具有辅助炭罐的车辆炭罐装置的制作方法

1.本发明涉及一种具有内置辅助炭罐的车辆炭罐装置，更具体地，涉及这样一种具有内置炭罐的车辆炭罐装置，其应用了具有活性炭层(每个活性炭层包含活性炭)和空气层的组合的结构，以减小通风阻力并控制渗漏的排出物(bleed emission)的浓度。


背景技术：

2.总的来说，车辆行业已经进行了大量的研究来改善排放气体问题，特别地，为了将汽油燃料的蒸发气体成分中的碳氢化合物(hc)的排放最小化，许多国家正在应用限制法规以将蒸发气体的总量减少至0.5g/天或者更少，并且最终计划逐渐地将蒸发气体的总量减少至0.054g/天或者更少。
3.近来，为了符合监管法规，一方面，改进和优化了燃料箱的材料和连接结构，以将穿过燃料箱的燃料蒸发气体的产生最小化，另一方面，正在应用燃料蒸发气体再循环系统，在该系统中炭罐应用于燃料供应装置。
4.这种炭罐包含能够从储存挥发性燃料的燃料箱吸附燃料蒸发气体的碳氢化合物的吸附剂材料，并且连接至燃料箱以收集燃料蒸发气体，从而防止从浮子室和燃料箱蒸发的燃料蒸发气体释放到大气中。
5.相应地，收集在炭罐中的燃料蒸发气体通过由发动机控制单元(ecu)控制的净化控制电磁阀(pcsv)被引入回到发动机，并在发动机中燃烧以将燃料蒸发气体再循环。
6.通常，炭罐具有炭罐本体，炭罐本体具有填充有活性炭的内部空间，活性炭的功能为吸附由炭罐本体收集的燃料蒸发气体的碳氢化合物。
7.炭罐本体设置有净化端口、装载端口以及大气端口，净化端口连接至内燃发动机的进气通道，使得收集的燃料蒸发气体通过所述进气通道流动到发动机侧；装载端口连接至燃料箱，使得燃料蒸发气体被引入；大气端口连接至空气过滤器，使得燃料蒸发气体通过所述空气过滤器排出到大气；其中，净化端口、装载端口和大气端口由形成于炭罐本体的内部空间的分隔壁分开。
8.在如上所述配置的炭罐中，当通过装载端口引入的燃料蒸发气体通过在由分隔壁分开的内部空间中的活性炭时，碳氢化合物被活性炭吸附，然后碳氢化合物被吸附的燃料蒸发气体通过净化端口回流到发动机中，或者通过大气端口排出到大气。
9.然而，尽管这种炭罐提高了收集蒸发气体的性能，但是存在这样的问题：当活性炭吸附的杂质过多时，通风阻力增加从而产生渗漏的排出物(bleed emission)，未被吸附于主炭罐的蒸发气体通过辅助炭罐按原样排出到大气。
10.本发明的背景部分中所包括的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

11.本发明的各个方面旨在提供一种包括内置辅助炭罐的车辆炭罐装置，在辅助炭罐中，每个包括活性炭的活性炭层和不包括活性炭的中空的空气层交替地布置，以减小通风阻力并且有利于蒸发气体的吸附和解吸，从而控制渗漏的排出物(bleed emission)的浓度，并且通过活性炭层和空气层的布置结构使活性炭层之间的热干扰最小化，增加净化效率。
12.根据本发明的各个方面，提供一种车辆炭罐装置，其包括：主炭罐和辅助炭罐，主炭罐包括进入端口、排出端口以及内部空间，蒸发气体从燃料箱通过所述进入端口被引入，引入的蒸发气体在发动机的工作期间通过所述排出端口排出到发动机的进气侧，所述内部空间用于填充活性炭；辅助炭罐安装为与主炭罐流体连通，并且配置为允许外部空气通过设置于辅助炭罐的大气端口流入主炭罐，或者允许蒸发气体在发动机停止时流动经过，其中，所述辅助炭罐包括多个活性炭层和布置于活性炭层之间的多个空气层，所述多个活性炭层的每一层填充有活性炭。
13.在此，在所述辅助炭罐中，活性炭层和空气层可以连续交替地布置。
14.此外，在所述辅助炭罐中，连续地布置的活性炭层可以布置于空气层之间，或者连续地布置的空气层可以布置于活性炭层之间。
15.此外，所述活性炭层可以在其中填充有活性炭，并且可以包括在其第一侧的多个联接槽和在其第二侧的多个联接构件。
16.所述空气层可以在其中设置有中空的空间，并且设置为与活性炭层的形状相同的形状；通过联接槽和联接构件的接合，所述空气层可以联接至布置于空气层前侧和后侧的活性炭层，或者从布置于空气层前侧和后侧的活性炭层脱离。
17.另一方面，所述空气层可以设置有引导分隔壁构件，所述引导分隔壁构件沿着空气层的内周表面形成为突出，以限制蒸发气体朝着活性炭层流动的流动路径。
