CN101289979A - 蒸发排放物控制系统 - Google Patents

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CN101289979A CNA200810091981XA CN200810091981A CN101289979A CN 101289979 A CN101289979 A CN 101289979A CN A200810091981X A CNA200810091981X A CN A200810091981XA CN 200810091981 A CN200810091981 A CN 200810091981A CN 101289979 A CN101289979 A CN 101289979A
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J·古尔克
W·多姆贝克
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Abstract

本发明提供了一种用于引擎的燃料箱通气系统。所述燃料箱通气系统包括燃料箱、化油器和燃料箱通气通路。所述化油器被联接到所述燃料箱上。所述燃料箱通气通路与所述燃料箱流体流动连通且被至少部分地设置在所述化油器内部。所述燃料箱通气系统可进一步包括空气过滤器和翻车(事故)安全阀。所述空气过滤器可包括浸渍了碳的泡沫元件。

Description

蒸发排放物控制系统
技术领域
本发明涉及用于捕获来自燃料箱或其它引擎部件的蒸发排放物的蒸发排放物控制系统。
背景技术
内燃机通常被用来为小型设备如割草机、耕作机具、扫雪机、草坪拖拉机和类似设备提供动力。燃料系统包括燃料箱，燃料被贮存在所述燃料箱中以便使用。通常情况下，燃料的挥发性使得一部分燃料被蒸发出来且与燃料箱内的空气混合。温度的变化，例如夜间与白天之间的温度变化，以及使用过程中的晃动可导致燃料箱中的燃料蒸气量增加或减少以及导致燃料箱内的压力升高或降低。
为了适应这些压力变化，燃料箱通常包括通气口如通气的燃料盖。当压力升高时，通气口允许过多的空气和燃料蒸气逸出该燃料箱。当压力下降时，通气口还允许空气进入该燃料箱。随着从燃料箱中抽出燃料以便使用，燃料箱内的压力通常随之下降。
发明内容
本发明涉及一种蒸发排放物控制系统，其中空气过滤器、化油器和燃料箱是流体连通的从而提供了紧凑的系统。
在一个实施例中，本发明提供了一种用于引擎的蒸发排放物控制系统，所述蒸发排放物控制系统包括燃料箱、燃料盖、化油器、燃料箱通气通路和空气过滤器。所述化油器被联接到所述燃料箱上。所述燃料箱通气通路与所述燃料箱流体流动连通且被至少部分地设置在所述化油器内部。所述过滤器包含泡沫元件。
在另一实施例中，本发明提供了一种用于引擎的紧凑的燃料箱通气系统。所述燃料箱通气系统包括燃料箱、燃料盖、化油器和燃料箱通气通路。所述化油器被联接到所述燃料箱上。所述燃料箱通路与所述燃料箱流体流动连通且被至少部分地设置在所述化油器内部。所述燃料箱通气系统可进一步包括空气过滤器和翻车(事故)安全阀。所述空气过滤器可包括浸渍了碳的泡沫元件，所述浸渍了碳的泡沫元件被构造成捕获并固持来自所述燃料箱和所述化油器的蒸发排放物。
通过考虑详细描述和附图将易于理解本发明的其它方面。
附图说明
详细描述特别地涉及到附图，在所述附图中：
图1是包括引擎的割草机的透视图；
图2是本发明的蒸发排放物控制系统的透视图；
图3是沿图2所示的线3-3截取的图2所示的蒸发排放物控制系统的剖视图；
