CN106102890A - 具有集成双流关断的超级抽吸器 - Google Patents

Abstract

在一个实施方案中，提供了包括文丘里管的抽吸器设置，该文丘里管包括具有收缩入口和收缩出口的收缩部段和具有发散入口和发散出口的发散部段。收缩出口与发散入口流体连通。狭道布置在收缩出口和发散入口之间。关断阀在打开位置和关闭位置之间可移动。关断阀在关闭位置时位于狭道内。

Description

具有集成双流关断的超级抽吸器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年2月17日提交的、发明名称为“具有集成双流关断的超级抽吸器”的美国序列号为61/940,643申请的优先权，其整体通过引用合并于此。

背景技术

内燃机早就采用空气流动导管以提供真空来辅助汽车子系统，例如制动器、自动变速器等。这些系统通常采用沿着空气流动导管布置的止回阀来防止子系统背压到达发动机。

止回阀单元包括经由主空气通道彼此连接的入口和出口。在组装状态下或在使用的情况下，入口连接至操作系统且出口连接至吸入系统。第一止回阀位于主空气通道中。这就使得在吸入系统中的压力升高的情况下一旦操作系统中已经发生负压则防止负压逸出。此外，止回阀单元设置有一个唯一的出口通道，该唯一的出口通道在第一止回阀的下游从主空气通道分叉出来并且通向大气中。在该外部通道中设置文丘里管或者设置横截面的缩窄部。横截面的缩窄部经由通道(下文中为文丘里通道)在第一止回阀上游的一点处连接至主空气通道。

在已知的止回阀单元中，不利的是空气不断地通过外部通道被吸入。这对于内燃发动机而言是特别有害的，在该内燃发动机中流经进气管的节流阀的大量空气用于发动机控制或者用于优化燃烧过程。当操作系统的系统压力已经达到其目标值时，包含文丘里管的外部通道可以通过滑阀来关闭。

发明内容

在一个实施方案中，抽吸器设置为包括文丘里管，该文丘里管包括具有收缩入口和收缩出口的收缩部段和具有发散入口和发散出口的发散部段。收缩出口与发散入口流体连通。关断阀在打开位置和关闭位置之间可移动。关断阀可以包括穿过其延伸的孔。在关闭位置，孔在收缩出口和发散入口之间流体连通。当关断阀处于打开位置时，抽吸器具有高流量表现以操作例如制动器的装置。当关断阀处于关闭位置时，通过抽吸器的流量减少，但是没有完全切断。因此，关断阀可以打开以快速抽空制动助力器，并且可以关闭以减少通过系统的泄漏量。然而，如果关断阀失效且不能打开，孔允许充分的泄漏以使制动器工作。

附图说明

从详细说明以及所附附图中将更为全面地理解本发明，其中：

图1显示了现有技术的止回阀抽吸器的主视图。

图2显示了现有技术的止回阀抽吸器的横截面图。

图3显示了现有技术的止回阀抽吸器的俯视图。

图4显示了根据一个实施方案形成的抽吸器的横截面图，其关断阀处于关闭位置。

图5显示了图3中示出的抽吸器的横截面图，其关断阀处于打开位置。

图6显示了图3中的关断阀处于关闭位置的横截面图。图7显示了图3中的关断阀处于打开位置的横截面图。

图8显示了根据一个实施方案形成的抽吸器的横截面图，其关断阀处于关闭位置。

图9显示了图7中示出的抽吸器的横截面图，其关断阀处于打开位置。

图10显示了图7中示出的关断阀处于关闭位置的横截面图。

图11显示了图7中示出的关断阀处于打开位置的横截面图。

具体实施方式

为了增进对本发明原理的理解的目的，现在将参考附图中示出的实施方案，并将采用明确的语言来描述该实施方案。然而应当理解，这并不意在限制本发明的范围。本领域技术人员通常会想到并且希望保护对所示装置的变化和修改，以及对这里所示出的本发明的原理的进一步的应用。这种变化的实施方案需要对本文讨论的实施方案进行某些适应性调整，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

现有技术的止回阀抽吸器如图1所示。该现有技术的抽吸器的内部构造和操作显示并描述于美国专利US 5,291,916中，图1-3来自于美国专利US 5,291,916的附图中的复制。现有技术的止回阀抽吸器可从Nyloncraft Incorporated(616W.McKinley Ave,Mishawaka,IN 46545)购买到。

