專利名稱：用于冷卻和冷凝燃料蒸汽的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的用于冷卻和冷凝發(fā)動機(jī)燃料的裝置。
背景技術(shù)：
由EP 0 211 419 A2已知一種上述形式的具有熱管的裝置，其蒸發(fā)區(qū)設(shè)置在發(fā)動機(jī)與燃料箱之間的回流管系中的通流燃料的腔室里面，但是也可以選擇位于燃料箱里面或者供油泵的入口上，用于在那里冷卻液體燃料。在機(jī)動車的發(fā)動機(jī)中在環(huán)境溫度升高時也加熱燃料箱。這導(dǎo)致易于揮發(fā)的碳?xì)浠衔飶囊后w燃料中劇烈地汽化，由此提高燃料箱中的氣體壓力。為了避免氣體壓力達(dá)到臨界值，一般設(shè)有燃料箱通風(fēng)閥，當(dāng)氣體壓力超過給定的閾值時，打開通風(fēng)閥。同時為了避免氣體的碳?xì)浠衔?HC)逸出到外界環(huán)境里面，法律規(guī)定，在燃料箱通風(fēng)閥與環(huán)境之間必需設(shè)有活性炭過濾器。該活性炭過濾器用于，吸附通過燃料箱通風(fēng)閥排出的氣體混合物里面的碳?xì)浠衔?，由此只能使空氣逸出到環(huán)境。為了保持活性炭過濾器的吸附能力，必需有規(guī)律地再生活性炭過濾器，即通過在發(fā)動機(jī)運(yùn)行時將環(huán)境空氣穿過活性炭過濾器而吸入到發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道里面，用于吹洗活性炭過濾器使其沒有吸附的碳?xì)浠衔锊⑶沂固細(xì)浠衔锱c吸入的空氣一起輸送到發(fā)動機(jī)燃燒室里面燃燒。如果機(jī)動車僅僅利用發(fā)動機(jī)或者例如在混合動力車情況下交替地由發(fā)動機(jī)和由電動機(jī)驅(qū)動，可以使活性炭過濾器有規(guī)律地再生，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)經(jīng)常投入運(yùn)行。與此不同，在所謂的插電式(Plug-in)機(jī)動車中主要是電動機(jī)運(yùn)行，它具有作為驅(qū)動馬達(dá)的電動機(jī)和只作為輔助馬達(dá)的用于機(jī)動車蓄電池充電一起攜帶的發(fā)動機(jī)。由此在這種機(jī)動車中可能出現(xiàn)，吸附有大量碳?xì)浠衔锏幕钚蕴窟^濾器在較長的時間內(nèi)不再生。這也可能導(dǎo)致泄漏排放(Bleed-Emissionen)，S卩，由于擴(kuò)散過程不期望地從活性炭過濾器排出碳?xì)浠衔锏酵饨绛h(huán)境。為了避免這一點(diǎn)，可以使活性炭過濾器尺寸設(shè)計(jì)得更大，但是這在結(jié)構(gòu)空間和成本方面是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，有目的地改進(jìn)上述形式的裝置，使得可以減少輸送到活性炭過濾器的氣體碳?xì)浠衔锪?，用于避免不期望的泄漏排放或加大活性炭過濾器。這個目的按照本發(fā)明由此得以實(shí)現(xiàn)，使所述熱管(heatpipe)的蒸發(fā)區(qū)與燃料蒸汽熱接觸，用于使在燃料蒸汽中含有的氣體碳?xì)浠衔镌诳赡苓M(jìn)入到活性炭過濾器里面之前，使燃料蒸汽冷凝。本發(fā)明的思想在于，利用通過熱管排出的熱量/冷量使氣體的碳?xì)浠衔锢淠?用于防止其進(jìn)入到活性炭過濾器。因?yàn)閺娜剂现衅奶細(xì)浠衔镏饕奂谌剂舷渲械娜剂纤矫嬉陨?，本發(fā)明的一個優(yōu)選的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)規(guī)定，所述熱管的蒸發(fā)區(qū)同樣設(shè)置在這個位置上，即，在燃料箱內(nèi)部且在燃料箱中燃料的燃料水平面以上。其優(yōu)點(diǎn)一方面是，使在位于燃料水平面以上的熱管蒸發(fā)區(qū)外表面上冷凝的燃料蒸汽直接滴落在燃料箱中的燃料里面。