用于汽车的油箱、汽车燃油蒸汽管理装置和汽车的制作方法

本实用新型涉及汽车领域，尤其涉及一种用于带纯电动行驶模式的PHEV汽车中的油箱、汽车燃油蒸汽管理装置以及一种汽车。

背景技术：

如图1所示，目前，燃油车通常配备有连接至油箱1的炭罐3。第一管路4a的第一端与油箱1相连通于油箱1的燃油蒸汽输出口1b，第一管路4a的第二端与炭罐3相连通于炭罐3的燃油蒸汽输入口3a，油箱1内部与燃油蒸汽输出口1b相对应的位置处设置有通气阀4d。给汽车加油时，用户开启加油小门，控制模块4c接收到小门的开启信号，驱动第一管路4a中的电磁阀4b开启，燃油蒸汽由通气阀4d经电磁阀4b进入炭罐3，经过滤后从炭罐3的大气通气口3b排入大气。

当油箱1内的燃油温度上升时，燃油持续蒸发，直至油箱1内油蒸汽分压达到饱和蒸汽压。该过程中蒸发出的燃油蒸汽使油箱1内混合气体的气压增大，多余的混合气体在电磁阀4b打开时从油箱1进入炭罐3吸附，经炭罐3的脱附口3c进入发动机脱附燃烧。反之，当油箱1内燃油温度下降时，油箱1内的混合气体的气压减小，在电磁阀4b打开时，空气从炭罐3经由第一管路4a进入油箱1。

若油箱经历多次高低温循环，将有大量燃油蒸汽产生并进入炭罐，导致炭罐内的活性炭颗粒饱和失去吸附作用，燃油蒸汽直接从炭罐溢出，造成空气污染。

为了避免炭罐饱和后燃油蒸汽直接排放到大气中，发动机定期净化或按照以上描述过程脱附炭罐。但是，插电式混合动力汽车(PHEV)在一定的工况下，汽车仅由电机驱动，发动机不运转。若汽车长时间处于纯电动工况下运行，不工作的发动机无法净化或脱附炭罐，炭罐将饱和，产生挥发性有机物排放，造成空气污染。

技术实现要素：

有鉴于此，现有技术中迫切需要一种减少因炭罐饱和而排放到空气中的燃油蒸汽的技术方案。

本实用新型提供了一种用于汽车的油箱，所述油箱包括：

常压外壳，其壳壁上成型有燃油蒸汽输出口和通孔；

弹性气腔组件，其包括气囊，其中：

所述弹性气腔组件的出口经所述通孔与大气压相连通，所述弹性气腔组件在所述通孔处与所述常压外壳密封连接；

所述气囊的主体设置于所述常压外壳内部，所述气囊的出口与所述弹性气腔组件的出口相连通，当所述油箱内外气压差不等时，所述气囊的体积相应变化，以减少所述油箱内的气压的变化。

优选地，所述弹性气腔组件还包括：

通气管，贯穿所述通孔，其一端与所述气囊的出口密封连接，另一端作为所述弹性气腔组件的出口。

本实用新型还提供了一种汽车燃油蒸汽管理装置，所述装置包括：

上述任一种油箱，以及：

炭罐，配置有燃油蒸汽输入口；

第一管路，其第一端与所述油箱的燃油蒸汽输出口相连通，其第二端与所述炭罐的燃油蒸汽输入口相连通；

电磁阀，设置于所述第一管路中；

控制模块，其控制信号输出端与所述电磁阀的控制信号输入端相连接，在汽车加油时驱动所述电磁阀打开以导通所述第一管路。

优选地，所述装置还包括：

第二管路，其第一端与所述油箱的燃油蒸汽输出口相连通；

第三管路，其第一端与所述第二管路的第二端相连通，其第二端与所述炭罐的燃油蒸汽输入口相连通；

双向压控阀，设置于所述第二管路中，当所述油箱内与所述炭罐内的气压差大于第一阈值时，所述双向压控阀打开，从所述油箱指向所述炭罐方向的管路通过所述第二管路和所述第三管路导通，当所述炭罐内与所述油箱内的气压差大于第二阈值时，所述双向压控阀打开，从所述炭罐指向所述油箱方向的管路通过所述第三管路和所述第二管路导通。