参照图1-3，止回阀10通常应用在内燃发动机中位于全混端口处的发动机缸体和进气口之间的空气流动管线中，该全混端口通常为化油器或燃油喷射口。为了清楚起见，发动机、化油器、软管连接以及子系统并未示出，应理解这些端口对于几乎所有车辆的内燃发动机而言都是常见的。

典型的内燃发动机中的空气流动系统基于以下原理进行工作：当发动机工作时，产生了局部真空，这就吸引空气通过燃料喷射器的化油器的进气口，从而有助于进行适当的燃料燃烧。已经发现这种真空对于补充车辆中的真空辅助子系统(特别是制动器、自动变速器和最近以来的空调器)来说是有用的。止回阀10提供了主气道和子系统之间的连接，并且用于抑制来自子系统的背压干扰通过主气道的气流。

附图中示出的止回阀10包括基本上一体的的阀体12，该阀体12优选由顶部阀半(top valve half)14和底部阀半(bottom valve half)16形成。指定顶部阀半和底部阀半只是为了说明的目的，并不限制阀10在发动机室中的定向。优选地，在使用之前顶部阀半14通过超声波焊接、加热或其它常规方法结合到底部阀半16。

底部阀半16包括空气入口18和空气出口20，它们经由空气通道22呈直接空气流通。在内燃发动机的典型应用中，空气入口18将经由导管(图未示)连接至发动机化油器中的进气口或其它燃料喷射构件(图未示)。空气出口20优选经由导管(图未示)连接至发动机缸体(图未示)的真空口。

如图所示，底部阀半16还包括下阀座24、26。每个下阀座24、26由连续的外壁28、29和底壁30、31来限定。在每个下阀座24、26中限定了孔32、33以允许与空气通道22的空气流通。每个外壁28、29可以包括如图所示的台阶部分58、59，从而允许与上阀座25、27方便的匹配，如在本说明书之后描述的那样。多个径向间隔开的指部34、35从每个底壁30、31整体地向上延伸，并用于支撑弹性密封构件36、37。空气通道22具有开口38，该开口38允许通道和阀座24之间的空气流通。

如图2所示，空气通道22由逐渐变细的外通道40和变宽的通道42来限定，所述逐渐变细的外通道40从入口端18到开口38缩窄，所述变宽的通道42从开口38到通道22和阀座26的交汇处变宽。通道22的这种构造通常被称为文丘里导管，本领域技术人员熟知其功能。

上阀半14被用于与下阀半14匹配以形成止回阀10。上阀半14如图所示包括入口44和入口46，它们可以通过空气通道48空气流通地连接。在与内燃发动机的典型连接中，入口44将经由空气软管(图未示)连接至制动系统(图未示)，入口46要么被盖住要么连接至车辆的另外的子系统，例如空调压缩机(图未示)。

如图所示，上阀半14包括阀座25、27。每个上阀半25、27由连续的外壁50、51和底壁52、53限定。在每个上阀座25、27中限定了孔54、55以允许与空气通道48和入口44、46空气流通。底壁52、53优选为如图所示的光滑的凹形构造，其具有直径比密封件36、37略小的孔54、55。每个外壁50、51优选具有环绕的凹槽56、57，该环绕的凹槽56、57与下阀座24、26的台阶部分58、59大致互补。

通过将阀座24、26与阀座25、27对准从而使台阶部分58、59与凹槽56、57对齐来组装止回阀10。密封件36、37放置于指部34、35上，然后阀部件14、16被挤压在一起，并通过比如超声波焊接或其它常用方法进行结合。结合阀部件14、16的优选方法一般将取决于形成阀部件所用的材料，在该实施方案中材料为注塑成型的耐热硬质塑料。应理解可以使用适当的塑料或金属或其它混合料来形成止回阀10，现在止回阀10已经准备好用于内燃发动机，如下文所示。

利用如上所述的软管连接装置，止回阀10作用如下。当发动机(图未示)工作时，其通过入口18、通道22和出口20吸入空气。这就在阀座24-27和通道48中产生了局部真空，从而相对于指部34、35向下抽吸密封件36、37。由于指部34、35(图3)的间隔，因此允许从通道48到通道22的自由空气流动。由发动机的工作产生的局部真空以常见的方式用于制动器操作的真空助力，以及在需要时用于空调子系统(图未示)操作的真空助力。

如果因为任何原因，产生了其中一个子系统中的背压，从而导致通过通道48到达入口44、46的正向空气流，那么就产生逆流真空从而紧紧地将密封件36、37吸附在阀座底壁52、53，从而防止真空对于上述通过通道22的空气流的干扰。到现在为止所描述的止回阀10的功能对于本领域技术人员而言是熟知的。

