具有被动式罐真空泄放的罐压力控制螺线管.pdf

一种具有被动式罐真空泄放的罐压力控制螺线管。一种燃料罐压力控制阀门，所述阀门通过燃料罐吹扫阀中的附加组件提供受控和被动式真空泄放功能两者。除了吹扫阀之外，所述燃料罐压力控制阀门除了吹扫阀外还包括第二阀门，以在下列一侧上产生小密封面积：即通过吹扫阀中的正常磁力，所述侧易于克服燃料罐压力而打开。所述第二阀门是密封盘，所述密封盘具有孔口以允许吹扫蒸汽流动。密封盘的一侧在较大面积上具有密封，以便小真空力克服弹簧力而打开阀门，所述弹簧力将阀门偏压至闭合位置。所述第二阀门的设计使用密封盘以提供精确的流动控制和被动式真空泄放。

权利要求书
1.  一种设备，包括：
阀门组件，其包括：
　　外壳；
　　致动器，所述致动器被设置在所述外壳内；
　　空腔，所述空腔成型为所述外壳的一部分，所述空腔与所述致动器相邻；
　　第一阀门构件，所述第一阀门构件的运动由所述致动器控制；
　　第二阀门构件，所述第二阀门构件选择性地与所述第一阀门构件接触；并且
其中，在第一操作模式期间，所述致动器控制所述第一阀门构件在打开位置和闭合位置之间的运动，以允许吹扫蒸汽从所述空腔流动通过所述第二阀门构件并离开所述外壳，并且在第二操作模式中，当所述空腔内的真空压力达到预定水平时，所述空腔内的真空压力使所述第一阀门构件和所述第二阀门构件移动以使空气流动到所述外壳中并流动到所述空腔中，泄放所述空腔内的真空压力。

2.  根据权利要求1所述的设备，所述外壳还包括包覆模组件。

3.  根据权利要求1所述的设备，所述空腔还包括包覆模组件空腔。

4.  根据权利要求1所述的设备，还包括：
第一端口，所述第一端口成型为所述外壳的一部分，所述第一端口与所述空腔和燃料罐流体连通；以及
第二端口，所述第二端口选择性地与所述空腔和碳筒流体连通；
其中，在所述第一操作模式期间，所述致动器被用于使所述第一阀门构件移动远离所述第二阀门构件，并且控制吹扫蒸汽的流从所述第一端口流动通过所述空腔并离开所述第二端口，并且在所述第二操作模式中，所述空腔内的真空压力使所述第一阀门构件和所述第二阀门构件移动，允许空气从碳筒传送到所述第二端口中并传送到所述包覆模组件空腔中，通过所述第一端口并传送到所述燃料罐中，泄放所述燃料罐内的真空压力。

5.  根据权利要求4所述的设备，还包括：
盖子，所述盖子连接至所述外壳；以及
盖子孔口，所述盖子孔口成型为所述盖子的一部分，以便所述盖子孔口形成所述第二端口的至少一部分；
其中，在所述第一操作模式期间，当所述第一阀门构件处于所述打开位置时，所述吹扫蒸汽从所述第一端口、所述空腔流动通过所述盖子孔口并离开所述第二端口，并且在所述第二操作模式期间，所述真空压力达到预定水平以移动所述第一阀门构件和所述第二阀门构件，所述空气从所述第二端口通过所述盖子孔口流动到所述空腔中，并且离开所述第一端口。

6.  根据权利要求1所述的设备，所述致动器还包括螺线管组件。

7.  根据权利要求1所述的设备，还包括由所述致动器控制的电枢，所述第一阀门构件连接至所述电枢。

8.  根据权利要求7所述的设备，所述第一阀门构件还包括连接至所述电枢的止动器部分，其中，随着所述致动器使所述电枢和所述止动器部分在所述打开位置和所述闭合位置之间移动，所述止动器部分选择性地与所述第二阀门构件接触。

