用于车辆的具有烃捕集器的进气系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及多层烃捕集器，例如可用于车辆的进气系统，从而减少或消除蒸发的烃排放。
【背景技术】
[0002]当内燃机停止运行时，未燃烧的烃燃油蒸气可能留在进气系统、发动机汽缸、发动机曲轴箱等等中。这些烃燃油蒸气可能经过打开的进气门移出发动机汽缸进入进气歧管，连同经过PCV(曲轴箱强制通风)系统已经从曲轴箱移动至进气歧管的蒸气。在发动机停止运行之后，蒸气可能行进经过新鲜空气进气系统并且进入周围大气中。此外，蒸气还可能从曲轴箱移动经过曲轴箱新鲜空气软管至新鲜空气进气系统并且随后移出进入周围大气中。周围空气温度的改变可能进一步促进烃燃油蒸气从车辆移动。
[0003]为了减少烃蒸气从发动机进气系统(AIS)的逸出，一些车辆包括AIS中的烃捕集器，其具有一个或多个烃吸附表面来吸附在发动机停机环境适应(engine off soak)期间蒸发的烃。当发动机被重新启动时这些AIS烃捕集器可被周期性地吹扫暂时存储的烃蒸气，并且蒸气连同新鲜空气被引入汽缸中并且在正常发动机燃烧期间被消耗。
[0004]布置径流(flow-through)烃捕集器，使得在发动机停机环境适应期间从发动机内部散发的几乎全部的蒸气在到达大气之前必须经过它。旁通烃捕集器也布置在蒸气流动路径中，但是仅有一部分蒸气在到达大气之间经过或穿过它。虽然径流捕集器通常在减少排放至环境的烃蒸气的量方面更为有效，但是可以使用旁通捕集器来基于一些应用的AIS的设计进一步减少穿过径流捕集器、或可以绕过径流捕集器的任何蒸气的逸出。旁通捕集器可单独使用或与一个或多个径流捕集器和/或旁通捕集器组合使用。
[0005]例如，多种类型的AIS径流和/或旁通烃捕集器在共同拥有的美国专利号8，191，539,7, 458，366和6，905，536中进行了描述。虽然适于多种应用，但是这些方法可能需要用于每种应用的独特设计。独特设计需要额外的工程和开发资源，并且未能平衡通过更易于适用于多种应用的设计来提供的可用的规模经济。例如，在先的设计可能需要用于不同应用的不同尺寸。类似地，关于发动机容积的考虑可能需要或多或少的吸附器通道开口。由于空间限制以及尺寸和材料约束，很多现有的AIS烃捕集器难以按比例调整和/或包装在车辆内。
【实用新型内容】
[0006]用于发动机的进气系统，其包括:构造为接收空气过滤器的空气过滤器箱一一所述空气过滤器将空气过滤器箱分为大气侧和过滤的空气侧；在发动机运行期间相对于气流方向在空气过滤器箱的下游与发动机的上游连接的洁净空气管道；布置在洁净空气管道内的径流烃捕集器；以及在空气过滤器箱内固定在过滤的空气侧上并且邻近穿过空气过滤器箱的气流的旁通烃捕集器，烃捕集器具有多个大体上平坦的夹在一起并且彼此固定的烃吸附材料层。
[0007]在多个实施方式中，旁通烃捕集器包括多个索环，每个延伸穿过多个大体上平坦的烃吸附材料层来将层与彼此固定。索环可被固定至沿空气过滤器箱的内部上表面延伸的肋部，并且可被热熔(heat stake)到空气过滤器箱的内部。在一种实施方式中，多个大体上平坦的烃吸附材料层粘着地与彼此固定。在另一种实施方式中，大体上平坦的碳吸附材料形成为多层螺旋，其通过延伸穿过至少两层的索环固定。索环固定至车辆的进气系统的内部。
[0008]依照本公开的实施方式还可以包括用于车辆的进气系统烃捕集器，其具有适于被连接至进气系统的壳体，以及夹在一起并且彼此固定以形成单个吸附组件的多个烃吸附材料层，该单个吸附组件被固定在壳体内，使得穿过壳体的气流经过单个吸附组件。在一种实施方式中，每个延伸穿过多个大体上平坦的烃吸附材料层的多个索环彼此固定层并且形成单个吸附组件。单个吸附组件可被固定至壳体的上内表面。壳体可被构造为接收将壳体分为大气侧和过滤的空气侧的径流空气过滤器，进气系统进一步包括在壳体和车辆的发动机之间连接的洁净空气管道，以及布置在洁净空气管道内的径流烃捕集器。
[0009]依照本公开的多个实施方式的位于车辆的进气系统内的烃捕集器包括:多个大体上平坦的烃吸附材料层，其通过多个穿过多个大体上平坦的层的索环而夹在一起并且彼此机械固定来形成单个吸附组件，该吸附组件用于被固定至从进气系统的空气箱的上内表面延伸的肋部。
[0010]依照本公开的多个实施方式可以提供一个或多个优点。例如，依照本公开的实施方式的多层烃捕集器可以包括大体上平坦的多边形片的多个层，其通过可被固定至空气箱盖的洁净侧的多个索环或类似的紧固件而被固定在一起。这一构造方法允许独立地制造束(bundle)并且随后组装至盖，允许更灵活的制造过程。当然可以提供组装束的替代方法。依照本公开的多个实施方式的多层烃捕集器提供了模块化方案，其可以通过选择吸附材料的层数而不改变包装容易地适用于多种应用。依照本公开的实施方式可以通过提供带来较高容积的通用设计降低成本。类似地，大体上平坦的矩形或多边形形状减少了吸附材料切割中的废料。依照本公开的实施方式的具有通用设计的烃捕集器还可以降低工程成本和进入市场的时间。此外，依照本公开的实施方式的通用设计允许使用来自多个供应商的吸附材料，并且便于竞争投标来进一步降低成本。