另一方面可以使熱管穿過通常位于燃料箱上側(cè)上的、通過一蓋封閉的開孔從燃料箱引出來，并且在燃料箱上方設(shè)置在具有較低環(huán)境溫度的機(jī)動車部位。由此使冷凝區(qū)在燃料箱外部位于比燃料箱內(nèi)部的蒸發(fā)區(qū)更高的水平上，從而一方面使在冷凝區(qū)冷凝的工作或載熱介質(zhì)在熱管內(nèi)部通過其重力支持地流回到蒸發(fā)區(qū)，另一方面通過對流支持在蒸發(fā)區(qū)中蒸發(fā)的工作或載熱介質(zhì)的上升。但是所述熱管的蒸發(fā)區(qū)也可以在燃料水平面以上這樣組合到燃料箱的邊界壁或者用于封閉燃料箱開孔的一蓋里面，使得可保證與燃料箱中的燃料蒸汽的熱接觸。所述熱管的冷凝區(qū)適宜地設(shè)置在一個位置，在這個位置溫度至少在發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間并且最好也在發(fā)動機(jī)停機(jī)期間低于要被冷凝的燃料蒸汽或蒸發(fā)區(qū)的溫度，從而在熱管中產(chǎn)生從蒸發(fā)區(qū)到冷凝區(qū)的傳熱。在機(jī)動車中優(yōu)選這些位置，在這些位置行駛風(fēng)或以制冷運(yùn)行工作的空調(diào)設(shè)備的風(fēng)機(jī)空氣在熱管旁邊流過。為了改善從熱管到行駛風(fēng)或風(fēng)機(jī)空氣上的熱傳遞，可以使熱管在冷凝區(qū)部位配有冷卻筋。而本發(fā)明的另一擴(kuò)展結(jié)構(gòu)規(guī)定，使整個熱管這樣設(shè)置在燃料箱內(nèi)部，其中所述蒸發(fā)區(qū)位于燃料箱上部部分的燃料水平面以上，而冷凝區(qū)位于燃料箱底部附近，在那里冷凝區(qū)被液體燃料包圍。因?yàn)樵诃h(huán)境溫度上升時由于通過機(jī)動車車身的不同隔絕大多不是從所有側(cè)面均勻地加熱機(jī)動車燃料箱，因此至少在加熱燃料箱期間經(jīng)常在燃料內(nèi)部產(chǎn)生一個溫度梯度，其中在燃料水平面附近的燃料最熱并且在燃料箱底部附近的燃料最冷。這個溫度梯度可以充分利用，使在燃料箱中燃料水平面以上的部分燃料蒸汽冷凝，即通過利用熱管使來自位于該區(qū)域的蒸發(fā)區(qū)的熱量排到位于燃料箱底部附近的熱管冷凝區(qū)里面。但是在這種情況下熱管必需使用油芯，用于使位于熱管內(nèi)部的、在冷凝區(qū)冷凝的載熱介質(zhì)通過毛細(xì)力再向上輸運(yùn)到蒸發(fā)區(qū)。本發(fā)明的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)規(guī)定，所述熱管的蒸發(fā)區(qū)沿著一個從機(jī)動車燃料箱導(dǎo)引到活性炭過濾器的燃料箱通風(fēng)管道設(shè)置并且優(yōu)選設(shè)置在燃料箱通風(fēng)管道中燃料箱通風(fēng)閥的燃料箱一側(cè)，并且在那里與燃料蒸汽建立熱接觸。所述燃料箱通風(fēng)管道適宜地這樣設(shè)置，使它從燃料箱出來直到熱管的蒸發(fā)區(qū)總是升高，由此使在熱管蒸發(fā)區(qū)中冷凝的燃料通過其重力自動流回到燃料箱里面。通過本發(fā)明的這個擴(kuò)展結(jié)構(gòu)一方面能夠使在打開燃料箱通風(fēng)閥時一部分從燃料箱流到活性炭過濾器的燃料蒸汽在到達(dá)活性炭過濾器之前冷凝并且通過燃料箱通風(fēng)管道流回到燃料箱里面，由此降低活性炭過濾器的吸附。在燃料箱通風(fēng)閥關(guān)閉時同樣使一部分位于燃料箱中的燃料蒸汽通過擴(kuò)散和/或?qū)α鞔┻^燃料箱通風(fēng)管道一直進(jìn)入熱管的蒸發(fā)區(qū)里面，冷凝的液體燃料從那里通過燃料箱通風(fēng)管道流回到燃料箱里面。為了改善在熱管的蒸發(fā)區(qū)與燃料箱通風(fēng)管道內(nèi)部的燃料蒸汽之間的熱傳遞，可以使燃料箱通風(fēng)管道至少在蒸發(fā)區(qū)部位由金屬制成并且有利地被熱管的蒸發(fā)區(qū)包圍。