9.  根据权利要求1所述的设备，所述第二阀门构件还包括：
芯体部分，所述芯体部分选择性地与所述第一阀门构件接触；
流动孔口，所述流动孔口成型为所述芯体部分的一部分；和
外密封构件，所述外密封构件连接至所述芯体部分；
其中，在所述第一操作模式期间，所述第一阀门构件选择性地移动远离所述芯体部分，以控制通过所述流动孔口的吹扫蒸汽流的量，并且在所述第二操作模式期间，所述空腔内的真空压力移动所述第一阀门构件、所述芯体部分和所述外密封件，以便允许空气流动到所述外壳的所述空腔中。

10.  根据权利要求9所述的设备，所述第二阀门构件还包括：
底座，所述底座成型为所述芯体部分的一部分，所述流动孔口成型为所述底座的一部分；
法兰构件，所述法兰构件与所述底座整体成型，所述法兰构件是所述芯体部分的一部分；以及
唇部，所述唇部成型为所述外密封构件的一部分；
其中，在所述第二操作模式期间，所述唇部选择性地与所述空腔的内部表面接触，以便当所述空腔内的真空压力达到预定值时，所述唇部移动远离所述内部表面。

11.  根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一阀门构件和所述第二阀门构件处于同一流动路径中。

12.  一种阀门组件，包括：
包覆模组件；
包覆模组件空腔，所述包覆模组件空腔成型为所述包覆模组件的一部分，以便所述包覆模组件空腔与燃料罐和碳筒流体连通；
内部表面，所述内部表面是所述包覆模组件空腔的一部分；
致动器，所述致动器与所述包覆模组件空腔相邻地布置在所述包覆模组件中；
第一阀门构件，所述第一阀门构件连接至所述致动器，以便所述第一阀门构件的运动由所述致动器控制；以及
第二阀门构件，所述第二阀门构件选择性地与所述第一阀门构件和所述内部表面接触；
其中，在所述第一操作模式期间，所述致动器使所述第一阀门构件相对于所述第二阀门构件移动，以控制吹扫蒸汽的流从所述燃料罐流动通过所述包覆模组件空腔并且流动到所述碳筒中，并且在所述第二操作模式期间，所述包覆模组件空腔暴露于燃料罐中的真空压力，以便真空压力使所述第二阀门构件和所述第一阀门构件移动远离所述内部表面，允许空气从所述碳筒传送到所述包覆模组件空腔中并传送到所述燃料罐中，泄放所述燃料罐中的真空压力。

13.  根据权利要求12所述的阀门组件，还包括：
电枢，所述电枢是所述致动器的一部分；以及
止动器部分，所述止动器部分连接至所述电枢，所述止动器部分是所述第一阀门构件的至少一部分；
其中，在所述第一操作模式期间，随着吹扫蒸汽从所述包覆模组件空腔流动离开所述包覆模组件并流动到所述碳筒中，所述止动器部分选择性地接触所述第二阀门构件。

14.  根据权利要求12所述的阀门组件，还包括：
盖子，所述盖子连接至所述包覆模组件；以及
盖子孔口，所述盖子孔口成型为所述盖子的一部分；
其中，在所述第一操作模式期间，吹扫蒸汽从所述包覆模组件空腔流动通过所述盖子孔口，并且在所述第二操作模式期间，空气通过所述盖子孔口流动到所述包覆模组件空腔中。

15.  根据权利要求14所述的阀门组件，还包括：
第一端口，所述第一端口成型为所述包覆模组件的一部分，所述第一端口与所述燃料罐流体连通；和
第二端口，所述第二端口成型为所述盖子的一部分，以便所述盖子孔口的至少一部分延伸到所述第二端口中，所述第二端口与所述碳筒流体连通；
其中，在所述第一操作模式并且所述第一阀门处于打开位置期间，吹扫蒸汽从所述第一端口流动到所述包覆模组件空腔中，通过所述盖子孔口并通过所述第二端口，并且在所述第二操作模式期间所述第二阀门构件移动远离所述内部表面，空气从所述碳筒流动通过所述第二端口，通过所述盖子孔口并流动到所述包覆模组件空腔中，通过所述第一端口并流动到所述燃料罐中。

