[发明专利]蒸发排放装置和吸附剂

说明书

本公开涉及烃排放控制系统。本公开更具体涉及被烃吸附性涂料组合物涂布的基底、进气系统和用于控制来自机动车发动机和燃料系统的烃的蒸发排放的蒸发排放控制系统。

发明领域

本公开大体上涉及烃排放控制系统。本公开更特别涉及被烃吸附性涂料组合物涂布的基底、蒸发排放控制系统组件和用于控制来自机动车发动机和燃料系统的烃的蒸发排放的蒸发排放控制系统。

发明背景

来自内燃机驱动的机动车的燃料系统的汽油燃料的蒸发损失是对烃造成的大气污染的重要潜在贡献因素。利用活性炭吸附燃料系统排放的燃料蒸气的滤罐系统用于限制这样的蒸发排放。目前，所有车辆具有含活性炭丸粒的燃料蒸气滤罐以控制蒸发排放。许多燃料蒸气滤罐也含有附加控制装置以捕获在昼夜温度循环的热侧过程中从碳床逸出的燃料蒸气。由于压降原因，当前用于这种排放的控制装置仅含有含碳蜂窝吸附剂。在这样的系统中，通过用新鲜环境空气吹扫滤罐系统、从活性炭中脱附燃料蒸气并由此再生碳以供进一步吸附燃料蒸气，从活性炭中周期性除去吸附的燃料蒸气。公开了基于滤罐的蒸发损失控制系统的示例性美国专利包括下列：美国专利4,877,001；4,750,465；和4,308,841。

关于允许的烃排放量的严格规章制度已要求逐渐收紧来自机动车的烃排放量的控制，甚至在不用期间。在这样的期间(即在停放时)，车辆燃料系统可能经受温暖环境，这导致燃料箱中的蒸气压提高，因此燃料蒸发损失到大气中的可能性提高。

上文提到的滤罐系统在容量和性能方面具有某些限制。例如，吹扫空气没有脱附吸附在吸附剂体积上的所有燃料蒸气，以致残余烃(“残留物(heel)”)可能排放到大气中。本文所用的术语“残留物”是指当滤罐在已吹扫或“清洁”状态时通常存在于吸附剂材料上并可能导致吸附剂的吸附容量降低的残余烃。另一方面，逸出的排放物(bleed emissions)是指逃脱吸附剂材料的排放物。例如当吸附和脱附之间的平衡明显偏向脱附而非吸附时会发生逸出。当车辆经受昼夜温度变化几天时会出现这样的排放物，通常称为“全日换气损失(diurnal breathing losses)”。某些规章使得希望将来自滤罐系统的这些全日换气损失(DBL)排放保持在极低水平。例如，截至2012年3月22日，California Low EmissionVehicle Regulation(LEV-III)要求2001和以后的模型机动车根据Bleed Emissions TestProcedure(BETP)的滤罐DBL排放不超过20mg。

关于DBL排放的更严格规章继续促进开发改进的蒸发排放控制系统，特别是用于具有降低的吹扫体积(purge volumes)的车辆(即混合动力车辆)。否则，这样的车辆可能由于较低吹扫频率(这相当于较低的总吹扫体积和较高的残余烃残留物)而产生高DBL排放。因此，理想的是提供即使在低体积和/或低频率的吹扫循环下也具有低DBL排放的蒸发排放控制系统。

先前公开了通过在排向大气之前使燃料蒸气经过初始吸附剂体积然后经过至少一个后续吸附剂体积而限制在严格DBL条件下的烃排放的方法，其中初始吸附剂体积具有比后续吸附剂体积高的吸附容量。参见美国专利RE38,844。

先前也公开了一种具有高吹扫效率和中等丁烷工作容量的蒸发排放控制滤罐系统装置，其具有初始吸附剂体积和至少一个后续吸附剂体系并具有小于3g/dL的有效丁烷工作容量(BWC)、2克至6克的g-total BWC和在40g/hr丁烷加载步骤后施加的最多大约210升吹扫下最多20mg的两天全日换气损失(DBL)排放。参见美国专利申请公开2015/0275727。

燃料衍生烃的蒸发排放的另外来源包括发动机、排气再循环(EGR)系统和进气系统。已经发现，来自几个来源的显著量的挥发性烃在发动机已停机后收集在汽车发动机的进气系统中。如果不存在蒸发排放捕获技术，这些烃在发动机已停机后排放到大气中。因此，减少或消除进气系统中的烃排放物的排出是理想的。