CN106030087B - 蒸发性燃料蒸气排放控制系统 - Google Patents

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Abstract

蒸发性排放控制罐系统包括：初始吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量；和至少一个后续吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量。该蒸发性排放控制罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于210升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失(DBL)排放。

Description

蒸发性燃料蒸气排放控制系统
技术领域
本公开在各种实施方案中主要涉及蒸发性排放控制系统。更具体地，本公开涉及蒸发性燃料蒸气排放控制系统。
相关申请的交叉引用
本公开要求于2013年10月10日在先提交的题目为Evaporative Fuel VaporEmission Control Systems的国际专利申请序列号PCT/US2013/064407的权益，在此通过引用将其全文并入本文。
背景技术
来自机动车燃料系统的汽油燃料的蒸发是烃致空气污染的主要潜在来源。这样的排放能够通过采用活性炭以吸附从燃料系统中发出的燃料蒸气的罐系统进行控制。在某些模式的发动机操作下，通过用周围空气对罐系统进行吹扫以使燃料蒸气从活性炭解吸，从而周期性地将吸附的燃料蒸气从活性炭除去。于是再生的碳准备吸附另外的燃料蒸气。
对环境关心的增长已持续地驱动从机动车的烃排放的严格监管，即使车辆没有运行时。在日间加热(即，昼间加热)的过程中在温暖的环境中停放车辆时，燃料罐中的温度增加，导致燃料罐中的蒸气压力增加。通常地，为了防止燃料蒸气从车辆向大气中泄漏，经过管线使燃料罐排气到含有合适的燃料吸附剂材料的罐，该燃料吸附剂材料能够暂时地吸附燃料蒸气。燃料蒸气和空气的混合物从燃料罐经过罐的燃料蒸气入口进入罐并且扩散到将燃料蒸气以暂时存储的方式吸附的吸附剂容积中并且将纯化的空气经过罐的排气口释放到大气中。一旦启动发动机，通过罐的排气口将周围的空气吸入罐系统。吹扫空气流经罐内的吸附剂容积并且使吸附剂容积上吸附的燃料蒸气解吸，然后经过燃料蒸气吹扫管线进入内燃机。吹扫空气并非使吸附剂容积上吸附的全部燃料蒸气解吸，产生可能排放到大气中的残留烃(“剩余物”)。另外，与气相处于局部平衡的剩余物也可使燃料蒸气作为排放物从燃料罐经过罐系统迁移。这样的排放典型地发生在已将车辆停放并且经历昼间温度变化历时几天的时间段(通常称为“昼间呼吸损失”)时。California Low Emission VehicleRegulations使得对于这些来自罐系统的昼间呼吸损失(DBL)排放需要为：对于大量的开始于2003车型年的车辆而言，低于10mg(“PZEV”)，并且对于更大量的开始于2004车型年的车辆而言，低于50mg，典型地低于20mg(“LEV-II”)。目前，California Low Emission VehicleRegulation(LEV-III)要求罐DBL排放不超过20mg，根据California EvaporativeEmissions Standards and Test Procedures for 2001 and Subsequent Model MotorVehicles,2012年3月22日中写入的Bleed Emissions Test Procedure(BETP)。
已报道了几种方法以减少昼间呼吸损失(DBL)排放。一种方法是显著地增加吹扫气体的容积以提高来自吸附剂容积的残留烃的剩余物的解吸。但是，该方法具有使吹扫步骤过程中燃料/空气混合物到发动机的管理复杂的缺点并且倾向于不利地影响尾管排放。参见美国专利号4,894,072。
另一种方法是通过再设计现有的罐尺寸或者通过安装适宜尺寸的辅助排气口侧罐来设计罐以在该罐的排气口侧具有相对低的横截面面积。该方法通过增加吹扫空气的强度来减少残留烃的剩余物。这样的方法的一个缺点在于相对低的横截面面积对罐赋予过度的流动限制。参见美国专利号5,957,114。
增加吹扫效率的另一方法是加热吹扫空气、或者具有吸附的燃料蒸气的吸附剂容积的一部分、或者这两者。但是，该方法增加了控制系统管理的复杂性并且产生了一些安全问题。参见美国专利号6,098,601和6,279,548。
另一种方法是在排气到大气中之前引导燃料蒸气经过初始吸附剂容积、然后至少一个后续吸附剂容积，其中该初始吸附剂容积具有比该后续吸附剂容积高的吸附容量。参见美国专利号RE38,844。
对昼间呼吸损失(DBL)排放的管制继续驱动对于改善的蒸发性排放控制系统的新的开发，特别是当吹扫空气的水平低时。而且，对于包括内燃机和电动机两者的混合动力车辆，昼间呼吸损失(DBL)排放可能更为严重。在这样的混合动力车辆中，在车辆运行的过程中几乎有一半的时间将内燃机关闭。由于只在内燃机运行时对吸附剂上吸附的燃料蒸气进行吹扫，因此与常规车辆相比，以小于该时间的一半用新鲜空气对混合动力车辆的罐中的吸附剂进行吹扫。混合动力车辆通常产生与常规车辆几乎相同量的蒸发性燃料蒸气。混合动力车辆的较低的吹扫频率和容积可能不足以将残留烃的剩余物从罐中的吸附剂清除，导致高的昼间呼吸损失(DBL)排放。
因此，需要具有下述的蒸发性排放控制系统：即使采用低水平的吹扫空气时、或者不太频繁地对罐中的吸附剂进行吹扫时例如在混合动力车辆的情况下、或者这两者，其也具有低的昼间呼吸损失(DBL)排放。尽管非常需要被动的方法，但当目前只可利用一部分以往可利用的吹扫时现有的被动的方法仍使DBL排放停留在20mg LEV-III要求的许多倍的水平上。
发明内容
本文所述的蒸发性燃料排放控制系统使用利用BETP确定的相对低的吹扫容积，令人惊奇地且出乎预料地能够将DBL排放减少到低于20mg。通常，本文中所述的蒸发性排放控制系统包括一个或多个罐，该罐包括与至少一个后续吸附剂容积连接或连通(例如，以气体或蒸气连通)的初始吸附剂容积以限定从中经过的蒸气流路，并且其中随着蒸气从该初始吸附剂容积向该一个或多个后续吸附剂容积流动或扩散，吸附容量中的“逐渐降低”梯度存在。相反地，随着空气从该一个或多个后续吸附剂容积向该初始吸附剂容积流动或扩散，该罐系统产生“逐渐升高”梯度。此外，本说明书提供制造和使用其的方法。
这样，一方面，本说明书提供蒸发性排放控制系统，其包括一个或多个罐并且包括初始吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有大于约35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量；和至少一个后续吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有小于约35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量，其中该初始吸附剂容积和后续吸附剂容积连通，并且其中该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于约210升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失(DBL)排放。
在某些实施方案中，该初始吸附剂容积和一个(或多个)后续吸附剂容积为蒸气或气体连通并且限定从中经过的空气和蒸气流路。该空气和蒸气流路容许或者有助于空气和蒸气在该罐系统中从一个吸附剂容积流动或扩散到下一个。例如，该空气或蒸气流路有助于燃料蒸气顺序地从该初始吸附剂容积向该一个(或多个)后续吸附剂容积流动或扩散。
在某些实施方案中，该后续吸附剂容积经配置以显示下述中的至少一者：(i)跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布，(ii)小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或(iii)其组合。这样，该一个或多个后续吸附剂容积产生如下的罐系统，该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于约210升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失(DBL)排放。在某些实施方案中，该后续吸附剂容积包括有助于跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布的大致均匀的结构。在某些实施方案中，该罐系统包括多个后续吸附剂容积(例如与该初始吸附剂容积串联连接)，每个后续吸附剂容积彼此独立地经配置以显示下述中的至少一者：(i)有助于跨其流路横截面的均匀的空气和蒸气流分布的大致均匀的结构，(ii)小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或(iii)其组合。
在本文中所述的任何实施方案中，该初始吸附剂容积和该一个(或多个)后续吸附剂容积可位于单一的罐、分离的罐或者两者的组合内。例如，在某些实施方案中，该系统包括罐，该罐包括初始吸附剂容积和一个或多个后续吸附剂容积，其中该后续吸附剂容积连接至该初始吸附剂容积使得它们为蒸气或气体连通以形成蒸气流路，并且允许空气和/或蒸气从其中流过或扩散。在某些方面，该罐容许空气或燃料蒸气与吸附剂容积的顺序接触。
在另外的实施方案中，该系统包括罐，该罐包括初始吸附剂容积和一个或多个后续吸附剂容积，该一个或多个后续吸附剂容积连接至一个或多个分离的罐，该一个或多个分离的罐包括至少一个附加的后续吸附剂容积，其中该后续吸附剂容积连接至该初始吸附剂容积使得它们为蒸气或气体连通以限定蒸气流路，并且允许空气和燃料蒸气从其中流过或扩散。在某些实施方案中，该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于约100床容积的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失(DBL)排放。
在本文中所述的任何实施方案中，该系统能够进一步包括：用于存储燃料的燃料罐；具有进气系统且适于消耗该燃料的发动机；将该蒸发性排放控制罐系统连接至该燃料罐的燃料蒸气入口管线；将该蒸发性排放控制罐系统连接至该发动机的进气系统的燃料蒸气吹扫管线；用于对该蒸发性排放控制罐系统进行排气和用于允许吹扫空气进入该蒸发性排放控制罐系统或其组合的排气管线，其中该蒸发性排放控制罐系统由从该燃料蒸气入口管线到该初始吸附剂容积再到该后续吸附剂容积和该排气管线的燃料蒸气流路限定，并且由从该排气管线到该后续吸附剂容积再到该初始吸附剂容积和该燃料蒸气吹扫出口的空气流路限定。
在某些实施方案中，该罐系统包括单一的后续吸附剂容积。在另外的实施方案中，该罐系统包括多个后续吸附剂容积。在其他的实施方案中，该罐系统包括多个后续吸附剂容积，其中每个后续吸附剂容积在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有独立地选自小于约35克正丁烷/L的范围中的25℃下的有效增量吸附容量。
