專利名稱：電子控制機電閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子控制的機電閥以及包括該閥的燃油系統(tǒng)蒸汽管理裝置。
背景技術(shù)：
電子控制閥是熟知的，并經(jīng)常用于象汽車和飛機發(fā)動機和燃油系統(tǒng)蒸汽管理的多個技術(shù)領(lǐng)域。這些閥通常具有兩個或三個開口。當(dāng)這些閥為了具有更緊湊和簡單的設(shè)計而共用至少一個開口時，用三通閥代替兩個單獨的兩通閥使用是有利的。然而，這種閥通常只具有兩個狀態(tài)(其中每個將三個開口中兩個連接起來)。
例如，美國專利6,382,191披露了燃油箱壓力控制系統(tǒng)，其包括電子控制閥組件，該組件或者能僅僅連接燃油箱和濾罐(用于在正常操作和補給燃油過程中的燃油箱的通風(fēng))，或者僅僅連接濾罐和發(fā)動機(用于清除和燃燒吸附在該濾罐上的燃油蒸汽)。該系統(tǒng)在濾罐與發(fā)動機連接時關(guān)閉了燃油箱和濾罐間的連通，防止了過多的空氣/燃料混合物進入發(fā)動機，因此防止了未燃燒的碳氫化合物出現(xiàn)。用在這里的閥組件可以由兩個單獨的兩通閥組成，或者只是一個單獨的三通閥。選擇兩個單獨的兩通閥具有這樣的優(yōu)點能夠選擇性地和漸進地控制沖洗流，同時便利地打開和關(guān)閉箱體的通風(fēng)閥。選擇常規(guī)的單個的三通閥并沒有此功能，但卻有緊湊和設(shè)計簡單的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供能夠在正常操作和補給燃油過程中控制箱體通風(fēng)和濾罐清洗(即，回收的燃油蒸汽從濾罐進入發(fā)動機)的電子控制機電閥，該閥提供緊湊和簡單的設(shè)計，同時為了具有中間沖洗流(purge flow)而允許有至少一個中間位置(狀態(tài))。
因此本發(fā)明涉及具有至少三個可以流過流體的開口和至少三個不同穩(wěn)定狀態(tài)(其中至少兩個開口流體連通)的電子控制機電閥，所述閥包括-包括至少三個孔的固定外殼；-繞著軸旋轉(zhuǎn)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分，具有用外殼的孔，閥的至少三個開口限定的足夠的孔；以及-電驅(qū)動系統(tǒng)，被電子控制器控制，并能通過使內(nèi)部分繞其軸旋轉(zhuǎn)而將閥從一個狀態(tài)切換至另一狀態(tài)。
該集成閥以徑向方式設(shè)計，使得系統(tǒng)簡單、緊湊。此外，它不僅允許兩種傳統(tǒng)的狀態(tài)-將三個開口中的每兩個完全連接，而且至少允許另外一個，例如只允許三個開口中的兩個部分連通。
本集成閥的其他優(yōu)點是低成本——該閥取代兩個單獨的閥和相關(guān)的管路系統(tǒng)，減少了零件數(shù)，因此降低了使用該閥的系統(tǒng)的成本。
低噪音產(chǎn)品——該閥不必使用脈沖寬度調(diào)節(jié)以控制流體流量，因而產(chǎn)生較小的噪音，對于裝配有螺線管執(zhí)行機構(gòu)(后者根據(jù)發(fā)動機控制裝置(ECU)旋動此閥使其打開或關(guān)閉，以改變流量限制，這經(jīng)常導(dǎo)致不期望的噪音)的閥來說情況更是如此。
數(shù)控功能——在絕大多數(shù)情況下很容易將數(shù)控裝置集成到微處理器中。
根據(jù)本發(fā)明的閥可以是任何材料(或材料的結(jié)合)的。它可以部分或完全由金屬和/或塑料制成。優(yōu)選包括聚縮醛樹脂，還可以至少在其部分表面包括聚乙烯，此種情況是為了通過焊接至聚乙烯燃油箱而將其固定。可選擇地，它可以機械固定(通過釘子、螺絲......)于燃料發(fā)送裝置法蘭。
根據(jù)本發(fā)明的閥具有固定外殼和內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分。該內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分通常基本是圓柱形，圓柱體的軸對應(yīng)該部分的旋轉(zhuǎn)軸。固定外殼的形狀不太嚴格，但通常也是基本上圓柱形的?！盎旧蠄A柱形”是指其主體部分是圓柱形，其并不排除延伸在該通常圓柱形外面的部件和/或附件(就外殼而言，像例如電連接和流體的連接接頭)。
