CN113818974B - 燃油系统的电控部件及燃油系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种燃油系统的电控部件及燃油系统控制方法，电控部件包括外壳、第一阀芯以及第二阀芯，外壳上设有四个接口；外壳的第一接口通过空气滤清器与大气相通，第一接口与外壳的第二接口之间设有第一通道和第一阀芯；第二接口与碳罐的排气口连接，外壳的第三接口与碳罐的进气口连接，第二接口与第三接口之间设有油气隔离装置；外壳的第四接口与油箱的排气接口连接，第四接口与第三接口之间设有第二阀芯和第二通道。本申请采用电控部件集成了多种功能，实现阀门联动，达到低功耗、轻量化效果，同时减少了线束、原动机、管路等相应配件，降低了燃油系统的成本，并且通过标准化通用设计，缩短了零件开发设计周期。

Description

燃油系统的电控部件及燃油系统控制方法

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，更具体地，涉及一种燃油系统的电控部件及燃油系统控制方法。

背景技术

目前大部分车辆的高压燃油系统使用的燃油蒸汽管理方式是使用隔离阀(FTIV)，FTIV通过电磁阀主动开启进行正负压平衡。在电磁阀断电或者故障的状态下，FTIV的机械阀达到阈值后才会工作，而且还需要配合燃油箱上的注油限位阀(FLVV)控制燃油箱加注量。由于普通FLVV阀门是通过机械来关闭，开发和验证周期时间长，模具开发成本高，每款燃油箱需配合特定的阀门来使用，通用性较差。

同时，随着环保意识的提高，各国对传统燃油车的排放法规越来越严苛，传统燃油车上配备车载诊断系统(OBD)成为主流趋势。OBD系统通过在燃油系统中形成正压或负压判断是否存在泄漏点，从而完成燃油系统的泄漏检测。目前燃油系统的OBD模块一般布置在碳罐与大气之间的路径上，在碳罐与大气的通道上设置有碳罐电磁阀，用来阻断碳罐与大气的通道，达到密封燃油系统的目的。

综上，现有的燃油车辆上燃油系统中油箱压力、注油量以及泄漏检测等各功能的结构设计分散，使得线束、管路等材料用量大、设备的复杂性高，同时提升了燃油系统的成本，并且通用性差，导致零件开发设计周期长。

并且，FLVV有排气流量上限，当流量高于上限时，FLVV的阀芯会被气流吹起，造成堵塞，无法排气。一般FTIV的设计泄压流量不超过FLVV 的上限值，FTIV的开度一般为定制，无法控制排气流量，导致整体排气效率偏低。

发明内容

本申请提供一种燃油系统的电控部件及燃油系统控制方法，采用电控部件集成了多种功能，实现阀门联动，达到低功耗、轻量化效果，同时减少了线束、原动机、管路等相应配件，降低了燃油系统的成本，并且通过标准化通用设计，缩短了零件开发设计周期。

本申请提供了一种燃油系统的电控部件，燃油系统还包括碳罐、油箱和微控制器，电控部件包括外壳、第一阀芯以及第二阀芯，外壳上设有四个接口；

外壳的第一接口通过空气滤清器与大气相通，第一接口与外壳的第二接口之间设有第一通道和第一阀芯；

第二接口与碳罐的排气口连接，外壳的第三接口与碳罐的进气口连接，第二接口与第三接口之间设有油气隔离装置；

外壳的第四接口与油箱的排气接口连接，第四接口与第三接口之间设有第二阀芯和第二通道。

优选地，外壳包括第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室；

第一腔室的侧壁上设有第一通道，第一腔室内设有第一阀芯；

第二腔室和第三腔室之间设有油气隔离装置；

第四腔室的侧壁上设有第二通道，第四腔室内设有第二阀芯。

优选地，第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室在外壳内依次排列，第一通道朝向第二腔室，第二通道朝向第三腔室。

优选地，电控部件还包括第一驱动模块，第一驱动模块包括第一原动机和导杆，第一阀芯和油气隔离装置间隔设置在导杆的中部，导杆的第一端与第一原动机连接，导杆的第二端朝向第二阀芯；

