使用气体正压隔膜泵的蒸发诊断单元的制作方法

1.本实用新型涉及汽车，尤其涉及汽车的蒸发诊断单元。


背景技术：

2.依据国六法规gb18352.6—2016j.4.4.1要求，obd系统应监测除碳罐阀与进气歧管之间的管路和接头之外的整个蒸发系统的完整性，防止燃油蒸气泄漏到大气中。国六法规gb18352.6—2016j.4.4.2.2(b)要求当整个蒸发系统中存在一个或多个泄漏点，这些泄漏点的泄漏量大于或等于直径为1mm的小孔产生的泄漏量时obd系统应检测出蒸发系统故障。满足此要求主要有三类 obd诊断策略，第一种是基于负压(dtesk)的检测策略；第二种是基于正压的检测策略。第三种是基于自然真空的检测策略。
3.蒸发诊断单元是正压检测策略中的一个关键零件，其布置在碳罐通大气通道之间。例如，博世以及上海汽车集团就采用蒸发诊断单元来进行检测。
4.在现有技术中，作为一个关键零件，蒸发诊断单元还存在制造、安装、以及操作等方面的缺陷，例如其采用叶片转子泵来充气，因此，蒸发诊断单元亟待进一步改进。


技术实现要素：

5.本实用新型目的在于提供一种蒸发诊断单元，以优化蒸发诊断单元的性能，改善蒸发诊断单元的制造和安装。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种使用气体正压隔膜泵的蒸发诊断单元，其特征在于，包括壳体、气体正压隔膜泵以及电磁阀密封总成，所述气体正压隔膜泵和电磁阀密封总成均安装于所述壳体中，其中，所述气体正压隔膜泵呈柱状；所述电磁阀密封总成包括密封活塞、弹簧和支架总成，该支架总成包括支架和电磁阀；所述密封活塞包括活塞头和活塞杆，所述活塞头包括密封盘，所述活塞头通过注塑形成于活塞杆的头端；所述电磁阀用于驱动所述密封活塞，包括次级板和导向管；所述支架总成的支架包括上圈、下圈和多个连接臂，所述多个连接臂之间具有空隙并且所述多个连接臂连接于所述上圈和下圈之间从而形成框架式的所述支架，所述支架是通过注塑形成在所述电磁阀的次级板上的注塑件；所述支架的下圈具有中心孔，该中心孔与所述次级板和导向管对中，用于所述活塞杆穿过所述支架沿所述导向管进入所述电磁阀；所述活塞头的密封盘的底端具有活塞密封面，该活塞密封面与所述支架的上圈的位于上圈顶端的支架总成密封面配合，当该活塞密封面与该支架总成密封面接合时形成密封，使空气不能经由所述支架穿过所述电磁阀密封总成；所述弹簧用于使所述活塞头在所述电磁阀断电的情况下保持所述活塞密封面与所述支架总成密封面之间存在间隙。
7.作为优选方式，所述活塞头至少在所述密封盘上通过包胶工艺包覆有密封胶。
8.作为优选方式，所述次级板和所述导向管通过旋铆工艺形成为一体。
9.作为优选方式，所述支架的下圈的上边缘抵靠在所述蒸发诊断单元的壳体的接合部，以将所述支架总成安装在所述壳体中。
10.作为优选方式，所述支架的下圈的中心孔沿中心的周围具有呈管状的定位凸缘，用于所述弹簧的安装定位。
11.作为优选方式，所述弹簧的一端支撑在所述支架上，所述活塞杆穿过所述弹簧，从而所述弹簧的另一端抵靠所述密封盘的下表面。
12.作为优选方式，所述活塞杆的头端横向开有通孔，所述活塞头的注塑材料填充该通孔。
13.作为优选方式，所述导向管与所述活塞杆之间是间隙配合。
14.作为优选方式，所述下圈的中心孔沿该中心孔的周围具有呈管状的定位凸缘，以安装和定位所述弹簧。
15.作为优选方式，所述支架的上圈的外周具有凹槽，用于安装密封圈以使所述上圈与所述蒸发诊断单元的壳体内表面之间密封。
16.现有技术的蒸发诊断单元包括的是叶片转子泵，利用其产生正压气体，虽然其运转平稳，输出流量均匀，但是叶片转子泵体积大，价格高，对装配精度要求高。具体而言，叶片转子泵体积大易造成蒸发诊断单元不易在整车上布置；叶片转子泵的泵体部分均为机加工件，加工精度高，整体制造成本高。叶片转子泵工作时转子和叶片在定子中做摩擦旋转运动，转子和定子的相互位置对泵的性能有很大影响，因此在装配过程中对二者的装配精度要求高，叶片、转子、定子同时也需要有很高的耐磨性。
