CN109790813A - 控制二冲程火花点火式内燃发动机运行的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于控制火花点火式内燃发动机(100)的运行的方法，其中所述发动机(100)包括：燃烧室(115)；进气管(155)，其适于使所述燃烧室(115)与外部连通；节气门(165)，其设置在所述进气管(155)内；化油器(170)，其适用于将燃料引入所述进气管(155)，以形成空气和燃料的混合物，所述空气和燃料的混合物将被吸入所述燃烧室(115)；以及火花塞(235)，其设置在所述燃烧室(115)内，以产生适于点燃所述空气和燃料的混合物的火花。该方法包括如下步骤：监测节气门(165)的开度(G)和发动机(100)的转速(V)，如果所述节气门(165)的所述开度(G)下降到小于第一开度阈值(GM)，并且所述发动机(100)的所述转速(V)大于第一发动机转速阈值(VF)，则防止火花塞(235)产生火花。

Description

控制二冲程火花点火式内燃发动机运行的方法
技术领域
本发明涉及火花点火式内燃发动机，特别是用于运行小型工作设备(例如链锯、线式修剪机等)的二冲程发动机。更具体地，本发明涉及一种用于控制上述发动机运行的方法。
背景技术
众所周知，二冲程发动机包括至少一个汽缸，该汽缸与相应的活塞配合以限定可变容积的燃烧室，空气和燃料的混合物周期性地被引入该燃烧室中。
活塞借助于连杆机械地连接到曲轴，使得活塞的线性运动转换成曲轴的旋转运动，反之亦然。
在燃烧室中设置有火花塞，该火花塞被循环地控制以产生火花，该火花点燃空气和燃料的混合物，产生排放气体(快速膨胀)，这导致活塞的运动。
空气通过进气管被吸入燃烧室，该进气管使发动机气缸与外部环境连通。
引入汽缸的空气量可以通过节气门调节，该节气门通常是蝶形阀，该节气门设置在进气口中，并且可以从外部启动该节气门，以便改变该节气门的开度。
节气门的启动可以通过合适的加速器构件(例如，杠杆)来执行，该加速器构件可以由使用者手动启动。
燃料通常通过化油器供应，该化油器包括：文丘里(Venturi)管，其沿着进气管，通常布置在节气门的上游；和分配喷嘴，其终止于文丘里管内，并且与用于容纳燃料的腔室连通。
因此，沿文丘里管流动的气流产生真空，该真空通过分配喷嘴从容纳室吸入燃料，并将燃料与流向燃烧室的空气混合。
在传统的发动机中，化油器的构件的尺寸设置为使得混合物的空气/燃料比率总是恒定的并且大致等于预设的校准值(通常略小于化学计量比)。
该校准值是被选择为具有如下效果的值，即，使得当发动机在标准大气压和温度条件下运行时，保证发动机效率和污染物排放之间的理想平衡。
然而，这些二冲程发动机的缺点在于，如果用户启动从全负载运行条件(节气门完全或几乎完全打开)到最小负载运行条件(节气门完全或几乎完全关闭)的突然移动，则发动机减速将花费很长时间来完成，从而劣化发动机响应用户控制的方式。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是通过提供一种用于控制发动机的方法来克服现有技术的上述缺点，该发动机能够改善发动机响应用户控制的方式。
另一个目的是通过简单、合理且尽可能便宜的技术方案来实现上述目的。
通过本发明的特征实现了这些和其他目的，这些特征在独立权利要求中概述。从属权利要求概述了本发明的优选和/或特别有利的方面。
特别地，本发明的一个实施例提供了一种用于控制火花点火式内燃发动机的运行的方法，其中发动机包括：
燃烧室；
进气管，其适合于使燃烧室与外部连通；
节气门，其设置在进气管中；
化油器，其适用于将燃料引入进气管，以形成空气和燃料的混合物，该空气和燃料的混合物将被吸入燃烧室；以及
火花塞，其设置在燃烧室内，以产生适于点燃空气和燃料的混合物的火花；
该方法包括以下步骤：
监测节气门的开度，
监测发动机转速，
如果节气门的开度下降到小于第一开度阈值(例如，表示节气门关闭或几乎关闭的阈值)，并且发动机转速大于第一发动机转速阈值(通常是等于最小或接近最小转速的阈值)，则防止火花塞产生火花。
由于该技术方案，使得每当节气门被带到用于关闭或几乎关闭进气管的位置时，都可以防止产生火花。防止产生火花使得能够防止点燃燃烧室中的燃料，因此发动机仅由于旋转部件的惯性而继续运行。因此，相对于现有技术，发动机减速会快得多，因此改善了响应用户控制的类型和时间。
根据本发明的一个方面，该方法还可以包括如下步骤：如果发动机转速下降到小于第一发动机转速阈值，则将发动机转速(恒定或几乎恒定地)保持在预设目标值(例如，保持在最小转速)。
