CN100439696C - 用于小型内燃机的带有活性炭筒的蒸发排放物控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机的蒸发排放物控制系统，其包括活性炭筒，其处于与在发动机的化油器中的液体燃料上方的空气空间和在发动机的燃料箱中的液体燃料上方的空气空间流体连通。活性炭筒容纳有活性炭介质，当发动机没有启动时，来自化油器和燃料箱的燃料蒸气向活性炭筒的活性炭介质移动，并且被截留在其中。活性炭筒包括单独的元件，或者与发动机元件例如空气清洁器、化油器或者燃料箱体形成一体。在发动机运行期间，在化油器中的真空形成通过使用活性炭介质净化收集的燃料蒸气的活性炭筒的大气气流，并且燃料蒸气进入发动机用于消耗。在另一个实施例中，在包括燃料喷射系统的发动机上设置包括活性炭筒的蒸发排放物控制系统。

Description

用于小型内燃机的带有活性炭筒的蒸发排放物控制系统
技术领域
本发明涉及一种类型的小型内燃机，其在例如剪草机、草坪拖拉机、其他设备和运动车辆中使用。特别是，本发明涉及一种用于这种发动机的蒸发排放物控制系统。
背景技术
这种用于剪草机、草地拖拉机、其他设备和运动车辆的小型内燃机通常包括进气系统，该进气系统包括安装在发动机上的化油器，该化油器将液体燃料与大气空气混合，以形成被抽入到发动机中用于燃烧的燃料/空气混合物。
一种已知类型的化油器包括一燃料碗，该燃料碗容纳有从化油器的喉管抽入以在发动机运行期间与大气空气混合的液体燃料。燃料碗里的浮子促动测量从燃料箱进入燃料碗的液体燃料的阀。在另一种已知的化油器中，安装在发动机曲轴箱上的膜片泵被发动机中的压力脉冲促动，以将燃料从燃料箱泵入化油器的燃料室中，来自该燃料室的燃料被抽入化油器的喉管中，以与大气空气混合。
在每个上述的结构中，通过燃料管路将化油器安装在储存有大量的液体燃料的燃料箱中，燃料箱包括燃料通过其可注入燃料箱的注入颈部，燃料箱盖被安装在注入颈部上以封闭燃料箱。燃料箱盖通常包括用于将在燃料箱中的被任意加压的燃料蒸气通过燃料箱盖排向大气的通气结构。另外，该通气结构允许必要时大气空气从大气中进入燃料箱，以在燃料箱中占据扩大的容积，该扩大的容积随着在由发动机消耗燃料箱中的燃料时而形成。
其他小型内燃机包括燃料喷射系统，用于将燃料箱中的燃料供给发动机的进气歧管。
这种小型内燃机的现有进气和燃料供应系统的问题在于，燃料蒸气可从燃料供应系统例如化油器或者燃料箱中漏到大气中。例如在燃料碗式化油器中，燃料蒸气可通过化油器的内通气结构漏到大气中，该内通气结构将燃料碗的空气空间与化油器的喉管相连。另外，在燃料箱中的燃料蒸气可通过在燃料箱盖中的通气结构漏到大气中。
需要一种能防止燃料蒸气漏到大气中的小型内燃机的燃料供应系统，从而控制和/或基本上消除了燃料蒸气从这种发动机中的漏出。
美国专利US 4,949,695公开了一种用于检测燃料蒸发净化系统故障的装置。尽管在该系统中包括容纳有吸收介质9的筒6，能够截获燃料蒸气，但是其中化油器、燃料箱空间以及控制装置均位于筒的一个轴向端部处，因此这种结构截获燃料蒸气的效率不高。
因而需要一种能够更有效地截获燃料蒸气、防止燃料蒸气漏到大气中的小型内燃机的燃料供应系统。
发明内容
本发明提供了一种用于小型内燃机的蒸发排放物控制系统，其包括燃料蒸气控制装置，例如活性炭筒，其处于与在发动机的化油器中的液体燃料上方的空气空间和在发动机的燃料箱中的液体燃料上方的空气空间流体连通。活性炭筒容纳有活性炭介质，当发动机没有启动时，来自化油器和燃料箱的燃料蒸气向活性炭筒的活性炭介质移动，并且被截留在其中。活性炭筒包括单独的元件，或者与发动机元件例如空气清洁器、化油器或者燃料箱体形成一体。在发动机运行期间，在化油器中的真空形成通过活性炭筒以净化由活性炭介质收集的燃料蒸气的大气气流，并且燃料蒸气进入发动机用于消耗。在另一个实施例中，在包括燃料喷射系统的发动机上设置包括活性炭筒的蒸发排放物控制系统。
在一个实施例中，活性炭筒与空气清洁器或者燃料箱体形成一体。活性炭筒包括具有相对端部的长度方向，每个相对端部与在化油器中的真空源流体流体连通，主尺寸上具有与化油器的燃料碗和燃料箱流体连通的一个或者多个连接件。当发动机没有启动时，来自化油器的燃料碗和来自燃料箱的燃料蒸气向活性炭筒移动，并且被截留在活性炭介质中，并且从活性炭筒的中间部分沿着活性炭筒的长度尺寸向外使活性炭介质饱和，以最有效地利用用于截留燃料蒸气的活性炭介质的容积。当发动机运行时，根据发动机的运行状态，通过活性炭筒在其长度尺寸上沿着两个方向中的一个方向形成净化大气气流，以确保来自活性炭筒的所收集的燃料蒸气的有效净化。
