JP6109167B2

JP6109167B2 - 流体制御バルブアセンブリ

Info

Publication number: JP6109167B2
Application number: JP2014520743A
Authority: JP
Inventors: クルカルニー、ジリッシュ; サーカー、サブラータ; クス、シュエータギーニャ; パチパンド、サントーシュ; キッピー、ブラッドリー、エヌ．
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: US8770176B2; WO2013011366A2; WO2013011366A8; EP2734394B1; EP2734394A2; CN103717430B; WO2013011366A3; KR20140056270A; JP2014527137A; CN103717430A; US20130019844A1

Description

本開示は、流体制御バルブアセンブリに関する。

バルブは、液体及び／又は気体の流れを制御するために多くの産業で利用されている。そのような制御バルブの一つの適用例は、燃料を蓄積した車両に見られ、車両の燃料システムから漏れたガソリン蒸発ガスによる車両の蒸発ガスエミッションを抑制するためのものである。現代の車両の蒸発ガスエミッションは、多くの国で厳しく規制されている。燃料蒸発ガスが大気に直接放出されるのを防止するため、１９７０年代以降に製造された車両の多くは、特別に設計された蒸発ガスエミッションシステムを含む。更に、近年、車両製造業者は、完全に密封されたエンジンへの燃料供給装置を開発し始めている。

一般的な蒸発ガスエミッションシステムでは、燃料システムから放出された燃料蒸発ガスは、活性炭を収容したパージキャニスタへ送られる。このようなキャニスタ内で使用される活性炭は、極めて多孔質となるように処理された炭素の形態であり、燃料蒸発ガス及び／又は化学反応物質を吸着するのに利用可能な非常に大きな表面積を形成する。特定のエンジン運転モード中に、特別に設計された制御バルブの助けにより、燃料蒸発ガスは、キャニスタ内に吸収される。その後、他のエンジン運転モード中に、追加の制御バルブの助けにより、自然吸気エンジンでは、エンジン負圧下で外気がキャニスタを通して吸引されて、燃料蒸発ガスがこれが燃焼されるエンジンへ吸入される。

しかしながら、自然吸気エンジンは、運転中に殆どの状況で負圧を発生するが、過給器エンジンは、通常は正圧で運転する。その結果、過給器エンジンに使用される蒸発ガスエミッションシステムは、一般的に、自然吸気エンジンに使用されるものとは異なっている。

本発明の一実施形態は、第１、第２、第３及び第４通路を形成するハウジングを含むバルブアセンブリである。第１通路は、比較的高圧の流体をバルブアセンブリに導入するように構成されているのに対して、第２通路は、比較的低圧の流体をバルブアセンブリに導入するように構成されている。第３通路は、第２通路に流体接続して、バルブアセンブリから流体を放出するように構成されている。第４通路は、第１通路及び第２通路に流体接続されて、バルブアセンブリから流体を放出するように構成されている。

また、このバルブアセンブリは、第２通路から第３通路への流体の流れを許容する第１チェック弁、及び、第２通路から第４通路への流体の流れを許容する第２チェック弁を含む。バルブアセンブリは、更に、第１通路と第４通路との間に配置されて、第１通路から第４通路へ流入する比較的高圧の流体の速度を制御するように構成されたノズル含む。比較的低圧の流体は、比較的高圧の流体により、ノズルの外周上で第２通路から第４通路へ吸引される。

バルブアセンブリは、エンジンの吸入空気流を加圧するように構成されたコンプレッサを有する内燃エンジンにおける蒸発ガスエミッションシステムの一部として使用することができる。

本発明の上述の特徴及び利点、並びに、他の特徴及び利点は、添付図面を伴う本発明を実施するための最良の形態の以下の詳細な説明から容易に明らかになる。

本発明の一実施形態に従った燃料蒸発ガスの流れを制御するように構成されたバルブアセンブリを使用するシステムを有する過給器エンジンの蒸発ガスエミッションシステムの概略図である。図１に概略的に示されたバルブアセンブリの斜視図である。図２を３−３線に沿って破断した斜視図である。図２を４−４線に沿って破断した斜視図である。図２を３−３線に沿って破断した他の実施形態の斜視図である。

