專利名稱：蒸發(fā)排放控制設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，更具體而言，涉及用于控制或限制這種內(nèi)燃機(jī)蒸汽
排;改的i殳備和方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。作為內(nèi)燃過(guò)程以及為執(zhí)行該過(guò)程而對(duì)燃料的需求 的結(jié)果，這種發(fā)動(dòng)機(jī)必然產(chǎn)生含有多種碳基和其它物質(zhì)的排放物。人們?cè)絹?lái)越 期望在內(nèi)燃機(jī)以這樣方式工作而使得排放物中的至少一種或多種成分能夠被減 少或去除。
并且，小型發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠同時(shí)面臨環(huán)境保護(hù)局(EPA)和加州大氣資源管 委會(huì)(CARB)為2006新產(chǎn)品年度開(kāi)始生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)所制定的排放和蒸發(fā)物規(guī) 定。這些機(jī)構(gòu)制定的排放限制將會(huì)一年比一年更加嚴(yán)格，預(yù)期在2009年進(jìn)入穩(wěn) 定期。碳?xì)浠衔锓肿訚舛仁黔h(huán)境保護(hù)局和加州大氣資源管委會(huì)測(cè)量的最主要 成分。
內(nèi)燃機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧盼锏闹饕獊?lái)源是從通常由高密度聚乙烯 (HDPE)，聚丙烯，聚酰胺(PA)或其它低成本材料制成的燃料箱及燃料箱蓋 所散發(fā)出的蒸發(fā)燃料。另 一個(gè)蒸發(fā)排放的來(lái)源是從化油器所散發(fā)出的蒸發(fā)燃料。
小型發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)所采取的減少上述蒸發(fā)排放的一種方法是采用碳罐(CC ) 作為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有工作時(shí)由燃料箱、化油器或二者結(jié)合所產(chǎn)生的燃料蒸汽的臨 時(shí)儲(chǔ)藏室。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的某些時(shí)候，上述碳罐將凈化所儲(chǔ)藏的蒸汽。這一 類型的控制系統(tǒng)通常被稱為"開(kāi)放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)"。
有兩種典型的與碳罐相關(guān)的控制閥。第一種閥為已知的翻轉(zhuǎn)閥(roll-over valve ) ( ROV )。通常，ROV將碳罐連接到燃料箱，允許只燃料箱從排出蒸汽。 翻轉(zhuǎn)閥必須阻止流體進(jìn)入碳罐，否則碳罐將失效。在一些系統(tǒng)中，還有另一個(gè)翻轉(zhuǎn)間，通過(guò)該翻轉(zhuǎn)閥碳罐被連接到化油器燃料杯排放口。第二種閥為已知的
清洗閥(PV)，其控制蒸汽從碳罐進(jìn)入化油器的主進(jìn)氣線路流動(dòng)到發(fā)動(dòng)4幾。PV
由發(fā)動(dòng)機(jī)歧管操作、文丘里真空操作或兩個(gè)過(guò)程的結(jié)合來(lái)控制。
盡管開(kāi)放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)確實(shí)對(duì)蒸汽排進(jìn)行了 一些控制，但是這種系統(tǒng)有幾個(gè) 缺點(diǎn) 首先，碳罐可能會(huì)由于發(fā)動(dòng)機(jī)的劇烈震動(dòng)發(fā)生損壞。第二如果流體燃料 進(jìn)入到碳腔中，碳罐將失效。第三，很難對(duì)開(kāi)放系統(tǒng)的零部件進(jìn)行布置而不使 零部件由于和其它發(fā)動(dòng)機(jī)部件間的相互作用或摩擦而發(fā)生損壞。第四，當(dāng)系統(tǒng)
只包括一個(gè)ROV時(shí)，由于化油器所產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锱欧艣](méi)有被清除，所以 有潛在地被排放的可能，從而導(dǎo)致不期望的高排放(例如導(dǎo)致排放水平測(cè)試失 敗)。在化油器上增加一個(gè)ROV固然能夠幫助減輕這個(gè)問(wèn)題，但是將提高成本。 因此，如果能夠開(kāi)發(fā)出用于減少?gòu)陌ɡ缧⌒桶l(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)排放到周 圍環(huán)境中的碳?xì)浠衔镄孤痘蛉剂险舭l(fā)(或其它潛在的排放物)的改良系統(tǒng)(或 幾個(gè)系統(tǒng))將是有益的。在至少一些實(shí)施例中，如果上述的改良系統(tǒng)能夠減少 從包括例如化油器、化油器燃料軟管、真空軟管、燃料箱和/或燃料箱加油蓋中 漏出的燃料蒸汽的量將是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
在至少一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放控制設(shè)備，該排 放控制設(shè)備包括第一閥組件，其調(diào)節(jié)從燃料杯到化油器的第一燃料流動(dòng)；第 二閥組件，其調(diào)節(jié)從燃料杯和燃料箱進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸上游的區(qū)域的第二燃料蒸 汽流動(dòng)；和致動(dòng)器，其控制所述第一閥組件和所述第二閥組件的打開(kāi)和關(guān)閉。