在另一个实施例中，与燃料箱的注入颈部相连的燃料箱盖包括截留来自燃料箱的燃料蒸气的活性炭介质。另外，燃料箱盖与化油器的燃料碗流体连通，从而来自化油器的燃料碗的燃料蒸气移动向燃料箱盖的活性炭介质，并且截留在其中。在发动机运行期间，来自化油器的真空与燃料箱盖连通，使气流通过燃料箱盖，其中在燃料箱盖中通过活性炭介质净化燃料蒸气用于由发动机消耗。
在再一个实施例中，活性炭筒处于与进气歧管相连的喷油阀体的相对侧面上的发动机的进气歧管流体连通。燃料泵被设置在燃料箱和喷油器体之间的燃料供应管路中。当发动机不运行时，来自燃料箱的蒸气被截留在活性炭筒中。当发动机运行时，在进气歧管中形成真空，使气流通过用活性炭介质净化燃料蒸气的活性炭筒来用于发动机消耗。同时，燃料泵将燃料通过燃料供应管路供应到喷油器体中，用于喷射到进气歧管中以与吸入的空气混合。
有利的是，本蒸发排放物控制系统有利于在活性炭筒中收集和截留来自发动机的燃料供应系统的燃料蒸气，以防止燃料蒸气从发动机的燃料系统排到大气中。当发动机运行期间，收集的燃料蒸气被活性炭筒净化，并且由发动机消耗。另外，本排气控制系统不需要发动机的操作者方面的操作，并且完全自动地响应发动机的运行状态。
在其一种形式中，本发明提供了一种内燃机，其包括：化油器，具有进气通道和与通道流体连通的燃料室，燃料室容纳一定量的液体燃料和空气空间；与燃料室流体连通的燃料箱，燃料箱容纳一定量的液体燃料和空气空间；燃料蒸气控制装置，其包括容纳燃料蒸气吸收介质并具有沿着轴线的大致细长轮廓的壳体，所述壳体限定有第一和第二端部和在两者之间的中间部分，化油器通道与第一端部和第二端部中的一个流体连通，并且第一端部和第二端部中的另一个与大气连通，所述化油器的空气空间和所述燃料箱的空气空间中的至少一个与所述壳体的中间部分在所述第一和第二端部之间沿轴向位于该壳体上的位置处流体连通；由此燃料蒸气收集在燃料吸收介质中，最初收集在所述壳体的中间部分中并随后朝着所述第一和第二端部向外走，通过化油器通道的空气通道使来自大气的气流沿轴向经过壳体到达化油器通道，以净化来自壳体的燃料蒸气。
在其另一种形式中，本发明提供了一种可低速和高速工作的内燃机，其包括：通道，发动机的进气通过其吸入，该通道具有入口和出口；设置在该通道中的节流阀，节流阀在对应于发动机低速的基本上关闭的位置和对应于发动机高速的基本上打开的位置之间可移动；与通道相连通的燃料室，该燃料室容纳有一定量的液体燃料和空气空间；与燃料室流体连通的燃料箱，燃料箱容纳一定量的液体燃料和空气空间；包括容纳燃料蒸气吸收介质的壳体的燃料蒸气控制装置，壳体与化油器的空气空间和燃料箱的空气空间中的至少一个流体连通，并且在节流阀附近的第一位置和在入口附近的第二位置处与化油器通道流体连通；从而燃料蒸气集中在壳体的燃料蒸气吸收介质中，并且在发动机低速时，气流通过具有基本上处于关闭的节流阀的化油器通道使燃料蒸气从壳体沿着从第二位置到第一位置的方向上得到净化，并且在发动机高速时，通过具有基本上处于打开的节流阀的化油器通道的气流使燃料蒸气从壳体沿着从第一位置到第二位置的方向上得到净化。
在其的另一个形式中，本发明提供了一种内燃机，其包括：
具有进气通道的化油器，与该通道液体连通的燃料室，该燃料室容纳一定量的液体燃料和空气空间；与燃料箱流体连通的燃料箱，燃料箱容纳一定量的液体燃料和空气空间；燃料箱盖，其被安装在燃料箱并且容纳有燃料蒸气吸收介质，燃料箱与化油器通道、大气和在燃料箱空气空间和化油器的空气空间流体连通；从而燃料蒸气收集在燃料蒸气吸收介质中，并且通过化油器通道的空气通道使来自大气的气流通过燃料箱盖进入化油器通道，以净化来自燃料箱盖的燃料蒸气。
附图说明
结合附图并参照本发明的以下详细说明将使本发明的上述以及其他的特征、优点和实现它们的方法更清楚，并且更好地了解本发明，其中：
图1为剪草机的透视图，其包括具有根据本发明的蒸发排放物控制系统的内燃机；
图2为蒸发排放物控制系统的第一个实施例的示意图；
图3为燃料箱体的片段、局部的剖视图，示出了在现有蒸发排放物控制系统中使用的组合阀；
图4为蒸发排放物控制系统的第二个实施例的示意图；
图5为蒸发排放物控制系统的第三个实施例的示意图；
图6为蒸发排放物控制系统的第四个实施例的示意图；
图7沿着图6的线7-7截得的剖视图；以及
图8为蒸发排放物控制系统的第五个实施例的示意图；
对应的参考标号表示在几个视图中的对应部件。这里提出的示例说明了本发明的优选实施例，并且这样的示例并不构成对本发明范围的任何形式限制。
具体实施方式