如图2所示，逐渐变细和变宽的通道40、42对发动机(图未示)工作期间产生的局部真空制造出了新颖的文丘里效应。通过它们的构造，通道40、42使得流经通道42的空气的速度显著增加但是压力却得以降低。由于通道22和阀座24、25的连接，使得被吸引通过通道48和阀座25、24的空气量显著增加，这就显著地促进了对子系统(图未示)的真空辅助。作为示例，对常规内燃发动机中的止回阀10进行测试，该常规内燃发动机通常抽取大约七英寸(7"Hg)汞柱的真空。而这里的阀10在出口44处测得的真空为十八英寸汞柱(18"Hg)，相当于由于具有文丘里效应通道40、42的阀10的使用产生了157％的增加量。

如图4-7所示，抽吸器210设置为可以基于从发动机内的传感器接收到的信号而电操作。抽吸器210包括真空通道216和外侧空气通道218。真空通道216在入口212和旁路通道213之间延伸，外侧空气通道218在入口端215和出口端236之间延伸。旁路通道213流体联接真空通道216和出口端236。真空通道216和外侧空气通道218进一步通过文丘里通道240流体联接。文丘里管220位于外侧空气通道218中。该文丘里管220包括收缩部段222和发散部段224。狭道226将收缩部段222和发散部段224连接。收缩部段222在收缩入口228和收缩出口230之间延伸。收缩部段222从收缩入口228至收缩出口230变窄。特别地，收缩入口228具有直径D₁，该直径D₁大于收缩出口230的直径D₂。发散部段224包括发散入口232和发散出口234。该发散部段224从发散入口232至发散出口234变宽。特别地，发散入口232具有直径D₃，该直径D₃小于发散出口234的直径D₄。狭道226在收缩出口230和发散入口232之间延伸。

关断阀250(如图6和7详细显示的)位于收缩出口230和发散入口232之间。关断阀250与收缩出口230和发散入口232流体连通。特别地，关断阀250设置为靠近文丘里管220的狭道226。关断阀250可在打开位置221(如图5和7所显示)和关闭位置223(如图4和6所显示)之间移动，其中在打开位置221，狭道226打开，在关闭位置223，关断阀250位于狭道226中。关断阀250通过位于抽吸器210附近且与其联接的螺线管252而在打开位置221和关闭位置223之间移动。螺线管包括上缓冲件270和下缓冲件272，关断阀250在打开位置221和关闭位置223之间移动时与所述上缓冲件270和下缓冲件272接触。特别地，在打开位置221，关断阀250接触上缓冲件270，而在关闭位置223，关断阀250接触下缓冲件272。缓冲件270和272减小关断阀250在打开位置221和关闭位置223之间移动时的噪音。在一个实施方案中，缓冲件270和272由氟硅橡胶形成。

如图14所示，关断阀250可以基于从发动机80中的传感器接收到的信号而电操作。如图14所示，当真空制动助力器84与发动机真空平衡时，关断阀关闭从而防止空气流通过文丘里狭道226，但是允许空气流通过旁路阀213。在一个实施方案中，关断阀250在点火冷启动期间保持打开以允许发动机进气歧管80将空气从进气口82通过文丘里管220吸入，从而在制动助力器84内产生真空，如图14所示。在一个实施方案中，当发动机节流阀打开时，无论进气歧管压力如何，如果制动助力器真空小于35kPa则关断阀250将打开，如果制动助力器压力大于35kPa则关断阀250将关闭。在一个实施方案中，当发动机节流阀关闭且发动机进气歧管压力小于50kPa时，如果制动助力器压力小于35kPa则关断阀250将打开，如果制动助力器压力大于35kPa则关断阀250将关闭。在一个实施方案中，当发动机节流阀关闭且发动机进气歧管压力大于50kPa时，无论制动助力器压力如何，关断阀250将关闭。应注意这里给出的实施例仅是示例性的，所描述的压力可能基于应用和发动机类型而变化。

螺线管252需要较小的力而在打开位221置和关闭位置223之间移动关断阀250。因为需要较小的力，因此当与其它关断阀比较时，螺线管的尺寸可以相对较小。在一个实施方案中，关断阀250在逆流情况下将不会打开，例如可能由涡轮增压器或回火而产生逆流。

