DE69808638T2

DE69808638T2 - REGULATED LINEAR TANK VENTILATION SOLENOID VALVE

Info

Publication number: DE69808638T2
Application number: DE69808638T
Authority: DE
Inventors: F. Busato; E. Cook
Original assignee: Siemens VDO Automotive Inc
Current assignee: Continental Tire Canada Inc
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2018-07-10
Also published as: EP0998629B1; AU8203498A; KR100356943B1; JP2001511547A; JP3452900B2; KR20010022193A; WO1999005408A1; EP0998629A1; DE69808638D1

Description

Field of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Emissionssteuerventile für Kraftfahrzeuge. Unter einem spezifischen Aspekt betrifft die Erfindung durch Solenoide betätigte Fluidventile zum Ablassen flüchtiger Kraftstoffdämpfe aus Kraftstofftanks und Dampfspeicherbehältern zu Verbrennungsmotoren, die derartige Fahrzeuge antreiben.The present invention relates generally to emission control valves for motor vehicles. In a specific aspect, the invention relates to solenoid-operated fluid valves for venting volatile fuel vapors from fuel tanks and vapor storage vessels to internal combustion engines that power such vehicles.

General state of the art

Ein bekanntes, in einem Fahrzeug befindliches Kraftstoffverdunstungssystem umfaßt einen Dampfsammelbehälter, der im Luftraum des Kraftstofftanks durch die Verflüchtigung flüssigen Kraftstoffs in dem Tank erzeugte flüchtige Kraftstoffdämpfe sammelt, und ein Behälterablaßsolenoidventil (CPS = canister purge solenoid) zum periodischen Ablassen angesammelter Dämpfe zu einem Einlaßverteiler des Motors umfaßt. Das CPS-Ventil umfaßt einen Solenoidaktuator, der von einem Motormanagementsystem auf Basis eines Mikroprozessors gesteuert wird.A known vehicle-mounted evaporative fuel system includes a vapor collection canister that collects volatile fuel vapors generated in the headspace of the fuel tank by the volatilization of liquid fuel in the tank, and a canister purge solenoid (CPS) valve for periodically venting accumulated vapors to an intake manifold of the engine. The CPS valve includes a solenoid actuator controlled by a microprocessor-based engine management system.

Unter Bedingungen, die, wie das Motormanagementsystem auf der Basis zahlreicher Eingangssignale zu ihm bestimmt, dem Ablassen förderlich sind, wird ein Kraftstoffverdunstungsraum, der zusammen durch den Tankluftraum und den Behälter definiert wird, durch das CPS-Ventil, das zwischen dem Behälter und dem Motoreinlaßverteiler angeschlossen ist, zu letzterem hin entleert. Das CPS-Ventil wird durch ein Signal von dem Motormanagementcomputer so weit geöffnet, daß der Einlaßverteilerunterdruck flüchtige Kraftstoffdämpfe aus dem Behälter ansaugen kann, um sie mit der in den Brennkammerraum des Motors strömenden brennbaren Mischung mit einer Geschwindigkeit mitzuführen, die dem Motorbetrieb entspricht, um sowohl eine annehmbare Fahrbarkeit des Fahrzeugs als auch ein annehmbares Niveau an Abgasemissionen bereitzustellen.Under conditions determined by the engine management system based on numerous input signals thereto to be conducive to venting, a fuel evaporation space defined jointly by the tank plenum and the canister is vented to the latter through the CPS valve connected between the canister and the engine intake manifold. The CPS valve is opened by a signal from the engine management computer sufficiently to allow intake manifold vacuum to draw volatile fuel vapors from the canister to entrain them with the combustible mixture flowing into the combustion chamber of the engine at a rate consistent with engine operation to provide both acceptable driveability of the vehicle as well as an acceptable level of exhaust emissions.

Ein bekanntes CPS-Ventil umfaßt ein bewegliches Ventilelement, das durch eine Druckfeder nachgiebig gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist, um das Ventil gegenüber einer Strömung zu schließen, wenn dem Solenoid kein elektrischer Strom zugeführt wird. Wenn dem Solenoid zunehmend elektrischer Strom zugeführt wird, wirkt eine zunehmende elektromagnetische Kraft dahingehend, daß die das Ventilelement im allgemeinen vom Sitz abhebt und dadurch das Ventil für eine Fluidströmung öffnet. Diese elektromagnetische Kraft muß verschiedene, auf den mechanischen Mechanismus wirkende Kräfte überwinden, bevor das Ventilelement sich zu öffnen beginnen kann, einschließlich der Überwindung sowohl etwaiger statischer Reibung (Haftreibung) zwischen dem Ventilelement und dem Sitz als auch der entgegengesetzten Federvorspannkraft. Nachdem sich dieses Ventilelement vom Sitz gelöst hat, spielt außerdem die Geometrie Ventilelement/Ventilsitz eine Rolle beim Definieren der Funktionsbeziehung der Fluidströmungsrate durch das Ventil zu dem dem Solenoid zugeführten elektrischen Strom. In der Funktionsbeziehung spiegelt sich zudem das Ausmaß wider, in dem ein gegebenes Ventil eine Hysterese aufweist.A known CPS valve includes a movable valve element resiliently biased against a valve seat by a compression spring to close the valve to flow when no electrical current is supplied to the solenoid. As increasing electrical current is supplied to the solenoid, an increasing electromagnetic force acts to generally lift the valve element off the seat, thereby opening the valve to fluid flow. This electromagnetic force must overcome various forces acting on the mechanical mechanism before the valve element can begin to open, including overcoming both any static friction (stiction) between the valve element and the seat and the opposing spring biasing force. After this valve element has disengaged from the seat, the valve element/valve seat geometry also plays a role in defining the functional relationship of the fluid flow rate through the valve to the electrical current supplied to the solenoid. The functional relationship also reflects the extent to which a given valve exhibits hysteresis.

Wenn das Ventilelement einen verjüngten Zapfen umfaßt, der axial gezielt in einer kreisförmigen Öffnung positioniert ist, die von dem Ventilsitz umgeben ist, dann kann eine wohldefinierte Kennlinie Strömungsrate zu Zapfenposition erhalten werden. Gewisse, an der Grenzfläche zwischen Ventilelement und Ventilsitz vorliegende geometrische Faktoren können jedoch so lange verhindern, daß diese Kennlinie effektiv wird, bis sich das Ventilelement auf einen bestimmten Mindestabstand von dem Ventilsitz gelöst hat. Jede Kurve der Fluidströmungsrate durch das Ventil als Funktion des dem Solenoid zugeführten elektrischen Stroms kann dementsprechend so angesehen werden, daß sie verschiedene Spannen enthält: eine kurze Anfangsspanne, die zwischen der geschlossenen Position des Ventils und einer bestimmten Mindestöffnung des Ventils auftritt, und eine längere nachfolgende Spanne, die jenseits einer bestimmten Mindestöffnung des Ventils auftritt.If the valve element comprises a tapered pin axially positioned in a circular opening surrounded by the valve seat, then a well-defined flow rate versus pin position curve can be obtained. However, certain geometrical factors present at the interface between the valve element and the valve seat may prevent this curve from being effective until the valve element has disengaged a certain minimum distance from the valve seat. Any curve of fluid flow rate through the valve as a function of the electrical power supplied to the solenoid current can accordingly be considered to contain different spans: a short initial span that occurs between the closed position of the valve and a certain minimum opening of the valve, and a longer subsequent span that occurs beyond a certain minimum opening of the valve.

Eine spezifische Art von CPS-Ventil umfaßt ein Linearsolenoid und eine Lineardruckfeder, die mit zunehmendem Öffnen des Ventils zunehmend zusammengedrückt wird. Es wird manchmal als ein Linearsolenoidablaßventil oder kurz als LSPV ( = linear solenoid purge valve) bezeichnet. Ein derartiges Ventil kann für die Strömungssteuerung bestimmte erwünschte Kennlinien bereitstellen. Ein Linearsolenoid besitzt an sich eine Kraft-Strom-Kennlinie, die über einen bestimmten Strombereich hinweg im Grunde linear ist. Wenn in eine elektromechanische Einrichtung, wie etwa ein Ventil, ein Linearsolenoid integriert wird, dann besitzt der gesamte elektromechanische Mechanismus eine Ausgabe- Strom-Kennlinie, die nicht nur eine Funktion des Solenoids, sondern auch des mechanischen Mechanismus, wie etwa eines Ventilmechanismus, ist, auf den die Solenoidkraft ausgeübt wird. Infolgedessen ist dann die Ausgabe-Strom-Kennlinie der gesamten Einrichtung gegenüber der nur des Linearsolenoids etwas modifiziert.A specific type of CPS valve includes a linear solenoid and a linear compression spring that is increasingly compressed as the valve is opened. It is sometimes referred to as a linear solenoid purge valve, or LSPV for short. Such a valve can provide certain desired characteristics for flow control. A linear solenoid inherently has a force-current characteristic that is essentially linear over a certain range of current. When a linear solenoid is incorporated into an electromechanical device, such as a valve, the entire electromechanical mechanism has an output-current characteristic that is a function not only of the solenoid, but also of the mechanical mechanism, such as a valve mechanism, to which the solenoid force is applied. As a result, the output current characteristic of the entire device is slightly modified compared to that of the linear solenoid only.

Wenngleich ein CPS-Ventil, in das sowohl ein Linearsolenoid als auch ein Ventilelement mit verjüngtem Zapfen, das axial gezielt in einer kreisförmigen Öffnung positioniert werden kann, die von dem Ventilsitz umgeben wird, integriert ist, eine gewünschte Kennlinie Fluidströmungsrate zu Zapfenposition aufweisen kann, wird möglicherweise eine derartige Kennlinie wegen geometrischer Faktoren an der Zapfen-Sitz- Grenzfläche, wie bereits angemerkt, erst dann effektiv, wenn sich der Zapfen um ein bestimmtes Mindestmaß geöffnet hat. Dementsprechend kann jede Kurve der Fluidströmungsrate durch das Ventil als Funktion des an die Solenoidspule angelegten elektrischen Stroms so betrachtet werden, daß sie die obenerwähnten Spannen umfaßt, nämlich eine kurze Anfangsspanne, die zwischen der geschlossenen Position des Ventils und einer bestimmten Mindestöffnung des Ventils auftritt, und eine längere darauffolgende Spanne, die jenseits einer bestimmten Mindestöffnung des Ventils auftritt.Although a CPS valve incorporating both a linear solenoid and a tapered pintle valve element that can be axially selectively positioned in a circular opening surrounded by the valve seat may have a desired fluid flow rate versus pintle position characteristic, such a characteristic may not be effective until the pintle moves a certain minimum amount due to geometric factors at the pintle-seat interface, as previously noted. opened. Accordingly, any curve of the fluid flow rate through the valve as a function of the electrical current applied to the solenoid coil can be considered to include the spans mentioned above, namely a short initial span occurring between the closed position of the valve and a certain minimum opening of the valve, and a longer subsequent span occurring beyond a certain minimum opening of the valve.