由于该技术方案，在紧接着关闭或几乎关闭节气门的减速阶段之后，发动机可以有利地保持在最小转速，即重新启动(通过重新启动火花)并保持在预设的最小转速(即保持在预设的最小曲轴转速)。
根据本发明的一个方面，通过调节由化油器形成的混合物中的空气和燃料之间的比率，可以将发动机转速保持在预设目标值。
特别地，混合物中的空气和燃料比率可以有利地通过控制系统调节，该控制系统(例如，闭环控制系统)配置为使发动机转速和预设目标值之间的差异最小化。
本发明的另一方面提供的是，该方法包括如下步骤：如果节气门的开度包括在第二开度阈值和第三开度阈值之间，其中该第二开度阈值小于该第三开度阈值(例如，该第二阈值可以指示节气门至少最小地打开的事实，而第三阈值可以指示节气门完全或几乎完全打开的事实)，根据节气门的开度和发动机转速调节火花塞产生火花的时刻(即点火正时)。
由于该技术方案，当节气门部分地打开时，例如为了加速发动机或将发动机保持在中等负载状态，有利地，可以调节混合物点火时刻，以便获得发动机的最佳性能和/或减少污染物排放。
火花塞产生火花的时刻可以在来自校准图的输出中提供，该校准图的输入接收发动机的转速和节气门的开度。
根据本发明的另一方面，该方法可以进一步包括以下步骤：监测燃烧室中的电离电流，如果节气门的开度超过所述第三开度阈值，则使用该电离电流来调节由化油器形成的混合物中的空气和燃料之间的比率。
由于这种技术方案，每次节气门被置于进气管的完全打开或几乎完全打开的位置时，可以有利地调节燃料量，即使发动机的运行条件(外部压力、外部温度等)相对于标准设计条件发生变化，也可以保证发动机效率和污染物排放之间的最佳平衡。
特别地，在该步骤中，调节空气和燃料之间的比率可以包括以下动作：
以等于预定初始值的空气/燃料比率运转发动机；
对于初始空气/燃料比率值，根据发动机曲轴的角位置产生表示电离电流的第一曲线；
在曲轴的预设角间隔内计算等于第一曲线的积分的值；
修改发动机空气/燃料比率使其达到与初始值不同的第二值；
对于第二空气/燃料比率值，根据曲轴的角位置产生表示电离电流的第二曲线；
在曲轴的等于前一个预设角间隔的角度间隔内计算等于第二曲线的积分的值；
计算第二曲线的积分的值与第一曲线的积分的值之间的差值；
如果该差值显示了大于预设阈值的绝对值，则通过改变空气/燃料比率的初始值以作用于化油。
基本上，该控制提供执行效率测试：如果电离电流的积分的两个值之间的差值显示出小于或等于阈值的绝对值，则这意味着空气/燃料比率的初始值使得能够在发动机效率和污染物排放量之间获得良好的折衷，因此发动机可以继续以该初始值运转；另一方面，如果电离电流积分的两个值之间的差异显示出大于阈值的绝对值，则这意味着空气/燃料比率的初始值无法在发动机效率和污染物排放量之间获得良好的折衷，因此该控制将改变此初始值，使得发动机以相对于空气量的不同的燃料量运行。
该效率测试可以重复多次，始终使用保持恒定的值或使用在先前效率测试结束时可能调整的值作为空气/燃料比率的初始值，从而获得发动机空气/燃料比率的连续控制，因此，该发动机空气/燃料比率总是包含在保证发动机性能和污染物排放量之间良好的折衷的一系列值中。
本发明的另一方面提供的是，该方法还可以包括这样的步骤，即如果发动机转速超过第二发动机转速阈值，则降低发动机转速，该第二发动机转速阈值(例如，指示发动机转速过高的事实的转速值)大于第一发动机转速阈值。
由于该技术方案，可以引入安全功能，该安全功能在例如发动机在满负荷模式下运行时以及在阻力矩为零或几乎为零的条件下，防止发动机转速(即曲轴的旋转速度)达到过高的值。
在这个步骤中，可以通过降低由化油器形成的混合物中的空气和燃料之间的比率(通常通过增加燃料量)，降低发动机的转速。
特别地，通过控制系统可以减小由化油器形成的混合物中的空气和燃料之间的比率，该控制系统配置为增加燃料量直至导致发动机转速降低。
本发明的另一个实施例提供一种火花点火式内燃发动机，包括：
燃烧室；
进气管，其适合于使燃烧室与外部连通；
节气门，其设置在进气管中；
化油器，其适用于将燃料引入进气管，以形成空气和燃料的混合物，该空气和燃料的混合物将被吸入燃烧室；
火花塞，其设置在燃烧室内，以产生适于点燃空气和燃料的混合物的火花；以及
电子单元，其配置为监测节气门的开度，监测发动机转速，并且如果节气门的开度小于第一开度阈值并且发动机转速大于第一发动机转速阈值，则防止火花塞产生火花。
该技术方案基本上获得前述参照控制方法提到的相同优点，特别是当节气门被置于关闭或几乎关闭进气管的位置时加快发动机减速的优点。