并且，在至少一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括(a) 化油器；(b)相對(duì)于所述化油器被支撐的燃料杯；(c)被連接到所述燃料杯的 燃料箱；和(d)第一閥組件，其中所述第一閥組件包括與所述燃料箱和所述燃 料杯相連的輸入端口以從所述燃料箱和所述燃料杯接收蒸汽。該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括 (e)第二閥組件，其中所述第二閥組件調(diào)節(jié)從所述燃料杯進(jìn)入到所述化油器的 燃料流動(dòng)；以及(f)致動(dòng)器，其至少間接地被連接到所述f一閥組件和所述第第一閥組件和所述第二閥組件的打開(kāi)和關(guān)閉被 調(diào)節(jié)。
此外，在至少一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種減少發(fā)動(dòng)^L排放的方法。該 方法包括提供組件，該組件包括燃料箱、化油器、被連接到所述燃料箱和 所述化油器的燃料杯、將所述燃料杯與所述化油器相連且控制從所述燃料杯到 所述化油器的第 一燃料流動(dòng)的第 一閥組件、以及將所述燃料箱和所述燃料杯中 的至少一個(gè)連接到氣缸上游的區(qū)域的二閥組件。該方法還包括打開(kāi)所述第二 閥組件以允許來(lái)自所述燃料杯和所述燃料箱中的至少一個(gè)的第一燃料蒸汽流動(dòng) 進(jìn)入所述區(qū)域；和隨后打開(kāi)所述第一閥組件以允許來(lái)自所述燃料杯的第二燃料 流動(dòng)進(jìn)入所述化油器。
進(jìn)一步，在至少一些實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種方法，通過(guò)此方法，當(dāng) 第一和第二閥組件同時(shí)關(guān)閉時(shí)，能夠基本上防止化油器、燃料杯、燃料箱的
蒸發(fā)排放。在至少一些實(shí)施例中，本發(fā)明還涉及一種方法，通過(guò)此方法，當(dāng) 第 一和第二閥組件同時(shí)關(guān)閉時(shí)，燃料箱中的燃料變質(zhì)的速度減緩。


圖1是根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例的用于內(nèi)燃機(jī)的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng) 的零部件的透視圖2是局部剖面示意圖，其描述了作為燃料切斷閥組件的第一閥組件、 作為蒸汽排泄閥組件的第二閱組件、以及控制上述閥組件打開(kāi)和關(guān)閉的致動(dòng) 器之間的連接關(guān)系，以上這些都是圖l所示控制系統(tǒng)中的部件；
圖3是圖2的第一閥組件的局部剖面示意圖4是圖2的第二閥組件的局部剖面示意圖5是在圖1的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)中使用的燃料箱的局部剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及用于減少?gòu)陌ɡ缙蜋C(jī)或柴油機(jī)的內(nèi)燃機(jī)到環(huán)境中的燃料蒸發(fā)或碳?xì)浠衔镄孤兜南到y(tǒng)的各種實(shí)施例和相關(guān)機(jī)械零部件的操作方法。盡 管下面將參照附圖描述幾個(gè)具體實(shí)施例，應(yīng)該理解的是，除了 (或結(jié)合)參照 附圖所示和描述的特定系統(tǒng)和零部件之外，本發(fā)明旨在包括^幾械零部件和相關(guān) 部件的各種其它實(shí)施例。
此外，盡管本發(fā)明所包括的用于減少到周?chē)h(huán)境中的燃料蒸發(fā)或義灰氫化合 物泄露的機(jī)械零部件系統(tǒng)適用于種類廣泛的發(fā)動(dòng)機(jī)，特別地，所描述的發(fā)明適 用于諸如使用在包括例如割草機(jī)、履帶式雪地車(chē)等等的各種才幾械設(shè)備和車(chē)輛中
的1類和2類小型越野發(fā)動(dòng)機(jī)(off-road engines )。在至少一些這種實(shí)施例中， 本發(fā)明適用于40 C.F.R. §90.3中所定義的"非道路用發(fā)動(dòng)機(jī)"(non-road engines )， 40C.F.R§90.3在相關(guān)部分中有如下敘述"非道路用發(fā)動(dòng)機(jī)的意思是...滿足下列 條件的任何內(nèi)燃機(jī)(i)在自推進(jìn)式或者通過(guò)推進(jìn)其自身并且執(zhí)行其它功能來(lái) 提供雙重目的的設(shè)備(例如園藝拖拉機(jī)，非公路用移動(dòng)式起重機(jī)和推土機(jī))內(nèi) 或上；或(ii)位于在執(zhí)行其功能的同時(shí)被推進(jìn)的設(shè)備(例如割草機(jī)和無(wú)繩修正 機(jī))內(nèi)或上；或(iii)獨(dú)立地或位于設(shè)備內(nèi)或上，是可攜帶的或可運(yùn)輸?shù)模?含義是設(shè)計(jì)成可從一個(gè)地點(diǎn)搬運(yùn)或移動(dòng)到另 一個(gè)地點(diǎn)。可運(yùn)輸性的標(biāo)志包括但 不限于車(chē)輪、滑道、搬運(yùn)把手、移動(dòng)車(chē)、拖車(chē)或平臺(tái)。"
并且，在至少一些另外的實(shí)施例中，本發(fā)明適用于排量小于1升的發(fā)動(dòng)機(jī) 或排量小于1升同時(shí)還符合上述規(guī)定所聲明的指導(dǎo)方針的發(fā)動(dòng)機(jī)。在另外的實(shí) 施例中，本發(fā)明包括其它小型發(fā)動(dòng)機(jī)、大火花點(diǎn)火(LSI)發(fā)動(dòng)機(jī)、和/或其它 更大型(中型或更大)發(fā)動(dòng)機(jī)。在至少一些實(shí)施例中，本發(fā)明適用于V型雙汽 釭發(fā)動(dòng)機(jī)(V-twin engine )。
