CN114320673A - 蒸发排放系统 - Google Patents

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Abstract

一种从燃料箱收集燃料蒸气的蒸发排放控制(EVAP)系统，包括蒸发排放(EVAP)罐和在燃料箱和EVAP罐之间延伸的燃料蒸气导管、以及设置在燃料箱内的燃料泵组件。蒸气‑液体分离器去除悬浮在燃料蒸气中的液体HC燃料，并将其返回到燃料箱的液体HC燃料储存器中，并与燃料蒸气导管流体连通，以将燃料蒸气输送到蒸发排放罐。

Description

蒸发排放系统
技术领域
本公开涉及用于机动车辆的排放控制系统，更具体地，涉及用于排放控制系统的蒸发排放净化系统。
背景技术
大多数由内燃(IC)发动机驱动的车辆都包括排放控制系统。排放控制系统减少与基于碳氢化合物(HC)的燃料的运输和/或燃烧相关的受约束的排放。排放控制系统可包括处理燃烧产物的后处理系统以及捕获由驻留在车辆的燃料箱和燃料系统中的液体HC燃料产生的含HC燃料蒸气(HC laden fuel vapors)(燃料蒸气)的蒸发控制(EVAP)系统。现代车辆包括不直接向大气排放的燃料系统。相反，燃料系统通过蒸发排放控制碳罐(EVAP罐)排气，该罐收集燃料蒸气并防止其释放到大气。
EVAP罐通常含有活性炭。驻留在车辆燃料箱中的燃料蒸气可从箱通过EVAP罐输送，在EVAP罐中，活性炭吸收并储存悬浮在燃料蒸气中的HC燃料。在某些车辆运行期间，新鲜空气通过EVAP罐抽吸，将储存的HC燃料从活性炭中抽出，并将其输送到IC发动机进行燃烧。该动作使EVAP罐中的活性炭再生，并使其准备好以储存来自燃料箱中的燃料所产生的燃料蒸气的额外HC燃料。
由于进入燃料箱的液体燃料置换了驻留在液体燃料液面上方的燃料蒸气，所以给车辆加燃料在燃料箱中产生显著的燃料蒸气负荷。此外，通过加注管进入箱的燃料会搅动箱中的燃料，导致燃料蒸气中悬浮的HC燃料高于正常水平。希望在将燃料蒸气输送到EVAP罐之前，去除燃料蒸气中尽可能多的悬浮的HC燃料。
发明内容
在一个示例性实施例中，从燃料箱收集含HC的燃料蒸气(燃料蒸气)的蒸发排放控制(EVAP)系统包括燃料箱、蒸发排放(EVAP)罐、在燃料箱和EVAP罐之间延伸的燃料蒸气导管以及设置在燃料箱内的燃料泵组件。燃料泵组件包括燃料泵和与燃料泵组件一体设置的蒸气-液体分离器，该蒸气-液体分离器去除悬浮在燃料蒸气中的液体HC燃料，并将其返回到燃料箱的液体HC燃料储存器，并与燃料蒸气导管流体连通，以将燃料蒸气输送到EVAP罐。
除了这里描述的一个或多个特征之外，蒸气-液体分离器包括气旋蒸气-液体(CVL)分离器。
除了这里描述的一个或多个特征之外，CVL分离器包括分离器壳体，该分离器壳体具有圆柱形上部和圆锥形下部，该圆柱形上部具有蒸气入口和蒸气出口，该圆锥形下部具有液体燃料出口。蒸气入口以切线方向通向圆柱形上部，以在燃料蒸气中引起涡流作用，从而从燃料蒸气分离液体HC燃料。
除了这里描述的一个或多个特征之外，液体HC燃料被收集在圆柱形上部的壁上，并通过圆锥形下部的液体燃料出口返回到燃料箱的液体HC燃料储存器。
除了本文所述的一个或多个特征之外，CVL分离器还包括燃料切断竖管，该燃料切断竖管与蒸气入口流体连接，且限定用于燃料蒸气进入CVL分离器的导管。
除了这里描述的一个或多个特征之外，燃料泵组件是通过燃料箱中的开口安装到燃料箱中的插入类型(drop in-type)的。
