CN114233532B - 一种柔性电控阀、电控燃油系统及电控阀的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性电控阀、电控燃油系统及电控阀的控制方法，该电控阀包括：壳体、驱动机构、顶杆、第一密封堵头和第二密封堵头。所述壳体设有第一通气口、第二通气口和第三通气口，所述壳体内设有所述第一密封堵头和所述第二密封堵头。所述第一密封堵头和所述第二密封堵头串接在所述顶杆上，所述第一密封堵头用于封堵所述第二通气口，所述第二密封堵头用于封堵所述第三通气口。所述驱动机构用于驱动所述顶杆进行伸缩运动，并带动所述第一密封堵头对所述第二通气口进行开口大小控制，以及带动所述第二密封堵头对所述第三通气口进行开口大小控制。本发明能精确控制燃油蒸汽压力，以及燃油蒸汽的存储及释放，减小碳罐负载，降低排放。

Description

一种柔性电控阀、电控燃油系统及电控阀的控制方法

技术领域

本发明涉及车辆燃油箱控制技术领域，尤其涉及一种柔性电控阀、电控燃油系统及电控阀的控制方法。

背景技术

由于越来越严苛的排放法规要求，尤其是国六及LV Ⅱ/Ⅲ的排放标准引入了车载加油油气回收系统(On-Board Refueling Vapor Recovery，简称ORVR)的加油排放要求，使得燃油箱系统的结构变得日益复杂。在现有高压燃油箱包含燃油箱、碳罐、布置在碳罐与燃油箱间的油气控制阀。该油气控制阀应具备有三个主要功能：一、隔离燃油箱与碳罐，阻止油箱内燃油蒸汽进入碳罐；二、燃油箱内部过高压或过低压时，泄压和补气以保证压力平衡；三、燃油行驶工况时，打开油气控制阀进行泄压。燃油系统加注时油气控制阀打开，加油产生的大部分油蒸汽流向碳罐、并被吸附；部分为ORVR系统内部循环气体，降低加油排放、减轻碳罐负担。而现有设备当中，有两处难以控制，一是油气控制阀泄压时，释放油蒸汽的快慢是通过机械式结构控制，成本较高。二是在燃油箱充装期间，循环孔的尺寸是不变的，无法针对不同的燃油系统或燃油充装工况，进行循环孔径的变化。

发明内容

本发明提供一种柔性电控阀、电控燃油系统及电控阀的控制方法，解决现有高压燃油箱控制存在机械结构复杂、成本高、控制精度不高的问题，能精确控制燃油蒸汽压力，以及燃油蒸汽的存储及释放，减小碳罐负载，降低排放。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种柔性电控阀，包括：壳体、驱动机构、顶杆、第一密封堵头和第二密封堵头；

所述壳体设有第一通气口、第二通气口和第三通气口，所述壳体内设有所述第一密封堵头和所述第二密封堵头；

所述第一密封堵头和所述第二密封堵头串接在所述顶杆上，所述第一密封堵头用于封堵所述第二通气口，所述第二密封堵头用于封堵所述第三通气口；

所述驱动机构用于驱动所述顶杆进行伸缩运动，并带动所述第一密封堵头对所述第二通气口进行开口大小控制，以及带动所述第二密封堵头对所述第三通气口进行开口大小控制。

优选的，所述第二通气口的开口大小随所述第一密封堵头远离所述第二通气口的距离增大而增大。

优选的，所述第二密封堵头内设置有通气腔室，所述通气腔室的上侧壁设置有多个气孔，所述气孔与所述通气腔室导通；

在所述驱动机构带动所述第二密封堵头运动时，通过控制所述第二密封堵头的运动位置来调节所述气孔被封堵的数量，进而控制所述第三通气口的开口大小。

优选的，在所述驱动机构驱动所述顶杆运动时，所述第三通气口的开口大小随所述第二通气口的开口大小的增大而减小，所述第三通气口的开口大小随所述第二通气口的开口大小的减小而增大。

本发明还提供一种电控燃油系统，包括：燃料储箱、碳罐、注油管、控制器及以上所述的柔性电控阀；

所述燃料储箱的进油口与所述注油管相连接，所述燃料储箱的出气口与所述电控阀的第一通气口相连通，所述电控阀通过所述第二通气口与所述碳罐相连通，所述电控阀通过所述第三通气口与所述注油管相连通；

所述控制器通过控制所述电控阀，以调节所述燃料储箱对所述碳罐排放燃油蒸汽的流量和压力，及控制所述燃料储箱的燃油蒸汽通过所述注油管上形成的燃油回收的流量。

优选的，还包括：压力传感器；

所述压力传感器与所述控制器信号连接，用于检测所述燃料储箱内的气压；

在车辆进行电行驶或碳罐进行脱附时，所述控制器通过控制所述驱动机构驱动所述第一密封堵头封堵所述第二通气口，使所述燃料储箱与所述碳罐的连通隔断；

在所述燃料储箱需要进行泄压时，所述控制器控制所述第二通气口的开口大小随所述气压的减小而增大。

优选的，还包括：液位传感器；

所述液位传感器与所述控制器信号连接，用于检测所述燃料储箱内的燃油液位；

在所述燃料储箱进行燃油充装时，如果所述燃油液位达到设定液位阈值，则所述控制器控制所述第一密封堵头封堵所述第二通气口，使所述燃料储箱内的气压上升以达到加油枪跳枪压力。

优选的，所述控制器还根据单位时间内的所述燃油液位变化值确定燃油加注速度，且所述第三通气口的开口随所述燃油加注速度增大而增大。优选的，还包括：翻转阀；

所述翻转阀设置在所述燃料储箱的出气口与所述电控阀的第一通气口之间，在车辆发生翻车或侧倾角度大于设定角度阈值时，所述翻转阀切断所述燃料储箱与所述电控阀之间的管道导通。