首先参照图1，所示的剪草机20为一种使用了小型内燃机的工具的示例，该内燃机包括本发明的蒸发排放物控制系统。剪草机20通常包括：具有轮子24的平台22；从平台22向上延伸的用户可操作手柄26。小型内燃机28被安装在平台22上。在此所示的内燃机28是一种驱动设置在平台22下方的割刀(未示出)的垂直曲轴发动机。但是，本发明的蒸发排放物控制系统同样可以应用于水平曲轴发动机、在多种不同类型的工具中广泛使用的具有一个气缸、两个气缸或者多个气缸的发动机，这些工具包括剪草机、草坪和花园的拖拉机，扫雪机、压缩机、发电机等。内燃机28包括由燃料箱盖34封闭的储存液体燃料的燃料箱32。通常，如下面进一步所述，燃料箱32向化油器36的燃料碗供应液体燃料，该化油器将燃料与吸入的空气混合，以向内燃机28提供燃料/空气燃烧混合物。
参照图2，示出了根据本发明的第一实施例的蒸发排放物控制系统。如下所述，在此所披露的蒸发排放物控制系统包括蒸气控制装置，例如容纳燃料吸收介质的筒。尽管也可以使用其它种类的燃料吸收介质，作为示例的燃料吸收介质是活性炭。
化油器36与内燃机28的进气通道(未示出)连接，并且通常包括具有具有进气端部42的进气通道或者喉管40的化油器体38，并且进气端部42和排气端部44与内燃机28的进气通道连接。喉管40包括与主喷油嘴48紧接的狭窄部或者文式管46，当内燃机28运行时，液体燃料经过该主喷油嘴从化油器36的燃料碗50抽入喉管40，以众所周知的方式与吸入的空气混合。燃料碗50以适当的方式与化油器体38连接，并容纳一定量的液体燃料。通常，燃料碗50包括一种浮子型阀(未示出)，用于测量从燃料箱32送入燃料碗50的液体燃料，例如通过重力送进或者泵送进。
在化油器36的喉管40内设置可转动来改变供应内燃机28的空气/燃料混合物的量的节流阀板52，从而依次改变内燃机28的运行速度。例如，节流阀52由内燃机28的控制器和/或由内燃机28的调节器(未示出)通过适当的联动结构控制。虽然在此所示出的化油器36为燃料碗或者浮子式化油器，但是本发明的蒸发排放物控制系统同样可应用于膜片式化油器。空气清洁器54被安装在化油器36的进气端部42处，并包括容纳用于从吸入空气过滤出的灰尘、污物和其它碎片的过滤介质56的壳体，这些吸入空气是由在空气清洁器54的壳体中的进气口57吸入的。
燃料箱32通常包括燃料箱体58和具有外螺纹的注入颈部60。燃料箱盖34具有与注入颈部60螺纹结合以封闭燃料箱32的内螺纹。垫片62被设置在燃料箱盖34内，用来确保在燃料箱盖34与注入颈部60之间的流体紧密密封，从而当燃料箱盖34被安装在注入颈部60上时，防止了空气从大气进入燃料箱32，并且防止了在燃料箱32内的燃料蒸气从燃料箱32漏到大气中。因此，燃料箱盖34是一种“无通气孔”的盖，并且不同于具有燃料箱通气结构的现有燃料箱盖。燃料箱32储存一定量的液体燃料，当燃料箱32被设置在燃料碗50的上方时，这些液体燃料通过重力输送经由燃料箱32的燃料出口64和燃料供应管路66供入化油器36的燃料碗50的燃料入口68处。或者，当内燃机28运行时，可以用燃料泵例如图4所示的燃料泵67将液体燃料从燃料箱32传送到燃料碗50中。
蒸发排放物控制系统30a包括如活性炭或者碳筒70所示的燃料蒸气控制装置。如图2所示，活性炭筒70可以与空气清洁器54制成一体。或者，活性炭筒70可以与化油器体38形成一体，或者可包括单独、独立的元件，该元件安装在空气清洁器54、化油器体38或内燃机28的另一个适当部位或使用内燃机28的工具的另一个适当部位。图4-8的实施例包括类似的燃料蒸气控制装置，并且以下的讨论对它们都适用。活性炭筒70包括细长壳体72，该壳体72具有敞开的第一端部74和相反的具有连接件78的第二端部76，其中第一端部74和第二端部76沿着活性炭筒70的较大尺寸取向。连接件80沿着活性炭筒70的较小尺寸设置在活性炭筒70的中央部位附近处。
活性炭筒70包括其中用以截留燃料蒸气的活性炭介质84，如下所述。活性炭介质84可为激活的活性炭或碳的小球形状，或者例如其它适当的吸收性材料，并且可通过许多商业途径得到适当的活性炭介质，例如台湾的Sentec E&E Co.，Ltd和在P.O.Box14，Covinton，VA24426的MeadWestvaco Corporation。活性炭介质84通常由其正丁烷容量(Normal Butane Capacity，NBC)按克/毫升来计算，典型NBC的值为10，不过在商业上可得到容量高达15的碳。
活性炭筒70的壳体72具有细长形轮廓，从而壳体72的长度大于其横截面的宽度。例如，基于下面将要说明的理由，壳体72可以具有长度与横截面宽度之间的比率为二、三、四、五、六、七或者更大。换而言之，筒70可具有长度与直径的比率为1至7，优选的是2至7，最优选的是3至7。
