專利名稱：整體模制的碳罐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種整體模制的碳罐。
背景技術：
碳罐不斷地在進行著改進以減小成本和改善燃料蒸氣回收。一個改進的方面是將碳罐的各種構件包含到單ー的模制結構中以減小成本。例如，蒸氣入口、蒸氣出口以及罐外殼已被包含到單ー的整體模制結構中以減小制造成本。然而，當碳罐的幾何復雜性增加時，在模制期間可能會產(chǎn)生各種問題。例如，模具的復雜性可能由于所生成的流型而產(chǎn)生模具內的壓カ不平衡。壓カ不平衡可能導致加工結構的應力失效。而且，在模制期間在碳罐的區(qū)域之間有顯著的壓カ差時可能形成碳罐中的結構弱化和其他制造缺陷。特別地，當在制造期間存在壓カ不平衡時可能出現(xiàn)更小的壁厚、 空隙、欠注和其他模制缺陷。
發(fā)明內容因而，為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的模具內的壓カ不平衡引起的加工結構的應カ失效、形成碳罐中的結構弱化、更小的壁厚、空隙、欠注和其他模制缺陷問題中的至少ー個，本文中描述了系統(tǒng)和方法的各種例子。在ー個例子中，提供了 ー種整體模制的碳罐。所述整體模制的碳罐包括外殼，所述外殼包括至少部分地封閉帶有蒸氣入口和蒸氣出ロ的內腔的四個外側壁和上部分，所述上部分包括定位在澆ロ的后方的凹陷流動破壞器(depressed flow disruptor),以及鄰近燒ロ點定位并且側向跨越所述外殼的第一突出流動通道和第二突出流動通道。在一些例子中所述碳罐還可以包括在所述澆口前方橫越所述側壁中的三個側壁的至少一部分的肋。所述肋可以在所述上部分和所述至少三個側壁之間延伸并且在跨越所述內腔將所述內腔分為第一室和第二室的分隔壁處與所述突出流動通道會聚。所述凹陷流動破壞器可以由包括在外殼的上部分中的用于模制期間的熔融聚合物的澆口和將內腔分為第一和第二內室的分隔壁夾在中間。這樣，熔融聚合物的流速可以被調節(jié)以減小模制期間碳罐的各個部分之間的壓力差，由此減小由壓カ不平衡導致的劣化(例如，壁變薄、翹曲等)。而且，當利用這些類型的流動平衡特征時可以減小制造缺陷的數(shù)量并且可以增加碳罐的結構完整性。根據(jù)本實用新型一個實施例，所述凹陷流動破壞器具有小于圍繞所述凹陷流動破壞器的所述上部分的部段的厚度，并且所述突出流動通道具有大于圍繞所述突出流動通道的所述上部分的部段的厚度。根據(jù)本實用新型另ー個實施例，所述凹陷流動破壞器是彎曲的。根據(jù)本實用新型另ー個實施例，其特征是，還包括在所述澆ロ的前方橫越所述側壁中的三個側壁的至少一部分的肋。根據(jù)本實用新型又一個實施例，其特征是，所述肋在所述上部分和所述至少三個側壁之間延伸。根據(jù)本實用新型又一個實施例，其特征是，所述肋和所述突出流動通道在跨越所述內腔將所述內腔分為第一室和第二室的分隔壁處會聚。根據(jù)本實用新型又一個實施例，其特征是，所述碳罐包括第一分隔壁和第二分隔壁，所述澆ロ夾在所述第一分隔壁和所述第二分隔壁之間。根據(jù)本實用新型又一個實施例，其特征是，所述凹陷流動破壞器以及所述第一突出流動通道和所述第二突出流動通道夾在所述第一分隔壁和所述第二分隔壁之間。根據(jù)本實用新型又一個實施例，其特征是，所述第一分隔壁和所述第二分隔壁平行于鄰近所述蒸氣入口和所述蒸氣出口的外側壁。根據(jù)本實用新型又一個實施例，其特征是，所述肋與所述凹陷流動破壞器隔開。提供該實用新型內容是為了以簡化形式介紹下面在具體實施方式
