CN117500680B - 燃料储箱通气系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的燃料储箱通气系统(10)，其包括：‑包括蒸气圆顶的燃料储箱(1)；‑加燃料管(2)；‑通过入口管道(4)连接到燃料储箱(1)的燃料蒸气捕集器(3)，其中，入口管道(4)通过至少一个持续打开的孔(5)与燃料储箱(1)连接，该孔设置为在静态条件下在燃料储箱(1)的蒸气圆顶中；以及‑与大气连通并通过出口管道(7)连接到燃料蒸气捕集器(3)的常闭开闭装置(CVS)(6)，常闭开闭装置(6)包括电动阀，该电动阀在其断电时关闭；其中，常闭开闭装置(6)设置为在车辆加燃料过程期间打开，并在燃料储箱(1)中的燃料达到预定充装液位时和当车辆处于正常运行状态时关闭。

Description

燃料储箱通气系统

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的燃料储箱通气系统和一种包括这样的系统的机动车辆。更具体地说，本发明涉及一种机动车辆上的、尤其是混合动力机动车辆上的车载加燃料蒸气回收系统。

背景技术

该类型的燃料蒸气回收系统具有捕获燃料蒸气的燃料蒸气捕集器或罐、加燃料阀门和一个或多个位于燃料储箱顶部以处理燃料储箱中的燃料蒸气的通气阀门。

在现有技术文献中，US2020/0198462A1公开了一种用于操作流体容器系统的阀门模块，GB2588778A公开了一种用于车辆蒸发排放物控制系统的蒸气罐，US2018/0087475A1公开了一种包括蒸发排放物控制系统的燃料储箱系统，US2016/0298576A1公开了一种燃料储箱蒸发排放物控制和诊断系统。

例如，翻车阀(ROV)用来在由于车辆事故造成翻车事件的情况下关闭燃料系统，充装限位通气阀(FLVV)用来防止过度充装储箱。然而，使用这些阀门使得燃料储箱系统的成本非常高且生产复杂。而且，阀门在燃料系统中、尤其是在燃料储箱内部占据大量空间，这意味着储箱的容量可能不令人满意。

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种成本更低、更简单且节省空间尤其是节省燃料储箱内部空间的燃料储箱通气系统来克服已知通气系统的不足。

本发明由此提供一种用于机动车辆的燃料储箱通气系统，其包括：

-包括蒸气圆顶(vapor dome)的燃料储箱；

-加燃料管；

-通过入口管道连接到燃料储箱的燃料蒸气捕集器，其中，入口管道通过至少一个持续打开的孔与燃料储箱连接，该孔设置为在静态条件下位于燃料储箱的蒸气圆顶中，该孔优选地设置在燃料储箱的壁中，更优选地设置在燃料储箱的顶壁中；

-常闭开闭装置，其与大气连通，并通过出口管道连接到燃料蒸气捕集器，常闭开闭装置包括电动阀，该电动阀在其断电时关闭；

其中，常闭开闭装置设置为在车辆加燃料过程期间打开，而在燃料储箱中的燃料达到预定充装液位时和在车辆处于正常运行状态时关闭。正常运行状态指除了加燃料操作和过大的过压或低压的情况以外的所有情况。

优选地，在常闭开闭装置和燃料蒸气捕集器之间布置压强释放阀门，所述阀门布置为与常闭开闭装置并联。

由此，在加燃料之后和在车辆的正常运行期间，整个燃料系统都被关闭，这有助于在关闭的环境下增大燃料储箱中的压强。已知燃料的挥发性在燃料储箱中的压强增大时减小。因此，在关闭的燃料储箱系统中，没有燃料蒸气进入燃料蒸气捕集器，在燃料蒸气捕集器上不会装载任何东西。

该燃料储箱通气系统在混合动力机动车辆上对于减少CO₂排放尤其有利。实际上，取决于车辆的型号，混合动力机动车辆运行时要么仅使用电机，要么仅使用引擎，要么两者一起使用。一种具体运行原理如下：

