CN113153582B - 机动车辆的碳罐的脱附系统、脱附方法以及机动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车辆的碳罐的脱附系统，它包括蓄能装置，该蓄能装置布置在碳罐的脱附口与发动机的进气端之间，并且构造成能存储当发动机运行时产生的负压冲击能量，以便利用所述负压冲击能量对碳罐进行脱附。该脱附系统有利地解决了现有技术中某些类型的车辆可能因为发动机产生的负压过低而不能以对碳罐进行有效脱附的问题。本发明还涉及使用这种脱附系统进行的碳罐脱附方法，以及具有这种脱附系统的机动车辆。

Description

机动车辆的碳罐的脱附系统、脱附方法以及机动车辆

技术领域

本发明涉及机动车辆，尤其是机动车辆的燃油蒸发排放控制系统。更具体地说，本发明涉及燃油蒸发排放控制系统中的碳罐的脱附技术。

背景技术

碳罐连接在机动车辆的油箱与发动机的进气端之间，用于通过其中的介质(通常为活性炭)吸收并存储从油箱挥发出的燃油蒸气(此过程称为“吸附”)，并且可将它所存储的燃油蒸气—例如当发动机运行时—输送到发动机(此过程称为“脱附”)，以便一方面充分利用燃油从而实现节能的效果，另一方面减少污染物向大气的排放从而实现环保的效果。

通常，碳罐所存储的燃油蒸气可以在车辆行驶期间被由发动机的运行而在进气管中产生的负压抽吸到发动机，也就是说，碳罐的脱附是借助于发动机的进气管中的负压进行的。然而，对于有些类型的车辆来说，不是总能在行驶期间确保通过发动机的运行产生负压。例如，对于带有涡轮增压系统的车辆而言，当增压器起动时，发动机进气管中存在的是正压力。又例如，对于混合动力车辆而言，当车辆以电动模式运行时，由于发动机此时不工作，其进气管中也不会产生负压。为此，已经有人提出在增压发动机的进气端、亦即碳罐的脱附端设置文丘里结构，以便通过增大该处的负压来保证碳罐的脱附，例如中国专利申请CN108533423、CN109458277、CN107542600中所述的那些方案。

然而，已知的文丘里结构的方案只有在发动机运行并且产生一定水平的真空度时才能通过负压对碳罐脱附，而当发动机的运行所产生的真空度较低时或者在发动机不工作的情况下则会因为压力不足而难以实施脱附，由此导致碳罐的脱附不充分，继而导致碳罐的工作能力下降，最终会导致燃油蒸气泄漏而污染大气并且无法通过燃油蒸发排放测试。

因此，需要开发新的技术方案以便解决上述现有技术中存在的碳罐脱附不良的弊端，从而能减少燃油蒸气的排放，并且能满足目前越来越严苛的燃油蒸发排放法规的规定(如国六标准)。

发明内容

为此本发明提出了一种机动车辆的碳罐的脱附系统，该脱附系统包括蓄能装置，所述蓄能装置布置在碳罐的脱附口与发动机的进气端之间，并且构造成能存储当发动机运行时产生的负压冲击能量，以便利用所述负压冲击能量对碳罐进行脱附。

本发明可以通过存储负压冲击能量而将较少的负压冲击能量(例如低负压)升高至足以对碳罐进行脱附的水平(例如累积成高负压)，由此可以在整车需要对碳罐进行脱附时通过标定策略(即，预定的时机)释放所存储的负压冲击能量以实现对碳罐的负压冲击脱附。

本发明有效地解决了发动机的真空度较低时或者发动机不工作时不能对碳罐进行有效脱附的问题。这尤其适用于具有小排量发动机(它的运行在进气歧管中产生的真空度通常比较低)的车辆以及混合动力型车辆(其中发动机间断性工作，当发动机不工作时因为没有脱附气压而无法脱附)，可以显著地改善车辆的污染物排放，并且适应这些类型的车辆的市场占有率不断增加的现状，具有有益的社会和经济效益。

本发明的脱附系统包括如下有利的技术特征，这些技术特征可以单独应用或者以任何技术上可能的方式相互组合：

-所述蓄能装置包括用于存储由发动机的运行在发动机的进气端产生的负压的蓄压器，该蓄压器经由单向阀与发动机的进气端连通，并且经由阀与碳罐的脱附口连通；

-所述阀为电磁阀，所述脱附系统还包括用于测量所述蓄压器中的气压值的传感器，所述电磁阀设置成当所述传感器的测量值超过预定的阈值时打开；

-该脱附系统还包括设置在所述蓄压器与发动机的进气端之间以用于抽吸该蓄压器的气泵；

-所述气泵为低功率气泵；以及

-该脱附系统还包括设置在所述蓄能装置与发动机的进气端之间的附加通路，该附加通路中布置有附加电磁阀，该附加电磁阀设置成在碳罐脱附时打开，以允许燃油蒸气经由该附加通路流向发动机，由此保证燃油蒸气的平稳流动并且避免对发动机运行的冲击。

