CN107407216A - 发动机控制策略 - Google Patents

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Abstract

一种控制被供应到正操作的发动机的燃料和空气混合物的燃料‑空气比的方法和设备包括以下步骤：确定在混合物贫化之前的第一发动机转速；确定在混合物的贫化期接近结束或结束时的第二发动机转速；以及在贫化结束之后，确定发动机转速是否恢复到第一发动机转速的预定范围内，且如果是，则确定第一转速与第二转速之间的Δ转速差并将此Δ转速差用作因子来确定被供应到发动机的燃料混合物的燃料‑空气比的改变。

Description

发动机控制策略
相关申请的引用
本申请是2015年11月6日提交的PCT国际申请序列号PCT/US15/59376的部分连续案，其要求2014年11月6日提交的美国临时专利申请序列号62/075,945的权益，这些申请中的每一者公开的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开大体涉及发动机控制策略。
背景技术
燃烧发动机被提供通常包括液体燃料和空气的燃料混合物。可针对具体的发动机来校准燃料混合物的空气/燃料比，但不同的操作特性（诸如，负载、加速、减速、燃料类型、海拔高度、过滤器或其他发动机部件的状况、和在生产运行中在发动机和其他部件之间的差异）可影响发动机操作。
发明内容
在至少一些实施方式中，一种控制被供应到正操作的内燃发动机的燃料和空气混合物的燃料-空气比的方法包括以下步骤：确定在改变并优选地贫化（enlean）被供应到正操作的发动机的燃料-空气混合物之前的第一发动机转速；贫化燃料-空气比；确定在贫化接近结束或结束时的第二发动机转速；在结束贫化之后（恢复到正好在贫化之前的燃料-空气比），确定发动机转速是否恢复到第一发动机转速的预定范围内，且如果是，则确定第一发动机转速与第二发动机转速之间的Δ（delta）转速差，并且如果Δ转速差是正值，则使被供应到发动机的混合物的燃料-空气比变富，或如果Δ转速差是负值，则贫化被供应到发动机的混合物的燃料-空气比。在至少一些实施方式中，可针对发动机回转的第一次数来确定第一发动机转速，且可针对大于发动机回转的所述第一次数的发动机回转的第二次数发生燃料-空气比的贫化。在一些实施方式中，可确定第一发动机转速与第二发动机转速之间的多个Δ转速差，且如果此多个Δ转速差中的一半以上是正值，则使被供应到发动机的燃料-空气比变富，或如果此多个Δ转速差中的一半以上是负值，则贫化被供应到发动机的混合物的燃料-空气比。
在至少一些实施方式中，一种控制发动机怠速转速的方法包括：
比较发动机转速与转速阈值，其中，转速阈值可包括一转速范围；
如果发动机转速在转速阈值之外，则调整点火火花的正时直到点火正时调整的阈值量；以及
如果在调整直到点火正时调整的阈值量之后发动机转速不在所述转速阈值内，则调整提供到发动机的空气/燃料混合物以使发动机转速在所述转速阈值内。
在至少一个示例中，可以按足以减小先前做出的点火正时调整的幅度的量来提供空气/燃料混合物调整。在至少一个示例中，当点火正时调整达到点火正时调整的阈值量的高侧时，贫化燃料混合物以增加发动机转速。点火正时调整的阈值量的高侧可以是在点火正时调整的阈值内火花提前的最大增加。并且，在至少一个示例中，当点火正时调整达到点火正时调整的阈值量的低侧时，使燃料混合物变富以减小发动机转速。点火正时调整的阈值量的低侧可以是在点火正时调整的阈值内火花提前的最大减小。
在至少一些实施方式中，一种检测发动机循环的方法包括：
确定连续发动机回转的时间；
比较回转与连续回转的时间；
针对回转的第一阈值次数重复所述比较；以及
针对回转的第二阈值次数确定每隔一次的回转是否快于或者慢于介于之间的回转。
在至少一个示例中，当第二阈值被满足时，基于发动机回转正时跳过点火火花。
在至少一个示例中，如果第二阈值不满足在发动机回转的第一阈值次数内，则每隔一次发动机回转跳过点火火花，并且然后确定发动机转速。如果所确定的发动机转速指示发动机转速未减小到阈值量以下，则可继续点火事件跳过。并且，除继续点火事件跳过之外，还可调整到发动机的燃料供应以对应于发动机进气循环。如果所确定的发动机转速指示发动机转速已减小到阈值量以下，则点火事件跳过可被改变到相反的发动机回转。在点火事件跳过被改变之后，可调整到发动机的燃料供应以对应于发动机进气循环。
在至少一些实施方式中，一种控制发动机加速或减速的方法包括：
确定发动机加速或减速的发生；
在发动机的加速或减速期间在预选的阈值极限内调整点火正时；以及
在发动机的加速和减速期间调整被递送到发动机的空气-燃料混合物。
在至少一个示例中，在空气-燃料混合物调整发生之前或者发生时，可调整点火正时直到调整的阈值量。当发动机加速被确定时，可提前点火正时并且可使空气-燃料混合物变富。当发动机减速被确定时，可延迟点火正时并且可使空气-燃料混合物变富。在至少一些发动机系统中，通过控制减少到发动机的燃料流动的阀来控制空气-燃料混合物，且可通过以下步骤来控制空气-燃料混合物：缩短所述阀减少到发动机的燃料流动的时间段以使混合物变富，或延长所述阀减少到发动机的燃料流动的时间以贫化混合物。
附图说明
将关于附图来阐述优选实施方式和最佳模式的以下详细描述，在附图中：
图1是发动机和包括燃料混合物控制装置的化油器的示意图；
图2是发动机的飞轮和点火部件的局部视图；
图3是点火电路的示意图；
图4是发动机控制过程的流程图；
图5是代表性发动机功率曲线的曲线图；
图6-8是示出可在发动机转速测试期间追踪的几个变量的曲线图；
图9是发动机怠速操作控制过程的示例的流程图；以及
图10是发动机点火和/或燃料控制过程的示例的流程图；
图11是四冲程单缸小排量发动机的λ对发动机转速的曲线的曲线图；
图12A是发动机燃料控制过程的流程图的初始部分；
图12B是用于发动机燃料控制过程的图12A的流程图的剩余部分；以及
图13是示出四冲程单缸发动机的图12A和图12B的发动机燃料控制过程的各种变量的曲线图。
具体实施方式
更详细地参考附图，图1图示发动机2和电荷形成装置4，所述电荷形成装置将燃料和空气混合物递送到发动机2以支持发动机操作。在至少一个实施方式中，电荷形成装置4包括化油器，且化油器可以是任何合适的类型，包括例如膜片式化油器和浮子室化油器。图1中示出了膜片式化油器4。化油器4从燃料箱6吸入燃料且包括混合物控制装置8，其能够更改从化油器递送的混合物的空气/燃料比。为确定期望的瞬时空气/燃料比，比较在更改空气/燃料比之前和之后的发动机转速。基于该比较，可使用混合物控制装置8或某其他部件来更改燃料和空气混合物以提供期望的空气/燃料比。
可以以许多方式来确定发动机转速，其中之一使用点火系统10内的信号，诸如可由旋转飞轮12上的磁体产生的信号。图2和图3图示示例性信号生成或与内燃发动机2一起使用的点火系统10，诸如（但不限于）通常由手持式和落地式草坪和圆艺设备所使用的类型。这样的设备包括链锯、修剪机、割草机等等。点火系统10可根据众多设计（包括磁电机和电容放电设计）中的一者被构造，使得其与发动机飞轮12相互作用，且通常包括控制系统14和用于连接到火花塞（未示出）的点火启动件16。
飞轮12在发动机2的功率下绕轴线20旋转，且包括磁体或磁性部分22。当飞轮12旋转时，磁性部分22旋转经过控制系统14的部件并与其以电磁方式相互作用，以用于除了别的以外感测发动机转速。
