CN116783417A - 用于燃料蒸汽管理系统的磁性闭锁阀以及包括该阀的系统 - Google Patents

Abstract

用于车辆发动机的磁性闭锁阀，具有壳体，壳体具有彼此受控流体连通的第一端口和第二端口。壳体封装可线性平移的电枢，电枢就位于螺线管内并连接到主提升阀。在向螺线管施加电压脉冲之后，电枢可以分别在打开位置与关闭位置之间移动，并且此后处于无动力状态。永磁体固定地就位在一位置，以将电枢磁性地闭锁在完全打开位置。在电枢处于关闭位置时，弹簧就位以偏压主提升阀使其关闭。弹簧具有弹簧刚度，在弹簧力被超过时，弹簧刚度通过将主提升阀打开小于完全打开位置的距离来机械地泄放压力，从而也允许在主流动方向上的流动。

Description

用于燃料蒸汽管理系统的磁性闭锁阀以及包括该阀的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年1月2日提交的第63/133,313号美国临时申请第63/133,313号和于2021年3月16日提交的第63/161,494号美国临时申请的优先权，这两项申请均通过引用整体并入本文。

技术领域

本申请涉及一种用于燃料蒸汽管理发动机系统的磁性闭锁阀(magneticallylatching valve)，更特别地涉及一种磁性闭锁阀，其在车辆补给燃料事件期间磁性地闭锁在打开位置，在正常操作期间常闭，并且具有过压泄放功能以保护燃料箱结构完整性。

背景技术

当客户需要用加压燃料系统为车辆补给燃料时主要打开的阀在混合动力车辆中常常使用，并且对于混合动力车辆是必需的。所述阀位于燃料箱蒸汽拱顶与燃料蒸汽罐之间的燃料蒸汽系统中。所述阀还提供了在某些条件下打开并允许流动的严格机械功能，以在正常操作条件下提供压力泄放，从而保护燃料箱结构的完整性。

补给燃料阀允许车辆满足排放法规，诸如EPA、CARB、国六、欧洲6.2设定的关于混合动力电动车辆(HEV)和插入式混合动力电动车辆(PHEV)的排放法规，以保持存储在燃料箱内的蒸汽。传统非混合动力系统中的燃料蒸汽允许具有到燃料蒸汽罐的开口流动路径，因为发动机将运行到足以净化燃料蒸汽罐的程度。当发动机处于增压或真空时，有机会将燃料蒸汽从燃料蒸汽罐中的碳颗粒抽离并将燃料蒸汽抽入进气歧管以用作燃料。然而，在HEV或PHEV系统中，在发动机运行时间非常短的情况下，燃料蒸汽罐会变得充满燃料蒸汽并且开始将燃料蒸汽排放到大气中(如果在燃料箱与罐之间存在开口路径)。因此，HEV和PHEV上存在非集成式补给燃料滤罐专用系统(non-integrated refueling canister onlysystem,NIRCOS)，其具有(除了在补给燃料事件期间)阻挡来自燃料箱的燃料蒸汽流向罐的阀。

存在消除对市场上可获得的混合动力车辆的NIRCOS系统中的机械闭锁阀中阀位置进行转位(index)的硬件的需求，并且任选地，存在提供可以对燃料箱蒸汽进行加压以维持燃料箱的结构完整性并在紧凑的单个装置中进行过压泄放的阀的需求。

附图说明

图1为磁性闭锁阀的分解视图。

图2为图1的磁性闭锁阀的纵向横截面。

图3为涡轮增压混合动力发动机系统的示意性图示，涡轮增压混合动力发动机系统具有图1的磁性闭锁阀，作为燃料箱与罐之间的补给燃料阀。

图4为用于传统汽油发动机的图3的燃料蒸汽部分的第一种替代配置的示意性图示，传统汽油发动机具有图1的磁性闭锁阀，作为燃料箱与罐之间的蒸汽阻断阀。

图5为用于混合动力发动机系统的图3的燃料蒸汽部分的第二替代配置的示意性图示，混合动力发动机系统中包含带过压泄放和真空泄放功能的燃料箱隔离阀。

图6为磁性闭锁阀的第二实施例的侧面透视图。

图7为第二实施例的分解视图。

图8为第二实施例在完全关闭位置的纵向横截面。

图9为第二实施例的盖部的底部透视图。

图10为图6至图8的副提升阀的替代实施例的纵向横截面视图。

图11为磁性闭锁阀的第三实施例的分解视图。

图12为主提升阀-副提升阀组件的侧面透视图。

图13为主提升阀-副提升阀组件的放大横截面视图。

图14为处于完全关闭位置的第三实施例的纵向横截面，此时第一端口304与燃料箱的顶部空间流体连通并且第二端口310与燃料蒸汽罐流体连通。

图15为第三实施例的纵向横截面，与其非指令压力泄放部分打开位置相比，第三实施例处于指令打开位置。

图16为第三实施例的纵向横截面，其中，副提升阀处于真空泄放打开位置。

图17为磁性闭锁阀的第四实施例的局部视图的纵向横截面。

图18为保持在其指令打开位置的第三实施例的纵向横截面，此时第一端口304与燃料蒸汽罐流体连通并且第二端口310与燃料箱顶部空间流体连通，与图14至图16的定向相反。