Allgemein gesprochen kann ein Linearsolenoidablaßventil graphisch durch eine Reihe von Kurven der Fluidströmungsrate als Funktion des elektrischen Stroms gekennzeichnet werden, die jeweils mit einer bestimmten Druckdifferenz an dem Ventil korrelieren. Jede Kurve kann durch die obenerwähnte kurze Anfangsspanne und die längere nachfolgende Spanne gekennzeichnet werden. Innerhalb der letzteren Spanne jeder Kurve besteht ein besonders wünschenswertes Attribut darin, daß durch ein entsprechendes Design der Grenzflächengeometrie zwischen Ventilelement und Ventilsitz eine im wesentlichen konstante Beziehung zwischen einer stufenförmigen Änderung eines an das Solenoid angelegten elektrischen Steuerstroms und einer stufenförmigen Änderung der Fluidströmungsrate durch das Ventil hindurch erhalten werden kann. Innerhalb der ersteren Spanne kann eine stufenförmige Änderung der Fluidströmungsrate durch das Ventil jedoch zu einer stufenförmigen Änderung eines an die Magnetspule angelegten elektrischen Steuerstroms eine wesentlich andere Beziehung aufweisen.Generally speaking, a linear solenoid bleed valve can be graphically characterized by a series of curves of fluid flow rate as a function of electrical current, each correlated to a particular pressure differential across the valve. Each curve can be characterized by the above-mentioned short initial span and the longer subsequent span. Within the latter span of each curve, a particularly desirable attribute is that, by appropriate design of the interface geometry between the valve element and the valve seat, a substantially constant relationship can be obtained between a step change in an electrical control current applied to the solenoid and a step change in the fluid flow rate through the valve. Within the former span, however, a step change in the fluid flow rate through the valve can have a substantially different relationship to a step change in an electrical control current applied to the solenoid coil.

Bei einem derartigen Linearsolenoidablaßventil ist ein bestimmter elektrischer Mindeststrom erforderlich, bevor sich das Ventil zu öffnen beginnt. Bei einer gegebenen Druckdifferenz an dem Ventil kann eine entsprechende Kurve der Fluidströmungsrate als Funktion des elektrischen Stroms so beschrieben werden, daß sie eine relativ kurze Anfangsspanne aufweist, bei der eine kleine stufenförmige Änderung des elektrischen Stroms zu einer stufenförmigen Änderung der Strömung führt, die sich sehr von der stufenförmigen Änderung unterscheidet, die über eine nachfolgende Spanne hinweg auftritt, bei der sich das Ventil über eine bestimmte Mindestöffnung hinaus geöffnet hat und die stufenförmige Änderung der Strömung durch das Ventil eine im wesentlichen konstante Beziehung zu der stufenförmigen Änderung des elektrischen Stroms aufweist.In such a linear solenoid drain valve, a certain minimum electrical current is required before the valve begins to open. For a given pressure differential across the valve, a corresponding curve of fluid flow rate as a function of electrical current can be described as having a relatively short initial span at which a small step change in electrical current results in a step change in flow which is very different from the step change which occurs over a subsequent period during which the valve has opened beyond a certain minimum opening and the step change in flow through the valve has a substantially constant relationship to the step change in electrical current.

Der elektrische Strom zu der Solenoidspule einer beliebigen, durch eine Solenoidspule betriebenen Einrichtung kann auf unterschiedliche Weise zugeführt werden. Eine bekannte Möglichkeit besteht darin, an die Solenoidspule eine impulsbreitenmodulierte Gleichspannung anzulegen. Bei der Wahl der Impulsfrequenz der angelegten Spannung kann die Frequenzantwortkennlinie der Kombination aus Solenoid und von dem Solenoid betätigtem mechanischem Mechanismus berücksichtigt werden. Falls eine weit innerhalb des Frequenzantwortbereichs der Kombination aus Solenoid und Mechanismus liegende Impulsfrequenz verwendet wird, verfolgt der Mechanismus genau das Impulsbreitensignal. Falls jedoch andererseits eine weit außerhalb des Frequenzantwortbereichs der Kombination aus Solenoid und mechanischem Mechanismus liegende Impulsfrequenz verwendet wird, wird der Mechanismus entsprechend dem Zeitmittel der angelegten Spannungsimpulse positioniert. Die letztere Technik könnte möglicherweise gegenüber der ersteren bevorzugt werden, da sich der mechanische Mechanismus bei der höherfrequenten impulsbreitenmodulierten Wellenform nicht hin- und herbewegt, sondern statt dessen eine Position einnimmt, die dem zeitlich gemittelten Stromfluß in der Solenoidspule entspricht. Bei ersterer Technik könnte der Mechanismus hingegen eine erhebliche Hin- und Herbewegung erfahren, während er die niederfrequente Wellenform verfolgt, und dies könnte unannehmbare Kennlinien erzeugen. Bei einem CPS-Ventil können derartige Kennlinien unerwünschte Pulsierungen in der Ablaßströmung und unangenehme Geräusche beinhalten, die durch das wiederholte Zusammentreffen des Ventilelements mit dem Ventilsitz und/oder einem Grenzanschlag, der den Maximalweg des Ventils begrenzt, verursacht werden. Ein derartiges Ventil kann möglicherweise eine unannehmbare Variation bei dem Arbeitszyklus vom Start bis zur Strömung erfahren.The electrical current to the solenoid coil of any solenoid coil operated device can be supplied in a number of ways. One known way is to apply a pulse width modulated DC voltage to the solenoid coil. In choosing the pulse frequency of the applied voltage, the frequency response characteristics of the solenoid and mechanical mechanism combination operated by the solenoid can be taken into account. If a pulse frequency well within the frequency response range of the solenoid and mechanism combination is used, the mechanism will closely track the pulse width signal. On the other hand, if a pulse frequency well outside the frequency response range of the solenoid and mechanical mechanism combination is used, the mechanism will be positioned according to the time average of the applied voltage pulses. The latter technique could possibly be preferred over the former because the mechanical mechanism does not reciprocate in the higher frequency pulse width modulated waveform, but instead assumes a position corresponding to the time averaged current flow in the solenoid coil. In the former technique, however, the mechanism could experience significant back and forth movement while tracking the low frequency waveform and this could produce unacceptable characteristics. In a CPS valve Such characteristics may include undesirable pulsations in the discharge flow and unpleasant noise caused by repeated impact of the valve element with the valve seat and/or a limit stop which limits the maximum travel of the valve. Such a valve may potentially experience unacceptable variation in the duty cycle from start-up to flow.

Zur Bewältigung des Problems des Pulsierens kann bekannterweise ein mechanischer Druckregler mit einem CPS-Ventil verbunden werden. Der Druckregler dämpft die Ablaßströmungsimpulse mechanisch, löst aber nicht das zugrundeliegende Problem, das auf das pulsierende Solenoid zurückzuführen ist.As is well known, a mechanical pressure regulator can be connected to a CPS valve to overcome the pulsation problem. The pressure regulator mechanically dampens the discharge flow pulses, but does not solve the underlying problem, which is due to the pulsating solenoid.

Ein bekannter mechanischer Druckregler umfaßt einen Strömungsweg mit einem Eingang, durch den eine durch den Ventilmechanismus geströmte Fluidströmung in den Druckreglerströmungsweg eintritt, und einen Ausgang, aus dem die in den Druckreglerströmungsweg eingetretene Fluidströmung aus dem Druckreglerströmungsweg austritt. Der Druckregler umfaßt einen Druckregulierungsmechanismus, der den Druck am Eingang des Druckreglerströmungswegs auf einen Druck reguliert, der von dem Druck am Ausgang des Druckreglerströmungswegs im wesentlichen unabhängig ist. Der Druckregulierungsmechanismus umfaßt eine fluidundurchlässige bewegliche Wand, die einen Innenraum des Druckreglers in zwei Kammerräume mit variablem Volumen unterteilt. Ein erster dieser Räume steht mit der Atmosphäre in Verbindung, so daß der Druck darin auf atmosphärischem Druck gehalten wird. Ein zweiter dieser Kammerräume bildet einen Teil des Strömungswegs, der sich zwischen dem Druckreglereingang und dem Druckreglerausgang erstreckt. Die bewegliche Wand trägt ein Element, das den. Strömungsweg derart gezielt einschränkt, daß der Druck in dem zweiten Kammerraum auf eine vorbestimmte Größe reguliert wird, die von dem Druck am Druckreglerausgang im wesentlichen unabhängig ist. Auf diese Weise wird das Vakuum in dem ersten Kammerraum relativ zu dem atmosphärischen Druck auf eine vorbestimmte Größe geregelt, die von der Größe des Ansaugverteilervakuums, das an den Druckreglerausgang angeschlossen ist, im wesentlichen unabhängig ist.A known mechanical pressure regulator comprises a flow path having an inlet through which a fluid flow flowing through the valve mechanism enters the pressure regulator flow path, and an outlet through which the fluid flow entering the pressure regulator flow path exits the pressure regulator flow path. The pressure regulator comprises a pressure regulating mechanism which regulates the pressure at the inlet of the pressure regulator flow path to a pressure which is substantially independent of the pressure at the outlet of the pressure regulator flow path. The pressure regulating mechanism comprises a fluid-impermeable movable wall which divides an interior of the pressure regulator into two chamber spaces of variable volume. A first of these spaces is in communication with the atmosphere so that the pressure therein is maintained at atmospheric pressure. A second of these chamber spaces forms a part of the flow path which extends between the pressure regulator inlet and the pressure regulator outlet. The movable wall carries an element which selectively restricts the flow path such that the pressure in the second chamber space is regulated to a predetermined value which is determined by the pressure at the pressure regulator outlet. In this way, the vacuum in the first chamber space is controlled relative to atmospheric pressure to a predetermined magnitude which is substantially independent of the magnitude of the intake manifold vacuum connected to the pressure regulator outlet.

Aus US-A-5,069,188 ist ein Druckregler bekannt, wie er oben beschrieben ist, der in der beweglichen Wand eine Öffnung enthält. Die Größe der Öffnung ist in Beziehung zu der Fähigkeit des Motors, ein Verteilervakuum zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, derart, daß sich die Strömung durch die bewegliche Wand über die Öffnung im wesentlichen nicht auf die Position auswirkt, die die bewegliche Wand für eine beliebige Höhe des Verteilervakuums innerhalb des Bereichs von Vakuen, für die das Ventil ausgelegt ist, einnimmt. Das Vorliegen der Öffnung zusammen mit der Verbindung des ersten Kammerraums zur Atmosphäre liefert ein gewisses Maß des Ablassens im Leerlauf des Motors, wenn das Verteilervolumen groß, die tatsächliche Ansaugströmung in den Motor jedoch relativ gering ist.From US-A-5,069,188 a pressure regulator as described above is known which includes an orifice in the movable wall. The size of the orifice is related to the ability of the engine to create and maintain a manifold vacuum such that the flow through the movable wall via the orifice does not substantially affect the position assumed by the movable wall for any level of manifold vacuum within the range of vacuums for which the valve is designed. The presence of the orifice together with the connection of the first chamber space to the atmosphere provides some degree of bleed at idle of the engine when the manifold volume is large but the actual intake flow into the engine is relatively small.

Brief description of the invention

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verbesserung dahingehend, wie die Druckregulierungsfunktion ausgeführt wird.One aspect of the present invention relates to an improvement in how the pressure regulation function is performed.

