具有蒸汽收容元件的可外部通风的化油器系统 【相关申请的交叉引用】
本申请要求于2007年9月4日提交的、名称为“Primer System With ActivelyPurged Carbon Canister(具有主动清洗的碳罐的起动注油系统)”的美国临时专利申请No.60/969,815的权益，在此，该临时专利申请通过引用并入本文。
【技术领域】
本发明涉及内燃机，且更具体地涉及用于内燃机中的化油器及相关的进气部件。
背景技术
小型内燃机被用于各种应用中，包括例如割草机、草坪拖拉机、吹雪机以及动力机械。通常，这样的内燃机采用化油器来给内燃机的燃烧室提供适当的空气燃料混合物，用以产生动力。这样的化油器往往具有燃料杯，该燃料杯耦接到化油器的细喉管/文丘里管区域，用作化油器的空气燃料混合室，且燃料至少部分由于文丘里管区域中出现的压差而从燃料杯进入化油器。
许多这样的内燃机被用于季节性机器(如割草机、吹雪机、耕作机)或其他长期不工作的机器(如链锯)，或者在低温条件下工作的其他机器。当内燃机冷却或者长期不工作时，便难以起动该内燃机。另外，即使在起动内燃机后，在内燃机变热之前，该内燃机也可能不会平稳运转。为了提升这样的内燃机在这些操作条件下的性能，许多内燃机包括内燃机起动注油机构，通过该内燃机起动注油机构，为化油器提供更丰富的空气燃料混合物，以实现内燃机性能的提高。
为了起动化油器，传统方案中的多数化油器具有被压入或拧入到化油器主体内的配件，该配件还被连接到通往附着到化油器的燃料杯的通道，所述通道典型地通过铸造或钻道而形成在化油器主体内。另外，该起动注油配件典型地在其相对端(与装配到化油器的一端相对)容纳起动注油管，该起动注油管可以被直接连接到起动注油球或者可以通向这样的起动注油球或其他的起动注油装置在内燃机上所处的另一位置。更加特别地，当使用者按下起动注油球时，空气从起动注油球通过起动注油管、起动注油配件及化油器主体内的通道传送到化油器的燃料杯，由此在燃料杯中得到的空气压力增大使得燃料被压入化油器的文丘里管中。取决于实施例不同，起动注油球可以(例如通过在起动注油球中包括小孔穴)完全通过自身或与另外的通道结合来提供燃料杯的通风道。
这样的传统起动注油机构尽管在多数情况下是满足要求的，但是在一些方面仍然是不满足要求的。通过起动注油球使化油器通风的问题在于，不能对来自化油器燃料杯的燃料中的碳氢化合物提供蒸发排放控制。这种方法不能满足关于一级后操纵式内燃机(Class I walk-behind engine)的化油器蒸发排放规定。至少由于这些原因，如果能够设计出一种改进的起动注油机构则会是有利的。
【发明内容】
在至少一个实施例中，本发明涉及一种起动注油组件。该起动注油组件包括壳体，该壳体包括开口端和出口。该起动注油组件还包括起动注油致动机构，该起动注油致动机构被嵌入到所述壳体的开口端内并封闭该开口端，从而在所述壳体内限定出容积。另外，该起动注油组件包括被置于在壳体内所限定出的容积中的蒸汽收容元件。进一步地，该起动注油组件包括形成在所述壳体内或所述起动注油致动机构内的通风道，其中，所述通风道连通在所述容积和壳体的外部区域之间，其中，所述通风道与所述出口经由延伸通过蒸汽收容元件的流路径而流体连通。