图19为关于图18的第三实施例的纵向横截面，其中，副提升阀处于压力泄放打开位置。

图20为关于图18的第三实施例的纵向横截面，其中，主提升阀处于非指令真空泄放部分打开位置。

发明内容

在所有方面，公开了用于车辆发动机的磁性闭锁阀，磁性闭锁阀具有壳体，壳体具有彼此受控流体连通的第一端口和第二端口。壳体封装可线性平移的电枢，电枢就位于螺线管内并连接到主提升阀。在向螺线管施加电压脉冲之后，电枢可以分别在完全打开位置与关闭位置之间移动，并且此后处于无动力状态。永磁体固定地就位于壳体内的一位置，以在向螺线管施加一个电压脉冲将电枢移动到完全打开位置之后，将电枢磁性地闭锁在完全打开位置，以便进行从第一端口到第二端口的主流动。当电枢处于关闭位置时，弹簧抵靠主提升阀就位，并将主提升阀偏压为关闭。弹簧具有预先选定的弹簧刚度，在弹簧力被超过时，通过将主提升阀打开小于完全打开位置的距离来机械地泄放压力，从而也允许在主流动方向上的流动。壳体限定与螺线管电连通的插头或插座。

在所有方面，弹簧可以为螺旋弹簧，诸如圆锥形螺旋弹簧。

在一个实施例中，磁性闭锁阀包括由副弹簧可操作地关闭的副提升阀。副提升阀被定向并具有预先选定的弹簧刚度，以当相对于第一端口和第二端口存在克服副弹簧施加的力的压差时，克服弹簧刚度以仅打开副提升阀。副提升阀同轴地居中于主提升阀的提升阀中，并通过容纳在主提升阀的提升阀内部的拉伸弹簧偏压抵靠提升阀，并且流体流动路径穿过主提升阀的提升阀。拉伸弹簧比主提升阀的弹簧更靠近第一端口。在第二实施例中，副提升阀偏离主提升阀，并就位于与第一端口和第二端口都流体连通的孔道中。

另一方面，公开了用于为具有内燃发动机的车辆补给燃料的系统。系统具有与填注管流体连通的燃料箱、包括控制燃料箱中的蒸汽与燃料蒸汽罐中的蒸汽之间的流体连通的副提升阀的本文公开的磁性闭锁阀中的一者、以及与燃料蒸汽罐流体连通的内燃发动机的进气歧管。磁性闭锁阀与控制器电连通，并且控制器在车辆补给燃料期间打开磁性闭锁阀并在正常操作期间关闭磁性闭锁阀。阀可以定向在燃料箱与燃料蒸汽之间，其中，第一端口或第二端口中的任一者与燃料箱中的蒸汽流体连通，从而改变主弹簧或副弹簧中的哪一者提供燃料箱真空泄放。螺线管与壳体中的插头或插座电连通，并且插头或插座连接到与控制器电连通的适配电连接器。控制器可以包括H桥控制系统，H桥控制系统反转螺线管的极性，以将电枢在打开位置与关闭位置之间移动。在一个实施例中，内燃发动机为混合动力发动机。

一方面，系统为具有在围绕涡轮增压器或超增压器的旁路中的文丘里设备的增压系统，并且文丘里设备具有与燃料蒸汽罐流体连通的抽吸端口。系统可以包括控制燃料蒸汽罐与进气歧管之间的流体连通的罐净化阀，并且抽吸端口在罐净化阀的上游与燃料蒸汽罐流体连通。

另一方面，磁性闭锁阀与箱压力控制阀成并联关系。

另一方面，预先选定的弹簧刚度被设定为防止在补给燃料期间燃料喷嘴关闭。

在一个实施例中，副提升阀同轴地居中于主提升阀的提升阀中，并通过容纳在主提升阀的提升阀内部的拉伸弹簧偏压抵靠提升阀，并且流体流动路径穿过主提升阀的提升阀。在另一个实施例中，副提升阀偏离主提升阀，并就位于与第一端口和第二端口都流体连通的孔道中。

具体实施方式

以下的具体实施方式将例示本发明的一般原理，本发明的示例另外在附图中例示。在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。

如本文中所使用的，“流体”表示任何液体、悬浮液、胶体、气体、等离子体、或其组合。在燃料蒸汽管理系统中，流体在移动通过磁性闭锁阀时典型地为气体。

参考图1和图2，示出了用于燃料蒸汽管理系统的磁性闭锁阀100。磁性闭锁阀100具有以两个部件(基部102a和盖部102b)限定的壳体102，基部102a和盖部102b如图2中所示流体紧密密封地配合。流体紧密密封可以通过热焊接、激光焊接、卡扣配合、过盈配合、粘合或其他已知方法或在此之后开发的方法形成。盖部102b包括与腔室106流体连通的第一端口104。基部102a包括与由壳体102限定的腔室106流体连通的第二端口110。第一端口104与腔室106的交界处限定阀开口108。第一端口104与第二端口110之间的流体连通由可线性平移的电枢120控制，电枢120就位于螺线管122内并连接至提升阀129，当磁性闭锁阀100处于如图2中所示的关闭位置时，提升阀129与阀开口108形成流体紧密密封。基部102a包括与螺线管122的线圈158电连通的电插头或插座116。电插头或插座116可以连接到与燃料蒸汽管理系统或内燃发动机的控制器电连通的适配电连接件(未示出)。第一端口104和第二端口110的外部表面中的每一个可以包括连接特征，诸如凸缘、肋状件、凹槽、倒钩等等，以将软管附接至其上或将设备的导管附接在发动机系统内。

