CN112824667A - 蒸发控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种蒸发控制系统，包括蒸发控制罐。燃料蒸气供给导管包括流体连接到蒸发控制罐的第一端、连接到内燃发动机的第二端和流体连接到燃料蒸气供给导管的净化阀。燃料蒸气导管包括流体连接到蒸发控制罐的第一端和被构造成延伸到车辆燃料箱中的第二端。燃料蒸气排气阀在燃料蒸气导管的第二端与其流体连接。蒸气返回系统包括通过中间旁通导管流体连接到燃料蒸气导管的燃料泵，所述中间旁通导管具有流体连接到燃料蒸气导管的中间部分的第一端和延伸到车辆燃料箱中并与蒸气返回系统连通的第二端。

Description

蒸发控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的蒸发控制系统，更具体地，涉及一种用于蒸发控制系统的蒸发控制罐净化系统。
背景技术
大多数由内燃发动机驱动的车辆包括一个或多个蒸发控制系统。蒸发控制系统减少与化石燃料的燃烧和/或输送相关的不良蒸发。蒸发控制系统可包括处理燃烧产物的后处理系统和捕获可能由驻留在车辆燃料箱中的液体化石燃料产生的蒸气的蒸发控制系统。现代汽车的燃料系统不直接排放到大气中。相反，燃料系统通过蒸发控制罐(evap罐)排气，该罐收集燃料蒸气并防止其释放到大气中。
蒸发控制罐可包括活性炭。驻留在车辆燃料箱中的燃料蒸气可以从燃料箱输送到蒸发控制罐中，在那里活性炭吸收并储存燃料蒸气。在某些车辆运行期间，抽吸新鲜的空气通过蒸发控制罐，将燃料蒸气从活性炭中抽出，进入内燃发动机中进行燃烧。这种活动会使蒸发控制罐再生，并使其准备好储存来自燃料箱的另外的燃料蒸气。车辆燃料补给会在蒸发控制罐上产生大量的燃料蒸气负载，因为进入燃料箱的液体燃料会置换液体燃料液面上方的燃料蒸气。对这种负载的预期直接影响蒸发控制罐的所需尺寸，因此，期望提供一种用于车辆的蒸发控制系统，该系统在燃料补给事件期间管理蒸发控制罐的碳氢化合物负载，从而减小罐的必要尺寸。
发明内容
在一个示例性实施例中，蒸发控制系统包括蒸发控制罐。燃料蒸气供给导管包括流体连接到蒸发控制罐的第一端和连接到内燃发动机的第二端。净化阀流体连接到燃料蒸气供给导管。燃料蒸气导管包括流体连接到蒸发控制罐的第一端和延伸到车辆燃料箱中的第二端。燃料蒸气排气阀与燃料蒸气导管的第二端流体连接。蒸气返回系统包括燃料泵，燃料泵通过中间旁通导管流体连接到燃料蒸气导管，该中间旁通导管具有流体连接到燃料蒸气导管的中间部分的第一端和延伸到车辆燃料箱中并与蒸气返回系统连通的第二端。
除了在此描述的一个或多个特征之外，蒸发控制系统的燃料泵包括排出泵。
除了在此所述的一个或多个特征之外，蒸发控制系统的排出泵包括与加压燃料源流体连接的入口和锥形燃料出口。
除了在此描述的一个或多个特征之外，蒸发控制系统的蒸气返回系统包括蒸气储存器，该蒸气储存器流体连接到中间旁通导管的第二端，并且在其中设置排出泵的锥形燃料出口。
除了在此描述的一个或多个特征之外，蒸发控制系统的蒸气返回系统包括与蒸气储存器流体连接的扩散器，扩散器布置在排出泵的锥形燃料出口的下游。
除了在此所述的一个或多个特征之外，蒸发控制系统还包括蒸发控制模块和燃料补给传感器，燃料补给传感器向蒸发控制模块发送燃料箱燃料补给事件正在进行的信号。当接收到燃料箱补给燃料事件的信号时，蒸发控制模块操作燃料泵，并通过中间旁通导管将燃料蒸气吸入蒸气储存器，以与从锥形燃料出口流出的加压燃料混合并在扩散器处冷凝。
除了在此描述的一个或多个特征之外，蒸发控制系统包括从可从车辆外部触及的燃料入口延伸到与车辆燃料箱流体连通的燃料出口的填充管。填充管蒸气导管流体连接到填充管，并且具有流体连接到蒸气返回系统的出口。
