CN105041514A - 用于主动吹扫系统模块的被动旁路阀 - Google Patents

Abstract

一种主动吹扫系统模块，其包括被动旁路阀组件，该组件允许利用发动机真空或通过使用泵来吹扫罐，并且也提供允许空气在燃料补给期间逸出燃料箱的功能。该阀组件包括两个阀构件，这两个阀构件在发动机真空期间或在阀组件从压力泵接收正压时在打开位置和关闭位置之间运动以将空气导向通过阀组件。该模块还用来在阀均处于关闭位置时执行泄漏检查。

Description

用于主动吹扫系统模块的被动旁路阀

相关专利申请的交叉引用

本申请要求提交于2014年1月30日的美国临时申请61/933,416号的优先权。

技术领域

本申请整体涉及用于主动系统吹扫模块的被动旁路阀。

背景技术

碳罐常常用来在吹扫蒸气可被处置之前存储来自燃料箱的吹扫蒸气。大多数车辆具有空气流系统，其用来将吹扫蒸气从碳罐移除，并且将吹扫蒸气传输到发动机，在发动机处，吹扫蒸气在燃烧期间被烧尽。一些类型的吹扫系统利用歧管真空将空气抽过罐并且将蒸气引入发动机。然而，利用歧管真空的系统可能不会始终生成足够的真空以将足量的空气抽过罐以将吹扫蒸气引入发动机。就涡轮增压发动机而言，歧管压力与文丘里式喷嘴一起使用以产生用于吹扫的真空。该方案的缺点是，将加压空气导引远离涡轮增压器使涡轮增压器的效率降低，并且减少到发动机的功率增加量。

因此，存在对发动机空气流系统的需求，该系统有助于吹扫蒸气向发动机的充分传输，而不以发动机效率为代价。

发明内容

本发明是一种主动吹扫系统模块，其包括被动旁路阀组件，该组件允许利用发动机真空或通过使用泵来吹扫罐，并且也提供允许空气在燃料补给期间逸出燃料箱的功能。该阀组件包括两个阀构件，这两个阀构件在发动机真空期间或在阀组件从压力泵接收正压时在打开位置和关闭位置之间运动以将空气导向通过阀组件。该模块还用来在阀均处于关闭位置时执行泄漏检查。

本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例虽然指示本发明的优选实施例，但其旨在仅用于举例说明目的，而并非旨在限制本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和附图将会更全面地理解本发明，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的用于车辆的空气流系统的图，其具有包括被动旁路阀组件的主动吹扫系统模块；

图2是根据本发明的实施例的具有被动旁路阀组件的主动吹扫系统模块；

图3A是根据本发明的实施例的处于第一操作模式的被动旁路阀组件的图；

图3B是根据本发明的实施例的处于第二操作模式的被动旁路阀组件的图；

图3C是根据本发明的实施例的处于第三操作模式的被动旁路阀组件的图；

图3D是根据本发明的实施例的处于第四操作模式的被动旁路阀组件的图；以及

图4是根据本发明的实施例的用于车辆的空气流系统的备选实施例的图，其具有包括被动旁路阀组件的主动吹扫系统模块。

具体实施方式

(多个)优选实施例的以下描述本质上仅为示例性的，而绝不旨在限制本发明、其应用或用途。

根据本发明的具有主动吹扫系统的车辆的空气流系统的图大体上在10处示出。系统10包括大体上在12处示出的主动吹扫系统模块，该模块与碳罐14流体连通。模块12通过使用第一导管20a与空气过滤器16流体连通，第一导管20a从大气环境吸入空气。更具体而言，第一导管20a连接到第二导管20b和第三导管20c并与第二导管20b和第三导管20c流体连通。第二导管20b与电动泵18流体连通，电动泵18提供加压空气源。第二导管也与第三导管20c流体连接。压力旁路阀组件22通过使用第四导管20d与电动泵18流体连通。阀组件22还连接到第五导管20e，并且压力传感器24位于第五导管20e中。第五导管20e连接到碳罐14并与碳罐14流体连通。泵18和压力传感器24与泵控制器26电气连通。