封装在壳体102内的阀机构的特征可以在于具有移动部件112和固定部件114。移动部件112包括电枢120、提升阀塞130、就位于提升阀塞130的径向突出凸缘132上方的环形密封环134、以及将提升阀朝向阀开口108偏压的弹簧136。固定部件114包括螺线管壳体150，螺线管壳体150具有封闭端151和开口端153，在螺线管壳体150中依次就位有永磁体152、接收电枢120的第一端123的止动件154、螺线管122就位于其上的线轴156、以及固定地连接到壳体开口端的盖部159。电枢120在螺线管122内(更具体地，在线轴156的中空芯157内)可以线性地平移，并且电枢120可以在向螺线管施加电压脉冲之后分别在打开位置与关闭位置之间移动。永磁体152固定地就位于壳体102(并且个别地为螺线管壳体150)内一位置处，用以在向螺线管122施加一个电压脉冲使电枢120移动到打开位置之后将电枢120磁性地闭锁在打开位置。弹簧136围绕电枢120与提升阀塞130的连接部就位，并且具有抵靠提升阀塞130的第一端137和抵靠基部102b或螺线管壳体150的第二端139。弹簧136在电枢处于关闭位置(图2)时将提升阀塞130朝向阀开口108偏压，并且具有预先选定的弹簧刚度，如果在电枢120处于关闭位置时弹簧力被超过，则机械地泄放压力。

壳体102典型地为塑料，诸如但不限于尼龙6、尼龙4/6、尼龙6/6和/或聚甲醛。塑料实施例使得壳体能够使用模制技术来生产，模制技术包括但不限于注塑模制。此外，这样的壳体材料是耐燃料的，即，抵抗由于暴露于汽油(液体或气体)而产生的翘曲。

如在图1中最佳可见，螺线管壳体150包括键或键槽，键或键槽可以与基部102b内部的相对特征相适配。同样如图1所示，螺线管壳体150具有径向穿过其侧面的多个钻孔，用于与基部102b对准。在一个实施例中，基部102b包覆成型到螺线管壳体150。螺线管150包括在其封闭端151中的开口155，用于电线穿过其中从而将螺线管连接至电插头或插座116。

在图1和图2的实施例中，弹簧136为螺旋弹簧。在一个实施例中，螺旋弹簧是圆锥形的，并具有抵靠提升阀塞130就位的较小端。在所有实施例中，弹簧被调整为具有预先选定的弹簧刚度，弹簧刚度设定为在燃料箱中蒸汽的阈值压力下打开提升阀129，阈值压力低于燃料箱的结构完整性压力。燃料箱的结构完整性压力是一个值，高于该值，燃料箱可能会破裂。尽管示出了螺旋弹簧，但弹簧136并不限于此。

提升阀塞130的环形密封环134可以包覆成型到其凸缘132，或者弹性拉伸以装配在其上方。参考图2，环形密封环134可以具有面向阀开口108的轴向突出环形环135，以增强其间的流体紧密密封。环形密封环134可以由含氟弹性体构成。合适的含氟弹性体包括但不限于聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟单氯乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚二氟乙烯、聚四氟乙烯、氟硅氧烷、乙烯-四氟乙烯共聚物、六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、六氟丙烯-二氟乙烯共聚物、全氟烷氧基四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯三元共聚物、或在燃料管理系统的操作条件下降提供密封完整性的其他市场上可获得的弹性体材料。

在操作中，磁性闭锁阀100常闭，其中，弹簧136将提升阀偏压成对阀开口108的流体紧密密封。当指令打开(诸如在车辆的补给燃料期间)时，将第一电压脉冲施加到螺线管122以将电枢120线性平移到打开位置。然后，在无动力状态下，永磁体152通过向电枢施加磁引力来保持电枢，其中，弹簧136处于压缩状态。可以理解，电枢120由铁磁材料制成，以便被磁性吸引到永磁体152。随后，当阀需要关闭时，将第二电压脉冲施加到螺线管122，这反转螺线管122的极性，使得电枢120移动远离永磁体152。在关闭位置，阀再次处于无动力状态，其中，弹簧136将提升阀塞130偏压成对阀开口108的流体紧密密封。因此，磁性闭锁阀需要非常少的动力。

磁性闭锁阀100可以利用H桥(H-Bridge)控制系统操作，H桥控制系统反转极性以允许电枢在两个位置(即，打开位置和关闭位置)之间移动。在一个实施例中，H桥控制系统是如图3中所示的控制器280的部件。在另一个实施例中，可以将控制系统存储在容纳于磁性闭锁阀100内的微处理器中。