控制系统14包括铁磁性定子铁芯或薄片堆叠30，其周围缠绕有充电绕组32、初级点火绕组34和次级点火绕组36。初级绕组34和次级绕组36基本上限定升压变压器或用来点燃火花塞的点火线圈。控制系统还包括电路38（示于图3中）和壳体40，其中，电路38可定位成远离薄片堆叠30和各种绕组。当磁性部分22旋转经过薄片堆叠30时，磁场被引入到薄片堆叠30中，该薄片堆叠进而在各种绕组中感生出电压。例如，旋转的磁性部分22在充电绕组32中感生出电压信号，所述电压信号指示控制系统中的发动机2的回转次数。所述信号能够用来确定飞轮12和曲轴19的旋转转速且因此确定发动机2的旋转转速。最后，在充电绕组32中感生出的电压还用来以已知的方式对电路38供电并对点火放电电容器62充电。在接收到触发信号时，电容器62即刻通过点火线圈的初级绕组34放电，以在点火线圈的次级绕组36中感生出升压的高电压，所述高电压足以跨过火花塞47的火花间隙引起火花以点燃发动机的燃烧室内的燃料和空气混合物。
在正常发动机操作中，发动机活塞在动力冲程期间的向下运动驱动连杆（未示出），所述连杆进而使曲轴19旋转，所述曲轴使飞轮12旋转。当磁性部分22旋转经过薄片堆叠30时，产生了磁场，所述磁场在附近的充电绕组32中感生出用于几种目的的电压。第一，所述电压可用来向控制系统14（包括电路38的部件）提供功率。第二，所述感生电压用来对主要放电电容器62充电，所述主要放电电容器储存能量直到其被命令放电，此时，电容器62在初级点火绕组34两端释放其所储存的能量。最后，在充电绕组32中感生的电压用来产生发动机转速输入信号，该发动机转速输入信号被供应到电路38的微控制器60。这个发动机转速输入信号能够在点火正时、以及控制递送到发动机的燃料混合物的空气/燃料比的操作中发挥作用，如下文所阐述。
现主要参考图3，控制系统14包括电路38（作为可用来实施点火正时控制系统14的电路类型的示例）。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，可替代地使用这个电路38的许多变型。电路38与充电绕组32、初级点火绕组34和优选地切断开关相互作用，且通常包括微控制器60、点火放电电容器62和点火晶闸管64。
如图3中所示的微控制器60可以是8引脚处理器，其利用内部存储器或能够访问用以储存代码以及用于变量和/或系统操作指令的其他存储器。然而，可使用任何其他期望的控制器、微控制器或微处理器。微控制器60的引脚1经由电阻器和二极管联接到充电绕组32，使得充电绕组32中的感生电压被整流并向微控制器供应功率。而且，当在充电绕组32中感生出电压时，如先前所描述的，电流穿过二极管70并对点火放电电容器62充电（假设点火晶闸管64处于非导电状态）。点火放电电容器62保持电荷直到微控制器60改变晶闸管64的状态。微控制器引脚5联接到充电绕组32并接收表示发动机转速的电子信号。微控制器使用这个发动机转速信号来选择具体的操作序列，对所述操作序列的选择影响期望的火花正时。引脚7经由电阻器72联接到晶闸管64的栅极，并从微控制器60传输点火信号，所述点火信号控制晶闸管64的状态。当引脚7上的点火信号低时，晶闸管64不导电且允许电容器62充电。当点火信号高时，晶闸管64导电且电容器62通过初级绕组34放电，因此导致在次级绕组36中引起点火脉冲并且将其发送到火花塞47。因此，微控制器60通过控制晶闸管64的导电状态来管制电容器62的放电。最后，引脚8向微控制器60提供接地参考。
为概述电路的操作，充电绕组32经历对点火放电电容器62充电的感生电压，并向微控制器60提供功率和发动机转速信号。微控制器60根据计算出的点火正时在引脚7上输出点火信号，所述点火信号接通晶闸管64。一旦晶闸管64导电，便为储存在电容器62中的电荷形成通过晶闸管64和初级绕组34的电流路径。通过初级绕组34被放电的电流在次级绕组36中引起高电压点火脉冲。然后，这个高电压脉冲被递送到火花塞47，在此处，火花塞47跨越其火花间隙形成电弧，因此点燃燃烧室中的空气/燃料装料以发起燃烧过程。
如上文所述的，微控制器60，或另一个控制器，可在更改由化油器4（例如）递送到发动机2的燃料混合物的空气/燃料比中起作用。在图1的实施例中，化油器4是膜片式化油器，其具有膜片式燃料泵组件74、膜片式燃料计量组件76、和冲洗/灌注组件78，以上各者中的每一者的大体构造和功能是众所周知的。化油器4包括燃料和空气混合通道80，其在入口端处接收空气并通过燃料回路82接收燃料，所述燃料回路被供应来自燃料计量组件76的燃料。燃料回路82包括形成于化油器主体中的一个或多个通道、端口和/或室。在美国专利号7,467,785中公开了这种类型的化油器的一个示例，所述专利的公开的全部内容通过引用并入本文中。混合物控制装置8可操作以更改在燃料回路的至少一部分中的燃料的流动，以更改从化油器4递送到发动机的燃料混合物的空气/燃料比，从而支持如由节流阀所控制的发动机操作。
对于给定的节流阀位置，发动机的功率输出将随空气/燃料比的变化而变化。图5中示出了随空气/燃料比变化的代表性发动机功率曲线94，其中，空气/燃料比在曲线图上由左到右变得更贫。这个曲线94表明：曲线在富侧上的斜率显著小于曲线在贫侧上的斜率。因此，当更富的燃料混合物被贫化时，与使更贫的燃料混合物被贫化相同量时相比，发动机转速通常将增加更少的量。这在图5中示出，其中，点96与98之间的贫化量与点100与102之间的贫化量相同，但在点100与102之间的发动机转速差大于点96与98之间的发动机转速差。在这个示例中，点96和98比对应于发动机峰值功率输出的燃料混合物富，而点100对应于提供发动机峰值功率输出的燃料混合物且点102比所有其他点都贫。
可在发动机控制过程84中使用发动机功率曲线94的特性，所述发动机控制过程确定被递送到发动机的燃料混合物的期望的空气/燃料比。发动机控制过程84的一个示例在图4中示出，且包括：发动机转速测试，其中，发动机转速被确定为随燃料混合物的空气/燃料比的改变而改变；以及分析部分，其中，使用来自发动机转速测试的数据来确定或确认燃料混合物的期望的空气/燃料比。
发动机控制过程84始于86处，且包括一次或多次发动机转速测试。每次发动机转速测试均可基本上包括三个步骤。这些步骤包括在87处测量发动机转速、在88处改变被提供到发动机的燃料混合物的空气/燃料比、及然后在已经发生空气/燃料比改变的至少一部分之后在92处再次测量发动机转速。
第一步骤用以测量在燃料混合物贫化之前的当前发动机转速。可由如上文所述的微控制器60或以任何其他合适的方式来确定发动机转速。在一个实施方式中，这通过测量三个发动机转速参数来完成，其中第一个发动机转速参数是循环发动机转速。即，发动机回转一次的时间差。在大多数发动机中，存在大量可重复的循环发动机转速变化以及大量不可重复的循环发动机转速变化。这在图6中能够看出，其中循环发动机转速被示于104处。由于这种循环变化性难以在进一步的确定中使用，所以产生了滚动平均值（rollingaverage）（称为F1-XX），其中XX是被平均的回转次数，且通常F1是低平均值（诸如，4或6）。这极大地消除了大的可重复的循环发动机转速变化，但并没有使不可重复的循环发动机转速变化减弱太多。第三发动机转速值是F2-XX，且F2是更大的平均值（诸如，80次回转）。这个平均的量极大地减弱了转速改变的任何变化，且意图是减弱贫化发动机转速改变的影响。既然存在两个可用的rpm值，在这个示例中为F1-6和F2-80，所以这些值的差能够用于表示在发动机转速测试期间由燃料混合物的贫化导致的发动机转速改变。