18.在此，所述引导分隔壁构件可以具有从空气层凸起的高度，所述高度被确定为活性炭层的内周表面的整体高度与填充于活性炭层的活性炭沿重力方向的最低高度之间的差。
19.根据本发明的示例性实施方案，每个包括活性炭的活性炭层和不包括活性炭的中空的空气层交替地布置，以减小通风阻力并且防止未吸附的蒸发气体按原样穿过辅助炭罐，从而控制渗漏的排出物的浓度，同时，通过活性炭层和空气层的布置结构使活性炭层之间的热干扰最小化，增加净化效率。
20.此外，根据本发明的示例性实施方案，活性炭层和空气层根据车辆规格或者使用条件(例如周围环境和法规)以交替的方式或者重叠的方式选择性地布置，从而提高净化性能。
21.此外，根据本发明的示例性实施方案，起绕过屏障作用的分隔壁形成于空气层的内周表面，并且活性炭层和空气层交替地布置，使得即使当填充于活性炭层的活性炭由于不可控力(例如重力)不均匀地分布时，通过起绕过屏障作用的分隔壁蒸发气体被引导经过活性炭，从而防止蒸发气体以未吸附的状态排出的问题。
22.本发明的方法和装置具有其它的特征和优点，这些特征和优点从并入本文中的附图和随后的实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的实施方案中
进行详细陈述，这些附图和实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
23.图1为示例性地示出根据本发明的各种示例性实施方案的包括内置辅助炭罐的车辆炭罐装置的示意图；
24.图2为示例性地示出根据本发明的各种示例性实施方案的车辆炭罐装置中的辅助炭罐的示意图；
25.图3为示例性地示出根据本发明的各种示例性实施方案的辅助炭罐与车辆炭罐装置分离的状态的示意图；
26.图4a和图4b为示出根据本发明的其他实施方案的车辆炭罐装置中的辅助炭罐的示意图；
27.图5a和图5b为示出根据本发明的示例性实施方案的车辆炭罐装置在装载和净化期间的温度变化的示意图；
28.图6a和图6b为示出根据本发明的示例实施方案的车辆炭罐装置的常见问题的示意图；
29.图7为示例性地示出用于根据本发明的各种示例性实施方案的车辆炭罐装置的引导分隔壁构件的示意图。
30.可以理解，所附附图并非按比例地绘制，而仅仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的表示。本文所包括的本发明的具体设计特征(包括例如，具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
31.在附图中，贯穿附图的多幅附图，本发明的相同或等同的部分以相同的附图标记来标引。
具体实施方式
32.现在详细参照本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并且描述如下。尽管本发明将与本发明的示例性实施方案相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为本发明的那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖本发明的示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替选方式、修改方式、等同方式以及其它实施方案。
33.在下文中，将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。
34.参考下文详细描述的示例性示例方案，本发明的优点和特征以及用于实现它们的方法将变得显而易见。
35.然而，本发明不限于下面包括的示例性实施方案，而是将以各种不同的形式实现，并且仅提供这些实施方案以使得本发明的公开是完整的，并向本发明的示例性实施方案所属领域的普通技术人员充分地告知，本发明的范围仅由权利要求的范围限定。
36.此外，在本发明的描述中，当确定相关的公知技术可能使本发明的主旨模糊时，将省略其详细描述。
37.图1为示例性地示出根据本发明的各种示例性实施方案的包括内置辅助炭罐的车辆炭罐装置的示意图，图2为示例性地示出根据本发明的各种示例性实施方案的车辆炭罐