Bei einem Kraftstoffdampfsammelsystem mit einem regulierten Behälterablaßventil steht der Einlaßanschluß des Behälterablaßventils durch den Behälter derart mit dem Kraftstofftankluftraum in Verbindung, daß der Druck an dem Ablaßventileinlaßanschluß im wesentlichen gleich dem in dem Kraftstoffdampfluftraum ist. Es ist beobachtet worden, daß bestimmte Bedingungen dazu führen können, daß der Dampfdruck in dem Tankluftraum derart von dem atmosphärischen Druck abweicht, daß der an den Ablaßventileinlaßanschluß angelegte Druck von dem atmosphärischen Druck abweicht. Da sowohl das Einlaßverteilervakuum, das an den Ablaßventilauslaßanschluß angelegt wird, als auch der Druck in dem ersten Kammerraum des Druckreglers auf atmosphärischen Druck bezogen sind, kann eine Abweichung des Tankluftraumdrucks vom atmosphärischen Druck möglicherweise zu einer Verschlechterung der beabsichtigten Steuerstrategie führen.In a fuel vapor collection system having a regulated canister purge valve, the inlet port of the canister purge valve communicates through the canister with the fuel tank headspace such that the pressure at the purge valve inlet port is substantially equal to that in the fuel vapor headspace. It has been observed that certain conditions can cause the vapor pressure in the tank headspace to deviate from atmospheric pressure such that the pressure applied to the purge valve inlet port is atmospheric pressure. Since both the inlet manifold vacuum applied to the bleed valve outlet port and the pressure in the first chamber space of the pressure regulator are referenced to atmospheric pressure, a deviation of the tank headspace pressure from atmospheric pressure has the potential to degrade the intended control strategy.

Ein allgemeiner Aspekt der Erfindung betrifft ein druckreguliertes Ablaßventil, das Effekte von Abweichungen des Tankdampfluftraumdrucks von dem atmosphärischen Druck auf die beabsichtigte Steuerstrategie aufhebt. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß der erste Kammerraum des Druckreglers entweder über einen eigenen Verbindungsweg direkt mit dem Tankluftraum oder durch einen beliebigen Weg, der mit dem Tankluftraum in Verbindung steht, wie etwa durch den Behälter, mit dem Tankdampfluftraumdruck verbunden wird.A general aspect of the invention relates to a pressure regulated bleed valve that cancels out effects of deviations of the tank vapor headspace pressure from atmospheric pressure on the intended control strategy. This is accomplished by connecting the first chamber space of the pressure regulator to the tank vapor headspace pressure either directly via a dedicated communication path or through any path communicating with the tank headspace, such as through the canister.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisch betätigtes druckreguliertes Fluidströmungssteuerventil bereitgestellt, das folgendes umfaßt: einen Ventilkörper; einen Einlaß, an dem Fluidströmung in den Ventilkörper eintritt; einen Auslaß, an dem Fluidströmung den Ventilkörper verläßt; einen in dem Ventilkörper angeordneten Ventilmechanismus zum Steuern der Fluidströmung dort hindurch; und einen mit dem Ventilkörper verbundenen Druckregler, der einen Körper, der einen Innenraum umgibt, einen durch den Körper verlaufenden Strömungsweg mit einem mit dem Auslaß verbundenen Eingang und einem Ausgang und einen Druckreguliermechanismus zum Regulieren des Drucks am Eingang zum Strömungsweg umfaßt; dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilmechanismus eine Frequenzantwortkennlinie aufweist, die ihn daran hindert, die Grundfrequenz eines elektrischen Steuersignals genau zu verfolgen, dessen Grundfrequenz über einer vorbestimmten Frequenz liegt, die bei Anlegen bei der Steuerung des Ventilmechanismus den Ventilmechanismus in eine Position positioniert, die einem jüngsten Zeitmittel des elektronischen Steuersignals ohne irgendein signifikantes Pulsieren des Ventilmechanismus entspricht; und daß der Drückreguliermechanismus eine fluidundurchlässige bewegliche Wand umfaßt, die den Innenraum in einen ersten Kammerraum mit variablem Volumen und einen zweiten Kammerraum mit variablem Volumen unterteilt, wobei der erste Kammerraum mit dem Einlaß verbunden ist und der zweite Kammerraum einen Teil des Strömungswegs zwischen dem Eingang und dem Ausgang bildet, wobei der Druckreguliermechanismus den Druck am Eingang auf einen Druck reguliert, der von dem Druck am Ausgang im wesentlichen unabhängig ist, wodurch bewirkt wird, daß die Strömung durch das Ventil von Druckänderungen am Einlaß im wesentlichen unabhängig ist.According to one aspect of the present invention there is provided an electrically operated pressure regulated fluid flow control valve comprising: a valve body; an inlet at which fluid flow enters the valve body; an outlet at which fluid flow leaves the valve body; a valve mechanism disposed in the valve body for controlling fluid flow therethrough; and a pressure regulator connected to the valve body comprising a body surrounding an interior space, a flow path extending through the body having an inlet and an outlet connected to the outlet, and a pressure regulating mechanism for regulating pressure at the inlet to the flow path; characterized in that the valve mechanism has a frequency response characteristic which prevents it from accurately tracking the fundamental frequency of an electrical control signal having a fundamental frequency above a predetermined frequency which is Applying in control of the valve mechanism positions the valve mechanism in a position corresponding to a most recent time average of the electronic control signal without any significant pulsation of the valve mechanism; and in that the pressure regulating mechanism comprises a fluid-impermeable movable wall dividing the interior into a first variable volume chamber space and a second variable volume chamber space, the first chamber space being connected to the inlet and the second chamber space forming part of the flow path between the inlet and the outlet, the pressure regulating mechanism regulating the pressure at the inlet to a pressure substantially independent of the pressure at the outlet, thereby causing flow through the valve to be substantially independent of pressure changes at the inlet.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein LSPV, das einen Druckregler enthält und von dem angenommen wird, daß es die Ablaßströmungssteuergenauigkeit über einen erheblichen Bereich des Ventilbetriebs und unter verschiedenen Betriebsbedingungen weiter verbessert.Another aspect relates to an LSPV that includes a pressure regulator and is believed to further improve the bleed flow control accuracy over a significant range of valve operation and under various operating conditions.

Ein noch weiterer Aspekt betrifft die Bereitstellung bestimmter Konstruktionsmerkmale in einem Druckregler, von denen in Verbindung mit einem CPS-Ventil angenommen wird, daß sie die Ablaßströmungsteuergenauigkeit durch wesentliches Dämpfen des Einflusses von Bedingungen, die ansonsten die Ablaßströmungssteuerung für eine gegebene Ventilöffnung verschlechtern würden, verbessern.Yet another aspect relates to the provision of certain design features in a pressure regulator which, in conjunction with a CPS valve, are believed to improve bleed flow control accuracy by substantially dampening the influence of conditions that would otherwise degrade bleed flow control for a given valve opening.

Das Obige ergibt sich zusammen mit zusätzlichen Merkmalen und weiteren Vorteilen und Vorzügen der Erfindung aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen, zu denen Zeichnungen beiliegen. Die Zeichnungen offenbaren eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäß demjenigen Modus, der gegenwärtig als der beste für das Ausführen der Erfindung angesehen wird.The above, together with additional features and further advantages and benefits of the invention, will become apparent from the following description and claims, to which drawings are attached. The drawings disclose a preferred embodiment of the invention according to the mode presently considered to be the best for carrying out the invention.

Short description of the drawings

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines in einem Fahrzeug befindlichen Kraftstoffverdunstungssystems, einschließlich eines vergrößerten Längsschnitts durch ein Behälterablaßsolenoidventil.Fig. 1 is a schematic representation of an evaporative fuel system in a vehicle, including an enlarged longitudinal section through a canister vent solenoid valve.

Fig. 2 ist eine sich auf Fig. 1 beziehende repräsentative Kurve.Fig. 2 is a representative curve related to Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Ansicht eines Längsschnitts durch ein weiteres Behälterablaßsolenoidventil.Fig. 3 is a longitudinal sectional view of another canister drain solenoid valve.

Fig. 4 ist eine Ansicht eines Längsschnitts durch das Behälterablaßsolenoidventil von Fig. 3 und einen zugeordneten Druckregler gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien.Fig. 4 is a longitudinal sectional view through the canister drain solenoid valve of Fig. 3 and an associated pressure regulator in accordance with the principles of the invention.

Fig. 5 ist eine Reihe von Kurven, mit denen sich die erfindungsgemäßen Prinzipien in Relation zu Fig. 4 erläutern lassen.Fig. 5 is a series of curves that illustrate the principles of the invention in relation to Fig. 4.

Fig. 6 ist eine Längsansicht, teilweise im Querschnitt, durch eine weitere Ausführungsform gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien.Fig. 6 is a longitudinal view, partly in cross section, through another embodiment according to the inventive principles.

Fig. 7 ist eine Längsansicht durch die Ausführungsform von Fig. 6, aber mit einem anderen Teil im Querschnitt.Fig. 7 is a longitudinal view through the embodiment of Fig. 6, but with another part in cross-section.

Description of the preferred embodiment

Fig. 1 zeigt ein Kraftstoffverdunstungssteuersystem 10 eines Kraftfahrzeugs, das einen Dampfsammelbehälter (Kohlenstoffbehälter) 12 und ein Behälterablaßsolenoidventil (CPS-Ventil) 14 enthält, das auf bekannte Weise zwischen einem Kraftstofftank 16 und einem Ansaugverteiler 18 eines Verbrennungsmotors 20 in Reihe geschaltet ist. Ein Motormanagementcomputer 22 führt einer Impulsbreitenmodulationsschaltung 24 (PWM-Schaltung) ein Ventilsteuersignal als Eingabe zu, um ein impulsbreitenmoduliertes Signal zu erzeugen, das durch eine Ansteuerschaltung 26 verstärkt und an elektrische Anschlüsse 14et des Ventils 14 angelegt wird.Fig. 1 shows a fuel evaporative control system 10 of a motor vehicle, which includes a vapor collection canister (carbon canister) 12 and a canister drain solenoid valve (CPS valve) 14, which is connected in a known manner between a fuel tank 16 and an intake manifold 18 of an internal combustion engine 20 is connected in series. An engine management computer 22 supplies a valve control signal as an input to a pulse width modulation (PWM) circuit 24 to produce a pulse width modulated signal which is amplified by a drive circuit 26 and applied to electrical terminals 14et of the valve 14.

