CN103362711A

CN103362711A - 燃油系统的阀组件

Info

Publication number: CN103362711A
Application number: CN2013101042914A
Authority: CN
Inventors: E.J.塔拉斯基
Original assignee: TI Group Automotive Systems LLC
Current assignee: TI Group Automotive Systems LLC
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2013-10-23
Also published as: US9027594B2; BR102013007065A2; BR102013007065B1; EP2644954B2; EP2644954B1; US20130256577A1; KR20130111346A; KR102057140B1; JP2013213495A; EP2644954A1

Abstract

一种燃油系统的阀组件可以包括壳体、弹簧和主体。壳体可以包括由燃油管道壁的一部分或多个部分界定的燃油管道。燃油管道壁可以具有基座和圆柱部分。圆柱部分可以具有等径并且可以位于基座的下游。使用时，主体可以在壳体内在打开位置和关闭位置之间线性地往复运动。主体可以由弹簧偏压至关闭位置。主体可以在主体处于关闭位置时邻接基座。

Description

燃油系统的阀组件

技术领域

本公开总体上涉及车辆燃油系统，并且更具体地涉及在车辆燃油系统中使用的阀组件。

背景技术

车辆燃油系统向原动机例如汽车的内燃机提供液体燃油，并且通常包括油箱、燃油泵和喷油器。燃油泵将液体燃油从油箱抽出，将液体燃油加压并将液体燃油通过燃油管送至喷油器。阀组件通常安装在车辆燃油系统中，目的是用于调节系统内以及油箱、燃油泵和喷油器之间的液体燃油流量。除了其他可能的作用以外，阀组件可以作用出油阀、旁通压力阀、减压阀或其组合。

发明内容

一种燃油系统的阀组件可以包括壳体、弹簧和主体。壳体可以包括由燃油管道壁的一部分或多个部分界定的燃油管道。燃油管道壁可以具有基座并且可以具有位于基座下游的恒定直径的圆柱部分。主体可以在壳体内在打开位置和关闭位置之间线性地往复运动，并且主体可以由弹簧偏压至关闭位置。主体可以在主体位于关闭位置时邻接基座。圆柱部分可以在大于1.0mm线性尺寸上具有其恒定直径。

一种燃油系统的阀组件可以包括壳体、弹簧和主体。壳体可以包括由燃油通道壁的一部分或多个部分界定的燃油管道。燃油管道壁可以具有基座并且可以具有位于基座下游的恒定直径的圆柱部分。主体可以容纳在壳体内以在打开位置和关闭位置之间线性往复运动，并且主体可以由弹簧偏压至关闭位置。主体可以在主体位于关闭位置时邻接基座。圆柱部分可以在一定的线性尺寸上具有其恒定直径。恒定直径的线性尺寸与圆柱部分的恒定直径的值的比值可以在约0.23至0.35（包括值0.23和0.35）之间变化。

燃油系统的阀组件可以包括壳体、弹簧、衬套和主体。壳体可以包括由燃油通道壁的一部分或多个部分界定的燃油管道。燃油管道壁可以具有基座并且可以具有位于基座下游的恒定直径的圆柱部分。燃油管道壁还可以具有位于圆柱部分下游的截头圆锥形部分。衬套可以部分地或更多地位于壳体内，并且衬套可以部分地或更多地包围弹簧。主体可以在壳体内在打开位置和关闭位置之间线性地往复运动，并且主体可以由弹簧偏压至关闭位置。主体可以被衬套部分地或更多地包围。主体可以包括具有在主体处于关闭位置时可以直接邻接基座的橡胶盖帽。恒定直径可以具有在约4.63mm至4.70mm（包括值4.63和4.70）之间变化的值。并且，圆柱部分可以具有其在约1.1mm和1.6mm（包括值1.1和1.6）之间变化的线性尺寸上的恒定直径。

附图说明

下面的示例性实施例和最佳方式的详细说明将参照附图进行阐述，其中：

图1是燃油泵的一个实施例的截面图；

图2是可以与图1中的燃油泵一起使用的燃油系统的阀组件的一个实施例的截面图；以及

图3是示出了提供阀稳定性的流体最小体积流速与圆柱部分恒定直径的线性尺寸之间的关系图。

具体实施方式

更详细地参见附图，燃油系统的阀组件10可以用于车辆燃油系统中，例如具有汽油机或柴油机的汽车燃油系统中，目的是用于调节燃油系统中不同部件像油箱、燃油泵12和喷油器之间的液体燃油流量。根据应用和想要的功能性，在一个实施例中，阀组件10可以安装在燃油系统管线中，在另一个实施例中，阀组件可以是燃油供给模块的一部分，而在另外一个实施例中，例如图1的实施例，阀组件可以是燃油泵的一部分。在这些应用中的任一个以及在其他的应用中，阀组件10可以被设计和构造为用作出油阀、旁通压力阀、减压阀或其组合。与一些已知的阀相比，使用时，阀组件10具有在较低体积流速时提高的稳定性，在这些较低流速时产生更少的噪音和振动并且在初始打开时展现出减小的压降。