显然，发动机电子单元还可以实现控制方法的所有其他方面。
例如，电子单元还可以配置为在发动机转速下降到第一发动机转速阈值以下的情况下，将发动机转速保持在预设目标值，例如保持在最小转速。
特别地，例如通过配置为使发动机转速与预设目标值之间的差值最小化的控制系统，例如，闭环控制系统，电子单元可以通过调节由化油器形成的混合物中的空气和燃料比率，将发动机转速保持在目标值。
另外，电子单元可以配置为在节气门的开度包含在第二开度阈值和第三开度阈值的情况下(其中所述第二开度阈值小于所述第三开度阈值)，根据节气门的开度和发动机转速来调节火花塞产生火花的时刻(即点火正时)。
火花塞产生火花的时刻可以在来自校准图的输出中提供，该校准图的输入接收发动机的转速和节气门的开度。
电子单元还可以被配置为监测燃烧室中的电离电流，如果节气门的开度超过所述第三开度阈值，则使用电离电流来调节由化油器形成的混合物中的空气和燃料之间的比率。
特别地，电子单元可以配置为通过以下动作执行这种调整：
以等于预定初始值的空气/燃料比率运转发动机；
对于初始空气/燃料比率值，根据发动机曲轴的角位置产生表示电离电流的第一曲线；
在曲轴的预设角间隔内计算等于第一曲线的积分的值；
修改发动机空气/燃料比率使其达到与初始值不同的第二值；
对于第二空气/燃料比率值，根据曲轴的角位置产生表示电离电流的第二曲线；
在曲轴的等于前一个预设角间隔的角度间隔内计算等于第二曲线的积分的值；
计算第二曲线的积分的值与第一曲线的积分的值之间的差值；
如果该差值显示了大于预设阈值的绝对值，则通过改变空气/燃料比率的初始值以作用于化油。
根据本发明，电子单元可以配置为在发动机转速超过大于第一发动机转速阈值的第二发动机转速阈值的情况下，降低发动机转速。
通过减小由化油器形成的混合物中的空气和燃料之间的比率来降低发动机转速，例如通过配置为增加燃料量直至导致发动机转速降低的控制系统。
应该注意的是，在上述所有情况下，可以通过改变阀的打开和关闭时间来调节由化油器形成的混合物中的空气和燃料之间的比率，该阀设置为用于关闭管道，该管道使得化油器的分配喷嘴与用于容纳燃料的腔室连通。
附图说明
通过参考附图阅读以非限制性示例提供的后续描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
图1是二冲程火花点火式内燃发动机的图示。
图2是图1所示的发动机的化油器的图示。
图3是用于控制图1所示的发动机的运行的状态机的图示。
具体实施方式
图1示出了内燃发动机100，特别是二冲程火花点火式内燃发动机，该内燃发动机100的类型可用于运行小型便携式工作设备，例如链锯、线式修剪机等。
发动机100通常包括汽缸105，活塞110可滑动地容纳在汽缸105中，活塞110在汽缸105中限定燃烧室115。
活塞110通过连杆120连接到曲轴125，从而限定了曲柄机构系统，通过该曲柄机构系统能够将活塞110的往复运动转换成曲轴125的旋转，反之亦然。
曲轴125容纳在曲轴箱130中，曲轴箱130的内部容积135通过活塞110，使用合适的密封环(未图示)，与燃烧室115分离。
汽缸105包括排气口140，该排气口140适于使燃烧室115与排气管145连通，该排气管145终止于外部环境。
另外，汽缸105包括进气口150，该进气口150适于使燃烧室115与进气管155连通，该进气管155也与外部环境连通。
特别地，进气管155可终止于曲轴箱130的内部容积135中，并且进气管155通过扫气管160与进气口150连通，该扫气管160将曲轴箱130的内部容积135与进气口150连接。
节气门165(通常为蝶形阀)可布置在进气管155中，以调节空气流速。
特别地，节气门165可以在进气管155的最大关闭位置和进气管155的最大打开位置之间的任何位置移位和停止。在进气管155的最大关闭位置，用于空气流动的区段最小(最多为零)，在进气管155的最大打开位置，用于空气流动的区段最大(最多与进气管155的区段重合)。
节气门165的位置可以用节气门165的开度表示，因此0％的开度表示节气门165处于进气管155的最大关闭位置，而100％的开度表示节气门165处于进气管155的最大打开位置。
节气门165在不同位置的启动和维持可以由发动机100的使用者手动执行，例如通过诸如杠杆、旋钮或踏板等加速器构件，该加速器构件机械地和/或电子地连接到节气门165。
发动机还包括化油器170，该化油器170适于将燃料引入进气管155，以便形成空气和燃料的混合物，该空气和燃料的混合物将被吸入燃烧室115内。