根据燃料箱32的容积量来确定筒70的容积大小。对于NBC10碳而言，在燃料箱32中的液体燃料的体积与筒70中的活性炭介质84的体积之间的的典型比率为16，但是，使用具有不同NBC值的碳可以改变上述比率。在一个示例中，一种具有950cc(1夸托)容积量的典型推行式剪草机的燃料箱需要使用10NBC碳的具有体积为60cc的筒，其中，15NBC碳的使用使筒的体积减小了20％至48cc。在另一个示例中，较大的发动机例如骑行式剪草机的发动机的容积量为4750cc(5夸托)的燃料箱需要使用10NBC碳的体积为700cc的筒，其中15NBC碳的使用可使筒的体积减小了20％至380cc。
燃料箱32包括形成为燃料箱32的燃料箱体58的一部分的通风壳体88，通风壳体88包括连接件90和91。通风管路92将连接件90和80连接，以使通风壳体88与活性炭筒70连通。组合阀94被安装在燃料箱体58上，并由弹性材料例如橡胶或者柔性塑料制成。另外，参照图3，组合阀94包括头部或者凸缘96、一对延伸穿过阀94延伸的主通道100周围设置的片状物98。可以通过将阀94压入在燃料箱体58中开口102的方式来将组合阀94安装在燃料箱体58中，并且片状物98的钩部104与燃料箱体58的后面接合，并且片状物98延伸进入燃料箱32的内部。片状物98是“鸭嘴(duck bill)”型片状物，该片状物垂直地弹性偏压在一起，以防止空气通过燃料箱32进入通风壳体88。然而，片状物98可以弹性地彼此分开，以允许气流从通风壳体88流入燃料箱32。组合阀94的凸缘96垂直地覆盖并封闭燃料箱体58中的孔106。然而，当形成足够的压力时，在燃料箱32内的燃料蒸气使组合阀94的凸缘96向上弹性变形，从而燃料蒸气可能通过孔106进入通风壳体88。
再参照图2，燃料碗的通风管路108被连接在燃料碗50的连接件110和通风壳体的连接件91之间，以使燃料碗50的燃料上方的空气空间与通风壳体88流体连通，管路112连接在活性炭筒70的连接件78与化油器体38的连接件114之间，连接件114设置在节流阀52附近以将化油器的喉管40与活性炭筒70流体连通。
蒸发排放物控制系统30a的操作如下。当内燃机28没有运行时，在燃料箱32中的液体燃料上方的燃料蒸气被燃料箱盖34和组合阀94挡在燃料箱32内。当燃料蒸气在燃料箱32内形成足够的压力时，燃料蒸气使组合阀94的凸缘96(图3)变形，并经过在燃料箱体58内的通孔106进入通风壳体88。此后，燃料蒸气经过通风管路92进入活性炭筒70，其中燃料蒸气被截留在活性炭介质84中。类似地，在化油器36的燃料碗50内的液体燃料上方的燃料蒸气可以经过燃料碗通风管路108进入通风壳体88，并从此经过通风管路92进入活性炭筒70，其中燃料蒸气被截留在活性炭介质84内。通过这样的方式，当内燃机28不运行时，蒸发排放物控制系统30a与大气隔绝，而在内燃机28的燃料供应系统中的燃料蒸气被截留在活性炭筒70中。
有利地是，在活性炭筒70的中间部分处设置活性炭筒70的连接件80，燃料蒸气经过该连接件80进入活性炭介质84。因此，来自燃料箱32和燃料碗50的燃料蒸气从活性炭筒70的中心水平地向外朝着相对的活性炭筒70的第一端部74和第二端部76逐渐地使活性炭介质84饱和。通过这样的方式，活性炭筒70的内部容积被最有效地利用，以截留在活性炭介质84内的燃料蒸气。
当内燃机28被启动时，被截留在活性介质84中的所收集的燃料蒸气被活性炭介质84净化，并在内燃机28内被消耗。特别地，在内燃机低负载运行情况下，节流阀52几乎关闭，从而，经过化油器36的喉管40的空气通道在节流阀52和管路112的连接件114的附近形成相对较强的真空。当空气被同时吸入喉管40和活性炭筒70的第一端部74时，该真空通过管路112与在第二端部76处的连接件78连通，由此沿着从第一端部74到其第二端部76穿过活性炭70轴向地形成大气气流。通过活性炭70的气流通过活性炭84净化了燃料蒸气，并且该燃料蒸气被大气空气携带通过管路112进入化油器36的喉管40，用于内燃机28消耗。
在发动机高速运转时，节流阀52几乎完全被打开，从而在节流阀52附近形成相对较弱的真空。然而，当发动机高速运行时，其中节流阀52处于充分打开，强气流通过化油器36的喉管40被引入，其中气流穿过筒70的敞开端74以沿与上述相反的方向将气流从筒70的第二端部76引入到筒70的第一端部74。在这样的条件下，燃料蒸气由活性炭介质84净化后进入通过活性炭36的喉管40的主进气流，然后进入内燃机28用于消耗。因此，基于内燃机28的运行状态，在活性炭介质84中的燃料蒸气可由活性炭筒70沿着上述两个方向中的任意一个净化，从而导致了这样的效果，即，收集的燃料蒸气由活性炭筒70净化。
