CN113602080A - 电控集成阀及其控制方法、及燃料系统和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电控集成阀及其控制方法、及燃料系统和车辆，包括通过第一连通口连通的第一腔室和第二腔室，第一腔室内设有浮动部件，浮动部件活动设于第一腔室中，且浮动部件靠近第一连通口运动时封堵第一连通口；第二腔室内设有封堵部件和电控驱动装置，封堵部件活动设于第二腔室中，封堵部件靠近第一连通口运动时封堵第一连通口，并在电控驱动装置驱动下远离第一连通口运动打开第一连通口，与现有技术相比，本发明基于浮力、重力以及弹力实现液位限制阀和工作排气阀在垂直方向上的集成，不需要通过额外的液位信号实现燃料箱的加注容积控制等，也不需要通过额外的压力信号实现燃料系统的泄压控制，提高了可靠性。

Description

电控集成阀及其控制方法、及燃料系统和车辆
技术领域
本发明涉及燃料系统的电控集成阀及其应用，尤其是涉及一种电控集成阀及其控制方法、及燃料系统和车辆。
背景技术
燃料系统通常使用液位限制阀来控制液位高度，为增加车辆续航里程，并减少倾角下加注容积的误差，通常液位限制阀需要布置在燃料箱的中心最高位。而汽油，甲醇等燃料具有易挥发的特性，为保证燃料系统的安全性，通常还需要配置工作排气阀，确保在前后左后等大倾角下，燃料系统仍可以排气，为获得大倾角的排气空间，同时减少工作排气阀的数量，通常也需要将工作排气阀布置在燃料箱的中心最高位，所以燃料系统在设计时要兼顾多个阀门的布置要求。
虽然一些现有技术视图通过电控方式，具体的，利用一个电控阀和燃油液位传感器在纵向上布置来解决上述技术问题，但是因为需要额外增加液位传感器获知液位信号，降低了可靠性且成本高。
此外，由于ORVR(on board refueling vapor recovery，即车载油气回收)功能要求的实施，将加注排气通道与工作排气通道合并连接到炭罐，使得在非满液位情况下，燃料系统原有的保压能力无法发挥作用，加大了炭罐的负载要求和脱附要求。现有技术中，例如申请号为CN2020113585358的专利申请，公开了一种节能型电控阀及电控燃料系统，通过驱动源连接导杆控制通道的开启和关闭，实现阻断燃油箱和碳罐的连通，避免油蒸气进入碳罐，导致碳罐负载过大，降低环境污染；通过控制驱动源移动的距离可以实现对通道开度的控制，在加注和补加燃油的过程中，精确控制容积。又例如申请号为CN2020111390336的专利申请，公开了一种电控阀及燃油系统，利用电机驱动实现燃料箱与炭罐通道的开闭，控制燃油蒸汽通道的开关，能够精确控制燃油蒸汽压力，以及燃油蒸汽的存储及释放，减小了碳罐负载，降低了排放。但以上案例主要应用于密闭高压燃料系统，同时需要额外增加液位传感器或者液位检测机构获知液位信号，以及增加压力传感器或者压力检测机构获得压力信号来管理电控阀的开闭，控制复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种电控集成阀及其控制方法、及燃料系统和车辆，将通过第一连通口连通的第一腔室和第二腔室的上下设置，从而可以实现在同一水平位置完成两种阀门的集成，下方的第一腔室采用常开设计，利用浮力克服重力，以及可能存在的摩擦力等作用可以起到液位限制阀的作用，上方的第二腔室则采用常闭设计，利用电驱动方式或压力来克服封堵部件重力的方式控制封堵部件的打开和复位，起到工作排气阀的作用，正常工况下无需供电，不需要通过额外的液位信号实现燃料箱的加注容积控制，不需要通过额外的压力信号实现燃料系统的泄压控制。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种燃料系统电控集成阀，包括：
通过第一连通口连通的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室上设有开孔，所述第二腔室上设有第二连通口，所述第一腔室位于第二腔室的下方；