固定外殼包括至少三個流體可以流動通過其中的口(或孔)，所述孔由內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分的足夠的孔限定，至少三個開口或通道，流體可以通過該通道進入該閥或從該閥出去。根據(jù)一些實施例，該閥可以包括允許更多流體連通可能性的第四、甚至第五開口。在這種情況下，在閥的某個或某些狀態(tài)，可以有兩個以上的開口進入流體連通(狀態(tài))。
上述孔和開口可以具有任何形狀和在外殼和內(nèi)部分中的任何位置。這些形狀和位置通常與將要與開口相連的流體管線的形狀和位置相適應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的閥具有至少三個穩(wěn)定的位置，即不連續(xù)的位置，在這些位置時至少兩個開口流體連通，并且閥響應(yīng)電子控制器控制的電驅(qū)動系統(tǒng)而從一個位置切換到另一個位置。這三個位置是有利的，因為其中的兩個允許至少兩個開口之間完全流體連通，而第三個位置只允許兩個開口之間部分流體連通。為了在兩個既定開口之間具有多于一個部分流體連通，還可以有一個以上的中間位置。此外，該閥還可以包括其他的關(guān)閉位置，其中上述三個開口中都不流體連通，該狀態(tài)通過適宜的缺省(default)機構(gòu)(像例如彈簧)維持，該機構(gòu)能保證系統(tǒng)在失去電能時是關(guān)閉的。
在本發(fā)明的一個具體實施例中，電驅(qū)動系統(tǒng)包括至少三個固定在固定外殼上的線圈和至少一個固定在內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分上的磁體，該線圈被連接至能向其供能(即，響應(yīng)來自電子控制器的信號而產(chǎn)生電流并使之流過該線圈)的電發(fā)生器。在這種情況下，閥的每個位置都與被供能并吸引與其靠近的磁體的給定線圈相關(guān)。在一些時候，取決于與閥相連的流體管線的幾何形狀和/或位置，為了允許從閥的一種位置到另一位置的更快的切換，可以有利地使用至少兩個磁體，并且為了在發(fā)動機和濾罐之間的部分連通，可以使用期望數(shù)量的位置。根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例，電驅(qū)動系統(tǒng)包括單獨的致動器(電機)，置于閥的上方，它旋轉(zhuǎn)閥的內(nèi)部分，并且響應(yīng)來自電子控制器的信號而將閥置于給定位置。這時，在閥體上可能需要具有多個位置反饋傳感器。這些傳感器用于確定內(nèi)旋轉(zhuǎn)件相對于外固定件的位置。
在該部分由外部電源(如上所解釋的)旋轉(zhuǎn)的情況下，還有，對于使用先前解釋的線圈系統(tǒng)，在斷電(其中該部件的方位未被記錄)的情況下，使用這些傳感器是有益的。
當(dāng)上述閥用于發(fā)動機(更具體地說，即內(nèi)燃機)的蒸汽管理裝置的燃油系統(tǒng)時，尤其是用于類似于上面提及的美國專利所描述的裝置中時具有好很的效果。在此情況下，閥的一種位置確保燃油箱和蒸汽回收系統(tǒng)間的完全的流體連通，而其它位置則分別確保蒸汽回收系統(tǒng)和發(fā)動機間的完全和部分連通。蒸汽回收系統(tǒng)通常是活性炭濾罐，其通過允許油箱通風(fēng)(在包括注入燃油的正常操作過程中)的蒸汽排出管線吸收來自油箱的碳氫化合物，而不將碳氫化合物送入大氣。吸收在濾罐中的碳氫化合物被定期送往發(fā)動機去燃燒，發(fā)送的數(shù)量取決于發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度并用根據(jù)本發(fā)明的閥計量。該數(shù)量從發(fā)動機被關(guān)閉(和當(dāng)僅僅燃油箱和濾罐處于完全連通時)時的零，到當(dāng)發(fā)動機以正常速度轉(zhuǎn)動(和當(dāng)只有濾罐和發(fā)動機處于完全連通)時的最大值，并經(jīng)過當(dāng)發(fā)動機以怠速轉(zhuǎn)動(和只有濾罐和發(fā)動機處于部分連通)時的中間數(shù)量。