在内燃机28运行期间，在如上所述的燃料蒸气的净化期间，大气的补充空气可进入活性炭筒70，该空气的一部分可穿过通风管路92进入通风壳体88，必要时，接着通过组合阀94的片状物98进入燃料箱32来占据在内燃机28运行期间由于消耗燃料箱32中的液体燃料而产生出的扩展空气体积。
参照图2，蒸发排放物控制系统30a还包括在通风管路92中的防翻转阀210，以防止液体燃料穿过燃料箱32或者燃料碗50进入活性炭筒70。防翻转阀210包括具有用于通风管路92的连接件的阀体212。阀体212包括其中具有一个或者多个槽216的中心孔214。配重218受到主弹簧220垂直地向上偏压，针阀构件222通过处于张力中的第二弹簧224与配重218相连接。通常，当阀体212被如图2所示沿着基本上垂直的方向设置时，从而第二弹簧224和针阀构件222处于远离阀座226的位置，使得蒸气通道通过槽216穿过在配重218周围的阀体212，并且接着穿过阀座226。当阀体212朝着基本上水平的位置运动时，例如当剪草机20和内燃机28(图1)被翻倒时，主弹簧220克服在配重218的重力，并且朝着阀座226偏压配重218，从而第二弹簧224和针阀构件222被偏压与阀座226接合，从而阻止了蒸气或者液体燃料通过阀体212的通道。当阀体212返回到基本上垂直的位置时，逆向执行前述元件的操作来打开防翻转阀210，其中，操作第二弹簧224以防止针阀构件222插入阀座226中。图4-8的蒸发排放物控制系统30b、30c、30d和30e也包括防翻转阀210；但是，处于简洁的目的在图4-8中省略了防翻转阀210的结构细节。
在图4中示出根据第二实施例的蒸发排放物控制系统30b，其中使用相同的附图标记表示在第一和第二实施例中的相同或者基本上相同的元件。图4中的蒸发排放物控制系统30b包括与燃料箱32的燃料箱体58整体形成的活性炭筒70，防翻转阀210被设置在燃料箱32中，并且与活性炭筒70直接地流体连通。管路116被连接在空气清洁器54的连接件118和活性炭筒70的连接件120之间以流体连通空气清洁器54和活性炭筒70。燃料碗的通风管路108连接在燃料碗50的连接件110和燃料箱的连接件93之间。
如图4所示，燃料供应管路66可包括用于将燃料从燃料箱32供应到化油器36的燃料碗50中的燃料泵67。燃料泵67可以是由在内燃机28的曲轴箱中压力脉冲促动的膜片型燃料泵，或者，可以是由内燃机28驱动的轴驱动型泵。图2、4、5和6中的每个实施例也可选择性地包括燃料泵67。燃料泵67可被包括在燃料供应管路66中，例如，其中燃料箱32被设置在与化油器36处于同一的平面上或者低于化油器36的平面上，其中通过燃料供应管路66的重力燃料供给不起作用。另外，需要燃料泵67向燃料箱32中的燃料施加作用力，从而补充空气可以更容易地通过组合阀94进入燃料箱32中，尤其是当燃料箱32中的燃料液位很低时，燃料通过燃料供应管路66的重力供给更不起作用。
蒸发排放物控制系统30b的操作与上述的蒸发排放物控制系统30a的操作相类似。尤其是，当内燃机28没有运行时，在燃料箱32中的燃料蒸气穿过防翻转阀210进入活性炭筒70的活性炭介质84中，其中燃料蒸气被截留。类似地，来自燃料碗50的燃料蒸气可穿过燃料碗的通风管路108进入燃料箱32，并且接着通过防翻转阀210进入其中由活性炭介质84截留燃料蒸气的活性炭筒70中。
当内燃机28以低负载状态运行时，较强的真空通过管路112与活性炭筒70连通。同时地，大气空气通过管路116抽入活性炭筒70中。上述情况使处于大气气流从其第一端部74到其第二端部76地通过活性炭筒70，从而燃料蒸气被活性炭筒84净化，并通过管路112进入化油器36的喉管40，用于内燃机28消耗。在发动机高速运转时，通过空气清洁器54和化油器36的喉管40的强气流通过管路112通过管路112和从第二端部76到其第一端部74的活性炭筒70形成气流，由此燃料蒸气通过活性炭介质84净化，并通过进入空气清洁器54和的化油器36的喉管40中，用于在内燃机28中消耗。
在图5中示出了根据第三个实施例的蒸发排放物控制系统30c，其中用相同的附图标号表示在第一、第二以及第三实施例中相同或者相似的元件。蒸发排放物控制系统30c不包括活性炭筒70，而是具有整体的活性炭壳体132的燃料箱盖130。燃料箱32的注入颈部134包括具有外螺纹的环形外壁136和环形内壁138。在注入颈部134中的外壁136和内壁138之间形成环形壁140。外壁136另外包括用于连接通风管路112的连接件142。
