CN105508085B - 燃油蒸汽文氏阀及燃油蒸汽排放控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃油蒸汽文氏阀及燃油蒸汽排放控制系统，燃油蒸汽文氏阀包括：包括阀体和单向结构(24)，阀体内设有吸气通道(A)、进气通道(B)和出气通道(C)，吸气通道(A)、进气通道(B)和出气通道(C)分别在阀体上形成吸气端(A’)、进气端(B’)和出气端(C’)，单向结构(24)形成在吸气通道(A)内，进气通道(B)与出气通道(C)连通，单向结构(24)与出气通道(C)之间设有文氏管芯(23)，能够在进气通道(B)内通入气体时形成负压以将单向结构(24)打开。此种燃油蒸汽文氏阀能够使涡轮增压发动机在不同工况下，通过不同路径回收燃油蒸汽，同时还能阻止燃油蒸汽从发动机回流。

Description

燃油蒸汽文氏阀及燃油蒸汽排放控制系统

技术领域

本发明涉及汽车发动机辅助控制系统领域，尤其涉及一种燃油蒸汽文氏阀，以及采用此种文氏阀的燃油蒸汽排放控制系统。

背景技术

目前汽车上均配备有燃油蒸汽排放控制系统(EVAP)，目前常见的比较简单的燃油蒸汽排放控制系统主要由燃油箱、活性碳罐、碳罐控制电磁阀及各种汽车管路总成(脱附管)等组成。燃油蒸汽排放控制系统能够存储燃油系统产生的燃油蒸汽(HC)，并阻止燃油蒸汽泄露到大气中，同时将收集的燃油蒸汽适时地送入进气歧管，与正常气体混合后进入发动机燃烧，使燃油得到充分利用。

其中，活性碳罐是蒸汽排放控制系统中贮存燃油蒸汽的部件，活性碳罐的下部与大气相通，上部有接头与油箱相连，用于收集和清除燃油蒸汽，中间是活性炭粒，它具有极强的吸附作用。燃油箱内的燃油蒸汽，经油箱管道进入活性碳罐后，蒸汽中的燃油分子被吸附在活性炭颗粒表面，活性碳罐还设有一个出口，由软管与发动机进气歧管相连。软管的中部设一个常闭的活性碳罐电磁阀，以控制管路的通断。另外，燃油蒸汽排放控制系统一般由发动机控制模块进行控制，以更加精确地控制燃油蒸发流量。

目前越来越多的汽车上采用了涡轮增压发动机，这就涉及到涡轮在启动和不启动两种工况下燃油蒸汽回收的问题，同时还要阻止燃油蒸汽从发动机回流，从而对燃油蒸汽排放控制系统起到有效的功能提升和保障作用。

发明内容

本发明的目的是提出一种燃油蒸汽文氏阀及燃油蒸汽排放控制系统，能够实现涡轮增压发动机在涡轮启动和不启动两种工况下燃油的回收。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种燃油蒸汽文氏阀，包括阀体和单向结构24，所述阀体内设有吸气通道A、进气通道B和出气通道C，所述吸气通道A、所述进气通道B和所述出气通道C分别在所述阀体上形成吸气端A’、进气端B’和出气端C’，所述单向结构24形成在所述吸气通道A内，所述进气通道B与所述出气通道C连通，所述单向结构24与所述出气通道C之间设有文氏管芯23，能够在所述进气通道B内通入气体时在所述阀体内形成负压以将所述单向结构24打开。

进一步地，所述文氏管芯23具有中央通孔，所述中央通孔作为所述出气通道C，所述文氏管芯23位于所述阀体内的一端作为负压形成端D，另一端作为所述出气端C’，所述出气端C’的尺寸大于所述负压形成端D。

进一步地，所述出气通道C为位于所述负压形成端D’和所述出气端C’之间的锥形通道。

进一步地，所述阀体内设有用于安装所述文氏管芯23的安装通道，所述文氏管芯23设在所述安装通道内，所述文氏管芯23与所述安装通道之间在部分长度上为锥形配合，且所述文氏管芯23和所述安装通道之间设有止推面。

