CN1157025A - 用于燃料雾化-关断系统的抽吸装置 - Google Patents

Abstract

燃料雾化—关断系统中形成过压以用于诊断目的的已知抽吸装置都是共同的，即在诊断期间关闭与外部环境连接的吸附式过滤器。在关闭阀的功能失效的情况下，例如咬死(夹住)，它会导致内燃机产生危险的低压，当前只能借助于预定的保护阀来避免这种情况的出现。建议用这样一种抽吸装置(2)，其用于形成过压所需的阀门(24，25)是这样布置的，在还原阀(10)处于断开位置和关闭阀(20)处于闭合状态时，在阀(24，25)足够大的流体断面A_保护上作用有一很小的流体阻力，这样排除了燃料箱(4)中出现有害低压的可能性。阀门的抽吸装置是用于内燃机燃料雾化—关断系统的。

Description

用于燃料雾化—关断系统的抽吸装置

现有技术

本发明涉及用于燃料雾化—关断系统的抽吸装置，或者说涉及权利要求1或权利要求5那种类型的用于燃料雾化—关断系统的抽吸装置。这是一种众所周知的，用来进行燃料雾化—关断系统气密试验的抽吸装置(WO 94/15090)。借助于这一抽吸装置，通过吸附式过滤器的通风管供给内燃机燃料箱一定量体积的空气，从而使其内部压力升高。为了确定燃料雾化—关断系统是否是气密的，要在燃料箱内形成一定的压力后等待较长时间，以便在燃料雾化—关断系统的降压过程中得出泄漏的结论，用来降压的时间便是泄漏孔大小的量度。此外，燃料雾化—关断系统还包括一个还原阀，它放置在吸附式过滤器和内燃机吸管之间，以便借助于这一还原阀将在吸附式过滤器间存储的燃料蒸气导入到吸管中。

在现有技术中说明的抽吸装置有一抽吸隔膜，低压和环境压力交替对这一隔膜供气驱动。当内燃机工作时，从内燃机吸管中经低压软管得到低压，再经连通阀，例如电磁阀形式的连通阀，将低压送给由连通阀和抽吸隔膜围成的抽吸装置的抽吸室。通过连通阀的连通使得抽吸室内交替为低压和环境压力。当用低压对抽吸室供气时，与抽吸弹簧的压力方向相反，抽吸隔膜向上运动。而输入管的空气流入到与抽吸室相对的输出室，输出室由抽吸隔膜和两个关闭阀门(一个低压阀和一个过压阀)围成。当随后用环境压力对抽吸室供气时，抽吸隔膜由抽吸弹簧的压力支持向相反方向运动，在这一过程中，输出室内的空气被压缩。当输出室内达到一定的过压时，打开过压阀，这样，输出室中的压缩空气可以通过输出管流入吸附式过滤器的通风管，以此提高燃料箱内的压力。只有当抽吸装置工作时，位于输入管和输出管之间且平行于关闭阀的连通关闭阀才处于闭合位置，此时中断输入管和输出管间的连通。如果抽吸装置不工作，或者说不进行燃料雾化—关断系统的气密试验，那么关闭阀停留在断开位置上，以使得环境空气例如通过安装在输入管上的环境空气过滤器进入吸附式过滤器中复原。

也可从WO 94/17298中了解为气密试验过压准备的抽吸装置，这里增压发动机被用作抽吸装置。增压发动机通过导管和单向阀与吸附式过滤器的通风管相连。此外，挨着通风管上还有一个用电磁控制的关闭阀，它与平行于增压发动机的导管相连。在增压发动机工作时，关闭阀处于闭合位置，这样用增压发动机便可在燃料箱内建立起过压。