燃料箱盖130的活性炭壳体132容纳有活性炭介质84，并且燃料箱盖130另外地包括上壁144和下壁146。侧缘部分148从下壁146下垂，并且包括用于与注入颈部134的外壁136的外螺纹接合的内螺纹，其用于将燃料箱盖130螺纹连接在注入颈部134上。垫圈150被设置在燃料箱盖130和注入颈部134之间，以在其间提供密封，并且垫圈150包括一个或者多个孔152。燃料箱盖130的下壁146包括延伸进入注入颈部134的上述类型的防翻转阀210，并且多个孔154与垫圈150的孔152对准，其中孔152和孔154都与注入颈部134的壁140连通。或者，除了孔152和孔154之外，垫圈150和燃料箱盖130的下壁146可包括彼此对准的槽或者其他开口。燃料箱盖130的上壁144也包括上述类型的组合阀94。
参照图5，关闭阀158设置在真空管路112中。当内燃机28没有运行时，关闭阀158被正常关闭以阻挡在化油器36的喉管40和活性炭壳体132之间的连通，并且当内燃机28运行时，关闭阀158被正常打开。例如，关闭阀158可被可操作地连接到在剪草机20(图1)的手柄26的横杆组件159上，或者，通过一种机械或电动的适当方式与使用内燃机28的工具的另一种适当控制器的控制相连接，从而关闭阀158刚刚早于内燃机28的启动或者与其同时地打开，并且内燃机28运行期间保持打开。或者，关闭阀158可以直接地响应内燃机28自身的运行，例如，以在美国临时申请序列号No.60/508,363中披露的方法使关闭阀158通过与由内燃机28驱动的转动轴的连接响应离心力而关闭和打开，该临时申请名称为用于内燃机的被离心操作的蒸发排放物控制系统，其于2003年10月3日提交(代理人记录号：TEL 0735)，其所披露的内容在其引入参考。燃料碗的通风管路108被连接在燃料碗50的连接件110和燃料箱32的连接件93之间。
蒸发排放物控制系统30c的操作如下。当内燃机28没有运转时，在燃料箱32中的液体燃料上方的燃料蒸气被燃料箱盖130截留在燃料箱32中，并且穿过燃料箱盖130的防翻转阀210，然后进入其中燃料蒸气被活性炭介质84截留的燃料箱盖130的活性炭筒132中。类似地，在化油器36的燃料碗50中的液体燃料上方的燃料蒸气可以通过燃料碗的通风管路108进入燃料箱32，并且接着通过燃料箱盖130的防翻转阀210，然后进入到燃料箱盖130的活性炭壳体132中，其中燃料蒸气被活性炭介质84截留。通过这样的方式，当内燃机28不运转时，蒸发排放物控制系统30c与大气隔绝，并且在内燃机28的燃料供应系统中的燃料蒸气被截留在燃料箱盖130中。
当内燃机28启动时，关闭阀158打开，并且通过化油器36的喉管40的进气通道形成连通真空管路112和壁140的真空，并且接着通过垫圈150的孔152和在燃料箱盖130的下壁146中的孔154进入燃料箱盖130的活性炭壳体132中。同时地，大气空气可通过燃料箱盖130的上壁144中的组合阀94进入活性炭壳体132中，由此形成通过活性炭壳体132的气流，以通过活性炭介质84来收集燃料蒸气，并将其吸入化油器36的喉管40中，其中燃料蒸气由发动机28消耗。在内燃机28运行期间，大气的补充空气可穿过在燃料箱盖130的上壁144中的组合阀94，并且通过防翻转阀210进入燃料箱32以占据当在燃料箱32中的液体燃料由内燃机28消耗时在燃料箱32中所形成的扩展空气体积。当关闭内燃机28时，关闭阀158自动地关闭，以使蒸发排放物控制系统30c返回其关闭状态，如上所述。
在图6和图7中示出了根据第四个实施例的蒸发排放物控制系统30d，其中使用相同的附图标记表示在第一个、第二个、第三个和第四个实施例中的相同或者基本上相同的元件。蒸发排放物控制系统30d在包括具有活性炭壳体132的燃料箱盖130方面与蒸发排放物控制系统30c相类似。
参照图6和图7，注入颈部134的外壁136和内壁138在注入颈部134中限定一凹形(well)，注入颈部134的外壁136包括一对分别用于连接到通风管路92上和真空管路112上的连接件166和168。另外，燃料箱盖130的上壁144在组合阀94(图3)的凸缘96的下面没有孔106，从而来自大气的空气可通过组合阀94进入燃料箱盖130的活性炭壳体132，但是防止了在燃料箱盖130的活性炭壳体132中的空气通过组合阀94从燃料箱盖130漏出。