在另一个示例性实施例中，机动车辆包括内燃发动机、连接到内燃发动机的车辆燃料箱和流体连接到内燃发动机和车辆燃料箱的蒸发控制系统。蒸发控制系统包括蒸发控制罐、包括流体连接到蒸发控制罐的第一端和连接到内燃发动机的第二端的燃料蒸气供给导管、以及流体连接到燃料蒸气供给导管的净化阀。燃料蒸气导管包括流体连接到蒸发控制罐的第一端和延伸到车辆燃料箱中的第二端。燃料蒸气排气阀在第二端与燃料蒸气导管流体连接。蒸气返回系统包括燃料泵，该燃料泵通过中间旁通导管流体连接到燃料蒸气导管，该中间旁通导管具有流体连接到燃料蒸气导管的中间部分的第一端和延伸到车辆燃料箱中并与蒸气返回系统连通的第二端。
除了在此描述的一个或多个特征之外，填充管从可从车辆外部触及的燃料入口延伸到与车辆燃料箱流体连通的燃料出口。填充管蒸气导管流体连接到填充管，并且具有流体连接到蒸气返回系统的出口。
除了在此描述的一个或多个特征之外，燃料泵包括排出泵和文丘里构件，排出泵具有流体连接到加压燃料源的入口，文丘里构件具有锥形燃料出口，扩散器位于文丘里构件的下游。
除了在此所述的一个或多个特征之外，燃料箱燃料补给事件操作燃料泵，以通过中间旁通导管和填充管蒸气导管将燃料蒸气抽吸到蒸气贮存器，用于与从锥形燃料出口流出的的加压燃料混合并在扩散器处冷凝。
除了在此所述的一个或多个特征之外，设置在车辆燃料箱内的主燃料泵经由加压燃料管线将加压燃料输送到内燃发动机，并且经由从主燃料泵延伸到排出泵的入口的燃料管线将加压燃料输送到排出泵。
除了在此描述的一个或多个特征之外，机动车辆还包括蒸发控制模块和燃料补给传感器，燃料补给传感器向蒸发控制模块发送燃料箱燃料补给事件正在进行的信号。当接收到燃料箱燃料补给事件的信号时，蒸发控制模块操作主燃料泵，并通过中间旁通导管将燃料蒸气吸入蒸气储存器，以与从锥形燃料出口流出的加压燃料混合，并在扩散器处冷凝。
在另一个示例性实施例中，一种操作机动车辆中的蒸发控制系统的方法包括：在蒸发控制模块处通过燃料补给传感器感测到燃料补给事件正在进行中，打开燃料蒸气排气阀以允许燃料蒸气离开燃料箱并通过燃料蒸气导管被输送到蒸发控制罐用于储存，以及启动主燃料泵和排出泵以通过蒸气储存器的文丘里构件供应加压燃料，从而在文丘里构件所在的蒸气储存器中产生低压。所述低压将燃料蒸气导管中的燃料蒸气通过中间旁通导管吸入蒸气储存器，以冷凝并重新进入燃料箱中的液体燃料。
除了在此所述的一个或多个特征之外，该方法还包括引导加压燃料穿过文丘里构件并穿过其下游的扩散器构件。
除了在此所述的一个或多个特征之外，该方法还包括将燃料填充管中的燃料蒸气通过填充管蒸气导管吸入蒸气储存器，以冷凝并重新注入燃料箱中的液体燃料中。
当结合附图时，根据以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下详细描述中，详细描述参考附图，其中：
图1示出了根据示例性实施例的一个方面的包括蒸发控制系统的机动车辆；
图2是示出根据示例性实施例的一个方面的蒸发控制系统的框图；
图3是示出根据示例性实施例的一个方面的蒸发控制系统的框图；和
图4是示出根据示例性实施例的另一方面的蒸发控制系统的框图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或使用。应当理解，在所有附图中相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。如这里所使用的，术语模块指的是处理电路，其可以包括专用集成电路、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适的组件。
