用於化油器排氣的系統和方法

2023-05-28 03:58:41 1

專利名稱：用於化油器排氣的系統和方法
技術領域：
本發明涉及內燃引擎，並且更具體地，涉及內燃引 擎中使用的控制、降低或處理蒸發排放的系統和方法。
背景技術：
小型內燃引擎有很廣泛的應用，例如包括割草機、剪草機、吹雪機和動力機械。這樣的內燃引擎通常會使用化油器來向內燃引擎的燃燒室提供合適的空氣/燃料混合物(也稱為「裝料」)。經常地，在這類內燃引擎中的化油器經由供應管路連接至存儲有燃料(例如汽油、柴油以及特定引擎使用的其它類型的液體燃料)的燃料箱。通常，燃料進入化油器至少部分地源於燃料箱和化油器的文氏管區域之間的壓差。在化油器的文氏管區域內，燃料與空氣混合。當處於燃料箱內時，一定量的液體燃料通常汽化為碳氫化合物，尤其是在箱體內的溫度升高時，或在箱體經歷高強度的衝撞時，和/或在箱體內未被燃料佔用(並且填充有空氣)的體積變得相對於整個箱體較大時。甚至在燃料箱內正常的燃料存儲過程中，燃料的汽化過程也持續著。來自於內燃引擎的燃料箱的燃料蒸汽是此類引擎的整個蒸發排放物的主要貢獻者。來自燃料箱的此類排放能夠具體發生在形成通道時，所述通道聯接燃料箱的內部與外部大氣，例如，用於排放目的的通道以及加油時在燃料箱內部和外部大氣之間存在的通道。因為燃料蒸汽排放至臭氧和城市煙霧，對環境產生了消極影響，因此越來越希望這些來自燃料箱的蒸發排放物能夠完全消除或至少能夠降低。特別是，近期在多個管轄範圍內已經制定了相關法規(或處於制定過程中)，例如美國加州(California)對小型非道路用車輛引擎(SORE)的蒸發排放物施加的限制，所述小型非道路用車輛引擎例如用在多種小型非道路用車輛和其它用於執行多種關於環境的功能的小型車輛中，例如割草機和吹雪機中。另外，EPA要求運轉損失在小型汽油引擎上受到控制。在至少一些常規的蒸發排放控制系統中，活性炭罐用於過濾或吸收燃料蒸汽。但是通常，活性炭罐對於引擎以及引擎應用/客戶單元(customer units)來說是成本較高的附件。因此，至少基於一些理由，如果能夠提出一種改進的系統(或裝置或設備)和/或方法來消除、防止或至少降低來自燃料箱(例如內燃引擎如SORE引擎的燃料箱)的蒸發排放，將是有利的。

發明內容
發明人意識到，能夠不使用活性炭罐，而滿足適於小型汽油引擎的運轉損失控制的EPA標準(對比於一些其它標準，例如加州空氣資源委員會(CARB)的那些標準)。更具體地，儘管一些其它標準需要引擎滿足「晝間試驗」(考慮在多種環境下，例如引擎運轉和非運轉情況下，經過持續一段時間的引擎排放)，EPA標準並不是那樣嚴格並且尤其不強制引擎的蒸發排放在引擎非運轉時被控制。鑑於此，發明人進一步意識到，至少對於EPA標準以及其它類似嚴格的標準，在提供蒸發排放控制系統方面是能夠避免使用任何活性炭罐的。尤其，發明人另外意識到，在至少一些蒸發排放系統，替代採用活性炭罐，能夠使用一個或多個其它部件來滿足蒸發排放目標，例如適當的過濾器部件，將在下文中詳述。其它部件的使用由此能夠相對於使用活性炭罐的情況減少引擎製造成本。而且，通過適當地實施此類部件，還能夠實現蒸發排放目標，而不會消極地影響來自燃料箱的燃料流。在至少一個實施例中，本發明涉及一種用於從內燃引擎的燃料箱排放燃料蒸汽的 系統。所述系統包括聯結設備，該設備具有第一、第二和第三埠，它們在聯結設備內部的接合點處都彼此內部地相連接，還具有與第三埠連通的過濾器，其中第一埠構造用以至少間接地聯結至燃料箱，第二埠構造用以至少間接地聯結至化油器，以及第三埠經由過濾器與外部環境連通。所述系統還包括形成在從接合點朝向化油器的途中的接合點的下遊位置處的障礙部，該位置或者在聯結設備內部，或者在聯結設備的下遊位置處。聯結設備構造為允許至少一些燃料蒸汽從燃料箱行進至化油器，以及至少一些來自外部環境的空氣能夠經由過濾器行進至第三埠，並隨後朝向燃料箱行進。在至少一個另外的實施例中，本發明涉及一種具有用於排放燃料蒸汽的系統的內燃引擎裝置。內燃引擎裝置包括燃料箱、和用於接收進入空氣(供內燃引擎裝置的引擎使用)的構件。內燃引擎裝置還包括連接器組件，連接器組件包括過濾器和聯結設備，所述聯結設備具有第一、第二和第三埠，它們在聯結設備的內部在接合點處都彼此內部地相連接，其中第一埠與燃料箱連通，第二埠與所述構件連通，第三埠經由過濾器間接地與外部大氣連通。至少一個障礙部形成在(a)第一渠道和(b)第二渠道中的一個或兩個之內，所述第一渠道在聯結設備內聯接接合點與第二埠，所述第二渠道至少部分地聯接第二埠與所述構件，其中至少一個障礙部部分地而不是完全地阻塞經過第一和第二渠道中的一個或兩個的流動路徑。另外，在至少一個實施例中，本發明涉及一種操作內燃引擎裝置的方法。所述方法包括提供聯結設備，所述聯結設備具有彼此連通的第一、第二和第三埠，其中第一埠至少間接地聯結至引擎裝置的燃料箱，其中第二埠至少間接地聯結至引擎裝置的節流構件(throttle structure),並且第三埠經由過濾器與外部大氣連通。