当通过文丘里管的空气流完全切断时，诸如制动器的汽车子系统的功能可能受限。因此，如果滑阀被卡住或者阀的致动器发生故障，那么车辆对汽车子系统的控制会受限，这可能非常的危险且代价高昂。如图8-11所示，抽吸器110包括真空通道116和外侧空气通道118。真空通道116在入口112和旁路通道113之间延伸，外侧空气通道118在入口端115和出口端136之间延伸。旁路通道113流体联接真空通道116和出口端136。真空通道116和外侧空气通道118进一步通过文丘里通道140流体联接。文丘里管120位于外侧空气通道118中。文丘里管120包括收缩部段122和发散部段124。狭道126连接收缩部段122和发散部段124。收缩部段122在收缩入口128和收缩出130口之间延伸。收缩部段122从收缩入口128至收缩出口130变窄。特别地，收缩入口128具有直径D₁₁，该直径D₁₁大于收缩出口130的直径D₁₂。发散部段124包括发散入口132和发散出口134。该发散部段124从发散入口132至发散出口134变宽。特别地，发散入口132具有直径D₁₃，该直径D₁₃小于发散出口134的直径D₁₄。狭道126在收缩出口130和发散入口132之间延伸。

关断阀150(如图10和11详细显示的)位于收缩出口130和发散入口132之间。关断阀150与收缩出口130和发散入口132流体连通。特别地，关断阀150设置为靠近文丘里管120的狭道126。关断阀150可在打开位置121(如图9和11所显示)和关闭位置123(如图8和10所显示)之间移动，其中在打开位置121，狭道126打开，在关闭位置123，关断阀150位于狭道126中。关断阀150通过位于抽吸器110附近且与其联接的螺线管152而在打开位置121和关闭位置123之间移动。螺线管包括上缓冲件170和下缓冲件172，关断阀150在打开位置121和关闭位置123之间移动时与所述上缓冲件170和下缓冲件172接触。特别地，在打开位置121，关断阀150接触上缓冲件170，而在关闭位置123，关断阀150接触下缓冲件172。缓冲件170和172减小关断阀150在打开位置121和关闭位置123之间移动时的噪音。在一个实施方案中，缓冲件170和172由氟硅橡胶形成。

关断阀150包括穿过其延伸的孔154。在打开位置121，如图12所示，关断阀150对文丘里管120没有任何封堵。孔154的尺寸由发动机容许的流速来确定。在关闭位置123，如图13所示，孔154允许收缩出口130和发散入口132之间的流体连通。孔154具有上游端156，该上游端156在关闭位置123设置得靠近收缩出口130。该上游端156具有直径D₁₅，该直径D15与收缩出口130的直径D₁₂几乎相同。孔154还具有下游端158，该下游端158在关闭位置123设置得靠近发散入口132。在一个实施方案中，下游端158具有直径D₁₆，该直径D₁₆比发散入口132的直径D₁₃小。孔154在关闭位置123从收缩出口130至发散入口132收缩。在关闭位置123，关断阀150中的开口180还允许空气通过阀140在收缩部段122和真空通道116之间泄漏。

当关断阀150在打开位置121时，第一体积的空气从收缩出口130至发散入口132流动。当关断阀150在关闭位置123时，第二体积的空气从收缩出口130至发散入口132流动。空气的第一体积大于空气的第二体积。当关断阀150在打开位置121时，空气以第一流速从收缩出口130至发散入口132流动。当关断阀150在关闭位置123时，空气以第二流速从收缩出口130至发散入口132流动。第二流速小于第一流速。当关断阀150处于关闭位置123时，空气通过孔154泄漏。

当关断阀150处于打开位置121时，抽吸器110具有高流量表现以操作例如制动器的装置。当关断阀150处于关闭位置123时，通过抽吸器110的流量减少，但是没有完全切断。因此，关断阀150可以打开以快速抽空制动助力器，并且可以关闭以减少通过系统的泄漏量。然而，如果关断阀150失效且不打开，孔154允许足够的泄漏以使制动器或其它子系统工作。

关断阀150可以基于从发动机内的传感器接收到的信号而电操作。当制动助力器真空与发动机真空平衡时，关断阀关闭以防止空气流经文丘里狭道126，但是允许空气流经旁路阀140。在一个实施方案中，关断阀150在点火冷启动期间保持打开以允许发动机进气歧管将空气通过文丘里管120吸入，从而在制动助力器内产生真空。在一个实施方案中，当发动机节流阀打开时，无论进气歧管压力如何，如果制动助力器真空小于35kPa则关断阀150将打开，如果制动助力器压力大于35kPa则关断阀150将关闭。在一个实施方案中，当发动机节流阀关闭且发动机进气歧管压力小于50kPa时，如果制动助力器压力小于35kPa则关断阀150将打开，如果制动助力器压力大于35kPa则关断阀150将关闭。在一个实施方案中，当发动机节流阀关闭且发动机进气歧管压力大于50kPa时，无论制动助力器压力如何，关断阀150将关闭。应注意这里给出的实施例仅是示例性的，所描述的压力可能基于应用和发动机类型而变化。

