CN101076461A - 蒸汽回收控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蒸汽回收控制阀。该燃料蒸汽控制阀(20)包括壳体(26)，该壳体装配有可连接到燃料箱的入口端口(28A)和可连接到燃料蒸汽回收装置的出口端口(30A)。所述入口端口和出口端口经由第一阀控制通道流动连通，所述第一阀控制通道仅仅在所述燃料箱内的压力超过阈值时才允许燃料蒸汽沿着从所述入口端口至所述出口端口的方向流动。第二阀控制通道仅仅在所述燃料箱内的压力下降至所述燃料蒸汽回收装置处的压力以下时才允许蒸汽沿着相反的、从所述出口端口至所述入口端口的方向流动。

Description

蒸汽回收控制阀

技术领域

本发明涉及一种流体流动控制阀，具体地说，本发明涉及燃料蒸汽回收控制阀，该燃料蒸汽回收控制阀用于安装在车辆中位于燃料箱与燃料蒸汽回收装置(例如罐)之间，用于控制其间的蒸汽流动。

背景技术

通常安装在车辆中的一类燃料箱由于几个变化的参数而受到变化的压力，该变化的参数例如有：在发动机运行期间的燃料消耗(导致燃料箱内压力降低)、温度波动(温度增加导致燃料箱内压力升高，而温度降低导致燃料箱内压力降低)、燃料补给(导致箱内压力升高)等等。

燃料箱内的这种压力变化可能由于向发动机供应燃料的不稳定而对发动机的性能存在整体影响，并且在某些极端情况下，可能导致燃料箱的变形，甚至导致损坏，例如呈裂缝的形式，而这又会引起燃料泄漏。

在现代车辆中，通常设置蒸汽控制系统，其中将燃料蒸汽从燃料箱输送到诸如碳罐的回收装置，如本身所公知的那样。为此，还公知的是设置在燃料箱与蒸汽回收装置之间流动连通的控制压力阀，一方面用于选择性地将燃料蒸汽从燃料箱排出，另一方面允许空气流入燃料箱。然而，期望不会从燃料箱排出不必要的燃料蒸汽，从而防止燃料滴流向蒸汽回收系统，并从而降低燃料消耗。

一些蒸汽控制阀是压力响应的，它们响应于在注入管入口处的压力状况而打开或关闭。其它的压力响应阀响应于燃料箱本身内的蒸汽压力。还有其它类型的燃料蒸汽控制阀响应于燃料箱内的燃料水平。

在燃料箱内产生的燃料蒸汽被收集并输送到蒸汽回收装置(即，碳罐)，在该蒸汽回收装置中，供应给发动机的空气由于燃料蒸汽而被加浓，从而一方面将喷射到发动机内的气体混合物加浓，另一方面减少或消除了逃逸至大气中的燃料蒸汽，这一点正在变为日益增长的环境需求，并且在若干年内会变成环境控制当局的强制要求。

然而，为了减少从箱排出燃料蒸汽(通常燃料蒸汽还携带有燃料滴)并因而降低整体燃料消耗，需要仅在燃料箱内的燃料蒸汽压力升高至超过预定压力阈值时才将燃料蒸汽排至碳罐。

在就这一问题公开的现有技术中，Raval的WO 0208597A1旨在一种燃料蒸汽压力控制阀，其包括：壳体，其装配有可连接到燃料箱的第一端口和可连接到燃料蒸汽回收装置的第二端口；阀组件，其用于在箱内的压力升高至第一阈值时允许蒸汽沿第一方向从所述第一端口流动到所述第二端口，或者在箱内的压力降低至燃料蒸汽回收装置处的压力以下时允许蒸汽沿第二、相反的方向流动。

Borg-Warner公司的US 3,616,783公开了一种用于控制来自燃料箱的蒸汽的多功能阀，该多功能阀设计成在第一压力下打开，从而允许蒸汽流向蒸汽收集装置，并且保持打开直到压力降低至第二较低压力，且设置有用于补偿负压或燃料水平下降的止回阀，并且设置有保护箱和系统免于过大压力的安全减压阀。

