套筒式碳氫化合物收集器的製作方法

2023-10-05 23:25:09 3

專利名稱：套筒式碳氫化合物收集器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在發動機脫離溼機狀態(off soaks)過程中吸收從車輛發動 機進氣系統排出的碳氫化合物的系統。
背景技術：
碳氫化合物蒸氣排放物可在一定發動機條件，如發動機停機條件時從發動機進氣 系統排放。碳氫化合物收集器可在發動機停機條件下吸收碳氫化合物，因此減少碳氫化合 物蒸氣排放物的釋放。在發動機工作後，碳氫化合物可解除吸附並被吸進發動機，因此清除 碳氫化合物。本實用新型發明人認識到當前碳氫化合物收集器的多種問題。例如，在某些系統 中，碳氫化合物收集器可阻止和/或中斷進氣系統中的氣流。阻止氣流通過進氣系統的收 集器可降低發動機性能。進一步，進氣系統中氣流中斷可導致不準確的傳感器讀數，如不準 確的空氣品質流量(MAF)讀數。而且，許多收集器必須為特定進氣系統特別設計，這增加設 計和實施有效碳氫化合物收集器的成本。此外，某些操作員可幹預碳氫化合物收集器且幹 預收集器的證據難於發現。
實用新型內容本實用新型能解決上述一些問題，例如碳氫化合物收集器可阻止和/或中斷進氣 系統中的氣流和氣流中斷導致的不準確的空氣品質流量(MAF)讀數問題。因此，作為簡要 總結，本實用新型公開了套筒式碳氫化合物收集器的設備，系統。在一個示例中，提供了套 筒式碳氫化合物收集器，其包括碳氫化合物吸收套筒和保持套筒的框架。碳氫化合物吸收 套筒可包括一個或多個碳氫化合物吸收片層。套筒式碳氫化合物收集器可適於設置在MAF 孔腔(bore)中以便MAF傳感器穿過套筒和框架。碳氫化合物吸收套筒可基本鄰接MAF孔 腔的內壁以減小氣流中斷並降低氣流阻力。進一步，本實用新型公開的碳氫化合物收集器 可抗幹預並可容易地適應大量不同車輛應用，同時利用現有的封裝空間。0004a在一個 實施例中，本實用新型提供一種套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是包括設置在傳感器孔 腔內並包括一個或多個碳氫化合物吸收層的碳氫化合物吸收套筒；以及適於將所述碳氫化 合物吸收套筒保持在所述傳感器孔腔內的框架。0004b在另一個實施例中，本實用新型 提供一種用於一種發動機進氣系統的套筒式碳氫化合物收集器，發動機進氣系統包括空氣 濾清器箱；和潔淨空氣導管，潔淨空氣導管聯接到發動機工作時發動機氣流方向上空氣濾 清器箱的下遊；其特徵是所述套筒式碳氫化合物收集器包括作為所述空氣濾清器箱和潔淨 空氣導管間連接器的傳感器孔腔，所述孔腔包括限定所述空氣濾清器箱和潔淨空氣導管間 通道的內壁，碳氫化合物吸收套筒被設置在所述孔腔中並包括一個或多個碳氫化合物吸收 層，以及框架，其相對於所述傳感器孔腔內壁保持碳氫化合物吸收套筒。0004c本實用新 型具有許多優點。例如，碳氫化合物吸收套筒可減小氣流中斷並減少氣流限制。碳氫化合 物吸收套筒及保持框架的設置可使套筒式碳氫化合物收集器具有最小限度中斷進入發動 機的氣流。並且，由框架保持在MAF孔腔中的碳氫化合物吸收套筒可最小化封裝利用的空 間。例如，這樣利用封裝空間可將碳氫化合物吸收材料與MAF傳感器的設置整合，增加空間效率並因此增加發動機配置靈活性。進一步，套筒式碳氫化合物收集器組件可實現更小空 氣濾清器箱的利用，這是由於排除旁通或流經設置在空氣濾清器箱中的濾清器。應該理解，提供上面的背景和實用新型內容是為了引入簡化形式的概念，其將進 一步在詳細說明書中說明。這不是為了確定所要求主題的關鍵或基本特徵，本實用新型的 範疇由權利要求唯一限定。而且，所要求的主題不限於解決上文或本公開其他部分指出的 任何不足的實施例。

圖1是可採用包括套筒式碳氫化合物收集器的進氣系統的示例發動機的示意圖。圖2是包括在發動機進氣系統中的示例套筒式碳氫化合物收集器的示意圖。圖3是具有套筒式碳氫化合物收集器的示例發動機的另一個示意圖。圖4是示例套筒式碳氫化合物收集器和潔淨空氣導管(duct)的分解示圖。圖5示出碳氫化合物吸收套筒的形成。圖6示出包括多個吸收片層的示例碳氫化合物套筒。圖7是示例包括框架和碳氫化合物吸收套筒的碳氫化合物收集器的分解示圖。圖8是組裝的示例套筒式碳氫化合物收集器的側視圖。圖9是圖8中示例碳氫化合物收集器的後視圖。圖10示出套筒式碳氫化合物收集器和MAF孔腔的部分分解示圖。圖11是設置在部分進氣系統中的套筒式碳氫化合物收集器。圖12示出設置在部分進氣系統的示例套筒式碳氫化合物收集器的部分切除的透 視圖。圖13是示出示例製造方法的流程圖。
具體實施方式