いくつかの図をとおして同様又は類似の部品には同様の参照符号が対応する図面を参照して、図１は、符号１０によって概略的に表される車両を示している。車両１０は、内燃エンジン１４に供給される燃料を蓄えるリザーバとして構成される燃料タンク１２を含む。当業者によって理解されるように、燃料タンク１２は、一般的に燃料ポンプ及び燃料インジェクタ（図示せず）も含む燃料システムの一部である。エンジン１４は、車両１０を駆動するトルクを発生するように構成され、火花又は圧縮点火タイプとすることができる。

また、車両１０は、エンジン１４及びその燃料システムの作動を調整するように構成されたコントローラ１６を含む。燃料タンク１２は、燃料タンク１２によって放出される燃料蒸発ガスを収集し、また、その後、燃料蒸発ガスをエンジン１４へ放出するように構成されたパージキャニスタすなわちカーボンキャニスタ２０を含む蒸発ガスエミッション制御システム１８に作動的に接続されている。また、コントローラ１６は、パージバルブ２２の開弁により、放出された燃料蒸発ガスを再収集及び再循環するために、蒸発ガスエミッション制御システム１８の作動を調整するように構成されている。

エンジン１４は、適当量の燃料及び空気を受入れるシリンダ２４を含む。図示のように、エンジン１４は、コンプレッサ２６の形式の過給器を使用する。当業者には当然のことながら、コンプレッサ２６は、排気駆動ターボチャージャ又は機械的に駆動されるスーパチャージャのいずれかとすることができる。コンプレッサ２６は、燃焼させるエンジンによって使用される外気流２７を加圧することにより、エンジン１４の出力を増大させるように構成されている。第１エアダクト２８は、空気の流れが適当なフィルタ（図示せず）を通過した後、外気流２７をコンプレッサ２６へ供給するように構成されている。コンプレッサ２６は、外気流２７を加圧して、加圧空気流２９を第２エアダクト３０に押し込む。第２エアダクト３０は、加圧空気流２９をコンプレッサ２６から吸気マニホールド３２に供給する。特定のエンジンの用途に応じてコンプレッサ２６は、外気流２７を加圧することができる。

スロットルプレート３３は、第２エアダクト３０と吸気マニホールドとの間に配置されて、吸気マニホールド３２に入る加圧されない外気流２７又は加圧空気流２９の空気流量を制御するように構成されている。次いで、吸気マニホールド３２は、加圧空気流２９をシリンダ２４に分配して導入する。コンプレッサ２６によって生成された増量された空気流に合わせるため、燃料タンク１２から特定の構造の燃料インジェクタ（図示せず）を介して、適当な供給量の燃料がシリンダ２４内に噴射される。そのような燃料インジェクタの燃料供給場所は、吸気マニホールド内へ、又は、直接的に個々のシリンダ２４の内部へのいずれかとすることができる。

蒸発ガスエミッション制御システム１８は、更に、バルブアセンブリ３４を含む。バルブアセンブリ３４は、エンジン１４とパージキャニスタ２０との間の燃料蒸発ガス３５の流れを制御するように構成されている。燃料蒸発ガス３５は、コンプレッサ２６によって生成された加圧空気流２９である比較的高圧の流体に比して、比較的低圧の流体である。図２〜４に示されるように、バルブアセンブリ３４は、ハウジング３６を含み、このハウジング３６は、バルブアセンブリ３４の内部の全ての部品を保持して小型化されている。ハウジング３６は、第１ハウジング部３８、第２ハウジング部４０及び第３ハウジング部４２を含む。第１ハウジング部３８は、第１通路４４を形成する。第２ハウジング部４０は、第２通路４６を形成する。第３ハウジング部４２は、第３通路４８及び第４通路５０を形成する。第１通路４４は、第２エアダクト３０に流体接続して、加圧空気流２９をバルブ３４に導入する。第２通路４６は、カーボンキャニスタ２０に流体接続して、燃料蒸発ガス３５をハウジング３６に導入する。第３通路４８は、第２通路４６に流体接続して、燃料蒸発ガス３５を吸気マニホールド３２に放出するように構成されている。第４通路５０は、第１通路４４及び第２通路４６に流体接続して、燃料蒸発ガス３５を第１エアダクト２８に放出するように構成されている。

