CN104822931A - 蒸发燃料蒸气排放控制系统 - Google Patents

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J.R.米勒
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Abstract

一种蒸发排放控制罐系统包括具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力的初始吸附剂体积，以及至少一个随后的吸附剂体积，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力、小于3g/dL的有效丁烷工作能力(BWC)和2克到6克之间的g总BWC。蒸发排放控制罐系统具有在40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于210升的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。

Description

蒸发燃料蒸气排放控制系统
技术领域
本公开在各种实施例中大体上涉及蒸发排放控制系统。更具体而言，本公开涉及蒸发燃料蒸气排放控制系统。
背景技术
来自机动车辆燃料系统的汽油燃料的蒸发是碳氢化合物空气污染的主要潜在来源。此类排放物可由罐系统控制，该罐系统使用活性碳来吸附从燃料系统排出的燃料蒸气。在发动机操作的某些模式下，吸附的燃料蒸气通过以环境空气吹洗罐系统以使燃料蒸气从活性碳解除吸附来从活性碳定期除去。再生碳接着准备吸附附加的燃料蒸气。
环境问题的增加继续驱使来自机动车辆的碳氢化合物排放物的严格规定，甚至在车辆未运行时。当车辆在白天加热(即，日间加热)期间的温暖环境中停放时，燃料箱中的温度升高，导致燃料箱中的蒸气压力增大。通常，为了防止燃料蒸气从车辆泄漏到大气中，燃料箱通过导管排出至容纳适合燃料吸附材料的罐，该适合燃料吸附材料可暂时地吸附燃料蒸气。来自燃料箱的燃料蒸气通过罐的燃料蒸气入口进入罐中，并且扩散到吸附剂体积中，其中，其在通过罐的排出端口释放至大气之前吸附在暂时的储存器中。一旦发动机启动，则环境空气通过罐的排出端口吸入罐系统中。吹洗空气流过罐内的吸附剂体积，并且在通过燃料蒸气吹洗导管进入内燃机中之前使吸附在吸附剂体积上的燃料蒸气解除吸附。吹洗空气并未使吸附在吸附剂体积上的全部燃料蒸气解除吸附，导致了可排出至大气的剩余碳氢化合物("尾气(heel)")。此外，该尾气与气相的局部平衡还容许了燃料蒸气从燃料箱迁移穿过罐系统作为排放物。此类排放物典型地在车辆停放和经受几天的时段内的日间温度变化时发生，通常称为"日间呼吸损失"。加利福尼亚低排放车辆规定使得合乎需要的是，来自罐系统的这些日间呼吸损失(DBL)排放物对于以2003型年开始的一定数量的车辆而言低于10mg("PZEV")，而对于以2004型年开始的较大数量的车辆而言低于50mg，典型地低于20mg("LEV-II")。现在，加利福尼亚低排放车辆规定(LEV-III)要求罐DBL排放物按排气排放物测试程序(BETP)不超过20mg，如写在2012年3月22日的针对2001及以后型号的机动车辆的加利福尼亚蒸发排放物标准和测试规程中的。
已经报告了若干途径来减少日间呼吸损失(DBL)排放物。一种途径在于显著地增加吹洗气体的体积来提高剩余碳氢化合物尾气从吸附剂体积的解除吸附。然而，该途径具有在吹洗步骤期间至发动机的燃料/空气混合物的复杂管理的缺陷，并且趋于不利地影响尾管排放物。见美国专利第4,894,072号。
另一个途径在于通过重新设计现有的罐的大小或通过安装适合大小的辅助排出侧罐来设计具有罐的排出侧上的相对小截面面积的罐。该途径通过增大吹洗空气的强度来减少残余碳氢化合物尾气。此类途径的一个缺陷在于相对小的截面面积将过多的流限制给予罐。见美国专利第5,957,114号。
用于提高吹洗效率的另一个途径在于加热吹洗空气，或具有吸附的燃料蒸气的吸附剂体积的一部分，或两者。然而，该途径增大了控制系统管理的复杂性，并且提出了一些安全问题。见美国专利第6,098,601号和第6,279,548号。
另一个途径在于在排出至大气之前发送燃料蒸气穿过初始吸附剂体积，并且接着穿过至少一个随后的吸附剂体积，其中初始吸附剂体积具有高于随后的吸附剂体积的吸附能力。见美国专利第RE38,844号。
日间呼吸损失(DBL)排放物的规定继续驱动改进的蒸发排气控制系统的新的开发，尤其是在吹洗空气的水平为低的时。此外，日间呼吸损失(DBL)排放物可对于包括内燃机和电动机两者的混合动力车辆而言为更严重的。在此类混合动力车辆中，内燃机在车辆运行期间的几乎一半时间内关闭。由于吸附剂上的吸附的燃料蒸气仅在内燃机启动时吹洗，故混合动力车辆的罐中的吸附剂相比于常规车辆在小于一半时间内以新鲜空气吹洗。混合动力车辆生成与常规车辆几乎相同量的蒸发燃料蒸气。混合动力车辆的较低吹洗频率可不足以从罐中的吸附剂清除残余碳氢化合物尾气，导致高日间呼吸损失(DBL)排放物。
因此，合乎需要的是具有一种即使在使用低水平的吹洗空气时或在罐中的吸附剂被较不频繁地吹洗(如，在混合动力车辆的情况下)时或两者时具有低日间呼吸损失(DBL)排放物的蒸发排放控制系统。尽管极为期望被动途径，但在历史上可用的吹洗的仅小部分现在可用时，现有被动途径仍使DBL排放物留在为20mg LEV-III要求许多倍的水平处。
附图说明
图1为根据本公开的一个实施例的蒸发排放控制罐系统的截面视图，其中罐系统具有一个罐；
图2为根据本公开的一个实施例的蒸发排放控制罐系统的截面视图，其中罐系统具有一个罐；
图3为根据本公开的一个实施例的蒸发排放控制罐系统的截面视图，其中罐系统具有一个罐；
图4为根据本公开的一个实施例的蒸发排放控制罐系统的截面视图，其中罐系统具有主罐和辅助罐；
图5为根据本公开的一个实施例的蒸发排放控制罐系统的截面视图，其中罐系统具有主罐和辅助罐；
图6为根据本公开的一个实施例的蒸发排放控制罐系统的截面视图，其中罐系统具有主罐和辅助罐；
图7为根据本公开的一个实施例的蒸发排放控制罐系统的截面视图，其中罐系统具有主罐和辅助罐；
图8为用于确定丁烷吸附能力的设备的简化示意图；以及
图9-22为根据本公开的一些非限制性实施例的蒸发排放控制罐系统的简化示意图。
具体实施方式
现在将在下文中更完整地描述本公开，但并未示出本公开的所有实施例。尽管参照了示例性实施例描述了本公开，但本领域技术人员将理解的是，可制作出各种变化，并且等同方案可替代其元件，而并未脱离本公开的范围。此外，可制作出许多改型来适应本公开的教导的特定结构或材料，而并未脱离其基本范围。
本申请的附图仅为了示范性目的。它们并不旨在限制本申请的实施例。此外，附图并未按比例绘制。附图之间共同的元件可保留相同的数字标号。
在特定实施例中，蒸发排放控制罐系统包括一个或更多个罐。蒸发排放控制罐系统包括初始吸附剂体积，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力；以及至少一个随后的吸附剂体积，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力，小于3g/dL的有效丁烷工作能力(BWC)，以及2克到6克之间的g总BWC。初始吸附剂体积和至少一个随后的吸附剂体积位于单个罐内，或者初始吸附剂体积和至少一个随后的吸附剂体积位于连接成容许由燃料蒸气连续接触的单独的罐中。蒸发排放控制罐系统具有在40g/hr的丁烷加载步骤之后施加的不大于大约210升的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
