包括液体分离器的碳罐的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃料蒸汽存储和回收装置，其包括壳体，所述壳体限定填充有吸附材料的至少一个主蒸汽存储隔室、至少一个大气排出端口以及至少一个净化端口，所述蒸汽入口端口连接至燃料箱排气线路并且所述净化端口能连接至发动机进气线路，其中所述主蒸汽存储隔室包括净化缓冲区域。
【背景技术】
[0002]以上所提到种类的燃料蒸汽存储和回收装置为众所周知的现有技术，并且有时被称作所谓的碳罐。在很多内燃机中所使用的汽油燃料是非常易挥发的。燃料蒸汽从具有内燃机的车辆的蒸发性排放主要是由于车辆的燃料箱的排气引起的。当车辆停放时，温度或压力的变化致使充满碳氢化合物的空气从燃料箱漏出。燃料中的一部分不可避免地蒸发至燃料箱内的空气中并因此表现为蒸汽的形式。若从燃料箱所排放的空气容许未经处理地流入大气中，则这将不可避免地携带该燃料蒸汽。
[0003]为了防止燃料蒸汽损耗至大气中，通过导管将汽车的燃料箱排放式连通至含有合适的燃料吸附材料(比如活性炭)的罐。高表面面积的颗粒状或丸状活性炭材料被广泛地使用并且暂时地吸附燃料蒸汽。
[0004]由于碳罐/燃料蒸汽存储和回收装置具有有限的吸附能力，所以通常必须不时地使碳罐再生。通常经由从发动机歧管进行净化而实现再生，亦即，发动机进气线路将大气空气向后抽吸通过碳罐，以使得碳氢化合物被传递至发动机，用以与发动机的进入的空气一同燃烧掉。
[0005]通常，在净化操作一开始的时候，充满碳氢化合物的气体被经由燃料箱排气线路通过碳罐抽吸至发动机进气线路中。一旦净化线路/发动机进气线路中的抽吸作用完全地形成，环境空气就通过大气排出端口从碳罐的上游端部被朝向它的下游端部(亦即从这一端至另一端)抽吸，从而使碳床再生。
[0006]为了防止直接地净化从燃料箱直接地进入发动机进气线路中并因此部分地绕开碳罐内的吸附材料的碳氢化合物，众所周知的是，在碳罐内设置所谓的净化缓冲区。通常，这样的净化缓冲区消除了发动机进气流内的、偶尔在控制废气排放方面造成困难的碳氢化合物峰值。更具体地，碳罐内的净化缓冲区避免了发动机进入的混合物在发动机起动期间变得太多。
[0007]以上所提到种类的、具有净化缓冲区的碳罐例如在WO 2009/073323 A2中有所公开。根据WO 2009/073323 A2所述的燃料蒸汽回收装置包括传递导管，所述传递导管被构造成提供了装置，所述装置用于将发动机中所产生的真空连通至壳体的内部区域中的碳床，以使从碳床所释放的、充满碳氢化合物材料的燃料蒸汽混合物从壳体的内部区域排出，以使得燃料蒸汽混合物可以在发动机中燃烧。该传递导管包括被形成为包括燃料蒸汽出口的虹吸管入口(siphon portal)，所述燃料蒸汽出口适于联接于联接至发动机的蒸汽传输系统中。所述传递导管包括床式虹吸管，所述床式虹吸管布置成延伸至壳体的内部区域中以及延伸至碳床中并且形成为包括位于碳床中的主空气入口，以确保被准许通过外部空气端口进入壳体的内部区域中的某些燃料蒸汽在通过所述主空气入口进入床式虹吸管之前必须穿过碳床。传递导管的床式虹吸管向下延伸至碳床中，以沿将碳床分离成上部碳床和下部碳床的假想的分隔线将所述主空气入口定位于碳床中。因此，从蒸汽入口端口 /燃料箱端口被直接抽吸至净化线路中的任何充满碳氢化合物的气体必须首先流动通过碳床的一部分。
