一种油箱隔离阀的制作方法

1.本发明属于燃油蒸发控制系统技术领域，具体涉及一种油箱隔离阀。


背景技术：

2.炭罐可吸附来自燃料箱挥发出燃油蒸汽，发动机工作时进气歧管内负压可将炭罐内吸附的燃油蒸汽输送至燃烧室内参与燃烧，既减少燃油蒸汽的挥发有实现了节能的目的。随着中国节能减排的要求，混动车型会越来越多。这类车型主要的特点是发动机的工作时间越来越短，会造成炭罐内吸附的燃油蒸汽无法脱附干净，车辆在停车时会造成从炭罐内挥发出的燃油蒸汽较多。为解决该问题，燃油蒸发控制系统主要存在两种解决方案：
3.1、针对phev(插电式混动)车型：采用高压隔离阀将高压油箱和燃油蒸发控制系统分分离，这样高压油箱内燃油蒸汽挥发量明显降低，而且进入炭罐的燃油量会很少。这样就可以避免炭罐因脱附体积变小导致燃油系统排放量过多的问题。但是不仅仅油箱隔离阀的成本较高，还会导致油箱必须为高压油箱、obd泄漏检查检测必须采用主动泵气等装置，这样整个燃油蒸发控制系统成本较高。
4.2、针对hev(非插电式混动)车型：整个燃油蒸发控制系统和传统燃油车一致，油箱和炭罐之间直接连通，为了减少炭罐蒸发排放量，会在炭罐同大气端处增加蜂窝式炭棒，因为脱附体积量过低，通常会使用多根蜂窝炭棒。因蜂窝炭棒制造工艺复杂、技术垄断等因素导致成本较高，蜂窝炭棒可分成不同规格，规格不同成本有较大差异。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种油箱隔离阀，能够使用于hev车型内，在减少炭罐的排放同时，又可以降低成本。
6.本发明采用的技术方案是：一种油箱隔离阀，包括阀体、双通阀组件和先导腔体，所述双通阀组件安装于阀体内部将阀体分成第一腔体和第二腔体，所述先导腔体固定于阀体一侧将阀体一侧密封，所述双通阀组件包括正压阀杆、负压阀杆、正压弹簧和负压弹簧，
7.所述正压阀杆一端为定位杆，正压阀杆中部内部设置通气腔，正压阀杆另一端内部设置负压阀腔，定位杆穿过阀体一侧与先导腔体的弹性侧相接触，负压阀腔一端与通气腔连通、另一端设置负压端盖，所述定位杆上设有与通气腔连通的第二通气孔，正压阀杆中部外部设置与阀体连接的圆盘，所述负压端盖上设置第三通气孔；所述正压弹簧套于正压阀杆另一端外部，正压弹簧一端与圆盘接触、另一端与阀体内壁接触；所述负压阀杆设置于负压阀腔内部，所述负压弹簧套于负压阀杆外部。
8.双通阀组件为机械常闭压力阀且设有两个管接头，分别和油箱蒸汽管口和炭罐的吸附管口相连接，油箱蒸汽管通往炭罐吸附管口的通道的开启压力可以设计为35kpa或15kpa以下，而炭罐吸附管口通往油箱蒸汽管的通道的开启压力设为6kpa以下。先导腔体上部设有两个接头，其中一接头设计成封闭形式且可拆卸，便于与其他设备配合连接，另外一接头和炭罐的脱附管口相连。先导腔体下部设有橡胶膜片，橡胶膜片动作时可传递至双通
阀组件，炭罐进行脱附时，可以使橡胶膜片发生形变，实现了双通阀组件的开启或关闭功能。
9.进一步地，所述阀体包括轴向一端封闭的过渡段、分别位于过渡段径向两侧且同轴布置的第一管接头和第二管接头，所述过渡段径向一侧与第一管接头连通，过渡段轴向另一端与第二管接头连通，所述第一管接头和第二管接头的管外壁上设有环状的连接段，连接段上连接第一支架，所述先导腔体固定于第一支架上，第一支架上设有第一通气孔，所述双通阀组件安装于过渡段上，双通阀组件一端位于过渡段内部、另一端穿过第一支架中心与先导腔体接触。
10.进一步地，所述第一支架包括柱状的支撑体，支撑体内部固定连接有与支撑体内壁垂直的过渡板，所述支撑体轴向一端设置连接法兰，连接法兰与所述连接段固定连接，支撑体轴向另一端设置环状的第一凹槽，第一凹槽边缘沿圆周设有多个第一卡扣，所述先导腔体与第一卡扣和第一凹槽连接，所述过渡板中心设置用于定位杆穿过的轴孔，所述轴孔四周围绕设置多个第一通气孔。
11.进一步地，所述负压阀杆一端与正压阀杆内壁轴向限位面密封接触将通气腔和负压阀腔隔开，负压阀杆一端外径小于负压阀腔内径，负压阀杆另一端穿过所述负压端盖。
12.进一步地，所述先导腔体包括第一端盖、第一膜片和第一压缩弹簧，所述第一端盖为拱形结构，第一端盖上设置活动式的封闭的控制接头，第一端盖四周边缘设有与阀体连接的第一卡扣孔；所述第一膜片外侧边缘与阀体和第一端盖边缘密封接触，第一膜片一侧中心设置与定位杆配合的导槽，所述第一压缩弹簧一端与第一端盖内壁中心接触、另一端与第一膜片另一侧中心接触。
13.进一步地，所述第一膜片包括底座和环状的弹性片，弹性片一侧向内凹陷形成突出部，所述弹性片内环边缘与底座四周边缘固定连接，弹性片外环边缘与阀体和第一端盖边缘密封接触，所述底座一侧面设有内凹的与定位杆配合的导槽，底座另一侧面设有与第一压缩弹簧配合的弹簧槽。
14.更进一步地，所述第一端盖上设有用于与炭罐的脱附管口连通的脱附接头。
15.本发明隔离阀安装在普通油箱至炭罐之间，发动机开启时可使阀门开启，其他工况时阀门为关闭状态。因为阀门为关闭状态，即可实现减少燃油蒸发排放的目的，又可以避免因车辆晃动液态燃油析出污染炭罐的目的。
16.发动机工作时：油泵将燃油抽至发动机内进行燃烧，密闭的油箱系统内会产生负压将该发明装置单向阀开启，通过炭罐给油箱补气，实现正常泵油的功能。
17.发动机停止工作时：因油箱内压力较高燃油液态转换为气态量会很低，随着时间的增加油箱内的燃油蒸汽压力超过设定开启压力上限时才可以被炭罐所吸收。这样炭罐工作负荷会大大降低，所以炭罐在低脱附条件下，实现低hc排放的功能，同时可取消或减少蜂窝式炭棒的使用，实现降低燃油蒸发控制系统成本的目的。