化油器170包括文丘里管175，该文丘里管175布置为限定通常在节气门165的上游的进气管155的一部分。
因此，流过文丘里管175的气流适于在进气管155内产生局部真空(由于文丘里效应)。
化油器170还包括分配喷嘴180，该分配喷嘴180与燃料源185连通，并且布置在文丘里管175的产生真空的区域，该区域通常位于具有变窄区段的中心部分。
以这种方式，由文丘里管175产生的真空从燃料源185吸取燃料，并通过分配喷嘴180将燃料引入进气管155，将燃料与流向燃烧室115的气流混合。
根据图2中所示的实施例，燃料源185可包括蓄积室190，该蓄积室190包括与燃料箱200连通的吸入管195和与分配喷嘴180连通的输送管205。
蓄积室190可以至少部分地由柔性膜210限定，柔性膜210将中空壳体215的内部容积分成两个不同的腔室，其中，第一腔室是上述蓄积室190，而第二室220布置为与外部环境连通。
柔性膜210机械地连接到阀225，阀225适于通过响应柔性膜210的振荡来打开和关闭吸入管195。
特别地，当燃料朝向分配喷嘴180离开蓄积室190时，由于第二室220中存在的大气压力，柔性膜210在使蓄积室190的容积减小的方向上变形。
在这种配置中，柔性膜210导致阀225打开，使得能够从箱200吸入额外的燃料，以补偿被引入进气管155的燃料。
将该新的燃料引入蓄积室190同时会引起柔性膜210在与前述方向相反的方向(即使第二室220的容积减小的方向)上发生变形，从而导致阀225的关闭。
由于柔性膜210的这种连续振荡，大体上实现了保持蓄积室190充满燃料的平衡条件，而不管化油器170在使用期间所采取的取向如何。
为了能够调节引入进气管155的燃料量(该燃料量与文丘里管175产生的压力无关)，化油器170可包括阀230，该阀230沿着将蓄积室190与分配喷嘴180连接的输送管205定位。
在一些实施例中，阀230是开关(ON-OFF)阀，该开关阀可以被控制处于关闭位置和处于打开位置。处于关闭位置，该开关阀完全关闭输送管道205，处于打开位置，该开关阀使输送管道205完全打开。
当阀230处于打开位置时，引入进气管155的燃料量最大且仅取决于由文丘里管175产生的真空。另一方面，当阀230处于关闭位置时，引入进气管155的燃料量总是为零。
当发动机运转时，可以控制阀230循环地打开和关闭，以便在全局上将非零量的燃料引入进气管155内，但是燃料量仍然小于由文丘里管175产生的真空所限定的最大值。
在预设的时间段内适当地调节阀230的打开时间和关闭时间之间的比率，因此可以调节在全局上引入进气管155的燃料量，而不管文丘里管175产生的真空如何。
考虑到文丘里管175产生的真空取决于流过它的流速，显然这种类型的调节有利地使得能够改变由化油器170形成的混合物中的空气和燃料之间的比率。
应该注意的是，阀230可以是电控的，例如，通过PWM信号，并且可以通过改变该PWM信号的占空比来实现调节。
返回图1，发动机100还包括火花塞235，该火花塞235与汽缸105相关联，并且适于在燃烧室115中循环地产生火花，从而点燃空气和燃料的混合物。
通常地，火花塞235控制为在活塞110每次处于接近活塞110的上止点时产生火花，即处于接近燃烧室115的体积最小的位置。
一般地，假设曲轴125的角位置为0角，则根据曲轴125的角位置指示的活塞110的位置对应于活塞110的上止点。
通常地，火花塞235控制为基于相对于活塞110的上止点的若干提前角度产生火花，即在活塞110仍然在使得燃烧室115的容积减小的方向上移动时产生火花。
在产生火花时，空气和燃料的混合物的燃烧产生的废气快速膨胀，这推动活塞110在汽缸105内从上止点朝向下止点滑动，即朝向燃烧室115的容积最大的位置滑动。
在该向下冲程期间，活塞110首先打开排气口140，以允许排放气体朝外部环境流出，然后打开进气口150，以允许新的空气和燃料的混合物流入燃烧室115。
特别地，由于活塞110的运动，新的混合物负载通过扫气管160被引入燃烧室115，活塞110朝向下止点滑动，首先关闭进气管155，然后将容纳在曲轴箱130中的混合物朝向燃烧室115泵送。
在到达下止点时，活塞110朝向上止点开始向上冲程，再次打开进气管155，从而能够将新的空气和燃料的混合物吸入曲轴箱130中。
同时，在该向上冲程期间，活塞110首先关闭进气口150和排气口140，然后逐渐减小燃烧室115的容积，压缩容纳在燃烧室115中的空气和燃料混合物。
当活塞110再次接近上止点时，控制火花塞235以产生另一个火花并重复该循环。