第一原动机与微控制器信号连接。

优选地，第二阀芯包括负压弹性件，负压弹性件的第一端与第四腔室的第一内侧壁固定连接，负压弹性件的第二端与第二阀芯上朝向第二通道的第二内侧壁固定连接；

其中，第一内侧壁与第二内侧壁相对。

优选地，第二阀芯还包括容纳腔，容纳腔的第一侧壁与第二阀芯的第一内侧壁相对，并且二者之间具有一定距离，第一侧壁上设有第三通道；

容纳腔内设有正压弹性件和第三阀芯，正压弹性件的第一端与第二侧壁的内侧固定连接，正压弹性件的第二端与第三阀芯固定连接；在第三阀芯的关闭状态下，第三阀芯与第一侧壁抵接，封闭第三通道；

其中，第一侧壁与第二侧壁相对。

优选地，第一接口与第二接口之间设有旁路，旁路的第一端与第一接口连通，旁路的第二端与第二腔室连通；

旁路的第一端设有第五腔室，第五腔室内设有第二驱动模块，第二驱动模块包括第二原动机和泵体，第二原动机与微控制器信号连接，泵体内设有单向阀。

优选地，第一腔室和第五腔室共用侧壁。

本申请还提供一种基于上述的燃油系统的电控部件的燃油系统控制方法，包括：

初始状态下，第一阀芯打开，第二阀芯关闭，燃油系统处于密封状态；

响应于油箱压力大于正压阈值、油箱压力小于负压阈值或接收到注油信号，控制第二阀芯打开；

气流经第四接口、第二通道、第三接口、碳罐、第二接口、第一通道、第一接口进入大气进行泄压或经第一接口、第一通道、第二接口、碳罐、第三接口、第二通道、第四接口进行补压。

优选地，还包括：

响应于接收到泄漏检测信号，控制第一阀芯关闭，第二阀芯打开；

控制第二原动机开启，带动泵体运动；

气流经第一接口、旁路、第二接口、碳罐、第三接口、第二通道、第四接口进行加压或经第四接口、第二通道、第三接口、碳罐、第二接口、旁路、第一接口进行抽空；

响应于油箱压力达到预设压力，控制第二原动机关闭；

对燃油系统进行泄漏性检测。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请提供的燃油系统的结构示意图；

图2为本申请提供的电控部件的初始状态结构示意图；

图3是本申请提供的电控部件在泄压或补压状态下的结构示意图；

图4是本申请提供的电控部件在泄漏检测状态下的结构示意图；

图5是在负压阀芯开启状态下的结构示意图；

图6是在正压阀芯开启状态下的结构示意图；

图7是本发明可控组合阀门实施案例二示意；

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

本申请提供一种燃油系统的电控部件及燃油系统控制方法，采用电控部件集成了多种功能，实现阀门联动，达到低功耗、轻量化效果，同时减少了线束、原动机、管路等相应配件，降低了燃油系统的成本，并且通过标准化通用设计，缩短了零件开发设计周期。

实施例一

如图1所示，本申请提供的燃油系统包括油箱1、碳罐2、电控部件3、液位传感器4、排气接口5、空气滤清器6、微控制器7、油泵8和压力传感器9。油泵8和液位传感器4设置在油箱1内，压力传感器9设置在油箱1的侧壁上。微控制器7与电控部件3、液位传感器4、压力传感器9连接。

结合图1和图2所示，电控部件3包括外壳31、第一阀芯333以及第二阀芯335，外壳31上设有四个接口。

外壳31的第一接口311通过空气滤清器6与大气相通，第一接口311 与外壳31的第二接口312之间设有第一通道315和第一阀芯333。第二接口312与碳罐2的排气口连接，第三接口313与碳罐2的进气口连接，第二接口312与第三接口313之间设有油气隔离装置334。第四接口314与油箱1的排气接口5连接，第四接口314与第三接口313之间设有第二阀芯335和第二通道316。

油气隔离装置334的外边缘与外壳31固定连接，用于将第二接口312 处的气体和第三接口313处的气体隔离开，使得二者不连通，气流只能通过碳罐2在第二接口312和第三接口313之间流动。

如图2所示，作为一个实施例，外壳的第二接口312、第三接口313 平行，第四接口314与第二接口312方向相反，第一接口311与第二接口 312垂直，因此第一接口311在图2所示的视图中示为圆圈。

当第一阀芯打开、第二阀芯关闭，即第一通道打开、第二通道关闭时，车辆处于正常行驶或正常驻车状态，燃油系统处于封闭状态。当第一阀芯和第二阀芯都打开，即第一通道和第二通道都打开时，燃油系统处于泄压或补压状态。