另外，在至少一些实施例中，本发明涉及一种化油器起动注油系统。所述系统包括化油器，所述化油器用于将燃料引入被抽吸到内燃机中的空气中，使得保持预定的燃料空气比，所述化油器还用于响应起动注油器的动作而将额外量的燃料引入到空气中，使得燃料空气比高于所述预定的比。此外，所述系统包括：具有壳体的，起动注油组件，所述壳体包括开口端和出口；起动注油致动机构，该起动注油致动机构被嵌入到所述壳体的开口端中并封闭所述开口端，从而在所述壳体内限定出容积；位于在所述壳体内所限定出的容积中的蒸汽收容元件；以及延伸通过所述起动注油致动机构或所述壳体的通风道，其中，所述通风道与所述出口经由延伸通过所述蒸汽收容元件的流路径而流体连通。所述系统还包括导管，所述导管提供所述出口和与化油器相关联的燃料贮存器内的燃料水平面上方的空间之间的流体连通。
另外，在至少一些实施例中，本发明涉及一种用于减少燃料从化油器中排出的方法，所述化油器通过起动注油器与外部通风。所述方法包括提供起动注油组件，该起动注油组件包括：壳体，该壳体包括开口端和出口；起动注油致动机构，该起动注油致动机构被嵌入到所述壳体的开口端内并封闭所述开口端，从而在所述壳体内限定出容积；位于在所述壳体内所限定出的容积中的蒸汽收容元件；以及延伸通过所述起动注油致动机构或所述壳体的通风道，其中，所述通风道与所述出口经由延伸通过所述蒸汽收容元件的流路径而流体连通。所述方法还包括将起动注油器与化油器以流体连通的方式连接，使得来自化油器的燃料蒸汽进入蒸汽收容元件，并且将所述燃料蒸汽捕集在蒸汽收容元件中。
此外，在至少一些实施例中，本发明还涉及一种化油器系统，所述化油器系统包括化油器和具有燃料水平面上方的空间的燃料杯，其中，所述空间耦接到所述化油器，以便蒸汽通过第一通道在它们之间连通。所述化油器系统另外包括具有第一端口和第二端口的蒸汽收容装置，以及第二通道，所述第二通道将蒸汽收容装置的第一端口至少间接地连接到所述空间，以便蒸汽在燃料杯和蒸汽收容装置之间的进一步连通，其中，蒸汽收容装置的第二端口与化油器系统外面的外部环境直接连通。
【附图说明】
图1示出安装在内燃机上的起动注油组件、化油器及进气歧管的示意图，并且还用虚线示出根据本发明的至少一些不同实施例将起动注油组件与化油器和进气歧管联接的多种不同方式；
图2A至图2D为四个流程图，以示意性形式示出通过图1中所示的将起动注油组件与化油器和进气歧管联接的四种不同方式使图1所示的起动注油组件通风/清洗的四种不同方式；
图3为根据本发明的至少一个实施例的起动注油组件和化油器的一个实施例的示意性局部剖视图；
图4为装配好后的图3所示起动注油组件的成角度的侧视图；
图5为图3所示的起动注油组件的碳罐壳体的剖视图；
图6示出包括附着到内燃机壳体上的碳罐壳体的图3所示的起动注油组件；以及
图7和图8示出根据本发明的一些示例性的可替选实施例的、与图3至图6中所示的起动注油组件不同的其他类型的起动注油组件的截面图。
【具体实施方式】
本发明的实施例涉及各种类型的起动注油系统，它们可以与各种不同类型的内燃机配合实现，所述内燃机包括例如垂直和水平曲轴的四冲程内燃机。参照图1，示出内燃机40具有(包括)安装到其上的、具有燃料杯44的化油器42、空气过滤器46及进气歧管48。如图所示，化油器42的进口50耦接到从外界大气接收空气的空气过滤器46，而该化油器的出口52被示为耦接到通向内燃机的其余部分(例如通向内燃机的一个或多个气缸)的进气歧管48。