Das Ventil 14 umfaßt ein Gehäuse 28 mit einem Einlaßanschluß 141, der fluidisch über einen Kanal 30 mit einem Ablaßanschluß 12p des Behälters 12 und einem Auslaßanschluß 140 gekoppelt ist, der fluidisch über einen Kanal 32 mit einem Ansaugverteiler 18 gekoppelt ist. Ein Kanal 34 verbindet einen Behältertankanschluß 12t mit dem Luftraum des Kraftstofftanks 16. Im Gehäuse 28 ist ein Betätigungsmechanismus, der einen Solenoidaktuator 14sa umfaßt, zum Öffnen und Schließen eines internen Durchgangs angeordnet, der sich zwischen den Anschlüssen 141 und 14o erstreckt. Der Mechanismus enthält eine Vorspannfeder, die dahingehend wirkt, ein Ventilelement 14ve in eine gegen einen Ventilsitz 14vs geschlossene Position zu drücken, um den internen Durchgang für eine Strömung zu schließen. Wenn der Solenoidaktuator von dem Motormanagementcomputer 22 zunehmend bestromt wird, wird auf einen Anker 14a entgegen der Vorspannfederkraft eine elektromagnetische Kraft ausgeübt, um das Ventilelement 14ve von dem Ventilsitz 14vs abzuheben und somit den internen Durchgang zu öffnen, so daß eine Strömung zwischen den Anschlüssen 26 und 30 auftreten kann.The valve 14 includes a housing 28 having an inlet port 141 fluidly coupled via a channel 30 to a drain port 12p of the canister 12 and an outlet port 140 fluidly coupled via a channel 32 to an intake manifold 18. A channel 34 connects a canister tank port 12t to the headspace of the fuel tank 16. An actuating mechanism comprising a solenoid actuator 14sa is disposed within the housing 28 for opening and closing an internal passage extending between the ports 141 and 14o. The mechanism includes a biasing spring acting to urge a valve element 14ve into a closed position against a valve seat 14vs to close the internal passage to flow. As the solenoid actuator is increasingly energized by the engine management computer 22, an electromagnetic force is exerted on an armature 14a against the biasing spring force to lift the valve element 14ve from the valve seat 14vs and thus open the internal passage so that flow can occur between the ports 26 and 30.

Außerdem ist zu sehen, daß der Behälter 12 einen Entlüftungsanschluß 12v umfaßt, über den der Kraftstoffverdunstungsraum, in dem die Kraftstoffdämpfe enthalten sind, in die Atmosphäre entlüftet wird. Eine derartige Lüftung kann über ein nicht gezeigtes Atmosphärenentlüftungsventil erfolgen, das zu bestimmten Zeiten, wie etwa während des OBDII-Testens, geschlossen betrieben wird.It can also be seen that the canister 12 includes a vent port 12v through which the fuel vapor space containing the fuel vapors is vented to the atmosphere. Such venting may be accomplished through an atmosphere vent valve (not shown) that may be opened at certain times, such as during OBDII testing. is operated closed.

Fig. 2 zeigt eine repräsentative Steuerkennlinie für das Ventil 14, bei der die Fluidströmungsrate durch das Ventil zu dem Arbeitszyklus einer impulsbreitenmodulierten Spannung, die an die Anschlüsse 14et angelegt wird, in Beziehung steht. Bevor sich das Ventil zu öffnen beginnt, ist ein bestimmter Mindestarbeitszyklus von in dem Beispiel etwa 10% erforderlich. Wenn der Arbeitszyklus über 10% ansteigt, weist die Beziehung der Strömungsrate zu dem Arbeitszyklus die Form einer allgemein geraden Linie auf. Bei einem Arbeitszyklus von 100% wird an die Anschlüsse 14et eine konstante Gleichspannung angelegt. Die Frequenz der Impulswellenform, die diese Betriebsart erreicht, ist relativ gering, wobei eine repräsentative Frequenz in einem Bereich von etwa 5 Hz bis etwa 20 Hz, möglicherweise aber auch bis zu etwa 50 Hz liegt. Bei Ventilmechanismen, deren Frequenzantwort, sich über einen derartigen Bereich hinaus erstreckt, erfährt der Mechanismus, während er der Impulswellenform folgt, eine erheblich Hin- und Herbewegung.Fig. 2 shows a representative control characteristic for the valve 14 in which the fluid flow rate through the valve is related to the duty cycle of a pulse width modulated voltage applied to the terminals 14et. Before the valve begins to open, a certain minimum duty cycle, in the example about 10%, is required. As the duty cycle increases above 10%, the relationship of flow rate to duty cycle is in the form of a generally straight line. At a duty cycle of 100%, a constant DC voltage is applied to the terminals 14et. The frequency of the pulse waveform achieving this mode of operation is relatively low, with a representative frequency being in the range of about 5 Hz to about 20 Hz, but possibly up to about 50 Hz. In valve mechanisms whose frequency response extends beyond such a range, the mechanism experiences significant reciprocating motion while following the pulse waveform.

Da das Ventil nicht druckreguliert ist, wird die Strömungsrate außerdem eine Funktion der Druckdifferenz an den Ventilanschlüssen sein. Die Beziehung kann auch durch Temperatur- und Spannungsschwankungen beeinflußt werden.Additionally, since the valve is not pressure regulated, the flow rate will be a function of the pressure differential across the valve ports. The relationship can also be affected by temperature and voltage variations.

Die Verwendung eines Linearsolenoids kann bekanntlich die Steuergenauigkeit verbessern, und Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein Linearsolenoidablaßventil 14', von dem bestimmte Teile bereits erwähnten Teilen des Ventils 14 entsprechen, und sie sind mit entsprechenden, mit einem Strichindex versehenen Bezugszahlen bezeichnet.The use of a linear solenoid is known to improve control accuracy, and Fig. 3 shows an example of a linear solenoid relief valve 14', certain parts of which correspond to parts of the valve 14 already mentioned and are designated by corresponding primed reference numerals.

Ventil 14' umfaßt einen zweiteiligen Körper B1, B2 mit einem Einlaßanschluß 14i' und einem Auslaßanschluß 14o'. Das Ventil 14' weist eine Längsachse AX auf, und das Körperstück B1 umfaßt eine zylindrische Seitenwand 40, die zu der Achse AX koaxial und an ihrem oberen axialen Ende offen ist, wo sie mit dem Körperstück B2 zusammengebaut ist. Die Seitenwand 40 umfaßt ein oberes und unteres Seitenwandteil 40A, 40B, die durch eine Schulter 42 verbunden sind; der erstere Seitenwandteil ist ganz zylindrisch, während der letztere nur in dem Bereich nicht zylindrisch ist, wo er radial von dem Anschluß 140' geschnitten wird. Der Anschluß 14i' weist die Form eines Kniestücks auf, das sich von dem unteren axialen Ende der Seitenwand 40 aus erstreckt. Das Körperstück B1 ist an sich eingeschlossen, außer an seinem offenen oberen axialen Ende und den beiden Anschlüssen 14o' und 14i'.Valve 14' comprises a two-part body B1, B2 with an inlet port 14i' and an outlet port 14o'. The valve 14' has a longitudinal axis AX, and the body piece B1 comprises a cylindrical side wall 40 coaxial with the axis AX and open at its upper axial end where it is assembled with the body piece B2. The side wall 40 comprises upper and lower side wall portions 40A, 40B connected by a shoulder 42; the former side wall portion is entirely cylindrical, while the latter is non-cylindrical only in the region where it is radially intersected by the connection 140'. The connection 14i' has the form of an elbow extending from the lower axial end of the side wall 40. The body piece B1 is enclosed in itself except at its open upper axial end and the two connections 14o' and 14i'.

Ein Linearsolenoid 5 ist in dem Körperstück B1 angeordnet, nachdem es während der Herstellung des Ventils durch das offene obere Ende des Körperstücks B1 eingeführt wurde. Das Solenoid umfaßt einen Spulenkörper 44, um den Spulenkörper 44 gewickelten Magnetdraht zur Ausbildung einer auf einem Spulenkörper montierten elektromagnetischen Spule 46 und eine mit der Spulenkörperspule verbundene Statorstruktur. Diese Statorstruktur umfaßt ein oberes Statorendstück 48, das an dem oberen Ende der auf dem Spulenkörper montierten Spule angeordnet ist, ein zylindrisches Seitenstatorstück 50, das um die Außenseite der auf dem Spulenkörper montierten Spule herum angeordnet ist, und ein unteres Statorendstück 52, das an dem unteren Ende der auf dem Spulenkörper montierten Spule angeordnet ist.A linear solenoid 5 is disposed in the body piece B1 after it has been inserted through the open upper end of the body piece B1 during manufacture of the valve. The solenoid comprises a bobbin 44, magnetic wire wound around the bobbin 44 to form a bobbin-mounted electromagnetic coil 46, and a stator structure connected to the bobbin coil. This stator structure comprises an upper stator end piece 48 disposed at the upper end of the bobbin-mounted coil, a cylindrical side stator piece 50 disposed around the outside of the bobbin-mounted coil, and a lower stator end piece 52 disposed at the lower end of the bobbin-mounted coil.

Das obere Statorendstück 48 enthält einen flachen kreisförmigen Scheibenteil, dessen Außenumfang zu dem oberen Ende des Seitenstücks 50 paßt und das ein Loch enthält, in das eine Durchführung 54 derart hineingedrückt ist, daß sie mit der Achse AX koaxial ist. Der Scheibenteil enthält außerdem ein weiteres Loch, um den Durchtritt eines Paars von auf dem Spulenkörper montierten elektrischen Anschlüssen 56 nach oben zu gestatten, mit denen Enden des Magnetdrahts 46 verbunden sind. Das Stück 48 umfaßt weiterhin einen zylindrischen Hals 58, der sich von dem Scheibenteil aus um eine bestimmte Strecke nach unten in ein zentrales Durchgangsloch in dem Spulenkörper 44 erstreckt, das zu der Achse AX koaxial ist. Die Innenfläche des Halses 58 ist zylindrisch, während seine Außenfläche kegelstumpfförmig ist, um eine radiale Dicke zu liefern, die sich bei Erstreckung des Halses in das Spulenkörperdurchgangsloch immer weniger verjüngt.The upper stator end piece 48 includes a flat circular disc portion, the outer periphery of which matches the upper end of the side piece 50 and which includes a hole into which a bushing 54 is pressed so as to be coaxial with the axis AX. The disc portion also includes a further hole to allow the passage of a pair of to permit upward extension of electrical terminals 56 mounted on the bobbin to which ends of the magnet wire 46 are connected. The piece 48 further includes a cylindrical neck 58 extending downwardly from the disk portion a predetermined distance into a central through hole in the bobbin 44 coaxial with the axis AX. The inner surface of the neck 58 is cylindrical while its outer surface is frusto-conical to provide a radial thickness which tapers progressively less as the neck extends into the bobbin through hole.