除测量发动机转速之外，发动机转速测试还包括改变被递送到发动机的燃料混合物的空气/燃料比。这可用混合物控制装置来实现，例如，可致动螺线管阀8，由此改变从化油器4递送到发动机2的混合物的空气/燃料比。在至少一些实施方式中，可将螺线管阀8致动到其闭合位置以减少到主要燃料端口或喷口90的燃料流动，由此贫化燃料和空气混合物。可使阀8闭合特定时间段、或取决于操作参数（诸如，发动机转速）的持续时间。在一种形式中，阀8针对一定次数或范围的发动机回转（诸如，1到150次回转）闭合（或几乎闭合）。这限定了贫化期，其中，更贫的燃料和空气混合物被递送到发动机2。在贫化期接近结束时、结束时或刚结束之后，在92处再次确定发动机转速，如上文所述的。
图6-8示出了在一次或多次发动机转速测试期间发动机转速（以rpm为单位）随发动机回转的次数的变化。F1-6由线106示出，F2-80由线108示出，螺线管致动信号由线110示出，且燃料/空气比（λ）由线112示出。
图6示出在λ=0.81时富的初始空气/燃料比。针对20次回转在示例测试中的贫化量是50度。这意味着螺线管阀在发动机冲程中比其在正常发动机操作（例如，不在测试期间的操作）中将被致动的早50度。螺线管致动的持续时间的增加导致贫化的燃料混合物。根据此贫化，F1-6和F2-80的平均rpm差是30 rpm。由于该贫化是如此大（50度）以至于即使初始空气/燃料比仍比将产生峰值发动机功率的燃料混合物比富6%，还是观察到了30 rpm的减小。
图7示出了针对20次回转但起始空气/燃料比为λ=0.876的相同的50度贫化测试，在λ=0.876时其近似对应于峰值发动机功率。在这个示例中，F1-6与F2-80之间的平均发动机转速差是148 rpm，这大约是λ=0.81的起始空气/燃料比的转速差的5倍。
由于如所描述的过程涉及贫化燃料混合物，所以初始或校准的空气/燃料比应比期望的更富。这确保了至少一定贫化将导致期望的空气/燃料比。在至少一些实施方式中，初始空气/燃料比可比对应于峰值发动机功率的燃料混合物富高达大约30%。代替贫化或除了贫化之外，在给定的化油器构造中还有可能使燃料混合物变富，并且在这种情况下，如果确定存在过贫的空气/燃料比，则发动机转速测试可包括变富步骤。例如，可通过致使额外燃料被供应到发动机、或通过减少空气流动来完成变富。如本文中所述的，该过程可通过始于更富的燃料混合物并使其贫化而变得更简单。
再次参考图4中所示的发动机控制过程，在93处比较在87和92处所获得的两个发动机转速测量值。为改进发动机控制过程的准确性，可执行几次发动机转速测试，其中在每次发动机转速测试之后在97处的计数器增加，且在99处将计数器与阈值相比较以确定是否已执行了期望次数的发动机转速测试。如果已经执行了期望次数的测试，则过程84然后分析来自（一次或复数次）发动机转速测试的数据。
为确定在执行发动机转速测试之前被递送到发动机的燃料混合物是否在空气/燃料比的期望范围内，在95处比较在93处所确定的发动机转速差与一个或多个阈值。最小阈值和最大阈值可用于由于使被提供到发动机的燃料混合物贫化而出现的发动机转速差。低于最小阈值（其可为rpm的一定次数）的发动机转速差很可能指示在所述贫化之前的空气/燃料比与对应于峰值发动机功率的混合物相比更富。相反地，高于最大阈值（其可为rpm的一定次数）的发动机转速差指示空气/燃料比变得太贫（指示起始的燃料混合物比峰值功率燃料混合物贫，如上文所述）。在至少一些实施方式中，最小阈值是15 rpm，且最大阈值是500 rpm或更高。这些值旨在为说明性的而非限制性的，不同的发动机和状况可准许使用不同的阈值。
在图4中所示的过程84中，在过程84的单次迭代中多次执行发动机转速测试。在过程84的一次迭代中，在95处确定发动机转速测试中任一次或多次的发动机转速差是否在阈值内，且如果是，则过程可在101处结束。也就是说，如果阈值次数（一次或多次）的从93确定的发动机转速差在阈值内，则过程可结束，因为起始空气/燃料比（例如，混合物在该过程迭代的第一发动机转速测试之前的空气/燃料比）处于期望的空气/燃料比或在期望的空气/燃料比的可接受范围内。在一个实施方式中，可执行五次发动机转速测试，且可要求在五次发动机转速测试中的至少三次中，发动机转速差在阈值内。当然，可执行任何次数的发动机转速测试（包括仅一次），且可要求任何次数的结果在阈值内（包括仅一次和高达所执行的发动机转速测试的次数）。
如果阈值次数的发动机转速差（在93处所确定的）不在阈值内，则可在103处将混合物的空气/燃料比更改为新的空气/燃料比，并使用新的空气/燃料比来重复发动机转速测试。在95处，如果非期望次数的发动机转速差小于最小阈值，则可在103处使燃料混合物的空气/燃料比变贫，之后重复发动机转速测试。这是因为小于最小阈值的发动机转速差指示在87处的燃料混合物太富。因此，来自103的新的空气燃料比与在执行先前发动机转速测试时的空气/燃料比相比更贫。这能够被重复，直到阈值次数的发动机转速差在阈值内，这指示被提供到发动机的燃料混合物在实施发动机转速测试（例如，在87处）之前是期望的空气/燃料比。同样，在95处，如果非期望次数的发动机转速差大于最大阈值，则可在103处使燃料混合物的空气/燃料比贫化更少或甚至变富，之后重复发动机转速测试。这是因为大于最大阈值的发动机转速差指示在87处的燃料混合物太贫。因此，在这个例子中，来自103的新的空气燃料比与在执行先前发动机转速测试时的空气燃料比相比更富。这也能够被重复，直到阈值次数的发动机转速差在阈值内，其中对于过程的每次迭代来说起始空气/燃料比是不同的。
当在给定的空气/燃料比下出现期望次数的令人满意的发动机转速差（即，在阈值之间）时，可针对发动机的进一步操作维持该空气/燃料比。也就是说，在正常发动机操作期间，可通常以与用于提供令人满意的结果的发动机转速测试的方式相同的方式来致动螺线管阀8。
图8示出了燃料混合物调整测试系列，其始于大约λ=0.7的富空气/燃料比，且终止于大约λ=0.855的空气/燃料比。在这个系列中，重复贫化步骤几次，直到出现期望次数的发动机转速差在阈值内。这导致大约λ=0.855的选择空气/燃料比，且之后可通过控制螺线管阀8或其他混合物控制装置（一个或复数个）以处于或几乎处于该值的燃料混合物来操作发动机以改进发动机性能。
如上文所述，替代试图找到尽可能小的发动机转速差（在改变空气/燃料比之后）以指示发动机峰值功率燃料混合物，该过程可寻求相对大的发动机转速差（其可大于最小阈值）。这可能是有益的，因为当发动机处于负载状态且负载可在空气/燃料比测试过程期间变化时，有时会难以确定在实际发动机使用期间的小的发动机转速差。例如，发动机可与用来切割草（例如，除草机）或木材（例如，链锯）的工具一起使用。当然，可在各种各样的应用中使用发动机。通过在过程中使用更大的转速差，实际发动机负载状况的“噪音”对结果的影响较小。另外，如上文所述，在至少一些小型发动机的正常操作期间，循环转速可能存在显著的变化，从而使得确定更小的发动机转速差非常困难。
