《燃料蒸汽存储和回收设备.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃料蒸汽存储和回收设备.pdf（11页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN102007285A43申请公布日20110406CN102007285ACN102007285A21申请号200880121654222申请日20080116PCT/EP07/01127920071220EPF02M25/0820060171申请人考特克斯特克斯罗恩有限公司及两合公司地址德国波恩申请人麦斯特卡尔本汽车有限公司72发明人P卡顿TT黄T朗U卡尔施74专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人钱亚卓54发明名称燃料蒸汽存储和回收设备57摘要本发明涉及一种燃料蒸汽存储和回收设备1，其包括燃料蒸汽存储罐，所述燃料存储罐至少包括填充有吸附材料例如填。
2、充有活性碳的第一蒸汽存储舱室7和第二蒸汽存储舱室8、蒸汽进口3、大气通风口4以及脱附口5。在车辆的内燃机停止运转期间，所述燃料蒸汽存储罐限定了所述蒸汽进口3和所述大气通风口4之间的空气流动路径。在脱附周期期间，在所述大气通风口4和所述脱附口5之间限定了空气流动路径，其中，所述第一蒸汽存储舱室7和所述第二蒸汽存储舱室8以同中心的关系设置，并且所述第一蒸汽存储舱室7和所述第二蒸汽存储舱室8沿着流动方向彼此被空气间隙扩散势垒分隔开。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010061886PCT申请的申请数据PCT/EP2008/0002662008011687PCT申请的公布数据WO2009/。
3、080127EN2009070251INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图2页CN102007298A1/2页21一种燃料蒸汽存储和回收设备1，其包括燃料蒸汽存储罐，所述燃料存储罐至少包括填充有吸附材料的第一蒸汽存储舱室7和第二蒸汽存储舱室8、蒸汽进口3、大气通风口4以及脱附口5，所述燃料蒸汽存储罐限定了所述蒸汽进口3和所述大气通风口4之间以及所述大气通风口4和所述脱附口5之间的空气流动路径，其中，所述第一蒸汽存储舱室7和所述第二蒸汽存储舱室8沿着流动方向彼此被空气间隙14A、14B扩散势垒分隔开。2根据权利要求1所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在。
4、于，至少所述第一蒸汽存储舱室7和所述第二蒸汽存储舱室8以同中心的关系设置。3根据权利要求1或2中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，所述燃料蒸汽存储罐包括至少一些并排设置的蒸汽存储舱室。4根据权利要求1至3中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，设置有第三蒸汽存储舱室9，所述第三蒸汽存储舱室9设置成与所述第一蒸汽存储舱室7和所述第二蒸汽存储舱室8成同中心的关系。5根据权利要求1至4中任一项所述的燃料蒸汽存储和回收设备，其特征在于，所述第三蒸汽存储舱室9包含有作为吸附剂的单块多孔碳。6根据权利要求1至5中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，蒸汽存储舱室7、8、9在公共的罐壳体中形。
5、成为一体。7根据权利要求1至6中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，每个蒸汽存储舱室7、8、9都具有圆形横截面，当考虑空气从所述大气通风口4流向所述脱附口5时，下游蒸汽存储舱室的横截面面积比上游蒸汽存储舱室的横截面面积大。8根据权利要求1至7中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，当考虑空气从所述大气通风口4流向所述脱附口5时，各个蒸汽存储舱室在下游端处的横截面面积大于或等于在其上游端处的横截面面积。9根据权利要求1至8中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，至少一个流动转向器限定了延伸的空气间隙扩散势垒。10根据权利要求9所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，所述流动转向器采用至。