本发明还提供一种柔性电控阀的控制方法，用于上述的电控燃油系统，该方法包括：

设置燃料储箱的出气口与所述电控阀的第一通气口相连通，所述电控阀通过第二通气口与碳罐相连通，所述电控阀通过所述第三通气口与所述注油管相连通；

在车辆进行电行驶时，控制所述电控阀封堵所述第二通气口以隔断所述燃料储箱与所述碳罐，并控制所述第三通气口导通，使所述燃料储箱与所述注油管内的气压平衡；

在车辆进行碳罐脱附时，控制所述电控阀封堵所述第二通气口以隔断所述燃料储箱与所述碳罐，发动机运行使进气歧管处产生负压，使新鲜空气经碳罐流入发动机，以实现对碳罐进行清洗。

优选的，还包括：

获取所述燃油箱内的燃油液位，并根据单位时间内的燃油液位变化值确定燃油加注速度；

如果所述燃油加注速度大于第一设定速度，则判定燃油充装处于高速加油，控制所述第二密封堵头上的多个气孔全部与所述第三通气口导通；

如果所述燃油加注速度大于第二设定速度，且小于所述第一设定速度，则判定燃油充装处于中速加油，控制所述第二密封堵头上部分的气孔与所述第三通气口导通；

如果所述燃油加注速度小于所述第二设定速度，则判定燃油充装处于低速加油，控制所述第二密封堵头上的一个气孔与所述第三通气口导通。

优选的，还包括：

在燃料储箱进行加注时，如果所述燃油液位达到设定液位阈值，则控制所述第一密封堵头封堵所述第二通气口，使所述燃料储箱内的气压上升以达到加油枪跳枪压力。

优选的，还包括：

获取所述燃料储箱内的气压，在所述气压小于安全加油压力阈值时，控制所述第二通气口和所述第三通气口均处于导通状态，以使所述燃料储箱与所述注油管内的气压平衡；

在所述气压大于所述安全加油压力阈值，且小于防Corking压力阈值时，控制所述第三通气口处于完全开口以进行所述燃料储箱的泄压；

在所述气压大于防Corking压力阈值时，控制所述第二通气口的开口大小由小至大调整，以进行缓慢泄压。

本发明提供一种柔性电控阀、电控燃油系统及燃油充装控制方法，通过电控阀的阀体内设置密封堵头控制出气口的开口，以实现燃油蒸汽排放控制。解决现有高压燃油箱控制存在机械结构复杂、成本高、控制精度不高的问题，能精确控制燃油蒸汽压力，以及燃油蒸汽的存储及释放，减小碳罐负载，降低排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1和图2是本发明提供的电控燃油系统结构示意图；

图3是本发明提供的一种电控阀内的密封结构示意图；

图4a～图4e是本发明提供的电控阀的顶杆不同位置示意图；

图5是本发明提供的另一种电控燃油系统结构示意图；

图6是本发明实施例提供的翻转阀的结构示意图；

图7是本发明提供的一种燃油充装控制方法示意图；

图8是本发明实施例提供的燃油充装控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

针对当前燃油箱控制泄压结构复杂，且成本高。同时，在充装时，不能针对不同的燃油充装工况，进行循环孔径的变化。本发明提供一种柔性电控阀、电控燃油系统及燃油充装控制方法，通过电控阀的阀体内设置密封堵头控制出气口的开口，以实现燃油蒸汽排放控制。解决现有高压燃油箱控制存在机械结构复杂、成本高、控制精度不高的问题，能精确控制燃油蒸汽压力，以及燃油蒸汽的存储及释放，减小碳罐负载，降低排放。

如图1～3所示，一种柔性电控阀，包括：壳体、驱动机构7、顶杆8、第一密封堵头9和第二密封堵头10。所述壳体设有第一通气口31、第二通气口33和第三通气口32，所述壳体内设有所述第一密封堵头9和所述第二密封堵头10。所述第一密封堵头9和所述第二密封堵头10串接在所述顶杆8上，所述第一密封堵头9用于封堵所述第二通气口33，所述第二密封堵头10用于封堵所述第三通气口32。所述驱动机构7用于驱动所述顶杆8进行伸缩运动，并带动所述第一密封堵头9对所述第二通气口33进行开口大小控制，以及带动所述第二密封堵头10对所述第三通气口32进行开口大小控制。

具体地，如图1～5所示，所述驱动机构7可设置在所述壳体外侧，用于驱动所述顶杆8伸缩运动，并带动所述第一密封堵头9对所述第二通气口33进行开口控制，以及带动所述第二密封堵头10对所述第三通气口32进行开口控制。电控阀有3个通气口，电控阀3通过第一通气口31与燃料储箱1相连通，电控阀3通过第三通气口32连接和与燃料注油管2相连通，电控阀3通过第二通气口33和与碳罐4相连通。同时，碳罐4分别连接着发动机5和外部空气6。第三通气口32和第二通气口33的开闭状态及开度大小都可以由电控阀3进行控制。需要说明的是，驱动机构可包括电机和传动装置,通过传动装置将电机的转动转换成顶杆的左右伸缩运动。

如图2所示，是电控燃油系统的系统结构示意图。驱动机构7通过顶杆8驱动电控阀3，第一密封堵头9和第二密封堵头10都固定在顶杆8上，两者的相对位置保持不变，当驱动机构7进行驱动时，第一密封堵头9和第二密封堵头10可以沿着顶杆8的轴线方向进行直线运动，可以对第二通气口33和第三通气口32进行多种组合的“封堵”，从而形成多种开闭状态及开度大小。

进一步，所述第二通气口33的开口大小随所述第一密封堵头9远离所述第二通气口33的距离增大而增大。

在实际应用中，如图2和图3所示，所述第一密封堵头9可为锥形结构，所述第二通气口33的开口大小跟随所述第一密封堵头9远离所述第二通气口33的距离增大而增大。

更进一步，所述第二密封堵头10内设置有通气腔室，所述通气腔室的上侧壁设置有多个气孔，所述气孔与所述通气腔室导通。在所述驱动机构7带动所述第二密封堵头10运动时，通过控制所述第二密封堵头10的运动位置来调节所述气孔被封堵的数量，进而控制所述第三通气口的开口大小。