在另外的实施方案中，该初始吸附剂容积、该后续吸附剂容积或者两者包括选自由下述组成的组中的吸附剂：活性炭、木炭、沸石、粘土、多孔聚合物、多孔氧化铝、多孔二氧化硅、分子筛、高岭土、二氧化钛、二氧化铈及其组合。
在某些实施方案中，该罐系统包括活性炭，该活性炭源自包括选自由下述组成的组中的成员的材料：木材、木屑、木粉、棉绒、泥炭、煤、椰子、褐煤、碳水化合物、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、水果核、果核、坚果壳、坚果核、锯屑、棕榈树、蔬菜、合成聚合物、天然聚合物、木质纤维素材料及其组合。
在本文中所述的任何实施方案中，该初始吸附剂容积、该后续吸附剂容积、或这两者中的吸附剂的形式由选自由下述组成的组中的成员组成：颗粒状、丸状、球状、蜂窝、整块状、粒料柱状、均匀形状的粒状介质、非均匀形状的粒状介质、挤出形式的结构介质、缠绕形式的结构介质、折叠形式的结构介质、褶裥形式的结构介质、波纹状的结构介质、倾注形式的结构介质、接合形式的结构介质、非织造物、织造物、片材、纸、泡沫、中空柱体、星形物、扭曲的螺旋形、星状物、构造的带状物及其组合。在某些另外的实施方案中，本文中所述的罐系统包括后续吸附剂容积，该后续吸附剂容积具有大致均匀的孔眼或几何结构(例如蜂窝构造)的基体，其容许或有助于经过该后续吸附剂容积的大致均匀的空气或蒸气流分布。在某些实施方案中，该系统在该燃料蒸气流路的末端处或其附近包括一个或多个具有均匀孔眼结构的后续吸附剂容积。
在本文中所述的任何实施方案中，该初始或后续吸附剂容积包括容积稀释剂。示例性吸附剂容积稀释剂包括惰性间隔物颗粒、滞留空气空间、泡沫、纤维、网及其组合。某些实施方案中，该容积稀释剂包括形成为高空隙度形状的吸附剂材料，该高空隙度形状选自由下述组成的组：星形体、中空管、星状物、螺旋体、柱体、构造的带状物、蜂窝、整块体及其组合。
在本文中所述的任何实施方案中，该蒸发性排放控制系统可进一步包括加热单元。
在另外的方面，本说明书提供在蒸发性排放控制系统中减少燃料蒸气排放的方法，该方法包括使该燃料蒸气与本文中所述的蒸发性排放控制系统接触。
只是通过实例给出实用的上述一般领域并不旨在对本公开和所附权利要求的范围进行限制。根据目前的权利要求、说明书和实施例，本领域普通技术人员将领会到与本发明的组成、方法和工艺关联的其他的目的和优点。例如，可以以多种组合对本发明的各个方面和实施方案进行利用，所述多种组合全部是由本说明书明确涉及的。这些其他的优点、目的和实施方案明确地包括在本发明的范围内。通过引用将阐明本发明的背景、在具体的情况下提供有关实施的额外细节的本文中使用的出版物和其他材料并入本文。
附图说明
引入本说明书并且形成本说明书的一部分的附图说明本发明的几个实施方案，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图只为了说明本发明的实施方案的目的并且不应被解释为限制本发明。由以下结合显示本发明的说明性实施方案的附图的详细说明，本发明的进一步的目的、特征和优点将变得明显，其中：
图1为根据本公开的一个实施方案的蒸发性排放控制罐系统的横截面视图，其中该罐系统具有一个罐；
图2为根据本公开的一个实施方案的蒸发性排放控制罐系统的横截面视图，其中该罐系统具有一个罐；
图3为根据本公开的一个实施方案的蒸发性排放控制罐系统的横截面视图，其中该罐系统具有一个罐；
图4为根据本公开的一个实施方案的蒸发性排放控制罐系统的横截面视图，其中该罐系统具有主罐和辅助罐；
图5为根据本公开的一个实施方案的蒸发性排放控制罐系统的横截面视图，其中该罐系统具有主罐和辅助罐；
图6为根据本公开的一个实施方案的蒸发性排放控制罐系统的横截面视图，其中该罐系统具有主罐和辅助罐；
图7为根据本公开的一个实施方案的蒸发性排放控制罐系统的横截面视图，其中该罐系统具有主罐和辅助罐；
图8为用于确定丁烷吸附容量的装置的简化示意图；
图9–22为根据本公开的一些非限制性实施方案的蒸发性排放控制罐系统的简化示意图；
图23为具有200个孔眼/平方英寸(cpsi)内壁网格的35mm直径圆柱状活性炭蜂窝的横截面和具有200cpsi内壁网格的31mmx31mm正方形碳蜂窝的横截面的对比表示。
具体实施方式
以下对本公开更为充分地进行说明，但并非示出本公开的全部实施方案。尽管参照例示的实施方案对本公开进行了说明，但本领域技术人员将理解在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物替换其要素。另外，可进行大量的变形以使具体的结构或材料适于本公开的教导而没有脱离其必要的范围。
本申请的附图只为了说明性目的。它们并非旨在限制本申请的实施方案。另外，附图并非按比例绘制。附图之间共同的要素可持有相同的附图标记。
提供值的范围时，应理解每个介于该范围的上限和下限之间的值以及在该所述范围内的任何其他所述或介于其间的值包括在本发明内。可独立地包括在较小范围内的这些较小范围的上限和下限也包括在发明内，服从于所述范围内的任何具体排除的限制。所述范围包括上限和下限中的一个或两个时，不包括那些所包括的上限和下限中的任一个或两个的范围也包括在本发明中。
下述术语用于说明本发明。在本文中没有对术语具体定义的情况下，本领域普通技术人员对该术语给予本领域认可的含义，以使该术语在上下文中适用于其在说明本发明中的使用。
本文中和所附权利要求中使用的冠词“一个”和“一种”在本文中用于指一个或多于一个(即，至少一个)的该冠词的语法宾语，除非上下文另有明确指明。作为实例，“一种要素”意指一种要素或多于一种的要素。
本文中在说明书和权利要求中使用的术语“和/或”应理解为意指如此结合的要素，即，一些情况下连接地存在且其它情况下分离地存在的要素的“任一者或两者”。用“和/或”列出的多个要素应以相同的方式解释，即，如此结合的要素中的“一个或多个”。除了由“和/或”分句具体确定的要素以外，可任选地存在其他要素，无论与这些具体确定的那些要素相关与否。因此，作为非限制性实例，关于“A和/或B”，与开放式词语例如“包含”结合使用时，可以在一个实施方案中，只是指A(任选地包括B以外的要素)；在另一实施方案中，只是指B(任选地包括A以外的要素)；在又一实施方案中，是指A和B(任选地包括其他要素)；等等。
如本文的说明书和权利要求中使用的，“或”应理解为具有与以上定义的“和/或”相同的含义。例如，在列表中将项目分开时，“或”或“和/或”将被解释为包括在内，即，包括若干要素或要素列表中的至少一个、但也包括若干要素或要素列表中的多于一个，并且任选地包括其他未列出的项目。只有术语相反地明确地指明，例如“…中的仅一个”或“…中的恰好一个”、或者在权利要求中使用时，“由…组成”是指包括若干要素或要素列表中的恰好一个要素。通常，当前面有排他性的术语例如“任一者”、“…中的一者”、“…中的仅一者”或“…中的恰好一者”时，本文中使用的术语“或”将只解释为表示排他的备选物(即，“一者或另一者，而不是两者”)。
权利要求以及上述说明书中，所有的连接词例如“包含”、“包括”、"负载”、“具有”、“含有”、“涉及”、“具有”、“包含(composed of)”等应理解为开放式，即，意在包括但并不限于此。只有连接词“由…组成”和“基本上由…组成”分别为封闭式或半封闭式连接词，如10United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures，Section2111.03中规定的那样。
本文中在说明书和权利要求中使用的术语“至少一个”，其关于一个或多个要素的列表，应理解为意指从要素列表中的要素的任一个或多个中选择的至少一个要素，但未必包括要素列表内所具体列出的各个和每个要素中的至少一个并且没有排除该要素列表中的要素的任何组合。该定义也使得术语“至少一个”所指的要素列表内具体指明的要素以外的要素可任选地存在，无论与具体指明的那些要素是否有关。因此，作为非限制性实例，“A和B中的至少一个”(或者等同地，“A或B中的至少一个”，或者等同地，“A和/或B中的至少一个”)在一个实施方案中可指至少一个，任选地包括多于一个，A而不存在B(并且任选地包括B以外的要素)；在另一实施方案中可指至少一个，任选地包括多于一个，B而不存在A(并且任选地包括A以外的要素)；在又一实施方案中可指至少一个，任选地包括多于一个，A，和至少一个，任选地包括多于一个，B(并且任选地包括其他要素)等。也应理解，除非相反地明确表明，在本文中要求保护的任何包括多于一个步骤或行为的方法中，该方法的步骤或行为的顺序未必限于对该方法的步骤或行为所叙述的顺序。
本文中使用的术语“气体的”和“蒸气的”以一般的含义使用，并且除非上下文另外表明，旨在可互换。
公开的蒸发性排放控制系统即使在低吹扫条件下也提供低昼间呼吸损失(DBL)排放。公开的蒸发性排放控制系统的蒸发性排放性能即使在低吹扫条件下也可以在由California Bleed Emissions Test Procedure(BETP)定义的监管限制(其为20mg或更小)内。本文中使用的术语“低吹扫”是指40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的等于或低于210升(即100床容积，对于2.1升吸附剂组分系统而言)的吹扫水平。
本文所述的蒸发性燃料排放控制系统令人惊奇地且出人预料地能够使用采用BETP确定的相对低的吹扫容积使DBL排放减小到低于20mg。通常，本文中所述的蒸发性排放控制系统包括一个或多个罐，该一个或多个罐包括初始吸附剂容积，该初始吸附剂容积与至少一个后续吸附剂容积连接或连通(例如，蒸气或气体连通)，形成从其中经过的蒸气流路，并且其中随着蒸气从该初始吸附剂容积向该一个或多个后续吸附剂容积流动或扩散，吸附容量中的“逐渐降低”梯度存在。相反地，随着空气从排气口向该一个或多个后续吸附剂容积再向该初始吸附剂容积向内流动，该罐系统产生“逐渐升高”梯度。因此，在某些实施方案中，该罐系统容许空气和蒸气对吸附剂容积的顺序接触。此外，本说明书提供制造和使用其的方法。
这样，一方面中，本说明书提供蒸发性排放控制系统，其包括一个或多个罐并且包括：初始吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有大于约35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量；和至少一个后续吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有小于约35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量，其中该初始吸附剂容积和后续吸附剂容积连通，并且其中该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于约210升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失(DBL)排放。