本发明还提供了一种机动车辆的碳罐的脱附方法，该方法使用如前所述的脱附系统来对碳罐进行脱附。

特别地，该脱附方法在于可以根据标定策略进行碳罐的脱附。例如，可以在发动机怠速运行时和/或在机动车辆下坡时进行蓄能装置的负压冲击能量存储。

最后，本发明还涉及一种包括上述脱附系统的机动车辆，例如混合动力车辆或者具有涡轮增压系统的车辆。

附图说明

下面参照附图说明本发明的优选实施例，在附图中：

图1示出本发明的脱附系统的优选实施例的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并且结合附图对本发明的技术方案做进一步的具体说明，所述说明旨在对本发明的总体构思进行解释，而不应当理解为对本发明的限制。

参见图1，作为机动车辆的燃油蒸发排放系统的主要部件，碳罐2可以通过管路与发动机、尤其是发动机的进气端3相连，在碳罐2与发动机之间的管路中可以设置有用于检测该管路中的油气含量的碳氢传感器(CH)4以及用于打开或关闭管路通路的碳罐电磁阀(CPS)5。如箭头F所示出的，在工作中，由碳罐2存储的油气可以经由该管路被输送到发动机的进气端3。

本发明的用于碳罐的脱附系统可以设置在碳罐2的脱附口21与发动机的进气端3之间。该碳罐脱附系统尤其适用于带有涡轮增压系统的机动车辆以及交替地采用发动机和电动机进行推进的混合动力车辆。当然，本发明的碳罐脱附系统也可以应用于通过发动机推进的常规机动车辆。

如图1所示，脱附系统包括蓄能装置1。该蓄能装置1一方面通过管路连接所述进气端3，以便能接收并存储来自该进气端3的负压冲击能量并且能向该进气端3供应被碳罐2存储的燃油蒸气；该蓄能装置1另一方面通过管路连接所述碳罐的脱附口2，以便向碳罐输送负压冲击能量并且通过该负压冲击能量抽吸碳罐中的燃油蒸气，由此实现碳罐的脱附。

在此，所述负压冲击能量尤其是由于发动机的运行(即，进气或吸气)而在其进气端3的管路中产生的负压。所述发动机的进气端3可以是发动机的进气歧管。在车辆具有涡轮增压系统的情况下，所述发动机的进气端3可以是涡轮增压器的前端。

根据本发明的特别优选的实施例，蓄能装置1包括蓄压器11，该蓄压器11通过管路连通发动机的进气端3，以便接收并存储当发动机运行时在该进气端3形成的负压。在此，应当指出，蓄压器11可以采用现有技术中已知的任何可以被抽空—尤其是可以被逐步地抽真空—的压力蓄积装置、例如蓄压气瓶等。因此，所述蓄压器11尤其用于蓄积或者说存储负压，并且可以当它所存储的负压达到足够的水平时对碳罐2中的燃油蒸气进行抽吸脱附。对碳罐而言，这种负压冲击式脱附的效果显著优于稳压式脱附。

在图1所示的优选实施例中，蓄压器11可以经由单向阀12与发动机的进气端3相连。所述单向阀12布置成仅允许流体从蓄压器11流向进气端3。这样，蓄压器11可以当进气端3中存在负压时被抽吸，从而在该蓄压器11中逐步地或者瞬时地建立真空，实现存储或积蓄负压的目的。而当进气端3中无负压时(例如当涡轮增压系统起动而在进气端中形成正压力时)，由于单向阀12的设置，蓄压器11中仍然可以保持已经建立的负压或真空。

另一方面，蓄压器11可以经由阀13与碳罐2的脱附口21相连。所述阀13尤其可以是电磁阀，并且可以设置成当蓄压器11中存在足够的负压并且需要对碳罐2进行脱附时打开，以便在所述蓄压器11与所述脱附口21之间形成通路，允许通过蓄压器11中的负压抽吸碳罐2中的燃油蒸气。所抽吸的燃油蒸气可以被暂时存储在蓄压器11中，并且可以经由蓄压器11与发动机之间的管路(如图中所示出的管路或者图中未示出的专用管路)被输送到发动机的进气端3以供发动机的运行使用。

在此，应当指出，在本发明中，由发动机的运行而在进气管中产生的低负压气流除了可以被蓄压器11存储以建立用于抽吸碳罐2中的燃油蒸气的负压之外，还可以被用来对碳罐以及管路进行二次抽气冲刷。

