TWI672437B - 智慧型油氣回收裝置 - Google Patents

Abstract

一種燃油車的智慧型油氣回收裝置，包括：監控模組、油氣吸脫附模組、油箱電磁閥及真空電磁閥。控制單元開啟油箱電磁閥的閥門，並啟動油氣吸脫附模組以吸附油氣，藉此進行油氣的回收。此外，控制單元啟動油氣吸脫附模組並開啟真空電磁閥，以吸入外部空氣與油氣混合，並導入引擎之進氣歧管，藉此脫附油氣。

Description

智慧型油氣回收裝置

本發明是有關一種智慧型油氣回收裝置，尤其是有關於一種應用於燃油車上之智慧型油氣回收裝置。

一般來說，在機車油箱內的燃油進入引擎燃燒之前，燃油會受溫度影響而以碳氫化合物的形式呈氣態蒸發，也就是俗稱的油氣。倘若油氣揮發於大氣中，將造成空氣汙染並影響人體的健康。因此，現行的機車中通常是利用活性碳罐來吸附從油箱內蒸發之油氣，以防止油氣揮發於大氣中。此外，當引擎運轉時，活性碳罐所吸附之油氣又可以再被回收至引擎內燃燒，以提升燃油之利用率。

然而，現有的油氣回收裝置還有許多需要改善之處，例如許多因加油過中所揮發的油氣或者因為油箱壓力過高所揮發的油氣未能有效地回收，使得油氣回收的效率不高。因此，如何提供一種有效率的油氣回收裝置，一面大幅抑制油氣揮發量，一面大幅提升油氣的回收量，將是本案所要著重的問題與解決的重點。

本發明提供一種燃油車的智慧型油氣回收裝置，利用微電腦監控模組主動監控燃油車的狀態並搜集引擎的相關資訊。此外，重新設計相關的油氣回收元件與油氣回收的方式，藉此有效地減少加油過程中油氣的揮發並大幅提升回收的油氣量。同時也回收靜置過程中，油箱壓力過高時所釋放的油氣。最後將回收的油氣導引至引擎燃燒室內燃燒，從而大幅提升燃油之利用率。

本發明提出一種燃油車的油氣回收裝置，所述燃油車包含 引擎、油箱、加油孔、油箱蓋及可讀取引擎資訊的電子控制模組，所述油氣回收裝置，包括：監控模組，電性連接於所述燃油車的所述電子控制模組，用以取得所述引擎資訊，並根據所述引擎資訊進行油氣回收的控制；油氣吸脫附模組，電性連接於所述監控模組，用以提供穩定的負壓以吸附所述油箱內的油氣；油箱電磁閥，其前端連通於所述油箱的頂部，而後端連通於所述油氣吸脫附模組的輸入端，並且電性連接於所述監控模組，由所述監控模組決定開啟或閉合所述油箱電磁閥的閥門；以及真空電磁閥，其前端連通於所述引擎，而後端連通於所述油氣吸脫附模組的輸出端，並且電性連接於所述監控模組，由所述監控模組決定開啟或閉合所述真空電磁閥的閥門，用以將所述油氣導入至所述引擎之進氣歧管進行脫附；其中，控制單元開啟所述油箱電磁閥的閥門並啟動所述油氣吸脫附模組以吸附所述油氣，藉此進行油氣回收；其中，控制單元啟動所述油氣吸脫附模組並開啟所述真空電磁閥，以吸入外部空氣與所述油氣混合，並導入所述引擎之進氣歧管，藉此脫附所述油氣。

在本發明的一實施例中，所述油氣回收裝置更包括偵測模組，連接於所述油箱蓋，並電性連接於所述監控模組，用以偵測所述加油蓋是否被打開。

在本發明的一實施例中，所述油氣回收裝置更包括壓力閥，其前端連通於所述油箱的頂部，而後端連通於所述油箱電磁閥的後端及所述油氣吸脫附模組的輸入端，當所述油箱的壓力超過所述壓力閥所設定的臨界壓力值時，所述壓力閥的閥門開啟，使得所述油箱內的油氣被吸入至所述油氣吸脫附模組。