在某些实施方案中，该初始吸附剂容积和一个(或多个)后续吸附剂容积为蒸气或气体连通并且限定从中经过的空气和蒸气流路。该空气和蒸气流路容许或有助于该罐系统中各个吸附剂容积之间的定向空气或蒸气流动或扩散。例如，该空气和蒸气流路有助于燃料蒸气从该初始吸附剂容积到该一个(或多个)后续吸附剂容积的流动或扩散。
在某些实施方案中，该后续吸附剂容积经配置以显示下述中的至少一者：(i)有助于跨其流路横截面的均匀的空气和蒸气流分布的大致均匀的结构，(ii)小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或(iii)其组合。这样，该一个(或多个)后续吸附剂容积有助于形成如下的罐系统，该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于约210升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失(DBL)排放。在某些实施方案中，该罐系统包括多个后续吸附剂容积(例如与该初始吸附剂容积串联连接)，每个后续吸附剂容积彼此独立地经配置以显示下述中的至少一者：(i)有助于跨其流路横截面的均匀的空气和蒸气流分布的大致均匀的结构，(ii)小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或(iii)其组合。
在本文中所述的任何实施方案中，该初始吸附剂容积和一个(或多个)后续吸附剂容积可位于单一的罐、分离的罐或这两者的组合内。例如，在某些实施方案中，该系统包括罐，该罐包括初始吸附剂容积和一个或多个后续吸附剂容积，其中将该后续吸附剂容积连接至该初始吸附剂容积使得它们为蒸气或气体连通以形成蒸气流路，并且允许空气和/或蒸气从其中流过或扩散。在某些方面，该罐容许空气或燃料蒸气与吸附剂容积的依次接触。
在另外的实施方案中，该系统包括罐，该罐包括初始吸附剂容积和一个或多个后续吸附剂容积，该一个或多个后续吸附剂容积连接至一个或多个分离的罐，该一个或多个分离的罐包括至少一个附加的后续吸附剂容积，其中该后续吸附剂容积连接至该初始吸附剂容积使得它们为蒸气或气体连通以形成蒸气流路，并且允许空气和/或燃料蒸气从其中流过或扩散。
在某些实施方案中，该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于约100床容积的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失(DBL)排放。
在某些实施方案中，该罐系统包括一个或多个后续吸附剂容积，该一个或多个后续吸附剂容积经配置以具有或显示有助于经过吸附剂容积的大致均匀的空气和蒸气流分布的结构。在没有被任何具体的理论束缚的情况下，认为均匀的空气和蒸气流分布改善该罐系统的效率。具体地，看起来使后续吸附剂容积经配置以有助于在蒸气流路的末端或其附近(即，向大气的排气口的附近)从其中经过的大致均匀的空气和蒸气流分布改善该罐系统的性能。这样，在某些实施方案中，该罐系统包括一个或多个后续吸附剂容积，其经配置以具有或显示大致均匀的结构，该大致均匀的结构有助于在燃料蒸气流路的末端或其附近、或者在排气口的开口或其附近处的从其中经过的大致均匀的空气和蒸气流分布。
在某些实施方案中，该后续吸附剂容积，经配置以有助于经过其的大致均匀的空气和蒸气流分布，包括跨其横截面(即，与流路垂直的平面)上大致均匀的空气和蒸气流分布的孔隙率、空隙度或孔眼结构。在优选的实施方案中，该后续吸附剂容积包括大致均匀的尺寸(例如大小、形状或其组合)、分布或这两者的孔眼的基体。在某些实施方案中，该后续吸附剂容积包括大致均匀的尺寸和分布的孔眼的蜂窝或网格。在又一实施方案中，该后续吸附剂容积为具有大致均匀的尺寸和分布的孔眼的正方形网格。在另外的实施方案中，该后续吸附剂容积具有小于3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)、和2克与6克之间的g-合计BWC。
在另一实施方案中，例如，该后续吸附剂容积没有经配置来用于跨其横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布，例如由柱状整块状吸附剂中的正方形孔眼网格时，该蒸发性排放控制罐系统包括：初始吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量；和至少一个后续吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量和小于3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)，以及2克和6克之间的g-合计BWC。在本文中所述的任何实施方案中，该初始吸附剂容积和一个(或多个)后续吸附剂容积可位于单一的罐、分离的罐或者两者的组合内。例如，在某些实施方案中，该系统包括罐，该罐包括初始吸附剂容积和一个或多个后续吸附剂容积，其中将该后续吸附剂容积连接至该初始吸附剂容积以允许燃料蒸气顺序接触。在另外的实施方案中，该系统包括罐，该罐包括初始吸附剂容积和一个或多个后续吸附剂容积，该一个或多个后续吸附剂容积连接至一个或多个分离的罐，该一个或多个分离的罐包括至少一个附加的后续吸附剂容积，其中将该后续吸附剂容积连接至该初始吸附剂容积以允许燃料蒸气顺序接触。
在某些实施方案中，即使在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的等于或低于210升下吹扫时，该蒸发性排放控制系统也提供低的昼间呼吸损失(DBL)排放。在一些实施方案中，可在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的等于或低于157.5升下对该蒸发性排放控制系统进行吹扫。
在另外的实施方案中，即使在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的等于或低于100BV(床容积，基于该罐系统的2.1升公称容积)下吹扫时，该蒸发性排放控制系统也提供低的昼间呼吸损失(DBL)排放。在一些实施方案中，可在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的等于或低于75BV(基于该罐系统的2.1升公称容积)下对该蒸发性排放控制系统进行吹扫。
在某些实施方案中，该罐系统包括单一的后续吸附剂容积。在另外的实施方案中，该罐系统包括多个后续吸附剂容积。在其他的实施方案中，该罐系统包括多个后续吸附剂容积，其中每个后续吸附剂容积在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有独立地选自小于约35克正丁烷/L的范围中的25℃下的有效增量吸附容量。
图1-3表示蒸发性排放控制罐系统的一些实施方案的非限制性实例，其中初始吸附剂容积和一个(或多个)后续吸附剂容积位于单一罐内。图4–7表示包括多于1个罐的蒸发性排放控制罐系统的实施方案的非限制性实例，其中初始吸附剂容积和至少一个后续吸附剂容积位于分离的罐中，将该分离的罐连接以容许由燃料蒸气顺序接触。
图1表示在单一罐内具有初始吸附剂容积和后续吸附剂容积的蒸发性排放控制罐系统的一个实施方案。罐系统100包括支承网102、隔离壁103、从燃料罐的燃料蒸气入口104、向大气开放的排气口105、向发动机的吹扫出口106、初始吸附剂容积201和后续吸附剂容积202。发动机关闭时，来自燃料罐的燃料蒸气经过燃料蒸气入口104进入罐系统100。该燃料蒸气扩散到初始吸附剂容积201、然后是后续吸附剂容积202中，它们一起限定空气和蒸气流路，然后经过罐系统的排气口105释放到大气中。一旦打开发动机，经过排气口105将周围空气吸入罐系统100中。吹扫空气流经后续吸附剂容积202、然后是初始吸附剂容积201，并且使吸附剂容积202、201上吸附的燃料蒸气解吸，然后经过吹扫出口106进入内燃机。在本文中所述的蒸发性排放控制罐系统的任何实施方案中，该罐系统可包括多于一个的后续吸附剂容积。在另外的实施方案中，该罐系统可包括多于一个的每种类型的后续吸附剂容积，所述后续吸附剂容积能够独立地选择和/或包含在一个或多个容器内。换言之，在本文中所述的任何实施方案中，该罐系统可包括一个或多个后续吸附剂容积，其中每个后续吸附剂容积彼此独立地经配置以具有或显示下述中的至少一个：(i)有助于跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布的大致均匀的结构，(ii)具有小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或者(ii)为(i)和(ii)的组合。
作为非限制性实例，如图2中所示，蒸发性排放控制罐系统100在单一的罐中可包括初始吸附剂容积201和三个后续吸附剂容积202、203、204，如图2中所示。每个后续吸附剂容积，例如202、203、204可经配置以有助于跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布，具有小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或者其组合。在优选的实施方案中，该罐系统包括至少一个后续吸附剂容积，该至少一个后续吸附剂容积经配置以有助于位于排气口105或在排气口105附近的大致均匀的空气和蒸气流分布。另外，在某些实施方案中，该蒸发性排放控制罐系统可在该罐中包括空容积。本文中使用的术语“空容积”是指不包括任何吸附剂的容积。这样的容积可包括任何非吸附剂，其包括但并不限于空气间隙、泡沫间隔物、网或其组合。在图3中所示的非限制性实例中，蒸发性排放控制罐系统100可在单一的罐中包括初始吸附剂容积201；三个后续吸附剂容积202、203、204；和后续吸附剂容积203与204之间的空容积205。每个后续吸附剂容积，例如202、203、204，可经配置以有助于跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布，具有小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或者其组合。在优选的实施方案中，该罐系统包括至少一个后续吸附剂容积，该后续吸附剂容积经配置以有助于位于排气口105处或在排气口105附近的大致均匀的空气和蒸气流分布。
作为非限制性实例，图4–7示出蒸发性排放控制罐系统的实施方案，其中该罐系统包括多于一个的罐。如图4中所示，罐系统100包括主罐101、支承网102、隔离壁103、从燃料罐的燃料蒸气入口104、向大气开放的排气口105、向发动机的吹扫出口106、主罐101中的初始吸附剂容积201、主罐101中的后续吸附剂容积202、203、204、包括后续吸附剂容积301的辅助罐300、和将主罐101与辅助罐300连接的管线107。每个后续吸附剂容积，例如202、203、204、301，可经配置以有助于大致均匀的空气和蒸气流分布，具有小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或者其组合。在优选的实施方案中，该罐系统包括至少一个后续吸附剂容积，该至少一个后续吸附剂容积经配置以有助于位于排气口105处或在排气口105附近的大致均匀的空气和蒸气流分布。