如上文所述，当由发动机供电的工具或装置在使用中时，发动机负载可改变。当进行发动机转速测试时，可出现此类发动机操作改变。为便于确定发动机操作状况（例如，负载）在发动机转速测试期间是否已改变，可以在发动机转速测试期间在空气/燃料比改变之后的足够的时间段内第三次测量发动机转速，以允许发动机在空气/燃料比改变之后恢复。如果第一发动机转速（在燃料混合物改变之前获得）和第三发动机转速（在燃料混合物改变之后且在恢复期之后获得）显著不同，则这可指示在测试循环期间出现发动机负载的改变。在这种情况下，发动机转速改变可能不仅仅是由于在发动机转速测试期间的燃料混合物改变（贫化）。可忽略该测试数据（即，不用于进一步的计算），或者可应用校正因子以说明被改变的发动机状况并确保更准确的空气/燃料比确定。
在一种形式中且如上文所述，如上文所述的用来改变空气/燃料比的混合物控制装置包括中断或抑制化油器4内的流体流动的阀8。在至少一个实施方式中，阀8影响液体燃料流动，以减小从化油器4的燃料流动速率并由此贫化从化油器递送到发动机的燃料和空气混合物。阀可以被电气地控制和致动。此类阀的示例是螺线管阀。当螺线管被致动时，阀8可在打开位置与闭合位置之间作往复运动。在一种形式中，当阀闭合时，所述阀防止或至少抑制燃料流动通过通道120（图1），而当阀打开时，所述阀准许燃料流动通过通道。如所示，阀8定位成控制通过燃料回路的一部分（在燃料计量组件的下游且在主要燃料喷口的上游）的流动，所述主要燃料喷口通向燃料和空气混合通道。当然，如果需要，阀8可与燃料回路的不同部分相关联。通过打开和闭合阀8，燃料到主要燃料喷口的流动速率被更改（即，当阀闭合时被减小），从化油器递送的燃料混合物的空气/燃料比也是如此。虽然不是必须的，但是可容易采用旋转节流阀式化油器，因为可从单个燃料回路将所有燃料提供到燃料和空气混合通道，不过也可使用其他化油器。
在一些发动机系统中，点火电路38可提供致动螺线管阀8所必需的功率。也可使用与点火电路38或其一部分相关联的控制器60来致动螺线管阀8，不过也可使用单独的控制器。如图3中所示，点火电路38可包括螺线管驱动器分支电路130，所述螺线管驱动器分支电路与控制器60的引脚3连通并在节点或连接器132处与螺线管连通。控制器可以是可编程装置，且可具有其可访问（例如，储存在可由控制器访问的存储器中）的各种表格、图表或其他指令，控制器的某些功能基于所述各种表格、图表或其他指令。
当在燃料流入燃料和空气混合通道中时的时间的部分期间对螺线管阀通电时，螺线管阀的正时可被控制为校准状态以便确定正常空气/燃料比曲线。为减少由螺线管消耗的功率，在燃料流到燃料和空气混合通道（且在发动机进气冲程期间燃料大体流到燃料计量室）时的时间的后期部分期间，可实施燃料混合物控制过程（也就是说，螺线管可被致动）。这缩短了必须对螺线管通电以实现期望贫化的持续时间。在给定的时段（window）内，在燃料流动时间内对螺线管通电越早则导致越大的贫化，而越晚对螺线管通电则导致越少的贫化。在贫化测试的一个示例中，可在回转的短暂次数（诸如，30）期间对螺线管通电。将在这30次回转贫化期大约结束时测量所得发动机转速，且之后将其与在该贫化期之前的发动机转速相比较。
就4冲程发动机来说，可每隔一次发动机回转或仅在进气冲程期间发生螺线管致动的贫化。每隔一次回转来操作螺线管的这一相同理念可对2冲程发动机起作用，其中主要的差别是螺线管通电时间将略微增加。在2冲程发动机上的更低发动机转速下，螺线管控制然后可切换到每次回转，这可改进发动机性能与系统准确性两者。
图11图示排量为25立方厘米（cm3）的火花点火式汽油动力四冲程发动机的λ相对于RPM的曲线。这是具有图1中所示类型的膜片式化油器4的单缸发动机，其包括混合物控制装置8（诸如，通常打开的螺线管阀）、点火系统10、控制系统14和控制电路（诸如，具有微控制器60的控制电路38）。这种发动机被设计成用在可具有工作头的草坪修剪机上，诸如利用单纤维丝作业的割草机或旋转刀片割草机。这种发动机在基本上0.85的λ空气-燃料比的情况下可具有在大约6,000 rpm到11,000 rpm的范围中的峰值功率输出。
图12A和图12B组合地提供燃料控制过程的至少一些步骤的流程图，燃料控制过程可用来确定并控制小排量发动机的空气-燃料比，所述小排量发动机可具有单缸且排量在大约15-60立方厘米（cm3）的范围中，包括通常在大约3,000-11,000 rpm的范围中操作的此类发动机，诸如，例如，具有25 cm3的排量与图11的λ曲线的火花点火式汽油动力单缸发动机。图13图示了在图12A和图12B的流程图的过程的一部分期间具有图11的λ相对于RPM的曲线的这种发动机的发动机转速和λ数据的曲线图，所述曲线图
如图12A和图12B中所示，发动机控制过程450始于452处（通常在发动机启动时或在发动机启动不久之后），且继续进行到步骤454以确定发动机是否以显著大于其怠速转速（诸如在6,500-10,000 rpm的范围中）的转速R1操作。如果不是，则其返回到开始并重复步骤454直到其已确定发动机正在转速范围R1中操作，且如果是，则继续进行到步骤456与458两者。在步骤456中，微控制器在先进先出（FIFO）的基础上积聚和储存针对80次连续回转（FRPM– 80）的发动机转速，以供在下游步骤中使用。
在步骤458中，通过确定发动机转速在50次连续回转期间改变是否小于250 rpm来确定发动机是否以相对恒定或稳定的转速操作。如果不是，则过程返回到步骤454。如果是，则过程前进到步骤460和462。在步骤460中，微控制器对连续发动机回转的次数进行计数（诸如200次回转），且当其达到200次回转时使过程返回到步骤454并开始对下一个200次发动机回转进行计数。因此，所有剩余的步骤都在200次发动机回转内实现，或被中止并返回到步骤454。
在步骤462中，紧接在开始燃料混合物贫化步骤464之前，确定6次回转的总发动机转速或者平均发动机转速（F1 rpm- 6）并将其保存在缓冲器中。在步骤464中，针对显著大于F1 rpm – 6的固定次数的发动机回转（诸如，例如50次回转）贫化由化油器供应到正操作的发动机的空气-燃料比。在步骤466中，在步骤464的贫化接近结束或结束时，针对较小次数的回转（诸如贫化的最后6次回转（F2 rpm – 6））确定发动机转速并储存以供在一些后续步骤中潜在使用。
在结束贫化之后，过程可前进到步骤468以在空气-燃料比恢复到在贫化开始之前所使用的空气-燃料比之后确定发动机是否已从贫化中恢复。在步骤468中，在发动机转速F1 rpm – 6（刚好在贫化之前）之间作比较以确定在75次连续发动机回转内其是否变成近似等于在步骤456中所确定的FRPM – 80。如果不是，则中止过程的剩余部分且其返回到步骤454的开始。如果步骤468确定发动机转速在75次回转内已恢复，则过程可然后继续进行到步骤470，该步骤确定并储存在贫化接近结束或结束时的发动机转速（F2 rpm – 6）与刚好在开始贫化之前的发动机转速（F1 rpm – 6）之间的差（Δrpm）。期望地但非必要地，针对步骤454至468的步骤的至少几次重复，储存该Δrpm，以提供若干个Δrpm值（Δrpm 1-n个），诸如，例如，1-5个值。Δrpm 1-n个值可全部基本上相同，或一些是正值且一些是负值。在获得并储存了1-n个Δrpm值之后，过程可前进到步骤472，该步骤确定在Δrpm的n个值中（诸如，在5个值中）的任一者是否存在显著改变。如果5个值全部落在转速改变的预定范围内（诸如，-85 rpm到+100 rpm），则步骤472将此视为没有显著改变并前进到步骤474，该步骤致动螺线管8以对空气/燃料比作出相对较小的贫化改变（诸如，不超过1%且理想地0.25%或¼%），且在步骤476处，微控制器改变螺线管打开时间以完成此。
