用于燃料储箱的带有储存体积的活性炭过滤器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于供应机动车辆的热力发动机的一个燃料储箱的活性炭过滤器（10），其中所述炭过滤器包括一个外壳（12），该外壳配备有一个能够连接至所述燃料储箱（12）上的输入孔口（14）、一个能够连接至所述热力发动机上的排出孔口（16）以及一个通风孔口（18），其特征在于，所述外壳（12）包括至少一个内壁（20），该内壁将其内部体积分为至少两个互相连通的腔室（22，24）、至少一个活性炭腔室（22）和一个储存腔室（24），该活性炭腔室容纳了能够捕集烃类气体的活性炭，并且该储存腔室形成了一个储存体积以用于经由该外壳的输入孔口（14）进入的气体流。
【专利说明】用于燃料储箱的带有储存体积的活性炭过滤器
[0001]本发明涉及用于燃料储箱的带有储存箱的活性炭过滤器。
[0002]特别用于机动车辆的液体燃料储箱通常具有能够对内部压力和大气压力进行均化的换气孔口，例如当燃料液位由于储箱被加注或者燃料被发动机使用而发生变化时、或者在温度变化的情况下。
[0003]有多个解决方案被用于确保符合污染法规并且用于限制烃类烟雾的大气排放。
[0004]通常用于混合动力型机动车辆、即包括热力推进和电动推进系统的车辆的第一个解决方案涉及到使用一个标定过的阀来关闭该燃料储箱。然后对该燃料储箱进行加压，这使得其构建更加复杂且昂贵，而且还要求用于打开和关闭该阀的装置。
[0005]第二种解决方案涉及到为机动车辆装配一个过滤器，该过滤器对来自该箱的烟雾进行捕集和储存然后使它们在发动机中再循环。这些过滤器被称为“炭罐”，通常包括一个容纳活性炭的壳体。通过对活性炭过滤器进行吹扫而使来自储箱的烟雾在热力发动机中再循环是通过一个管理系统来控制的。这样的吹扫必须定期进行以确保该过滤器适当地工作。
[0006]这样的过滤器既可以用于热力发动机车辆中也可以用于混合动力发动机车辆中。然而，混合动力车辆中的热力发动机可能连续几天不工作，或者该热力发动机的工作模式可能不会命令对该过滤器进行吹扫，这样使得所述过滤器几天得不到吹扫，这可能导致烃类烟雾排放到大气中而违反污染法规。
[0007]为了克服这个问题，在文件W02011/020627A1中描述的一种解决方案涉及到提供一个位于储箱与炭过滤器之间、并且位于该炭过滤器之外的额外的烟雾储存箱。但这个解决方案是相对麻烦的并且可能难以实施，特别是蓄电池和电动机占据了显著体积的混合动力车辆中。这个解决方案还是相对复杂的并且要求管道来将这个额外的箱连接至燃料储箱上和活性炭过滤器上，并且要求多个阀来将该额外的箱隔离，这增加了从整体中泄漏的风险。
[0008]因此需要一种具有简单的设计和有限的大小的活性炭过滤器，但该活性炭过滤器提供高的储存容量、能够符合主要法规。
[0009]为此目的，本发明的第一主题是一种用于供应机动车辆的热力发动机的一个燃料储箱的活性炭过滤器，所述炭过滤器包括一个外壳，该外壳配备有一个可以连接至所述燃料储箱上的输入孔口、一个可以连接至所述热力发动机上的吹扫孔口以及一个换气孔口，其特征在于，所述外壳包括至少一个内壁，该内壁将其内部体积分为至少两个彼此连通的腔室、至少一个活性炭腔室和一个储存腔室，该活性炭腔室容纳了能够捕集气态烃类的活性炭，并且该储存腔室形成了一个储存体积以用于经由该外壳的输入孔口进入的气体流。
[0010]值得注意地，该外壳具有至少两个内壁。
[0011]一个第一内壁将其内部体积分为至少两个彼此连通的腔室、至少一个活性炭腔室和一个储存腔室，该活性炭腔室容纳了能够捕集气态烃类的活性炭，并且该储存腔室形成了一个储存体积以用于经由该外壳的输入孔口进入的气体流。
[0012]一个第二内壁纵向地延伸从而将该吹扫孔口与该输入孔口和换气孔口中的至少一者分离。
[0013]因此根据本发明的活性炭过滤器具有一个构建在该过滤器的外壳中的储存体积，这节约了空间并且简化了组装，这个解决方案不要求任何管道或阀来将该储存体积隔离。与结合了另外的分开的箱和用于将这个另外的箱连接至过滤器和/或燃料储箱上的一组阀的一种系统相比，根据本发明的活性炭过滤器还是较不易发生泄漏的。