所述方法還包括在引擎裝置的引擎非運轉的第一時期，或者(a)允許燃料蒸汽的第一部分從燃料箱經由聯結設備和過濾器行進至外部環境，或(b)由於過濾器，至少部分地限制燃料蒸汽的第一部分從燃料箱行進至外部環境。所述方法還包括，在引擎運轉的第二時期，或者(C)允許燃料蒸汽的第二部分從燃料箱經由聯結設備行進至節流構件，或者(d)允許至少一些來自外部環境的空氣經由過濾器並朝向燃料箱行進至聯結設備中，由此減少燃料箱內的真空。在另外的實施例中，本發明還涉及一種引擎或引擎裝置，包括所述排氣系統，以及操作或裝配所述引擎、引擎裝置、排氣系統或相關部件的其它方法，例如由T形連接器、過濾器部件和蓋部裝配T形連接器組件的方法。本發明的實施例能夠結合多種內燃引擎實施，包括例如多種具有化油器的引擎，以及其它類型的引擎，例如採用電控燃料噴注(EFI)的引擎。可預期的很多其它方面和實施例也包括在本發明的範圍內。


參照附圖描述本發明的實施例。應該理解，附圖所示實施例僅用於說明，並且本發明並不限於附圖所示的各部件的具體構造或設置的應用。圖I為示出根據本發明的至少一個實施例的示例引擎裝置的示意圖，所述引擎裝置包括具有T形連接器組件的示例蒸發排放控制系統或化油器排氣系統的部件；圖2為圖I中的化油器排氣系統的T形連接器組件的局部橫截面剖視圖；圖3至圖6分別為示出圖I中的T形連接器組件的拆裝、部分裝配以及完全裝配後的側視立體圖；圖7為根據本發明的不同於圖I的另一實施例的具有替代形式的化油器排氣系統的引擎的替代實施例的立體的、部分去掉的視圖，所述替代形式的化油器排氣系統包括替代T形連接器組件和不同的孔洞部件；圖8為圖I中的T形連接器組件的橫截面視圖，並且進一步示出經由T形連接器組件流入化油器排氣系統的空氣；以及圖9A至圖9B為示出圖I中的化油器排氣系統如何關於化油器實施的更多細節的兩個示意圖。
具體實施例方式參照圖1，提供一示意圖示出，根據本發明的至少一個實施例的引擎裝置2的部件，引擎裝置2包括蒸汽排放控制系統(下文中稱作化油器排氣系統4)。如圖所示，除了化油器排氣系統4以外，引擎裝置2還包括化油器6，化油器6聯結或整合於引擎8，可以理解為除了其它部分之外還包括曲軸箱和一個或多個汽缸。引擎裝置2還包括燃料箱10，所述燃料箱能夠經由燃料管路12供應燃料至化油器6 (或更具體地至化油器燃料杯)。化油器6接收來自引擎裝置2的空氣清潔器(或空氣過濾器)14的進入空氣，並用於在化油器的文氏管區域利用進入空氣混合燃料(經由燃料管路提供)，以產生供應至引擎8的一個或多個弓I擎汽缸的裝料(charge )。對於化油器排氣系統4，其包括多個連接化油器6與燃料箱10的部件。更具體地示出，化油器排氣系統4包括清洗管路16、附加管路18、以及T形連接器組件或T形配件20。如圖所示，T形連接器組件20聯結在清洗管路16與附加管路18之間。清洗管路16將T形連接器組件20的第一端24聯接至燃料箱10，而附加管路18將T形連接器組件20的第二端25聯接至化油器6。更具體地，清洗管路16將T形連接器組件20聯接至燃料箱10的排氣口 26，排氣口 26處於燃料箱10的上部區域28 (其中存在燃料蒸汽)。這和燃料管路12形成對比，燃料管路12連接至燃料箱10的下部區域30 (燃料32在此處聚集)。關於附加管路18，該管路聯接T形連接器組件20至化油器6，並且更具體地，聯接至化油器處的位於化油器的文氏管區域附近的清洗埠 90，在文氏管區域經由燃料管路12接收的燃料被混合以空氣。特別參照圖9A至圖9B所示，在該實施例中，清洗埠 90位於化油器6內的節流閥92的位置附近。如圖9A所示，在該實施例中，清洗埠 90定位為使得在引擎空轉期間，清洗埠 90位於節流閥92的稍微上遊處，即在節流閥的更靠近空氣清潔器14而不是引擎8的汽缸的一側。因此，清洗埠 90處受到的壓力更接近於大氣壓而不是與引擎汽缸有關的減小的(真空)壓力。相比之下，如圖9B所示，當節流閥92完全打開，使得引擎全節流運轉時，清洗埠 90更接近於承受與引擎汽缸有關的減小的(真空)壓力。在至少一些實施例中，化油器排氣系統4尤其傾向於允許引擎裝置2滿足一個或多個蒸汽排放標準，例如由環境保護機構(EPA, Environmental ProtectionAgency)制定，並且能夠在以下地址 http://www.epa.gov/otaq/regs/nonroad/marinesi-equipld/420d07004. pdf(EPA 文件 EPA420-D-07-004，2007 年 4 月)中找到的「海用SI及小型SI引擎、船和設備的排放控制(Control of Emissions from Marine SI andSmall SI Engines, Vessels and Equipment)」中記載的那些標準，由此將其合併於此,其它信息也可在以下文件http://www. epa. gov/otaq/equip-ld. htm找到，該內容也以引用的方式合併於此。由於這些EPA排放標準(和/或一些其它排放標準)的特殊要求，化油器排氣系統的實施例，例如化油器排氣系統4，能夠允許引擎(或引擎裝置)滿足這些標準，即使 沒有使用任何活性炭罐，儘管如此，活性碳罐可以是需要的或是必需的，以允許引擎(或引擎裝置)滿足其它更嚴格的排放標準，例如上文提到的CARB標準。