发动机100的运转可以由与一个或多个传感器通信和/或与发动机100相关联的装置通信的电子单元240控制。
特别地，电子单元240可以接收来自各种传感器的输入信号，各种传感器配置为产生与各种物理参数成比例的信号，各种物理参数与发动机100相关联。
这些传感器可包括：传感器245，其用于检测发动机100的转速，即适于检测曲轴125的旋转速度(例如，以每分钟转数(Rpm)来表示)的传感器；和传感器250，其用于检测位置，即用于检测节气门165的开度(例如，以百分比表示)。
电子单元240还可以向影响发动机100运行的各种装置发送输出信号，各种装置包括：火花塞235，其确定燃烧正时；和阀230，其确定混合物中空气和燃料之间的比率。
根据本文，电子单元240可以配置为通过类似于图3中所示的状态机来控制发动机100的运行。
状态机包括多个控制程序(状态)，这些控制程序(状态)由电子单元240选择性地和交替地执行，根据下文概述的合适标准从一个转到另一个。
在本文的上下文中，从一个控制程序“转到”到另一个控制程序用于指示第一控制程序的执行被中断，以及此后立即激活另一个控制程序的执行。
首先，状态机包括启动程序S100，该启动程序S100仅在启动发动机100时启动。
发动机100可以通过电启动器启动，或者更常见地在这种类型的应用中，通过手动绳索系统启动。
启动程序S100提供电子单元240控制火花塞235，以产生仅旨在启动发动机100的火花，而没有特定的化油控制，即没有特定地控制混合物中空气和燃料之间的比率，因此，将该比率简单地设置为预先设定的校准值。
启动程序S100提供电子单元240监测发动机100的转速V，即曲轴125的旋转速度。
当发动机100的转速V超过预设阈值VA时，电子单元240从启动程序S100转到用于管理最小转速的程序S105。
发动机100的转速V的阈值VA通常是相当低的值，该相当低的值可以等于发动机100的最小转速或者与发动机100的最小转速略微不同。
最小转速可以定义为发动机100必须保持以克服旋转部件的摩擦的最小转速。
发动机100的转速V的阈值VA可以例如等于大约2900Rpm。
用于管理最小转速的程序S105提供电子单元240将发动机100的转速V保持恒定(或几乎恒定)在预设目标值，通常保持恒定(或几乎恒定)在最小转速或非常接近最小转速的值。
发动机的目标转速V的值可以例如包括在2900Rpm和3600Rpm之间。
为了将发动机100的转速V保持在预设目标值，管理最小转速的程序S105可以提供电子单元240适当地调节由化油器170形成的混合物中的空气和燃料之间的比率。
例如，电子单元240可以执行闭环控制循环，该闭环控制循环提供测量发动机100的转速V，计算测量的转速V和目标值之间的差值，以及将这种差值作为输入提供给控制器(例如，比例(P)、比例积分(PI)或比例-积分-微分(PID)控制器)，该控制器的输出改变空气/燃料比率，以便使上述差值最小化。
控制器的输出可以是能够在预设的时间段内改变阀230的打开时间和关闭时间之间的比率(例如，控制阀230的PWM信号的占空比)的信号。
同时，管理最小转速的程序S105提供电子单元240监测节气门165的位置，即节气门165开度G，并将节气门165开度G与预设阈值GA进行比较。
阈值GA可以是用户请求发动机100加速的起始值。
例如，阈值GA可以等于大约6％。
如果节气门165的开度G超过阈值GA，则电子单元240从用于管理最小转速的程序S105转到用于管理加速的程序S110。
用于管理加速的程序S110提供电子单元240将空气/燃料比率大致保持恒定在预设值，例如将打开和关闭阀230的时间之间的比率保持为恒定。
该空气/燃料比率的预设值可以是当发动机100处于满负荷运行时可能校正的校准值，如下文所述。
用于管理加速的程序S110还可以提供电子单元240继续监测发动机100的转速V和节气门165的开度G，并且电子单元240根据这两个运行参数调节火花塞235产生火花(即相对于活塞110的上止点提前产生火花)的时刻。
一般而言，提供的是，随着节气门165的开度G和/或发动机100的转速V的增加，电子单元240逐渐增加火花提前角(例如从-28°加到-31°加)，反之亦然。
实际上，提前值设置在校准图的输出中，该校准图的输入接收发动机转速V和节气门165的开度G。
同时，用于管理加速的程序S110提供电子单元240将节气门165的开度G与预设阈值GB进行比较，将发动机100的转速V的值和预设阈值VB进行比较。