现参考图3，示出了混合动力电动车辆发动机系统200，其为具有涡轮增压器、超增压器等等(本文中统称为涡轮增压器211)的涡轮增压或超增压系统。混合动力车辆发动机可以为插入式发动机系统。发动机系统200配置为用于燃烧来自燃料箱202的在其至少一个部件中累积的燃料蒸汽，并且包括使用非集成式补给燃料滤罐专用系统(NIRCOS)的多缸内燃发动机210。发动机系统200从空气进气口接收大气空气(ATM)，空气进气口可以包括空气过滤器213(也称为空气滤清器)。涡轮增压器211具有操作压缩机214的涡轮机215，其从空气进气口空气过滤器213接收空气、压缩空气、并将经压缩的空气205(有时称为“增压(boosted)”空气)的流向下游引导、任选地通过增压空气冷却器或中间冷却器(未示出)、并且之后到达节流阀218。节流阀218控制压缩机214与发动机210的进气歧管220之间的流体连通。节流阀218可以使用已知技术操作，以改变被提供到进气歧管220和发动机的气缸的进气空气的量。

涡轮增压器211周围包括旁路导管250。旁路导管250具有在压缩机214的下游且在节流阀218的上游的入口251，并且具有在压缩机214的上游的出口252。入口251可以在中间冷却器(未示出)的上游或下游。旁路导管250包括用于产生真空的文丘里设备254。文丘里设备254具有与入口251流体连通的推进入口、与出口252流体连通的排放出口、以及与在罐净化阀272的上游、经由抽吸导管258与燃料箱202和燃料蒸汽罐242流体连通的抽吸端口257。文丘里设备254可以具有申请人的任一共有未决申请或授权专利(例如US专利9,827,963和US专利9,534,704)中的任一设备的细节，并且可以包括防止从文丘里254通过抽吸端口257朝向燃料箱202流动的集成式止回阀259。在其他方面，止回阀259可以为在抽吸导管258中的单独止回阀。

仍参考图3，燃料箱202为用于保持待经由诸如燃料泵(未示出)的燃料递送系统供应到内燃发动机210的燃料230和燃料蒸汽232的储器，并且包括过滤器颈部207以及接收补充填注喷嘴的填注阀208。燃料箱202可操作地连接到燃料蒸汽罐242，用于燃料蒸汽232通过第一导管263与其流体连通。燃料蒸汽罐242容纳碳，并且这种罐是众所周知的。第一导管263包括如上所述的磁性闭锁阀100。磁性闭锁阀100具有与燃料箱202流体连通的第一端口104和与燃料蒸汽罐242流体连通的第二端口110。磁性闭锁阀100控制燃料箱的燃料蒸汽232与燃料蒸汽罐242之间的流体连通。压力传感器244可以存在于燃料箱与磁性闭锁阀100之间，以检测燃料箱蒸汽232的高压。此外，燃料箱压力控制阀246可以以并联关系存在，即，在磁性闭锁阀100周围的旁路回路中。在共同未决的美国申请16/875,601中公开了燃料箱压力控制阀246的一个实施例。

燃料蒸汽罐242具有与大气流体连通的第二导管267。罐通气阀或蒸汽泄漏检查监控器268存在于第二导管267中，并控制燃料蒸汽罐242与大气之间的流体连通。罐净化阀272存在于燃料蒸汽罐242与进气歧管220之间的导管270中，以控制其间的流体连通。另外的止回阀274也可以存在于罐净化阀270与进气歧管220之间，以防止流体从进气歧管220流到燃料蒸汽罐242。

控制器280能够调节发动机210和其燃料递送以及其他车辆系统的操作。控制器280经由阀100的电插头或电插座116作为直接或间接连接而电连接到磁性闭锁阀100。

现转向图4，磁性闭锁阀100与正常汽油系统以及高酒精燃料系统201(即，非混合动力发动机系统)兼容，以在补给燃料事件期间提供阀座上的高蒸汽流。在这种发动机系统中，图3中虚线框内侧的部分被替换成图4中示出的配置。此处，磁性闭锁阀100在燃料箱202与燃料蒸汽罐242之间流体连通，而不存在箱压力控制阀。压力传感器244仍存在于燃料箱与磁性闭锁阀100之间。在正常汽油或酒精燃料系统中，是由罐通气阀268’来控制燃料蒸汽罐242与大气之间的流体连通。

磁性闭锁阀100的一个优点在于其小巧轻便。与需要大量电能来克服7毫米的电枢行程(stroke)的市场上可获得的机械闭锁阀相比，磁性闭锁阀100内的螺线管具有3毫米罐的电枢行程。第二，在单个电压脉冲施加到螺线管之后，磁性闭锁阀100在打开位置和关闭位置都保持自身无动力。永磁体将电枢和提升阀保持在打开位置。弹簧在关闭位置偏压提升阀，从而偏压电枢。第三，阀100维持燃料箱的完整性并允许足够的流进入罐，以防止补给燃料期间的燃料喷嘴关闭或过早关闭(PSO)。因为弹簧的存在这是可能的，弹簧用电压脉冲来密封关闭状态的阀，以将阀保持在完全密封的关闭位置直到特定压力，在特定压力下，弹簧将基于弹簧刚度在给定设定点处机械地泄放压力。