图4是图3所示的蒸发排放物控制系统的分解透视图；
图5是图3所示的蒸发排放物控制系统的示意图；
图6是本发明的燃料箱通气系统的透视图；
图7是沿图6所示的线7-7截取的图6所示的燃料箱通气系统的剖视图；
图8是图7所示的燃料箱通气系统的分解透视图；
图9是图7所示的燃料箱通气系统的示意图；和
图10是本发明的过滤器附接装置的顶部透视图；
图11是沿图6所示的线11-11截取的图6所示的燃料箱通气系统的剖视图。
具体实施方式
在对本发明的任何实施例进行详细说明之前，应该理解：本发明的应用不限于在下面的描述中阐明或在下面的图中示出的部件的构造和布置的细部。本发明能够具有其它实施例且能够以多种方式被实施或实现。此外，应该理解：本文所使用的措辞和术语学在于实现说明的目的且不应被视作产生了限制作用。本文使用的“including(包括)”、“comprising(包括)”或“having(具有)”及其变化形式旨在包括其后列举的项目及其等效方式以及附加的项目。除非明确说明或要不然加以限制，否则术语“mounted(被安装)”、“connected(被连接)”、“supported(被支承)”和“coupled(被联接)”及其变化形式是在广义上使用的且既包括直接的又包括间接的安装、连接、支承和联接。此外，“connected(被连接)”和“coupled(被联接)”不限于物理或机械连接或联接。
参见图1，图中示出了包括引擎15的割草机10。为了正确地运行引擎15，割草机10还包括燃料箱20、空气-燃料混合装置25和空气过滤器30(如图2-图9所示)。通常情况下，空气-燃料混合装置25包括如图3和图7所示的化油器35，但其还可以是节流阀体或燃料注射系统的其它部件。引擎15与通常用来为小型设备如割草机、园艺拖拉机、扫雪机、耕作机具、压力清洗装置、发电机和类似设备提供动力的这类引擎是相似的。
通常情况下，基于引擎15的尺寸和附接有引擎15和燃料箱20的装置所要执行的任务来调整燃料箱20的尺寸。因此，可获得多种燃料箱尺寸。正如本领域技术人员应该认识到地那样，具有不同尺寸的多个燃料箱可与引擎一同使用。因此，本文所述的发明不应限于与具有本文所述尺寸的燃料箱一起使用。而是，本发明可应用于除了所讨论的那些燃料箱以外的不同燃料箱。然而，应该理解：由于用于大燃料箱的浸渍了碳的泡沫元件(carbon-impregnated foam)的实际尺寸限制而使得随着燃料箱尺寸的增加，浸渍了碳的泡沫元件的尺寸因而随之增加，因此利用浸渍了碳的泡沫元件的本发明的实施例可特别地限于利用更小的燃料箱(小于1升)的引擎。燃料充注孔口以限制或防止流体流在正常的静止和运行条件下通过该孔口的方式被燃料箱盖40密封。在一些实施例中，燃料盖40是不通气的，或另一种可选方式是，所述燃料盖是以受控方式通气的，由此使得燃料盖40在昼日循环过程中被密封。在一些实施例中，燃料盖可包括突开阀，其中该阀可突然打开以便在压力增加的情况下释放压力。
参见图2和图3，图中示出了蒸发排放物控制系统45。蒸发排放物控制系统45包括燃料箱20、燃料箱盖40、燃料箱通气通路50、化油器35和空气过滤器组件30。燃料箱20、燃料箱通气通路50和化油器35是流体流动连通的。化油器35被附接到燃料箱20上。燃料箱20和化油器35可由多种材料形成，所述多种材料包括，但不限于，塑料、金属、复合材料和类似材料。可用来成形燃料箱的制造工艺包括，但不限于，真空成形、滚塑成型、吹塑成型、注射成型和类似工艺。燃料箱20进一步包括燃料箱贮存装置55。燃料箱贮存装置55与燃料箱20的顶部部分一体成形。位于燃料箱20的顶部上的衬垫60在化油器35上的通道与燃料箱20的顶部部分之间提供了密封。