发动机关闭时，来自燃料罐的燃料蒸气经过燃料蒸气入口104进入罐系统100的主罐101中。该燃料蒸气经过主罐101中的初始吸附剂容积201、然后是后续吸附剂容积(202、203和204)扩散，然后经由管线107进入辅助罐300。该燃料蒸气经过辅助罐300内的后续吸附剂容积301扩散，然后经过罐系统的排气口105释放到大气中。一旦打开发动机，经过排气口105将周围空气吸入罐系统100中。吹扫空气流经辅助罐300中的后续吸附剂容积301、主罐101中的后续吸附剂容积(204、203、202)、然后是主罐101中的初始吸附剂容积201，以使吸附剂容积(301、204、203、202、201)上吸附的燃料蒸气解吸，然后经过吹扫出口106进入内燃机。
类似于主罐，蒸发性排放控制罐系统的辅助罐可包括多于一个的后续吸附剂容积。作为非限制性实例，蒸发性排放控制罐系统100的辅助罐300可包括后续吸附剂容积301和302，如图5中所示。每个后续吸附剂容积，例如202、203、204、301、302，可经配置以有助于大致均匀的空气和蒸气流分布，具有小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或者其组合。在优选的实施方案中，该罐系统包括至少一个后续吸附剂容积，该后续吸附剂容积经配置以有助于位于排气口105处或在排气口105附近的大致均匀的空气和蒸气流分布。
此外，蒸发性排放控制罐系统的辅助罐可在后续吸附剂容积之间包括空容积。作为非限制性实例，蒸发性排放控制罐系统100的辅助罐300可包括后续吸附剂容积(301、302和303)和后续吸附剂容积302与303之间的空容积304，如图6中所示。每个后续吸附剂容积，例如202、203、204、301、302、303，可经配置以有助于大致均匀的空气和蒸气流分布，具有小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或者其组合。在优选的实施方案中，该罐系统包括至少一个后续吸附剂容积，该至少一个后续吸附剂容积经配置以有助于位于排气口105处或在排气口105附近的大致均匀的空气和蒸气流分布。
在图7中所示的非限制性实例中，蒸发性排放控制罐系统100的辅助罐300可包括后续吸附剂容积(301、302、303)、后续吸附剂容积301与302之间的空容积304、以及后续吸附剂容积302与303之间的空容积305。如前面讨论的那样，术语“空容积”是指不包括任何吸附剂的容积。这样的容积可包括任何非吸附剂，其包括但并不限于空气间隙、泡沫间隔物、网、管线或其组合。每个后续吸附剂容积，例如202、203、204、301、302、303，可经配置以有助于大致均匀的空气和蒸气流分布，具有小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或者其组合。在优选的实施方案中，该罐系统包括至少一个后续吸附剂容积，该至少一个后续吸附剂容积经配置以有助于位于排气口105处或在排气口105附近的大致均匀的空气和蒸气流分布。
另外，该蒸发性排放控制罐系统可在主罐与辅助罐之间包括空容积。
需要时，该蒸发性排放控制罐系统可包括多于一个的辅助罐。该蒸发性排放控制罐系统可在主罐与第一辅助罐之间、辅助罐之间、和/或最后的辅助罐的末端进一步包括一个或多个空容积。作为非限制性实例，该蒸发性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容积、第一和第二辅助罐之间的空容积、和第三辅助罐的末端的空容积。
如上所讨论那样，图1–7只是所公开的蒸发性排放控制罐系统的示例性实施方案，本领域技术人员可以在不脱离本公开的范围的情况下预见其他的实施方案。
需要时，总吸附剂容积(即，初始吸附剂容积和后续吸附剂容积之和)可以与该蒸发性排放控制罐系统的容积相同。或者，该总吸附剂容积可以小于该蒸发性排放控制罐系统的容积。
在其他的方面中，本说明书提供在蒸发性排放控制系统中减少燃料蒸气排放的方法，该方法包括使该燃料蒸气与本文中所述的蒸发性排放控制系统接触。
在具体的实施方案中，在蒸发性排放控制系统中减少燃料蒸气排放的方法包括使该燃料蒸气与初始吸附剂容积和至少一个后续吸附剂容积接触，该初始吸附剂容积具有在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量，该至少一个后续吸附剂容积具有在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于约35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量，其中该初始吸附剂容积和后续吸附剂容积为气体或蒸气连通，其中该后续吸附剂容积经配置以具有或显示下述中的至少一者：(i)跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布，(ii)小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或(iii)其组合；其中该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于约210升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失(DBL)排放。在某些实施方案中，通过包含大致均匀的结构的后续吸附剂容积有助于大致均匀的空气和蒸气流分布。
本文中使用的术语“吸附剂组分”或“吸附剂容积”是指沿蒸气流路的吸附剂材料或含有吸附剂的材料，并且可以由颗粒材料的床、整块体、蜂窝、吸附剂泡沫、片材或其他材料组成。
本文中使用的术语“公称容积”是指吸附剂组分的容积之和，并且不包括跨垂直于蒸气流路的平面没有吸附剂材料的沿该蒸气流路的长度的间隙、空隙、管道、管线、管路、充气空间或其他容积的容积。例如，图1中，该罐系统的总公称容积为吸附剂容积201和202的容积之和。例如，图2和3中，该罐系统的总公称容积为吸附剂容积201、202、203和204的容积之和。图4中，该罐系统的总公称容积为吸附剂容积201、202、203、204和301的容积之和。图5中，该罐系统的总公称容积为吸附剂容积201、202、203、204、301和302的容积之和。图6和7中，该罐系统的总公称容积为吸附剂容积201、202、203、204、301、302和303的容积之和。
公称容积表观密度的确定
本文中使用的术语“公称容积表观密度”为吸附剂容积中的代表性吸附剂的质量除以吸附剂的公称容积，其中该容积的长度定义为最初与该吸附剂组分接触的该蒸气流路的垂直平面与离开该吸附剂组分的该蒸气流路的垂直平面之间的该罐系统内的原位距离。
本文中对如何计算各种形式的吸附剂的公称容积表观密度的非限制性实例进行说明。
(A)跨吸附剂组分流路的长度的均匀吸附容量的颗粒状、丸状或球状的吸附剂
标准方法ASTM D 2854(以下称为“标准方法”)可用于确定通常用于燃料系统的蒸发性排放控制的尺寸和形状的粒状吸附剂例如颗粒状和丸状吸附剂的公称容积表观密度。当其提供与罐系统中存在的吸附剂床的质量与公称容积之比相同的表观密度值时，该标准方法可用于确定吸附剂容积的表观密度。根据该标准方法的吸附剂的质量为在该增量吸附分析中使用的代表性吸附剂的质量，即，取决于作为吸附剂样品对什么代表性材料进行分析，等同地包括或排除吸附剂容积内的惰性粘结剂、填料和结构组分。
此外，吸附剂容积的公称容积表观密度可使用如下定义的备选的表观密度法确定。该备选的方法可适用于具有通过该标准方法不可比地或不适合地测定的表观密度的公称吸附剂容积。另外，由于其普遍的适用性，该备选的表观密度法可替代该标准方法而适用于粒状吸附剂。该备选的方法可适用于可含有粒状吸附剂、非粒状吸附剂、和为了净减少的增量容积容量的效果而由容积或顺序的类似吸附剂容积内的间隔物、空隙、空隙度添加剂增强的任何形式的吸附剂的吸附剂容积。
在备选的表观密度法中，通过用吸附剂的质量除以吸附剂的容积而得到吸附剂容积的表观密度，其中：
(1)测定吸附剂容积中的代表性吸附剂的干质量基础。例如，通过McBain法对吸附剂容积中25.0g合计吸附剂质量的0.200g代表性样品测定吸附容量。而McBain法得到每g-吸附剂的g-丁烷的吸附值，对于吸附剂容积的表观密度中的分子，可适用的质量为25.0g，于是可将McBain分析值转化为吸附剂容积的容积性能；和
(2)表观密度的分母中的吸附剂组分的容积定义为在罐系统内产生表面蒸气流路下的原位几何容积。该容积的长度由垂直于所讨论的吸附剂容积的表面蒸气流入口(即，在该垂直平面上存在吸附剂的点)的平面和与所讨论的吸附剂容积的蒸气流出口(即，跨垂直于蒸气流的平面不存在吸附剂的点)处的表面流垂直的平面限定。
(B)蜂窝、整块、或泡沫吸附剂
(1)柱状蜂窝吸附剂
柱状蜂窝吸附剂的表观密度可根据Purification Cellutions，LLC(Waynesboro，GA)SOP 500–115的程序确定。吸附剂的容积为吸附剂的横截面面积(A)与长度(h)的乘积。吸附剂的长度(h)定义为与进入该吸附剂的蒸气流或气流垂直的吸附剂的前平面与该蒸气或气体离开该吸附剂处的该吸附剂的后平面之间的距离。容积测定为公称容积的测定，其也用于定义吹扫的床容积比。在圆形横截面的圆柱状蜂窝吸附剂的情况下，该吸附剂横截面面积由πd2/4确定，其中d为在该蜂窝的每个端部上的四点测定的平均直径。公称吸附剂容积和公称容积表观密度如下计算：
公称吸附剂容积＝h x A
公称容积表观密度＝部件质量/(h x A)
其中“部件质量”为用于对代表性吸附剂样品测试吸附性能的吸附剂的质量，包括惰性或吸附性粘结剂和填料的代表性部分。
作为非限制性实例，图9示出具有横截面面积A的蜂窝吸附剂109的公称容积的边界定义。蒸气或气体在D1至D2的方向上流经蜂窝吸附剂109。蒸气或气体进入吸附剂109的前平面(F)，流经吸附剂109的长度(h)，并且离开吸附剂109的后平面(B)。蜂窝吸附剂109的公称容积等于横截面面积A x长度h。同样地，图10表示泡沫吸附剂110的公称容积的边界定义。
(2)褶裥状、波纹状和片状吸附剂
对于褶裥状和波纹状吸附剂，公称吸附剂容积包括由褶裥和波纹产生的全部空隙空间。容积测定为公称容积的测定，其也用于定义吹扫的床容积比。吸附剂的公称容积和表观密度如下计算：
公称吸附剂容积＝h x A
公称容积表观密度＝部件质量/(h x A)
其中
“部件质量”为用于对代表性吸附剂样品测试吸附性能的吸附剂的质量，包括惰性或吸附性粘结剂和填料的代表性部分。
h为吸附剂的长度，定义为与进入该过滤器的蒸气流或气流垂直的吸附剂的前平面与该蒸气或气体离开该过滤器处的该吸附剂的后平面之间的距离，并且
A为吸附剂的横截面面积。
作为非限制性实例，图11表示堆叠的波纹状片材吸附剂整块体111的容积的边界定义。形成这样的整块体作为挤出的蜂窝也在本领域技术人员的认知内。
在褶裥状吸附剂的情况下，吸附剂横截面面积由L x W确定，其中L为方向X上从吸附剂的一个边缘到吸附剂的相对边缘的距离，和W为方向Y上从吸附剂的一个边缘到吸附剂的相对边缘的距离。
