专利名称：小型发动机燃料系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及小型发动机燃料系统。
背景技术：
小型发动机燃料系统通常用于众多燃气动力设备中，例如发电机组、园艺拖拉机、 割草机、除草机、摩托车、全地形越野车、船只、小型娱乐交通工具等。小型发动机燃料系统 可包括燃料箱，该燃料箱具有带可移去的加注口盖的加注口。可通过移去加注口盖并从便 携式流体容器灌注流体(例如，燃料)来对这些小型发动机燃料系统进行加注。流体可经 形成在便携式流体容器上的管口灌注，或可经由漏斗灌入加注口。也可通过泵将流体从大 型燃料箱经由管嘴通过管道输送到小型发动机燃料系统。近来，已对包括小型发动机燃料系统的众多燃料系统规定了燃料蒸气排放要求。 这些燃料蒸气排放要求通常控制在燃料系统操作时或在燃料系统停止工作时可能排放到 大气中的燃料蒸气的量。在一些情形中，当发动机未运行时——例如在加注事件期间，燃料 蒸气也可能排放到大气中。
发明内容
一种小型发动机燃料系统包括燃料箱，加注管的至少一部分被限定在该燃料箱 中。该加注管包括构造成接收流体的上部和位于燃料箱内预定深度处的下部，其中该预定 深度限定燃料箱的液体加注液位。该小型发动机燃料系统还包括设置在燃料箱内的通风阀 和与通风阀串联布置的弹簧阀。该弹簧阀构造成在加注事件期间关闭，由此基本防止燃料 箱由流体过量加注。
通过参考以下详细描述和附图，本发明的特征和优点将变得明显，附图中相似的 附图标记对应于相同或虽然或许不完全一样但类似的构件。为了简洁，具有前述功能的附 图标记可以结合它们出现在其中的其它附图进行描述，也可以不进行描述。图1是小型发动机燃料系统的半示意性剖视图。图2是在图1的小型发动机燃料系统的一种操作模式期间弹簧阀的一个实施例的 剖视图；图3是在图1的小型发动机燃料系统的另一种操作模式期间弹簧阀的一个实施例 的剖视图；以及图4是在图1的小型发动机燃料系统的再另一种操作模式期间弹簧阀的一个实施 例的剖视图。
具体实施例方式有利地，本文公开的小型发动机燃料系统的实施例基本防止小型发动机燃料系统的燃料箱在加注事件期间加注过量的流体。这可通过在系统中设置弹簧阀以使得弹簧阀与 通风阀可操作地串联布置来实现。该弹簧阀包括低流量流体通道和高流量流体通道，其在 加注事件期间关闭以基本防止蒸气经弹簧阀从燃料箱内部选出。应理解，在加注管的下端 被液体覆盖后，燃料箱内部的蒸气基本上不能因为燃料箱内上升的液体而移位，由此，不能 向燃料箱添加额外的加注流体，且因此燃料箱不会被过量地加注。防止燃料箱的过量加注 可有利地提高小型发动机燃料系统的操作性能。例如，蒸气空间得以维持，从而允许密封的 燃料箱(其中加注口盖已放回原处)在发动机运行或停止状态期间适当地通风。参考图1，小型发动机燃料系统10的一个实施例包括构造成将流体保持在其中的 燃料箱12，其中所述流体可为液体、蒸气或液体和蒸气的混合物。应理解，该液体可为单一 液体材料或多种液体材料的混合物。合适的液体的非限制性实例包括汽油、二冲程汽油/ 机油混合物、柴油、乙醇等和/或它们的混合物。与液体类似，蒸气也可为单一蒸气材料或 多种蒸气材料的混合物。合适的蒸气的非限制性实例包括汽油蒸气、柴油蒸气、乙醇蒸气、 空气等和/或它们的混合物。燃料箱12可为单层聚合物结构、多层聚合物结构、钢结构和/或适合用于小型发 动机燃料系统中的其它结构。加注管14经由形成在燃料箱中的开口 16至少部分地设置在 燃料箱12中。