18.燃油系统泄漏检查时：ecu发出指令关闭炭罐大气口的cvs阀；炭罐脱附端压力到达设定的压力值时，该发明装置开启后连同炭罐一起的燃油蒸发控制系统内压力保持一致，这样ecu可以通过压力传感器内压力变化率判断该系统是否有泄漏。
19.本发明的有益效果是：本发明可降低炭罐工作负荷，炭罐在低脱附条件下，实现低hc排放的功能，与其实现同样功能的油箱隔离阀相比有以下优点：
20.1、更节能。常用的油箱隔离阀是通过汽车内电能实现对电磁阀的控制，达到控制压力阀的开启和关闭功能，而该发明利用气压传动方式实现对压力阀开启和关闭的控制，相比普通油箱隔离阀更节能。
21.2、更安全。油箱隔离阀通常布置在高压油箱和炭罐之间，这样油箱隔离阀内燃油浓度比较高，而油箱隔离阀是通过电能进行控制，如果出现电路短路或线圈过热损坏，可能会出现不可控制的安全问题。而该发明的控制方式不使用电能，相比普通油箱隔离阀更安全。
22.3、成本更优。普通油箱隔离阀使用功率较大电磁线圈，而该发明无需此零件，零件制造成本低廉；普通油箱隔离阀需要用户进行整车系统标定后才可以使用，如果更换车辆时标定程序重新编写，导致开发费用增加，而本发明直接有系统内压力自动控制，提高了通用性。不同车型上可直接使用，不需要重新编写整车程序，减少开发费用。
附图说明
23.图1为本发明油箱隔离阀的结构示意图。
24.图2为本发明油箱隔离阀阀体的结构示意图。
25.图3为本发明油箱隔离阀第一支架的结构示意图。
26.图4为本发明油箱隔离阀双通阀组件的结构示意图(图中未显示正压弹簧)。
27.图5为本发明油箱隔离阀双通阀组件的剖面图(图中未显示正压弹簧)。
28.图6为本发明油箱隔离阀第一端盖的结构示意图。
29.图7为图6中a处局部放大图。
30.图8为本发明油箱隔离阀第一膜片的结构示意图。
31.图9为包含本发明的控制系统的发动机工作时工作示意图。
32.图10为包含本发明的控制系统的燃油蒸发时工作示意图。
33.图11为包含本发明的控制系统的燃油系统泄漏检查时工作示意图。
34.图中：100
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油箱隔离阀；200
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发动机控制单元；300
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油箱总成；400
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压力检测模块；500
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炭罐；600
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脱附控制阀；700
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通风电磁阀；800
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灰滤器；10
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阀体；11
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过渡段；11a
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径向一侧；11b
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轴向另一端；11c
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密封台阶；12
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第一管接头；13
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第二管接头；14
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连接段；14a
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焊接筋；20
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第一支架；21
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支撑体；22
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过渡板；23
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连接法兰；24
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第一凹槽；25
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第一卡扣；26