优选地，所述装置还包括：

第四管路，其第一端与所述油箱的燃油蒸汽输出口相连通，其第二端与所述炭罐的燃油蒸汽输入口相连通；

第一单向压控阀，设置于所述第四管路中，当所述油箱内与所述炭罐内的气压差大于第三阈值时，所述第一单向压控阀打开，从所述油箱指向所述炭罐方向的管路通过所述第四管路导通。

优选地，所述装置还包括：

第五管路，其第一端与所述油箱的燃油蒸汽输出口相连通，其第二端与所述炭罐的燃油蒸汽输入口相连通；

第二单向压控阀，设置于所述第五管路中，当所述炭罐内与所述油箱内的气压差大于第四阈值时，所述第二单向压控阀打开，从所述炭罐指向所述油箱方向的管路通过所述第五管路导通。

优选地，所述装置还包括：

第六管路，其第一端与所述第二管路的第二端相连通，其第二端与大气相连通，其第三端与所述弹性气腔组件的出口相连通；

第三压控单向阀，设置于所述第六管路的第三端与第一端之间，当所述气囊内的气压大于所述炭罐内的气压时，从所述气囊指向所述炭罐方向的管路通过所述第六管路导通；

第四压控单向阀，设置于所述第六管路的第二端与第三端之间，当大气压大于所述气囊内的气压时，从所述第六管路的第二端指向所述气囊方向的管路通过所述第六管路导通。

优选地，所述装置还包括：

第七管路，其第一端与所述炭罐的燃油蒸汽输入口相连通，其第二端与大气相连通，其第三端与所述弹性气腔组件的出口相连通；

第五压控单向阀，设置于所述第七管路的第三端与第一端之间，当所述气囊内的气压大于所述炭罐内的气压时，从所述气囊指向所述炭罐方向的管路通过所述第七管路导通；

第六压控单向阀，设置于所述第七管路的第二端与第三端之间，当大气压大于所述气囊内的气压时，从所述第七管路的第二端指向所述气囊方向的管路通过所述第七管路导通。

本实用新型还提供了一种汽车，所述汽车包括：上述任一种汽车燃油蒸汽管理装置。

本实用新型提供的用于汽车的油箱、燃油蒸汽管理装置和汽车，能够有效地消除由高低温循环引起的炭罐饱和溢出，同时维持油箱处于常压状态，一方面有助于减小常规汽车的炭罐体积，另一方面有助于轻量化的塑料油箱在PHEV的应用，且无需高压塑料油箱的壳体加固结构和精密的保压电磁阀，减小塑料油箱系统重量，提高汽车燃油经济性。

附图说明

图1是现有技术中汽车的油箱和炭罐连接方式的示意图；

图2a是本实用新型实施例一提供的油箱的构造示意图；

图2b是本实用新型实施例一提供的另一种油箱的构造示意图；

图3是本实用新型实施例二提供的汽车燃油蒸汽管理装置的构造示意图；

图4是本实用新型实施例三提供的汽车燃油蒸汽管理装置的构造示意图；

图5是本实用新型实施例四提供的汽车燃油蒸汽管理装置的构造示意图；

图6是本实用新型实施例五提供的汽车燃油蒸汽管理装置的构造示意图；

图7是本实用新型实施例六提供的汽车燃油蒸汽管理装置的构造示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本实用新型的技术方案，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

本实施例提供一种用于汽车的油箱，其包括：常压外壳，所述常压外壳上有一体成型的燃油蒸汽输出口和通孔，油箱还包括弹性气腔组件，其中弹性气腔组件的出口与外界大气相连通，弹性气腔组件内部包括气囊。气囊的主体置于常压外壳的内部，出口与弹性气腔组件的出口相连通。由此，气囊1e的出口能够与外界大气相连通。

如图2a所示，本实施例提供的油箱1的一种实现方式是：油箱1包括常压外壳1a，其上有一体成型的燃油蒸汽输出口1b和通孔1c。油箱1还包括弹性气腔组件1d，将气囊1e本身作为弹性气腔组件1d，本方案中所述气囊1e的出口可同时作为所述弹性气腔组件1d的出口，气囊1e的出口经通孔1c与外界大气压相连通，气囊1e在通孔1c处与常压外壳1a密封连接，其目的是防止外界大气进入所述油箱1的内部。

