CN108626450A - 一种集成式油箱隔离阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集成式油箱隔离阀，包括有上阀壳，上阀壳的下端连接有中阀壳，中阀壳的下端安装有下阀壳，上阀壳上导通设置有电气接头，中阀壳上导通设置有油箱管路接头，油箱管路接头内构成油箱通道，下阀壳上导通设置有碳罐管路接头，电气接头碳罐管路接头内构成碳罐通道，上阀壳上还设置有安装支架，上阀壳的内部安装有电磁线圈组件，中阀壳内安装有阀头组件，下阀壳内安装有限流阀组件，电气接头电磁线圈组件的工作端头与阀头组件相连。由此，将油气隔阻在油箱内，使油气不会持续进入碳罐，减少了油气污染物泄露到大气中的风险，环保效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔离阀，尤其涉及一种集成式油箱隔离阀。
背景技术
随着现代汽车工业的蓬勃发展，针对汽车尾气排放、燃油蒸发泄露污染等问题的控制已成为汽车研发过程中的重点内容之一。基于已发布的《GB18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》要求，汽车允许挥发到大气中的量需要得到更加严格的控制，在汽车燃油蒸发控制系统(EVAP)中，来自燃油箱内的油气被暂时存储在与之连接的碳罐里，最后通过脱附手段进入发动机燃烧。
在碳罐内存储油气达到饱和且未能及时脱附的情况下，使用油箱隔离阀将油箱内持续产生的油气阻隔在油箱内部而不流入碳罐以避免碳罐超负荷而导致油气泄露成为控制油气污染物泄露排放的重要手段。
现有已公布的同类产品技术，往往结构复杂，布局不够紧凑。同时，其泄气阀、补气阀和电磁阀均分别设计，没有集成布置设计。这样，使得整个电磁阀体积庞大、整体重量较重。由此，较大的体积使得在汽车上的布置空间要求较大、而较大的重量对匹配安装电磁阀的附属零件结构强度要求较高且不利于整车轻量化。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种集成式油箱隔离阀，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种集成式油箱隔离阀。
本发明的一种集成式油箱隔离阀，包括有上阀壳，所述上阀壳的下端连接有中阀壳，所述中阀壳的下端安装有下阀壳，其中：所述上阀壳上导通设置有电气接头，所述中阀壳上导通设置有油箱管路接头。
所述油箱管路接头内构成油箱通道，所述下阀壳上导通设置有碳罐管路接头。
所述碳罐管路接头内构成碳罐通道，所述上阀壳上还设置有安装支架，所述上阀壳的内部安装有电磁线圈组件，所述中阀壳内安装有阀头组件，所述下阀壳内安装有限流阀组件。
所述电磁线圈组件的工作端头与阀头组件相连，所述上壳体、中壳体、阀头组件相互构成第一气室，所述第一气室与油箱通道连通。
所述阀头组件、中阀壳、限流阀组件相互构成第二气室，所述限流阀组件与下壳体相互构成有第三气室，所述第三气室与碳罐通道连通。
在非工作状态时，所述第一气室和第二气室被阀头组件完全隔开不连通，第二气室和第三气室由限流阀组件隔开，所述限流阀组件与中阀壳的侧壁之间设置有间隙，令限流阀组件、中阀壳两者连通。
进一步地，上述的一种集成式油箱隔离阀，其中，所述电磁线圈组件包括有静铁芯，所述静铁芯上安装有主密封圈，所述静铁芯的首端连接有轭铁上盖板，所述静铁芯的尾端连接有弹簧导杆的一端，所述弹簧导杆的另一端安装有绕线轴，所述绕线轴内包塑设置有轭铁下盖板，所述绕线轴外围缠绕有铜线圈，所述铜线圈外套设有轭铁套筒，所述轭铁套筒的底部与轭铁下盖板铆接，所述轭铁套筒的顶部与轭铁上盖板铆接，所述主密封圈在静铁芯和绕线轴之间形成密封。
