CN1787870A - 蒸发的碳氢化合物的排放过滤器 - Google Patents

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Abstract

一种发动机进气系统的蒸发排放过滤器。该蒸发排放过滤器包括碳氢化合物蒸气吸附件，设置在进气系统。并设置了机构来固定蒸发排放过滤器于进气系统。发动机关闭后位于进气系统的碳氢化合物蒸气基本上保留在吸附件，直到发动机启动后空气流过所述进气系统。

Description

蒸发的碳氢化合物的排放过滤器
技术领域
本发明大体上涉及一种过滤器，具体地，本发明涉及一种用于吸附碳氢化合物蒸气的过滤器。
背景技术
对于内燃机，当发动机运转时，有恒定的空气流经进气系统进入进气歧管，最终通过进气阀进入燃烧室。气流由活塞的进气行程产生，对进气歧管抽真空。这样使得进气歧管和环境之间的压力不平衡，使得空气快速进入进气系统。由于进气歧管内压低和恒定的气流进入发动机，不存在从进气歧管或进气系统的蒸发排放。
此外，当现代的燃油喷射发动机运转时，燃油系统保持燃油传输件(fuel rail)中的燃油处于足够压力下，以防止燃油蒸发，即使燃油传输件的温度足以在一般大气压力下使燃油蒸发。实际上，良好的再启动部分取决于发动机关闭后保持燃油传输件压力达数小时直到发动机冷却，以防止燃油在燃油传输件中蒸发。一般不希望燃油传输件中有燃油蒸气，因为其可导致发动机启动时过多的曲柄转动时间。
发动机关闭后，空气继续快速通过进气系统，直到进气歧管的真空消失。如果燃油传输件内带压力的燃油通过燃油喷嘴泄漏到进气歧管，将产生蒸发的碳氢化合物。少量的燃油蒸发，产生的碳氢化合物蒸气会离开进气歧管通过进气系统排出到大气。迄今为止，这样的碳氢化合物蒸气外逸被认为是可忽略的。但是，目前在加利福尼亚州，以及在美国其他各州的现行规章限制燃油的蒸发排放实际为零。
解决蒸发的碳氢化合物排放的问题的尝试包括设置第二个碳氢化合物吸附过滤器于直接气流通道。但是，这样的过滤器一般会对进气系统产生其他限制，如一般发动机效率会降低，或进气系统要求其尺寸更大，以便在限制增加的情况下提供相同量的气流。
其他的尝试包括结合碳氢化合物蒸气吸附材料到标准的微粒/污染物空气过滤器。这种与过滤器结合存在的缺点包括，蒸气吸附材料存在从过滤器剥落并进入空气系统的可能性。吸附材料的损失会对过滤器的蒸气吸附产生负面影响。
发明内容
本发明通过提供一种发动机进气系统的蒸发排放过滤器基本上克服了上面列举的缺点。蒸发排放过滤器包括碳氢化合物蒸气吸附件，设置在进气系统。设置了机构以安装所述蒸发排放过滤器于所述进气系统内。发动机关闭后位于进气系统的碳氢化合物蒸气基本上保持在所述吸附件，直到发动机启动后空气流过所述进气系统。
附图说明
通过参考下面的详细介绍和附图，可对本发明的许多目的、特征和优点有清楚的了解，附图中：
图1是本发明的实施例的空气过滤器壳体的截面图；和
图2是本发明的另一实施例的进气系统的部分剖开的顶视截面图。
具体实施方式
希望充分地防止蒸发的碳氢化合物排放进入大气，以便满足规章的要求和变得更加环保。同时还希望这样的充分预防不会限制空气流流过进气系统。还希望以相对低的成本实现这个目标。还希望与阻挡式过滤器相比，以吸附材料污染可能性很低的方式实现这个目标。本发明的蒸发排放过滤器基本上满足了上面提到的目标。现在参考图1，本发明的蒸发排放过滤器总体用10来表示。蒸发排放过滤器10可用于设有直接气流通道(箭头P)的发动机进气系统12。进气系统12包括容纳普通空气过滤器16的壳体/风箱14。空气过滤器16滤出将进入发动机(未显示)的空气中污染物。空气过滤器16一般设有作为主要部分的重叠纸，位于可变形的半刚性的或刚性的框架。空气过滤器16安装在壳体14内，一般使用一次即丢弃。进气管18将车辆外面的空气传输到壳体/风箱14，然后通过进气歧管(未显示)传输到发动机。
参考图2，进气系统12还可选择地包括空气谐振器20。空气谐振器20可连接到和流体连通到进气管18(如图所示)和/或壳体14。应当知道，如果可选地使用空气谐振器20，不管空气谐振器20位于进气管18的清洁侧C还是位于肮脏侧D，或连接到和/或整体形成于壳体14的清洁侧C或是肮脏侧D，相信本发明蒸发排放过滤器10将工作的同样好。
