CN114738142A - 一种满足复杂车身的新型碳罐结构 - Google Patents
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Abstract
一种满足复杂车身的新型碳罐结构，包括壳体、底盖、吸附口结构、大气出口结构、泄露诊断模块；所述壳体内并列设有第一腔体、第二腔体、第三腔体、第四腔体、流道。在汽车使用过程中，燃油箱内的油蒸汽通过油箱的出气口被排出，沿着吸附口结构进入到壳体内进行碳氢吸附处理后，从大气出口结构中被排出，泄露诊断模块通过对壳体的压力进行实时监控，从而及时发现泄露等情况的发生。本发明中的壳体内有第一腔体、第二腔体、第三腔体、第四腔体四组腔体，第一腔体、第二腔体、第三腔体中填充的是碳粉，相较于传统汽车碳罐的两腔体设置，本发明中油蒸汽流经第一腔体、第二腔体、第三腔体中的碳粉，其路径长度加长，使得油蒸汽能够充分被碳粉吸附。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域，具体是一种满足复杂车身的新型碳罐结构。
背景技术
车用碳罐结构作为燃油系统的排气通道，其主要功能是吸附来自燃油系统中挥发产生的燃油蒸汽，从而避免整车的碳氢排放量超标。
而且碳罐在吸附油蒸汽后，发动机在运行过程中会对碳罐进行负压抽气，使得被吸附的碳氢化合物再次被发动机利用，也使得碳罐中的碳粉能够被持续利用。
目前，市场上使用的碳罐结构存在以下不足：1）传统的汽车碳罐结构一般为两腔碳粉腔体，油蒸汽流经路径短，在整车处在加油等油蒸汽高速挥发吸附过程中，油蒸汽很难被碳粉充分吸附，易溢出至大气中造成排放超标；2）碳罐结构在整车上的布置位置一般比较灵活，在布局整车的各个零部件位置时，往往不会优先布局碳罐结构的位置，因而，在很多情况下，碳罐结构的车身边界都比较苛刻，如布置在燃油箱侧边或者布置在轮罩内紧贴加油管处等，这大大增加了碳罐结构的拆装难度。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种满足复杂车身的新型碳罐结构，另外为了满足不同国家和地区针对汽车尾气碳氢排放限值的不同要求，在共用壳体的前提下，仅通过调整碳粉的使用容积和配比，以及碳棒腔体的预留，实现同时满足中国、欧洲以及北美等地区不同等级碳氢排放法规的要求。
技术方案：本发明提供了一种满足复杂车身的新型碳罐结构，包括壳体、底盖、吸附口结构、大气出口结构、泄露诊断模块，所述底盖设置在壳体下方，所述吸附口结构设置在壳体上方，所述大气出口结构设置在壳体上位于吸附口结构侧边，所述泄露诊断模块设置在大气出口结构上方；其中，所述壳体内并列设有第一腔体、第二腔体、第三腔体、第四腔体、流道，所述第二腔体、第三腔体上方位置连通。在汽车使用过程中，燃油箱内的油蒸汽通过油箱的出气口被排出，沿着吸附口结构进入到壳体内进行碳氢吸附处理后，从大气出口结构中被排出，泄露诊断模块通过对壳体的压力进行实时监控，从而及时发现泄露等情况的发生。本发明中的壳体内有第一腔体、第二腔体、第三腔体、第四腔体四组腔体，第一腔体、第二腔体、第三腔体中填充的是碳粉，相较于传统汽车碳罐的两腔体设置，本发明中油蒸汽流经第一腔体、第二腔体、第三腔体中的碳粉，其路径长度加长，和原设计相比，约增加了80~100mm，使得油蒸汽能够充分被碳粉吸附。从而有效提升了碳粉吸附油蒸汽中碳氢分子的效率。而第四腔体的圆柱腔体为预留腔体，在汽车在北美排放法规的情况下使用时候，第四腔体内安装有碳棒。第四腔体的设置，节省了开发成本及周期，提高了本发明的通用性；流道和壳体一体注塑成型，将设置在底盖的脱附口和吸附口结构的吸附口连通起来，使得整个碳罐即使由于车身边界紧凑的缘故，导致吸附口和脱附口距离较远的情况下，仍然可以连通，即在有限的空间里布局出满足车身间隙要求和性能使用要求的碳罐。
进一步的，所述第一腔体、第二腔体内碳粉型号为Bax1500；所述第三腔体内的碳粉型号为LBE（Low bleed emission carbon）该型号的碳粉颗粒相比其他常用的车用碳粉，吸附碳氢分子能力一般，但是脱附性较好，整车发动机的脱附体积高低不一，常规的脱附体积达到200倍的碳粉体积，才可能保证吸附的油蒸汽被脱附干净，但是当整车脱附体积不足100倍碳罐体积时，碳罐终端连接大气的腔体的碳粉很难被充分脱附，LBE碳粉由于颗粒结构和工艺上的区别保证了较好的脱附性，可以保证整车在较低的脱附速率的情况下也能够充分脱附干净，放置在油蒸汽最后通过的第三腔体中，有效降低碳氢蒸发排放量，最终达到降低排放的目的。
进一步的，所述第一腔体、第二腔体、第三腔体上方均放有一层无纺布，所述第一腔体、第二腔体、第三腔体下方均设有对应的压紧结构，所述压紧结构包括隔板、泡棉层、弹簧，所述泡棉层设置在隔板上方，所述弹簧设置在隔板下方。