进一步地，所述文氏管芯23的中心线与所述进气通道B的中心线重合。

进一步地，所述单向结构24包括：支撑凸缘241、阀片242和密封凸缘243，所述密封凸缘243设在所述单向结构24的进气口处，所述支撑凸缘241设在所述单向结构24的排气口处，所述阀片242设在所述支撑凸缘241和所述密封凸缘243之间的间隙内，所述阀片242抵靠在所述密封凸缘243上以实现密封连接，并能在脱离所述密封凸缘243时实现所述吸气端A’与所述出气端C’的连通。

进一步地，所述支撑凸缘241的顶端呈圆弧状。

进一步地，所述阀体包括第一壳体21和第二壳体22，所述进气通道B和所述出气通道C设在所述第二壳体22内，所述吸气通道A设在所述第一壳体21和所述第二壳体22内，所述密封凸缘243设在所述第一壳体21上，所述支撑凸缘241设在所述第二壳体22上。

为实现上述目的，本发明另一方面提供了一种燃油蒸汽排放控制系统，包括上述实施例所述的燃油蒸汽文氏阀。

进一步地，还包括：空滤器1、中冷器3、碳罐11、碳罐电磁阀9、三通管件8、第二单向阀7、发动机4，所述碳罐11通过所述碳罐电磁阀9、所述三通管件8和所述第二单向阀7与所述发动机4前的进气歧管5连通，所述燃油蒸汽文氏阀2的进气端B’与所述空滤器1连通，吸气端A’与所述三通管件8连通，所述出气端C’与所述中冷器3连通。

基于上述技术方案，本发明实施例的燃油蒸汽文氏阀，通过在吸气通道内设置单向结构，在单向结构与出气通道之间设置文氏管芯，并使进气通道与出气通道连通，能够使涡轮增压发动机在不同工况下，通过不同的路径回收燃油蒸汽，实现涡轮增压发动机在涡轮启动和不启动两种工况下的燃油回收，同时还能阻止燃油蒸汽从发动机回流，从而为整个燃油蒸汽排放控制系统起到有效的功能提升和安全保障作用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明燃油蒸汽排放控制系统的一个实施例的连接关系示意图；

图2为本发明燃油蒸汽文氏阀的一个实施例的外形结构示意图；

图3为本发明燃油蒸汽文氏阀的一个实施例的内部结构示意图。

附图标记说明

1－空滤器；2－燃油蒸汽文氏阀；3－中冷器；4－发动机；5－进气歧管；6－节气门；7－第一单向阀；8－三通管件；9－碳罐电磁阀；10－燃油箱；11－碳罐；21－第一壳体；22－第二壳体；23－文氏管芯；24－单向结构；241－支撑凸缘；242－阀片；243－密封凸缘；A’－吸气端；B’－进气端；C’－出气端；A－吸气通道；B－进气通道；C－出气通道；D－负压形成端。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“竖直”和“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

对于采用涡轮增压发动机的汽车，为了能够实现燃油蒸汽排放控制系统在涡轮启动和不启动两种工况下的燃油回收，本发明提供了一种燃油蒸汽文氏阀，在使用时将其设置在燃油蒸汽排放控制系统的管路中。

在本发明的一个实施例中，如图2所示的外形示意图和图3所示的内部结构示意图，燃油蒸汽文氏阀2包括：阀体和单向结构24，阀体内设有吸气通道A、进气通道B和出气通道C，吸气通道A、进气通道B和出气通道C分别在阀体上形成吸气端A’、进气端B’和出气端C’，进气通道B与出气通道C连通，单向结构24形成在吸气通道A内，使得吸气通道A与出气通道C单向连通，例如单向结构24可以为第二单向阀。单向结构24与出气通道C之间设有文氏管芯23，能够在进气通道B内通入气体时在阀体内形成负压以将单向结构24打开，仅允许气体从吸气端A’向阀体内流动。