[0014]此外，一个储存腔室的存在能够将该活性炭过滤器的饱和时间延迟，由此将必须对该活性炭过滤器进行吹扫的时刻延迟。因此根据本发明的活性炭过滤器可以用于热力发动机车辆中以延长饱和时间(如果污染法规制定得更严格的话)、或者可以用于确保当用在混合动力发动机车辆中时符合这些法规。
[0015]该储存腔室的体积具体地可以根据在这个或这些活性炭腔室中所含的活性炭饱和之前的目标天数来确定。这个天数可以由主要的法规来限定并且可以是从I到3天。汽车制造商也可以选择根据热力发动机的预期用途来提高这个天数。
[0016]位于该活性炭过滤器的外壳内的这个储存体积还允许，与具有相等外壳体积(没有内部储存体积)的常规活性炭过滤器相比，使用较少的活性炭，而同时保持饱和时间恒定。因此因为活性炭是相对昂贵的而有可能降低成本，这尤其是对于热力发动机车辆而言可能是有利的。
[0017]有利地，相对于经由该输入孔口进入并且经由该换气孔口离开的气体流而言，所述储存腔室被布置在一个活性炭腔室的上游。这种安排要求该气体流在穿过活性炭之前进入该活性炭过滤器以填充该储存腔室，从而延迟了气体流进入该活性炭腔室中，这就延迟了活性炭的饱和。
[0018]确切而言，该活性炭过滤器的外壳可以包括至少两个包含活性炭的活性炭腔室，相对于经由该输入孔口进入并且经由该换气孔口离开的气体流而言，所述储存腔室被布置在一个活性炭腔室的上游并且在另一个活性炭腔室的下游。值得注意地，这种安排使得能够在这两个活性炭腔室中使用不同类型的活性炭，由此改进对烃类气体流的吸附。这还有助于减少穿过该活性炭过滤器时的压降，从而使得与下文中描述的实施例相比更多的活性炭能够得到使用。
[0019]有利地，如果根据本发明的活性炭过滤器包括至少一个活性炭腔室和至少一个储存腔室、特别地包括一个活性炭腔室和一个储存腔室，该活性炭腔室和该储存腔室被一个不透气体的内壁分开，该内壁沿着该外壳的大部分长度延伸，该外壳的输入孔口沿着所述外壳的长度通向该储存腔室的一个极端点，并且所述储存腔室与该活性炭腔室在与所述输入孔口相反的一个极端点处连通。
[0020]这种安排使得在该活性炭过滤器的输入孔口被连接至燃料储箱上时将该输入孔口置于一个低位置，该炭过滤器的纵向轴线是例如接近竖直的，从而使得任何冷凝的燃料蒸气都能返回到燃料储箱中。
[0021]为了在该活性炭腔室内提供一个气体流动路径，可以在这个腔室中布置一个不透气体的内壁，该内壁沿着该外壳的一部分长度延伸、特别地从该吹扫孔口侧延伸。
[0022]该吹扫孔口通常与该活性炭腔室连通。例如，该外壳的输入孔口和吹扫孔口可以沿着该外壳的长度被安排在该外壳的相反的极端点处。
[0023]该换气孔口通常也与该活性炭腔室连通。例如，它可以位于该外壳的、与外壳的吹扫孔口相同的极端点处、或者位于该外壳的、与外壳的吹扫孔口的极端点相反的极端点处。
[0024]在后一种情况下，该换气孔口于是可以置于该活性炭过滤器的一个低位置中，如果该活性炭过滤器的纵向轴线在使用中接近于竖直的话。
[0025]在此情况下，水可以穿透这个换气孔口，这可能妨碍该活性炭过滤器的操作或吹扫。为了克服这个缺陷，该换气孔口可以通向与该活性炭腔室通过一个沿着该外壳的大部分长度延伸的不透气体的壁而分开的另一个腔室，所述另一个腔室的一个极端点通过该换气孔口连接至该活性炭腔室上，并且这另一个腔室的另一个极端点与大气连通。
[0026]此外，此另一个腔室的体积可以用于包含一种补充吸附剂以改进该活性炭过滤器的气态烃截留。
[0027]如果根据本发明的活性炭过滤器包括至少两个活性炭腔室、特别地两个活性炭腔室，则这两个活性炭腔室可以通过一个沿着外壳的长度延伸的不透气体的壁而分开，该壁延伸到远至一个沿着外壳的整个宽度延伸的不透气体的横向内壁。这种安排具有的优点是特别紧凑，从而使得能够在混合动力发动机车辆中使用。这样还使得能够在每个腔室中使用不同类型的活性炭并且产生有限的压降。
[0028]例如，该不透气体的内壁还可以用于支撑每个活性炭腔室中所包含的活性炭。为此目的，它可以通过加压装置，例如弹簧，而被保持在位。