在使用中，当内燃机28没有运转时，在燃料箱32中的液体燃料上方的燃料蒸气由燃料箱盖130截留在燃料箱32中，并且穿过燃料箱盖130的防翻转阀210进入燃料箱盖130的活性炭壳体132中，其中蒸气由活性炭介质84截留。类似地，在化油器36的燃料碗50中的燃料液体上方的燃料蒸气可通过燃料碗管路92进入加入颈部134，并且接着通过燃料箱盖130的防翻转阀210，然后进入活性炭壳体132中，其中由活性炭介质84截留燃料蒸气。通过这样的方式，当内燃机28不运行时，蒸发排放物控制系统30d与大气隔绝，并且在内燃机28的燃料供应系统中的燃料蒸气被挡在燃料箱盖130中。
当内燃机28启动时，通过化油器36的喉管40的空气通道形成连通真空管路112和注入颈部134的第二壁162的真空，并且接着通过在垫圈150中的孔152和在燃料箱盖130的下壁146中的孔154进入活性炭壳体132。同时地，大气空气可通过在燃料箱盖130的上壁144中的组合阀94进入活性炭壳体132中，由此大气空气形成通过活性炭壳体132的气流，以通过活性炭介质84净化收集到的燃料蒸气，并被抽入化油器36中的喉管40中，其中燃料蒸气由内燃机28消耗。必要时，在内燃机28运行期间，大气的补充空气可通过燃料箱盖130的组合阀94进入燃料箱32，以占据在燃料箱32中的液体燃料由内燃机28消耗时在燃料箱32中所形成的扩展空气体积。
在图8中示出了根据第五个实施例的蒸发排放物控制系统30e，其中使用相同的附图标记表示在第一个、第二个、第三个、第四个和第五个实施例中的相同或者基本上相同的元件。蒸发排放物控制系统30e在包括与燃料箱32成一体的活性炭筒70方面与图4的蒸发排放物控制系统30b相同。然而，蒸发排放物控制系统30e的活性炭筒70可选择性地被构造为与图2、5和6中的实施例相同。
如图8所示，蒸发排放物控制系统30e用于包括燃料喷射系统的小型内燃机28。进气歧管180包括连接在其上的喷油器体182，并且喷油器体182包括至少一个与进气歧管180流体连通的燃油喷嘴(未示出)。燃料供应管路184与燃料箱32的燃料出64相连，并且燃料泵186被设置在燃料供应管路184中，以在压力下将液体燃料供给喷油器体182。燃料返回管路188被连接在喷油器体182和燃料箱32的燃料入口190之间，以将多余燃料从喷油器体182返回到燃料箱32中。燃料泵186可以为由内燃机28的曲轴箱中的压力脉冲促动的膜片型燃料泵，或者，可以为一种电动泵或者由内燃机28驱动的轴驱动型泵。燃料通风管路192和194在连接件196、198处分别被连接在进气歧管180的上游处和喷油器体182的下游处，并且分别被连接在活性炭筒70的相对端部处的连接件200和连接件202上。
使用中，当内燃机28没有运行时，喷油器体182的燃油喷嘴关闭，从而液体燃料不会进入内燃机28的进气歧管180中。另外，来自燃料箱32内部的燃料蒸气如上所述地通过防翻转阀210，并且被截留在活性炭筒70的活性炭介质84中。当内燃机28运行时，燃料泵186被促动以在高压下使来自燃料箱32的燃料通过燃料供应管路184供应到喷油器体182，并且通过喷油器体182将燃料的一部分喷射到进气歧管180中，用于与吸入空气结合来向内燃机28提供用于燃烧的燃料/空气燃烧混合物。处于较小压力下的燃料的剩余量通过燃料返回管路188回到燃料箱32中。这样，在燃料箱32和喷油器体182之间保持连续的供油回路，并且燃料的连续供给通过燃料回路有助于喷油器体182的冷却。
另外，通过进气歧管180的进气通道在进气歧管180中形成真空，这样当内燃机28运行时形成通过通风管路192进入活性炭筒70的第一端部74、向外通过活性炭筒70的第二端76、通过通风管路194进入进气歧管180的气流，以通过活性炭筒70净化燃料蒸气，其中燃料蒸气由内燃机28消耗。在内燃机28关闭时，燃料泵186的操作停止，并且喷油器体182关闭以使蒸发排放物控制系统30e回到其关闭状态，如上所述。
虽然本发明已经对优选设计进行了描述，但是本发明可以在所披露的实质和范围内进一步修改。因此本发明意图覆盖使用其总体原则的各种变化、使用或者改进。另外，本申请意图覆盖从现有所披露的在本技术领域的现有或者传统做法到本发明所包含并落入所附权利要求的范围内的内容。

Claims (18)

1.一种内燃机，其包括：
一化油器，其具有进气通道和与所述通道流体连通的燃料室，所述燃料室容纳一定量的液体燃料和空气空间；
一燃料箱，其与所述燃料室流体连通，所述燃料箱容纳一定量的液体燃料和空气空间；以及