下面說明套筒式碳氫化合物收集器，相關方法和系統。套筒式碳氫化合物收集器 可集成到發動機的進氣系統中。下面更詳細說明套筒式碳氫化合物收集器的構造、布置、使 用和組裝。然而，可以理解，發動機可影響碳氫化合物收集器的布置和使用，即，由於封裝空 間和發動機系統，如燃燒室或進氣歧管。因此，參考圖1說明和例解示例發動機。圖1是多缸發動機10的一個汽缸的示意圖，其可以包括在汽車或車輛的推進系統 中。發動機10可至少部分由包括控制器12的控制系統和車輛操作員132經輸入設備130 輸入控制的。在該示例中，輸入設備130包括油門踏板和產生比例踏板位置信號PP的踏板 位置傳感器134。發動機10的燃燒室(即汽缸)30可包括活塞36位於其中的燃燒室壁體 32。活塞36可聯接到曲軸40以便活塞的往復運動轉化為曲軸的旋轉運動。曲軸40可經 中間傳動系統聯接到車輛的至少一個驅動輪。進一步，起動電動機可經飛輪聯接到曲軸40 從而使得能夠起動發動機10的操作。燃燒室30可經潔淨空氣通道42接收進氣歧管44的進入空氣並可經排氣通道48 排出燃燒氣體。進氣歧管44和排氣通道48可選擇性地經進氣閥門52和排氣閥門54與燃 燒室30聯通。在某些實施例中，燃燒室30可包括兩個或多個進氣閥門和/或兩個或多個 排氣閥門。[0024]在該示例中，進氣閥門52和排氣閥門54可經各凸輪致動系統51和53由凸輪致 動控制。凸輪致動系統51和53每個都可包括一個或多個凸輪，並可利用控制器12可操作 的凸輪輪廓轉換系統(CPS)，可變凸輪正時系統(VCT)，可變閥門正時系統(VVT)和/或可 變閥門升程系統(WL)中的一個或多個從而改變閥門操作。進氣閥門52和排氣閥門54的 位置可由位置傳感器55和57確定。在可替換實施例中，進氣閥門52和/或排氣閥門54 可由電閥門致動系統控制。例如，汽缸30可替換地包括經電閥門致動系統控制的進氣閥門 和經包括CPS和/或VCT系統的凸輪致動系統控制的排氣閥門。在提供所謂燃料進氣道噴射到燃燒室30的進氣口上遊的配置中，所示的燃料噴 嘴66設置在進氣歧管44中。燃料噴嘴66可與從控制器12經電子驅動器68接收的信號 FPW的脈衝寬度成比例噴射燃料。燃料可由燃料系統(未示出)輸送到燃料噴嘴66，該燃 料系統包括燃料箱，燃料泵，燃料導軌。在某些實施例中，燃燒室30可替換地或額外地包括 直接聯接到燃燒室30以便將燃料直接噴射到其中的燃料噴嘴，噴射方式為直接噴射。進氣通道42可包括具有節流閥片64的節氣門62。在該特殊例中，節流閥片64的 位置可由控制器12經提供給包括在節流閥62中的電動馬達或致動器的信號改變，該配置 通常被稱為電子節氣門控制(ETC)。以該方式，節氣門62可操作改變提供給燃燒室30以及 其他發動機汽缸的進氣。進一步，在某些示例中，節氣門62和節流閥片64可包括在進氣系 統200中。節流閥片64的位置可以節氣門位置信號TP提供給控制器12。進氣通道42可 包括分別提供信號MAF和MAP給控制器12的空氣品質流量傳感器120和歧管氣壓傳感器 122。在進一步示例中，潔淨空氣通道42可作為進氣系統的部件，其具有空氣濾清器和/或 碳氫化合物收集器。在選擇操作模式下，點火系統88可響應來自控制器12的火花提前信號SA經火花 塞92提供點火火花給燃燒室30。雖然示出了火花點火組件，但在某些實施例中，發動機10 的燃燒室30或一個或多個其他燃燒室可工作在壓縮點火模式中，使用或不使用點火火花。所示排氣傳感器126聯接到排氣控制設備70上遊的排氣通道48。傳感器126可 以是提供排氣空氣/燃料比率指示的任何合適的傳感器，如線性氧氣傳感器或UEGO (通用 或寬範圍排氣氧氣傳感器)，兩態氧氣傳感器或EGO，HEGO (加熱型EGO)，NOx, HC,或CO傳感 器。所示排放控制設備70是沿排氣傳感器126下遊的排氣通道48設置的。設備70可以 是三效催化劑(TWC)，NOx收集器，不同的其他排放控制設備，或其組合。在某些實施例中， 在發動機10工作過程中，排放控制設備70可周期性地通過在特定空氣/燃料比率內發動 機至少一個汽缸的操作復位。圖1中控制器12被示為微計算機，包括微處理器單元102，輸入/輸出埠 104， 用於可執行程序和校準值的電子存儲介質，在該特殊例中被示為只讀存儲器晶片106，隨 機存取存儲器108，非失效存儲器110，和數據總線。控制器12可接收來自聯接到發動機 10的傳感器的不同信號，除了前面所述信號，還包括來自空氣品質流量傳感器120的吸進 空氣品質流量(MAF)的測量值，來自聯接到冷卻套筒114的溫度傳感器112的發動機冷卻 劑溫度(ECT)，來自聯接到曲軸40的赫爾效應傳感器118(或其他類型)的點火拾波信號 (PIP)，節氣門位置傳感器的節氣門位置(TP)，以及來自傳感器122的絕對歧管壓力信號， MAP。發動機速度信號，RPM可由控制器12從信號PIP產生。歧管壓力傳感器的歧管壓力 信號MAP可用來提供進氣歧管中真空或壓力指示。注意，上述傳感器的多種組合也可使用，如有MAF傳感器而無MAP傳感器，或反之。在空燃理論配氣比運行中，MAP傳感器可給出發 動機扭矩的指示。進一步，該傳感器和檢測的發動機速度一起可提供估計的吸進汽缸的負 荷(charge)(包括空氣)。在一個示例中，也可用作發動機速度傳感器的傳感器118可在曲 軸沒轉中產生預定數目的等間距脈衝。存儲介質只讀存儲器106可以表示處理器102可執行指令的計算機可讀數據編 程，以便執行下述方法以及其他預見的但未明確列出的變體。如上所述，圖1僅示出多缸發動機的一個汽缸，且每個汽缸可類似包括其自有的 進氣/排氣閥門，燃料噴嘴，火花塞等。