图13示出了蒸发排放控制罐系统的一些实施例的非限制性实例，其中初始吸附剂体积和随后的(多个)吸附剂体积位于单个罐内。图4-7示出了包括一个以上的罐的蒸发排放控制罐系统的实施例的非限制性实例，其中初始吸附剂体积和至少一个随后的吸附剂体积位于连接成容许由燃料蒸气连续接触的单独的罐中。
图1示出了蒸发排放控制罐系统的一个实施例，其具有单个罐内的初始吸附剂体积和随后的吸附剂体积。罐系统100包括支承筛网102、分隔壁103、来自燃料箱的燃料蒸气入口104、通向大气的排出端口105、至发动机的吹洗出口106、初始吸附剂体积201，以及随后的吸附剂体积202。
当发动机停机时，来自燃料箱的燃料蒸气通过燃料蒸气入口104进入罐系统100中。燃料蒸气扩散到初始吸附剂体积201中，并且接着在通过罐系统的排出端口105释放到大气之前扩散到随后的吸附剂体积202中。一旦发动机启动，则环境空气通过排出端口105吸入罐系统100中。吹洗空气流过随后的吸附剂体积202，并且接着流过初始吸附剂体积201，并且在通过吹洗出口106进入内燃机中之前使吸附在吸附剂体积202,201上的燃料蒸气解除吸附。
蒸发排放控制罐系统可包括一个以上的随后的吸附剂体积。经由非限制性实例，蒸发排放控制罐系统100可包括单个罐内的初始吸附剂体积201和三个随后的吸附剂体积202,203,204，如图2中所示。
此外，蒸发排放控制罐系统可包括罐内的空体积。如本文使用的，用语"空体积"是指不包括任何吸附剂的体积。此类体积可包括任何非吸附剂，包括但不限于空隙、泡沫隔离物、筛网或它们的组合。在图3中所示的非限制性实例中，蒸发排放控制罐系统100可包括初始吸附剂体积201；单个罐内的三个随后的吸附剂体积202,203,204；以及随后的吸附剂体积203和204之间的空体积205。
经由非限制性实例，图4-7示出了蒸发排放控制罐系统的实施例，其中罐系统包括一个以上的罐。如图4中所示，罐系统100包括主罐101、支承筛网102、分隔壁103、来自燃料箱的燃料蒸气入口104、通向大气的排出端口105、至发动机的吹洗出口106、主罐101中的初始吸附剂体积201、主罐101中的随后的吸附剂体积202,203,204、包括随后的吸附剂体积301的辅助罐300，以及将主罐101连接于辅助罐300的导管107。
当发动机停机时，来自燃料箱的燃料蒸气通过进入主罐101的燃料蒸气入口104进入罐系统100中。燃料蒸气扩散穿过初始吸附剂体积201，并且接着在经由导管107进入辅助罐300中之前扩散穿过主罐101中的随后的吸附剂体积(202,203和204)。燃料蒸气在通过罐系统的排出端口105释放到大气之前扩散穿过辅助罐300内的随后的吸附剂体积301。一旦发动机启动，则环境空气通过排出端口105吸入罐系统100中。吹洗空气流过辅助罐300中的随后的吸附剂体积301、主罐101中的随后的吸附剂体积(204,203,202)，并且接着流过主罐101中的初始吸附剂体积201，以在通过吹洗出口106进入内燃机中之前使吸附在吸附剂体积(301,204,203,202,201)上的燃料蒸气解除吸附。
类似于主罐，蒸发排放控制罐系统的辅助罐可包括一个以上的随后的吸附剂体积。经由非限制性实例，蒸发排放控制罐系统100的辅助罐300可包括随后的吸附剂体积301和302，如图5中所示。
此外，蒸发排放控制罐系统的辅助罐可包括随后的吸附剂体积之间的空体积。经由非限制性实例，如图6中所示，蒸发排放控制罐系统100的辅助罐300可包括随后的吸附剂体积(301,302和303)，以及随后的吸附剂体积302和303之间的空体积304。在图7中所示的非限制性实例中，蒸发排放控制罐系统100的辅助罐300可包括随后的吸附剂体积(301,302,303)、随后的吸附剂体积301和302之间的空体积304，以及随后的吸附剂体积302和303之间的空体积305。如前文所述，用语"空体积"是指不包括任何吸附剂的体积。此类体积可包括任何非吸附剂，包括但不限于空隙、泡沫隔离物、筛网、导管或它们的组合。
此外，蒸发排放控制罐系统可包括主罐与辅助罐之间的空体积。
在期望时，蒸发排放控制罐系统可包括一个以上的辅助罐。蒸发排放控制罐系统还可包括主罐与第一辅助罐之间、辅助罐之间，和/或最后的辅助罐的端部处的一个或更多个空体积。经由非限制性实例，蒸发排放控制罐系统可包括主罐、第一辅助罐、第二辅助罐、第三辅助罐、主罐与第一辅助罐之间的空体积、第一辅助罐与第二辅助罐之间的空体积，以及第三辅助罐的端部处的空体积。
如上文所述，图1-7仅为公开的蒸发排放控制罐系统的示例性实施例，并且本领域技术人员可构想出附加实施例，而并未脱离本公开的范围。
当期望时，总吸附剂体积(即，初始吸附剂体积和随后的吸附剂体积的总和)可与蒸发排放控制罐系统的体积相同。作为备选，总吸附剂体积可小于蒸发排放控制罐系统的体积。
在特定实施例中，减少蒸发排放控制系统中的燃料蒸气排放物的方法包括使燃料蒸气与具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力的初始吸附剂体积接触，以及与具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力、小于3g/dL的有效丁烷工作能力(BWC)以及2克到6克之间的g总BWC的至少一个随后的吸附剂体积接触。初始吸附剂体积和至少一个随后的吸附剂体积位于单个罐内，或者初始吸附剂体积和至少一个随后的吸附剂体积位于连接成容许由燃料蒸气连续接触的单独的罐中。减少燃料蒸气排放物的方法具有在40g/hr的丁烷加载步骤之后施加的不大于大约210升的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
如本文使用的用语"吸附剂成分"或"吸附剂体积"是指沿蒸气流动路径的吸附剂材料或含有吸附剂的材料，并且可由颗粒材料、整料、蜂窝、片或其它材料的床构成。
如本文使用的用语"标称体积"是指吸附剂成分的体积的总和，并且不包括间隙、空隙、管、导管、管路、仓室空间的体积，或沿蒸气流动路径的长度的没有横跨垂直于蒸气流动路径的平面的吸附剂材料的其它体积。例如，在图1中，罐系统的总标称体积为吸附剂体积201和202的体积的总和。例如，在图2和3中，罐系统的总标称体积为吸附剂体积201,202,203和204的体积的总和。在图4中，罐系统的总标称体积为吸附剂体积201,202,203,204和301的体积的总和。在图5中，罐系统的总标称体积为吸附剂体积201,202,203,204,301和302的体积的总和。在图6和7中，罐系统的总标称体积为吸附剂体积201,202,203,204,301,302和303的体积的总和。
标称体积表观密度的确定
如本文使用的用语"标称体积表观密度"是吸附剂体积中的典型吸附剂的质量除以吸附剂的标称体积，其中体积的长度限定为与吸附剂成分最初接触的蒸气流动路径的垂直平面与离开吸附剂成分的蒸气流动路径的垂直平面之间的罐系统内的原位距离。