·在静态条件期间(当车辆不动时)，燃机和电机两者都停机；

·在启动时，引起车辆移动的是电机，直至较高的速度；

·当达到较高的速度时，燃机引擎接管；

·在硬加速的情况下，观察到燃机引擎和电机两者同时运行，由此使得能够达到与具有相同功率的引擎等同的加速度，或甚至更大的加速度；

·在减速和制动阶段期间，取决于车辆的型号，动能可能被用于给电池再充电。

实际上，在燃料蒸气捕集器清空期间，通过在低引擎负载下发生的引擎进气真空，来从燃料蒸气捕集器吸取蒸气。由此，燃机引擎以低效运行模式运行；当用电机补充引擎时，目的在于避免以低效运行模式运行引擎。实际上，例如在全球统一轻型车辆测试循环(WLTC)期间，发现当混合动力引擎不以低负载(低效)模式运行时，能够节省更多的燃料和减少CO₂排放；一些插电式混合动力车辆的确只要有机会就完全关闭燃机引擎，以单纯以EV(电动车)模式运行而没有任何CO₂排放。在该后一具体情况下，重要的是避免完全装满的燃料蒸气捕集器，因为这会需要引擎来清空，在这种情况下，将不得不开启引擎，却仅用于燃料蒸气捕集器清空，从而导致不必要的CO₂排放。

鉴于以上所述，所要求保护的燃料储箱通气系统允许有助于增大燃料储箱中的压强和由此减小对燃料蒸气捕集器的装载的这样的关闭的燃料储箱系统，从而允许减少CO₂排放。

而且，一方面，比如ROV、OPV(过压阀)或FLVV等现有技术中通常存在的阀门，在所要求保护的燃料储箱通气系统中被所述至少一个孔代替，这为燃料解放更多的空间。由此，燃料储箱的容量得到提高。另一方面，去除上述阀门使得燃料储箱通气系统更加简单且成本更低。

可理解，可通过燃料储箱与入口管道之间的简单连接，比如允许液体和气体通过的通气接头(venting nipple)，来实施所要求保护的至少一个孔或通气孔。在该孔中没有设置用于控制燃料储箱与入口管道之间的连通的移动部件。优选地，在燃料储箱的壁中没有移动部件。应理解，所述至少一个孔设置为不持续浸没。

还应理解，入口管道设置为在静态条件下维持燃料蒸气捕集器与燃料储箱之间的持续蒸气连通。静态条件指车辆不在移动且不在加燃料。

本发明的一个可选特征在于，常闭开闭装置仅在车辆加燃料过程期间或燃料储箱中的压强达到预定压强水平时才打开。由此，燃料储箱通气系统允许有助于增大燃料储箱中的压强和由此减小对燃料蒸气捕集器的装载的这样的关闭的燃料储箱系统，从而允许减少CO₂排放，同时避免燃料储箱中超过燃料储箱的耐受度和可能损坏燃料储箱的压强，即在保证储箱安全的同时避免其内部压强变得过于极端。因此，将预定压强水平预定为车辆不在正常运行状态时的压强水平。

本发明的另一可选特征在于，电动阀仅在车辆加燃料过程期间才打开。由此，其中给电动阀通电的对常闭开闭装置的主动致动(或有源致动，active actuation)仅在车辆加燃料过程期间才进行。

本发明的又一可选特征在于，常闭开闭装置包括单个电动阀。由此，燃料储箱通气系统成本更低且更简单，尤其因为燃料储箱通气系统的控制得到简化。

本发明的另一可选特征在于，燃料储箱通气系统包括至少两个孔，该至少两个孔都通过位于燃料储箱外部的通气管连接到入口管道，这些孔优选地设置在燃料储箱的顶壁上不同的区域中。

由此，在大和/或复杂储箱的情况下，车辆的倾斜可能会导致液位到达一个或多个孔，使得所涉及的孔浸没在燃料中。将多个孔设置在燃料储箱的顶壁上不同的区域中可确保当燃料储箱倾斜时，至少一个或一些孔仍然能够工作，这允许确保燃料蒸气圆顶与燃料蒸气捕集器之间的持续蒸气连通。由于通气管处于燃料储箱外部，在燃料储箱中有更多的空间。而且，通气管与储箱的组装相当简单。还可降低燃料储箱通气系统的成本。