所述第一腔室内设有浮动部件，所述浮动部件活动设于第一腔室中，且所述浮动部件靠近第一连通口运动时封堵第一连通口；
所述第二腔室内设有封堵部件和电控驱动装置，所述封堵部件活动设于第二腔室中，所述封堵部件靠近第一连通口运动时封堵第一连通口，并在所述电控驱动装置或第一腔室中气压驱动下远离第一连通口运动打开第一连通口。
进一步的，所述电控驱动装置为电磁铁，所述封堵部件上设有软磁体。
进一步的，所述第一腔室内还设有第一弹簧，所述浮动部件通过第一弹簧连接至第一腔室的内壁。
进一步的，所述第二腔室内还设有第二弹簧，所述封堵部件通过第二弹簧连接至第二腔室的内壁。
进一步的，所述第一腔室内还设有用于限位浮动部件的导向结构。
本发明的另一方面提供了一种如上述的燃料系统电控集成阀的控制方法，包括：
当发动机处于停机状态，检测到燃料箱的加注口被打开时，控制所述电控驱动装置驱动封堵部件远离第一连通口运动，
当接收到用启动泄漏诊断的工作信号时，控制所述电控驱动装置驱动封堵部件远离第一连通口运动。
本发明的又一方面提供了一种燃料系统，包括燃料箱和控制器，所述控制器连接至加注小门和发动机，所述系统还包括如上述的电控集成阀，所述电控集成阀设于燃料箱中，所述控制器还连接至电控集成阀的电控驱动装置，所述控制器被配置为执行以下步骤：
当发动机处于停机状态，且加注小门打开时，控制所述电控驱动装置驱动封堵部件远离第一连通口运动。
进一步的，所述系统还包括碳罐，所述碳罐通过碳罐电磁阀连接至发动机，所述电控集成阀的第二连通口连接至碳罐。
进一步的，所述系统还包括泄漏诊断辅助装置，该泄漏诊断辅助装置连接至碳罐，并与控制器连接，所述控制器被配置为还执行以下步骤：
当接收到泄漏诊断辅助装置启动泄漏诊断的工作信号时，控制所述电控驱动装置驱动封堵部件远离第一连通口运动。
一种车辆，包括如上述的燃料系统。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)将通过第一连通口连通的第一腔室和第二腔室的上下设置，从而可以实现在同一水平位置完成两种阀门的集成，减少倾斜位置容积偏差，增大了燃料系统的工作排气倾角，下方的第一腔室采用常开设计，利用浮力克服重力，以及可能存在的摩擦力等作用可以起到液位限制阀的作用，上方的第二腔室则采用常闭设计，利用电驱动方式或压力来克服封堵部件重力的方式控制封堵部件的打开和复位，起到工作排气阀的作用，正常工况下无需供电，不需要通过额外的液位信号实现燃料箱的加注容积控制，不需要通过额外的压力信号实现燃料系统的泄压控制。
2)采用电磁技术实现电控驱动装置，可靠性强。
3)第一弹簧可以增加浮动部件上升的阻力，提高复位速度。
4)第二弹簧可以提高状态变化的门限气压，提高复位速度，通过合理搭配重力和弹性模量，可以调节燃料箱的额定压力，提高适应能力。
5)导向结构可以提高浮动部件活动的稳定性。
6)通过在液位限制阀的上方布置封堵部件，在电控系统非工作时，具备对加注排气通道的关闭功能，实现ORVR功能要求下的非满液位时燃料系统的保压，减小了炭罐的负载；在车辆脱附过程中关闭燃料箱，防止了脱附气流抽取燃料箱内气体，提高了炭罐脱附效率。
7)通过对电控驱动装置的单一输出信号可以适应于加注、泄露检测和保压、泄压工况。
附图说明
图1为本发明第一种实施方式实施例1的电控集成阀的结构示意图；
图2为本发明第一种实施方式实施例2的电控集成阀的结构示意图；
图3为本发明第一种实施方式实施例3的电控集成阀第一腔室内的结构示意图；
图4为本发明第一种实施方式实施例3的电控集成阀浮动部件的俯视示意图；
图5为本发明第二种实施方式实施例3的第二腔室内的结构示意图；
图6为本发明第二种实施方式中燃料系统的结构示意图；
