專利名稱：包括機械致動隔離閥的燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于燃料箱散發(fā)(emission)控制系統(tǒng)等的隔離閥。
背景技術：
燃料蒸汽散發(fā)控制系統(tǒng)正變得越來越復雜，其在很大程度上是為了滿足對以汽油為動力的車輛特別是輕型客車和小汽車的制造商提出的環(huán)境和安全規(guī)定。隨著整個系統(tǒng)的復雜，系統(tǒng)內(nèi)單個構件的復雜性也在增加。
影響以汽油為動力的車輛工業(yè)的某些規(guī)定要求在發(fā)動機工作期間從燃料箱的排出系統(tǒng)散發(fā)的燃料蒸汽應該被存儲。為了整個蒸汽散發(fā)控制系統(tǒng)繼續(xù)用于預定目的，在車輛工作期間需要定期清除所存儲的碳氫蒸汽。
在清除過程中，所有蒸汽通路都朝著儲存碳氫蒸汽的罐打開。在操作中，壓力或流量波動會基于這些通路對清除的影響而消極地影響發(fā)動機的效率、效果和廢氣散發(fā)。在清除相鄰的罐時，由通向燃料箱的打開的蒸汽通路強加的這些影響中一些是不想要的，為了排除這些影響，已使用了燃料箱隔離閥。
已知一些(例如響應氣動壓力)機械地致動的閥。例如，見U.S.專利No.4,714,172。但目前在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中的趨勢是趨向于包括電致動閥。U.S.專利No.6,668,807描述了一種使用燃料箱隔離閥的燃料蒸汽散發(fā)控制系統(tǒng)。該燃料箱隔離閥是電子致動的。據(jù)稱電致動的閥已發(fā)展成能克服已知的與傳統(tǒng)隔片(diaphragm)致動的閥相關的缺點。因此，目前的燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)大量地依靠電致動閥。例如，見U.S.專利No.6,553,975中對電致動閥的討論。U.S.專利No.6,637,261討論了在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中使用的其它電致動閥。
可結(jié)合很多種元件來形成可操作的燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)。在現(xiàn)有技術的圖1中示出了一個傳統(tǒng)的燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)。該燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)包括一個碳氫儲存裝置(也就是罐)1，該儲存裝置被連接用于通過無障礙的通路直接從燃料箱2接收碳氫燃料蒸汽，其中，罐1具有一大氣清除閥3，該大氣清除閥可以通過連接到電子控制單元(ECU)5的控制閥4打開或關閉。燃料箱2具有箱壓傳感器6，該傳感器連接用于檢測箱2中的內(nèi)部壓力，并基于該內(nèi)部壓力向ECU 5提供相關聯(lián)的電輸入。
罐1具有蒸汽輸出管路7，該輸出管路被連接用于為發(fā)動機下游的內(nèi)燃提供碳氫蒸汽流。碳氫蒸汽通過蒸汽輸出管路7從罐1流動到控制節(jié)流口8，控制節(jié)流口8的下游側(cè)連接到發(fā)動機清除控制閥9的入口，控制閥9的出口連接到發(fā)動機的燃燒空氣入口或進氣歧管10。發(fā)動機清除控制閥9是由ECU 5控制的電致動閥。
電致動的常開閥11連接成控制節(jié)流口8的旁路，而且也由ECU 5控制。壓差傳感器12被連接用于檢測跨越控制節(jié)流口8的壓降，并且為ECU5提供相關聯(lián)的電輸入信號。
近來在對燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)的創(chuàng)新，包括將其中的閥從機械致動轉(zhuǎn)變成電致動的創(chuàng)新中，通常都沒有產(chǎn)生整個系統(tǒng)的優(yōu)點。例如，當車輛中越來越多的元件都設計成電子控制時，車輛的整個成本也就提高了。此外，對使用執(zhí)行單個功能的電子元件的大的依賴性是基于電子系統(tǒng)的正確功能。因此電子系統(tǒng)中的小干擾在車輛整個操作系統(tǒng)中具有普遍的影響。當這種干擾影響操作系統(tǒng)中的燃料箱隔離閥的開關時，這種影響甚至波及引起污染物不希望或者甚至不合法地釋放到環(huán)境中，或者導致關聯(lián)發(fā)動機的機械故障。因此需要改進的燃料箱隔離閥。

發(fā)明內(nèi)容
不僅當使用在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中時，而且當使用在需要類似操作的閥的其它系統(tǒng)中時，本發(fā)明隔離閥呈現(xiàn)很多優(yōu)點。因為本發(fā)明隔離閥有利地機械致動，所以它們不依賴于其中電子元件的可靠操作。