Stant制造公司的美国专利6003499公开了一种装置，其设置成用于控制蒸汽排入燃料箱以及从燃料箱排出。该装置包括壳体和定位在壳体中的第一阀和第二阀。第一阀控制蒸汽自燃料箱的一次流动，并包括允许蒸汽进入和排出燃料箱的二次流动的孔。第二阀控制蒸汽至燃料箱的二次流动，并包括允许蒸汽流向燃料箱的第一孔和第二孔。第二阀在第一位置与第二位置之间运动，在第一位置允许蒸汽流动通过第一孔，在第二位置允许蒸汽以较大的流速流动通过第一孔和第二孔。

因此本发明的目的在于提供一种燃料蒸汽控制阀，用于控制燃料蒸汽流向着燃料回收装置的流动，并且使车辆的燃料箱和燃料回收装置通气。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料蒸汽控制阀，该燃料蒸汽控制阀可装配在车辆的燃料箱与燃料蒸汽回收装置之间，该控制阀具有以下特征：

●在填充燃料箱期间所述控制阀保持关闭，从而利于燃料加注喷嘴根据燃料箱内的压力而自发切断；

●在常规操作过程中，使燃料箱通风，从而防止燃料箱内的压力过度升高；

●在燃料箱内的压力降低时对燃料箱进行通风/通气(即，允许空气回流进入燃料箱中)；

●当在所述控制阀与所述燃料蒸汽回收装置之间延伸的管道内的压力低于大气压时，所述控制阀阻止燃料蒸汽从燃料箱流动，从而防止箱内压力降低。

根据本发明，提供了一种燃料蒸汽控制阀，该燃料蒸汽控制阀包括：壳体，该壳体装配有可连接到燃料箱的入口端口和可连接到燃料蒸汽回收装置的出口端口，所述入口端口和出口端口经由第一阀控制通道流动连通，所述第一阀控制通道仅仅在燃料箱内的压力超过阈值时才允许燃料蒸汽沿着从所述入口端口至所述出口端口的方向流动；第二阀控制通道用于仅仅在燃料箱内的压力下降至燃料蒸汽回收装置处的压力以下时才允许蒸汽沿着相反的、从所述出口端口至所述入口端口的方向流动。

根据本发明，所述第一阀控制通道是在和所述入口端口相关的入口室与和所述出口端口相关的出口室之间延伸的隔膜，所述隔膜通常被偏压至关闭位置，从而以预定的力密封所述第一阀控制通道。

本发明使得：只要所述燃料箱内的压力保持在所述压力阈值以下，所述第一阀控制通道就保持被所述隔膜密封；并且其中，所述第二阀控制通道是单向阀，该单向阀在所述燃料箱内的压力下降至所述燃料蒸汽回收装置内的压力以下时允许只沿着所述相反方向的流动。通过一种设计，所述入口室和所述出口室都在所述隔膜的相同表面处延伸，并且其中所述隔膜的相对表面位于通向大气的控制室中。因此，所述第一阀控制通道和所述第二阀控制通道在所述出口端口处的压力低于所述入口端口处的压力时都保持密封。

根据本发明的一个实施例，所述隔膜被偏压而密封地靠在限定所述第一阀控制通道的周边支撑件上。

根据本发明，所述单向阀还在压差相当低时允许只沿着所述相反方向的流动。

根据本发明的一个特定实施例，所述出口室呈在所述出口室内同轴延伸的管状壁部分的形式，且所述第二阀控制通道为穿过所述管状壁延伸并在所述出口室与所述入口室之间连通的一个或多个孔。根据第一修改例，所述单向阀呈安装在形成于所述管状壁部分中的所述一个或多个孔上方的弹性套筒的形式，所述弹性套筒紧密地靠在所述一个或多个孔上，从而通常密封所述第二阀控制通道，并且在所述出口室与所述入口室之间存在预定压差时，所述套筒变形而打开所述第二阀控制通道。