如果步骤472确定Δrpm 1-n个值中的任一者是发动机转速的显著改变（在-85rpm至+100 rpm阈值之外），则过程前进到步骤478，该步骤确定在25次发动机回转内某一分数或某一部分的转速改变（诸如，五分之三）是否为正Δrpm或者负Δrpm，且如果是，则前进到步骤480，该步骤确定应针对下一系列的n个Δrpm值对空气/燃料比作出相对大的改变（诸如，5%），并且前进到步骤476以控制螺线管来实现空气/燃料比的该相对大的改变。如果步骤478确定在25次发动机回转内五分之三个Δrpm值既不是正的也不是负的，则过程可继续进行到步骤482，该步骤确定在50次发动机回转内这些至少五分之三个Δrpm值是否是正的或者负的，且如果是，则继续进行到步骤484，该步骤确定针对空气/燃料比的中等改变（诸如2½%）的螺线管打开时间并且然后前进到步骤476以控制螺线管来实现空气/燃料比的该中等改变。在步骤480和482中的每一者中，如果至少五分之三个Δrpm改变（F2 – F1）是正的，则相应地5%或2½%的空气-燃料比的富化被确定并使其变富，或者如果至少五分之三个Δrpm改变是负的，则相应地5%或2½%的空气-燃料比的贫化被确定并使其贫化。在步骤482中，如果五分之三个Δrpm转速改变既不是正的也不是负的，则不对空气-燃料比作出改变，且过程返回到步骤454的开始。
在步骤476中，在螺线管闭合或打开时间的每一次改变之后，过程返回到步骤454的开始以产生一组更新的Δrpm 1-n个值。由于贫化步骤464和恢复步骤468在125次发动机回转中一起实施且在步骤460中计数器在每200次发动机回转之后中止该过程，所以发动机通常将达到稳定的操作条件，之后在步骤470中确定下一组Δrpm 1-n个值的开始并保存。
如图13中所图示的，如果发动机正在大约9,380 rpm的F1 rpm – 6转速下以λ=0.835的A/F比操作，之后在490处其A/F比被贫化5%或到对于50次回转大约0.877的λ，则这导致对于贫化的最后6次回转的平均发动机转速（F2 rpm – 6）为大约9,305 rpm，且在此贫化之后，FRPM - 6发动机转速在492处恢复，如在步骤468中所确定的在大约30次回转中，且如在步骤458中所确定的，在250次回转内，发动机转速变化小于200 rpm。因此，-75 rpm的Δrpm [F2(FRPM – 6最后) – F1(FRPM – 6开始之前)]是有效Δrpm，如在步骤470中确定和保存的。在494处的下一贫化（其由于步骤460的计数器导致）在A/F比在490处第一贫化5%到对于50次回转大约0.835的λ之后开始200次回转，导致该贫化的最后6次回转的平均发动机转速F2为9,265 rpm。对于刚好在此下一贫化开始之前的6次回转的平均发动机转速F1是9,370rpm。在此第二贫化之后，发动机转速在496处在75次回转内恢复，如在步骤468中所确定的和如在步骤458中所确定的，此第二贫化的ΔR1是大约220 rpm。因此，第二贫化产生-105rpm的有效Δrpm2发动机转速改变，如在步骤470中确定和储存的。
发动机操作可每分钟重复过程450许多次，且因此该过程能够在范围广泛的操作转速内提供对正操作的发动机的期望空气/燃料比的极其良好的控制。例如，如果发动机以在9,000-9,200 rpm的范围中的转速运行一分钟整，则该过程可获得对于Δrpm 1-5的多达大约45组有效值，根据此对由化油器供应到正运行的发动机的燃料混合物的A/F比作出任何需要的调整，且在发动机以在7,000-7,200 rpm的范围中的基本上恒定的转速操作一分钟的情况下，该过程可获得大约35组有效Δrpm 1-5值，根据此对A/F比作出任何需要的调整。
在步骤456和468中的每一者中的发动机回转的次数（x）显著大于在步骤462和466中的每一者中的发动机回转的次数，例如，可以是其至少6倍，且期望地是其至少9倍。步骤464的贫化期需要长到足以潜在地提供发动机转速的显著改变，且短到足以使其并未显著不利地影响发动机性能。例如，在步骤464中，贫化期可以是步骤462或466的发动机回转的次数的至少3倍且期望地至少7倍。步骤468的恢复期可足以使发动机恢复到至少基本上等于其刚好在开始步骤464的贫化之前的转速的转速，例如至少与贫化期的发动机回转的次数相等，且期望地是贫化的此类发动机回转的至少1.25倍。
对于排量为15-60 cm3的汽油动力火花点火式单缸4冲程发动机来说，步骤454的发动机转速R1可为至少4,500 rpm且期望地为至少5,000 rpm，步骤458的ΔR1针对至少20次回转可为至少100 rpm，步骤462的F1和步骤466的F2可针对至少3次回转，步骤464的贫化可针对至少10次回转，且步骤456的FRPM和步骤468的恢复可针对至少20次回转。
对于排量为15-60 cm3的汽油动力火花点火式单缸2冲程发动机来说，步骤454的发动机转速R1可为至少4,000 rpm且期望地为至少7,000 rpm，步骤458的ΔR1针对至少20次回转可为至少100 rpm，且步骤462的F1和步骤466的F2可针对至少3次回转，步骤464的贫化可针对至少20次回转，且步骤456的FRPM和步骤468的恢复可针对至少40次回转。
由于实施过程450所需的唯一传感器是正运行的发动机的转速，且已经由控制电路38感测和确定这个转速以选择和提供正操作的发动机的期望的点火正时，所以这个过程可在没有其他发动机操作参数的任何额外传感器的情况下且通过使用多个过程（诸如通过由控制电路38的微控制器和其他部件执行的适当软件所实施的过程450）来实施，以通过控制螺线管致动的阀的打开时间或闭合时间来确定并根据需要改变A/F比以有效地操作发动机，所述螺线管致动的阀控制在由化油器供应到正运行的发动机的空气/燃料混合物中的燃料的量。
还相信有可能利用系统来提供更富的空气/燃料混合物以支持发动机加速。这可通过以下步骤来实现：更改点火正时（例如，将点火正时提前），和/或缩短对螺线管通电的持续时间使得提供不那么贫的且因此更富的燃料混合物。当初始化油器校准为富时（例如，富了近似20-25%），没有螺线管致动或较少的螺线管致动将导致更富的燃料混合物被递送到发动机。此外，如果能够感测或确定加速的量或加速速率，则可基于加速速率来映射或确定期望的富化量。结合瞬态状况期间的点火正时提前和燃料富化两者，能够控制加速与减速两者以改进发动机性能。在至少一些实施方式中，可控制点火正时，如美国专利号7,000,595中所公开的，所述专利的公开的全部内容通用引用并入本文中。
能够使用点火火花正时来控制怠速发动机转速。虽然不希望拘泥于任何具体的理论，但是当前相信：使用类似的理念，燃料控制可被用来改进怠速发动机转速控制和稳定性。这在瞬态发动机状况（诸如，降速（come-down））结束期间可特别有用。在怠速期间点火与燃料控制的组合可改进发动机性能。
点火正时控制被认为是一种快速响应的控制方法，因为当点火正时被改变时，发动机转速或其他发动机参数可快速改变。然而，可控发动机转速范围受到发动机所能够容忍的点火正时提前的最大量和最小量的约束。空气/燃料混合物改变被认为是一种略慢响应的控制方法，因为发动机操作改变可慢于点火正时改变。将更慢响应的空气燃料混合物控制与更快响应的点火控制相组合能够极大地扩大发动机转速控制范围，且这在至少一些发动机和应用中、在发动机怠速或近怠速操作转速和状况下可特别有用。当然，本文中所公开的创新并不限于怠速和近怠速发动机操作。
