一种适用于长纯电续航PHEV车型的紧凑型炭罐总成

技术领域

本发明涉及一种炭罐，特别是一种适用于长纯电续航PHEV车型的紧凑型炭罐总成。

背景技术

对于长纯电续航的PHEV（插电式混合动力汽车的简称）车型，其纯电行驶100km或以上，意味着车辆更多的时间由电能驱动，而非发动机。发动机的开启在蒸发排放控制中有着至关重要的作用——发动机的开启时间几乎决定了炭罐的脱附流量，而脱附流量决定了炭罐在整车排放试验中的工作能力，当脱附流量过少时，可以通过改变整个燃油系统的架构（如采用高压油箱和油箱隔离阀FTIV将汽油蒸汽封闭在油箱内部）来实现，但这往往意味着高昂的物料采购成本；比较经济的做法是改进炭罐的蒸发排放控制性能，通过降低炭罐的昼间循环排放（DBL）来满足排放要求。在PHEV车型纯电续航不断提升，发动机启动带来的脱附量减少至一定程度时，需要采取一根以上碳棒的方法来达到整车通过蒸发排放试验的目的。授权公告号为CN217950548U的实用新型专利公开了一种适用于插电混动车型的炭罐总成，该炭罐总成气流分布均匀、吸附能力强、排放效果好，但由于只包括一根碳棒，仍难以满足长纯电续航PHEV车型的蒸发排放需要。

另外，目前炭罐总成增加碳棒的方法一般都是在炭罐大气口以管路外接的方式增加碳棒，然而必须考虑的一个实际情况是，国六车型需要采用截止阀来检测燃油系统的密封性（OBD），而碳棒部分是一个需要覆盖的部分，如果在炭罐以外增加碳棒，截止阀也需要挪到碳棒以后，相应地，空气滤清器也需要挪到碳棒之后，这就会导致炭罐频繁更改，也会导致整车发动机标定反复变更，代价非常之大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于长纯电续航PHEV车型的紧凑型炭罐总成，以解决现有技术存在的成本高昂、难以满足长纯电续航PHEV车型的蒸发排放需要的不足之之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种适用于长纯电续航PHEV车型的紧凑型炭罐总成，包括壳体、集液器、盖板、截止阀、空气滤清器，所述壳体内分别设有第一腔体、第二腔体、第三腔体、第四腔体和第五腔体，第一至第四腔体内设置有碳粉；所述的第五腔体分隔为两个相互连通的碳棒安装腔，两个碳棒安装腔中至少有一个安装有碳棒；所述的第一至第五腔体采用迂回连通方式依次连通。

本发明的进一步技术方案是：每个碳棒安装腔的直径为30～50毫米，高度大于100毫米。

本发明的进一步技术方案是：所述的第一腔体、第二腔体、第三腔体水平设置，所述的第四腔体和第五腔体分别位于第三、第二腔体的侧面；所述的第一腔体上部分别连通集液器的炭罐吸附口和炭罐脱附口，该第一腔体的底部通过气流通道Ⅰ连通第二腔体，第二腔体的顶部通过气流通道Ⅱ连通第三腔体，第三腔体的底部通过气流通道Ⅲ连通位于侧面的第四腔体，第四腔体通过气流通道Ⅳ连通第五腔体，第五腔体通过气流通道Ⅴ连通至截止阀以及空气滤清器。

本发明的进一步技术方案是：所述截止阀的安装盖与壳体焊接位置形成两个互相独立的气流通道，分别为：用于引导气流在经过第四腔体后变向并通往第五腔体的所述气流通道Ⅳ，用于引导气流由第五腔体通往截止阀和空气滤清器的所述气流通道Ⅴ。

本发明的进一步技术方案是：碳棒的周边采用闭孔海绵进行固定，以保持碳棒和碳棒安装腔同心，防止碳棒径向摆动。

本发明的再进一步技术方案是：所述盖板在对应碳棒位置设有用于对碳棒进行轴向限位的限位筋条。

本发明的进一步技术方案是：第一至第三腔体内填充高吸附能力的车用活性炭A，车用活性炭A采用初始工作能力大于等于15g/100ml的柱状活性炭，第四腔体内填充低吸附能力的车用活性炭B，车用活性炭B采用初始工作能力小于等于11g/100ml的柱状活性炭。

本发明的再进一步技术方案是：所述集液器、盖板、截止阀安装盖通过振动摩擦焊接方式和壳体进行连接，该壳体、集液器、盖板、截止阀安装盖采用相同的材料制成。

由于采用上述结构，本发明之一种适用于长纯电续航PHEV车型的紧凑型炭罐总成与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.能满足长纯电续航PHEV车型的蒸发排放需要

本发明包括壳体、集液器、盖板、截止阀、空气滤清器，壳体内分别设有依次连通的第一腔体、第二腔体、第三腔体、第四腔体和第五腔体，其中，所述的第五腔体分隔为两个相互连通的碳棒安装腔，两个碳棒安装腔可根据实际需要安装碳棒；所述的第一至第五腔体采用迂回连通方式依次连通。本发明通过增加碳棒安装腔以适应增加碳棒的方法来降低炭罐的昼间循环排放，以改进炭罐的蒸发排放控制性能，从而满足长纯电续航PHEV车型的蒸发排放需要。