Das untere Statorendstück 52 enthält einen flachen kreisförmigen Scheibenteil, dessen Außendurchmesser zu dem unteren Ende des Seitenstücks 50 paßt und das ein Loch enthält, in das eine Durchführung 60 derart hineingedrückt ist, daß sie mit der Achse Ax koaxial ist. Das Stück 52 umfaßt weiterhin einen oberen zylindrischen Hals 62, der sich von dem Scheibenteil aus um eine bestimmte Strecke nach oben in das zentrale Durchgangsloch in dem Spulenkörper 44 erstreckt und das mit der Achse AX koaxial ist. Der Hals 62 weist eine gleichförmige radiale Dicke auf. Das Stück 52 umfaßt weiterhin noch einen unteren zylindrischen Hals 64, der sich von dem Scheibenteil aus um eine bestimmte Strecke nach unten erstreckt, so daß sein unteres Ende dicht in den unteren Seitenwandteil 40B paßt. Ein Ventilsitzelement 66 ist zur Preßpassung in das offene untere Ende des Halses 64 eingehalst und durch einen O Ring 67 gegen die Innenseite des Wandteils 40B abgedichtet. Über dem zu der Seitenwand 40 passenden untersten Ende enthält der Hals 64 mehrere Durchgangslöcher 68, die für eine Verbindung zwischen dem Anschluß 140' und dem über dem Sitzelement 66 angeordneten und von dem Hals 64 begrenzten Raum sorgen. Die Seitenwand 40 gestattet diese Verbindung, indem sie die Durchgangslöcher 68 nicht einschränkt. Die Durchführungen 54 und 60 dienen dazu, eine Ventilwelle 70 zur linearen Bewegung entlang der Achse AX zu führen. Ein zentrales Gebiet der Welle 70 ist geringfügig vergrößert, um einen rohrförmigen Anker 72 durch Preßpassung daran zu befestigen. Das untere Ende der Welle 70 umfaßt ein Ventil 74, das mit dem Ventilsitzelement 66 zusammenwirkt. Das Ventil 74 umfaßt einen mit der Welle 70 einstückig ausgebildeten Kopf mit der allgemeinen Form eines verjüngten Zapfens, der eine abgerundete Spitze 74a, einen sich von der Spitze 74a aus erstreckenden, kegelstumpfförmig verjüngten Abschnitt 74b, einen sich von dem Abschnitt 74b aus erstreckenden, mit Nuten versehenen zylindrischen Abschnitt 74c und einen einstückigen Sicherungsflansch 74d umfaßt, der teilweise das obere axiale Ende der Nut des Abschnitts 74c definiert. Eine Dichtung 76 von der Art eines O-Rings aus einem geeigneten kraftstoffbeständigen elastomeren Material ist in der Nut des Abschnitts 74c angeordnet.The lower stator end piece 52 includes a flat circular disc portion having an outside diameter that matches the lower end of the side piece 50 and having a hole therein into which a bushing 60 is pressed so as to be coaxial with the axis Ax. The piece 52 further includes an upper cylindrical neck 62 that extends upwardly from the disc portion a predetermined distance into the central through hole in the bobbin 44 and is coaxial with the axis AX. The neck 62 has a uniform radial thickness. The piece 52 further includes a lower cylindrical neck 64 that extends downwardly from the disc portion a predetermined distance so that its lower end fits tightly into the lower side wall portion 40B. A valve seat member 66 is press-fitted into the open lower end of the neck 64 and is sealed to the inside of the wall portion 40B by an O-ring 67. Above the lowermost end mating with the side wall 40, the neck 64 includes a plurality of through holes 68 that provide communication between the connector 140' and the space located above the seat member 66 and defined by the neck 64. The side wall 40 allows this communication by not restricting the through holes 68. The passages 54 and 60 serve to guide a valve shaft 70 for linear movement along the axis AX. A central region of the shaft 70 is slightly enlarged to press fit a tubular armature 72 thereto. The lower end of the shaft 70 includes a valve 74 which cooperates with the valve seat member 66. The valve 74 includes a head integral with the shaft 70 having the general shape of a tapered pin and including a rounded tip 74a, a frustoconically tapered portion 74b extending from the tip 74a, a grooved cylindrical portion 74c extending from the portion 74b, and an integral locking flange 74d which partially defines the upper axial end of the groove of the portion 74c. An O-ring type seal 76 made of a suitable fuel resistant elastomeric material is disposed in the groove of portion 74c.

Das Sitzelement 66 umfaßt eine nach innen gerichtete Schulter 66a, die einen Teil eines Durchgangslochs enthält, das sich axial durch das Sitzelement erstreckt. Dieser Teil des Durchgangslochs umfaßt einen geradzylindrischen Abschnitt 78 und eine kegelstumpfförmige Sitzfläche 80, die sich von dem oberen Ende des Abschnitts 78 aus erstreckt und zu dem durch den Hals 64 begrenzten Innenraum offen ist. Der Rest des Durchgangslochs axial unter dem Abschnitt 78 ist mit der Bezugszahl 81 bezeichnet.The seat member 66 includes an inwardly directed shoulder 66a which contains a portion of a through hole extending axially through the seat member. This portion of the through hole includes a right cylindrical portion 78 and a frustoconical seat surface 80 extending from the upper end of the portion 78 and open to the interior space defined by the neck 64. The remainder of the through hole axially below the portion 78 is designated by the reference numeral 81.

Das obere Ende der Welle 70 ragt um eine Strecke über die Durchführung 54 vor und ist so geformt, daß für die Anbringung eines Federsitzes 79 daran gesorgt wird. Wenn das Stück B2 an dem Stück B1 durch einen Klammerring 82 angebracht ist, der zugewandte, passende Flansche ergreift, um eine Dichtung 84 zwischen ihnen zu schichten, dann wird zwischen dem Sitz 79 und einem anderen Federsitz 87, der in einer geeignet ausgeformten Tasche des Stücks B2 aufgenommen wird, eine schraubenförmig gewickelte lineare Druckfeder 86 gefangengehalten. Eine Kalibrierschraube 88 ist in ein Loch in der Endwand dieser Tasche koaxial mit der Achse AX eingeschraubt und von außen durch ein nicht gezeigtes geeignetes Drehwerkzeug zugänglich, um das Ausmaß einzustellen, in dem der Federsitz 87 axial relativ zu der Tasche positioniert wird. Ein zunehmendes Einschrauben der Schraube 88 in das Loch bewegt den Sitz 87 zunehmend zu dem Federsitz 79 hin, wobei die Feder 86 zunehmend zusammengedrückt wird. Die Anschlüsse 56 sind ebenfalls mit in dem Stück B2 befestigten Anschlüssen 90 verbunden, um einen elektrischen Verbinder 92 zur koppelnden Ineingriffnahme mit einem nicht gezeigten anderen Verbinder zu bilden, der eine Verbindung zur Ansteuerschaltung 26 herstellt.The upper end of the shaft 70 projects a distance beyond the bushing 54 and is shaped to provide for the attachment of a spring seat 79 thereto. When the piece B2 is attached to the piece B1 by a clamp ring 82 which engages facing mating flanges to sandwich a gasket 84 between them, then a spring seat 87 is provided between the seat 79 and another spring seat 87 which is in a suitable formed pocket of piece B2, a helically wound linear compression spring 86 is captured. A calibration screw 88 is screwed into a hole in the end wall of this pocket coaxial with the axis AX and is externally accessible by a suitable turning tool, not shown, to adjust the extent to which the spring seat 87 is positioned axially relative to the pocket. Incremental screwing of the screw 88 into the hole moves the seat 87 progressively toward the spring seat 79, progressively compressing the spring 86. The terminals 56 are also connected to terminals 90 mounted in the piece B2 to form an electrical connector 92 for mating engagement with another connector, not shown, which connects to the drive circuit 26.

In der in Fig. 3 gezeigten geschlossenen Position des Ventils weist ein abgerundeter Oberflächenteil der Dichtung 76 einen umfangsmäßig durchgehenden Dichtkontakt mit der Sitzoberfläche 80 auf, so daß das Ventil den Strömungsweg zwischen den Anschlüssen 140' und 14i' verschließt. In dieser Position überlappt der obere Teil des Ankers 72 axial den zwischen dem oberen Ende des Halses 62 und dem unteren Ende des Halses 58 existierenden Luftspalt, doch existiert ein geringfügiger radialer Spielraum, so daß der Anker 72 die Hälse nicht wirklich berührt, wodurch ein magnetischer Kurzschluß vermieden wird.In the closed position of the valve shown in Fig. 3, a rounded surface portion of the seal 76 is in circumferentially continuous sealing contact with the seat surface 80 so that the valve closes the flow path between ports 140' and 14i'. In this position, the upper portion of the armature 72 axially overlaps the air gap existing between the upper end of the neck 62 and the lower end of the neck 58, but a slight radial clearance exists so that the armature 72 does not actually contact the necks, thereby avoiding magnetic shorting.

Der Grad der Ventilöffnung hängt allgemein gesagt von der Größe des elektrischen Stromflusses durch die Solenoidspule 46 ab, so daß die Ablaßströmung durch das Ventil effektiv durch das Steuern des elektrischen Stromflusses durch die Spule gesteuert wird. Wenn die Größe des elektrischen Stromflusses von Null aus ständig zunimmt, erreicht sie einen Wert, der ausreicht, um eine etwaige Haftreibung zwischen dem sitzenden O-Ring 76 und der Sitzoberfläche 80 zu überwinden. An diesem Punkt beginnt sich der Ventilmechanismus gegen die entgegengesetzte Kraft der Feder 86 zu öffnen. Das Öffnen des Ventils beginnt, sobald die O-Ringdichtung 76 ihren Kontakt mit der Sitzoberfläche 80 verliert.Generally speaking, the degree of valve opening depends on the magnitude of the electrical current flowing through the solenoid coil 46, so that the discharge flow through the valve is effectively controlled by controlling the electrical current flowing through the coil. As the magnitude of the electrical current flow increases steadily from zero, it reaches a value sufficient to compensate for any stiction between the seated O-ring 76 and the seat surface 80. At this point, the valve mechanism begins to open against the opposing force of the spring 86. Opening of the valve begins as soon as the O-ring seal 76 loses contact with the seat surface 80.

Je nach den spezifischen geometrischen Beziehungen, die zwischen dem Ventilzapfen, seiner O-Ringdichtung und dem Winkel der Ventilsitzoberfläche existieren, muß es eventuell zu einer bestimmten axialen Anfangsbewegung des Zapfens kommen, die die O-Ringdichtung 76 von der Sitzoberfläche 80 abhebt, bevor der verjüngte Abschnitt 74b für sich alleine effektiv werden kann, um die effektive Strömungsfläche durch das Durchgangsloch des Sitzelements einzustellen. Mit anderen Worten kann der verjüngte Abschnitt erst dann für sich allein effektiv werden, um den für die Strömung offenen Bereich zu steuern, nachdem das Ventil sich um mehr als eine bestimmte anfängliche Mindeststrecke bewegt hat. Jenseits dieses anfänglichen Minimums nimmt der offene Bereich zunehmend und gleichförmig zu, während der Zapfen zunehmend von dem Sitzelement weg positioniert wird.Depending on the specific geometric relationships that exist between the valve pin, its O-ring seal, and the angle of the valve seat surface, there may have to be some initial axial movement of the pin that lifts the O-ring seal 76 off the seat surface 80 before the tapered portion 74b can become effective on its own to adjust the effective flow area through the through hole of the seat member. In other words, the tapered portion cannot become effective on its own to control the area open to flow until after the valve has moved more than a certain initial minimum distance. Beyond this initial minimum, the open area increases progressively and uniformly as the pin is progressively positioned away from the seat member.