罐14也通过使用第六导管20f与燃料模块28流体连通，并且燃料模块28设置在燃料箱30中。罐14和涡轮吹扫阀(TPV)32也连接到第七导管20g，第七导管20g将罐14置于与TPV32流体连通。TPV32连接到进气导管34。导管34也是机械增压器（超级增压器，supercharger）的进气口。在所示示例中，导管34连接到涡轮增压器压缩机36，涡轮增压器压缩机36是大体上在38处示出的涡轮增压器单元的一部分。在进气导管34中设有空气质量流量传感器39，并且进气导管34连接到空气过滤器40。

TPV32还连接到第八导管20h，第八导管20h将TPV32置于与第二进气导管42流体连通。在第二进气导管42中设有节流阀44，并且第二进气导管42和压缩机36连接到中间冷却器46。第二进气导管42连接到大体上在50处示出的往复活塞式内燃发动机的进气歧管48并与进气歧管48流体连通。发动机50还包括连接到第一排放导管54的排放歧管52，并且第一排放导管54连接到涡轮56，涡轮56也是涡轮增压器单元38的一部分。排气穿过涡轮56，穿过第二排放导管58并且穿过消音器60。

发动机50接收来自燃料导管62的燃料，并且燃料导管62连接到燃料轨64并与燃料轨64流体连通。燃料轨64通过使用第二燃料导管68与燃料分配阀66流体连通。燃料分配阀66也通过使用第三燃料导管70与燃料模块28流体连通。

现在参照图2-3D，被动旁路阀组件22包括第一端口70。第一端口70与旁路阀组件的第一室71连接。第一端口70连接到第三导管20c。第二端口72连接到旁路阀组件的第二室73。第二端口72也连接到第四导管20d。第三端口74连接到旁路阀组件的第三室75。第三端口74也连接到第五导管20e。端口70、72、74均连接到外壳76，并且在外壳76中设有引导构件78。第一阀构件80和第二阀构件82安装到第三室75内的引导构件78，使得阀构件80、82能够相对于彼此且相对于引导构件78滑动。第一阀构件80控制在第一室71和第三室75之间的流动。第二阀构件82控制在第三室75和第二室73之间的流动。第一阀构件80与第一阀座80a选择性地接触，并且第二阀构件82与第二阀座80b选择性地接触。

在该实施例中，引导构件78为圆柱形柱，但在本发明的范围内引导构件78也可以是其它形状。第一弹簧构件84在阀构件80、82之间安装到引导构件78，使得第一弹簧构件84将阀构件80、82偏压远离彼此。如图所示，最末弹簧构件84为卷簧，但可以使用其它弹簧设计。第二弹簧构件86围绕引导构件78，并且设置在第一阀构件80和外壳76的内壁88之间。第二弹簧构件86具有比第一弹簧构件84大的直径。第二弹簧构件86也围绕第一阀座80a，使得第二弹簧构件86将第一阀构件80偏压远离第一阀座80a。如图所示，第二弹簧构件86为卷簧，但可以使用其它弹簧设计。

弹簧构件84、86构造成将力施加到阀构件80、82以有利于不同操作模式。在图3A所示第一操作模式期间，发动机50形成真空，并且涡轮增压器单元38是不活动的；因此，发动机50被自然抽吸（naturallyaspirated）。旁路阀组件22经由罐14暴露于发动机真空。弹簧构件84、86构造成使得第一阀构件80不与第一阀座80a接触，并且因此处于打开位置，并且第二阀构件82处于关闭位置。当阀构件80、82处于图3A所示构型时，真空从第一导管20a抽出，通过第三导管20c，被动地（passively）通过阀组件22和第五导管20e。空气接着流过罐14，将吹扫蒸气从罐14抽吸通过第七导管20g，通过TPV32、第八导管20h并且进入第二进气导管42。

在第二操作模式期间，阀组件22暴露于从燃料箱30排出的空气。阀组件22构造成如图3B所示，该构型基本上类似于图3A所示构型，其中第一阀构件80处于打开位置，但空气从第五导管20e流入阀组件22、通过阀组件22并且离开第一端口70进入第三导管20c。阀组件22构造成如图3B所示，在燃料箱30燃料补给期间被动地允许空气逸出，使得压力不在燃料箱30中积聚，同时燃料蒸气由碳罐14保持。