在实际应用中，如图3所示，所述第二密封堵头10可为柱状结构，所述第二密封堵头10内水平设置通气腔室，所述通气腔室的上侧壁设置有第一气孔101、第二气孔102和第三气孔103。在所述第二密封堵头10封堵所述第三通气口32时，所述通气腔室与所述第三通气口32连通，并通过所述第一气孔101、所述第二气孔102和/或所述第三气孔103控制所述第三通气口32的开口。

再进一步，在所述驱动机构7驱动所述顶杆8运动时，所述第三通气口32的开口大小随所述第二通气口33的开口大小的增大而减小，所述第三通气口32的开口大小随所述第二通气口33的开口大小的减小而增大。

具体地，如图4a～图4e所示，在所述驱动机构驱动所述顶杆8处于第一位置时，所述第一密封堵头9完全密封所述第二通气口33，所述第二密封堵头10远离所述第三通气口32，所述第三通气口32处于全开状态。在所述驱动机构驱动所述顶杆8处于第二位置时，所述第一密封堵头9与所述第二通气口33的开口为第一开度，所述第二密封堵头10封堵所述第三通气口32，所述第三通气口32通过所述通气腔室分别与所述第一气孔101、所述第二气孔102和所述第三气孔103连通。在所述驱动机构驱动所述顶杆8处于第三位置时，所述第一密封堵头9与所述第二通气口33的开口为第二开度，所述第二开度大于所述第一开度，所述第二密封堵头10封堵所述第三通气口32，所述第三通气口32通过所述通气腔室分别与所述第一气孔101、所述第二气孔102和所述第三气孔103连通。在所述驱动机构驱动所述顶杆8处于第四位置时，所述第一密封堵头9与所述第二通气口33的开口为第三开度，所述第三开度大于所述第二开度，所述第二密封堵头10封堵所述第三通气口32，所述第三通气口32通过所述通气腔室分别与所述第一气孔101和所述第二气孔102连通。在所述驱动机构驱动所述顶杆8处于第五位置时，所述第一密封堵头9与所述第二通气口33的开口为全开，所述第二密封堵头10封堵所述第三通气口32，所述第三通气口32通过所述通气腔室与所述第一气孔101连通。

在实际应用中，如图3所示，该图电控阀3的细节图。图中可以看出第一密封堵头9和10是一种密封结构，该结构目的是为了分别密封第二通气口33和第三通气口32。第二密封堵头10表面设置3个排气的第一气孔101、第二气孔102和第三气孔103，这三个小孔可以建立燃料储箱1和注油管2之间的循环孔尺寸。通过电控阀3的移动，可以组合出三种不同面积的循环孔尺寸，分别对应不同加油速度下的循环孔面积。在第一气孔101、第二气孔102和第三气孔103全部建立燃料储箱和充装管的连接时，对应的是高加油速度；当只有第一气孔101和第二气孔102建立燃料储箱和充装管的连接时，对应的是中等加油速度；当只有第一气孔101建立燃料储箱和充装管的连接时，对应的是低加油速度。小孔的选择和加油速度的关系可通过Map图查询确定，且加油速度可以根据燃料储箱截面积和时间进行实时推算得出。根据经验，优选的小孔面积如下：第一气孔101直径为2mm，第二气孔102直径为1.5mm，第三气孔103直径为1.66mm。

通过控制电控阀3的运动，进而驱动第一密封堵头9和第二密封堵头10的运动，可以组合成多种工况，具体如下：

(1)当第一密封堵头9位于第二通气口33的这一侧时，即第二通气口33处于关闭位置，第一密封堵头9封堵了与燃料储箱相连通的第二通气口33，使得燃料储箱1内油蒸汽无法排出。相对应的，第三通气口32处于完全大尺寸打开的状态，可保证加油管和油箱之间可以快速的建立压力平衡，如图4a中电控阀3的顶杆处于第一位置的情况。

(2)当第一密封堵头9沿着顶杆8轴线向第三通气口32这一侧进行少量直线移动后，第二通气口33处于少量开启状态，在燃料储箱1和碳罐4之间建立了小尺寸通道的连接，此时燃料储箱1内的油蒸汽可以进行泄压，但是由于通道较小，泄压速度得到了控制。只有第一气孔101、第二气孔102和第三气孔103这三个小孔建立了燃料储箱1和燃油注油管2之间的连接通道。如图4b中电控阀3的顶杆处于第二位置的情况。

(3)当第一密封堵头9继续沿着顶杆8轴线向第三通气口32这一侧进行直线移动后，第二通气口33处于完全开启状态，在燃料储箱1和碳罐4之间建立了全尺寸通道的连接，燃料储箱1内的油蒸汽可以进行正常泄压。相对应的，第二密封堵头10对第三通气口32进行了一定程度的封堵，仍然只有第一气孔101、第二气孔102和第三气孔103这三个小孔建立了燃料储箱1和燃油注油管2之间的连接通道。在加油时，这三个小孔都发挥循环孔的作用，如图4c中电控阀3的顶杆处于第三位置的情况。

(4)当第一密封堵头9继续沿着顶杆8轴线向第三通气口32这一侧进行直线移动后，第二通气口33仍然处于完全开启状态，在燃料储箱1和碳罐4之间建立了全尺寸通道的连接，燃料储箱1内的油蒸汽可以进行正常泄压。相对应的，第二密封堵头10对第三通气口32进行了一定程度的封堵，只有第一气孔101和第二气孔102这两个小孔建立了燃料储箱1和燃油注油管2之间的连接通道，在加油时，这两个小孔都发挥循环孔的作用，如图4d中电控阀3的顶杆处于第四位置的情况。