如上文所述，可通过点火正时控制（例如，提前或延迟点火事件）实现的发动机转速控制的范围被局限于点火提前的易燃范围。在任何给定的发动机应用中，实际限制可能甚至更窄（大约20到30度的点火提前），以确保适当的发动机性能（诸如，可接受的加速、转出（roll-out）、降速等）。虽然大多数发动机能够基于怠速发动机转速控制经历来自点火正时的性能益处，但是有可能超出点火控制范围，这在至少一些例子中（诸如，当使用不同的燃料或空气密度因海拔高度和温度改变而改变时）会不利地影响发动机性能。这些改变中的一些或改变的组合能够有效地超过点火正时怠速转速控制范围，从而导致怠速转速超过其指定的设定点。为扩大有效怠速发动机转速控制时段，能够将额外的燃料和空气混合物控制（即，改变被递送到发动机的混合物的空气/燃料比）与点火正时相组合。
在组合的控制系统中，可确定点火正时改变的期望阈值，且也可确定期望的发动机怠速转速阈值（很可能被设定为转速范围）。在发动机怠速转速阈值之外的怠速发动机转速可首先导致发动机点火正时的改变。点火正时可被更改直到点火正时改变阈值，并且如果发动机转速仅通过点火正时的改变便终结在发动机怠速转速阈值内，则不需要再进行任何操作。可以相同的方式处理随后的发动机转速改变。然而，如果点火正时被更改直到阈值点火正时改变且发动机转速仍在发动机转速阈值之外，则可更改燃料和空气混合物比直到发动机转速在阈值内为止。点火正时控制与空气/燃料混合物控制的这种组合能够针对所有环境状况极大地扩大控制发动机怠速转速的能力。此外，在许多例子中，将更快响应的点火正时控制用作控制发动机怠速转速的第一措施实现了更迅速的发动机转速控制，并且仅当该第一措施不足时才实施更慢响应的燃料/空气调整控制。这实现了更迅速且响应式发动机转速控制。
火花提前（其中火花是点火事件的开始）的增加通常导致发动机转速的增加，而火花提前的减小通常导致发动机转速减小。同样，由于大多数小型发动机化油器最初被设定为具有略富的空气/燃料混合物（和略打开的节流阀设定），所以提高空气/燃料混合物比（其使得空气/燃料混合物更贫，例如从9:1到11:1）将导致发动机怠速转速增加，并且减小空气/燃料混合物（其使得空气/燃料混合物更富，例如从13:1到10:1）将通常导致发动机转速减小。
在代表性系统中，可将点火正时控制阈值设定在正常点火正时的正或负四（4）度，其中所述度数指示相对于TDC或在其处提供点火火花的某个其他参考位置的发动机角位置。一旦超过高侧上（例如，在+4°处）的点火控制阈值，就能够贫化燃料混合物以增加发动机转速，同时维持点火正时在阈值内，或甚至允许减小点火正时从名义/正常点火正时改变的幅度。同样，如果点火正时提前减小到低阈值（例如，-4°）以下，则能够使空气/燃料混合物变富以减小发动机转速，同时维持点火正时在阈值内，或甚至允许减小点火正时从正常点火正时改变的幅度。
一个代表性控制过程200大体示于图9中。该过程始于201处，在202处检查发动机转速，且在204处作出关于发动机针对该过程正处于怠速还是几乎怠速的确定。在这个示例中，该过程仅用于发动机怠速和近怠速操作，且当发动机不处于怠速或近怠速时，如果需要，可使用其他策略。如果发动机操作不满足第一条件，则过程可在205处结束。如果发动机操作满足第一条件，则在206中确定发动机转速是否在怠速或近怠速操作的期望范围内。如果发动机转速在阈值内，则可重新开始该过程，以根据需要再次检查发动机怠速操作。这个检查可在任何期望的周期性正时处运行。
如果发动机转速在阈值之外，则在208处确定是否已作出最大点火正时调整（即，点火正时是否在阈值范围内）。如果点火正时在其阈值内，则可在210处根据需要以一个或多个迭代步骤或以其他方式调整点火正时直到其阈值。如果额外的点火正时在所述阈值内不可用，则过程继续到212，其中可调整空气/燃料混合物以提供期望的发动机转速改变。过程可继续以周期性地（诸如，每次回转或以更长的间隔）检查发动机转速，或可结束过程。根据需要，可再次运行该过程，以在需要时监控和改变发动机怠速转速控制。
能够应用额外的控制校准技术，以进一步改善怠速转速稳定性和准确性。像统计地查看回转次数或点火正时已超过阈值的时间或超过阈值的点火正时值的标准偏差之类事情能够进一步完善策略。除了别的以外，取决于实际发动机操作数据，可更改正常点火正时和/或调整点火正时控制阈值。
通过知道发动机在哪个阶段操作，当仅每隔一次回转才消耗电功率时，能够极大地减少由发动机使用的总电功率消耗。当点火模块的发电能力常常小于每次回转用以控制发动机所需的功率（点火正时和次级电气负载诸如，电子化油器）时，这在低发动机转速下特别有益。
四冲程发动机具有四个不同的循环：进气、压缩、做功和排气。这四个循环是在两次发动机回转中发生的。始于TDC，进气循环开始，并且在随后的BDC处，进气循环结束且压缩冲程开始。在下一TDC处，压缩循环完成且做功冲程开始。在下一BDC处，动力循环完成且排气冲程开始。因此，进气循环和压缩循环发生在一次发动机回转中，且动力循环和排气循环发生在下一发动机回转中。用于包括进气循环和压缩循环的发动机回转的时间大于（更慢的发动机转速）用于包括动力循环和排气循环的发动机回转的时间（更快的发动机转速）。这主要是由于进气泵送和压缩所致的损耗，从而导致在进气和压缩发动机回转期间发动机转速减小。相反，在做功或燃烧循环期间，发动机转速由于在燃烧事件期间产生的压力的增加而提高。
通过使用微处理器时钟（诸如，在数字点火模块中找到的）可检测转速差。可在小型发动机上执行测量用于发动机回转的时间，所述小型发动机具有安装于飞轮上/飞轮中的单个磁体组。当飞轮磁体旋转经过点火模块时，产生电气信号，其能够用作曲轴角测量。每一次发动机回转都产生一个电气信号，因此这些信号之间的时间表示单次回转的平均发动机转速。能够利用多个磁体组来完成对这个理念的进一步完善，由此允许检测各个发动机循环而非仅仅是产生功率的发动机回转。这也将导致在单次发动机回转内更大的曲轴角分辨率（确定曲轴位置的能力）。
由于从回转到回转可存在大量循环变化，所以有时会难以保证对发动机回转的确定（例如，对应于进气循环和压缩循环的回转，或对应于动力循环和排气循环的回转）。
为改进阶段检测的准确性，可使用针对若干发动机回转确定发动机转速的过程。下文描述此类过程的示例。在发动机启动时，与往常一样，每次发动机回转均提供点火火花，并记录阈值次数的发动机回转转速或时间。在一个示例中，记录对于20次发动机回转中的每一次的时间，并且可以任何合适的方式将该数据记录在任何合适的装置（诸如，但不限于先进先出（FIFO）缓冲器）上。以这种方式，储存最后或最近的20次发动机回转的时间/转速。当然，可使用更多或更少次发动机回转的数据，且20次仅是一个示例。
在发动机回转的阈值次数（例如被选择以准许发动机转速稳定）之后，检查所记录的发动机回转数据以查看是否已出现交替模式，例如其中每隔一次的回转长于介于之间的回转。第二阈值可以是发动机回转的任何期望次数，或其可简单地为从发动机启动或其他发动机事件起的时间。在一个示例中，第二阈值是12次回转，不过根据需要能够利用回转的其他次数。