如上文所述，空气燃料混合装置25通常包括化油器35，所述化油器可以是浮筒式化油器、隔膜化油器或任何其它类型的化油器。空气-燃料混合装置25从燃料箱20延伸至过滤器组件30。化油器35包括限制器65(如图3所示)。限制器65可以碗塞方式压配合(cup plugpressfit)在化油器35的燃料箱通气通路50内或者可被直接模制成型在燃料箱通气通路50内。限制器的直径被保持接近最小直径以便在运行过程中实现足够高的燃料箱通气效率，同时在静止时仍能提供通气的排放物限制。如果限制器的直径过小，则会使得燃料箱中的膨胀蒸气无法排出燃料箱，导致燃料箱加压，由此形成了对于引擎运行而言过于富化的空气/燃料比。此外，如果直径过小，则使得无法解除由于在引擎已经达到稳态温度时的燃料消耗而形成的真空，从而导致产生贫化的空气/燃料比，导致出现引擎障碍或功率的降低。如果限制器的直径过大，则不足以控制在引擎静止时释放出的蒸发排放物。在化油器喉管与燃料箱之间保持低水压差以便允许正确量的燃料被抽吸进入化油器内从而实现适当的引擎运行。
参见图3和图4，空气过滤器组件30包括空气进入口75、空气过滤器元件80、过滤器覆盖件85、过滤器底部180和紧固件175。紧固件175将过滤器组件的部件联接在一起。紧固件175被示作螺钉，但所述紧固件也可以是螺杆、螺栓或类似的紧固设备。空气过滤器组件30通过空气过滤器组件30中的中心通路90与化油器35流体连通。如图10所示，过滤器连接器185优选利用锁定夹具37或类似的紧固装置被附接到化油器35上。过滤器覆盖件85优选被搭扣配合到过滤器底部180上。可利用其它方法将过滤器联接到化油器上，所述方法包括，但不限于，利用螺钉、螺杆或类似的紧固装置。空气过滤器元件80包括无碳泡沫元件。在一些实施例中，空气过滤器元件可包括纸过滤器或其它类型的过滤元件。
在运行中且参见图5，当引擎中的活塞在进气冲程期间向下移动时，进气阀打开，这使得降低了化油器喉管70中的压力。所导致的蒸发排放物控制系统45中压力的降低使得空气通过空气进入口75被抽入空气过滤器组件30内并进入第一空气流动路径100内。第一空气流动路径100在空气进入口75处或在所述空气进入口附近开始并且通过空气过滤器元件80。第一空气流动路径100随后进入化油器35。与此同时，当引擎处于运行状态时从燃料箱20中排出的任何蒸气通过燃料箱通气通路50而在与第一空气流动路径100相结合的第二空气流动路径105中被送回进入化油器35内。
当引擎处于静止状态时，燃料箱20继续排出蒸气使其通过化油器35进入空气过滤器组件30内。由于空气进入口75通常处于比化油器35更高的高度处，因此空气过滤器元件80和重力大大减少了向外部释放的蒸气。蒸气的密度应该使存在于空气过滤器组件30中的来自燃料箱20的蒸气被排出空气过滤器组件30的量最小化。调整限制器的尺寸还可有助于减少由燃料箱20排放通过燃料箱排出通路50且借助于空气过滤器组件20被排出到大气中的蒸气量。系统45控制引擎运行过程中的蒸气排放物，且还可减少引擎处于静止状态时的蒸气排放物。
参见图6和图7，图中示出了燃料箱通气系统110。燃料箱通气系统110包括燃料箱20、燃料箱盖40、燃料箱通气通路50、化油器35(与图2-图5所示的燃料箱和化油器相似)和空气过滤器组件160。燃料箱通气系统110可包括翻车(事故)安全阀(rollover valve)115或其它液体-蒸气分离装置。燃料箱20、燃料箱通气通路50和化油器35是流体流动连通的。化油器35被附接到燃料箱20上。如图11所示，初级燃料喷嘴52所具有的出口位于化油器喉管70中。