6、少部分地环绕一个蒸汽存储床的杯形插入件15的形式。11根据权利要求1至10中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，所述燃料蒸汽存储装置包括在脱附期间启动的脱附加热器。12根据权利要求11所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，所述脱附加热器位于与所述脱附口5直接连通的脱附加热器舱室10中。13根据权利要求11或12中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，所述脱附加热器舱室10至少被蒸汽存储床以非隔离的方式同中心地环绕，从而允许热辐射进入到环绕的蒸汽存储床中。14根据权利要求11至13中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，所述脱附加热器包括与电源相连的一个或多个电加热元件11。15根据。
7、权利要求11至14中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，所述脱附加热器包括作为加热元件11的导电陶瓷。16根据权利要求11至15中任一项所述的燃料蒸汽存储装置，其特征在于，所述脱附权利要求书CN102007285ACN102007298A2/2页3加热器包括导电碳，优选地包括单块多孔碳。权利要求书CN102007285ACN102007298A1/6页4燃料蒸汽存储和回收设备技术领域0001本发明涉及一种燃料蒸汽存储和回收设备，用于减少来自机动车辆的蒸发排放。近年来，包括有燃料蒸汽存储罐的燃料蒸汽存储和回收设备在现有技术中是众所周知的。在许多内燃机中使用的汽油燃料是非常易挥发的。主要是由。
8、于车辆燃料箱的通风而在具有内燃机的车辆中出现燃料蒸汽的蒸发排放。当车辆停放时，温度或压力的变化使得空气中载有从燃料箱逸出的碳氢化合物。一些燃料必然蒸发到燃料箱内的空气中，由此形成蒸汽的形式。如果允许从燃料箱排放的空气不经处理就流入大气，那么该空气必然携带有燃料蒸汽。关于车辆燃料系统可以排放多少燃料蒸汽政府定有规章。背景技术0002通常，为了防止燃料蒸汽损失到大气中，汽车的燃料箱通过管道通风排出到碳罐中，该碳罐容纳有合适的燃料吸附材料，例如活性碳。大表面面积的活性碳颗粒被广泛使用，并且暂时性地吸收燃料蒸汽。0003当车辆长期停止运转时以及当车辆补给燃料且载有蒸汽的空气从燃料箱中排出补给燃料排放时。
9、，包括有燃料蒸汽存储罐所谓的碳罐的燃料蒸汽存储和回收设备必须应对燃料蒸汽排放。0004在用于欧洲市场的燃料回收系统中，因为补给燃料排放一般不通过碳罐排出，所以补给燃料排放通常不起重要的作用。然而，在用于北美市场的一体的燃料蒸汽存储和回收系统中，这些补给燃料排放还是通过碳罐排出。0005由于碳罐中吸附剂的特性，显然碳罐具有有限的填充量。通常希望碳罐具有高的碳工作容量，然而，对于设计目的而言还希望碳罐具有较小的体积。为了确保碳罐总是具有足够的碳工作容量，在内燃机运转的情况下，通常通过碳罐的燃料蒸汽出口从发动机的进气系统向罐的内部施加一定的负压。这样，使得大气空气通过大气空气进口进入碳罐，以便吸收P。
10、ICKUP捕集的燃料蒸汽，并且通过燃料蒸汽出口将该燃料蒸汽携带至发动机的进气系统的进气歧管。在这个罐脱附PURGE模式期间，存储在碳罐中的燃料蒸汽在内燃机中燃烧。0006尽管现代燃料蒸汽存储和回收系统非常有效，但是仍然会允许残留的碳氢化合物排放到大气中。尤其是当在碳罐的大气通风口与吸附剂之间存在高的碳氢化合物浓度梯度时，通过扩散来推动这些所谓的“逃逸排放BLEEDEMISSION”昼间呼吸损失/DBL。当能够降低碳氢化合物浓度梯度时，可以显著地减少逃逸排放。很显然这可以通过增大碳罐的工作容量来实现。0007然而，还应当清楚，存储在碳罐中的碳氢化合物仅仅只有一定的百分比能够在脱附期间被有效地脱附。