圖2提供包括套筒式碳氫化合物收集器202的示例進氣系統200的示意圖。如下 面更詳細的說明，所公開的套筒式碳氫化合物收集器包括框架和碳氫化合物吸收套筒，該 吸收套筒具有一個或多個碳氫化合物吸收片層。碳氫化合物收集器可設置在進氣系統中， 如MAF孔腔，以便氣流由於空氣移動穿過孔腔而不被套筒式碳氫化合物收集器中斷。進一 步，如下面所述，套筒式碳氫化合物收集器可利用現有封裝空間並阻止幹預。下面看圖2，示例進氣系統200能夠可包括汙空氣導管280，空氣濾清器箱220和 潔淨空氣導管210。在發動機操作過程中，空氣從汙空氣導管280流經空氣濾清器箱220和 潔淨空氣導管210到達發動機。進一步，潔淨空氣210可包括節氣門體62和節流閥片64。空氣濾清器箱220可包括空氣濾清器箱蓋224，空氣淨化器222，排水通道226和 空氣濾清器箱託盤228。空氣淨化器222可以是空氣濾清器。進一步，一個或多個碳氫化合 物收集器，如旁通收集器碳氫化合物收集器229和/或流經收集器(未示出)可進一步被 設置在空氣濾清器箱220中。在某些示例中，空氣濾清器箱220具有有限的尺寸，這是由於 車輛內封裝空間的要求。在某些類似示例中，下面更詳細說明的套筒式碳氫化合物收集器 可集成到空氣濾清器箱蓋224和/或可以用在設置在空氣濾清器箱220內部代替旁路收集 器碳氫化合物收集器。在發動機工作過程中，空氣從空氣濾清器箱220通過經孔腔250到達潔淨空氣導 管210。在某些示例中，孔腔250可以是空氣濾清器箱220和潔淨空氣導管210間的接口， 接頭，導管和/或連接器。孔腔250可進一步包括內壁251。內壁251可限定空氣濾清器 箱220和潔淨空氣導管210間的通道或管道。孔腔250可以是包括設置來檢測經進氣系統 的空氣品質流量的MAF傳感器的MAF孔腔。雖然所示為圓柱形孔腔，但可以理解MAF孔腔 可以是任何形狀或尺寸或部分的進氣系統，其包括或基本鄰近MAF傳感器或其他類似傳感 器。在所示示例中，空氣流經MAF孔腔到達潔淨空氣導管210。此外，在某些系統中，至曲軸箱強制通風系統(PCV)新鮮空氣埠 284的PCV開口 286可設置在進氣系統中，如沿潔淨空氣導管210。例如，PCV開口 286可設置在MAF傳感 器和節流閥片64之間。PCV新鮮空氣埠 284可聯接到發動機10的曲軸箱，並包括在PCV 系統內的進一步的閥門以便控制潔淨空氣導管210，曲軸箱，和進氣歧管間的氣流。在可替 換示例中，PCV新鮮空氣埠 284可與進氣系統200分開，即，用獨立的空氣過濾系統，且獨 立的空氣過濾系統可包括碳氫化合物收集器和/或碳氫化合物收集器系統，例如套筒式碳 氫化合物收集器202。可以理解，除了上面的埠，潔淨空氣導管可包括額外的埠，閘式吸 氣埠、燃料箱淨化埠等。在發動機機脫離溼機過程中，蒸發的排放物可經進氣系統在相反方向上遷移或擴散。碳氫化合物從進氣系統逸出可導致碳氫化合物釋放到周圍環境中。例如，未燃燒碳氫 化合物燃料蒸氣可從發動機和/或經PCV開口 286從PCV新鮮空氣埠 284遷移。未吸 收排放物可流經空氣濾清器箱220，空氣淨化器222，以及汙空氣導管280，和/或排水通道 226。在所示實施例中，套筒式碳氫化合物收集器可至少部分設置在孔腔250中，並可 包括框架230和碳氫化合物吸收套筒242。套筒式碳氫化合物收集器可吸收碳氫化合物，如 下面更詳細地說明。碳氫化合物吸收套筒242可設置在孔腔250中，並基本鄰接內壁251 且鄰近孔腔中限定的通道或管道。鄰接內壁251可減小氣流中斷並減少氣流限制。碳氫化 合物吸收套筒242可由框架230相對於內壁251保持。進一步，框架可最小限度從內壁和/ 或碳氫化合物吸收套筒伸出。以該方式，套筒式碳氫化合物收集器202可具有最小限度中 斷進入發動機的氣流。進一步，套筒式碳氫化合物收集器可在PCV新鮮空氣埠前以一定 距離(如，超過2英寸)設置，以便在低發動機真空操作條件下可被推進潔淨空氣導管的任 何發動機油不會洩漏，否則會汙染碳氫化合物收集器。在某些示例中，進出發動機的任何氣 流都通過套筒式碳氫化合物收集器。因此，在發動機脫浸過程中從發動機排出的所有蒸氣 都可在進入周圍環境前通過套筒式碳氫化合物收集器。碳氫化合物吸收套筒242可由軟繞的和/或層狀碳氫化合物吸收材料，如碳氫化 合物吸收片組成。碳氫化合物吸收材料可以由經配置來吸收碳氫化合物的任何合適材料制 成，例如紙張或泡沫的碳滲透片或塗碳片，活性炭，沸石，等。碳氫化合物吸收套筒242可適 於吸收，收集和/或粘附碳氫化合物氣體，如「輕端(light ends)」汽油。這些「輕端」汽油 是在發動機機脫離溼機時從典型進氣系統中排出蒸氣的主要成分。雖然被描述為吸收器， 在某些示例中，通過充分吸收或結合而收集氣體的不同吸收材料也可引入作為套筒式碳氫 化合物收集器的一部分。以該方式，釋放到周圍環境或大氣中的碳氫化合物的量被顯著減 少或消除。在所示示例中，框架230可保持孔腔250中碳氫化合物吸收套筒242。例如，框架 230可保持碳氫化合物套筒以便其基本鄰近或鄰接內壁251設置。框架可由塑料，或其他合 適輕型和耐久材料製成。框架的輪廓可最小化從而減小對氣流通過孔腔的影響。