专利名称：碳罐控制阀的制作方法
碳罐控制阀技术领域
本申请涉及一种汽油蒸发排放控制系统中的碳罐控制阀(TEV)。
背景技术：
汽油蒸发排放控制系统系统包括碳罐和碳罐控制阀。碳罐吸收来自油箱的燃油蒸 气，直至燃油蒸汽饱和。电子控制器控制碳罐控制阀打开，新鲜空气与碳罐中饱和的燃油蒸 汽形成再生气流。再生气流从进气管被吸入汽缸参与燃烧。该系统不仅可以避免燃油蒸汽 逸入大气从而降低了排放，而且也降低了油耗。
美国授权专利US4901974A (授权日1990年2月20日)公开了一种碳罐控制阀， 该方案能对流经碳罐控制阀的新鲜空气进行基本的流量控制，但存在下述的改进空间。
常见的碳罐控制阀由电磁线圈控制开度，电子控制器向该电磁线圈发出脉宽调制 信号，该脉宽调制信号的占空比决定了碳罐控制阀的开度。流经碳罐控制阀的新鲜空气的 流量和两个因素有关一是碳罐控制阀的开度，二是碳罐控制阀两端的压力差。在压力差恒 定的情况下，开度越大，气体流量越大。在开度恒定的情况下，压力差越大，气体流量越大； 但当压力差大到一定值以后，流量趋于稳定。
从系统控制角度而言，希望流经碳罐控制阀的新鲜空气的流量仅与电磁线圈所接 收到的脉宽调制信号的占空比有关，这样便于精确控制。也就是说，希望脉宽调制信号保持 某一占空比时，压力差的变化对气体流量的影响越小越好。为了保证更精确地控制碳罐控 制阀，还要求在脉宽调制信号具有小占空比(例如〈10%)的情况下，气体流量限制在较小的 公差范围(例如±lL/min)内。现有的碳罐控制阀难以满足这些要求。发明内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种碳罐控制阀，能够最大限度地避免两端压 力差对气体流量的影响，并且在小占空比的脉宽调制信号的情况下可以将气体流量限制在 较小的公差范围内。
为解决上述技术问题，本申请碳罐控制阀包括上盖和壳体；在上盖中具有一个呈 拉伐尔管形状的通孔；在壳体中具有磁罐、线圈骨架、线圈、插针、磁芯、衔铁和阀座；
所述磁罐内部具有一个腔体；所述线圈骨架、线圈和插针共同安装到所述腔体中； 所述线圈骨架具有一根空心轴；所述线圈绕在线圈骨架的空心轴外围；所述插针固定于线 圈骨架；线圈的铜线与插针的一端电气连接；
所述磁芯位于线圈骨架的空心轴中，并与磁罐之间以螺纹固定；
在线圈骨架之上分别具有衔铁和阀座，所述阀座中央具有截面呈放射状的通孔；
在磁芯与衔铁之间具有弹簧。
本申请碳罐控制阀首选具有传统产品的气流控制功能，并在此基础上做出了创 新。一是采用了拉伐尔管结构，能够克服碳罐控制阀两端的压力差，而实现较为稳定的气体 流量。二是磁芯与磁罐之间可通过螺纹调节，从而保证了在小占空比的脉宽调制信号下气体流量满足公差要求。三是阀座通孔采用放射状的截面形状，使其在面积一定的条件下周 长较长。
图1是本申请碳罐控制阀的一个具体实施例的各部分结构分解示意图(各部分结 构的大小不成比例)；
图2是本申请碳罐控制阀的一个具体实施例的各部分结构安装后的剖面示意图3是衔铁安装于线圈骨架的俯视示意图4是衔铁安装于线圈骨架的立体示意图5是阀座和衔铁一起安装于线圈骨架的立体示意图6是阀座中央通孔的放射状截面形状的多种示例；
图7是衔铁开启时位于衔铁和阀座之间的间隙的示意图。
图中附图标记说明
10为上盖；100为上盖通孔；11为第一密封圈；20为壳体；21为磁罐；210为螺纹； 22为线圈骨架；220为限位柱；221为主体；222为连接部；23为线圈；24为插针；25为第二 密封圈；26为磁芯；27为弹簧；28为衔铁；29为阀座；210为内螺纹；290为阀座通孔；30为 间隙。
具体实施方式
请参阅图1和图2，这是本申请碳罐控制阀的一个具体实施例。所述碳罐控制阀包 括上盖10和壳体20，两者通过焊接相互连接且保持密封。在上盖10中具有一个呈拉伐尔 管(de Laval nozzle)形状的通孔100。拉伐尔管的截面积先变小再变大,从中间通过的气 体可被加速。在壳体20下方具有两条管道，右侧的第二管道是气体流通管道，左侧的第一 管道用于安装插针24下端的接插件。在壳体20的右侧面具有一处凸起，是用于放置橡胶 支撑的骨架在壳体20中具有磁罐21、线圈骨架22、线圈23、插针24、磁芯26、衔铁28和阀 座29。