具体地，外壳31包括第一腔室34、第二腔室35、第三腔室36和第四腔室37。第一腔室34的侧壁上设有第一通道315，第一腔室34内设有第一阀芯333。第二腔室35和第三腔室36之间设有油气隔离装置334。第四腔室37的侧壁上设有第二通道316，第四腔室37内设有第二阀芯335。

优选地，如图2所示，第一腔室34、第二腔室35、第三腔室36和第四腔室37在外壳31内依次排列，第一通道315朝向第二腔室35，第二通道316朝向第三腔室36。一字排开的四个腔室使得电控部件的结构紧凑，提高了空间利用率。

在该优选实施例中，电控部件3还包括第一驱动模块33，第一驱动模块33包括第一原动机331和导杆332，第一阀芯333和油气隔离装置334 间隔设置在导杆332的中部，导杆332的第一端与第一原动机331连接，导杆332的第二端朝向第二阀芯335。第一原动机331与微控制器7信号连接，微控制器7通过控制第一原动机331来控制导杆332打开或关闭第一阀芯333和第二阀芯335。

作为一个实施例，油气隔离装置334为柔性隔离装置，油性隔离装置 334随着导杆332的运动而变形。其中，油气隔离装置334和导杆332可以一体成型，并采用包胶工艺确保二者的密封性，油气隔离装置也可以与导杆332装配在一起。

作为再一个实施例，油气隔离装置334与导杆332之间采用动密封方式装配在一起，如图7所示。

优选地，第二阀芯335包括负压阀芯。具体地，如图2所示，负压阀芯包括负压弹性件337，负压弹性件337的第一端与第四腔室37的第一内侧壁(图2中的下侧壁)固定连接。负压弹性件337的第二端与第二阀芯 335上朝向第二通道316的第二内侧壁(图2中的上侧壁)固定连接，第一内侧壁与第二内侧壁相对。第二阀芯335的关闭状态下，第二内侧壁与第二通道316抵接。

在此基础上，优选地，第二阀芯335的第二内侧壁上设有容纳腔339，容纳腔339的第一侧壁(如图2中的下侧壁)与第二阀芯335的第一内侧壁相对，并且二者之间具有一定距离，第一侧壁上设有第三通道340。容纳腔339内设有正压阀芯。具体地，如图2所示，正压阀芯包括正压弹性件338和第三阀芯336，正压弹性件338的第一端与第二侧壁(如图2中的上侧壁)的内侧固定连接，正压弹性件338的第二端与第三阀芯336固定连接。其中，第一侧壁与第二侧壁相对。在第三阀芯336的关闭状态下，第三阀芯336与第一侧壁抵接，封闭第三通道340。

作为一个实施例，如图2所示，负压弹性件337和正压弹性件338的伸缩方向一致。

在上述基础上，优选地，如图2所示，第一接口311与第二接口312 之间设有旁路317。旁路317的第一端与第一接口311连通，旁路317的第二端与第二腔室35连通。

旁路317的第一端设有第五腔室38，第五腔室38内设有第二驱动模块32，第二驱动模块32包括第二原动机321和泵体322，第二原动机321 与微控制器7信号连接，泵体322内设有单向阀。在微控制器7的控制器下，第二原动机321带动泵体322通过旁路317对燃油系统加压或抽空。

具体地，如图2所示，第一腔室34和第五腔室38共用侧壁，第一接口311的第一部分(图中的左半部分)与第五腔室38连通，第一接口311 的第二部分(图中的右半部分)与第一腔室34连通。

作为一个实施例，第一原动机331和第二原动机321如下：

第二原动机321优选为无刷/有刷电机，转速优选为300-6000rpm，第二原动机321与泵体322连接，输出为旋转运动。

第一原动机331优选为步进电机，转速优选为5-1000rpm，步进电机通过内部的螺纹螺杆机构实现旋转变直线的运动，另外通过螺纹自锁特性使得低功耗条件下阀门保持在设定位置。第一原动机331与导杆332连接，通过直线运动，驱动导杆332在多个位置之间移动，实现不同工况下第一阀芯333和第二阀芯335的运动。