根据第二修改例，所述第二阀控制通道呈在所述出口室与所述入口室之间延伸的孔的形式，一密封件在所述入口室内延伸并且在所述入口室内出现真空的情况下可变形或可移动以脱离与所述孔的密封接合。根据一具体设计，所述密封件是在其一端枢转固定至所述壳体并且在其另一端不固定的片状部件。

根据本发明的又一实施例，所述密封件接收在保护容器内，或者在保护性屏蔽件后延伸，从而防止其破裂。

根据又一实施例，所述密封件是蘑菇式阀。

附图说明

为了理解本发明并了解它在实践中是如何实现的，现在将参照附图仅以非限定性示例的方式描述几个实施例，附图中：

图1是装配有根据本发明的燃料蒸汽回收装置和燃料控制阀的车辆燃料系统的示意图；

图2是根据本发明第一实施例的阀的剖视立体图，该阀示出为处于完全关闭/密封位置；

图3A至3C是纵向剖视图，示出了图2的阀处于不同操作位置，如下所述：

图3A示出处于其完全关闭/密封位置的阀；

图3B示出第一阀控制通道处于其打开位置的阀；并且

图3C示出第二阀控制通道处于其打开位置的阀；

图4是根据本发明另一实施例的阀的壳体的仅底部的俯视立体图；

图5A至5C是纵向剖视图，示出了根据图4的实施例的阀处于不同操作位置，如下所述：

图5A示出处于其完全关闭/密封位置的阀；

图5B示出第一阀控制通道处于其打开位置的阀；并且

图5C示出第二阀控制通道处于其打开位置的阀；

图6是根据本发明一不同实施例的阀的壳体的仅底部的俯视立体图；

图7A至7C是纵向剖视图，示出了根据图6的实施例的阀处于不同操作位置，如下所述：

图7A示出处于其完全关闭/密封位置的阀；

图7B示出第一阀控制通道处于其打开位置的阀；

图7C示出第二阀控制通道处于其打开位置的阀；

图8是穿过根据本发明第二实施例的修改例的阀的纵向剖视图，该阀示出为处于完全关闭/密封位置。

具体实施方式

图1示意性地示出总体以10表示的车辆燃料系统，其包括装配入口管14和燃料蒸汽回收装置16(通常为碳罐)的燃料箱12。接着，燃料蒸汽回收装置16可经由管18结合至发动机的燃料喷射系统(未示出)。在箱12和燃料蒸汽回收装置16中间装配有根据本发明的燃料蒸汽控制阀20，其经由管22连接到燃料箱并经由管24连接到燃料蒸汽回收装置16。下面将参照其余附图详细描述几个实施例。然而应理解，图1的图示仅是示意性的，实际的车辆燃料系统包括未示出的更多的阀和其它构件。

本发明的第一实施例参照图2和图3A至3C公开，这些附图示出了由20A表示的阀，该阀包括装配有分别限定入口端口32A和出口端口34A的入口管部分28A和出口管部分30A的壳体26。在壳体26A内延伸有通过管状壁部分42隔开的入口室36A和出口室38A，管状壁部分42在其上端处形成有环形阀座44。

在壳体26A的周边环形槽54与盖62的对应夹持部分58之间密封夹持有隔膜50的周边密封楔52，从而保持隔膜50并提供密封接合，使得在隔膜50上方延伸的控制室66不与入口室36A或出口室38A流动连通。

根据本发明的修改例，盖62包括以虚线示出的孔68，从而将控制室66通至大气。

在图2中进一步注意到，隔膜50一般被盘簧72偏压抵靠在密封脊44上，盘簧72在一端处靠在盖62的一部分上，在其相对一端处靠在隔膜50上，所述弹簧通过从盖62延伸的支撑件74和从隔膜60延伸的弹簧保持突起76轴向保持。盖62通常卡合在壳体26A上，不过除此之外，它还可以通过粘合、热焊或声波焊接等等而附连。

在入口室36A与出口室38A之间延伸有通常被靠在环形壁部分42的脊44上的隔膜50密封的第一阀控制通道。第二阀控制通道84在入口室36A与出口室38A之间延伸，并且通常被自偏压成密封所述孔84的弹性套筒件86密封。