中進ー步描述的概念的選擇。該實用新型內容并非_在識別權利要求的主題的關鍵特征或基本特征，也并非g在用于限制權利要求的主題的范圍。此外，權利要求的主題不限于解決在本公開的任何部分中提及的任何或所有缺點的實現(xiàn)方式。

圖I顯示了包括進氣系統(tǒng)、發(fā)動機和碳罐的車輛的示意圖。圖2顯示了碳罐的例子的透視圖。圖3顯示了圖2中所示的碳罐的仰視圖，其中碳罐的下部分被省略。圖4-6顯示了圖2中所示的碳罐的各種橫截面圖。圖7顯不了圖2中所不的碳iil的另Iv仰視圖。圖8顯示了可以用于制造圖2中所示的碳罐的模具。圖9顯示了制造碳罐的方法。
具體實施方式
在這里描述了包括多個構件的整體模制的碳罐。所述構件可以包括在碳罐的外殼的上部分中定位在澆ロ的后方的凹陷流動破壞器。所述構件還可以包括鄰近澆ロ并且側向跨越外殼定位的流動通道。所述構件還可以包括在澆口前方橫越包括在外殼中的三個側壁的至少一部分的多個肋。所述肋在外殼的上部分和所述三個側壁之間延伸。所述凹陷流動破壞器、突出流動通道和肋改變碳罐的模制期間熔融聚合物的流動以減小罐的各個區(qū)域之間的壓力差，由此減小模具上的應力。因此，可以增加模具的壽命，由此減小制造成本。另夕卜，也可以減小諸如壁變薄、欠注等的制造缺陷，由此減小制造成本并且增加制造一致性。此外，肋増加碳罐的結構完整性，從而減小碳罐的耐用性失效的可能性。圖I顯示了車輛200的示意圖。車輛包括聯(lián)接到發(fā)動機10的進氣系統(tǒng)202和排氣系統(tǒng)204。發(fā)動機10可以被構造成燃燒燃料。進氣系統(tǒng)可以被構造成為發(fā)動機10提供進氣氣體(例如，空氣)并且包括各種部件，例如節(jié)氣門和進氣歧管。箭頭203顯示空氣和/或其他進氣氣體流動到發(fā)動機10中。此外，箭頭205顯示排氣氣體從發(fā)動機流動到排氣系統(tǒng)204中。排氣系統(tǒng)可以包括各種部件，例如排放控制裝置。如先前所述，合適的排放控制裝置可以包括催化轉換器、微粒過濾器等。在一些例子中發(fā)動機可以是自然吸氣式的。然而，在其他實施例中發(fā)動機可以是包括渦輪增壓器或增壓器的增壓式發(fā)動機。可以利用諸如排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的其他系統(tǒng)以減小排放并且改善車輛的性能。燃料輸送系統(tǒng)206聯(lián)接到發(fā)動機10。燃料輸送系統(tǒng)被構造成將選定的燃料量提供給發(fā)動機。可以利用一個或多個泵以使預期壓力下的燃料能夠經(jīng)由燃料噴射器噴射到發(fā)動機。箭頭207顯示燃料從燃料輸送系統(tǒng)流動到發(fā)動機。發(fā)動機10可以利用直接噴射、進氣ロ噴射或它們的組合。將會認識到，控制器12可以控制燃料從燃料輸送系統(tǒng)至發(fā)動機的流動?？刂破?2可以是微型計算機，所述微型計算機包括微處理器単元、輸入/輸出端ロ、只讀存儲器、隨機存取存儲器、不失效存儲器、常規(guī)數(shù)據(jù)總線等。燃料輸送系統(tǒng)還可以包括燃料箱208，所述燃料箱被構造成儲存合適的燃料，例如汽油、柴油、こ醇、生物柴油或它們的組合。將會認識到，燃料箱可以聯(lián)接到加油蓋或被構造成能夠經(jīng)由加油管為燃料箱再加油的其他合適的接ロ。燃料輸送系統(tǒng)可以聯(lián)接到碳罐210。盡管顯示了碳罐，但是將會認識到，可以使用其他合適的蒸氣罐。碳罐被構造成接收來自燃料輸送系統(tǒng)的蒸發(fā)排放物(例如，燃料蒸氣)。 因此，箭頭212顯示燃料蒸氣從燃料箱流動到碳罐，反之亦然。