(5)当第一密封堵头9继续沿着顶杆8轴线向第三通气口32这一侧进行直线移动后，第二通气口33仍然处于完全开启状态，在燃料储箱1和碳罐4之间建立了全尺寸通道的连接，燃料储箱1内的油蒸汽可以进行正常泄压。相对应的，第二密封堵头10对第三通气口32进行了一定程度的封堵，只有第一气孔101这单独一个小孔建立了燃料储箱1和燃油注油管2之间的连接通道，在加油时，只有第一气孔101发挥循环孔的作用，如图4e中电控阀3的顶杆处于第五位置的情况。

可见，本发明提供一种柔性电控阀，通过电控阀的阀体内设置密封堵头控制出气口的开口，以实现燃油蒸汽排放控制。解决现有高压燃油箱控制存在机械结构复杂、成本高、控制精度不高的问题，能精确控制燃油蒸汽压力，以及燃油蒸汽的存储及释放，减小碳罐负载，降低排放。

如图1和图2所示，本发明还提供一种电控燃油系统，包括：燃料储箱1、碳罐4、注油管2、控制器13及以上所述的电控阀3。所述燃料储箱1的进油口与所述注油管2相连接，所述燃料储箱1的出气口与所述电控阀3的第一通气口31相连通，所述电控阀3通过所述第二通气口33与所述碳罐相连通，所述电控阀3通过所述第三通气口32与所述注油管2相连通。所述控制器13通过控制所述电控阀3，以调节所述燃料储箱对所述碳罐排放燃油蒸汽的流量和压力，及控制所述燃料储箱的燃油蒸汽通过所述注油管上形成的燃油回收的流量。

具体地，图1所示，燃料储箱1的出气口与电控阀3的第一通气口31连通，电控阀3的第二通气口33与碳罐4的进气口相连，第三通气口32可与注油管2上的循环孔相连通。其中，碳罐4的一排气口与发动机5相连通，碳罐4的另一排气口与外部空气6相通。控制器13与电控阀3信号连接，用于控制电控阀的动作。通过控制器对电控阀的控制，使燃料储箱在不同工况下对燃油蒸汽的排放和循环利用更为合理，能精确控制燃油蒸汽压力，以及燃油蒸汽的存储及释放，减小碳罐负载，降低排放。

如图1和图2所示，该系统还包括：压力传感器11。所述压力传感器11与所述控制器13信号连接，用于检测所述燃料储箱内的气压。在车辆进行电行驶或碳罐进行脱附时，所述控制器13通过控制所述驱动机构7驱动所述第一密封堵头9封堵所述第二通气口33，使所述燃料储箱1与所述碳罐4的连通隔断。在所述燃料储箱需要进行泄压时，所述控制器13控制所述第二通气口的开口大小随所述气压的减小而增大。

进一步，在所述气压小于安全加油压力阈值时，控制所述第二通气口和所述第三通气口均处于导通状态，以使所述燃料储箱与所述注油管内的气压平衡；

在所述气压大于所述安全加油压力阈值，且小于所述防Corking压力阈值时，控制所述第三通气口处于完全开口以进行所述燃料储箱的泄压；

在所述气压大于防Corking压力阈值时，控制所述第二通气口的开口大小由小至大调整，以进行缓慢泄压。

如图1和2所示，该系统还包括：液位传感器12；所述液位传感器12与所述控制器13信号连接，用于检测所述燃料储箱1内的燃油液位。在所述燃料储箱进行燃油充装时，如果所述燃油液位达到设定液位阈值，则所述控制器控制所述第一密封堵头封堵所述第二通气口，使所述燃料储箱内的气压上升以达到加油枪跳枪压力。

进一步，所述控制器还根据单位时间内的所述燃油液位变化值确定燃油加注速度，且所述第三通气口的开口随所述燃油加注速度增大而增大。

具体地，所述控制器还根据单位时间内的所述燃油液位变化值确定燃油加注速度。如果所述燃油加注速度大于第一设定速度，则所述控制器判定燃油充装处于高速加油，所述控制器控制所述顶杆处于第三位置，使所述燃料储箱内的燃油蒸汽通过所述第二密封堵头内的所述第一气孔101、所述第二气孔102和所述第三气孔103吸入所述注油管2内进行循环。如果所述燃油加注速度大于第二设定速度，且小于所述第一设定速度，则所述控制器判定燃油充装处于中速加油，所述控制器控制所述顶杆处于所述第四位置，使所述燃料储箱内的燃油蒸汽通过所述第一气孔101和所述第二气孔102吸入所述注油管内进行循环。如果所述燃油加注速度小于所述第二设定速度，则所述控制器判定燃油充装处于低速加油，所述控制器控制所述顶杆8处于所述第五位置，使所述燃料储箱内的燃油蒸汽通过所述第一气孔101吸入所述注油管内进行循环。

在燃油充装结束后进行补加时，所述控制器控制所述顶杆处于所述第二位置，使所述燃料储箱通过所述第二通气口33对所述碳罐进行缓慢泄压。

具体地，表1是电控燃油系统在不同工况下，电控阀3的各个通气口的工作状态汇总表。

表1

同时，顶杆所处的位置与应用工况对应如下：

一.第一位置的具体应用工况：

①当车辆进行电行驶时，碳罐需要吸附燃料储箱1内产生的燃油蒸汽，但电行驶时，发动机是不工作的，是无法进行有效脱附的，随着时间的增加，碳罐势必会饱和，最终失去吸附燃油蒸汽的能力。所以在这种工况下，需要将燃油蒸汽锁定在燃料储箱内，使得油蒸汽无法进入碳罐，只有在燃料储箱内压力达到一定限定值之后，燃料储箱才会进行压力释放。这种工况需要电控阀3的第二通气口33完全封堵，且第三通气口32打开，使得燃油注油管2和燃料储箱1之间压力平衡。

②当燃料加注事件结束时，燃料储箱内液位达到了额定容积的预设值时，控制电控阀3驱动排气通道第二通气口33进行封堵，进而使得燃料储箱1的内压上升，燃料注油管2内的油液位都会上升并漫过加油枪的液位感应口，触发加油枪的“跳枪机制”，从而使得加油枪跳枪，切断并结束燃油的加注。这种工况需要电控阀3的第二通气口33完全封堵，使得唯一的燃油蒸汽排气通道切断。