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轴孔；27
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第一通气孔；30
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双通阀组件；31
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正压阀杆；31a
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定位杆；31b
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通气腔；31c
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负压阀腔；31d
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负压端盖；31e
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第二通气孔；31f
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圆盘；31g
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第三通气孔；31h
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正压密封垫；31i
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u型槽；32
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负压阀杆；32a
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一端；32b
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另一端；32c
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负压密封垫；33
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正压弹簧；34
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负压弹簧；40
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第一端盖；41
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控制接头；42
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脱附接头；43
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第一卡扣孔；44
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第一密封筋；45
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第一导向凸台；46
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第一压缩弹簧；50
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第一膜片；51
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底座；51a
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导槽；51b
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弹簧槽；52
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弹性片；52a
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内环边缘；52b
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外环边缘；52c
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密封法兰；52d
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突出部。
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
36.如图1
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8所示，本发明提供一种油箱隔离阀，由阀体10、第一支架20、第一端盖43、第一压缩弹簧46、第一膜片50、双通阀组件30组装而成，第一膜片50、第一压缩弹簧46和第一端盖40装配完成后形成先导腔体。所述双通阀组件30安装于阀体1内部将阀体1分成第一腔体a和第二腔体b，所述先导腔体固定于阀体1一侧将阀体1一侧密封，所述双通阀组件30的定位杆31a穿过阀体1一侧与先导腔体的弹性侧相接触，通过第一腔体a或第二腔体b的压力变化来驱动双通阀组件30动作使第一腔体a和第二腔体b连通或断开。
37.本发明的工作原理如下：先导腔体中的第一压缩弹簧46的弹力＞正压弹簧33的弹力；常态条件下第一压缩弹弹簧46的弹力通过膜片50传递至双通阀组件30，使其和阀体10的过渡段11上的密封台阶11c贴合形成关闭气流通道的功能，将阀体10分割为第一腔体a和第二腔体b，当先导腔体内产生负压时，第一膜片50发生形变位移，正压弹簧33的弹力推动双通阀组件30的正压阀杆31移动实现第一腔体a和第二腔体b连通的功能；当第一腔体a内产生正压时，压力和正压弹簧33形成合力＞第一压缩弹簧46弹力时，双通阀组件30的正压阀杆31移动实现第一腔体a和第二腔体a连通的功能；当第一腔体a内产生负压时，负压克服双通阀组件30内负压弹簧34弹力，负压阀杆32移动实现第一腔体a和第二腔体a连通的功能。
38.如图2所示，阀体10包括轴向一端封闭的过渡段11、分别位于过渡段11径向两侧且同轴布置的第一管接头12和第二管接头13，过渡段11、第一管接头12和第二管接头13一体化连接，过渡段11垂直于第一管接头12布置，所述过渡段11径向一侧11a与第一管接头12连通，过渡段11轴向另一端11b与第二管接头13连通，所述第一管接头12和第二管接头13的管外壁上设有环状的连接段14，连接段14上连接第一支架20，所述先导腔体固定于第一支架20上，第一支架20上设有第一通气孔27，所述双通阀组件30安装于过渡段11上，双通阀组件30一端位于过渡段11内部、另一端穿过第一支架20中心与先导腔体接触。第一管接头11和第二管接12头均为sae标准的快插阳接头，第一管接头11是用于和压力传感器400连接的接头，第二管接头13是用于和炭罐500的吸附管口相连通。过渡段11轴向另一端的密封台阶11c上设凸起的圆环结构用于同正压密封垫31h实现密封腔体的功能。连接段14上设有的焊接筋14a为凸起的圆环台阶用于同第一支架20的连接法兰23进行焊接。
39.如图3所示，第一支架20包括柱状的支撑体21，支撑体21内部固定连接有与支撑体21内壁垂直的过渡板22，支撑体21与过渡板22的纵截面形成h型结构，所述支撑体21轴向一端设置一体化的连接法兰23，连接法兰23与所述连接段14固定连接，支撑体21轴向另一端设置环状的第一凹槽24，第一凹槽24边缘沿圆周设有多个第一卡扣25，所述先导腔体与第一卡扣25和第一凹槽24连接，所述过渡板22中心设置用于定位杆穿过的轴孔26，所述轴孔26四周围绕设置多个第一通气孔27。第一支架20的连接法兰23宽度＞3mm，这样方便焊接时工装的装夹使用；设有的第一凹槽24是用来固定第一膜片50的密封法兰52c的功能，第一凹槽24的宽度＞密封法兰52c的宽度，第一凹槽24的深度＜密封法兰52c的高度。设有第一卡扣25为常规的卡扣结构，设计的目的是为了和第一卡扣孔装配后起到固定第一端盖40的作用；设有的轴孔26内径＞正压阀杆31的定位杆31a的外径，间隙可控制在0.5mm以内，这样定位杆31a的自由度只剩下轴向移动方向。
40.如图4、图5所示，双通阀组件30包括正压阀杆31、负压阀杆32、正压弹簧33和负压弹簧34，所述正压阀杆31一端为定位杆31a，正压阀杆31中部内部设置通气腔31b，正压阀杆
31另一端内部设置负压阀腔31c，负压阀腔31c一端与通气腔31b连通、另一端设置负压端盖31d，除负压端盖外，正压阀杆31可一体化成型；所述定位杆31a上设有与通气腔31b连通的第二通气孔31e，正压阀杆31中部外部设置与阀体连接的圆盘31f，圆盘31f上靠近负压阀腔的一侧设置u型槽31i，u型槽31i内设置正压密封垫31h，用于与过渡段11的密封台阶11c密封配合，所述负压端盖31d上设置第三通气孔31g；所述正压弹簧33套于正压阀杆31另一端外部，正压弹簧33一端与圆盘31f接触(设有正压密封垫31h时，与正压密封垫31h接触)、另一端与阀体10内壁(即过渡段11轴向端部内壁)接触。
41.所述负压阀杆32设置于负压阀腔31c内部，负压阀杆32一端32a与正压阀杆31内壁轴向限位面密封接触将通气腔31b和负压阀腔31c隔开，负压阀杆32一端32a外径小于负压阀腔31c内径，负压阀杆32另一端32b穿过所述负压端盖31d；所述负压弹簧34套于负压阀杆21外部，负压弹簧43一端与负压阀杆32的端部限位面接触、另一端与负压端盖31d接触。
42.定位杆31a与第一膜片50上的导槽51a相配合，定位杆31a的轴端处设计呈球面状可使其受力均匀。设有的第二通气孔31e和通气腔31b直接连通，通气腔31b和负压阀腔31c为同轴心，通气腔31b内径＜负压阀腔31c内径，在未装配负压阀杆32和负压密封垫32c时通气腔31b与负压阀腔31c直接相通；装配正压密封垫31h的u型槽31i，的外径≥正压密封垫31h内孔，圆盘31f和正压密封垫31h可设计为整体件或分体件；所述的正压密封垫31h为圆环状，材质为柔性材料，优选材质为nbr、fkm等橡胶类材料；所述的负压阀杆31和负压密封垫32c可设计为整体件或分体件，负压密封垫32c的材质和正压密封垫31h一致。所述的负压端盖31d结构的中心孔功能为负压阀杆32的导向作用，除中心孔外可设计多个用于通气的第三通气孔31g。所述负压弹簧34可选用塔簧或圆柱类型弹簧，负压弹簧34的安装弹力设计要充分考虑负压阀杆32和负压密封垫32c重力和密封面积的影响。