在本發明的一實施例中，所述油氣回收裝置更包括縮口延伸管，前端連通於所述加油孔之油管的後端，而末端連通於所述油箱內且靠近底部的位置。

1‧‧‧智慧型油氣回收裝置

10‧‧‧油氣吸脫附模組

101‧‧‧活性碳罐

102‧‧‧鼓風機

1011‧‧‧輸入端

1012‧‧‧輸出端

1021‧‧‧進排氣端

13‧‧‧油箱電磁閥

14‧‧‧真空電磁閥

15‧‧‧壓力閥

16‧‧‧縮口延伸管

17‧‧‧油氣回收管

18‧‧‧油氣再生管

19‧‧‧偵測模組

2‧‧‧燃油車

21‧‧‧油箱

211‧‧‧頂部

212‧‧‧底部

22‧‧‧加油孔

23‧‧‧油箱蓋

3‧‧‧監控模組

31‧‧‧控制單元

32‧‧‧通訊單元

33‧‧‧電源供應單元

34‧‧‧連接器

圖1為智慧型油氣回收裝置的示意圖；圖2為監控模組的示意圖。

如圖1所示，為本發明之智慧型油氣回收裝置1的示意圖。燃油車2包含引擎(未繪示)、油箱21、加油孔22、油箱蓋23及可讀取引擎資訊的電子控制模組(未繪示)。實務上，燃油車可為機車。

智慧型油氣回收裝置1，包括：監控模組3、油氣吸脫附模組10、油箱電磁閥13、真空電磁閥14。圖2為監控模組的示意圖，如圖2所示監控模組3包括控制單元31、通訊單元32、電源供應單元33及連接器34。監控模組3透過連接器34電性連接於燃油車2的電子控制模組(未繪示)，而通訊單元32負責與電子控制模組進行通訊，以取得燃油車2的相關資訊例如引擎資訊。控制單元31根據通訊單元32所取得的資訊對燃油車2進行油氣回收的控制。

附加說明的是，引擎資訊包括有引擎溫度、引擎轉速及節氣門開度等。實務上，控制單元31可為Arduino控制電路板，通訊單元32可為ELM327車用診斷電路板，其支援多種OBD協定，連接器34可為OBD(On-Board Diagnostics)連接器，但不以此為限。

請同時參閱圖1及圖2，油氣吸脫附模組10包括活性碳罐101及鼓風機102，電性連接於監控模組3，用以提供穩定的負壓以吸附油箱21內的油氣。油氣吸脫附模組10的主要目的為吸收加油過程及靜置過程之油氣的回收，並控制油氣儲存於油箱21內。活性碳罐101裏面包含有活性碳粒，主要目的為吸附並儲存油氣。然而，本發明活性碳罐101內的活性碳粒(未繪示)，僅填充可容納單次機車油箱21加油之油氣的回收量。因此，本發明之活性碳罐粒的數量相較於傳統活性碳罐所使用的量減少許多，藉此節省活性碳罐粒的使用量與成本。

附加說明的是，鼓風機102的主要目的在於提供穩定負壓，增加活性碳粒的油氣吸附能力，以吸取加油過程(包含打開油箱蓋 23)所排放的油氣。

關於加油過程，請同時參閱圖1及圖2。當車主開啟油箱蓋23欲加油時，觸發偵測模組19，使得控制單元31判斷目前燃油車2的狀態為加油中。附加說明的是，偵測模組19連接於油箱蓋23，並電性連接於監控模組3，用以偵測油箱蓋23是否被打開。實務上偵測模組19可以是微動開關，但不以此為限。此時，控制單元31開啟油箱電磁閥13的閥門並啟動油氣吸脫附模組10的鼓風機102，使得油箱21中的油氣得以通過油氣回收管17，被吸入至油氣吸脫附模組10內的活性碳罐101內並被活性碳粒吸附，藉此進行油氣回收。

附加說明的是，油箱電磁閥13，其前端連通於油箱21的頂部211，而油箱電磁閥13的後端連通於油氣吸脫附模組10的輸入端1011，並且電性連接於監控模組3，由監控模組3的控制單元31決定開啟或閉合油箱電磁閥13的閥門。