根据上述方式，所有这类为气密试验过压准备的抽吸装置有一点是共同的，即在诊断过程中要关闭吸附式过滤器与环境的连通。然而，这样便增大了当关闭阀失效，例如由于“咬死”而长时间停留在闭合位置上，还原阀打开时，由于吸管内的低压燃料箱将渐渐被抽成真空的危险性。在这一过程中，当燃料箱内的低压达到一定值，即超过燃料箱的最大允许低压值时，那么将会导致燃料箱的破坏。为防止这一现象的发生，通常在燃料箱上安装由过压保护阀和低压保护阀组成的保护阀门，以便当燃料雾化—关断系统内过压或低压达到一定值时开启阀门，使得其与环境保持压力平衡。但是，这类装置在正常情况下从不使用，只是在出错条件下(例如关闭阀“咬死”)才使用。而出错时，关闭阀蕴藏着这样的危险：由于长期不使用，例如弄脏或粘合，使用时不起作用，这样会导致出现最严重情况，即燃料箱损坏和燃料溢出到环境中去。此外，在这类燃料箱保护阀使用前，无法观察到这类有缺陷的阀。因而，就对实现燃料箱有效保护的有必要改进发明优点

本发明的抽吸装置，或者说本发明的带有权利要求1或权利要求5特征的燃料雾化—关断系统有这样的长处，即在对已有抽吸装置不做大的结构变动的条件下，可以用简单的方式提高对燃料箱有害的低压，保护燃料箱。另一有利之处的是，可以取消目前现有技术中常用的保护阀配置，例如安装在燃料箱上的低压保护阀，由此节省费用。尤其有利的是，在用抽吸装置对燃料雾化—关断系统进行气密性诊断的过程中，也能检验保护阀的良好作用性，从而可迅速确定保护阀是否失效，这样就排除了由于有缺陷的保护阀而造成的燃料箱的受损，因而具有高的安全性。

通过在下属权利要求中提及的措施，可以有利地进一步构造和改善权利要求1中说明的抽吸装置，也就是权利要求5中说明的燃料雾化—关断系统。附图简述

附图为本发明的实施例，在该附图中简要加以说明该实施例，在随后的描述中给予详细介绍。实施例的描述

在附图中显示了一个用1表示的、未加详细说明的内燃机的燃料雾化—关断系统，它配备有发明的抽吸装置2，这一抽吸装置可用图示简化的工作原理予以说明。抽吸装置在燃料雾化—关断系统1中建立起一个过压以达到诊断的目的。此外，燃料雾化一关断系统1还包括一个供给内燃机燃料的燃料箱4和一个通过油箱导管5与燃料箱4相连的吸附式过滤器6。吸附式过滤器6内装满了吸附介质，特别是活性碳，并通过连接导管9与还原阀10相连，还原阀通过一阀门导管11与内燃机的进气吸管12相连。阀门导管11通向例如在内燃机吸管12内可转动的节流阀14下方，在吸管中空气或者燃料—空气混合气流向箭头15所指方向。在内燃机工作时，在节流阀14流向下方于吸管12内充满了低压。当还原阀10开启时，借助于这一低压从燃料箱4中吸出燃料蒸气。此时，燃料蒸气从燃料箱4通过燃料箱导管5进入吸附式过滤器6中，又从过滤器进入连接导管9；同时由于吸管12内的低压，通过吸附式过滤器6上的通风管17吸入环境空气，这样便可将吸附式过滤器6中存储的燃料带走。在吸附式过滤器6中，存储的燃料蒸气与通过通风管17流入的环境空气混合。燃料蒸气通过例如用电磁构成，用电控制器21接触控制流向的还原阀10，再经过阀门导管11进入吸管12，以便至少在内燃机的一个燃烧室内燃烧。

为了进行燃料雾化—关断系统1的气密试验，要关闭还原阀10。接着，用抽吸装置2通过吸附式过滤器6给燃料箱4输入一定体积的空气，以提高其内部压力。在压力提高后要等较长时间，直到或许由于燃料雾化—关断系统1泄漏的原因，压力再度降低为止。在这一过程中，降压时间便是在燃料雾化—关断系统中出现的泄漏孔大小的量度。这一众所周知的用于燃料雾化—关断系统1气密试验的过压法可以确定直径数量级在一个毫米以下的泄漏孔。如果抽吸装置2的抽吸隔膜22进行了一定数量的抽吸冲程后，燃料雾化—关断系统1中也形不成过压，那么，可能是泄漏孔较大或燃料箱4上的箱盖盖得不正确。在这种情况下，可以用与抽吸装置2相连的电控制器21控制一个象安装汽车内部的指示装置，以使操作人员相应地获悉燃料雾化—关断系统1的功能失效。