經(jīng)常出現(xiàn)在燃料系統(tǒng)蒸汽管理裝置中的另一特征是，燃油箱和加注管之間的蒸汽連通。在很多情況下，它起三個作用。首先，它允許燃油箱中的蒸汽循環(huán)進入加注管并重新液化，這樣將加油過程中的蒸汽產(chǎn)生量最小化。其次，它在密閉性檢查診斷中在燃油箱和加注管之間起著連接通道的作用。最后，在碰撞情況下，經(jīng)常依靠加注口蓋通過過壓閥來釋放碰撞后帶來的壓力。也是基于這個原因，在燃油箱和加注管之間需要開通。如果在所述閥上安裝至少一個另外的開口，以與延伸向加注管的蒸汽循環(huán)管線連接，則使用根據(jù)本發(fā)明的閥也能夠解決這一問題。
然而在當(dāng)今，已經(jīng)有了限制蒸汽循環(huán)管線尺寸的勢頭，以控制在加油過程中進入加注管的蒸汽的量，進而將逸入大氣的量最小化。這會在燃料補給功能和壓力釋放功能間造成矛盾。因此，現(xiàn)在通常優(yōu)選既具有大直徑的蒸汽循環(huán)管線(為了不限制的蒸汽循環(huán)進入加注管)，又具有小直徑的管線，以在加油過程中具有限制的蒸汽循環(huán)流量?？蛇x擇地，可以只有一個蒸汽循環(huán)管線，但是進入它的入口或者可以通過大直徑的開口，或者通過較小直徑的開口。因此，在優(yōu)選的實施例中，使用了上述的閥，其包括至少五個開口，分別用于連接至燃油箱、濾罐、發(fā)動機、通往蒸汽循環(huán)管線的大直徑通道和通往該(或另一個)蒸汽循環(huán)管線的小直徑通道，對這些要流體連通的開口的管理是由電子控制器執(zhí)行。然而，具有至少兩個開口是有利的，用于連接至燃油箱以便將通風(fēng)和蒸汽循環(huán)功能分開，即，一個開口用于建立與濾罐的流體連通，另外一個用于建立與加注管的連通。在這種閥中，在閥的某一或某些位置，兩個以上的開口可以是流體流通的。
具體實施例方式
將通過

圖1至圖9詳細解釋本發(fā)明的一些優(yōu)選的具體實施例。圖1至圖4涉及雙功能三通閥，它能用在燃油系統(tǒng)蒸汽管理裝置中，既用于在加油和正常操作過程中給燃油箱通風(fēng)，也用于清洗(沖洗)濾罐。圖5示出使用該閥的整個蒸汽管理系統(tǒng)。圖6至圖8涉及三功能六開口的閥，除了確保通風(fēng)和加油外，還確保蒸汽循環(huán)功能。圖9示出使用該閥的整個蒸汽管理系統(tǒng)。
圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明第一具體實施例的閥的基本部件。這些部件包括固定外殼1和繞著軸9旋轉(zhuǎn)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分2。固定外殼有三個開口。大開口3與蒸汽回收濾罐流體連接。從閥的側(cè)面出口的開口4與發(fā)動機的進氣歧管流體連接。從閥的底部出口的開口5與液體蒸汽分離器流體連接，后者與燃料儲存箱流體連接。在內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分2中設(shè)有活動的流體通道6，通道6具有三個孔(在凹槽的每一端各有一個6’，與該凹槽垂直，另一個6”在凹槽中)。
在圖1所示的位置中，活動通道6造成發(fā)動機進氣歧管和燃料系統(tǒng)蒸汽管理裝置的蒸汽回收濾罐之間的流體連通。通過向三個線圈7中的第一個供能(激勵)并吸引兩個固定在它上面的磁體8中的一個(與其相靠近的那個)而將內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分2定位在該位置。
圖2示出了處于關(guān)閉狀態(tài)的閥，任何開口之間都沒有流體連通。該狀態(tài)(位置)靠彈簧(未示出)維持，該彈簧確保該系統(tǒng)在失去能量的情況下關(guān)閉。此外，該狀態(tài)將用在駕駛過程中以防止燃料污染蒸汽回收濾罐。