根据示例性实施例，机动车辆在图1中总体上以10示出。机动车辆10包括具有乘客舱14的车身12。机动车辆10由内燃发动机16形式的原动机提供动力，内燃发动机16通过加压燃料管线20从车辆燃料箱18接收加压燃料。机动车辆10还显示为包括前轮23和后轮24。前轮23和/或后轮24通过例如变速器(未示出)、变速驱动桥(也未示出)等的一个或多个机械连接到内燃发动机16。
根据示例性实施例，机动车辆10包括蒸发控制系统30，其从车辆燃料箱18收集燃料蒸气21(图2)，并将燃料蒸气输送到内燃发动机16或返回到车辆燃料箱18，以冷凝并与液体燃料106混合。现在参考图2，继续参考图1，蒸发控制系统30包括蒸发控制罐40，其可以填充有活性炭44或其他合适的吸收剂。活性炭44从自车辆燃料箱18排出的燃料蒸气21中吸收并储存燃料。在所示实施例中，蒸发控制罐40包括新鲜空气或环境空气入口48、燃料蒸气入口50和燃料蒸气出口54。燃料蒸气入口50通过燃料蒸气导管58与车辆燃料箱18流体连接。燃料蒸气导管58包括流体连接到蒸发控制罐40的第一端60和延伸到车辆燃料箱18中的第二端61。第二端61连接到燃料蒸气排气阀64。燃料蒸气导管58包括中间旁通导管59，该中间旁通导管59包括流体连接到燃料蒸气导管58的中间部分的第一端62和延伸到车辆燃料箱18中的第二端63。
根据示例性实施例，燃料蒸气出口54通过燃料蒸气供给导管70流体连接到内燃发动机16。燃料蒸气供给导管70包括在蒸气出口54处流体连接到蒸发控制罐40的第一端72，以及流体连接到内燃发动机16的第二端73。在某些车辆运行期间，净化阀80可以打开，以允许新鲜空气22通过蒸发控制罐40被吸入，从而将燃料从活性炭44中抽出，通过导管70并进入内燃发动机16中进行燃烧。这种动作使蒸发炭罐40再生，并使其准备储存来自燃料箱18的另外的燃料蒸气21。
在示例性实施例中，车辆燃料箱18包括内部区域104，其包含液体燃料106和燃料蒸气21。主燃料泵26设置在内部区域104内，并被构造成保持与液体燃料106持续接触。在正常车辆运行期间，主燃料泵26运行以通过加压燃料管线20将液体燃料106输送到内燃发动机16。蒸气返回系统120布置在车辆燃料箱18的内部区域104内。在一个实施例中，蒸气返回系统120可以设置在内部区域104的上部。蒸气返回系统120包括与中间旁通导管59流体连接的蒸气储存器128。辅助燃料泵140布置在蒸气储存器128中。辅助燃料泵140可以采取具有文丘里构件146的排出泵的形式。文丘里构件146包括通过燃料管线148与加压燃料源流体连接的入口。燃料管线148从主燃料泵26延伸到文丘里构件的入口(未示出)。在一个实施例中，文丘里构件146包括指向扩散器元件150的燃料出口144。
根据实施例的一个方面，当希望在车辆10的正常运行期间清除蒸发控制罐40中的燃料蒸气时，图3中详细示出的蒸发控制模块160关闭出口阀64，并且选择性地打开净化阀80，以将蒸发控制罐40与内燃发动机16连接。环境空气22被吸入并通过蒸发控制罐40，通过蒸气出口54离开罐。当环境空气通过蒸发控制罐时，它从活性炭44中移除被截留的燃料蒸气，从而使蒸发控制罐40再生，并为进一步装载燃料蒸气做准备。载有燃料蒸气的环境空气通过燃料蒸气供给导管70被吸入内燃发动机16用于燃烧。蒸发控制模块160可以包括中央处理单元164、非易失性存储器166、蒸发阀控制模块168和燃料泵控制模块169。应当理解，中央处理单元164、非易失性存储器166、蒸发阀控制模块168和燃料泵控制模块169可以位于同一位置，或者可以布置在机动车辆10的分开的区域中。