阈值GB是这样的值，即小于该阈值GB，则节气门165大致处于关闭，而阈值VB是这样的值，即小于阈值VB，则发动机100大致处于最小转速。
阈值GB可以等于或小于阈值GA或近似等于3％，而阈值VB可以等于或大于在用于管理最小转速的程序S105中使用的目标值或近似等于3600Rpm。
如果节气门165的开度G下降到小于阈值GB或者如果发动机100的转速V的值下降到小于阈值VB，则电子单元240从用于管理加速的程序S110转回到用于管理最小转速的程序S105。
用于管理加速的程序S110提供电子单元240将节气门165的开度G与预设阈值GC进行比较，将发动机100的转速V的值和预设阈值VC进行比较。
阈值GC是表示发动机100在节气门165几乎完全打开的情况下运转的值，而阈值VC是表示发动机100接近允许的最大转速状态的值。
阈值GC可以远大于阈值GA或近似等于70％，而阈值VC可以远大于在用于管理最小转速的程序S105中使用的目标值或例如近似等于6000Rpm。
如果节气门165的开度G超过阈值GC或者如果发动机100的转速V的值超过阈值VC，则电子单元240从用于管理加速的程序S110转到用于管理满负荷的程序S115。
最后，用于管理加速的程序S110提供电子单元240将节气门165的开度G与其他两个预设阈值GD和GE进行比较，在这两个预设阈值GD和GE之间节气门165部分地打开。
阈值GD可以包括在阈值GA和阈值GC之间，例如它可以近似等于15％，而阈值GE大于阈值GD，并且GE可以等于或小于阈值GD，例如近似等于65％。
如果节气门165的开度G的值到达阈值GD和阈值GE之间，则电子单元240从用于管理加速的程序S110转到用于管理中等负载的程序S120。
用于管理中等负载的程序S120提供以与用于管理加速的程序S110相同的方式控制点火提前角，即如前所述，取决于发动机100的转速V和节气门165的开度G。
相反地，关于化油，用于管理中等负载S120的程序简单地提供了相对于在用于管理加速的程序S110中使用的空气/燃料比率增加空气/燃料比率，以避免失火现象。
同时，用于管理中等负载的程序S120提供电子单元240将节气门165的开度G与预设阈值GF进行比较。
阈值GF可以是这样的值，即小于该值，则节气门165被认为是几乎关闭的，这意味着用户正在请求发动机100减速。
例如，阈值GF可以大致等于阈值GA，或者它可以大致等于6％。
如果节气门165的开度G下降到小于阈值GF，则电子单元240从用于管理中等负载的程序S120转到用于管理减速的程序S125。
用于管理中等负载的程序S120还提供电子单元240将发动机100的转速V与预设阈值VD进行比较。
阈值VD可以是可允许的最大值，超过该最大值，则发动机100可能潜在地过速。
例如，阈值VD可以大于阈值VC或大致等于9300Rpm。
如果发动机的转速V超过阈值VD，则电子单元240从用于管理中等负载的程序S120转到用于管理限制条件的程序S130。
最后，用于管理中等负载的程序S120提供将节气门165的开度与预设阈值GG进行比较。
阈值GG是表示节气门165完全或几乎完全打开的值。
例如，阈值GG可以大致等于阈值GC或大致等于70％。
如果节气门165的开度超过阈值GG，则电子单元240从用于管理中等负载的程序S120转到上述用于管理满负载程序S115。
用于管理满负载的程序S115可以提供电子单元监测燃烧室115中的电离电流，并且电子单元使用电离电流来调节由化油器170形成的混合物中的空气和燃料之间的比率。
电离现象发生在燃烧室115内，在燃烧室115中，由于燃料的氧化反应和由于燃烧产生的热量的作用产生离子。
在存在带有不同电荷的极布置在燃烧室115中的情况下，在极之间发生离子的迁移，导致有电流通过，该电流称为电离电流Ci。
燃料混合物的火花塞235的电极可用作极。
电离电流Ci是在两个电极之间流动的电流，该电流从发动机100外部测量，即通过火花塞235的电路测量。
电流测量系统ci是已知的，因此不再详细描述。
电子单元240可以配置为用于监测电离电流ci，该电离电流ci作为在每个发动机循环处曲轴125的旋转角度的函数ci＝f(α)，以及配置为用于在每个发动机循环中计算参数z，该参数z表示曲线ci＝f(α)从0°至360°的积分值，即表示在该发动机循环中的电离电流从0°至360°的积分值。
在用于管理满负荷的程序S115中，电子单元240可以执行效率测试，该效率测试首先提供控制阀230，使得发动机100以预定的空气/燃料比率的初始值λ0运行。