16.  根据权利要求12所述的阀门组件，所述第二阀门构件还包括：
芯体部分，所述芯体部分选择性地与所述第一阀门构件接触；
流动孔口，所述流动孔口成型为所述芯体部分的一部分；
外密封构件，所述外密封构件连接至所述芯体部分；以及
唇部，所述唇部成型为所述外密封构件的一部分；
其中，在所述第一操作模式期间，所述第一阀门构件选择性地移动远离所述芯体部分，以控制通过所述流动孔口的吹扫蒸汽流的量，并且在所述第二操作模式期间，所述包覆模组件空腔内的真空压力移动所述第一阀门构件、所述芯体部分和所述外密封件，以便所述唇部移动远离所述内部表面，并且空气流动到所述外壳中并流动到所述包覆模组件空腔中。

17.  根据权利要求16所述的阀门组件，所述第二阀门构件还包括：
底座，所述底座成型为所述芯体部分的一部分，所述流动孔口成型为所述底座的一部分；以及
法兰构件，所述法兰构件与所述底座整体成型，所述法兰构件是所述芯体部分的一部分；
其中，所述外密封件部分地围绕所述底座和所述法兰构件。

18.  根据权利要求12所述的阀门组件，所述致动器还包括螺线管组件。

19.  一种罐压力控制阀门组件，包括：
包覆模组件；
第一端口，所述第一端口成型为所述包覆模组件的一部分，所述第一端口与燃料罐流体连通；
盖子，所述盖子连接至所述包覆模组件；
第二端口，所述第二端口成型为所述盖子的一部分，所述第二端口与碳筒流体连通；
包覆模组件空腔，所述包覆模组件空腔成型为所述包覆模组件的一部分，所述第一端口与所述包覆模组件空腔流体连通；
内部表面，所述内部表面成型为所述盖子的一部分，所述内部表面形成所述包覆模组件空腔的一部分；
螺线管组件，所述螺线管组件与所述包覆模组件空腔相邻地布置在所述包覆模组件内部；
电枢，所述电枢布置在所述包覆模组件内，所述电枢的运动由所述螺线管组件控制；
止动器部分，所述止动器部分连接至所述电枢；
盖子孔口，所述盖子孔口成型为所述盖子的一部分，所述盖子孔口成型为所述第二端口的一部分，以便所述盖子孔口提供所述包覆模组件空腔和所述第二端口之间的流体连通；以及
副阀门构件，所述止动器部分选择性地与所述副阀门构件接触；
其中，在第一操作模式期间，所述螺线管组件被用于使所述电枢和所述止动器部分移动远离所述副阀门构件，并且控制吹扫蒸汽的流从所述第一端口流动通过所述包覆模组件空腔和所述副阀门构件并离开所述第二端口，并且在第二操作模式中，所述包覆模组件空腔内的真空压力使所述副阀门构件、所述止动器部分和所述电枢移动远离所述内部表面，允许空气从所述第二端口传送通过所述盖子孔口并传送到所述包覆模组件空腔中，通过所述第一端口并传送到所述燃料罐中，泄放所述燃料罐中的真空压力。

20.  根据权利要求19所述的燃料罐压力控制阀门组件，所述副阀门构件还包括：
芯体部分，所述芯体部分选择性地与所述止动器部分和所述内部表面接触；
流动孔口，所述流动孔口成型为所述芯体部分的一部分；
底座，所述底座成型为所述芯体部分的一部分，所述流动孔口成型为所述底座的一部分；
法兰构件，所述法兰构件整体成型为所述底座的一部分，所述法兰构件是所述芯体部分的一部分；
外密封构件，所述外密封构件基本围绕所述法兰构件；以及
唇部，所述唇部成型为所述外密封构件的一部分，所述唇部选择性地与所述内部表面接触；
其中，在所述第一操作模式期间，所述止动器部分选择性地移动远离所述芯体部分，以控制通过所述流动孔口的吹扫蒸汽的流，并且在所述第二操作模式期间，所述包覆模组件空腔中的真空压力移动所述副阀门构件、所述止动器部分和所述电枢，以便所述唇部移动远离所述内部表面。

