[发明专利]混合动力汽车气态燃油蒸发冷凝回收系统及控制方法

权利要求书

1.一种混合动力汽车气态燃油蒸发冷凝回收系统，包括油箱、活性碳罐、气压泵及控制器，所述油箱内设有压力传感器；其特征在于，还包括冷凝装置、数个电控二通阀和数个电控三通阀，所述冷凝装置包括冷凝容器、冷冻机和冷量控制阀，直立的冷凝容器包括双层壳体和冷凝管，螺旋形的冷凝管位于冷凝容器上部中，冷凝充填颗粒充填在冷凝容器上部中且包围冷凝管四周，双层壳体上端通过电控通大气阀与大气相通；冷凝管上端伸出双层壳体后通过第一上连接管依次与气压泵、第一电控三通阀和发动机进气歧管相连，冷凝管下端敞开；活性碳罐包括主碳腔和副碳腔两个独立的腔室，主碳腔容积大于副碳腔容积；冷凝管上端的旁通管通过泄压阀与油箱上侧相连，冷凝容器的底部连接管通过油液回流阀与油箱上侧相连；冷凝容器顶端的第二上连接管分成两路，一路依次通过第二电控三通阀、主碳腔电控二通阀与主碳腔相连，另一路依次通过第三电控三通阀、副碳腔电控二通阀与副碳腔相连；第一电控三通阀与第二电控三通阀通过连接管相连；空滤器的输出管分成两路，一路通向主碳腔，另一路通过第四电控三通阀通向副碳腔；冷冻机的输出端通过冷量调节阀与冷凝容器下部相连；控制器与各电控二通阀、电控三通阀、气压泵控制端、各压力传感器和各温度传感器电连接。

2.如权利要求1所述的混合动力汽车气态燃油蒸发冷凝回收系统，其特征在于，所述双层壳体的上部为锥台壳体下部为半球壳体，所述锥台壳体和半球壳体的连接处设有多孔水平隔板，冷凝管下端端口与所述多孔水平隔板端面的距离H＝2-3cm；双层壳体的外层壳体内侧固设一层真空隔热板，外层壳体和内层壳体之间注有作为相变材料的15％NaCl溶液；所述半球壳体作为冷凝液态燃油集液腔，液位传感器设置在半球壳体下部内，第一温度传感器和第二温度传感器上下对角设置在锥台壳体内。

3.如权利要求1所述的混合动力汽车气态燃油蒸发冷凝回收系统，其特征在于，主碳腔内设有间隔排列的数块主碳腔多孔垂直隔板，副碳腔位于活性碳罐的一角内，主碳腔与副碳腔的容积比为4：1，第一碳氢传感器设置在副碳腔下部内，第二碳氢传感器设置在主碳腔下部内。

4.如权利要求1所述的混合动力汽车气态燃油蒸发冷凝回收系统，其特征在于，所述多孔水平隔板设有多个直径为1.4～1.6毫米的水平通孔。

5.如权利要求3所述的混合动力汽车气态燃油蒸发冷凝回收系统，其特征在于，所述多孔垂直隔板设有多个直径为1.8～2.2毫米的垂直通孔。

6.如权利要求1所述的混合动力汽车气态燃油蒸发冷凝回收系统，其特征在于，副碳腔内垂直方向中部设有水平隔板，所述水平隔板外端端头与副碳腔腔壁距离H1＝1.8～2.2毫米。

7.如权利要求1所述的混合动力汽车气态燃油蒸发冷凝回收系统，其特征在于，所述冷凝充填颗粒的材质为铜或铝。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的油电混合动力汽车气态燃油蒸发冷凝回收系统的控制方法，其特征在于：包括以下不同工况的对应步骤：

首先在控制器中分别预设以下参数：油箱最高压力P_high和油箱最低压力P_low，冷凝容器最高温度T_hig和冷凝容器最低温度T_low，然后按A泄压、B脱附、C边泄压边脱附不同工况的对应步骤分别进行；

A泄压：

A1)油箱内的压力传感器检测到油箱压力高于油箱最高压力P_high时，控制器指令开启泄压阀、冷冻机和电控通大气阀，油箱中的气态燃油依次经泄压阀、旁通管和第一上连接管进入冷凝容器的冷凝管中，冷凝出的液态燃油从冷凝管下端端口流出后穿过多孔水平隔板流入冷凝容器下端的集液腔中；

A2)控制器指令导通第二电控三通阀的相应端口和主碳腔电控二通阀，冷凝容器中未被冷凝的气态燃油依次通过第二上连接管、第二电控三通阀和主碳腔电控二通阀进入活性碳罐的主碳腔进行吸附；

A3)当压力传感器检测到油箱压力低于预设值P_low时，泄压阀关闭；泄压过程中，通过第一温度传感器和第二温度传感器检测冷凝容器温度，当冷凝容器温度低于冷凝容器最低温度T_low时，控制器指令冷冻机停机，电控通大气阀关闭；此时通过15％NaCl溶液的相变材料为冷凝容器提供冷量；当冷凝容器温度高于冷凝容器最高温度T_high时，控制器指令开启冷冻机和电控通大气阀，如此往复循环；