本文描述了如何计算各种形式的吸附剂的标称体积表观密度的非限制性实例。
(A)具有横跨吸附剂成分流动路径的长度的均一吸附能力的粒状、丸状或球形吸附剂
标准方法ASTM D 2854(下文为"标准方法")可用于确定颗粒吸附剂(如，典型地用于燃料系统的蒸发排放控制的尺寸和形状的粒状和丸状吸附剂)的标称体积表观密度。当标准方法提供相同表观密度值作为罐系统中发现的吸附剂床的质量和标称体积的比时，标准方法可用于确定吸附剂体积的表观密度。由标准方法的吸附剂的质量为增加吸附分析中使用的典型吸附剂的质量，即，取决于什么典型材料分析为吸附剂样本而相当地包括或排除吸附剂体积内的惰性粘合剂、填料和结构成分。
此外，吸附剂体积的标称体积表观密度可使用如下文限定的备选表观密度方法来确定。备选方法可应用于标称吸附剂体积，其具有不由标准方法可比较地或适合地测量的表观密度。此外，由于备选的表观密度方法的通用的适用性，故备选的表观密度方法可应用于颗粒吸附剂来替代标准方法。备选方法可应用于吸附剂体积，其可包含颗粒吸附剂、非颗粒吸附剂，以及由隔离物、空隙、体积内的空隙添加剂或用于实现净减少增加容量的连续类似吸附剂体积增大的任何形式的吸附剂。
在备选的表观密度方法中，吸附剂体积的表观密度通过将吸附剂的质量除以吸附剂体积来获得，其中：
(1)测量吸附剂体积中的典型吸附剂的干质量基础。例如，吸附剂体积中的25.0g总吸附剂质量的0.200g典型样本由McBain方法测量用于吸附能力。然而McBain方法产生每g吸附剂的g丁烷吸附值，适用质量对于吸附剂体积的表观密度的分子是25.0g，这接着允许了将McBain分析值转换成吸附剂体积的体积性质；以及
(2)表观密度的分母中的吸附剂成分的体积限定为原位几何体积，在其下，表面蒸气流动路径发生在罐系统内。体积的长度由垂直于所讨论吸附剂体积的表面蒸气流动入口的平面(即，吸附剂存在于垂直平面上的点)和垂直于所讨论吸附剂体积的蒸气流动出口处的表面流的平面(即，没有横跨垂直于蒸气流的平面的吸附剂的点)界定。
(B)蜂窝、整料或泡沫吸附剂
(1)圆柱形蜂窝吸附剂
圆柱形蜂窝吸附剂的表观密度可根据Purification Cellutions, LLC(Waynesboro, GA) SOP 500-115的程序来确定。吸附剂的体积为吸附剂的截面面积(A)和长度(h)的积。吸附剂的长度(h)限定为垂直于进入吸附剂中的蒸气或气流的吸附剂的前平面与其中蒸气或气体离开吸附剂的吸附剂的后平面之间的距离。体积测量为标称体积的测量，其还用于限定用于吹洗的床体积比。在圆形截面的圆柱形蜂窝吸附剂的情况下，吸附剂截面面积由πd2/4确定，其中d为在蜂窝的各端上的四个点处测得的平均直径。标称吸附剂体积和标称体表观密度计算如下：
标称吸附剂体积=hxA
标称体积表观密度=部分质量/(hxA)
其中"部分质量"为典型吸附剂样本测试用于吸附性质(包括惰性或吸附性粘合剂和填料的典型比例)的吸附剂的质量。
经由非限制性实例，图9示出了用于具有截面面积A的蜂窝吸附剂109的标称体积的边界限定。蒸气或气体沿D1到D2的方向流过蜂窝吸附剂109。蒸气或气体进入吸附剂109的前平面(F)中，流过吸附剂109的长度(h)，并且离开吸附剂109的后平面(B)。蜂窝吸附剂109的标称体积等于截面面积Ax长度h。类似地，图10示出了用于泡沫吸附剂110的标称体积的边界限定。
(2)褶皱、波状和片吸附剂
对于褶皱和波状吸附剂，标称吸附剂体积包括由褶皱和波纹产生的所有空隙空间。体积测量为标称体积的测量，其还用于限定用于吹洗的床体积比。吸附剂的标称体积和表观密度计算如下：
标称吸附剂体积=hxA
标称体积表观密度=部分质量/(hxA)
其中
"部分质量"为典型吸附剂样本测试用于吸附性质(包括惰性或吸附性粘合剂和填料的典型比例)的吸附剂的质量。
h为吸附剂的长度，限定为垂直于进入过滤器中的蒸气或气流的吸附剂的前平面与其中蒸气或气体离开过滤器的吸附剂的后平面之间的距离，并且
A为吸附剂的截面面积。
经由非限制性实例，图11示出了用于堆叠的波状片吸附剂整料111的体积的边界限定。还在本领域技术人员内的是将此类整料形成为挤压的蜂窝。
在褶皱吸附剂的情况下，吸附剂的截面面积由LxW确定，其中L为从吸附剂的一个边缘到吸附剂的相对边缘的沿方向X的距离，而W为从吸附剂的一个边缘到吸附剂的相对边缘的沿方向Y的距离。
经由非限制性实例，图12示出了用于单个褶皱或波纹112的体积的边界限定。图13示出了用于褶皱或波状板113的体积的边界限定，其中蒸气流动路径由一些形式的气流的渗透性来提供穿过片。片的面垂直于蒸气流。与此对比，图14示出了用于褶皱或波状片114的体积的边界限定，其中其面与气流成角。图15示出了用于平行的吸附剂片的吸附剂体积115的体积的边界限定。图16示出了用于吸附剂套筒116的体积的边界限定。
标称增加吸附能力的确定
如本文使用的用语"标称增加吸附能力"是指根据以下方程的吸附能力：
标称增加吸附能力=[50vol%下吸附的丁烷-5vol%下吸附的丁烷]x标称体积表观密度x1000
其中
"50vol%下的吸附的丁烷"是50vol%丁烷浓度下的每克质量的吸附剂样本的吸附正丁烷的克质量；
"5vol%下的吸附的丁烷"是5vol%丁烷浓度下的每克质量的吸附剂样本的吸附正丁烷的克质量；并且
"标称体积表观密度"如前文限定。
标称体积丁烷工作能力(BWC) 的确定
标准方法ASTM D5228可用于确定包含颗粒粒状和/或丸状吸附剂的吸附剂体积的标称体积丁烷工作能力(BWC)。
ASTM D5228方法的修改版本可用于确定蜂窝、整料和/或片吸附剂体积的标称体积丁烷工作能力(BWC)。修改的方法还可用于颗粒吸附剂，其中颗粒吸附剂包括填料、空隙、结构成分或添加剂。此外，在颗粒吸附剂不与标准方法ASTM D5228相容，例如，典型吸附剂样本不可容易地放置为测试的样本管中的16.7mL的填料的情况下，可使用修改的方法。
ASTM D5228的修改版本如下。吸附剂样本在110±5℃下烘干达最少八小时，并且接着置于干燥器中来冷却。记录吸附剂样本的干质量。在吸附剂样本组装到测试组件中之前，确定空测试组件的质量。接着，测试组件安装到流动设备中，并且在25℃和1大气压下以500ml/分钟的丁烷流速加载有正丁烷气体达最少25分钟(±0.2分钟)。测试组件接着从BWC测试设备除去。测试组件的质量测量和记录为最接近0.001克。该正丁烷加载步骤重复达连续5分钟流动间隔，直到达到恒定的质量。例如，35mm直径x150m长的蜂窝(实例2，吸附剂1)的总丁烷加载时间为66分钟。对于其中标称体积可完整除去和测试的情况，测试组件可为用于蜂窝或整料部分的支座。作为备选，标称体积可需要为罐系统的区段，或具有适当定向至气流(否则在罐系统中遇到)的内容物的标称体积的适合的再构造。
测试组件再安装到测试设备，并且根据公式以2.00升/分钟的空气在25℃和1atm下吹洗达设定的选择吹洗时间(±0.2分钟)：吹洗时间(分钟)=(719x标称体积(cc))/(2000(cc/分钟))。
BWC测试中的空气吹洗流的方向与罐系统中施加的吹洗流的方向相同。在吹洗步骤之后，测试组件从BWC测试设备除去。测试组件的质量测量和记录为在测试完成的15分钟内最接近0.001克。