如图2b所示，在本实施例的另一种实现方式中，油箱1包括常压外壳1a，其上有一体成型的燃油蒸汽输出口1b和通孔1c。油箱1还包括弹性气腔组件1d，弹性气腔组件1d包括气囊1e、通气管1f。通气管1f的一端与气囊1e的出口密封连通，另一端作为弹性气腔组件1d的出口与外界大气压相连通。气囊1e的主体设置于常压外壳1a的内部，气囊1e的出口经通气管1f与外界大气相连通，通气管1f经通孔1c与常压外壳1a密封连接以防止外界大气进入油箱1内部，本方案中气囊1e的出口直接与通气管1f连通，相比于图2a所示气囊1e的出口直接与常压外壳1a连通更易于实现。

在油箱1的上述所有实现方式中，由燃油蒸发形成的燃油蒸汽与空气的混合气体以及液态燃油共同保存在由气囊1e与常压外壳1a构成的密闭空间中。气囊1e内的气压等于外界大气压，气囊1e的外部气压即为油箱1内燃油蒸汽与空气的混合气体的气压。

当油箱1内温度升高时，油箱1内部的燃油饱和蒸汽压升高，蒸发量增大，当油箱1的燃油蒸汽输出口1b关闭时，由于油箱1密闭，其内部气压增大。当油箱1内混合气体的气压大于外界大气压时，气囊1e中原有的空气被排放到大气中，气囊1e体积收缩，油箱1的常压外壳1a与气囊1e构成的密闭空间容积增大，油箱1内部混合气体的气压得以释放，油箱1内部保持常压。

反之，当油箱1内温度降低时，油箱1内部的燃油饱和蒸汽压下降，蒸发量减少，当油箱1的燃油蒸汽输出口1b关闭时，由于油箱1密闭，其内部气压减少。当油箱1内部混合气体的气压小于外界大气压时，外界大气中的空气进入气囊1e，气囊1e体积膨胀，油箱1的常压外壳1a与气囊1e构成的密闭空间容积减小，油箱1内部混合气体的气压增加，油箱1内部保持常压。

实施例二

如图3所示，本实施例提供一种汽车燃油蒸汽管理装置，包括：油箱1、炭罐3、第一管路4a、电磁阀4b、控制模块4c、通气阀4d。

油箱1包括常压外壳1a和弹性气腔组件1d。其中常压外壳1a上有一体成型的燃油蒸汽输出口1b和通孔1c，弹性气腔组件1d包括气囊1e、通气管1f。第一管路4a的第一端与油箱1相连通于油箱1的燃油蒸汽输出口1b，第一管路4a的第二端与炭罐3相连通于炭罐3的燃油蒸汽输入口3a，电磁阀4b设置于第一管路4a中，汽车中的控制模块4c的控制信号输出端与电磁阀4b的控制信号输入端相连接。

由于在不加油状态下电磁阀4b为常闭状态，油箱1内温度升高和降低时，油箱内的混合气体不会进入油箱1以外的空间(包括第一管路4a、炭罐3、外界大气环境等)，此时整个汽车燃油蒸汽管理装置中的气体迁移和状态转换的过程仅发生在外界大气环境、气囊1e的内部空间以及油箱1的内部空间之间，具体的工作原理请参阅实施例一中的相关描述。整个过程避免了由于高低温循环引起的炭罐3饱和溢出。

油箱1内部与燃油蒸汽输出口1b相对应的位置处设置有通气阀4d。给汽车加油时，用户开启加油小门，控制模块4c的触发输入端接收到小门开启信号，驱动电磁阀4b开启，第一管路4a导通，燃油蒸汽由通气阀4d经第一管路4a进入炭罐3，经过滤后从炭罐3的大气通气口3b排入大气。

实施例三

如图4所示，在本实施例中，汽车燃油蒸汽管理装置包括：油箱1、炭罐3、第一管路4a、电磁阀4b、控制模块4c、通气阀4d、第二管路5a、双向压控阀5b、第三管路5c。