优选地，进气通道B和出气通道C同轴设置，吸气通道A垂直于进气通道B和出气通道C设置，且位于进气通道B和出气通道C的交接处。除此之外，这三个通道也可以按照其它角度关系设置，只要满足上述的连通关系即可。

为了使本领域技术人员更清楚地了解本发明燃油蒸汽文氏阀的工作原理，下面先对燃油蒸汽文氏阀2在燃油蒸汽排放控制系统中的连接关系进行详细说明。如图1所示，燃油蒸汽排放控制系统包括：空滤器1、燃油蒸汽文氏阀2、中冷器3、发动机4、节气门6、第一单向阀7、三通管件8、碳罐电磁阀9、燃油箱10和碳罐11，碳罐11的一个接口与燃油箱10连通，另一个接口依次通过碳罐电磁阀9、三通管件8和第一单向阀7与发动机4前的进气歧管5连通。燃油蒸汽文氏阀2的进气端B’与空滤器1连通，吸气端A’与三通管件8的其中一个端口连通，出气端C’依次通过中冷器3和节气门6与发动机4前的进气歧管5连通。

本发明实施例的燃油蒸汽文氏阀，通过在吸气通道A内设置单向结构24，在单向结构24与出气通道C之间设置文氏管芯23，并使进气通道B与出气通道C连通，能够使涡轮增压发动机在不同工况下，通过不同的路径回收燃油蒸汽，对燃油蒸汽排放控制系统起到有效的功能提升和保障作用。下面将对其具体工作过程和原理进行描述。

在发动机怠速或低增压工况下，由于进气歧管5内为负压，使得第一单向阀7打开，这时由于燃油蒸汽文氏阀2的进气端B’没有空气进入，使得文氏管芯23不能在阀体内形成负压，单向结构24关闭，此时，碳罐11辅助燃油箱10向发动机4提供燃油蒸汽，从碳罐11出来的燃油蒸汽依次经过碳罐电磁阀9、三通管件8和第一单向阀7进入发动机4，形成第一流动通道。

在发动机高增压工况下，进气歧管5内为正压，第一单向阀7关闭，此时由于涡轮增压的作用，空气经过空滤器1从燃油蒸汽文氏阀2的进气端B’流入，并在文氏管芯23的作用下在阀体内形成负压，使得单向结构24打开，从碳罐11出来的燃油蒸汽依次经过碳罐电磁阀9和三通管件8进入燃油蒸汽文氏阀2的吸气端A’，从而使燃油蒸汽和空气的混合物经过文氏管芯23从出气端C’流出，再经过中冷器3和节气门6后，从进气歧管5进入发动机4内，形成第二流动通道。同时，假设气流从出气端C’进气时，由于单向结构24的作用气流只能从进气端B’出气，不能从吸气端A’出气，因此单向结构24的设置还能阻止发动机4内的燃油蒸汽回流，从而为整个燃油蒸汽排放控制系统的安全工作提供保障。

在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，文氏管芯23具有中央通孔，中央通孔作为出气通道C，文氏管芯23位于阀体内的一端作为负压形成端D，另一端作为出气端C’，出气端C’的尺寸大于负压形成端D的尺寸。优选地，出气通道C为位于负压形成端D’和出气端C’之间的锥形通道，能够引导气体在从排气通道C流出时受到较小的阻力。

文氏管芯23工作原理是当空气从外部通过尺寸较小的一端吹入管内时，把气流由粗变细，加快了气体流速，使气体在文氏管芯23的端头的附近形成一个真空区，从而产生吸附作用并促进空气的流动。在该实施例中，当气体从进气端B’沿着进气通道B内的箭头方向进入时，就会在负压形成端D处形成负压，从而将单向结构24打开，这时燃油蒸汽就会从吸气端A’沿着吸气通道A内的箭头方向进入阀体内，与空气一起从负压形成端D进入文氏管芯23的中央通孔内，并沿着出气通道C内箭头的方向从出气端C流出。

