CN116241485A - 燃油蒸气泵组件及包括其的燃油蒸发排放控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃油蒸气泵组件及包括其的燃油蒸发排放控制系统。所述燃油蒸气泵组件(100)能够用于将包含燃油蒸气的气体从燃油蒸气吸附装置泵送到燃油蒸气接收装置，并且包括彼此连接在一起的泵部分(50)和阀部分(80)。其中，所述阀部分被构造为开关阀，所述开关阀能在打开位置和关闭位置之间切换而不实施流量调节功能，在所述打开位置，所述阀部分(80)允许所述气体被所述泵部分(50)泵送通过所述燃油蒸气泵组件(100)，而在所述关闭位置，所述阀部分(80)阻止所述气体通过所述燃油蒸气泵组件(100)。

Description

燃油蒸气泵组件及包括其的燃油蒸发排放控制系统

技术领域

本发明涉及泵领域，更具体地涉及尤其在汽车的燃油蒸发排放控制(EVAP)系统中对炭罐进行燃油蒸气脱附的燃油蒸气泵组件。本发明还涉及包括这种燃油蒸气泵组件的EVAP系统。

背景技术

汽车发动机在工作过程中通过燃烧诸如燃油箱中的汽油之类的燃油来产生驱动汽车行驶等的能量。燃油容易挥发出燃油蒸气，不但污染环境，而且会降低燃油的经济性。目前大部分汽车上都采用了燃油蒸发排放控制(EVAP)系统来实现对燃油蒸气的回收及再利用，以避免燃油蒸气排入大气中对环境造成不利影响，同时也提高了汽车的燃油经济性。

EVAP系统主要包括装有例如汽油的燃油箱、用于吸附回收来自燃油箱的燃油蒸气的炭罐、用于控制炭罐的燃油蒸气脱附量的脱附阀(又称“清洗阀”)和相关的气体连接管路等。脱附阀一般连接在炭罐和发动机的进气部分(如进气歧管)之间，在发动机运行时利用在发动机的进气部分处产生的真空从炭罐将包含燃油蒸气的气体经由打开的脱附阀抽吸到发动机中，以对炭罐进行脱附再生。然而，发动机的进气部分可能无法一直产生足够的脱附真空，这样会导致无法将足量的气体从炭罐抽吸到发动机。为此，现有技术中已在EVAP系统中采用连接在炭罐和发动机的进气部分之间的主动脱附泵(又称“清洗/清扫泵”)，用于提供动力主动地从炭罐抽吸包含燃油蒸气的气体，以便在脱离发动机运行环境时也能提供脱附所需的足够压差和流量。

在设有脱附泵的情况下，脱附阀一般连接在脱附泵的下游并且被构造成流量可精确调控的电磁阀，由此能够调节经由脱附泵泵送的气体流量。然而，现有技术存在下述的问题之一：脱附阀噪音大，使用寿命短，例如因配备了降噪特征而导致泄漏通道增多，管路压力损失大，脱附泵和脱附阀的占用空间过大，连接管路多，安装繁琐，成本高等问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题和/或其它缺陷。

本发明的提出是基于发明人的以下发现：对于部分混合动力车和增程式车辆而言，发动机开启运行的时间有限；这样，为了充分完成从炭罐向发动机的进气部分进行的燃油蒸气脱附任务，往往就必须在有限的发动机运行时间内将脱附泵调节到最大扬程、同时将脱附阀调节到最大流量状态以实现泵送气体的最大流量，或者在将脱附阀调节到最大流量状态的情况下通过调控脱附泵的转速来调节泵送气体的流量，以尽可能快速地完成脱附；由此可见，在这些情况下脱附阀并没有发挥出其精确调控流量的功能，脱附阀相对于其功用而言属于不相匹配的过设计。从上述认识出发，本发明构想出以下技术方案，解决了现有技术中存在的一个或多个问题。

根据本发明的一方面，提供了一种燃油蒸气泵组件，其能够用于将包含燃油蒸气的气体从燃油蒸气吸附装置泵送到燃油蒸气接收装置，并且包括彼此连接在一起的泵部分和阀部分。其中，所述阀部分被构造为开关阀，所述开关阀能在打开位置和关闭位置之间切换而不实施流量调节功能。在所述打开位置，所述阀部分允许所述气体被所述泵部分泵送通过所述燃油蒸气泵组件，而在所述关闭位置，所述阀部分阻止所述气体通过所述燃油蒸气泵组件。