本申请中，利用上述电控部件3和微控制器7对燃油系统进行控制。

如图2所示，在车辆正常行驶或正常驻车状态下，通过压力传感器9 监测油箱1内的压力。当压力小于正压阈值且大于负压阈值时，第二驱动模块32、第一驱动模块33均保持停止状态，第一接口311通过空气滤清器6与大气连接，导杆332处于第一位置，第一阀芯333打开，保持第一通道315开启，使得第二接口312通过第一通道315和第一接口311与大气相通。同时，导杆332位于第一位置时，第二阀芯335保持关闭状态，第二通道316关闭，使第四接口314与第三接口313不连通，此时油气封闭在第四接口314处，保证燃油系统整体密封，确保油气不泄露至碳罐2 中。

如图3所示，车辆正常行驶中，通过压力传感器9监测油箱1内的压力，当压力大于正压阈值或小于负压阈值时，需要对燃油系统进行泄压或补压。当车辆需要加油或补油时，需要对燃油系统进行泄压。在此情况下，第二驱动模块32保持停止状态，第一接口311通过空气滤清器6与大气连接。微控制器响应于接收到油箱压力大于正压阈值、油箱压力小于负压阈值的信号或接收到注油信号，控制第一原动机331驱动导杆332到达第二位置，第一阀芯333保持第一通道315开启，第二接口312通过第一通道 315和第一接口311与大气相通。同时，第二阀芯335被导杆332顶开，第二通道316打开，使第四接口314与第三接口313连通。此时，气流经第四接口314、第二通道316、第三接口313、碳罐2、第二接口312、第一通道315、第一接口311进入大气进行泄压，确保油气通过碳罐2净化后再排放至大气中。或者气流经第一接口311、第一通道315、第二接口 312、碳罐2、第三接口313、第二通道316、第四接口314进行补压。完成泄压或补压后，导杆332回到第一位置。泄压或补压完成后，微控制器 7控制第一原动机331开启，带动导杆332回到第一位置。

如图4所示，驻车后，电控部件3处于初始状态。若需要进行OBD检测，微控制器响应于接收到泄漏检测信号，控制第一驱动模块32、第二驱动模块32先后驱动，首先控制第一原动机331驱动导杆332到达第三位置，第一阀芯333关闭第一通道315，第二接口312与第一接口311不连通，第三接口313与第二接口312通过碳罐2连接。同时第二阀芯335被导杆 332顶开，第二通道316打开，使第四接口314与第三接口313连通。此时燃油系统内部整体连通且与外界大气不连通，此时微控制器7控制第二原动机321驱动泵体322开始运动，泵体322通过第一接口311和旁路317 对燃油系统进行加压或抽空，即气流经第一接口311、旁路317、第二接口 312、碳罐2、第三接口313、第二通道316、第四接口314进行加压或经第四接口314、第二通道316、第三接口313、碳罐2、第二接口312、旁路317、第一接口311进行抽空。响应于油箱压力达到预设压力，则微控制器7控制第二原动机关闭，泵体322停止运动，由于泵体内单向阀的设置，气体不会从第五腔室泄漏，燃油系统进入保压状态，即可对燃油系统进行泄漏性检测。完成泄漏检测后，微控制器7控制第一原动机331开启，带动导杆332回到第一位置。

如图5所示，当第一原动机331因断电或故障无法工作时，油箱1内产生较大负压，当负压超过负压阀芯的开启压力值时，较大的压差使得第二阀芯335被推开，负压弹性件337自第二通道316向第二阀芯335的第一内侧壁压缩，第二通道316打开，气流经第一接口311、第一通道315、第二接口312、碳罐2、第三接口313、第二通道316、第四接口314对油箱1进行补气。

如图6所示，当第一原动机331因断电或故障无法工作时，油箱1内产生较大正压，当正压超过正压阀芯的开启压力值时，较大的压差使得第三阀芯336被推动，正压弹性件338自第二阀芯的第一内侧壁向第二内侧壁压缩，气流经第四接口314、第三阀芯336、第二通道316、第三接口313、碳罐2、第二接口312、第一通道315、第一接口311进入大气进行泄压。

在第一原动机331为步进电机的实施例中，控制器根据压力传感器的压力信号确定导杆的位移行程，并通过驱动第一原动机331控制导杆332 按照上述位移行程进行移动，从而自主调节排气或泄压过程中第一阀芯和第二阀芯的开度，使整体流量始终接近电控部件3的最大排气流量，减少泄压时间，使得排气效率最大化。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种燃油系统的电控部件，所述燃油系统还包括碳罐、油箱和微控制器，其特征在于，所述电控部件包括外壳、第一阀芯以及第二阀芯，所述外壳上设有四个接口；

