碳罐控制閥的製作方法

2024-02-05 13:51:15

專利名稱：碳罐控制閥的製作方法
碳罐控制閥技術領域
本申請涉及一種汽油蒸發排放控制系統中的碳罐控制閥(TEV)。
背景技術：
汽油蒸發排放控制系統系統包括碳罐和碳罐控制閥。碳罐吸收來自油箱的燃油蒸 氣，直至燃油蒸汽飽和。電子控制器控制碳罐控制閥打開，新鮮空氣與碳罐中飽和的燃油蒸 汽形成再生氣流。再生氣流從進氣管被吸入汽缸參與燃燒。該系統不僅可以避免燃油蒸汽 逸入大氣從而降低了排放，而且也降低了油耗。
美國授權專利US4901974A (授權日1990年2月20日)公開了一種碳罐控制閥， 該方案能對流經碳罐控制閥的新鮮空氣進行基本的流量控制，但存在下述的改進空間。
常見的碳罐控制閥由電磁線圈控制開度，電子控制器向該電磁線圈發出脈寬調製 信號，該脈寬調製信號的佔空比決定了碳罐控制閥的開度。流經碳罐控制閥的新鮮空氣的 流量和兩個因素有關一是碳罐控制閥的開度，二是碳罐控制閥兩端的壓力差。在壓力差恆 定的情況下，開度越大，氣體流量越大。在開度恆定的情況下，壓力差越大，氣體流量越大； 但當壓力差大到一定值以後，流量趨於穩定。
從系統控制角度而言，希望流經碳罐控制閥的新鮮空氣的流量僅與電磁線圈所接 收到的脈寬調製信號的佔空比有關，這樣便於精確控制。也就是說，希望脈寬調製信號保持 某一佔空比時，壓力差的變化對氣體流量的影響越小越好。為了保證更精確地控制碳罐控 制閥，還要求在脈寬調製信號具有小佔空比(例如〈10%)的情況下，氣體流量限制在較小的 公差範圍(例如±lL/min)內。現有的碳罐控制閥難以滿足這些要求。發明內容
本申請所要解決的技術問題是提供一種碳罐控制閥，能夠最大限度地避免兩端壓 力差對氣體流量的影響，並且在小佔空比的脈寬調製信號的情況下可以將氣體流量限制在 較小的公差範圍內。
為解決上述技術問題，本申請碳罐控制閥包括上蓋和殼體；在上蓋中具有一個呈 拉伐爾管形狀的通孔；在殼體中具有磁罐、線圈骨架、線圈、插針、磁芯、銜鐵和閥座；
所述磁罐內部具有一個腔體；所述線圈骨架、線圈和插針共同安裝到所述腔體中； 所述線圈骨架具有一根空心軸；所述線圈繞在線圈骨架的空心軸外圍；所述插針固定於線 圈骨架；線圈的銅線與插針的一端電氣連接；
所述磁芯位於線圈骨架的空心軸中，並與磁罐之間以螺紋固定；
在線圈骨架之上分別具有銜鐵和閥座，所述閥座中央具有截面呈放射狀的通孔；
在磁芯與銜鐵之間具有彈簧。
本申請碳罐控制閥首選具有傳統產品的氣流控制功能，並在此基礎上做出了創 新。一是採用了拉伐爾管結構，能夠克服碳罐控制閥兩端的壓力差，而實現較為穩定的氣體 流量。二是磁芯與磁罐之間可通過螺紋調節，從而保證了在小佔空比的脈寬調製信號下氣體流量滿足公差要求。三是閥座通孔採用放射狀的截面形狀，使其在面積一定的條件下周 長較長。


圖1是本申請碳罐控制閥的一個具體實施例的各部分結構分解示意圖(各部分結 構的大小不成比例)；
圖2是本申請碳罐控制閥的一個具體實施例的各部分結構安裝後的剖面示意圖3是銜鐵安裝於線圈骨架的俯視示意圖4是銜鐵安裝於線圈骨架的立體示意圖5是閥座和銜鐵一起安裝於線圈骨架的立體示意圖6是閥座中央通孔的放射狀截面形狀的多種示例；
圖7是銜鐵開啟時位於銜鐵和閥座之間的間隙的示意圖。
圖中附圖標記說明
10為上蓋；100為上蓋通孔；11為第一密封圈；20為殼體；21為磁罐；210為螺紋； 22為線圈骨架；220為限位柱；221為主體；222為連接部；23為線圈；24為插針；25為第二 密封圈；26為磁芯；27為彈簧；28為銜鐵；29為閥座；210為內螺紋；290為閥座通孔；30為 間隙。
具體實施方式
請參閱圖1和圖2，這是本申請碳罐控制閥的一個具體實施例。所述碳罐控制閥包 括上蓋10和殼體20，兩者通過焊接相互連接且保持密封。在上蓋10中具有一個呈拉伐爾 管(de Laval nozzle)形狀的通孔100。拉伐爾管的截面積先變小再變大,從中間通過的氣 體可被加速。在殼體20下方具有兩條管道，右側的第二管道是氣體流通管道，左側的第一 管道用於安裝插針24下端的接插件。在殼體20的右側面具有一處凸起，是用於放置橡膠 支撐的骨架在殼體20中具有磁罐21、線圈骨架22、線圈23、插針24、磁芯26、銜鐵28和閥 座29。