11、或排出。这对于仅仅只能有有限的时间用于进行脱附的汽车而言是个问题，例如，内燃机的运转模式较短的电混合动力车ELECTROHYBRIDCAR。0008使用所谓的包含大量乙醇的弹性燃料FLEXIFUEL存在另一个问题。乙醇是高挥发性燃料，具有比较高的蒸汽压力。例如，目前在市场上所谓的E10燃料10的乙醇说明书CN102007285ACN102007298A2/6页5具有最高的蒸汽发生。这意味着碳罐从燃料箱中吸收的燃料蒸汽量极高。另一方面，在传统碳罐的正常脱附模式期间，仅仅只有一定百分比的燃料蒸汽吸收量可以被排出。结果，较快地耗尽普通碳罐的燃料蒸汽容量。然后，全负荷碳罐的逃逸排放通常增大到超过法律规。
12、定的排放值的程度。0009为了改进脱附模式期间的脱附去除率，已经提出了几种使用所谓脱附加热器的蒸汽存储和回收装置。通过加热经由大气空气进口进入罐中的大气空气，显著地增强去除在吸附剂的微孔中捕集的碳氢化合物的效率。0010例如，US6,230,693B1公开了一种蒸发排放控制系统，其用于通过提供辅助罐来降低从车辆排放的燃料蒸汽量，该辅助罐与蒸发排放控制系统的存储罐一起操作。该存储罐包括第一吸附材料并且具有与该第一吸附材料连通的通风口。辅助罐包括封闭件、第一和第二通道、加热器以及连接器。在封闭件内侧，第二吸附材料与加热器完全接触。在控制系统的操作的再生阶段，加热器可以用来加热第二吸附材料和经过的脱。
13、附空气。这使得第二和第一吸附材料能够更加容易地释放在该操作的之前的存储阶段期间吸收的燃料蒸汽，使得该燃料蒸汽能够在燃烧期间进行燃烧。0011此外，根据US6,230,693的蒸发排放控制系统的存储罐包括两个通过流动通道并排连接的燃料蒸汽存储舱室。具体地，罐的隔开实际上意味着流动限制。因为流过罐的驱动压力非常低，所以将流动限制保持最小是重要的设计考虑。发明内容0012本发明的目的在于提供一种包括有燃料蒸汽存储罐的燃料蒸汽存储和回收设备，其对于所谓的逃逸排放进行了进一步的改进，也就是具有改进的昼间呼吸损失效率。本发明的另一个目的在于提供一种包括有燃料蒸汽存储罐的燃料蒸汽存储和回收设备，其具有较为紧。
14、凑的设计和较低的碳体积，而具有高的工作容量。0013通过包括有燃料蒸汽存储罐的燃料蒸汽存储和回收设备来实现这些和其它的目的，所述燃料存储罐至少包括具有吸附材料的第一蒸汽存储舱室和第二蒸汽存储舱室、蒸汽进口、大气通风口以及脱附口，所述燃料蒸汽存储罐限定了所述蒸汽进口和所述大气通风口之间的空气流动路径以及所述大气通风口和所述脱附口之间的空气流动路径，其中，所述第一蒸汽存储舱室和所述第二蒸汽存储舱室沿着流动方向彼此被空气间隙扩散势垒分隔开。0014具体地，通过在多个蒸汽存储舱室或多个蒸汽存储床之间提供空气间隙隔离，显著地减缓碳氢化合物向较低浓度的碳氢化合物扩散即向大气扩散，从而显著地减少昼间呼吸损失。
15、。0015在根据本发明的燃料蒸汽存储装置的一个实施例中，至少所述第一蒸汽存储舱室和所述第二蒸汽存储舱室设置成同中心的关系。0016术语“同中心”在本申请的意义中不是必须意味着燃料蒸汽存储舱室具有圆形横截面。这些舱室还可以具有矩形舱室。在本发明的一个实施例中，燃料蒸汽存储装置可以包括至少一些并排设置的燃料蒸汽存储舱室。0017根据本发明优选实施例的燃料蒸汽存储装置的特征在于，设置有第三蒸汽存储舱室，所述第三蒸汽存储舱室与所述第一蒸汽存储舱室和所述第二蒸汽存储舱室设置成同中说明书CN102007285ACN102007298A3/6页6心的关系。所述第三蒸汽存储舱室可包含有作为吸附剂的单块多孔碳。。
16、对于本领域技术人员而言显而易见的是，第三蒸汽存储舱室以及第一和第二蒸汽存储舱室可以填充有或装有颗粒状活性碳。0018在根据本发明的燃料蒸汽存储装置的优选实施例中，其特征在于，蒸汽存储舱室在公共的罐壳体中形成为一体，从而满足要求小空间的紧凑设计的需求。0019每个蒸汽存储舱室都具有圆形横截面，当考虑空气从所述大气通风口流向所述脱附口时，下游蒸汽存储舱室的横截面面积优选地比上游蒸汽存储舱室的横截面面积大，以便消除蒸汽存储床中的死区。由于蒸汽存储舱室的这种设计，脱附气体可以高效地流过整个碳床，从而提高脱附模式期间的脱附去除率，这还将导致显著地减少逃逸排放。0020在这个方面有利的是，当考虑空气从所述。