[0029]本发明的另一个主题是一种带有由燃料储箱供应的热力发动机、并且结合有根据本发明的活性炭过滤器的机动车辆。
[0030]下文中参照非限制性的附图来说明本发明，在附图中:
[0031]-图1a是根据本发明的活性炭过滤器的顶视图，
[0032]-图1b是来自图1a的沿着图1a中的线A-A截取的一个截面，
[0033]-图2是本发明另一个实施例的、类似于图1b的一个截面，
[0034]-图3是根据本发明另一个实施例的、类似于图1b的一个截面，
[0035]-图4是本发明另一个实施例的透视图，
[0036]-图5是图4中所示实施例的一个截面。
[0037]术语“上部”和“下部”涉及炭过滤器的竖直位置，即，当该炭过滤器的纵向轴线竖直时的位置。
[0038]图1a示出了用于供应机动车辆的热力发动机的燃料储箱的一个活性炭过滤器10。
[0039]该活性炭过滤器10包括一个外壳12，该外壳配备有可以连接至所述燃料储箱上的一个输入孔口 14。外壳12还配备有一个可以连接至热力发动机上的吹扫孔口 16和一个换气孔口 18。
[0040]根据本发明，外壳12包括至少一个内壁，该内壁将其内部体积分为至少两个彼此连通的腔室。
[0041]在图1a和Ib所示的实例中，一个内壁20将该外壳的内部体积分为一个活性炭腔室22和一个储存腔室24，该储存腔室形成了一个储存体积以用于经由该外壳的输入孔口14进入的气体流。
[0042]活性炭过滤器10被安排成使得，相对于经由该输入孔口 14进入并且经由该换气孔口 18离开的气体流而言,该储存腔室24被布置在该活性炭腔室22的上游。[0043]在所示的实例中，活性炭腔室22具有总体上圆柱形的形状，而储存腔室24具有总体上矩形的平行六面体形状(图la)。然而本发明不局限于这些具体形状。
[0044]将这两个腔室22、24分开的这个内壁20是一个沿着外壳12的大部分长度延伸的、不透气体的壁。
[0045]“大部分”是指这个壁20沿着外壳的80%的长度延伸、或甚至沿着外壳12的90%-95%的长度延伸。
[0046]外壳12的输入孔口 14沿着外壳12的长度通向该储存腔室24的一个极端点处、在本实例中位于外壳12的下部区中。
[0047]储存腔室24与活性炭腔室22在外壳12的上部区中、在与这个输入孔口 14相反的一个极端点处相连通。换气孔口 18和吹扫孔口 16位于外壳12的同一个极端点处、与输入孔口 14相反。
[0048]在所示实例中，活性炭腔室22还通过一个内壁26被实质性地分成两部分，该内壁沿着外壳的大部分长度从该活性炭腔室22的、连接至换气孔口 18和吹扫孔口 16上的这个极端点延伸。这个壁26在吹扫孔口 16与换气孔口 18之间纵向地延伸(图lb)。
[0049]活性炭腔室22中所含的活性炭借助于不透气体的壁28、30被保持在位。例如，这些壁可以是穿孔板或格栅。
[0050]这些穿孔板或格栅28、30被安排成实质性地垂直于外壳12的纵向轴线。上部格栅28优选是固定的而下部格栅30是可移除的并且通过一个盖子32和一个位于盖子32与此下部格栅30之间的固位弹簧34而被保持在位。
[0051]吹扫孔口 16和换气孔口 18沿着外壳的长度被安排在格栅28的上方，这样使得该活性炭腔室与这两个孔口相连通。内壁20与格栅28齐平，由此使得该储存腔室24与活性炭腔室22相连通。
[0052]图1a和Ib中所示的活性炭过滤器是如下工作的:
[0053]在装料阶段的过程中(虚线箭头)，来自燃料储箱的烟雾经由输入孔口 14进入并且填充该储存腔室24、然后经由格栅28进入活性炭腔室22并且沿着基本上U形的路径穿过该活性炭腔室22、远至该换气孔口 18。
[0054]在该活性炭过滤器的吹扫阶段的过程中，烟雾在相反方向上移动到吹扫孔口 16(沿着实线箭头)。
[0055]图2中所示的实施例与图1中所示实施例的不同之处在于吹扫孔口和换气孔口的位置。