应理解，套筒86的弹性决定了使所述套筒变形从而打开第二阀控制通道84所需的最小压力。还应理解的是，通过第二阀控制通道84的流体流动只能沿着从出口室38A朝向入口室36A的方向，而不能沿着相反的方向。

还应注意，隔膜50暴露于出口室38的截面积比例远小于暴露于入口室36A的截面积(呈环面形式)，从而防止隔膜50在相当低压的流体沿着从出口室朝向入口室的方向流动时移动至其打开位置，但另一方面隔膜50在压差可以克服偏压弹簧72的额定阈值和隔膜50的弹性时，当流体沿着相反方向，即从入口室36A朝向出口室38A流动时将移动至打开位置。

图3A示出了处于完全密封位置(即其中第一阀控制通道80被隔膜50密封并且第二控制通道84被套筒86密封)的阀20A。在该位置，在入口室36A与出口室38A之间基本不存在流动，即，在均未显示的燃料箱与罐之间不存在流体流动。该位置出现在入口室与出口室之间的压力基本平衡的时候，亦即出现在燃料箱与蒸汽回收装置之间的压力基本平衡的时候。

图3B示出了第二位置，在该位置中燃料箱内的压力升高，结果使入口室36A处产生相应的压力升高，导致隔膜50变形而脱离管状壁42的环形缘44，从而打开第一阀控制通道80，使流体能够流向出口室38A。应理解，用于使隔膜50移动至其打开位置的截止压力由隔膜50的弹性和弹簧72的偏压效果所决定。

在图3C的位置中，示出了这样的位置，在该位置中蒸汽回收装置(即，罐)处的压力比燃料箱内的蒸汽压力高，因此弹性套筒86变形从而露出第二阀控制通道84，允许流体沿着从出口室38A朝向入口室36A的方向流动并进入燃料箱(未示出)。

在顶盖62包括通气孔(图2中的68)的修改例中，用于使隔膜50移动至其打开位置从而露出第一阀控制通道的压力阈值还考虑到在控制室66中存在的大气压力。

现在转向图4的实施例，其中示出了壳体部分26B，该壳体部分26B与关于图2公开的壳体26A基本类似，其包括限定可通过适当管道(未示出)连接到燃料箱的入口端口32B并延伸至环形入口室36B中的入口管28B。管状壁部分92形成有脊94，第一阀控制通道在脊94上方和隔膜下方延伸(见图5A至5C)，如已经关于前述实施例所说明的那样。与关于图2和3的实施例公开的结构类似，在壁92中形成有呈孔98形式的第二阀控制通道，并设置屏蔽壁100，屏蔽壁100还形成有与入口管28B的开口相对地延伸的孔104，从而流经第二阀控制通道的流体实际上可直接进入在屏蔽部分100与对应的壁部分92之间形成的空间108中。

现在进一步参照图4和图5A至5C，可以注意到在空间108内布置有呈弹性片状形式的密封件112，该密封件112在其底端通过柱螺栓114固定至壳体，使得密封件112的上部不固定并且可在密封位置(图5A和5B)与打开位置(图5C)之间自由移动。

关于第一阀控制通道80B的结构与关于图2和3中所示的第一实施例所公开的相同，读者可参见以上内容。

在图4A中，控制阀20B示出为处于完全关闭的位置，即，第一阀控制通道80B被隔膜50关闭并且第二阀控制通道98通过片状密封件108密封。可以理解，当入口室36B的压力小于使隔膜50移动至其打开位置所需的预定压力阈值时，而且还在燃料箱处、从而在入口室36B处的压力高于出口室38B处压力的情况下出现该位置。

在图4B所示的位置中，第一阀控制通道80B打开以允许流体从燃料箱经由入口室36B流动并进入出口室38B，流体从出口室38B可流动至燃料蒸汽回收装置。当燃料箱内的压力，即燃料箱内积累的压力超过压力阈值时出现该位置。

