专利名称：用于排放内燃机中的燃料蒸汽的系统及方法
技术领域：
本发明涉及内燃机并且，尤其涉及应用于内燃机中的燃料蒸汽排放系统。
背景技术：
小型内燃机应用于各种各样的应用中，包括例如割草机(lawnmowers)、草坪拖拉机(lawn tractors)、扫雪机、动力机械等等。通常，这样的内燃机采用燃料箱来储存液体燃料。当位于燃料箱中时，某一数量的液体燃料典型地被汽化成碳氢化合物，尤其当燃料箱中的温度上升时、当燃料箱被高度挤压时和/或当燃料箱内未由燃料占据(和充满空气)的体积相对于气室变得相当大时。燃料继续汽化，即使在将燃料储存到燃料箱中的正常进程期间。在发动机工作期间，来自燃料箱的燃料被供应给发动机。典型地，借助于把来自大气的空气接收入燃料箱以替换燃料，燃料被从燃料箱供应给发动机。在许多发动机中，大气空气可经由排气箱盖(vent tank cap)接收。虽然排气箱盖允许空气进入燃料箱以供应燃料给发动机，但是它还允许来自燃料箱的燃料蒸汽进入外界环境，从而有助于从这样的发动机中进行蒸汽排放。因此，当形成将燃料箱的内部与外部大气连接在一起的通道时，例如出于排放的目的以及当加燃料时，尤其出现这种来自燃料箱的排放物。尽管并不期望这种燃料蒸汽的排放，但这种燃料蒸汽的排放通常对于避免损坏燃料箱和与燃料箱关联的多种其他组件(例如，燃料箱系统)以及附加地向发动机提供燃料供应是有必要的。然而，燃料蒸汽的排放可增加臭氧和城市烟雾，并反而对环境造成负面影响。事实上，诸如加州空气资源委员会规定之类的某些联邦或州立法规禁止将燃料蒸汽直接排入大气。因此，日益要求完全消除或至少实质上减少这些来自燃料箱的蒸汽排放物。因此，为了解决涉及燃料蒸汽排放物的关注，过去已提出了多种可选方式。例如，至少一些传统的机构包括使用密封的燃料箱盖，使得通过活性炭罐将燃料蒸汽排放到燃料箱或从燃料箱排出，活性炭罐典型地是包含用于过滤燃料蒸汽的材料的单一壳体 (enclosure)。活性炭罐通常单独安装并远离燃料箱且在燃料箱之上。虽然使用活性炭罐消除或者至少减少了燃料蒸汽向外界环境的排放，但是他们在至少一些方面是不足的。例如， 当发动机在各种位置和/或以各种角度操作或维护时，使用易于排放操作的活性炭罐可增加整个燃料系统的设计复杂性。另外，某些角度的位置可允许燃料箱中的液体燃料移动，从而使其可进入活性炭罐并随后通过活性炭罐中的大气排放口漏出去。另一种传统选择采用了翻转阀。当翻转阀位于发动机的排放通路(例如，发动机中用于将燃料蒸汽排入大气的通路)中时，确定该阀的方位从而使当该发动机位于预定角度时该排放通路被封闭。当该排放通路被封闭时，限制了可能离开燃料箱并穿行到发动机的燃料量。对发动机的燃料量进行限制不期望地限制了发动机的性能。而且，使用翻转阀和活性炭罐也或者在燃料箱设计中或由于利用诸如各种支架和多个软管之类的额外组件而增加了燃料系统的复杂性，所述各种支架和多个软管需要用来操作这种装置(例如，翻转阀和活性炭罐)。这些额外的组件可增加发动机的总成本，并且可进一步需要各种车辆和发动机设计设施来为庞大的设备和该设备的必要布置作准备。这些组件也容易受损和发生故障。例如，当用在割草机发动机上时，所述组件会被拖拉，或反之被刷子、树枝或地面绊住。另外，翻转阀具有会发生故障或错误地运转的活动部件，以及可随时间而退化的关联组件(例如，软管)。至少出于这些理由，因此，如果可创造改进的系统/装置和/或方法来防止或减少诸如例如包括小型越野发动机(SORE)的内燃机发动机的燃料箱之类的燃料箱的蒸汽排放物将是有利的。如果这种改进的蒸汽燃料排放系统/方法不会在各种操作角度影响发动机性能、能够消除对于至少一个翻转阀的需要、且相较于传统的蒸汽燃料排放系统/方法更可靠、更简单和/或更经济合算，则也是更有利的。
参照附图公开了本发明的实施方式，并且仅为了说明的目的而提供这些实施方式。本发明并不局限于其对附图所说明的构造细节或组件布置的应用。更确切地，本发明能够是其它实施方式和/或以其它各种方式实践或执行。
了目前企图实现本发明的最佳方式。相同的附图标记用来指代相同的组件。在附图中图1是根据本发明至少一些实施方式的垂直曲柄轴内燃机的立体图，该垂直曲柄轴内燃机具有燃料箱和可操作地安装至燃料箱的第一实施方式的蒸汽燃料箱排放系统。图2是关于燃料箱安装的图1的蒸汽燃料箱排放系统的立体图，该蒸汽燃料箱排放系统具有基部和在操作关联中连接在一起的盖部；图3是图1的蒸汽燃料箱排放系统的基部的立体图；图4是图2的基部的一部分的放大俯视图；图5是图2的基部的透明侧视图；图6A是一示例性燃料箱的侧视图，该燃料箱具有安装至其上的图3的蒸汽燃料箱排放系统，燃料箱位于第一操作角度；图6B是另一示例性燃料箱的侧视图，该燃料箱具有安装至其上的图3的蒸汽燃料箱排放系统，燃料箱位于第二操作角度；图7是根据本发明至少一些实施方式的水平曲柄轴内燃机的立体图，该水平曲柄轴内燃机具有燃料箱和可操作地安装至燃料箱的第二实施方式的蒸汽燃料箱排放系统。图8是图7的蒸汽燃料箱排放系统的立体图；图9是沿图8的线A-A所作的蒸汽燃料箱排放系统的一部分的放大剖视图；以及图10是根据本发明的至少一些实施方式的图7的蒸汽燃料箱排放系统的流组合件的立体图。