③当碳罐进行脱附时，也需要将燃料储箱1隔离，发动机5在进气歧管处产生的负压，使得新鲜空气经过碳罐4流入发动机5，从而对碳罐4进行清洗。

二.第二位置的具体应用工况：

①当燃料加注事件结束后开始补加，此时，燃料注油管2内部的燃油液位很高，如果按照常规操作者习惯，一般会再次立即进行补加操作的话，可能会出现燃油反喷或者飞溅的情况，可能对加注操作者造成不必要的伤害。为了避免这种情况的发生，需要在补加操作时，对燃料储箱1的内部进行少量缓慢泄压，使得注油管2内的液位下降至安全值。这种工况需要油箱唯一的燃油蒸汽排气通道进行小尺寸的少量排气，即第二通气口33处于少量开启状态。

②在目前的高压系统中，泄压速度不能过快，因为过快的泄压速度，会导致燃料储箱内部的阀门出现关闭(Corking)的现象，导致系统无法正常泄压。所以，需要先进行缓慢泄压，当压力下降到一定安全值之后，才可以完全打开排气通道进行泄压。这种工况也需要排气第二通气口33处于少量开启状态，先进行缓慢泄压。

三.第三位置的具体应用工况：

当燃料储箱1需要泄压时，先通过压力传感器11实时监控燃料储箱内部压力P，所遵循的原则如下：

若初始压力P小于阀值1(Pthreshold 1)时，则电控阀3复位至第三位置，为接下来的加油做准备。此处的阀值1即为安全加油压力，是为了防止打开燃料储箱的锁盖之后，不会因为燃料储箱内部的高压，而导致油液或油液蒸汽飞溅、喷洒至操作人员的身上；

若初始压力P小于阀值2(Pthreshold 2)且大于阀值1时，则电控阀3处于第三位置进行全开启泄压；

若初始压力P超过阀值2时，则电控阀3处于位置2进行缓慢泄压，使得压力下降至阀值2以下之后，随即电控阀3处于位置第三进行全开启泄压，直到燃料储箱内压P小于安全加油压力，即阀值1。此处的阀值2是防止阀门出现Corking的最小压力，这样做的目的是为了：可以避免快速泄压时，所引起的阀门关闭现象(Corking)。本发明中通过电控阀控制排气通道的开度，进而实现了排气的变流阻，因此可以取消防止Corking的机械式控制结构，可以节约开发成本，并缩短开发周期。

本发明中所述的电控燃油系统在高压工况下进行泄压时，都需遵循上述原则。

②料加注事件发起前的燃料储箱1的泄压。

②燃油行驶时，燃料储箱1并不是一直接通大气的，而是常闭的。电控阀3会根据周围的环境，温度，蒸汽压力，车辆姿态，燃油RVP等参数，判断何时打开电控阀3的第二通气口33，进行泄压。

③燃料加注事件的充装过程中，燃料储箱1中产生的燃油蒸汽需要及时排至大气，此时需要第二通气口33开启，同时燃料注油管2和燃料储箱1之间连接的循环孔有三个，分别是第二气孔102和第三气孔103。可通过，对应的是高流速进行加油的工况，燃油从加油口部进入注油管2中，会在加油口部形成负压，通过该处的三个循环孔，将燃料储箱内部的燃油蒸气吸入注油管2中进行循环，从而减小加油过程中的排放，并减轻碳罐负载。

四.第四位置的具体应用工况：

燃料加注事件的充装过程中，燃料储箱1中产生的燃油蒸汽需要及时排至大气，此时需要第二通气口33开启，同时燃料注油管2和燃料储箱1之间的循环孔有两个，分别是第一气孔101和第二气孔102。对应的是中等流速进行加油的工况，燃油从加油孔进行注油管2中，会在加油口部形成负压，通过该处的两个循环孔，将燃油蒸气吸入注油管2中进行循环，从而减小加油过程中的排放，并减轻碳罐负载。

五.第五位置的具体应该工况：

燃料加注事件的充装过程中，燃料储箱1中产生的燃油蒸汽需要及时排至大气之后，此时需要第二通气口33完全开启，同时燃料注油管2和燃料储箱1之间的循环孔只有第一气孔101。对应的是低流速进行加油的工况，燃油从加油孔进行注油管2中，会在加油口部形成负压，通过该处的一个循环孔，将燃油蒸气吸入注油管2中进行循环，从而减小加油过程中的排放，并减轻碳罐负载。

如图5所示，该系统还包括：翻转阀14。所述翻转阀14设置在所述燃料储箱1的出气口与所述电控阀3的第一通气口31之间，在车辆发生翻车或侧倾角度大于设定角度阈值时，所述翻转阀14切断所述燃料储箱1与所述电控阀3之间的管道导通。

进一步，如图6所示，所述翻转阀14包括：阀体141、挡板142、浮子143和弹簧144，所述阀体141设有进口与出口，所述挡板142水平设置在所述阀体141内，以分隔开所述阀体的进口与出口，所述挡板142设有通孔。所述通孔的正下方设有浮子143，所述浮子143与所述弹簧144的一端相连，所述弹簧144的另一端固定在所述阀体141的底部。在所述翻转阀14倾斜角度大于设定阈值时，所述浮子143在本身重力和所述弹簧144的弹力作用下对所述通孔进行封堵密封。

具体地，如图5所示，当车辆处于特殊工况下时，比如车辆发生大角度倾斜，且车辆受撞击而导致的电路失效时，存储在燃料储箱1中的液体燃油可能会进入电控阀3的内部，进而有可能继续进入碳罐4中，会带来环境和安全问题。为此，在燃料储箱1和电控阀3之间设置了一个翻转阀14。如图6所示，该图是翻转阀的具体结构，燃油箱系统处于正常工况时，翻转阀14常开，油蒸汽可通过翻转阀14进入电控阀3中；但是当车辆处于大角度倾斜，翻车等其他恶劣工况时，翻转阀14会随着整车进行大角度倾斜，此时，浮子143在重力的分力和弹簧144的弹力的共同作用下，会将挡板142上面的排气口进行封堵密封，从而阻止液态燃油流入电控阀3中，起到密封燃油箱的作用。

