УСТРОЙСТВО ВПУСКА ВОЗДУХА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ И УЛОВИТЕЛЬ УГЛЕВОДОРОДОВ (ВАРИАНТЫ)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к многослойному уловителю углеводородов, который может использоваться в системе впуска воздуха транспортного средства, для уменьшения или устранения парообразующих углеводородных выбросов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Когда двигатель внутреннего сгорания выключен, пары несгоревшего углеводородного топлива могут оставляться в системе впуска воздуха, цилиндрах двигателя, картере двигателя, и т.д. Эти пары углеводородного топлива могут выходить из цилиндров двигателя через открытый впускной клапан во впускной коллектор наряду с парами, которые мигрировали из картера двигателя во впускной коллектор через систему PCV (принудительной вентиляции картера). После того, как двигатель выключен, пары могут распространяться через систему впуска свежего воздуха и в окружающую атмосферу. Кроме того, пары также могут мигрировать из картера двигателя через шланг свежего воздуха картера двигателя в систему впуска свежего воздуха, а затем наружу, в окружающую атмосферу. Изменения температуры окружающего воздуха могут дополнительно содействовать, чтобы пары углеводородного топлива выходили из транспортного средства.
Для уменьшения утечки углеводородных паров из системы впуска воздуха (AIS) двигателя, некоторые транспортные средства включают в себя уловители углеводородов в AIS, имеющие одну или более адсорбирующих углеводороды поверхностей для адсорбции испаренных углеводородов при нагреве выключенного двигателя. Эти уловители углеводородов AIS могут периодически продуваться от временно накопленных углеводородных паров, когда двигатель перезапускается, и пары засасываются в цилиндры наряду со свежим воздухом и потребляются во время нормального сгорания двигателя.
Проточный уловитель углеводородов расположен, чтобы по существу все пары, исходящие изнутри двигателя при нагреве выключенного двигателя, должны были проходить через него перед достижением атмосферы. Перепускной уловитель углеводородов также расположен в протоке паров, но только часть паров проходит за или через него перед достижением атмосферы. Хотя проточный уловитель по существу более эффективен в уменьшении количества углеводородных паров, испускаемых в окружающую среду, перепускной уловитель может использоваться для дополнительно уменьшения утечки любых паров, которые проходят через проточный уловитель, или которые могут обходить проточный уловитель, на основании конструкции AIS для некоторых применений. Перепускной уловитель может использоваться в одиночку или в комбинации с одним или более проточных уловителей и/или перепускных уловителей.
Различные типы проточных и/или перепускных уловителей углеводородов AIS, например, описаны в патентах США того же заявителя в US 8,191,539 (опубл. 05.06.2012, МПК B01D 53/04, F02B 25/06); US 7,458,366 (опубл. 02.12.2008, МПК F02M 33/02); и в US 6,905,536 (опубл. 14.06.2005, МПК B01D 53/04, B01D 53/14), описанное в последнем документе устройство выбрано в качестве наиболее близкого аналога для настоящей полезной модели. Несмотря на то, что пригоден для различных применений, такой подход может требовать уникальной конструкции для каждого применения. Уникальные конструкции требуют дополнительных инженерных и проектировочных ресурсов и не используют с выгодой экономии масштаба, предоставляемого конструкцией, которая легче адаптируется к многочисленным применениям. Например, предыдущие конструкции могут требовать разных размеров для разных примеров. Подобным образом, соображения относительно объема двигателя могут требовать больших или меньших проемов канала адсорбера. Многие предшествующие уловители углеводородов AIS трудно масштабировать и/или компоновать внутри транспортного средства вследствие пространственных ограничений и ограничений по габаритам и материалам.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В одном из аспектов предложена система впуска воздуха для двигателя содержащая:
корпус воздушного фильтра, выполненный с возможностью приема воздушного фильтра, который разделяет корпус воздушного фильтра на сторону атмосферы и сторону фильтрованного воздуха;
канал чистого воздуха, присоединенный ниже по потоку от корпуса воздушного фильтра и выше по потоку от двигателя относительно направления потока воздуха при работе двигателя;
проточный уловитель углеводородов, расположенный в канале чистого воздуха, содержащий множество слоев адсорбирующего углеводороды материала; и
перепускной уловитель углеводородов, закрепленный в корпусе воздушного фильтра на стороне фильтрованного воздуха смежно потоку воздуха через корпус воздушного фильтра, содержащий множество по существу плоских слоев адсорбирующего углеводороды материала, расположенных послойно друг с другом и прикрепленных друг к другу.