43.如图6、图7所示，所述第一端盖40为拱形结构，第一端盖40上设置活动式的封闭的控制接头41和用于与炭罐的脱附管口连通的脱附接头42，控制接头41正常状态时处于封闭状态，当需要于其他设备连通时可将该控制接头端部打开形成通道。第一端盖40四周边缘设有与第一支架20连接的第一卡扣孔43，第一卡扣孔43的内侧边缘设有凸起的第一密封筋44，第一端盖30的内壁中心与控制接头41同轴位置设有第一导向凸台45；控制接头41为强脱管口可通过管路和第二端盖70连通接头71相通；脱附接头42为强脱管口可通过管路和炭罐500的脱附管口相通；第一卡扣孔43设计为较大的锥度，以方便第一卡扣25的装配，最小宽度＞第一卡扣25宽度；第一密封筋44为连续的半圆形凸起，凸起的高度为密封法兰52c厚度的10％～20％；第一导向凸台45的设计是为了限值第一压缩弹簧46移动方向，避免第一压缩弹簧46倾倒的功能。
44.如图8所示，第一膜片50包括底座51和环状的弹性片52，弹性片52一侧的一个或多个位置向内凹陷形成突出部52d，以提高弹性片强度，所述弹性片52内环边缘52a与底座51四周边缘固定连接，弹性片52外环边缘52b设置密封法兰52c，并与第一支架20和第一端盖40边缘密封接触，所述底座51一侧面设有内凹的与定位杆31a配合的导槽51a，底座51另一侧面设有与第一压缩弹簧46配合的弹簧槽51b。弹性片52的材质为柔性材料，优选材质为nbr、fkm等橡胶类材料，为提高其使用寿命，优选在材料内部或外部增加编织涤纶丝。底座51材料为刚性材料，优选为塑料。密封法兰52c厚度＞第一凹槽24的高度；弹性片内环边缘52a和底座51四周边缘通过硫化或注胶等工艺将其组合为一个整体部件。弹性片52中间部
分厚度在保证受压的条件下尽可能设计的薄一些，这样可以保证装置的灵敏度，优选厚度在0.2～1mm之间。导槽51a设计为拱形，是为了更好与正压阀杆31的定位杆31a贴合匹配，弹簧槽51b的内径大于第一压缩弹簧46的外径，弹簧槽51b内拱起的台阶的高度＞5倍的第一压缩弹簧46丝径。
45.如图9
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11所示，本发明应用到燃油蒸发控制系统中时，包括发动机控制单元ecu 200、脱附控制阀600和依次连通的灰滤器800、通风电磁阀700、炭罐500、隔离阀组件、压力检测模块400、油箱总成300，所述发动机控制单元控制通风电磁阀700、脱附控制阀600和压力检测模块400，脱附控制阀600连通炭罐500，所述隔离阀组件为上述的油箱隔离阀100，所述第一腔体a与油箱总成300连通、第二腔体b与炭罐500连通。
46.以下对燃油蒸发控制系统处于不同工作模式的原理进行说明：
47.如图9所示是本发明控制系统发动机工作时的工作原理。脱附控制阀600开启后，1、发动机的进气歧管内为负压状态，大气中的空气经过灰滤器800过滤后，干净的空气经过通风电磁阀700进入炭罐500后将其吸附的燃油蒸汽带入发动机内参与燃烧；虽然有较小负压进入油箱隔离阀100内，但不足以将其的常闭状态改为开启状态。2、因油箱内油泵工作，油箱总成300内会产生负压，负压会通过压力检测模块400传递油箱隔离阀100内，将其负压阀开启；炭罐500内的气体补充至油箱总成300内形成压力平衡。
48.如图10所示是本发明控制系统燃油蒸发时工作原理，温度变化或长时间放置油箱总成300内液态燃油转换为气态蒸汽，形成了正压。因油箱隔离阀100为常闭状态，燃油蒸汽不会直接进入炭罐500内，但是随着油箱总成300内压力达到设定的压力时，燃油蒸汽强制开启油箱隔离阀100后被炭罐500内活性炭粉所吸附，少量逃逸出的燃油蒸汽经过通风电磁阀700和灰滤器800后释放值大气中。因高压相比常压条件下液态燃油转换为气态量较小，所以炭罐500工作负担较小，降低了hc排放量。
49.如图11所示是本发明控制系统的燃油系统泄漏检查时工作原理，ecu发出泄漏检查指令，通风电磁阀700得到电信号，由常通状态改变为关闭状态，此时整个燃油蒸发控制系统为独立的空间。脱附控制阀600通电为开启状态，发动机向燃油蒸发控制系统内抽取空气，使系统管道内形成负压。当负压到达设定的值时，脱附控制阀600断电为关闭状态；ecu通过监控压力检测模块400的压力随时间变化率来判断燃油蒸发控制系统是否有泄漏。
50.本发明油箱隔离阀100设置脱附接头42连通炭罐500，在抽取系统内空气时，炭罐500和脱附控制阀66管道产生负压后，先导腔体内的负压先一步第一压缩弹簧46作用到第一膜片50，使第一腔体a和第二腔体b连通，能尽快保持炭罐500、油箱隔离阀100和油箱总成300中压力同步，避免产生背压，导致压力检测结果不准确，进而影响泄露的判断结果。
51.若油箱隔离阀100未设置脱附接头42，第一腔体a需要达到一定负压值后，负压弹簧33才会压缩，第一腔体a和第二腔体b才会连通，此时油箱隔离阀100两侧压差较大会产生背压，压力检测变化较大，会出现误判泄露的情况。
52.以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。