如本文所述，随着进入燃料箱18的液体燃料106置换液体燃料106液面之上的燃料蒸气21，车辆燃料补给在蒸发控制罐40上产生显著的燃料蒸气负载。在一个实施例中，车辆燃料补给通过燃料箱加注管32实现。加注管32从可从车辆10外部触及的燃料入口33延伸到与燃料箱18的内部区域104流体连通的燃料出口34。燃料站加注喷嘴(未示出)接合燃料入口33，并将液体燃料106配送到燃料箱中。在一个实施例中，燃料补给传感器74与加注管32通信，并向蒸发控制模块160发送燃料补给事件正在进行的信号。当从燃料补给传感器74接收到燃料补给事件正在进行的信号时，蒸发控制模块检查净化阀80的状态，并且如果阀是打开的则关闭阀。同时，打开燃料蒸气排气阀64，以允许被液体燃料106的上升高度置换的燃料蒸气21离开燃料箱18，经由燃料蒸气导管58输送到蒸发控制罐40，在那里它可以被活性炭44储存。为了减少在燃料补给期间被引导至蒸发控制罐40的燃料蒸气21的量，蒸发控制模块将在打开燃料蒸气排气阀64时，在接收到来自燃料补给传感器74的燃料补给事件正在进行的信号之后，经由来自燃料泵控制模块169的信号启动主燃料泵26和排出泵140。
根据一个实施例，主燃料泵26的启动通过燃料管线148供应加压燃料并进入文丘里构件146的燃料入口。加压燃料从锥形燃料出口144流向扩散器元件150，在蒸气储存器128中产生低压。由流经文丘里构件146的燃料产生的低压将离开燃料箱18的内部区域104的一部分燃料蒸气经由燃料蒸气导管58通过中间旁通导管59排出，并进入蒸气储存器128。通过中间旁通导管59进入蒸气储存器128的燃料蒸气与从文丘里构件146流经扩散器构件150的加压燃料混合。未冷凝的燃料蒸气在通过扩散器150时冷凝，并重新进入液体燃料106。燃料补给事件的终止导致燃料补给传感器74向蒸发控制模块160发送信号，从而关闭燃料蒸气排气阀64并停用主燃料泵26和排出泵140。
现在将参照图4描述根据示例性实施例的另一方面的蒸发系统30。为简洁起见，图4中类似于图2的元件和操作重复使用不再赘述。如本文所讨论的，随着进入燃料箱18的液体燃料106置换液体燃料水平之上的燃料蒸气21，车辆燃料补给在蒸发控制罐40上产生显著的燃料蒸气负载。此外，随着燃料箱18中的液体燃料106的液位上升，燃料蒸气21可以沿着填充管32向上移动。为了防止燃料蒸气21从填充管32逃逸到大气中，填充管蒸气导管36在流体连接到燃料填充管32的入口端38和流体连接到蒸气返回系统120的蒸气储存器128的出口端39之间延伸。为了减少燃料补给期间驻留在燃料填充管32中的燃料蒸气21的量，蒸发控制模块160将在接收到来自燃料补给传感器74的燃料补给事件正在进行的信号时，通过来自燃料泵控制模块169的信号启动主燃料泵26和排出泵140。
根据一个实施例，主燃料泵26的启动通过燃料管线148供应加压燃料并进入文丘里构件146的燃料入口。加压燃料从燃料出口144流向扩散元件150，在蒸气储存器128中产生低压。由流经文丘里构件146的燃料产生的低压将离开燃料箱18的内部区域104的燃料蒸气通过燃料填充管32、填充管蒸气导管36吸入蒸气储存器128。通过填充管蒸气导管36进入蒸气储存器128的燃料蒸气与从文丘里构件146流经扩散器构件150的加压燃料混合。未冷凝的燃料蒸气在通过扩散器150时冷凝并重新进入液体燃料106。燃料补给事件的终止导致燃料补给传感器74向蒸发控制模块160发送信号，以停用主燃料泵26和排出泵140。
应当理解，虽然图2和图4的实施例分别描述和示出，但是两者可以在蒸发控制系统30中一起使用。