吸附剂样本的标称体积丁烷工作能力(BWC)使用以下方程确定：
标称体积BWC(g/dL)=吹洗的丁烷的量(g)/标称吸附剂体积(dL)，其中
"标称体积表观密度"如前文限定，并且
吹洗的丁烷量=加载之后的测试组件的质量-吹洗之后的测试组件的质量
如本文使用的用语"g总BWC"是指吹洗的丁烷的g量。
有效体积性质的确定
吸附剂的有效体积考虑了空气间隙、空隙和缺乏吸附剂的沿蒸气流动路径的吸附剂的标称体积之间的其它体积。因此，吸附剂的有效体积性质是指考虑空气间隙、空隙和沿蒸气流动路径缺乏吸附剂的吸附剂的标称体积之间的其它体积的吸附剂的性质。
蒸气流动路径的给定长度的有效体积(Veff)为沿蒸气路径长度存在的吸附剂的标称体积(Vnom,i)加沿该蒸气流动路径的无吸附剂体积(Vgap,j)的总和。
Veff = ∑Vnom, i +∑ Vgap,j
有效体积(Beff)的体积吸附性质(如，增加吸附能力(g/L)、表观密度(g/mL)和BWC(g/dL))是认作是有效体积的部分(Bnom,j)乘以各个独立标称体积(Vnom,i)接着除以总有效体积(Veff)的独立标称体积的各个性质的总和：
Beff = ∑(Bnom,i xVnom, i ) / Veff
因此，用语"有效增加吸附能力"是各个标称增加吸附能力乘以各个独立标称体积并且接着除以总有效体积的总和。
用语"有效丁烷工作能力(BWC)"是各个BWC值乘以各个独立标称体积并且接着除以总有效体积的总和。
用语"有效表观密度"是各个表观密度乘以各个独立标称体积并且接着除以总有效体积的总和。
用语"有效体积的g总BWC"是有效体积内的标称体积的g总BWC克值的总和。
作为如何确定吸附剂的有效体积的非限制性实例，图17示出了在流动路径中由相等截面面积的间隙连接的三个吸附剂蜂窝标称体积的有效体积，其中沿D1到D2的方向的箭头指示了朝罐系统排出口进入有效体积的蒸气流。图18示出了由相比于蜂窝截面面积的不同截面面积的导管区段连接的三个吸附剂蜂窝标称体积。在图17和18中，蜂窝标称体积和间隙似乎是对称的。然而，理解的是，蜂窝标称体积和间隙可具有不同的大小。
在一些实施例中，吸附剂体积的体积吸附性质可沿蒸气流动路径减小。经由非限制性实例，吸附剂体积的体积增加容量和丁烷工作容量(BWC)可朝罐系统的排出方向减小。减小的体积吸附性质可通过修改吸附剂的单独区段的性质、通过改变吸附剂标称体积之间的间隙的尺寸(图19)、通过单独地调整独立吸附剂标称体积的大小(图20和21)，或通过它们的组合(图22)来获得。经由非限制性实例，如图20和21中所示，罐系统(120,121)可包括沿在D1到D2的方向上的流动路径的吸附剂体积区段"F"、"M"和"B"。吸附剂体积区段的有效丁烷工作能力(BWC)可沿在D1到D2的方向上的流动路径减小(即，吸附剂体积区段F的有效BWC＞吸附剂体积区段M的有效BWC＞吸附剂体积区段B的有效BWC)。在一些实施例中，吸附剂体积区段M和/或区段B的有效BWC可小于3g/dL，同时罐系统的有效BWC可大于或等于3g/dL。
在特定实施例中，蒸发排放控制系统包括：用于储存燃料的燃料箱；具有空气引入系统且适于消耗燃料的发动机；包括一个或更多个(多个)罐的蒸发排放控制罐系统；从燃料箱到罐系统的燃料蒸气入口导管；从罐系统到发动机的空气引入系统的燃料蒸气吹洗导管；以及用于在发动机停机时使罐系统排放且在发动机启动时允许吹洗空气进入罐系统的排出导管。蒸发排放控制罐系统由从燃料蒸气入口导管朝至少一个随后的吸附剂体积和排出导管至初始吸附剂体积的燃料蒸气流动路径，以及由从排出导管朝初始吸附剂体积和燃料蒸气吹洗导管至至少一个随后的吸附剂体积的空气流动路径限定。蒸发排放控制罐系统包括初始吸附剂体积，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力；以及至少一个随后的吸附剂体积，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力，小于3g/dL的有效丁烷工作能力(BWC)，以及2克到6克之间的g总BWC。初始吸附剂体积和至少一个随后的吸附剂体积位于单个罐内，或者初始吸附剂体积和至少一个随后的吸附剂体积位于连接成容许由燃料蒸气连续接触的单独的罐中。蒸发排放控制罐系统具有在40g/hr的丁烷加载步骤之后施加的不大于大约210升的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
公开的蒸发排放控制系统可甚至在低吹洗条件下提供低日间呼吸损失(DBL)排放物。甚至在低吹洗条件下，公开的蒸发排放控制系统的蒸发排放性能可在由加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)限定的规定极限内，其为20mg或更小。
如本文使用的用语"低吹洗"是指40g/hr丁烷加载步骤之后施加的210升处或210升以下的吹洗水平(即，用于2.1升吸附剂成分系统的100个床体积)。
蒸发排放控制系统甚至在40g/hr丁烷加载步骤之后施加的210升处或210升以下吹洗时，可提供低日间呼吸损失(DBL)排放物。在一些实施例中，蒸发排放控制系统可在40g/hr丁烷加载步骤之后施加的157.5升处或157.5升以下吹洗。
蒸发排放控制系统甚至在40g/hr丁烷加载步骤之后施加的100BV(基于罐系统的2.1升标称体积的床体积)处或100BV以下吹洗时，可提供低日间呼吸损失(DBL)排放物。在一些实施例中，蒸发排放控制系统可在40g/hr丁烷加载步骤施加的75BV(基于罐系统的2.1升标称体积)处或75BV以下吹洗。
在一些实施例中，蒸发排放控制系统可包括用以进一步提高吹洗效率的加热单元。经由非限制性实例，蒸发排放控制系统可包括用于加热吹洗空气、至少一个随后的吸附剂体积或两者的加热单元。
适于用在吸附剂体积中的吸附剂可源于许多不同材料并且呈各种形式。其可为单个成分或不同成分的混合物。此外，吸附剂(作为单个成分或不同成分的混合物)可包括体积稀释物质。体积稀释物质的非限制性实例可包括但不限于隔离物、惰性间隙、泡沫、纤维、弹簧或它们的组合。
任何已知的吸附剂材料可使用，包括但不限于活性碳、木炭、沸石、粘土、多孔聚合物、多孔氧化铝、多孔硅石、分子筛、高岭土、二氧化钛、二氧化铈或它们的组合。活性碳可源于各种碳前体。经由非限制性实例，碳前体可为木材、木屑、木粉、棉绒、泥煤、煤、椰子、褐煤、碳水化合物、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、果核、果石、坚果壳、坚果核、锯屑、棕榈、植物如稻壳或稻草、合成聚合物、天然聚合物、木质纤维材料，或它们的组合。此外，活性碳可使用多种工艺产生，包括但不限于化学活化、热活化或它们的组合。
可使用多种吸附剂形式。吸附剂形式的非限制性实例可包括颗粒、丸、球、蜂窝、整料、丸状圆柱、均一形状的颗粒介质、非均一形状的颗粒介质、挤压形式的结构介质、卷绕形式的结构介质、折叠形式的结构介质、褶皱形式的结构介质、波状形式的结构介质、倾泻形式的结构介质、连结形式的结构介质、非织造物、织造物、片、纸、泡沫或它们的组合。吸附剂(作为单个成分或不同成分的混合物)可包括体积稀释物质。体积稀释物质的非限制性实例可包括但不限于隔离物、惰性间隙、泡沫、纤维、弹簧或它们的组合。此外，吸附剂可挤压成特殊的薄壁截面形状，如，中空圆柱、星、扭曲螺旋、星状物、构造的带，或本领域的技术能力内的其它形状。在定形中，可使用无机和/或有机粘合剂。