本发明的另一可选特征在于，燃料储箱通气系统包括位于燃料储箱内部的通气管，该通气管连接到孔，并具有至少一个持续打开的副孔，以允许燃料储箱与入口管道之间的连通。

由此，提供了一个用于解决燃料储箱倾斜情况下一些孔的浸没风险的替代方案，其不受燃料蒸气的任何可渗透性要求的限制。由于通气管处于储箱内部，燃料储箱通气系统在车辆上的组装得到简化，并较少发生燃料蒸气的渗透。

可理解，用于燃料蒸气的通气管的入口应有利地设置在蒸气圆顶中。由此，当通气管处于燃料储箱内部并至少部分地与液体接触时，入口孔应设置为在燃料储箱中的最大液位上方，这意味着在燃料储箱的蒸气圆顶中。

本发明的又一可选特征在于，燃料储箱通气系统在入口管道中包括液体蒸气分离器，该液体蒸气分离器设置在燃料蒸气捕集器与孔之间，优选地在燃料储箱中的最大燃料液位上方。液体蒸气分离器优选地甚至在斜坡的情况下也在燃料储箱中的液位上方。为此，优选地将液体蒸气分离器布置得尽可能高。

在一个优选实施例中，液体蒸气分离器包括至少一个翻车阀，该翻车阀布置在液体蒸气分离器的最大燃料液位处和上方。该翻车阀(ROV)设置为在管线破裂或翻车事件的情况下关闭燃料储箱与燃料蒸气捕集器之间的连通。通过该ROV，燃料被保留在燃料系统中，而无法释放到大气。

优选地，使用能够在所有状况下都适应蒸气流的高流量翻车阀，这些状况比如是加燃料状况或具有不同温度和大气压的一些特定驾驶状况。

在另一优选实施例中，燃料蒸气捕集器放置在根据燃料储箱的几何形状配置的通气区域中，以使得当车辆向任何方向倾斜至少12％、优选地直至15％、更优选地直至30％时，燃料蒸气捕集器始终保持远离燃料。例如，当车辆在平坦表面上时，燃料蒸气捕集器放置在燃料储箱上方足够高的位置。而且，燃料蒸气捕集器应在横向上与燃料储箱具有间隙，以避免在燃料储箱向任何方向倾斜时被淹没。

本发明的又一可选特征在于，燃料储箱通气系统包括再循环管线，其连接液体蒸气分离器和加燃料管的头部，以减少储箱中的蒸气产生和减小对燃料蒸气捕集器的装载，从而允许减少CO₂排放。

本发明的另一可选特征在于，燃料储箱通气系统包括位于燃料储箱内部的液位传感器，该液位传感器能够在燃料达到预定液位时发送信号，该信号关于常闭开闭装置的关闭。

该液位检测信号可立即或有时间延迟地触发常闭开闭装置的关闭。无需其它电子装置来控制该动作，从而节省了成本。

替代地，该系统可没有任何液位传感器地运行，并且常闭开闭装置是时控的，该计时器通过燃料储箱容积和加燃料速率来计算。

本发明的又一特征在于，常闭开闭装置包括阀门对，该阀门对包括过压释放(OPR)阀门和低压释放(under-pressure relief，UPR)阀门，或包括组合的压强/真空释放阀门(P/VRV)，以确保储箱安全和避免其内部压强变得过于极端。