Eine repräsentative Kurve der Fluidströmungsrate als Funktion des elektrischen Stroms offenbart drei getrennte Spannen: eine erste Spanne, bei der der Strom ohne irgendein Öffnen des Ventils zunimmt; eine zweite Spanne, bei der sich das Ventil zu öffnen beginnt, der verjüngte Abschnitt 74b für sich allein aber die Strömung noch nicht vollständig effektiv steuert; und eine dritte Spanne, bei der sich das Ventil ausreichend geöffnet hat, so daß der Abschnitt 74b die Strömung alleine steuern kann. Die zweite Spanne kann durch eine Beziehung gekennzeichnet werden, bei der eine kleine stufenförmige Änderung des mittleren elektrischen Strons in dem Solenoid S eine stufenförmige Änderung der Fluidströmungsrate bewirkt, die sich wesentlich von den Ergebnissen einer stufenförmigen Änderung unterscheidet, wenn das Ventil statt dessen innerhalb der dritten Spanne arbeitet.A representative curve of fluid flow rate as a function of electrical current reveals three separate ranges: a first range in which the current increases without any opening of the valve; a second range in which the valve begins to open but the tapered portion 74b by itself is not yet fully effective in controlling the flow; and a third range in which the valve has opened sufficiently so that the portion 74b can control the flow by itself. The second range can be characterized by a relationship in which a small step change in the average electrical current in the solenoid S causes a step change in the fluid flow rate that is substantially different from the results of a step change when the valve operates within the third range instead.

Die Spule 46 des Solenoids S ist an eine Quelle von Gleichspannungsimpulsen, wie etwa eine bei einer ausgewählten Frequenz arbeitende Impulsbreitenmodulatorschaltung, angeschlossen. Der Fluß des elektrischen Stroms zu der Spule kann durch einen Halbleitertreiber gemäß einem Steuerausgabesignal von einem Motormanagementcomputer gesteuert werden, und die Schaltung kann eine Rückkopplungsschleife zum Zurückführen eines Signals enthalten, das den elektrischen Stromfluß durch die Solenoidspule darstellt, damit die Steuerung die Fähigkeit erhält, bestimmte, durch die Umgebung induzierte Änderungen, die ansonsten die Steuergenauigkeit beeinträchtigen könnten, zu kompensieren. So kann beispielsweise die Rückkopplungsschleife den Stromfluß durch die Spule 46 derart automatisch regulieren, daß die Einflüsse von Änderungen unter Umgebungsbedingungen, wie etwa Temperatur und Gleichstromversorgungsspannung zu der Schaltung, im wesentlichen aufgehoben werden, wodurch das Ventil im wesentlichen ohne derartige Einflüsse auf eine von der Schaltung befohlene gewünschte Position hin arbeiten kann.The coil 46 of the solenoid S is connected to a source of DC voltage pulses, such as a pulse width modulator circuit operating at a selected frequency. The flow of electrical current to the coil may be controlled by a semiconductor driver in accordance with a control output signal from an engine management computer, and the circuit may include a feedback loop for feeding back a signal representative of the electrical current flow through the solenoid coil to provide the controller with the ability to compensate for certain environmentally induced changes that might otherwise affect control accuracy. For example, the feedback loop may automatically regulate the current flow through the coil 46 such that the effects of changes in environmental conditions, such as temperature and DC supply voltage to the circuit, are substantially cancelled, thereby allowing the valve to operate toward a desired position commanded by the circuit with substantially no such influences.

Fig. 4 zeigt einen mit dem Ventil 14' in Wirkverbindung stehenden mechanischen Druckregler 200. Der Druckregler 200 besteht aus einem zweiteiligen Körper 202 mit einer Basis 202b und einer Abdeckung 202c, die beide aus geeignetem Material, wie etwa kraftstofftolerantem Spritzgußkunststoff, hergestellt werden. Die Basis 202b umfaßt einen Einlaßanschluß 204 und einen Auslaßanschluß 206, die beide in Form eines Nippels vorliegen. Ein Kanal 208 verbindet den Anschluß 204 fluidisch mit dem Auslaßanschluß 140' des Ventils 14', und der Auslaßanschluß 206 ist durch einen in der Figur nicht spezifisch dargestellten anderen Kanal fluidisch mit dem Motoransaugverteiler verbunden.Fig. 4 shows a mechanical pressure regulator 200 operatively connected to the valve 14'. The pressure regulator 200 consists of a two-part body 202 with a base 202b and a cover 202c, both of which are made of suitable material, such as fuel-tolerant injection molded plastic. The base 202b includes an inlet port 204 and an outlet port 206, both of which are in the form of a nipple. A channel 208 fluidly connects the port 204 to the outlet port 140' of the valve 14', and the outlet port 206 is fluidly connected to connected to the engine intake manifold.

Der den Auslaßanschluß 206 bildende Nippel umfaßt ein radiales Segment, das sich von dem Körper 202 aus nach innen erstreckt, um ein mit einer Achse 210 des Druckreglers 200 koaxiales axiales Segment zu bilden. Dieses axiale Segment endet als kreisförmiger Rand, der einen Dichtungssitz 212 bildet. Die Basis 202b umfaßt weiterhin einen zylindrischen, mit Wänden versehenen Napf mit einer kreisringförmigen radialen Schulter 214. Dieser Napf endet in einem kreisförmigen Rand 216, der mit der Achse 210 koaxial ist.The nipple forming the outlet port 206 includes a radial segment extending inwardly from the body 202 to form an axial segment coaxial with an axis 210 of the pressure regulator 200. This axial segment terminates in a circular rim forming a sealing seat 212. The base 202b further includes a cylindrical walled cup with an annular radial shoulder 214. This cup terminates in a circular rim 216 coaxial with the axis 210.

Die Abdeckung 202c weist eine allgemein kreisförmige Form auf, deren Außenumfang eine oder mehrere Verriegelungen 218 enthält, die die Abdeckung an dem ansonsten offenen Ende des Napfs der Basis 202b am Rand 216 befestigen, indem sie wie gezeigt über eine Lippe des Randes schnappen. Der kreisförmige gewulstete Außenumfang eines undurchlässigen flexiblen Glieds 220 wird auf abgedichtete Weise zwischen der Außenkante der Abdeckung 202c und dem Rand 216 festgehalten. Eine starre kreisförmige Scheibe 222 ist mit dem Glied 220 koaxial mit der Achse 210 zentriert. Zentral an der Scheibe 222 ist gegenüber dem Rand 216 ein kreisförmiges Dichtelement 224 gesichert. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Element 224 dadurch an der Scheibe 222 gesichert, daß es auf der Scheibe ausgeformt ist, wobei ein Teil des Formmaterials von dem Element durch ein kleines Loch in der Mitte der Scheibe läuft, um auf der gegenüberliegenden Seite der Scheibe eine blockierende kreisförmige Formation 226 zu erzeugen.The cover 202c has a generally circular shape, the outer periphery of which includes one or more latches 218 that secure the cover to the otherwise open end of the cup of the base 202b at the rim 216 by snapping over a lip of the rim as shown. The circular, bulged outer periphery of an impermeable flexible member 220 is retained in a sealed manner between the outer edge of the cover 202c and the rim 216. A rigid circular disk 222 is centered with the member 220 coaxially with the axis 210. A circular sealing element 224 is secured centrally to the disk 222 opposite the rim 216. In the illustrated embodiment, the element 224 is secured to the disk 222 by being molded onto the disk, with a portion of the molding material from the element passing through a small hole in the center of the disk to create a blocking circular formation 226 on the opposite side of the disk.

Es ist ersichtlich, daß die Außenkante der Scheibe 222 einen ringförmigen Bereich ohne Formmaterial enthält. Ein Ende einer schraubenförmig gewickelten Druckfeder 228 liegt an diesem ringförmigen Bereich an. Das gegenüberliegende Ende der Feder liegt an einer Wand der Basis 202b an, die sich unter dem Rand 212 teilweise um den Umfang des axialen Segments des Auslaßanschlußnippels herum erstreckt.It can be seen that the outer edge of the disk 222 contains an annular region without molding material. One end of a helically wound compression spring 228 rests against this annular region. The opposite end of the spring rests against a wall the base 202b which extends below the rim 212 partially around the circumference of the axial segment of the outlet connection nipple.

Die Abdeckung 202c ist mit einer zentralen Vertiefung 230 ausgebildet, und in dem durch Fig. 4 gezeigten Zustand ist zu sehen, daß die Feder 228 die Scheibe 222 derart von dem Rand 212 wegdrückt, daß die flache Endfläche der Formation 226 gegen die flache Endfläche der Vertiefung 230 vorgespannt wird.The cover 202c is formed with a central recess 230 and in the condition shown by Fig. 4, it can be seen that the spring 228 urges the disk 222 away from the rim 212 such that the flat end surface of the formation 226 is biased against the flat end surface of the recess 230.

Die zusammengesetzten Teile 220, 222, 224 bilden eine fluidundurchlässige Wand 232, die das Innere des Körpers 202 in einen ersten und zweiten Kammerraum 234, 236 unterteilt. In der durch die Figur gezeigten Position stellt die Kammer 236 eine freie Verbindung zwischen den Anschlüssen 204 und 206 bereit. Der so bereitgestellte Strömungsweg ist durch die Pfeile ohne Zahlen dargestellt, die die Ablaßströmung von dem Ventil 14' durch den Einlaßanschluß 202, den Kammerraum 236 und den Auslaßanschluß 204 zu dem Motoransaugverteiler darstellen.The assembled parts 220, 222, 224 form a fluid impermeable wall 232 which divides the interior of the body 202 into first and second chamber spaces 234, 236. In the position shown by the figure, the chamber 236 provides a free connection between the ports 204 and 206. The flow path thus provided is shown by the arrows without numbers which represent the discharge flow from the valve 14' through the inlet port 202, the chamber space 236 and the outlet port 204 to the engine intake manifold.

Der Kammerraum 234 ist über einen Dampfsammelbehälter (Aktivkohlebehälter) 237 mit dem Dampfluftraum des Kraftstofftanks verbunden. Die Abdeckung 202c umfaßt einen Nippel 202n, auf den ein Ende eines rohrförmigen Kanals 238 abdichtend gesteckt wird. Das gegenüberliegende Ende des Kanals 238 wird auf abdichtende Weise auf ein T-Stück 14t gesetzt, das mit dem den Einlaßanschluß 14i' bildenden Nippel ausgebildet ist. Obwohl in der Zeichnung nicht explizit gezeigt, könnte 202n aber auch durch einen eigenen Kanal direkt mit dem Tankluftraum in Verbindung stehen, wodurch das T-Stück 14t sich erübrigen würde.The chamber space 234 is connected to the vapor air space of the fuel tank via a vapor collection container (activated carbon container) 237. The cover 202c comprises a nipple 202n onto which one end of a tubular channel 238 is sealingly fitted. The opposite end of the channel 238 is sealingly fitted onto a T-piece 14t which is formed with the nipple forming the inlet connection 14i'. Although not explicitly shown in the drawing, 202n could also be connected directly to the tank air space via its own channel, which would make the T-piece 14t unnecessary.