在图4C的位置中，示出的第一阀控制通道80B处于其关闭位置，而第二阀控制通道98由于片状密封件112移动至其打开位置，即脱离管状壁部分并靠在屏蔽件100上而打开，从而允许蒸汽从出口室38B流向入口室36B。在燃料箱内产生真空(例如燃料消耗，或者在极冷地方箱内燃料的体积和燃料蒸汽减小)期间出现该位置。

注意，第二阀控制通道98在沿着从入口端口流向出口端口的流体影响下，由于通过在屏蔽壁100中形成的孔104施加在片状密封件112上的微小流体压力而保持关闭。

图6和图7A至7C中示出了本发明的另一实施例，示出了总体由20C表示的根据本发明的控制阀，该控制阀很大程度上类似于关于图4和图5A至5C所示的实施例。本实施例与前述实施例之间存在的主要区别在于，在环形壁部分136中形成的第二阀控制通道134的构造，所述环形壁部分的内部限定出口室38C，外部限定入口室36C。环形壁部分的上脊138构成用于隔膜140(图7A至7C)的密封件，在上脊138与隔膜140之间构成第一阀控制通道80C。第二阀控制通道134呈通路形式，在出口室38C与入口室36C之间延伸，在面向入口管148的出口146的倾斜基底支撑件144处终止于入口室36C。第二阀控制通道可通过虚线示出的片状密封件152密封，密封件152在其一端154处固定至壳体26C。如从图7A和7B可看到的那样，密封件152处于其密封位置，密封地靠在基底144上，从而密封第二阀控制通道1434，而在图7C中，密封件152脱离基底144，从而允许流体沿着从出口室38C朝向入口室36C的方向流动。

在图7A中，阀20C示出为处于其完全关闭的位置，即，第一阀控制通道80C处于隔膜140密封地靠在脊138上、且第二阀控制通道通过片状密封件152被密封的密封位置，密封件152密封地靠在倾斜的基底144上并且密封第二阀控制通道134。在图7B的位置中，第一阀控制通道80C通过隔膜140脱离脊138的移动而打开，从而允许流体沿着从入口室36C朝向出口室38C的方向流动，而第二阀控制通道134保持在其密封位置下。

在图8中，示出了上文所述的第二实施例的修改例，弹性片状密封件182。总体由20D表示的阀包括壳体部分26D，该壳体部分26D与关于图2公开的壳体26A基本类似，包括入口管28D，该入口管28D限定可通过适当管路(未示出)连接到燃料箱的入口端口32D并延伸至环形入口室36D中。管状壁部分154形成有脊156，第一阀控制通道158在脊156上方和隔膜164下方延伸。与关于图2和3的实施例公开的结构类似，在管状壁部分154下方的壁168中形成呈孔166形式的第二阀控制通道，并且设置有屏蔽件172，屏蔽件172包括用于固定安装在管状壁部分154上方的环部分174、以及与孔166相对地延伸并支撑弹性片状密封件182的屏蔽壁部分178。环部分174形成有允许流体从孔166流向入口室36D的孔186。屏蔽壁部分174还形成有基本与孔166相对地延伸的突起188以支撑弹性片状密封件182并防止其移动。图8中公开的阀的操作与关于前述实施例、具体是关于图4和图5的实施例所公开的相似。

上文参照图2至图8公开的设置这样操作，即，在填充燃料箱(燃料补给)期间，控制阀保持关闭，从而利于燃料泵根据燃料箱内的压力而自发切断。然而，在常规操作过程中，使燃料箱通风从而一方面防止燃料箱内的压力过度升高，并防止在压力大大降低的情况下燃料箱在真空下破碎。另外，只要在控制阀与燃料蒸汽回收装置之间延伸的管道内的压力低于大气压，则控制阀就阻止燃料蒸汽从箱流动，从而防止箱内的压力降低。

应意识到，在本发明的所有实施例中，第二阀控制通道都可包括一个以上的孔。

虽然已经示出并详细描述了几个实施例，但应理解其并不旨在限定本发明的公开，而是旨在涵盖落入本发明的精神和范围内的加以必要变更的所有修改和设置。

Claims (23)