參見(jiàn)圖1，提供了根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例的用于內(nèi)燃機(jī)的蒸發(fā)排 放控制系統(tǒng)的透視圖。如所示，系統(tǒng)l包括兩個(gè)閥組件，即作為燃料切斷閥組 件的第一閥組件2，和作為蒸汽排泄控制閥組件的第二閥組件8。進(jìn)一步如所示， 第一閥組件2被支撐為與燃料杯4緊鄰(和位于其內(nèi)部)，燃料杯4被定位在化 油器6的下方，而第二閥組件8被支撐為與空氣過(guò)濾器殼體(或空氣清潔器組 件或空氣盒)9緊鄰。第二閥組件8具有輸入端口 35 (其在圖1中被部分隱藏，但也示出在圖4 中)和輸出端口 37 (見(jiàn)圖4 )。輸入端口 35通過(guò)燃料箱蒸汽軟管10被同時(shí)連接 到燃料箱12和燃料杯4的燃料杯蒸汽出口 81。輸出端口 37被直接連接到空氣 過(guò)濾器殼體9 (特別連接到空氣過(guò)濾器殼體中的與化油器相連通且位于空氣過(guò) 濾器殼體中的空氣過(guò)濾器的下游的區(qū)域)，使得第二閥組件8的輸出被直接提供 到發(fā)動(dòng)機(jī)用于燃燒。在可替換的實(shí)施例中，輸出端口 37可被連接到鼓風(fēng)機(jī)殼體 或吸入岐管，而不與空氣盒/空氣過(guò)濾器殼體/空氣清潔器組件相連。
如圖1所示，燃料箱蒸汽軟管10實(shí)際上是y形軟管結(jié)構(gòu)，其具有將第二閥 組件8的輸入端口 35和燃料箱12相連接的主要部分83，和將該主要部分連才妄 到燃料杯4的出口 81的次要部分85。另外，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)線路14,燃 料箱12和燃料杯4的出口 81也被連接，從而使燃料能夠從燃料箱輸送到燃料 杯。
如所示，燃料箱12包括位于頂(或上)表面15上的燃料蓋13。燃料箱蒸 汽軟管IO在接近頂表面15處還被連接到燃料箱12,因?yàn)樵撎幨钦羝麅A向于聚 集的位置，而供應(yīng)線路14在接近燃料箱的底表面17處被連接。在可替換的實(shí) 施例中，可使用第一燃料箱蒸汽軟管將輸入端口 35和燃料箱12連接，使用第 二燃料箱蒸汽軟管將燃料箱連接到燃料杯4的出口 81。
燃料箱12、燃料蓋13、燃料箱蒸汽軟管10以及發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)線路14 都優(yōu)選由對(duì)于碳?xì)寤衔?燃料蒸汽不可滲透的材料來(lái)制造。依照本實(shí)施例，可 被用于這些結(jié)構(gòu)(特別是用于燃料箱)的低滲透性材料例如包括(單層)注模 材料，像聚鄰苯二甲酰胺(PPA)，聚碳酸酯和聚對(duì)苯二曱酸丁二醇酯(PC+PBT) 的混合物，或聚亞苯基硫化物(PPS)。也可以使用多層(例如，吹塑模制、滾 塑模制(roto )或熱板雙層注模(twin sheet molded))材料，例如夾在HDPE (高 密度聚乙烯)或PP (聚丙烯)中間的EVHO (乙烯-乙烯醇共聚物)。此外，例 如還可使用涉及兩個(gè)注模材料的包膠模處理過(guò)程(例如，將一種不昂貴的材料 如聚酰胺(PA)注模到PPS薄殼上)。 .參見(jiàn)圖2，其提供局部剖面示意圖以更詳細(xì)地示出蒸汽排放控制系統(tǒng)1的某些零部件。如所示，第一和第二閥組件2和8(再次示出后者相對(duì)于燃料杯4 和化油器6被安裝)都被連接到手柄16，且都由手柄16致動(dòng)。手柄16可以是 操作者致動(dòng)手柄，或者在至少一些實(shí)施例中可以是自動(dòng)致動(dòng)的。在一些實(shí)施例 中，手柄16可被其它種類的致動(dòng)器代替，如按鈕。在至少一些實(shí)施例中，手柄 16或其它致動(dòng)器可由控制器或甚至遠(yuǎn)程(例如無(wú)線遙控)控制裝置控制，和/ 或可為電機(jī)驅(qū)動(dòng)式。在本實(shí)施例中，手柄16不僅控制閥組件2、 8的打開(kāi)/關(guān)閉， 而且還控制包括本蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)1的發(fā)動(dòng)機(jī)的操作，例如"打開(kāi)"或"關(guān)閉" 發(fā)動(dòng)機(jī)。在至少一些實(shí)施例中，控制閥組件2、 8的打開(kāi)/關(guān)閉的手柄可以是和 控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作的手柄不同的且獨(dú)立的另 一手柄。
圖2特別示出手柄16是繞支點(diǎn)91樞轉(zhuǎn)的操縱桿。圖中所示的手柄16所處 的特定位置為"關(guān)閉"位置，使得第一和第二閥組件2、 8同時(shí)處于關(guān)閉位置。特 別是對(duì)于第一閥組件2，該閥組件用于控制從燃料杯4至化油器6的燃料供應(yīng)。 當(dāng)被關(guān)閉時(shí)，第一閥組件2用于堵塞連結(jié)燃料杯14和化油器6的化油器燃料供 應(yīng)通道79,從而防止在化油器6中產(chǎn)生可能會(huì)泄漏到環(huán)境中的燃料蒸汽。此時(shí)， 來(lái)自燃料杯4的蒸汽通過(guò)出口 81被輸送到燃料箱蒸汽軟管10，所述出口 81通 過(guò)燃料杯蒸汽端口 92被連接到燃料杯。
對(duì)于第二閥組件8，該閥組件用于控制在輸入端口 35處/人燃料箱12和燃 料杯4至輸出端口 37的碳?xì)浠衔锘蛉剂险羝墓?yīng)。當(dāng)手柄16位于"關(guān)閉" 位置時(shí)，第二閥組件8被關(guān)閉，從而阻止碳?xì)浠衔?燃料蒸汽從燃料箱12或 燃料杯4通過(guò)空氣盒/空氣過(guò)濾器殼體9 (或其它部件)泄漏到大氣中。