蜂窝吸附剂可呈任何几何形状，包括但不限于圆形、圆柱形或正方形。此外，蜂窝吸附剂的单元可具有任何几何形状。用于流过通路的均一截面面积的蜂窝(如，具有正方形截面单元的正方形蜂窝或波状形式的螺旋卷绕的蜂窝)可比具有直角矩阵中的正方形截面的单元的圆形蜂窝更好地执行，该直角矩阵提供了具有一定范围的截面面积的相邻通路，并且因此提供并未等效吹洗的通路。在不由任何理论界定的情况下，相信的是横跨蜂窝的更均一的单元截面面积面对吸附和吹洗循环两者期间的部分内的更均一的流动分布，以及因此，从罐系统的较低的DBL排放物。
在一些实施例中，蒸发排放控制系统还可包括用于加热一个或更多个(多个)吸附剂体积和/或一个或更多个(多个)空体积的一个或更多个热输入单元。热输入单元可包括但不限于内部电阻元件、外部电阻元件，或与吸附剂相关联的热输入单元。与吸附剂相关联的热输入单元可为与吸附剂分开的元件(即，与吸附剂无接触)。作为备选，与吸附剂相关联的热输入单元可为吸附剂附接、连结、非连结或物理接触到其上的基底或层。与吸附剂相关联的热输入单元可为通过具有适合的电阻来直接电加热的吸附剂。吸附剂的电阻性质可通过在吸附剂的最初制备中和/或在使吸附剂形成为颗粒或整体形式中添加导电或电阻添加剂和粘合剂来修改。传导成分可为传导吸附剂、传导基底、传导添加剂和/或传导粘合剂。传导材料可在吸附剂制备中添加、在中间定形过程中添加和/或在吸附剂成形为最终形式中添加。可使用热输入单元的任何模式。经由非限制性实例，热输入单元可包括热传递流体、换热器、热传导元件和正温度系数材料。热输入单元可或可不是沿加热流体路径长度均一的(即，提供不同的局部强度)。此外，热输入单元可或可不分布用于在沿加热流体路径长度的不同点处的加热的更大强度和持续时间。
实例
确定增加吸附能力
图8示出了用于确定丁烷吸附能力的设备的简化示意图。这在本领域中称为McBain方法。设备800包括样本管803中的样本盘801和弹簧802、低真空泵804、扩散泵805、旋塞阀806、金属/O形环真空阀807-809、丁烷缸810、压力读出单元811，以及连接设备800的构件的至少一个导管812。
典型的吸附剂成分样本("吸附剂样本")在加载到在样本管803内附接于弹簧802的样本盘801上之前在110℃下烘干达3小时以上。接着，样本管803安装到设备800中。当表观密度值确定相当地包括在其质量分子中的惰性粘合剂、填料和结构成分的质量时，吸附剂样本将包括典型量的任何惰性粘合剂、填料和存在于吸附剂成分的标称体积中的结构成分。相反地，当表观密度值相当地排除其分子中的惰性粘合剂、填料和结构成分的质量时，吸附剂样本将排除这些惰性粘合剂、填料和结构成分。通用构想在于准确地限定标称体积内的基于体积的丁烷的吸附性质。
小于1torr的真空施加于样本管，并且吸附剂样本在105℃下加热达1小时。吸附剂样本的质量接着使用高差计通过弹簧的延伸量来确定。此后，样本管在25℃下浸没在温度控制的水浴中。空气泵送出样本管，直到样本管内的压力为10-4torr。正丁烷引入到样本管中，直到在选择压力下达到平衡。测试针对四个所选平衡压力的两组数据执行，其分别在大约38torr下取得和在大约380torr下取得。正丁烷的浓度基于样本管内的平衡压力。在选择的平衡压力下的各个测试之后，吸附剂样本的质量使用高差计基于弹簧的延伸量来测量。吸附剂样本的增大质量为由吸附剂样本吸附的正丁烷的量。每吸附剂样本质量(克)的吸附的正丁烷质量(克)对于不同正丁烷平衡压力下的各个测试确定，并且在随正丁烷浓度(%体积)变化的图表中绘出。一大气压下的5vol%正丁烷浓度(体积)由38torr的样本管内的平衡压力提供。一大气压下的50vol%正丁烷浓度由380torr的样本管内的平衡压力提供。由于不可容易地在准确的38torr和380torr下达到平衡，故5vol%正丁烷浓度下和50vol%正丁烷浓度下的每吸附剂样本质量的吸附正丁烷质量使用大约目标38和380torr压力下收集的数据点从图表插入。
作为备选，微粒学(如，微粒学ASAP2020)可用于确定增加丁烷吸附能力，以替代McBain方法。
确定日间呼吸损失(DBL) 排放物
实例1-13(下文标出)的蒸发排放控制系统组装有如表1-3中所示的选定量和类型的吸附剂。
各个实例通过使用证实的TF-1燃料(9RVP，10vol%的乙醇)的汽油蒸气吸附的重复循环和基于主罐的22.7LPM下的干空气吹洗的300标称床体积(例如，对于2.1L主罐是630L，而对于1.5L的主罐是450升)来均一地预先处理(变成熟)。汽油蒸气加载速率为40g/hr，并且碳氢化合物成分为50vol%，通过将两升汽油加热至大约36℃并且在200ml/分钟下使空气成气泡来生成。两升一份的燃料每两小时由新鲜汽油自动地替换，直到由FID(火焰电离检测器)检测到5000ppm的突破。在未用过的罐上使用最少25个成熟循环。成熟循环后接单个丁烷吸附/空气吹洗步骤。该步骤将在一atm下在50vol%的空气浓度下以40g/hr加载丁烷至5000ppm突破，浸泡达一小时，接着以干空气吹洗达21分钟，其中总吹洗体积通过选择对于该时段适合的恒定空气吹洗速率来获得。罐接着浸泡，其中端口在20℃下密封达24小时。
DBL排放物随后通过将实例的箱端口附接于以CARB Phase II燃料(7RVP，0%乙醇)填充40vol%(基于其额定体积)的燃料箱来生成。在附接之前，填充的燃料箱在排出的同时在18.3℃下稳定达24小时。箱和实例接着按CARB的两天温度曲线进行温度循环，每天在11小时内从18.3℃到40.6℃，接着在13小时内回到18.3℃。排放样本在加热阶段期间的5.5小时到11小时下从示例性排出口收集到聚偏氟乙烯袋中。聚偏氟乙烯袋基于压力以氮填充至已知总体积，并且接着抽出到FID中来确定碳氢化合物浓度。FID以5000ppm丁烷标准来校准。排放物(如丁烷)的质量从聚偏氟乙烯袋体积、排放物浓度并且假定理想气体来计算。每天添加5.5小时和11小时下的排放物的质量。遵循CARB的协议，具有最高总排放物的一天报告为"2天排放物"。在所有情况下，最高排放物为在第2天。该程序大体上在R. S. Williams和C. R. Clontz的标题为"Impact and Control of Canister Bleed Emissions"的SAE技术论文2001-01-0733中和CARB的LEV III BETP程序(2012年3月22日的California Evaporative Emissions Standards and Test Procedures for 2001 and Subsequent Model Motor Vehicles中的D.12段)中描述。