具体实施例方式参照图1，示出了根据本发明至少一些实施方式的垂直曲柄轴内燃机2的立体图，该内燃机具有燃料箱4。亦示出了与燃料箱4操作关联安装的蒸汽燃料箱排放系统6。蒸汽燃料箱排放系统6企图用于作为内燃机2的一部分，或者与内燃机2协同或联合使用。例如，在至少一些实施方式中，蒸汽燃料箱排放系统6可用于垂直曲柄轴发动机的勇气家族 (Courage family)中，垂直曲柄轴发动机可由威斯康辛州科勒市的科勒公司利用。尽管在本实施方式中内燃机2是垂直曲柄轴发动机的事实，但要理解在其它实施方式中，蒸汽燃料箱排放系统6可利用水平曲柄轴发动机来实施，也包括水平曲柄轴发动机的勇气家族， 其亦可从科勒公司获得。在替代实施方式中，蒸汽燃料箱排放系统6也可应用于其它类型的发动机中。尤其是，内燃机2可以是多种发动机中的任一种发动机。例如，本发明的一些实施方式可协同SORE发动机一起实施，SORE发动机包括诸如那些实施在各种机器和车辆中的发动机之类的类1和类2小型越野发动机，包括例如割草机、空气压缩机等等。的确，在至少一些这样的实施方式中，本发明打算适用于如40C. F. R. § 90. 3中规定的“非道路发动机”，
其相关部分陈述如下“非道路发动机意味着......任意内燃机(i)在一台设备中或上，
该设备自动推进或充当既自动推进又执行另一功能的双重用途(例如园艺拖拉机、非公路移动式起重机和推土机)；或者(ii)在一台设备中或上，该设备打算在执行其功能时被推进(例如割草机和串微调器(string trimmer))；或者(iii)独自或者在一台设备中或上， 其是便携或便携式的，意味着设计成且能被从一个位置携带或移动到另一个位置。便携的标记包括但不限于轮子、滑道、手提把手、辘车、拖车、或平台。”现在参照图2，蒸汽燃料箱排放系统6包括基部8，安装在燃料箱4的顶部；和盖部10，可操作地安装及紧固在基部之上。在至少一些实施方式中，基部8可与燃料箱4 一体形成，或者可替换地紧固至燃料箱4上，以形成燃料箱的顶部，于是与燃料箱共享一壁。进一步地，基部8可与燃料箱一体形成，或者可利用扣件或焊接紧固至燃料箱4的内部或位于燃料箱的外部之上。进一步地，在至少一些实施方式中，盖部10可以多种方式紧固至基部 8，包括例如各种扣件或者甚至可能焊接。在至少一些其他实施方式中，盖部10可利用例如支柱和配套金属扣眼的摩擦配件紧固至基部8。进一步地，在一些实施方式中，基部8和盖部10均可由合成塑料(例如，通过注入模制)或另一种诸如金属之类的耐用适宜的材料制成。虽然基部8和盖部10已描绘及描述为单独组件，但是在至少一些实施方式中，基部和盖部可以是一体制成为一个组件的整体结构。另外，基部8和盖部10中任一个的部分均可制成为另一个的一部分。此外，基部 8和盖部10设计成其间限定出密封室(containment chamber) 14和蒸发室12，二者均通过半透明盖部10在图2中仅部分可见。要理解，在本实施方式中，为了清晰表示，盖部10已示出为呈半透明且示出了其中的组件。实际上，盖部10将典型地是不透明的或基本不透明的，虽然企图进行了变化并认为所述变化在本发明的范围之内。现在结合图2参照图3，根据本发明的至少一些实施方式，示出了基部8的透视图。 尤其是，基部8包括基顶部16，所述基顶部16限定了其外围周围的边缘围栏18。在至少一种实施方式中，尤其采用边缘围栏18将所述盖部10落座于其周围，提供了基本气密的密封来基本限制燃料或燃料蒸汽从中泄漏，并来基本上分别限定密封室14及蒸发室12中每个室的圆周。在一些实施方式中，边缘围栏18可采取与基顶部16 —体形成或紧固至基顶部 16的橡胶密封的形式。橡胶密封可垂直扩展为一刚性部分，从而使边缘围栏的高度足以至少部分地包含液体燃料的流量以及紧密地将盖部10落座于周围。在至少一些其他实施方式中，边缘围栏18可分别紧固至盖部或者反之紧固至基部8和盖部10的组合。可以考虑边缘围栏18的各种其它配置并认为在本发明的范围之内。尤其关于蒸发室12，在本实施方式中，使用蒸发室12来将经过滤的燃料箱蒸汽排入大气并提供燃料箱4的大气空气进口。典型地，蒸发室12是一封闭室，分别由盖部10的第一部分M和基部8的基顶部16的第一部分沈的顶壁20和侧壁(仅其中之二可见)22 限定出。在至少一些实施方式中，蒸发室12位于其蒸发过滤器(未示出)中，蒸发过滤器由碳或另一种适宜材料(例如，另一种吸附材料)构建，从而使任意进入蒸发室的燃料蒸汽穿过过滤器进行过滤。经过滤的燃料蒸汽可接着通过在盖部10的顶壁20中形成的大气排气口观释放到大气中。因此，确定大气排气口观的位置，从而使得进入蒸发室12的燃料蒸汽将基本穿过蒸发过滤器并通过大气排气口排出。在本实施方式中将大气排气口观定位在顶壁20中，然而在至少一些其它实施方式中，大气排气口可定位在别处。