另外，如圖I所示，在本實施例中，燃料32從燃料箱10被提供的位置物理上處於燃料提供至化油器6的位置(例如化油器燃料杯)上方，使得燃料從燃料箱出發，獨自地或佔主要部分地因施加在燃料上的重力而向化油器行進。即，化油器6由燃料「重力補給」。也就是說，如下文將討論的，化油器排氣系統4的特定設計尤其適合於允許燃料蒸汽從燃料箱10 (以及上部區域28)的所需排放，而不損害(或不至於很大程度的損害)燃料32適當地經由燃料管路12供給至化油器6的能力，即使是在燃料箱10中的燃料液面高度為低時。化油器排氣系統4可結合多種不同內燃引擎中的任意使用(或結合實施)，並且引擎8能夠採用多種形式中的任意。在至少一些實施例中，引擎8(或引擎裝置2)能夠是SORE引擎，例如類型(Class) I或類型2的小型道路外用車輛引擎(off-road engine)，例如在多種機器和交通工具中使用的引擎，包括例如割草機、空氣壓縮機以及類似。事實上，在至少一些此類實施例中，本發明傾向於適用在40C. F. R. § 90. 3中限定的「非道路用車輛引擎(non-road engines)」中，在有關部分中陳述為以下內容「非道路用車輛引擎是指……任意內燃引擎(i)在機動式或自推進與執行其它功能的兩用設備(例如園藝拖拉機、越野汽車起重機、以及推土機)中或設備上；或(^)在傾向於執行其功能時被推進的設備(例如剪草機以及打草機)中或設備上；或(iii)其本身或在設備中或設備上，是便攜的或可運輸的，是指設計為並且能夠實現從一個位置至另一個位置的攜帶或移動。可運輸性的標誌包括但不限於，輪子、滑板、運送手柄、推車、拖車或平臺」。現在參照圖2，清楚詳細地示出T形連接器組件20的局部截面視圖，更詳細地示出T形連接器組件的具體部件(圖2的視圖為對應於圖I中的示意圖的側視透視圖，其中視圖的截面部分基本沿著穿過T形連接器組件延伸的中間平面)。如圖所示，T形連接器組件20包括T形連接器(或聯結設備)21、過濾部件22、以及蓋子23。還如圖所示，T形連接器21包括第一管部34，其聯接第一端24與第二端25。形成在第一管部34中的主渠道36因此在第一端24和第二端25之間延伸。還進一步示出，在本實施例中，第一端24的直徑稍微大於第二端25的直徑(但在其它實施例中不需要這樣，即兩個直徑能夠相同或者第一端直徑能夠小於第二端直徑)。鄰近第一端24的第一管部34包括圓周鎖定(例如帶刺的)凸起部38，通過該凸起部，第一端能夠鎖定在清洗管路16中。儘管在本實施例中，鄰近第二端25處不包括這類凸起部，第二端25構造為與附加管路18互相連接，在替代實施例中，凸起部也能夠在該端設置。同樣地，在其它一些實施例中，多個(例如兩個、三個或更多個此類凸起部)能夠鄰近第一和第二端24、25中的一個或兩個連續設置，和/或以其它形式設置以允許清洗管路16和/或附加管路18固定至T形連接器21。除了具有主渠道36的第一管部34，T形連接器21還包括第二管部40，第二管部以垂直的方式(或基本垂直)遠離第一管部的中間區域41 (在第一端24和第二端25之間)向外延伸，使得第一和第二管部有效地形成「T形」。在第二管部40內形成的第二渠道42在第二管部40的端部從T形連接器21的第三端44延伸，上至與主渠道36的接合點，使得主渠道和副渠道在T形連接器21內彼此內部地連通。將從圖2注意到，T形連接器21的局部截面視圖以這種方式示出T形連接器，使得鄰近第一、第二和第三端24、25和44，主渠 道和副渠道36、42被顯示出來，即使那些渠道並不向那些端部內部顯示。由於主和副渠道36、42，第一、第二和第三埠 46、48和50分別設置在T形連接器21的第一、第二和第三端24、25和44處，並且全部三個埠彼此連通。已經提到，在本實施例中，第一管部34在第一端24處的直徑大於在第二端25處的直徑(已經提到，在其它實施例中，不一定是這樣設置)。同樣地，其內部形成的主渠道36在鄰近第一端24處的直徑大於鄰近第二端25處的直徑。而且，在本實施例中，在第二端25處，主渠道36的直徑尤其減小，由此在第二端處形成孔洞52，尤其是它形成第二埠 48。孔洞52用於限制蒸汽從T形連接器21流入附加管路18的速度，用以由化油器6接收(例如不超過最大水平)。主渠道36的形成孔洞52的直徑減小的部分還可被視作障礙部。儘管孔洞52的橫截面形狀是圓形，並且與主渠道36的其餘部分同軸，在替代實施例中，孔洞的形狀不必是圓形的或與主渠道同軸，而是可以採取多種其它形狀或形式。但是，在每個此類實施例中，孔洞的橫截面面積仍將小於該孔洞上遊的主渠道的橫截面面積(即在孔洞和T形連接器的中間區域41之間的主渠道的橫截面面積)。已經提到，T形連接器組件20還包括過濾器部件22和蓋子23，當T形連接器組件完全裝配好時，它們均支撐在T形連接器21之上。在本實施例中，過濾器部件22為環形結構，而蓋子23為蘑菇形結構。當T形連接器組件20完全裝配好時，如圖2所示，過濾器部件22更具體地環繞蓋子23的管狀杆部54設置，使得過濾器部件的上部56延伸入並且由蓋子23的蓋部58包圍。