对于实例1-4,13和实例7-8，68L的燃料箱和2.1升的主罐(表1，主罐类型#1)用作主罐，其具有填充有1.8升的NUCHAR®BAX 1500活性碳吸附剂的燃料源侧体积(即，初始吸附剂体积)和填充有0.3升NUCHAR®BAX LBE活性碳吸附剂的排出侧体积。体积构造成使得存在1500ml的燃料源侧室和600ml的排出侧室，其中燃料源室具有截面面积(CSA)，其为排出侧CSA的2.5倍。BAX1500活性碳填充燃料源室(类似于图2-7中的体积201加202)，以及排出侧室中的300ml的紧接的下游体积(类似于图2-7中的体积203)。300mL的BAX LBE活性碳填充排出侧室的其余体积(类似于图7中的体积204)。NUCHAR®BAX 1500活性碳和NUCHAR®BAX LBE活性碳为基于木材的活性碳产品，从MeadWestvaco公司市售，具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的分别为80克正丁烷/L和24克正丁烷/L的25℃下的增加吸附能力(表1中的"标称增加能力")。对于正丁烷加载后空气吹洗步骤，实例1-4，13和实例7-8中的各个罐的系统以157.5升的吹洗空气在7.5lpm的吹洗速率下吹洗。按照吹洗体积的床体积比除以罐系统的总标称体积，施加的吹洗在66.0到75.0的床体积(BV)之间。
对于实例5-6和9-12，45L的燃料箱和1.5升的主罐(表1，主罐类型#2)用作主罐，其具有填充1.2升的NUCHAR®BAX 1100活性碳吸附剂的燃料源侧体积(即，初始吸附剂体积)和填充有0.3升NUCHAR®BAX LBE活性碳吸附剂的排出侧体积。体积构造成使得存在1000ml的燃料源侧室和500ml的排出侧室，其中燃料源室具有截面面积(CSA)，其为排出侧CSA的2.0倍。BAX1100活性碳填充燃料源室(类似于图2-7中的体积201加202)，以及排出侧室中的200ml的紧接的下游体积(类似于图2-7中的体积203)。300mL的BAX LBE活性碳填充排出侧室的其余体积(类似于图7中的体积204)。活化的NUCHAR®BAX1100为基于木材的活性碳产品，从MeadWestvaco公司市售，具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的52克正丁烷/L的25℃下的增加吸附能力。在丁烷加载后空气吹洗步骤期间，各个罐系统以100或150升吹洗空气分别在4.75或7.14lpm的吹洗速率下吹洗。按照吹洗体积的床体积比除以罐系统的总标称体积，施加的吹洗在55.9到91.2BV之间。
实例1-13均包括串联的零个、一个或两个附加的排出侧吸附剂体积。从主罐(如果存在)沿蒸气流动路径向下游的第一辅助罐标为"吸附剂1"，而从吸附剂1沿蒸气流动路径向下游的第二串联辅助罐(如果存在)标为"吸附剂2"。一种类型的附加排出侧吸附剂(类似于图4中的辅助罐300)描述为"35x150"，其为35mm直径x150mm长的每平方英寸200个单元(cpsi)的圆柱形碳蜂窝。"35x150"吸附剂的有效体积的核算与如图9中所示的边界相同，即，有效体积由蜂窝的蒸气进入和离开面界定，并且等于其标称体积。第二类型的附加排出侧吸附剂(类似于图7中的辅助罐300)描述为"3-35x50"，其为三个35mm直径x50mm长的200cpsi的圆柱形碳蜂窝，包括两个35mm直径x7mm厚的泡沫隔离物。类似于图7中的间隙304和305，各个泡沫隔离物在各个连续的50mm长的蜂窝长度之间产生7mL的空隙间隙。有效体积的核算与如图17中所示的边界相同，即，有效体积由三个蜂窝中的第一个的蒸气进入面和三个蜂窝中的第三个的离开面界定，并且等于三个蜂窝的标称体积加7mm厚隔离物的体积。在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的正丁烷/L的25℃下的标称增加吸附能力示为"标称增加能力"。当基于有效体积时，在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的正丁烷/L的25℃下的增加吸附能力示为"有效增加能力"。两天DBL排放物报告为以mg为单位的"2天DBL排放物"。报告的结果通常是BETP的若干重复的平均值，以便检验发现。
实例1-4,13和实例7-8的蒸发排放控制罐系统均包括具有在50vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的80g正丁烷/L(即，大于35g/L)的25℃下的标称增加吸附能力的BAX1500活性碳吸附剂的初始吸附剂体积，以及具有在5vol%到50vol%的正丁烷(小于35g/L)的蒸气浓度之间的24g/L(小于35g/L)的25℃下的标称增加吸附能力的BAX LBE活性碳吸附剂的随后的吸附剂体积。这是表1中的主罐类型#1。
实例1为美国专利第RE38,844号中公开的蒸发排放控制罐系统。如表2中所示，实例1的蒸发排放控制罐系统提供了丁烷加载(即，157.5升)之后的吹洗空气的75个床体积(BV)的低吹洗条件下的215mg的2天DBL排放物。这些2天DBL排放物大于加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)下的20mg规定极限以上的数量级。因此，加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)下的20mg规定极限不可通过美国专利第RE38,844号中公开的蒸发排放控制罐系统实现。
对于实例2，附加排出侧吸附剂体积(吸附剂1)以活性碳蜂窝("35x150")形式添加至实例1，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷(小于35g/L)的蒸气浓度之间的16g/L(小于35g/L)的25℃下的有效增加吸附能力、4.2g/dL的有效BWC和6.1g的g总BWC。如表2中所示，对于具有157.5升(丁烷加载之后施加)的低吹洗水平的实例2的2天DBL排放物为74mg，其仍高于加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)下的20mg的规定极限。因此，在丁烷加载之后施加的157.5升的吹洗水平下，即使在其结合附加排出侧吸附剂体积(吸附剂1)使用时，美国专利第RE38,844号的蒸发排放控制罐系统仍不可满足BETP下的20mg的规定极限。
对于实例3，呈与吸附剂1("35x150")相同类型和性质的活性碳蜂窝(吸附剂2)形式的第二附加排出侧吸附剂体积添加至实例2的罐系统。令人惊讶的是，如表2中所示，仅存在从实例3中的附加排出侧吸附剂体积的2天DBL排放物到70mg的少量减少，并且仍高于加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)下的20mg的规定极限。
实例4为实例3的变型，其中活性碳蜂窝均分成具有其间窄隔离物的三个50mm长的区段。对于实例4，隔离物将吸附剂1和2的有效增加能力减小至14.6g/L，并且将有效BWC减小至3.9g/dL，但按定义，将g总BWC保持相同，处于6.1g。如表2中所示，实例4的2天DBL排放物仍高，处于52mg，并且仍高于加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)下的20mg规定极限。