燃料箱20进一步包括燃料箱贮存装置55。燃料箱贮存装置55与燃料箱20的顶部部分一体成形。燃料箱20的顶部上的衬垫60在位于化油器35底部上的通道与燃料箱20的顶部部分之间提供了密封。化油器35包括限制器65(如图7所示)。限制器65可以碗塞方式压配合在化油器35的燃料箱通气通路50内(当利用翻车(事故)安全阀115时)或者可被直接模制成型在燃料箱通气通路50内(当不存在翻车(事故)安全阀115时)。限制器的直径被选定为最小直径以便实现足够高的燃料箱通气效率。限制器的直径被保持接近最小直径以便在运行过程中实现足够高的燃料箱通气效率，同时在静止时仍能提供通气的排放物限制。如果限制器的直径过小，则会使得燃料箱中的膨胀蒸气无法排出燃料箱，导致燃料箱加压，由此形成了对于引擎运行而言过于富化的空气/燃料比。此外，如果直径过小，则使得无法解除由于在引擎已经达到稳态温度时的燃料消耗而形成的真空，从而导致产生贫化的空气/燃料比，导致出现引擎障碍或功率降低。如果限制器的直径过大，则不足以控制在引擎静止时释放出的蒸发排放物。保持低水压差以便允许正确量的燃料被抽吸进入化油器内从而实现适当的引擎运行。
如图7和图8所示，空气过滤器组件160包括第一级空气过滤器元件120、框体125、第二级空气过滤器元件130、过滤器覆盖件85、过滤器底部185和空气进入口165。空气过滤器组件160通过空气过滤器组件160中的中心通路170与化油器35流体连通。空气进入口165与过滤器连接器185成一整体。第一级空气过滤器元件120包括无碳泡沫元件。框体125使第一级空气过滤器元件120与第二级空气过滤器元件130分开。可通过对塑料材料进行注射成型或通过相似工艺来制造框体125。第二级空气过滤器元件130包括浸渍了碳的泡沫元件。该浸渍了碳的泡沫元件的密度优选小于在典型的碳罐过滤器中出现的碳元件的密度。第二级空气过滤器元件130的浸渍了碳的泡沫元件所具有的低密度使得减轻了对引擎的进入空气流的限制。随着燃料箱尺寸的增加，必须由碳捕获的蒸气的量也随之增加。由于泡沫元件所具有的低密度，因此捕获这些蒸气所需的空气过滤器的尺寸可能增加至无法实现的尺寸。结果是，对于其上可利用两级空气过滤器的引擎的尺寸存在实际限制。
在一个优选实施例中，空气过滤器被构造处于叠置位置，第一级空气过滤器元件120与第二级空气过滤器元件130相邻且位于比该第二级空气过滤器元件更低的高度处。然而，在其它实施例中，空气过滤器根据进入的空气被串联布置，第一级泡沫元件与第二级中的浸渍了碳的泡沫元件相邻，且进入的空气在通过第二级之前通过第一级。
在运行中且参见图9，燃料箱通气系统110在引擎处于运行状态时且在引擎处于静止状态时对蒸发排放物进行控制。当引擎处于运行状态时，蒸发排放物空气系统110捕获来自燃料箱20的蒸气和蒸发排放物。当引擎处于运行状态时，当进气阀打开时在化油器喉管70中形成了部分真空，这使得蒸气被传送至化油器35以便吸入燃烧室内。
更具体而言，当活塞在进气冲程期间向下移动时，引擎的进气阀打开，这使得降低了化油器喉管70中的压力。所导致的燃料箱通气系统110中压力的降低使得空气通过过滤器连接器185中的空气进入口165被抽入空气过滤器组件160内并进入第三空气流动路径135内。与此同时，当引擎处于静止状态时被吸附在第二级空气过滤器元件130中的先前从燃料箱20中排出的任何蒸气通过第四空气流动路径140被送回进入化油器35内。