管狀杆部54轉而放置在T形連接器21的第二管部40上並且覆蓋第二管部40，使得第二管部在管狀杆部之中同軸延伸達幾乎管狀杆部的整個長度，上至管狀杆部接觸蓋子23的蓋部58的位置。儘管並不是在所有實施例中是必需的，在本實施例中，第二管部40鄰近第三端44還包括圓周鎖定(例如帶刺的)凸起部60，其允許蓋子23的管狀杆部54鎖定在第二管部上。在其它實施例中，多個此類凸起部或其它形成部也能夠設置在第三端附近，或替代地設置在第三端附近。進一步示出，當T形連接器組件20完全裝配好時，管狀杆部54的端部62延伸上至環形脊部64，環形脊部64徑向向外延伸，稍微超過第二管部40的其餘部分(鄰近第二管部與第一管部34的接合點)的外直徑(環形脊部本身也是第二管部的一部分)。在這種方式下，蓋子23抵靠在T形連接器21之上，並由T形連接器21支撐。同樣地，過濾器部件22的下部68的下邊緣(尤其是下部內環形邊緣)66還支撐在環形脊部64之上。因此，由於過濾器部件22和蓋子23之間的 接觸，以及由於過濾器部件和環形脊部64之間的直接接觸，過濾器部件還支撐在T形連接器21之上。特別是對於蓋子23，應該注意到，在本實施例中，提供有兩個孔洞70，它們徑向延伸穿過管狀杆部54，鄰近管狀杆部接合蓋部58的位置。並且，進一步提供兩個另外的孔洞72，它們徑向延伸穿過蓋部58的環形凸緣74，在此處，兩個另外的孔洞72分別與相應的孔洞70對準，並且便於相應的孔洞70的鑽孔(boring)。如以下將參照圖8討論的，孔洞70用於使空氣/蒸汽流動在管狀杆部54的內部(與第三埠 50連通)和管狀杆部的外部(與過濾器部件22接觸)之間，反之亦然。由於孔洞70，因此，第三埠 50通過過濾器部件22與外部環境連通。最後，關於T形連接器組件20的本實施例，還應該注意到，緊固(或支撐)構件76還整體成形在T形連接器21之上，從而以相反於第二管部40的方向、遠離中間區域41、基本垂直地遠離第一管部34徑向地延伸。在本實施例中，緊固構件可被稱作「花蕾狀(rosebud)部件」並且包括錨形部78 (具有平坦箭形)和弓形部件80。儘管未示出為圖I中的情況，能夠理解，緊固構件76使得T形連接器組件20固定至引擎8或引擎裝置2的一個或多個部分(甚至在一些實施例中被固定至一個或多個清洗管路16或附加管路18)。例如，錨形部78能夠滑過引擎8的一部分金屬板內形成的互補孔洞，使得最後，金屬板固持在錨形部和弓形部件80的頂端部之間，它們分別接合金屬板部的相對兩側。再來參照圖3至圖6，另外的側視立體視圖示出處於裝配和拆卸的不同狀態下的T形連接器組件20。圖3具體示出彼此拆離的T形連接器21、過濾器部件22和蓋子23。作為比較，圖4和圖5示出不同裝配程度下的T形連接器組件20，圖4示出從T形連接器21上拆卸且將被彼此裝配在一起的蓋子23和過濾器部件22，並且圖5示出將被裝配並且部分地位於T形連接器21之上的蓋子23和過濾器部件22。最後，圖6示出T形連接器21、過濾器部件22和蓋子23，它們將被完全裝配好，從而形成整個T形連接器組件20。再來看圖7，引擎裝置102的替代實施例的立體、部分去掉視圖，提供了具有替代形式的化油器排氣系統104的引擎裝置102。正如圖I中的引擎裝置2，引擎裝置102包括化油器106、引擎108、以及燃料箱110。儘管未示出，應該理解，燃料箱110通過燃料管路聯結至化油器106，並且將空氣清潔器應用在化油器106的上遊，從而提供經過過濾的空氣至化油器。進一步如圖7所示，提供了 T形連接器組件120 (以橫截面示出)的替代實施例，其具有通過清洗管路116聯結至燃料箱110的排氣口 126的第一端124，以及聯結至附加管路118的第二端125。T形連接器組件120與T形連接器組件20在所有方面都相同，並且包括上述T形連接器組件的所有特徵(例如包括過濾器部件122和蓋子123)，除了 T形連接器組件120的第一管部134缺少在第二端125處形成孔洞的直徑減小的部分，對應於T形連接器組件20的在第二端25處形成孔洞52的第一管部34的直徑減小部分。替代地，在第二端125處存在的埠處，第一管部134的直徑並不小於第一管部的從該埠更靠近內部處的直徑。儘管圖7所示的化油器排氣系統104缺少在T形連接器組件120處的對應於T形連接器組件20的孔洞52的孔洞，然而還是在該化油器排氣系統中以獨立的孔洞連接器180的方式提供了用於限制蒸汽流向化油器106的適當的孔洞。如圖所示，獨立的孔洞連接器180為管狀構件，其具有聯結至附加管路118的第一端182 (使得附加管路118具體地聯結在孔洞連接器與T形連接器組件120之間)，以及聯結至附加管路186 (聯接第二端至化油器106)的第二端184。孔洞連接器180的一部分(以及附加管路186)以橫截面形式示出在圖7中，由此示出孔洞連接器內的內部渠道188，其聯接第一端182處的第一埠 190與第二端184處的第二埠 192。