更进一步地，上述的一种集成式油箱隔离阀，其中，所述弹簧导杆上套有补气复位弹簧，组装完毕后，所述补气复位弹簧另一端落入动铁芯201顶部的孔槽内并处于初始受压状态。
更进一步地，上述的一种集成式油箱隔离阀，其中，所述阀头组件包括有阀头底座，所述阀头底座上连接有动铁芯，所述阀头底座的下部包塑包覆有密封垫，所述密封垫为内密封圈、外密封圈构成的两圈密封圈结构，所述阀头底座上分布有导气通道，所述阀头底座上同轴穿入有泄压阀杆，所述泄压阀杆尾端套设有泄压复位弹簧，所述泄压复位弹簧限位安装在在阀头底座的上部，所述泄压阀杆的头端连接有限位螺母，令泄压复位弹簧两端均限位并被压缩至初始设定状态，所述泄压阀杆在泄压复位弹簧压缩弹簧力的作用下与密封垫的内密封圈压缩接触，形成第一道密封；所述阀头组件在非工作状态时被压在中阀壳上，令密封垫上的外密封圈与中阀壳压缩接触，形成第二道密封。
更进一步地，上述的一种集成式油箱隔离阀，其中，所述限流阀组件包括限流阀本体，所述限流阀本体上连接有限流复位弹簧，所述限流阀本体上开设有限流孔。
再进一步地，上述的一种集成式油箱隔离阀，其中，所述限流孔至少有三个，相互之间呈等距离环形分布。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、将油气隔阻在油箱内，使油气不会持续进入碳罐，使碳罐无需做得更大，也可以避免采用更高效而昂贵的碳粉来获得更大的吸附能力，从而降碳罐的开发成本。
2、能够有效将油气隔阻在油箱内，更大程度的减少了油气污染物泄露到大气中的风险，环保效果好。
3、整体体积小，重量轻，拥有较小的布置空间需求。
4、装配制造较为便捷，可实现流水线的大规模制造和统一化装配。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本集成式油箱隔离阀的外形结构示意图。
图2是本集成式油箱隔离阀的剖面结构示意图。
图3是电磁线圈组件的结构示意图。
图4是阀头组件的外形示意图。
图5是阀头组件的剖面构造示意图。
图6是限流阀组件的构造示意图。
图7是泄气工况工作示意图。(虚线箭头为常规泄压气流流向)
图8是补气工况工作示意图。(虚线箭头为补气气流流向)
图9是常规加油工况工作示意图。(虚线箭头为加油泄压气流流向)
图10是特殊加油工况工作示意图。(虚线箭头为流量受控泄压气流流向)
图11是本发明在高压油箱燃油蒸汽排放管理系统中的应用示意图。(点划线箭头为泄气流向，虚线箭头为补气流向)
图中各附图标记的含义如下。
1电磁线圈组件 2阀头组件
3限流阀组件 4上阀壳
5中阀壳 6下阀壳
7油箱管路接头 8碳罐管路接头
9电气接头 10安装支架
11补气复位弹簧 101静铁芯
102轭铁上盖板 103轭铁下盖板
104轭铁套筒 105绕线轴
106弹簧导杆 107主密封圈
108铜线圈 201动铁芯
202阀头底座 203密封垫
204限位螺母 205泄压复位弹簧
206泄压阀杆 207内密封圈
208外密封圈 301限流阀本
302限流复位弹簧 303限流孔
401第一气室 402第二气室
403第三气室 404油箱通道
405碳罐通道 501常规泄压气流
502补气气流 503加油泄压气流
504流量受控泄压气流 12油箱
13碳罐 14碳罐呼吸阀
15碳罐脱附模块 16发动机
17空滤 18单向阀
19传感器 20文氏管
21涡轮增压器 22进气歧管
23油箱隔离电磁阀 24碳罐电磁阀