参见图1，燃油泵12通过将液体燃油通过入口14从油箱抽出，将液体燃油加压，并通过出口16排出液体燃油并最后到达发动机，从而将加压的液体燃油供给至燃油系统的发动机。根据除了各种考虑之外的其在具体燃油系统的应用，燃油泵12可以具有不同的设计和构造。例如，燃油泵12可以安装在油箱的外部、可以直接安装在油箱的内部或者可以本身是直接安装或悬挂在油箱内部的燃油供给模块的一部分。在燃油供给模块的示例中，燃油泵12可以装载在壳体内并可以具有连接至入口14的燃油过滤器。在图1的实施例中，燃油泵12包括驱动组件18和泵组件20，这两者都支撑在壳体22内。驱动组件18通过轴杆24连接至泵组件20并旋转泵组件20。通常，驱动组件18包括具有电枢组件26和周围的永久磁体28的电机。泵组件20抽入液体燃油，加压液体燃油并通过出口16排出液体燃油。通常，泵组件20包括下板30、上板32和位于下板和上板之间的叶片式推动器34。

根据除了其他的考虑以外的其应用和阀组件将调节的期望的体积流速，燃油系统的阀组件10可以具有不同的设计和构造。在图1的实施例中，阀组件10安装在出口14附近并且位于燃油泵12的出口接头36内，并且在这个意义上，其由燃油泵承载或者是燃油泵的一部分。具体参见图2，阀组件10可以包括壳体38（此处燃油泵12的结构构成出口接头36）、偏压部件例如弹簧40、衬套42和主体44。在不同的应用中，壳体38可以连接至燃油系统管线，或者在图中未示出的其他实施例中，可以连接至燃油供给模块的壁或其他结构。在该实施例组装时，壳体38支撑和包围阀组件10的其他部件。在一个示例中，壳体38可以由塑性材料构成并通过注塑成型工艺制成。而且，在其外部并且为了利于连接并结合至燃油系统管线，壳体38可以具有几个径向延伸的倒钩46。

壳体38在其内部包括延伸在入口开口50和出口开口52之间并由燃油管道壁54界定的燃油管道48。燃油管道48和燃油管道壁54沿其轴向长度具有不同的部分，目的是适应阀组件10的各部件和功能性。在图2的实施例中，第一截头圆锥形部分56沿燃油流动的下游方向具有渐缩和减小的直径。在第一截头圆锥形部分56的下游，燃油管道壁54包括具有恒定直径A的第一圆柱部分58。在一个特定的示例中，恒定直径A具有的值大约为3.25mm；当然其他值也是可以的。而且，基座60位于第一圆柱部分58的终边处。如图2所示，当阀组件10处于关闭位置时，基座60被主体44接合并且与其形成密封。紧接基座60的下游，第二截头圆锥形部分62沿下游方向具有增大的直径，并且紧接第二截头圆锥形部分的下游的是具有恒定直径B的第二圆柱部分64。增大直径的第三截头圆锥形部分66紧接第二圆柱部分64的下游定位，可以具有恒定直径的第三圆柱部分68位于第三截头圆锥形部分的下游，并且可以具有恒定直径的第四圆柱部分70位于第三圆柱部分的下游。当然，在其他实施例中，例如，燃油管道和燃油管道壁可以具有不同的部分或可以具有不同顺序的类似部分。

还是参见图2，弹簧40位于壳体38的内部并且通过衬套42固定就位并且由衬套42部分地包围。在组装时，弹簧40包围主体44并且将主体向着燃油流动方向偏压至关闭位置。在一个特定示例中，弹簧40为卷簧，由按照材料ASTM A-313的类型302的不锈钢制成并且具有77.949N/m的弹簧刚度。当然，在其他实施例中，可以使用其他类型的弹簧，并且不同材料和不同弹簧刚度的弹簧也是可以的。

衬套42也可以位于壳体38的内部，将弹簧40和主体44固定就位，并且在组装和在使用期间为弹簧和主体提供一定的引导。在图2的实施例中，衬套42可以被压配至燃油管道48内，可以通过壳体在出口开口52处径向向内的滚动末端部分以将衬套限定在燃油管道48内而固定在壳体内，两种方式的组合或通过其他方式。衬套42具有位于第三圆柱部分68内的引导部72并具有位于第四圆柱部分70内的相当的在直径上增大的部分74。为了接纳弹簧40和主体44，衬套42具有基本上沿其中心轴线延伸的孔76。在一个示例中，衬套42可以由塑性材料构成并且可以通过注塑成型工艺制成。

