CN100585149C - 用于控制在燃料系统中的电磁阀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在手动启动的内燃机(1)的燃料系统(30)中通过无电流地打开的电磁阀(21)控制燃料输入的方法。该电磁阀(21)只有在施加电压(UV)并且电流流动的时候，才接通到连接状态。在由发动机控制器(13)给定的截止时间(47)以内当在燃料系统(30)的吸入通道(11)中存在负压时，才在电磁阀(21)的励磁线圈上接通供电电压(UV)，并且使电磁阀(21)通电流，而电磁阀(21)在截止时间(47)的其余不出现负压的时间间隔(50)中被控制单元(20)断开供电电压(UV)，并且使阀(21)处于无电流的打开状态。

Description

用于控制在燃料系统中的电磁阀的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在尤其手动启动的内燃机的燃料系统中通过无电流地打开的电磁阀控制燃料输入的方法。
背景技术
例如由DE 10242816A1已知一种这样的阀。它用于燃料系统中并且用于控制燃料流，用于能够按照内燃机的不同运行参数实现燃料输入的控制。
对于在手持式工作器具的内燃机的燃料系统中不能轻而易举地使用一种这样的电磁阀，因为这种工作器具通常是手动启动的内燃机，它们无电池地运行和启动。供使用的电能通过点火发电机产生，它由感应线圈组成，该线圈与通过曲轴回转的磁铁一起起作用。通过电容中间存储能量，并且用于通过发动机控制器释放点火火花。
因此利用电磁阀对于燃料系统的控制需要附加的能量需求，它通过相应较大尺寸的发电机和蓄能器提供。
发明内容
本发明的目的是，给出一种用于控制电磁阀的方法，它能够以最小的能量需求实现尽可能对于燃料输入无影响。
这个目的通过一种用于在内燃机的燃料系统中通过无电流地打开的电磁阀控制燃料输入的方法得以实现。该电磁阀使得在燃料系统的储藏室与通到吸入通道中的喷嘴之间的燃料管道得以接通，其中在吸入管道中处于负压期间使燃料从喷嘴吸入到吸入通道中，并且只有在电磁阀的励磁线圈上施加电压并且电流流动的时候，该电磁阀才接通到连接状态，其中用于接通电磁阀所必需的能量由蓄能器提供，它在曲轴旋转时由发电机供电，并且其中根据内燃机的运行参数，发动机控制器使电磁阀经过控制单元通过施加供电电压接通到连接状态，用于在由发动机控制器给定的截止时间期间使燃料流截止，由此在截止时间期间使得燃料到吸入通道的排出得以中断，其中只有当在喷嘴上出现负压时，在截止时间内电磁阀的励磁线圈才由控制单元接通到供电电压上，并且使电磁阀通电流，而阀在截止时间的其余在喷嘴上不出现负压的时间间隔中，控制单元断开供电电压，并且使阀处于无电流的打开状态。
按照本发明的方法涉及一种无电流地打开的电磁阀，即一种在静止状态不施加电压地打开的电磁阀。这意味着，在无电流地打开状态要被接通的燃料管道在机械上是不截止的。
如果现在由一个发动机控制器给定截止时间，在该时间以内，进入内燃机吸入通道中的燃料流被中断，因此该电磁阀按照下面的判据进行控制：
为了将供电电压施加在电磁阀上必需满足两个条件：
1.发动机控制器必需给定截止时间；
2.在吸入通道中必需存在负压。
只有当这两个条件都满足时，电磁阀才通电并且机械地截止燃料系统的燃料管道，由此使得将喷嘴上的燃料排出到吸入通道中的排出得以中断。
如果在给定的截止时间期间在吸入通道中不存在负压，则尽管由发动机控制器给定截止时间，电磁阀也无电流地接通，即中断用于电磁阀励磁线圈的供电电压。该电磁阀返回到无电流地打开状态，由此使燃料管道机械地打开。但是因为在吸入通道中不存在负压，在喷嘴上没有燃料进入到吸入通道中，因此燃料流继续中断。