將會認識到，在加燃料期間燃料蒸氣可能被隔離，從而減小并且在ー些情況下顯著地抑制蒸發(fā)排放物。具體地，燃料箱和/或加油管可以被供應負壓以防止燃料蒸氣逸出到周圍大氣中?？刂破?2可以管理燃料輸送系統(tǒng)中的燃料蒸氣可容度(containment)。將會認識到，碳罐可以經(jīng)由控制器12選擇性地被浄化。特別地可以在真空存在于進氣系統(tǒng)中時浄化碳罐。因此箭頭214表示燃料蒸氣從碳罐流動到進氣系統(tǒng)。浄化策略可以基于許多因素，例如發(fā)動機速度、節(jié)氣門位置、發(fā)動機溫度等。另外燃料蒸氣可以在選定操作條件(例如加燃料)期間從燃料輸送系統(tǒng)(例如，燃料箱)轉移到碳罐。這樣，可以減小來自車輛的蒸發(fā)排放物。將會認識到，ー個或多個閥可以布置在將碳罐聯(lián)接到燃料箱和進氣系統(tǒng)的管道內。所述閥可以由控制器12控制以允許前述蒸氣控制策略。圖2-7顯示了近似按比例繪制的碳罐的例子的各種視圖。特別地，圖2顯示了碳罐210的分解透視圖。將會認識到，提供坐標軸是為了描述性目的，并且碳罐可以在車輛內的許多位置中被定向。碳罐包括外殼302。將會認識到，外殼是整體模制的。換句話說，可以在注射模制過程中使用單ー模具來構造碳罐210。在本文中關于圖9，更詳細地論述了用于構造碳罐的方法。外殼302可以包括四個外側壁(304、306、308和310)和上部分312。然而，在其他實施例中可以利用其他構造。上部分包括用于蒸氣輸送到碳罐和從碳罐輸送到其他車輛系統(tǒng)的各種ロ。特別地，碳罐包括蒸氣入口 316和蒸氣出口 318。蒸氣入口和出口連接到圖3中所示的內腔401，所述內腔至少部分地由四個外側壁和上部分封閉。而且，蒸氣入口和出ロ可以連接到如圖3中所示的第一內室406，如本文中更詳細地所述。然而，在其他例子中，蒸氣入口和出口可以連接到附加的或備選的內室。蒸氣入口可以聯(lián)接到燃料輸送系統(tǒng)中的燃料箱。在另一方面蒸氣出口可以聯(lián)接到圖I中所示的進氣系統(tǒng)202。將會認識到，蒸氣入口可以聯(lián)接到閥，所述閥被構造成選擇性地允許燃料蒸氣從燃料箱208流動到碳罐210中。類似地，蒸氣出口可以聯(lián)接到閥，所述閥被構造成選擇性地允許燃料蒸氣從碳罐210流動到進氣系統(tǒng)202。此外在一些例子中閥可以直接被整合到蒸氣入口和出口中。這樣，碳罐可以被操作以管理車輛內的蒸發(fā)排放物。碳罐還包括具有蓋324的下部分314，在組裝后所述蓋大致上使得碳罐的底部與周圍環(huán)境密封。在其他實施例中下部分可以被整合到碳罐的外殼302中。另外，碳罐包括通氣管帽320，所述通氣管帽具有與周圍環(huán)境連通的通氣管道322。通氣管帽可以選擇性地被密封以測試碳罐完整性。具體地，通氣閥(未顯示)可以布置在通氣管帽內用于測試碳罐的完整性。通氣管帽可以連接到第二和第三內室(408和410)。附加地或備選地，通氣管帽可以連接到第一內室406。碳罐還可以包括多個開ロ 326，所述開ロ將圖3中所示的內腔401連接到碳罐的通氣管帽。剖切平面330限定圖4中所示的橫截面。剖切平面332限定圖5中所示的橫截面。剖切平面334限定圖6中所示的橫截面。圖3顯示了碳罐210的橫截面仰視圖。如圖所示碳罐包括由外側壁(304、306、308和310)、上部分312和下部分314限定的內腔401。第一分隔壁402和第二分隔壁404可以跨越內腔將腔分為第一、第二和第三內室(406、408和410)。然而在其他實施例中碳罐可以包括將腔分為第一和第二內室的單一分隔壁。