尽管已经在附图和之前的说明对本发明进行了详细的举例说明和描述，这些应被认为是说明性的而不是对特征进行限制，应了解仅仅是显示和描述了优选的实施方案，在本发明精神下的所有变化和修改都希望得到保护。

Claims (15)

1.抽吸器，包括：

文丘里管，其具有收缩部段和发散部段，所述收缩部段包括收缩入口和收缩出口，所述发散部段包括发散入口和发散出口，所述收缩出口与所述发散入口流体连通；

狭道，其布置在所述收缩出口和所述发散入口之间；

关断阀，其能够在打开位置和关闭位置之间移动，并且所述关断阀在关闭位置时位于所述狭道内。

2.根据权利要求1所述的抽吸器，其中所述关断阀具有贯穿其中的孔，其中，在关闭位置，所述孔在收缩出口和发散入口之间流体连通。

3.根据权利要求2所述的抽吸器，其中所述孔具有位置接近收缩出口的上游端，所述上游端的直径与收缩出口的直径基本上相同。

4.根据权利要求2所述的抽吸器，其中所述孔具有位置靠近发散入口的下游端，所述下游端的直径小于发散入口的直径。

5.根据权利要求2所述的抽吸器，其中所述孔从收缩出口至发散入口收缩。

6.根据权利要求2所述的抽吸器，其中，在打开位置，第一体积的空气从收缩出口至发散入口流动，在关闭位置，第二体积的空气从收缩出口至发散入口流动，空气的第一体积大于空气的第二体积。

7.根据权利要求2所述的抽吸器，其中，当关断阀处于关闭位置时，空气通过所述孔泄漏。

8.根据权利要求2所述的抽吸器，其中，在打开位置，空气以第一流速从收缩出口至发散入口流动，在关闭位置，空气以第二流速从收缩出口至发散入口流动，第二流速小于第一流速。

9.根据权利要求1所述的抽吸器，其中所述关断阀通过螺线管在打开位置和关闭位置之间移动。

10.根据权利要求9所述的抽吸器，其中，所述螺线管包括缓冲件，所述缓冲件在关断阀在打开位置和关闭位置之间移动时减小噪音。

11.抽吸器，包括：

阀体，其具有第一空气入口端；

空气出口端，其与所述第一空气入口端气流连通从而限定空气通道；

第二空气入口端，其与所述第一空气入口端和所述空气出口端气流连通，其中空气从第二空气入口端朝着空气出口端被吸入；

阀，其设置在空气通道和第二空气入口端之间，用于抑制空气从空气通道经过第二空气入口端的流动，其中空气通道包括文丘里导管，所述文丘里导管设置在第一空气入口端和出口端之间，文丘里导管构成了这样的装置：增强了经过出口端的气流，并且相应的增强了从第二空气入口端朝着出口端吸入的空气，所述阀包括设置在第一入口端和第二入口端之间的阀座，该阀座具有与空气通道连通的开口；

弹性密封装置，其设置在阀座中，用于响应在外侧真空影响下离开第二空气入口端的空气，并且用于抵靠阀座安置从而防止来自空气通道的气流经过第二空气入口端离开，文丘里导管紧邻阀座开口设置从而通过阀座提供最大的真空助力；以及

关断阀，其能够在打开位置和关闭位置之间移动，并且所述关断阀在关闭位置时位于所述文丘里导管内。

12.根据权利要求11所述的抽吸器，进一步包括第三空气入口端，所述第三空气入口端与所述第二空气入口端气流连通从而限定阀体中的第二空气通道，阀装置设置在首次提到的空气通道和所述第二空气通道之间。

13.根据权利要求12所述的抽吸器，其中阀装置包括第一和第二间隔开的阀座，每个阀座包括弹性密封装置，所述弹性密封装置设置在阀座中用于响应在外侧真空影响下从第二空气入口端和第三空气入口端其中一个离开的空气，并且用于抵靠其相关的阀座安置以防止来自首次提到的通道的气流经过各自的第二空气入口端和第三空气入口端离开。

14.根据权利要求13所述的抽吸器，其中，文丘里导管具有紧邻阀座开口的直径逐渐变细的锥形的中央部分。

15.根据权利要求11所述的抽吸器，进一步包括位于阀座内的止回阀，所述止回阀具有圆齿状的隔膜。