尽管给定截止时间，但是由控制单元使电磁阀上的供电电压断开，并且以这种方式利用在这个时间间隔中在吸入通道中产生的物理的压力特性，用于满足发动机控制器的任务，即不允许燃料排到吸入通道中。
当来自喷嘴的燃料不能物理地排到吸入通道中时，也省去使电磁阀保持在关闭状态的必要性。而且因此也省去用于使电磁阀保持关闭状态所需的电能，因此其结果是，可以不限制功能地以明显的程度节省电能。因此在具有弱功率发电机的内燃机的燃料系统中也与在无电池的、尤其手动启动的内燃机中一样使用电磁阀。按照本发明的方法提供了这种方案，以简单的结构并因此以微小的重量使用电磁控制的燃料系统，这对于手持式的、可携带的工作器具-如发动机链锯、清除切割机或类似器具具有重要意义，用于由此使燃料配量最佳化，也用于使两冲程发动机满足严格的废气值。
在一个简单的实施例中，获得在吸入通道中喷嘴上的压力，并与一种阈值进行比较，其中在截止时间期间只有当吸入通道中的压力小于给定阈值时，才在电磁阀的励磁线圈上施加供电电压。如果在吸入通道中不低于给定的阈值，则电磁阀在这个时间期间尽管给定截止时间也保持无电流地打开。
以简单的方法使阈值对应于环境空气压力。也可以适宜地选择在环境空气压力与内燃机的最小曲轴箱负压之间的压力值作为阈值。
有利的是，通过传感器获得在吸入通道中的压力值并且与给定阈值进行比较。以类似的方法可以通过传感器获得在曲轴箱中的瞬时压力，并且与给定阈值进行比较。
也可以适宜地不使用压力传感器在截止时间以内实现电磁阀的控制。根据气口配气的两冲程或四冲程发动机的结构状况在固定给定的曲轴角度范围里使入口打开；只有在这个时间期间在给定截止时间以内首要近似地使电磁阀通电，以便使燃料管道机械地截止，用于使燃料在喷嘴上的排出根据存在的负压中断。在这个曲轴角度范围以外可以在给定的截止时间以内使所述阀保持打开，由此也可以没有附加传感器地利用按照本发明的方法。
附图说明
其它特征由其它权利要求、说明书和附图给出，在附图中借助于实施例描述按照本发明的方法。附图中：
图1以示意图示出一种具有吸入冲程和点火电路的内燃机，
图2以示意图示出具有电磁可控制阀的汽化器结构的原理图，
图3示出在曲轴箱中在曲轴角度上的压力曲线，
图4示出在吸管中在曲轴角度上的压力曲线，
图5以示意图示出另一具有接通怠速喷嘴的电磁阀的汽化器结构的原理图。
具体实施方式
在图1中以1表示一种内燃机，它在本实施例中是一种两冲程发动机。该内燃机1具有气缸2，在其中具有往复移动的活塞3，它驱动支承在曲轴箱4中的曲轴5旋转。为此该曲轴5通过相应的连杆6与活塞3连接。
所述活塞3控制混合气入口10，该混合气入口在曲轴箱4处于负压时通过吸入管11和空气过滤器17吸入燃烧空气，燃烧空气在通过汽化器12时混入燃料。通过由活塞3控制的混合气入口10使燃料/空气混合物吸入到曲轴箱4中，并且在活塞向下移动时通过在气缸2中构成的溢流通道7输送到燃烧室8中。通过点火控制器13释放火花塞9上的点火火花，它点燃被向上移动的活塞在燃烧室8中压缩的燃料/空气混合物，并且通过其向下的运动驱动曲轴5。
该曲轴5驱动以虚线表示的轮子14，它可以是飞轮、风扇轮或类似部件。在轮子14中设置磁铁，它在设置在轮子14圆周上的、固定的线圈15上感应一种电压，该电压被中间存储在蓄能器16中。该蓄能器16优选是电容或类似器件。
所述蓄能器16一方面供给点火控制器13并将用于点火火花的能量提供给火花塞9使用；此外由蓄能器也驱动控制单元20，它用于控制电磁阀21。该电磁阀21位于燃料系统30中，并且用于控制燃料输入。为此该电磁阀21通过控制导线22与控制单元20连接。