例如，在其它实施方式中，大气排气口观可定位于任意侧壁22上，蒸发过滤器位于蒸发室12之中，从而使得经过滤的燃料蒸汽被引向朝着大气排气口。尽管在本实施方式中蒸发过滤器位于蒸发室12之中来过滤燃料蒸汽的事实，但是其它实施方式中不必是这种情况。更确切地，在至少一些其它实施方式中，蒸发过滤器可至少部分位于蒸发室之外并与其相通。依靠在至少部分外部位于蒸发过滤器和蒸发室12 之间的这种相通，蒸发室之中的任意燃料蒸汽可穿过大气排气口观至蒸发过滤器以过滤及接着释放入大气。来自燃料箱4的燃料蒸汽经由密封室14传送到蒸发室12。为了防止燃料从燃料箱4移至蒸发室12的过程中泄漏，类似于蒸发室，密封室14是一封闭室。尤其是，密封室 14至少部分地经由落座于边缘围栏18和下述附加围栏周围的盖部，由盖部10的第二部分 32、基顶部16的第二部分34的顶壁限定出。除了将燃料蒸汽从燃料箱4传递至蒸发室12 进行过滤之外，密封室14也至少部分地限制液体燃料从燃料箱溢出，并进一步地限制燃料从燃料箱流进蒸发室。为此，密封室14包括一专门设计的通道36，该通道在基顶部16的第二部分34上被限定出。参照图4和5更详细地描述通道36。因此，密封室14用来引导燃料箱4和蒸发室12之间的燃料蒸汽流动，并限制液体燃料从燃料箱流入蒸发室。进一步地，在蒸发室12和密封室14中的每个分别都是密封室的意义上来说，为了方便燃料蒸汽从密封室流至蒸发室并为了限制燃料在那些室之间的流动，本发明提供了室围栏38。室围栏38分别地位于蒸发室12和密封室14之间，并至少部分地从基顶部16向上朝盖部10的顶壁20和30延伸，以至少基本限制液体燃料从密封室流入蒸发室。在至少一些实施方式中，室围栏38可形成作为边缘围栏18的部分和/或伸出部，虽然在其它实施方式中，室围栏可以是单独部件，可操作地紧固至基顶部16。虽然室围栏38基本限制了燃料进入蒸发室12，但是剩余或者微量的燃料仍可在至少一些环境下进入蒸发室，包括例如当燃料箱4正实质上被挤压时。因此，在当剩余或微量燃料进入蒸发室12时的这种情况下，来自蒸发室的燃料可通过室围栏38中限定的围栏开口经密封室14方便地回流入燃料箱4。围栏开口 40因而允许液体燃料从蒸发室12流至密封室14，并另外地允许燃料蒸汽从密封室通过至蒸发室。现在参照图4和5，根据本发明的至少一些实施方式，图4以放大形式说明了限定
8通道36的基顶部16的第二部分34，并且图5示意地说明了通道的方向。基顶部16包括通道36、限定了围栏开口 40的室围栏38和一部分边缘围栏18。也参照图2和3，结合密封室 14的通道36 (图2、用来提供一重力感应限制，以基本限制液体燃料从燃料箱4(图幻溢出至蒸发室12 (图幻，而允许燃料蒸汽经由蒸发室12从燃料箱4排气至大气。仍结合图2和3参照图4和5，关于通道36的尺寸，通道的长度可典型地为了该特定应用基于专门应用和基部8的可接受尺寸从一种实施方式调整至另一种实施方式。例如，由于空间限制，后推割草机可具有相对短的通道36，而骑式割草机可采用更长的通道 36。进一步地，通道36的深度和宽度可随实施方式不同而不同。通常，通道36的深度和宽度可以是使得燃料不粘附于通道的侧壁，这可适当地避免燃料回流入燃料箱4。在至少一些实施方式中，通道36的直径可以是大约1毫米至大约两毫米，虽然在其它实施方式中，通道的直径可取决于具体应用而或大或小。除了尺寸之外，通道36的结构也可不同。例如，在至少一些实施方式中，通道36 可形成为基顶部16中诸如凹槽之类的凹陷，基顶部16至少部分地延伸入燃料箱4。在其它实施方式中，通道36可由基顶部16上的凸壁形成，从而使得通道位于燃料箱4之上。在替代实施方式中，通道36不必由凹陷或凸壁限定，而是适宜的挠性(刚性的/半刚性的)及耐用的结构，例如可采用管或挠性通风管来限定通道，方便燃料箱4和蒸发室12之间的流器。仍结合图2和3参照图4和5，通道36另外地包括进口 42和出口 44。典型地，及如图所示，进口 42位于比出口 44更低的垂直点处，从而使得进口经由注孔46基本直接与燃料箱4连通，并且出口经由围栏开口 40与蒸发室12相连通。孔口 46的尺寸和形状可取决于实施方式而变化。典型地，孔口 46用机器加工或用工具加工成基部8并且，尤其是，在通道36的进口 42中，虽然企图在形成孔口时进行变化并认为在本发明的范围之内。进一步地，孔口 46设计成使其不那么大以至于允许液体燃料从燃料箱4中容易溅入通道中，并且通常足够小到方便地将燃料蒸汽从燃料箱中排出。因此，通过分别提供进口 42和出口 44，来自燃料箱4的燃料蒸汽可经由进口的孔口 46排入密封室14中的通道36中。从通道36中，燃料蒸汽可接着经由出口 44通过室围栏38传至蒸发室12，以通过蒸发过滤器进行过滤和将经过滤的燃料蒸汽(例如，没有燃料组分的燃料蒸汽)排入大气。因此，本发明提供了一排气管路，该排气管路经由通道36通过出口 44和蒸发室12中的蒸发过滤器从进口 42延伸至大气排气口观来排气燃料蒸汽。 除了排气燃料蒸汽之外，另外地采用排气通路来引导经由大气排气口观所接收的进气。