如圖所示，分隔壁在側向方向上與外側壁(306和310)等距地間隔。然而，在其他例子中，其他布局是可能的。分隔壁豎直地延伸通過罐。將會認識到，分隔壁是大致平面的。然而，在其他實施例中分隔壁可以具有其他幾何形狀。另外，第一和第二分隔壁(402和404)平行于鄰近于蒸氣入口和蒸氣出口的外側壁310。然而，在其他實施例中分隔壁可以具有替代幾何形狀和/或位置。圖3中所示的第一細縫網(wǎng)式過濾器412可以定位在上部分312中，聯(lián)接到蒸氣入ロ 316。類似地，第二細縫網(wǎng)式過濾器414可以定位在上部分中，聯(lián)接到蒸氣出口 318。第三細縫網(wǎng)式過濾器418也可以布置在外殼的上部分312中，與通氣管帽形成接ロ。細縫網(wǎng)式過濾器可以被構造成減少進入或離開碳罐的有害微粒的量。在一些例子中，碳罐內的姆個室可以能夠質量輸運(mass transportationcapable)。然而在其他例子中，碳罐內的室中的兩個或以上可以被隔離。被構造成吸收燃料蒸氣的合適材料(例如活性炭)布置在內室中的ー個或多個中。在碳罐210的模制期間澆ロ可以提供用于熔融聚合物(例如，液態(tài)聚合物)的入口。在圖2中以虛線圓328顯示了澆ロ。盡管以圓形的幾何形狀顯示了澆ロ，但是在其他實施例中可以使用其他非圓形幾何形狀。如圖所示，澆ロ由第一和第二分隔壁(402和404)夾在中間。將會認識到，當澆ロ在模制期間以該方式被定位時模具內的不同位置之間的壓力差可以被減小。這樣，模具上的應カ可以被減小，由此增加模具的壽命。而且，當壓カ差減小時也可以減少制造缺陷。還是參考圖3，如圖所示碳罐210包括凹陷流動破壞器420，所述凹陷流動破壞器被構造成增加模制期間熔融聚合物內的湍流和/或摩擦能量損失。凹陷流動破壞器可以定位在澆ロ 328的后方。將會認識到，前方和后方對應于圖2、3和4中所示的縱向坐標軸上的位置。凹陷流動破壞器包括上部分312的凹陷部段。在碳罐的模制期間，凹陷部分可以產(chǎn)生熔融聚合物的堵塞，由此增加預期部分中的流動。這樣至碳罐的周邊部分的熔融聚合物的流速可以減小，這又可以促進模具內的壓カ差減小。現(xiàn)在參考圖4，凹陷流動破壞器具有的厚度可以小于圍繞凹陷流動破壞器420的上部分312的厚度。特別地，凹陷流動破壞器420可以具有在I. 6毫米(mm)至2. 5mm之間的厚度(tj。碳罐的上部分的部段的厚度(t2)與凹陷流動破壞器的厚度U1)之間的比率可以在O. 6至O. 9之間。將會認識到，當該比率在該范圍內時，在模制期間鄰近凹陷流動破壞器的流體的壓カ減小到預期水平。該預期水平可以基于熔融聚合物的材料性質、部分幾何形狀和模制期間的加工條件等而進行選擇。如圖所示，凹陷流動破壞器是彎曲的。另外，凹陷流動破壞器夾在第一和第二分隔壁(402和404)之間。然而其他流動破壞器幾何形狀和位置是可能的。還是參考圖3，碳罐210還包括朝著相對壁從澆ロ 328延伸的第一突出流動通道422和第二突出流動通道423,如圖2中所示。如圖所示，突出流動通道是朝著側向跨越外殼302的側壁(304和308)延伸的擠出部。另外，突出流動通道夾在第一和第二分隔壁(402和404)之間。然而，其他流動通道位置是可能的。將會認識到，突出流動通道由于流動通道的橫截面面積的增加而有助于平衡模制期間的流動。這樣，流動通道可以將熔融聚合物的増加量提供給與澆ロ隔開的模具的部分。特別地，突出流動通道增加模制期間輸送到壁(304和310)以及分隔壁402的熔融聚合物的量。具體布局在很大程度上依賴于所考慮的應用并且可以使用諸如Moldflow的模擬工具進行確定。圖5顯示了突出流動通道422和423的橫截面圖。