框架可至少暴露部分碳氫化合物吸收套筒242以便吸收碳氫化合物。例如，框架 230可包括肋條或其他結構限定的窗口或其他開口。碳氫化合物吸收套筒230的暴露部分 可實現碳氫化合物遷移通過的潔淨空氣導管210和碳氫化合物吸收套筒242間的充分連 通，從而確保充分的吸收和解吸。因此，套筒式碳氫化合物收集器可以是輕型收集器並具有減小的複雜性。進一步， 所公開的套筒式碳氫化合物收集器不輕易由於不同組件和機械特徵以及粘合劑隨時間磨 損而老化，如通過車輛操作。類似地，套筒式碳氫化合物收集器可具有延長的產品壽命。進 一步，作為被動排放控制設備，套筒式碳氫化合物收集器可不要求車載OBD II監視。圖3是帶有套筒式碳氫化合物收集器202的示例發動機10的另一個示意圖。套 筒式碳氫化合物收集器可包括在進氣系統200中，如上所述。在所示示例中，碳氫化合物吸 收套筒242可基本鄰接內壁251並由框架230保持。框架和碳氫化合物吸收套筒可最小限 度地從內壁251伸出並可暴露在從空氣濾清器箱220到潔淨空氣導管210的氣流中。進一 步，碳氫化合物吸收套筒242可以是卷繞成一個或多個碳氫化合物吸收片層的碳氫化合物吸收材料。所示MAF傳感器120穿透孔腔250，框架230和碳氫化合物吸收套筒242。雖然所 示MAF傳感器在套筒內部區域延伸，但可以理解MAF傳感器可在孔腔中任何位置。進一步， 在可替換示例中，孔腔250可以是任何形狀或尺寸或進氣系統的一部分，其包括或基本鄰 近MAF傳感器或其他類似傳感器。現在參考圖4，其提供了示例套筒式碳氫化合物收集器402和潔淨空氣導管410的 分解示圖。套筒式碳氫化合物收集器包括框架430和碳氫化合物吸收套筒442。如上面所 述，套筒式碳氫化合物收集器可由MAF傳感器420穿透並設置在MAF孔腔450中，聯接到潔 淨空氣導管410。進一步，套筒式碳氫化合物收集器可設置在MAF孔腔中。進一步，MAF孔 腔可聯接到潔淨空氣導管410和/或空氣濾清器箱蓋子(未示出)。可以理解，套筒式碳氫 化合物收集器402，MAF孔腔450和潔淨空氣導管410可在橫向上組裝，如沿虛線L。進一 步，MAF孔腔和套筒式碳氫化合物收集器可被MAF傳感器420在垂直或徑向上穿過，如沿虛 線P。套筒式碳氫化合物收集器402包括碳氫化合物吸收套筒442和框架430。框架可 由塑料或其他輕型，堅固，平滑和/或非流體阻滯材料製成。框架430可包括鎖定或定位結 構，例如潔淨空氣環432和濾清箱環434。框架430可進一步包括內環436，濾清箱環434 以及凸片(tab)440。框架也可包括限定窗口 437的一個或多個肋條438，該窗口可暴露一 部分被保持的碳氫化合物吸收套筒。在某些示例中，潔淨空氣環432和/或濾清箱環434包括對準和聯接特徵。例如， 內環436可保持碳氫化合物吸收套筒。在可替換示例中，還另外包括斜角(bevel)或至少 一個切口(notch)，或取代內環436。進一步，潔淨空氣環432可具有凸片，扣件，或齒部以 及切口，棘爪或其他緊固或固定機構。這類特徵可聯接和對準框架430和MAF孔腔450，潔 淨空氣導管410，和/或碳氫化合物吸收套筒442。潔淨空氣環432可比濾清箱環434具有 較大外徑從而限制碳氫化合物吸收套筒442的運動，如橫向運動。在某些示例中，濾清箱環 434進一步可包括凸片440以便聯接套筒式碳氫化合物收集器至空氣濾清器箱蓋子424。在 其他示例中，框架也可包括額外凸片、齒部、切口、扣件、斜角等。這類進一步特徵可用來對 準或聯接碳氫化合物吸收套筒442、MAF孔腔450和/或空氣濾清器箱蓋子424。在所示示例中，肋條438橋接兩個環。在某些示例中，可提供一個以上的肋條來固 定潔淨空氣環至濾清箱環，並實現其間恆定的分隔距離。在進一步示例中，肋條可繞環閥邊 設置，限定窗口 437，並暴露碳氫化合物吸收套筒442。在某些示例中，肋條可基本平行於空 氣流的方向，例如平行於虛線L。可以理解，框架也可考慮其他構型。進一步，除了框架，粘 合劑、連接、焊接、銷釘和扣件中至少一種可包括在套筒式碳氫化合物收集器中，以便保持， 定位和/或固定碳氫化合物吸收套筒。碳氫化合物吸收套筒442可具有圓柱形狀，一定直徑和一個或多個碳氫化合物吸 收片層。碳氫化合物吸收層的數目可決定碳氫化合物吸收層的吸收特性，例如吸收容量。碳 氫化合物吸收套筒442可由碳氫化合物吸收材料的衝切片(die cut sheet)製成，例如下 面在圖5中更詳細說明的碳氫化合物吸收片。碳氫化合物吸收套筒可通過卷繞碳氫化合物 吸收片為圓柱形或部分圓柱形狀而構造或形成。進一步，碳氫化合物吸收片可包括對準結 構，其限定MAF傳感器的傳感器開口 446。[0050]碳氫化合物吸收套筒442的吸收容量可由碳氫化合物吸收套筒設置在其中的傳 感器孔腔的直徑，框架的直徑，發動機容量，潔淨空氣導管直徑等確定。例如，增加的發動機 容量可導致碳氫化合物吸收套筒的吸收容量增加。吸收容量可通過增加吸收表面積而增 加，在某些示例中，通過增加碳氫化合物吸收套筒的長度。在其他示例中，碳氫化合物吸收 套筒可具有增加數目的碳氫化合物吸收片層。