可见，本发明提供一种电控燃油系统，通过电控阀的阀体内设置密封堵头控制出气口的开口，以实现燃油蒸汽排放控制。利用电控阀的快速反应、灵敏度高的特点实现燃油系统排气通道的开度，即泄压速度可调，避免出现Corking的现象，可减少额外的机械式控制结构，节约成本、缩短开发周期、优化性能、提高系统安全性，同时，实现循环孔的柔性控制，通过循环孔的孔径变化，优化ORVR加油排放性能。解决现有高压燃油箱控制存在机械结构复杂、成本高、控制精度不高的问题，能精确控制燃油蒸汽压力，以及燃油蒸汽的存储及释放，减小碳罐负载，降低排放。

如图7所示，本发明还提供一种燃油充装控制方法，用于上述所述的电控燃油系统，包括：

S1：设置燃料储箱的出气口与所述电控阀的第一通气口相连通，所述电控阀通过所述第二通气口与碳罐相连通，所述电控阀通过所述第三通气口与注油管相连通。

S2：在车辆进行电行驶时，控制所述电控阀封堵所述第二通气口以隔断所述燃料储箱与所述碳罐，并控制所述第三通气口导通，使所述燃料储箱与注油管内的气压平衡。

S3：在车辆进行碳罐脱附时，控制所述电控阀封堵所述第二通气口以隔断所述燃料储箱与所述碳罐，发动机运行使进气歧管处产生负压，使新鲜空气经碳罐流入发动机，以实现对碳罐进行清洗。

具体地，在燃料储箱进行燃油充装时，初始化所述电控阀，使所述顶杆处于第一位置。获取燃料储箱内的气压，并判断所述气压是否小于安全加油压力阈值，如果是，则控制所述顶杆处于所述第三位置。如果否，则判断所述气压是否小于所述第一压力阈值，如果是，则控制所述顶杆处于所述第三位置，如果否，则控制所述顶杆处于所述第二位置。

进一步，还包括：

S4：获取所述燃油箱内的燃油液位，并根据单位时间内的燃油液位变化值确定燃油加注速度；如果所述燃油加注速度大于第一设定速度，则判定燃油充装处于高速加油，控制所述第二密封堵头上的多个所述气孔全部打开与所述第三通气口导通。

S5：如果所述燃油加注速度大于第二设定速度，且小于所述第一设定速度，则判定燃油充装处于中速加油，控制所述第二密封堵头上部分的所述气孔打开与所述第三通气口导通。

S6：如果所述燃油加注速度小于所述第二设定速度，则判定燃油充装处于低速加油，控制所述第二密封堵头上的一个所述气孔打开与所述第三通气口导通。

具体地：如果所述燃油加注速度大于第一设定速度，则判定燃油充装处于高速加油，所述控制器控制所述顶杆处于所述第二位置或所述第三位置，使所述燃料储箱内的燃油蒸汽通过所述第二密封堵头内的所述第一气孔、所述第二气孔和所述第三气孔吸入所述注油管内进行循环。

如果所述燃油加注速度大于第二设定速度，且小于所述第一设定速度，则所述控制器判定燃油充装处于中速加油，所述控制器控制所述顶杆处于所述第四位置，使所述燃料储箱内的燃油蒸汽通过所述第一气孔和所述第二气孔吸入所述注油管内进行循环。

如果所述燃油加注速度小于所述第二设定速度，则所述控制器判定燃油充装处于低速加油，所述控制器控制所述顶杆处于第五位置，使所述燃料储箱内的燃油蒸汽通过所述第一气孔吸入所述注油管内进行循环。

更进一步，还包括：

S7：在燃料储箱进行加注时，如果所述燃油液位达到设定液位阈值，则控制所述第一密封堵头封堵所述第二通气口，使所述燃料储箱内的气压上升以达到加油枪跳枪压力。

具体地，在所述燃料储箱进行燃油充装时，如果所述燃油液位达到设定液位阈值，则所述控制器控制所述顶杆处于所述第一位置，以封堵所述第二通气口，使所述燃料储箱与所述碳罐的连通断开。判断所述气压是否大于加油枪跳枪压力，如果是，则控制所述顶杆处于所述第二位置，如果否，则控制所述顶杆保持在所述第一位置。

更进一步，还包括：

S8：获取所述燃料储箱内的气压，在所述气压小于安全加油压力阈值时，控制所述第二通气口和所述第三通气口均处于导通状态，以使所述燃料储箱与所述注油管内的气压平衡。

S9：在所述气压大于所述安全加油压力阈值，且小于所述防Corking压力阈值时，控制所述第三通气口处于完全开口以进行所述燃料储箱的泄压。

S10：在所述气压大于防Corking压力阈值时，控制所述第二通气口的开口大小由小至大调整，以进行缓慢泄压。

如图8所示，是一实施例提供的燃油系统在整个加油过程中的流程图，可直接反应出本发明的一个优点：实现了电控燃油系统与碳罐间开度可调，并且循环孔的开度可调。在图5中，控制器13向车辆控制单元(ECU)询问是否存在燃料充装事件。若控制器13接收到燃料充装事件，控制器13立即控制电控阀3进行初始化，复位至第一位置；随即利用燃料储箱1上表面的压力传感器11监控燃料储箱1的内部压力P。此时，利用燃料储箱初始压力P与阀值1、阀值2进行比较，进而判断电控阀3的位置。当燃料储箱初始压力P小于安全加油压力的阀值1时，加油小门打开，同时强制电控阀3复位至第三位置；当燃料储箱初始压力P介于阀值1和阀值2之间时，电控阀3移动至第三位置，进行大流量泄压排气，随着压力的下降，同时实时监控压力P，直到压力下降至阀值1以下后。当燃料储箱初始压力P大于防Corking最小压力，即阀值2时，电控阀3移动至第二位置，先通过小尺寸通道进行小流量泄压，保证气体流量不足以引起阀门关闭(Corking)，随着压力的下降，同时监控压力P，直到压力下降至阀值2以下后，电控阀3移动至第三位置，通过全尺寸通道进行泄压，直到压力下降至阀值1以下。