В одном из вариантов предложена система, в которой по меньшей мере один из перепускного уловителя углеводородов и проточного уловителя углеводородов содержит множество проходных изолирующих втулок, каждая продолжается через множество слоев адсорбирующего углеводороды материала для крепления слоев друг к другу.
В одном из вариантов предложена система, в которой проходные изолирующие втулки прикреплены к внутренней стороне корпуса воздушного фильтра или к внутренней стороне канала чистого воздуха.
В одном из вариантов предложена система, в которой проходные изолирующие втулки прикреплены к связанным ребрам на внутренней стороне корпуса воздушного фильтра или к внутренней стороне канала чистого воздуха.
В одном из вариантов предложена система, в которой проходные изолирующие втулки термически закреплены на внутренней стороне корпуса воздушного фильтра или на внутренней стороне канала чистого воздуха.
В одном из вариантов предложена система, в которой по меньшей мере один из перепускного уловителя углеводородов и проточного уловителя углеводородов прикреплен к внутренней поверхности корпуса воздушного фильтра или внутренней поверхности канала чистого воздуха.
В одном из вариантов предложена система, в которой перепускной уловитель углеводородов крепится к множеству ребер внутри корпуса воздушного фильтра.
В одном из вариантов предложена система, в которой множество по существу плоских слоев адсорбирующего углеводороды материала адгезивно прикреплены друг к другу.
В одном из вариантов предложена система, в которой множество по существу плоских слоев адсорбирующего углеводороды материала механически прикреплены друг к другу.
В одном из дополнительных аспектов предложен уловитель углеводородов системы впуска воздуха для транспортного средства, содержащий:
корпус, выполненный с возможностью присоединения к системе впуска воздуха; и
множество слоев адсорбирующего углеводороды материала, расположенных послойно друг с другом и прикрепленных друг к другу с образованием единого адсорбирующего узла, который крепится внутри корпуса, чтобы поток воздуха через корпус проходил через единый адсорбирующий узел.
В одном из вариантов предложен уловитель углеводородов, дополнительно содержащий множество проходных изолирующих втулок, каждая из которых продолжается через множество по существу плоских слоев адсорбирующего углеводороды материала, чтобы крепить слои друг к другу и формировать единый адсорбирующий узел.
В одном из вариантов предложен уловитель углеводородов, в котором единый адсорбирующий узел крепится к верхней внутренней поверхности корпуса.
В одном из вариантов предложен уловитель углеводородов, в котором корпус выполнен с возможностью приема проходного воздушного фильтра, который разделяет корпус на сторону атмосферы и сторону фильтрованного воздуха, причем уловитель углеводородов дополнительно содержит:
канал чистого воздуха, присоединенный между корпусом и двигателем транспортного средства; и
проточный уловитель углеводородов, расположенный внутри канала чистого воздуха.
В одном из вариантов предложен уловитель углеводородов, в котором по существу плоские слои прикреплены друг к другу механическим крепежным средством, продолжающимся через множество слоев.
В одном из вариантов предложен уловитель углеводородов, в котором единый адсорбирующий узел термически закреплены на верхней внутренней поверхности корпуса.
В одном из вариантов предложен уловитель углеводородов, в котором единый адсорбирующий узел крепится к множеству ребер в пределах внутренней стороны корпуса.
В одном из еще дополнительных аспектов предложен уловитель углеводородов, расположенный в системе впуска воздуха транспортного средства, содержащий:
множество по существу плоских слоев адсорбирующего углеводороды материала, расположенных послойно друг с другом и механически прикрепленных друг к другу множеством проходных изолирующих втулок, проходящих через множество по существу плоских слоев, с образованием единого адсорбирующего узла для крепления к ребрам, продолжающимся от верхней внутренней поверхности воздушного корпуса системы впуска воздуха.
В одном из вариантов предложен уловитель углеводородов, в котором проходные изолирующие втулки термически закреплены на шпильках воздушного корпуса.