根据本发明的示例性实施例，所述泵部分和阀部分可以共用形成为一体的泵组件壳体。

根据本发明的示例性实施例，所述泵组件壳体可以是一体注塑成型件。

根据本发明的示例性实施例，所述开关阀可以是电磁控制式开关阀。

根据本发明的示例性实施例，所述泵部分可以包括泵轮、驱动所述泵轮旋转的电机和控制所述电机的转速的控制单元。

根据本发明的示例性实施例，所述泵组件壳体上可以设置有由所述泵部分和阀部分共用的电气接口和/或安装接口。

根据本发明的示例性实施例，所述泵部分上可以设置有供所述气体进入所述燃油蒸气泵组件的进气口，所述阀部分上可以设置有供所述气体从所述燃油蒸气泵组件离开的出气口。

根据本发明的另一方面，还提供了一种燃油蒸发排放控制系统，其包括如上所述的燃油蒸气泵组件和作为所述燃油蒸气吸附装置的炭罐。其中，所述燃油蒸气泵组件连接在所述炭罐和所述燃油蒸气接收装置之间以将包含燃油蒸气的气体从所述炭罐泵送到所述燃油蒸气接收装置。

根据本发明的示例性实施例，所述燃油蒸气接收装置可以是车辆发动机系统的进气部分，如进气歧管。

根据本发明的示例性实施例，所述燃油蒸气泵组件的阀部分可以被配置成，在对所述炭罐进行燃油蒸气脱附的情况下，在车辆发动机系统运转时处于所述打开位置，而在车辆发动机系统不运转时处于所述关闭位置。

在根据本发明的燃油蒸气脱附方案中，至少达到下述的有益效果之一：鉴于现有的可调节流量的脱附阀未能发挥出其流量调节功能，故而将其替换成了能在打开位置和关闭位置之间切换而不具有流量精确调节功能的开关阀，从而可大大简化脱附阀的结构，降低对阀的寿命要求，降低了其成本，也解决了现有的电磁脱附阀因实施流量调节功能而频繁开关所导致的噪音大以及磨损大的问题。进一步地，鉴于开关阀的简单结构，在本发明中将其与脱附泵集成到一起而形成具有阀部分和泵部分的泵组件，其中阀部分和泵部分可共用壳体、电气接口和/或安装接口等；这样，与彼此分开设置的脱附阀和脱附泵的方案相比，节省了所占用的安装空间，减少了分别安装脱附阀和脱附泵所需的附件(如线束)和人力，从而也降低了设备成本。

附图说明

下面参照附图经由非限制性实施例对本发明进行详细描述，其中附图仅是示意性的，且并不一定按比例绘制，此外它们仅示出为了阐明本发明所必需的那些部分，而其他部分可能被省略或仅仅简单提及。即，除附图中所示出的部件或要素外，本发明还可以包括其他部件或要素。在附图中：

图1是根据现有技术的一种EVAP系统的示意图；

图2是根据本发明一个示例性实施例的EVAP系统的示意图；

图3是根据本发明一个示例性实施例的燃油蒸气泵组件从一个角度看去的立体图；

图4是图3所示的燃油蒸气泵组件从另一个角度看去的立体图；

图5是图3所示的燃油蒸气泵组件的俯视图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述根据本发明的示例性实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员来说明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用本文所述的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

图1示意性地示出了根据现有技术的一种EVAP系统的基本构造。该EVAP系统被示出为包括用于从车辆燃油箱吸附回收燃油蒸气的炭罐1(由此炭罐1可视为一种燃油蒸气吸附装置)、用于控制炭罐1的燃油蒸气脱附量的脱附阀3以及连接在炭罐1和脱附阀3之间的主动脱附泵2。在图示的示例性构造中，脱附阀3经由止回阀4连接到车辆上搭载的涡轮增压器5，涡轮增压器5又经由电子节气门控制模块(ETC)6连接到车辆发动机系统的进气部分(如进气歧管)7(该进气部分由此可视为一种燃油蒸气接收装置)。当然，对于未配备涡轮增压器的车辆，止回阀4可直接连接到ETC 6。脱附阀3采用流量可精确调控的电磁阀的形式，从而可调节燃油蒸气脱附流量。在主动脱附过程中，将脱附阀3调节到适当的流量状态，脱附泵2开动，从而如图中的多个空白箭头所示将包含燃油蒸气的气体从炭罐1依次经由脱附阀3、止回阀4、涡轮增压器5和ETC 6泵送到进气歧管7，以此完成对炭罐1的脱附。在上文中已经提到，这种现有的脱附方案存在脱附阀的噪音和磨损大以及脱附泵和脱附阀的占用空间过大、安装繁琐等问题。

图2示意性地示出了根据本发明一个示例性实施例的EVAP系统，其与图1所示的EVAP系统的不同之处仅在于用根据本发明一个示例性实施例的燃油蒸气泵组件100代替了如图1所示分开设置的脱附泵2和脱附阀3，由此燃油蒸气泵组件100也连接在炭罐1和车辆发动机系统的进气部分7之间，能够将包含燃油蒸气的气体从炭罐1泵送到进气部分7。