该过程可查看任何次数的发动机回转时间/转速以确定是否已出现期望的模式。例如，该过程可查看所有20次记录的发动机回转时间以确定是否已出现期望的正时模式。并且，过程可继续，直到20次连续发动机回转表明了期望的正时模式，例如每隔一次的回转短于或长于介于之间的回转。可在发动机启动或某一其他所选发动机事件之后针对给定次数的发动机回转来实施此分析。例如，在一种形式中，仅针对发动机启动之后的最初50次发动机回转，对最后20次回转进行这种分析。可选择这个相对短时段以降低发动机操作将改变（例如，由于节流阀致动）的可能性，发动机操作的改变将导致非由于各种发动机循环效应所致的发动机转速改变。
图10中示出了对过程300的一般描述。在306处，确定期望次数的连续发动机循环（或可能的发动机循环的阈值百分数）是否在发动机回转的期望时段内指示发动机转速改变的期望模式，然后过程可继续到308，其中每隔一次回转跳过点火事件。在一种形式中，仅在包括动力循环的发动机回转期间才提供点火事件，而在包括进气循环和压缩循环的发动机回转期间不提供点火火花。这避免了浪费点火火花和与之相关联的能量。而且，可仅在正确的发动机回转或循环（例如，包括进气循环和压缩循环的发动机回转）期间才从化油器或其他燃料供应装置提供燃料，这在310处指示。以这种方式，能够实现更有效的发动机操作以节约电能、节约燃料及减少发动机排放。
当跳过点火事件时，能够在312处执行对发动机转速的检查以确保发动机转速没有受到不利地影响，这可意指跳过了不正确的火花。例如，如果在跳过了几次点火事件之后，发动机转速减小到阈值以外，则这可意指跳过了燃烧所需的点火火花。如果检测到发动机转速减小，则在314处可每次发动机回转均提供点火火花，或可将被跳过的火花改变到另一发动机回转，并执行对发动机转速的检查以查看是否在正确的发动机回转期间提供了点火火花。
发动机转速检查可在记录回转时发生，或检查可有赖于先前针对发动机回转所记录的数据。在以下示例中，所记录的最近的发动机回转是rpm[0]，先前的回转是rpm[-1]，在那之前的回转是rpm[-2]，等。为使发动机循环/回转检测被认为是成功的，则所记录的回转数据需要满足：( rpm[0] > rpm[-1] )且( rpm[-1] < rpm[-2] )。如果满足，则继续审查至( rpm[-2] > rpm[-3] )且( rpm[-3] < rpm[-4] )。依此类推，直到阈值次数的回转满足该模式，其中，所需的回转的阈值次数能够是高达且包括储存在缓冲器上的所有回转的任何次数。当回转的阈值次数满足该模式时，系统移到下一个阶段，这个阶段将跳过点火事件并根据所确定的发动机回转和在这些回转期间发生的发动机循环来提供燃料。
如果期望次数的连续发动机回转不在发动机回转的期望时段内指示发动机转速改变的期望模式（在306处的“否”响应），则针对已确定次数的发动机回转，点火事件可被终止或不是每隔一次发动机回转被提供。虽然在图10中，“跳过点火”步骤被示为来自306的确定之一的308，当在306处阈值回转标准被满足，则基于这个数据发生“跳过点火”；而当该标准未被满足时，基于别的东西发生跳过点火。可基于对所记录的回转的分析来选择何时跳过火花（例如，如果在每隔一次回转的基础上，更多的回转慢于其他回转，则此信息可用于初始火花跳过，即使回转的全阈值不满足设定规则），或可跳过下一个计划的或任何随后的火花而不考虑所记录的数据。在一个示例中，针对四次发动机回转，每隔一次发动机回转来跳过点火事件。如果在跳过的点火事件之后发动机转速并未减小到阈值以外（如在312处所确定的），则系统认为所述点火事件是在正确的发动机回转期间跳过的。也可在对应的发动机回转期间跳过随后的点火事件，并且也可基于这个正时来控制燃料供应。然而，如果在跳过的点火事件之后发动机转速确实减小到阈值以外，则所述点火事件是在不正确的发动机回转期间跳过的。然后，能够将随后跳过的点火事件设定到其他发动机回转，并且也可基于这个正时来控制到发动机的燃料供应。对发动机转速的随后检查也可用来确保跳过的点火事件没有不利地影响发动机转速。
额外地，当存在更大量循环变化或循环发动机转速的小的差异时，能够执行交替模式的统计分析以提供对发动机循环/阶段的准确确定。能够完成这种类型的分析以有效地缩短所需的确定时间。
一般来说，当点火正时略微被延迟且空气/燃料混合物接近最佳时，大多数小型发动机的怠速运行质量是最好的。但是在这些状况期间，大多数小型发动机也将在快速瞬态加速和减速期间经历性能问题。为帮助减轻这个问题，针对几次回转迅速提前点火正时和使燃料混合物变富这两种做法都能够改进发动机性能。在小型低成本发动机上难以这样做的原因在于没有用于指示迅速负载改变正开始发生的传感器，诸如节流阀位置传感器或歧管压力传感器。
本公开描述了如何使用原始点火信号连同在循环的基础上控制点火正时和燃料混合物能够在这些快速瞬态状况期间改进发动机性能。在美国专利7,198,028中已描述了基于点火信号的瞬态改变来控制点火正时。这些检测方法的使用现在能够被应用以迅速改变点火正时以及经由化油器中的电子燃料控制致动器来迅速改变燃料混合物，由此改进发动机的加速和减速质量。
燃料控制致动器的一个示例包括螺线管，所述螺线管在发动机进气循环期间阻碍燃料流动的至少一部分。作为示例，如果阻碍作用通常发生在进气循环结束时，则能够通过在较早的曲柄角位置处激活常开螺线管（换句话说，通过在进气循环的更长持续时间内阻碍至少一些燃料流动）来使燃料混合物贫化。存在许多可能的校准构型，但一示例可以是：在 200° ATDC处激活螺线管导致0.78的λ值（富）且145°ATDC的螺线管激活角导致0.87的λ值（贫了9%）。因此，在瞬态加速期间将螺线管激活角改变到更富的λ设定（更少燃料流动阻碍）能够改进发动机响应和性能。在加速期间混合物的这种富化能够被调整直至全富设定（无螺线管激活，因此无燃料流动阻碍），并且也能够在检测到已经出现瞬态改变之后针对任何次数的发动机回转被控制。额外地，能够以任何数目种方式来优化燃料流动控制，例如，针对一定次数的回转来提供全富（无燃料流动阻碍）并且针对一定次数的额外回转以设定的速率降低燃料混合物的富度（即，增加燃料流动阻碍）。在几乎无限个示例中的仅一者中，可对3次回转不提供燃料流动阻碍，且可针对10次回转降低富度（即，增加燃料流动阻碍）。存在用于实际控制校准的许多额外选项。同样，能够通过类似的控制技术来改进对减速性能的控制，且在至少一些实施方式中，能够在减速事件期间提高燃料混合物的富度（即，减少燃料阻碍）。在加速期间，也可将点火正时提前直到其最大提前量，所述最大提前量可以是相对于给定发动机操作状况的名义或正常点火正时的预定值和/或校准值。在减速或降速期期间，可延迟点火正时期望的时间（诸如但不限于，一定次数的回转）。何时更改/延迟/提前点火正时以及对正时更改多少可以是预定值或校准值。以这种方式，可在发动机加速和减速期间一起或逐次调整点火正时与燃料控制。
尽管本文中所公开的本发明的多种形式构成了目前优选的实施例，但是许多其他形式是可能的。不旨在本文中提及本发明的所有可能的等效形式或衍生形式。应理解，本文中所使用的术语仅仅是描述性的而非限制性的，且可在不脱离本发明的精神或范围的情况下作出各种改变。

Claims (32)

1.一种控制被供应到正操作的发动机的燃料和空气混合物的燃料-空气比的方法，其包括以下步骤：
(a) 针对发动机回转的第一次数，确定在贫化被供应到所述发动机的所述燃料和空气混合物之前的第一发动机转速；
(b) 针对大于发动机回转的所述第一次数的发动机回转的第二次数，贫化所述混合物的所述燃料-空气比；
(c) 在发动机回转的所述第二次数接近结束或结束时，针对发动机回转的第三次数，确定第二发动机转速；