В одном из вариантов предложен уловитель углеводородов, в котором единый адсорбирующий узел прикреплен к шпилькам, продолжающимся от верхней внутренней поверхности воздушного корпуса через по меньшей мере некоторые из множества проходных изолирующих втулок.
В одном из вариантов предложен уловитель углеводородов, в котором множество проходных изолирующих втулок разнесены по периметру по существу плоских слоев.
В различных вариантах осуществления, перепускной уловитель углеводородов содержит множество проходных изолирующих втулок, каждая продолжается через множество по существу плоских слоев адсорбирующего углеводороды материала, чтобы прикреплять слои друг к другу. Проходные изолирующие втулки могут быть прикреплены к ребрам, продолжающимся по внутренней верхней поверхности корпуса воздушного фильтра, и могут быть термически закреплены на внутренней стороне корпуса воздушного фильтра. В одном из вариантов осуществления, множество по существу плоских слоев адсорбирующего углеводороды материала адгезивно прикреплены друг к другу. В еще одном варианте осуществления, по существу плоский углеродный адсорбирующий материал сформирован в многослойную спираль, закрепленную проходной изолирующей втулкой, продолжающейся через по меньшей мере два слоя. Проходная изолирующая втулка прикреплена к внутренней стороне системы пуска воздуха транспортного средства.
Варианты осуществления согласно настоящему раскрытию также могут включать в себя уловитель углеводородов системы впуска воздуха для транспортного средства, имеющий корпус, выполненный с возможностью присоединения к системе впуска воздуха, и множество слоев адсорбирующего углеводороды материала, расположенных послойно друг с другом и прикрепленных друг к другу с образованием единого адсорбирующего узла, который крепится внутри корпуса, чтобы поток воздуха через корпус проходил через единый адсорбирующий узел. В одном из вариантов осуществления, каждая из множества проходных изолирующих втулок продолжается через множество по существу плоских слоев адсорбирующего углеводороды материала, прикрепляет слои друг к другу и формирует единый адсорбирующий узел. Единый адсорбирующий узел может крепиться к верхней внутренней поверхности корпуса. Корпус может быть выполнен с возможностью приема проточный воздушный фильтр, который разделяет корпус на сторону атмосферы и сторону фильтрованного воздуха, причем, система впуска воздуха дополнительно включает в себя канал чистого воздуха, присоединенный между корпусом и двигателем транспортного средства, и проточный уловитель углеводородов, расположенный внутри канала чистого воздуха.
Уловитель углеводородов, расположенный в системе впуска воздуха транспортного средства, согласно различным вариантам осуществления настоящего раскрытия включает в себя множество по существу плоских слоев адсорбирующего углеводороды материала, расположенных послойно друг с другом и механически прикрепленных друг к другу множеством проходных изолирующих втулок, проходящих через множество по существу плоских слоев, с образованием единого адсорбирующего узла для крепления к ребрам, продолжающимся от верхней внутренней поверхности воздушного корпуса системы впуска воздуха.