所述燃料系统30包括汽化器12的调节室23以及燃料箱24，从燃料箱供给调节室23。为此如图2所示，在燃料输入管道25中设置燃料泵26，它由内燃机的曲轴箱4中的交变曲轴箱压力(参见图3)驱动。所述燃料泵26的压力端通过入口阀27与调节室23连接，该调节室由膜片28限定。该膜片28通过调节杠杆29克服弹簧29a的作用力来控制入口阀27。
由调节室23分支出主喷嘴HD、适宜的是分负荷喷嘴TD和许多怠速喷嘴L0，L1和L2通到吸入通道11中。
在按照图2的实施例中，在调节室23与燃料管道19中的喷嘴之间设置电磁阀21，如图2所示，它无电流地打开。为此例如使用弹簧21a，它对阀件21b施加力使其处在通流位置中。为了关闭阀21并由此为了截止燃料输入，使电磁阀的励磁线圈通过控制单元20以供电电压UV加载。当供电电压UV处于阀21的励磁线圈上时，使阀件21b克服弹簧21a的作用力回拉，并截止燃料输入。
调整元件32以及节流阀33位于主喷嘴路径31上。通过止回阀34使主喷嘴路径31与主喷嘴HD在吸入通道11的文丘里管35的部位中连接。
与主喷嘴路径31并联地设有分负荷路径36，它通过固定节流阀37供给分负荷喷嘴TD。该分负荷喷嘴TD沿着流动方向38在文丘里管35下游位于喷嘴L1的高度上；为了更清晰起见，在图2和5的示意图中并排地示出喷嘴。
在文丘里管35下游，可摆动的节气门40在吸入通道11中位于主喷嘴HD后面。所述怠速喷嘴L1和L2以及在节气门40下游的排出孔L0通到节气门的旋转区中。所述怠速喷嘴L0，L1和L2共同地由怠速室39供给。所述怠速喷嘴L1大致位于节气门40的轴线41的高度上，并且通过节流阀42与怠速室39连接。
所述怠速喷嘴L2在怠速喷嘴L1上游通到吸入通道11中，并且同样通过节流阀43与怠速室39连接。该怠速室39通过怠速调节螺栓44与主喷嘴路径31连接。
所述怠速喷嘴L0在节气门40下游通到吸入通道11中，并且通过节流阀18与怠速室39连接。
在文丘里管35上游在吸入通道11中设置阻气门45，它以公知的方式为了冷启动内燃机而关闭，用于使混合物变稠。
具有电磁阀21的燃料系统30的结构用于改良的燃料输入，以便能够与吸入通道11中的负压无关地计量燃料。
在蓄能器16中蓄积的能量原则上足以驱动内燃机的点火；如果通过电磁阀21调节地作用于燃料系统，则需要附加的能量，因此对于阀21的供能可能产生问题。
通过电磁阀21可以与活塞3在内燃机中的行程位置无关地、并因此与曲轴位置无关地截止燃料输入。
为了在由控制单元20给定的燃料系统30的截止时间47(图3，4)期间不消耗太多的能量，根据按照本发明的方法，控制所述阀21。总是当由发动机控制器13给出用于关闭阀21的命令时，控制单元20就监控在吸入通道11中在节气门40下游的压力情况。如果在由发动机控制器13给定的截止时间47期间通过控制单元20截止燃料管道19并且控制单元20通过传感器46确定在吸入通道11中没有吸入压力，那么与发动机控制器13的关闭命令相反地断开供电电压UV，因此没有电流流动并由此不消耗能量。因为电磁阀21无电流地打开，所以阀件21b在弹簧21a的作用力下移动并且与发动机控制器13的命令相反地使燃料管道19打开地连接。因为在吸入通道11中不存在负压，所以没有燃料通过喷嘴吸入到吸入通道11中，因此继续给出关闭命令，也就是使得燃料到吸入通道的输入得以中断。
如果持续命令“燃料输入截止”、并且控制单元20确定在吸入通道11中存在一种负压，则使电磁阀21的励磁线圈重新通电，由此机械地截止燃料在燃料系统30中的输入。继续保证命令的执行，即在给定的截止时间47期间中断燃料输入。