此外，本發(fā)明隔離閥的設計和構造顯著地節(jié)省成本并減小重量，當該隔離閥用于許多應用中時這是有益的特性。在一個示例性實施例中，無論在更大組件中豎直定位或橫向定位，本發(fā)明隔離閥都能提供基本相同的功能。因此當使用這種隔離閥時，整個設計自由度被擴大。
一般而言，本發(fā)明隔離閥包括與第一元件(例如燃料箱)流體連通的第一孔口；與第二元件(例如用于儲存碳氫蒸汽的罐)流體連通的第二孔口；與第三元件(例如發(fā)動機清除控制閥)流體連通的第三孔口；布置在閥中的隔片，該隔片響應跨越隔片的壓差而關閉常開內(nèi)部通路以閉塞第一孔口和第二孔口之間的流體連通；以及用于控制跨越隔片的壓差的流量敏感壓力裝置(例如頭閥)。根據(jù)這種結(jié)構，在關閉常開的內(nèi)部通路后，流體從第二元件流動到第三元件。在特定實施例中，無論從第二元件到第三元件的流體流動速度如何，跨越隔片的壓差都保持基本上相同。在另一個特定實施例中，只要第一元件中的壓力小于跨越隔片的壓差，在關閉常開的內(nèi)部通路后，就阻止第一元件和第三元件之間的流體流動。
這種隔離閥的隔片的運動量可以根據(jù)整個系統(tǒng)設計進行改變。但是，在一個示例性實施例中，在工作期間，隔片通過在第一方向縱向移動大約3/16英寸而關閉常開內(nèi)部通路。
在一個實施例中，在關閉常開內(nèi)部通路后，隨著從第二元件到第三元件的流體流量的增加，跨越隔片的壓差被控制在大約2至大約4英寸大氣水壓的較穩(wěn)定的水平。例如，從第二元件到第三元件的流體流動能以上至大約100lpm的速度發(fā)生。
在另一個實施例中，本發(fā)明隔離閥還包括過壓釋放環(huán)和關聯(lián)的過壓釋放彈簧。當內(nèi)部通路打開或者關閉時，這些元件有利于過壓從第一元件適當排出。在某些變型中，第一元件中的壓力被保持在大約10英寸大氣水壓或更少的水平。根據(jù)示例性實施例，當關閉常開內(nèi)部通路并且流體從第二元件流動到第三元件時，無論從第二元件到第三元件的流體流動速度如何，與第一元件關聯(lián)的釋放壓力基本相同。
在一個示例性實施例中，本發(fā)明隔離閥適于用在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中，其中由隔離閥調(diào)節(jié)的流體流一般包括燃料。這種燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)有利地使用在例如以汽油為動力的車輛例如客車和輕型客車中。在這個實施例中，隔離閥流體地聯(lián)接在燃料箱、罐和發(fā)動機清除控制閥之間。在工作期間，燃料箱隔離閥能清除燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中的碳氫罐，同時隔離流體地聯(lián)接到碳氫罐的燃料箱，而不依賴該系統(tǒng)中電子元件的可靠操作。利用這種方式，由于燃料蒸汽不會同時被從燃料箱中引出，所以罐中易燃碳氫蒸汽被以更快和更可控制的速度從罐中引出。


圖1是現(xiàn)有技術燃料蒸汽散發(fā)控制系統(tǒng)的圖示性示意圖；圖2是使用本發(fā)明燃料箱隔離閥的燃料蒸汽散發(fā)控制系統(tǒng)的圖示示意圖；圖3A是本發(fā)明燃料箱隔離閥的頂視圖；圖3B是從平行于剖面線A-A的側(cè)面看到的圖3A的燃料箱隔離閥的側(cè)視圖；圖3C是從垂直于剖面線A-A的側(cè)面看到的圖3A的燃料箱隔離閥的側(cè)視圖；圖3D是圖3A和3B的燃料箱隔離閥的局部剖開的側(cè)視圖；圖3E是處于關閉位置的圖3A的燃料箱隔離閥沿剖面線A-A的局部剖開的側(cè)部截面視圖；圖3F是處于打開位置的圖3A的燃料箱隔離閥沿剖面線A-A的局部剖開的側(cè)部截面視圖；圖3G是處于打開位置的圖3A的燃料箱隔離閥沿剖面線B-B的局部剖開的側(cè)部截面視圖；圖3H是圖3A的燃料箱隔離閥的分解組裝圖；以及圖4是本發(fā)明一個示例性實施例中的清除流與燃料箱隔離閥隔片壓力的圖形表示。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種效率高且效果好的機械致動隔離閥。本發(fā)明隔離閥特別用于燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明一個示范性實施例，本發(fā)明隔片致動隔離閥可以在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)(其中它們被稱為“燃料箱隔離閥”)中用于清除發(fā)動機內(nèi)的碳氫罐，同時隔離流體地聯(lián)接到碳氫罐的燃料箱。