阀包括主密封表面和唇部，以在主要表面故障的情况下包括柔性的副密封表面。

与机械闭锁(转位)阀相比，磁性闭锁阀100具有更少的移动零件并且由于移除机械闭锁转位部件而导致的噪声、振动和不平顺性(NVH)相当低。此外，由于移动部件和总部件数量的减少，潜在的故障模式更少。

现参考图5，燃料箱隔离阀(FTIV)300存在于混合动力电动车辆发动机系统301中，混合动力电动车辆发动机系统301具有罐242和阀配置(蒸发泄漏检查监控器268或罐通风阀268’)，导致图5的大气被替换到图3的虚线框中。这里，FTIV 300位于燃料箱蒸汽拱顶232与燃料蒸汽罐242之间的燃料蒸汽系统中。FTIV 300配置为当用户需要用混合动力车辆中通常使用且必需的加压燃料系统给车辆补给燃料时，使用闭锁螺线管来指令其完全打开，但是还提供打开并允许流动的严格机械功能，这提供压力泄放(燃料箱202中的正压)，并且FTIV 300具有副提升阀，副提升阀在预先选择的发动机运行条件下提供用于真空泄放(燃料箱202中的负压)的副流动路径，以保护燃料箱的结构完整性。

现在转到图6至图8，FTIV 300为类似于上述实施例但增加了副提升阀350的磁性闭锁阀，副提升阀350用于真空泄放以防止燃料箱内爆。FTIV 300具有以两部分(基部302a和盖部302b)限定的壳体302，基部302a和盖部302b流体紧密密封地配合。流体紧密密封可以通过旋转焊接、热焊接、激光焊接、卡扣配合、过盈配合、粘合或其他已知方法或在此之后开发的方法形成。盖部302b包括与腔室306流体连通的第一端口304。基部302a包括与由壳体302限定的腔室306流体连通的第二端口310。第一端口304与腔室306的交界处限定阀开口308。第一端口304和第二端口310之间的流体连通由可线性平移的电枢120控制，电枢120就位于螺线管122内并连接到主提升阀129，当FTIV 300处于如图8所示的关闭位置时，主提升阀129与阀开口308形成流体紧密密封。在图8中，具有较大虚线的虚线箭头是主流动方向(从燃料箱到燃料蒸汽罐)，并且具有较小虚线的虚线箭头是真空泄放方向，真空泄放方向与主流动方向相反。磁性闭锁阀部件与上述部件相同，因此使用相同的附图标记。在所有附图中，任何标为“A”的箭头代表主方向的流动，并且任何标为“B”的箭头代表与主流动方向相反的流动。

如图7所示，基部302a的顶部表面320限定腔室306的内部表面，顶部表面320包括凹入其中的槽322，槽322限定第二端口310的入口。槽322定位成与容纳在盖部302b内的副提升阀350的副提升阀350(图8和图9)的阀座354对齐。槽322可以是月牙形的，但不限于此。基部302a包括与螺线管122的线圈158电连通的电插头或插座316。电插头或插座316可以连接到与燃料蒸汽管理系统或内燃发动机的控制器电连通的适配电连接件(未示出)。第一端口304和第二端口307的外部表面中的每一者可以包括连接特征，诸如凸缘、肋状件、凹槽、倒钩等等，以将软管附接至其上或将设备的导管附接在发动机系统内。此外，基部302a可以具有套筒或袋状物319，橡胶隔离器319就位于套筒或袋状物319中，作为用于将FTIV 300连接到发动机系统中的安装件的附接装置。替代地，基部302a可以具有安装孔，用于通过紧固件，诸如铆钉、螺钉、螺栓等安装在发动机系统中。

闭锁机构具有移动部件和固定部件，它们与第一实施例相同。移动部件包括电枢120、主提升阀塞130、位于主提升阀塞130的径向突出凸缘132上的环形密封环134、以及将提升阀塞朝向阀开口308偏压的主弹簧136。固定部件包括具有封闭端151和开口端153(在图1中标出)的螺线管壳体150，在螺线管壳体150中依次就位有永磁体152、接收电枢120的第一端123的止动件154、线圈158位于其上的线轴156、以及固定地连接到壳体开口端的盖部159，盖部159具有接收电枢120的中心开口。电枢120在螺线管122内(更具体地，在线轴156的中空芯157内)可以线性地平移，并且电枢120可以在向螺线管施加电压脉冲之后分别在打开位置与关闭位置之间移动。