在某些這類示例中，碳氫化合物吸收片層的 數目可用增加長度來處理。在其他類似示例中，增加碳氫化合物吸收片層的有效性被認為 達到通過增加長度而增加碳氫化合物吸收套筒的表面積的有效性的90%到80%。因為碳 氫化合物吸收套筒易於構造且要求碳氫化合物吸收材料量的有限，所以易於在不同碳氫化 合物吸收套筒直徑，碳氫化合物吸收片層的數目，以及碳氫化合物吸收套筒長度上按比例 調整。MAF孔腔450是傳感器孔腔250的一個示例。進一步，MAF孔腔450可以由塑料 或類似輕型耐久材料製成，並可具有鄰接內壁451的套筒式碳氫化合物收集器402。MAF孔 腔可具有獨立於套筒式碳氫化合物收集器的結構以便保持並固定MAF傳感器420在適當位置。在發動機工作時，空氣可流經進氣系統，且MAF傳感器420可測量進入發動機的空 氣的量，如上面參考圖1的說明。而且，為了實現適當的MAF功能，MAF孔腔的長度和直徑 必須考慮發動機尺寸和通過MAF傳感器的流量。在某些這類示例中，缸數或容量增加的發 動機可決定MAF孔腔的直徑增加，如V6發動機可具有比14發動機大的傳感器孔腔。在其 他這類示例中，MAF孔腔必須是直的並具有恆定的橫截面積，或包括其他特徵從而實現平穩 (如層流)的流量並因此改善MAF傳感器精度。MAF孔腔可包括主體452，提供潔淨空氣端(clean air end) 454，和濾清箱端 468。濾清箱密封件(filter box seal) 464，包括可環繞MAF孔腔主體452的間隔器466。 間隔器466可適於減小組件的重量。進一步，MAF孔腔可經潔淨空氣端454通過扣件，螺絲， 粘合劑，澆鑄，凸片等聯接到潔淨空氣導管410。潔淨空氣端可包括對準特徵，例如斜角或切 口從而對準潔淨空氣導管，碳氫化合物吸收套筒，和/或框架。通過聯接MAF孔腔到空氣濾 清器箱，設置其中的套筒式碳氫化合物收集器可更難於接觸到，且因此更大程度上阻止幹 預。MAF孔腔主體452可具有內部特徵供對準框架和/或碳氫化合物吸收套筒。在某 些示例中，碳氫化合物吸收套筒上或內部的切口、凸片、凸起、凹槽等，框架和MAF孔腔可用 於對準。對準特徵可用來確保MAF孔腔洞456，傳感器開口 446和框架窗口 437在組裝時對 準。以該方式，MAF傳感器主體496可經MAF孔腔插入碳氫化合物吸收套筒和框架。傳感 器開口 446，MAF孔腔洞456和框架窗口 437的尺寸和相對位置可適應實現MAF傳感器插入 到MAF孔腔。而且，在MAF孔腔內設置套筒式碳氫化合物收集器可以多種方式封裝空間，增 加封裝空間效率。MAF孔腔450的濾清箱端468可包括對準和聯接特徵供固定套筒式碳氫化合物收 集器在MAF孔腔中。進一步，濾清箱端468可包括對準和聯接特徵供保持MAF孔腔在空氣 濾清器箱蓋子上。例如，濾清箱端可包括狹槽470供接收凸片440，從而將套筒式碳氫化合 物收集器和MAF孔腔彼此對準和聯接。接收的凸片可進一步聯接到具有位於空氣濾清器箱 蓋子上的互補匹配特徵(未示出)的空氣濾清器箱蓋子。[0056]潔淨空氣導管410可包括易曲元件，例如柔韌的肘形件412，和匹配端414。在進 一步示例中，柔韌肘形件412可包括活動鉸鏈或其他類似結構，或被其取代。匹配端414可 用來固定潔淨空氣導管410到框架430和/或MAF孔腔450。進一步，匹配端414可包括匹 配端面416，並是圓形的。在某些示例中，匹配端414可具有恆定直徑。在其他示例中，匹配 端可以不是圓形的，但可以是矩形的、橢圓形的或其他類似形狀。匹配端可包括螺絲、扣件、 或其他固定和對準特徵，如切口或凸片。匹配端面416可包括匹配邊緣、斜角、斷片(divot) 和/或珠體。這樣的特徵可用於和框架430和/或MAF孔腔450的對準和聯接。MAF傳感器420可包括MAF傳感器主體496，包括進氣口 498，數據埠連接492和 聯接在數據埠連接與MAF傳感器主體間的安裝座494。進氣口 498可以受控方式實現空 氣流進MAF傳感器主體496。傳感器主體可包括用於測量經進氣口 498進入的空氣的流量 和質量的電子電路等。傳感器主體496可插入MAF孔腔中。MAF傳感器420可測量流入潔 淨空氣導管410前流經MAF孔腔的空氣的量。安裝座494可通過扣件、螺絲、粘合劑等聯接 到MAF孔腔，並可進一步包括這類對準和聯接特徵。數據埠連接492可發送MAF傳感器 420的電子信號至控制器，例如控制器12。圖5示出碳氫化合物吸收材料的碳氫化合物吸收片500。碳氫化合物吸收片可卷 繞為碳氫化合物吸收套筒，例如碳氫化合物吸收套筒442和542。碳氫化合物吸收片500可 通過切割形成，並可以是矩形的。在某些示例中，衝切可用來將較大片的碳氫化合物吸收材 料按所需寬度和長度形成碳氫化合物吸收片。碳氫化合物吸收片的寬度可決定碳氫化合物 吸收套筒的長度。碳氫化合物吸收片的長度可至少部分決定碳氫化合物吸收套筒的數目。碳氫化合物吸收片可進一步包括對準特徵，如圖案孔口 502和圖案切口 504。例 如，當吸收片處於卷繞狀態時，圖案孔口可交疊並限定傳感器開口。在本例中，碳氫化合物 吸收片500具有3個圖案孔口和3個圖案切口，圖案孔口和圖案切口周期性地隔開。圖案 孔口的位置可取決於MAF傳感器的位置。