要注意的是，術語“流體地”、“流體”以及全文中類似的變體可以指氣相、液相、或氣相與液相的混合物。在許多實施例中，這些術語指揮發(fā)性液體燃料的氣相(例如碳氫燃料蒸汽)。
根據(jù)本發(fā)明一個示范性實施例，將燃料箱與罐(并由此與關聯(lián)的發(fā)動機)隔離可以對燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中的罐進行效率高且效果好的清除。在清除期間使用這種隔離方式，由于不會同時從燃料箱中引出燃料蒸汽，所以可以以更快和更可控制的速率從罐中引出罐中的易燃碳氫蒸汽。此外，與本技術領域中已知的通常更加昂貴的電致動閥的使用相比，本發(fā)明不僅顯著地節(jié)省費用，而且提供了一種依靠不取決于其中的電子元件的可靠操作的閥的系統(tǒng)。利用這種方式，本發(fā)明機械致動隔離閥可靠地操作，而不會有常常與電子干擾或故障相關聯(lián)的負面效應。
參考圖2，在本發(fā)明燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)的一個實施例中，本發(fā)明燃料箱隔離閥20流體地聯(lián)接在罐22、燃料箱24和大氣清除閥26之間。在罐22的清除和借助于發(fā)動機進氣歧管真空裝置28將罐中儲存的碳氫蒸汽傳送到發(fā)動機(未示出)以進行內(nèi)燃期間，燃料箱隔離閥20起到打開和關閉罐22和燃料箱24之間的蒸汽通路的作用。其它傳統(tǒng)的燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)元件，例如發(fā)動機控制單元(ECU)30、箱壓傳感器32、和被連接來通過控制節(jié)流口36將蒸汽流從罐22提供給發(fā)動機清除控制閥38的蒸汽輸出管路34，也可以出現(xiàn)在整個系統(tǒng)中。這樣的實施例被顯示在圖2中，其因此與現(xiàn)有技術圖1中所示的燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)具有類似性。此外，在圖2中所示的實施例中，常開閥40形成控制節(jié)流口36的旁路。常開閥40基于由壓差傳感器42的輸出產(chǎn)生的電信號操作。壓差傳感器42被連接用于檢測跨越控制節(jié)流口36的壓降，并且為ECU 30提供關聯(lián)的電輸入信號。
在與將所存儲的碳氫蒸汽輸送到關聯(lián)的內(nèi)燃機的清除事件過程中，本發(fā)明的燃料箱隔離閥對與清除流相聯(lián)系的壓差敏感，并基于該壓差操作。正如本領域技術人員已知的一樣，一般基于幾個傳統(tǒng)元件的相互作用來控制清除流的特性和時機。在一個典型實施例中，清除流的特性和時機基于發(fā)動機性能以及罐22中易燃碳氫蒸汽的特性和數(shù)量來確定。任何適當?shù)脑梢杂糜谇宄?2。雖然本發(fā)明燃料箱隔離閥實際上是機械的，但是該系統(tǒng)中的其它元件可以具有任何適當特性——例如，電子的，機械的，等等。例如，這些元件可以包括電子致動(例如螺線管)閥，例如圖2的發(fā)動機清除控制閥38。
在圖2所示實施例中，在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中，螺旋管式發(fā)動機清除控制閥38與本發(fā)明燃料箱隔離閥一起工作。螺線管式發(fā)動機清除控制閥38促使實現(xiàn)已經(jīng)從燃料箱24收集在罐22中的碳氫蒸汽的清除。然后，如此被清除的碳氫蒸汽被傳送到可操作地聯(lián)接的發(fā)動機(未示出)以進行內(nèi)燃。
很多種類的螺旋管式閥都適合于這個目的。例如，一種適合的螺旋管發(fā)動機清除控制閥包括具有一入口和一出口的殼體。入口借助于通路與罐22上的清除口流體連通。出口借助于通路與發(fā)動機進氣歧管真空裝置28和發(fā)動機流體連通。
此外，在示例性螺旋管式發(fā)動機清除控制閥38中有一個可操作機構，該機構布置在殼體中以打開和關閉在入口和出口之間提供流體連通的內(nèi)部通路。該機構包括一彈簧，所述彈簧將一閥元件偏壓成常閉結(jié)構(也就是，以便閉塞入口和出口之間的內(nèi)部通路)。當該操作機構(例如螺旋管)被來自ECU 30的發(fā)動機清除控制閥信號激勵時，電樞對抗彈簧以打開內(nèi)部通路，以便在入口和出口之間可以發(fā)生流動。
要注意的是，在本發(fā)明的整個系統(tǒng)和元件中，所提及的通路可以包括本領域技術人員已知的任意元件，只要它們實質(zhì)上不妨礙該系統(tǒng)或元件的預期功能。例如，很多種類的壓力傳感器、閥和孔板都可以安置在這種通路中。
在一個示例性實施例中，有利的是，相對于在本發(fā)明燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中的發(fā)動機清除控制閥入口和罐之間的閥的數(shù)量，在發(fā)動機清除控制閥入口和燃料箱之間的通路中只提供一個附加閥。這使總體設計變得簡單，而且使安裝和維護附加元件的需要最小化。