加注管14包括构造成在加注事件期间接收流体的上部18，并且还包括以预 定深度延伸到燃料箱12内的下部20。可至少部分地基于待保持在燃料箱12中的流体的液 体部分的期望深度来选择该预定深度，由此限定燃料箱12的液体加注液位L。在非限制性 的实例中，在加注事件期间，流体的液体部分可将燃料箱12 —直填充到液体加注液位L，而 流体的蒸气部分(如果有)进入由燃料箱12中未被液体或燃料箱构件占据的所有空间限 定的空余空间。小型发动机燃料系统10还包括设置于其中的通风阀22，其中通风阀22与燃料箱 12流体连通。在一个实施例中，通风阀22是翻车安全蒸气通风阀。但是，应理解，任何能够 排出燃料系统中的蒸气的阀都可适合用作通风阀22。通风阀22基本控制所有蒸气从燃料 箱12流至例如蒸气存储设备54(在图1中示意性地示出)。在非限制性的实例中，且如图 1所示，通风阀22设置在燃料箱12中，以使得通风阀22定位在燃料箱12的空余空间内并 且通风阀22的底面23充分悬置在液体加注液位L的上方。在一个实施例中，通风阀22包括至少一个流动通道(未示出)，其中所述流动通道 在小型发动机燃料系统10的操作期间、在燃料箱12的加注期间和/或两者的结合的期间 保持开启。同时，流体的液体部分保持在液体加注液位L或低于液体加注液位L。应理解， 只要流体的液体部分未接触通风阀22，通风阀22的流体通道就将保持开启。因而，流体通 道在燃料系统10的大致正常的操作状态期间(即，在大致正常和常规使用期间、在怠速状 态期间或当系统10关闭时)是开启的。当流体通道开启时，燃料箱12的空余空间中的蒸气 可流经通风阀22的流动通道并流至位于燃料箱12外部的构件——例如蒸气存储设备54。在一些情形中，小型发动机燃料系统10可在相当苛刻的运行状态下(例如，当运 行通过崎岖不平的地形时，当在陡坡上运行时，当系统10倾斜超过预定角度时，等等)运 行。这样的状态可导致燃料箱12中流体的液体部分在燃料箱12内飞溅或以其它方式溅泼。 在这些状态下，燃料箱12内部的液位可上升到液体加注液位L上方并接触蒸气通风阀22。 在这些情形中，通风阀22的流动通道关闭，由此基本防止任何液体或蒸气流经通风阀22。此外，关闭的流体通道基本防止液态流体对蒸气存储设备M的任何可能的污染。小型发动机燃料系统10还包括与通风阀22串联布置并与其流体连通的弹簧阀 26。弹簧阀沈调节流向通风阀22和从通风阀22流出的流体的流量。图1示出弹簧阀沈 位于燃料箱12内部。但是，应理解，弹簧阀沈也可位于燃料箱12外部。在再另一个实施 例中，弹簧阀26的一部分设置在燃料箱12内部而弹簧阀沈的另一部分设置在燃料箱12 外部。现参照图2-4，弹簧阀沈通常包括与阀芯30可操作地连接的柱塞观，其中阀芯30 包括第一部分50和第二部分52。在一个实施例中，柱塞28至少部分地设置在阀芯30内， 且密封件31形成于两者之间。适当的密封件31的非限制性的实例包括弹性体密封件、聚 合物密封件、冶金密封件和/或它们的组合。密封件31可附接于柱塞观上、附接于阀芯30 上、或可被松动地/非紧固地限制于柱塞观与阀芯30之间。低流量流体通道32形成在柱塞28中，并包括阀座40和设置于其中的可动阀部件 42。可动阀部件42邻近阀座40地定位。在一个非限制性的实例中，可动阀部件42是构造 成响应于弹簧阀沈两侧的压力差(下面将对其进一步描述)而压在阀座40上或以其它方 式抵靠阀座40地定位的重量较轻的球形部件或滚珠。可动阀部件42直径也足够大，从而 在可动阀部件42抵靠阀座40地就位时阻塞低流量流体通道32。