17.与现有技术相比，本实用新型的气体正压隔膜泵体积小，使蒸发诊断单元容易在整车上布置。隔膜泵泵体部分都是注塑件，可以批量生产，制造成本低，价格便宜。气体正压隔膜泵中的皮碗是往复运动，不易磨损，装配简单。因此，通过在蒸发诊断单元中设置气体正压隔膜泵，本实用新型降低了蒸发诊断单元的售价，使蒸发诊断单元具有更强的市场竞争力。并且，气体正压隔膜泵工作时没有摩擦运动，使用寿命长。
18.另一方面，现有技术中，密封活塞、支架、以及电磁阀的结构及其相互连接关系较松散、细碎，安装和制造不便，密封和对中性能有待改进，结构的牢固性和耐用度均有待加强。
19.与现有技术相比，本实用新型的蒸发诊断单元能够优化蒸发诊断单元的性能，改善蒸发诊断单元的制造和安装。
20.具体而言，本实用新型的结构保证了支架总成和密封活塞相互位置正确，使密封活塞的密封面和支架总成的密封面在电磁力作用下完全贴合，具有更好的密封性，使蒸发诊断单元性能更加优越，市场竞争力增强。
21.而且，本实用新型的结构使蒸发诊断单元的装配工艺简单，降低了蒸发诊断单元装配生产线的密封性不合格率，从而，使产品售价更有优势。
22.另外，本实用新型的结构牢固、耐用。
附图说明
23.图1是蒸发诊断单元内部参考孔的泵电流测量示意图。
24.图2是蒸发控制系统密封检测示意图。
25.图3示出测量蒸发诊断单元内部参考孔的泵电流时电磁阀密封总成的状态。
26.图4示出蒸发控制系统密封检测时电磁阀密封总成的状态。
27.图5是示出支架总成和密封活塞的安装状态的立体图。
28.图6是示出支架总成和密封活塞的安装状态的另一视角的立体图。
29.图7是支架、次极板和导向管一体件的剖视图。
30.图8是次极板和导向管一体件的立体图。
31.图9是次极板和导向管一体件的轴向视图。
32.图10是图8沿b
‑
b剖切的视图。
33.图11是活塞杆注塑上活塞头后的剖视图。
34.图12是活塞杆的正视图。
35.图13是密封活塞的剖视图。
36.图14是密封活塞安装在支架总成上的正视图，其中移去了电磁阀除次极板和导向管之外的其它部分。
37.图15是图14沿a
‑
a剖切的视图，其中移去了电磁阀除次极板和导向管之外的其它部分。
38.图16是本实用新型的气体隔膜泵的立体图。
39.图17是本实用新型的气体隔膜泵的右视图。
40.图18是本实用新型的气体隔膜泵的正视图。
41.图19是本实用新型的气体隔膜泵的俯视图。
具体实施方式
42.在下文中，将参照附图描述本实用新型的一种使用气体正压隔膜泵的蒸发诊断单元的实施方式。
43.在此记载的实施方式为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施方式外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施方式的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
44.本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施方式的各部件的结构，各附图之间不一定按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同或相似的部分。此外，在参照附图进行描述时，为了表述方便，采用了方位词如“上”、“下”等，它们并不构成对特征的结构特定地限制。
45.首先参考图1和图2说明蒸发诊断单元的工作过程。
46.图1是蒸发诊断单元内部参考孔的泵电流测量示意图，图2是蒸发控制系统密封检测示意图。