如下面所作的更详细地描述，另外采用了至少一部分的排气通路以将液体燃料回流入燃料箱 4。进一步地，如上面所指出的，除了燃料蒸汽之外，在至少一些环境下(例如，由于工作期间燃料箱中燃料的用力挤压)，来自燃料箱4的微量液体燃料可进入密封室14并且， 尤其是密封室中的通道36，如下所述。为了方便将液体燃料从密封室14回流至燃料箱4， 通道36是一专门设计的通道，液体燃料可在其中通过重力回流至燃料箱。例如，在至少一些实施方式中，出口 44位于邻近第一通道部分48中的室围栏38，并且进口 42位于远离室围栏且在第二通道部分50中。第一及第二通道48和50分别通过重新定向部分52连接在一起，以形成通道36，该通道实质上呈U状。
另外，第一和第二通道部分48和50分别定向，从而使得第一通道部分从出口 44 向下朝着重新定向部分52下降，而第二通道部分从重新定向部分向下下降至进口 42。因此，通道36设计成从出口 44到进口 42的连续向下倾斜。分别经由第一和第二通道部分48 和50在出口 44和进口 42之间延伸的重新定向部分52，在至少一些实施方式中，被设计成具有将液体燃料流从第一通道部分大约180度重新定向至第二通道部分的半径。在其它实施方式中，重新定向部分52可以任意角度或配置来重新定向液体燃料，所述角度或配置提供从第一通路部分48重新定向至第二通路部分50的流。借助于从进口 42到出口 44的连续倾斜通路36，密封室14中的任意燃料可经由重力回流入燃料箱4中。进一步地，为了通过从第一通路部分48向下流至第二通路部分50为液体燃料提供一采集点来经由孔口 46回流至燃料箱4，在至少一些实施方式中进口 42可形成为一凹坑、凹槽或池室。在其它实施方式中，进口 42可采取各种其它方式和朝向，诸如平面配置， 其方便了采集液体燃料以回流至燃料箱4。另外，为了防止液体燃料从第一(或第二)通路部分48(或50)溢出至第二(或第一)通路部分，基顶部16已在其上限定了通路围栏M。通路围栏M至少部分地分别在第一和第二通路部分48和50之间延伸，并为液体燃料直接在第一和第二通路部分之间的溢出提供一个局部围栏，而不用穿过重新定向部分52。在至少一些实施方式中，通路围栏 54可包括作为边缘围栏18的部分或凸起，而在其它实施方式中，亦可采用分离结构。在操作中，当燃料箱4位于基本水平位置中时(例如，诸如图1中示出的那样)， 燃料箱中液体燃料的燃料面通常在孔口 46之下，并且蒸汽空间对孔口曝露(不存在燃料箱 4的任意外溢)。当不需要来自燃料箱4的燃料或当燃料的温度上升时，燃料箱中的燃料蒸汽可膨胀，从而引发燃料箱内部的正压力，导致燃料蒸汽从燃料箱4通过孔口 46喷射，以减缓正压力。来自孔口 46的燃料蒸汽可接着穿过通路36并进入密封室14。由于通过密封室14中除了围栏开口 40之外的各种上述边界(例如室围栏38和通路围栏54)有效俘获了燃料蒸汽，燃料蒸汽通过围栏开口排出并进入蒸发室12。在通过大气排气口观排出到大气中之前，进入蒸发室12的燃料蒸汽由位于蒸发室中的过滤介质过滤(以获取没有(或基本没有)碳氢化合物组分的燃料蒸汽)。因此，由通向密封室14中的通路36的孔口 46和蒸发室12中的蒸发过滤器所限定的、并通过大气排气口观引出至大气的排气通路由蒸汽燃料箱排放系统6提供来将来自燃料箱4的燃料蒸汽排出。当燃料箱4中的燃料面温度降低时，或者通过发动机2消耗时，在燃料箱中引发负压力。由负压力引起的真空将大气空气吸入燃料箱4，以防止燃料箱扁瘪。大气空气通过排出燃料蒸汽的相同管路(例如，上述排气管路)进入燃料箱4，然而是沿反方向。换句话说，在负压力条件下，大气空气通过其大气排气口观进入蒸发室12，并在通过位于其中的蒸发过滤器之后，空气进入密封室14。随着大气空气穿过蒸发室12中的蒸发过滤器，其净化(例如回收)过滤器(例如，在将燃料蒸汽排入大气期间)中所俘获的任意燃料组分，并携带该燃料组分向前通过围栏开口 40和出口 44进入密封室14。在密封室14中，空气加上燃料组分经由通路36的重新定向部分52，分别被引导通过第一和第二通路部分48和50 而朝向进口 42。在进口 42，空气加上燃料组分通过孔口 46被引入燃料箱4，从而减少燃料废料。当燃料箱4处于基本水平的位置时，诸如当车辆或者行驶或者停放在基本平整的表面时，可容易地排气燃料蒸汽以及大气空气可被吸入燃料箱4，并且液体燃料进入蒸发室 12的可能性无关紧要。在这些条件下，紧凑及综合的蒸汽燃料箱排放系统6提供了最低限度规避解决方案来通过排气管路排气和进行蒸汽过滤。然而，燃料箱4不必总是位于水平位置，而是可以各种操作角度，从而使得微量液体燃料可分别进入密封室14和蒸发室12。 下面参照图6A和6B描述这样的位置和使用蒸汽燃料箱排放系统6来将液体燃料回流入燃料箱4中。现在转向图6A和6B，根据本发明的至少一些实施方式，说明了当蒸汽燃料箱系统 6安装至位于不同操作角度的燃料箱时蒸汽燃料箱系统6的操作。