图3至5示出了根据本发明一个示例性实施例的燃油蒸气泵组件100的具体构型。该燃油蒸气泵组件100包括彼此连接在一起的泵部分50和阀部分80。例如，泵部分50和阀部分80可共用形成为一体的泵组件壳体。更具体地，泵部分50可包括泵壳体和收纳在泵壳体中的泵工作元件，而阀部分80可包括阀壳体和收纳在阀壳体中的阀工作元件。泵壳体可包括泵壳身54和封盖在其上的泵壳罩53，而阀壳体可包括阀壳身84和封盖在其上的阀壳罩83。泵壳身54与阀壳身84可一体形成(例如为一体注塑成型件)而构成泵组件壳体的一部分，而泵壳罩53与阀壳罩84也可一体形成(例如也可为一体注塑成型件)而构成泵组件壳体的另一部分。由此可见，根据本发明的燃油蒸气泵组件是通过将脱附阀和脱附泵集成在一起而构成的。

在本发明中能将脱附阀和脱附泵集成在一起是考虑到脱附阀的结构相比于现有技术得到了简化。具体说来，对于现有技术中流量可调的电磁脱附阀3而言，为了实施流量精确调节功能，需要施加特定的脉冲信号以控制阀工作元件在短时间内频繁开关，由此产生大的噪音和磨损，相应地需要配备降噪特征等，这种控制方式和工作模式使得脱附阀具有复杂庞大的结构。相比之下，根据本发明的燃油蒸气泵组件100中的阀部分80被构造为开关阀，该开关阀可以在打开位置和关闭位置之间切换但不必实施流量精确调节功能，换句话说，该开关阀可较长时间地保持处于打开位置时以允许包含燃油蒸气的气体被泵部分50泵送通过燃油蒸气泵组件100，而在处于关闭位置时可阻止所述气体通过燃油蒸气泵组件100。为了控制的便利，阀部分80可例如被构造为电磁控制式开关阀，其中通过通电和断电使得阀工作元件在电磁力的作用下移动以实现阀的打开和关闭。当然，本发明不限于此，而是也可采用以其它控制方式开闭但不实施流量调节的开关阀。由此可见，在本发明中所采用的“开关阀”的含义是指，被构造成开关阀的阀部分80中的阀工作元件的打开和关闭是其两种操作状态，而不是像现有的电磁脱附阀中那样为了调控流量在短时间内频繁地开关；这样，阀部分80中也就不会产生大的噪音和磨损，从而不必配备降噪特征等，简化了结构，缩减了尺寸。

虽然在本发明中阀部分80不进行流量精确调节，但这对于部分混合动力车和增程式车辆而言并不构成问题，这是因为，这类车辆的发动机开启运行的时间有限，由此为了尽快、充分地完成燃油蒸气脱附任务，一般都会要求在有限的发动机运行时间内将脱附泵调节到最大扬程、同时将脱附阀调节到最大流量状态以实现泵送气体的最大流量，或者在将脱附阀调节到最大流量状态的情况下通过调控脱附泵的转速来调节泵送气体的流量；也就是说，在这些情况下用作脱附阀的阀部分80其实可不需要具有流量调节功能，而只需能够在打开和关闭两种操作状态之间切换即可。在本发明中，由于利用只需开闭的开关阀替换了可调节流量的电磁脱附阀，故而简化了脱附阀的结构，降低了成本，还可避免现有的电磁脱附阀因实施流量调节功能而频繁开关所带来的噪音大以及磨损大的问题。

泵部分50包括作为主要工作元件的可旋转的泵轮、驱动泵轮旋转的电机和控制电机转速的控制单元，这些元件被收纳在由泵壳罩53和泵壳身54围成的空腔内。在泵壳罩53上设置有入口管52，其限定了供包含燃油蒸气的气体进入泵组件内的进气口51。泵轮的旋转轴线可与入口管52的中心轴线共轴，从而在泵轮旋转时所述气体被泵轮从进气口51抽吸进来，并最终如图3和5中所示沿泵轮的泵壳罩53的流道/气道/通道到达泵壳罩53的流道/气道/通道的出口部分55(出口部分55也就是泵部分50的出口管)。出口部分55与阀壳罩83相接，由此被泵轮的叶片驱促的气体顺着出口部分55被通入阀部分80中(泵部分50的出口管复用为阀部分80的入口管)，并在收纳于阀部分中的阀工作元件处于打开位置时从设置在阀壳罩83上且限定了出气口81的出口管82离开泵组件而继续向下游传送。需指出的是，尽管在本发明中阀部分80不对泵送气体进行流量调节，但在需要时仍可以通过控制泵部分50中的泵轮转速来调节气体流量。