当可动阀部件42阻塞低 流量流体通道32时，低流量流体通道32被基本密封。弹簧阀沈还包括高流量流体通道34，该高流量流体通道34由形成在柱塞28的 外表面36与阀芯30的内表面38之间的空间限定。高流量流体通道34可通过柱塞28在 阀芯30内部的移动关闭。柱塞28通常响应弹簧44——其设置在阀芯30中并邻近柱塞28 定位——的移动而移动。弹簧44移动柱塞28，使得柱塞28接触阀芯30并基本密封高流量 流体通道34。在一个实施例中，弹簧44构造成偏压柱塞28以使得柱塞28接触阀芯30而 关闭和密封高流量流体通道34，一直到达到临界压力。在一个非限制性的实例中，通过用一 基本等于预定临界压力乘以柱塞观的有效面积的力来预加载弹簧44而确定该临界压力。 应理解，柱塞观的有效面积是压力作用的面积。弹簧阀沈经由通常流体密封的第一孔口 46与通风阀22连接。第一孔口 46允许 通风阀22与高流量流体通道34和低流量流体通道32之间的流体连通。弹簧阀沈还包括 与蒸气存储设备54 (在图1中示出)、发动机56 (在图1中示出)和/或其组合大致流体密 封地连接的第二孔口 48。第二孔口 48允许低流量流体通道32和高流量流体通道34与蒸 气存储设备讨和/或发动机56之间的流体连通。图2-4示出在小型发动机燃料系统的几种操作模式期间的弹簧阀沈。图2示出小 型发动机燃料系统的真空状态，其中在第一孔口 46处的流体(即，来自燃料箱12内部)的 压力小于在第二孔口 48处的大气的压力。在这种操作模式下，在第一孔口 46处的流体的 较低压力致使可动阀部件42远离阀座40地移动，由此开启低流量流体通道32并允许来自 大气的流体蒸气(其流路在图2中由VA表示)经过。同时，高流量流体通道34保持密封， 因为在第一孔口 46处的压力远低于弹簧44的临界压力。因而，弹簧44不压缩，且柱塞28 保持抵靠在阀芯30上。图3示出在燃料系统10的基本上正常的操作状态期间的弹簧阀26。在这种操作 模式下，在第一孔口 46处的流体的压力高于在第二孔口 48处的大气的压力。虽然在第一孔口 46处压力较高，但如果第一孔口 46与第二孔口 48之间的压力差高于临界压力，则柱 塞观远离阀芯30移动并压缩弹簧44，由此开启高流量流体通道34并允许来自燃料箱12 的流体蒸气部分(其流路在图3中由VT表示)流经。然而，因为可动阀部件42移动抵靠 阀座40，低流量流体通道32保持大致密封。图4示出在加注事件期间的弹簧阀26。在这种操作模式下，在第一孔口 46处的流 体的压力高于在第二孔口 48处的大气的压力，但是，两者之间的压力差小于或等于临界压 力。低流量流体通道32被大致密封，因为可动阀部件42移动抵靠阀座40。高流量流体通 道34也被大致密封，因为在第一孔口 46处的流体压力与在第二孔口 48处的大气压力之间 的压力差未超过临界压力。因而，弹簧44继续偏压柱塞观使之抵靠阀芯30。应理解，由 于低流量流体通道32在加注事件期间关闭，所以在液体液位达到液体加注液位L后流体不 能从通风阀22并经弹簧阀沈流动。至少部分地由于临界压力大于可通过加满加注管14 所形成的最大液柱压力，因此，在加注事件期间，当液位覆盖加注管14的下部20时，弹簧阀 26保持关闭。这基本防止额外的流体被添加至燃料箱12，由此防止燃料箱12在加注事件 期间过量加注。本文还公开了一种防止用于小型发动机燃料系统10的流体箱12的过量加注的方 法。该方法包括提供小型发动机燃料系统10，并且在第一流体孔口 46处的流体压力比第 二孔口 48处的大致大气压力高出一个小于或等于临界压力的压力差时基本密封弹簧阀沈 的低流量流体通道34和高流量流体通道36，由此基本防止燃料箱12在加注事件期间的过