其中：110、第一腔室，111、浮动部件，112、第一连通口，113、开孔，114、导向结构，120、第二腔室，121、封堵部件，122、第二连通口，123、电控驱动装置，100、电控集成阀，200、燃料箱，300、加注小门，400、炭罐，500、控制器，600、泄漏诊断辅助装置，700、炭罐电磁阀，800、发动机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施方式一
本发明第一种实施方式提供了一种燃料系统电控集成阀，
在本实施方式的实施例1中，该电控集成阀包括通过第一连通口112连通的第一腔室110和第二腔室120，第一腔室110上设有开孔113，第二腔室120上设有第二连通口122，第一腔室110位于第二腔室120的下方；
第一腔室110内设有浮动部件111，浮动部件111活动设于第一腔室110中，且浮动部件111靠近第一连通口112运动时封堵第一连通口112；
第二腔室120内设有封堵部件121和电控驱动装置123，封堵部件121活动设于第二腔室120中，封堵部件121靠近第一连通口112运动时封堵第一连通口112，并在电控驱动装置123或第一腔室110中气压的驱动下远离第一连通口112运动打开第一连通口112。
电控驱动装置123为电磁铁，封堵部件121上设有软磁体，通过电磁铁的简单的通断电控制，即可实现对封堵部件121的吸附或者不吸附，以上，浮动部件111对第一连通口112构成一个常开式的开关，而封堵部件121对第一连通口112则构成一个常闭式的开关。
在本实施例中，第一腔室110内还设有第一弹簧，浮动部件111通过第一弹簧连接至第一腔室110的内壁底部，第二腔室120内还设有第二弹簧，封堵部件121通过第二弹簧连接至第二腔室120的内壁。第一腔室110内还设有用于限位浮动部件111的导向结构114。基于此，当流体燃料从开孔113进入第一腔室110中至一定的液位，流体燃料提供给浮动部件111的浮力超过浮动部件111的自身重力以及摩擦力后，液位的进一步上升即开始克服第一弹簧的弹力驱动浮动部件111上升，随着液位的升高，最终浮动部件111顶部完全堵住第一连通口112，这一特性在加注工况下起到关键作用，在液位下降后，在重力和第一弹簧的回复力的作用下可以实现复位。此外，针对第二腔室120，封堵部件121的开启有两种情况，其一是无源开启方式，具体的，当燃料箱内的气压增加直至提供给封堵部件121向上的压力超过封堵部件121的自身重力后，随着这一个压力的进一步上升，开始克服第二弹簧的弹力，由于浮动部件111是常开的，因此当封堵部件121被顶起后，可以完成泄压，而平时由于封堵部件121是常闭的，可以实现保压，其二是有源开启，具体是给电控驱动装置123的线圈通电，从而提供磁力吸附，使得封堵部件121向上运动开启。
封堵部件121的开启方向可以是如如图1中所示的向上运动，也可以是倾斜向上运动，但向上运动的方案可以节省空间占用，减小设计难度，可靠性也更高在其他实施例中，此外，开孔113可以如图1所示设置在第一腔室110的侧壁，也可以设置在第一腔室110的底部，而第二连通口122可以如图1所示设置在第二腔室120的侧壁，也可以设置在第二腔室120的顶部等位置。在一些其他实施例中，也可以对第一弹簧、第二弹簧、导向结构114三者中任一要素或者任意要素组合进行省略。其中，第一弹簧或者第二弹簧被省略后仅依靠重力复位，因此复位速度会变慢，此外，损失的弹簧弹力需要用重力进行弥补，因此会增加整个电控集成阀的质量，不利于车辆的轻量化。在一些情况下，还可以在浮动部件111和/或封堵部件121上配置密封件，从而提高对于第一连通口112的密封效果。
本实施方式中的实施例2中，如图2所示，对于第一弹簧的设计可以进行变形，不在连接至第一腔室110的底部，可以选择连接至顶部，这种设计方式，可以提供高度更短的产品，但是要求更多的物料，以及更大的横截面积，水平空间占用更大。
本实施方式中的实施例3中，如图3和图4所示，浮动部件111的边缘紧贴第一腔室110的侧壁设计，其上设有纵向贯穿的镂空，如此，可以由流体燃料进入和通过，这样可以省略导向结构114的同时不影响导向结构114活动的稳定性，并增加排开液的体积。