[0008]由于延伸至碳床中的传递导管的设计，在净化期间在碳床内形成所谓的碳盲区。这样的碳盲区通常导致它的工作能力的丧失，因为总是存在未被完全地净化的碳床的区域。由于碳仍然吸附碳氢化合物的这样的碳盲区的形成，在蒸汽入口端口 /燃料箱端口至大气排出端口之间的过滤路径最终将变得更短。这引起DBL(Diurnal Breathing Loss:昼间换气损失)工作能力的部分损失。
[0009]包括活性炭缓冲室(其被定位成与罐的净化端口相邻并且形成所谓的净化缓冲区)的另一种碳罐例如由US 7，047，952B1公开。另外地，在燃料箱端口与净化端口之间设置有隔板，用于防止这些部件与彼此直接地连通。US 7，047，952B1所公开的碳罐包括主吸附室以及设置于所述主吸附室与所述净化端口之间的第一和第二室，所述第一和第二室中的一个含有活性炭，所述室中的另一个充当空气室。所述第一和第二室布置于所述主吸附室的上游端部处并且通过缓冲板中的通道与彼此连通。所述布置使得实际上净化缓冲区布置于单独的室中，并且空气室和净化缓冲区并排地布置，使得所述室之间的分隔壁也在主碳室内形成碳盲区。
[0010]申请人创造了以上所提到种类的、包括有净化缓冲体积的燃料蒸汽存储和回收装置的设计，该净化缓冲体积布置成使得尽可能地使在净化期间在吸附材料内形成的盲区最小化。
[0011]然而，对于这样的设计并不能完全地消除碳罐内的碳盲区。
[0012]如在现有技术中众所周知的，吸附床的吸附能力受进入的液态碳氢化合物的强烈地影响，因为燃料液滴堵塞活性炭的微多孔结构，所以至少在燃料箱排气线路中或者在燃料蒸汽存储和回收装置的蒸汽入口端口上游必须设置至少一个集液器，以保证液态碳氢化合物从碳床分离。
[0013]现有技术中已知的集液器隔室或液滴分离器需要相当大的空间。
【发明内容】
[0014]因此本发明的目的是提供一种包括有净化缓冲体积的燃料蒸汽存储和回收装置，该净化缓冲体积被布置成使得一方面使在吸附材料内形成的盲区最小化以及另一方面有效防止燃料液滴进入吸附床中。
[0015]通过所附权利要求实现这些以及其它目的。
[0016]根据本发明的一个方面，提供一种燃料蒸汽存储和回收装置，包括壳体，所述壳体限定填充有吸附材料的至少一个主蒸汽存储隔室、至少一个蒸汽入口端口、至少一个大气排出端口以及至少一个净化端口，所述蒸汽入口端口能连接至燃料箱排气线路并且所述净化端口能连接至发动机进气线路，其中所述主蒸汽存储隔室包括未填充有吸附材料的至少一个第一燃料蒸汽分配室，其中所述第一燃料蒸汽存储分配室液压地布置于所述净化缓冲区域上游并且与所述燃料蒸汽入口端口直接地连通，其中所述第一燃料蒸汽分配室包括集液器。
[0017]根据本发明的另一个方面，燃料蒸汽存储和回收装置可包括净化缓冲区域。
[0018]根据本发明，所述净化缓冲区域可为主蒸汽存储隔室的一部分，所述第一燃料蒸汽存储分配室液压地布置于所述净化缓冲区域上游，以使得这种设计至少在净化操作期间提供通过整个净化缓冲区域的均匀分布的气体流。第一燃料蒸汽分配室优选地为包括集液器的周向延伸的室。本发明的思想基本上是提供一种具有双重用途的空气分配室，即一方面均匀地分配通过缓冲区域的气体流以及另一方面提供集液器以及用于液态燃料的存储器。
[0019]净化缓冲区域在本申请的意义上的确形成主蒸汽存储隔室的部分的事实并不必然地排除通过过滤网、筛或类似物将净化缓冲区域与主蒸汽存储隔室隔开。