油箱1包括常压外壳1a和弹性气腔组件1d。油箱1的具体构造请参阅实施例一中与图2a或2b相对应的油箱实现方式，本实施例中以图2b所示实现方式为例进行说明。第一管路4a、电磁阀4b与其他部分的连接方式请参阅实施例二。第二管路5a的第一端与油箱1的燃油蒸汽输出口1b相连通，第二管路5a的第二端与第三管路5c的第一端相连通，第三管路5c的第二端与炭罐3的燃油蒸汽输入口3a相连通。设置于第二管路5a中的双向压控阀5b作为泄压阀使用。

当油箱1内部与炭罐3内部的气压差大于第一阈值时，双向压控阀5b打开，从油箱1指向炭罐3的管路通过第二管路5a和第三管路5c导通。将第一阈值设置为大于使气囊1e体积收缩所需的气压(在本实施例中，第一阈值为5kpa，使气囊1e体积收缩所需的气压小于5kpa)。当油箱1内温度升高时，油箱1内部的燃油饱和蒸汽压升高，蒸发量增大，由于油箱1密闭，其内部气压增大。如果油箱1内部与炭罐3内部的气压差小于第一阈值，双向压控阀5b保持在关闭状态，当油箱1内部的混合气体的气压大于外界大气压时，气囊1e中原有的空气被排放到大气中，气囊1e体积收缩，油箱1的常压外壳1a与气囊1e构成的密闭空间容积增大，油箱1内部混合气体的气压得以释放，油箱1内部保持常压。

极限情况下，油箱1处于低油位且燃油持续升温，气囊1e的体积被压缩到极限但油箱1内部的气压依然持续升高，当油箱1内部与炭罐3内部的气压差大于第一阈值时，双向压控阀5b打开，从油箱1指向炭罐3的管路通过第二管路5a和第三管路5c导通，油箱1内过多的燃油蒸汽通过第二管路5a和第三管路5c进入炭罐3，油箱1的内部气压保持在第一阈值。

当炭罐3内部与油箱1内部的气压差大于第二阈值时，双向压控阀5b打开，从炭罐3指向油箱1的管路通过第三管路5c和第二管路5a导通。将第二阈值设置为大于使气囊1e体积膨胀所需的气压(在本实施例中，第二阈值为5kpa，使气囊1e体积膨胀所需的气压小于5kpa，在一些其他的实施例中第二阈值可以不与第一阈值相等)。当油箱1内温度降低时，油箱1内部的燃油饱和蒸汽压下降，蒸发量减少，由于油箱1密闭，其内部气压减少。如果炭罐3内部与油箱1内部的气压差小于第二阈值，双向压控阀5b保持在关闭状态，当油箱1内部混合气体的气压小于外界大气压时，外界大气中的空气进入气囊1e，气囊1e体积膨胀，油箱1的常压外壳1a与气囊1e构成的密闭空间容积减小，油箱1内部混合气体的气压增加，油箱1内部保持常压。

极限情况下，油箱1处于高油位且燃油持续降温，气囊1e的体积已膨胀到极限但油箱1内部的气压依然持续下降，当炭罐3内部与油箱1内部的气压差大于第二阈值时，双向压控阀5b打开，从炭罐3指向油箱1的管路通过第三管路5c和第二管路5a导通，从炭罐3的大气通气口3b进入炭罐3中的空气通过第三管路5c和第二管路5a进入油箱1，油箱1的内部气压保持在第二阈值。

给汽车加油时，第一管路4a的工作原理请参阅实施例一中的描述。

实施例四

如图5所示，在本实施例中，汽车燃油蒸汽管理装置包括：油箱1、炭罐3、第一管路4a、电磁阀4b、控制模块4c、通气阀4d、第四管路6a、第一单向压控阀6b、第五管路7a、第二单向压控阀7b。