所述磁罐21大致呈环状，其内部具有一个腔体，该腔体在磁罐21的上端面和下端 面分别具有一个大开口和至少一个小开口。所述大开口用于安装线圈组件。所述小开口用 于固定磁芯26。
所述线圈骨架22、线圈23和插针24共同称为线圈组件。该线圈组件以过盈配合 方式从磁罐21的大开口安装并固定在磁罐21内部的腔体中。
请参阅图5，所述线圈骨架22由主体221和连接部222两部分组成。所述主体221 由一根空心轴连接两个平行的上、下端面。所述空心轴内部的通孔与磁罐21的小开口的位 置相对应，两者均用于安装磁芯26。所述连接部222从主体221下端面的一侧向下凸出， 用于固定和连接插针24。所述线圈23绕在线圈骨架22的主体221的空心轴外围，例如通 过绕线机。所述插针24固定于线圈骨架22的连接部222下端，例如采用嵌件注塑(insert molding)工艺。线圈23的一端与插针24其中一根的上端焊接在一起,另一端同插针24的 另一根的上端焊接在一起；两根插针24的下端伸出壳体，形成接插件。插针24通过环状的 第一密封圈25与壳体20的第一管道内侧壁之间保持密封。
所述磁芯26位于线圈骨架22的主体221的空心轴内部的通孔中，并延伸到磁罐 21的小开口中。磁芯26的下部具有外螺纹，磁罐21的小开口处具有内螺纹210，两者以此 固定并连接，并涂有紧固胶以防松。
请参阅图3和图4，在线圈骨架22之上具有衔铁28。具体而言，在线圈骨架22的 上端面上具有多根向上凸起的限位柱220，衔铁28便卡在这些限位柱220中。衔铁28可 以沿着限位柱220的方向上下运动，但在水平面被限定为无法运动或局限在较小的运动范 围。优选地，衔铁28由两层橡胶夹着一层金属薄片，三者一起注塑而成。为保证注塑工艺 性，衔铁28的中央有通孔，以保证注塑时两片橡胶形成流通。注塑完成后此通孔被橡胶填 满。线圈23断电时，上层橡胶的上表面与阀座29下表面形成密封；在衔铁28沿着限位柱 220上下运动时，下层橡胶则起到缓冲降噪的效果。
在磁芯26与衔铁28之间具有弹簧27。磁芯26的上部直径缩小而具有一个台阶， 弹簧27的下端就支承在该台阶上，弹簧27的周侧是磁芯26的外壁与线圈骨架22的通孔 侧壁，弹簧27的上端抵住衔铁28的下端面。
请参阅图5，在衔铁28之上具有阀座29。具体而言，阀座29的下端面便安装在这 些限位柱220上，阀座29的上端面则通过环状的第二密封圈11与上盖10之间保持密封。 在阀座29中央具有一个通孔290，其水平截面形状呈放射状。所述第二密封圈11位于上盖 10的环形槽中。阀座通孔290与上盖通孔100相通。
所述碳罐控制阀的工作过程如下
当线圈23断电时，衔铁28在弹簧27和进气歧管负压的作用下与阀座29紧密贴 合形成密封，阻止气体流动，称为关闭状态。
当线圈23通电时，通过磁芯26、磁罐21和衔铁28形成闭合磁场。衔铁28在电 磁力的作用下克服弹簧27和负压向下运动，直至与磁芯26吸合，称为开启状态。请参阅图 7，此时气体从壳体20底部的第二管道进入壳体20，然后通过衔铁28和阀座29之间的间隙 30再从上盖10中的呈拉伐尔管形状的通孔100中流出。
电子控制器向线圈23发出周期恒定的脉宽调制信号，通过改变脉宽调制信号的 占空比，就可以控制通过碳罐控制阀的气体流量。当占空比为100%时，衔铁28始终打开， 碳罐控制阀达到最大流量。