蒸发排放过滤器10包括碳氢化合物蒸气吸附件22，设置在进气系统12内，基本上位于直接气流通道P的外面。蒸发排放过滤器10还包括机构24，用于安装蒸发排放过滤器10到进气系统12内。应当知道，机构24可包括适当的固定件，包括但不限于粘接剂，钩和环固定件、螺栓、铆钉、利用超声波或摩擦焊接的固定件、卡入过滤器10的柔性片、和类似构件。此外，蒸发排放过滤器10可安装到风箱14内，安装成离开平面(间隔开)，以便使暴露于蒸发排放物的吸附件22量最大。
如果碳氢化合物蒸气在发动机关闭后位于进气系统内，蒸气基本上保留在吸附件22上，直到发动机启动后空气流过进气系统12。空气重新流过系统12可使吸附材料22再生。
应当知道，本发明的蒸发排放过滤器10可设置在进气系统12的任何适当区域，基本上位于直接气流通道P的外面。在本发明的实施例中，过滤器10可安装在空气谐振器20和/或空气过滤器壳体14内。
在本发明的另外的实施例中，过滤器10安装在空气谐振器20内(见图2)。
在本发明的又一实施例中，过滤器10安装在壳体14清洁空气侧C的空气过滤器壳体14上。
在本发明的另一实施例中，过滤器10安装在壳体14肮脏空气侧D的空气过滤器壳体14上(如图1所示)。
此外，在本发明的实施例中，一个蒸发排放过滤器10安装在壳体14清洁空气侧C的空气过滤器壳体14上，第二过滤器10(图1用虚线显示出第二，第三和第四过滤器10)安装在壳体14肮脏空气侧D的空气过滤器壳体14上。
如图1所示，在本发明的其他的实施例中，过滤器10安装到壳体14的至少三个内壁上。
应当知道，吸附件22可包括任何适当的碳氢化合物蒸气吸附材料。在本发明的实施例中，碳氢化合物蒸气吸附材料的示例包括，但不限于，活性炭、沸石、环式糊精、疏水性纤维素、液相吸附剂(如硅油)和/或其混合物中的至少一种。在本发明的非限制性实施例中，吸附件22具有作为主要部分的活性炭。还应当知道，碳氢化合物蒸气吸附材料可具有任何适当的形式，可容纳/渗透于任何适当介质中。
在一实施例中，碳氢化合物蒸气吸附材料可容纳于一个或多个细小网孔中。应当知道，细小网孔可用任何适当材料形成，包括但不限于，聚合物材料、金属材料和/或其混合物。一种适当的聚合物材料的非限制性示例是聚偏二氯乙烯，可从美国密西根州Midland市的Dow Chemical公司购买商标为SARASN的产品。
一些碳渗透过滤结构的非限制性示例可从美国的北卡罗莱纳州的Charlotte市的AQF Technologies LLC公司购买。其他的吸附材料的适当非限制性示例在美国专利No.5,486,410公开，本文引用参考其内容。美国专利No.5,486,410公开了一种合成纤维的过滤结构，纤维具有尼龙复层和聚酯芯部，活性炭颗粒黏结到纤维基体上，并包括位于所述结构内的微纤维网。另外的适当吸附介质包括活性炭，其可从位于俄亥俄州Columbus市的PICA USA公司购买到。
此外相信木基碳具有某些优点，例如，碳化床(carbon bed)的再生。
为了延长碳氢化合物蒸气吸附件22的寿命，在某些示例中，希望用可选的保护件，如铰接的活门26，百叶门28及其组合，和/或类似机构来保护蒸发排放过滤器10。活门26和百叶门28在图1中分别半示意性地用虚线显示。当发动机运转时活门26基本保持关闭，因此可充分保护吸附件22免于接触水，漂浮物和/或其他污染物。然后当发动机关闭时活门26下落打开，以便允许可能存在的碳氢化合物蒸气进入。百叶门28设置成可使水、漂浮物和/或其他污染物转向离开吸附件22。
即使不设置单独的保护件26，28，本发明位于直接流动通道P外面的位置，即位于较低流动区，如位于风箱14或谐振器20，可导致较小的应力和较小的吸附件22污染(与阻挡过滤器相比)，因此，造成蒸发排放过滤器10较长的寿命。