與T形連接器組件20的第二端25 (具有第二埠 48，第二埠 48具有孔洞52)相似，孔洞連接器180的第二埠 192具有孔洞194，所述孔洞194是由於內部渠道188的直徑相對於其沿孔洞連接器180的其餘部分的直徑減小而形成。由於孔洞194，流向化油器106的蒸汽被以相同的方式約束，如同T形連接器組件120的第二端125處具有孔洞。基於實施例，孔洞連接器180能夠採取多種具體形式。在一些實施例中，能夠採用可從威斯康星洲(Wisconsin)的科勒公司(Kohler)獲得的型號為25 155 40的孔洞連接器。儘管不是完全可見，圖7還是示出了孔洞連接器180包括緊固(或支撐)構件196，通過該緊固構件，孔洞連接器附接至引擎108。在至少一些實施例中，緊固構件196能夠採用上述花蕾狀部件的形式。儘管該描述是關於圖7的，但是可以理解，圖I至圖2示出的設置(其中孔洞52作為T形連接器組件20的一部分與其構成整體)對於圖7中的設置通常也是有利的，因為相比較於具有獨立的孔洞連接器(例如孔洞連接器180)的系統，僅需要更少的部件就能實施化油器排氣系統。在另一替代實施例中，通過採用從威斯康星洲(Wisconsin)的沃爾沃思(Walworth)的小型精密兀件公司(Miniature Precision Components, Inc.)可得的部件(即部件號碼CS3286的T形連接器(替代T形連接器21或121)，以及部件號碼A2693總體地用作過濾器部件和蓋子(替代過濾器部件22或122，和蓋子23或123))能夠提供具有與T形連接器組件20、120相似(但不是完全相同)的特徵的T形連接器組件。使用所述部件 的T形連接器組件不同於T形連接器組件20、120，特別體現在對應於緊固構件76的緊固構件，以及對應於環形脊部64的環形脊部能夠省去。同樣地，如T形連接器組件120 (而不是T形連接器組件20)，使用所述部件的這種T形連接器組件可能缺少在其對應於第二端25、125的端部處的障礙部，從而形成孔洞，例如孔洞52 (因此，在該實施例中能夠使用獨立的孔洞連接器)。下面再來看圖8，提供了另外的橫截面視圖，示出引擎裝置的一部分，例如引擎裝置2，具體地示出空氣流入T形連接器組件20的一示例方式。尤其是由箭頭198所指示，首先通過流入過濾器部件22的下部68，空氣能夠流入T形連接器組件20。通過以這種方式進入後，空氣隨後能夠朝向上部56並穿過過濾器部件22，由此空氣被過濾。隨後，進入過濾器部件的環形內部並經過管狀杆部54的孔洞70，空氣從過濾器部件22的上部56排出。穿過孔洞70後，空氣進入第二管部40的第三埠 50，並最終進入T形連接器組件20的第一管部34。因此，空氣能夠向燃料箱或化油器行進。應該理解，圖7中的T形連接器組件120能夠經歷與圖8所示完全相同的方式的空氣流動。而且，應該理解，來自T形連接器組件20、120中的任一個的蒸汽外流的示例路徑，能夠以完全相反於圖8的箭頭198所示方向的方式進行。圖8中還表示出，第二管部40的副渠道42的直徑能夠基於實施例而改變，以調整進入T形連接器組件120和/或從T形連接器組件120輸出的流速(或調整來自過濾器或箱體的流量)。用於構成上述多種部件的材料，尤其是上述T形連接器組件20、120和/或孔洞連接器設備，能夠採用多種形式。在至少一些實施例中，T形連接器例如T形連接器21、121和/或孔洞連接器例如孔洞連接器180能夠由模塑塑料製成，儘管也能夠使用其它柔性或剛性材料，或者甚至是金屬。T形連接器組件20、120所用的蓋子，例如蓋子23、123，能夠由橡膠或塑料或其它柔性或半柔性(或剛性)材料製成。過濾器部件例如過濾器部件22、122能夠由多種過濾介質中的任意製成，例如褶紙、泡沫、帶有小孔/洞的材料、或其它材料。通常，管路(例如清洗管路16、116、附加管路18、118，和/或另外的管路186，以及其它被那些管路所附接的部件)之間的所有連接應該是被緊密地密封的，以防止燃料蒸汽從這些密封位置中的任意處逸出。利用化油器排氣系統4、104，上述引擎裝置2、102能夠實現增強的蒸發排放性能，而不需使用任何活性炭罐。這種增強的性能在至少一些實施例中足以滿足一個或多個環境標準，例如上述一個或多個EPA標準。更具體地，當相應的引擎裝置2、102的相應的引擎8、 108是不可操作時，來自相應的燃料箱10、110的燃料蒸汽能夠從相應的燃料箱經過，到達相應的T形連接器組件20、120，上至相應的過濾器部件22、122。在一些情況中，例如，當由於溫度變化(例如溫度升高)致使相應的燃料箱10、110內的燃料蒸汽的壓力增大時，那些蒸汽的一部分或全部能夠通過相應的過濾器部件22、122從相應的化油器排氣系統4、104穿出。然而，在其它情況下，當相應的引擎8、108非運轉(non-operational)時,但是相應的燃料箱10、100內的燃料蒸汽的壓力並不過度時，由於相應的過濾器部件22、122的設置，這些燃料蒸汽一部分或大部分(或全部)被阻止從相應的化油器排氣系統4、104逸出至外部環境。