当衔铁28开启时，碳罐控制阀的最大流量由两个因素决定一是间隙30、二是上 盖通孔100。本申请为了尽量减小间隙30的节流效应，采取了两个途径一方面尽量增大衔 铁28与阀座29之间的距尚，另一方面还尽量加大阀座通孔290的周长。就加大周长而目， 简单地增大所述阀座通孔290的面积虽然可以实现，但太大的通孔面积也会导致衔铁28关 闭时所受的负压力过大，影响衔铁28的正常打开。因此需要在通孔面积一定的条件下尽可 能加大其周长。本申请设计了多种放射状截面积的通孔如图6所示，是以一个圆形通孔为 中心向四周延伸出多条放射线，这些放射线的末端也可以设计为圆形，圆形通孔与放射线 的连接部位也可以设计成圆弧形状，从而达到面积一定但加大周长的目的。通过以上设计， 本申请碳罐控制阀的最大流量仅由上盖10中的拉伐尔管形状的通孔100决定。拉伐尔管 在中间某一位置的截面积最小，具有最小截面积；从该处开始向两端的截面积逐渐增大。拉 伐尔管的流量就由其最小截面积决定，通过采用不同的最小截面积的拉伐尔管，就可以调 整碳罐控制阀的最大流量。同时，拉伐尔管的特性决定了气体流经拉伐尔管时被加速，使其可以克服碳罐控制阀的两端具有压力差的影响，而实现稳定的最大流量。
由于磁芯26的下部与磁罐21的小开口处以螺纹方式相连接，因而便具有了调整 的余地。在生产时，在上述阀座29的气体流通出口处通以一定的负压，并向线圈23发出小 占空比的脉宽调制信号，通过旋转螺纹即可调整磁芯26延伸到磁罐21中的深度，从而将气 体流量调制到指定的值，使气体流量满足较小的公差范围。
以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来 说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
权利要求
1.一种碳罐控制阀，其特征是，包括上盖和壳体；在上盖中具有一个呈拉伐尔管形状的通孔；在壳体中具有磁罐、线圈骨架、线圈、插针、磁芯、衔铁和阀座； 所述磁罐内部具有一个腔体；所述线圈骨架、线圈和插针共同安装到所述腔体中；所述线圈骨架具有一个空心轴；所述线圈绕在线圈骨架的空心轴外围；所述插针固定于线圈骨架；线圈的铜线与插针的一端电气连接； 所述磁芯位于线圈骨架的空心轴中，并与磁罐之间以螺纹固定； 在线圈骨架之上分别具有衔铁和阀座，所述阀座中央具有截面呈放射状的通孔； 在磁芯与衔铁之间具有弹簧。
2.根据权利要求1所述的碳罐控制阀，其特征是，当线圈断电时，衔铁与阀座紧密贴合形成密封，阻止气体流动； 当线圈通电时，磁芯、磁罐和衔铁形成闭合磁场，衔铁运动至与磁芯吸合；此时气体通过衔铁和阀座之间的间隙流过，并从上盖中的呈拉伐尔管形状的通孔中流出。
3.根据权利要求1所述的碳罐控制阀，其特征是，在线圈骨架的上端面上具有多根向上凸起的限位柱，所述衔铁便卡在这些限位柱中，只能沿着限位柱的方向上下运动。
4.根据权利要求1所述的碳罐控制阀，其特征是，磁芯的上部具有一个台阶，所述弹簧的下端就支承在该台阶上，弹簧的周侧是磁芯的外壁与线圈骨架的通孔侧壁，弹簧的上端抵住衔铁的下端面。
5.根据权利要求3所述的碳罐控制阀，其特征是，所述阀座的下端面安装在这些限位柱上，阀座的上端面则通过环状的第二密封圈与上盖之间保持密封。
6.根据权利要求1所述的碳罐控制阀，其特征是，所述插针通过环状的第一密封圈与壳体的第一管道内侧壁之间保持密封。
7.根据权利要求5所述的碳罐控制阀，其特征是，所述第二密封圈位于上盖的环形槽中。
8.根据权利要求1所述的碳罐控制阀，其特征是，所述阀座的呈放射状截面的通孔是以一个圆形通孔为中心向四周延伸出多条放射线。
全文摘要
本申请公开了一种碳罐控制阀，包括上盖和壳体。在上盖中具有一个呈拉伐尔管形状的通孔。在壳体中具有磁罐、线圈骨架、线圈、插针、磁芯、衔铁和阀座。所述磁罐内部具有一个腔体。所述线圈骨架、线圈和插针共同安装到所述腔体中。所述线圈骨架具有一个空心轴。所述线圈绕在线圈骨架的空心轴外围。所述插针固定于线圈骨架。线圈的铜线与插针的一端电气连接。所述磁芯位于线圈骨架的空心轴中，并与磁罐之间以螺纹固定。在线圈骨架之上分别具有衔铁和阀座，所述阀座中央具有截面呈放射状的通孔。在磁芯与衔铁之间具有弹簧。本申请采用了拉伐尔管结构，能够克服碳罐控制阀两端的压力差，而实现较为稳定的气体流量。
文档编号F16K31/06GK103047470SQ201210559188
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者过于成, 赵志球, 汪植亮 申请人:联合汽车电子有限公司