進一步參考圖2，燃料箱隔離閥20借助于一系列閥口以串聯(lián)形式連接在燃料箱24(一般從燃料箱的氣態(tài)蒸汽拱頂或頂部空間部分)和罐22之間。雖然本發(fā)明隔離閥可以用在除燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)之外的很多系統(tǒng)中(也就是說，本發(fā)明隔離閥可以用在需要類似操作閥的任何地方)，但是為了便于理解，本發(fā)明隔離閥在一個示例性實施例中被描述成燃料箱隔離閥，并結(jié)合該燃料箱隔離閥在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中的使用進行描述。關于這點，在下面討論的圖3A-3H中將進一步參考圖2的燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中所示的元件。
關于這點，正如圖3A-3C中具體顯示的一樣，本發(fā)明燃料箱隔離閥20包括第一孔口44，該第一孔口適合于連接從第一元件例如燃料箱24到燃料箱隔離閥20的通路。也包括第二孔口46，該第二孔口適合于連接從第二元件例如適用于儲存碳氫蒸汽的罐22到燃料箱隔離閥20的通路。此外該隔離閥中還包括第三孔口48，該第三孔口適合于連接從第三元件例如發(fā)動機清除控制閥38到燃料箱隔離閥20的通路。
圖3A-3C的燃料箱隔離閥20內(nèi)部的進一步細節(jié)被顯示在圖3D-3H中。其中包括一個隔片52，該隔片適用于關閉常開內(nèi)部通路，以響應于清除事件而閉塞第一孔口44和第二孔口46之間的流體連通，并還防止在下面描述的境況下第一孔口44和第三孔口48之間的流體流動。在從相關聯(lián)的罐22清除碳氫蒸汽的開始和兩次單獨清除之間，隔片52協(xié)同隔片彈簧54進行定位，以便隔片52不會閉塞罐22和燃料箱24之間如圖3D、3F和3G中所示的經(jīng)由第一和第二孔口44和46并且通過各自的管道62和60的蒸汽通路56。在本發(fā)明一個示例性實施例中，隔片52被設計成在到達一選定的閾值壓力差之前不會從這個常開位置移開(這個移動可能引起內(nèi)部蒸汽通路的物理調(diào)節(jié)和可能的閉塞)。
具體參考圖3D，在罐22開始清除時，由于清除流的原因，跨越隔片52的壓力差增加。一旦這個壓力差到達閾值壓力差，隔片52移動以通過隔離閥中的座部63和密封件64的接觸來流體隔離燃料箱24與罐22。因此，在罐22清除開始時產(chǎn)生的壓力差快速增加，并且當?shù)竭_閾值壓力差時使隔片52本身重新定位，從而如圖3E所示位于隔離閥中的罐22和燃料箱24之間的常開蒸汽通路56(圖3D和3F-G中示出為打開)關閉。
隔片52以這種方式移動導致通向燃料箱24的第一孔口44關閉。一旦通向燃料箱24的第一孔口44以這種方式關閉，從罐22到發(fā)動機清除控制閥38的進一步增加的清除流引起跨越罐22和發(fā)動機清除控制閥26的更大的壓降。由此能夠?qū)?2進行效率高且效果好的清除。因為通向燃料箱24的第一孔口44預先被關閉，所以一旦隔片52由于密封件64移動靠置在座部63上而關閉時，燃料箱24不會受到腔室56中更大的壓力差的影響。因此，罐22的清除不會導致碳氫蒸汽不必要地從燃料箱24中被引出。
為了有助于隔片52進行所需的移動，隔片彈簧54定位在隔片52上方從而延伸到通向燃料箱24的孔口44中。在一個示例性實施例中，隔片彈簧54是壓縮彈簧。
如上所述，在清除事件開始時一旦到達閾值壓力差，由于隔片52在第一縱向方向(例如，相對于在最終閥組件中的定位，朝隔片52的燃料箱24一側(cè)向上)移動一般固定的量(的距離)到達“關閉”位置，隔離閥中罐22和燃料箱24之間的常開蒸汽通路56關閉。隔片52保持在那個位置，直到跨越隔片52的壓力差落到閾值壓力差水平以下(例如響應于發(fā)動機清除控制閥38而停止對罐22的進一步清除)，此時，通過在與第一方向相反的第二縱向方向(例如，相對于在最終閥組件中的定位，朝隔片52的罐22一側(cè)向下)移動相同的一般固定的量(的距離)到達“打開”位置，隔片52回到其先前位置。對于通?？偸撬母椎絍8發(fā)動機的輕型客車或轎車的發(fā)動機而言，前述的固定量(的距離)是大約3/16英寸。然而可以理解，這個固定量可以根據(jù)整個系統(tǒng)設計及其預期用途而變化。
在清除事件期間，對產(chǎn)生和控制跨越隔片52的壓差有利的是流量敏感壓力裝置例如頭閥65，它是本發(fā)明燃料箱隔離閥的優(yōu)選子部件。一旦跨越隔片52的閾值壓差水平增加，這種優(yōu)選類型的流量敏感壓力裝置(也就是頭閥65)通過相應地打開來減輕跨越隔片52的壓差的進一步顯著增加。