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至10的一种集成式油箱隔离阀，包括有上阀壳4，上阀壳4的下端连接有中阀壳5，中阀壳5的下端安装有下阀壳6，其与众不同之处在于：在上阀壳4上导通设置有电气接头9，中阀壳5上导通设置有油箱管路接头7，油箱管路接头7内构成油箱通道404。同时，采用的下阀壳6上导通设置有碳罐管路接头8，碳罐管路接头8内构成碳罐通道405。考虑到实际安装定位的便利，且实现一体化的构造，无需加配额外的定位组件，本发明在上阀壳4上还设置有安装支架10。考虑到导通控制的需要，上阀壳4的内部安装有电磁线圈组件1，中阀壳5内安装有阀头组件2，下阀壳6内安装有限流阀组件3。再者，中阀壳5与上阀壳6连接时，中阀壳5上的油箱管路接头7可按需随意转动角度至实际的油箱管路方向，并最终焊接连接，以此来满足各类车型的实际管路朝向。
由此，令上壳体、中壳体、阀头组件2相互构成第一气室401，第一气室401与油箱通道404连通。令阀头组件2、中阀壳5、限流阀组件3相互构成第二气室402。令限流阀组件3与下壳体相互构成有第三气室403，第三气室403与碳罐通道405连通。
这样，在非工作状态时，第一气室401和第二气室402被阀头组件2完全隔开不连通，第二气室402和第三气室403由限流阀组件3隔开，限流阀组件3与中阀壳5的侧壁之间设置有间隙，令第二气室402和第三气室403两者连通。
结合本发明一较佳的实施方式来看，采用的电磁线圈组件1包括有静铁芯101，静铁芯101上安装有主密封圈107。具体来说，为了拥有较佳的装配一体性，采用的静铁芯101的首端连接有轭铁上盖板102，静铁芯101的尾端连接有弹簧导杆106的一端。同时，绕线轴105内包塑设置有轭铁下盖板103。并且，绕线轴105外围整齐缠绕有铜线圈108，铜线圈108外套设有轭铁套筒104。
进一步来看，轭铁套筒104的底部与轭铁下盖板103铆接，轭铁套筒104的顶部与轭铁上盖板102铆接。由此，整个电磁线圈组件1，以静铁芯101插入绕线轴105内孔进行装配，最后将轭铁套筒104与轭铁上盖板102铆接连接，最终形成一个完整的电磁线圈组件1，通过上述构造的配合，可以令主密封圈107在静铁芯101和绕线轴105之间形成密封。这样，可避免油气从两者之间的间隙流出并最终通过电气接头9处泄露到外界。
结合实际实施来看，本发明采用的阀头组件2包括有阀头底座202，阀头底座202上连接有动铁芯201。具体来说，考虑到使用期间的密封性得以有效实现，阀头底座202的下部包塑包覆有密封垫203，该密封垫203为内密封圈207、外密封圈208构成的两圈密封圈结构。同时，在阀头底座202上分布有导气通道，阀头底座202上同轴穿入有泄压阀杆260。并且，泄压阀杆260尾端套设有泄压复位弹簧205，泄压复位弹簧205的下端限位安装在在阀头底座202的上部。考虑到泄压复位弹簧205初始状态的定位需要，在泄压阀杆260的头端连接有限位螺母204，令泄压复位弹簧205两端均限位并被压缩至初始设定状态。由此，令泄压阀杆260在泄压复位弹簧205压缩弹簧力的作用下与密封垫203的内密封圈压缩接触，形成第一道密封。
为了拥有更好的密封效果，本发明采用的弹簧导杆106上套有补气复位弹簧11，组装完毕后，补气复位弹簧11另一端落入动铁芯201顶部的孔槽内并处于初始受压状态。由此，依托于补气复位弹簧11自身的压缩弹簧力，使得阀头组件2在非工作状态时被压在中阀壳5上，令密封垫203上的外密封圈与中阀壳5压缩接触。由此，形成第二道密封。