在第三操作模式期间，阀组件22构造成如图3C所示，并且泵18被启动，生成流过第四导管20d且进入第二端口72的加压空气，加压空气将足够的力施加到第二阀构件82以克服来自弹簧构件84、86中的每一个的力，将第二阀构件82举离阀座82a，并且将第一阀构件80置于与阀座80a接触。加压空气接着流出第三端口74并且进入第五导管20e，在这里，空气接着流过罐14，将来自罐14的吹扫蒸气抽吸通过第七导管20g，通过TPV32、第八导管20h并且被动地进入第二进气导管42。

在第四操作模式期间，利用阀组件22执行泄漏检查。TPV32被移动至关闭位置，并且由泵18生成加压空气，将阀构件80、82置于如图3C所示的位置。当压力在阀组件22中积聚并且TPV32处于关闭位置时，最终不存在横跨第二阀构件82的空气压力运动，并且因此在第二阀构件82上的压力中没有变化。当发生这种情况时，第一阀构件80与第一阀座80a保持接触，并且来自弹簧构件84的力将第二阀构件82置于与第二阀座82a接触，使得阀构件80、82两者均处于关闭位置，如图3D所示。在阀构件80、82之间的外壳76的区域中的压力与第五导管20e中的相同，并且该压力由传感器24检测。只要阀构件80、82处于其相应的关闭位置，压力就保持恒定。当压力下降时，由传感器24检测到压力变化，因此提供关于系统10中、罐或与罐连接的部件中存在泄漏的指示。

TPV32具有两个止回阀功能，其将流导向至第一进气导管34或第二进气导管42中的任一者。如果在第二进气导管42中不存在真空，TPV阀将允许穿过其的所有蒸气输送至第一进气导管34。当发动机由涡轮增压器38抽吸时，TPV32将罐蒸气输送至涡轮增压器压缩机36上游的进气导管34。如果在第二进气导管42中存在真空，TPV阀将允许穿过其的所有蒸气输送至第二进气导管42。当发动机被自然抽吸时，TPV32将罐蒸气输送至涡轮增压器压缩机36下游的第二进气导管42。另外，TPV32被控制占空比（dutycycle）以防止将过量的蒸气通过第一导管34或第二导管42中的任一者输送至发动机。

为了基于给定的发动机应用定制本发明的用途，可以进行某些修改。泵18的操作可以在发动机达到预定速度时开始。空气通过罐的所需主动泵送可以随越过与进气导管34连接的空气过滤器40的压降而变。因此，空气过滤器40越洁净，泵18越可能被操作。通常，泵控制器26与脉宽调制控制的马达操作性地相关联。

本发明的备选实施例在图4中示出，其中类似的数字表示类似的元件。在该实施例中，发动机50被自然抽吸，并且不存在涡轮增压器单元38或中间冷却器46。然而，阀组件22的操作基本上类似于此前的附图中所示实施例。

本发明的描述本质上仅仅是示例性的，并且因此不脱离本发明要旨的变型意图在本发明的范围内。这样的变型不被认为偏离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种设备，包括：

吹扫系统模块，其包括：

　泵；以及

　阀组件，所述阀组件与所述泵和蒸气罐流体连通；

　其中，所述阀组件能构造成使得来自所述泵的加压空气被传递通过所述阀组件，将吹扫蒸气从所述蒸气罐移除，并且将所述吹扫蒸气从所述蒸气罐传输到发动机，并且所述阀组件还能构造成使得来自所述发动机的真空将空气抽过所述阀组件，将吹扫蒸气从所述蒸气罐移除，并且将所述吹扫蒸气传输到所述发动机。

2.根据权利要求1所述的设备，所述阀组件还包括：

外壳；

第一阀构件，其设置在所述外壳中；以及

第二阀构件，其设置在所述外壳中；

其中，所述阀组件被置于：第一构型，使得所述第一阀构件处于打开位置并且所述第二阀构件处于关闭位置；第二构型，其中所述第一阀构件处于关闭位置并且所述第二阀构件处于打开位置；以及第三构型，其中所述第一阀构件和第二阀构件处于关闭位置。