另外，文氏管芯23可以采用多种方式安装在阀体内，这里给出一种可实现的安装结构，如图3所示，阀体内设有用于安装文氏管芯23的安装通道，文氏管芯23可以从安装通道在阀体上的开口处装入，并通过两者之间的配合关系实现固定。文氏管芯23可拆卸地设置在阀体内的实施例具有如下优点：可以根据需求灵活地更换不同长度或者内径的文氏管芯23，通过更换不同长度的文氏管芯23，可以调节负压形成端D伸入到吸气通道B内的位置，通过更换不同内径的文氏管芯23，可以改变负压形成端D周围压力的大小，以便与单向结构24需要的开启力相匹配，还能起到调节气体流速的作用。另外，在文氏管芯23出现损坏时，也可以单独更换该部件，不会造成整个燃油蒸汽文氏阀2的报废。

优选地，可以使负压形成端D伸到吸气通道A的中心线位置，以便在正对吸气通道A的位置形成负压，从而更有效地将气体从吸气端A’吸入。作为效果较好的实施例，文氏管芯23的中心线与进气通道B的中心线重合，这种结构可使气体从进气端B’流入进气通道B后，无需经过弯折的路径而直接进入文氏管芯23，以减小气流损失，从而更容易形成负压，进而将单向结构24顺利地打开。

下面再给出一种文氏管芯23与安装通道之间可采用的配合关系。文氏管芯23与安装通道之间在靠近外端的部分长度上为锥形配合，对文氏管芯23进行径向定位，而且文氏管芯23和安装通道之间设有止推面，用于对文氏管芯23进行轴向定位。优选地，文氏管芯23和安装通道之间从止推面起向阀体内延伸的长度为间隙配合，这样可以使文氏管芯23的安装更加容易，而且只通过较短长度进行定位的方式能够提高对文氏管芯23的定位精度。

更进一步地，为了使文氏管芯23在安装通道内的固定更加稳固，还可以在文氏管芯23尺寸较大的一端设置向外弯折的卡合结构，以嵌合在设于阀体出气端C’处的凸台上。而且为了保证气体在文氏管芯23内部及周围流动时尽量减小气流损失，可以在文氏管芯23的端头处设置过渡圆角。

在详细介绍了燃油蒸汽文氏阀2中文氏管芯23的安装形式和具体结构之后，下面将对单向结构24的具体实现方案进行详细描述。在图3所示的实施例中，单向结构24形成在吸气通道A内，其结构包括：支撑凸缘241、阀片242和密封凸缘243，密封凸缘243设在单向结构24的进气口处，支撑凸缘241设在单向结构24的排气口处，阀片242设在支撑凸缘241和密封凸缘243之间的间隙内，当进气端B’无气体通入时，阀体内没有形成负压，阀片242抵靠在密封凸缘243上以实现密封连接；当进气端B’通入气体时，在文氏管芯23的负压形成端D周围形成负压，使得阀片242脱离密封凸缘243，气体能够从阀片242与密封凸缘243之间的间隙流过(图3的剖切面上未示出该间隙)，从而实现吸气端A’与出气端C’的连通。

由于单向结构24形成于阀体内部，为了加工和安装方便，可以将阀体设计为分体式的结构。在一种具体的结构形式中，阀体包括第一壳体21和第二壳体22，进气通道B和出气通道C设在第二壳体22内，吸气通道A设在第一壳体21和第二壳体22内，密封凸缘243形成在第一壳体21上，支撑凸缘241形成在第二壳体22上。该实施例的燃油蒸汽文氏阀2在装配时，将阀片242放置在第二壳体22的支撑凸缘241上，再将第一壳体21旋合或者扣合在第二壳体22上，就实现了单向结构24的装配，具备较好的装配工艺性。反之，也可先将阀片242放置在第一壳体21的密封凸缘243上，再将第二壳体22安装到第一壳体21上。

