发明为了解决混合动力车中碳罐的燃气解吸效率差，加热器耗电量大且不易更换等问题，设计了一种新型汽车碳罐。

本发明是通过以下技术方案实现解决上述技术问题的：一种汽车碳罐，包括罐体，罐体内部由隔断分隔为底部相通的第一腔体和第二腔体，油门端口与油箱端口位于第一腔体顶部，第二腔体顶部开有结合管，所述碳罐还包括加热器，加热器内部固定有加热器模块，顶部开有空气端口，底部的分散板与结合管连接为一体。其优点是：：在罐体内设有隔断，使吸附解吸路径增加一倍，提高了汽油蒸汽的吸附和解吸效果；加热器在空气端口下方，提高了加热空气的效率，提高了解吸效率；加热器与罐体分体连接，便于更换加热器。

所述的汽车碳罐，所述的加热器模块包括PTC加热器、固定板及电源端子，PTC加热器与电源端子分别固定在固定板两侧，加热器主体侧壁上开有结合槽，PTC加热器由结合槽水平插入加热器主体内,固定板固定在加热器主体上。其优点是：PTC加热器有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器；不需要专门的温控器和热电阻热电偶等温度传感器进行温度反馈即能对加热器进行发热控制，它的温度调节是靠自身的材料特性，从而使本产品具有远大于其它加热器的使用寿命；比较电热管和电阻丝加热产品，本产品是靠材料自身的特性，根据环境温度的改变来调节自身的热功率输出，所以它能将加热器的电能消耗优化控制在最小，同时高发热效率的材料也大幅提升了电能的利用效率。采用3-6A电流可使PTC加热器加热到150-180度，通过PTC加热器的空气可被加热到80-110度。不限于使用PTC加热器，也可以采用其它良好热效率的加热器。

所述的汽车碳罐，PTC加热器由若干竖直排列PTC加热片构成，加热片之间的空隙形成加热槽。其优点是：增大空气与PTC加热器接触的面积，提高加热效率。

所述的汽车碳罐，加热器模块上下两侧固定有与其平行的分散板，分散板与加热器之间按比例间隔固定。其优点是：分散板与加热器内腔体截面形状相同，可降低空气流经加热器的速度，提高被加热空气温度。

所述的汽车碳罐，分散板中心具有向上的凸起，板上开有若干通孔。其优点是：凸起防止空气直接通过通孔流过分散板，起到折流作用，通孔使空气均匀流过分散板，更加有效地通过加热器模块对空气均匀地进行加热。

所述的汽车碳罐，结合管外圆周直径等于分散板内径，且开有周向密封槽，密封槽内镶嵌有密封件。其优点是：通过结合管上的密封件实现罐体与外部封闭，防止吸附时燃气泄露，以及解吸时被加热的空气流失。

所述的汽车碳罐，结合管外表面具有若干结合凸起，与加热器主体底部的卡扣位置相互对应且卡接为一体。其优点是：防止加热器从罐体上脱离。

附图说明

图1是本发明一种汽车碳罐外观示意图。

图2是本发明一种汽车碳罐加热器与罐体分解示意图。

图3是是本发明一种汽车碳罐剖视图。

图4是是本发明一种汽车碳罐加热器剖面图。

图5是结合本发明一种汽车碳罐与油箱结构图。

图中，1、碳罐；11、罐体；11a、油箱端口；11b、油门端口；11c、结合管；11d、密封槽；11e、结合凸起；111、隔断；112、第一腔体；113、第二腔体；12、下部板；13、加热器；131、加热器主体；131a、空气端口；131b、结合槽；131c、底座凸起；132、加热器模块；132a、固定板；132b、PTC加热器；132c、加热槽；132d、电源端子；133、分散板；133a、通孔；133b、凸起；134、卡扣；2、油箱；3、流入管；4、排放管；5、引导管；6、油门管；7、控制阀门；8、连接法兰；o、密封件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，如图1所示，一种汽车碳罐1，包括罐体11，罐体内部由隔断111分隔为底部相通的第一腔体112和第二腔体113，油门端口11b与油箱端口11a位于第一腔体顶部，第二腔体顶部开有结合管11c，所述碳罐还包括加热器13，加热器内部固定有加热器模块132，顶部开有空气端口131a，底部的分散板133与结合管连接为一体。加热器模块包括PTC加热器132b、固定板132a及电源端子132d，PTC加热器与电源端子分别固定在固定板两侧，加热器主体131侧壁上开有结合槽131b，PTC加热器由结合槽水平插入加热器主体内,固定板固定在加热器主体上。PTC加热器由若干竖直排列PTC加热片构成，加热片之间的空隙形成加热槽132c；加热器模块上下两侧固定有与其平行且与加热器主体内部腔体截面形状相同的分散板133；分散板中心具有向上凸起133b，板上开有若干通孔133a，分散板与加热器之间按比例间隔固定；结合管外圆周直径等于分散板内径，且开有周向密封槽11d，密封槽内镶嵌有密封件（o）；结合管外表面具有若干结合凸起11e，与加热器主体底部的卡扣134位置相互对应且卡接为一体。