借助于图3和4详细描述按照本发明方法的原理。在图3中描绘在曲轴角度°KW上在曲轴箱4中的交变的曲轴箱压力p。从下死点UT开始，曲轴箱压力pmax下降到活塞3上死点OT中的pmin，然后再到下一UT(下死点)增长到pmax。在X轴上在两个下死点UT之间的距离正好对应于一圈曲轴转数，即，360°曲轴角度。
根据混合物入口10相对于活塞3的结构形状和位置，由活塞3控制混合物入口，这也称为气口配气。由于结构状况，混合物入口10只在以EO表示的范围中在曲轴角度上打开。因此只在这个时间期间在吸入通道11中产生负压。
在图4中描绘在曲轴角度°KW上在吸管中的压力p。在时刻T1入口被打开；相应地在吸入通道11中产生在曲轴箱4中出现的负压。对于时刻T2活塞3关闭混合物入口10，由此使负压p再次对应于环境空气压力p0。根据结构状况，在吸入通道11中只在时间间隔EO中确定负压。
现在如果为了限制燃料输入，所述电磁阀21要在截止时间47上截止燃料输入，则只在截止时间47的时间间隔48和49中在吸入管11中产生负压。在其余的时间间隔50中在吸入管11中基本出现环境空气压力p0，因此在这个时间间隔50期间根据物理的压力情况没有燃料进入或吸入到吸入管11中。
现在按照本发明的构思规定，所述电磁阀21仅仅在时间间隔48和49中通电流，即仅仅在截止时间47的这个时间间隔48和49中施加供电电压UV。因此只在这个时间间隔48和49中消耗能量，而在截止时间47的其余的、明显更大的时间间隔50中阀21没有电流，因此不消耗能量。由此能够以最小的能量消耗通过电磁阀21控制燃料系统，而不必通过相应功率的发电机对于显著容量的蓄能器提供能量以供使用。通过按照本发明的方法也使无电池的、手动启动的内燃机可靠地运行。
所述控制单元20必需确定在吸入通道11中的实际吸入负压，以便于能够相应地控制电磁阀21。这一点或者可以通过传感器46，46a实现，其中可以直接通过传感器46确定在吸入管11中的吸入负压。对于一种这样的控制，可以在节气门40下游确定吸入管负压，并且与一种阈值、例如与环境空气压力p0进行比较。当吸入管负压低于给定阈值、例如环境空气压力p0时，那么在截止时间期间将供电电压施加到电磁阀21的励磁线圈上。如果确定在吸入通道11中没有负压，那么断开供电电压UV，由此可以使阀21返回到其无电流打开的状态。因此由于已平衡的环境空气压力p0不能实现燃料流。
也可以选择通过压力传感器46a测量在曲轴箱4中的曲轴箱压力，并且给定一种负压值ps(图3)作为阈值，它位于最小的曲轴箱负压pmin与环境空气压力p0之间。总是当低于阈值负压ps时，在给定的截止时间47期间使阀21通电流；当曲轴箱负压处于阈值ps以上时，即使在截止时间期间阀21也无电流地接通。
因为根据结构状况所述入口10只能在固定的曲轴角度范围EO中在时刻T1和T2以内打开，因此也能够通过控制单元20根据曲轴角度实现对于电磁阀21的控制。如果截止时间47在曲轴角度范围内位于入口时间EO以外，那么可以使电磁阀21彻底保持打开；只有对于在入口时间范围内的曲轴角度，电磁阀21才通电流，只要发动机控制器13或控制单元20预定截止时间。
如同按照图5的实施例所示的那样，也可以对电磁阀21配置怠速系统30a，也就是使燃料系统30与怠速室39的连接截止。通过这种方式也可以调整怠速浓度。也可以通过按照图2的布线来调整混合物成分，即使在怠速的情况下。
由于按照本发明对于电磁阀21的控制，即使在怠速情况下也保证功能可靠的控制，而在怠速情况下只提供有限的电能。在此提供足够的能量供使用，使燃料输入即使通过一圈曲轴转数也完全截止，因为只在入口10打开时间期间对于阀21进行控制；否则保持在无电流地打开的状态，在该状态不消耗能量。通过这种控制可以使混合物成分和燃料流在怠速中以任意方式适配，由此能够按照内燃机的运行参数实现稳定的怠速控制。