在内燃机40上还安装有(还包括)起动注油组件54。该起动注油组件54包括连杆55，起动注油组件通过该连杆55耦接到燃料杯44(尤其是耦接到燃料杯的、在燃料杯中燃料的水平面上方的上部区域)。在包括图1至图6所示实施例在内的本发明的至少一些实施例中，起动注油组件54在其内部包括碳罐，来自燃料杯44(或者潜在地来自内燃机40其他部件，诸如化油器42的部分)的碳氢化合物(如燃料烟雾)被捕集在碳罐内，由此减少这样的碳氢化合物向外界排放。如下面参考图3至图6特别论述的那样，起动注油组件54可使这样的碳罐整合到起动注油球的壳体内。通过将碳罐整合到起动注油球的壳体内，使得这种设计比分离的碳罐使用更少的部件。
为了移除贮存在碳罐中的碳氢化合物，需要清洗起动注油组件54(特别是碳罐)。在本发明的至少一些实施例中，起动注油组件、特别是起动注油组件中的碳罐通过由内燃机操作产生的真空进行主动清洗。为了清洗碳罐，需要使空气经过碳。为了使空气通过碳罐，需要将来自化油器的真空源应用到碳罐。仍然参考图1，如虚线所示，存在允许化油器42(和/或相关的部件)与起动注油组件54(尤其是起动注油组件54的碳罐)之间连通的各种通风通道，以允许对起动注油组件54进行主动清洗。
第一这样的通风通道为直接形成在化油器42中的内通风道56，该内通风道56连通在燃料杯44和化油器的进口50(例如上游端)之间。如参照图3至图6所做的更加详细的描述那样，还可以考虑使进口50构成用于容纳空气过滤器46的空气清洁器箱的一部分，尤其是构成空气清洁器箱中位于空气过滤器下游的区域。因此通过内通风道56对起动注油组件54的清洗可通过起动注油组件的连杆55所耦接的燃料杯44间接地进行。可替选地，第二这样的通风通道包括形成在进口50和燃料杯44之间的外通风道(例如连杆或软管)58。这样的外通风道还可以直接形成在进口50和起动注油组件54之间(这两种可能的方式意在由图1图示，其中通风道58被示为伸进燃料杯44中直到起动注油组件的连杆55)。
第三通风通道为直接形成在化油器42中的内通风道60，该内通风道60连通在燃料杯44和进气歧管48之间(或通向化油器的出口52)。同样地，在此情况下，通过内通风道60对起动注油组件54的清洗通过燃料杯44间接地进行。另外，第四通风通道为将进气歧管48(或化油器42的出口52)连接到燃料杯44的外通风道62(例如连杆或软管)。再次，如上面关于通风道58所述的那样，外通风道62还可以被构造成直接将进气歧管48和起动注油组件54联接(同样地，这两种可能的方式意在由图1图示，其中通风道62被示为伸进燃料杯44中直到起动注油组件的连杆。)
进一步参考图2A至图2D，提供了第一流程图64、第二流程图66、第三流程图68和第四流程图70，它们分别示出与通过图1所示的内通风道56、58和外通风道60、62对起动注油组件54进行的主动清洗相关的多种方式的空气/气体流。特别地，在内燃机40进行运转使得形成真空或部分真空时进行清洗。图2A对应于通过内通风道56对起动注油组件54进行的清洗，示出如何将外界空气抽吸通过起动注油组件54(尤其是通过碳罐)，使得起动注油组件内的碳氢化合物被所述空气拾取。另外，如图所示，夹带有碳氢化合物的空气然后被抽吸进入或经过燃料杯44(也可以称为浮子室或燃料贮存器)，并最终通过内通风道56进入化油器42的进口50中，而进入化油器的燃料烟雾随后在内燃机中燃烧。
图2B对应于通过外通风道58对起动注油组件54进行的清洗，同样示出如何将外界空气抽吸通过起动注油组件54，其中，起动注油组件54中的碳氢化合物被空气拾取。如图所示，取决于外通风道58的构造(例如取决于该通风道是与燃料杯44连接还是直接与起动注油组件54连接)，含有碳氢化合物的空气通过燃料杯44从起动注油组件流出并最终流入化油器42的进口50中，或者通过外通风道58直接从起动注油组件54流出。