油箱1包括常压外壳1a和弹性气腔组件1d。油箱1的具体构造请参阅实施例一中与图2a或2b相对应的油箱实现方式，本实施例中以图2b所示实现方式为例进行说明。第一管路4a、电磁阀4b与其他部分的连接方式请参阅实施例二。第四管路6a的第一端与油箱1的燃油蒸汽输出口1b相连通，第四管路6a的第二端与炭罐3的燃油蒸汽输入口3a相连通；第五管路7a的第一端与油箱1的燃油蒸汽输出口1b相连通，第五管路7a的第二端与炭罐3的燃油蒸汽输入口3a相连通。第一单向压控阀6b设置于第四管路6a中，第二单向压控阀7b设置于第五管路7a中。

当油箱1内部与炭罐3内部的气压差大于第三阈值时，第一单向压控阀6b打开，从油箱1指向炭罐3的管路通过第四管路6a导通。将第三阈值设置为大于使气囊1e体积收缩所需的气压(在本实施例中，第三阈值为5kpa，使气囊1e体积收缩所需的气压小于5kpa)；当炭罐3内部与油箱1内部的气压差大于第四阈值时，第二单向压控阀7b打开，从炭罐3指向油箱1的管路通过第五管路7a导通，将第四阈值设置为大于使气囊1e体积膨胀所需的气压(在本实施例中，第四阈值为5kpa，使气囊1e体积膨胀所需的气压小于5kpa，在一些其他的实施例中第四阈值可以不与第三阈值相等)。由于在不加油状态下电磁阀4b为常闭状态，当油箱1内温度升高时，油箱1内部的燃油饱和蒸汽压升高，蒸发量增大，其内部气压增大。如果油箱1内部与炭罐3内部的气压差小于第三阈值，第一单向压控阀6b保持在关闭状态，当油箱1内部的混合气体的气压大于外界大气压时，气囊1e中原有的空气被排放到大气中，气囊1e体积收缩，油箱1的常压外壳1a与气囊1e构成的密闭空间容积增大，油箱1内部混合气体的气压得以释放，油箱1内部保持常压。

极限情况下，油箱1处于低油位且燃油持续升温，气囊1e的体积被压缩到极限但油箱1内部的气压依然持续升高，当油箱1内部与炭罐3内部的气压差大于第三阈值时，第一单向压控阀6b打开，油箱1内过多的燃油蒸汽通过第四管路6a进入炭罐3，油箱1的内部气压保持在第三阈值。

当油箱1内温度降低时，油箱1内部的燃油饱和蒸汽压下降，蒸发量减少，由于油箱1密闭，其内部气压减少。如果炭罐3内部与油箱1内部的气压差小于第四阈值，第二单向压控阀7b保持在关闭状态，当油箱1内部混合气体的气压小于外界大气压时，外界大气中的空气进入气囊1e，气囊1e体积膨胀，油箱1的常压外壳1a与气囊1e构成的密闭空间容积减小，油箱1内部混合气体的气压增加，油箱1内部保持常压。

极限情况下，油箱1处于高油位且燃油持续降温，气囊1e的体积已膨胀到极限但油箱1内部的气压依然持续下降，当炭罐3内部与油箱1内部的气压差大于第四阈值时，第二单向压控阀7b打开，从炭罐3的大气通气口3b进入炭罐3中的空气通过第五管路7a进入油箱1，油箱1的内部气压保持在第四阈值。

给汽车加油时，第一管路4a的工作原理请参阅实施例一中的描述。

实施例五

如图6所示，在本实施例中，汽车燃油蒸汽管理装置包括：油箱1、炭罐3、第一管路4a、电磁阀4b、控制模块4c、通气阀4d、第二管路5a、双向压控阀5b、第三管路5c、第六管路2a、第三压控单向阀2b、第四压控单向阀2c。

油箱1包括常压外壳1a(其上有一体成型的燃油蒸汽输出口1b和通孔1c)和弹性气腔组件1d。弹性气腔组件1d包括气囊1e、通气管1f。通气管1f的一端与气囊1e的出口密封连接，另一端作为弹性气腔组件1d的出口经通孔1c与常压外壳1e密封连接后，与第六管路2a的第三端相连通。气囊1e的主体设置于常压外壳1e的内部。