空气/燃料比率的初始值λ0可以是校准值，例如，保证在标准运行条件下的发动机效率和污染物排放之间的最佳的折衷方案的校准值，或者该校准值可以是先前执行用于管理满负荷的程序S115期间获得的最新的值。
对于该初始值λ0，创建曲线[ci＝f(α)]，在曲线ci＝f(α)的0°到360°上计算积分z0，即计算在当前发动机循环期间的电离电流的积分值。
在随后的发动机循环期间，自动修改空气/燃料比率并重新计算电离电流的积分值。
空气/燃料比率的改变可以通过关闭发动机100的供给几秒钟，或者更确切地说是几个发动机循环，例如三个或更多个发动机循环来执行。
基本上，化油器170的阀230在前述时间范围(例如，三个或更多个发动机循环)上保持关闭，使得发动机100仅供给留在回路中的燃料量，总体上导致空气/燃料比率增加。
这导致空气/燃料比率从初始值λ0变化为不同的值λ1(λ1总是比λ0大)，该变化对应于在该发动机循环中电离电流的新的积分值z1的计算。
比较值z0和z1以计算差值ΔZ＝z1-z0，如果值差的绝对值大于给定的参考值Δzrif，这意味着该化油是不正确的，因此应该被改变。
例如，参考值Δzrif可以等于8.32μA*rad，因此，只有两个积分值z0和z1之间的差值小于所述参考值(Δz＜8.32μA*rad)，两个积分值z0和z1之间的差值才是可以接受的。
特别是，如果Δz的绝对值＜Δzrif，则化油被认为是正确的。在这种情况下，电子单元240控制阀230，使得在随后的发动机循环中，发动机100重新基于空气/燃料比率的初始值λ0运行，而不遵循化油(运行)。
如果Δz的绝对值＞Δzrif，且Δz是负值，这意味着空气/燃料的混合物是过稀。在这种情况下，电子单元240控制阀230，以增加空气/燃料混合物的浓度，例如，增加固定的量。换言之，电子单元240控制阀230，使得在随后的发动机循环中，发动机基于相对于初始值λ0所对应的燃料量更大的燃料量运转，即基于小于值λ0的新的空气/燃料比率运转。
反之亦然，如果Δz的绝对值＞Δzrif，且Δz为正值，这意味着空气/燃料的混合物过于浓稠。在这种情况下，电子单元240控制阀230，以稀释空气/燃料混合物的浓度，例如稀释固定的量。换言之，电子单元240控制阀230，使得在随后的发动机循环中，发动机基于相对于初始值λ0所对应的燃料量更小的燃料量运转，即基于大于初始值λ0的新的空气/燃料比率运转。新的空气/燃料比率的值可以与值λ1一致，但也可以是不同的。
在执行用于管理满负荷的程序S115期间，该效率测试重复多次，始终使用发动机刚刚运行时(所使用)的值作为空气/燃料比率的初始值λ0，即在之前进行的最近的效率试验结束时所观察到的(保持恒定的或调整的)值。
特别地，效率测试可以以规则的间隔(例如，每15-20秒)重复，以便根据发动机100的使用条件和环境运行条件，化油被连续地适应并保持在空气/燃料比率的最佳值附近。
在从用于管理满负荷的程序S115退出之前所执行的最新的效率测试结束时获得的空气/燃料比率的值可以被存储，并且随后用作为用于管理加速的程序S110和用于管理最小转速的程序S105中的空气/燃料比率的预设值。
同时，用于管理满负荷的程序S115提供电子单元240继续监测节气门165的开度G和发动机100的转速V。
将节气门165的开度G与两个预设阈值GH和GI进行比较，在两个预设阈值GH和GI之间，节气门165部分地打开。
阈值GH可以大于阈值GA并且小于阈值GC，例如，阈值GH可以大致等于阈值GD或近似等于15％，而阈值GI大于阈值GH，并且阈值GI可以等于或小于阈值GC，例如阈值GI可以大致等于阈值GE或近似等于65％。
如果节气门165的开度G到达包含在阈值GD和阈值GE之间的值，则电子单元240从用于管理满负载的程序S115转到用于管理中等负载的程序S120。
用于管理满负载的程序S115还提供电子单元240将发动机100的转速V与预设阈值VE进行比较。
阈值VE可以是允许的最大值，超过该最大值，发动机100可能潜在地过速。
例如，发动机100的转速的阈值VE可以大致等于阈值VD或大致等于9300Rpm。
如果发动机的转速V超过阈值VE，则电子单元240从用于管理满负载的程序S115转到前述的用于管理限制条件的程序S130。
最后，用于管理满负载的程序S115提供电子单元240将节气门165的开度G与预设阈值GM进行比较。
阈值GM可以是这样的值，即小于该值，则节气门165被认为是几乎关闭的，这意味着用户正在请求发动机100减速。
例如，阈值GM可以等于或略大于阈值GF，并且小于阈值GC，例如阈值GM大致等于阈值GD或大致等于15％。