而且，在引擎運轉期間，來自相應的燃料箱10、110的燃料蒸汽能夠通過相應的清洗管路16、116，相應的T形連接器組件20、120，相應的附加管路18、118以及在圖7所示的實施例中的孔洞連接器180和另外的管路186，行進至相應的引擎裝置2、102的相應的化油器6、106。燃料蒸汽以這種方式行進，由於在相應的化油器6、106的相應的文氏管區域處產生的局部真空，使得燃料蒸汽被從相應的燃料箱10、110排出至相應的引擎8、108用於燃燒。另外，在該操作期間，正是由於相應的T形連接器組件20、120的存在，它們各自的第三埠 50、150經由相應的過濾器部件22、122聯接至外部環境，這種局部真空不會對相應的燃料箱10、110的燃料的流出產生消極影響。反而，在這些時候，特別是相對於相應的燃料箱10、110內的燃料的液面高度，當局部真空可能過度變大時，外部空氣能夠經由相應的過濾器部件22、122和相應的T形連接器21、121進入相應的化油器排氣系統4、104，並因此行進至或朝向相應的燃料箱，由此改善(或完全消除)過度真空。另外，由於在T形連接器組件20或在孔洞連接器180處形成的相應的孔洞52、194，流向相應的化油器6、106的燃料蒸汽並不是過度大量從而浸沒相應的化油器，並且不需要因為引擎運轉情況或其它原因對化油器設置或化油器校準做出調整。即使孔洞52、194一直保持打開，並且不採用任何打開或關閉的閥門或類似閥門裝置，也是這樣。這就是說，在出現特定的操作條件或期望出現特定的操作條件時，或當引擎規格參數改變時(例如當適應不同的燃料箱尺寸時)，孔洞52、194的尺寸能夠通過用提供不同尺寸孔洞的替代部件來替換孔洞連接器180和/或連接器組件20的T形連接器21而進行調整。通過以這種方式改變孔洞尺寸，能夠實現所需的清洗流速。關於改變孔洞尺寸以實現不同目標的其它信息，以及化油器排氣系統的其它特徵，在提交日為2008年10月15日，申請號為12/251，588，標題為「用於調節內燃引擎中的清洗流速的系統和方法(Systems and Methods for Regulating Purge Flow Rate in anInternal Combustion Engine)」的待批准的美國專利申請中提供,其全部內容通過引用合併於此。而且，應該注意到，在這些實施例中，為了正確地操作並遵從法規，相應的化油器排氣系統4、104應僅允許燃料蒸汽在相應的引擎8、108不運轉時從化油器排氣系統逸出至外部大氣。就是說，在這些實施例中，相應的化油器排氣系統4、104設計為運轉後使得燃料蒸汽不會從相應的T形連接器21的相應的第三埠逃逸出來並經由相應的過濾器部件22、122到達外部大氣，除了當相應的引擎8、108並不運轉時，而是在引擎運轉期間，燃料蒸汽 或者容納在化油器排氣系統4、104和相應的燃料箱10、110中，或傳輸至相應的引擎的相應的汽缸。儘管上述關於具有化油器的引擎裝置的描述，在其它實施例中，本發明的實施例預期配合電控燃料噴注(EFI)系統使用，其中，清洗後的燃料蒸汽穿過引擎的EFI節氣門體(throttle body)。在這些實施例中,儘管未提供化油器,清洗後的燃料蒸汽仍然連通於引擎汽缸的上遊和空氣清潔器的下遊的節氣門體處的清洗埠(例如以圖9A至9B所示方式)。在這些實施例中，與上述那些作為化油器排氣系統4、104的部件相似或相同的部件仍可以提供，即使在這些實施例中，排氣系統並不適當地涉及化油器排氣系統，而是簡單地涉及蒸發排放系統。而且，除了以上那些具體描述的系統以外，本發明還要包括化油器排氣系統的多種其它設置或其它蒸發排放系統。例如，當上述實施例採用T形連接器(一個或多個)組件時，在其它實施例中，能夠採用具有其它形狀的連接器組件，包括具有三個(或者更多)埠且不是以T形設置而是以其它方式(例如「Y形」或與三個或更多輸出埠相一致的一些其它形狀)設置的其它連接器組件。而且，當上述實施例採用T形連接器(一個或多個)組件時(所述組件以兩個或多個管路的方式聯結在燃料箱和化油器之間)，T形連接器組件能夠放置在燃料箱和化油器之間的任意位置。例如，在一些替代實施例中，T形連接器組件直接附接至燃料箱/燃料箱排氣口，或直接附接至化油器。在一些這樣的實施例中，T形連接器組件的一端能夠直接聯結至化油器或燃料箱中的一個，而T形連接器組件的另一端能夠間接地(例如通過一個或多個附加管路)聯結至燃料箱或化油器中的另一個。同樣地，在其它實施例中，能夠使用其它設備或裝置來替代上述花蕾狀緊固設備，或除了上述花蕾狀緊固設備之外還使用其它設備或裝置，以實現T形連接器組件(或其它組件)固定/緊固至引擎裝置的一個或多個其它部件上。 儘管上述孔洞52、194設置在T形連接器20/孔洞連接器180的第二埠處，可以理解，根據實施例，這類孔洞能夠用於同樣的目的，而無論其位置如何，只要孔洞設置在接合點下遊的任何位置處，在此處，T形連接器(或其它三埠連接器)的三個支路相結合，上至化油器(或其它燃料蒸汽容器)本身，且在該接合點至化油器的中途。而且，儘管在上述實施例中，提供了單個孔洞，在其它實施例中，提供有多個孔洞，包括連續或平行於彼此設置的多個孔洞。同樣地，在一些替代實施例中，孔洞能夠形成在T形連接器的大氣埠(例如第三埠 50)與T形連接器內的內部接合點(在此處，連接器的全部三個埠聯接在一起)之間。