[0056]在这个实施例中，活性炭过滤器110包括一个外壳112、一个输入孔口 114、一个吹扫孔口 116和一个换气孔口 118。一个内壁120将外壳112的体积内部分为一个活性炭腔室122和一个储存腔室124。输入孔口 114位于外壳112的下部极端点处，而吹扫孔口 116位于外壳112的相反极端点处。换气孔口 118位于与吹扫孔口 116相反的极端点处、在活性炭腔室122之下。
[0057]板128、130将被放置在活性炭腔室122内的活性炭保持住，并且下部格栅130的整个表面积通向换气孔口 118，该换气孔口可以形成在一个盖子132中。
[0058]内壁120与格栅128齐平，由此使得该储存腔室124与活性炭腔室122相连通。
[0059]一个内壁126在活性炭腔室122内从这个格栅128纵向地延伸了一个短距离，例如以便将吹扫孔口 116同该储存腔室124与活性炭腔室122之间的连通通道分开。例如，这个内壁126沿着外壳的至少一半长度延伸、或沿着此长度的至少三分之一或至少四分之一延伸。
[0060]在外壳112的上部极端点处，格栅128因此从内壁126的一侧通向该储存腔室124、并且从内壁126的另一侧通向该吹扫孔口 116，该吹扫孔口沿着外壳的长度被安排在格栅128上方，由此确保了与活性炭腔室122的连通。
[0061]图2中所示的活性炭过滤器是如下工作的:
[0062]在装料阶段的过程中，烟雾从输入孔口 114移动来填充该储存腔室124、然后经由格栅128的左侧进入活性炭腔室122、并且穿过该活性炭腔室122的整个长度、远至该换气孔口 118 (流动用虚线箭头表示)。
[0063]在吹扫阶段的过程中(实线箭头)，烟雾在相反的方向上移动并且穿过活性炭腔室122的从换气孔口 118到吹扫孔口 116的整个长度。
[0064]图3示出了与图2所示实施例非常相似的一个实施例。因此，使用相同参考号来表示相同的要素。
[0065]与图2所示实施例的仅有区别在于，换气孔口 118是通到与活性炭腔室122通过一个不透气体的壁136来分开的一个腔室134。这个不透气体的壁136沿着外壳的大部分长度延伸。这个腔室134的一个极端点因此通过换气孔口 118连接至该活性炭腔室上，而这个腔室134的另一个极端点在外壳112的、接近于吹扫孔口 116的上侧上与大气相连通。
[0066]图3所示的炭过滤器与图2所示的过滤器同样地进行工作。
[0067]图4和5示出了一个活性炭过滤器210，该活性炭过滤器包括一个外壳212，该外壳配备有一个输入孔口 214、一个吹扫孔口 216和在其上部极端点处的一个换气孔口 218。
[0068]一个不透气体的内壁220沿着外壳212的长度延伸而远至一个沿着外壳212的整个宽度延伸的、不透气体的横向内壁221。
[0069]内壁220将外壳的上部部分分成了两个活性炭腔室222、223。
[0070]横向内壁221将这两个活性炭腔室222、223与占据了外壳212的下部体积的一个储存腔室224分开。换气孔口 218通向这些活性炭腔室之一 222的上部部分，输入孔口 214和吹扫孔口 216通向另一个炭腔室223的上部部分。
[0071]两个横向格栅228将每个活性炭腔室222、223中所含的活性炭与通向它们的孔口分开。
[0072]横向内壁221还支撑着这些活性炭腔室222、223中所含的活性炭。为此目的，位于一个盖子232与这个内壁221之间的多个固位元件234 (例如弹簧)将内壁221保持在内壁220上。
[0073]在这个实例中，储存腔室224的体积代表了这两个活性炭腔室222、223的体积的
大致一半。
[0074]图4和5中所示的活性炭过滤器210是如下工作的:
[0075]在装料阶段的过程中(虚线箭头)，烟雾从输入孔口 214移动经过一个活性炭腔室223、然后穿过内壁221并且填充该储存腔室224、之后穿透另一个活性炭腔室224而远至该换气孔口 218。
[0076]在吹扫阶段的过程中(实线箭头)，烟雾在相反的方向上从换气孔口 218移动到吹扫孔口 216。
[0077] 在根据本发明的过滤器的活性炭腔室中可以放置所有类型的活性炭。
【权利要求】