进一步的，所述壳体侧边设有一体成型的固定结构，所述固定结构包括燕尾槽结构和限位倒扣结构。固定结构用于碳罐结构进行整体拆装，其中燕尾槽结构提高了安装位置精确性，限位倒扣结构则对安装位置起到限定作用，其操作简单快速。
进一步的，所述底盖上设有第一穴，所述第一穴内设有第一凸台、第二凸台；所述底盖上还设有第二穴，所述第二穴内设有第三凸台；所述底盖上还设有第三穴，所述第三穴侧边设有脱附口。碳罐组装好后，第一穴与第一腔体、第二腔体位置对应，其第一凸台、第二凸台上分别和压紧结构的弹簧连接，从第一腔体经过的油蒸汽可以从第一穴位置进入到第二腔体进行下一级吸附；第二穴和第三腔体、第四腔体对应，第三凸台和压紧结构的弹簧连接，从第二腔体经过的油蒸汽从第二腔体上方的连通口进入到第三腔体中，在第四腔体内装有碳棒的情况下时候，第三腔体中的气体和第四腔体内的气体通过第二穴流通；第三穴与流道下方对应，从而保证脱附口和吸附口结构的流通。
进一步的，所述吸附口结构包括吸附口、过滤器，所述过滤器设置在吸附口下方；所述过滤器设有锥形支架，其上安装有滤网。传统的碳罐结构是在第一腔体和吸附口之间直接焊接一层无纺布，使得在阻隔碳粉进入吸附口的同时保证一定的透气性，并且阻止粉尘或者颗粒进入到外界，但无纺布的网孔较大，因材质及工艺限值，仅能阻止150μm规格以上的颗粒穿过网布，而且焊接设置，无法单独更换无纺布。本发明中设置具有锥形支架的过滤器，不但更换方便，而且锥形支架便于插入到第一腔体内的碳粉中，滤网的单元网格规格90μm，能够阻止90μm以上的颗粒穿过，提升过滤效率的同时，通气阻力更小。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：1）壳体中设置装有不同型号碳粉的第一腔体、第二腔体、第三腔体，从而延长了油蒸汽的总流通路径长度，从而大大提高了碳粉的吸附能力；2）在壳体中预留第四腔体，从而可以同时满足国六排放法规要求和北美排放法规要求，节省了开发成本及周期，提高了适用性；3）在壳体外侧设计具有燕尾槽结构、限位倒扣结构的固定结构，使得工人在拆装碳罐时候避免出现空间局限性等导致的操作问题，安装简便准确，且牢固性高；4）设置具有锥形支架的过滤器，并选用网孔更小的滤网，替代原有的直接焊接在吸附口的无纺布，不但更换简单方便，而且有效阻隔了碳粉细小颗粒进入吸附口的风险。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为壳体的爆炸立体图；
图3为壳体的立体图；
图4为底盖的立体图；
图5为吸附口结构的立体图。
图中：壳体1、第一腔体11、第二腔体12、第三腔体13、第四腔体14、流道15、无纺布16、压紧结构17、隔板171、泡棉层172、弹簧173、固定结构18、燕尾槽结构181、限位倒扣结构182、底盖2、第一穴21、第一凸台211、第二凸台212、第二穴22、第三凸台221、第三穴23、脱附口231、吸附口结构3、吸附口31、过滤器32、锥形支架321、大气出口结构4、泄露诊断模块5。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一
如图1所示为本发明的立体图，包括壳体1、底盖2、吸附口结构3、大气出口结构4、泄露诊断模块5，所述底盖2设置在壳体1下方，所述吸附口结构3设置在壳体1上方，所述大气出口结构4设置在壳体1上位于吸附口结构3侧边，所述泄露诊断模块5设置在大气出口结构4上方；其中，如图2和如图3所示为所述壳体1的爆炸立体图和不同视角的立体图，内并列设有第一腔体11、第二腔体12、第三腔体13、第四腔体14、流道15，所述第二腔体12、第三腔体13上方位置连通。
所述第一腔体11、第二腔体12内碳粉型号为Bax1500；所述第三腔体13内的碳粉型号为LBE。
所述第一腔体11、第二腔体12、第三腔体13上方均放有一层无纺布16，所述第一腔体11、第二腔体12、第三腔体13下方均设有对应的压紧结构17，所述压紧结构17包括隔板171、泡棉层172、弹簧173，所述泡棉层172设置在隔板171上方，所述弹簧173设置在隔板171下方。
所述壳体1侧边设有一体成型的固定结构18，所述固定结构18包括燕尾槽结构181和限位倒扣结构182。
如图4所示为所述底盖2的立体图，其上设有第一穴21，所述第一穴21内设有第一凸台211、第二凸台212；所述底盖2上还设有第二穴22，所述第二穴22内设有第三凸台221；所述底盖2上还设有第三穴23，所述第三穴23侧边设有脱附口231。