装置中的辅助炭罐的示意图，图3为示例性地示出根据本发明的各种示例性实施方案的辅助炭罐与车辆炭罐装置分离的状态的示意图。
38.此外，图4a和图4b为示出根据本发明的其他实施方案的车辆炭罐装置中的辅助炭罐的示意图，图5a和图5b为示出根据本发明的示例性实施方案的车辆炭罐装置在装载和净化期间的温度变化的示意图。
39.此外，图6a和图6b为示出根据本发明的示例实施方案的车辆炭罐装置的常见问题的示意图，图7为示例性地示出用于根据本发明的各种示例性实施方案的车辆炭罐装置的引导分隔壁构件的示意图。
40.如图1所示，根据示例性实施方案的包括内置辅助炭罐的车辆炭罐装置包括主炭罐100和辅助炭罐200。
41.通常，储存于燃料箱中的汽油通过燃料泵供至发动机，并且发动机中未使用的燃料填充回燃料箱。
42.以该方式，填充回燃料箱的燃料从发动机接收热量，并在发动机驱动时温度升高。当车辆周围的温度上升至高温时，例如在夏季，燃料箱中的汽油的温度进一步升高。
43.相应地，当燃料箱中的汽油温度升高时，产生例如碳氢化合物(hc)的有害气体，这些有害气体会沿着联接至燃料箱的管道流动到燃料箱的外部。炭罐起着收集泄露至外部的有害气体的储存罐的作用。
44.炭罐配置为：当发动机不工作时，将燃料罐中产生的有害蒸发气体吸附和储存于炭罐中的活性炭，当发动机工作时，将吸附于活性炭的蒸发气体供给发动机并在发动机中燃烧蒸发气体以增加每分钟转数(rpm)，从而防止燃料箱中发生燃料损失。
45.包括上述功能的常规炭罐包括：壳体100a、进入端口102、排出端口106以及大气端口104，壳体100a填充有活性炭；进入端口102设置于壳体100a的上部，并且蒸发气体(有害气体)从燃料箱通过进入端口102被引入；蒸发气体在发动机的工作期间通过排出端口106排出到发动机的进气侧；大气端口104配置为：允许将外部空气引入至主炭罐100，或者在发动机停止期间将吸附于活性炭的蒸发气体排出到外部。
46.壳体100a可以包括主炭罐100和辅助炭罐200，主炭罐100吸附和储存蒸发气体，辅助炭罐200防止未被主炭罐吸附的蒸发气体排出到外部。
47.此外，主炭罐100和辅助炭罐200可以设置为彼此连通，进入端口102和排出端口106可以形成于主炭罐100，而大气端口104可以形成于辅助炭罐200。
48.也就是说，总体上，炭罐包括主炭罐100和辅助炭罐200，使得主炭罐100配置为收集大部分蒸发气体，辅助炭罐200配置为收集未收集于主炭罐100的部分蒸发气体，并且朝着炭罐引入外部空气，也就是说，通过大气端口104将外部空气引入壳体100a。
49.然而，尽管在这种炭罐中，为了提高蒸发气体收集性能并且使排出到炭罐外部的蒸发气体最小化，包括在其中形成的大气端口104的辅助炭罐200可以填充有活性炭210a，以提高蒸发气体收集性能，但是存在这样的问题：当活性炭210a吸附的杂质过多时，通风阻力增加从而产生渗漏的排出物，未被吸附于主炭罐100的蒸发气体通过辅助炭罐200按原样排出到大气。
50.为此，根据本示例性实施方案的辅助炭罐200具有多个活性炭层210和布置于活性炭层210之间的多个空气层220组合的结构，其中每个活性炭层210填充有活性炭210a。
51.在此，在辅助炭罐200中，如图2所示，活性炭层210和空气层220可以连续交替地布置。
52.辅助炭罐200具有这样的结构：活性炭层210布置于空气层220之间，每个空气层220包括中空的内部空间，这有利于蒸发气体的吸附或者解吸并且有效地收集蒸发气体中包含的碳氢化合物，防止未被预先收集碳氢化合物的蒸发气体的流出。
53.也就是说，由于辅助炭罐200可以配置为使得多个空气层220布置于多个活性炭层210(每个活性炭层210填充有活性炭210a)之间，并沿着垂直于大气端口104的方向具有预定长度，因此可以通过空气层220的配置减小蒸发气体的通风阻力，同时，通过使用活性炭层210的碳氢化合物的有效收集，可以降低渗漏的排出物的浓度。
54.在如上所述的辅助炭罐200的布置结构的情况下，也就是说，活性炭层210和空气层220交替地布置的结构，根据车辆规格、周围环境、法规等，如图4a和图4b所示，活性炭层和空气层可以以交替的方式或者重叠的方式布置。