第一管路4a、第二管路5a、第三管路5c与油箱1以及炭罐3之间的连通方式请参阅实施例三。

在实施例三中的方案，由于气囊1e本身可能存在渗透排放，当遇到这种情况时，会导致渗透到气囊1e中的燃油蒸汽经弹性气腔组件1d的出口与外界大气的连通处溢出。为了消除可能存在的气囊1e的渗透排放带来的影响，现将实施例三中的汽车燃油蒸汽管理装置的构造改进为本实施例中的汽车燃油蒸汽管理装置的构造，即将弹性气腔组件1d的出口与新增的第六管路2a相连接：第六管路2a的第一端与炭罐3的燃油蒸汽输入端3a相连通，第六管路2a的第二端与油箱1的燃油输出端1b相连通。第三压控单向阀2b设置于第六管路2a的第三端与第二端之间，仅能允许气体通过第六管路2a从气囊1e内流向炭罐3；第四压控单向阀2c设置于第六管路2a的第二端与第一端之间，仅能允许气体通过第六管路2a的第二端从外界大气环境流向气囊1e。

在本实施例中，当油箱1内部的温度升高时，其内部气压大于炭罐3内部的大气压，第三压控单向阀2b单向导通，仅能允许气囊1内部的气体(含因渗透排放作用而进入气囊1e的燃油蒸汽)单向经过第六管路2a进入炭罐3,再由炭粉吸附后排入大气，气囊1e体积缩小，第三压控单向阀2b的单向导通作用避免了气囊1e中的燃油蒸汽从第六管路2a的第二端直接排入大气造成空气污染。

当油箱1内部的温度下降时，其内部气压小于外界大气压，第四压控单向阀2c单向导通，仅能允许外界大气压中的空气通过第六管路2a的第二端经过第六管路2a的第三端进入气囊1e,使气囊1e体积膨胀，第四压控单向阀2c的单向导通作用避免了从炭罐3吸入包含空气和燃油蒸汽的混合气体而使气囊1e产生冷凝积等问题。

实施例六

如图7所示，在本实施例中，汽车燃油蒸汽管理装置包括：油箱1、炭罐3、第一管路4a、电磁阀4b、控制模块4c、通气阀4d、第二管路5a、双向压控阀5b、第三管路5c、第七管路9a、第五压控单向阀9b、第六压控单向阀9c。

油箱1包括常压外壳1a(其上有一体成型的燃油蒸汽输出口1b和通孔1c)和弹性气腔组件1d。弹性气腔组件1d包括气囊1e、通气管1f。通气管1f的一端与气囊1e的出口密封连接，另一端作为弹性气腔组件1d的出口经通孔1c与常压外壳1e密封连接后，与第七管路9a的第三端相连通。气囊1e的主体设置于常压外壳1e的内部。第七管路9a的第一端与炭罐3的大气通气口3b相连通，第七管路9a的第二端与外界大气环境相连通。

在本实施例中，当油箱1内部的温度升高时，其内部气压大于炭罐3内部的大气压，第五压控单向阀9b单向导通，仅能允许气囊1内部的气体(含因渗透排放作用而进入气囊1e的燃油蒸汽)单向经过第七管路9a进入炭罐3,再由炭粉吸附后排入大气，气囊1e体积缩小，第五压控单向阀9b的单向导通作用避免了气囊1e中的燃油蒸汽从第七管路9a的第二端直接排入大气造成空气污染。

当油箱1内部的温度下降时，其内部气压小于外界大气压，第六压控单向阀9c单向导通，仅能允许外界大气压中的空气通过第七管路9a的第二端经过第七管路9a的第三端进入气囊1e,使气囊1e体积膨胀，第六压控单向阀9c的单向导通作用避免了从炭罐3吸入包含空气和燃油蒸汽的混合气体而使气囊1e产生冷凝积等问题。

实施例七

本实施例提供一种具有实施例二至实施例六中提供的任一种燃油蒸汽管理装置的汽车。所述汽车为插电混合动力式汽车，由于采用了上述燃油蒸汽管理装置，能够有效地消除由高低温循环引起的炭罐饱和溢出，同时维持油箱处于常压状态，因此当插电式混合动力汽车长时间处于纯电动工况下运行，炭罐依然不会饱和，也就不会产生挥发性有机物的排放。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原来的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。