Der Druckregler 200 funktioniert wie folgt. Zu Erläuterungszwecken wird davon ausgegangen, daß er sich in der in der Figur dargestellten Position befindet, daß in den beiden Kammerräumen 234, 236 gleicher pneumatischer Druck vorliegt und daß das Ventil 14' offen ist. Mit der Erzeugung eines zunehmenden Ansaugverteilervakuums im Kammerraum 236 beginnt die Erzeugung einer zunehmenden Druckdifferenz an der Wand 232. Bei einer bestimmten Differenz fängt die Vorspannkraft der Feder an, überwunden zu werden, und das zentrale Gebiet der Wand 232 beginnt mit der Bewegung zu dem Rand 212. Der Tankluftraumdruck wird in dem Kammerraum 234 aufrechterhalten, da bei der Bewegung der Wand 232 auf den Rand 212 zu Dampf durch den Behälter 237, den Einlaßanschluß 14i', das T-Stück 14t und den Kanal 238 angesaugt wird. Wenn das Vakuum auf einen bestimmten größeren Wert angestiegen ist, befindet sich das Dichtelement 224 ausreichend nahe am Rand 212, um eine Einschränkung der Ablaßströmung zu erzeugen. Das Dichtelement kann tatsächlich am Rand 212 schließen, wenn auch nur kurzfristig. Eine derartige Einschränkung oder ein derartiger Verschluß reduziert im allgemeinen die auf die Wand 232 einwirkende pneumatische Druckdifferenz, so daß die Feder 228 dann im allgemeinen das zentrale Gebiet der Wand von dem Rand 212 weg bewegt. Der Tankdampfdruck im Kammerraum 234 wird beibehalten, wenn Dämpfe entgegengesetzt zu der Richtung, in der sie hineingeströmt sind, hinausgedrückt werden.The pressure regulator 200 functions as follows. For explanation purposes, it is assumed that it is in the the figure, that equal pneumatic pressure exists in the two chamber spaces 234, 236 and that the valve 14' is open. As an increasing intake manifold vacuum is created in the chamber space 236, an increasing pressure differential begins to be created across the wall 232. At a certain differential, the biasing force of the spring begins to be overcome and the central region of the wall 232 begins to move toward the rim 212. The tank headspace pressure is maintained in the chamber space 234 because as the wall 232 moves toward the rim 212, vapor is drawn in through the vessel 237, the inlet port 14i', the tee 14t and the channel 238. When the vacuum has increased to a certain greater value, the sealing element 224 is sufficiently close to the rim 212 to create a restriction on the discharge flow. The sealing element may actually close at the edge 212, albeit only momentarily. Such restriction or closure generally reduces the pneumatic pressure differential acting on the wall 232 so that the spring 228 then generally moves the central region of the wall away from the edge 212. The tank vapor pressure in the chamber space 234 is maintained as vapors are forced out in the opposite direction to the direction in which they flowed in.

Der Gesamteffekt besteht darin, daß das Dichtelement 224 eine Mittelposition einnimmt, die bewirkt, daß das Vakuum im Kammerraum 236 auf eine vorbestimmte Größe reguliert wird, die von der Größe des Ansaugverteilervakuums- im wesentlichen unabhängig ist, und die Strömung durch das Ventil von einer Druckänderung am Ventileinlaß im wesentlichen unabhängig ist. Somit wird am Ventil 14' eine im wesentlichen konstante Druckdifferenz aufrechterhalten. Wenn nun das Ventil 14' auf verschiedene Positionen hin arbeitet, wie durch das an das Solenoid S angelegte Signal befohlen, dann erzeugen die befohlenen Positionen im wesentlichen die entsprechende beabsichtigte Ablaströmungsrate, und zwar im wesentlichen ohne Schwankung bei Ansaugverteilervakuum und Tanklufraumdruck. Da das flexible Glied 220 mit einer Faltung versehen ist, schränkt es die Bewegung des zentralen Gebiets der beweglichen Wand relativ zu dem offenen Ende des mit Wänden versehenen axialen Kanalsegments, das den Rand 212 enthält, nicht ein.The overall effect is that the sealing element 224 assumes a central position which causes the vacuum in the chamber space 236 to be regulated to a predetermined level which is substantially independent of the level of the intake manifold vacuum and the flow through the valve is substantially independent of a change in pressure at the valve inlet. Thus, a substantially constant pressure differential is maintained across the valve 14'. Now, when the valve 14' is operated to different positions as commanded by the signal applied to the solenoid S, the commanded positions produce substantially the corresponding intended bleed flow rate, with substantially no variation in intake manifold vacuum and tank head pressure. Because the flexible member 220 is provided with a convolution, it does not restrict the movement of the central region of the movable wall relative to the open end of the walled axial channel segment containing the rim 212.

Im Unterschied zu früheren Verwendungen von Druckreglern in Verbindung mit pulsierenden Ablaßventilen verwendet die offenbarte Ausführungsform, wenn sie mit einer Grundimpulswellenformfrequenz betrieben wird, die wesentlich größer ist als die Frequenzantwort des Ventilmechanismus, keinen Druckregler, um Ablaßströmungspulsierungen zu dämpfen. Vielmehr ermöglicht die Erzeugung einer an dem Ventil 14' wirkenden vorbestimmten Druckdifferenz, daß ein gegebenes Befehlssignal die beabsichtigte Strömungsrate direkt bereitstellt, ohne Verteilervakuumschwankungen und Tankluftraumdruckschwankungen. Es wird angenommen, daß dadurch die Notwendigkeit entfallen kann, daß der Motormanagementcomputer eine Karte zur Verarbeitung einer das Ansaugverteilervakuum darstellenden Eingabe und eine Karte zum Verarbeiten einer den Tankluftraumdruck darstellenden Eingabe enthält, wenn der Computer berechnet, welches das Befehlssignal zu der Solenoidspule des Ventils sein sollte.Unlike previous uses of pressure regulators in conjunction with pulsating bleed valves, the disclosed embodiment, when operated at a base pulse waveform frequency that is substantially greater than the frequency response of the valve mechanism, does not use a pressure regulator to dampen bleed flow pulsations. Rather, the creation of a predetermined pressure differential acting across valve 14' allows a given command signal to provide the intended flow rate directly, without manifold vacuum fluctuations and tank head pressure fluctuations. It is believed that this may eliminate the need for the engine management computer to include a map for processing an input representing intake manifold vacuum and a map for processing an input representing tank head pressure when the computer calculates what the command signal to the valve's solenoid coil should be.

Fig. 5 zeigt eine Reihe repräsentativer Kurven der Ablaßströmungsrate durch das Ventil 14' als Funktion des zeitlich gemittelten Gleichstromflusses in der Solenoidspule. Jede Kurve entspricht einem anderen Wert des Ansaugverteilervakuums, wie in Fig. 5 angegeben, doch ist der wichtige Effekt des Druckreglers 200 durch die wesentliche Kongruenz der Kurven für 200, 300, 400, 500 und 600 mm Hg-Ansaugverteilervakuum zu erkennen. Bei den Beispielen von Fig. 5 beginnt die Ablaßströmung bei einem Strom von etwa 183 Milliampere für die im wesentlichen kongruenten Kurven.Fig. 5 shows a series of representative curves of the bleed flow rate through the valve 14' as a function of the time-averaged DC current flow in the solenoid coil. Each curve corresponds to a different value of intake manifold vacuum as indicated in Fig. 5, but the important effect of the pressure regulator 200 can be seen by the substantial congruence of the curves for 200, 300, 400, 500 and 600 mm Hg intake manifold vacuum. In the examples of Fig. 5, the bleed flow begins at a current of about 183 milliamperes for the essentially congruent curves.

Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform, bei der ein LSPV und ein Druckregler in eine einzige Baugruppe integriert sind. Gleiche Bezugszahlen aus den vorausgegangenen Figuren werden zum Identifizieren gleicher Teile verwendet, obwohl aus einem Vergleich hervorgeht, daß sich bestimmte Teile hinsichtlich bestimmter Einzelheiten des Aufbaus unterscheiden. Fig. 6 und 7 zeigen, daß der Druckregler 200 in das untere Ende des LSPV 14' integriert worden ist. Die Nippel, die den Ventilauslaßanschluß 14o' und den Reglereinlaßanschluß 208 bildeten, sind entfallen. Der Teil des Strömungswegs hinter dem Ventilzapfen steht direkt in dem Körper der Baugruppe mit dem Kammerraum 236 in Verbindung.Figures 6 and 7 illustrate another embodiment in which an LSPV and a pressure regulator are integrated into a single assembly. Like reference numerals from the previous figures are used to identify like parts, although comparison will show that certain parts differ in certain details of construction. Figures 6 and 7 show that the pressure regulator 200 has been integrated into the lower end of the LSPV 14'. The nipples that formed the valve outlet port 14o' and the regulator inlet port 208 have been eliminated. The portion of the flow path behind the valve pin communicates directly with the chamber space 236 in the body of the assembly.

Das flexible Glied 220, das Dichtelement 224 und die Formation 226 sind als ein einziges Teil verkörpert, das durch Inserttechnik auf der Scheibe 222 hergestellt worden ist. Das Innere der Abdeckung 202c umfaßt einen kreisförmigen Grat 202r, an dem ein zentrales ringförmiges Gebiet der Wand 232 anliegt, wenn die Feder 228 das Dichtelement 224 maximal von dem Rand 212 weg vorspannt.The flexible member 220, the sealing element 224 and the formation 226 are embodied as a single part that is insert molded onto the disk 222. The interior of the cover 202c includes a circular ridge 202r against which a central annular region of the wall 232 abuts when the spring 228 maximally biases the sealing element 224 away from the rim 212.

Der Strömungsweg, der den Kammerraum 234 mit dem den Einlaßanschluß 14i' bildenden Nippel verbindet, besteht aus einem internen T-Stück-Durchgang 14t', der sich von dem Nippeldurchgang aus erstreckt. Eine einstückig mit dem flexiblen Glied 222 ausgebildete ringförmige Dichtung 241 dichtet um die Außenseite des T-Stück- Durchgangs ab, wo dieser mit dem Kammerraum 234 in Verbindung steht. Der Druckregler 200 und das Ventil 14' der Ausführungsform der Fig. 6 und 7 funktionieren auf die gleiche Weise wie oben für die frühere Ausführungsform beschrieben.The flow path connecting the chamber space 234 to the nipple forming the inlet port 14i' consists of an internal tee passage 14t' extending from the nipple passage. An annular seal 241 formed integrally with the flexible member 222 seals around the outside of the tee passage where it communicates with the chamber space 234. The pressure regulator 200 and valve 14' of the embodiment of Figs. 6 and 7 function in the same manner as described above for the earlier embodiment.

Wenngleich das in Fig. 6 gezeigte Solenoid S auf die gleiche Weise wie das in den Fig. 3 und 4 gezeigte Solenoid funktioniert, so unterscheidet es sich in bestimmten Einzelheiten seines Aufbaus. Der die Spule enthaltende Spulenkörper 44, 46 und die Statorteile 48, 50 und 52 sind mit einem Überformteil 300 ummantelt, um einen Aufbau auszubilden, der als Teil des Überformteils auch das Körperteil B2 enthält. Das Überformteil enthält Merkmale, die die Schale des Verbinders 92 bilden. Die Aufnahmen für das Aufnehmen der Feder 86 und ihres zugeordneten Einstellmechanismus werden durch das Statorteil 48 bereitgestellt.Although the solenoid S shown in Fig. 6 is based on the While the solenoid 90 functions in the same manner as the solenoid shown in Figs. 3 and 4, it differs in certain details of its construction. The coil-containing bobbin 44, 46 and the stator members 48, 50 and 52 are encased in an overmold 300 to form an assembly which also includes the body member B2 as part of the overmold. The overmold includes features which form the shell of the connector 92. The receptacles for receiving the spring 86 and its associated adjustment mechanism are provided by the stator member 48.