在实例13中，吸附剂2为分成具有其间窄隔离物的两个50mm长的区段的蜂窝。有效增加能力为6.1g/L，并且有效BWC为1.6g/dL。按定义，g总BWC为1.6g。如表2中所示，实例13的2天DBL排放物仍高，处于35mg，并且仍高于加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)下的20mg规定极限。
对于实例7，吸附剂2具有9.8g/L的有效增加能力、2.6g/dL的有效BWC，以及4.0g的g总BWC。对于实例8，吸附剂2具有10.7g/L的有效增加能力、2.8g/dL的有效BWC，以及4.0g的g总BWC。如表2中所示，利用157.5升的吹洗，实例7和8中的罐系统分别提供了10.3g/dl和13g/dl的2天DBL排放物。因此，实例7和8的罐系统具有远低于对于157.5升(66.0BV)的低吹洗条件小于20mg的BETP要求的2天DBL排放物。
实例5,6和9-12的蒸发排放控制罐系统基于表1中的主罐类型#2。
实例12为类似于美国专利第RE38,844号中公开的那些的蒸发排放控制罐系统。如表3中所示，实例12的蒸发排放控制罐系统并未包括排出侧上的任何附加吸附剂体积。实例12提供了丁烷加载之后的吹洗空气的100个床体积(BV)(即，150升)的低吹洗条件下175mg的2天DBL排放物，其为加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)下的20mg规定极限的大约九倍。这确认了类似于US专利第RE38,844号中公开的那些的蒸发排放控制罐系统不能够在使用低吹洗时实现BETP下的2天DBL排放物要求(即，小于20mg)。
在实例5中，施加了丁烷加载150升之后的低吹洗体积，或者用于包括"35x150"活性碳蜂窝的附加排出侧吸附剂体积的罐系统的1.5L标称体积的91.2BV作为吸附剂1。如表3中所示，2天DBL排放物为高的，处于57mg，并且高于加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)下的20mg规定极限。
对于实例6，施加的吹洗减小至100升，或者用于包括相同附加排出侧吸附剂体积的主罐类型#2的55.9BV作为实例4。如表3中所示，2天DBL排放物为高的，处于80mg，并且高于加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)下的20mg规定极限。
实例9、10和11的罐系统均包括NUCHAR®BAX1100活性碳吸附剂的初始吸附剂体积，其作为主罐类型#2的部分具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的52g/正丁烷/L(即，大于35g/L)的25℃下的增加吸附能力，以及具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的小于35g/L的25℃下的有效增加吸附能力，以及2到6g之间的g总BWC的至少一个随后的吸附剂体积(表3中的“吸附剂2”)。
实例9中的吸附剂2具有11.7g/L的有效增加能力、3.1g/dL(大于3g/dL)的有效BWC，以及4.8g的g总BWC。如图3中所示，100升(即，55.9BV)的低吹洗下的实例9的2天DBL排放物为51mg，并且远高于小于20mg的BETP要求。
与此对比，实例10中的吸附剂2具有9.8g/L的有效增加能力、2.6g/dL(小于3g/dL)的有效BWC，以及4.0g的g总BWC。如表3中所示，等于55.9BV的100升低吹洗下的2天DBL排放物为13.0mg，并且在小于20mg的BETP要求内。
类似地，实例11中的吸附剂2具有5.9g/L的有效增加能力、1.6g/dL(小于3g/dL)的有效BWC，以及2.4g的g总BWC。如表3中所示，等于83.9BV的150升低吹洗下的2天DBL排放物为7.3mg，并且在小于20mg的BETP要求内。
表4和表5概述了实例1-13的罐系统的情况，以及它们的测得的2天DBL排放物。实例7、8、9、10和11的罐系统提供了如加尼福利亚排气排放物测试程序(BETP)下要求的小于20mg的2天DBL排放物。低吹洗下不超过用于BETP的20mg的要求通过满足由排出侧体积的吸附性质的窗口来达到，其中窗口为小于3g/dL的有效BWC和2g到6g之间的g总BWC。因此，用以实现低吹洗条件下的BETP排放物要求的手段不仅是横跨罐系统和具体是排出侧吸附剂体积的蒸气流动路径的工作能力或增加能力至规定水平的减小，而且还具有该排出侧体积中的足够的克工作能力来抑制排放物。
尽管本公开易于各种改型和备选形式，但特定实施例在附图中仅经由实例示出，并且在本文中详细描述。然而，本公开不旨在限于公开的特定形式。相反地，本公开将覆盖落入由以下所附权利要求及它们的法定等同物限定的本公开的范围内的所有改型、等同物和备选方案。

Claims (27)

1. 一种蒸发排放控制罐系统，包括一个或更多个罐，并且包括：
初始吸附剂体积，其具有5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力；以及
至少一个随后的吸附剂体积，其具有5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力，小于3g/dL的有效丁烷工作能力(BWC)，以及2克到6克之间的g总BWC，
其中所述初始吸附剂体积和所述至少一个随后的吸附剂体积位于单个罐内，或者所述初始吸附剂体积和所述至少一个随后的吸附剂体积位于连接成容许由燃料蒸气连续接触的单独的罐中，并且
其中所述罐系统具有在40g/hr的丁烷加载步骤之后施加的不大于大约210升的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
2. 根据权利要求1所述的罐系统，其特征在于，所述罐系统包括单个随后的吸附剂体积。
3. 根据权利要求1所述的罐系统，其特征在于，所述罐系统包括多个随后的吸附剂体积。
4. 根据权利要求1所述的罐系统，其特征在于，所述初始吸附剂体积、所述至少一个随后的吸附剂体积或两者包括选自由以下构成的组的吸附剂：活性碳、木炭、沸石、粘土、多孔聚合物、多孔氧化铝、多孔硅石、分子筛、高岭土、二氧化钛、二氧化铈和它们的组合。
5. 根据权利要求4所述的罐系统，其特征在于，所述活性碳源于包括选自由以下构成的组的组分的材料：木材、木屑、木粉、棉绒、泥煤、煤、椰子、褐煤、碳水化合物、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、果核、果石、坚果壳、坚果核、锯屑、棕榈、植物、合成聚合物、天然聚合物、木质纤维材料，以及它们的组合。
6. 根据权利要求1所述的罐系统，其特征在于，所述初始吸附剂体积、所述至少一个随后的吸附剂体积或两者中的吸附剂的形式包括选自由以下构成的组的组分：颗粒、丸、球、蜂窝、整料、丸状圆柱、均一形状的颗粒介质、不均一形状的颗粒介质、挤压形式的结构介质、卷绕形式的结构介质、折叠形式的结构介质、褶皱形式的折叠介质、波状形式的结构介质、倾倒形式的结构介质、连结形式的结构介质、非织造物、织造物、片、纸、泡沫、中空圆柱、星、扭曲的螺旋、星形物、构造的带和它们的组合。
7. 根据权利要求1所述的罐系统，其特征在于，所述至少一个随后的吸附剂体积包括体积稀释物质。