圖3示出在蒸汽回收濾罐和燃料儲存箱之間有流體連通狀態(tài)下的閥。該狀態(tài)通過向環(huán)形線圈供能并吸引與其相靠近的磁體而得以維持，與圖1中的一樣。
圖4示出在蒸汽回收濾罐和發(fā)動機進氣歧管之間有限制的流體連通狀態(tài)下的閥。同樣，該狀態(tài)通過向環(huán)形線圈供能并吸引與其相靠近的磁體而得以維持。
圖5示出整個蒸汽管理系統(tǒng)的框圖，包括在圖1-4中示出的閥9，燃料儲存箱10、發(fā)動機進氣歧管11、蒸汽回收濾罐12、流體連通管13，并且在閥9和燃料儲存箱10之間通過液/氣鑒別器(discriminator)14流體連通。此外，還示出了電連接線15。該電連接線用于接收來自發(fā)動機控制模塊的確定閥的位置(狀態(tài))的信號，然后該信號被在閥上的集成信號調(diào)節(jié)器處理。示出的電連接線15還可以由許多電源和一個接地線構(gòu)成，以向適當(dāng)?shù)木€圈供能，使閥適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用。電連接線15的第三方面是，它可以與一個單獨的燃料系統(tǒng)處理器連接。在發(fā)動機進氣歧管和閥之間需要一個單向止回閥(未示出)，以消除發(fā)動機減速后回流的可能性。
圖6至圖8示出的第二實施例的閥也像第一實施例的閥一樣具有四個位置，其中三個被示出。它包括類似于圖1至圖4中的閥的元件，采用相同的編號(但未全部示出)，還有其它元件一個大直徑的通往蒸汽循環(huán)線的開口10，一個小直徑的通往蒸汽循環(huán)線的開口11和另外一個通向燃油箱12的開口；它還包括另外一個用于將燃油箱開口12與蒸汽循環(huán)開口10、11中任一個相連接的活動通道13。
圖6示出如下定位的閥在蒸汽回收濾罐和燃料儲存箱之間有著流體連通。該位置通過向線圈供能并吸引與其相靠近的磁體(兩個都未示出)而得以維持。在該位置，蒸汽循環(huán)線在燃油箱和加油管之間處于有限制的連通，以控制在加油過程中被再次引入加油管的蒸汽的量。
圖7示出處于“關(guān)閉位置”的閥，在這種位置意味著在燃油箱、濾罐和發(fā)動機進氣歧管之間沒有流體連通。然而在該位置，在燃油箱和加油管之間通過大直徑蒸汽循環(huán)線而有著完全的連通，以預(yù)備密閉性診斷或碰撞情況。該位置靠彈簧(未示出)維持，該彈簧確保該系統(tǒng)在失去能量的情況下關(guān)閉。此外，該位置將在駕駛過程中用于防止燃料污染蒸汽回收濾罐。
圖8示出如下定位的閥在蒸汽回收濾罐和發(fā)動機進氣歧管之間有著流體連通。在該狀態(tài)下，在燃油箱和加油管之間沒有流體連通。該位置可以改變(正如第一實施例所示，通過使用提供至少一個中間位置的至少一個附加線圈)，以便為了發(fā)動機在給定時間內(nèi)能夠處理的沖洗蒸汽的量作調(diào)節(jié)。
圖9示出整個其中處理系統(tǒng)的框圖，包括圖6至圖8示出的閥1、燃料儲存箱2、發(fā)動機進氣歧管3、蒸汽回收濾罐4、流體連通管線5，并且在閥1和燃料儲存箱2之間的流體連通是通過液/氣鑒別器6進行。蒸汽循環(huán)線8被示出根據(jù)閥的位置而選擇性地與燃料儲存箱2和進料管9蒸汽連通。另外示出了電連接線7。該電連接線用于接收來自發(fā)動機控制模塊的確定閥的位置的信號，該信號后來通過閥上的集成信號調(diào)節(jié)器被處理。該電連接線7還可以由許多電源和一個接地線構(gòu)成，以向適當(dāng)?shù)木€圈供能，使閥適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用。電連接線7的第三方面是，它可以與一個單獨的燃料系統(tǒng)處理器連接。注意，在發(fā)動機進氣歧管和閥之間需要一個單向止回閥，以消除發(fā)動機減速后回流的可能性。
權(quán)利要求