參考圖3D，頭閥65工作以在燃料箱隔離閥20中的隔片52相對側(cè)的腔室66和68(也就是分別為罐22和燃料箱24)之間產(chǎn)生和控制的壓差。一旦腔室66和68之間以及跨越隔片52達到閾值壓差并且隔片52移動到關閉位置時，燃料箱24與罐22流體地隔離。引起隔片52向上移動的力是由隔片52相對側(cè)壓力產(chǎn)生的合力。在本發(fā)明示例性實施例中，當清除事件開始時，通過清除流引發(fā)的抵抗隔片52的向上壓力的大小以及其增加速度受到頭閥65的控制。
圖4圖示性地示出在這樣一個實施例中腔室66中抵抗隔片52的向上壓力與通過頭閥65的清除流的大小的關系。隨著初始清除流的增加，代表這種關系的線70基本是線性的，其中，壓力以相對快和穩(wěn)定的速度增加。在這個階段，頭閥65關閉。壓力的快速增加允許隔片52向上移動，以在清除事件期間使燃料箱24與罐22流體地隔離。即使在低清除流速度下，這種向上的移動也是可能的。一旦到達閾值壓差，頭閥65打開，以釋放抵抗隔片52的向上的壓力。在到達閾值壓差并且頭閥65如比打開后，壓力的進一步增加被最小化。利用這種方式，跨越隔片52保持接近閾值壓差的壓差。與這個壓差相關的是抵抗隔片52的基本上穩(wěn)定的向上力。在清除期間，保持該比較穩(wěn)定的向上的力允許罐22的效率高且效果好的清除，并允許在下面會作進一步討論的燃料箱24過壓釋放元件的高效操作。
圖4所示閾值壓力72根據(jù)其中使用隔離閥的整個系統(tǒng)而變化。此外，隔離閥一般設計成使得閾值壓力72取決于閥的預期用途。在本發(fā)明一個尤其有用的實施例中——其中隔離閥包括適用于輕型客車和轎車的燃料箱隔離閥，在通常清除流速度為每分鐘大約2升(lpm)的情況下，閾值壓力72是大約2至大約4英寸的大氣水。但是，燃料箱隔離閥應該在寬范圍清除流速度(例如上至大約70lpm或者甚至上至大約100lpm)下有效工作，其中，不論燃料箱隔離閥經(jīng)受多大清除流速度，在工作期間閾值壓力72都保持基本上不變。
在一個示例性實施例中，如圖3D至3H所示，頭閥65包括一與節(jié)流口76一起工作的被彈簧加載的銷74，該節(jié)流口例如以具有錐形或圓錐形的下端部分終止。在一個示例性實施例中，用于銷74的彈簧78是壓縮彈簧。當銷74在節(jié)流口76下部中向上運動時，節(jié)流口76的有效直徑就會因為節(jié)流口下表面的非平面形狀而改變。根據(jù)所示的其中節(jié)流口76的錐形下表面?zhèn)炔烤哂谢旧喜蛔兊男倍鹊膶嵤├?，當銷74向上移動通過節(jié)流口76下部時，節(jié)流口76的有效直徑以基本線性的方式改變。在清除事件期間，銷74以這種方式向上移動為進一步的清除流提供旁路。一旦獲得閾值壓差，以這種方式工作的頭閥65就可以使抵抗隔片52所施加的附加向上的力最小化。正如在這種閥的技術領域里的普通技術人員所理解的一樣，壓力敏感流量裝置例如頭閥65及其子部件的尺寸會根據(jù)其經(jīng)受的流動速度以及由其調(diào)節(jié)成的可接受或者想要的壓差而變化。
根據(jù)本發(fā)明，當對燃料箱24進行隔離時，關閉的隔片52上端80上的密封件64牢固地鄰接上部閥殼體82上的座部63，以形成密封連接體，其中，在本發(fā)明示例性實施例中，所述隔片52帶有凸緣。任何適當?shù)牟牧虾驮O計都可以用來提供該密封連接體。例如，在一個實施例中，密封連接體是塑料-塑料密封件。在一個很適合與燃料相關應用的示例性實施例中，密封連接體包括橡膠密封件。根據(jù)全文說明的示例性實施例并尤其參考圖3H，上部閥殼體82與蓋子84或類似元件牢固地結(jié)合，以將全體元件封裝成最終的組件。
如圖2所示，為了在燃料箱24中保持所需壓力，常常使用箱壓傳感器來探測超過預定燃料箱24壓力的壓力。雖然可以使用附加的箱壓傳感器，但是在本發(fā)明其它實施例中它們并不是必須的。在燃料箱24內(nèi)需要的壓力取決于燃料蒸汽散發(fā)控制系統(tǒng)的整個結(jié)構及其用途。在許多示例性實施例中，蒸汽拱頂壓力被保持在大約10英寸大氣水的水平或者更少。在本發(fā)明某些應用中，甚至需要保持這個蒸汽拱頂壓力。
在補給燃料事件期間，蒸汽拱頂壓力一般會顯著地增加。因此，根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，當檢測到補給燃料事件(也就是基于燃料箱壓力的相關聯(lián)的快速增加)時，燃料箱24中的壓力傳感器用來將信號傳送給可操作連接的ECU 30。這個信號促使ECU 30向燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中的其它元件傳送信號，以指示清除事件停止，從而來自于補給燃料事件的富碳氫蒸汽不會以不想要的速度流到發(fā)動機。