A4)泄压阀关闭后，通过第一温度传感器与第二温度传感器检测冷凝容器温度，相变材料若仍具有冷量且第一碳氢传感器检测到副碳腔处于空载或10％～20％容积的低负荷状态时，控制器指令启动气压泵和电控通大气阀，同时指令导通第一电控三通阀、第二电控三通阀和第三电控三通阀的相应端口，以及主碳腔电控二通阀和副碳腔电控二通阀，将主碳腔内经过脱附处理的气态燃油依次通过主碳腔电控二通阀、第二电控三通阀、第一电控三通阀、气压泵和第一上连接管进入冷凝容器上部的冷凝管中吸附冷凝，冷凝的液态燃油流向集液腔；未被冷凝的气态燃油依次通过第二上连接管、第三电控三通阀、副碳腔电控二通阀进入副碳腔中吸附；当相变材料的冷量消耗完或相变材料具有冷量且副碳腔处于空载或10％～20％容积的低负荷状态时，泄压过程结束，控制器指令开启油液回流阀，集油腔中的液态燃油流回油箱；

B脱附

B1)当第二碳氢传感器检测到主碳腔处于饱和状态且同时第一碳氢传感器检测到副碳腔处于空载或10％～20％容积的低负荷状态时，则控制器指令开启气压泵、冷冻机和电控通大气阀，重复步骤A2)完成进入主碳腔内气态燃油的吸附；

B2)重复步骤A3)中通过第一温度传感器和第二温度传感器检测冷凝容器温度后的过程，当主碳腔中燃油吸附量达到75％时，控制器指令冷冻机停机，电控通大气阀关闭；通过第一温度传感器和第二温度传感器检测冷凝容器温度，从而判定相变材料若是否仍具有冷量，若仍具有冷量，则重复步骤A2)过程继续吸附进入主碳腔的气态燃油；直至相变材料的冷量释放完毕，若判定相变材料无冷量，整个脱附冷凝过程结束；控制器指令开启油液回流阀，冷凝容器下部集油腔中的液态燃油流回油箱；

B3)当第一碳氢传感器与第二碳氢传感器检测到主碳腔与副碳腔均饱和时，此时启动发动机，同时控制器指令开启各电控三通阀、主碳腔电控二通阀和副碳腔电控二通阀，利用发动机进气歧管真空使空气经空滤器过滤后经过输出管进入主碳腔，还经过第四电控三通阀进入副碳腔，对主碳腔与副碳腔内的气态燃油进行冲洗脱附，然后分别通过主碳腔电控二通阀和副碳腔电控二通阀、再依次通过第三电控三通阀、第二电控三通阀和第一电控三通阀相应端口，最后通过发动机进气歧管进入发动机；

C边泄压边脱附

C1)发动机工作时，重复A1)步骤过程进行泄压，同时控制器指令开启各电控三通阀、主碳腔电控二通阀和副碳腔电控二通阀，利用发动机进气歧管真空使空气经空滤器过滤后分别进入主碳腔和副碳腔，对主碳腔与副碳腔内的气态燃油进行冲洗脱附，然后主碳腔的气态燃油依次通过主碳腔电控二通阀、第二电控三通阀和第一电控三通阀相应端口，再通过发动机进气歧管进入发动机；副碳腔的气态燃油依次通过副碳腔电控二通阀、第三电控三通阀和主碳腔的气态燃油并成一路通过发动机进气歧管进入发动机；冷凝容器内未冷凝的气态燃油依次通过第二上连接管、第三电控三通阀相应端口进入副碳腔吸附；

C2)通过第一温度传感器和第二温度传感器检测冷凝容器温度，当温度值低于冷凝容器最低温度T_low时，控制器指令冷冻机停机，电控通大气阀关闭；此时由相变材料为冷凝容器提供冷量；当温度高于冷凝容器最高温度T_high时，控制器指令冷冻机开机并开启电控通大气阀，以此往复循环；

C3)当主碳腔吸附量小于主碳腔最大吸附量20％时，控制器指令冷冻机停机，电控通大气阀关闭，发动机亦停止工作，汽车转为电机驱动；此时，通过第一温度传感器与第二温度传感器检测冷凝容器温度，若控制器判定相变材料仍具有冷量，则控制器指令开启气压泵、冷冻机和电控通大气阀，冷凝容器内的气态燃油依次通过第二上连接管、第三电控三通阀的相应端口、副碳腔电控二通阀进入副碳腔进行吸附；主碳腔内吸附处理后的气态燃油依次通过主碳腔电控二通阀、第二电控三通阀的相应端口、第一电控三通阀的相应端口、气压泵、第一上连接管进入冷凝容器内冷凝成液态燃油，直至冷凝容器的冷量释放完毕，若冷凝容器双层壳体中的相变材料的冷量释放结束，则泄压脱附过程结束，控制器指令开启油液回流阀，冷凝容器下部集油腔中的液态燃油流回油箱。