除了在此描述的一个或多个特征之外，燃料泵组件还包括安装凸缘组件，该安装凸缘组件密封地关闭燃料箱中的开口并在燃料箱中支撑CVL分离器和燃料泵。
除了本文所述的一个或多个特征之外，蒸气出口包括管状延伸部，该管状延伸部具有设置在其中的阀座和被捕获在该管状延伸部中的球阀，所述球阀位于所述阀座和所述管状延伸部的端部之间，以防止燃料侵入所述燃料蒸气导管和所述EVAP罐。
在另一个示例性实施例中，从燃料箱收集燃料蒸气的蒸发排放控制(EVAP)系统包括燃料箱、蒸发排放(EVAP)罐、在燃料箱和EVAP罐之间延伸的燃料蒸气导管、设置在燃料箱内的燃料泵组件，该燃料泵组件包括燃料泵和蒸气-液体分离器，该蒸气-液体分离器去除悬浮在燃料蒸气中的液体HC燃料并将其返回到燃料箱的液体HC燃料储存器，并且与燃料蒸气导管流体连通，以将燃料蒸气输送到EVAP罐。
除了这里描述的一个或多个特征之外，蒸气-液体分离器包括气旋蒸气-液体(CVL)分离器。
除了这里描述的一个或多个特征之外，CVL分离器包括分离器壳体，该分离器壳体具有圆柱形上部和圆锥形下部，该上部具有蒸气入口和蒸气出口，该圆锥形下部具有液体燃料出口。蒸气入口以切线方向通向圆柱形上部，以在燃料蒸气中引起涡流作用，以从所述燃料蒸气中分离液体HC燃料。
除了这里描述的一个或多个特征之外，液体HC燃料被收集在圆柱形上部的壁上，并通过圆锥形下部的液体燃料出口返回到燃料箱的液体HC燃料储存器。
除了本文所述的一个或多个特征之外，CVL分离器还包括填充切断竖管，其与蒸气入口流体连接，并限定用于燃料蒸气进入CVL分离器的导管。
除了在此描述的一个或多个特征之外，CVL液体分离器可以在燃料箱内部安装至其上表面。
除了本文所述的一个或多个特征之外，箱内燃料蒸气导管从分离器壳体的蒸气出口延伸，并与在燃料箱和EVAP罐之间延伸的燃料蒸气导管流体连接。
除了这里描述的一个或多个特征之外，蒸气出口包括管状延伸部，该管状延伸部具有设置在其中的阀座和被捕获在管状延伸部中的球阀，该球阀位于阀座和所述管状延伸部的端部之间，以防止燃料侵入燃料蒸气导管和EVAP罐。
在又一示例性实施例中，机动车辆包括内燃(IC)发动机，该内燃发动机经由加压燃料管线从燃料箱接收加压燃料。从燃料箱收集燃料蒸气的蒸发排放控制(EVAP)系统包括燃料箱、蒸发排放(EVAP)罐、在燃料箱和EVAP罐之间延伸的燃料蒸气导管以及设置在燃料箱内的燃料泵组件。燃料泵组件包括燃料泵和与燃料泵组件一体设置的蒸气-液体分离器，该蒸气-液体分离器去除悬浮在燃料蒸气中的液体HC燃料，并将其返回到燃料箱的液体HC燃料储存器，并与燃料蒸气导管流体连通，以将燃料蒸气输送到EVAP罐。
除了本文所述的一个或多个特征之外，蒸气-液体分离器包括旋风蒸气-液体(CVL)分离器，该分离器具有分离器壳体，该分离器壳体具有包括蒸气入口和蒸气出口的圆柱形上部和具有液体燃料出口的圆锥形下部。蒸气入口以切线方向通向圆柱形上部，以在燃料蒸气中引起涡旋作用，导致液体HC燃料从燃料蒸气分离。
除了这里描述的一个或多个特征之外，燃料泵组件是通过燃料箱中的开口安装到燃料箱中的插入类型的，并且还包括密封地关闭燃料箱中的开口并在燃料箱中支撑CVL分离器和燃料泵的安装凸缘组件。
除了这里描述的一个或多个特征之外，蒸气出口包括管状延伸部，该管状延伸部具有设置在其中的阀座和捕获在该管状延伸部中的球阀，该球阀位于阀座和所述管状延伸部的端部之间，以防止燃料侵入燃料蒸气导管和EVAP罐。
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是包括本公开特征的车辆的部分虚线侧视图；