図３は、図２に示される３−３線に沿って破断したバルブアセンブリ３４の断面を示している。図３に示されるように、バルブアセンブリ３４は、第１チェック弁５２を含む。第１チェック弁５２は、第２通路４６と第３通路４８との間に配置されて、第２通路４６から第３通路４８への一方向の流体の流れを許容するように構成されている。バルブアセンブリ３４は、更に、第２チェック弁５４を含む。第２チェック弁５４は、第２通路４６と第４通路５０との間に配置されて、第２通路４６から第４通路５０への一方向の流体の流れを許容するように構成されている。第１及び第２チェック弁５２，５４は、フラップ−タイプとして示されているが、各チェック弁は、ボール又はポペット−タイプとして構成してもよい。

更に、図３に示されるように、バルブアセンブリ３４は、ハウジング３６の内側に配置された第１チェック弁ホルダ５６を含む。第１チェック弁ホルダ５６は、第１チェック弁ホルダ５６は、第１チェック弁５２を保持するように構成されている。更に、バルブアセンブリ３４は、第２チェック弁ホルダ５８を含む。第２チェック弁ホルダ５８は、ハウジン３６の内側に同様に配置されて、第２チェック弁５４を保持するように構成されている。あるいは、第１及び第２チェック弁ホルダ５６，５８は、（図３に示されるように）組み合わせて単一の部品として構成してもよい。

図４は、図２に示される４−４線に沿って破断したバルブアセンブリ３４の断面を示している。図４に示されるように、バルブアセンブリ３４は、先細ノズル６０を含む。図４に示されるように、先細ノズル６０は、第１ハウジング部３８に組込まれて第１ハウジング部３８によって形成することができる。先細ノズル６０は、第１通路４４と第４通路５０との間に配置されて、第１通路４４から第４通路５０に流入する加圧空気流２９の速度を増大させるように構成されている。キャビティ６２は、ノズル６０の周囲を取囲み、また、第２通路４６に流体接続している。加圧空気流２９がノズル６０を通過して速度を増大して第４通路５０へ流出した後、加圧空気流２９は、キャビティ６２内に負圧を導入する。キャビティ６２内に導入された負圧は、第２チェック弁５４を開く。したがって、加圧空気流２９は、燃料蒸発ガス３５をノズル６０の外周の第２通路４６から第４通路５０へ吸引する誘因流れとして作用する。燃料蒸発ガス３５が第２通路４６に流入すると、この燃料蒸発ガス３５は、加圧空気流２９に混合する。

図２に示されるように、先細ノズル６０が第１通路４４と第４通路５０との間に配置された後、第１ハウジング部３８は、第２ハウジング部に結合される。第１及び第２チェック弁５２，５４と共に第１及び第２チェック弁ホルダ５６，５８が第３ハウジング部４２の中にはめ込まれた後、第２ハウジング部４０は、第３ハウジング部４２に結合される。第１、第２及び第３ハウジング部３８，４０，４２は、エンジニアリングプラスチック等の適当な高強度かつ化学的耐性の材料から形成することができる。更に、第１、第２及び第３ハウジング部３８，４０，４２は、適当なファスナを介して互いに取付け、又は、超音波溶着、スナップ結合、又は、接着、あるいはこれらの処理の組合せ等の強固な接着工程によって互いに結合することができる。以下の第１、第２及び第３ハウジング部３８，４０，４２の結合によって得られるハウジング３６の構造は、コンプレッサ２６によって発生する圧力に対して、漏れ又はその他の故障を生じることなく耐えることができる必要がある。