[0011]当结合附图时，上面的优点和其它优点以及特征将由下面的优选实施方式的详细描述而容易是显而易见的。
【附图说明】
[0012]图1是图解依照本公开的实施方式的用于多层旁通烃捕集器的代表性车辆应用的图；
[0013]图2是图解依照本公开的一种实施方式的具有旁通和径流烃捕集器的车辆进气系统(AIS)的图，并且示出了在发动机停机环境适应期间烃蒸气的流动；
[0014]图3图解了依照本公开的一种实施方式的具有多层烃捕集器的代表性空气箱；
[0015]图4是依照本公开的一种实施方式的多层烃捕集器的部分截面图；
[0016]图5是图4的实施方式的顶视图；和
[0017]图6和7图解了依照本公开的用作旁通或径流捕集器的多层烃捕集器的替代实施方式。
【具体实施方式】
[0018]如所需要的，在此描述了本公开的详细实施方式；然而，应当理解，公开的实施方式仅是示例性的并且可以以多种和替代形式进行实施。附图不必需按照比例；一些元件可被扩大或最小化来示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节并不解释为限制性的，但仅作为代表性基础用于教导本领域技术人员多样化地利用本公开。
[0019]在此公开了多层AIS烃捕集器和相关的方法和系统。例如，多层AIS烃捕集器可被集成入机动车辆的发动机中。关于图1和2，描述和图解了旁通AIS烃捕集器的代表性应用。
[0020]图1是示出了可包括在汽车的推进系统中的多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图。虽然图解了传统的传动机构安排，但是依照本公开的实施方式的多层烃捕集器也可被用于混合动力车辆，其具有与牵引电池组和一个或多个电机组合的发动机来推进车辆。发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统并且由来自车辆操作者132经由输入装置130的输入进行控制。在这一实例中，输入装置130包括加速器踏板和踏板位置传感器134，用于产生相应的踏板位置信号PP。发动机10的燃烧室(也就是，汽缸)30可以包括燃烧室壁32，其中布置有活塞36。活塞36可被连接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可通过中间传动系统被连接至车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达(或混合动力应用中的电机)可通过飞轮连接至曲轴40，来使得发动机10能够起动运行。
[0021]燃烧室30可以接收来自具有一个或多个依照本公开的烃捕集器的进气系统的进入空气，如在图2中更详细图解的。进气系统通常包括进气歧管44和进气通道42。燃烧室30可通过排气通道48排放燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以通过各自的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30相通。在一些实施方式中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。在进一步实例中，进气歧管可以通过PCV阀选择性地与PCV(曲轴箱强制通风)系统相通。PCV系统可以允许泄漏或移动经过活塞环36的燃烧气体进入曲轴箱，作为被通气进入进气歧管的漏气。
[0022]在这一实例中，进气门52和排气门54可通过经由各自的凸轮致动系统51和53的凸轮致动进行控制。每个凸轮致动系统51和53可包括一个或多个凸轮，并且可以利用凸轮廓线变换(CPS)、变凸轮轴正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，其可通过控制器12进行操作来改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可分别通过位置传感器55和57而确定。在替代实施方式中，进气门52和/或排气门54可通过电动气门驱动进行控制。例如，汽缸30可以替代地包括通过电动气门驱动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
[0023]示出了燃油喷射器66安排在进气通道44中，其以提供已知为进入燃烧室30上游的进气端