说明书具有被动式罐真空泄放的罐压力控制螺线管
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年8月2日提交的美国临时申请号61/861,576的权益。上述申请的公开内容通过参考并入本文。
技术领域
本发明总体涉及一种阀门组件，该阀门组件执行在压力下从燃料罐使吹扫（purge）蒸汽离开，并且根据需要允许燃料罐的被动式（passive）真空泄放。
背景技术
燃料罐中的空气压力量随着诸如补给燃料和燃料消耗期间的温度变化，以及燃料罐中的燃料量的变化而变化。在热气候下，通过以非常短的脉冲打开和闭合阀门，控制空气压力水平和燃料罐中的吹扫蒸汽量。这在燃料罐中尽可能多地包含蒸汽而不超过燃料罐的极限压力。然而，存在燃料罐还需要真空压力的被动式（不被控制的）泄放的状况。燃料罐中的真空压力可在车辆运行期间的燃料消耗时间段期间发生，并且需要被泄放，以避免达到不期望的水平。然而，典型的阀门组件被设计成仅提供流动控制，并且具有用于提供真空泄放的单独阀门。
因此，存在一种对下列阀门组件的需求，该阀门组件能够在吹扫过程和真空泄放期间提供流动控制。
发明内容
本发明通过燃料罐吹扫阀中的附加组件提供吹扫蒸汽的受控流动和被动式真空泄放功能两者。本发明向吹扫阀添加密封盘，以在下列一侧上产生小密封面积：通过吹扫阀中的正常磁力，该侧易于克服燃料罐压力而打开。密封盘在中部具有孔口，以允许吹扫蒸汽流动。密封盘的第二侧在较大面积上具有密封，以便小真空力克服弹簧力打开阀门，该弹簧力将阀门偏压至闭合位置。本发明的设计使用密封盘以提供精确的流动控制和真空泄放。
在一个实施例中，本发明是一种燃料罐压力控制阀门组件，该阀门组件包括具有第一端口的包覆模组件，其中第一端口与燃料罐流体连通。盖子被连接至包覆模组件，并且盖子孔口成型为盖子的一部分，以便盖子孔口形成第二端口的一部分，并且盖子孔口在包覆模组件空腔和第二端口之间提供流体连通。第二端口与碳筒流体连通。具有内部表面的包覆模组件空腔成型为包覆模组件的一部分，并且第一端口与包覆模组件空腔流体连通。螺线管组件被布置在包覆模组件内部，与包覆模组件空腔相邻，并且螺线管组件控制电枢的运动。止动器部分被连接至电枢，并且阀门组件也包括副阀门构件，其中止动器部分选择性地与该副阀门构件接触。
在第一操作模式期间，螺线管组件用于使电枢和止动器部分远离副阀门构件地移动，并且控制吹扫蒸气的流从燃料罐流动到第一端口中，通过包覆模组件空腔并离开第二端口。在第二操作模式期间，包覆模组件空腔暴露于燃料罐内的真空压力，并且真空压力使副阀门构件、止动器部分和电枢移动远离内部表面，允许空气从第二端口流动通过盖子孔口，并且流动到包覆模组件空腔中，通过第一端口并流动到燃料罐中，由此泄放燃料罐中的真空压力。
副阀门构件具有几个组件。在一个实施例中，副阀门构件包括芯体部分，该芯体部分选择性地接触止动器部分和内部表面。芯体部分包括底座，并且流动孔口成型为底座的一部分整体。法兰构件也成型为底座的一部分整体，并且为芯体部分的一部分。外密封构件充分围绕法兰构件，并且唇部成型为外密封构件的一部分，以便唇部选择性地与内部表面接触。在第一操作模式期间，止动器部分选择性地移动远离芯体部分，以控制流动通过流动孔口的吹扫蒸汽流的量。在第二操作模式期间，包覆模组件空腔内的真空压力移动副阀门构件、止动器部分和电枢，以便唇部远离内部表面移动。