在所示示例中，圖案孔口可基本在碳氫化合物吸 收片的內部以便被碳氫化合物吸收材料包圍。在可替換例中，碳氫化合物吸收片可具有3 個以上或少於3個圖案孔口和3個以上或少於3個圖案切口。在進一步可替換實施例中， 圖案孔口可在碳氫化合物吸收片的邊緣切割。圖案孔口和圖案切口可以是碳氫化合物吸收 片500中衝切的圖案的一個示例。圖6示出碳氫化合物吸收套筒542的示例，其包括多個碳氫化合物吸收片層507。 如上所述，碳氫化合物吸收套筒542可以是卷繞狀態的碳氫化合物吸收片，例如碳氫化合 物吸收片500。在進一步示例中，碳氫化合物吸收套筒542可包括一個或多個彼此堆疊的 層。在進一步的示例中，由層形成的套筒542，例如可形成「C」形，這裡縱向狹槽是沿套筒 的整個長度形成的(不完全包裹片，或片層)，以便從後部看時(如圖9中所示的示圖)，套 筒的形式可近似為字母「C」。套筒542可包括取代圖案孔口 502和圖案切口 504，或對其補 充的縱向狹槽。在包括縱向狹槽，而無圖案孔口 502的示例中，MAF傳感器可經縱向狹槽插 入。碳氫化合物吸收套筒可包括暴露的邊緣505。在一個這類示例中，圖案孔口 502和 圖案切口 504已經對準，以便它們是全等的並分別形成傳感器開口 546和套筒切口 506。在 某些示例中，雖然沒有要求，但粘合劑，扣件等可用來保持碳氫化合物吸收套筒的形狀和對 準。[0062]如上所述，碳氫化合物吸收套筒542可具有一個或多個吸收片層507。在碳氫化 合物吸收片層的數目大於1時，可以有內層和外層。層的數目可決定碳氫化合物吸收套筒 542的吸收容量，如上面圖4中的說明。在某些示例中，碳氫化合物吸收套筒可具有2層，其 他示例中有3層。在進一步示例中，碳氫化合物吸收套筒可具有多達5層或更多的層。碳 氫化合物是由碳氫化合物吸收套筒吸收的，並可在碳氫化合物吸收套筒內從內層向外層遷 移。然而，外層吸收的效率可由於內層和大量位於內層和外層之間的影響遷移的中間層而 降低。圖7是示例套筒式碳氫化合物收集器702的分解示圖，其包括框架730和碳氫化 合物吸收套筒742。框架可進一步包括框架凸片708，而碳氫化合物吸收套筒可進一步包括 套筒切口 706。碳氫化合物吸收套筒沿虛線SC可伸縮地插在框架頂部上。框架凸片708可 插入到套筒切口 706從而提供碳氫化合物吸收套筒相對框架的對準。在一個示例中，這樣 的對準特徵可使傳感器開口 746基本在框架窗口 737的上部或頂上。在另一個示例中，碳 氫化合物吸收套筒的內層暴露的邊緣705可由肋條覆蓋。進一步，如上所述的對準特徵可 確保暴露的邊緣705被肋條覆蓋。進一步，潔淨空氣環732可保持並阻止碳氫化合物吸收 套筒的運動，如上面圖4中的說明。圖8示出組裝的示例套筒式碳氫化合物收集器702的側視圖，其包括框架730和 碳氫化合物吸收套筒742。碳氫化合物吸收套筒和框架可進一步與傳感器孔腔組裝，例如 MAF孔腔(未示出)。傳感器開口 746可實現傳感器，例如MAF傳感器(未示出)，插穿碳氫 化合物吸收套筒和框架。傳感器開口可以是這樣的形狀和尺寸，其至少適合MAF傳感器的 形狀和尺寸。進一步，傳感器開口的形狀和尺寸可比MAF傳感器的形狀和尺寸大，從而允許 MAF傳感器插入時的公差。以該方式，可容納MAF傳感器，並可防止傳感器開口 746的邊緣 沿MAF傳感器伸出。圖9是圖8中示例碳氫化合物收集器702的後視圖。肋條738可用來保持碳氫化 合物吸收套筒742。可以理解，框架凸片708和/或套筒切口可實現框架與碳氫化合物吸收 套筒的對準。通過將碳氫化合物吸收套筒和框架設置在MAF孔腔內，框架和碳氫化合物吸 收套筒可進一步與MAF孔腔一起組裝。圖10是示例套筒式碳氫化合物收集器1002和示例MAF孔腔1050的部分分解裝 配圖。MAF孔腔1050可包括潔淨空氣端1054。潔淨空氣端1054可包括具有MAF孔腔切口 1012的潔淨空氣面1010。MAF孔腔切口 1012可與框架凸片1008和/或套筒切口對準，從 而實現MAF孔腔相對套筒式碳氫化合物吸收收集器的對準和定位。在其他示例中，潔淨空 氣端1054和/或潔淨空氣面1010可進一步包括壓痕(d印ression)、凹口(dent)、切口、斜 角、狹槽、扣件或其他進一步的對準，鎖定和定位特徵。進一步，框架1030和套筒式碳氫化 合物收集器1042可伸縮地沿虛線SCM插入。套筒式碳氫化合物收集器可由扣件、螺絲、粘 合劑等在平行於SCM或垂直於SCM的方向上保持。然而，進一步，MAF傳感器(未示出)可沿虛線MS徑向插穿MAF孔腔1050，和套 筒式碳氫化合物收集器1002。在某些示例中，凸片1040可插入到狹槽1070中從而將框架 1030相對MAF孔腔1050鎖定在適當位置，並因此貼著MAF孔腔的內壁1051保持碳氫化合 物吸收套筒1042。在進一步示例中，框架可增大或用粘合劑取代和/或焊接從而貼著內壁 1051固定和保持碳氫化合物吸收套筒1042。