优选地，可以设置与蓄压器11相关联的监测装置，例如用于监测蓄压器11中的负压值的传感器14。这样，可以当蓄压器11中的负压值达到预定的阈值时向相关控制系统发信号以便停止蓄压器11的负压存储，或者可以当蓄压器11中的负压值达到预定的水平时按照标定策略打开电磁阀13以便进行碳罐2的脱附。

应当指出，蓄能装置1的具体形式不限于上文所述的用于存储来自发动机的负压的蓄压器11，而是可以包括本领域技术人员能想到的任何可以借助于发动机的运行或者甚至独立于发动机的运行产生能被用于提取碳罐2中的燃油的负压冲击能量的装置。例如，蓄能装置可以是能放大并存储由于发动机的运行而在管路中产生的负压冲击能量的装置。又例如，所述蓄能装置1可以与机动车辆的气动执行元件(如气囊、转向气助力、气制动等)的气泵的抽气端相连，以便存储由于所述气泵向气动执行元件供气而产生的负压。另外，上文所述的单向阀12和/或电磁阀13等也可以集成在蓄压器11中而非作为独立的部件设置。

如图1中的虚线框A所示的，在本发明的一个优选实施例中，可以在蓄能装置1、尤其是蓄压器11与发动机的进气端3之间布置气泵15。所述气泵15可以用于在蓄能阶段参与对蓄压器11的抽真空操作，并且可以用于在碳罐脱附阶段参与移除(抽吸)蓄压器11中的燃油蒸气的操作。

特别地，气泵15可以是低功率气泵，亦即小功率或者小型气泵。所述低功率气泵例如为功率在15W以下的气泵，尤其是非智能气泵、亦即转速不可调整的气泵。这样，可以以较低的成本保证和/或增强蓄能装置1的能量存储以及碳罐2的脱附。

还优选地，如虚线框B所示，可以在蓄能装置1的输出端与发动机的进气端3之间设置带有辅助电磁阀16的辅助通路。所述辅助电磁阀16可以在碳罐脱附阶段打开，以使蓄能装置1中存储的燃油蒸气能够更平顺地流向发动机，避免气流的不平稳对发动机的运行造成的不利影响。

本发明的脱附系统有利地使得能以标定策略实现碳罐的脱附。特别地，可以设想在发动机怠速运行时和/或在机动车辆下坡时执行蓄能装置1的负压冲击能量存储，所述负压冲击能量存储尤其可以是指对蓄压器11抽真空。当然，本发明的脱附系统也可以在机动车辆正常行驶期间、尤其是在其发动机正常运行期间根据需要持续地执行负压冲击能量的存储以及碳罐的脱附。

虽然已经结合实施例说明了本发明的总体构思，但本领域技术人员可以理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出各种改变和变型。

Claims (11)

1.一种机动车辆的碳罐的脱附系统，包括蓄能装置，该蓄能装置布置在碳罐的脱附口与发动机的进气端之间，该蓄能装置构造成能存储当发动机运行时产生的负压冲击能量，以便利用所述负压冲击能量对碳罐进行脱附，其中，该脱附系统还包括设置在所述蓄能装置与发动机的进气端之间的辅助通路，该辅助通路中布置有辅助电磁阀，该辅助电磁阀设置成在碳罐脱附时打开，以允许燃油蒸气经由该辅助通路流向发动机，由此保证燃油蒸气的平稳流动并且避免对发动机运行的冲击。

2.根据权利要求1所述的脱附系统，其特征在于，所述蓄能装置包括用于存储由发动机的运行在发动机的进气端产生的负压的蓄压器，该蓄压器经由单向阀与发动机的进气端连通，并且经由阀与碳罐的脱附口连通。

3.根据权利要求2所述的脱附系统，其特征在于，所述阀为电磁阀，所述脱附系统还包括用于测量所述蓄压器中的气压值的传感器，所述电磁阀设置成当所述传感器的测量值超过预定的阈值时打开。

4.根据权利要求2或3所述的脱附系统，其特征在于，还包括设置在所述蓄压器与发动机的进气端之间以用于抽吸该蓄压器的气泵。

5.根据权利要求4所述的脱附系统，其特征在于，所述气泵为低功率气泵。

6.一种机动车辆的碳罐的脱附方法，其中，设置根据前述权利要求之一所述的脱附系统，以用于对碳罐进行脱附。

7.根据权利要求6所述的脱附方法，其特征在于，根据机动车辆的标定策略执行碳罐的脱附。

8.根据权利要求7所述的脱附方法，其特征在于，在发动机怠速运行时和/或在机动车辆下坡时执行对蓄能装置存储能量的操作。

9.一种机动车辆，它包括根据权利要求1-5之一所述的脱附系统。

10.根据权利要求9所述的机动车辆，其特征在于，所述机动车辆具有涡轮增压系统，其中，发动机的进气端为涡轮增压器的前端。

11.根据权利要求9所述的机动车辆，其特征在于，所述机动车辆为混合动力车辆。

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