如圖所示，突出流動通道具有的厚度(t3)大于圍繞突出流動通 道的上部分312的部段的厚度(t2)。在一些例子中，t2和t3之間的比率可以大于.60。突出流動通道422和423可以聯(lián)接到肋424，所述肋至少部分地圍繞由分隔壁402和外側壁(304、306和310)限定的內室的周邊延伸。這樣，肋橫越第三內室410。具體地，肋和突出流動通道(422和423)在跨越內腔401的分隔壁402處會聚。肋定位在澆ロ點328的前方，如圖2中所示，并且與凹陷流動破壞器420隔開。另外，肋在包括在上部分312中的壁425與外側壁304、306和310之間延伸。在圖6中顯示了肋的側視圖。如圖所示肋具有彎曲部。在一些例子中彎曲部可以為圓形。然而，在其他例子中其他幾何形狀也是可能的。肋被構造成增加模制期間的流動并且為罐提供結構完整性。這樣，熔融聚合物的更多的量在模制期間被提供給外側壁304、306和310。將會認識到，肋也可以增加碳罐的結構完整性,減小由于內部壓カ增加產(chǎn)生的罐耐用性失效的可能性。而且,將會認識到，澆ロ 328由凹陷流動破壞器420和肋424夾在中間。凹陷流動破壞器、突出流動通道和肋的幾何形狀(例如，尺寸、形狀)可以被選擇以減小模制期間碳罐中的熔融聚合物的壓カ差。特別地，可以增加凹陷流動破壞器的寬度以增加模制期間的流動，由此減小模制期間提供給側壁310的熔融聚合物的量。此外，可以增加肋的高度和寬度以增加模制期間至外側壁304、306和310的熔融聚合物的量。肋的尺寸和幾何形狀可以基于碳罐外殼的尺寸和幾何形狀進行選擇。例如，如果鄰近肋的外側壁的寬度增加則肋的尺寸増加。類似地，如果鄰近肋的外側壁的尺寸減小則肋的尺寸減小。在一些例子中，肋424應當為標稱壁厚度的1/2至2/3并且高度小于厚度的3倍。此外在一些例子中，肋可以具有I度的錐度。將會認識到，過大肋厚度可能促進收縮。而且，具有錐度的過大肋高度可能產(chǎn)生薄部段，需要延長的周期時間，増加了部件成本。將會認識到，凹陷流動破壞器420、突出流動通道(422和423)和肋424的位置和幾何形狀可以被選擇，使得模制期間碳罐中的第一和第二區(qū)域之間的壓カ差減小。而且，將會認識到，當凹陷流動破壞器、突出流動通道和肋未被包括在碳罐中時，熔融聚合物(例如，液態(tài)聚合物)可能在模制期間在到達外側壁306之前到達兩個分隔壁以及外側壁310。所以，壓カ不平衡在模制中形成，這可能使模芯疲勞并且增加諸如薄壁、縮痕、欠注等的制造缺陷的可能性。圖7顯示了裝配后碳罐210的底部的視圖并且圖8顯示了用于模制圖2_7中所示的碳罐的模具900。將會認識到，熔融聚合物可以經(jīng)由ロ被澆注到模具900中以構造圖2-7中所示的碳罐。將會認識到，當模具900用于產(chǎn)生碳罐210時可以增加模具的壽命，如上所述。圖9顯示了用于制造整體模制的碳罐的方法1000。方法100可以由上述的系統(tǒng)和部件執(zhí)行。然而，在其他實施例中方法1000可以由其他合適的系統(tǒng)和部件執(zhí)行。首先在1002處，該方法包括使熔融聚合物從澆ロ流動到限定位于澆ロ的后方的凹陷流動破壞器的腔，澆ロ夾在第一和第二分隔壁之間。如先前所述，凹陷流動破壞器可以 是彎曲的。在1004處，該方法還包括使熔融聚合物從限定凹陷流動破壞器的腔流動到連接到蒸氣入口和出口并且限定包括在碳罐的外殼中的第一外側壁的腔。接著在1006處，該方法包括使熔融聚合物從澆ロ流動到限定橫向跨越碳罐的外殼的突出流動通道的腔中。在1008處，該方法包括使熔融聚合物從限定突出流動通道的腔流動到限定多個肋的腔，所述肋在包括在碳罐的外殼中的三個外側壁和碳罐的上部分之間延伸。