[0020]当在本文中使用时，术语“上游”以及“下游”相对于碳罐的所描述的操作(亦即排气操作或净化操作)进行理解。在净化操作期间，通常从大气排出端口至碳床朝向净化端口在碳罐内引起反向气体流动。在排气操作期间，从燃料箱端口朝向大气排出端口引起通过碳罐的气体流动。在净化的初始阶段中，只要通过燃料箱排气线路的流动阻力小于通过碳罐的碳床的流动阻力，就会从燃料箱端口朝向净化端口引起一种捷径气体流动。
[0021]尽管在下文中有时将吸附材料和吸附床称作碳床或碳，然而本领域技术人员应当理解的是，吸附材料可为活性炭或其它任何合适的吸附剂。吸附剂可呈由颗粒状材料所构成的床的形式，替代地和/或另外地吸附剂包括整体式碳和/或其它整体式吸附材料。
[0022]在根据本申请所述的燃料蒸汽存储和回收装置的一个特别优选的实施例中，所述净化缓冲区域被所述第一燃料蒸汽分配室包围。这就容许对空间具有最大利用的燃料蒸汽存储和回收装置的非常紧凑的设计。根据本发明的另一个优选实施例，所述集液器包括至少一个液滴分离器。
[0023]所述液滴分离器为所述第一燃料蒸汽分配室内的周向中间分隔壁的形式。
[0024]所述分隔壁简单地为在任何旋转位置处焊接于所述罐内部的环的形式。
[0025]所以，所述第一燃料蒸汽分配室包括两层，这些层中的一层(优选地上面的一层)形成集液器体积，特别地在燃料蒸汽存储和回收装置的壳体的安装位置为基本水平的(亦即平放)的情况下。
[0026]在根据本申请所述的燃料蒸汽存储和回收装置的一个特别优选的实施例中，所述第一燃料蒸汽分配室包括圆周底部分隔壁，所述分隔壁朝向壳体的外围倾斜。
[0027]术语“底部”在以上所提到的意思中也意味着液压地，而不是指壳体的安装位置。
[0028]由于所述第一燃料蒸汽分配室的这种特别的设计，燃料蒸汽分配室至少部分地具有一种三角形横截面。在其中底部分隔壁形成一定角度的该区域中，在净化期间通常将形成碳盲区。所以根据本申请所述的设计非常有效地将该空间用于燃料蒸汽分配室的下游延伸部，以使得可形成另外的集液器体积，其按最小的空间要求完全地集成至壳体中。
[0029]优选地，所述底部分隔壁包括栅格或框架结构。
[0030]该栅格或框架结构可支撑能透过燃料蒸汽的筛。
[0031]在所述中间分隔壁中，可设置至少一个孔/开孔，其在空气分配室的上游与空气分配室的下游部分之间建立连通，以便形成用于进入燃料蒸汽入口端口的气体的蜿蜒的部分或迷宫。
[0032]如果所述燃料蒸汽存储和回收装置要被竖直地安装，则在燃料蒸汽分配室内设置用于液态燃料的另外的竖直的壁或另外的体积。这样的另外的体积可由从中间分隔壁悬挂的杯状物提供。
[0033]在另一个实施例中，所述燃料蒸汽存储和回收装置包括第一和第二燃料蒸汽分配室，其中所述第二燃料蒸汽分配室布置于所述净化缓冲区域下游并且与所述净化端口连通，所述第一和所述第二燃料蒸汽存储隔室两者并未填充有吸附材料。
[0034]有利地，所述净化缓冲区域形成所述主蒸汽存储隔室的吸附性填料的部分，并且在排气操作期间所述净化缓冲区域布置于所述主蒸汽存储隔室的下游端部部分处，在吸附材料的盲区中。“盲区”在本文中意味着，在燃料蒸汽存储和回收装置的正常的排气操作的过程期间从燃料箱端口所提供的充满碳氢化合物的气体并未或者几乎未穿过所述吸附材料。
[0035]根据本申请所述的燃料蒸汽存储装置