作为非限制性实例，图12表示单一褶裥或波纹112的容积的边界定义。图13表示具有通过对气体流有某种形式的渗透性的片材设置的蒸气流路的褶裥状或波纹状片材113的容积的边界定义。片材的面垂直于蒸气流。与之相对，图14表示其面与气体流成角度的褶裥状或波纹状片材114的容积的边界定义。图15表示平行的吸附剂片材的吸附剂容积115的容积的边界定义。图16表示吸附剂套筒116的容积的边界定义。
公称增量吸附容量的确定
本文中使用的术语“公称增量吸附容量”是指根据下式的吸附容量：
公称增量吸附容量＝[在50体积％下吸附的丁烷–在5体积％下吸附的丁烷]x公称容积表观密度x 1000
其中
“在50体积％下吸附的丁烷”为在50体积％丁烷浓度下每克质量的吸附剂样品吸附的正丁烷的克质量；
“在5体积％下吸附的丁烷”为在5体积％丁烷浓度下每克质量的吸附剂样品吸附的正丁烷的克质量；和
“公称容积表观密度”如前所定义。
公称容积丁烷工作容量(BWC)的确定
标准方法ASTM D5228可用于确定含有颗粒状和/或丸状吸附剂的吸附剂容积的公称容积丁烷工作容量(BWC)。
ASTM D5228方法的改进版本可用于确定蜂窝、整块状、和/或片状吸附剂容积的公称容积丁烷工作容量(BWC)。该改进的方法也可用于粒状吸附剂，其中该粒状吸附剂包括填料、空隙、结构组分或添加剂。而且，可在粒状吸附剂与标准方法ASTM D5228不相容，例如代表性吸附剂样品可能无法容易地作为16.7mL填充物放入试验的样品管中时使用该改进的方法。
ASTM D5228方法的改进版本如下所述。在110±5℃下对吸附剂样品进行烘箱干燥最少8小时，然后放入干燥器中以冷却。记录该吸附剂样品的干质量。在将吸附剂样品组装到试验组件中之前确定空试验组件的质量。然后，将该试验组件安装到流动装置中并且在25℃和1atm压力下以500ml/min的丁烷流量用正丁烷气体装载最少25分钟(±0.2分钟)。然后将试验组件从BWC试验装置中移除。测定该试验组件的质量并且记录到最近的0.001克。将该正丁烷装载步骤反复进行连续5分钟流动间隔直至实现恒定的质量。例如，对于35mm直径x150mm长的蜂窝(实施例2吸附剂1)，合计丁烷装载时间为66分钟。对于可将公称容积去除并且完整无损地试验的情形，该试验组件可以是蜂窝或整块状部件的支架。或者，该公称容积可需要为罐系统的部分、或者公称容积的合适的再构造，其中使内装物适当地取向于气流，如另外在罐系统中遇到的那样。
将试验组件再安装于试验装置并且在25℃和1atm压力下用2.00升/分钟的空气吹扫根据式：吹扫时间(分钟)＝(719x公称容积(cc))/(2000(cc/分钟))选择的固定吹扫时间(±0.2分钟)。
BWC试验中空气吹扫流的方向与罐系统中待施加的吹扫流的方向相同。吹扫步骤后，将试验组件从BWC试验装置移除。在试验完成的15分钟内测定试验组件的质量并且记录到最近的0.001克。
使用下式确定吸附剂样品的公称容积丁烷工作容量(BWC)：
其中
“公称容积表观密度”如前所定义，并且
吹扫的丁烷的量＝装载后试验组件的质量–吹扫后试验组件的质量。
本文中使用的术语“g-合计BWC”是指吹扫的丁烷的g-量。
有效容积性能的确定
吸附剂的有效容积考虑沿蒸气流路的吸附剂的公称容积之间的缺少吸附剂的空气间隙、空隙和其他容积。因此，吸附剂的有效容积性能是指考虑沿蒸气流路的缺少吸附剂的吸附剂的公称容积之间的空气间隙、空隙和其他容积的吸附剂的性能。
对于给定长度的蒸气流路的有效容积(Veff)为沿该蒸气路径长度存在的吸附剂的公称容积(Vnom,i)加上沿该蒸气流路的不含吸附剂的容积(Vgap,j)之和。
Veff＝∑Vnom,i+∑Vgap,j
有效容积(Beff)的容积吸附性能，例如增量吸附容量(g/L)、表观密度(g/mL)和BWC(g/dL)，为各个视为有效容积(Bnom,i)的一部分的公称容积乘以每个各自的公称容积(Vnom,i)的每个性能之和，然后除以总有效容积(Veff)：
Beff＝∑(Bnom,i x Vnom,i)/Veff
因此，术语“有效增量吸附容量”为每个公称增量吸附容量乘以每个各自的公称容积之和，然后除以总有效容积。
术语“有效丁烷工作容量(BWC)”为每个BWC值乘以每个各自的公称容积之和，然后除以总有效容积。
术语“有效表观密度”为每个表观密度乘以每个各自的公称容积之和，然后除以总有效容积。
术语“有效容积的g-合计BWC”为有效容积内的公称容积的g-合计BWC克值之和。
作为如何确定吸附剂的有效容积的非限制性实例，图17示出用相等的横截面面积的间隙在流路中连接的三个吸附剂蜂窝公称容积的有效容积，D1至D2的方向上的箭头表示向着罐系统排气口进入有效容积的蒸气流。图18表示用与蜂窝横截面面积相比不同的横截面面积的管线部分连接的三个吸附剂蜂窝公称容积。图17和18中，蜂窝公称容积和间隙看起来是对称的。但是，应理解蜂窝公称容积和间隙可具有不同的尺寸。
一些实施方案中，吸附剂容积的容积吸附性能可沿蒸气流路降低。作为非限制性实例，吸附剂容积的容积增量容量和丁烷工作容量(BWC)可朝向罐系统的排气口方向降低。通过改进吸附剂的分离部分的性能、通过改变吸附剂公称容积之间的间隙的大小(图19)、通过调节各个吸附剂公称容积的尺寸[单独地(图20和21)或者通过其组合(图22)]，可获得减小的容积吸附性能。作为非限制性实例，如图20和21中所示，在D1至D2的方向上沿流路，罐系统(120、121)可包括吸附剂容积部分“F”、“M”和“B”。在D1至D2的方向上沿流路，可使吸附剂容积部分的有效丁烷工作容量(BWC)减少(即，吸附剂容积部分F的有效BWC>吸附剂容积部分M的有效BWC>吸附剂容积部分B的有效BWC)。在一些实施方案中，吸附剂容积部分M和/或部分B的有效BWC可小于3g/dL，而罐系统的有效BWC可大于或等于3g/dL。
在具体的实施方案中，该蒸发性排放控制系统包括：用于存储燃料的燃料罐；具有进气系统且适于消耗该燃料的发动机；包括一个或多个罐的蒸发性排放控制罐系统；从该燃料罐至该罐系统的燃料蒸气入口管线；从该罐系统至该发动机的进气系统的燃料蒸气吹扫管线；和发动机关闭时用于对该罐系统进行排气且发动机运行时用于允许吹扫空气进入该罐系统的排气管线。该蒸发性排放控制罐系统由从该燃料蒸气入口管线到该初始吸附剂容积再到该至少一个后续吸附剂容积和该排气管线的燃料蒸气流路限定，并且由从该排气管线到该至少一个后续吸附剂容积再到该初始吸附剂容积和该燃料蒸气吹扫管线的空气流路限定。该蒸发性排放控制罐系统包括：初始吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量；和至少一个后续吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有小于约35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量，其中该后续吸附剂容积经配置以具有或显示下述中的至少一者：(i)跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布，(ii)小于约3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)和约2-约6克的g-合计BWC，或(iii)其组合；其中使该初始吸附剂容积和该后续吸附剂容积连接以容许由燃料蒸气顺序接触。在某些实施方案中，该后续吸附剂容积经配置以包括大致均匀的结构，其有助于大致均匀的空气和蒸气流分布。该初始吸附剂容积和该至少一个后续吸附剂容积位于单一的罐内，或者该初始吸附剂容积和该至少一个后续吸附剂容积位于分离的罐中，将该分离的罐连接以容许由燃料蒸气顺序接触。该蒸发性排放控制罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于约210升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失(DBL)排放。
在一些实施方案中，该蒸发性排放控制系统可包括加热单元以进一步提高吹扫效率。作为非限制性实例，该蒸发性排放控制系统可包括用于加热吹扫空气、至少一个后续吸附剂容积、或者这两者的加热单元。
适合用于吸附剂容积的吸附剂可来源于许多不同的材料并且为不同的形式。其可以是单一组分或不同组分的共混物。而且，该吸附剂(作为单一组分或不同组分的共混物)可包括容积稀释剂。该容积稀释剂的非限制性实例可包括但并不限于间隔物、惰性间隙、泡沫、纤维、弹簧或其组合。
可使用任何已知的吸附剂材料，包括但并不限于活性炭、木炭、沸石、粘土、多孔聚合物、多孔氧化铝、多孔二氧化硅、分子筛、高岭土、二氧化钛、二氧化铈或其组合。活性炭可来源于各种碳前体。作为非限制性实例，该碳前体可以是木材、木屑、木粉、棉绒、泥炭、煤、椰子、褐煤、碳水化合物、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、水果核、果核、坚果壳、坚果核、锯屑、棕榈树、蔬菜例如稻壳或稻草、合成聚合物、天然聚合物、木质纤维素材料或其组合。而且，可采用各种方法制备活性炭，该方法包括但并不限于化学活化、热活化或其组合。
可采用各种吸附剂形状。吸附剂形式的非限制性实例可包括颗粒状、丸状、球状、蜂窝、整块状、粒料柱状、均匀形状的粒状介质、非均匀形状的粒状介质、挤出形式的结构介质、缠绕形式的结构介质、折叠形式的结构介质、褶裥形式的结构介质、波纹状的结构介质、倾注形式的结构介质、接合形式的结构介质、非织造物、织造物、片材、纸、泡沫或其组合。吸附剂(作为单一组分或不同组分的共混物)可包括容积稀释剂。该容积稀释剂的非限制性实例可包括但并不限于间隔物、惰性间隙、泡沫、纤维、弹簧或其组合。而且，可将该吸附剂挤出为特殊的薄壁横截面形状，例如粒料柱状、中空柱体、星形物、扭曲的螺旋形、星状物、构造的带状物、或本领域的技术能力内的其他形状。成形时，可使用无机和/或有机粘结剂。
蜂窝和整块状吸附剂可为任何几何形状，包括但并不限于圆形、柱状、或正方形。而且，蜂窝吸附剂的孔眼可为任何几何形状。流经通道的均匀的横截面面积的蜂窝，例如具有正方形横截面孔眼的正方形蜂窝或者波纹形式的螺旋缠绕蜂窝与成直角的基体中的具有正方形横截面孔眼的圆形蜂窝相比可能性能更好，该成直角的基体为相邻通道提供横截面面积的范围并因此使通道没有被等同地吹扫。具有与圆柱状整块中的正方形孔眼网格类似的非均匀流动的吸附剂容积包括，例如在相对窄横截面过滤器容器中的颗粒或挤出物吸附剂填充物。(与朝向流路的中心线的流动相比，在容器壁及其附近处颗粒或挤出物的较松散的局部填充能够使得在壁处优先流动)。另一实例为缠绕或堆叠的片材吸附剂容积、或者正方形横截面挤出吸附剂容积，其借助设计或制造，具有孔眼大小的分布，尽管理论上容许均匀的空气和蒸气流分布。不受任何理论的束缚，认为跨蜂窝面的孔眼横截面面积越均匀，则在吸附和吹扫循环两者的过程中，部件内的流分布越均匀，因此，来自罐系统的DBL排放越低。但是，如果该流不均匀，本发明的具有2-6g-合计BWC和<3g/dL有效BWC的规定的后续吸附剂容积也提供补救方法。