為了改善冷凝的液體燃料與燃料蒸汽的分離，可以使熱管的蒸發(fā)區(qū)是集液器 (Liquid Trap)的一部分，在集液器中使冷凝的燃料導(dǎo)引到分開的室里面，然后從那里使燃料再流回到燃料箱里面。由此首先在打開燃料箱通風(fēng)閥時防止，冷凝的液體燃料被流經(jīng)燃料箱通風(fēng)管道的氣體混合物以小液滴的形式向活性炭過濾器方向上帶走。通過燃料箱通風(fēng)管道可以使液體燃料流回到燃料箱里面，例如通過在關(guān)閉燃料箱通風(fēng)閥時打開小室到燃料箱通風(fēng)管道的出口，或者以分離的路徑，例如通過分開的燃料管道或者通過將集液器裝配在燃料箱的上側(cè)上，使液體燃料從集液器通過燃料箱孔流回到燃料箱里面。


下面借助于幾個在附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。附圖中圖1簡示出一個機(jī)動車燃料箱，具有燃料箱通風(fēng)裝置和一個用于冷凝燃料箱中的燃料蒸汽的熱管；圖2簡示出對應(yīng)于圖1的視圖，但是具有不同的熱管布置；圖3簡示出對應(yīng)于圖1和2的視圖，但是具有另外的熱管布置；圖4簡示出一個機(jī)動車燃料箱，具有一個燃料箱通風(fēng)裝置和一個用于冷凝燃料箱通風(fēng)裝置的燃料箱通風(fēng)管道中的燃料蒸汽的熱管；圖5簡示出對應(yīng)于圖4的視圖，但是具有附加的集液器。
具體實(shí)施例方式在附圖中所示的實(shí)施例中氣密封封閉的機(jī)動車燃料箱1用于容納燃料，燃料從燃料箱1輸送到(未示出的)機(jī)動車發(fā)動機(jī)。為了消除由于液體燃料2在燃料箱1中汽化產(chǎn)生的氣體壓力，同時不會使燃料蒸汽選出到機(jī)動車外界環(huán)境里面，所述燃料箱1具有一個燃料箱通風(fēng)裝置3。該燃料箱通風(fēng)裝置3包括一個活性炭過濾器4，它通過燃料箱通風(fēng)管道5與燃料箱1、通過再生管道6與 (未示出的)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管以及通過換氣管道7與環(huán)境連接。在燃料箱通風(fēng)管道5里面安裝有一個可控的燃料箱通風(fēng)閥8。該燃料箱通風(fēng)閥8 設(shè)計(jì)為壓力閥，當(dāng)燃料箱1中的氣體壓力例如由于環(huán)境溫度上升超過給定的閾值時，壓力閥自動打開，用于使一部分在燃料水平面9以上在燃料箱1的氣體容積10中含有的氣體混合物穿過活性炭過濾器4排到環(huán)境，同時使燃料蒸汽阻留在活性炭過濾器4里面。此外當(dāng)燃料箱1通過注油管接頭12加油時，由控制單元11打開燃料箱通風(fēng)閥8，用于防止燃料蒸汽通過該注油管接頭12逸出。在換氣管道7里面同樣安裝一可控的壓力閥13，當(dāng)活性炭過濾器4中的氣體壓力在打開燃料箱通風(fēng)閥8時升高時，自動打開該壓力閥。此外該壓力閥13由控制單元11 一方面在灌充燃料箱1時與燃料箱通風(fēng)閥8 —起打開，并且另一方面在活性炭過濾器再生期間打開。在再生管道6里面安裝一個可控的閥門14，它由控制單元11在發(fā)動機(jī)的確定運(yùn)行狀態(tài)中與換氣管道7中的壓力閥13—起脈動地/節(jié)拍式地打開，用于使環(huán)境空氣通過活性炭過濾器4和吸氣管吸入到發(fā)動機(jī)里面進(jìn)行燃燒。為了減少活性炭過濾器4的碳?xì)浠衔镂讲⒂纱耸够钚蕴窟^濾器的相互銜接的再生過程之間的時間間隔沒有泄漏排放危險(xiǎn)地延長或者減小所需的活性炭過濾器4結(jié)構(gòu)尺寸，所述燃料箱1在圖1至3中的實(shí)施例中包括一個用于冷卻和冷凝燃料蒸汽的熱管 15。熱管(Heatpipe)是公知的并且一般為管狀，具有密閉封閉的、局部以流體的工作或載熱介質(zhì)填充的空心內(nèi)部容積/空間。