用于监测目的所需的过压由发明的抽吸装置2提供，抽吸过程中的环境空气，例如通过一安装在抽吸装置2壳体内或壳体上的环境空气过滤器27吸入到输入管29中，以便随后将其用较高的压力送到输出管30中。输出管30例如通过一个单独的导管31与吸附式过滤器6的通风管17相连。抽吸装置2由几个不同功能的独立部件组成，它装在壳体18内，基本上包括一个关闭阀20和一个抽吸部件23。抽吸部件23是用来压缩环境空气的，它由抽吸隔膜22，抽吸推杆40，控制抽吸推杆位置的装置60，抽吸弹簧39和一个用低压阀24和过压阀25构成的阀门布置组成。装置60可以例如用专业人员熟知的舌簧开关方式，或者是安装在抽吸推杆40上的电接触方式，或者其它同类的方式构成。抽吸隔膜22将抽吸部件23分为附图中隔膜下部的抽吸室33和隔膜上部的输出室34。在抽吸装置不工作时，输出室34用抽吸隔膜22，低压阀24和过压阀25密封，不与外界相通。低压阀24和过压阀25都是单向阀，这样，在恢复力作用下，低压阀只能通向输出室34，过压阀则只能通向输出管30。此外，抽吸部件23还包括例如电磁驱动装置，为驱动抽吸隔膜22，例如在抽吸推杆40安装上一个磁性电枢44，通过装有励磁线圈41的电磁装置的磁性力，可以以相当高的抽吸频率使抽吸推杆往复运动。关闭阀20例如也可是电磁的，并且也同样具有一个磁性电枢，也可通过装有励磁线圈42的电磁装置的磁性力而运动。例如用电控制器21通过电导线来控制励磁线圈41、42和用来控制抽吸推杆40位置的装置60，以及还原阀10。

在抽吸装置工作过程中，位于输入管29和输出管30之间且平行于阀门24和25的连通关闭阀20处于闭合位置，以中断输入管29和输出管30的连接。在压缩过程中，附图中表示的抽吸隔膜22向输出室34的方向运动，此时，输出室34中的环境空气被压缩。在这一过程中，位于输入管29和输出管30之间且平行于关闭阀20的连通关闭阀门24和25首先要处于闭合位置。在输出室34内达到一定的过压时(这一过压的建立取决于过压阀25)，朝向输出管30的过压阀25打开，这样，输出室34内的压缩空气可通过输出管30和导管31流入吸附式过滤器6中。随后，在抽吸隔膜22的反向，即向抽吸室33方向的运动过程中，过压阀25关闭，低压阀24打开。这时，环境空气从输入管29中吸入到输出室34中。如果不希望抽吸装置2工作，即不进行燃料雾化一关断系统的气密试验，那么，关闭阀20处于附图所示的断开位置。在关闭阀20处于断开位置，还原阀10打开时，环境空气经输入管29上的环境空气过滤器27和旁路管道45流入输出管30中，又从输出管经导管31和通风管17流入吸附式过滤器6中，在吸附式过滤器6中复原。

根据本发明，只能单向开启，且在这一方向上气流从输入管29经输出室34进入输出管30的两个阀门24和25构造成这样的类型，当由于功能失效造成关闭阀20关闭时，它能不给燃料箱4造成有害的低压。当关闭阀20的功能失效时，例如由于咬死而长时间停留在闭合位置上，还必须保证燃料箱4中的低压与大气压力之比总小于燃料箱所允许的最大低压值P_TM与大气压力之比。燃料箱允许的最大低压值P_TM是指使燃料箱4安全而没有危险的低压。对于商业用燃料箱4来说，燃料箱低压值P_TM约在10到30hpa(百帕斯卡)之间。为了使得燃料箱4中的低压值在最大允许燃料箱低压值P_TM(它与大气压力有一小的压力差)之下，阀门24和25要具有经过计算的流量断面A_保护(A_Schutz)，即在关闭阀20关闭，还原阀10打开的情况下，在阀门24、25和吸附式过滤器6上的压力损失总量总是小于燃料箱4的最大允许低压值P_TM的总量，由此使得燃料箱4安全不受损害。