图1所示的实施例中，碳罐中具有罐体及结合在以上罐体下部的下部板12。同时还具有加热器，在罐体内部，虽然图中没有表示，还具有燃气减少装置、扩散槽、支撑过滤器、活性碳、过滤器及弹性材料等。罐体的中央部位的垂直隔断将罐体内部分隔为底部相通的两个腔体，即第一腔体及第二腔体，在以上第一腔体及第二腔体中填充有活性碳。其结构为从下部向上部宽度越来越窄的梯形。

在第一腔体的上侧具有与油箱2连接的油箱端口，以及与引导管5连接排放燃气的油门端口，在第一腔体内部的上侧，虽然在图中没有表示，具有扩散槽。以上扩散槽的目的是通过油箱端口流入的燃料燃气，最好能在更加宽大的范围内通过活性碳。

第二腔体的上侧中央部位具有为了吸入及排放空气的结合管。在以上罐体的下端，虽然在图中没有表示，为了全面支撑第一及第二腔体内填充的活性碳的过滤器。以上过滤器是将弹性材料，弹性支撑在以上下部板上。

加热器主体下部的分散板外径（内径）与结合管的外径相同。结合管的外侧周向上开有密封槽，在密封槽上镶嵌密封件。结合管将插入加热器底部。结合管下侧外部具有多个结合突起。以上分散板的外侧设有多个卡扣。插入在分散板内的结合管，通过结合管上的密封件实现封闭。加热器的卡扣与罐体的结合突起卡接，防止加热器从罐体脱离。

第二腔体内，虽然在图中没有表示，通过多个支撑过滤器，划分为多个空间，且空间中分别填充了13级活性碳及11级活性碳。

加热器是由加热器主体及加热器模块及安装在加热器模块上部的分散板构成。加热器主体下侧具有开口，上侧形成空气端口。还有在一侧具有为了在加热器主体上结合加热器模块的结合槽。在结合槽的外侧，作业为额外的部件采用加热器模块，形成为了结合加热器主体的多个槽。

加热器模块具有为了把加热器模块固定在加热器主体上的固定板，固定板一侧固定有PTC加热器。固定板另一侧，具有为了向PTC加热器提供电源的电源端子。电源端子是采用与车辆发动机上连接电源线相同的电源线进行连接。

PTC加热器的两侧，具有为了使来自PTC加热器的热更加有效地与空气接触的加热槽。

在以上固定板上形成有为了把固定板采用额外的连接材料固定在加热器主体上的多个孔。固定板具有固定在加热器主体上的螺孔。

如图2所述，虽然没有在图中表示，加热器主体与加热器模块之间，通过垫片连接。在加热器模块上具有为了控制PTC加热器的控制模块。

加热器模块结合在加热器主体上时，PTC加热器及加热槽将相对于加热器主体水平固定。同时，通过空气端口流入的空气将垂直通过PTC加热器及加热槽。

加热器采用能发热到150-180度左右的PTC加热器。当然，不限于PTC加热器，也可以采用其它具有良好热效率的加热器。

电源端子通过电源线连接汽车发电电机等供电设备。在电源端子上可以合理地设定汽车发动机工作时所需要的电源。当汽车发动机开始工作时，电源向PTC加热器供电，PTC加热器开始工作。

分散板的外径与加热器主体内部的形状及直径相同。分散板上开有若干通孔，中央处形成突起。分散板位于加热器模块的上侧，通过连接件连接在加热器主体上。

通过空气端口流入的空气，通过分散板上的通孔均匀地分散并通过加热器模块。比直接通过空气端口通过加热器模块的空气加热更均匀、更加有效。

分散板及加热器模块为了确保空气扩散的空间，以一定的间隔相互隔离安装，在加热器模块及加热器主体下侧的之间，为了确保空气的扩散，加热器模块从加热器主体的下侧开始，以一定的间隔相互隔离安装。