根据本发明的实施例的一种发动机关闭后从汽车发动机进气系统12吸附碳氢化合物蒸气的方法，所述方法包括步骤：设置蒸发排放过滤器10基本位于空气直接流道P的外侧，和所述空气谐振器20及空气过滤器壳体14中至少一个内，所述蒸发排放过滤器10包括碳氢化合物蒸气吸附件22。发动机关闭后位于所述进气系统12的碳氢化合物蒸气基本上保留在吸附件22，直到发动机启动后空气流过进气系统12。
为进一步说明本发明，给出下面的示例。应当知道这些示例用于说明的目的，不能用来限制本发明的范围。
示例
在可选择的实验中，A)将36克从AQF Technologies LLC公司得到活性炭渗透的过滤介质放入风箱14的顶部内表面(清洁侧)；B)风箱14的三个内侧面各放置12克AQF活性炭，清洁侧的顶面和相对的侧面(类似于鞍状)，一共为36克活性炭；C)保持在两层细小网孔之间的从PICA USA得到的36克活性炭放置在风箱14的顶部内表面(清洁侧)；和D)18克AQF活性炭放置在风箱14的顶部内表面(清洁侧)和底部内表面(肮脏侧)，一共是36克活性炭。在各可选择的实验中，允许1.5克汽油蒸气进入进气系统12。在4次实验中，少于大约0.006克的碳氢化合物蒸气排放到大气中，与对照物(无吸附介质)相比，其有大约0.04克的碳氢化合物蒸气排放到大气中。在四个实验当中，显示出实验D在防止蒸发的碳氢化合物排放上更为成功。
本发明的另外的优点在于，对预期数量的碳氢化合物蒸气可计算吸附介质/件22的有效数量。这样，有效数量的吸附件22可放置到进气系统12内，吸附预计数量的碳氢化合物蒸气。
尽管已经对本发明的多个实施例进行了详细介绍，对于所属领域的技术人员，很明显可对公开的实施例进行改进。因此，前面的介绍认为是示例性的，而不是限制性的，本发明的确切范围在后面的权利要求中给出。

Claims (22)

1.一种发动机进气系统的蒸发排放过滤器，设有直接空气流道，所述蒸发排放过滤器包括：
碳氢化合物蒸气吸附件，设置在进气系统，基本位于所述直接空气流道的外侧；
机构，固定所述蒸发排放过滤器于所述进气系统内；
其中，发动机关闭后位于进气系统的碳氢化合物蒸气基本上保持在所述吸附件，直到发动机启动后空气流过所述进气系统。
2.根据权利要求1所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述进气系统包括空气谐振器和容纳空气过滤器的壳体，其中所述蒸发排放过滤器安装在所述空气谐振器和所述空气过滤器壳体中的至少一个内。
3.根据权利要求2所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述空气谐振器连接到并流体连通到进气管和壳体中的至少一个，所述蒸发排放过滤器安装到所述空气谐振器。
4.根据权利要求2所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述蒸发排放过滤器安装到位于所述壳体清洁空气侧的空气过滤器壳体内。
5.根据权利要求2所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述蒸发排放过滤器安装到位于所述壳体肮脏空气侧的空气过滤器壳体内。
6.根据权利要求2所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，还包括第二蒸发排放过滤器，所述蒸发排放过滤器安装到位于所述壳体清洁空气侧的空气过滤器壳体内，所述第二蒸发排放过滤器安装到位于所述壳体的肮脏空气侧的空气过滤器壳体内。
7.根据权利要求2所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，还包括至少两个另外的蒸发排放过滤器，其中所述壳体的至少三个内壁上各安装一个蒸发过滤器。
8.根据权利要求1所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述吸附件设有作为主要部分的碳氢化合物蒸气吸附材料，包括活性炭、沸石、环式糊精、疏水性纤维素、液相吸附剂和其混合物中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述碳氢化合物蒸气吸附材料是活性炭。