本发明还提供一种机动车辆，其包括如上所述的燃料储箱通气系统。

附图说明

示出某些优选变型的附图1至图7以非限制性的方式示出本发明。

[图1]图1是根据本发明的第一实施例的燃料储箱通气系统的示意图；

[图2]图2是根据本发明的第二实施例的燃料储箱通气系统的示意图；

[图3]图3是根据本发明的第三实施例的燃料储箱通气系统的示意图；

[图4]图4是根据本发明的第四实施例的燃料储箱通气系统的示意图；

[图5]图5是根据本发明的第五实施例的燃料储箱通气系统的示意图；

[图6]图6是根据本发明的第六实施例的燃料储箱通气系统的示意图；

[图7]图7是根据本发明的第七实施例的燃料储箱通气系统的示意图；

[图8]图8是根据本发明的第八实施例的燃料储箱通气系统的示意图。

具体实施方式

参照图1，根据本发明的第一实施例的用于机动车辆的燃料储箱通气系统10包括燃料储箱1、被燃料盖关闭的加燃料管2、燃料蒸气捕集器3，该燃料蒸气捕集器3例如是包含活性炭、碳或其它吸收和解吸燃料蒸气的材料的罐。燃料蒸气捕集器3由此接收和存储来自燃料储箱1的燃料蒸气，然后将这些存储的燃料蒸气输送到燃料充加装置，用于在车辆引擎中燃烧。燃料蒸气捕集器3通过入口管道4连接到燃料储箱1。

在该实施例中，入口管道4仅通过一个在车辆处于静态条件下持续打开的孔5与燃料储箱1连接。由此，入口管道4设置为在静态条件下在燃料蒸气捕集器3与燃料储箱1之间维持持续的蒸气连通。孔5设置在燃料储箱1的顶壁11中，以使得孔5不持续浸没在液体中。优选地，孔5通过能够将入口管道4连接到燃料储箱1的通气连接承载。例如，该通气连接可以是固定在储箱壁上的通气接头(venting nipple)。

而且，燃料蒸气捕集器3连接到设置为与大气连通的常闭开闭装置6。常闭开闭装置6通过出口管道7连接到燃料蒸气捕集器3。常闭开闭装置6包括电动阀，尤其是单个电动阀，例如电磁阀，该电动阀在电动阀断电时关闭。常闭开闭装置6设置为在车辆加燃料过程期间打开，并且在燃料储箱1中的燃料达到预定充装液位时和在车辆处于正常运行状态时关闭。换句话说，常闭开闭装置6仅在车辆加燃料过程期间打开。替代地，常闭开闭装置6仅在以下情况下打开：第一情况，在车辆加燃料过程期间；和第二情况，当燃料储箱1中的压强达到预定压强水平。在第二情况下，车辆不处于正常运行状态。该预定压强水平例如是相对于环境压强的过压或低压，例如相对于燃料储箱1的压强耐受性能来确定。过压例如选择为高于环境压强0.3巴至1巴，并可例如在夏季当车辆长时间停在阳光充足区域时发生。低压例如选择为低于环境压强-0.1巴至-0.3巴。在第二情况下，即当燃料储箱1中的压强达到预定压强水平时，为了打开常闭开闭装置6，常闭开闭装置6包括被动阀(或无源阀，passivevalve)，例如机械致动阀，该机械致动阀在达到预定压强水平时被动打开，即在环境压强与燃料储箱中的压强之间的压强差的作用下打开，而在其它情况下，即当未达到或不再达到预定压强水平时被动关闭。例如，上述电动阀和上述被动阀并联设置，每个都在打开时将出口管道7连接到大气。例如，作为被动阀，常闭开闭装置包括阀门对，该阀门对包括过压释放(OPR)阀门和低压释放(UPR)阀门，或者包括组合的压强/真空释放阀门(P/VRV)，以确保储箱安全和避免其内部压强变得过于极端。在任何情况下，电动阀仅在车辆加燃料过程期间打开。由此，其中给电动阀通电的对该常闭开闭阀门的主动致动(或有源致动)仅在车辆加燃料过程期间才进行。

燃料储箱通气系统可包括位于燃料储箱1内部的液位传感器，该液位传感器能够在燃料达到预定液位时发送关于关闭常闭开闭装置6的信号。

参照图2，披露了本发明的第二实施例。除已经在第一实施例中描述的特征以外，该燃料储箱通气系统还包括位于入口管道4中的液体蒸气分离器(LVS)8，液体蒸气分离器8设置在燃料蒸气捕集器3与孔5之间。在该实施例中，液体蒸气分离器8设置在燃料储箱1中的最大燃料液位上方。