当引擎处于静止状态时，燃料箱20继续进行通气，且重力避免了蒸发排放物中的一部分被排出空气过滤器组件160。然而，通过第四空气流动路径140被排出的一些蒸气继续通过第五空气流动路径145到达空气过滤器组件160并被第二级空气过滤器元件130吸附且被固持在浸渍了碳的泡沫元件中的碳的表面上。浸渍了碳的泡沫元件捕获了第五空气流动路径145中的来自燃料箱20的大体上所有的蒸发排放物。当引擎再次运行时，来自第四空气流动路径140的蒸发排放物被送回进入化油器35内以便与来自第三空气流动路径135的空气和蒸气一起被吸入。
在一个优选实施例中，翻车(事故)安全阀115或其它液体-蒸气分离装置被定位在化油器35的燃料箱通气通路50中。翻车(事故)安全阀115可以是单向止回阀。翻车(事故)安全阀115被构造成防止来自燃料箱20的液体燃料在引擎过度倾斜时进入过滤器或被排出燃料箱。在一些实施例中，并不存在翻车(事故)安全阀。如图7和图9所示，燃料通气系统110包括封壳150和球155。封壳150被设置在燃料箱通气通路50中以便防止液体燃料在引擎倾斜超过约30度时溢出进入过滤器内。球155也防止了液体燃料在出现完全翻车(事故)的情况下被排出燃料箱。
另一种防止发生溢出的手段是密封的燃料盖40。当允许通过带螺纹的燃料盖进行通气时，引擎需要进行较少的倾斜就能使液体燃料溢出。然而，在利用密封的燃料盖且通过燃料箱通气通路50进行通气的情况下，在液体燃料发生溢出之前，引擎可处于更为倾斜的位置。
在下面的权利要求书中阐明了本发明的各个特征和优点。

Claims (38)

1、一种用于引擎的蒸发排放物控制系统，所述蒸发排放物控制系统包括：
燃料箱；
被联接到所述燃料箱上的化油器；
与所述燃料箱流体流动连通且被至少部分地设置在所述化油器内部的燃料箱通气通路；和
空气过滤器。
2、根据权利要求1所述的蒸发排放物控制系统，进一步包括位于所述燃料箱通气通路中的限制器。
3、根据权利要求1所述的蒸发排放物控制系统，其中所述燃料箱通气通路被至少部分地设置在所述化油器的喉管中。
4、根据权利要求1所述的蒸发排放物控制系统，进一步包括翻车(事故)安全阀，所述翻车(事故)安全阀被设置在所述燃料箱通气通路中且被构造成防止来自所述燃料箱的液体燃料在所述引擎产生倾斜时进入所述过滤器。
5、根据权利要求1所述的蒸发排放物控制系统，其中所述空气过滤器包括浸渍了碳的泡沫元件。
6、根据权利要求1所述的蒸发排放物控制系统，其中所述空气过滤器是两级过滤器，所述级中的至少一级包括浸渍了碳的泡沫元件。
7、根据权利要求1所述的蒸发排放物控制系统，其中所述化油器是隔膜化油器。
8、根据权利要求1所述的蒸发排放物控制系统，其中所述化油器包括与所述燃料箱的顶部一体成形的碗式燃料贮存装置。
9、根据权利要求1所述的蒸发排放物控制系统，其中当所述引擎处于其正常运行取向时，所述空气过滤器被定位在更高的垂直高度处且与所述化油器流体流动连通。
10、根据权利要求9所述的蒸发排放物控制系统，其中当所述引擎处于其正常运行取向时，所述化油器被定位在更高的垂直高度处且与所述燃料箱流体流动连通。
11、根据权利要求10所述的蒸发排放物控制系统，其中所述空气过滤器进一步包括第一级和第二级，且其中所述第二级与所述第一级相邻。
12、根据权利要求11所述的蒸发排放物控制系统，其中所述第二级包括浸渍了碳的泡沫元件。
13、根据权利要求1所述的蒸发排放物控制系统，其中所述空气过滤器被构造成接收用于所述引擎的大体上所有的进入的空气。
14、根据权利要求5所述的蒸发排放物控制系统，其中所述浸渍了碳的泡沫元件被构造成固持来自所述燃料箱通气通路的烃。