2. 可保证混合气流中的碳氢化合物被充分吸附、净化

本发明的第一至第五腔体采用迂回连通方式依次连通，即第一腔体、第二腔体、第三腔体水平设置，所述的第四腔体和第五腔体分别位于第三、第二腔体的侧面；第一腔体上部分别连通集液器的炭罐吸附口和炭罐脱附口，该第一腔体的底部通过气流通道Ⅰ连通第二腔体，第二腔体的顶部通过气流通道Ⅱ连通第三腔体，第三腔体的底部通过气流通道Ⅲ连通位于侧面的第四腔体，第四腔体通过气流通道Ⅳ连通第五腔体，第五腔体通过气流通道Ⅴ连通至截止阀以及空气滤清器。吸附时，油箱的含有碳氢化合物的混合气流由炭罐吸附口流入，从上向下经过第一腔体，从第一腔体底部经过气流通道Ⅰ进入第二腔体，再从下向上经过第二腔体，从第二腔体的顶部经过气流通道Ⅱ进入第三腔体，然后从上向下经过第三腔体，从第三腔体底部经过气流通道Ⅲ进入第四腔体，再向上经过第四腔体，在截止阀安装盖与壳体焊接3/4圈处形成的气流通道Ⅳ变向，依次经过第五腔内的两根碳棒，最后从截止阀安装盖与壳体焊接另外1/4圈处形成的气流通道Ⅴ进入截止阀，并通过空气滤清器流向大气。在该吸附过程中，炭罐形成的多级吸附结构保证了混合气流中的碳氢化合物被充分吸附、净化，使炭罐拥有低排放的特点。

3. 脱附干净

本发明的第一至第五腔体采用迂回连通方式依次连通，脱附时与吸附过程相反，新鲜空气通过空气过滤器过滤后依次流经第五腔内的两根碳棒，再依次迂回经过第四腔体、第三腔体、第二腔体、第一腔体，通过炭罐脱附口及相连的脱附管道进行发动机进行燃烧。碳棒在新鲜空气流过时，最先得到脱附净化，重获捕捉碳氢分子的能力，其脱附比较干净。

4. 吸附效果好

本发明通过对气流通道的迂回设计，以及对截止阀安装盖、盖板的焊接筋条进行巧妙分隔，使第一至第五腔体通过迂回连通的方式依次连通。在吸附工况下，使气流迂回依次经过各碳棒再通往大气，可使吸附更充分。

另外，本发明在碳棒的周边采用闭孔海绵填充塞满，不仅可以保持碳棒和碳棒安装腔同心，防止碳棒径向摆动，还可以起到堵孔的作用，保证气流从碳棒而非从其外侧通过，达到有效的吸附效果。

再有，本发明的第一至第三腔体内填充高吸附能力的活性炭，第四腔体内填充吸附能力较低的活性炭，通过第一至第三腔体内高吸附能力的活性炭可对气体进行充分吸附，而在第四腔体内吸附能力较低的活性炭可使脱附残存较少，使气体脱附比较彻底。

5.结构紧凑、成本低

（1）本发明将所有排放控制部件都设计在一个壳体以内，整体设计非常紧凑，无外接的多余管道和附件，可以适用于安装空间较为狭小且不规则的车型；同时也可以减少外壳、接头、管路、安装固定点等，可以有效降低燃油系统的成本；

（2）本发明的第五腔体分隔为两个相互连通的碳棒安装腔，两个碳棒安装腔可根据实际需要安装碳棒，因此，本发明可以兼容多种车型，针对脱附量很小的车型（纯电续航较长），可以装配所有碳棒；而针对脱附量尚可的车型，可以不装部分碳棒，减少炭罐的品种及相应的生产工装，更有利于炭罐的平台化；

（3）本发明所有碳棒的安装都在炭罐的本体以内，在炭罐大气口采用截止阀来执行整个燃油系统的封闭，贴合国六系统的密封性检测要求。由于本发明是将碳棒的安装都在炭罐的本体以内，无需改动截止阀和空气滤清器的安装位置，因而也无需将整车发动机标定反复变更，从而可大大降低其成本。

下面，结合附图和实施例对本发明之一种适用于长纯电续航PHEV车型的紧凑型炭罐总成的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本发明之一种适用于长纯电续航PHEV车型的紧凑型炭罐总成的立体结构示意图之一，