相反，當(dāng)手柄16沿著箭頭73所指示的方向朝著"打開(kāi)"位置被移動(dòng)時(shí)，第 二閥組件8被部分打開(kāi)，上述手柄16的移動(dòng)在本發(fā)明實(shí)施例中還會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī) 被啟動(dòng)。第二閥組件8的輸入端口 35被連接到燃料箱12和燃料杯4,第二閥 組件8的輸出端口 37被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣過(guò)濾器殼體9 (如上所述，特別是 在空氣過(guò)濾器的下游處)，輸出端口 37可沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口設(shè)置，如空氣過(guò) 濾器和化油器6之間。這樣，當(dāng)?shù)诙y組件8打開(kāi)時(shí)，燃料箱12、燃沐+杯4和
燃料箱蒸汽軟管10中形成的燃料蒸汽和過(guò)壓力將被釋放到空氣盒和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口。
當(dāng)手柄16沿著箭頭73的方向繼續(xù)被進(jìn)一步打開(kāi)時(shí)，第二閥組件8允許燃 料箱12、燃料杯4和空氣盒之間的連續(xù)連通，另外，第一閥組件2被打開(kāi)，從 而允許燃料從燃料杯4進(jìn)入化油器6。由于大氣壓力與因文丘里作用(venturi action)而存在于化油器中的減小的壓力之間的壓力差，燃料被供應(yīng)到化油器6 中。另夕卜，此時(shí)，從燃料箱12和燃料杯4中產(chǎn)生的煙霧，其中包括當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停 止時(shí)從燃料箱12和燃料杯4中產(chǎn)生的煙霧，通過(guò)進(jìn)氣口被吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)中，而 不是被排放到大氣中。
給定上述設(shè)計(jì)，蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)1的本實(shí)施例可被稱為"封閉式系統(tǒng)設(shè) 計(jì)"，因?yàn)樗词共皇侨浚泊蟛糠值叵麥p了排放到大氣中的燃料和/或其它 碳?xì)浠衔餆熿F。更具體地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被"關(guān)閉"時(shí)，來(lái)自化油器6的燃料煙 霧的排放可被減少，因?yàn)榇藭r(shí)燃料從燃料杯4到化油器6的流動(dòng)被阻止。此外， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，從燃料箱12和燃料杯4產(chǎn)生的燃料煙霧被第二閥組件8截留。 通過(guò)利用本身不可滲透碳?xì)寤衔?燃料蒸汽的材料來(lái)制造燃料箱12(包括燃料 蓋13)、燃料杯4和燃料箱蒸汽軟管10,因此此時(shí)這些蒸汽將不會(huì)泄露到大氣 中。另外，由于系統(tǒng)1在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)防止煙霧泄漏，該系統(tǒng)還提供了附加的 益處防止殘存在燃料箱12和燃料杯4中的燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)轉(zhuǎn)期間變 質(zhì)。
僅僅在發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)時(shí)觸發(fā)第二閥組件打開(kāi)是有益的，在該情況下發(fā)動(dòng)機(jī) 工作的開(kāi)始階段容易產(chǎn)生使燃料箱12、燃料杯4和燃料箱蒸汽軟管10中的碳 氫化合物/燃料蒸汽通過(guò)第二閥組件被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的真空壓力。另外，在以上所 描述的方式中，第二閥組件8的打開(kāi)發(fā)生在第一閥組件2打開(kāi)之后，這樣時(shí)間 上的錯(cuò)開(kāi)打開(kāi)是所希望的，因?yàn)槠湓谠试S燃料流進(jìn)化油器6之前降低了在燃料 箱12和燃料杯4中形成的壓力。結(jié)果是，在打開(kāi)第一閥組件2后立即發(fā)生的燃 料過(guò)早和過(guò)多地噴射進(jìn)化油器6的可能性降低了。在至少一些可替換的實(shí)施例 中，第一和第二閥組件2、 8的打開(kāi)以間歇的方式、非觸發(fā)的方式或其它方式執(zhí) 行。轉(zhuǎn)到圖3,更詳細(xì)地示出了第一閥組件2的一個(gè)示例性實(shí)施例。如所 示，第一閥組件2具有第一和第二主體部28和30。第一主體部28呈杯、狀，且 具有允許第二主體部30旋入該第一主體部的孔29和內(nèi)螺紋19。第二主體部30 不僅具有用來(lái)連接到第一主體部28的互補(bǔ)螺紋19，還具有沿從第一主體部伸 出的頸部18的外螺紋20。上述螺紋20能夠使閥組件2被直接旋入化油器6的 主體中，并且，在至少一些實(shí)施例中，上述閥組件可很容易地替代采用其它方 式將燃料杯4連接到化油器6的螺栓(未示出)?？捎脕?lái)制作第二主體部30上 的螺紋19、 20的材料包括但不限于黃銅、不銹鋼、鍍鋅型鋼、銅、青銅、白銅、 鋁銅、磷青銅或炮銅。在至少一些實(shí)施例中，第二主體部30的其余部分由黃銅 或不銹鋼制成。同樣地，第一主體部28能夠用任何一種如前所述的適用于主體 部30的材料制成。