至此，燃料充装事件的准备工作已经完成，也就是油箱压力泄压至安全值，加油小门已经打开，电控阀3已为燃料储箱1和碳罐4之间建立了全尺寸的排气通道。随即，燃料充装事件正式开始，燃料从注油管2中进入燃料储箱1内部。不失一般性，通常操作人员在加油时，加油速率都是恒定不变的，此处加油速率设置为V。控制器13实时监控油箱液位，在一个时间t内，液位从h1上升到h2。由于油箱的外形是不变的，即可以理解为油箱的横截面S是基于高度h的函数，及横截面积s＝f(h)，因此，加油速率可以通过以下公式计算得到：

通过加油速率V和标准加油速度的比较(标准加油速度和循环孔面积的关系，可由Map表查询得到)，控制器13可以决定电控阀3的位置。当实际加油速度处于高加油速率时，对应的循环孔需求大面积，电控阀3处于第三位置，第一气孔101，第二气孔102和第三气孔103这三个孔，都用作循环孔。当实际加油速度处于低加油速率时，对应的循环孔需求小面积，电控阀3处于第五位置，只有第一气孔101这一个小孔，用作循环孔。当实际加油速度介于高速加油和低速加油之间时，对应的循环孔需求也是介于之间，电控阀3处于第四位置，第一气孔101和第二气孔102这两个小孔，用作循环孔。此举的目的是为了通过实际加油速率匹配循环孔的面积，实现循环孔孔径的可变，进而减少加油过程中的排放，减轻碳罐的负载。

至此，燃料充装事件过程中，循环孔的尺寸已经选择完成。控制器13持续监控液位L，当液位L达到液位阀值Lmax时，控制器13立即控制电控阀3移动至位置1，切断燃油系统的排气通道，使得燃料储箱1的内压上升，燃料注油管2内的油液位随之上升并漫过加油枪的液位感应口，触发加油枪的“跳枪机制”，从而使得加油枪跳枪，切断并结束燃油的加注。此时，监控燃料储箱的内压P，注油管2内通常会存在一定高度的液柱，该液柱和油箱液面(压力平衡线)的距离高度为Δh，由静压力平衡可知，注油管2中高于压力平衡线的液柱所产生的压力，和燃料储箱内压P是相等的，即：

P＝ρ·g·Δh

此处ρ是燃油密度，g是重力加速度，从上述的公式可知，注油管2中的液柱高度是和油箱内压P成正比的，所以，在一定程度上，油箱内压P是可以反映注油管2中的液柱高度的。如果注油管2中液柱的液位较高，当操作者开始补加的时候，极有可能发生反喷或者飞溅，而对操作者造成伤害，这种情况必须避免。所有在补加前，需使得注油管2中的液柱高度下降到一定的安全高度，该安全高度对应着一个安全压力P，称之为安全压力阀值3(Pthreshold 3)。当燃料储箱压力P大于安全压力阀值3时，电控阀3移动至位置2，建立燃料储箱和碳罐之间的小尺寸通道，进行小流量泄压排气，直至燃料储箱压力P小于或等于安全压力阀值3，电控阀3才会移动至位置1，关闭排气通道。这样既可以优化了补加性能，使得补加量可控，同时也大大提升了补加的安全性。

可见，本发明提供一种燃油充装控制方法，通过电控阀的阀体内设置密封堵头控制出气口的开口，以实现燃油蒸汽排放控制。将燃料储箱的通风、柔性隔离、柔性ORVR孔的功能集成起来，已满足精确控制燃油蒸汽压力，以及燃油蒸汽的存储及释放。同时，实现燃油系统的流阻可变，实现泄压速度可控，既可以避免出现Corking的现象，可减少机械式二阶开启的结构，可节约成本及缩短开发周期，也可以优化补加性能及提供补加安全性。通过控制电控阀的开口控制燃油蒸汽通过循环孔的流量，优化ORVR加油排放性能，减轻碳罐负担。解决现有高压燃油箱控制存在机械结构复杂、成本高、控制精度不高的问题，能精确控制燃油蒸汽压力，以及燃油蒸汽的存储及释放，减小碳罐负载，降低排放。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种柔性电控阀，其特征在于，包括：壳体、驱动机构、顶杆、第一密封堵头和第二密封堵头；

所述壳体设有第一通气口、第二通气口和第三通气口，所述壳体内设有所述第一密封堵头和所述第二密封堵头；

所述第一密封堵头和所述第二密封堵头串接在所述顶杆上，所述第一密封堵头用于封堵所述第二通气口，所述第二密封堵头用于封堵所述第三通气口；

所述驱动机构用于驱动所述顶杆进行伸缩运动，并带动所述第一密封堵头对所述第二通气口进行开口大小控制，以及带动所述第二密封堵头对所述第三通气口进行开口大小控制；

所述第二密封堵头内设置有通气腔室，所述通气腔室的上侧壁设置有多个气孔，所述气孔与所述通气腔室导通；

在所述驱动机构带动所述第二密封堵头运动时，通过控制所述第二密封堵头的运动位置来调节所述气孔被封堵的数量，进而控制所述第三通气口的开口大小；

所述通气腔室的上侧壁设置有第一气孔、第二气孔和第三气孔，在所述第二密封堵头封堵所述第三通气口时，所述通气腔室与所述第三通气口连通，并通过所述第一气孔、所述第二气孔和/或所述第三气孔控制所述第三通气口的开口；

在所述驱动机构驱动所述顶杆处于第一位置时，所述第一密封堵头完全密封所述第二通气口，所述第二密封堵头远离所述第三通气口，所述第三通气口处于全开状态；

在所述驱动机构驱动所述顶杆处于第二位置时，所述第一密封堵头与所述第二通气口的开口为第一开度，所述第二密封堵头封堵所述第三通气口，所述第三通气口通过所述通气腔室分别与所述第一气孔、所述第二气孔和所述第三气孔连通；