在本发明中，泵部分50和阀部分80集成在一起而共用泵组件壳体。在此基础上，进一步地，泵部分和阀部分还可以共用它们工作所需的各种接口。例如，泵部分50和阀部分80可以共用电气接口60，从而能集中统一地给它们供电和/或与外部进行通讯(例如传送控制信号等)，节省了分别进行供电和通讯所需的线束成本和布线人力。泵部分50和阀部分80还可以共用统一的安装接口70，从而能节省分别安装脱附泵和脱附阀的硬件和人力成本。

在根据图2所示实施例的EVAP系统中，在对炭罐1进行燃油蒸气脱附的情况下，燃油蒸气泵组件100的阀部分(开关阀)可以被配置成在车辆发动机系统运转时处于打开位置，此时，包含燃油蒸气的气体在燃油蒸气泵组件100的泵部分的抽吸作用下经打开的阀部分以其最大流量被传送至车辆发动机系统的进气部分，从而快速地对炭罐进行脱附，尤其适用于发动机运行时间有限的部分混合动力车和增程式车辆。另一方面，在车辆发动机系统不运转时，原本也无法利用其进气部分给炭罐脱附，此时燃油蒸气泵组件100的阀部分可以自然地处于关闭位置，泵部分也不运行。由此可见，与现有技术中可精确调节流量的复杂脱附阀相比，根据本发明的燃油蒸气泵组件采用简单的开关阀也能达到同样的脱附效果，进一步还能通过开关阀与泵部分的集成实现上文所述的诸多技术效果，大大提高了脱附工作的成本效益。顺便指出，在不用对炭罐1进行燃油蒸气脱附的情况下，也可根据其它需要控制阀部分80开闭以执行其它功能，例如进行泄漏检测。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各实施例中所描述的各种要素在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚地了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神的情况下可进行各种变化与改进，且本发明亦不受限于说明书中所例述的实施方式。

Claims (10)

1.一种燃油蒸气泵组件(100)，其能够用于将包含燃油蒸气的气体从燃油蒸气吸附装置泵送到燃油蒸气接收装置，并且包括彼此连接在一起的泵部分(50)和阀部分(80)，其中，所述阀部分被构造为开关阀，所述开关阀能在打开位置和关闭位置之间切换而不实施流量调节功能，在所述打开位置，所述阀部分(80)允许所述气体被所述泵部分(50)泵送通过所述燃油蒸气泵组件(100)，而在所述关闭位置，所述阀部分(80)阻止所述气体通过所述燃油蒸气泵组件(100)。

2.根据权利要求1所述的燃油蒸气泵组件(100)，其特征在于，所述泵部分(50)和阀部分(80)共用形成为一体的泵组件壳体。

3.根据权利要求2所述的燃油蒸气泵组件(100)，其特征在于，所述泵组件壳体是一体注塑成型件。

4.根据权利要求2所述的燃油蒸气泵组件(100)，其特征在于，所述开关阀是电磁控制式开关阀。

5.根据权利要求4所述的燃油蒸气泵组件(100)，其特征在于，所述泵部分(50)包括泵轮、驱动所述泵轮旋转的电机和控制所述电机的转速的控制单元。

6.根据权利要求5所述的燃油蒸气泵组件(100)，其特征在于，所述泵组件壳体上设置有由所述泵部分(50)和阀部分(80)共用的电气接口(60)和/或安装接口(70)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃油蒸气泵组件(100)，其特征在于，所述泵部分(50)上设置有供所述气体进入所述燃油蒸气泵组件的进气口(51)，所述阀部分(80)上设置有供所述气体从所述燃油蒸气泵组件离开的出气口(81)。

8.一种燃油蒸发排放控制系统，其特征在于包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的燃油蒸气泵组件(100)；和

作为所述燃油蒸气吸附装置的炭罐(1)，

其中，所述燃油蒸气泵组件(100)连接在所述炭罐(1)和所述燃油蒸气接收装置之间以将包含燃油蒸气的气体从所述炭罐泵送到所述燃油蒸气接收装置。

9.根据权利要求8所述的燃油蒸发排放控制系统，其特征在于，所述燃油蒸气接收装置是车辆发动机系统的进气部分(7)。

10.根据权利要求9所述的燃油蒸发排放控制系统，其特征在于，所述燃油蒸气泵组件(100)的阀部分(80)被配置成，在对所述炭罐(1)进行燃油蒸气脱附的情况下，在车辆发动机系统运转时处于所述打开位置，而在车辆发动机系统不运转时处于所述关闭位置。

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