一些实施方案中，该蒸发性排放控制系统可进一步包括用于加热一个或多个吸附剂容积和/或一个或多个空容积的一个或多个热输入单元。热输入单元可包括但并不限于内部电阻元件、外部电阻元件或与吸附剂关联的热输入单元。与吸附剂关联的热输入单元可以是与吸附剂分离(即，与吸附剂非接触)的元件。或者，与吸附剂关联的热输入单元可以是将吸附剂在其上附接、接合、非接合、或物理接触的基材或层。与吸附剂关联的热输入单元可以是通过具有合适的电阻率而被直接地电加热的吸附剂。通过在吸附剂的最初的制备中和/或在将吸附剂成形为颗粒状或整块状中添加导电或电阻添加剂和粘结剂，可改进吸附剂的电阻率性能。导电组分可以是导电吸附剂、导电基材、导电添加剂和/或导电粘结剂。可将该导电材料在吸附剂制备中添加、在中间成形工艺中添加、和/或在吸附剂成形为最终形式中添加。可使用任何模式的热输入单元。作为非限制性实例，热输入单元可包括传热流体、热交换器、热传导元件和正温度系数材料。沿被加热的流体路线长度，热输入单元可均匀或者可不均匀(即，提供不同的局部强度)。而且，可以使或可以不使热输入单元经分布以在沿被加热的流体路线长度的不同点处具有较大的强度和加热持续时间。
实施例
增量吸附容量的确定
图8表示用于丁烷吸附容量的确定的装置的简化示意图。在本领域中其被称为McBain法。装置800包括：样品皿801和样品管803内的弹簧802、粗真空泵804、扩散泵805、旋塞阀806、金属/O型环真空阀807–809、丁烷气缸810、压力读取单元811、和将装置800的部件连接的至少一条管线812。
在110℃下将代表性吸附剂组分样品(“吸附剂样品”)烘箱干燥大于3小时，然后装载到样品皿801上，样品皿801与样品管803内的弹簧802附接。然后，将样品管803安装到装置800中。当表观密度值确定等同地在其质量分子中包括惰性粘结剂、填料和结构组分的质量时，吸附剂样品将包括代表性量的在吸附剂部件的公称容积中存在的任何惰性粘结剂、填料和结构组分。相反地，当表观密度值等同地在其分子中不包括惰性粘结剂、填料和结构组分的质量时，吸附剂样品将不包括这些惰性粘结剂、填料和结构组分。该通用的概念用于精确地定义在公称容积内基于容积的丁烷的吸附性能。
将小于1托的真空施加于样品管，并且将该吸附剂样品在105℃下加热1小时。然后通过使用测高计的该弹簧的延伸量确定该吸附剂样品的质量。然后，将该样品管浸入25℃下的温度受控的水浴中。将空气从该样品管中泵出直至该样品管内的压力为10-4托。将正丁烷引入该样品管中直至在选择的压力下达到了平衡。对于四个选择的平衡压力中的两个数据组(各自为选取的约38托和选取的约380托)进行试验。正丁烷的浓度基于样品管内的平衡压力。在选择的平衡压力下的每个试验后，基于使用测高计的该弹簧的延伸量测定该吸附剂样品的质量。该吸附剂样品的增加的质量为由该吸附剂样品吸附的正丁烷的量。对于在不同的正丁烷平衡压力下的每个试验确定每吸附剂样品的质量(以克计)吸附的正丁烷的质量(以克计)并且作为正丁烷的浓度(以体积％计算)的函数绘制于图中。由38托的该样品管内的平衡压力提供一个大气下的5体积％正丁烷浓度(以体积计)。由380托的该样品管内的平衡压力提供一个大气下的50体积％正丁烷浓度。由于在精确地38托和380托下的平衡化可能无法容易地获得，因此，由使用在目标38和380托压力附近收集的数据点的图，内插得到5体积％正丁烷浓度和50体积％正丁烷浓度下单位质量的吸附剂样品吸附的正丁烷的质量。
或者，可替代McBain法而将Micromeritics(例如Micromeritics ASAP 2020)用于确定增量丁烷吸附容量。
昼间呼吸损失(DBL)排放的确定
将实施例1–15的蒸发性排放控制系统(下述)与表1–3中所示的选择的吸附剂的量和种类组合(以下对实施例14和15的细节进行说明)。
使用合格的TF-1燃料(9RVP，10体积％乙醇)和基于主罐的22.7LPM下的300公称床容积(例如，对于2.1L主罐，为630升，对于1.5L主罐，为450升)的干燥空气吹扫，通过汽油蒸气吸附的重复循环将每个实施例均匀地预先处理(老化)。汽油蒸气负荷率为40g/hr并且烃组成为50体积％，其通过将2升汽油加热到约36℃并且以200ml/min使空气从中冒泡而产生。每2个小时用新生产的汽油自动地替换燃料的2升等份直至通过FID(火焰离子化检测器)检测到5000ppm穿透(breakthrough)。对于未使用的罐采用最少25次老化循环。在该老化循环后进行单一的丁烷吸附/空气吹扫步骤。该步骤为在1atm下空气中50体积％浓度下以40g/小时装载丁烷至5000ppm穿透，浸透1小时，然后用干燥空气吹扫21分钟，通过在该时间段选择适当的恒定的空气吹扫速率而获得总吹扫容积。然后在将接口密封的情况下在20℃下将该罐浸透24小时。
随后通过将本实施例的罐口与用CARB Phase II燃料(7RVP，0％乙醇)填充了40体积％(基于其额定容积)的燃料罐附接而产生DBL排放。附接前，已使该填充的燃料罐在排气的同时在18.3℃下稳定24小时。然后根据CARB的2天温度分布对该罐和实施例进行温度循环，每天历时11小时从18.3℃至40.6℃，然后历时13小时回到18.3℃。在升温阶段的过程中在5.5小时和11小时从实施例排气口将排放样品收集到Kynar袋内。用氮将Kynar袋填充到基于压力的已知总容积，然后排空到FID中以确定烃浓度。用5000ppm正丁烷标准对FID进行校准。由Kynar袋容积、排放浓度并且假设理想气体，计算排放(作为丁烷)的质量。对于每一天，增加在5.5小时和11小时排放的质量。按照CARB协定，将具有最高总排放的那天报道为“2天排放”。在所有的情况下，最高的排放在第2天。该程序通常记载于SAE TechnicalPaper 2001-01-0733，标题为“Impact and Control of Canister Bleed Emissions”，作者为R.S.Williams和C.R.Clontz，并且记载于CARB的LEV III BETP工序(CaliforniaEvaporative Emissions Standards and Test Procedures for 2001 and SubsequentModel Motor Vehicles中的部分D.12，2012年3月22日)。
对于实施例1–4、实施例13-15和实施例7–8，将68L燃料罐和2.1升主罐(表1，主罐类型#1)用作具有用1.8升的BAX 1500活性炭吸附剂填充的燃料源侧容积(即，初始吸附剂容积)和用0.3升的BAX LBE活性炭吸附剂填充的排气口侧容积的主罐。容积经配置使得存在1500ml燃料源侧室和600ml排气口侧室，其中该燃料源室具有的横截面面积(CSA)为排气口侧CSA的2.5倍。BAX 1500活性炭填充燃料源室(类似于图2–7中的容积201+202)和排气口侧室中紧挨的300mL的下游容积(类似于图2–7中的容积203)。300mL的BAX LBE活性炭填充排气口侧室的剩余容积(类似于图7中的容积204)。BAX 1500活性炭和BAX LBE活性炭为木质活性炭产品，可由MeadWestvaco Corporation商购得到，在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间分别具有73克正丁烷/L和24克正丁烷/L的25℃下的增量吸附容量(表1中的“公称增量容量”)。对于丁烷装载后的空气吹扫步骤，以7.5lpm的吹扫速率用157.5升的吹扫空气对实施例1–4、实施例13-15和实施例7–8中的每个罐系统进行吹扫。以吹扫容积除以罐系统的总公称容积的床容积比计，施加的吹扫在66.0和75.0床容积(BV)之间。
对于实施例5–6和9–12，将45L燃料罐和1.5升主罐(表1，主罐类型#2)用作具有用1.2升的BAX 1100活性炭吸附剂填充的燃料源侧容积(即，初始吸附剂容积)和用0.3升的BAX LBE活性炭吸附剂填充的排气口侧容积的主罐。容积经配置使得存在1000ml燃料源侧室和500ml排气口侧室，其中该燃料源室具有的横截面面积(CSA)为排气口侧CSA的2.0倍。BAX 1100活性炭填充燃料源室(类似于图2–7中的容积201+202)和排气口侧室中紧挨的200mL的下游容积(类似于图2–7中的容积203)。300mL的BAX LBE活性炭填充排气口侧室的剩余容积(类似于图7中的容积204)。BAX 1100活性炭为木质活性炭产品，可由MeadWestvaco Corporation商购得到，在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有52克正丁烷/L的25℃下的增量吸附容量。在丁烷装载后的空气吹扫步骤过程中，分别以4.76或7.14lpm的吹扫速率用100或150升的吹扫空气对每个罐系统实例进行吹扫。以吹扫容积除以罐系统的总公称容积的床容积比计，施加的吹扫在55.9和91.2BV之间。
实施例1–13各自不包括、包括一个、或包括两个串联的附加排气口侧吸附剂容积。从主罐沿蒸气流路下游的第一辅助罐(如果存在的话)记为“吸附剂1”并且将从吸附剂1沿蒸气流路下游的第二串联辅助罐(如果存在的话)记为“吸附剂2”。将一种附加的排气口侧吸附剂(类似于图4中的辅助罐300)记载为“35x150”，其为35mm直径x150mm长、200个孔眼/平方英寸(cpsi)圆柱状碳蜂窝。在“35x150”吸附剂中所占的有效容积与图9中所示的边界相同，即，有效容积由蜂窝的蒸气入口和出口面限定，并且等于其公称容积。第二种类型的附加排气口侧吸附剂(类似于图7中的辅助罐300)记载为“3–35x50”，其为三个35mm直径x50mm长、200cpsi圆柱状碳蜂窝，包括两个35mm直径x7mm厚的泡沫间隔物。每个泡沫间隔物在每个顺序的50mm长蜂窝长度之间产生7mL孔隙度间隙，类似于图7中的间隙304和305。所占的有效容积与图17中所示的边界相同，即，有效容积由三个蜂窝中的第一个的蒸气入口面和三个蜂窝中的第三个的出口面限定，并且等于三个蜂窝的公称容积+7mm厚的间隔物的容积。将在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间正丁烷/L的25℃下的公称增量吸附容量示为“公称增量容量”。基于有效容积时，将在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间正丁烷/L的25℃下的增量吸附容量示为“有效增量容量”。将两天DBL排放报道为“2天DBL排放”，单位为mg。为了核实研究结果，报道的结果常常为BETP的几个复制品的平均值。
实施例1–4、实施例13-15和实施例7–8的蒸发性排放控制罐系统各自包括在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有73g正丁烷/L(即，大于35g/L)的25℃下的公称增量吸附容量的BAX 1500活性炭吸附剂的初始吸附剂容积，和在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有24g/L(小于35g/L)的25℃下的公称增量吸附容量(小于35g/L)的BAX LBE活性炭吸附剂的后续吸附剂容积。这是表1中的主罐类型#1。