1.一種電子控制的機電閥，具有至少三個可以流過流體的開口和至少三個不同的穩(wěn)定位置，在該穩(wěn)定位置時至少兩個開口流體連通，所述閥包括-包括至少三個孔的固定外殼；-繞著軸旋轉(zhuǎn)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分，其包括由外殼的所述孔，所述閥的至少三個開口，限定的足夠的孔；以及-電驅(qū)動系統(tǒng)，由電子控制器控制，并能通過使所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分繞其軸旋轉(zhuǎn)而將所述閥從一個位置切換至另一位置。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的閥，其特征在于，包括另外的關(guān)閉位置，在該位置時，上述三個開口均不流體連通，該位置由適宜的能夠確保系統(tǒng)在失去電能的情況下關(guān)閉的缺省機構(gòu)維持。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的閥，其特征在于，所述電驅(qū)動系統(tǒng)包括至少三個固定在所述固定外殼上的線圈和至少一個固定在所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分上的磁體，所述線圈被連接至能向它們供能，即，響應(yīng)來自電子控制器的信號而產(chǎn)生電流并使之流過該線圈，的電發(fā)生器，以致閥的每個位置都與被供能并吸引與其靠近的磁體的所述給定線圈相關(guān)。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的閥，其特征在于，所述電驅(qū)動系統(tǒng)包括至少兩個所述磁體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其特征在于，所述電驅(qū)動系統(tǒng)包括置于閥上方的電機，該電機旋轉(zhuǎn)閥的所述內(nèi)部分，并且響應(yīng)來自所述電子控制器的信號而將其置于給定位置。
6.一種用于內(nèi)燃機的燃油系統(tǒng)蒸汽管理裝置，其特征在于，所述裝置包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的閥。
7.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述閥的一個位置確保燃油箱和蒸汽回收系統(tǒng)間的完全流體流通，而其它兩個位置分別確保該蒸汽回收系統(tǒng)與發(fā)動機間的完全和部分連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述閥包括至少一個連接至延伸向加油管的蒸汽循環(huán)管線的另外的開口。
9.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述閥包括至少5個開口，分別被連接至所述燃油箱、濾罐、發(fā)動機、通往蒸汽循環(huán)管線的大直徑通道和通往該(或另一個)蒸汽循環(huán)管線的小直徑通道。
10.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，包括被連接至所述燃油箱的第二開口。
全文摘要
具有至少三個可以流過流體的開口和至少三個不同穩(wěn)定位置的電子控制機電閥，在該穩(wěn)定位置中至少兩個開口流體連通，所述閥包括具有至少三個孔(3，4，10)的固定外殼(1)；繞著軸(9)旋轉(zhuǎn)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分(2)，該部分包括用外殼的孔，閥的至少三個開口限定的足夠的孔；以及電驅(qū)動系統(tǒng)，被電子控制器控制，并能通過使內(nèi)旋轉(zhuǎn)部分(2)繞其軸(9)旋轉(zhuǎn)而將閥從一個位置切換至另一位置。包括該閥的燃油系統(tǒng)蒸汽管理裝置。
文檔編號F16K11/085GK1894498SQ200480037466
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者戴維·希爾 申請人:因勒紀汽車系統(tǒng)研究公司