主体44在允许燃油流动的打开位置和阻止燃油流动的关闭位置之间线性地并沿轴向来回地往复运动。在一个示例中，主体44由型号为303或型号为302的不锈钢制成；当然，其他材料也是可以的。还是参见图2，主体44具有头部78、轴杆80和尾端82。当阀组件10如图2所示处于关闭位置时，头部78邻接并接合基座60以与其形成密封。头部78大致类似于具有朝其顶点渐缩并减小的直径的圆锥体。在本实施例中，由橡胶材料制成的盖帽84可以包围在头部78上并且具有当阀组件10处于关闭位置时直接邻接燃油管道壁54的基座60的外表面86。与外表面86相对，头部78具有后表面88。在一个实施例中，后表面88具有的直径可以大约比第二圆柱部分64的恒定直径B的值小1%至5%。并且在一个特定的示例中，后表面88的直径具有的值大约为4.5mm。当然，对于后表面88的直径其他值也是可以的，包括不是比恒定直径B的值小1%至5%的值。

如所提到的，在操作中，燃油系统的阀组件10具有在较低体积流速下改善的稳定性并因此在这些较低流速时产生较小的噪音和振动，并且阀组件展示出在初始打开移动时的减小的压降。因为一些较新的燃油系统与较旧的燃油系统相比使用了更低的燃油体积流速，所以在这些较新的燃油系统中的阀组件经历较低的体积流速。例如，阀组件可以经历小于每小时60升（LPH）以及甚至小于40LPH的体积流速。可以发现，在较低流速下的一些阀组件中可能变得不稳定并且因此可能产生噪音和振动例如所谓的嗡嗡声。现在确信嗡嗡声是由于在阀头部78的外表面86和基座60之间的各区域以及外表面和第二圆柱部分64与第三截头圆锥形部分66之间的过渡部分之间的各区域处的局部减小的压力，以及伴随的阀组件10沿线性方向来回颤动造成。

还是参见图2，本发明人已发现可能影响稳定性和噪音和振动产生的一个尺寸是第二圆柱部分64的线性或轴向尺寸C。线性尺寸C是在燃油管道48和燃油管道壁54内保持的恒定直径B的轴向长度和距离。在不希望限定于特定的因果关系理论的情况下，目前相信改善的稳定性和减小的压降可能是（除了其他可能性）在阀初始打开移动时或者当外表面和燃油管道壁例如在基座60附近以其他方式彼此形成紧密的邻接时外表面86和燃油管道壁54之间的更受限和有限的燃油流动体积的结果。换种说法，随着线性尺寸C的增加，在阀主体打开时在后表面88到达并通过第二圆柱部分64与第三截头圆锥形部分66之间的过渡部分前，阀主体44的头部78就以增加的向后的轴向距离移动。一旦经过过渡部分，由于第三截头圆锥形部分66增加的直径，燃油流动量按照给定的阀头部78移动量增加。因此在该向后移动期间，通过液体燃油流动作用在外表面86上而可以在头部78上施加更大的作用力，并且类似地由作用在外表面上的上游的液体燃油流动而在头部上可以施加更大的压力。更大作用力和更大压力可以驱动主体44更快地沿开打方向远离基座60。

与线性尺寸C非常相关的是线性尺寸D。线性尺寸D是在阀组件10处于关闭位置时恒定直径B保持在后表面88和第二圆柱部分64与第三截头圆锥形部分66之间的过渡部分之间的轴向长度和距离。在一个特定的示例中，线性尺寸D具有的值大约是0.6mm至0.7mm；当然其他值也是可以的。

还是参照图2，本发明者已发现可能影响稳定性和噪音和振动产生的另一个尺寸是第二圆柱部分64的恒定直径B的值。与上述类似，在一些情况下，恒定直径B减小的值可以提供后表面86和燃油管道壁54之间的更受限和有限的燃油流动量，并且因此可以导致作用在头部78上的更大的作用力和更大的压力。