(d) 在所述贫化结束之后，确定所述发动机转速是否在大于发动机回转的所述第三次数的发动机回转的预定第四次数内恢复到所述第一发动机转速的预定恢复范围内，且如果是，则确定所述第一发动机转速与所述第二发动机转速之间的Δ转速差；以及
(e) 如果所述Δ转速差是正值，则使被供应到所述发动机的所述混合物的所述燃料-空气比变富，或如果所述Δ转速差是负值，则贫化被供应到所述发动机的所述混合物的所述燃料-空气比。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：重复步骤(a)至(d)以获得多个Δ转速差，且如果所述多个Δ转速差中的至少一半是正值，则使被供应到所述发动机的所述燃料-空气比变富，或如果是负值，则贫化被供应到所述发动机的所述混合物的所述燃料-空气比。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个Δ转速差是至少5个转速差。
4. 根据权利要求1所述的过程，其还包括：确定在步骤(a)至(d)中的每一者期间所述发动机是否以至少4,000 rpm的转速操作，且如果不是，则在步骤(e)中不使用所述Δ转速差。
5. 根据权利要求1所述的过程，其还包括：确定在步骤(a)至(d)中的每一者期间所述发动机是否以至少5,000 rpm的转速操作，且如果不是，则在步骤(e)中不使用所述Δ转速差。
6. 根据权利要求1所述的过程，其还包括：在步骤(a)之前，确定在至少20次回转内发动机转速的任何改变是否小于250 rpm，且仅在如果是的情况下，继续进行到确定第一发动机转速的步骤(a)。
7. 根据权利要求1所述的过程，其还包括：在步骤(a)之前，确定在至少20次回转内发动机转速的任何改变是否小于100 rpm，且仅在如果是的情况下，继续进行到确定第一发动机转速的步骤(a)。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第一次数是至少3次回转。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第一次数是至少6次回转。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第三次数是至少3次回转。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第三次数是至少6次回转。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第一次数与发动机回转的所述第三次数相同。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第二次数是至少10次回转。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第二次数是至少20次回转。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第二次数是至少50次回转。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第四次数是至少20次回转。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第四次数是至少40次回转。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第四次数是至少75次回转。
19.根据权利要求1所述的方法，其还包括：确定权利要求1的步骤(a)至(d)是否已在发动机回转的预定第五次数内完成，且如果不是，则在步骤(e)中不使用在发动机回转的所述第五预定次数内未被确定的任何Δ转速差。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，发动机回转的所述第五次数是至少200次发动机回转。
21.根据权利要求1所述的过程，其进一步包括：重复步骤(a)至(d)以获得多个Δ转速差，并且如果所有所述多个Δ转速差都在预定范围内，则使被供应到所述发动机的所述燃料混合物的所述燃料-空气比贫化不超过在所述燃料-空气比的所述贫化之前的步骤(a)的所述燃料-空气比的1%的小量。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个Δ转速差的所述预定范围在-85 rpm到+100 rpm的范围中。
23.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：重复步骤(a)至(d)以获得多个Δ转速差，并且在25次发动机回转内如果所述多个Δ转速差的一半以上在预定转速范围之外且为正值，则使被供应到所述发动机的所述燃料-空气比变富，或如果为负值，则使被供应到所述发动机的所述混合物的所述燃料-空气比贫化，且贫化不超过在使被供应到所述发动机的所述混合物的所述燃料-空气比贫化之前被供应到所述发动机的所述混合物的所述燃料-空气比的5%的相对大的改变。
24. 根据权利要求23所述的方法，其中，对于所述多个Δ转速差，所述预定转速范围是-85 rpm到+100 rpm。
25.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：重复步骤(a)至(d)以在50次发动机回转内且多于25次发动机回转的情况下获得多个Δ转速差，并且如果所述多个Δ转速差的一半以上在预定转速范围之外且为正值或负值，则对被供应到所述发动机的所述燃料混合物的所述燃料-空气比作出不超过在使被供应到所述发动机的所述混合物的所述燃料-空气比贫化之前被供应到所述发动机的所述燃料混合物的所述燃料-空气比的2½%的相对中等改变。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中，针对所述多个Δ转速差的所述预定范围是-85rpm到+100 rpm。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，如果所述多个Δ转速差中的一半以上是正值，则使被供应到所述发动机的所述混合物的所述燃料-空气比变富，或如果所述多个Δ转速差中的一半以上是负值，则使被供应到所述发动机的所述混合物的所述燃料-空气比贫化。
28.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第四次数是发动机回转的所述第三次数的至少6倍。
29.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第二次数是发动机回转的所述第一次数的至少3倍。
30.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机回转的所述第四次数至少等于发动机回转的所述第二次数。
31.根据权利要求1所述的过程，其由微控制器实施，所述微控制器具有所述发动机的所述转速的输入和输出，所述输出控制阀，所述阀能够改变被供应到正操作的发动机的所述燃料和空气混合物的所述燃料-空气比。
32.根据权利要求30所述的过程，其中，所述发动机是排量不超过60立方厘米的单缸发动机。
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