主要存在两种类型的LVS：被称作“被动”的LVS，例如由本申请人名下的专利EP1020670已知，这类LVS在其底座中包括可在其包含的液体的重量作用下打开的简单阀门；以及被称作“主动”的LVS，例如由美国专利号6698475已知，这类LVS通过主动装置(泵，例如喷射泵)排放。

参照图3，披露了本发明的第三实施例。除已经在第二实施例中描述的特征以外，该燃料储箱通气系统包括设置在液体蒸气分离器8中的翻车阀9。翻车阀9起到只要燃料储箱1开始倾翻就自动关闭燃料储箱1的作用。例如，翻车阀包括搁置在笼子中的高密度球装置，笼子底部具有圆锥形，使得球移动时向上推动能够关闭通往燃料蒸气捕集器3的入口管道4的阀门。在该实施例中，翻车阀9设置在液体蒸气分离器8的最大燃料液位上方。

图4示出本发明的第四实施例，其中，使用再循环管线12来连接液体蒸气分离器8和加燃料管2的头部，以减少燃料储箱1中的蒸气产生。

图5示出本发明的第五实施例，该实施例是对第四实施例的改进，以针对使用大和/或复杂的燃料储箱。在该实施例中，燃料储箱1包括第二孔5’。两个孔5、5’设置在燃料储箱1的顶壁11上不同的区域中，并且两个孔5、5’均通过通气管13连接到入口管道4。在该实施例中，与孔5、5’连通的通气管13和LVS 8设置在燃料储箱1外部。

图6示出第五实施例的一个替代方案，其中，燃料储箱通气系统包括位于燃料储箱1内部的通气管13’。通气管13’连接到设置在燃料储箱1的顶壁11上的孔5。而且，通气管13’包括持续打开的副孔51。由此，孔5和副孔51两者都通过通气管13’与入口管道4连通。

优选地，燃料蒸气捕集器3放置在根据燃料储箱1的几何形状配置的通气区域当中，以使得当车辆向任何方向倾斜至少12％、优选地直至15％、更优选地直至30％时，燃料蒸气捕集器3始终保持远离燃料。在上述实施例中，LVS 8放置得高于燃料储箱1中的液位。然而，只要孔和副孔布置在蒸气圆顶中，入口管道4就可布置在燃料储箱内部和与液体接触。在该情况下，如图7所示，LVS 8和燃料蒸气捕集器3可布置在燃料储箱1下方和低于液位。替代地，为了更好地保护燃料蒸气捕集器3，入口管道4可具有如图8所示的U形形状，从而入口管道的形状具有构造成阻止液体燃料进入燃料捕集器的抬高点。由此，没有液体能够进入燃料蒸气捕集器3，这避免了燃料液体污染燃料蒸气捕集器3。

附图标记清单：

1：燃料储箱

2：加燃料管

3：燃料蒸气捕集器

4：入口管道

5、5’：孔

6：常闭开闭装置

7：出口管道

8：液体蒸气分离器

9：翻车阀

10：燃料储箱通气系统

11：顶壁

12：再循环管线

13、13’：通气管

51：副孔

Claims (20)

1.一种用于机动车辆的燃料储箱通气系统(10)，其包括：

-包括蒸气圆顶的燃料储箱(1)；

-加燃料管(2)；

-通过入口管道(4)连接到所述燃料储箱(1)的燃料蒸气捕集器(3)，其中，所述入口管道(4)通过至少一个持续打开的孔(5)与所述燃料储箱(1)连接，所述孔设置为在静态条件下在所述燃料储箱(1)的蒸气圆顶中；