8. 根据权利要求7所述的罐系统，其特征在于，所述体积稀释物质包括选自由以下构成的组的组分：惰性隔离物颗粒、卷吸空气空间、泡沫、纤维、筛网和它们的组合。
9. 根据权利要求7所述的罐系统，其特征在于，所述体积稀释物质包括选自由以下构成的组的形成为高空隙形状的吸附剂材料：星、中空管、星形物、螺旋、圆柱、构造的带、蜂窝、整料和它们的组合。
10. 根据权利要求1所述的罐系统，其特征在于，所述至少一个随后的吸附剂体积具有大于2克的总体积丁烷工作能力。
11. 根据权利要求1所述的罐系统，其特征在于，所述罐系统具有在所述40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于157.5升的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
12. 根据权利要求1所述的罐系统，其特征在于，所述罐系统具有在所述40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于大约100个床体积的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
13. 根据权利要求1所述的罐系统，其特征在于，所述罐系统具有在所述40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于大约75个床体积的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
14. 一种蒸发排放控制系统，包括：
用于储存燃料的燃料箱；
具有空气引入系统且适于消耗所述燃料的发动机；
蒸发排放控制罐系统，其具有在40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于大约210升的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物，所述罐系统包括：
初始吸附剂体积，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力，以及
至少一个随后的吸附剂体积，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力、小于3g/dL的有效丁烷工作能力(BWC)，以及2克到6克之间的g总BWC，
燃料蒸气入口导管，其将所述蒸发排放控制罐系统连接于所述燃料箱；
燃料蒸气吹洗导管，其将所述蒸发排放控制罐系统连接于所述发动机的所述空气引入系统；以及
排出导管，其用于使所述蒸发排放控制罐系统排放并且用于允许吹洗空气进入所述蒸发排放控制罐系统，
其中所述蒸发排放控制罐系统由从所述燃料蒸气入口导管朝所述至少一个随后的吸附剂体积和所述排出导管至所述初始吸附剂体积的燃料蒸气流动路径，以及由从所述排出导管朝所述初始吸附剂体积和燃料蒸气吹洗出口至所述至少一个随后的吸附剂体积的空气流动路径限定。
15. 根据权利要求14所述的蒸发排放控制系统，其特征在于，所述罐系统包括一个或更多个罐。
16. 根据权利要求14所述的蒸发排放控制系统，其特征在于，所述罐系统的所述初始吸附剂体积和所述至少一个随后的吸附剂体积位于单个罐内。
17. 根据权利要求14所述的蒸发排放控制系统，其特征在于，所述罐系统的所述初始吸附剂体积和所述至少一个随后的吸附剂体积位于连接成容许由燃料蒸气连续接触的单独的罐中。
18. 根据权利要求14所述的蒸发排放控制系统，其特征在于，所述蒸发排放控制系统还包括加热单元。
19. 根据权利要求14所述的蒸发排放控制系统，其特征在于，所述罐系统具有在所述40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于157.5升的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
20. 根据权利要求14所述的蒸发排放控制系统，其特征在于，所述罐系统具有在所述40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于100BV的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
21. 根据权利要求14所述的蒸发排放控制系统，其特征在于，所述罐系统具有在所述40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于75BV的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
22. 一种用于减少蒸发排放控制系统中的燃料蒸气排放物的方法，所述方法包括以以下接触所述燃料蒸气：
初始吸附剂体积，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力，以及
至少一个随后的吸附剂体积，其具有在5vol%到50vol%的正丁烷的蒸气浓度之间的小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增加吸附能力，小于3g/dL的有效丁烷工作能力(BWC)，以及2克到6克之间的g总BWC，
其中所述方法具有在40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于大约210升的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
23. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述初始吸附剂体积和所述至少一个随后的吸附剂体积位于单个罐内。
24. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述初始吸附剂体积和所述至少一个随后的吸附剂体积位于连接成容许由所述燃料蒸气连续接触的单独的罐内。
25. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法具有在所述40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于大约157.5升的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
26. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法具有在所述40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于100BV的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
27. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法具有在所述40g/hr丁烷加载步骤之后施加的不大于75BV的吹洗下不大于20mg的两天日间呼吸损失(DBL)排放物。
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