图2是包括本公开特征的EVAP系统的示意图；
图3是包括本公开特征的蒸气-液体分离器的示意图；
图4是沿线4-4截取的图3的蒸气-液体分离器的剖视图；和
图5是包括本公开特征的EVAP系统的另一实施例的示意图。
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。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。
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包括车身12，并由内燃(IC)发动机14形式的原动机提供动力。IC发动机14通过加压燃料管线20从燃料箱18接收加压燃料。机动车辆10还显示为包括前轮22和后轮24。前轮22和后轮24通过例如变速器(未示出)、变速驱动桥(未示出)等中的一个或多个机械连接到IC发动机14。
根据示例性实施例，机动车辆10包括蒸发排放控制(EVAP)系统30，如图2所示，其从车辆燃料箱18收集含有HC的燃料蒸气(燃料蒸气)32、存储HC并随后将其输送到IC发动机14。现在参考图2，继续参考图1，EVAP系统30包括燃料箱18和蒸发排放(EVAP)控制罐34，该罐34可以填充有活性炭36或其他合适的吸收材料。活性炭36从燃料蒸气32中吸收并储存HC，该燃料蒸气32在诸如补充燃料的事件期间从燃料箱18传输。在所示实施例中，EVAP罐34包括新鲜或环境空气口38、燃料蒸气入口40和燃料蒸气出口42。燃料蒸气入口通过燃料蒸气导管44与车辆燃料箱18流体连通，所述燃料蒸气导管44在燃料箱18和EVAP罐34之间延伸。
在示例性实施例中，燃料蒸气出口42通过燃料蒸气供给导管48与IC发动机14的进气系统16流体连通。在IC发动机的某些运行阶段，净化泵50可运行以通过新鲜空气口38将新鲜空气52吸入并通过EVAP罐34。该操作将储存的HC通过燃料蒸气供给导管48从活性炭36中抽出，并输送到IC发动机中进行燃烧。该操作使EVAP罐34再生，并使其准备好储存来自燃料蒸气32的额外的HC，所述燃料蒸气32随后从车辆燃料箱18中移除。
在示例性实施例中，车辆燃料箱18包括在其中存储液体HC燃料58的内部56。通过液体HC燃料的蒸发和/或搅动，燃料蒸气32通常将存在于液体HC燃料58的表面上方的、燃料箱18的区域60中。燃料泵组件62设置在燃料箱内部56内，并且具有燃料泵63，该燃料泵63构造成保持与液体HC燃料58连续接触。在图2所示的实施例中，燃料泵组件62是通过箱上部中的开口64安装到燃料箱18中的插入类型的泵。燃料泵组件62还包括安装凸缘组件66，该安装凸缘组件66密封地关闭燃料箱开口64，并因此通过与燃料箱开口的密封接合来支撑燃料泵63。作为本公开的一部分，还设想了其他燃料泵配置，包括燃料箱18外部的那些。燃料泵组件62的燃料泵63在IC发动机14的正常运行期间运行，以将加压液体HC燃料58经由加压燃料管线20输送到IC发动机14的进气系统16，如已经描述的。
如图所示，车辆补充燃料可在车辆燃料箱18的燃料蒸气区域60中产生大量的燃料蒸气32。当液体燃料58通过燃料填充管70添加到燃料箱中时，提高了燃料箱内液体燃料58的液位，燃料蒸气受到上升的液体燃料的压力，因此被迫通过燃料蒸气导管44离开燃料箱的燃料蒸气区域60。燃料蒸气通过导管并进入EVAP罐，在该EVAP罐中，蒸气中的HC储存在活性炭36中。过量的蒸气压力通过新鲜空气口38释放。如本文所述，由于经由燃料填充管进入的燃料的流动，燃料箱18中的液体燃料58的搅动可导致燃料蒸气32中比正常悬浮的液体HC燃料更高。希望在燃料蒸气经由燃料蒸气导管44传递到EVAP罐34之前，去除燃料蒸气中悬浮的HC燃料的大部分。