47.图1和2是燃油蒸发物排放控制系统泄漏检测原理图，用于说明蒸发诊断单元的工作过程，其中包括进气歧管a、节气阀门b、碳罐电磁阀c、碳罐d、油箱e、蒸发诊断单元g、空气过滤器h、新鲜空气j、以及ecu(electroniccontrol unit，电子控制单元)，蒸发诊断单元g中包括电磁阀k、气体正压隔膜泵p以及参考孔101。
48.蒸发诊断单元包括壳体1以及壳体1中所容纳的气体正压隔膜泵和电磁阀密封总
成，电磁阀密封总成包括密封活塞2、弹簧10和支架总成，支架总成包括电磁阀、以及支架、次级板和导向管一体件。参见图1和图2，其中虚线包围的部分表示蒸发诊断单元，该蒸发诊断单元利用气体正压隔膜泵向密闭的蒸发控制系统中充气，并在蒸发控制系统中产生不大于6.5kpa的压力，为此所需要的泵电流由ecu测量。泵充气过程中在规定的时间蒸发控制系统中的压力越大表明系统泄漏量越小，系统压力值和系统泄漏量是成反比的。泵电流是和蒸发控制系统中的压力成正比的，泵电流值作为蒸发控制系统泄漏量的间接值。诊断过程分三级。
49.第一级：测量蒸发诊断单元内部参考孔的泵电流。
50.参考图1，蒸发诊断单元内部参考孔的泵电流测量分三步进行。
51.1、如图1所示，蒸发诊断单元内电磁阀处于断电状态。
52.2、泵工作，泵产生的正压气体仅通过参考孔泄漏，气体流动方向如图1 中的空心箭头所示。
53.3、ecu持续检测泵电流，当泵电流稳定后，ecu记录泵电流值i
参考
，作为后续计算比率ratio＝(i
测量
‑
i
空载
)/(i
参考
‑
i
空载
)的依据。
54.第二级：进行蒸发控制系统密封检测。
55.参考图2，蒸发控制系统密封检测分三步进行。
56.1、如图2所示，蒸发诊断单元内电磁阀处于通电状态。碳罐通大气通道3 被关闭，蒸发诊断单元和碳罐、油箱及碳罐电磁阀形成密闭空间。关于碳罐通大气通道3，请参见图3和4中支架12形成的该结构。
57.2、泵工作，泵产生的正压气体进入蒸发诊断单元、碳罐、油箱及碳罐电磁阀形成的密闭空间。气体流动方向如图2中的的空心箭头所示。
58.3、ecu持续检测泵电流，ecu记录泵电流的最小值i
空载
；当泵电流稳定后，ecu记录泵电流值i
测量
，i
空载
和i
测量
作为后续计算比率ratio＝(i
测量
‑
i
空载
)/(i 参考
‑
i
空载
)的依据。
59.第三级：ecu计算比率ratio＝(i
测量
‑
i
空载
)/(i
参考
‑
i
空载
)并判断蒸发控制系统泄漏量是否满足国六法规要求。
60.蒸发控制系统进行密封检测时，电磁阀处于通电状态，碳罐通大气通道3 处于关闭状态。密封活塞2上的密封面和支架12上的密封面在电磁力作用下处于贴合状态。本实用新型通过特别的结构设计使电磁阀处于通电状态时能够保证支架12和密封活塞2相互位置正确，装配工艺简单，结构牢固耐用。
61.本实用新型是对蒸发诊断单元的充气泵和电磁阀密封总成进行改进，对于蒸发诊断单元的其它部分可以采用现有技术的设计构思，因此在本实用新型中不对蒸发诊断单元的壳体1的结构做详细的说明，以突出本实用新型说明之重点。不过，虽然本实用新型对充气泵和电磁阀密封总成的结构进行了改进，但是并未改变本实用新型的充气泵和电磁阀密封总成在蒸发诊断单元中的功能，即，气体正压隔膜泵也是给蒸发诊断单元提供正压气体，也是通过电磁阀驱动活塞，而电磁阀密封总成也是通过电磁阀驱动活塞，实现空气气路的转变。
62.在本实用新型中，采用气体隔膜泵给蒸发诊断单元充正压气体，其是一种微型直流有刷隔膜气泵。参见图16
‑
19，本实用新型的气体隔膜泵呈柱状，根据容积式泵的原理设计而成的，由电机提供动力，通过电机轴上的偏心轮，驱动橡胶循环、往复运动，在腔体里面
形成吸、排动作，通过单向阀的闭合、打开，从而实现吸入和排出气体。
63.现有技术采用叶片转子泵充气，与之相比，本实用新型采用气体隔膜泵充气具备如下优势：
64.1、气体正压隔膜泵体积小使蒸发诊断单元容易在整车上布置。
65.2、隔膜泵泵体部分都是注塑件，可以批量生产，制造成本低，价格便宜。