图6A尤其示出了处于相对于水平面56侧角α (左倾斜)的燃料箱4，而图6Β示出了所描绘的处于相对于水平面成角度β (右倾斜)的燃料箱。每个侧角α和β可包括大约0-90度的角度。进一步地，燃料箱4的每个成角度(例如倾斜)的位置表示安装在正行驶的车辆中或反之位于侧角度位置中的燃料箱。要理解，“所有操作角度包含发动机上的所有期望角度和/或位置，燃料箱 (例如，燃料箱4)在操作期间(或为了操作)安装在该发动机上。如图6Α和6Β中的每个所示，燃料箱4具有安装至其上的基部8，所述基部形成燃料箱的顶部。燃料箱4充满示例性液体燃料58，其具有液体燃料面60。蒸汽空间62存在于燃料箱4之中液体燃料面60之上。应该注意到，出于说明燃料箱4中液体燃料的目的， 燃料箱已示出为半透明的，虽然这不必是其它实施方式中的情况。更确切地，在其它实施方式中，燃料箱4可以是透明的或可能基本是均勻透明的。如图6Α中所看出的，当燃料箱4处于左倾斜位置时，燃料面60典型地位于孔口 46 之下(参见图5)，并因而液体燃料58实质上被阻止进入通路36，而燃料箱保持排气至大气。同样地，如图6Β中所示出的，当燃料箱4处于右倾斜位置时，燃料面60典型地位于孔口 46之下(参见图幻，并因而液体燃料58基本被阻止进入通路36，而燃料箱保持排气至大气。在燃料箱4满溢导致比期望燃料面60更高的面的位置中，燃料面可位于孔口 46之上，并且液体燃料58可进入通路36的第二通路部分50。相关地，当燃料箱4其中具有足量的液体燃料58且燃料箱基本上是倾斜的时，燃料面60亦可到达孔口 46。虽然在上述液体燃料58可进入通路36的条件下，通过通路36的第二通路部分50 的上升角度实质上防止其进一步进入密封室14。上升的第二通路部分50将燃料从重新定向部分52偏离且偏向孔口 46。由于企图把大气空气拉入以补偿正被消耗的燃料，偶然位于第二通路部分50中的燃料可通过由燃料箱中的负压力所引起的真空倒回到燃料箱4中。进一步地，随着以各种不同方向和各种操作角度移动燃料箱4，液体燃料58可非故意地被排入通路36中。例如，如果燃料箱4在边路、向下和向上角度之间快速移动，则进入第二通路部分50的液体燃料有机会经由孔口 46回流到燃料箱4中之前可流过重新定向部分52并进入第一通路部分48。重新定向部分52提供流量限制并且上升的第一通路部分 48提供了另一流量限制来限制燃料流过密封室14。流过通道36且朝着出口 44的燃料通过室围栏38至少部分地被阻止离开密封室14。因此，液体燃料58不得不违背重力，穿过双向上升通路36 (例如，第二通路部分50从进口 42上升到重新定向部分52以及第一通路部分从重新定向部分上升至出口 44)以到达出口 44并横过室围栏到达蒸发室12。通过围栏开口 40流过室围栏38的任意燃料可进入蒸发室12，虽然燃料将不得不穿过过滤器和大气排气口观来退出蒸汽燃料箱排放系统6。因此，到达蒸发室12的任意液体燃料58包含在其中，从而防止液体燃料的任意溢出到外部，即使当液体燃料58已进入密封室14中的通路36和/或蒸发室12时，并当燃料箱4甚至暂时移至基本水平位置时，密封室和蒸发室中的任意燃料可通过重力回流入燃料箱4中。具体地说，分别在密封室14和 /或蒸发室12中的燃料将通过重力偏向以经由通路36和孔口 46返回燃料箱4 ；这种偏向可在消耗燃料箱4中的燃料期间在孔口处通过真空来帮助。因此，不仅当燃料箱4处于水平位置时，而且在主要由于从出口 44下降到进口 42 的至少双向通路36的各种位置中，可采用使用重力和/或真空来将液体燃料58返回燃料箱4。进一步地，蒸汽燃料箱排放系统6的上述安排基本消除了当以各种角度操作时燃料从发动机2的排出，却不需要翻转阀，而根据需要允许燃料从燃料箱4流向发动机及允许大气空气被吸入燃料箱4。因此，当燃料箱4反之被密封(非排气燃料箱盖被恰当地安装)时， 用于将燃料蒸汽从燃料箱4排气的唯一管路通过孔口 46，并最终穿过蒸发室12中的大气排气口观。同样地，大气空气进入燃料箱4的唯一管路通过大气排气口观并最终穿过孔口 46。在其它实施方式中，也可包括具有或不具有控制阀的各种其它端口。现在参考图7-10，根据本发明的至少一些实施方式，示出了安装至燃料箱102的蒸汽燃料箱排放系统100的第二实施方式。图7尤其说明了安装至燃料箱102上的蒸汽燃料箱排放系统100，其依次安装在水平曲柄轴内燃机104上，而图8-10更详细地示出了蒸汽燃料箱排放系统的各个方面。尽管发动机104是水平曲柄轴发动机，要理解蒸汽燃料箱排放系统100同样地能用在垂直曲柄轴发动机中，诸如图1所示出的内燃机2中。现在转向图8和9，图8示出了安装在燃料箱102上的蒸汽燃料箱排放系统100， 而图9是图8的沿线A-A所作的剖视图。参照图8和9，蒸汽燃料箱排放系统100包括蒸发室106，其经由通路108与燃料箱102连通穿过位于密封室112中的流量组合件110。尤其关于燃料箱102，其包括经由串槽118至少间接连接至燃料箱开口 116的燃料箱体114。