另外，图2C和图2D分别对应于分别通过内通风道60和外通风道62对起动注油组件54进行的清洗。如图2C所示，吸入到起动注油组件54中的外界空气穿过起动注油组件54以拾取碳氢化合物，然后穿过燃料杯44并最终传到进气歧管48。相反地，如图2D所示，吸入到起动注油组件54中的外界空气穿过所述起动注油组件以拾取碳氢化合物，然后，取决于外通风道62的构造，所述空气可以通过燃料杯44间接地从起动注油组件流出并最终流向进气歧管48，或者可以直接从起动注油组件流到进气歧管。
虽然在图1至图2D中示出了关于将起动注油组件54中的碳氢化合物主动清除到化油器中/朝向化油器清除的四种不同的构造，但是其他的构造也是可行的。例如，在附加的可替选实施例中，可以使用多个通风道(而不是仅仅单个通风道)来起动注油组件/燃料杯与化油器、化油器入口或进气歧管等联接。而且，尽管上述实施例想到对起动注油组件54的主动清洗，然而在本发明的至少一些其他实施例中，起动注油组件(尤其是起动注油组件的碳罐)仅仅是被动清洗(例如，其中碳氢化合物只被捕集在碳罐中而不会在内燃机运行期间被主动地从碳罐吸回到内燃机中)。在这样的实施例中，不存在内/外通风道56、58、60、62或任何其他类似的通风道。
参考图3，更详细地示出了与图2A所示的采用内通风道56的实施例相对应的主动清洗的起动注油组件及化油器(及其他部件)的示例性实施例的示范特征。如图所示，起动注油组件1包括壳体3和碳罐7，可变形的起动注油球5被嵌入壳体3内。外通风道9位于起动注油球5内以允许空气流入起动注油球5中。通过按压起动注油球5使得相对于壳体而言的远端被压向近端，以致动起动注油球5。这样的按压减小了球5内的容积，由此将空气从起动注油球5排入壳体3中。在至少一个实施例中，球5由操作者的手指所施加的压力所按压。可替选地，球5也可以由任何适当的物体对所述远端所施加的压力所按压。当操作者致动起动注油球5时，操作者的手指或其他物体将外通风道9堵住，从而允许压缩起动注油球5以强制空气通过碳罐7并通过后续限定的通道进入化油器。
碳罐7包含炭介质，优选为活性炭介质。炭介质可以为粉末状、颗粒状、丸状或粉块状，或者可以浸渍到过滤介质上。碳罐7用于允许空气从碳罐的一端轴向流到另一端。这样的空气流穿过所述碳介质。导管13提供起动注油组件1的壳体上的出口管11至化油器17的进口15之间的流体连通。
在至少一个实施例中，化油器如图3所示，但是起动注油组件可以与任何适合的化油器一起使用。化油器17的入口15与燃料杯19流体连通，更具体地，与在燃料杯19中的燃料21上方的空间(例如存在于燃料水平面23上方的空间)流体连通。在内燃机运行时，文丘里效应将燃料21抽吸通过孔25并向上通过喷射器27以将燃料排放到燃料空气混合室29中。然而，当内燃机冷起动时，则需要更充足的燃料空气混合物。通过起动注油球5的、将空气压入燃料杯19中的操作，向混合室29提供额外的燃料。被压入所述空间内的空气向燃料水平面23施加增大的压力，从而迫使额外量的燃料21进入到混合室29中。
碳罐7用于通过吸附来捕集来自化油器的燃料蒸汽并且防止燃料蒸汽通过外通风道9泄漏到大气中。在内燃机正常工作期间，空气通过外通风道9吸入，经由碳罐7进入化油器17中。通过碳罐7的空气流清洗吸附了燃料的炭介质。因此，该空气流带走被碳罐7所吸附的燃料并将该燃料通过通道13传送回燃料杯19，在燃料杯19中，燃料随后通过燃料系统被抽吸到混合室29中。内通风道31将燃料杯19连接到空气过滤器的腔体。内通风道31有助于通过外通风道9抽吸空气并加强对碳罐中的活性炭的清洗。内通风道3 1还提供了一些空气清洁器限制补偿。进口15和内通风道31都在燃料水平面23上方的空气腔体内与燃料杯19连接。