通过下文提供的详细说明，将明白本发明的进一步适用领域。应理解，详细说明和特定实例虽然指示本发明的优选实施例，但是仅为例示目的，并且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细说明和附图，将更完全地理解本发明，在附图中：
图1是一种用于车辆的、具有根据本发明实施例的燃料罐压力控制阀组件的空气流动系统的一部分的图；
图2是根据本发明实施例的燃料罐压力控制阀组件的截面图；以及
图3是图2的圆形部分的放大视图。
具体实施方式
下文对优选实施例的说明本质上仅为例证性的，并且绝对不旨在限制本发明、其应用或用途。
在图1-3中总地以10表示具有多功能阀门组件的燃料罐压力控制（TPC）阀。TPC阀10包括与燃料罐86流体连通的进口端口12。TPC阀10包括外壳，在本实施例中，外壳是包覆模（overmold）组件14，并且被布置在包覆模组件14中的是螺线管组件形式的、总地以16示出的致动器，并且螺线管组件16被布置在总地以18示出的空腔内，空腔18成型为包覆模组件14的一部分。空腔18包括内壁部分20，并且也形成空腔18一部分的是包覆模组件14的外壁部分22。
螺线管组件16包括定子插入物24，定子插入物24围绕成型为包覆模组件14的一部分的支撑体26。第一垫圈28被布置在包覆模组件14的上壁30和线轴32之间。线轴32被线圈34围绕，并且两个条带（未示出）围绕线圈34。存在被线轴32围绕的套管36，并且套管36部分地围绕可移动电枢38。电枢38包括总地以40示出的空腔，并且被设置在空腔40中的是弹簧42，弹簧42与空腔40的内表面48接触。弹簧42也被安装在支撑体26的窄直径部分44上，并且弹簧42偏压电枢38，使其远离定子插入物24。被布置在电枢38的一部分和线轴32之间的是第二垫圈46。被连接至包覆模组件14的是盖子50，并且成型为盖子50的一部分的是盖子孔口54和第二端口68。盖子孔口54成型为第二端口68的一部分部分地，并且第二端口68被连接至碳筒88，并且与碳筒88流体连通。吹扫蒸汽能够从总地以56示出的、成型为包覆模组件14的一部分的包覆模组件空腔流动通过盖子孔口54，并且离开第二端口68。
电枢38包括第一阀门构件，在本实施例中，该第一阀门构件是由橡胶或其它柔性材料制成的止动器部分58。止动器部分58包括接触表面60，当电枢38处于闭合位置时，接触表面60接触总地以70示出的第二或副阀门构件。止动器部分58包括多个立柱构件62，该多个立柱构件62硬度相同，但是尺寸不同，并因此具有不同的刚性水平。如图2中所示，当电枢38处于闭合位置时，最大的立柱构件62与垫圈46的底部表面接触。当电枢38移动至打开位置时，较小的立柱构件62接触垫圈46的底部表面。弹簧42偏压电枢38和止动器部分58，使其远离定子插入物24并且朝着第二阀构件70，并因此朝着闭合位置偏压电枢38和止动器部分58。线圈34被加电，以使电枢38远离第二阀门构件70移动，由此将螺线管组件16置于打开位置。线圈34被加电越多，电枢38远离第二阀门构件70移动地越远，并且越多数目的立柱构件62接触垫圈46的底部表面。电枢38打开和闭合螺线管组件16的运动控制允许穿过TPC阀门10并且进入筒（canister）88的吹扫蒸汽量。
由于立柱构件62由橡胶制成，所以随着电枢38进一步远离第二阀门构件70移动，立柱构件62能够变形。当电枢38远离第二阀门构件70移动时，与垫圈46的底部表面接触的最大立柱构件62首先变形。随着电枢38进一步远离第二阀门构件70移动，更多立柱构件62接触垫圈46的底部表面，然后随着电枢38再进一步远离第二阀门构件70移动而开始变形。立柱构件62的变形（当电枢38移动至远离第二阀门构件70的打开位置时）起作用以缓冲电枢38的运动、消除噪音，并且防止电枢38和定子插入物24之间金属-金属接触。