更進一步地說，鼓風機102的運轉可大幅度的縮短油氣進入活性碳罐101的時間，並強化活性碳粒的油氣吸附能力。藉此吸取加油過程所排放的油氣。相較於傳統的方法，本發明可大幅減少加油前油箱蓋23打開所揮發的油氣量，藉此減少加油過程所揮發的油氣，並達到油氣回收的功效。附加說明的是，控制單元31可也根據電子控制模組的資訊，得知油箱蓋23是否被打開但不以此為限。另外，油氣回收管17，其前端連通於油箱電磁閥13的後端及壓力閥15的後端，而油氣回收管1的後端連通於油氣吸脫附模組10的輸入端1011。此外，當活性碳粒吸附至飽和時，碳粒的密度將增加，使得鼓風機102將無法順利抽氣。

關於靜置過程，請參閱圖1。智慧型油氣回收裝置1更包括壓力閥15，其前端連通於油箱21的頂部211，而壓力閥15的後端連通於油箱電磁閥13的後端及油氣吸脫附模組10的輸入端1011。當油箱處於靜置時，油箱21內部維持一定的壓力，可以減少油氣持續揮發。 然而，當天氣炎熱時，由於溫度急遽的上升將使得油箱21壓力過高，當油箱21的壓力超過壓力閥15所設定的臨界壓力值時，壓力閥15的閥門開啟，使得油箱21內的油氣被吸入至活性碳罐101內並被活性碳粒吸附。同時藉由控制單元31啟動鼓風機102，以強化活性碳粒的油氣吸附能力，藉此達到油氣回收與儲存的作用。實務上，此壓力閥15較佳為洩壓閥(pressure relief valves)，但不以此為限。

附加說明的是，洩壓閥之閥門在壓力未到達雷氏蒸汽壓時為常閉狀態，只在管路中之壓力大於某一設定的壓力時才開啟。另外，需注意的是，不同種類的油品會有不同的雷氏蒸氣壓，所以臨界壓力值也會不同。例如根據中油的油品規範得知92無鉛汽油的雷氏蒸氣壓為9psi，則臨界壓力值便會設定在此範圍。

關於抑制油氣的揮發，請參閱圖1。智慧型油氣回收裝置1更包括縮口延伸管16，前端161連通於加油孔22之油管的後端，而縮口延伸管16的末端162連通於油箱21內且靠近底部212的位置。

附加說明的是，縮口延伸管16的管徑從前端逐漸縮小至末端。而縮口延伸管16主要目的為增加加油之流速，利用文氏管原理，可以在加油孔22與油槍(未繪示)間形成真空吸力，減少油氣由加油孔22溢出。此外，縮口延伸管16延伸至油箱21的底部212大約落在十分之一(10%)的高度位置但不以此為限，可以使加油管路在油箱21中形成液體密封，從而避免油箱21內的油氣由加油孔22洩出。因此，藉由縮口延伸管16的創新設計，提供燃油液態背壓，維持雷氏蒸氣壓，減少油氣揮發，藉此大幅抑制油氣的揮發。

關於脫附過程，請參閱圖1。當車主發動引擎後且處於行車的狀態，舉例來說，若內燃機的引擎處於暖車狀態，例如引擎的溫度大於等於80℃，而引擎處於非怠速狀態，例如引擎轉速大於等於2500rpm，並且節氣門開度大於20°時。當以上這三個條件達到時，則控制單元31判定引擎處於行車的狀態。此時，控制單元31啟動油氣吸 脫附模組10的鼓風機102並開啟真空電磁閥14，以吸入外部空氣與油氣混合並導入引擎之進氣歧管，藉此脫附油氣。

附加說明的是，真空電磁閥14，其前端連通於引擎，而真空電磁閥14的後端連通於油氣吸脫附模組10的輸出端1012，並且電性連接於監控模組3，由監控模組3的控制單元31決定開啟或閉合真空電磁閥14的閥門，用以將油氣導入至引擎之進氣歧管進行脫附。

更進一步地說，空氣由鼓風機102的進排氣端1021吸入並通過活性碳罐101，將吸附於活性碳粒的油氣通過油氣再生管18導入至引擎的進氣歧管，以脫附活性碳粒所吸附的汽油，使其從固態的汽油轉化為氣態的汽油(亦即油氣)進入引擎燃燒室內燃燒。與此同時，控制單元控制也開啟油箱電磁閥13的閥門，使得儲存於油箱21內的油氣通過油氣回收管17，也一同進入引擎燃燒室內燃燒，藉此達到油氣再回收使用的功效並提升燃油的利用率。附加說明的是，油氣再生管18，其前端連通於真空電磁閥14的後端，而油氣再生管18的後端連通於油氣吸脫附模組10的輸出端1012。