Различные варианты осуществления согласно настоящему раскрытию могут давать одно или более преимуществ. Например, многослойный уловитель углеводородов согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия может включать в себя многочисленные слои по существу плоских многоугольных листов, прикрепленных друг к другу множеством проходных изолирующих втулок или подобных крепежных деталей, которые могут крепиться к чистой стороне крышки воздушного корпуса. Это способ построения предоставляет комплекту возможность производиться отдельно и впоследствии собираться на крышке, предоставляя возможность более гибкого технологического процесса. Конечно, могут быть предусмотрены альтернативные способы сборки комплекта. Многослойный уловитель углеводородов согласно различным вариантам осуществления настоящего раскрытия дает модульное решение, которое может быть легко приспособлено под многочисленные применения посредством выбора количества слоев адсорбирующего материала без изменений в отношении компоновки. Варианты осуществления согласно настоящему раскрытию могут снижать себестоимость, предоставляя универсальную конструкцию, которая дает в результате более высокие объемы. Подобным образом, по существу плоская прямоугольная или многоугольная форма уменьшает отходы производства при резке адсорбирующего материала. Уловитель углеводородов, имеющий универсальную конструкцию, согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия также может уменьшать затраты на проектирование и время вывода на рынок. В дополнение, универсальная конструкция согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия предоставляет возможность для использования адсорбирующего материала от различных производителей и содействует конкурентному ценообразованию для дополнительного снижения затрат.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки будут без труда очевидны из последующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления, когда воспринимаются в связи с прилагаемыми чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схема, иллюстрирующая типичное применение транспортного средства для многослойного перепускного уловителя углеводородов согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 2 - схема, иллюстрирующая систему впуска воздуха (AIS) транспортного средства, имеющую перепускной и проточный уловители углеводородов согласно одному из вариантов осуществления настоящего раскрытия, и показывает поток углеводородных паров при нагреве выключенного двигателя;
фиг. 3 иллюстрирует типичный корпус воздушного фильтра, имеющую многослойный уловитель углеводородов согласно одному из вариантов осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 4 - местный вид в поперечном разрезе многослойного уловителя углеводородов согласно одному из вариантов осуществления настоящего раскрытия;
фиг. 5 - вид сверху варианта осуществления по фиг. 4;
фиг. 6 и 7 иллюстрируют альтернативные варианты осуществления многослойного уловителя углеводородов для использования в качестве перепускного или проточного уловителя согласно настоящему раскрытию.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В материалах настоящего описания описаны подробные варианты осуществления настоящего раскрытия; однако, следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются только примерными и могут быть воплощены в различных и альтернативных формах. Фигуры не обязательно должны определять масштаб; некоторые признаки могут быть преувеличены или сведены к минимуму, чтобы показать подробности конкретных компонентов. Поэтому, специфичные конструктивные и функциональные детали, раскрытые в материалах настоящего описания, не должны интерпретироваться в качестве ограничивающих, а только качестве представляющих основу для изучения специалистом в данной области техники для различного применения настоящего полезной модели.
Многослойный уловитель углеводородов AIS и связанные способы и системы описаны в материалах настоящего описания. Многослойный уловитель углеводородов AIS, например, может быть встроен в двигатель автомобильного транспортного средства. Типичное применение перепускного уловителя углеводородов AIS описано и проиллюстрировано со ссылкой на фиг. 1 и 2.
Фиг. 1 - схематичное изображение, показывающее один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Несмотря на то, что проиллюстрирована традиционная компоновка силовой передачи, многослойный уловитель углеводородов согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия также может использоваться в транспортном средстве с гибридным приводом, имеющем двигатель в комбинации с тяговой аккумуляторной батареей и одну или более электрических машин для приведения в движение транспортного средства. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования соответствующего сигнала PP положения педали. Камера 30 (то есть, цилиндр) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным в них. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель (или электрическая машина в гибридных применениях) может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из системы впуска воздуха, имеющей один или более уловителей углеводородов, согласно настоящему раскрытию, как подробнее проиллюстрировано на фиг. 2. Система впуска воздуха, как правило, включает в себя впускной коллектор 44 и впускной канал 42. Камера 30 сгорания может выпускать выхлопные газы через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов. В дополнительных примерах, впускной коллектор может избирательно сообщаться с системой PCV (принудительной вентиляции картера) через клапан PCV. Система PCV может предоставлять выхлопным газам, которые просачиваются или проходят за кольца поршня 36 в картер двигателя в качестве прорывных газов, возможность вентилироваться во впускной коллектор.
В этом примере, впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответствующие системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.
Топливная форсунка 66 показана расположенной во впускном канале 44 в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как впрыск топлива во впускное отверстие выше по потоку от камеры 30 сгорания. Топливная форсунка 66 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, присоединенную непосредственно к камере 30 сгорания, для впрыска топлива прямо в нее некоторым образом, известным как непосредственный впрыск.
Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дросселем 62, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответствующих сигналов MAF и MAP в контроллер 12. В дополнительных примерах, впускной канал 42 может быть включен в состав в качестве части системы впуска воздуха, которая может содержать в качестве отличительного признака воздушный фильтр и/или один или более уловителей углеводородов AIS, как описано в материалах настоящего описания.
Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут эксплуатироваться в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Датчик 126 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания соотношения воздуха выхлопных газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов показано расположенным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 выхлопных газов. Устройство 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC) или другим устройством снижения токсичности выхлопных газов.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими собой команды, исполняемые процессором 102 для выполнения различных способов управления двигателем и/или транспортным средством.