在按照图5的实施例中所述怠速系统是一种附属的系统，即，该怠速系统连接在主调节螺栓44a后边。也可以适宜地对应于虚线所示的管道使怠速系统连接在主调节螺栓44a的前面。

Claims (8)

1.用于在内燃机(1)的燃料系统(30，30a)中通过无电流地打开的电磁阀(21)控制燃料输入的方法，该电磁阀(21)使得在燃料系统(30)的储藏室(23)与通到吸入通道(11)中的喷嘴(HD，TD，L1，L2)之间的燃料管道(19)得以接通，其中在吸入管道(11)中处于负压期间使燃料从喷嘴(HD，TD，L1，L2)吸入到吸入通道(11)中，并且只有在电磁阀(21)的励磁线圈上施加电压(UV)并且电流流动的时候，该电磁阀(21)才接通到连接状态，其中用于接通电磁阀(21)所必需的能量由蓄能器(16)提供，它在曲轴(5)旋转时由发电机(14，15)供电，并且其中根据内燃机(1)的运行参数，发动机控制器(13)使电磁阀(21)经过控制单元(20)通过施加供电电压(UV)接通到连接状态，用于在由发动机控制器(13)给定的截止时间(47)期间使燃料流截止，由此在截止时间(47)期间使得燃料到吸入通道(11)的排出得以中断，其中只有当在喷嘴(HD，TD，L1，L2)上出现负压时，在截止时间(47)内电磁阀(21)的励磁线圈才由控制单元(20)接通到供电电压(UV)上，并且使电磁阀(21)通电流，而阀(21)在截止时间(47)的其余在喷嘴(HD，TD，L1，L2)上不出现负压的时间间隔(50)中，控制单元(20)断开供电电压(UV)，并且使阀(21)处于无电流的打开状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获得喷嘴(HD，TD，L1，L2)上的压力(p)并且与一种阈值(po，ps)进行比较，当压力(p)低于给定阈值(po，ps)的时候，在截止时间(47)期间将供电电压(UV)施加到电磁阀(21)的励磁线圈上，当喷嘴(HD，TD，L1，L2)上的负压(p)超过给定阈值(po，ps)的时候，使阀(21)在截止时间(47)期间无电流地打开。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阈值(po)是环境空气压力。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阈值(ps)是在环境空气压力(po)与内燃机(1)曲轴箱(4)中的最小负压(pmin)之间的范围中的压力值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获得在吸入通道(11)上的压力(p)并且与给定阈值(po)进行比较。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获得在内燃机(1)的曲轴箱(4)中的压力(p)并且与给定阈值(ps)进行比较。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁阀(21)在截止时间(47)期间在吸入通道(11)到曲轴箱(4)的入口时间(EO)以外保持无电流地打开。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内燃机是手动启动的。
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