12[0068]對準和定位特徵，例如凸片1040，狹槽1070，套筒切口 1006，框架凸片1008和MAF 切口 1012可實現套筒式碳氫化合物收集器沿線SCM可伸縮插入。進一步，這樣的對準和 定位特徵可實現傳感器開口 1046與MAF孔腔洞1056全等和對準。圖11是設置在部分進氣系統中的套筒式碳氫化合物收集器1102。套筒式碳氫化 合物收集器1102可設置在MAF孔腔1150內。MAF傳感器1120可穿透MAF孔腔1150和套 筒式碳氫化合物收集器1102。MAF孔腔1150和套筒式碳氫化合物收集器1102可進一步聯 接併集成到空氣濾清器箱蓋子(未示出)，和潔淨空氣導管1110。圖12是設置在部分進氣系統中的示例套筒式碳氫化合物收集器1102的部分切除 的透視圖。碳氫化合物吸收套筒1142可插在框架1130上從而形成套筒式碳氫化合物收 集器1102。然後套筒式碳氫化合物收集器1102可插入MAF孔腔1150的內部。MAF傳感 器1120可插穿MAF孔腔，碳氫化合物吸收套筒，和框架從而組裝套筒式碳氫化合物收集器， 如下面參考圖13更詳細的說明。套筒式碳氫化合物收集器1102和/或MAF孔腔1150可 聯接到潔淨空氣導管1110。包括在框架，碳氫化合物吸收套筒，MAF孔腔，潔淨空氣導管和 MAF傳感器中特徵的對準和聯接可幫助確定套筒式碳氫化合物收集器的組裝以及其如何設 置在進氣系統中。碳氫化合物吸收套筒可具有套筒邊緣1148，在該示例中所示碳氫化合物吸收套筒 1142可具有一個或多個層1107。進一步，隨著MAF主體穿透MAF孔腔，框架，和碳氫化合物 吸收套筒從而實現進氣口 1198和MAF傳感器主體1196相對進氣流AS的方向設置，MAF傳 感器的相對位置可在該圖中看到。圖12進一步示出框架1130保持碳氫化合物吸收套筒1142。例如，框架可包括濾 清箱環1134和肋條1138。環可覆蓋套筒邊緣，因而阻止套筒搖晃或伸出，並因此中斷氣流 通過MAF孔腔。圖13是流程圖，其示出可用於按照本實用新型一個示例構造和安裝套筒式碳氫 化合物收集器。該方法600可包括在602準備碳氫化合物吸收片以便用作套筒。準備碳 氫化合物吸收片可包括定尺寸和/或切割碳氫化合物吸收材料從而裝配到傳感器孔腔中。 進一步，對準特徵可切割為片。切割可以衝切操作執行。在604，該方法可進一步包括卷繞碳氫化合物吸收片為碳氫化合物吸收套筒。卷 繞的套筒可具有一個或多個碳氫化合物吸收片層。碳氫化合物吸收片層的數目可決定碳氫 化合物吸收套筒的吸收容量。在步驟606，該方法可包括在進氣系統的傳感器孔腔，如MAF孔腔中定位套筒和框 架。例如，在某些系統中，套筒可設置在傳感器孔腔中，並插入框架從而將套筒鎖定在適當 位置。在其他示例中，框架可伸縮地插入套筒中。套筒可由框架鎖定到適當位置，以便基本 鄰接傳感器孔腔的內壁。該方法可進一步包括套筒和框架的對準。框架和碳氫化合物吸收 片的對準特徵可用來輔助定位套筒和框架。應該理解，由框架保持在MAF孔腔中的碳氫化合物吸收套筒可最小化封裝利用的 空間。例如，這樣利用封裝空間可將碳氫化合物吸收材料與MAF傳感器的設置整合，增加 空間效率並因此增加發動機配置靈活性。進一步，所公開的套筒式碳氫化合物收集器可包 括簡單並使用最少量材料的套筒。以該方式，套筒式碳氫化合物收集器的設計可在大量應 用，如不同發動機中更具適應性和可按比例調整性。進一步，套筒式碳氫化合物收集器組件可實現更小空氣濾清器箱的利用，這是由於排除旁通或流經設置在空氣濾清器箱中的濾清 器。進一步，如上面簡要提到的那樣，在某些示例中，套筒式碳氫化合物收集器可聯接到空 氣濾清器箱蓋子上。某些這類方法可阻止幹預，因為難於接觸碳氫化合物吸收套筒。可以理解，這裡公開的配置和程序在本質上是示例的，且這些特定實施例不能當 作限制意義，因為無數變化都是可能的。例如，上面的技術可用於V6、L4、L6、V12、對置4和 其他發動機類型。本公開的主題包括這裡公開的不同系統和構型，以及其他特徵、功能和/ 或特性的所有新穎和不明顯的組合和次組合。權利要求特別指出新穎的和不明顯的一定組合和次組合。這些權利要求引用「一 個」元素或「第一」元素及其等效詞。權利要求應理解為包括一個或多個這類元素，不要求 也不排除兩個或更多這類元素。公開的特徵，功能，元素，和/或特性的其他組合和次組合 可通過本權利要求的補正或在該申請或相關申請中提交新權利要求而得到保護。這些權利 要求，無論範圍是否比其原始要求更寬、更窄、同等或不同，都應當作包括在本公開的主題 內。
權利要求一種套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是包括設置在傳感器孔腔內並包括一個或多個碳氫化合物吸收層的碳氫化合物吸收套筒；以及適於將所述碳氫化合物吸收套筒保持在所述傳感器孔腔內的框架。
2.根據權利要求1所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是所述碳氫化合物吸收 套筒是具有一個或多個碳氫化合物吸收層的卷繞狀態的碳氫化合物吸收片，且其中所述傳 感器孔腔是MAF傳感器孔腔，所述碳氫化合物吸收套筒進一步包括切入到所述碳氫化合物 吸收片中的多個套筒圖案孔口中的至少一個，其中在所述卷繞狀態中，所述套筒圖案孔口 交疊從而形成傳感器孔口，所述傳感器孔口與穿透所述碳氫化合物吸收套筒的傳感器一起 設置，並且所述碳氫化合物吸收套筒還包括切入所述碳氫化合物吸收片的多個套筒圖案切 口，其中所述卷繞狀態，所述套筒圖案切口交疊形成套筒切口從而定向所述氫化合物吸收 套筒在所述傳感器孔腔內。