现在参见图3，图3是提供阀稳定性的最小体积流速与线性尺寸C的值的关系的计算机模拟图。导致该图的计算机模拟利用与图2的实施例所述和示出的具有类似设计和构造的燃油系统阀组件来执行。在模拟中，第二圆柱部分64的恒定直径B的三个不同值4.63mm,4.65mm和4.70mm被建模。并且用于恒定直径B的线性尺寸C的值在约0.5mm至1.6mm之间变化。在图中使用的阀稳定性基本上意味着燃油系统阀组件基本上不产生可观测的噪音和振动例如嗡嗡声。因此，根据在经历图中所示各线之下的体积流速时观察到噪音和振动就可以认为阀组件不稳定。观看结果，用于恒定直径B的值4.65mm和4.63mm的大于约1.0mm的线性尺寸C的值提供了在大约40LPH至低到约18LPH之间变化的体积流速的阀稳定性。并且用于恒定直径B的值4.65mm和4.63mm的在约1.4mm和1.6mm之间的线性尺寸C的值提供分别在约20LPH和18LPH的体积流速下的阀稳定性。根据图，可以认为大于约1.0mm和小于或等于约1.6mm的线性尺寸C的值可以适用于相对低流速汽车发动机和燃油系统应用；并且，更特别地，值在约1.2mm和1.6mm之间变化；并且甚至更特别地，值约为1.5mm。技术人员可以理解不是所有的实验模拟都会产生在图3的图表中描绘的确切结果。

而且可能影响阀稳定性和噪音和振动产生的一个尺寸关系是恒定直径B的线性尺寸C与第二圆柱部分64的恒定直径B的值的比值。已经发现，将该比值保持在约0.23至0.35的值内可以保持在体积流速低于40LPH时阀的稳定性，这对于相对低流速汽车发动机和燃油系统应用是适合的。在一个特定示例中，燃油系统的阀组件10的线性尺寸C的值约为1.5mm并且恒定直径B的值约为4.63mm，从而提供了大约0.32的比值。

虽然本文公开的本发明的形式构成当前优选的实施例，但是许多其他的形式也是可能的。本文并不意图提及所有可能的等价形式或所有本发明的衍生物。可以理解本文使用的术语仅用于描述而不是用于限定，并且可以进行各种改变而不脱离本发明的主旨或保护范围。

Claims

1.燃油系统的阀组件，包括：

壳体，具有至少部分由燃油管道壁界定的燃油管道，所述燃油管道壁具有基座并具有位于所述基座下游的恒定直径的圆柱部分；

弹簧；以及

容纳在所述壳体内以在打开位置和关闭位置之间线性地往复运动的主体，所述主体被所述弹簧偏压至关闭位置，在所述主体处于关闭位置时所述主体邻接所述基座，并且所述圆柱部分在大于1.0mm的线性尺寸上具有其恒定直径。

2.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，其中所述燃油管道壁具有紧接地位于所述圆柱部分下游的截头圆锥形部分。

3.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，还包括至少部分地位于所述壳体内的衬套，所述衬套至少部分地包围所述弹簧并且至少部分地包围所述主体。

4.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，其中所述主体包括具有由橡胶制成的盖帽的头部，所述盖帽由所述头部承载并且所述盖帽在所述主体处于关闭位置时直接邻接所述基座。

5.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，其中所述圆柱部分在约1.1mm至1.6mm（包括1.1mm和1.6mm）之间变化的线性尺寸上具有其恒定直径。

6.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，其中所述圆柱部分在约1.5mm的线性尺寸上具有其恒定直径。

7.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，其中所述圆柱部分的恒定直径的值在约4.63mm至4.70mm（包括4.63mm和4.70mm）之间变化。

8.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，其中所述主体包括头部，头部具有在所述主体处于关闭位置时邻接所述基座的外表面，还具有直径小于所述圆柱部分的恒定直径的值约1%至5%的后表面。

9.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，其中所述圆柱部分的恒定直径的线性尺寸与所述圆柱部分的恒定直径的值的比值约为0.32。

10.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，其中所述壳体由燃油泵承载或是燃油泵的一部分。

11.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，其中所述圆柱部分的恒定直径的值约为4.63mm。

12.根据权利要求1-11中任一项所述燃油系统的阀组件，其中所述圆柱部分的恒定直径的线性尺寸与所述圆柱部分的恒定直径的值的比值在约0.23至0.35（包括0.23和0.35）之间变化。

13.根据权利要求1所述燃油系统的阀组件，包括：

位于所述基座下游的恒定直径的圆柱部分；

位于所述圆柱部分下游的截头圆锥形部分；

至少部分地位于所述壳体内的衬套，所述衬套至少部分地包围所述弹簧；以及

其中恒定直径的值在约4.63mm至4.70mm（包括4.63mm和4.70mm）之间变化，并且其中所述圆柱部分在约1.1mm至1.6mm（包括1.1mm和1.6mm）之间变化的线性尺寸上具有其恒定直径。

14.根据权利要求13所述燃油系统的阀组件，其中恒定直径的值约为4.63mm，并且其中所述圆柱部分在约1.5mm的线性尺寸上具有其恒定直径。

15.根据权利要求1-14中任一项所述燃油系统的阀组件，其中所述壳体由燃油泵承载或是燃油泵的一部分。