CN103732903B - 具有集成真空发生器和止回阀的碳罐净化阀及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于涡轮增压交通工具发动机的集成碳罐净化阀(10)包括阀构件(34)，其具有壳体并被构造和配置成用以控制从燃料箱和碳罐结构到空气进气歧管的蒸气净化流。本体联接至所述壳体。所述本体限定出内部空间(15)。结构(16)将内部空间分离成第一室(20)和与第一室隔离的第二室(22)。第一室(20)具有入口端口(21)和出口端口(23)。真空发生器(12)被提供在第一室(20)中，并与入口和出口端口处于流体连通。第一止回阀(36)在第一室(20)中处于真空发生器(12)与阀构件(34)之间，而第二止回阀(38)在第二室(22)中处于阀构件(34)与歧管出口端口(28)之间。

Description

具有集成真空发生器和止回阀的碳罐净化阀及其控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年6月16日提交的临时专利申请No.61/497,837的优先权。以上申请的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于涡轮增压发动机的交通工具碳罐净化系统(canisterpurgesystem)，并且更特别地涉及具有集成真空发生器和止回阀的碳罐净化阀。

背景技术

对于正常吸气发动机，燃料蒸气从碳罐的得到净化，方法是利用进气歧管的真空压力来吸引空气穿过碳罐。对于涡轮增压发动机，常常存在在增压期间生成的正歧管压力，因此不存在真空来吸引空气穿过碳罐。因此，有必要提供器件来产生与大气的空气移动压力差，使得空气能从碳罐被吸引至进气歧管，并被引导至燃烧室，由此净化燃烧产生的燃料蒸气。

文丘里管或喷嘴被使用来通过从越过涡轮的压力差(14psi或更多)进行排气来在涡轮增压交通工具发动机上生成真空，用以驱动空气从涡轮增压器出口穿过文丘里喷嘴，并返回到涡轮增压器入口中。文丘里喷嘴中的高速空气流和音速冲击波生成低于大气压的压力(真空)，其被使用来将净化空气流吸引到被排气的涡轮回路中。

通常，该常规文丘里和扫气回路是隔离的管道回路，需要从文丘里喷嘴上的真空端口到净化阀上的端口的管。分别通过位于文丘里喷嘴与净化阀之间的止回阀和位于进气歧管与净化阀之间的另一止回阀，来保护净化阀免于自然吸气状况期间的净化损失和免于涡轮压力。因此，这种配置需要多个管道连接以及离散的部件，其增加成本。

有必要提供用于涡轮增压发动机的紧凑碳罐净化阀，其中碳罐净化阀具有集成的真空发生器和止回阀。

发明内容

本发明的一个目的是满足以上指出的需求。依据本发明的原理，该目的通过提供用于涡轮增压交通工具发动机的集成碳罐净化阀来得以实现。所述阀包括阀构件，其具有壳体并被构造和配置成用以控制从燃料箱和碳罐结构到空气进气歧管的蒸气净化流。本体联接至所述壳体。所述本体限定出内部空间。结构将内部空间分离成第一室和第二室。第一室具有入口端口和出口端口。真空发生器被提供在第一室中，并与入口和出口端口处于流体连通。真空发生器被构造和配置成用以经由入口端口接收来自涡轮增压器出口的空气，来在空气穿过所述真空发生器时生成第一真空，并用以经由出口端口引导空气至涡轮增压器的入口，来限定出扫气空气流回路。第一止回阀被提供在第一室中处于真空发生器与阀构件之间，而第二止回阀被提供在第二室中处于阀构件与歧管出口端口之间。歧管出口端口被构造和配置成联接至进气歧管。所述第一止回阀和第二止回阀被构造和配置成使得：1)当所述涡轮增压器正在操作并且所述进气歧管处于正压下时，所述第二止回阀关闭，同时所述第一止回阀对生成第一真空的真空发生器打开，以容许净化流被吸引到所述扫气空气流回路中；2)在自然吸气状况下，歧管真空关闭所述第一止回阀并打开所述第二止回阀，以使所有净化流改向穿过所述歧管出口端口并至所述进气歧管。