图5是结合本发明一种汽车碳罐与油箱结构图。根据图5所示，在发动机停止工作的状态下，原储存在油箱中的汽油，因外部温度的影响气化，在燃料燃气的作用下，油箱内的空气压力会上升。气化的燃气，在空气压力的作用下，通过与油箱相连的流入管3及油箱端口流入碳罐。

流入到油箱端口的燃料燃气，将通过碳罐内的第一腔体，向罐体底部流动，进入到第二腔体。通过填充在碳罐内部的活性碳时，燃料燃气会液化后吸附到活性碳上，未吸附的燃料燃气将通过空气端口向外排放。

当启动车辆即发动机处于工作状态时，油门管6的空气压力会下降，同时，控制阀门7也处于开放状态，外部空气通过排放管4及空气端口流入到碳罐后，按照与燃料流向相反的方向移动到碳罐内部，并通过油门端口及引导管，流入到油门管中，并提供给发动机。

汽车发动机开始工作后，向安装在碳罐上的PTC加热器供电，PTC加热器可使用3-6A电流，加热到约150-180度，从PTC加热器中排放的热，对空气端口通过加热槽的空气加热。加热后的空气，将通过形成在罐体上的密封槽，流入到罐体内部。

通过空气端口流入的空气，被分散板分散后，通过分散板及加热器模块之间的空间再经过加热器模块。经过加热器模块的空气将被加热到80-110度，加热后的空气，将分散在加热器模块的下部空间后再流入到罐体中。并且PTC加热器也会直接对填充在碳罐内部的活性碳加热。

从空气端口通过PTC加热器向碳罐内部流入的空气，以及PTC加热器对活性碳提供的热量，碳罐内部的活性碳将被加热到约100度左右。

活性碳的温度上升后，活性碳上液化吸附过的汽油燃气会很容易被气化。在碳罐内部气化的燃料燃气，与流入的空气一起流动，并通过油门端口向油门管排放。

在以上实施例中，当汽车发动机处于工作状态时，会向PTC加热器供电，并且加热填充在碳罐内部的活性碳以及加热通过空气端口流入的空气，吸附在活性碳上的液化状态燃料很容易重新气化。吸附在活性碳上的大部分燃料气化后，通过油门端口向外排放。

同时，因向碳罐提供通过加热器加热后的空气，让活性碳吸收加热器上产生的热，更加有效地向外排放活性碳中填充的燃料燃气。

PTC加热器可采用3-6A电流，用更少的电流量来加热空气至80-110度，有效地减少混合型车辆的耗电量，提高车辆能源利用率。

在碳罐罐体上利用结合凸起与加热器的卡扣结合在一起，可以轻松在安装、拆分、替换及固定加热器。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车碳罐，包括罐体(11)，罐体内部由隔断(111)分隔为底部相通的第一腔体(112)和第二腔体(113)，油门端口(11b)与油箱端口(11a)位于第一腔体顶部，第二腔体顶部开有结合管(11c)，其特征在于，所述碳罐还包括加热器(13)，加热器内部固定有加热器模块(132)，顶部开有空气端口(131a)，底部的分散板(133)与结合管(11c)连接为一体，加热器(13)与罐体(11)分体连接，结合管(11c)外圆周直径等于分散板(133)内径，且开有周向密封槽(11d)，密封槽(11d)内镶嵌有密封件(o)，结合管(11c)外表面具有若干结合凸起(11e)，与加热器主体底部的卡扣(134)位置相互对应且卡接为一体。

2.根据权利要求1所述的汽车碳罐，其特征在于，所述的加热器模块包括PTC加热器(132b)、固定板(132a)及电源端子(132d)，PTC加热器与电源端子分别固定在固定板两侧，加热器主体侧壁上开有结合槽(131b)，PTC加热器由结合槽水平插入加热器主体内,固定板固定在加热器主体上。

3.根据权利要求2所述的汽车碳罐，其特征在于，PTC加热器由若干竖直排列PTC加热片构成，加热片之间的空隙形成加热槽(132c)。

4.根据权利要求1所述的汽车碳罐，其特征在于，加热器模块上下两侧固定有与其平行的分散板(133)，分散板与加热器之间按比例间隔固定。

5.根据权利要求4所述的汽车碳罐，其特征在于，分散板中央具有向上的凸起(133b)，板上开有若干通孔(133a)。