Фиг. 2 дает схематичную иллюстрацию примерной системы 150 впуска воздуха, включающей в себя по меньшей мере один уловитель углеводородов. Как подробнее описано ниже, в одном из вариантов осуществления, перепускной уловитель 160 углеводородов включает в себя множество по существу плоских слоев адсорбирующего углеводороды материала, расположенных послойно друг с другом и прикрепленных друг к другу множеством проходных изолирующих втулок, проходящих через множество по существу плоских слоев, с образованием единого адсорбирующего узла для крепления к ребрам, продолжающимся от верхней внутренней поверхности воздушного корпуса 154 системы впуска воздуха. Кроме того, как подробнее описано ниже, уловитель 160 может наглухо крепиться внутри воздушного корпуса 154 с использованием очевидных для осуществления вмешательства крепежных деталей, к примеру, посредством термического закрепления стойкой, например, для работы в качестве пассивного устройства снижения токсичности выхлопных газов, которое не требует контроля бортовой системой диагностики (OBD).
Как по существу показано на фиг. 2, система 150 впуска воздуха может включать в себя канал 152 атмосферного или загрязненного воздуха, воздушный корпус 154 и канал 156 фильтрованного или чистого воздуха, присоединенные к двигателю. Воздушный корпус 154 может быть выполнен с возможностью приема воздушного фильтра 158, который разделяет воздушный корпус 154 на атмосферную или грязную сторону ниже по потоку от воздушного фильтра 158 и фильтрованную или чистую сторону выше по потоку от фильтра 158 между атмосферой и двигателем. Воздушный фильтр 158 может быть расположен между крышкой 153 воздушного фильтра и поддоном 155 воздушного корпуса. Воздушный фильтр 158 может быть расположен в воздушном корпусе 154 наряду с одним или более уловителей углеводородов, таких как многослойный перепускной уловитель 160 углеводородов и/или проточный уловитель 162 углеводородов. Один или более датчиков, таких как датчик 120 массового расхода воздуха (MAF), также может быть расположен в системе впуска воздуха, как описано ранее. Отверстие 166 и дроссель 62 свежего воздуха PCV могут быть дополнительно расположены в системе впуска воздуха. Следует принимать во внимание, что, в дополнение к вышеприведенным отверстиям, канал чистого воздуха может включать в себя дополнительные отверстия, такие как отверстие всасывания тормозов, отверстие продувки паров топлива, и т.д. Отметим, что поток, указанный стрелками на фиг. 2, представляет поток паров во время периодов выключения двигателя, который по существу противоположен потоку воздуха в двигатель во время периодов включения/работы двигателя.
В качестве используемого в материалах настоящего описания, проточный уловитель является уловителем, куда по существу все пары, исходящие изнутри двигателя при нагреве выключенного двигателя, должны проходить перед достижением окружающей среды. Перепускной уловитель является уловителем, расположенным в потоке воздуха, чтобы пары, исходящие изнутри двигателя при нагреве выключенного двигателя, проходили сквозь уловитель перед достижением окружающей среды. Хотя проточный уловитель по существу более эффективен в уменьшении количества углеводородных паров, испускаемых в окружающую среду, перепускной уловитель также уменьшает выброс таких паров и может использоваться наряду или в комбинации с одним или более проточных уловителей и/или перепускных уловителей. Хотя по существу описан в материалах настоящего описания в качестве перепускного уловителя, следует принимать во внимание, что многослойный уловитель углеводородов, как раскрытый, также может использоваться в качестве проточного уловителя углеводородов.
Во время выключения двигателя, парообразующие выбросы могут мигрировать или распространяться по системе впуска воздуха. Утечка углеводородов из системы впуска воздуха может приводить к выпусканию углеводородов в окружающую среду. Например, несгоревшие пары углеводородного топлива могут мигрировать из двигателя, как указано позицией 170 или из отверстия 166 свежего воздуха PCV (поток, указанный позицией 172), обратно благодаря потоку через уловитель 162 углеводородов и/или перепускной уловитель 160 углеводородов. Неадсорбированные выбросы могут протекать через воздушный корпус 154, канал 152 загрязненного воздуха и/или дренаж 174 для воды. Посредством использования многослойного уловителя углеводородов, как описанный в материалах настоящего описания, количество углеводородов, выпускаемых в окружающую среду или атмосферу, может существенно уменьшаться или устраняться.