66.3、气体正压隔膜泵中的皮碗是往复运动，不易磨损，装配简单。
67.本实用新型使用气体正压隔膜泵充气，减小了蒸发诊断单元的体积，降低了蒸发诊断单元的售价，使蒸发诊断单元具有更强的市场竞争力。并且，气体正压隔膜泵工作时没有摩擦运动，使用寿命长。
68.如前所述，蒸发诊断单元包括壳体1、气体正压隔膜泵、以及电磁阀密封总成，壳体1一般设计为上壳体和下壳体，这两个壳体密封结合，并具有空气接口和碳罐接口。气体正压隔膜泵和电磁阀密封总成容纳于壳体1中，电磁阀密封总成与壳体1之间存在密封接合部位，电磁阀驱动活塞移动，实现电磁阀密封总成与壳体1之间的密封接合部位的闭合和分离，从而实现使由气体正压隔膜泵泵入的空气是再返回空气接口还是进入碳罐。蒸发诊断单元中空气在这两种状态下的流动路线分别如图1和图2所示。
69.下面参考图3和4说明电磁阀密封总成的工作状态和结构，其中，图3示出测量蒸发诊断单元内部参考孔的泵电流时电磁阀密封总成的状态，图4示出蒸发控制系统密封检测时电磁阀密封总成的状态。
70.如图3和4所示，电磁阀密封总成安装于壳体1中并与壳体1的接合部位相配合。在图3和4中，为了便于说明以及使图示更加清晰，移去了壳体1的下壳体，只显示了上壳体。电磁阀密封总成包括密封活塞2、弹簧10、以及支架总成，支架总成包括电磁阀、以及支架、次级板和导向管一体件。支架总成的支架12的下部抵靠在壳体1凹槽的接合部，而支架总成的支架12的上部带有密封圈11，与上壳体的腔体表面接合而使空气不能经由密封圈11与上壳体的腔体表面之间通过。
71.如图3所示，测量蒸发诊断单元内部参考孔的泵电流时，电磁阀处于断电状态。此时，气流方向如图中箭头f所示，碳罐通大气通道3处于开通状态。在弹簧10的弹力作用下，活塞上升，位于活塞密封盘的密封活塞顶部密封面 2012顶住上壳体的壳体内部出气孔102，从而封闭住该壳体内部出气孔102，使空气不会进入该壳体内部出气孔102；另一方面，此时，在密封活塞下密封面2013和支架总成密封面1204之间有间隙，没有贴合，从而空气经由该间隙进入空气接口。壳体1的壳体内部出气孔102可以采用现有技术的测量蒸发诊断单元壳体的设计构思的结构，现有技术中壳体内部出气孔102的直径通常是 2毫米。
72.再参见图4，蒸发控制系统进行密封检测时，电磁阀通电，密封活塞2在电磁力的作用下克服弹簧10的弹簧10力沿支架总成中的导向管13内孔向下运动，直至密封活塞下密封面2013和支架总成密封面1204在电磁力作用下处于贴合状态。更具体地说，电磁阀通电，电磁阀对活塞杆202施加向下的拉力，克服弹簧10的弹力使活塞下移，位于活塞密封盘的底部的密封活塞下密封面2013顶住位于支架总成的顶部边缘的支架总成密封面1204，密封活塞下密封面2013和支架总成密封面1204之间贴合，并且如前所述密封圈11与上壳体的腔体表面接合而使空气不能经由密封圈11与上壳体的腔体表面之间通过，因而，空气不能穿过电磁阀密封总成进入空气接口，碳罐通大气通道3处于关闭状态。
73.如图3和4所示，电磁阀包括初级板6、次级板9、绕线骨架4、线圈8、限位块5和套管7。
74.再参见图5
‑
7以说明本实用新型的支架总成的结构，其中，图5和6是示出支架总成和密封活塞2的安装状态的不同视角的立体图，图7是支架、次级板和导向管一体件的剖视图。本实用新型的支架总成包括支架12和电磁阀，其中电磁阀的次级板9和导向管13与支架12经注塑形成一体件，在本实用新型中导向管13用于给活塞杆202导向，优选采用铜制，可以称之为铜管。支架12包括上圈1201、下圈1203以及连接臂1202，连接臂1202用于连接上圈 1201和下圈1203，从而使支架12为一个由线形材料形成的框架，在本实用新型中连接臂1202优选为直线形，数量优选为三条，从而使框架结构简便，并且实现空气经过连接臂1202之间的空间穿过框架。