図５は、図２に示される３−３線に沿って破断したバルブアセンブリ３４の他の実施形態の断面を示している。図５に示されるように、バルブアセンブリ３４は、図３の第１チェック弁５２と同様に機能する第１チェック弁６４を含む。第１チェック弁６４は、第２通路４６と第３通路４８との間に配置されて、第２通路４６から第３通路４８への一方向の流体の流れを許容するように構成されている。バルブアセンブリ３４は、更に、図３の第２チェック弁５４と同様に機能する第２チェック弁６６を含む。第２チェック弁６６は、第２通路４６と第４通路５０との間に配置されて、第２通路４６から第４通路５０への一方向の流体の流れを許容するように構成されている。第１及び第２チェック弁６４、６６は、ダイアフラム−タイプとして示されている。

図５に示されるように、各チェック弁６４，６６は、第２ハウジング部４０と第３ハウジング部４２との間に挟まれ、これにより、バルブアセンブリ３４の内部に保持されている。第１及び第２チェック弁６４，６６は、単一の要素として一体に結合してもよく、これにより、一体構造として特徴づけられ、又は、２つの個別のバルブ要素としてもよい。バルブアセンブリ３４の作動中、第１チェック弁６４は、リブ６８によって支持され、第２チェック弁６６は、リブ７０によって支持される。図５に示されるように、リブ６８及び７０は、第２ハウジング部４０に組込まれるようにすることができる。

エンジン１４の運転中、コンプレッサ２６が作動されて過給圧を発生させているとき、加圧空気流２９は、コンプレッサ２６の下流の第２エアダクト３０から第１通路４４を介してバルブアセンブリ３４に流入する。加圧空気流２９は、ノズル６０を通ってキャビティ６２に負圧を誘導し、これにより、第２チェック弁５４を開く。パージバルブ２２が開くと、燃料蒸発ガス３５は、カーボンキャニスタ２０から第２通路４６を通してバルブアセンブリ３４へ除去される。したがって、パージバルブ２２及び第２チェック弁５４の両方は、カーボンキャニスタ２０からバルブアセンブリ３４へ向かう流れのみを許容して逆流を阻止する。前述のように、燃料蒸発ガス３５は、キャビティ６２を通って燃料蒸発ガスと加圧空気とが混合される第４通路５０に流入する加圧空気流２９によって生成される誘因流れを介して吸引される。

混合された加圧吸気流２９及び燃料蒸発ガス３５は、第４通路５０からコンプレッサ２６の上流の第１エアダクト２８へ導かれる。第１エアダクト２８では、混合された加圧吸気流２９及び燃料蒸発ガス３５は、更に、外気流２７と混合されてコンプレッサ２６へ導かれる。コンプレッサ２６の下流では、空気流と混合された燃料蒸発ガス３５は、第２エアダクト３０を通って吸気マニホールド３２へ流れ、シリンダ２４に導入されて燃焼される。したがって、上述の状況では、コンプレッサ２６からの加圧空気流２９は、カーボンキャニスタ２０をパージするための誘因流れとして利用される。

エンジン１４の運転中、コンプレッサ２６が作動せず、かつ、スロットルプレート３３が閉じているとき、吸気マニホールド３２内に負圧すなわち真空状態が発生される。このような状態下では、パージバルブ２２が開くと、燃料蒸発ガス３５は、カーボンキャニスタ２０からバルブアセンブリ３４へ除去される。第１チェック弁５２は、吸気マニホールド３２内の負圧によって開かれる。したがって、パージバルブ２２及び第１チェック弁５２の両方は、カーボンキャニスタ２０からバルブアセンブリ３４へ向かう流れのみを許容して逆流を阻止し、これにより、燃料蒸発ガス３５が直接、第３通路４８へ向かうようにする。燃料蒸発ガス３５は、第３通路４８から、スロットルプレート３３の下流の吸気マニホールド３２へ導入される。この燃料蒸発ガス３５は、その後、吸気マニホールド３２からシリンダ２４に吸引されて燃焼される。

本発明を実施するための最良の形態が詳細に説明されているが、本発明に関連する当業者は、添付の請求の範囲の技術的範囲内において、本発明を実施するための様々な他の設計及び実施形態を認識するであろう。