更加具体地，第一壳体21的其中一端为柱形凸台，第二壳体22与第一壳体21相配合的一端设有环形容纳部，柱形凸台的外壁与环形容纳部的内壁相配合以实现第一壳体21和第二壳体22的安装。

进一步地，密封凸缘243设在柱形凸台内部，且密封凸缘243的端面低于柱形凸台的端面，以使阀片242可以嵌设在柱形凸台的内部进行径向定位。密封凸缘243可以设计为环状凸缘，并对环状凸缘的顶端采用圆弧过渡的形式，从而形成线接触以达到更好的密封效果。支撑凸缘241设在环形容纳部内，支撑凸缘241与环形容纳部之间通过斜面进行连接，以达到更好的结构强度；支撑凸缘241的顶端呈圆弧状，目的是在阀片242朝向支撑凸缘241的一侧拱起时，对阀片242的变形起到导向作用。

对于上述的各个实施例，为了使燃油蒸汽文氏阀2与气管之间能够实现可靠的气密性连接，在第一壳体21和第二壳体22外与各个气流通道相对应的位置设置竹节倒刺。在材料选择方面，燃油蒸汽文氏阀2整体可使用耐燃性和机械性满足要求的塑料材质，以保证燃油蒸汽文氏阀2在－40℃至150℃之间能够正常使用。

另外，本发明还提供了一种燃油蒸汽排放控制系统，包括上述实施例的燃油蒸汽文氏阀2。通过将燃油蒸汽文氏阀2布置在整个系统内合理的位置，能够解决涡轮增压发动机在不同工况下的燃油蒸汽回收问题，在涡轮启动和不启动两种工况下按照不同的路径回收燃油蒸汽，同时能够阻止燃油蒸汽回流，对燃油蒸汽排放控制系统起到有效的功能提升和保障作用。

在本发明燃油蒸汽排放控制系统的一个实施例中，如图1所示，将燃油蒸汽文氏阀2的进气端B’与空滤器1连通，吸气端A’与三通管件8的其中一个端口连通，出气端C’与中冷器3连通，关于燃油蒸汽排放控制系统中的其它组成部件及连接关系已经在前面详细给出，这里将不做重复介绍。该燃油蒸汽排放控制系统在发动机怠速或低增压工况下，从碳罐11出来的燃油蒸汽通过依次由碳罐电磁阀9、三通管件8和第一单向阀7组成的第一流动通道进入发动机4；在发动机高增压工况下，从碳罐11出来的燃油蒸汽通过依次由碳罐电磁阀9、三通管件8、燃油蒸汽文氏阀2、中冷器3和节气门6组成的第二流动通道进入发动机4；同时单向结构24的设置还能阻止发动机4内的燃油蒸汽回流，从而为整个燃油蒸汽排放控制系统的安全工作提供保障。

该实施例中在不同工况下燃油蒸汽在第一流动通道和第二流动通道之间进行切换，主要是依靠第一流动通道中的第一单向阀7和第二流动通道中的单向结构24(即第二单向阀)的开闭来实现。由于本发明的燃油蒸汽文氏阀2中内设了单向结构24，就能够实现通断第二流动通道的作用，因而就无需在第二流动通道的管路上再单独设置单向阀，能够简化管路连接结构，便于系统搭建，也有利于系统集成。而且，内嵌式的单向结构24合理地利用了燃油蒸汽文氏阀2内的空间，无需在系统中设置额外的空间。另外，该燃油蒸汽文氏阀2集成了文氏管与单向阀的双重功能，是对文氏管功能的有效补充及拓展，满足了涡轮增压发动机在不同的工况下的燃油蒸汽回收效果，能够提高系统的可靠性和经济性。