虽然已经参考示例性实施例描述了上述公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以对其元件进行各种改变，并且可以用等同物来替代。此外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本发明不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种蒸发控制系统，包括：
蒸发控制罐；
燃料蒸气供给导管，包括流体连接到蒸发控制罐的第一端和连接到内燃发动机的第二端；
净化阀，其与燃料蒸气供给导管流体连接；
燃料蒸气导管，其包括流体连接到蒸发控制罐的第一端和延伸到车辆燃料箱中的第二端；
燃料蒸气排气阀，其在第二端与燃料蒸气导管流体连接；和
蒸气返回系统，包括通过中间旁通导管流体连接到燃料蒸气导管的燃料泵，所述中间旁通导管具有流体连接到燃料蒸气导管的中间部分的第一端和延伸到车辆燃料箱中并与蒸气返回系统连通的第二端。
2.根据权利要求1所述的蒸发控制系统，其中，所述燃料泵包括排出泵。
3.根据权利要求2所述的蒸发控制系统，其中，所述排出泵包括与加压燃料源流体连接的入口和锥形燃料出口。
4.根据权利要求3所述的蒸发控制系统，其中，所述蒸气返回系统包括蒸气储存器，所述蒸气储存器流体连接到所述中间旁通导管的第二端，并且，所述排出泵的锥形燃料出口设置在所述蒸气储存器中。
5.根据权利要求4所述的蒸发控制系统，其中，所述蒸气返回系统包括与所述蒸气储存器流体连接的扩散器，所述扩散器布置在所述排出泵的锥形燃料出口的下游。
6.根据权利要求5所述的蒸发控制系统，进一步包括：
蒸发控制模块；和
燃料补给传感器，其向蒸发控制模块发送燃料箱燃料补给事件正在进行的信号；
其中，在接收到燃料箱补给事件的信号时，蒸发控制模块操作燃料泵，并通过中间旁通导管将燃料蒸气吸入蒸气储存器，以与从锥形燃料出口流出的加压燃料混合并在扩散器处冷凝。
7.根据权利要求6所述的蒸发控制系统，进一步包括：
填充管，其从可从车辆外部触及的燃料入口延伸到与车辆燃料箱流体连通的燃料出口；和
填充管蒸气导管，其与填充管流体连接，并具有与蒸气返回系统流体连接的出口。
8.一种机动车辆，包括：
内燃发动机；
车辆燃料箱，其连接到内燃发动机；和
蒸发控制系统，其与内燃发动机和车辆燃料箱流体连接，该蒸发控制系统包括：
蒸发控制罐；
燃料蒸气供给导管，包括与蒸发控制罐流体连接的第一端和与内燃发动机连接的第二端；
净化阀，其与燃料蒸气供给导管流体连接；
燃料蒸气导管，包括与蒸发控制罐流体连接的第一端和延伸到车辆燃料箱中的第二端；
燃料蒸气排气阀，其在第二端与燃料蒸气导管流体连接；和
蒸气返回系统，其包括燃料泵，该燃料泵通过中间旁通导管流体连接到燃料蒸气导管，所述中间旁通导管具有流体连接到燃料蒸气导管的中间部分的第一端和延伸到车辆燃料箱中并与蒸气返回系统的蒸气储存器连通的第二端。
9.根据权利要求8所述的机动车辆，进一步包括：
填充管，其从可从车辆外部触及的燃料入口延伸到与车辆燃料箱流体连通的燃料出口；和
填充管蒸气导管，其与填充管流体连接，并具有与蒸气返回系统流体连接的出口。
10.一种操作机动车辆中的蒸发控制系统的方法，包括：
通过燃料补给传感器在蒸发控制模块处感测燃料补给事件正在进行；
打开燃料蒸气排气阀，以允许燃料蒸气离开燃料箱，并经由燃料蒸气导管被输送到蒸发控制罐进行储存；
启动主燃料泵和排出泵，以通过蒸气储存器的文丘里构件供应加压燃料，从而在文丘里构件所在的蒸气储存器中产生低压；
其中，所述低压将燃料蒸气导管中的燃料蒸气通过中间旁通导管吸入蒸气储存器，以冷凝并重新注入燃料箱中的液体燃料中。
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