量加注。在一个实施例中，加注事件可包括自由加注，其中加注的速度不受小型发动机燃 料系统10约束。在一个非限制性的实例中，自由加注的速度处于从约Igpm至约20gpm的 范围内。在另一个实施例中，加注事件可包括点滴式加注，其中加注速度比自由加注的速度 慢很多。在一个非限制性的实例中，点滴式加注的速度范围是从约0.25gpm至约lgpm。应 理解，燃料系统10可构造成用于流体的自由加注、流体的点滴式加注和/或其组合。应理解，在用流体加注燃料箱12前，燃料箱12的内部可能已经被液体形式的流 体、蒸气形式的流体和/或其它蒸气占据。在加注事件期间，液态流体填充限定于燃料箱12 内的、位于液体加注液位L下方的任何空间，并且燃料箱12内的任何蒸气占据限定于燃料 箱12中的空余空间。随着在加注事件期间更多流体被添加至燃料箱12，燃料箱12内部的 液体量增加并使占据燃料箱12的蒸气(如果有的话)移位。一旦液态流体的液位达到液 体加注液位L，经加注管14被引导到燃料箱12内部的额外流体就会上涌入加注管14中，并 且如果加注管14被过量加注则有可能从加注管14的上部18溢出。还应理解，占据燃料箱12的蒸气可以是在加注前存在于燃料箱12中的蒸气，或可 以是与进入燃料箱12的加注流体混合或由其产生的蒸气。在一些情形中，蒸气可经加注管 14流出燃料箱12，直到燃料箱12中存在的液态流体的液位达到液体加注液位L。一旦液态 流体达到液体加注液位L，则加注管14的下部20就被液体覆盖，并基本防止蒸气经加注管 14流出燃料箱12。应理解，在加注管14的下部20被液体覆盖后，空余空间中的蒸气压力 可由加注管14中的液柱的压力平衡。液体加注液位L上方的液柱高度的增加是通知操作 人员燃料箱加满的信号。还应理解，术语“连接/连接的”等在文中被宽泛地定义为包括各种辐散式连接装置和组装技术。这些装置和技术包括但不限于(1) 一个构件与另一个构件之间的直接连 接，其间不存在介入的构件；以及(2) —个构件和另一个构件通过位于其间的一个或多个 构件连接，假设所述一个构件被“连接”，另一个构件在一定程度上与其它构件可操作地连 接(尽管它们之间存在一个或多个另外的构件)。 虽然已详细描述了几个实施例，但对本领域的技术人员来说，明显地，可对所公开 的实施例进行修改和/或其它实施例是可能的。因此，前面的描述应被当作示例性的而非 限制性的。
权利要求
1.一种小型发动机燃料系统，包括通风阀，其构造成设置在燃料箱中，加注管的至少一部分设置在所述燃料箱中，所述加 注管包括构造成接收流体的上部和位于所述燃料箱内预定深度处的下部，其中所述预定深 度限定所述燃料箱的液体加注液位；以及弹簧阀，其与所述通风阀串联布置，其中所述弹簧阀构造成在加注事件期间关闭，由此 基本防止所述燃料箱由所述流体过量加注。
2.如权利要求1所述的小型发动机燃料系统，其中，所述弹簧阀包括与阀芯操作地连接的柱塞，其中低流量流体通道形成在所述柱塞中；并且高流量流体通道由形成在所述柱塞的外表面与所述阀芯的内表面之间的空间限定；阀座，其设置在所述低流量流体通道中；可动阀部件，其设置在所述低流量流体通道中并定位在所述阀座附近，其中所述可动 阀部件构造成在所述可动阀部件接触所述阀座时基本密封所述低流量流体通道；以及弹簧，其设置在所述阀芯中并定位在所述柱塞附近，其中所述弹簧构造成偏压所述柱 塞以使得所述柱塞接触所述阀芯，由此基本密封所述高流量流体通道。