當(dāng)熱管的一端位于比相對的熱管端部更熱的環(huán)境里面時，在適當(dāng)選擇工作或載熱介質(zhì)時根據(jù)環(huán)境溫度在位于較熱環(huán)境中的端部上形成蒸發(fā)區(qū)，在其中工作或載熱介質(zhì)在內(nèi)部容積中蒸發(fā)，而在位于較冷環(huán)境中的端部上形成冷凝區(qū)， 蒸發(fā)的工作或載熱介質(zhì)在其中再冷凝。冷凝的工作或載熱介質(zhì)通過毛細(xì)作用、必要時通過其重力的支持再運(yùn)回到蒸發(fā)區(qū)，并在那里重新蒸發(fā)。因?yàn)闊峁茉诠ぷ骰蜉d熱介質(zhì)蒸發(fā)時從蒸發(fā)區(qū)的環(huán)境吸收熱量并且在蒸發(fā)的工作或載熱介質(zhì)冷凝時給出熱量到冷凝區(qū)的環(huán)境，因此熱管被動地、即沒有從外面加入其它能量地將熱量從蒸發(fā)區(qū)輸運(yùn)到冷凝區(qū)。這種效應(yīng)在圖1至3中的實(shí)施例中被充分利用，用于使從燃料箱1中的燃料中汽化的碳?xì)浠衔锘蛉剂险羝淠?。為此使熱?5這樣設(shè)置，使其要作為蒸發(fā)區(qū)的端部段16 在燃料箱1里面位于燃料水平面9以上的氣體容積10中，在該氣體容積中聚集汽化的碳?xì)浠衔?。作為蒸發(fā)區(qū)使用的端部段16朝其自由端略微向下傾斜，由此使在蒸發(fā)區(qū)16外表面上冷凝的碳?xì)浠衔锵蜃杂啥朔较蛏狭鲃硬⑶覐哪抢锏温涞饺剂舷涞娜剂?里面。在圖1和2的兩個燃料箱中作為冷凝區(qū)使用的熱管15的相對端部段17位于燃料箱1外部的機(jī)動車部位，其溫度低于燃料箱1內(nèi)部的溫度，例如在被行駛風(fēng)入流的部位或者在機(jī)動車空調(diào)設(shè)備的冷卻器附近。為了加大冷凝區(qū)17的入流表面可以使冷凝區(qū)配有冷卻筋18。在兩種情況下熱管15都穿過一封閉燃料箱上側(cè)上開孔20的蓋19延伸。在圖3中的實(shí)施例中整個熱管15、即不僅蒸發(fā)區(qū)16而且冷凝區(qū)17都位于燃料箱 1內(nèi)部，其中冷凝區(qū)17在燃料箱1底部21附近安置在液體燃料2里面，在那里燃料2的溫度一般最低。熱管15在那里總體C形地彎曲，其中冷凝區(qū)17總體上平行于燃料箱1底部 21取向。在圖4和5的實(shí)施例中燃料蒸汽通過排熱不是在燃料箱1內(nèi)部、而是在燃料箱通風(fēng)裝置3的燃料箱通風(fēng)管道5里面冷凝。為此在圖4的實(shí)施例中設(shè)有多個平行的熱管15， 其蒸發(fā)區(qū)16作為空心的管狀體前后地沿著由金屬制成的燃料箱通風(fēng)管道5分段22設(shè)置并且包圍分段22，用于在那里更好的熱傳遞。該分段22設(shè)置在燃料箱1與燃料箱通風(fēng)閥8之間。從熱管15排出到蒸發(fā)區(qū)16的“熱量”在那里主要在打開燃料箱通風(fēng)閥8時使部分通過燃料箱通風(fēng)管道5在活性炭過濾器4方向上流動的燃料蒸汽冷凝，由此使較少的碳?xì)浠衔?HC)進(jìn)入到活性炭過濾器4里面。即使在燃料箱通風(fēng)閥8關(guān)閉時通過擴(kuò)散從燃料箱 1進(jìn)入到燃料箱通風(fēng)管道分段22的燃料蒸汽也在那里被冷凝，它們。冷凝的燃料通過向著燃料箱1向下傾斜的燃料箱通風(fēng)管道5流回到燃料箱1里面。熱管15的冷凝區(qū)17與配有冷卻筋18的管體23連接，它位于具有較低溫度的機(jī)動車部位。在圖5的實(shí)施例中通過熱管15同樣使燃料蒸汽在燃料箱通風(fēng)管道5的分段22里面冷凝，用于減少進(jìn)入到活性炭過濾器4的氣體碳?xì)浠衔锪俊Ｔ摲侄?2在那里包括一個通過熱管15的蒸發(fā)區(qū)M冷卻的集液器24。在集液器M里面可以收集冷凝的液體燃料，由此在打開燃料箱通風(fēng)閥8時不會使燃料被在活性炭過濾器4方向上流經(jīng)燃料箱通風(fēng)管道5 的氣體混合物帶走。所述集液器M設(shè)置在蓋19上方并且通過一個穿過蓋19延伸的燃料管道25與燃料箱1內(nèi)部連接，通過該燃料管道使液體燃料從集液器M流回到燃料箱1里通過上述的熱管(Heatpipe) 15可以實(shí)現(xiàn)高的熱流密度并由此實(shí)現(xiàn)熱傳遞的高功率密度，無需用于工作或載熱介質(zhì)循環(huán)的能量。附圖標(biāo)號清單