参考图2、图3和图4，在一实施例中，诸如旋风蒸气-液体(CVL)分离器76的蒸气-液体分离器与燃料泵组件62一体设置，并可操作以去除悬浮在燃料蒸气32中的液体HC燃料58，并将其返回燃料箱18的液体HC燃料储存器。CVL分离器76包括分离器壳体78，其具有蒸气入口80、蒸气出口82和液体燃料出口84。在一实施例中，分离器壳体78包括圆柱形上部86和圆锥形下部88。圆柱形上部86包括蒸气入口80，所述蒸气入口80被构造成以图4所示的切线方向与上部相交或通向上部。在一实施例中，蒸气入口可以流体地连接到填充切断竖管90，填充切断竖管90从所述蒸气入口向外并朝向燃料箱18中的液体HC燃料58的储存器延伸。燃料蒸气32通过竖管90进入CVL分离器76，如本文进一步描述的。CVL分离器76的蒸气出口82与从EVAP罐34的燃料蒸气入口40延伸的燃料蒸气导管44流体连通，并且液体燃料出口84与燃料箱18的燃料蒸气区域60连通。
如本文所述，在EVAP系统30的操作期间，希望在燃料蒸气32被引入EVAP罐34之前，从燃料蒸气32中去除尽可能多的液体HC。在一示例中，在填充燃料期间，液体HC燃料58的搅动和燃料箱18中燃料水平的上升将导致过量的HC燃料58悬浮在燃料蒸气32中。由于燃料箱中的燃料液位上升而导致的燃料箱压力增加操作为使得燃料蒸气移入并通过竖管90，在所述竖管90中，燃料蒸气切向地排出到CVL分离器76的分离器壳体78的圆柱形上部86中。如图4所示，燃料蒸气32切向进入分离器壳体78的圆柱形上部86在燃料蒸气中引起了旋涡作用，导致液体HC燃料58与蒸气32分离。液体HC燃料被收集在分离器壳体78的壁上，并通过圆锥形下部88排出，并通过液体燃料出口84返回到燃料箱中的液体燃料储存器。燃料蒸气32(现在已去除了过量的液体HC燃料)通过蒸气出口82离开CVL分离器76，并其通过燃料蒸气导管44被输送到EVAP罐34。
在一实施例中，当液体HC燃料58达到满液位时，填充切断竖管90操作以切断进入燃料箱18的燃料流。当液体燃料液位到达填充切断竖管的入口92时，它将阻塞燃料蒸气32从燃料箱18离开，导致箱中的压力增加。压力增加将以已知的方式在填充站补充燃料喷嘴(未示出)上操作，以发出燃料箱已满的信号；导致燃料停止流入燃料箱18。
在一实施例中，分离器壳体的蒸气出口82可以包括管状延伸部94，该管状延伸部94具有设置在其中的阀座96。球阀98被捕获在管状延伸部中、在阀座96和所述管状延伸部的端部100之间。球阀98和阀座96协作以防止在车辆翻滚的情况下燃料侵入燃料蒸气导管44和EVAP罐34。如果燃料箱18在车辆翻滚过程中倒置，球阀98将抵靠阀座96，以防止液体HC燃料流过管状延伸部。
现在参考图5，在一实施例中，可能需要将CVL液体分离器76安装在远离燃料泵组件62的燃料箱18中。在这种情况下，CVL液体分离器可以在燃料箱内部安装到上表面(即顶部)106。箱内燃料蒸气导管108从分离器壳体78的蒸气出口82延伸，并流体连接到在燃料箱和EVAP罐34之间延伸的燃料蒸气导管44。在一实施例中，箱内燃料蒸气导管108和燃料蒸气导管44之间的流体连接位于燃料泵组件62的安装凸缘组件66处，以最小化燃料箱中所需的开口。EVAP系统30在这种配置下的操作与本文所述基本相同。