除了位於內部接合點與化油器(或其它燃料蒸汽容器)之間的上述孔洞，還能夠提供這樣的孔洞進行替代或另外再提供這樣的孔洞。另外，過濾器部件以及相應的T形連接器組件(或具有不同形狀的連接器組件)的其它部件的具體設置和/或形狀能夠基於實施例採用不同的形式，只要除了此類連接器組件另外設置一個孔洞連接器或獨立於此類連接器組件設置。而且，儘管上述描述，本發明的實施例還可包括一個或多個其它部件。例如，儘管在上述圖I至圖2和圖7中的實施例中，孔洞52、194用於調整朝向化油器的蒸汽流，在其它實施例中，能夠使用其它設備或方法用於該目的(例如，止回閥、減壓閥或其它閥門/調節裝置)。同樣地，例如，在一些實施例中，能夠提供一個或多個其它設備和/或其它額外部件，並且用於除了限制燃料蒸汽和/或空氣在化油器排氣系統(或其它蒸發排放系統)內的流動以外的其它目的。而且，例如，在一些實施例中，能夠提供一個或多個翻轉閥(roll-over valve)來防止燃料箱內的液體燃料流入化油器排氣系統。 而且，儘管上述說明構想化油器排氣系統(或其它蒸發排放系統)並不採用任何的活性炭罐，但是在至少一些替代實施例中，本發明的化油器排氣系統(或其它蒸發排放系統)具體地用於利用給定類型的活性炭罐、多種不同類型的活性炭罐(例如小型、中型、或大型活性炭罐)、或多種類型的蒸發排放控制設備替代T形連接器組件，反之亦然，或用於利用活性炭罐替代T形連接器組件的一部分(例如過濾器部件)(例如，活性炭罐能夠聯結至T形連接器的第三埠，第三埠與過濾器部件連通)。再次結合所述實施例，化油器排氣系統(或其它蒸發排放系統)要以這種方式操作，使得在引擎在運轉時，燃料蒸汽不會逸出至外部大氣(而是再次容納在那些系統或燃料箱或傳輸至引擎汽缸)。在引擎非運轉期間，來自燃料箱的燃料蒸汽能夠行進至活性炭罐(例如經由具有第三埠的T形連接器，第三埠與活性炭罐連通)，那些燃料蒸汽在此處過濾/吸收。假定設計允許化油器排氣系統(或其它蒸發排放系統)部件的互換性，給定的引擎裝置設計能夠適當地構造用於滿足不同環境標準的多種不同位置/區域中的任意。例如，在一個位置處，引擎裝置能夠採用大型(成本較高)活性炭罐，而在其它位置，相同的引擎裝置能夠採用小型(成本較低)活性炭罐，而在另外的其它的位置，相同的引擎裝置能夠採用上述T形連接器組件(成本最低的選擇)。同樣地，在另外一些實施例中，多種設備(例如過濾器和活性炭罐)能夠聯合使用。而且，儘管連接器組件的上述實施例設計了過濾器部件(例如部件22、122)的使用，在一些替代實施例中，不需要提供過濾器，而是替代地提供大氣埠，例如第三埠 50能夠直接聯結至外部環境。同樣地，儘管在上述實施例中，設計使燃料蒸汽僅行進至外部環境，當引擎不運轉時(並且當引擎運轉時，燃料蒸汽不允許行進至外部環境中)，在一些替代實施例中，在引擎運轉期間或在引擎特定的運轉方式期間，至少一些燃料蒸汽能夠行進至外部環境中。同樣地，在一些替代實施例中，軟管能夠以其它方式連接過濾器設備至燃料箱蒸汽採集管路。儘管便於包裝和裝配，但是所示及上述過濾器部件可以僅採用多種不同構造中的一些構造。另外，儘管上述實施例設計燃料箱本身是密封的，使得除了排氣口(例如排氣口 26、126)以外，沒有其它通路進入或離開燃料箱，通過所述排氣口，燃料箱聯結至化油器排氣系統(或其它蒸發排放系統)、用於燃料行進至化油器(或其它燃料容器例如EFI系統)的輸出口、以及燃料箱蓋子本身(通常是密封閉合的)，在其它實施例中，可以有一個或多個其它通路進入或離開燃料箱，包括例如單向閥，其允許空氣從外部環境行進至燃料箱內，但不允許空氣/蒸汽輸出至外部環境。進一步，應該注意到，預期到本發明的至少一些實施例適用於具有少於一公升排量的引擎，或既具有少於一公升的排量又符合上述規則限定的引導方針的引擎。在另一些實施例中，本發明是要包括其它小型引擎、大型火花點火(LSI)引擎、和/或其它大型(中型或者甚至大型)引擎。在另外的實施例中，本發明是要結合容器或存儲箱體使用，而不是容納易揮發流體(易揮發有機混合物(VOC)或蒸發排放的生產者)的燃料箱。尤其需要說明，本發明並不限於本文所記載的實施例和說明，還包括那些包括所 附權利要求的範圍內形成的實施例的部分以及不同實施例的元件的組合的實施例。
權利要求
1.一種用於從內燃引擎的燃料箱排放燃料蒸汽的系統，該系統包括 聯結設備，具有第一、第二和第三端ロ，所述第一、第二和第三端ロ在所述聯結設備內的接合點處都彼此內部地相連接， 與所述第三端ロ連通的過濾器，其中所述第一端ロ構造為至少間接聯結至所述燃料箱，其中所述第二端ロ構造為至少間接聯結至化油器，並且其中所述第三端ロ經由過濾器與外部環境連通；以及 障礙部，形成在從接合點朝向化油器的途中的接合點的下遊位置處，該位置或者在所述聯結設備內，或者在所述聯結設備的下遊位置， 其中，所述聯結設備構造為允許至少ー些燃料蒸汽從燃料箱行進至化油器，並且其中至少ー些來自外部環境的空氣能夠經由過濾器行進至第三埠中，井隨後朝向所述燃料箱行進。
2.根據權利要求I所述的系統，其中所述障礙部形成鄰近所述第二端ロ的孔洞。