1.一种用于供应机动车辆的热力发动机的燃料储箱的活性炭过滤器(10，110，210)，所述炭过滤器包括一个外壳(12，112，212)，该外壳配备有一个可以连接至所述燃料储箱上的输入孔口( 14，114，214)、一个可以连接至所述热力发动机上的吹扫孔口( 16，116，216)、以及一个换气孔口( 18，118，218)，其特征在于，所述外壳(12，112，212)至少包括: -一个第一内壁(20，120，221)，该第一内壁将其内部体积分为至少两个彼此连通的腔室、至少一个活性炭腔室(22，122 ;222，223)和一个储存腔室(24，124，224)，该活性炭腔室容纳了能够捕集气态烃类的活性炭，并且该储存腔室形成了一个储存体积以用于经由该外壳的输入孔口( 14，114，214)进入的气体流；以及 -一个第二内壁(26，126，220)，该第二内壁纵向地延伸从而将该吹扫孔口(16，116，216)与该输入孔口和换气孔口(14，114，214 ；18,118,218)中的至少一者分离。
2.如权利要求1所述的活性炭过滤器(10，110，210)，其特征在于，相对于经由该输入孔口(14，114，214)进入并且经由该换气孔口(18，118，218)离开的气体流而言，所述储存腔室(24，124，224)被布置在一个活性炭腔室(22，122，223)的上游。
3.如权利要求1或2之一所述的活性炭过滤器(210)，其特征在于，所述外壳(212)包括至少两个包含活性炭的活性炭腔室(222，223)，相对于经由该输入孔口(214)进入并且经由该换气孔口(218)离开的气体流而言，所述储存腔室(224)被布置在一个活性炭腔室(223)的上游并且在另一个活性炭腔室(222)的下游。
4.如权利要求2所述的活性炭过滤器(10，110)，其特征在于，该活性炭腔室(22，122)和该储存腔室(24，124)被一个不透气体的内壁(20，120)分开，该内壁沿着该外壳(12，112)的大部分长度延伸，该外壳的输入孔口(14，114)沿着所述外壳的长度通向该储存腔室(24，124)的一个极端点，并且所述储存腔室(24，124)与该活性炭腔室(22，122)在与所述输入孔口(14，114)相反的一个极端点处连通。
5.如权利要求4所述的活性炭过滤器(10，110)，其特征在于，该吹扫孔口(16，116)与该活性炭腔室(22，122)连通，并且其特征在于，该外壳的输入孔口(14，114)和吹扫孔口(16,116)沿着该外壳的长度被安排在该外壳的相反的极端点处。
6.如权利要求4或5之一所述的活性炭过滤器(10)，其特征在于，该换气孔口(18)与该活性炭腔室(22)连通、并且位于该外壳的、与该外壳的吹扫孔口(16)相同的极端点处。
7.如权利要求4或5之一所述的活性炭过滤器(110)，其特征在于，该换气孔口(118)与该活性炭腔室(122)连通，并且位于该外壳的、与该外壳的吹扫孔口(116)的极端点相反的那个极端点处。
8.如权利要求7所述的活性炭过滤器(110)，其特征在于，该换气孔口(118)通向与该活性炭腔室(122)通过一个沿着该外壳的大部分长度延伸的不透气体的壁(136)而分开的另一个腔室(132)，所述另一个腔室(134)的一个极端点通过该换气孔口( 118)连接至该活性炭腔室(122)上，并且这另一个腔室的另一个极端点与大气连通。
9.如权利要求3所述的活性炭过滤器(210)，其特征在于，这两个活性炭腔室(222，223)通过一个沿着外壳的长度延伸的不透气体的壁(220)而分开，该壁延伸到远至一个沿着外壳的整个宽度延伸的不透气体的横向内壁(221)。
10.一种带有由燃料储箱供应的热力发动机的机动车辆，其特征在于，该机动车辆结合有一个如以上权利要求之一所述的活性炭过滤器(10，110，210)。
【文档编号】B01D53/04GK103826722SQ201280044686
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年9月10日 优先权日:2011年9月13日
【发明者】B·拉阿耶, G·贾因, C·拉皮埃尔, A·蒙瓦森 申请人:雷诺股份公司