75.下面分五个方面说明如何实现使支架总成和密封活塞2相互位置正确，装配工艺简单，结构牢固耐用。
76.第一方面：参见图8
‑
10，通过旋铆工艺将次级板9和导向管13旋铆在一起。图9和10示出了旋铆14。因铜的延展性好，导向管13采用铜管制作有利于旋铆。在旋铆过程中，旋铆工装保证次级板9和导向管13之间的位置关系，而次级板9和导向管13之间的位置关系对于整个电磁阀密封总成而言是重要的位置关系。与现有技术相比，通过采用旋铆工艺连接次级板9和导向管13，首先保证了次级板9和导向管13之间的位置关系，其次使制造简单快捷。
77.第二方面：参见图7，采用注塑工艺，在次级板9和导向管13分总成上注塑出支架部分，形成支架分总成。在注塑过程中，注塑模具保证支架密封面和导向管13内孔之间的位置关系。
78.第三方面：参见图11
‑
12，采用注塑工艺，在活塞杆202上注塑出活塞头 201，形成活塞。在注塑过程中，通过模具保证活塞头201和活塞杆外径之间的位置关系。
79.如图11
‑
12所示，活塞杆202包括头端2021和尾端2024，头端2021注塑有活塞头201，并且，为了保证注塑的牢固，沿头端横向开有通孔2022，注塑后活塞头201的塑料会填充该通孔2022，与头端2021牢固结合。
80.在活塞杆202的头端2021和尾端2024之间可以形成阶梯2023以缩小这一部分的活塞杆202直径，从而减小活塞杆202的重量。活塞杆202的尾端2024 的末尾2024为锥形，以与电磁阀的限位块5配合，以利于对中，保证位置关系。
81.第四方面：参见图13，采用包胶工艺，在活塞头201的活塞密封盘上增加密封胶2011，形成密封活塞2。在包胶过程中，通过模具保证密封胶2011上的密封活塞下密封面2013和活塞外径之间的位置关系。
82.参见图11和13，活塞头201的活塞密封盘上设置有密封活塞顶部密封面 2012和密封活塞下密封面2013，分别与壳体内部出气孔102和总成密封面1204 配合，实现密封活塞2的双向密封功能。密封活塞顶部密封面2012和密封活塞下密封面2013实际是由在活塞密封盘上凸起的环形结构构成的，如图13所示，环形结构的截面呈三角形。结合图11和13示出的密封面结构可知，密封活塞下密封面2013包括如图11所示的注塑形成的密封活塞下密封面2013的一部分，以及如图13所示的由包覆活塞密封盘的密封胶2011形成的密封活塞下密封面2013的另一部分，这两部分分别均是凸起的环形结构。相较而言，注塑形成的密封活塞下密封面2013的一部分硬一些，而由密封胶2011形成的密封活塞下密封面2013的另一部分则
软一些，这样的两个部分相配合，从结构和硬度两方面保证密封住碳罐通大气通道3的有效性和可靠性。
83.第五个方面：参见图14
‑
15，将弹簧10先装在密封活塞2上，再装配密封活塞2和支架总成。装配后3
‑
密封活塞2中的活塞杆202插入支架总成中的导向管13中，活塞外径和导向管内径是间隙配合。
84.如图3、4、7和15所示，支架12的下圈1203具有中心孔，该中心孔与次级板9和导向管13是对中的，用于活塞杆202穿过支架12进入电磁阀；优选地，支架12的下圈1203的中心孔沿中心孔的周围具有定位凸缘，呈管状，用于弹簧10的安装定位。
85.这五个方面所述的结构设计易于实现使支架总成和密封活塞2相互位置正确，并且装配工艺简单。
86.以上五个方面都是保证支架总成和密封活塞2相互位置正确的技术手段。
87.通过改进电磁阀密封总成的结构，本实用新型保证了支架总成和密封活塞 2相互位置正确，使密封活塞2的密封面和支架总成的密封面在电磁力作用下完全贴合，具有更好的密封性，使蒸发诊断单元性能更加优越，市场竞争力增强。
88.另外，本实用新型使蒸发诊断单元的装配工艺简单，降低了蒸发诊断单元装配生产线的密封性不合格率，从而，使产品售价更有优势。
89.并且，还使本实用新型的结构牢固耐用。