綜上所述，本發明實施例所提供燃油車的智慧型油氣回收裝置，採用微電腦控制器，即時監測燃油車與引擎的運作狀態。根據這些即時監控的資料，立即處理燃油車處於不同狀態下的油氣回收與再利用。首先，藉由油氣吸脫附模組的創新設計，大幅縮短吸取油氣的時間，並強化油氣吸附的能力。其次，藉由壓力閥的創新設計，儲存油箱靜置時因壓力過高而釋放的油氣。第三，藉由縮口延伸管的創新設計，提供燃油液態背壓，維持雷氏蒸氣壓，減少油氣揮發，大幅抑制加油過程中油氣的揮發。第四，藉由雙電磁閥的創新設計，脫附活性碳粒的汽油並回收油箱內的油氣導引至引擎燃燒室內燃燒，大幅提升燃油之利用率。藉此，大幅抑制油氣的揮發量，並大幅提升油氣的回收量，同時也大幅提升燃油之利用率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發 明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

1. 一種燃油車的智慧型油氣回收裝置，該燃油車包含一引擎、一油箱、一加油孔、油箱蓋及一可讀取引擎資訊的電子控制模組，該智慧型油氣回收裝置，包括：一監控模組，電性連接於該燃油車的該電子控制模組，用以取得該引擎資訊，並根據該引擎資訊進行油氣回收的控制；一油氣吸脫附模組，電性連接於該監控模組，用以提供穩定的負壓以吸附該油箱內的一油氣；一油箱電磁閥，其前端連通於該油箱的頂部，而後端連通於該油氣吸脫附模組的輸入端，並且電性連接於該監控模組，由該監控模組決定開啟或閉合該油箱電磁閥的閥門；一真空電磁閥，其前端連通於該引擎，而後端連通於該油氣吸脫附模組的輸出端，並且電性連接於該監控模組，由該監控模組決定開啟或閉合該真空電磁閥的閥門，用以將該油氣導入至該引擎之進氣歧管進行脫附；以及一縮口延伸管，其前端連通於該加油孔之油管的後端，而末端連通於該油箱內且靠近該油箱的底部；其中，該監控模組包括一控制單元其開啟該油箱電磁閥的閥門，並啟動該油氣吸脫附模組以吸附該油氣，藉此進行油氣的回收；其中，該控制單元啟動該油氣吸脫附模組，並開啟該真空電磁閥，以吸入外部空氣與該油氣混合，並導入該引擎之進氣歧管，藉此脫附該油氣。
2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型油氣回收裝置，其中該智慧型油氣回收裝置更包括一偵測模組，連接於該油箱蓋，並電性連接於該監控模組，用以偵測該加油蓋是否被打開。
3. 如申請專利範圍第2項所述之智慧型油氣回收裝置，其中該智慧型油氣回收裝置更包括一壓力閥，其前端連通於該油箱的頂部，而後端連通於該油箱電磁閥的後端及該油氣吸脫附模組的輸入端，當該油箱的壓力超過該壓力閥所設定的臨界壓力值時，該壓力閥的閥門開啟，使得該油箱內的油氣被吸入至該油氣吸脫附模組。
4. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型油氣回收裝置，其中該縮口延伸管的末端設置在油箱底部且靠近十分之一高度的位置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型油氣回收裝置，其中該縮口延伸管的管徑從前端逐漸縮小至末端。
6. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型油氣回收裝置，其中該監控模組更包括一通訊單元、一電源供應單元及一連接器。
7. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型油氣回收裝置，其中該油氣吸脫附模組包括一活性碳罐及一鼓風機。
8. 如申請專利範圍第3項所述之智慧型油氣回收裝置，其中該智慧型油氣回收裝置更包括一油氣回收管，其前端連通於該油箱電磁閥及該壓力閥的後端，而後端連通於該油氣吸脫附模組的輸入端。
9. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型油氣回收裝置，其中該智慧型油氣回收裝置更包括一油氣再生管，其前端連通於該真空電磁閥的後端，而後端連通於該油氣吸脫附模組的輸出端。