参考图4，以外部视图示出起动注油组件1。其中，起动注油球5就位，通向壳体3的端口仅仅为通风道9和出口管11。起动注油球5可典型地被压配到壳体3中，但是可以使用用于将所述球紧固就位的其他方式。如图5所示，起动注油球5具有基缘33，该基缘33能够被紧固地压入到壳体3的凹部35内。壳体3具有能够放置碳罐7(此图中未示出)的内部容积37。起动注油球5将壳体3的开口端密封，由此防止碳罐与壳体3脱离。如果需要更换碳罐，可以将起动注油球5从壳体3中拉出，从而可触及碳罐。
如图6所示，起动注油组件1(具有碳罐壳体3)被示为安装在示例性的内燃机壳体39上，特别地，可以想到将该内燃机壳体39形成为内部设置有空气过滤器的空气清洁器箱的一部分。虽然图6中未示出，但是基于上述讨论，可以理解在至少一些实施例中，内通风道31将化油器17的燃料杯与空气清洁器箱中的区域、尤其是所述箱中的空气过滤器下游的区域联接。
尽管进行了如上描述，但是本发明旨在包括内燃机和起动注油组件的各种可替选的实施例，这些实施例具有与上述那些特征不同的各种特征，或除上述那些特征之外还具有各种特征。首先，在至少另一些实施例中，可变形的起动注油球由另一个容积排放结构来替代，该容积排放结构在被移动时使得空气朝向燃料杯排放，从而给内燃机起动注油。例如，参考图7，可以采用起动注油组件71的可替选实施例，代替可变形的起动注油球5，活塞72可滑动地置于起动注油组件的壳体74中，壳体74也封装碳罐76，由此将碳罐76置于活塞和耦接(例如通过导管耦接，图中未示出)到燃料杯的出口78之间。如图所示，可以通过偏置装置诸如弹簧75将活塞72相对于壳体74向外偏置。
如图7中所示的活塞72具有与上述关于可变形的起动注油球5所描述的外通风道9类似的外通风道79。也就是说，外通风道79大体从活塞的、当活塞位于壳体内(且由此邻接/靠近该壳体内的碳罐76)时位于壳体74内部的表面延伸至位于活塞的露在外界环境中的外表面上的位置。虽然外通风道79是开口的且允许在不进行起动注油操作时与壳体74(包括碳罐76)的内部之间流体连通，但是在操作者将活塞72向内推到壳体74中时，外通风道79在起动注油期间被操作者的手指遮住并密封，使得空气可以被强制通过碳罐，经由出口78朝向燃料杯流动而不会从外通风道79向外漏出(或漏出很多)。
此外，在包括活塞和/或可变形的起动注油球的另外的可替选实施例中，外通风道不必是由操作者的手指密封的通风道。相反，在这样的可替选的实施例中，当操作者推动/致动活塞或可变形的起动注油球(或其他的容积排放装置)时，外通风道可以是以另外的方式阻塞/密封的单独的通道。例如，仍参考图7，在至少一些使用了偏置弹簧活塞的实施例中，不是使用外通风道79，而是在活塞和碳罐76之间提供了不同的在外通风道77，该外通风道77在壳体中活塞所处的一端的附近延伸穿过壳体74的壁。
在外通风道77被适当布置后，当活塞未受到操作者按压并且由于偏置弹簧的原因而相对于壳体74位于其最外侧位置时，该外通风道开口且未被密封。这允许外界大气与壳体的内部(包括碳罐76)之间的空气连通。然而，一旦将活塞沿着箭头80所示的方向向内充分压入到壳体内以覆盖在该外通风道上时，外通风道77变成封闭的且被活塞72密封。此后，活塞72进一步向内的运动用于使空气通过碳罐，并经由出口78朝向燃料杯转移，而不会经由通风道77漏出。