Claims

バルブアセンブリであって、
ハウジングと、
前記ハウジングによって形成されて、前記バルブアセンブリに比較的高圧の流体を導入するよう構成された第１通路と、
前記ハウジングによって形成されて、前記バルブアセンブリに比較的低圧の流体を導入するように構成された第２通路と、
前記ハウジングによって形成され、前記第２通路に流体接続し、前記バルブアセンブリから流体を放出するように構成された第３通路と、
前記ハウジングによって形成されて、前記第１通路及び前記第２通路に流体接続され、前記バルブアセンブリから流体を放出するように構成された第４通路と、
前記第２通路から前記第３通路への流体の流れを許容するように構成された第１チェック弁と、
前記第２通路から前記第４通路への流体の流れを許容するように構成された第２チェック弁と、
前記第１通路と前記第４通路との間に配置されて、前記第４通路に流入する比較的高圧の流体の速度を制御するように構成されたノズルと、を備え、
前記比較的高圧の流体により、前記ノズルの外周で前記比較的低圧の流体が前記第２通路から前記第４通路へ吸引され、
前記第１及び第２チェック弁の少なくとも一方は、フラップ−タイプ、ダイアフラム−タイプ又はボール−タイプのいずれかであることを特徴とするバルブアセンブリ。
更に、前記ハウジングの内側に配置されて前記第１チェック弁を保持する第１チェック弁ホルダと、前記ハウジングの内側に配置されて前記第２チェック弁を保持する第２チェック弁ホルダとを備えていることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
前記第１チェック弁ホルダと前記第２チェック弁ホルダとは、組合わされて一体の部品として構成されていることを特徴とする請求項２に記載のバルブアセンブリ。
前記ハウジングは、前記第１通路を形成する第１ハウジング部と、前記第２通路を形成する第２ハウジング部と、前記第３通路及び前記第４通路を形成する第３ハウジング部とを含むことを特徴とする請求項２に記載のバルブアセンブリ。
前記ノズルは、第１ハウジング部によって形成されていることを特徴とする請求項４に記載のバルブアセンブリ。
前記ノズルは、互いに結合された前記第１ハウジング部及び前記第３ハウジング内で前記第１通路と前記第４通路との間に配置され、前記第１及び第２チェック弁ホルダは、前記第２ハウジング部に結合された前記第３ハウジング部内に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のバルブアセンブリ。
前記第１、第２及び第３ハウジング部は、超音波溶着、スナップ結合及び接着の少なくとも１つによって互いに結合されていることを特徴とする請求項６に記載のバルブアセンブリ。
前記第１チェック弁と前記第２チェック弁とは、単一の要素として一体に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
シリンダ及び該シリンダに空気流を導入するように構成された吸気マニホールドを有する内燃エンジンと、
前記吸気マニホールドに供給する空気流を加圧するように構成されたコンプレッサと、
前記コンプレッサに空気流を供給するように構成された第１エアダクト、及び、前記コンプレッサから前記吸気マニホールドに加圧された空気流を供給するように構成された第２エアダクトと、
前記シリンダに燃料を供給するように構成された燃料システムと、
前記燃料システムから燃料蒸発ガスを収集するように構成されたカーボンキャニスタと、
バルブアセンブリであって、
ハウジングと、
前記ハウジングによって形成され、前記第２エアダクトに流体接続して、加圧された空気流を前記バルブアセンブリに導入する第１通路と、
前記ハウジングによって形成され、前記カーボンキャニスタに流体接続されて、燃料蒸発ガスを前記ハウジングに導入する第２通路と、
前記ハウジングによって形成され、前記第２通路に接続されて、燃料蒸発ガスを前記吸気マニホールドに放出するように構成された第３通路と、
前記ハウジングによって形成され、前記第１及び第２通路に流体接続されて、燃料蒸発ガスを前記第１エアダクトに放出するように構成された第４通路と、
前記第２通路から前記第３通路への流体の流れを許容するように構成された第１チェック弁と、
前記第２通路から前記第４通路への流体の流れを許容するように構成された第２チェック弁と、