图2：本发明之一种适用于长纯电续航PHEV车型的紧凑型炭罐总成的立体结构示意图之二 （俯向视图），

图3：图2的A-A剖视图，

图4：图2的B-B剖视图，

图5：图2的C-C剖视图，

图6：实施例一所述本发明的壳体内部结构示意图（俯视图）；

在上述附图中，各附图标记说明如下：

1-壳体，

101-第一腔体， 1011-气流通道Ⅰ，

102-第二腔体，1021-气流通道Ⅱ，

103-第三腔体，1031-气流通道Ⅲ，104-第四腔体，1041-气流通道Ⅳ，

105-第五腔体，1051-碳棒安装腔，1052-气流通道Ⅴ，

2-集液器，201-炭罐吸附口，202-炭罐脱附口，3-盖板，301-限位筋条，

4-截止阀，401-截止阀安装盖，

5-空气滤清器， 6-碳棒， 7-闭孔海绵；

图1中的双点划线框出的是气流通道Ⅲ，图3中的双点划线框出的分别是气流通道Ⅱ、气流通道Ⅰ和气流通道Ⅲ。

具体实施方式

实施例一：

一种适用于长纯电续航PHEV车型的紧凑型炭罐总成，包括壳体1、集液器2、盖板3、截止阀4、空气滤清器5，其中：

所述壳体1内分别设有第一腔体101、第二腔体102、第三腔体103、第四腔体104和第五腔体105，所述的第五腔体105分隔为两个相互连通的碳棒安装腔1051，每个碳棒安装腔1051的直径为30～50毫米，高度略大于100毫米，以适配市面上常见的碳棒型号；两个碳棒安装腔1051中分别安装有一根碳棒6。

所述的第一腔体101、第二腔体102、第三腔体103水平设置，所述的第四腔体104和第五腔体105分别位于第三、第二腔体的侧面；所述的第一至第五腔体采用迂回连通方式依次连通，即所述的第一腔体101上部分别连通集液器2的炭罐吸附口201和炭罐脱附口202，该第一腔体101的底部与第二腔体102之间设有气流通道Ⅰ1011，第一腔体101通过该气流通道Ⅰ1011连通第二腔体102；第二腔体102的顶部与第三腔体103之间设有气流通道Ⅱ1021，第二腔体102通过该气流通道Ⅱ1021连通第三腔体103；第三腔体103的底部与位于侧面的第四腔体104之间设有气流通道Ⅲ1031，第三腔体103通过该气流通道Ⅲ1031连通第四腔体104；截止阀4的安装盖401与壳体1焊接位置形成两个互相独立的气流通道，分别为：在焊接3/4圈处形成用于引导气流在经过第四腔体104后变向并通往第五腔体105的气流通道Ⅳ1041，在剩余的焊接1/4圈处形成用于引导气流由第五腔体105通往截止阀4和空气滤清器5的气流通道Ⅴ1052；所述第四腔体104通过该气流通道Ⅳ1041连通第五腔体105，第五腔体105通过气流通道Ⅴ1052连通至截止阀4以及空气滤清器5。

所述碳棒安装腔1051中的碳棒6周边采用闭孔海绵7填充塞满，不仅可以进行固定碳棒6，保持碳棒6和碳棒安装腔1051同心，防止碳棒6径向摆动，还可以起到堵孔的作用，保证气流从碳棒而非从其外侧通过，达到有效的吸附效果。所述盖板3在对应碳棒位置还设有用于对碳棒6进行轴向限位的限位筋条301。

第一至第三腔体内填充高吸附能力的车用活性炭A，车用活性炭A通常采用初始工作能力大于等于15g/100ml的柱状活性炭，第四腔体内填充低吸附能力的车用活性炭B，车用活性炭B通常采用初始工作能力小于等于11g/100ml的柱状活性炭。

所述集液器2、盖板3、截止阀安装盖401通过振动摩擦焊接方式和壳体1进行连接，该壳体1、集液器2、盖板3、截止阀安装盖401采用相同牌号的塑料制成；

作为本实施例一的一种变换，还可以根据实际需要，针对脱附量尚可的车型，可以不装其中的一根碳棒。

本发明的吸附过程如下：

吸附时，油箱的含有碳氢化合物的混合气流由炭罐吸附口流入，从上向下经过第一腔体，从第一腔体底部经过气流通道Ⅰ进入第二腔体，再从下向上经过第二腔体，从第二腔体的顶部经过气流通道Ⅱ进入第三腔体，然后从上向下经过第三腔体，从第三腔体底部经过气流通道Ⅲ进入第四腔体，再向上经过第四腔体，在截止阀安装盖与壳体焊接3/4圈处形成的气流通道Ⅳ变向，依次经过第五腔内的两根碳棒，最后从截止阀安装盖与壳体焊接另外1/4圈处形成的气流通道Ⅴ进入截止阀，并通过空气滤清器流向大气。在该吸附过程中，炭罐形成的多级吸附结构保证了混合气流中的碳氢化合物被充分吸附、净化，使炭罐拥有低排放的特点。

本发明的脱附过程如下：

本发明的脱附过程与吸附过程相反，新鲜空气通过空气过滤器过滤后依次流经第五腔内的两根碳棒，再依次迂回经过第四腔体、第三腔体、第二腔体、第一腔体，通过炭罐脱附口及相连的脱附管道进行发动机进行燃烧。碳棒在新鲜空气流过时，最先得到脱附净化，重获捕捉碳氢分子的能力，其脱附比较干净。