实施例1为美国专利号RE38,844中公开的蒸发性排放控制罐系统。如表2中所示，实施例1的蒸发性排放控制罐系统在丁烷装载后吹扫空气的75床容积(BV)(即，157.5升)的低吹扫条件下提供215mg的2天DBL排放。这些2天DBL排放在California Bleed EmissionsTest Procedure(BETP)下的20mg监管限制之上，大于其一个数量级。因此，通过美国专利号RE38,844中公开的蒸发性排放控制罐系统未能实现California Bleed Emissions TestProcedure(BETP)下的20mg监管限制。
对于实施例2，以具有在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间16g/L(小于35g/L)的25℃下的有效增量吸附容量(小于35g/L)、4.2g/dL的有效BWC和6.1g的g-合计BWC的活性炭蜂窝(“35x150”)的形式将附加的排气口侧吸附剂容积(吸附剂1)添加至实施例1。如表2中所示，(丁烷装载后施加的)157.5升的低吹扫水平下实施例2的2天DBL排放为74mg，其仍高于California Bleed Emissions Test Procedure(BETP)下的20mg监管限制。因此，在丁烷装载后157.5升的吹扫水平下，即使将其与附加的排气口侧吸附剂容积(吸附剂1)组合使用时，美国专利号RE38,844的蒸发性排放控制罐系统仍不能满足BETP下的20mg监管限制。
对于实施例3，以与吸附剂1(“35x150”)相同类型和性能的活性炭蜂窝(吸附剂2)的形式将第二附加的排气口侧吸附剂容积添加于实施例2的罐系统。令人惊奇地是，如表2中所示那样，只存在从实施例3中的附加的排气口侧吸附剂容积的2天DBL排放的小量的减少，减少到70mg并且仍高于California Bleed Emissions Test Procedure(BETP)下的20mg监管限制。
实施例4为实施例3的变体，在于活性炭蜂窝各自被分为其间具有窄间隔物的三个50mm长的部分。对于实施例4，间隔物将吸附剂1和2的有效增量容量减少到14.6g/L并且将有效BWC减小到3.9g/dL，但是，根据定义，保持g-合计BWC相同在6.1g。如表2中所示那样，实施例4的2天DBL排放保持高位在52mg并且仍高于California Bleed Emissions TestProcedure(BETP)下的20mg监管限制。
实施例13中，吸附剂2为分成其间具有窄间隔物的两个50mm长的部分的蜂窝。有效增量容量为6.1g/L并且有效BWC为1.6g/dL。根据定义，g-合计BWC为1.6g。如表2中所示，实施例13的2天DBL排放保持高位在35mg并且仍高于California Bleed Emissions TestProcedure(BETP)下的20mg监管限制。
对于实施例7，吸附剂2具有9.8g/L的有效增量容量、2.6g/dL的有效BWC和4.0g的g-合计BWC。对于实施例8，吸附剂2具有10.7g/L的有效增量容量、2.8g/dL的有效BWC和4.4g的g-合计BWC。如表2中所示，在157.5升的吹扫下，实施例7和8的罐系统分别提供10.3g/dL和13g/dL的2天DBL排放。因此，对于157.5升(66.0BV)的低吹扫条件，实施例7和8的罐系统具有远低于小于20mg的BETP要求的2天DBL排放。
实施例14与实施例3相同，不同之处在于用具有与实施例3中的“35x150”吸附剂2相同的容积、BWC和增量容量性能的200cpsi正方形网格、150mm长的矩形实心蜂窝(31mmx31mm正方形的总横截面，跨横截面具有均匀的孔眼大小和形状；参见用于表示整体几何形状的图9)替代圆柱状蜂窝吸附剂2中的“35x150”200cpsi正方形网格。实施例14的2天DBL排放为17mg，并且远低于对于157.5升(66.0BV)的低吹扫条件小于20mg的BETP要求。因此，通过从实施例3到实施例14改变吸附剂设计以跨吸附剂2的吸附剂容积横截面产生均匀的流动分布，从而实现了超过75％的排放减少。
实施例15与实施例4相同，不同之处在于用具有与实施例3中的“3-35x50”吸附剂2相同的容积、BWC和增量容量性能的具有薄泡沫间隔物的三个类似地组装的200cpsi正方形网格、50mm长的矩形实心蜂窝(每个50mm片具有31mmx31mm正方形的总横截面，跨横截面具有均匀的孔眼大小和形状；参见用于整体几何形状的图9)替代圆柱状蜂窝吸附剂2中的“3-35x50”200cpsi正方形网格。实施例15的2天DBL排放为17mg，并且远低于对于157.5升(66.0BV)的低吹扫条件小于20mg的BETP要求。因此，通过从实施例4到实施例14改变吸附剂设计以跨吸附剂2的吸附剂容积横截面产生均匀的流动分布，从而实现了超过67％的排放减少。事实上，假定由实施例14中的未切片的吸附剂2证实的相同的2-天DBL排放性能，能够完全避免实施例15中的吸附剂2的切片的吸附剂容积的复杂性。
来自于活性炭蜂窝横截面内小部分的局部孔眼的夸大的效果令人惊奇。分别与实施例14和15中的正方形部件相比，具有对于空气和蒸气流的部分横截面面积的孔眼的仅约20％的效果与由实施例3和4中的圆柱状部件产生的2天DBL排放相差四倍或三倍。例如，图23表示35mm直径圆柱状活性炭蜂窝的横截面，该圆柱状活性炭蜂窝具有200cpsi内壁网格(400)和在周边具有局部横截面面积的正方形孔眼的部分(标记为401，从400将全横截面孔眼说明性消除)。对于200cpsi，孔眼密度为约0.31孔眼/mm2、或者约3.2mm2/孔眼。全横截面的孔眼数共计240、或774mm2，与全横截面面积的962mm2相比。因此，横截面面积的约20％具有局部横截面面积(0.20＝1-744/962)。相比而言，31mmx31mm正方形活性炭蜂窝(402)不具有有局部横截面面积的孔眼(标记为403，从402将全横截面孔眼说明性消除)。
实施例5、6和9–12的蒸发性排放控制罐系统基于表1中的主罐类型#2。
实施例12为与美国专利号RE38,844中公开的那些类似的蒸发性排放控制罐系统。如表3中所示，实施例12的蒸发性排放控制罐系统在排气口侧不包括任何附加的吸附剂容积。实施例12在丁烷装载后100床容积(BV)的吹扫空气的低吹扫条件(即，150升)下提供175mg的2天DBL排放，其为California Bleed Emissions Test Procedure(BETP)下的20mg监管限制的约9倍。这确认与美国专利号RE38,844中公开的那些类似的蒸发性排放控制罐系统未能实现采用低吹扫时BETP下的2天DBL排放要求(即，小于20mg)。
实施例5中，施加了150升的丁烷装载后的低容积的吹扫，或者91.2BV，对于包括作为吸附剂1的“35x150”活性炭蜂窝的附加的排气口侧吸附剂容积的罐系统的1.5L公称容积而言。如表3中所示，2天DBL排放高达57mg并且高于California Bleed Emissions TestProcedure(BETP)下的20mg监管限制。
对于实施例6，施加的吹扫减小到100升，或者55.9BV，对于包括与实施例4相同的附加的排气口侧吸附剂容积的主罐类型#2而言。如表3中所示，2天DBL排放高达80mg并且高于California Bleed Emissions Test Procedure(BETP)下的20mg监管限制。
实施例9、10和11的罐系统各自包括具有在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间52g正丁烷/L(即，大于35g/L)的25℃下的增量吸附容量的BAX 1100活性炭吸附剂的初始吸附剂容积作为主罐类型#2的一部分，和具有在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间小于35g/L的25℃丁烷吸附容量的有效增量吸附容量和2和6g之间的g-合计BWC的至少一个后续吸附剂容积(表3中的“吸附剂2”)。
实施例9中的吸附剂2具有11.7g/L的有效增量容量、3.1g/dL(大于3g/dL)的有效BWC和4.8g的g-合计BWC。如表3中所示，在100升(即，55.9BV)的低吹扫下实施例9的2天DBL排放为51mg并且远高于小于20mg的BETP要求。
与其相比，实施例10中的吸附剂2具有9.8g/L的有效增量容量、2.6g/dL(小于3g/dL)的有效BWC和4.0g的g-合计BWC。如表3中所示，在100升(等于55.9BV)的低吹扫下2天DBL排放为13.0mg并且在小于20mg的BETP要求内。
同样地，实施例11中的吸附剂2具有5.9g/L的有效增量容量、1.6g/dL(小于3g/dL)的有效BWC和2.4g的g-合计BWC。如表3中所示，150升(等于83.9BV)的低吹扫下2天DBL排放为7.3mg并且在小于20mg的BETP要求内。
表4和表5汇总了实施例1–13的罐系统的条件及其测定的2天DBL排放。实施例7、8、10和11的罐系统提供了California Bleed Emissions Test Procedure(BETP)下所要求的小于20mg的2天DBL排放。通过由排气口侧容积满足吸附性能窗，其中该窗具有小于3g/dL的有效BWC和2g与6g之间的g-合计BWC，从而满足在低吹扫下对于BETP不超过20mg的要求。因此，在低吹扫条件下实现BETP排放要求的手段不只是将跨罐系统、特别地排气口侧吸附剂容积的蒸气流路的工作容量或增量容量减小到规定的水平，而是在该排气口侧容积中额外地具有充分的克工作容量以限制排放。
尽管本公开易于进行各种变形且具有替代的形式，但具体的实施方案已在附图中通过实例示出并且已在本文中详细说明。但是，本公开并不意在限制于所公开的具体的形式。相反，本公开涵盖落入由下述所附权利要求及其合法等同物限定的本公开的范围内的所有变形、等同物和替代物。
尽管本文中已将本发明的几个实施方案示出并且进行了说明，但将理解只通过实例提供这样的实施方案。在不脱离本发明的主旨的情况下本领域技术人员会进行多种变形、变化和替代。因此，说明书和所附权利要求意在涵盖所有这样的变形，只要其落入本发明的主旨和范围内。
由此通过引用将本申请中引用的所有参考文献、专利、待定的专利申请和公布的专利的内容明确地并入本文。
本领域技术人员仅仅使用常规实验就会认识到或者能够查明本文中所述的发明的具体实施方案的许多等同方案。旨在用下述的权利要求包括这样的等同方案。应理解，通过实例给出的本文中所述的详细的实施例和实施方案只用于说明性目的，并且决不被认为是对本发明的限制。根据其的各种变形或变化会暗示给本领域技术人员并且包括在本申请的主旨和范围内并且认为在所附的权利要求的范围内。例如，可使成分的相对数量改变以使所需的效果优化，可添加附加的成分，和/或可用类似的成分替换一种或多种所述的成分。由所附的权利要求，与本发明的系统、方法和工艺关联的其他的有利特征和功能将会明显。而且，本领域技术人员仅仅使用常规实验就会认识到或者能够查明本文中所述的发明的具体实施方案的许多等同方案。旨在用下述的权利要求包括这样的等同方案。