除主體部28、 30之外，第一閥組件2還包括軸向延伸穿過(guò)兩個(gè)主體部 的活塞33。從第一主體部的頸部18伸出的活塞33的笫一端75包括燃料不可 滲透的多重塑模的氟硅氧烷橡膠活塞末端22。同樣由燃料不可滲透的氟硅氧烷 橡膠制成的兩個(gè)閥體活塞密封O型圈24在頸部18的內(nèi)表面和活塞33之間形 成密封，以防止閥組件的外泄漏。并且，第一閥組件2包括不銹鋼(或黃銅) 的活塞回復(fù)彈簧26。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)(例如，手柄16處于關(guān)閉位置)時(shí)，如圖所示，活塞回復(fù) 彈簧26將活塞33壓迫向頸部18，從而迫使活塞末端22進(jìn)入化油器燃料供應(yīng) 通道79 (見(jiàn)圖2 )。這防止燃料流和溢出的煙霧從燃料杯4進(jìn)入化油器6中以及 隨后泄漏到大氣中。然而，當(dāng)手柄16凈皮致動(dòng)到"打開(kāi)"位置時(shí)，該手柄(其被連 接到與第一端75相反的活塞33的第二端77 ) ^使活塞向著與彈簧力相反的方向 移動(dòng)，從而使活塞末端22相對(duì)于通道79打開(kāi)。
轉(zhuǎn)到圖4， l是供了第二閥組件8的一個(gè)示例性實(shí)施例的剖^L圖。如所 示，第二閥組件8具有第一 (上)圓柱狀主體部32、第二 (下)圓柱狀主體部 39、在一端(閥組件的上端)覆蓋第一主體部的蓋狀主體部88、以及可滑動(dòng)地 容納在第一主體部中的內(nèi)部活塞34。第一和第二圓柱狀主體部32和39沿焊縫95被焊接到一起。還如所示，閥組件8的入口 35和出口 37 /人第一圓柱狀主體 部32的相反側(cè)向外延伸，延伸方向大體上與主體部32和39的中心軸線97垂 直。還如所示，在本實(shí)施例中，與入口35相比，出口 37處于豐文高的位置，更 接近閥組件的上端。
在至少一些實(shí)施例中，主體部32、 39和活塞34是4吏用熱塑性材料注 模成型的，例如各種類型的PA包括PA-6和PA-66 (例如，可從特拉華州威明 頓市的杜邦公司獲得的Zyte產(chǎn)尼龍，或可從康涅狄格州波特蘭市的通用電器公 司獲得的Gelon A100)， PPA(例如，可從喬治亞州阿爾法利塔的蘇威高性能 工程塑料有限公司獲得的^01(1@聚鄰苯二曱酰鄰苯二胺)，PC+PBT(例如， 同樣可從GE獲得的乂611(^@樹(shù)脂)，或者PPS熱塑性材料。在至少一些實(shí)施例 中，蓋狀主體部88可以是Metalok Bantam塑料工業(yè)用圓形連接器(例如可從 賓夕法尼亞州紐約市的蘇里奧美國(guó)公司獲得)。根據(jù)所使用的材料，可獲得各種 等級(jí)的燃料蒸汽滲透率。
另外，如圖所示，活塞34具有上部96、下部99和中間部69,所述上部 96具有大體上與第一圓柱狀主體部32的內(nèi)徑相等的較大直徑，所述下部99具 有與第二圓柱狀主體部39的內(nèi)徑相等的相對(duì)較小直徑，所述中間部69總體上 呈沙漏狀，其最大部位(例如相對(duì)端)的直徑僅比下部99的直徑略小。在本實(shí) 施例中，活塞34被注模為環(huán)繞蒸汽控制閥活塞致動(dòng)桿36,該蒸汽控制閥活塞 致動(dòng)桿36可由鋼或其它合適的材料制成且沿著中心軸線97延伸穿過(guò)主體部 32、 39?？杀挥脕?lái)控制活塞34的移動(dòng)的上述桿36能夠通過(guò)向外延伸越過(guò)蓋狀 主體部88的頂端61被操控，也能夠通過(guò)從閥組件上的與蓋狀主體部相反的下 端伸出的底端63而^皮才喿控。
并且，兩個(gè)槽被形成為環(huán)繞活塞34的外部，用來(lái)支撐兩個(gè)(上和下)密封 0型圈38，上述密封圏可用氟硅氧烷橡膠材料(例如，由Viton⑧氟橡膠制成， 也可從杜邦公司獲得)制成。在本實(shí)施例中，位于上方的O型圈38 (靠近蓋狀 主體部88的O型圏)被定位為接近活塞34的上端(靠近蓋狀主體部88的一 端)，且具有至少5psi的最小設(shè)計(jì)等級(jí)，而位于下方的O型圏被定位為接近活塞34的下端，且具有至少10psi的最小設(shè)計(jì)等級(jí)。第二閥組件8還包括活塞回 復(fù)彈簧40，該彈簧可用任何合適的材料制成，包括但不限于不銹鋼(或可能的 其它金屬材料)。
除了 0型圏38以外，活塞34在沿上部96的環(huán)形下邊緣64處還包括墊圏 密封件68(例如，還是由Viton⑧氟橡膠制成且具有至少10psi的最小設(shè)計(jì)等級(jí))。 活塞34在主體部32、 39內(nèi)的運(yùn)動(dòng)受到約束，這是由于上部96在第一圓柱狀主 體部32內(nèi)向下移動(dòng)不能夠超過(guò)環(huán)狀隆起部74，所述環(huán)狀隆起部74從輸入端口 35的上邊緣和從輸出端口 37的下邊緣向內(nèi)延伸的程度幾乎相同。當(dāng)活塞34在 閥組件8內(nèi)向下充分地移動(dòng)時(shí)，位于上部96上的墊圏密封件68與隆起部74 相接觸并在它們之間形成密封。
閥組件8的操作如下所述。當(dāng)手柄16 (見(jiàn)圖2)處于"關(guān)閉"位置時(shí)，活塞 回復(fù)彈簧40傾向于使活塞34移動(dòng)遠(yuǎn)離蓋狀主體部88，從而通過(guò)墊圏密封件68 和隆起部74二者的結(jié)合形成密封。當(dāng)活塞34處于這種位置時(shí)，活塞傾向于防 止流體從閥組件8的輸入端口 35流動(dòng)到閥組件8的輸出端口 37，使得閥組件 處在其正常、非排放位置。另外，由于上、下O型圏38分別與第一和第二圓 柱狀主體部32和39相互配合，流體在輸入和輸出端口 35， 37以及和閥組件8 的任何一端之間的流動(dòng)都^皮阻止。
盡管通常手柄16處于"關(guān)閉"位置且閥組件8 (由于彈簧40的作用)處于 關(guān)閉位置，例如圖4所示，閥組件8也能夠如下面那樣被打開(kāi)。致動(dòng)桿36的底 端63是鉤子67 (或孔或其它連接結(jié)構(gòu))，通過(guò)上述鉤子67，手柄16被連接到 桿36。當(dāng)手柄16向上移動(dòng)使閥組件趨向"打開(kāi)"位置時(shí)，活塞34被向上移動(dòng)克 服彈簧40的作用力。結(jié)果是，墊圈密封件68和隆起部74之間的密封首先被破 壞。隨后，活塞34的中間部69被移動(dòng)以在輸入端口 35和輸出端口 37之間延 伸。這樣，環(huán)形通道形成在中間部69和第一圓柱狀主體部32的內(nèi)表面之間， 以連結(jié)輸入和輸出端口 35, 37，該通道能夠使燃料蒸汽從化油器、燃料杯和燃 料箱進(jìn)入到空氣盒中。