此外，由于溫度起伏和燃料箱24內(nèi)燃料的晃動，蒸汽拱頂壓力也可以增加到不想要的水平。一般而言，由于這些因素導致的蒸汽拱頂壓力的任何增加的速度都顯著地小于與補給燃料事件相關聯(lián)的速度。因此，在那些情況下，壓力傳感器一般不會發(fā)信號通知清除事件停止，而只有在補給燃料事件期間檢測到蒸汽拱頂壓力快速增加時才會這樣。
如果需要燃料箱24壓力降低(例如釋放燃料箱24中增加的過壓)，本發(fā)明示例性燃料箱隔離閥允許這種下降。有利的是，燃料箱24過壓被減輕，同時基本上不會將碳氫蒸汽排到空氣中。例如，如圖3D至3H所示，通過在示例性燃料箱隔離閥中提供一過壓釋放彈簧86和相應的過壓釋放環(huán)88，可以效率高且效果好地釋放燃料箱24中的過壓(例如由于溫度起伏和/晃動產(chǎn)生的過壓)。
根據(jù)這個實施例，從燃料箱24到罐22以及從罐22到發(fā)動機清除控制閥38的內(nèi)部流體通路通過由過壓釋放環(huán)88形成的密封件來實現(xiàn)常閉。當燃料箱24壓力被保持在所需水平時，不管隔片52是否移動閉塞隔離閥中的常開的內(nèi)部通路56，這個流體通路都關閉。但是，由過壓釋放環(huán)88形成的密封性是最低的。在一個示例性實施例中，當這個密封受到小于大約一英寸的大氣水壓的壓差時，這個密封通常會被破壞。密封破壞和過壓釋放環(huán)88“打開”時的壓差指在過壓釋放點的壓差。
在兩次清除事件之間，當例如需要將過壓從燃料箱24中排出到罐22中時，并且當隔片以另外的方式定位以允許燃料箱24和罐22之間流體連通時，過壓釋放環(huán)88能向下移動(到“打開”位置)。也就是說，在兩次清除之間，根據(jù)需要通過打開過壓釋放環(huán)88來在燃料箱24和罐22之間提供流體連通，以釋放過多的燃料箱24壓力。利用這種方式，在兩次清除之間當超過需要的燃料箱壓時，燃料箱24能將一般相當少量的過多的碳氫蒸汽排出到罐22。這種碳氫蒸汽然后被儲存在罐22中，直到有清除事件引起儲存的碳氫蒸汽通過發(fā)動機清除控制閥38傳輸?shù)桨l(fā)動機10。
在清除事件期間，盡管隔片52常閉，但是在本發(fā)明這個實施例中，在清除事件期間，過壓釋放仍然有效地發(fā)生。在清除事件期間，由于燃料箱中積累的過壓，燃料箱和清除腔室之間的壓差增加，因此，施加在隔片52上的向下力克服抵抗隔片52的向上力。注意，在清除事件期間，如圖4所示，一旦到達閾值壓力72，跨越隔片52的壓差隨著清除流速度的增加僅稍微增加——其增加的量正好足以抵消抵抗隔片52的向下力的增加，該向下力由箱和清除腔室之間壓差產(chǎn)生。因此，在清除事件期間，保持適合于燃料箱的基本上相同的打開壓力(即釋放壓力)。在清除事件期間，無論清除流速度怎樣，都保持基本上相同的釋放壓力。利用這種方式，在清除期間當超過所需燃料箱壓力時，燃料箱24能將一般相當少量的過多的碳氫蒸汽排出到發(fā)動機清除控制閥38。當燃料箱24中需要更快速地釋放過壓(也就是，比單獨將過多壓力排出到發(fā)動機清除控制閥38所提供的速度更加快)時，過壓釋放環(huán)88打開，以同樣允許將過多壓力排出到罐22。這樣的碳氫蒸汽通過發(fā)動機清除控制閥38從罐22傳輸?shù)桨l(fā)動機10。
在本發(fā)明另一個實施例中，本發(fā)明燃料蒸汽散發(fā)控制系統(tǒng)還包括壓力衰減泄漏檢查裝置。本發(fā)明燃料箱隔離閥能與傳統(tǒng)壓力衰減泄漏檢查機構和燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)及更大組件中的許多其它所需元件一起有效工作。例如，在壓力衰減泄漏檢查期間，本發(fā)明燃料箱隔離閥能以適當速度補償隔片相對側(cè)的腔室之間的壓力，以便不會使壓力衰減泄漏檢查試驗失敗。
本發(fā)明隔離閥由任何適當材料和元件制成。理想的是，材料選擇成可以承受包括許多液體例如燃料、冷卻劑、潤滑劑(例如潤滑油)和水的環(huán)境工作條件。在一個示例性實施例中，隔離閥由這樣的材料和元件構造，以使該閥在燃料蒸汽散發(fā)控制系統(tǒng)中無論取向如何都能有效工作。在一個示例性實施例中，本發(fā)明隔離閥構造成使得無論其在更大組件中豎直定位或橫向定位都能提供基本上相同的功能。例如，與使用重力相反，使用與其中的壓力敏感流量裝置可操作連接的彈簧是獲得這種理想特性的一種方法。
有利的是，與基于電致動工作的閥相比較，本發(fā)明的燃料箱隔離閥有利于降低成本和重量。例如，成本和重量中的每個都能降低大于大約75％。這樣，在相關聯(lián)發(fā)動機工作期間，這種閥不僅為來自罐的碳氫蒸汽提供效率高且效果好的清除，而且它們提供物理上的改進，同時改善與工作有關的功能。