依据本发明的又一方面，一种控制涡轮增压交通工具中的蒸气净化流的方法提供碳罐净化阀，其具有阀构件，所述阀构件被构造和配置成用以控制从燃料箱和碳罐结构到空气进气歧管的蒸气净化流。净化阀具有集成的真空发生器和与碳罐净化阀集成的第一和第二止回阀。第一止回阀设置在真空发生器与阀构件之间，第二止回阀设置在阀构件与歧管出口端口之间，歧管出口端口联接至进气歧管。所述方法限定出扫气空气流回路，其从涡轮增压器出口穿过所述真空发生器并至所述涡轮增压器的入口，且所述真空发生器由于从其中穿过的空气流而生成第一真空，当所述涡轮增压器正在操作并且所述进气歧管处于正压下时，所述方法确保所述第二止回阀关闭，同时所述第一止回阀对生成第一真空的所述真空发生器打开，以容许蒸气净化流被吸引穿过所述阀构件到所述扫气空气流回路中。在自然吸气状况期间，所述方法确保由所述进气歧管生成的真空关闭所述第一止回阀并打开所述第二止回阀，以使所有净化流改向穿过所述歧管出口端口并至所述进气歧管。

通过参考附图来考虑以下详细描述和所附权利要求书(它们全都形成本说明书的一部分)，本发明的其它目的、特征和特性，以及操作方法和结构的相关元件的功能、零部件的组合和制造的经济性将变得更加清楚明了。

附图说明

从以下对本发明的优选实施例的详细描述，结合附图来理解，将更好地了解本发明，附图中相似附图标记指示相似零部件，其中：

图1是依据一实施例的、处于涡轮增压交通工具发动机的碳罐净化系统中的、部分地以截面示出的一集成碳罐净化阀的视图。

图2是图1的碳罐净化阀的侧视图。

图3是依据一实施例的止回阀的侧视图。

具体实施方式

参考图1，其中示出了依据一实施例的用于涡轮增压交通工具发动机的集成碳罐净化阀，总体上以附图标记10指示。集成碳罐净化阀10在一个小封装中包含真空发生器12和两个止回阀36、38，从而将系统中的管道连接的数量从可能的十二个减少为仅四个连接。集成是通过在碳罐净化阀10的下部本体14中包括文丘里管12(作为真空发生器)来实现。下部本体14限定出内部空间15。比如壁16和焊接的中间盖构件18等结构将下部本体14的内部空间15分离成两个室20、22。第一室20具有入口端口21和出口端口23。

真空发生器或文丘里管12处于第一室20中，并且与入口端口21和出口端口23处于流体连通。真空发生器被构造和配置成用以经由入口端口21从涡轮增压器26的出口25接收空气，来在空气穿过文丘里管12时生成第一真空，并用以经由出口端口23将空气引导至涡轮增压器26的入口27，来限定出扫气流回路A，使得文丘里驱动净化流B可被吸引到扫气流回路A中，如以下更全面地说明的。主进气空气流由箭头C示出。

室22具有歧管出口端口28(见图2)，其与关联于发动机(未示出)的进气歧管32的入口端口30连通。因此，室20与由文丘里管12生成的真空相关联，而室22与由进气歧管32生成的真空相关联。这两个真空状态是互斥的，并且分别借助于第一和第二止回阀36、38被隔离，所述第一和第二止回阀36、38是阀10集成，并且被设置在下部本体14中。特别地，第一止回阀36被提供在碳罐净化阀10的阀构件34与文丘里管12之间，而第二止回阀38被提供在阀构件34与进气歧管32之间。阀构件34被设置在燃料箱和碳罐结构35与进气歧管32之间。阀构件34可以为任何常规构造，比如在美国专利公开20080000456A1中公开的螺线管类型，其内容通过引用并入到本说明书中。如图2中最佳地示出的，下部本体14与阀构件34的壳体33优选通过卡扣配合和配置37以可移除的方式接合，在两者间具有O形圈。替代地，下部本体14和壳体33可通过焊接连接接合，其消除O形圈。

如果涡轮增压器26正在发挥功能，则歧管32处于正压下，并且与歧管端口30相关联的止回阀38关闭。由扫气流回路A生成的真空拉动止回阀36打开，从而容许流体穿过扫气流回路A，其吸入经过阀构件34的蒸气净化流B。净化流于是被引导至歧管32，从而至发动机，以被消耗。

在自然吸气状况下(由箭头D指示的流)，在歧管32处生成的真空拉动止回阀38打开，从而容许流体经过从阀构件34到歧管32。另外，歧管真空拉动止回阀36关闭，从而使所有净化流改向直接地至歧管32，以在发动机中被消耗。

参考图3，每个单向止回阀36、38具有阀构件40，其以自由漂浮方式安装至壳体42的开口41。在该实施例中，两个开口44被提供在壳体42中，处于阀构件40下。可理解的是：如果开口41足以提供穿过阀的恰当流量，则不必提供开口44。阀构件40由于在其上的压力差而是可移动的。阀构件40在图3中被示为处于关闭位置，密封住壳体42并防止空气流动经过开口41和44。真空压力如以上提及的可拉动阀构件40打开(沿箭头D的方向)，从而容许空气流动穿过开口41、44。