参考图8，起动注油组件81的另一个可替选的实施例采用可变形的起动注油球82，该起动注油球82被支撑在壳体84上，在壳体84中，在起动注油球和出口88之间设有碳罐86，通过该出口88，所述起动注油组件经由导管(未示出)耦接到燃料杯。在这个实施例中，起动注油球82包括在该起动注油球内部的内唇缘90，内唇缘90与起动注油球的外边缘92向内在径向上间隔开，起动注油球的外边缘92与壳体84的壁连接，这样，在内唇缘和外边缘之间存在环形空间94。另外，壳体84包括内脊96，内脊96也相对于壳体84的壁在径向上向内延伸，且内脊96被构造成当起动注油球受到按压而向内移动到壳体内时与起动注油球82的内唇缘90相接触。
此外，壳体84包括在起动注油球82和内脊96之间的、穿过壳体84的壁的外通风道98。在该构造的情况下，尽管当未进行起动注油时(即，当起动注油球82放松时)壳体84的内部通过外通风道98与外界大气连通，但是当发生起动注油且操作者按下起动注油球82时，内唇缘90和内脊96变得接触从而形成密封，因此，所述外通风道与壳体84内部的其余部分密封隔绝。然后进一步按压起动注油球82用于将空气压入碳罐86中，经由出口88朝向燃料杯运动，而不会通过通风道98漏出。
尽管图7和图8中示出了起动注油组件的一些示例性的可替选实施例，本发明旨在另外包括起动注油组件的其它实施例。例如，在另外的可替选实施例中，可以有多于一个的外通风道(例如外通风道77和79都存在)。实际上，本发明旨在包括与内燃机的化油器/燃料杯结合操作的多种起动注油组件。除了别的之外，本发明旨在包括大量不同的起动注油组件，在所述起动注油组中，碳罐(或其他用于容纳蒸汽的装置/机构)被置于内燃机的化油器/燃料杯与起动注油机构之间，和/或被置于内燃机的化油器/燃料杯与一个或多个外通风道(例如与起动注油机构相关的通风道)之间，使得化油器可以经由碳罐向外通向外部环境/大气。另外，本发明旨在包括以下多种类型的起动注油组件，在所述起动注油组件中，碳罐与起动注油机集成一体以形成起动注油组件，该起动注油组件又耦接到内燃机的化油器/燃料杯。此外，应当理解，本文所描述的碳罐可以采取多种结构/几何形式，并且不必限于任何特定的形状(例如圆柱形状)。
此外，应当理解，本发明还旨在包括化油器系统的实施例，所述化油器系统通过碳罐(或用于容纳蒸汽的其他蒸汽收容装置/机构)向外通向外界环境/大气，即便不存在起动注油机构，且碳罐也不是任何起动注油组件的一部分。例如，本发明旨在包括图7所示实施例的可替选实施例，其中完全没有活塞72(和弹簧75)，使得碳罐76的第一端直接向外面向外界(因为没有活塞，壳体直接具有敞开的面)，碳罐76的第一端与碳罐76的面向出口78的第二端相对。实际上，在另一个可替选的实施例中，假如碳罐的一端耦接到化油器/燃料杯，可以完全省却壳体74。此外，如上所述，本发明旨在包括涉及主动清洗的实施例和涉及被动清洗的实施例(包括没有如上所述的任何起动注油机构或起动注油组件的实施例)。
依照规定，已关于结构特征和方法特征，在不同程度上利用语言描述了本发明。然而，应当理解，本发明并不限定于所示出和描述的特定特征，因为本文中所公开的装置包括将本发明付诸实施的优选形式。因此，以所附权利要求的适当范围内的本发明的任何形式和变型来要求保护本发明，所附权利要求的范围依据等同原则来适当解释。