如先前所述，肋可以定位在外殼的三個外側壁和外殼的上部分之間，并且肋與第一和第二流動通道可以在第一分隔壁處會聚。這樣，熔融聚合物的流動可以經(jīng)由流動平衡特征(即，凹陷流動破壞器和肋)在罐的第一部分中減小并且在罐的第二部分中増加，由此減小模制期間罐的第一和第二部分之間的壓力差。模具的壽命増加，同時減少由模具內的壓カ差導致的制造缺陷(例如，薄壁、縮痕等)。而且，肋也可以增加碳罐的結構完整性，減小由于壓カ升高產(chǎn)生的結構損壞或劣化的可能性。本文中所述的系統(tǒng)和方法能夠減小模制期間模具內的各種位置之間的壓力差，由此減小模具上的應カ并且減小模具內的制造缺陷的可能性。這樣可以減小碳罐的制造成本。將會認識到，本文中所述的構造和/或方法實質上是示例性的，并且具體實施例或例子不應當在限制意義上被理解，原因是許多變型是可能的。本公開的主題包括本文中公開的各種特征、功能、行動和/或性質以及它們的任何和所有等效形式的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合。
權利要求1.ー種整體模制的碳罐，其特征是，其包括 外殼，所述外殼包括至少部分地封閉連接到蒸氣入口和蒸氣出口的內腔的四個外側壁和上部分，所述上部分包括定位在澆ロ的后方的凹陷流動破壞器，以及鄰近所述澆ロ定位并且側向跨越所述外殼的第一突出流動通道和第二突出流動通道。
2.根據(jù)權利要求I所述的整體模制的碳罐，其特征是，所述凹陷流動破壞器具有小于圍繞所述凹陷流動破壞器的所述上部分的部段的厚度，并且所述突出流動通道具有大于圍繞所述突出流動通道的所述上部分的部段的厚度。
3.根據(jù)權利要求I所述的整體模制的碳罐，其特征是，所述凹陷流動破壞器是彎曲的。
4.根據(jù)權利要求I所述的整體模制的碳罐，其特征是，還包括在所述澆ロ的前方橫越所述側壁中的三個側壁的至少一部分的肋。
5.根據(jù)權利要求4所述的整體模制的碳罐，其特征是，所述肋在所述上部分和所述至少三個側壁之間延伸。
6.根據(jù)權利要求5所述的整體模制的碳罐，其特征是，所述肋和所述突出流動通道在跨越所述內腔將所述內腔分為第一室和第二室的分隔壁處會聚。
7.根據(jù)權利要求I所述的整體模制的碳罐，其特征是，所述碳罐包括第一分隔壁和第二分隔壁，所述澆ロ夾在所述第一分隔壁和所述第二分隔壁之間。
8.根據(jù)權利要求7所述的整體模制的碳罐，其特征是，所述凹陷流動破壞器以及所述第一突出流動通道和所述第二突出流動通道夾在所述第一分隔壁和所述第二分隔壁之間。
9.根據(jù)權利要求7所述的整體模制的碳罐，其特征是，所述第一分隔壁和所述第二分隔壁平行于鄰近所述蒸氣入ロ和所述蒸氣出ロ的外側壁。
10.根據(jù)權利要求4所述的整體模制的碳罐，其特征是，所述肋與所述凹陷流動破壞器隔開。
專利摘要本實用新型提供一種整體模制的碳罐。所述整體模制的碳罐包括外殼，所述外殼包括至少部分地封閉連接到蒸氣入口和蒸氣出口的內腔的四個外側壁和上部分，所述上部分包括定位在澆口的后方的凹陷流動破壞器，以及鄰近所述澆口定位并且側向跨越所述外殼的第一突出流動通道和第二突出流動通道。
文檔編號F02M25/08GK202468068SQ201120383239
公開日2012年10月3日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權日2010年10月29日
發(fā)明者C·科斯曼, J·林, M·E·希普, M·斯曼, S·阿哈默德 申請人:福特環(huán)球技術公司