结合实际使用来看，采用的泄压复位弹簧205仅控制泄压阀杆260的复位运动，而补气复位弹簧11仅控制阀头组件2的复位运动，两者均独立工作，互不影响。也就是说，本发明所构成的第一道密封及第二道密封的同时作用下，第一气室401与第二气室402被完全隔开且不连通。
再进一步来看，为了实现有效的气流控制，本发明采用的限流阀组件3包括限流阀本体301，限流阀本体301上连接有限流复位弹簧302，限流阀本体301上开设有限流孔303。并且，考虑到使用期间气体的快速通过，采用的限流孔303至少有三个，相互之间呈等距离环形分布。
结合实际的装配来看，采用的限流阀组件3同轴安装在中壳体和下壳体之间，并通过两个壳体上的限位结构使得限流复位弹簧302处于初始压缩状态。由此，能够利用限流复位弹簧302的压缩弹簧力，使得限流阀本体301被压在中阀壳5的限位结构上。从而，将第二气室402与第三气室403分隔开，但两个气室保有侧壁流道连通。
结合图11来看，其为本发明在汽车燃油蒸发排放控制系统中的应用，该系统包括：油箱12、碳罐13、碳罐呼吸阀14、碳罐脱附模块15、发动机16、空滤17、单向阀18、传感器19、文氏管20、涡轮增压21器、进气歧管22、油箱隔离电磁阀23、碳罐电磁阀24等。图中的点划线箭头为泄气流向，虚线箭头为补气流向，虚线框构成碳罐脱附模块15。
具体来说，将本发明布置在油箱12和碳罐13之间，通过油箱管路接头7、碳罐管路接头8分别与油箱12、碳罐13连接。当油箱内的压力高于碳罐端并超过限定值时，通过油箱隔离电磁阀23将压力释放到碳罐端，当油箱12内压力低于碳罐端且超过限定值时，通过油箱隔离电磁阀23对油箱内进行补气，两个工作方式都使油箱12得到保护不被胀破或压瘪坍塌。
本发明的工作原理如下：
工况一：泄气工况。
如图7所示，当油箱内的气体压力大于碳罐端的压力并超过限定值时，两端气体压差作用在泄压阀杆206上。由此，形成的压力会克服泄压复位弹簧205的压缩弹簧力，推动泄压阀杆206向下运动，继而打开第一道密封。此时，第一气室401和第二气室402连通，油箱内的气体依次通过油箱通道404、第一气室401、阀头底座202的导气通道209、第二气室402、第三气室403、碳罐通道405，形成如图7所示的常规泄压气流501，最终进入碳罐。
当油箱内的压力经泄压后，下降至限定值。此时，油箱与碳罐两端之间的压差作用在泄压阀杆206上，该压差的压力无法再克服泄压复位弹簧205的压缩弹簧力时，泄压复位弹簧205的压缩弹簧力会推动泄压阀杆206往上运动并与内密封圈207再次压缩接触。由此，第一气室401与第二气室402再次完全隔开，油箱泄气工作完成。
工况二：补气工况。
如图8所示，当油箱内的气体压力小于碳罐端的压力并超过限定值时，两端气体压差作用在阀头组件2上。此时压差的压力会克服补气复位弹簧11的压缩弹簧力并推动整个阀头组件2向上运动打开第二道密封。由此，令第一气室401和第二气室402连通。这样，碳罐端的气体依此通过碳罐通道405、第三气室403、第二气室402、第一气室401、油箱通道404，形成图示补气气流502，最终进入油箱。
当油箱内的压力经补气后上升至限定值时，油箱与碳罐两端之间的压差作用在阀头组件2上。该压差的压力无法再克服补气弹簧11的压缩弹簧力时，补气复位弹簧11的压缩弹簧力会推动阀头组件2向下运动并与外密封圈208再次压缩接触。由此，第一气室401与第二气室402再次完全隔开，油箱补气工作完成。
工况三：加油工况。