永磁体152固定地就位于壳体102(并且个别地为螺线管壳体150)内一位置处，用以在向螺线管122施加一个电压脉冲使电枢120移动到打开位置之后将电枢120磁性地闭锁在打开位置。主弹簧136就位在电枢120与主提升阀塞130的连接部周围，并且具有抵靠主提升阀塞130的第一端137和抵靠基部302b或螺线管壳体150的第二端139。弹簧136在电枢处于关闭位置(图2)时将主提升阀塞130朝向阀开口108偏压，并且具有预先选定的弹簧刚度，如果在电枢120处于关闭位置时弹簧力被超过，则机械地泄放压力。

仍参见图6至图8，盖部302b具有与腔室306流体连通并在与腔室306的交界处限定阀座354的同轴孔道352、以及将同轴孔道352连接到第一端口用于与阀座308上游的第一端口流体连通的第二孔道353。副提升阀350的部件就位于同轴孔道352中——环形密封件356、环形密封件356位于其上的阀杆358、以及抵靠第一焊接塞362就位的第二压缩弹簧360，第一焊接塞362利用流体紧密密封来密封孔道，并将阀杆358和环形密封件356偏压抵靠阀座354。类似地，第二孔道353具有第二焊接塞364，第二焊接塞364利用流体紧密密封来密封孔道。可以将第一焊接塞362和第二焊接塞364旋转焊接到它们各自的孔道中或孔道上。箭头A是通过阀的主流动方向，并且箭头B是当副提升阀打开用于燃料箱的真空泄放时的流动方向。

如图9所示，盖部302b的底部表面311限定腔室306内部表面，盖部302b的底部表面311可以包括其中的凹部313，以增强进入第二端口310的流体流。壳体302由与上述第一实施例相同的材料制成。同样，密封环可以由上述材料制成。

现在转向图10，副提升阀350’的替代实施例可以在同轴孔道352和副孔道353的相交处设置阀座354’，而不是在腔室306的入口处设置阀座354。在这种配置中，阀杆358’较短，并且密封环356’靠近弹簧360’，但是对于系统中的真空泄放功能是相同的，这将在下面参考图6至图8中的实施例进行描述。

现在转向图11至图14，示出了FTIV 300’的另一个实施例，其具有相同的基部302a，基部302a包括容纳在其中的磁闭锁螺线管的所有部件。因此，可以在上面找到对这些部件和特征的说明。这里，副提升阀351已经集成到主提升阀329的中心，用于更紧凑的设备，这消除了盖部302b中的副孔道。已经将主提升阀塞330’修改为具有穿过其中的流体通道，流体通道具有位于主体轴379中的入口374和位于密封面376中的出口378，出口378接收弹簧136的第一端137。密封面376包括环形凸缘332，密封环334围绕环形凸缘332就位。密封环334包括穿过其中的孔道380，孔道380与密封面376中的出口378对齐。孔道380具有第一环形密封珠382，第一环形密封珠382从孔道380向副提升阀372突出，以限定对副提升阀372的流体阀密封。密封环334具有第二密封珠383，第二密封珠383与第一环形密封珠同心，朝向第一端口304突出，以限定对阀座308的流体阀密封。

如在图13中看得最清楚，副提升阀塞372包括阀杆373，阀杆373被接收在主提升阀塞330’的阀体轴379内部的腔室384中。阀杆373具有比密封环334中的孔道380和主提升阀塞330’的出口378更小的尺寸，以在处于打开位置时提供围绕阀杆373的流体流动。阀杆373具有弹簧保持特征375和拉伸弹簧370，拉伸弹簧370以拉伸状态可操作地连接弹簧保持特征375，以将副提升阀塞372拉向密封环334，用于流体紧密密封。类似地，腔室384具有第二弹簧保持特征385，第二弹簧保持特征385从其面向入口374的表面朝向入口374突出。弹簧370的第二端可操作地连接到第二弹簧保持特征385。在操作中，当副提升阀塞372移动到用于燃料箱的真空泄放的打开位置时，拉伸弹簧370被拉伸，并且一旦压差减小将缩回。这种设计的好处在于，当主提升阀329处于关闭位置时，副提升阀塞372将仅从主提升阀塞330’拉开。

副提升阀的另一个同轴实施例见图17。这里，副提升阀550就位在盖部302b’的第一端口304’中，抵靠突出到第一端口304’的通路中的止动件502。止动件502限定开口，以使流体能够流过通路，或者可以是多个向内突出的翅片。副提升阀550的部件就位于第一端口304’中，其中，阀杆506上的提升阀头504面向环形密封件334中的孔道380和提升阀塞330’的出口378。作为压缩弹簧的副弹簧508抵靠止动件502，并将阀杆506朝向密封环334的第一环形密封珠382偏压，用于抵靠主提升阀塞330’的密封环334进行流体紧密密封。