燃料箱102另外地包括在管状燃料箱颈122中螺纹啮合的燃料箱盖120，该管状燃料箱颈122在燃料箱的燃料箱开口 116和顶部123之间垂直(或基本垂直)延伸。在至少一些实施方式中，连接至燃料箱102(或至另一结构)和燃料箱盖120的链IM防止燃料箱盖与燃料箱脱离，从而防止燃料箱盖在再加燃料期间遗失。进一步地，在至少一些实施方式中，燃料箱颈122的一部分可形成为圆腔126，从而使得随着燃料箱颈从燃料箱顶面123 向上延伸，其向内及向下朝着燃料箱102弯曲以限定一填充孔(诸如燃料箱开口 116)来将燃料填满燃料箱。在其它实施方式中，腔126可以另一种方式形成，从而使其位于邻近燃料箱顶面123，并能假定诸如圆形、正方形、五边形等之类的各种几何(或也可能非几何的)形状。如上面所指出，蒸汽燃料箱排放系统100包括流量组合件110，其在至少一些实施方式中，可邻近燃料箱顶面123或与燃料箱顶面123齐平安装。流量组合件110尤其包括基板128，从而使得密封室112由燃料箱盖120、燃料箱颈122和基板限定。在图10中更详细地描述了流量组合件。在至少一些实施方式中的基板1 是圆板或板状结构，虽然在其它实施方式中，基板可采取其它形式。现在结合图9参照图10，流量组合件110包括其中限定了通路的管130。管130 至少部分地位于密封室112中。如上面所指出的，基板1 邻近燃料箱顶面123进行紧固， 并且在一种实施方式中，采取圆板的形式，该圆板包括远离燃料箱顶面向下延伸的中央管状保护孔132。在其它实施方式中，基板1 可以是变化的形状，并包括各种风格的保护孔， 以允许燃料流经其中，而限制被溅入的燃料流向燃料箱颈122，例如可以使用紧固在一起的一排平面挡板。另外，管130邻近基板顶部134进行紧固，从而使得当基板1 紧固至燃料箱顶面 123时，管130基本位于燃料箱颈122的腔126中。管130可包括进136、进口部138、和重新定向部140，从而使得进口 136是一通过进口部138和重新定向部140连通排气管路(也称为流径)的孔。在一种实施方式中，进口部138可以是圆管形状的(例如，管130的部分)，其利用一个或多个支杆144位于基板顶部134之上，所述支杆提供了足够的抬高以将管130实质上位于腔126的内部。在另一种实施方式中，进口部138可以是诸如具有空心矩形横截面的五边形之类的各种形状之一。进口部138实质上围绕腔1 延伸并进入具有基本相同直径的重新定向部140 中。重新定向部140改变穿过进口部138的流向。在一种实施方式中，重新定向部140延伸至出口部146，该出口部146穿过基板顶部134。进口 136可位于邻近进口部138和重新定向部140的接缝点处，从而形成其间的间隙148。使间隙148最小限制了可溅入进口 136 中并潜在地终止退出进口部138的燃料量。另外，为了利用地心引力来使通过管130流出燃料箱102的燃料最少，进口部138可被支持来随着其从进口 136向重新定向部140延伸而上升。该配置要求燃料箱102中的燃料反抗地心引力沿至少一部分上升管路向上流动， 不管燃料箱向左、向右、向前或向后倾斜。在其它实施方式中，进口 136可位于与重新定向部140近似相同的高度。在一种实施方式中，出口部146从重新定向部140向出口 150延伸，其中出口 150 位于邻近燃料箱102的外部(最好在图8中参看)。虽然重新定向部140和出口部146可在形状和尺寸上进行变化，但是在至少一种实施方式中他们是管状的。出口部146从重新定向部140到出口 150的路线可以是U形配置的，如图9最佳所示，其中重新定向部140向下延伸至出口部146并接着出口部146向上延伸至出口 150。该配置因此利用地心引力来限制可流出燃料箱102的燃料流量，例如由于将重新定向部140定位在燃料箱102的高点处以及亦将出口 150定位在燃料箱中的另一高点处。在其它实施方式中，其它布线配置可用来与燃料流相反施加地心引力。因此，借助于将进口 136定位在与重新定向部140、出口部146和出口 150中的每个相同或优选更高的点处，液体燃料可借助重力方便地回流入燃料箱中。现在返回图8，在至少一些实施方式中，出口部146和尤其出口部的出口经由诸如刚性或挠性管之类的通路108与蒸发室106相通。蒸发室106包括用于过滤燃料蒸汽的材料(例如，蒸发过滤器)，并且可安装在燃料箱顶面123上或邻近燃料箱顶面123，或者反之在发动机104或使用发动机104的车辆周围。进一步地，在一些实施方式中，出口部146可与发动机104的进气点直接连通。因此，本发明利用重力和几何学有益地实施。给定上述实施方式不具有任何活动部分，本发明的蒸汽燃料箱排放系统明显较少可能出现故障。而且，蒸汽燃料箱排放系统或者位于燃料箱上，或者以避免损坏或移除排气系统并使系统易于封装组合的方式一体集成。另外，本发明的蒸汽燃料箱排放系统采用便宜的由塑料或者金属制成的组件来将重新定向来自燃料箱的排气蒸汽，在燃料箱中，排气管路的多个方向防止燃料退出燃料箱。而且，蒸汽燃料箱排放系统设计成使其总是具有一位置，该位置要求燃料反抗重力来为所有要求的操作角度结束燃料箱的排气管路。