17、大气通风口流向所述脱附口时，各个蒸汽存储舱室下游端的横截面面积大于或等于其上游端的横截面面积。0021在根据本发明的燃料蒸汽存储装置的一个实施例中，设置有至少一个流动转向器，所述至少一个流动转向器限定了延伸的空气间隙扩散势垒。由于该流动转向器的存在，扩散势垒的空气路径的长度成倍地增大，即至少为两倍。0022所述流动转向器可以为至少部分地环绕一个蒸汽存储舱室中的一个蒸汽存储床的杯形插入件形式。0023在根据本发明的燃料蒸汽存储装置的一个实施例中，所述燃料蒸汽存储装置包括脱附加热器，所述脱附加热器在脱附期间启动，这导致显著提高在内燃机运转期间的脱附去除率。0024所述脱附加热器可以位于与所述脱附口。
18、直接连通的脱附加热器舱室中。0025应当理解，有利的是，脱附加热器舱室位于脱附循环期间的空气流的上游端处，然而，另一种选择是，脱附加热器舱室可以位于燃料存储床的任一个中。0026为了增强从脱附加热器到碳床中的热传递，有利的是，所述脱附加热器舱室至少被蒸汽存储床以非隔离的方式同中心地环绕，从而允许热辐射进入到环绕的蒸汽存储床中。如本申请开始所述，较高的温度能够使碳氢化合物从碳床中完全脱附，从而增大体积的容量，以便防止燃料蒸汽在燃料蒸汽存储循环期间穿出去。在本文中，应当提到，碳床的整个范围内的均等温度分布将显著地改善脱附结果。0027“非隔离”指的是，脱附加热器或脱附加热器元件不是直接与碳床接触，。
19、但是脱附加热器并不屏蔽环绕的碳床。例如，脱附加热器舱室可以包括允许热辐射进入环绕的碳床的笼式结构。0028所述脱附加热器可以包括与诸如汽车电池的电源相连的一个或多个电加热元件。0029例如，所述脱附加热器可以包括作为加热元件的导电陶瓷。0030或者，所述脱附加热器可以包括导电碳，优选地包括单块多孔碳。例如，US20070056954A1中公开了这样的单块多孔碳。这些多孔碳加热元件具有通道结构，该通道结构允许空气流过加热元件，从而允许直接通过从大气吸取的脱附空气进行增强的热传递。附图说明0031以下将借助参考附图的例子说明本发明，其中说明书CN102007285ACN102007298A4/6页。
20、70032图1是根据本发明的碳罐的剖视图；0033图2是碳罐的舱室的分解示意图。具体实施方式0034图1中示出了燃料蒸汽存储和回收设备。该附图仅仅是示意性的，并且组件并不是按比例绘制的。0035燃料蒸汽存储和回收设备1包括蒸汽进口3、通风口4和脱附口5，该蒸汽进口3与燃料箱未示出连接，该通风口4与大气连通，该脱附口5与机动车辆的内燃机也未示出连接。碳罐2装有为颗粒活性碳形式的吸附剂。0036在机动车辆的发动机停止运转期间，碳罐2通过蒸汽进口3连接到机动车辆的燃料箱上，并且通过通风口4与大气相连。0037如本申请最开始所解释的，在汽车停止运转期间，燃料箱中的燃料蒸发到燃料箱的最大填充水平上方的空。
21、气空间中。该载有蒸汽的空气通过蒸汽进口3流入碳罐2。在汽车补给燃料期间，这时通常内燃机也停止运转，在一体的系统中，泵送到燃料箱中的燃料使得空气流过蒸汽进口3，其流量与补给燃料的流量相对应。因此，载有碳氢化合物的空气以高达60L/MIN的流量泵送到碳罐的碳床CARBONBED中。碳罐中的活性碳吸收碳氢化合物，碳氢化合物分子被捕集在碳的内孔结构中。或多或少的清洁空气将会从通风口4排出。0038在汽车的发动机运行周期期间，将会在通风口4和脱附口5之间形成流动路径。内燃机从大气中吸取一定量的将在内燃机的气缸中燃烧的空气，该空气经由通风口4通过碳罐2进入脱附口5，由此脱附碳罐2的吸附剂。0039在图中，。
22、箭头6表示碳罐脱附期间的空气流动。在下文中，术语“下游”和“上游”总是涉及碳罐2脱附期间的空气流。0040碳罐2包括第一蒸汽存储舱室7、第二蒸汽存储舱室8和第三蒸汽存储舱室9。相对于碳氢化合物上载至碳罐2期间的空气流而言，第一蒸汽存储舱室7是紧接着蒸汽进口3的蒸汽存储舱室，并且第一蒸汽存储舱室7还是最大的蒸汽存储舱室。0041从图1中将会容易地看到，蒸汽存储舱室7、8、9具有圆形横截面，并且以彼此同中心的关系进行设置。第一蒸汽存储舱室7环绕蒸汽存储舱室8和9。在第三蒸汽存储舱室9的上游侧，紧接着通风口4设置有脱附加热器舱室10，该脱附加热器舱室10也为圆筒形，也就是也具有圆形横截面。脱附加热器。