如上所提到的，例如通過(guò)系統(tǒng)控制纜繩66 (見(jiàn)圖1)施加于桿36的頂端61上的力還能夠例如通過(guò)影響系統(tǒng)狀態(tài)屬性而操作第二閥組件8。此外在至少 一些實(shí)施例中，空氣過(guò)濾器基底設(shè)置于化油器的頂部。蒸汽控制閥體32被直接 連接到空氣過(guò)濾器基底(未示出)的內(nèi)側(cè)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處在啟動(dòng)或運(yùn)行沖莫式時(shí)， 直接排放到發(fā)動(dòng)機(jī)的吸入氣流內(nèi)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處在關(guān)閉模式時(shí)，燃料蒸汽不能被 排放到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)或泄漏到周?chē)h(huán)境中。
參照?qǐng)D5,該圖描述了示例性一體式燃料箱和鼓風(fēng)機(jī)殼體42的部分截面剖 視圖，上述一體式燃料箱和鼓風(fēng)機(jī)殼體42在至少一些實(shí)施例中能夠被應(yīng)用于系 統(tǒng)1。 一體式燃料箱和鼓風(fēng)機(jī)殼體42的燃料箱部分44使用包括但不限于聚鄰 苯二曱酰胺(PPA)和聚亞苯基硫化物(PPS)的低滲透性材料注模而成。 一體 式燃料箱和鼓風(fēng)機(jī)殼體42的鼓風(fēng)機(jī)殼體部分46也可使用包括但不限于PPA和 PPS的低滲透性材料注模而成，或者可替換地由包括但不限于填充玻璃的聚丙 烯的較便宜的材料制成。部分44和46沿焊接線54被焊接在一起。
進(jìn)一步如所示，燃料箱部分44包括在焊接線89處被焊接在一起的兩個(gè)主 體部48和49。箱部分44的上主體部48包括安裝部件78，用于將一體式燃料 箱和鼓風(fēng)機(jī)殼體42完整安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上。箱44的下主體部49包括其它裝置。 例如，燃料箱44的下主體部49支撐軸50,燃料浮子52才艮據(jù)燃料的量能夠沿 軸50上移或下移。在至少一些實(shí)施例中，浮子機(jī)構(gòu)可由兩個(gè)半球構(gòu)成并提供三 種功能(1)用來(lái)指示滿燃料水平狀況，通過(guò)上浮子半球的視覺(jué)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)； (2)用作燃料限制裝置和通過(guò)在接管頸(fillerneck)處將自己部分密封來(lái)防止 燃料快速進(jìn)入燃料箱(例如，當(dāng)快速填充燃料箱而導(dǎo)致過(guò)滿時(shí)此功能是有必要 的)；和(3)允許燃料穩(wěn)定化學(xué)劑緩慢釋放化學(xué)劑。上述化學(xué)劑可被添加到浮 子的下半球中，當(dāng)與燃料接觸超過(guò)一定的時(shí)間后將緩慢溶解。上述化學(xué)劑可以 任何合適的形式被添加，包括但不限于液體，膠體或固體。在至少一些實(shí)施例 中，化學(xué)劑作為膠體或固體被添加。上述化學(xué)劑可以是任何能夠使燃料穩(wěn)定的 劑，包括但不限于STA-BII、儲(chǔ)存安全燃料穩(wěn)定劑(Store Safe Fuel Stabilizer) 或中性燃泮牛穩(wěn)定劑(Neutra Fuel Stabilizer )。
燃料箱部分44還包括頸部98，該頸部可連接到燃料箱加油口蓋，例如圖1中所示的蓋13。燃料箱加油口蓋由以上討論的低滲透性材料制成，在至少一些 實(shí)施例中，包括如下特征(1 )使蓋保持在組件上的系留環(huán)(tethering strap )， 防止蓋被》文錯(cuò)位置；(2)可感知的關(guān)閉聲響或觸覺(jué)，從而當(dāng)蓋子處于完全旋緊 和密封位置時(shí)給出指示；和(3)壓力釋放機(jī)構(gòu)，使得液體燃料在特定的條件下 如當(dāng)蓋子被從加油口頸部移除時(shí)不會(huì)從燃料箱中排放出來(lái)。在此方面，箱中多 余的蒸汽壓力在燃料加油口蓋部分打開(kāi)過(guò)程中被排放到大氣中。雖然沒(méi)有在圖 5中示出，燃料箱部分44還包括蒸汽出口，通過(guò)該蒸汽出口燃料箱部分被連接 到蒸汽軟管10 (該出口形成在燃料箱部分的在圖5中被切掉的部分上)，并因 此被連接到第二閥組件8 (見(jiàn)圖1 )。
在至少一些實(shí)施例中，本發(fā)明還涉及一種將燃料注入發(fā)動(dòng)機(jī)用于發(fā)動(dòng)機(jī)冷
啟動(dòng)的方法。更具體地，如上討論，當(dāng)手柄16被移動(dòng)向"打開(kāi)"位置時(shí)，第二閥 組件8被打開(kāi)，從而允許燃料箱12、燃料杯4和燃料箱蒸汽軟管10中形成的 燃料蒸汽和過(guò)壓力被釋放到空氣盒和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口 。上述壓力的釋放可起到為 發(fā)動(dòng)機(jī)"注入燃料"的作用。