3.如权利要求2所述的小型发动机燃料系统，其中，所述弹簧阀包括第一孔口，其与所述低流量流体通道、所述高流量流体通道或两者的组合流体连通，其 中所述第一孔口还与所述通风阀流体连通；以及第二孔口，其与所述低流量流体通道、所述高流量流体通道或两者的组合流体连通，其 中所述第二孔口还与蒸气存储设备或发动机中的至少一个流体连通。
4.如权利要求3所述的小型发动机燃料系统，其中所述弹簧构造成偏压所述柱塞，以 使得所述柱塞接触所述阀芯，从而一直到临界压力为止都基本密封所述高流量流体通道。
5.如权利要求4所述的小型发动机燃料系统，其中，当所述第一孔口处的流体的压力 小于所述第二孔口处的大致大气压力时，所述低流量流体通道构造成开启且所述高流量流 体通道构造成基本密封。
6.如权利要求4所述的小型发动机燃料系统，其中，当所述第一孔口处的流体压力比 所述第二孔口处的大致大气压力高出一个大于所述临界压力的压力差时，所述低流量流体 通道构造成基本密封且所述高流量流体通道构造成开启。
7.如权利要求4所述的小型发动机燃料系统，其中，当所述第一孔口处的流体压力比 所述第二孔口处的大致大气压力高出一个小于或等于所述临界压力的压力差时，所述低流 量流体通道和所述高流量流体通道二者均构造成基本密封，由此基本防止所述燃料箱在加 注事件期间过量加注。
8.如权利要求2所述的小型发动机燃料系统，还包括设置在所述阀芯与所述柱塞之间 的弹性体密封件、聚合物密封件或冶金密封件中的至少一个。
9.如权利要求1所述的小型发动机燃料系统，其中，所述加注事件包括自由加注或点 滴式加注。
10.如权利要求1所述的小型发动机燃料系统，其中，所述弹簧阀构造成位于所述燃料 箱内部、所述燃料箱外部或两者的组合。
11.一种制造小型发动机燃料箱系统的方法，包括以下步骤将弹簧阀与通风阀串联布置，所述通风阀构造成设置在燃料箱内，加注管的至少一部 分被限定在所述燃料箱中，其中所述加注管包括构造成接收流体的上部和位于所述燃料箱 中预定深度处的下部，其中所述预定深度限定所述燃料箱的液体加注液位，并且其中所述 弹簧阀构造成在加注事件期间关闭，由此基本防止所述燃料箱由所述流体过量加注。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述弹簧阀包括 与阀芯操作地连接的柱塞，其中低流量流体通道形成在所述柱塞中；并且高流量流体通道由形成在所述柱塞的外表面与所述阀芯的内表面之间的空间限定； 阀座，其设置在所述低流量流体通道中；可动阀部件，其设置在所述低流量流体通道中并定位在所述阀座附近，其中所述可动 阀部件构造成在所述可动阀部件接触所述阀座时基本密封所述低流量流体通道；弹簧，其设置在所述阀芯中并定位在所述柱塞附近，其中所述弹簧构造成移动所述柱 塞以使得所述柱塞接触所述阀芯，由此基本密封所述高流量流体通道；第一孔口，其与所述低流量流体通道、所述高流量流体通道或两者的组合流体连通，其 中所述第一孔口还与所述通风阀流体连通；以及第二孔口，其与所述低流量流体通道、所述高流量流体通道或两者的组合流体连通，其 中所述第二孔口还与蒸气存储设备、发动机或两者的组合流体连通。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述弹簧构造成偏压所述柱塞，以使得所述柱塞 接触所述阀芯，从而一直到临界压力为止都基本密封所述高流量流体通道。