所需的阀门24和25的流量断面A_保护可以通过将隔板状的阀门24和25理想化看作节流阀而测得。这类隔板放置在管道中，使得气体流动时产生一定的流动阻力，这一阻力导致在隔板上产生压力差，即在流动时产生压力损失。对专业人员来说，这类由隔板造成的压力损失的计算是众所周知的。当计算阀门24和25的流量断面A_保护时，要进一步考虑最不利的情况，即处于断开位置的还原阀10向吸管12放出可能的最大物料流量m_TEV。由于连续性的原因，还原阀的物料流量m_TEV与流经阀门24和25的物料流量m_保护(m_Schutz)相当。因此，连续性关系式有下属形式：

           m_TEV＝m_保护    (1)进而，在假设理想气体和考虑伯努利关系式和连续性关系式(1)，以及将阀门24、25和还原阀10理想化看作隔板的前提下，可以给出取决于还原阀10流量断面A_TEV的阀门24或者25的流量断面关系式： $A_{\mathrm{Schutz}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{TEV}}\·A_{\mathrm{TEV}}\·p_{\mathrm{TM}}\·\sqrt{{\left(\frac{p_{\mathrm{SF}}}{p_{\mathrm{TM}}}\right)}^{2/k}-{\left(\frac{p_{\mathrm{SF}}}{p_{\mathrm{TM}}}\right)}^{(k+1)/k}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{Schutz}}\·p_a\·\sqrt{{\left(\frac{p_{\mathrm{TM}}}{n\·p_a}\right)}^{2/k}-{\left(\frac{p_{\mathrm{TM}}}{n\·p_a}\right)}^{(k+1)/k}}}$ 其中，P_TM是最大允许燃料箱低压值，P_a是环境压力，P_SF是吸管12内的低压，n是串列连接的阀门数(在实施例中n＝2)，k是空气的多变指数(k＝1.4)，α_TEV是还原阀10的气体通量数，α_Schutz是阀门24和25的气体通量数。气体通量数α_TEV和α_Schutz是修正因数，它描述了作为雷诺数函数的隔板的相对孔径，且专业人员熟知例如文献中的有关图表。

根据方程(2)计算出的阀门24和25的流量断面A_Schutz(它们取决于已知还原阀10的流量断面A_TEV)在输入管29和输出管30之间流动时产生了小的流量损失，经过阀门24和25流向吸附式过滤器6的压力损失总保持在允许的最大燃料箱低压值P_TM之下，这一压力损失决定着燃料箱4中的低压。因此，可以放弃出于安全原因迫切要求安装在燃料箱4上的低压阀。

此外，为保证燃料箱4即使在可能出现的低压情况下也不破裂，通常例如可继续使用燃料箱盖上的过压阀。本发明并未只限制在实施例中描述的、例如用电磁驱动装置驱动，带有电磁关闭阀20的抽吸装置2上，显而易见，也可使用在现有技术中介绍的、在吸管中用低压驱动的抽吸装置或者形式为增压发动机的抽吸装置或者这类相同的装置，即根据发明可以改动其保护阀。

Claims (8)

1.用于内燃机燃料雾化—关断系统的抽吸装置，其特征是，抽吸装置(2)至少有一个阀(24；25)，这一阀门在还原阀(10)处于断开位置，关闭阀(20)处于闭合位置时，有一经过计算的流量断面A_Schutz，使得当至少一个阀(24，25)处于断开位置时，由于空气流入燃料雾化—关断系统(1)内而不会产生对燃料箱(4)有害的低压P_TM。这一燃料雾化—关断系统有一可与燃料箱和还原阀相连的吸附式过滤器，其通风管与抽吸装置相连，并可用关闭阀关闭。

2.按照权利要求1，抽吸装置，其特征是，抽吸装置(2)有一抽吸隔膜(22)，它与两个阀门(24，25)一起组成了一个输出室(34)，阀门具有经过计算的流量断面A_Schutz，使得在阀门(24，25)处于断开位置时，由于空气经过与第一个阀门(24)的输入管(29)流入到输出室(34)，又从输出室经与第二个阀门(25)相连的输出管(30)流入吸附式过滤器(6)内而不会产生对燃料箱(4)有害的低压P_TM。