Как подробнее описано ниже, уловитель углеводородов описан в качестве адсорбирующего уловителя, чтобы уловитель был приспособлен для сбора и связывания углеводородных газов, таких как «легкие фракции» бензина, на поверхности адсорбирующего материала в уловителе. Эти «легкие фракции» бензина были найдены являющимися одной из главных составляющих паров, исходящих из типичной системы впуска воздуха при нагреве выключенного двигателя. Как по существу понятно рядовым специалистам в данной области техники, уловитель углеводородов согласно настоящему раскрытию должен включать в себя материал, который содействует адсорбции вместо абсорбции, так чтобы захваченные углеводороды легче выпускались из материала для сгорания внутри двигателя во время последующих циклов продувки уловителя.
С продолжением обращения к фиг. 2, уловитель углеводородов может быть расположен в любом пригодном местоположении в воздухозаборнике или системе впуска воздуха. Например, как показано, уловитель 160 углеводородов может быть расположен в воздушном корпусе 154. В типичном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, уловитель 160 углеводородов крепится к верхней внутренней поверхности воздушного корпуса 154. Уловитель 160 углеводородов может быть прикреплен к внутренним ребрам, продолжающимся вдоль верхней поверхности крышки 153 воздушного корпуса, как проиллюстрировано и описано со ссылкой на фиг. 3. Позиционирование уловителя 160 углеводородов в крышке 153 воздушного корпуса может зависеть от того, достаточно ли пространства 159 за датчиком MAF для расположения уловителя. В других примерах, уловитель углеводородов может быть расположен перед датчиком 120 MAF. В тех же самых других примерах, где отверстие свежего воздуха PCV является отдельным от основного входа системы фильтрации воздуха, то есть, использует отдельную систему фильтрации воздуха, уловитель углеводородов может быть расположен где угодно между датчиком 120 MAF и дроссельной заслонкой 64. В тех же самых дополнительных примерах, многослойный уловитель 160 углеводородов может быть расположен внутри впускного коллектора двигателя, резонаторе, и т.д.
Как показано на фиг. 2, типичный вариант осуществления системы впуска воздуха для двигателя/транспортного средства включает в себя корпус или корпус 154 воздушного фильтра, выполненный с возможностью приема воздушного фильтра 158, который разделяет корпус воздушного фильтра на сторону 180 атмосферы и сторону 182 фильтрованного воздуха. Канал 156 чистого воздуха, присоединен ниже по потоку от корпуса 155 воздушного фильтра и выше по потоку от двигателя относительно направления потока воздуха при работе двигателя. Проточный уловитель 162 углеводородов, расположен внутри канала 158 чистого воздуха. Перепускной уловитель 160 углеводородов прикреплен внутри корпуса 154 воздушного фильтра на стороне 182 фильтрованного воздуха и является смежным потоку 172 воздуха через корпус 154 воздушного фильтра. Уловитель 160 углеводородов включает в себя множество по существу плоских слоев (лучше всего проиллюстрированных на фиг. 4) адсорбирующего углеводороды материала, расположенных послойно друг с другом и прикрепленных друг к другу.
Фиг. 3 иллюстрирует типичную крышку корпуса воздушного фильтра, имеющую многослойный уловитель углеводородов, прикрепленный к ребрам, продолжающимся вдоль верхней внутренней поверхности крышки воздушной корпуса, согласно одному из вариантов осуществления настоящего раскрытия. Фиг. 4 - местный вид в поперечном разрезе многослойного уловителя углеводородов согласно одному из вариантов осуществления настоящего раскрытия, а фиг. 5 - вид сверху варианта осуществления по фиг. 4.