3.根據權利要求I所述的系統，其中所述障礙部形成在與所述聯結設備不同且至少間接地連接至所述聯結設備的部件中，處於朝向化油器的途中的第二端ロ的下遊。
4.根據權利要求I所述的系統，其中，所述過濾器為圓柱形。
5.根據權利要求I所述的系統，其中，蓋子附接在所述過濾器之上，將所述過濾器相對於所述第三端ロ固定就位。
6.根據權利要求I所述的系統，進一歩包括軟管，所述軟管構造為至少間接聯接所述第二端ロ至所述化油器。
7.根據權利要求I所述的系統，進一歩包括軟管，所述軟管構造為至少間接聯接所述第一端ロ至所述燃料箱。
8.根據權利要求I所述的系統，其中所述過濾器還允許在內燃引擎非運轉期間，至少ー些燃料蒸汽從第三端ロ行進至外部環境。
9.根據權利要求I所述的系統，其中所述過濾器由活性碳罐替換。
10.根據權利要求I所述的系統，其中所述聯結設備基本為T形。
11.根據權利要求I所述的系統，其中所述聯結設備基本為Y形。
12.根據權利要求I所述的系統，其中，或者包括第三端ロ的所述聯結設備的一部分具有帶刺的鎖定凸起部，或者所述系統還包括翻轉閥。
13.—種包括權利要求I所述系統的內燃引擎裝置，其中所述引擎裝置還包括燃料箱和化油器，並且其中，基於作用在燃料上的重力，化油器裝填有來自燃料箱的燃料。
14.ー種利用權利要求13中的引擎裝置執行化油器排氣的方法，所述方法包括 在引擎裝置的引擎非運轉的第一時期，或者(a)允許燃料蒸汽的第一部分從燃料箱輸出並經由聯結設備和過濾器行進至外部環境，或者(b)由於過濾器，至少部分地限制燃料蒸汽的第一部分行進至外部環境；以及 在引擎運轉的第二時期，允許至少一些來自外部環境的空氣經由過濾器並朝向燃料箱行進至聯結設備中，由此減少燃料箱內的真空。
15.ー種具有用於排放燃料蒸汽的系統的內燃引擎裝置，所述內燃引擎裝置包括 燃料箱； 接收供內燃引擎裝置的引擎使用的進入空氣的構件；連接器組件，包括過濾器和聯結設備，所述聯結設備具有第一、第二和第三端ロ，所述第一、第二和第三端ロ在所述聯結設備內的接合點處都彼此內部地相連接，其中第一端ロ與燃料箱連通，第二端ロ與所述構件連通，以及第三端ロ通過過濾器間接地與外部大氣連通； 其中至少ー個障礙部形成在(a)第一渠道和(b)第二渠道中的ー個或兩個之內，所述第一渠道處於所述聯結設備內，聯接接合點與第二端ロ，所述第二渠道至少部分地聯接第ニ端ロ與所述構件，其中至少ー個障礙部部分地而不是完全地阻塞經過所述第一渠道和第ニ渠道中的ー個或兩個的流動路徑。
16.根據權利要求15所述的內燃引擎裝置，其中或者(c)所述系統為化油器排氣系統，並且所述構件包括化油器，或者(d)所述系統為蒸發排放系統，並且所述構件包括關聯於電控燃料噴注系統的節流件。
17.根據權利要求15所述的內燃引擎裝置，其中內燃引擎裝置構造用於小型非道路用車輛弓I擎應用或道路外用車輛弓I擎應用。
18.根據權利要求15所述的內燃引擎裝置，其中所述構件包括節流組件，所述節流組件包括節流閥，其中第二端ロ至少間接地與位於所述節流閥附近的清洗端ロ聯結，並且其中，清洗端ロ相對於所述節流閥以下列方式設置，當節流閥定位在促使引擎空轉的位置，在由所述構件接收的進入空氣的方向上，使得清洗端ロ相對地設置在節流閥的上遊。
19.根據權利要求15所述的內燃引擎，其中所述內燃引擎裝置包括第一渠道和第二渠道，所述第一渠道和第二渠道形成從接合點引向所述構件的整個渠道，並且其中至少ー個障礙部包括形成在鄰近第二端ロ的第一渠道內的第一接合點。
20.ー種操作內燃引擎裝置的方法，所述方法包括 提供聯結設備，所述聯結設備具有第一、第二和第三端ロ，所述第一、第二和第三端ロ彼此連通，其中第一端ロ至少間接地聯結至引擎裝置的燃料箱，第二端ロ至少間接地聯結至引擎裝置的節流構件，以及第三端ロ通過過濾器與外部大氣連通； 在引擎裝置的引擎非運轉的第一時期，或者(a)允許燃料蒸汽的第一部分從燃料箱經由聯結設備和過濾器行進至外部環境，或者(b)由於過濾器，至少部分地限制燃料蒸汽的第一部分從燃料箱行進至外部環境；以及 在引擎運轉的第二時期，或者(C)允許燃料蒸汽的第二部分從燃料箱經由聯結設備行進至節流構件，或者(d)允許至少一些來自外部環境的空氣經由過濾器並朝向燃料箱行進至聯結設備中，由此減少燃料箱內的真空。
全文摘要
本發明提供一種用於從引擎的燃料箱中排出蒸汽的系統，一種具有該系統的引擎，和一種相關方法。在一實施例中，所述系統包括聯結設備，該聯結設備具有在接合點相連接的第一、第二和第三埠，其中第一和第二埠分別構成為至少分別間接地聯結至箱體和化油器，並且第三埠經由過濾器與外部環境連通。該系統還包括在朝向化油器的途中的接合點的下遊位置處形成的障礙部，該位置既可以在聯結設備內也可以在該設備的下遊位置處，使得至少一些蒸汽能夠從箱體行進至化油器，並且至少一些來自環境的空氣能夠朝向箱體行進。
文檔編號B60K15/035GK102781704SQ201180012166
公開日2012年11月14日 申請日期2011年3月3日 優先權日2010年3月3日
發明者T·D·斯基賽爾 申請人:科勒公司