3.根据权利要求2所述的设备，还包括：

引导构件；

第一弹簧构件，其连接到所述引导构件，所述第一弹簧构件将所述第一阀构件偏压远离所述第二阀构件；以及

第二弹簧构件，其连接到所述引导构件以用于将所述第一阀构件朝所述第二阀构件偏压；

其中，当力从所述第一弹簧构件和所述第二弹簧构件施加到所述第一阀构件和所述第二阀构件时，所述引导构件在所述打开位置和关闭位置之间引导所述第一阀构件和所述第二阀构件的运动。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述引导构件为圆柱形柱。

5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第一弹簧构件为卷簧。

6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第二弹簧构件为卷簧。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第一弹簧构件为卷簧，并且所述第二弹簧构件具有比所述第一弹簧构件大的直径。

8.根据权利要求3所述的设备，其中，所述阀外壳具有用于与大气环境连接的第一室、用于与所述泵连接的第二室、用于与所述罐连接的第三室，并且其中，所述第一阀构件定位在所述第三室内以用于控制所述第三和第一室之间的流动，并且所述第二阀构件在所述第三室内以用于控制所述第二室和所述第三室之间的流动。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，用于所述第一阀构件的阀座在所述第三室内。

10.根据权利要求8所述的设备，其中，用于所述第二阀构件的阀座在所述第三室内。

11.一种操作具有机械增压器的往复活塞式内燃发动机的方法，包括：

将蒸气罐与燃料箱连接；

将所述蒸气罐与吹扫阀连接；

将所述吹扫阀与所述内燃发动机的进气口连接；

将所述蒸气罐与旁路阀连接，所述旁路阀还与所述大气环境并与加压空气源分开地连接；

当所述发动机被自然抽吸时，将所述旁路阀经由所述罐暴露于发动机真空以将所述罐与所述大气环境被动地连接；

当所述机械增压器工作时，将所述旁路阀暴露于加压空气以将所述罐与所述发动机进气口被动地连接；以及

当所述燃料箱正被燃料填充时将所述旁路阀暴露于从所述燃料箱排放的空气以将所述罐与所述大气环境被动地连接。

12.根据权利要求11所述的操作往复活塞式内燃发动机的方法，还包括关闭所述吹扫阀和将所述旁路阀暴露于加压空气源以将所述罐加压，并且还包括感测所述旁路阀和所述罐之间的管线中的压力以确定所述压力是否是恒定的，以确定在所述蒸气罐中或者在所述蒸气罐与所述吹扫阀或所述旁路阀的连接中是否存在泄漏。

13.一种操作内燃发动机的方法，所述发动机具有涡轮增压器和蒸气罐；

当所述发动机正被自然抽吸时，利用发动机真空吹扫所述罐中的蒸气；以及

当所述发动机正被所述涡轮增压器抽吸时，将空气泵送通过所述罐以将所述罐中的蒸气吹扫到所述发动机的进气口中。

14.根据权利要求13所述的操作内燃发动机的方法，其中，当所述发动机正被所述涡轮增压器抽吸时，TPV阀将所述蒸气输送至在所述涡轮增压器的压缩机上游的进气导管。

15.根据权利要求14所述的操作内燃发动机的方法，其中，所述TPV阀被控制占空比以控制到往在所述涡轮增压器上游的所述进气导管的蒸气流的量。

16.根据权利要求13所述的操作内燃发动机的方法，其中，当所述发动机正被自然抽吸时，TPV阀将所述蒸气输送至在所述涡轮增压器的压缩机下游的进气导管。

17.根据权利要求16所述的操作内燃发动机的方法，其中，所述TPV阀被控制占空比以控制到往在所述涡轮增压器下游的所述进气导管的蒸气流的量。

18.根据权利要求13所述的操作内燃发动机的方法，其中，空气通过所述罐的所述泵送随增加的发动机速度而变。

19.根据权利要求13所述的操作内燃发动机的方法，其中，空气通过所述罐的所需主动泵送随越过与进气导管连接的空气过滤器而到所述涡轮增压器的压缩机处的压降而变。

20.根据权利要求13所述的操作内燃发动机的方法，其中，将空气泵送通过所述罐由泵执行，所述泵由通过脉宽调制控制的马达提供功率。