如图5所示为所述吸附口结构3的立体图，包括吸附口31、过滤器32，所述过滤器32设置在吸附口31下方；所述过滤器32设有锥形支架321，其上安装有滤网。本实施例中的滤网材质选用PA6.6，本发明中滤网的网孔尺寸为90微米，可过滤最小100微米的颗粒，从而了避免更小颗粒的沿着吸附管进入油箱影响燃油系统。
表1所示为原有两腔碳罐和本发明碳粉蒸发排放量测试数据。
表1
由表1可知，本发明中的粉蒸发排放量远低于原设计。影响碳粉蒸发排放的主要因素有碳罐腔体结构，整车脱附体积，碳粉选型等。碳粉体积越低，则脱附体积越大，脱附效率更高，排放值相对会越低。原两腔设计的碳粉体积是1.9L(1.3L Bax1500+0.6LBax1100LD)，脱附体积是碳粉体积的200倍；而本发明中，碳粉体积1.8L（1.5L Bax1500+0.3L LBE），脱附体积是碳粉体积的150倍，由于尾端LBE碳粉的布置，即使脱附体积不高，最终蒸发排放结果和原两腔设计相比也是有明显的降低。
表2为吸附口处原无纺布设计和本发明滤网网孔开口规格数据及通气阻力数据。
表2
为了保证碳粉完整的储存在碳罐内部不泄露，且保证正常的通气顺畅性，原设计在碳粉和通气接口处设置有无纺布过滤网布，然而碳粉会有一定的粉尘颗粒，最小直径可达150微米甚至更小，在运行过程中，由于油箱、发动机、碳罐都是相连的，如滤网过滤效率较低，一定时间的使用之后，会直接导致燃油系统堵塞甚至整车故障的现象。从表2中可知，本发明中滤网网孔尺寸为90μm，通气阻力小于1.3kPa@70LPM，而原设计中中无纺布网孔尺寸为150μm，通气阻力小于1.5kPa@70LPM，即本发明有效地提高了过滤效率的同时保证了较低水平的通气阻力。
表3为同样碳粉型号及体积情况下，原设计和本发明油蒸汽吸附量的测试数据。
| 1# | 2# | 3# | |
| 原设计（g） | 71 | 73 | 72 |
| 本发明（g） | 93.5 | 90.3 | 87.2 |
表3
由表3可知，同样的碳粉用量，原设计的油蒸汽吸附量的平均值为72g，而本发明中的油蒸汽吸附量的平均值为90.3g，其效果远优于原设计的两腔碳罐。由于吸附效率的较高，可以应用的汽车油箱容积随之变大，原先的两腔碳粉的碳罐仅能满足最大52L额定容积的油箱，但是本发明中的三腔碳罐可以应用在最大62L的油箱上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种满足复杂车身的新型碳罐结构，其特征在于：包括壳体（1）、底盖（2）、吸附口结构（3）、大气出口结构（4）、泄露诊断模块（5），所述底盖（2）设置在壳体（1）下方，所述吸附口结构（3）设置在壳体（1）上方，所述大气出口结构（4）设置在壳体（1）上位于吸附口结构（3）侧边，所述泄露诊断模块（5）设置在大气出口结构（4）上方；其中，所述壳体（1）内并列设有第一腔体（11）、第二腔体（12）、第三腔体（13）、第四腔体（14）、流道（15），所述第二腔体（12）、第三腔体（13）上方位置连通。
2.根据权利要求1所述的满足复杂车身的新型碳罐结构，其特征在于：所述第一腔体（11）、第二腔体（12）内碳粉型号为Bax1500；所述第三腔体（13）内的碳粉型号为LBE。
3.根据权利要求2所述的满足复杂车身的新型碳罐结构，其特征在于：所述第一腔体（11）、第二腔体（12）、第三腔体（13）上方均放有一层无纺布（16），所述第一腔体（11）、第二腔体（12）、第三腔体（13）下方均设有对应的压紧结构（17），所述压紧结构（17）包括隔板（171）、泡棉层（172）、弹簧（173），所述泡棉层（172）设置在隔板（171）上方，所述弹簧（173）设置在隔板（171）下方。
4.根据权利要求3所述的满足复杂车身的新型碳罐结构，其特征在于：所述壳体（1）侧边设有一体成型的固定结构（18），所述固定结构（18）包括燕尾槽结构（181）和限位倒扣结构（182）。
5.根据权利要求1所述的满足复杂车身的新型碳罐结构，其特征在于：所述底盖（2）上设有第一穴（21），所述第一穴（21）内设有第一凸台（211）、第二凸台（212）；所述底盖（2）上还设有第二穴（22），所述第二穴（22）内设有第三凸台（221）；所述底盖（2）上还设有第三穴（23），所述第三穴（23）侧边设有脱附口（231）。
6.根据权利要求1所述的满足复杂车身的新型碳罐结构，其特征在于：所述吸附口结构（3）包括吸附口（31）、过滤器（32），所述过滤器（32）设置在吸附口（31）下方；所述过滤器（32）设有锥形支架（321），其上安装有滤网。
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