此外，借助于与燃料箱一体集成或者至少与燃料箱共享一壁，可取消任意外部排气管线，从而提供了一种排气系统，其中任意进入蒸发室的液体燃料可允许回流入燃料箱中。尽管参照图1-10的上述蒸汽燃料箱排放系统的实施方式，本发明的意图是要包含包括各种改进的各种布置和/或附加技术特征到上述实施方式中。另外，上述各种组件的准确形状、尺寸和材料可取决于采用该蒸汽燃料箱排放系统的实施方式和应用进行变化。例如，虽然图1-10的各种组件已描述为由指定材料构建，但是应该理解，在其它实施方式中，也可采用其它类型的材料。而且，预期本发明的实施方式适用于具有移距小于一公升的发动机，或者适用于移距小于一公升且符合上面提到的规则所指定的指南范围内的发动机。在另一种实施方式中，本发明用来包含其它小型发动机、大型火花点火(LSI)发动机、和/或其它更大型(中等尺寸或更大)的发动机。本发明不限于本文包含的实施方式和说明，而是包括那些实施方式的改进形式， 包括归入下列权利要求的范围之内的实施方式的某些部分和不同实施方式的元件的组合。
权利要求
1.一种用于内燃机的蒸汽排放系统，该系统包括至少间接地与燃料箱连通的密封室；以及在密封室中限定的并具有进口和出口的通路；其中，所述进口至少间接地与燃料箱连通并且所述出口至少间接地与蒸发室连通，从而使得该通路在燃料箱与蒸发室之间提供排气管路；以及其中，所述排气管路在发动机的所有操作角度期间既允许来自燃料箱的燃料蒸汽排放又允许空气进入燃料箱。
2.根据权利要求1所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述蒸发室包括大气排气口，以进行从外部接收进气和将燃料蒸汽排放至外部中的至少其中之一。
3.根据权利要求2所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述蒸发室进一步包括蒸发过滤器，以进行过滤和净化燃料蒸汽中的至少其中之一。
4.根据权利要求1所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述通路进一步包括第一通路部分，所述第一通路部分以下降角度从出口延伸至重新定向部分；其中，所述重新定向部分至少部分地改变燃料、燃料蒸汽和空气中至少一个的有向管路。
5.根据权利要求4所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述通路进一步包括第二通路部分，其以下降角度从重新定向部分延伸至进口。
6.根据权利要求5所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述通路至少部分地与燃料箱一体形成并基本由密封室包围。
7.根据权利要求6所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述重新定向部分的形状基本呈半圆形。
8.根据权利要求1所述的蒸汽排放系统，进一步包括包含基板的基部，并且所述通路进一步包括圆管，所述圆管具有进口部、重新定向部和出口部，所述进口部位于所述基板之上，所述重新定向部基本位于所述基板之上并穿过基板延伸至出口部。
9.根据权利要求1所述的蒸汽排放系统，进一步包括基部，所述基部被以紧固至燃料箱以及与燃料箱部分一体形成中的至少其中之一设置，所述基部至少部分地限定密封室和蒸发室。
10.根据权利要求8所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述进口部从进口延伸至所述重新定向部且所述重新定向部至少部分地沿向上方向朝向出口部改变所述通路的角度。
11.根据权利要求10所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述出口部穿过燃料箱顶面延伸并经由通道连接至蒸发室。
12.一种用于内燃机的蒸汽排放系统，该系统包括与燃料箱可操作关联的基部；以及盖部，该盖部紧固至基部以至少部分地限定密封室和蒸发室，密封室具有形成排气管路的第一部分的通路，以允许空气和燃料蒸汽在燃料箱和蒸发室之间流动，和蒸发室具有该排气管路的第二部分，所述排气管路的第二部分允许空气和燃料蒸汽在大气排气口和发动机进口中的至少一个与密封室之间流动；其中，排气管路的第一和第二部分在所有操作角度期间既允许燃料蒸汽排放又允许空气进入。
13.根据权利要求12所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述密封室和蒸发室至少部分由室围栏分隔以至少部分地限制燃料从密封室到蒸发室的流动，所述室围栏具有围栏开口以允许空气或燃料蒸汽在密封室和蒸发室之间流动。
14.根据权利要求13所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述通路包括第一通路部分， 所述第一通路部分从接近室围栏限定的出口向下倾斜。