14.如权利要求13所述的方法，其中，当所述第一孔口处的流体压力小于所述第二孔 口处的大致大气压力时，所述低流量流体通道构造成开启且所述高流量流体通道构造成基 本密封。
15.如权利要求13所述的方法，其中，当所述第一孔口处的流体压力比所述第二孔口 处的大致大气压力高出一个大于所述临界压力的压力差时，所述低流量流体通道构造成基 本密封且所述高流量流体通道构造成开启。
16.如权利要求13所述的方法，其中，当所述第一孔口处的流体压力比所述第二孔口 处的大致大气压力高出一个小于或等于所述临界压力的压力差时，所述低流量流体通道和 所述高流量流体通道二者均构造成基本密封，由此基本防止所述燃料箱在加注事件期间过 量加注。
17.如权利要求12所述的方法，还包括将所述通风阀设置在所述燃料箱中。
18.—种适于防止用于小型发动机燃料系统的流体箱过量加注的方法，所述小型发动 机燃料系统包括燃料箱；限定于所述燃料箱中的至少一部分加注管，所述加注管包括构造成接收流体的上部 和位于所述燃料箱中预定深度处的下部，其中所述预定深度限定所述燃料箱的液体加注液 位；通风阀，其设置在所述燃料箱内；以及弹簧阀，其与所述通风阀串联布置，所述弹簧阀包括与阀芯操作地连接的柱塞，其中低流量流体通道形成在所述柱塞中；并且高流量流体通道由形成在所述柱塞的外表面与所述阀芯的内表面之间的空间限定；阀座，其设置在所述低流量流体通道中；可动阀部件，其设置在所述低流量流体通道中并定位在所述阀座附近，其中所述可动 阀部件构造成在所述可动阀部件接触所述阀座时基本密封所述低流量流体通道；弹簧，其设置在所述阀芯中并定位在所述柱塞附近，其中所述弹簧构造成移动所述柱 塞以使得所述柱塞接触所述阀芯，由此基本密封所述高流量流体通道；第一孔口，其与所述低流量流体通道、所述高流量流体通道或两者的组合流体连通，其 中所述第一孔口还与所述通风阀流体连通；以及第二孔口，其与所述低流量流体通道、所述高流量流体通道或两者的组合流体连通，其 中所述第二孔口还与蒸气存储设备、发动机或两者的组合流体连通，所述方法包括以下步 骤当所述第一孔口处的流体的压力比所述第二孔口处的大致大气压力高出一个小于或 等于一临界压力的压力差时，基本密封所述低流量流体通道和所述高流量流体通道，由此 基本防止所述燃料箱在加注事件期间过量加注。
19.如权利要求18所述的方法，还包括当所述第一孔口处的流体的压力小于所述第 二孔口处的大致大气压力时，基本密封所述高流量流体通道并开启所述低流量流体通道。
20.如权利要求18所述的方法，还包括当所述第一孔口处的流体压力比所述第二孔 口处的大致大气压力高出一个大于所述临界压力的压力差时，基本密封所述低流量流体通 道并开启所述高流量流体通道。
21.如权利要求18所述的方法，其中，所述临界压力由这样一个压力限定所述弹簧以 该压力偏压所述柱塞以使得所述柱塞接触所述阀芯，从而基本密封所述高流量流体通道。
全文摘要
一种小型发动机燃料系统，包括构造成设置在燃料箱内的通风阀，加注管的至少一部分限定在该燃料箱中。该加注管包括构造成接收流体的上部和位于燃料箱预定深度处的下部，其中该预定深度限定燃料箱的液体加注液位。该小型发动机燃料系统还包括与通风阀串联布置的弹簧阀。该弹簧阀构造成在加注事件期间关闭，由此基本防止燃料箱由流体过量加注。
文档编号B60K15/035GK102083646SQ200980125866
公开日2011年6月1日 申请日期2009年6月5日 优先权日2008年6月5日
发明者A·W·麦金托什, P·G·比兰格尔, V·米尔斯 申请人:伊顿公司