Как проиллюстрировано на фиг. 3-5, многослойный уловитель 226 углеводородов включает в себя множество механических крепежных средств 212. В типичном проиллюстрированном варианте осуществления, механические крепежные средства 212 реализованы в виде проходных изолирующих втулок, по существу представленных проходными изолирующими втулками 220 и 222, каждая из которых имеет сквозное отверстие 250, верхний фланец 252 и нижний фланец 254. Проходные изолирующие втулки или другие механические крепежные средства продолжаются через множество слоев 240, 242, 244 по существу плоских листов адсорбирующего углеводороды материала, которые расположены послойно друг с другом. Проходные изолирующие втулки 220, 222 или другие механические крепежные средства, продолжающиеся через многочисленные слои 240, 242, 244, могут быть расположены на основании конкретного применения для прикрепления слоев друг к другу, чтобы формировать единый адсорбирующий узел или подузел для содействия облегчению сборки в крышке 153 воздушного корпуса. Проходные изолирующие втулки или другие механические крепежные средства 212 также могут использоваться для крепления единого адсорбирующего подузла в крышке 153 воздушного корпуса.
В одном из вариантов осуществления, крышка 153 воздушного корпуса включает в себя множество ребер 210, продолжающихся вдоль верхней поверхности (в то время как установлена в транспортном средстве) и по боковым сторонам воздушного корпуса, чтобы обеспечивать конструктивную опору для воздушного корпуса, который, например, может быть сделан из пластмассы. Одна или более проходных изолирующих втулок 222 может быть выровнена с и/или крепиться к связанному ребру 210. В одном из вариантов осуществления, крышка 153 воздушного корпуса включает в себя множество ориентирующих шпилек 230, которые продолжаются через связанные проходные изолирующие втулки 220, чтобы позиционировать адсорбирующий углеводороды подузел в пределах крышки 153 воздушного корпуса. Подузел может быть прикреплен к крышке 153 посредством термически закрепленных стойкой ориентирующих шпилек 230 относительно проходных изолирующих втулок 222. В других вариантах осуществления, многочисленные слои 240, 242, 244 по существу плоских листов адсорбирующего углеводороды материала крепятся друг к другу адгезионным веществом. Подобным образом, материал уловителя углеводородов, который может быть адсорбирующим материалом, таким как копировальная бумага или другой материал, крепится внутри крышки 153 адгезионным веществом, ультразвуковой сваркой, механическим крепежным средством, таким как винт, или их комбинацией.
Как описано ранее, количество слоев 240-242 может быть увеличено или уменьшено для обеспечения требуемой площади или объема адсорбирующего углеводороды материала для конкретного применения. Различные типичные варианты осуществления перепускного уловителя углеводородов согласно настоящему раскрытию включают в себя пять слоев или шесть слоев адсорбирующего углеводороды материала с каждым листом, имеющим номинальную толщину 0,02850 дюймов (0,7239 мм) с совместной толщиной около 0,150-0,180 дюймов (3,81-4,57 мм).
Фиг. 6 и 7 иллюстрируют альтернативные варианты осуществления многослойного уловителя углеводородов согласно настоящему раскрытию. Несмотря на то, что проиллюстрирован в качеств по существу круговой свернутой в спираль компоновки, рядовым специалистам в данной области техники следует понимать, что адсорбирующий углеводороды материал может быть сформирован в различные геометрии, чтобы укладываться в воздушном корпусе, канале, и т.д., и использоваться в качестве проточного или перепускного уловителя в зависимости от конкретного применения. Подобным образом, свернутые в спираль или сформированные иным образом варианты осуществления могут включать в себя одиночный слой, который сформирован спиральным, волнообразным или обернутым образом, чтобы создавать многочисленные слои в качестве изображенных в варианте осуществления по фиг. 6. В качестве альтернативы, многочисленные слои адсорбирующего углеводороды материала сначала могут укладываться стопой, а затем, свертываться в спираль или формироваться иным образом, как по существу представлено в варианте осуществления по фиг. 7.