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，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以用等同物代替其元件。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，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种从燃料箱收集含碳氢化合物(HC)的燃料蒸气(燃料蒸气)的蒸发排放控制(EVAP)系统，包括：
燃料箱；
蒸发排放(EVAP)罐；
燃料蒸气导管，其在燃料箱和EVAP罐之间延伸；和
燃料泵组件，设置在燃料箱内，包括：
燃料泵；和
蒸气-液体分离器，与燃料泵组件一体设置，所述蒸气-液体分离器去除悬浮在燃料蒸气中的液体HC燃料并使其返回到燃料箱的液体HC燃料储存器，并与燃料蒸气导管流体连通，以将燃料蒸气输送到EVAP罐。
2.根据权利要求1所述的EVAP系统，其中所述蒸气-液体分离器包括气旋蒸气-液体(CVL)分离器。
3.根据权利要求2所述的EVAP系统，其中所述CVL分离器包括分离器壳体，所述分离器壳体具有圆柱形上部和圆锥形下部，所述圆柱形上部具有蒸气入口和蒸气出口，所述圆锥形下部具有液体燃料出口，其中所述蒸气入口以切线方向通向所述圆柱形上部，以在燃料蒸气中引起涡旋作用，以从所述燃料蒸气分离液体HC燃料。
4.根据权利要求3所述的EVAP系统，其中所述液体HC燃料被收集在所述圆柱形上部的壁上，并通过所述圆锥形下部的液体燃料出口返回到所述燃料箱的液体HC燃料储存器。
5.根据权利要求3所述的EVAP系统，其中所述CVL分离器还包括燃料切断竖管，所述燃料切断竖管与所述蒸气入口流体连接，并且限定用于燃料蒸气进入CVL分离器的导管。
6.根据权利要求1所述的EVAP系统，其中，所述燃料泵组件是通过燃料箱中的开口安装到燃料箱中的插入类型。
7.根据权利要求6所述的EVAP系统，其中，所述燃料泵组件还包括安装凸缘组件，所述安装凸缘组件密封地关闭所述燃料箱中的开口，并在所述燃料箱中支撑所述CVL分离器和所述燃料泵。
8.根据权利要求3所述的EVAP系统，其中所述蒸气出口包括管状延伸部，所述管状延伸部具有设置在其中的阀座和捕获在所述管状延伸部中的球阀，所述球阀位于所述阀座和所述管状延伸部的端部之间，以防止燃料侵入所述燃料蒸气导管和所述EVAP罐。
9.一种机动车辆，包括：
内燃(IC)发动机，其经由加压燃料管线从燃料箱接收加压燃料；和
从燃料箱收集燃料蒸气的蒸发排放控制(EVAP)系统，包括：
燃料箱；
蒸发排放(EVAP)罐；
燃料蒸气导管，其在燃料箱和EVAP罐之间延伸；和
设置在燃料箱内的燃料泵组件，包括：
燃料泵；和
蒸气-液体分离器，与燃料泵组件一体设置，所述蒸气-液体分离器去除悬浮在燃料蒸气中的液体HC燃料并使其返回到燃料箱的液体HC燃料储存器，并与燃料蒸气导管流体连通，以将燃料蒸气输送到EVAP罐。
10.根据权利要求9所述的机动车辆，其中所述蒸气-液体分离器包括旋风蒸气-液体(CVL)分离器，所述旋风蒸气-液体(CVL)分离器具有分离器壳体，所述分离器壳体具有包括蒸气入口和蒸气出口的圆柱形上部、和具有液体燃料出口的圆锥形下部，其中所述蒸气入口以切线方向通向所述圆柱形上部，以在燃料蒸气中引起涡旋作用，导致液体HC燃料从燃料蒸气分离。
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