所述燃料储箱通气系统(10)的特征在于，其包括：

-与大气连通并通过出口管道(7)连接到所述燃料蒸气捕集器(3)的常闭开闭装置(6)，所述常闭开闭装置(6)包括电动阀，所述电动阀在所述电动阀断电时关闭；

其中，所述常闭开闭装置(6)设置为在车辆加燃料过程期间打开，而在所述燃料储箱(1)中的燃料达到预定充装液位时和当所述车辆处于正常运行状态时关闭，

以及其中，所述入口管道(4)设置为在静态条件下维持所述燃料蒸气捕集器(3)与所述燃料储箱(1)之间的持续蒸气连通。

2.如权利要求1所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述孔(5)设置在所述燃料储箱(1)的壁中。

3.如权利要求1所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述孔(5)设置在所述燃料储箱(1)的顶壁(11)中。

4.如权利要求1至3中任一项所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述常闭开闭装置(6)仅在车辆加燃料过程期间或当所述燃料储箱(1)中的压强达到预定压强水平时才打开。

5.如权利要求1至3中任一项所述的燃料储箱通气系统(10)，其包括至少两个孔(5、5’)，所述至少两个孔(5、5’)都通过位于所述燃料储箱(1)外部的通气管(13)连接到所述入口管道(4)。

6.如权利要求5所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述至少两个孔(5、5’)设置在所述燃料储箱(1)的顶壁(11)上不同的区域中。

7.如权利要求1至3中任一项所述的燃料储箱通气系统(10)，其包括位于所述燃料储箱(1)内部的通气管(13’)，所述通气管(13’)连接到所述孔(5)和具有至少一个持续打开的副孔(51)。

8.如权利要求1至3中任一项所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述孔(5)由能够将入口管道(4)连接到所述燃料储箱(1)的通气连接来承载。

9.如权利要求8所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述通气连接是通气接头。

10.如权利要求8所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述通气连接固定在所述燃料储箱(1)的壁上。

11.如权利要求1至3中任一项所述的燃料储箱通气系统(10)，其包括位于所述入口管道(4)中的液体蒸气分离器(8)，所述液体蒸气分离器(8)设置在所述燃料蒸气捕集器(3)与所述孔(5)之间。

12.如权利要求11所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述液体蒸气分离器(8)设置在所述燃料储箱(1)中的最大燃料液位上方。

13.如权利要求11所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述液体蒸气分离器(8)包括至少一个翻车阀(9)，所述至少一个翻车阀(9)布置在所述液体蒸气分离器(8)的最大燃料液位处和上方。

14.如权利要求1至3中任一项所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述燃料蒸气捕集器(3)放置在根据所述燃料储箱(1)的几何形状配置的通气区域中，以使得当所述车辆向任何方向倾斜至少12％时，所述燃料蒸气捕集器(3)始终保持远离所述燃料。

15.如权利要求14所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述燃料蒸气捕集器(3)放置在根据所述燃料储箱(1)的几何形状配置的通气区域中，以使得当所述车辆向任何方向倾斜直至15％时，所述燃料蒸气捕集器(3)始终保持远离所述燃料。

16.如权利要求14所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述燃料蒸气捕集器(3)放置在根据所述燃料储箱(1)的几何形状配置的通气区域中，以使得当所述车辆向任何方向倾斜直至30％时，所述燃料蒸气捕集器(3)始终保持远离所述燃料。

17.如权利要求11所述的燃料储箱通气系统(10)，其包括再循环管线(12)，所述再循环管线(12)连接所述液体蒸气分离器(8)和所述加燃料管(2)的头部。

18.如权利要求1至3中任一项所述的燃料储箱通气系统(10)，其包括位于所述燃料储箱(1)内部的液位传感器，所述液位传感器能够在所述燃料达到预定液位时发送信号，所述信号关于所述常闭开闭装置(6)的关闭。

19.如权利要求1至3中任一项所述的燃料储箱通气系统(10)，其中，所述常闭开闭装置(6)包括阀门对或组合的压强/真空释放阀门(P/VRV)，所述阀门对包括过压释放(OPR)阀门和低压释放(UPR)阀门。

20.一种机动车辆，其包括如权利要求1至19中任一项所述的燃料储箱通气系统(10)。