在所述驱动机构驱动所述顶杆处于第三位置时，所述第一密封堵头与所述第二通气口的开口为第二开度，所述第二开度大于所述第一开度，所述第二密封堵头封堵所述第三通气口，所述第三通气口通过所述通气腔室分别与所述第一气孔、所述第二气孔和所述第三气孔连通；

在所述驱动机构驱动所述顶杆处于第四位置时，所述第一密封堵头与所述第二通气口的开口为第三开度，所述第三开度大于所述第二开度，所述第二密封堵头封堵所述第三通气口，所述第三通气口通过所述通气腔室分别与所述第一气孔和所述第二气孔连通；

在所述驱动机构驱动所述顶杆处于第五位置时，所述第一密封堵头与所述第二通气口的开口为全开，所述第二密封堵头封堵所述第三通气口，所述第三通气口通过所述通气腔室与所述第一气孔连通。

2.根据权利要求1所述的柔性电控阀，其特征在于，所述第二通气口的开口大小随所述第一密封堵头远离所述第二通气口的距离增大而增大。

3.根据权利要求2所述的柔性电控阀，其特征在于，在所述驱动机构驱动所述顶杆运动时，所述第三通气口的开口大小随所述第二通气口的开口大小的增大而减小，所述第三通气口的开口大小随所述第二通气口的开口大小的减小而增大。

4.一种电控燃油系统，其特征在于，包括：燃料储箱、碳罐、注油管、控制器及权利要求1至3任一项所述的柔性电控阀；

所述燃料储箱的进油口与所述注油管相连接，所述燃料储箱的出气口与所述电控阀的第一通气口相连通，所述电控阀通过所述第二通气口与所述碳罐相连通，所述电控阀通过所述第三通气口与所述注油管相连通；

所述控制器通过控制所述电控阀，以调节所述燃料储箱对所述碳罐排放燃油蒸汽的流量和压力，及控制所述燃料储箱的燃油蒸汽通过所述注油管上形成的燃油回收的流量。

5.根据权利要求4所述的电控燃油系统，其特征在于，还包括：压力传感器；

所述压力传感器与所述控制器信号连接，用于检测所述燃料储箱内的气压；

在车辆进行电行驶或碳罐进行脱附时，所述控制器通过控制所述驱动机构驱动所述第一密封堵头封堵所述第二通气口，使所述燃料储箱与所述碳罐的连通隔断；

在所述燃料储箱需要进行泄压时，所述控制器控制所述第二通气口的开口大小随所述气压的减小而增大。

6.根据权利要求5所述的电控燃油系统，其特征在于，还包括：液位传感器；

所述液位传感器与所述控制器信号连接，用于检测所述燃料储箱内的燃油液位；

在所述燃料储箱进行燃油充装时，如果所述燃油液位达到设定液位阈值，则所述控制器控制所述第一密封堵头封堵所述第二通气口，使所述燃料储箱内的气压上升以达到加油枪跳枪压力。

7.根据权利要求6所述的电控燃油系统，其特征在于，所述控制器还根据单位时间内的所述燃油液位变化值确定燃油加注速度，且所述第三通气口的开口随所述燃油加注速度增大而增大。

8.根据权利要求7所述的电控燃油系统，其特征在于，还包括：翻转阀；

所述翻转阀设置在所述燃料储箱的出气口与所述电控阀的第一通气口之间，在车辆发生翻车或侧倾角度大于设定角度阈值时，所述翻转阀切断所述燃料储箱与所述电控阀之间的管道导通。

9.一种柔性电控阀的控制方法，用于权利要求8所述的电控燃油系统，其特征在于，包括：

设置燃料储箱的出气口与所述电控阀的第一通气口相连通，所述电控阀通过第二通气口与碳罐相连通，所述电控阀通过所述第三通气口与注油管相连通；

在车辆进行电行驶时，控制所述电控阀封堵所述第二通气口以隔断所述燃料储箱与所述碳罐，并控制所述第三通气口导通，使所述燃料储箱与所述注油管内的气压平衡；

在车辆进行碳罐脱附时，控制所述电控阀封堵所述第二通气口以隔断所述燃料储箱与所述碳罐，发动机运行使进气歧管处产生负压，使新鲜空气经碳罐流入发动机，以实现对碳罐进行清洗。

10.根据权利要求9所述的柔性电控阀的控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述燃油箱内的燃油液位，并根据单位时间内的燃油液位变化值确定燃油加注速度；如果所述燃油加注速度大于第一设定速度，则判定燃油充装处于高速加油，控制所述第二密封堵头上的多个气孔全部与所述第三通气口导通；

如果所述燃油加注速度大于第二设定速度，且小于所述第一设定速度，则判定燃油充装处于中速加油，控制所述第二密封堵头上部分的气孔与所述第三通气口导通；

如果所述燃油加注速度小于所述第二设定速度，则判定燃油充装处于低速加油，控制所述第二密封堵头上的一个气孔与所述第三通气口导通。

11.根据权利要求10所述的柔性电控阀的控制方法，其特征在于，还包括：

在燃料储箱进行加注时，如果所述燃油液位达到设定液位阈值，则控制所述第一密封堵头封堵所述第二通气口，使所述燃料储箱内的气压上升以达到加油枪跳枪压力。

12.根据权利要求11所述的柔性电控阀的控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述燃料储箱内的气压，在所述气压小于安全加油压力阈值时，控制所述第二通气口和所述第三通气口均处于导通状态，以使所述燃料储箱与所述注油管内的气压平衡；

在所述气压大于所述安全加油压力阈值，且小于防Corking压力阈值时，控制所述第三通气口处于完全开口以进行所述燃料储箱的泄压；

在所述气压大于防Corking压力阈值时，控制所述第二通气口的开口大小由小至大调整，以进行缓慢泄压。