15、根据权利要求6所述的蒸发排放物控制系统，其中所述浸渍了碳的泡沫元件与所述空气过滤器的第一级相邻。
16、根据权利要求15所述的蒸发排放物控制系统，其中所述空气过滤器被构造成使得所述进入的空气起初通过所述空气过滤器的所述第一级。
17、根据权利要求16所述的蒸发排放物控制系统，其中所述浸渍了碳的泡沫元件被定位成使得所述进入的空气从所述过滤器的所述第一级行进至所述浸渍了碳的泡沫元件。
18、根据权利要求13所述的蒸发排放物控制系统，其中空气进入口被设置在过滤器覆盖件中。
19、根据权利要求1所述的蒸发排放物控制系统，其中所述燃料箱通气通路具有位于接近所述空气过滤器的中心的位置处的一端。
20、一种用于引擎的燃料箱通气系统，所述燃料箱通气系统包括：
燃料箱；
被联接到所述燃料箱上的化油器；和
与所述燃料箱流体流动连通且被至少部分地设置在所述化油器内部的燃料箱通气通路。
21、根据权利要求20所述的燃料箱通气系统，进一步包括位于所述燃料箱通路中的限制器。
22、根据权利要求20所述的燃料箱通气系统，进一步包括与所述燃料箱通气通路流体流动连通的空气过滤器。
23、根据权利要求22所述的燃料箱通气系统，进一步包括翻车(事故)安全阀，所述翻车(事故)安全阀被设置在所述燃料箱通气通路中且被构造成防止来自所述燃料箱的液体燃料在所述引擎产生倾斜时进入所述空气过滤器。
24、根据权利要求22所述的燃料箱通气系统，其中所述空气过滤器包括浸渍了碳的泡沫元件。
25、根据权利要求22所述的燃料箱通气系统，其中所述空气过滤器是两级过滤器，所述级中的至少一级包括浸渍了碳的泡沫元件。
26、根据权利要求20所述的燃料箱通气系统，其中所述化油器是隔膜化油器。
27、根据权利要求20所述的燃料箱通气系统，其中所述化油器包括与所述燃料箱的顶部一体成形的碗式燃料贮存装置。
28、根据权利要求22所述的燃料箱通气系统，其中当所述引擎处于其正常运行取向时，所述空气过滤器被定位在更高的垂直高度处且与所述化油器流体流动连通。
29、根据权利要求28所述的燃料箱通气系统，其中当所述引擎处于其正常运行取向时，所述化油器被定位在更高的垂直高度处且与所述燃料箱流体流动连通。
30、根据权利要求29所述的燃料箱通气系统，其中所述空气过滤器包括第一级和第二级，且其中所述第二级与所述第一级相邻。
31、根据权利要求30所述的燃料箱通气系统，其中所述第二级包括浸渍了碳的泡沫元件。
32、根据权利要求22所述的燃料箱通气系统，其中所述空气过滤器被构造成接收用于所述引擎的大体上所有的进入的空气。
33、根据权利要求24所述的燃料箱通气系统，其中所述浸渍了碳的泡沫被构造成固持来自所述燃料箱通气通路的烃。
34、根据权利要求25所述的燃料箱通气系统，其中所述浸渍了碳的泡沫元件与所述空气过滤器的第一级相邻。
35、根据权利要求34所述的燃料箱通气系统，其中所述空气过滤器被构造成使得所述进入的空气起初通过所述空气过滤器的所述第一级。
36、根据权利要求35所述的燃料箱通气系统，其中所述浸渍了碳的泡沫元件被定位成使得所述进入的空气从所述过滤器的所述第一级行进至所述浸渍了碳的泡沫元件。
37、根据权利要求32所述的燃料箱通气系统，其中空气进入口被设置在过滤器覆盖件上。
38、根据权利要求20所述的燃料箱通气系统，其中所述燃料箱通气通路具有位于接近所述空气过滤器的中心的位置处的一端。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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