本發(fā)明適用于種類廣泛的不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是不局限于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 例如，本發(fā)明的實(shí)施例可被用于雙缸、四缸或其它多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。進(jìn)一步，上述 實(shí)施例主要涉及一種用于防止燃料蒸發(fā)或碳?xì)浠衔镄孤┑酱髿庵械臋C(jī)械零部 件系統(tǒng)，在其它實(shí)施例中，其它類型的蒸發(fā)排放也同樣能夠被防止或減少。另 外，本發(fā)明還包括這樣的實(shí)施例在該實(shí)施例中包括第一和第二閥組件的單獨(dú) 零件的變型，^旦第 一和第二閥組件繼續(xù)以在此所詳述的方式或以相似的方式工 作。還應(yīng)該理解的是，此處用于表明不同零件間的相對(duì)位置關(guān)系所使用的術(shù)語(yǔ) (例如，與圖4中的閥組件8的零部件相關(guān)的術(shù)語(yǔ)"上"和"下"的使用)在這里 是為了方便而使用，并且，盡管使用這些術(shù)語(yǔ)，本發(fā)明的目的并不局限于如上 所述的零部件相互間或相對(duì)于任何特定參考點(diǎn)的位置關(guān)系的實(shí)施例(例如，閥 組件8的"上"部不一定必須相對(duì)于地面比閥組件的"下"部位于更高的水平面 上)。
本發(fā)明不局限于此處所包括的實(shí)施例和圖示說(shuō)明，而是包括落入所附權(quán)利
17要求范圍內(nèi)的那些實(shí)施例、部分實(shí)施例的修改形式和不同實(shí)施例的元件的組合。
權(quán)利要求
1、一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放控制設(shè)備，包括(a)第一閥組件，其調(diào)節(jié)從燃料杯到化油器的第一燃料流動(dòng)；(b)第二閥組件，其調(diào)節(jié)從燃料杯和燃料箱進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸上游的區(qū)域的第二燃料蒸汽流動(dòng)；和(c)致動(dòng)器，其控制所述第一閥組件和所述第二閥組件的打開(kāi)和關(guān)閉。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放控制設(shè)備，其中當(dāng)被關(guān)閉時(shí)，所述第二閥組 件減少會(huì)從所述化油器和所述燃料箱中的至少一個(gè)泄露到大氣中的燃料蒸汽的 量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放控制設(shè)備，其中當(dāng)被關(guān)閉時(shí)，所述第一閥組 件減少在化油器中形成的燃料蒸汽的量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放控制設(shè)備，其中所述致動(dòng)器是操作者致動(dòng)手 柄和電^/L驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器中的一個(gè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的排放控制設(shè)備，其中所述致動(dòng)器是操作者致動(dòng)手 柄，其中所述操作者致動(dòng)手柄的移動(dòng)還控制安裝有所述排放控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)才幾 的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放控制設(shè)備，其中所述致動(dòng)器、所述第一閥組 件和所述第二閥組件-陂配置為使所述致動(dòng)器的移動(dòng)使得所述第 一 閥組件和所述 第二閥組件的打開(kāi)為錯(cuò)開(kāi)的方式。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放控制設(shè)備，其中在所述第一閥組件的第二打 開(kāi)之前，所述致動(dòng)器的初始移動(dòng)引發(fā)所述第二閥組件的第一打開(kāi)，以允許第二 燃料蒸汽流動(dòng)進(jìn)入到空氣盒中。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放控制設(shè)備，進(jìn)一步包括燃料箱。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的排放控制設(shè)備，其中燃料浮子位于所述燃料箱中。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的排放控制設(shè)備，其中所述燃料浮子包括能夠是 膠狀或固體形式的燃料穩(wěn)定劑。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放控制設(shè)備，其中所述閥組件中的至少一個(gè) 包括殼體、內(nèi)部活塞和用于相對(duì)于所述殼體偏壓所述內(nèi)部活塞的彈簧。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放控制設(shè)備，其中所述第二閥組件包括 殼體，其限定內(nèi)腔且具有沿所述殼體的軸線分別位于不同位置的輸入端口和輸出端口，其中所述殼體包括從所述殼體的內(nèi)表面向內(nèi)延伸到所述空腔中的 第一隆起部；活塞，其能夠沿所述殼體的所述內(nèi)表面的至少一個(gè)部分在所述空腔中滑行 移動(dòng)，其中所述活塞包括從所述活塞的至少一個(gè)外表面向外延伸的第二隆起部； 以及安裝在所述第一隆起部和所述笫二隆起部中的至少一個(gè)上的密封裝置，其 中當(dāng)所述活塞沿所述軸線被移動(dòng)使得所述第一隆起部和所述第二隆起部通過(guò)所 述密封裝置至少間接地相互接觸時(shí)，所述密封裝置基本上阻止所述輸入端口和 所述輸出端口之間的氣流。