如图9所示，当需要加油时，为避免压力油箱内高压油气窜出造成污染和危害驾驶者安全，首先需要把油箱内的气压降低至与外界大气压相当，才能执行加油的工作。此时，通过给电磁线圈组件1通电激励，电磁线圈组件1产生的磁场会通过磁路吸附阀头组件2，克服补气复位弹簧11的压缩弹簧力并向上移动打开第二道密封。这样，可以令第一气室401和第二气室402连通。在实际实施时，油箱内的气体依次通过油箱通道404、第一气室401、第二气室402、第三气室403、碳罐通道405，形成如图9所示的加油泄压气流503，最终进入碳罐。
当油箱内压力下降至与外界大气压相当时，ECU通过识别加油口盖上的压力传感器信号控制加油口盖开启，此时可对汽车进行加油操作，当加油完成并关闭加油口盖后，对电磁线圈组件1断电停止激励，电磁线圈组件1对阀头组件2失去吸附力。补气复位弹簧11将阀头组件2向下推动并使得外密封圈与中壳体5重新压缩接触，第二道密封关闭，第一气室401与第二气室402重新完全隔开，加油工作完成。
更进一步的，如图10所示，若油箱内的压力处于较高但未超过限定值时，可推开泄压阀杆206以打开第一道密封进行泄压时。此时，通过激励电磁线圈组件1并最终打开第二道密封泄压时，油箱内的初始高压会爆发性流出。此时，高压气体依次通过油箱通道404、第一气室401，到达第二气室402，施加在限流阀组件3上的压力克服限流复位弹簧302的压缩弹簧力，将限流阀本体301向下推动至限位点，从而关闭第二气室402与第三气室403之间的侧壁周圈通道。此时气流仅能通过限流阀本体301上的限流孔303流向第三气室403及碳罐通道405。这样，形成流量受控泄压气流504，从而避免因爆发性的泄压气流导致油箱系统其他部件(如FLVV、ROV)阻塞的问题。
当油箱内的气压降低至限定值时，限流复位弹簧302的压缩弹力将限流阀本体301顶开上移。从而，打开第二气室402与第三气室403之间的侧壁周圈通道。油箱内的气体仍然按上述泄压气流503的流向，继续泄压直至与外界大气压相当。如此既能限制泄压时的气体流量，也能保证油箱内的高压气体快速泄压。最后，断电停止对电磁线圈1的激励，第二道密封关闭，第一气室401与第二气室402重新完全隔开，加油工作完成。
图11为本发明在汽车燃油蒸发排放控制系统中的应用示意图，该系统包括：油箱12、碳罐13、碳罐呼吸阀14、碳罐脱附模块15、发动机16、空滤17、单向阀18、传感器19、文氏管20、涡轮增压器21、进气歧管22、油箱隔离电磁阀23、碳罐电磁阀24等相同之间通过对应的配置连接，构成完整的排放控制系统。本发明布置在油箱12和碳罐13之间，通过油箱管路接头8、碳罐管路接头7分别与油箱12、碳罐13连接。当油箱12内的压力高于碳罐端并超过限定值时，通过油箱隔离电磁阀23将压力释放到碳罐端。当油箱内压力低于碳罐端且超过限定值时，通过油箱隔离电磁阀23对油箱内进行补气，两个工作方式都使油箱得到保护不被胀破或压瘪坍塌。
通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，拥有如下优点：
1、将油气隔阻在油箱内，使油气不会持续进入碳罐，使碳罐无需做得更大，也可以避免采用更高效而昂贵的碳粉来获得更大的吸附能力，从而降碳罐的开发成本。
2、能够有效将油气隔阻在油箱内，更大程度的减少了油气污染物泄露到大气中的风险，环保效果好。
3、整体体积小，重量轻，拥有较小的布置空间需求。
4、装配制造较为便捷，可实现流水线的大规模制造和统一化装配。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种集成式油箱隔离阀，包括有上阀壳(4)，所述上阀壳(4)的下端连接有中阀壳(5)，所述中阀壳(5)的下端安装有下阀壳(6)，其特征在于：所述上阀壳(4)上导通设置有电气接头(9)，所述中阀壳(5)上导通设置有油箱管路接头(7)，所述油箱管路接头(7)内构成油箱通道(404)；