Многослойный уловитель 626 углеводородов может включать в себя множество механических крепежных деталей, по существу представленных крепежным средством 612. В типичных вариантах осуществления, проиллюстрированных на фиг. 6 и 7, механические крепежные средства 612, 712 реализованы проходными изолирующими втулками, каждая имеет сквозное отверстие 650, 750, верхний или наружный фланец 652, 752 и нижний или внутренний фланец 654, 754. Проходные изолирующие втулки или другие механические крепежные средства продолжаются через по меньшей мере два слоя 640, 642, 644 (или 740, 742, 744) по существу плоских листов адсорбирующего углеводороды материала, которые расположены послойно друг с другом и сформированы в требуемую геометрию для воздушного канала, воздушного корпуса, и т.д. Проходные изолирующие втулки 620, 720 или другие механические крепежные средства, продолжающиеся через многочисленные слои, могут быть расположены на основании конкретного применения для крепления слоев друг к другу, чтобы формировать единый адсорбирующий узел или подузел для содействия легкости сборки в воздушном корпусе, воздушном канале, или тому подобном. Проходные изолирующие втулки или другие механические крепежные средства также могут использоваться для крепления единого адсорбирующего подузла внутри воздушного корпуса, воздушного канала, и т.д.
Как описано со ссылкой на варианты осуществления по фиг. 2-5, варианты осуществления по фиг. 6 и 7 могут включать в себя одну или более проходных изолирующих втулок, выровненных с и/или прикрепленных к связанному ребру, фланцу или другой конструкции на внутренней стороне воздушной корпуса, воздушного канала, и т.д. Поглощающий углеводороды подузел подузла может крепиться к связанной конструкции у системы впуска воздуха посредством термически закрепленных стойкой ориентирующих шпилек. Многочисленные слои 640, 642, 644 (или 740, 742, 744) листов адсорбирующего углеводороды материала могут крепиться друг к другу адгезионным веществом. Как описано ранее, количество слоев может быть увеличено или уменьшено для обеспечения требуемой площади или объема адсорбирующего углеводороды материала для конкретного применения.
Рядовым специалистам в данной области техники следует понимать на основании иллюстративных вариантов осуществления, описанных выше, что различные варианты осуществления согласно настоящему раскрытию могут давать преимущества, такие как скрепление многочисленных слоев листов адсорбирующего углеводороды материала друг с другом для облегчения сборки в крышке воздушного фильтра. Это способ построения предоставляет комплекту возможность производиться отдельно и впоследствии собираться на крышке, предоставляя возможность более гибкого технологического процесса. Использование многочисленных слоев по существу плоских листов, расположенных послойно друг с другом дает модульное решение, которое может быть легко приспособлено под многочисленные применения посредством выбора количества слоев адсорбирующего материала без изменений в отношении компоновки. Варианты осуществления согласно настоящему раскрытию могут снижать себестоимость, предоставляя универсальную конструкцию, которая дает в результате более высокие объемы деталей компонентов, таких как слои адсорбирующего материала. Подобным образом, по существу плоская прямоугольная или многоугольная форма уменьшает отходы производства при резке адсорбирующего материала. Уловитель углеводородов, имеющий универсальную конструкцию, согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия также может уменьшать затраты на проектирование и время вывода на рынок. В дополнение, универсальная конструкция согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия предоставляет возможность для использования адсорбирующего материала от различных производителей и содействует конкурентному ценообразованию для дополнительного снижения затрат.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления описаны выше, не предполагается, что эти варианты осуществления описывают все возможные формы полезной модели. Предпочтительнее, словесные формулировки, используемые в описании полезной модели, являются скорее словесными формулировками описания, нежели ограничением, и понятно, что различные изменения могут быть произведены, не выходя из сущности и объема полезной модели. Дополнительно, признаки различных вариантов осуществления реализации могут комбинироваться с образованием дополнительных вариантов осуществления полезной модели. Несмотря на то, что различные варианты осуществления могли быть описаны в качестве обеспечивающих преимущества или являющихся предпочтительными над другими вариантами осуществления по отношению к одной или более требуемых характеристик, как следует понимать специалисту в данной области техники, одна или более характеристик могут быть подвергнуты компромиссу для достижения требуемых системных свойств, которые зависят от специфичных применения и реализации. Эти свойства включают в себя, но не в качестве ограничения: себестоимость, прочность, надежность, затраты полного срока работы, пригодность для продажи, внешний вид, упаковку, габариты, ремонтопригодность, вес, технологичность, легкость сборки, и т.д. Варианты осуществления, обсужденные в материалах настоящего описания, который описаны в качестве менее желательных, чем другие варианты осуществления, или реализации предшествующего уровня техники по отношению к одной или более характеристик, не выходят за пределы объема раскрытия и могут быть желательными для конкретных применений.