55.换句话说，在辅助炭罐200中，以预定长度连续地布置的活性炭层210可以布置于空气层220之间，或者以预定长度连续地布置的空气层220可以布置于活性炭层210之间。
56.通常，在碳氢化合物的吸附(装载)期间，壳体100a的温度会升高，但是壳体100a的这种升高的温度会降低碳氢化合物的吸附(装载)性能。
57.相反，在碳氢化合物的解吸(净化)期间，通过大气端口104将外部空气引入使得壳体100a的温度降低，但是壳体100a的这种降低的温度会降低解吸(净化)性能。
58.为此，在碳氢化合物的吸附或者解吸期间，通过空气层220邻近于活性炭层210之间的热干扰最小化，也就是说，在碳氢化合物的吸附(装载)期间，如图5a所示，邻近于大气端口104的活性炭层210具有相对低的热干扰，以将碳氢化合物吸附(装载)的性能降低最小化，并且在如图5b所示的碳氢化合物的解吸(净化)期间，将相对于各个活性炭层210的热干扰最小化，从而可以将碳氢化合物解吸(净化)的性能降低最小化。
59.相应地，在本发明的本示例性实施方案中，考虑到车辆规格、周围环境、法规等，例如，当需要将每个活性炭层210的热干扰最小化时，如图4a所示，连续地布置的空气层220可以布置于活性炭层210之间，从而不仅提高碳氢化合物的解吸(净化)性能，而且通过降低通风阻力来防止蒸发气体的积累(残留)。
60.如图3的放大图所示，活性炭层210可以在其中填充有活性炭，并且可以包括在一侧的多个联接槽h和在其另一侧的相应位置设置的多个联接构件212。
61.空气层220可以设置有中空的内部空间，并且可以包括与活性炭层210相同的结构(包括联接槽h和联接构件224)，使得空气层通过空气层的联接槽h和联接构件224与活性炭层的联接构件212和联接槽h之间的联接或者脱离，而在其前侧和后侧联接至活性炭层210或者从活性炭层210脱离。
62.在此，活性炭层210和空气层220可以各自以不同的长度连续地布置，以便考虑到车辆规格、周围环境、法规等，活性炭层210和空气层220连续交替地布置，连续地布置的活性炭层210布置于空气层220之间，或者连续地布置的空气层220布置于活性炭层210之间，使得活性炭层210和空气层220可以通过联接槽h和联接构件212之间的联接而选择性地联接(参见图4a和图4b)。
63.另一方面，如图7所示，空气层220可以设置有引导分隔壁构件222，所述引导分隔
壁构件222沿着空气层220的内周表面形成为突出，以限制蒸发气体朝着活性炭层210流动的流动路径。
64.引导分隔壁构件222配置为防止流经活性炭层210的蒸发气体绕过活性炭层，使得碳氢化合物未被吸附，并且引导分隔壁构件222可以从空气层220的内周表面突出预定长度。
65.例如，如图6a和图6b所示，当壳体100a根据车辆的位置倾斜时，或者当填充于活性炭层210的活性炭210a在活性炭层210中沿重力方向偏置时，可能出现不能吸附部分a。
66.相应地，当出现不能吸附部分a时，蒸发气体可以在碳氢化合物未被吸附的状态下绕过活性炭，同时蒸发气体沿着活性炭层210和空气层220流动，从而可能增加渗漏的排出物的浓度。
67.相应地，在本发明的示例性实施方案中，预期到了不能吸附部分a的产生，并且引导分隔壁构件222设置为遮挡不能吸附部分a，以限制绕过的蒸发气体的流动路径，从而能够控制渗漏的排出物浓度降低。
68.在此，引导分隔壁构件222可以具有高度x，所述高度x被确定为活性炭层210的内周表面的整体高度与填充于活性炭层210的活性炭210a的最低高度(也就是说，在活性炭沿重力方向偏置的状态下，活性炭210a从其最低端部起的高度)之间的差。通过预测不能吸附部分a的高度，并且将引导分隔壁构件222从空气层220的突出高度设定为如上所述的设定高度x，从而能够预先防止蒸发气体绕过活性炭层210。
69.根据本发明的示例性实施方案，每个包括活性炭的活性炭层和不包括活性炭的中空的空气层交替地布置，以减小通风阻力并且防止未吸附的蒸发气体按原样穿过辅助炭罐，从而控制渗漏的排出物的浓度，同时，通过活性炭层和空气层的布置结构使活性炭层之间的热干扰最小化，增加净化效率。