以上对本发明所提供的一种燃油蒸汽文氏阀及燃油蒸汽排放控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种燃油蒸汽文氏阀，其特征在于，包括阀体和单向结构(24)，所述阀体内设有吸气通道(A)、进气通道(B)和出气通道(C)，所述吸气通道(A)、所述进气通道(B)和所述出气通道(C)分别在所述阀体上形成吸气端(A’)、进气端(B’)和出气端(C’)，所述单向结构(24)形成在所述吸气通道(A)内，所述进气通道(B)与所述出气通道(C)连通，所述单向结构(24)与所述出气通道(C)之间设有文氏管芯(23)，所述文氏管芯(23)具有中央通孔，所述中央通孔作为所述出气通道(C)，所述文氏管芯(23)位于所述阀体内的一端作为负压形成端(D)，另一端作为所述出气端(C’)，所述出气端(C’)的尺寸大于所述负压形成端(D)，能够在所述进气通道(B)内通入气体时在所述阀体内形成负压以将所述单向结构(24)打开，同时燃油蒸汽沿着所述吸气通道(A)进入阀体内，与空气一起从所述负压形成端(D)进入所述文氏管芯(23)的中央通孔内，并沿着所述出气通道(C)流出。

2.根据权利要求1所述的燃油蒸汽文氏阀，其特征在于，所述出气通道(C)为位于所述负压形成端(D’)和所述出气端(C’)之间的锥形通道。

3.根据权利要求1所述的燃油蒸汽文氏阀，其特征在于，所述阀体内设有用于安装所述文氏管芯(23)的安装通道，所述文氏管芯(23)设在所述安装通道内，所述文氏管芯(23)与所述安装通道之间在部分长度上为锥形配合，且所述文氏管芯(23)和所述安装通道之间设有止推面。

4.根据权利要求1所述的燃油蒸汽文氏阀，其特征在于，所述文氏管芯(23)的中心线与所述进气通道(B)的中心线重合。

5.根据权利要求1所述的燃油蒸汽文氏阀，其特征在于，所述单向结构(24)包括：支撑凸缘(241)、阀片(242)和密封凸缘(243)，所述密封凸缘(243)设在所述单向结构(24)的进气口处，所述支撑凸缘(241)设在所述单向结构(24)的排气口处，所述阀片(242)设在所述支撑凸缘(241)和所述密封凸缘(243)之间的间隙内，所述阀片(242)抵靠在所述密封凸缘(243)上以实现密封连接，并能在脱离所述密封凸缘(243)时实现所述吸气端(A’)与所述出气端(C’)的连通。

6.根据权利要求5所述的燃油蒸汽文氏阀，其特征在于，所述支撑凸缘(241)的顶端呈圆弧状。

7.根据权利要求5所述的燃油蒸汽文氏阀，其特征在于，所述阀体包括第一壳体(21)和第二壳体(22)，所述进气通道(B)和所述出气通道(C)设在所述第二壳体(22)内，所述吸气通道(A)设在所述第一壳体(21)和所述第二壳体(22)内，所述密封凸缘(243)设在所述第一壳体(21)上，所述支撑凸缘(241)设在所述第二壳体(22)上。

8.一种燃油蒸汽排放控制系统，其特征在于，包括权利要求1～7任一所述的燃油蒸汽文氏阀(2)。

9.根据权利要求8所述的燃油蒸汽排放控制系统，其特征在于，还包括：空滤器(1)、中冷器(3)、碳罐(11)、碳罐电磁阀(9)、三通管件(8)、第一单向阀(7)、发动机(4)，所述碳罐(11)通过所述碳罐电磁阀(9)、所述三通管件(8)和所述第一单向阀(7)与所述发动机(4)前的进气歧管(5)连通，所述燃油蒸汽文氏阀(2)的进气端(B’)与所述空滤器(1)连通，吸气端(A’)与所述三通管件(8)连通，所述出气端(C’)与所述中冷器(3)连通。