所述下阀壳(6)上导通设置有碳罐管路接头(8)，所述碳罐管路接头(8)内构成碳罐通道(405)，所述上阀壳(4)上还设置有安装支架(10)，所述上阀壳(4)的内部安装有电磁线圈组件(1)，所述中阀壳(5)内安装有阀头组件(2)，所述下阀壳(6)内安装有限流阀组件(3)，
所述上壳体、中壳体、阀头组件(2)相互构成第一气室(401)，所述第一气室(401)与油箱通道(404)连通，所述阀头组件(2)、中阀壳(5)、限流阀组件(3)相互构成第二气室(402)，所述限流阀组件(3)与下壳体相互构成有第三气室(403)，所述第三气室(403)与碳罐通道(405)连通；
在非工作状态时，所述第一气室(401)和第二气室(402)被阀头组件(2)完全隔开不连通，第二气室(402)和第三气室(403)由限流阀组件(3)隔开，所述限流阀组件(3)与中阀壳(5)的侧壁之间设置有间隙，令限流阀组件(3)、中阀壳(5)两者连通。
2.根据权利要求1所述的一种集成式油箱隔离阀，其特征在于：所述电磁线圈组件(1)包括有静铁芯(101)，所述静铁芯(101)上安装有主密封圈(107)，所述静铁芯(101)的首端连接有轭铁上盖板(102)，所述静铁芯(101)的尾端连接有弹簧导杆(106)的一端，
所述绕线轴(105)内包塑设置有轭铁下盖板(103)，所述绕线轴(105)外围缠绕有铜线圈(108)，所述铜线圈(108)外套设有轭铁套筒(104)，所述轭铁套筒(104)的底部与轭铁下盖板(103)铆接，所述轭铁套筒(104)的顶部与轭铁上盖板(102)铆接，所述主密封圈(107)在静铁芯(101)和绕线轴(105)之间形成密封。
3.根据权利要求2所述的一种集成式油箱隔离阀，其特征在于：所述弹簧导杆(106)上套有补气复位弹簧(11)，组装完毕后，所述补气复位弹簧(11)另一端落入动铁芯(201)顶部的孔槽内并处于初始受压状态。
4.根据权利要求1所述的一种集成式油箱隔离阀，其特征在于：所述阀头组件(2)包括有阀头底座(202)，所述阀头底座(202)上连接有动铁芯(201)，所述阀头底座(202)的下部包塑包覆有密封垫(203)，所述密封垫(203)是内密封圈(207)、外密封圈(208)构成的两圈密封圈结构，所述阀头底座(202)上分布有导气通道，所述阀头底座(202)上同轴穿入有泄压阀杆(206)，所述泄压阀杆(206)尾端套设有泄压复位弹簧(205)，所述泄压复位弹簧(205)限位安装在在阀头底座(202)的上部，所述泄压阀杆(206)的头端连接有限位螺母(204)，令泄压复位弹簧(205)两端均限位并被压缩至初始设定状态，所述泄压阀杆(206)在泄压复位弹簧(205)压缩弹簧力的作用下与密封垫(203)的内密封圈(207)压缩接触，形成第一道密封，
阀头组件(2)在非工作状态时被压在中阀壳(5)上，令密封垫(203)上的外密封圈(208)与中阀壳(5)压缩接触，形成第二道密封。
5.根据权利要求1所述的一种集成式油箱隔离阀，其特征在于：所述限流阀组件(3)包括限流阀本体(301)，所述限流阀本体(301)上连接有限流复位弹簧(302)，所述限流阀本体(301)上开设有限流孔(303)。
6.根据权利要求5所述的一种集成式油箱隔离阀，其特征在于：所述限流孔(303)至少有三个，相互之间呈等距离环形分布。
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