13、 一種發(fā)動(dòng)才幾，包括(a) 化油器；(b) 相對(duì)于所述化油器被支撐的燃料杯；(c) 被連接到所述燃料杯的燃料箱；(d) 第一閥組件，其中所述第一閥組件包括與所述燃料箱和所述燃^"杯相 連的輸入端口以從所述燃料箱和所述燃料杯接收蒸汽；(e) 第二閥組件，其中所述第二閥組件調(diào)節(jié)從所述燃料杯進(jìn)入所述化油器的燃料流動(dòng)；以及(f) 致動(dòng)器，其至少間接地-陂連接到所述第一閥組件和所述第二閥組件 中的每一個(gè)，從而所述第一閥組件和所述第二閥組件的打開(kāi)和關(guān)閉被調(diào)節(jié)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中軟管結(jié)構(gòu)被使用以將所述輸入端 口連接到所述燃料箱和所述燃料杯中的每一個(gè)的上方區(qū)域，以*接收所述蒸汽。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包括發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)線路，其
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中燃料浮子位于所述燃料箱中。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述燃料浮子包括燃料穩(wěn)定劑。
18、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中當(dāng)所述第一閥組件被打開(kāi)時(shí)，在 .所述輸入端口處接收到的所述蒸汽中的至少一些被允許通過(guò)所述第一閥組件的輸出端口 ，且隨后到達(dá)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸上游的位置。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述輸出端口被連接到空氣過(guò)濾 器殼體、鼓風(fēng)機(jī)殼體、空氣盒和吸入歧管中的至少一個(gè)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述致動(dòng)器是操作者致動(dòng)手柄和 自動(dòng)致動(dòng)器中的一個(gè)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)是V型雙汽缸發(fā)動(dòng) 機(jī)和d 、型越野發(fā)動(dòng)機(jī)中的 一個(gè)。
22、 一種用于減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放的方法，該方法包括提供組件，該組件包括燃料箱、化油器、被連接到所述燃料箱和所述化 油器的燃料杯、將所述燃料杯與所述化油器相連且控制從所述燃料杯到所述化 油器的第 一燃料流動(dòng)的第 一 閥組件、以及將所述燃料箱和所述燃料杯中的至少 一個(gè)連接到氣缸上游的區(qū)域的第二閥組件；打開(kāi)所述第二閥組件以允許來(lái)自所述燃料杯和所述燃料箱中的至少一個(gè)的 第一燃料蒸汽流動(dòng)進(jìn)入所述區(qū)域；和隨后打開(kāi)所述第一閥組件以允許來(lái)自所述燃料杯的第二燃料流動(dòng)進(jìn)入所述 化油器。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中當(dāng)所述第一閥組件和所述第二閥組 件都被關(guān)閉時(shí)，所述化油器、所述燃料杯和所述燃料箱的蒸汽排放被基本防止。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中當(dāng)所述第一閥組件和所述第二閥組 件都被關(guān)閉時(shí)，所述燃料箱中的所述燃料變質(zhì)的速度減緩。
25、 才艮據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第一閥組件和所述第二閥組件 的打開(kāi)通過(guò)致動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
26、根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)所述致動(dòng)裝置移動(dòng)以引發(fā)所述閥組件的打開(kāi)時(shí)，啟動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
27、根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第一岡組件和所述第二閥組件 的打開(kāi)以間歇的方式^皮執(zhí)行。
全文摘要
公開(kāi)一種機(jī)械零部件系統(tǒng)，所述機(jī)械零部件協(xié)同工作來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料蒸發(fā)或碳?xì)浠衔镄孤?。在至少一些?shí)施例中，上述機(jī)械零部件系統(tǒng)包括第一閥組件(2)和第二閥組件(8)。作為燃料切斷閥組件的第一閥組件用于控制是否允許燃料由燃料杯(4)進(jìn)入到化油器(6)，以及當(dāng)其被關(guān)閉時(shí)，防止在化油器中產(chǎn)生燃料蒸汽。作為“蒸汽排泄控制閥組件”的第二閥組件具有通過(guò)燃料箱蒸汽軟管同時(shí)與燃料箱和燃料杯相連的輸入端口。當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，第二閥組件控制從燃料箱和燃料杯供應(yīng)到其輸入端口的燃料蒸汽不被傳輸?shù)降诙y組件的輸出端口。
文檔編號(hào)F02M25/08GK101617115SQ200880005706
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2008年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月20日
發(fā)明者阿萊科·D·索蒂里亞德斯 申請(qǐng)人:科勒公司