对于FTIV的所有实施例，阀在关闭位置开始，并在发动机系统运行期间类似地打开。使用图11的实施例作为示例，我们转向图14至图16来例示操作期间阀的各种位置。图14为处于常闭位置的阀，在常闭位置，阀被主弹簧136偏压，并且螺线管未被激活，并且连接第一端口304用于与燃料箱的顶部空间流体连通，并且连接第二端口310用于与燃料蒸汽罐流体连通。然后，在操作中，在补给燃料事件期间，螺线管由电脉冲激活，这将电枢120平移到完全打开位置，如以上第一实施例所述，并且永磁体将阀保持在完全打开位置，直到螺线管再次由反转其极性的脉冲激活。这个完全打开位置在图15中示出为“指令打开”位置。这个指令打开位置与也在图15中示出的“机械打开”位置相比较，指令打开位置大于机械打开位置。当关闭了阀时，弹簧136的偏压力可以被燃料箱中的压力克服，以在纯机械操作(没有来自螺线管的辅助)下部分地打开提升阀(移动到图15中的右侧)，作为压力泄放位置，从而允许从燃料箱沿箭头方向流动，并防止燃料箱破裂。

现在转向图16，由于存在副提升阀，当关闭了阀时，如果连接到第一端口304的燃料箱中存在负压(真空)，这使得压差能够克服副提升阀中拉伸弹簧370的偏压力，则副提升阀打开(向左移动)，使流体能够沿箭头方向流动，并防止燃料箱内爆。副提升阀提供了纯机械真空泄放功能。

FTIV 300允许车辆满足关于混合动力电动车辆和插电式混合动力电动车辆的排放法规(EPA、CARB、国六、欧洲6.2等)，以保持蒸汽储存在燃料箱内。这里，使用了非集成式补给燃料滤罐专用系统，其具有阻挡燃料蒸汽从燃料箱内流向罐(除了在补给燃料事件期间)的阀。燃料箱需要在结构上承受高压和真空，但FTIV 300也允许燃料箱在结构完整性受到损害之前“呼吸”。这种阀允许燃料箱蒸汽减压，并有足够的流量进入罐，以防止补给燃料期间燃料喷嘴关闭或“过早关闭”。这种阀具有非常紧凑的包装，特别是使用带有回位弹簧的磁性闭锁螺线管。在向螺线管施加单个电压脉冲后，阀将在打开位置和关闭位置都保持自身无动力。磁性地闭锁螺线管仅需要3毫米的电枢行程，而机械闭锁阀需要足够的功率来克服7毫米的行程以对位置进行转位。

旋转焊接为低成本制造工艺，且适用于本文公开的实施例。

在上述各实施例中，FTIV 300在发动机系统中的定向使得主弹簧136用作燃料箱的机械压力泄放弹簧并且副弹簧370用作燃料蒸汽罐的真空泄放弹簧。因此，第一端口304、304’与燃料箱202流体连通，并且第二端口310、310’与燃料蒸汽罐242流体连通。

然而，现参考图18至图20，并以图11的FTIV 300’为例，已确定FTIV 300’在燃料箱202与燃料蒸汽罐242之间定向反转时提供更好的功能。在这个实施例中，第二端口310与燃料箱202流体连通，并且第一端口304与燃料蒸汽罐242流体连通。现在，主弹簧136用作真空泄放弹簧，并且副弹簧370用作燃料箱的机械压力泄放弹簧。图18图示了由磁性地闭锁螺线管控制的指令打开位置。图19图示了通过克服副弹簧370的弹簧力来打开副提升阀372时来自燃料箱的燃料蒸汽压力。图20图示了处于关闭位置的电枢，但是压差已经克服了主弹簧136的弹簧力，使得能够从燃料蒸汽罐流向燃料箱。这使得较高的真空泄放流量要求(真空箱：14SLPM(Standard Liter Per Minute，标准升每分钟)，在-14kPA下)由较大的回位弹簧和主提升阀(较大的流动路径)控制，并且较低的压力泄放流量(压力箱：6SLPM，在43.5kPa下)由较小的泄放弹簧和泄放提升阀(较小的流动路径)控制。

应当注意的是，实施例不限于其对于附图和说明书中所示部件和步骤的构造和布置详情的应用或使用。说明性实施例、构造和变型的特征可以在其他实施例、构造、变型和修改中实现或结合，并且可以以各种方式实践或执行。此外，除非另有说明，本文中使用的术语和表述是为了方便读者而选择的，其目的是描述本发明的说明性实施例，而非限制本发明。

在详细描述了本发明并参考其优选实施例之后，可以在不偏离由所附权利要求限定的本发明范围的情况下进行修改和变更，这是显而易见的。

Claims (19)

1.一种车辆发动机的磁性闭锁阀，包括：

壳体，具有彼此受控流体连通的第一端口和第二端口；其中，所述壳体封装：

可线性平移的电枢，就位于螺线管内并连接到主提升阀；其中，在向所述螺线管施加电压脉冲之后，所述电枢可以分别在完全打开位置与关闭位置之间移动，并且此后处于无动力状态；

永磁体，固定地就位于所述壳体内的一位置，以在向所述螺线管施加一个电压脉冲将所述电枢移动到所述完全打开位置之后，将所述电枢磁性地闭锁在所述完全打开位置，以便进行从所述第一端口到所述第二端口的主流动；以及

弹簧，抵靠所述主提升阀就位，当所述电枢处于所述关闭位置时，所述弹簧将所述主提升阀偏压为关闭，并且具有预先选定的弹簧刚度，在弹簧力被超过时，通过将所述主提升阀打开小于所述完全打开位置的距离来机械地泄放压力，从而也允许在主流动方向上的流动。