本領域技術人員顯然可以對本發(fā)明進行各種修改和改變而不會脫離由所附權利要求書限定的本發(fā)明精神和范圍。要注意的是，在下面的任何方法權利要求中描述的步驟不必以它們被描述的順序執(zhí)行。本領域普通技術人員可以認識到，在執(zhí)行這些步驟時可以對它們所描述的順序進行變化。
權利要求
1.一種機械致動的隔離閥(20)，包括與第一元件(24)流體連通的第一孔口(44)；與第二元件(22)流體連通的第二孔口(46)；與第三元件(38)流體連通的第三孔口(48)；布置在隔離閥(20)中的隔片(52)，該隔片用于關閉常開內(nèi)部通路以閉塞第一孔口(44)和第二孔口(46)之間的流體連通，并響應跨越隔片(52)的壓差而允許流體從第二元件(22)流動到第三元件(38)；以及用于控制跨越隔片(52)的壓差的流量敏感壓力裝置(65)。
2.根據(jù)權利要求1所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，流體包括燃料，隔離閥包括燃料箱隔離閥(20)。
3.根據(jù)權利要求1所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，無論從第二元件(22)到第三元件(38)的流體流動速度如何，跨越隔片(52)的壓差都保持基本上相同；以及在常開內(nèi)部通路關閉時，只要第一元件(24)中的壓力小于跨越隔片(52)的壓差，第一元件(24)和第三元件(38)之間的流體流動就被阻止。
4.根據(jù)權利要求1所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，在關閉常開內(nèi)部通路后，隨著從第二元件(22)到第三元件(38)的流體流量的增加，跨越隔片(52)的壓差被控制在大約2英寸至大約4英寸大氣水壓的較穩(wěn)定的水平。
5.根據(jù)權利要求1所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中，利用隔離閥(20)能清除碳氫罐(22)，同時隔離流體地聯(lián)接到隔離閥的燃料箱(24)，而不依賴于該系統(tǒng)中電子元件的可靠操作。
6.根據(jù)權利要求1所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，第一元件包括燃料箱(24)。
7.根據(jù)權利要求1所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，第二元件包括用于儲存碳氫蒸汽的罐(22)。
8.根據(jù)權利要求1所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，第三元件包括發(fā)動機清除控制閥(38)。
9.根據(jù)權利要求1所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，隔片(52)響應大約2英寸至大約4英寸大氣水壓的壓差而關閉常開內(nèi)部通路。
10.根據(jù)權利要求1所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，該隔離閥還包括過壓釋放環(huán)(88)和關聯(lián)的過壓釋放彈簧(86)。
11.根據(jù)權利要求10所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，隔離閥工作，以將第一元件(24)中的壓力保持為大約10英寸大氣水壓或更少。
12.根據(jù)權利要求10所述的機械致動隔離閥(20)，其特征在于，在關閉常開內(nèi)部通路并且流體從第二元件(22)流動到第三元件(38)時，無論從第二元件(22)到第三元件(38)的流體流動速度如何，與第一元件(24)關聯(lián)的釋放壓力基本上相同。
13.一種適于用在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中的隔離閥(20)，其中，該隔離閥(20)包括用于與燃料箱(24)流體連通的第一孔口(44)；用于與罐(22)流體連通的第二孔口(46)，所述罐用于儲存從燃料箱(24)接收的碳氫蒸汽；用于與發(fā)動機清除控制閥(38)流體連通的第三孔口(48)，所述控制閥用于將從罐(22)清除的碳氫蒸汽傳輸?shù)桨l(fā)動機(10)，以在其中內(nèi)燃；布置在隔離閥(20)中的隔片(52)，該隔片用于關閉常開內(nèi)部通路以閉塞第一孔口(44)和第二孔口(46)之間的流體連通，并響應跨越隔片(52)的壓差而允許碳氫蒸汽流從第二孔口(46)流動到第三孔口(48)；以及用于控制跨越隔片(52)的壓差的流量敏感壓力裝置(65)，其中，無論從罐(22)到發(fā)動機清除控制閥(38)的清除流速度如何，跨越隔片(52)的壓差都保持基本上相同，以及其中，在常開內(nèi)部通路關閉時，只要燃料箱(24)中的壓力小于跨越隔片(52)的壓差，燃料箱(24)和發(fā)動機清除控制閥(38)之間的流體流動就被阻止。