Das Statorteil 48 ist ein Drehmaschinenteil. Das Statorteil 50 ist ein Band statt ein vollzylindrisches Rohr. Die beiden Teile 48 und 50 sind miteinander verbunden. Teil 48 weist ein Kopfende auf, das durch ein Loch in einem radialen Abschnitt des Bandes 50 verläuft. Teil 48 ist über die Kante des Lochs im Band 50 verstemmt, um die beiden Teile miteinander zu verbinden. Ein axialer Abschnitt des Bandes 50 erstreckt sich von dem radial äußeren Ende des radialen Abschnitts des Bandes, verläuft axial über das Äußere der Spule 44 und erstreckt sich in Kontakt mit dem Statorteil 52.The stator part 48 is a lathe part. The stator part 50 is a band rather than a solid cylindrical tube. The two parts 48 and 50 are connected together. Part 48 has a head end that passes through a hole in a radial portion of the band 50. Part 48 is caulked over the edge of the hole in the band 50 to connect the two parts together. An axial portion of the band 50 extends from the radially outer end of the radial portion of the band, passes axially over the exterior of the coil 44 and extends into contact with the stator part 52.

Die zu überformenden Teile werden in einem geeignet geformten Formhohlraum in einer Maschine angeordnet, die die Überformung um sie herum ausbildet. Während Überformmaterial fließt, bedeckt es wie gezeigt die Spule/den Spulenkörper 44, 46 und die Statorteile, läßt aber das äußere Kopfende des Statorteils 48 unbedeckt. Dies gestattet Zugang zu der Stellschraube 88, die in das Statorteil 48 eingeschraubt ist und einen vieleckig geformten Sockel 88' zur Ineingriffnahme durch ein nicht gezeigtes, entsprechend geformtes Einstellwerkzeug enthält. Das Statorteil 48 enthält außerdem einen hohlen Innenraum für die Feder 86. Ein Ende der Feder 86 sitzt auf einem inneren axialen Ende der Schraube 88 und wird durch einen Vorsprung in diesem axialen Ende zentriert. Das gegenüberliegende Ende der Feder 86 sitzt in einer Senkung des Ankers 72.The parts to be overmolded are placed in a suitably shaped mold cavity in a machine which forms the overmold around them. As overmold material flows, it covers the coil/bobbin 44, 46 and the stator parts as shown, but leaves the outer head end of the stator part 48 uncovered. This allows access to the set screw 88 which is threaded into the stator part 48 and includes a polygonal shaped socket 88' for engagement by a suitably shaped setting tool (not shown). The stator part 48 also includes a hollow interior for the spring 86. One end of the spring 86 is seated on an inner axial end of the screw 88 and is supported by a projection in that axial end. centered. The opposite end of the spring 86 sits in a recess of the armature 72.

Das Überformmaterial bildet sich um einen Umfang 399 eines geformten Kunststoffteils 400 herum aus, das den Einlaßanschluß 14V', den Ausgang 206 und die Reglerbasis 202b integriert, wodurch die Überformung mit dem Teil 400 verriegelt wird. Nach dem Aushärten des Überformmaterials nimmt die Überformung eine endgültige Form an, wie gezeigt.The overmold material forms around a perimeter 399 of a molded plastic part 400 that incorporates the inlet port 14V', the outlet 206, and the regulator base 202b, thereby locking the overmold to the part 400. After the overmold material cures, the overmold assumes a final shape as shown.

Das Ventilsitzelement 66 wird an das Teil 400 montiert, wobei das Element eine niedrigere zylindrische Wand aufweist, die durch einen O-Ring 402 auf abdichtende Weise an dem offenen inneren Ende (koaxial mit der Achse AX) des den Einlaßanschluß 14V' bildenden Nippels angebracht ist. Über der Querwand des Ventilsitzelements, die das durch das Ventil 74 gesteuerte Durchgangsloch enthält, enthält die zylindrische, rohrförmige Wand des Sitzelements mehrere über den Umfang beabstandete Fenster, damit durch das durch das Ventil 74 gesteuerte Durchgangsloch strömender Dampf zu einem Innenraum des Teils 400 strömen und von dort aus in den Reglerkammerraum 236 eintreten, kann. Der Dampfströmungsweg ist durch die nicht numerierten Pfeile in den Fig. 6 und 7 angegeben. Das Sitzelement umfaßt an seinem entfernten Ende einen ringförmigen Flansch, der auf dem Umfang 399 des Teils 400 sitzt, und einen kreisförmigen Rand, der eine kurze Strecke in das Statorteil 52 paßt. Die Zapfenwelle wird durch die Durchführung 60 geführt, während der Anker durch eine dünnwandige, nicht ferromagnetische Hülse 408 geführt wird.The valve seat member 66 is mounted to the part 400, the member having a lower cylindrical wall sealingly attached to the open inner end (coaxial with the axis AX) of the nipple forming the inlet port 14V' by an O-ring 402. Above the transverse wall of the valve seat member containing the through hole controlled by the valve 74, the cylindrical tubular wall of the seat member contains a plurality of circumferentially spaced windows to allow steam flowing through the through hole controlled by the valve 74 to flow to an interior of the part 400 and from there enter the regulator chamber space 236. The steam flow path is indicated by the unnumbered arrows in Figs. 6 and 7. The seat member includes at its distal end an annular flange which sits on the periphery 399 of the member 400 and a circular rim which fits a short distance into the stator member 52. The journal shaft is guided through the bushing 60 while the armature is guided through a thin-walled, non-ferromagnetic sleeve 408.

Ausführungsformen, die die erfindungsgemäßen Prinzipien ausnutzen, können auf unterschiedliche Weise konstruiert werden. Da die Technologie der Kraftfahrzeugelektronik üblicherweise elektronische Prozessoren verwendet, kann die Entwicklung des elektrischen Steuersignals für das Solenoid dadurch bewerkstelligt werden, daß man herkömmliche Softwareprogrammiertechniken verwendet, um die gewünschte Wellenform oder die gewünschten Wellenformen für eine beliebige spezifische Steuerstrategie zu entwickeln.Embodiments utilizing the principles of the invention can be constructed in different ways. Since automotive electronics technology typically uses electronic processors, the development of the electrical control signal for the solenoid by using conventional software programming techniques to develop the desired waveform or waveforms for any specific control strategy.

Claims

1. Electrically operated pressure regulated fluid flow control valve (14') comprising:

a valve body (B1, B2);

an inlet (14i') at which fluid flow enters the valve body (B1, B2);

an outlet (140') at which fluid flow leaves the valve body (B1, B2);

a valve mechanism (p. 46, 70, 72, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 76, 78, 80) arranged in the valve body (B1, B2) for controlling the flow of fluid therethrough; and

a pressure regulator (200) connected to the valve body (B1, B2) and comprising a body (202, 202b, 202c, 202n; 202r) surrounding an interior space (234, 236), a flow path extending through the body (202, 202b, 202c, 202n; 202r) with an inlet (204) and an outlet (206) connected to the outlet (140'), and a pressure regulating mechanism (220, 222, 224, 228, 232) for regulating the pressure at the inlet to the flow path;

characterized in that the valve mechanism (p. 46, 70, 72, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 76, 78, 80) has a frequency response characteristic which prevents it from accurately tracking the fundamental frequency of an electrical control signal, the fundamental frequency of which is above a predetermined frequency which, when applied in controlling the valve mechanism (p. 46, 70, 72, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 76, 78, 80), positions the valve mechanism (p. 46, 70, 72, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 76, 78, 80) in a position which corresponds to a most recent time average of the electronic control signal without any significant Pulsation of the valve mechanism (p. 46, 70, 72, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 76, 78, 80);

and that the pressure regulating mechanism (220, 222, 224, 228, 232) comprises a fluid-impermeable movable wall (232) which divides the interior (234, 236) into a first chamber space (234) with variable volume and a second chamber space (236) with variable volume, the first chamber space (234) being connected to the inlet (14i') and the second chamber space (236) forming part of the flow path between the inlet (204) and the outlet (206), the pressure regulating mechanism (220, 222, 224, 228) regulating the pressure at the inlet (204) to a pressure which is substantially independent of the pressure at the outlet (206), thereby causing the flow through the valve (14') to be influenced by pressure changes at the inlet (14i') is essentially independent.

2. Valve according to claim 1, wherein the output (206) is connected to a variable vacuum.

3. Valve according to claim 1 or 2, wherein the inlet (204) comprises an external nipple and the valve further comprises a channel (208) connecting the nipple to the inlet (14i').

4. Valve according to one of the preceding claims, wherein the valve body (B1, B2) and the pressure regulator body (202, 202b, 202c, 202n; 202r) are assembled to form an enclosure through which a fluid flow moves from the valve mechanism (S. 46, 70, 72, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 76, 78, 80) to the pressure regulating mechanism (220, 222, 224, 228, 232).

5. Valve according to one of the preceding claims, wherein the movable wall (232) comprises a rigid disc (222) arranged centrally on the movable wall, and a disc (222) surrounding flexible member (220), wherein the disc (222) comprises a sealing element (224) arranged centrally thereon.

6. Valve according to claim 5, wherein the pressure regulating mechanism (220, 222, 224, 228, 232) comprises a helically wound spring (228) having one axial end abutting the disc (222) and surrounding the sealing element (224).

7. Valve according to claim 6, wherein the helically wound spring (228) and the sealing element (224) are arranged in the second variable volume chamber space (236).

8. A valve according to any one of claims 4 to 7, wherein the pressure regulating mechanism (220, 222, 224, 228, 232) further comprises a walled channel having an open end (212) disposed in the second variable volume chamber (236) adjacent the disc (222) and leading to the outlet (206), the flexible member (220) allowing unrestricted movement of the disc (222) relative to the open end (212) of the walled channel.

9. A valve according to claim 8, wherein the spring (228) urges the disc (222) away from the open end (212) of the walled channel.

10. Valve according to one of the preceding claims, wherein the valve mechanism (S. 46, 70, 72, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 76, 78, 80) comprises a linear solenoid actuator (S) to which the electrical control signal is applied.

11. Valve according to claim 10, wherein the linear solenoid actuator (S) has a coil body (44), on the coil body (44) a coil (46), to which the electrical control signal is applied, a stator structure (48, 50, 52) associated with the coil (46) and an overmolding (300) connecting the coil body (44) and the stator structure (48, 50, 52) to one another in the assembled state and covering the coil (46).

12. Valve according to claim 10 or 11, further comprising an electrical control circuit for supplying the electrical signal to the linear solenoid actuator (S) at the fundamental frequency which is substantially above the frequency response characteristic of the valve mechanism (5, 46, 70, 72, 74, 74a, 74b, 74c, 74d, 76, 78, 80).

13. A fuel vaporization valve for venting fuel vapor from a fuel tank (16) to an intake manifold (18) of an internal combustion engine (20), comprising a valve according to any one of the preceding claims, wherein the first chamber space (234) is connected to the fuel tank air space.

14. Fuel vapor vent valve according to claim 13, wherein the first chamber space (234) is connected to the fuel tank plenum space through a fuel vapor collection canister (12; 237).