表1

Claims (38)

1.蒸发性排放控制罐系统，包括：
初始吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量；和
至少一个后续吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量，
其中该后续吸附剂容积经配置以具有或显示下述的至少一者：(i)有助于跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布的基本上均匀的结构，或(ii)有助于大致均匀的空气和蒸气流分布的基本上均匀的结构和小于3g/dL的有效丁烷工作容量BWC和2-6克的g-合计BWC，其中g-合计BWC是指吹扫的丁烷的g-量，
其中该初始吸附剂容积和后续吸附剂容积连通，并且其中该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于210升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
2.权利要求1的罐系统，其中该初始吸附剂容积与后续吸附剂容积为蒸气连通并且限定通过其中的蒸气流路。
3.权利要求2的罐系统，其中该蒸气流路容许燃料蒸气从该初始吸附剂容积流到该后续吸附剂容积。
4.权利要求1的罐系统，其中该系统包括多个后续吸附剂容积。
5.权利要求4的罐系统，其中每个后续吸附剂容积经配置以彼此独立地显示下述中的至少一者：(i)有助于跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布的基本上均匀的结构，或(ii)有助于大致均匀的空气和蒸气流分布的基本上均匀的结构和小于3g/dL的有效丁烷工作容量BWC和2-6克的g-合计BWC，其中g-合计BWC是指吹扫的丁烷的g-量。
6.权利要求1的罐系统，其中该初始吸附剂容积和后续吸附剂容积位于单一的罐内。
7.权利要求1的罐系统，其中该初始吸附剂容积和后续吸附剂容积位于分离的罐内，其中该后续吸附剂容积与该初始吸附剂容积为蒸气连通以允许燃料蒸气接触。
8.权利要求6的罐系统，还包括位于分离的罐内的后续吸附剂容积，其中该后续吸附剂容积与该初始吸附剂容积为蒸气连通以允许燃料蒸气接触。
9.权利要求1的罐系统，其中该后续吸附剂容积包括具有大致均匀的孔眼或几何结构的基体。
10.权利要求1的罐系统，包括单一的后续吸附剂容积。
11.权利要求1的罐系统，其中该初始吸附剂容积、该后续吸附剂容积或者两者包括选自由下述组成的组中的吸附剂：活性炭、木炭、粘土、多孔聚合物、多孔氧化铝、多孔二氧化硅、分子筛、高岭土、二氧化钛和二氧化铈。
12.权利要求1的罐系统，其中该初始吸附剂容积、该后续吸附剂容积或者两者包括选自由下述组成的组中的吸附剂：活性炭、木炭、沸石、粘土、多孔聚合物、多孔氧化铝、多孔二氧化硅、高岭土、二氧化钛和二氧化铈。
13.权利要求11或12的罐系统，其中该活性炭源自选自由下述组成的组中的成员的材料：木材、木屑、木粉、棉绒、泥炭、椰子、褐煤、碳水化合物、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、水果核、坚果壳、坚果核、锯屑、棕榈树、蔬菜、合成聚合物、天然聚合物和木质纤维素材料。
14.权利要求11或12的罐系统，其中该活性炭源自选自由下述组成的组中的成员的材料：木材、木屑、木粉、棉绒、泥炭、煤、椰子、碳水化合物、石油沥青、石油焦、煤焦油沥青、果核、坚果壳、锯屑、棕榈树、蔬菜、合成聚合物、天然聚合物和木质纤维素材料。
15.权利要求1的罐系统，其中该初始吸附剂容积、该后续吸附剂容积或者两者中的吸附剂的形式包括选自由下述组成的组中的成员：颗粒状、柱体状、球状、蜂窝、单一大块状、粒料柱状、均匀形状的粒状介质、非均匀形状的粒状介质、挤出形式的有型介质、缠绕形式的有型介质、折叠形式的有型介质、褶裥形式的有型介质、波纹状的有型介质、倾注形式的有型介质、接合形式的有型介质、非织造物、织造物、片材、纸、泡沫、中空柱体、星形物、扭曲的螺旋形、和构造的带状物。
16.权利要求1的罐系统，其中该后续吸附剂容积包括容积稀释剂。
17.权利要求16的罐系统，其中该容积稀释剂包括选自由下述组成的组中的成员：惰性间隔物颗粒、滞留空气空间、泡沫、纤维和网。
18.权利要求17的罐系统，其中该容积稀释剂包括形成为高空隙度形状的吸附剂材料，该高空隙度形状选自由下述组成的组：星形体、中空管、螺旋体、柱体、构造的带状物、蜂窝和单一大块体。
19.权利要求1的罐系统，其中至少一个后续吸附剂容积具有3-5克的合计容积丁烷工作容量。
20.权利要求1的罐系统，其中该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于157.5升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
21.权利要求1的罐系统，其中该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于100床容积的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
22.权利要求1的罐系统，其中该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于75床容积的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
23.蒸发性排放控制系统，包括：
用于存储燃料的燃料罐；
具有进气系统且适于消耗该燃料的发动机；
蒸发性排放控制罐系统，其在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于210升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放，该罐系统包括：
初始吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量；
至少一个后续吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量，其中每个后续吸附剂容积经配置以彼此独立地显示下述的至少一者：(i)有助于跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布的基本上均匀的结构，或(ii)有助于大致均匀的空气和蒸气流分布的基本上均匀的结构和小于3g/dL的有效丁烷工作容量BWC和2-6克的g-合计BWC，其中g-合计BWC是指吹扫的丁烷的g-量；
将该蒸发性排放控制罐系统连接至该燃料罐的燃料蒸气入口管线；
将该蒸发性排放控制罐系统连接至该发动机的进气系统的燃料蒸气吹扫管线；和
用于对该蒸发性排放控制罐系统进行排气和用于允许吹扫空气进入该蒸发性排放控制罐系统的排气管线；
其中该蒸发性排放控制罐系统由从该燃料蒸气入口管线到该初始吸附剂容积再到该后续吸附剂容积和该排气管线的燃料蒸气流路限定，并且由从该排气管线到该后续吸附剂容积再到该初始吸附剂容积和燃料蒸气吹扫出口的空气流路限定。
24.权利要求23的蒸发性排放控制系统，其中该罐系统包括一个或多个罐。
25.权利要求23的蒸发性排放控制系统，其中该罐系统的该初始吸附剂容积和该后续吸附剂容积位于单一的罐内。
26.权利要求23的蒸发性排放控制系统，其中该罐系统的该初始吸附剂容积和该后续吸附剂容积位于分离的罐内，其中该分离的罐为允许燃料蒸气接触的蒸气连通。
27.权利要求25的蒸发性排放控制系统，其中至少一个后续吸附剂容积位于分离的罐内，并且其中将该后续吸附剂容积连接至该初始吸附剂容积以允许燃料蒸气顺序接触。
28.权利要求23的蒸发性排放控制系统，还包括加热单元。
29.权利要求23的蒸发性排放控制系统，其中该罐系统在40g/hrBETP丁烷装载步骤后施加的不大于157.5升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
30.权利要求23的蒸发性排放控制系统，其中该罐系统在40g/hrBETP丁烷装载步骤后施加的不大于100BV的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
31.权利要求23的蒸发性排放控制系统，其中该罐系统在40g/hrBETP丁烷装载步骤后施加的不大于75BV的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
32.在蒸发性排放控制罐系统中减少燃料蒸气排放的方法，该方法包括使该燃料蒸气接触：
初始吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有大于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量；和
至少一个后续吸附剂容积，其在5体积％和50体积％正丁烷的蒸气浓度之间具有小于35克正丁烷/L的25℃下的有效增量吸附容量，其中每个后续吸附剂容积经配置以彼此独立地显示下述中的至少一者：(i)有助于跨其流路横截面的大致均匀的空气和蒸气流分布的基本上均匀的结构，或(ii)有助于大致均匀的空气和蒸气流分布的基本上均匀的结构和小于3g/dL的有效丁烷工作容量BWC和2-6克的g-合计BWC，其中g-合计BWC是指吹扫的丁烷的g-量；
其中将该初始吸附剂容积和该后续吸附剂容积连接以容许燃料蒸气顺序接触，并且其中该罐系统在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于210升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
33.权利要求32的方法，其中该初始吸附剂容积和该至少一个后续吸附剂容积位于单一的罐内。
34.权利要求32的方法，其中该初始吸附剂容积和该至少一个后续吸附剂容积位于分离的罐内，该分离的罐为蒸气连通以容许燃料蒸气接触。
35.权利要求33的方法，其中至少一个后续吸附剂容积位于分离的罐内，并且其中该后续吸附剂容积与该初始吸附剂容积为蒸气流通以允许燃料蒸气接触。
36.权利要求32的方法，其中该方法在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于157.5升的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
37.权利要求32的方法，其中该方法在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于100BV的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
38.权利要求32的方法，其中该方法在40g/hr BETP丁烷装载步骤后施加的不大于75BV的吹扫下具有不大于20mg的2天昼间呼吸损失DBL排放。
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