14.根據(jù)權利要求13所述的隔離閥(20)，其特征在于，在關閉常開內(nèi)部通路后，隨著從罐(22)到發(fā)動機清除控制閥(38)的流體流量的增加，跨越隔片(52)的壓差被控制在大約2英寸至大約4英寸大氣水壓的較穩(wěn)定的水平。
15.根據(jù)權利要求13所述的隔離閥(20)，其特征在于，利用隔離閥(20)能從罐(22)清除碳氫蒸汽同時隔離燃料箱(24)，而不依賴于該系統(tǒng)中電子元件的可靠操作。
16.根據(jù)權利要求13所述的隔離閥(20)，其特征在于，隔片(52)響應大約2英寸至大約4英寸大氣水壓的壓差而關閉常開內(nèi)部通路。
17.根據(jù)權利要求13所述的隔離閥(20)，其特征在于，該隔離閥還包括過壓釋放環(huán)(88)和關聯(lián)的過壓釋放彈簧(86)。
18.根據(jù)權利要求17所述的隔離閥(20)，其特征在于，在清除事件期間，無論從罐(22)到發(fā)動機清除控制閥(38)的清除流的速度如何，與燃料箱(24)關聯(lián)的釋放壓力基本上相同。
19.一種燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)，包括流體地聯(lián)接在該系統(tǒng)中的燃料箱(24)、罐(22)和發(fā)動機清除控制閥(38)之間的權利要求13所述的隔離閥(20)。
20.一種以汽油為動力的車輛，包括權利要求19所述的燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)。
21.一種在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中使燃料箱(24)與罐(22)隔離的方法，該方法包括提供與燃料箱(24)和罐(22)流體連通的機械致動隔離閥(20)；以及開始清除罐(22)，由此通過致動機械致動隔離閥(20)而使燃料箱(24)與罐(22)流體地隔離。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法，其特征在于，機械致動隔離閥(20)包括用于與燃料箱(24)流體連通的第一孔口(44)；用于與罐(22)流體連通的第二孔口(46)，所述罐用于儲存從燃料箱(24)接收的碳氫蒸汽；用于與發(fā)動機清除控制閥(38)流體連通的第三孔口(48)，所述控制閥用于將從罐(22)清除的碳氫蒸汽傳輸?shù)桨l(fā)動機(10)，以在其中內(nèi)燃；布置在隔離閥(20)中的隔片(52)，該隔片用于關閉常開內(nèi)部通路以閉塞第一孔口(44)和第二孔口(46)之間的流體連通，并響應跨越隔片(52)的壓差而允許碳氫蒸汽流從第二孔口(46)流動到第三孔口(48)；以及用于控制跨越隔片(52)的壓差的頭閥(65)，其中，無論從罐(22)到發(fā)動機清除控制閥(38)的清除流速度如何，跨越隔片(52)的壓差都保持基本上相同，以及其中，在常開內(nèi)部通路關閉時，只要燃料箱(24)中的壓力小于跨越隔片(52)的壓差，燃料箱(24)和發(fā)動機清除控制閥(38)之間的流體流動就被阻止。
23.根據(jù)權利要求21所述的方法，其特征在于，機械致動隔離閥(20)包括隔片(52)和流量敏感壓力裝置(65)。
24.根據(jù)權利要求21所述的方法，其特征在于，在清除期間，跨越隔片(52)的壓差保持基本穩(wěn)定。
25.根據(jù)權利要求21所述的方法，其特征在于，機械致動隔離閥(20)包括過壓釋放環(huán)(88)和關聯(lián)的過壓釋放彈簧(86)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機械致動隔離閥(20)。這種閥(20)和關聯(lián)的方法包括與第一元件(24)流體連通的第一孔口(44)；與第二元件(22)流體連通的第二孔口(46)；與第三元件(38)流體連通的第三孔口(48)；布置在閥(20)中隔片(52)，該隔片用于響應跨越隔片(52)的壓差而關閉常開內(nèi)部通路，以閉塞第一孔口(44)和第二孔口(46)之間的流體連通；以及用于控制跨越隔片(52)的壓差的流量敏感壓力裝置(65)。在關閉常開內(nèi)部通路時，流體從第二元件(22)流動到第三元件(38)。在一個示例性實施例中，本發(fā)明的隔離閥(20)和方法適合于用在燃料箱散發(fā)控制系統(tǒng)中。
文檔編號F02M25/08GK101039814SQ200580035316
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權日2004年10月15日
發(fā)明者K·M·斯平克, A·W·麥金托什, R·P·本吉, C·J·馬丁 申請人:伊頓公司