被布置在垫圈46的底部表面和盖子50的内部表面64之间的是过滤器66。过滤器66由彼此相邻的几个塑料叶片制成。过滤器66被设计成将穿过塑料叶片的碎片和颗粒的尺寸限制为小于0.7毫米。电枢38和定子插入物24之间的距离约为1.0毫米，并且是止动器部分58的接触表面60和第二阀门构件70之间的最大可容许距离。过滤器66确保了当电枢38处于打开位置时，没有太大以致影响螺线管组件16的功能的颗粒（太大以致无法配合第二阀门构件70和止动器部分58之间的颗粒）可穿过过滤器66。
第二阀门构件70被布置在止动器部分58和由过滤器66围绕的内部表面64的区域72之间。第二阀门构件70包括成型为芯体部分76的一部分的流动孔口74，其中当电枢38处于闭合位置时，接触表面60与芯体部分76接触。芯体部分76包括底座78和法兰构件80，并且围绕底座78部分和法兰构件80的是外密封构件82。密封构件82包括唇部84，唇部84选择性地与由过滤器66围绕的内部表面64的区域72接触。
如上所述，线圈34被加电越多，电枢38和止动器部分58更地离第二阀门构件70地移动，由此将螺线管组件16置于打开位置，从而允许吹扫蒸汽从包覆模组件空腔56穿过流动孔口74、盖子孔口54，并且流出第二端口68。然后，吹扫蒸汽能够流入碳筒88。
阀门10在燃料罐86和碳筒88之间提供流动路径，其中该流动路径包括进口端口12、包覆模组件空腔56和止动器部分58、盖子孔口54和第二端口68，并且在从燃料罐86移除吹扫蒸汽的过程期间，流动孔口74也是该流动路径的一部分。吹扫蒸汽在一个方向上流动通过流动路径，并且用于真空压力泄放的空气在另一方向上流动。止动器部分58和副阀门构件70两者都被布置在该同一流动路径中。
在运行期间，如果存在需要以允许吹扫蒸汽从燃料罐86移动至碳筒88，诸如在补充燃料或由于温度升高导致的燃料罐86内的压力增大的时间期间，线圈34被充分加电，以克服弹簧42的偏压力，从而使电枢38和止动器部分58远离第二阀门构件70移动，由此允许燃料罐86中的蒸汽在第一方向上流动，并且从进口端口12流动通过包覆模组件空腔56、通过第二阀门构件70的流动孔口74、通过流动孔口74，并且离开第二端口68，并流动到碳筒88中。
如果车辆在一些状态下运行以使燃料罐86中存在真空状态，诸如当燃料罐86中的燃料液位随着燃料消耗而降低时的典型驾驶期间，或者由于当停车时温度降低，允许空气从筒88穿过阀门10，并且进入燃料罐86，以泄放燃料罐86中的真空压力。更特别地，一旦燃料罐86中的真空压力达到预定水平，就通过阀门10从筒88抽取空气。真空压力向第二阀门构件70施加力，以便一旦向第二阀门构件70施加足够的力以克服弹簧42的偏压力，电枢38、止动器部分58和第二阀门构件70就从内部表面64移开，以便唇部84不再与内部表面64接触，由此允许来自筒88的空气从筒88流动到第二端口68中、流动到盖子孔口54中，并且流动到包覆模组件空腔56中；然后，空气流动通过第一端口12，进入燃料罐86。将空气抽取穿过第二阀门构件70，更特别的是唇部84，因为唇部84从内部表面64移开。从筒88至燃料罐86的空气流动提供真空压力泄放功能，由此防止燃料罐86中的真空压力达到不期望的水平。
本发明的说明实质上仅为例证性的，因而，不偏离本发明要点的许多变体旨在落在本发明的范围内。这些变体不应被视为偏离本发明的精神和范围。