10.根据权利要求2所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述过滤器还包括构件，可当发动机运转时保护碳氢化合物蒸气吸附件免于接触水和污染物中至少一种。
11.根据权利要求10所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述保护件是铰接的活门和百叶门中至少一个。
12.一种汽车发动机进气系统的蒸发排放过滤器，设有直接空气流道，并包括空气谐振器和容纳空气过滤器壳体，所述蒸发排放过滤器包括：
碳氢化合物蒸气吸附件，设置在进气系统，基本位于所述直接空气流道的外侧；其中所述吸附件安装在所述空气谐振器和所述空气过滤器壳体中至少一个内。
机构，固定所述蒸发排放过滤器于所述进气系统内；
其中，发动机关闭后进气系统的碳氢化合物蒸气基本上保持在所述吸附件，直到发动机启动后空气流过所述进气系统。
13.根据权利要求12所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述吸附件的主要部分是碳氢化合物蒸气吸附材料，其包括活性炭、沸石、环式糊精、疏水性纤维素、液相吸附剂和其混合物中的至少一种。
14.根据权利要求13所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述空气谐振器连接到并流体连通到进气管和所述壳体中的至少一个，所述蒸发排放过滤器安装在所述空气谐振器内。
15.根据权利要求13所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述蒸发排放过滤器安装到所述壳体清洁空气侧的空气过滤器壳体内。
16.根据权利要求13所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述蒸发排放过滤器安装在所述壳体肮脏空气侧的空气过滤器壳体内。
17.根据权利要求13所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，还包括第二蒸发排放过滤器，其中所述蒸发排放过滤器安装在所述壳体的清洁空气侧的空气过滤器壳体内，所述第二蒸发排放过滤器安装在所述壳体的肮脏空气侧的空气过滤器壳体内。
18.根据权利要求13所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述过滤器还包括至少两个另外的蒸发排放过滤器，其中所述壳体的至少三个内壁上各安装一个蒸发排放过滤器。
19.根据权利要求13所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述过滤器还包括构件，当发动机运转时可保护所述碳氢化合物蒸气吸附件免于接触水和污染物中的至少一种。
20.根据权利要求19所述的蒸发排放过滤器，其特征在于，所述保护件是铰接的活门和百叶门中的至少一个。
21.一种内燃机的进气系统，所述进气系统设有直接空气流道，所述系统包括：
空气谐振器；
空气过滤器；
容纳所述空气过滤器的壳体，和
蒸发排放过滤器，其包括：
碳氢化合物蒸气吸附件，设置在进气系统内，基本位于所述直接空气流道的外侧，其中所述吸附件安装在所述空气谐振器和空气过滤器壳体中至少一个内；和
机构，可安装所述蒸发排放过滤器于所述进气系统内；
其中，发动机关闭后所述进气系统内的碳氢化合物蒸气基本上保留在所述吸附件上，直到发动机启动后空气流过所述进气系统。
22.一种发动机关闭后从汽车发动机进气系统吸附碳氢化合物蒸气的方法，所述系统设有直接空气流道并包括空气谐振器和容纳空气过滤器的壳体，所述方法包括步骤：
设置蒸发排放过滤器，基本位于所述直接流道的外侧，和空气谐振器及所述空气过滤器壳体中至少一个内，所述蒸发排放过滤器包括碳氢化合物蒸气吸附件，其中发动机关闭后位于所述进气系统的碳氢化合物蒸气基本上保留在所述吸附件，直到发动机启动后空气流过进气系统。
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