本实施方式的实施例4中，如图5所示，电控驱动装置123采用卷丝电机，输出轴连接至封堵部件121的上表面，通过卷丝电机的紧线，驱动封堵部件121克服第二弹簧的弹力和重力向上运动打开第一连通口112，具体的卷丝电机和数量和布置位置以及第二弹簧的布置方式可以根据需要调整，由于卷丝不提供向下的支撑力，因此当第一腔室110中气压过大时，封堵部件121同样可以被顶起，当然在其他实施例中电控驱动装置123也可以采用其他形式。
在不矛盾的情况下，本领域技术人员可以不需要进行创造性的劳动完成以上几种实施例中的各要素之间可以互相重组构成新的实施例。
本申请的第二种实施方式提供了一种如上述的燃料系统电控集成阀的控制方法，该方式具体以计算机程序的形式实现，包括：
当发动机处于停机状态，检测到燃料箱的加注口被打开时，控制电控驱动装置123驱动封堵部件121远离第一连通口112运动，
当接收到用启动泄漏诊断的工作信号时，控制电控驱动装置123驱动封堵部件121远离第一连通口112运动。
燃料箱的加注口可以是采用加注小门的形式，其中加注小门不一定为燃料箱上的部件，在以上加注和泄露诊断以外的工况下，封堵部件121处于常闭状态，整个电控集成阀不消耗任何电力。
本申请的第三种实施方式一种燃料系统，如图6所示，包括燃料箱200和控制器500，控制器500连接至加注小门300和发动机800，系统还包括如第一种实施方式中任一实施例中的电控集成阀，电控集成阀设于燃料箱200中，控制器500还连接至电控集成阀的电控驱动装置123，控制器500被配置为执行以下步骤：
当发动机处于停机状态，且加注小门300打开时，控制电控驱动装置123驱动封堵部件121远离第一连通口112运动。
基于上述设计，在加注工况时，控制器500接收到发动机800处于停机状态，当识别到加注小门300被打开时，进入加注模式，控制器500给电控集成阀110信号，电控驱动装置123工作，封堵部件121向上运动，打开第一连通口112，加注燃料时，燃料箱200内的气体从开孔113进入电控集成阀110，流经第一连通口112，第二连通口122进入炭罐400，经过炭罐400的吸附后，清洁空气流经泄漏诊断辅助装置600后向外排出。此时炭罐电磁阀700未工作处于关闭状态，泄漏诊断辅助装置600未工作，处于开启状态。当加注燃料到达开孔113后，燃料将浮动部件111浮起，关闭第一连通口112，燃料箱内压力升高使加注枪跳枪，实现加注容积的控制。
保压及泄压工况时，控制器500接收到加注小门300关闭信号，泄漏诊断辅助装置600未工作信号，控制器500停止给电控集成阀110信号，电控驱动装置123停止工作，封堵部件121受弹力以及重力向下运动，关闭第一连通口112，实现对燃料箱的保压，此时泄漏诊断辅助装置600未工作，处于开启状态。当燃料箱内产生的压力大于封堵部件121的弹力和重力时，封堵部件121被动打开进行泄压，并在泄压完成后，受弹力和重力作用再次关闭第一连通口112，实现对燃料箱200的保压，减少炭罐负载。同时在非加注工况和泄漏诊断工况时，关闭燃料箱，在炭罐电磁阀700开启的脱附过程中，防止了脱附气流抽取燃料箱内气体，提高了炭罐脱附效率。
在一些实施例中，系统还包括碳罐400，碳罐400通过碳罐电磁阀700连接至发动机800，电控集成阀的第二连通口122连接至碳罐400。
在一些实施例中，系统还包括泄漏诊断辅助装置600，该泄漏诊断辅助装置600连接至碳罐400，并与控制器500连接，控制器500被配置为还执行以下步骤：
当接收到泄漏诊断辅助装置600启动泄漏诊断的工作信号时，控制电控驱动装置123驱动封堵部件121远离第一连通口112运动。