3.根據權利要求1所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是進一步包括粘合劑、連 接、焊接、銷釘和扣件中至少一個以便保持、設置和/或固定所述碳氫化合物吸收套筒。
4.根據權利要求1所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是所述框架進一步包括 對準特徵，所述對準特徵相對所述傳感器孔腔和碳氫化合物吸收套筒設置所述框架，以便傳感器可通過傳感器孔腔被放置，同時所述框架和套筒被插入所述孔腔中。
5.根據權利要求1所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是所述框架進一步包括: 凸片，其能夠與傳感器孔腔狹槽配合從而將所述框架和傳感器孔腔聯接到一起，且所述凸片和所述狹槽的聯接進一步相對所述傳感器孔腔對準所述框架，且所述凸片進一步聯 接所述套筒式碳氫化合物收集器至空氣濾清器箱。
6.根據權利要求1所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是所述框架進一步包括 環，其部分被置於所述傳感器孔腔內並橫向保持所述碳氫化合物吸收套筒，所述環也包括將所述套筒式碳氫化合物收集器和潔淨空氣導管聯接和對準的對準特徵。
7.根據權利要求1所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是所述框架進一步包括 多個肋條，其連接到環，所述多個肋條限定一個或多個通過所述框架的窗口，當所述套筒繞所述框架外部布置時，所述窗口對碳氫化合物吸收套筒暴露所述框架內的空氣，其中 所述框架的多個肋條中至少一個和所述框架內的所述環保持碳氫化合物吸收套筒，以便所 述套筒鄰接傳感器孔腔的內壁，基本地防止所述套筒向所述傳感器孔腔的中心伸出，且所 述套筒的暴露邊緣隱藏在所述多個肋條中的一個肋條的後面。
8.根據權利要求1所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是所述套筒式碳氫化合物 收集器位於流入發動機的新鮮空氣流中空氣濾清器箱的下遊，其中所述收集器位於與曲柄 箱強制通風系統(PCV)開口相隔兩英寸或更多的距離。
9.根據權利要求1所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是所述套筒式碳氫化合物 收集器位於流入發動機的新鮮空氣流中曲柄箱強制通風系統開口的上遊，即PCV開口的上 遊。
10.一種用於一種發動機進氣系統的套筒式碳氫化合物收集器，發動機進氣系統包括 空氣濾清器箱；和潔淨空氣導管，潔淨空氣導管聯接到發動機工作時發動機氣流方向上空 氣濾清器箱的下遊；其特徵是所述套筒式碳氫化合物收集器包括作為所述空氣濾清器箱和潔淨空氣導管 間連接器的傳感器孔腔，所述孔腔包括限定所述空氣濾清器箱和潔淨空氣導管間通道的內 壁，碳氫化合物吸收套筒被設置在所述孔腔中並包括一個或多個碳氫化合物吸收層，以及 框架，其相對於所述傳感器孔腔內壁保持碳氫化合物吸收套筒。
11.根據權利要求10所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是所述傳感器孔腔是空 氣質量流量傳感器，(MAF傳感器)的傳感器孔腔，該空氣品質流量傳感器被設置來檢測流 經進氣系統的空氣品質流量，所述MAF傳感器穿透所述傳感器孔腔，框架和碳氫化合物吸 收套筒。
12.根據權利要求10所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是進一步包括PCV開口，所述開口位於與所述套筒式碳氫化合物收集器相距2英寸或更遠，所述PCV 出口設置在所述傳感器孔腔和節流閥片間，所述PCV開口聯接到PVC新鮮空氣埠，所述端 口聯接所述進氣系統至所述發動機的曲軸箱並進一步包括用於控制進氣系統，曲軸箱和進 氣歧管間所述氣流的PCV系統內的閥門。
13.根據權利要求10所述的套筒式碳氫化合物收集器，其特徵是所述空氣濾清器箱進 一步包括旁通碳氫化合物收集器，其基本平行於流經空氣濾清器箱的所述氣流，所述旁通 碳氫化合物收集器在空氣濾清器和所述套筒式碳氫化合物收集器之間。
專利摘要本實用新型提供一種套筒式碳氫化合物收集器。在某些示例中，套筒式碳氫化合物收集器包括碳氫化合物吸收套筒，該套筒適於被設置於傳感器孔腔內並包括一個或多個碳氫化合物吸收層，套筒式碳氫化合物收集器還包括適於將碳氫化合物吸收套筒保持在傳感器孔腔內的框架。
文檔編號F02M25/08GK201661389SQ20092021922
公開日2010年12月1日 申請日期2009年10月10日 優先權日2008年10月10日
發明者A·G·貝利斯, S·羅林斯 申請人:福特環球技術公司