1.一种燃料蒸汽控制阀，该燃料蒸汽控制阀包括：壳体，该壳体装配有可连接到燃料箱的入口端口和可连接到燃料蒸汽回收装置的出口端口，所述入口端口和出口端口经由第一阀控制通道流动连通，所述第一阀控制通道仅仅在所述燃料箱内的压力超过阈值时才允许燃料蒸汽沿着从所述入口端口至所述出口端口的方向流动；而且第二阀控制通道用于仅仅在所述燃料箱内的压力下降至所述燃料蒸汽回收装置处的压力以下时才允许蒸汽沿着相反的、从所述出口端口至所述入口端口的方向流动。

2.根据权利要求1所述的燃料蒸汽阀，其中，所述第一阀控制通道是在和所述入口端口相关的入口室与和所述出口端口相关的出口室之间延伸的隔膜，所述隔膜通常被偏压至关闭位置，从而以预定的力密封所述第一阀控制通道。

3.根据权利要求2所述的燃料蒸汽控制阀，其中，只要所述燃料箱内的压力保持在所述压力阈值以下，所述第一阀控制通道就保持被所述隔膜密封；并且其中，所述第二阀控制通道是单向阀，该单向阀在所述燃料箱内的压力下降至所述燃料蒸汽回收装置内的压力以下时允许只沿着所述相反方向的流动。

4.根据权利要求2所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述隔膜在其与所述入口室相关的表面处的截面积大于其与所述出口室相关的表面。

5.根据权利要求2所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述隔膜被偏压而密封地靠在限定所述第一阀控制通道的周边支撑件上。

6.根据权利要求2所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述入口室和所述出口室都在所述隔膜的相同表面处延伸。

7.根据权利要求2所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述隔膜的与所述入口室和所述出口室相对的表面位于控制室中，所述控制室可选地通至大气。

8.根据权利要求1所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述第一阀控制通道和所述第二阀控制通道在所述出口端口处的压力低于所述入口端口处的压力时都保持密封。

9.根据权利要求3所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述单向阀还在压差相当低时允许只沿着所述相反方向的流动。

10.根据权利要求5所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述支撑件为筒形并且所述隔膜靠在该支撑件的圆形边缘上。

11.根据权利要求5所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述支撑件形成有密封部分，所述隔膜形成有相应的密封表面，从而提高与所述第一阀控制通道之间的密封。

12.根据权利要求2所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述隔膜被一盘簧偏压至其密封位置，该盘簧在其一端靠在所述壳体的壁上，在其另一端靠在所述隔膜上。

13.根据权利要求2所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述出口室呈在所述出口室内同轴延伸的管状壁部分的形式，且所述第二阀控制通道为穿过所述管状壁延伸并在所述出口室与所述入口室之间连通的一个或多个孔。

14.根据权利要求13所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述单向阀呈安装在形成于所述管状壁部分中的所述一个或多个孔上方的弹性套筒的形式，所述弹性套筒紧密地靠在所述一个或多个孔上，从而通常密封所述第二阀控制通道，并且在所述出口室与所述入口室之间存在相当压差时，所述套筒变形而打开所述第二阀控制通道。

15.根据权利要求3所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述第二阀控制通道呈在所述出口室与所述入口室之间延伸的孔的形式，一密封件在所述入口室内延伸并且在所述入口室内出现真空的情况下可变形或可移动以脱离与所述孔的密封接合。

16.根据权利要求15所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述密封件是在其一端枢转固定至所述壳体并且在其另一端不固定的片状部件。

17.根据权利要求16所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述密封件是弹性件。

18.根据权利要求16所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述密封件被接收在保护容器内，从而防止其破裂。

19.根据权利要求18所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述密封件在保护性屏蔽件后延伸，从而防止其破裂。

20.根据权利要求15所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述密封件是蘑菇式阀。

21.根据权利要求14所述的燃料蒸汽控制阀，其中，所述密封件是可在密封罩内移动的弹性件。

22.一种基本如上文所述并且在说明书和附图中阐述的燃料蒸汽控制阀。

23.一种基本如上文所要求的燃料蒸汽控制阀。

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