所述磁罐21大致呈環狀，其內部具有一個腔體，該腔體在磁罐21的上端面和下端 面分別具有一個大開口和至少一個小開口。所述大開口用於安裝線圈組件。所述小開口用 於固定磁芯26。
所述線圈骨架22、線圈23和插針24共同稱為線圈組件。該線圈組件以過盈配合 方式從磁罐21的大開口安裝並固定在磁罐21內部的腔體中。
請參閱圖5，所述線圈骨架22由主體221和連接部222兩部分組成。所述主體221 由一根空心軸連接兩個平行的上、下端面。所述空心軸內部的通孔與磁罐21的小開口的位 置相對應，兩者均用於安裝磁芯26。所述連接部222從主體221下端面的一側向下凸出， 用於固定和連接插針24。所述線圈23繞在線圈骨架22的主體221的空心軸外圍，例如通 過繞線機。所述插針24固定於線圈骨架22的連接部222下端，例如採用嵌件注塑(insert molding)工藝。線圈23的一端與插針24其中一根的上端焊接在一起,另一端同插針24的 另一根的上端焊接在一起；兩根插針24的下端伸出殼體，形成接插件。插針24通過環狀的 第一密封圈25與殼體20的第一管道內側壁之間保持密封。
所述磁芯26位於線圈骨架22的主體221的空心軸內部的通孔中，並延伸到磁罐 21的小開口中。磁芯26的下部具有外螺紋，磁罐21的小開口處具有內螺紋210，兩者以此 固定並連接，並塗有緊固膠以防松。
請參閱圖3和圖4，在線圈骨架22之上具有銜鐵28。具體而言，在線圈骨架22的 上端面上具有多根向上凸起的限位柱220，銜鐵28便卡在這些限位柱220中。銜鐵28可 以沿著限位柱220的方向上下運動，但在水平面被限定為無法運動或局限在較小的運動範 圍。優選地，銜鐵28由兩層橡膠夾著一層金屬薄片，三者一起注塑而成。為保證注塑工藝 性，銜鐵28的中央有通孔，以保證注塑時兩片橡膠形成流通。注塑完成後此通孔被橡膠填 滿。線圈23斷電時，上層橡膠的上表面與閥座29下表面形成密封；在銜鐵28沿著限位柱 220上下運動時，下層橡膠則起到緩衝降噪的效果。
在磁芯26與銜鐵28之間具有彈簧27。磁芯26的上部直徑縮小而具有一個臺階， 彈簧27的下端就支承在該臺階上，彈簧27的周側是磁芯26的外壁與線圈骨架22的通孔 側壁，彈簧27的上端抵住銜鐵28的下端面。
請參閱圖5，在銜鐵28之上具有閥座29。具體而言，閥座29的下端面便安裝在這 些限位柱220上，閥座29的上端面則通過環狀的第二密封圈11與上蓋10之間保持密封。 在閥座29中央具有一個通孔290，其水平截面形狀呈放射狀。所述第二密封圈11位於上蓋 10的環形槽中。閥座通孔290與上蓋通孔100相通。
所述碳罐控制閥的工作過程如下
當線圈23斷電時，銜鐵28在彈簧27和進氣歧管負壓的作用下與閥座29緊密貼 合形成密封，阻止氣體流動，稱為關閉狀態。
當線圈23通電時，通過磁芯26、磁罐21和銜鐵28形成閉合磁場。銜鐵28在電 磁力的作用下克服彈簧27和負壓向下運動，直至與磁芯26吸合，稱為開啟狀態。請參閱圖 7，此時氣體從殼體20底部的第二管道進入殼體20，然後通過銜鐵28和閥座29之間的間隙 30再從上蓋10中的呈拉伐爾管形狀的通孔100中流出。
電子控制器向線圈23發出周期恆定的脈寬調製信號，通過改變脈寬調製信號的 佔空比，就可以控制通過碳罐控制閥的氣體流量。當佔空比為100%時，銜鐵28始終打開， 碳罐控制閥達到最大流量。