23、舱室10封装四个电加热元件11，该电加热元件11与电源串联地电连接，例如通过车辆的电池。应当理解，任何电加热元件都适合于这个目的。加热元件可以是例如PTC热敏电阻THIRMISTOR、NTC热敏电阻或者是例如导电碳加热元件。0042加热元件可以是圆筒形，并且包括导电多孔碳块，例如在US20070056954A1中大致公开的人造碳块。每个加热元件11都提供连续的纵向通道未示出，该纵向通道允许空气流沿着纵向方向穿过各个加热元件。加热元件11仅仅在燃料蒸汽存储和回收设备1的脱附操作期间启动。0043脱附加热舱室10的上游表面处具有两个进入开口12，该进入开口12允许空气被吸入到脱附加热舱室10中。脱。
24、附加热舱室10具有壁较薄的环绕壁13，该环绕壁13设计成使得来自电阻加热元件11的热辐射能够传递到第一蒸汽存储舱室7的环绕碳床中。说明书CN102007285ACN102007298A5/6页80044然而，加热元件11首先将热直接传递至吸入脱附加热器舱室10的大气空气。脱附加热器舱室10的下游端与第三蒸汽存储舱室9对准，而第三蒸汽存储舱室9的下游端与第二蒸汽存储舱室8对准，脱附加热器舱室10以及第三和第二蒸汽存储舱室9和8被第一蒸汽存储舱室7同中心地环绕。0045应当注意到，第一和第二蒸汽存储舱室7和8装有或填充有为颗粒形式的活性碳，而第三蒸汽存储舱室9可包含有单块多孔碳元件。0046在第三。
25、蒸汽存储舱室9和第二蒸汽存储舱室8之间，以及在第二蒸汽存储舱室8和第一蒸汽存储舱室7之间，设置有作为扩散势垒DIFFUSIONBARRIER的第一和第二空气间隙14A和14B。0047根据第三蒸汽存储舱室9和第二蒸汽存储舱室8的直径差，形成从第三蒸汽存储舱室9到第二蒸汽存储舱室8的过渡的空气间隙14A为漏斗形。第一蒸汽存储舱室3在其整个长度上具有不变的直径，该直径小于第二蒸汽存储舱室8的直径。同样，第二存储舱室8在其整个长度上具有不变的直径。0048第二蒸汽存储舱室8中的碳床被杯形插入件15部分地包围和保持，该杯形插入件15限定了用于脱附空气的U形转向流动路径，如图1中箭头所示。由于这种设计，。
26、空气路径的长度等于第二蒸汽存储舱室8长度的两倍。插入件15用作用于脱附空气的空气流动转向器。0049可以从图2的分解图中最佳地了解碳罐2的舱室的尺寸。0050此外，参考图1，可以看到，在碳罐2的底盖16和插入件15之间设置有隔离元件17。0051此外，在空气间隙14的下游端处，环形通道18限定了进入第一蒸汽存储舱室7的过渡部分。在这个环形通道18中设置有流动开口19，该流动开口19设计成使得脱附空气的空气流易于被引入第一蒸汽存储舱室7的上游端。0052在车辆的内燃机的运行周期期间，根据本发明的燃料蒸汽存储和回收设备1设定为脱附模式。由于车辆的内燃机，大气空气从通风口4经由进入开口12吸入到脱附。
27、加热器舱室10中。加热元件11在脱附期间与车辆的电池电连接。空气流过加热元件11并且在加热元件11周围流动，由此被加热至150以下的温度。同时，加热元件11发出的辐射热加热第一蒸汽存储舱室7的环绕碳床。加热的空气流过第三蒸汽存储舱室9、空气间隙14A，进入第二蒸汽存储舱室8，通过蒸汽存储舱室8中的碳床下游端的底部网格部20，然后通过延伸的和伸长的空气间隙14B中的杯形插入件15转换为向上的方向。于是，大气空气将载有存储在碳床中的碳氢化合物。如图1中的箭头所示，延伸的空气间隙14B中的空气流进行U形转向，并且在空气间隙14B的实际端部VERYEND处流入且流过第一蒸汽存储舱室7的碳床，最终通过脱。
28、附口5被吸至通向内燃机的脱附线。0053在内燃机停止运转期间，通过蒸汽进口3进入碳罐的燃料蒸汽排放将被引入朝向通风口4的其它方向，由此空气间隙14A和14B提供有效的扩散势垒，从而有效地减少逃逸排放。0054附图标记00551燃料蒸汽存储和回收设备00562碳罐说明书CN102007285ACN102007298A6/6页900573蒸汽进口00584通风口00595脱附口00606箭头00617第一蒸汽存储舱室00628第二蒸汽存储舱室00639第三蒸汽存储舱室006410脱附加热器舱室006511加热元件006612进入开口006713壁006814A、14B空气间隙006915插入件007016底盖007117隔离元件007218环形通道007319流动开口007420底部网格部说明书CN102007285ACN102007298A1/2页10图1说明书附图CN102007285ACN102007298A2/2页11图2说明书附图CN102007285A。