1燃料箱
2燃料
3燃料箱通風(fēng)裝置
4活性炭過濾器
5燃料箱通風(fēng)管道
6再生管道
7換氣管道
8可控的燃料箱通風(fēng)閥
9燃料水平面
10氣體體積
11控制器
12注油管接頭
13可控的換氣閥
14可控的閥門
15熱管
16蒸發(fā)區(qū)
17冷凝區(qū)
18冷卻筋
19蓋
20開孔
21燃料箱底部
22燃料箱通風(fēng)管道段
M體部
24集液器
25燃料管道
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻發(fā)動機(jī)燃料的裝置，具有一包括蒸發(fā)區(qū)和冷凝區(qū)的熱管，其特征在于， 所述熱管(1 的蒸發(fā)區(qū)(16)與燃料蒸汽熱接觸，以用于冷凝部分燃料蒸汽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱管(1 的蒸發(fā)區(qū)(16)在發(fā)動機(jī)的燃料箱⑴內(nèi)部設(shè)置在燃料箱⑴的燃料水平面(9)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱管的蒸發(fā)區(qū)在燃料箱的邊界壁中設(shè)置在燃料箱燃料水平面以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱管(1 的蒸發(fā)區(qū)(16)沿著從發(fā)動機(jī)的燃料箱(1)導(dǎo)引到活性炭過濾器的燃料箱通風(fēng)管道( 與燃料蒸汽熱接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述熱管(1 的蒸發(fā)區(qū)(16)在設(shè)置在燃料箱通風(fēng)管道(5)中的燃料箱通風(fēng)閥(8)的燃料箱側(cè)與燃料蒸汽熱接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述熱管(1 的蒸發(fā)區(qū)(16)通過燃料箱通風(fēng)管道(5)的金屬壁與燃料蒸汽熱接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述熱管(1 的蒸發(fā)區(qū)(16)包圍燃料箱通風(fēng)管道(5)的一分段02)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)有集液器(M)，用于使冷凝的燃料與燃料箱通風(fēng)管道(5)中的燃料蒸汽分開。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述熱管(1 的冷凝區(qū)(17) 設(shè)置在被冷卻部位。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述熱管(1 的冷凝區(qū)(17)在燃料箱⑴內(nèi)部設(shè)置在燃料水平面(9)以下靠近燃料箱⑴底部處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冷卻發(fā)動機(jī)燃料的裝置，具有一個包括蒸發(fā)區(qū)(16)和冷凝區(qū)(17)的熱管(15)。為了減少輸送到機(jī)動車燃料箱(1)的燃料箱通風(fēng)裝置(3)的活性炭過濾器的氣體碳?xì)浠衔锪?，并由此避免不期望的泄漏排放或加大活性炭過濾器(4)，按照本發(fā)明建議，所述熱管(15)的蒸發(fā)區(qū)(16)與燃料蒸汽熱接觸，用于使在燃料蒸汽中含有的氣體碳?xì)浠衔镌诳赡苓M(jìn)入到活性炭過濾器里面之前，使燃料蒸汽部分冷凝。
文檔編號F02M31/20GK102536538SQ20111043321
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者H·哈根 申請人:奧迪股份公司