當銜鐵28開啟時，碳罐控制閥的最大流量由兩個因素決定一是間隙30、二是上 蓋通孔100。本申請為了儘量減小間隙30的節流效應，採取了兩個途徑一方面儘量增大銜 鐵28與閥座29之間的距尚，另一方面還儘量加大閥座通孔290的周長。就加大周長而目， 簡單地增大所述閥座通孔290的面積雖然可以實現，但太大的通孔面積也會導致銜鐵28關 閉時所受的負壓力過大，影響銜鐵28的正常打開。因此需要在通孔面積一定的條件下盡可 能加大其周長。本申請設計了多种放射狀截面積的通孔如圖6所示，是以一個圓形通孔為 中心向四周延伸出多條放射線，這些放射線的末端也可以設計為圓形，圓形通孔與放射線 的連接部位也可以設計成圓弧形狀，從而達到面積一定但加大周長的目的。通過以上設計， 本申請碳罐控制閥的最大流量僅由上蓋10中的拉伐爾管形狀的通孔100決定。拉伐爾管 在中間某一位置的截面積最小，具有最小截面積；從該處開始向兩端的截面積逐漸增大。拉 伐爾管的流量就由其最小截面積決定，通過採用不同的最小截面積的拉伐爾管，就可以調 整碳罐控制閥的最大流量。同時，拉伐爾管的特性決定了氣體流經拉伐爾管時被加速，使其可以克服碳罐控制閥的兩端具有壓力差的影響，而實現穩定的最大流量。
由於磁芯26的下部與磁罐21的小開口處以螺紋方式相連接，因而便具有了調整 的餘地。在生產時，在上述閥座29的氣體流通出口處通以一定的負壓，並向線圈23發出小 佔空比的脈寬調製信號，通過旋轉螺紋即可調整磁芯26延伸到磁罐21中的深度，從而將氣 體流量調製到指定的值，使氣體流量滿足較小的公差範圍。
以上僅為本申請的優選實施例，並不用於限定本申請。對於本領域的技術人員來 說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同 替換、改進等，均應包含在本申請的保護範圍之內。
權利要求
1.一種碳罐控制閥，其特徵是，包括上蓋和殼體；在上蓋中具有一個呈拉伐爾管形狀的通孔；在殼體中具有磁罐、線圈骨架、線圈、插針、磁芯、銜鐵和閥座； 所述磁罐內部具有一個腔體；所述線圈骨架、線圈和插針共同安裝到所述腔體中；所述線圈骨架具有一個空心軸；所述線圈繞在線圈骨架的空心軸外圍；所述插針固定於線圈骨架；線圈的銅線與插針的一端電氣連接； 所述磁芯位於線圈骨架的空心軸中，並與磁罐之間以螺紋固定； 在線圈骨架之上分別具有銜鐵和閥座，所述閥座中央具有截面呈放射狀的通孔； 在磁芯與銜鐵之間具有彈簧。
2.根據權利要求1所述的碳罐控制閥，其特徵是，當線圈斷電時，銜鐵與閥座緊密貼合形成密封，阻止氣體流動； 當線圈通電時，磁芯、磁罐和銜鐵形成閉合磁場，銜鐵運動至與磁芯吸合；此時氣體通過銜鐵和閥座之間的間隙流過，並從上蓋中的呈拉伐爾管形狀的通孔中流出。
3.根據權利要求1所述的碳罐控制閥，其特徵是，在線圈骨架的上端面上具有多根向上凸起的限位柱，所述銜鐵便卡在這些限位柱中，只能沿著限位柱的方向上下運動。
4.根據權利要求1所述的碳罐控制閥，其特徵是，磁芯的上部具有一個臺階，所述彈簧的下端就支承在該臺階上，彈簧的周側是磁芯的外壁與線圈骨架的通孔側壁，彈簧的上端抵住銜鐵的下端面。
5.根據權利要求3所述的碳罐控制閥，其特徵是，所述閥座的下端面安裝在這些限位柱上，閥座的上端面則通過環狀的第二密封圈與上蓋之間保持密封。
6.根據權利要求1所述的碳罐控制閥，其特徵是，所述插針通過環狀的第一密封圈與殼體的第一管道內側壁之間保持密封。
7.根據權利要求5所述的碳罐控制閥，其特徵是，所述第二密封圈位於上蓋的環形槽中。
8.根據權利要求1所述的碳罐控制閥，其特徵是，所述閥座的呈放射狀截面的通孔是以一個圓形通孔為中心向四周延伸出多條放射線。
全文摘要
本申請公開了一種碳罐控制閥，包括上蓋和殼體。在上蓋中具有一個呈拉伐爾管形狀的通孔。在殼體中具有磁罐、線圈骨架、線圈、插針、磁芯、銜鐵和閥座。所述磁罐內部具有一個腔體。所述線圈骨架、線圈和插針共同安裝到所述腔體中。所述線圈骨架具有一個空心軸。所述線圈繞在線圈骨架的空心軸外圍。所述插針固定於線圈骨架。線圈的銅線與插針的一端電氣連接。所述磁芯位於線圈骨架的空心軸中，並與磁罐之間以螺紋固定。在線圈骨架之上分別具有銜鐵和閥座，所述閥座中央具有截面呈放射狀的通孔。在磁芯與銜鐵之間具有彈簧。本申請採用了拉伐爾管結構，能夠克服碳罐控制閥兩端的壓力差，而實現較為穩定的氣體流量。
文檔編號F16K31/06GK103047470SQ201210559188
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者過於成, 趙志球, 汪植亮 申請人:聯合汽車電子有限公司