一燃料蒸气控制装置，其包括容纳燃料蒸气吸收介质并具有沿着轴线的大致细长轮廓的壳体，所述壳体限定有第一和第二端部和在两者之间的中间部分，所述化油器通道与所述第一和第二端部中的一个流体连通，并且所述第一和第二端部中的另外一个与大气流体连通，所述化油器的空气空间和所述燃料箱的空气空间中的至少一个与所述壳体的中间部分在所述第一和第二端部之间沿轴向位于该壳体上的位置处流体连通；
由此，燃料蒸气收集在所述燃料蒸气吸收介质中，最初收集在所述壳体的中间部分中并随后朝着所述第一和第二端部向外走，并且通过所述化油器通道的空气通道将来自大气的气流沿轴向通过所述壳体引入所述化油器通道，以净化来自所述壳体的燃料蒸气。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征为，所述燃料蒸气吸收介质为活性炭介质。
3.根据权利要求1所述的内燃机，其特征为，所述壳体包括在所述第一和第二端部之间的长度和宽度，所述长度至少为所述宽度的两倍。
4.根据权利要求1所述的内燃机，其特征为，所述壳体与所述化油器的空气空间和所述燃料箱的空气空间流体连通。
5.根据权利要求1所述的内燃机，其特征为，其进一步包括与所述化油器通道气流连通的空气净化器，所述壳体与所述空气清洁器一体形成。
6.根据权利要求1所述的内燃机，其特征为，所述燃料箱包括一燃料箱体，所述壳体与所述燃料箱体一体形成。
7.一种可在低速和高速下操作的内燃机，其包括：
一化油器，其包括：
一通道，通过其吸入发动机的吸入空气，所述通道具有入口和出口；
一节流阀，其被设置在所述通道中，所述节流阀可在与发动机低速相对应的基本上关闭的位置和与发动机高速相对应的基本上打开的位置之间移动；以及
一燃料室，其与所述通道流体连通，所述燃料室容纳有一定量的液体燃料和空气空间；
一燃料箱，其与所述燃料室流体连通，所述燃料箱容纳一定量的液体燃料和空气空间；以及
一燃料蒸气控制装置，其包括容纳燃料蒸气吸收介质的壳体，所述壳体与所述化油器空气空间和所述燃料箱的空气空间中的至少一个流体连通，并且在所述节流阀附近的第一位置和在所述入口附近的第二位置处与所述化油器通道流体连通；
从而燃料蒸气收集在所述壳体的所述燃料蒸气吸收介质中，并且在发动机低速时，通过具有基本上处于关闭的所述节流阀的所述化油器通道的气流使得来自所述壳体的燃料蒸气沿着从所述第二位置到所述第一位置的方向上得到净化，并且在发动机高速时，通过具有基本上处于打开的所述节流阀的所述化油器通道的气流使来自所述壳体的燃料蒸气在沿着从所述第一位置到所述第二位置的方向上得到净化。
8.根据权利要求7所述的内燃机，其特征为，所述燃料蒸气吸收介质为活性炭介质。
9.根据权利要求7所述的内燃机，其特征为，所述壳体与所述化油器的空气空间和所述燃料箱的空气空间流体连通。
10.根据权利要求7所述的内燃机，其特征为，其进一步包括与所述化油器通道气流连通的空气净化器，所述壳体与所述空气清洁器一体形成。
11.根据权利要求7所述的内燃机，其特征为，所述燃料箱包括一燃料箱体，所述壳体与所述燃料箱体一体形成。
12.根据权利要求7所述的内燃机，其特征为，所述壳体为细长形，并且包括第一和第二端部，所述第一端部在所述第一位置处与所述化油器流体连通，所述第二端部在所述第二位置处与所述化油器流体连通。
13.根据权利要求12所述的内燃机，其特征为，所述壳体包括在所述第一和第二端部之间的长度和宽度，所述长度至少为所述宽度的两倍。
14.根据权利要求12所述的内燃机，其特征为，所述壳体包括在所述第一和第二端部之间的中间部分，所述中间部分与所述化油器的空气空间和所述燃料箱的空气空间中的至少一个流体连通。
15.一种内燃机，其包括：
一化油器，其具有进气通道、与所述通道流体相通的燃料室，所述燃料室容纳一定量的液体燃料和空气空间；
一燃料箱，其与所述燃料箱流体连通，所述燃料箱容纳一定量的液体燃料和空气空间；以及
一燃料箱盖，其被安装在所述燃料箱上，并且容纳有燃料蒸气吸收介质，所述燃料箱盖与所述化油器通道、大气和在所述燃料箱的空气空间和所述化油器的空气空间流体连通；
由此，燃料蒸气收集在所述燃料蒸气吸收介质中，并且通过所述化油器通道的空气通道将来自大气的气流通过所述燃料箱盖引入所述化油器通道，以净化来自所述壳体盖的燃料蒸气。
16.根据权利要求15所述的内燃机，其特征为，所述燃料蒸气吸收介质为活性炭介质。
17.根据权利要求15所述的内燃机，其特征为，所述燃料箱盖与所述化油器的空气空间和所述燃料箱的空气空间流体连通。
18.根据权利要求15所述的内燃机，其特征为，所述燃料箱盖包括其中使得空气从大气到所述燃料箱盖的单向流动的止回阀。
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