70.此外，根据本发明的示例性实施方案，活性炭层和空气层根据车辆规格或者使用条件(例如周围环境以及法规)以交替的方式或者重叠的方式选择性地布置，从而提高净化性能。
71.此外，根据本发明的示例性实施方案，起绕过屏障作用的分隔壁形成于空气层的内周表面，并且活性炭层和空气层交替地布置，使得即使当填充于活性炭层的活性炭由于不可控力(例如重力)不均匀地分布时，通过起绕过屏障作用的分隔壁蒸发气体被引导经过活性炭，从而防止蒸发气体以未吸附的状态排出的问题。
72.为了方便解释和准确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后部”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内侧的”、“外侧的”、“向前”和“向后”用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。将进一步理解的是，术语“连接”或其派生词指代直接连接和间接连接。
73.前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在详尽的或将本发明限制为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教示可以进行许多修改和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式所限定。

技术特征：
1.一种车辆炭罐装置，其包括：主炭罐，其包括进入端口、排出端口以及内部空间，蒸发气体从燃料箱通过所述进入端口被引入，引入的蒸发气体在发动机的工作期间通过所述排出端口排出到发动机的进气侧，所述内部空间用于填充活性炭；以及辅助炭罐，其安装为与主炭罐流体连通，并且配置为允许外部空气通过设置于辅助炭罐的大气端口流入主炭罐，或者允许蒸发气体在发动机停止时流动经过，其中，所述辅助炭罐包括多个活性炭层和布置于活性炭层之间的多个空气层，所述多个活性炭层的每一层填充有活性炭。2.根据权利要求1所述的车辆炭罐装置，其中，在所述辅助炭罐中，活性炭层和空气层连续交替地布置。3.根据权利要求1所述的车辆炭罐装置，其中，在所述辅助炭罐中，连续地布置的活性炭层布置于空气层之间，或者连续地布置的空气层布置于活性炭层之间。4.根据权利要求1所述的车辆炭罐装置，其中，所述活性炭层的每一层在其中填充有活性炭。5.根据权利要求4所述的车辆炭罐装置，其中，所述活性炭层包括在其第一侧的多个联接槽和在其第二侧的多个联接构件。6.根据权利要求5所述的车辆炭罐装置，其中，所述空气层在其中设置有中空的空间，并且设置为与活性炭层的形状相同的形状；通过联接槽和联接构件的接合，所述空气层联接至布置于空气层前侧和后侧的活性炭层，或者从布置于空气层前侧和后侧的活性炭层脱离。7.根据权利要求1所述的车辆炭罐装置，其中，所述空气层设置有引导分隔壁构件，所述引导分隔壁构件沿着空气层的内周表面形成为突出，以限制蒸发气体朝着活性炭层流动的流动路径。8.根据权利要求7所述的车辆炭罐装置，其中，所述引导分隔壁构件具有从空气层凸起的高度，所述高度被确定为活性炭层的内周表面的整体高度与填充于活性炭层的活性炭沿重力方向的最低高度之间的差。

技术总结
本发明涉及一种具有辅助炭罐的车辆炭罐装置。具体地，一种车辆炭罐装置包括主炭罐，所述主炭罐包括：进入端口、排出端口以及内部空间，蒸发气体从燃料箱通过所述进入端口被引入，引入的蒸发气体在发动机的工作期间通过所述排出端口排出到发动机的进气侧，所述内部空间用于填充活性炭。所述车辆炭罐装置也包括辅助炭罐，所述辅助炭罐安装为与主炭罐流体连通，并且配置为允许外部空气通过设置于辅助炭罐的大气端口流入主炭罐，或者允许蒸发气体在发动机停止时流动经过。所述辅助炭罐包括多个活性炭层和布置于活性炭层之间的多个空气层，所述多个活性炭层的每一层填充有活性炭。所述多个活性炭层的每一层填充有活性炭。所述多个活性炭层的每一层填充有活性炭。


技术研发人员：赵晟喆 李性元 黄大奎 裵亨浚
受保护的技术使用者：起亚株式会社 韩国FT股份有限公司
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/6/28