所述外壳的第一接口通过空气滤清器与大气相通，所述第一接口与所述外壳的第二接口之间设有第一通道和所述第一阀芯；

所述第二接口与所述碳罐的排气口连接，所述外壳的第三接口与所述碳罐的进气口连接，所述第二接口与所述第三接口之间设有油气隔离装置；

所述外壳的第四接口与所述油箱的排气接口连接，所述第四接口与所述第三接口之间设有所述第二阀芯和第二通道；

所述外壳包括第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室；

所述第一腔室的侧壁上设有所述第一通道，所述第一腔室内设有第一阀芯；

所述第二腔室和所述第三腔室之间设有所述油气隔离装置；

所述第四腔室的侧壁上设有所述第二通道，所述第四腔室内设有第二阀芯；

所述第一腔室、所述第二腔室、第三腔室和第四腔室在所述外壳内依次排列，所述第一通道朝向所述第二腔室，所述第二通道朝向所述第三腔室；

所述第一接口与所述第二接口之间设有旁路，所述旁路的第一端与所述第一接口连通，所述旁路的第二端与所述第二腔室连通；

所述旁路的第一端设有第五腔室，所述第五腔室内设有第二驱动模块，所述第二驱动模块包括第二原动机和泵体，所述第二原动机与所述微控制器信号连接，所述泵体内设有单向阀；

其中，所述第一接口的第一部分与所述第五腔室连通，所述第一接口的第二部分与所述第一腔室连通。

2.根据权利要求1所述的燃油系统的电控部件，其特征在于，所述电控部件还包括第一驱动模块，所述第一驱动模块包括第一原动机和导杆，所述第一阀芯和所述油气隔离装置间隔设置在所述导杆的中部，所述导杆的第一端与第一原动机连接，所述导杆的第二端朝向所述第二阀芯；

所述第一原动机与所述微控制器信号连接。

3.根据权利要求1或2所述的燃油系统的电控部件，其特征在于，所述第二阀芯包括负压弹性件，所述负压弹性件的第一端与所述第四腔室的第一内侧壁固定连接，所述负压弹性件的第二端与所述第二阀芯上朝向所述第二通道的第二内侧壁固定连接；

其中，所述第一内侧壁与所述第二内侧壁相对。

4.根据权利要求3所述的燃油系统的电控部件，其特征在于，所述第二阀芯还包括容纳腔，所述容纳腔的第一侧壁与所述第二阀芯的第一内侧壁相对，并且二者之间具有一定距离，所述第一侧壁上设有第三通道；

所述容纳腔内设有正压弹性件和第三阀芯，所述正压弹性件的第一端与第二侧壁的内侧固定连接，所述正压弹性件的第二端与所述第三阀芯固定连接；在所述第三阀芯的关闭状态下，所述第三阀芯与所述第一侧壁抵接，封闭所述第三通道；

其中，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对。

5.根据权利要求1所述的燃油系统的电控部件，其特征在于，所述第一腔室和所述第五腔室共用侧壁。

6.一种基于权利要求1-5中任一项所述的燃油系统的电控部件的燃油系统控制方法，其特征在于，包括：

初始状态下，所述第一阀芯打开，所述第二阀芯关闭，燃油系统处于密封状态；

响应于油箱压力大于正压阈值、油箱压力小于负压阈值或接收到注油信号，控制所述第二阀芯打开；

气流经所述第四接口、所述第二通道、所述第三接口、所述碳罐、所述第二接口、所述第一通道、所述第一接口进入大气进行泄压或经所述第一接口、所述第一通道、所述第二接口、所述碳罐、所述第三接口、所述第二通道、所述第四接口进行补压。

7.根据权利要求6所述的燃油系统控制方法，其特征在于，还包括：

响应于接收到泄漏检测信号，控制所述第一阀芯关闭，所述第二阀芯打开；

控制第二原动机开启，带动泵体运动；

气流经所述第一接口、旁路、所述第二接口、所述碳罐、所述第三接口、所述第二通道、所述第四接口进行加压或经所述第四接口、所述第二通道、所述第三接口、所述碳罐、所述第二接口、所述旁路、所述第一接口进行抽空；

响应于油箱压力达到预设压力，控制所述第二原动机关闭；

对所述燃油系统进行泄漏性检测。

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