基于上述设计，泄漏诊断工况下，控制器500接收到泄漏诊断辅助装置600工作信号，控制器500给电控集成阀100信号，电控驱动装置123工作，封堵部件121向上运动，打开第一连通口112，使得燃料箱200内部可以被气压检测到是否存在泄漏，此时，炭罐电磁阀700未工作处于关闭状态，诊断完成后，电控驱动装置123停止工作，封堵部件121受弹力以及重力向下运动，关闭第一连通口112。
本申请的第四种实施方式中提供了一种车辆，包括如上述的燃料系统。

Claims (10)

1.一种燃料系统电控集成阀，其特征在于，包括：
通过第一连通口(112)连通的第一腔室(110)和第二腔室(120)，所述第一腔室(110)上设有开孔(113)，所述第二腔室(120)上设有第二连通口(122)，所述第一腔室(110)位于第二腔室(120)的下方；
所述第一腔室(110)内设有浮动部件(111)，所述浮动部件(111)活动设于第一腔室(110)中，且所述浮动部件(111)靠近第一连通口(112)运动时封堵第一连通口(112)；
所述第二腔室(120)内设有封堵部件(121)和电控驱动装置(123)，所述封堵部件(121)活动设于第二腔室(120)中，所述封堵部件(121)靠近第一连通口(112)运动时封堵第一连通口(112)，并在所述电控驱动装置(123)或第一腔室(110)中气压的驱动下远离第一连通口(112)运动打开第一连通口(112)。
2.根据权利要求1所述的一种燃料系统电控集成阀，其特征在于，所述电控驱动装置(123)为电磁铁，所述封堵部件(121)上设有软磁体。
3.根据权利要求1所述的一种燃料系统电控集成阀，其特征在于，所述第一腔室(110)内还设有第一弹簧，所述浮动部件(111)通过第一弹簧连接至第一腔室(110)的内壁。
4.根据权利要求1所述的一种燃料系统电控集成阀，其特征在于，所述第二腔室(120)内还设有第二弹簧，所述封堵部件(121)通过第二弹簧连接至第二腔室(120)的内壁。
5.根据权利要求1所述的一种燃料系统电控集成阀，其特征在于，所述第一腔室(110)内还设有用于限位浮动部件(111)的导向结构(114)。
6.一种如权利要求1-5中任一所述的燃料系统电控集成阀的控制方法，其特征在于，包括：
当发动机处于停机状态，检测到燃料箱的加注口被打开时，控制所述电控驱动装置(123)驱动封堵部件(121)远离第一连通口(112)运动，
当接收到用启动泄漏诊断的工作信号时，控制所述电控驱动装置(123)驱动封堵部件(121)远离第一连通口(112)运动。
7.一种燃料系统，包括燃料箱(200)和控制器(500)，所述控制器(500)连接至加注小门(300)和发动机(800)，其特征在于，所述系统还包括如权利要求1-5中任一所述的电控集成阀，所述电控集成阀设于燃料箱(200)中，所述控制器(500)还连接至电控集成阀的电控驱动装置(123)，所述控制器(500)被配置为执行以下步骤：
当发动机处于停机状态，且加注小门(300)打开时，控制所述电控驱动装置(123)驱动封堵部件(121)远离第一连通口(112)运动。
8.根据权利要求7所述的燃料系统，其特征在于，所述系统还包括碳罐(400)，所述碳罐(400)通过碳罐电磁阀(700)连接至发动机(800)，所述电控集成阀的第二连通口(122)连接至碳罐(400)。
9.根据权利要求8所述的燃料系统，其特征在于，所述系统还包括泄漏诊断辅助装置(600)，该泄漏诊断辅助装置(600)连接至碳罐(400)，并与控制器(500)连接，所述控制器(500)被配置为还执行以下步骤：
当接收到泄漏诊断辅助装置(600)启动泄漏诊断的工作信号时，控制所述电控驱动装置(123)驱动封堵部件(121)远离第一连通口(112)运动。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求7-9中任一所述的燃料系统。
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