3.按照权利要求1和2，抽吸装置，其特征是，至少一个阀(24，25)的流量截面A_Schutz是这样计算的，在至少一个阀(24；25)和吸附式过滤器(6)上的压力损失总量要低于允许的最大燃料箱低压值P_TM。

4.按照权利要求1，抽吸装置，其特征是，取决于还原阀(10)流量截面A_TEV的，至少一个阀(24，25)的流量截面A_Schutz可以用公式： $A_{\mathrm{Schutz}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{TEV}}\·A_{\mathrm{TEV}}\·p_{\mathrm{TM}}\·\sqrt{{\left(\frac{p_{\mathrm{SF}}}{p_{\mathrm{TM}}}\right)}^{2/k}-{\left(\frac{p_{\mathrm{SF}}}{p_{\mathrm{TM}}}\right)}^{(k+1)/k}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{Schutz}}\·p_a\·\sqrt{{\left(\frac{p_{\mathrm{TM}}}{n\·p_a}\right)}^{2/k}-{\left(\frac{p_{\mathrm{TM}}}{n\·p_a}\right)}^{(k+1)/k}}}$ 计算。其中，P_TM是允许的最大燃料箱低压值，P_a是环境压力，P_SF是吸管12内的低压，n是串列连接的阀门数，k是空气的多变指数(k＝1.4)，α_TEV是还原阀的气体通量数，α_Schutz是阀门的气体通量数。

5.用于内燃机的燃料雾化—关断系统，其特征是，抽吸装置(2)至少有一个阀(24；25)在还原阀(10)处于断开位置，关闭阀(20)处于闭合位置时，有一经过计算的流量断面A_Schutz，使得当至少一个阀(24；25)处于断开位置时，由于空气流入燃料雾化—关断系统(1)内而不会产生对燃料箱(4)有害的低压P_TM，这一燃料雾化—关断系统有一可与燃料箱和还原阀相连的吸附式过滤器，其通风管与抽吸装置相连，并可用关闭阀关闭。

6.按照权利要求5所述燃料雾化—关断系统，其特征是，抽吸装置(2)有一抽吸隔膜(22)，它与两个阀门(24，25)一起组成了一个输出室(34)，阀门具有经过计算的流量断面A_Schutz，使得在阀门(24，25)处于断开位置时，由于空气经过与第一个阀门(24)的输入管(29)流入到输出室(34)，又从输出室经与第二个阀门(25)相连的输出管(30)流入吸附式过滤器(6)内而不会产生对燃料箱(4)有害的低压P_TM。

7.按照权利要求5或6所述燃料雾化—关断系统，其特征是，至少一个阀(24，25)的流量截面A_Schutz是这样计算的，在至少一个阀(24；25)和吸附式过滤器(6)上的压力损失总量总是低于允许的最大燃料箱低压值P_TM。

8.按照权利要求5所述燃料雾化—关断系统，其特征是，取决于还原阀(10)流量截面A_TEV的，至少一个阀(24，25)的流量截面A_Schutz可以用公式： $A_{\mathrm{Schutz}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{TEV}}\·A_{\mathrm{TEV}}\·p_{\mathrm{TM}}\·\sqrt{{\left(\frac{p_{\mathrm{SF}}}{p_{\mathrm{TM}}}\right)}^{2/k}-{\left(\frac{p_{\mathrm{SF}}}{p_{\mathrm{TM}}}\right)}^{(k+1)/k}}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{Schutz}}\·p_a\·\sqrt{{\left(\frac{p_{\mathrm{TM}}}{n\·p_a}\right)}^{2/k}-{\left(\frac{p_{\mathrm{TM}}}{n\·p_a}\right)}^{(k+1)/k}}}$ 计算。其中，P_TM是允许的最大燃料箱低压值，P_a是环境压力，P_SF是吸管12内的低压，n是串列连接的阀门数，k是空气的多变指数(k＝1.4)，α_TEV是还原阀的气体通量数，α_Schutz是阀门的气体通量数。