2.如权利要求1所述的磁性闭锁阀，其中，所述壳体限定与所述螺线管电连通的插头或插座。

3.如权利要求1所述的磁性闭锁阀，其中，所述弹簧为螺旋弹簧。

4.如权利要求3所述的磁性闭锁阀，其中，所述弹簧为圆锥形螺旋弹簧。

5.如权利要求1所述的磁性闭锁阀，包括由副弹簧可操作地关闭的副提升阀；其中，所述副提升阀被定向并具有预先选定的弹簧刚度，当相对于所述第一端口和所述第二端口存在克服所述副弹簧施加的力的压差时，克服所述弹簧刚度以仅打开所述副提升阀。

6.如权利要求5所述的磁性闭锁阀，其中，所述副提升阀同轴地居中于所述主提升阀的提升阀中，并通过容纳在所述主提升阀的提升阀塞内部的拉伸弹簧偏压抵靠所述提升阀，并且所述流体流动路径穿过所述主提升阀的提升阀。

7.如权利要求6所述的磁性闭锁阀，其中，所述拉伸弹簧比所述主提升阀的弹簧更靠近所述第一端口。

8.如权利要求5所述的磁性闭锁阀，其中，所述副提升阀偏离所述主提升阀，并就位于与所述第一端口和所述第二端口都流体连通的孔道中。

9.一种用于为具有内燃发动机的车辆补给燃料的系统，所述系统包括：

燃料箱，与填注管流体连通；

磁性闭锁阀，控制所述燃料箱中的蒸汽与燃料蒸汽罐中的蒸汽之间的流体连通；其中，所述磁性闭锁阀包括：

壳体，具有彼此受控流体连通的第一端口和第二端口；其中，所述壳体封装：

可线性平移的电枢，就位于螺线管内并连接到主提升阀；其中，在向所述螺线管施加电压脉冲之后，所述电枢可以分别在完全打开位置与关闭位置之间移动，并且此后处于无动力状态；

永磁体，固定地就位于所述壳体内的一位置，以在向所述螺线管施加一个电压脉冲将所述电枢移动到所述完全打开位置之后，将所述电枢磁性地闭锁在所述完全打开位置，以便进行从所述第一端口到所述第二端口的主流动；以及

弹簧，抵靠所述主提升阀就位，当所述电枢处于所述关闭位置时，所述弹簧将所述主提升阀偏压为关闭，并且具有预先选定的弹簧刚度，在弹簧力被超过时，通过将所述主提升阀打开小于所述完全打开位置的距离来机械地泄放压力，从而也允许在主流动方向上的流动。

副提升阀，由副弹簧可操作地关闭，并且定向成当相对于所述第一端口和所述第二端口存在克服由所述副弹簧施加的力的压差时仅打开所述副提升阀；以及

内燃发动机的进气歧管，与所述燃料蒸汽罐流体连通；

其中，所述磁性闭锁阀与控制器电连通；

其中，所述控制器在车辆补给燃料期间打开所述磁性闭锁阀并在正常操作期间关闭所述磁性闭锁阀；并且

其中，所述磁性闭锁阀可以定向在所述燃料箱与所述燃料蒸汽之间，所述第一端口或所述第二端口中的任一者与所述燃料箱中的蒸汽流体连通，从而改变所述主弹簧或所述副弹簧中的哪一者提供燃料箱真空泄放。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述螺线管与所述壳体中的插头或插座电连通，并且所述插头或插座连接到与所述控制器电连通的适配电连接器。

11.如权利要求9所述的系统，其中，所述控制器包括H桥控制系统，所述H桥控制系统反转所述螺线管的极性，以使所述电枢在所述打开位置与所述关闭位置之间移动。

12.如权利要求9所述的系统，其中，所述内燃发动机为混合动力发动机。

13.如权利要求12所述的系统，其中，所述系统为具有在围绕涡轮增压器或超增压器的旁路中的文丘里设备的增压系统，并且所述文丘里设备具有与所述燃料蒸汽罐流体连通的抽吸端口。

14.如权利要求13所述的系统，包括罐净化阀，所述罐净化阀控制所述燃料蒸汽罐与所述进气歧管之间的流体连通。

15.如权利要求14所述的系统，其中，所述抽吸端口在所述罐净化阀的上游与所述燃料蒸汽罐流体连通。

16.如权利要求9所述的系统，其中，所述磁性闭锁阀与箱压力控制阀成并联关系。

17.如权利要求9所述的系统，其中，所述预先选定的弹簧刚度被设定为防止在补给燃料期间燃料喷嘴关闭。

18.如权利要求9所述的系统，其中，所述副提升阀同轴地居中于所述主提升阀的提升阀中，并通过容纳在所述主提升阀的提升阀内部的拉伸弹簧偏压抵靠所述提升阀，并且所述流体流动路径穿过所述主提升阀的提升阀。

19.如权利要求9所述的系统，其中，所述副提升阀偏离所述主提升阀，并就位于与所述第一端口和所述第二端口都流体连通的孔道中。