15.根据权利要求14所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述通路进一步包括第二通路部分，所述第二通路部分从远离室围栏限定的进口向上倾斜。
16.根据权利要求15所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述第一及第二通路部分由重新定向部连接在一起，以形成基本U形结构来改变通过通路的空气、燃料蒸汽或燃料的流向。
17.根据权利要求16所述的蒸汽排放系统，其特征在于，通路围栏基本被设于第一和第二通路之间，以防止燃料在不存在重新定向部分的第一和第二通路部分之间直接移动。
18.根据权利要求15所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述进气口进一步包括其中所限定的孔口，所述孔口与燃料箱直接接触。
19.根据权利要求18所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述进口形成为凹坑以方便燃料采集。
20.根据权利要求12所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述通路至少部分地在基部的基顶部中一体形成，所述基顶部限定了串槽，该串槽至少部分地陷入燃料箱。
21.根据权利要求12所述的蒸汽排放系统，其特征在于，边缘围栏基本包围基部的基顶部的圆周，以至少部分地限定出密封室和蒸发室。
22.根据权利要求12所述的蒸汽排放系统，其特征在于，所述通路由密封室内且位于燃料箱之上的基部的基顶部上的凸壁形成。
23.一种蒸汽排放系统，包括通路，所述通路基本位于燃料箱之中，所述通路具有与燃料箱的蒸汽空间连通的进口， 且限定了与出口部连通的进口部；以及与出口部连通的蒸发室；其中，所述进口部具有基本圆形的管路。
24.根据权利要求23所述的蒸汽排放系统，其特征在于，随着进口部从进口朝着出口部延伸，所述进口部至少沿实质长度上升。
25.根据权利要求23所述的蒸汽排放系统，进一步包括包含基板的基部，并且所述通路进一步包括重新定向部，从而使得进口部位于基板之上以及重新定向部基本位于基板之上且穿过基板延伸至出口部。
26.一种从燃料箱排放燃料蒸汽的方法，该方法包括提供(i)与燃料箱可操作关联的基部；(ii)至少部分由基部限定出的密封室；和 (iii)在密封室中限定的且具有进口和出口的通路，其中所述进口至少间接地与燃料箱连通且所述出口至少间接地与蒸发室连通；以及当燃料箱被正加压时，经由所述通路通过蒸发室将燃料蒸汽从燃料箱排入大气。
27.根据权利要求沈所述的方法，其特征在于，所述通路限定了排气管路，所述排气管路用于在所有操作角度期间既排出燃料蒸汽又使空气边入。
28.根据权利要求沈所述的方法，其特征在于，将燃料蒸汽从燃料箱排放进一步包括在所述通路中沿上升的第二通路部分引导燃料蒸汽；通过所述通路的上升的第一通路部分从第二通路部分沿至少一局部相反的方向重新定向燃料蒸汽；以及经由所述出口将燃料蒸汽从第一通路部分引入蒸发室。
29.根据权利要求沈所述的方法，其特征在于，所述燃料蒸汽的排放进一步包括利用过滤介质过滤通过蒸发室的燃料蒸汽；和通过大气排气口使燃料蒸汽从蒸发室排出。
30.一种发动机，包括与燃料箱可操作关联的基部；至少部分由基部限定的密封室；和在密封室中限定的并具有进口和出口的通路；其中，所述进口至少间接地与燃料箱连通且所述出口至少间接地与蒸发室连通，和当燃料箱被正加压时，燃料蒸汽经由所述通路通过蒸发室从燃料箱排入大气。
31.根据权利要求30所述的发动机，其特征在于，所述通路进一步包括第一通路部分和第二通路部分，其中第一通路部分以下降角度从出口延伸至重新定向部，并且第二通路部分以下降角度从重新定向部延伸至进口，所述重新定向部至少部分地改变燃料、燃料蒸汽和空气中至少一个的有向管路。
32.根据权利要求30所述的发动机，进一步包括进口部和重新定向部，其中所述进口部位于所述进口和重新定向部之间，并且其中所述进口具有基本圆形的管路，所述基本原形的管路随着其延伸至重新定向部而上升。
全文摘要
本发明公开了一种用于内燃机的蒸汽排放系统和一种用于排放燃料蒸汽的方法。该蒸汽排放系统包括至少间接与燃料箱连通的密封室和在密封室中限定的且具有进口和出口的通路。所述进口至少间接地与燃料箱连通且所述出口至少间接地与蒸发室连通，从而使得该通路在燃料箱与蒸发室之间提供排气管路，使得该排气管路在燃料箱的所有定位角度期间允许将燃料蒸汽从燃料箱排放和让空气进入燃料箱。
文档编号F02M37/20GK102197209SQ200980141985
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月20日 优先权日2008年10月21日
发明者埃里克·B·赫达克, 爱德华·A.·于贝尔赫尔, 特拉维斯·D·斯基赛尔 申请人:科勒公司