前記第１通路と前記第４通路との間に配置されて、前記第１通路から前記第４通路に流入する加圧された空気流の速度を制御するように構成されたノズルと、を含み
加圧された空気流により、前記ノズルの外周で燃料蒸発ガスが前記第２通路から前記第４通路へ吸引されるバルブアセンブリと、を備え、
前記第１及び第２チェック弁の少なくとも一方は、フラップ−タイプ、ダイアフラム−タイプ又はボール−タイプのいずれかであることを特徴とする車両。
前記バルブアセンブリは、更に、前記ハウジングの内側に配置されて前記第１チェック弁を保持する第１チェック弁ホルダと、前記ハウジングの内側に配置されて前記第２チェック弁を保持する第２チェック弁ホルダとを含むことを特徴とする請求項９に記載の車両。
前記第１チェック弁ホルダと前記第２チェック弁ホルダとは、組合わされて一体の部品として構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の車両。
前記ハウジングは、前記第１通路を形成する第１ハウジング部と、前記第２通路を形成する第２ハウジング部と、前記第３通路及び前記第４通路を形成する第３ハウジング部とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の車両。
前記ノズルは、前記第１ハウジング部によって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の車両。
前記ノズルは、互いに結合された前記第１ハウジング部及び前記第３ハウジング部内で前記第１通路と前記第４通路との間に配置され、前記第１及び第２チェック弁ホルダは、前記第２ハウジング部と前記第３ハウジング部とが結合された前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の車両。
前記第１、第２及び第３ハウジング部は、超音波溶着、スナップ結合及び接着の少なくとも１つによって互いに結合されていることを特徴とする請求項１４に記載の車両。
前記第１チェック弁と前記第２チェック弁とは、単一の要素として一体に結合されていることを特徴とする請求項９に記載の車両。
バルブアセンブリであって、
ハウジングと、
前記ハウジングによって形成されて、前記バルブアセンブリに比較的高圧の流体を導入するよう構成された第１通路と、
前記ハウジングによって形成されて、前記バルブアセンブリに比較的低圧の流体を導入するように構成された第２通路と、
前記ハウジングによって形成され、前記第２通路に流体接続して、前記バルブアセンブリから流体を放出するように構成された第３通路と、
前記ハウジングによって形成され、前記第１通路及び前記第２通路に流体接続されて、前記バルブアセンブリから流体を放出するように構成された第４通路と、
前記第２通路から前記第３通路への流体の流れを許容するように構成された第１チェック弁と、
前記第２通路から前記第４通路への流体の流れを許容するように構成された第２チェック弁と、
前記ハウジング内に配置されて、前記第１チェック弁及び前記第２チェック弁を保持するように構成された単一のチェック弁ホルダと、
前記第１通路と前記第４通路との間に配置されて、前記第１通路から前記第４通路に流入する比較的高圧の流体の速度を制御するように構成されたノズルと、を備え、
前記ハウジングは、前記第１通路を形成する第１ハウジング部と、前記第２通路を形成する第２ハウジング部と、前記第３通路及び前記第４通路を形成する第３ハウジング部とを含み、
前記ノズルは、互いに結合された前記第１ハウジング部及び前記第３ハウジング部内で前記第１通路と前記第４通路との間に配置され、前記チェック弁ホルダは、前記第２ハウジング部と前記第３ハウジング部とが結合された前記ハウジング内に配置され、
前記ノズルは、前記第１ハウジング部によって形成され、
前記比較的高圧の流体により、前記ノズルの外周で前記比較的低圧の流体が前記第２通路から前記第４通路へ吸引され、
前記第１及び第２チェック弁の少なくとも一方は、フラップ−タイプ、ダイアフラム−タイプ又はボール−タイプのいずれかであることを特徴とするバルブアセンブリ。
前記第１チェック弁と前記第２チェック弁とは、単一の要素として一体に結合されていることを特徴とする請求項１７に記載のバルブアセンブリ。