可看出：集成碳罐净化阀10在紧凑装置中提供直列连接。由于文丘里管和止回阀被集成在净化阀中，所以需要较少的管道连接，其还简化组件。

前述优选实施例已经被示出和描述来达到说明本发明的结构和功能原理以及说明采用这些优选实施例的方法的目的，并且可以做出变化而不背离这些原理。因此，本发明包括被包含在后附权利要求书的精神内的所有变型。

Claims (11)

1.一种具有集成真空发生器和止回阀的碳罐净化阀，用于涡轮增压交通工具发动机，所述碳罐净化阀包括：

阀构件，其具有壳体并被构造和配置成用以控制从燃料箱和碳罐结构到空气进气歧管的蒸气净化流，

本体，其联接至所述壳体，所述本体限定出内部空间，

将所述内部空间分离成第一室和与第一室隔离的第二室的结构，所述第一室具有入口端口和出口端口，

真空发生器，其处于所述第一室中，并与所述入口端口和出口端口处于流体连通，所述真空发生器被构造和配置成用以经由所述入口端口接收来自涡轮增压器出口的空气，来在空气穿过所述真空发生器时生成第一真空，并用以经由所述出口端口引导空气至所述涡轮增压器的入口，来限定出扫气空气流回路，

第一止回阀，其在所述第一室中处于所述真空发生器与所述阀构件之间，和

第二止回阀，其在所述第二室中处于所述阀构件与歧管出口端口之间，所述歧管出口端口被构造和配置成联接至进气歧管，

所述第一止回阀和第二止回阀被构造和配置成使得：1)当所述涡轮增压器正在操作并且所述进气歧管处于正压下时，所述第二止回阀关闭，同时所述第一止回阀对生成第一真空的真空发生器打开，以容许净化流被吸引到所述扫气空气流回路中；2)在自然吸气状况下，歧管真空关闭所述第一止回阀并打开所述第二止回阀，以使所有净化流改向穿过所述歧管出口端口并至所述进气歧管。

2.如权利要求1所述的碳罐净化阀，其中，所述真空发生器是文丘里管。

3.如权利要求1所述的碳罐净化阀，其与所述燃料箱和碳罐结构、所述涡轮增压器和所述进气歧管组合。

4.如权利要求1所述的碳罐净化阀，其中，分离所述内部空间的结构包括壁和盖构件。

5.如权利要求1所述的碳罐净化阀，其中，所述第一止回阀和第二止回阀是单向阀，具有弹性体阀构件，其被构造和配置成基于其上的压力差在打开与关闭位置之间移动。

6.如权利要求1所述的碳罐净化阀，其中，所述壳体和所述本体以可移除的方式联接在一起。

7.一种控制具有集成真空发生器和止回阀的碳罐净化阀的方法，所述方法包括：

提供碳罐净化阀，其具有阀构件，所述阀构件被构造和配置成用以控制从燃料箱和碳罐结构到空气进气歧管的蒸气净化流，所述净化阀具有集成的真空发生器和与所述碳罐净化阀集成的第一止回阀和第二止回阀，所述第一止回阀设置在所述真空发生器与所述阀构件之间，所述第二止回阀设置在所述阀构件与歧管出口端口之间，所述歧管出口端口联接至所述进气歧管，

限定出扫气空气流回路，其从涡轮增压器出口穿过所述真空发生器并至所述涡轮增压器的入口，且所述真空发生器由于从其中穿过的空气流而生成第一真空，

当所述涡轮增压器正在操作并且所述进气歧管处于正压下时，确保所述第二止回阀关闭，同时所述第一止回阀对生成第一真空的所述真空发生器打开，以容许蒸气净化流被吸引穿过所述阀构件到所述扫气空气流回路中，以及

在自然吸气状况期间，确保由所述进气歧管生成的真空关闭所述第一止回阀并打开所述第二止回阀，以使所有净化流改向穿过所述歧管出口端口并至所述进气歧管。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述真空发生器是文丘里管。

9.如权利要求7所述的方法，其中，提供碳罐净化阀的步骤包括提供具有本体的碳罐净化阀，所述本体被分离成两个室，所述第一止回阀和真空发生器处于第一室中，而所述第二止回阀处于第二室中。

10.如权利要求9所述的方法，其中，提供碳罐净化阀的步骤包括以可移除的方式将所述本体联接至所述阀构件的壳体。

11.如权利要求7所述的方法，其中，所述止回阀中的每个是单向阀，具有弹性体阀构件，其被构造和配置成基于其上的压力差在打开与关闭位置之间移动。