如果节气门165的开度G下降到小于阈值GM，则电子单元240从用于管理满负载的程序S115转到前述的用于管理减速的程序S125。
用于管理减速的程序S125提供例如对于其中用于管理减速的程序S125保持活动的所有发动机循环，电子单元240防止火花塞235产生火花。
换句话说，在该步骤中，电子单元240控制火花塞235，使得它不产生火花。
因此，即使最小量的空气和燃料的混合物被吸入燃烧室115中，它也不会被燃烧，因此没有扭矩传递到曲轴125。
由于该技术方案，用于管理减速的程序S125产生发动机转速100的快速减速，假定曲轴125仅受到由于摩擦和活塞120的泵送效应而产生的制动扭矩，由此改善了曲轴125的动力学系统，并且在释放加速器时加快曲轴125的响应。
关于化油，用于管理减速的程序S125可以同时提供电子单元控制并保持阀230在关闭位置，以便防止少量燃料被引入进气管155并因此使得不完全燃烧的燃料被释放到排气系统。
用于管理减速的程序S125还提供对于发动机100的转速V和节气门165的开度G的持续监测。
特别地，用于管理减速的程序S125提供电子单元240将发动机100的转速V与预设阈值VF进行比较。
阈值VF是这样的值，即小于该值，则发动机100以最小转速区域内的值运转。
例如，阈值VF可以大致等于阈值VB，或大致等于3600Rpm。
如果发动机100的转速V下降到小于阈值VF，则电子单元240从用于管理减速的程序S125转到用于管理最小转速的程序S105。
另外，用于管理减速的程序S125提供电子单元240将节气门165的开度G与预设阈值GL进行比较。
阈值GL可以大于阈值GM并且小于阈值GC，例如，阈值GL可以大致等于20％。
另一方面，如果节气门165的开度G超过阈值GM，则电子单元240从用于管理减速的程序S125转到用于管理加速的程序S110。
现在，返回到用于管理限制条件的程序S130，该程序S130可以提供电子单元240将空气/燃料比率恒定地保持在预设值。该空气/燃料比率可以是在用于管理满负荷的程序S115期间获得的最新的值，或者该空气/燃料比率可以是校准值，例如安全值，该安全值不会将发动机100设定在会导致转速V降低的最大效率条件下。
在任何情况下，在用于管理限制条件的程序S130期间，电子单元240不会执行由用于管理满负荷的程序S115提供的化油效率测试，因此电子单元240不会调整燃料/空气/燃料比率。这背后的原因在于，该测试在给定的旋转状态之上可能不再有意义。
同时，用于管理限制条件的程序S130提供电子单元240持续监测发动机100的转速V，并将该转速V与小于阈值VE的预设阈值VG进行比较。
阈值VG可以例如比阈值VE小预设的量，该预设的量可以近似等于300Rpm。
如果发动机100的转速V下降到小于阈值VG，则电子单元240可以再次从用于管理限制条件的程序S130转到用于管理满负荷的程序S115。
用于管理限制条件的程序S130还提供电子单元240将发动机100的转速V与预设阈值VH进行比较。
阈值VH可以大于阈值VE，例如阈值VH近似等于9600Rpm。
如果发动机100的转速V超过阈值VH，则电子单元240可以从用于管理限制条件的程序S130转到用于限制转速的程序S135。
用于限制转速的程序S135可以提供电子单元240主动地引起发动机100的转速V的降低。
为了主动降低发动机100的转速V，用于限制转速的程序S135可以提供电子单元240适当地降低由化油器170形成的混合物中的空气和燃料之间的比率。
例如，电子单元240可以执行控制循环，该控制循环提供测量发动机的转速V并且降低空气/燃料比率直到发动机100的转速V开始减小。
可以通过增加燃料量来减少空气/燃料比率，例如在预设的时间段内增加打开和关闭阀230的时间之间的比率，即通过增加控制阀230的PWM信号的占空比。
用于限制转速的程序S135提供持续监测发动机100的转速V，并将该发动机100的转速与小于VH的预设阈值VI进行比较。
阈值VI可以例如比阈值VH小预设的量，该预设的量可以近似等于300R pm。
当发动机100的转速V下降到小于阈值VI的时候，电子单元240可以再次从用于限制转速的程序S135转到用于管理限制条件的程序S130。
在以上描述中提到的所有阈值是“预定的”，即这些阈值是例如使用合适的实验测试在编程阶段确定的设计值，并且存储在电子单元240的存储系统中。在上面的描述中提到的每个阈值也可以被认为是恒定值，即不根据其他参数而改变而是在发动机运行期间保持为相同的值。
尽管前面的描述清楚地暗示了，但是仍期望详细说明的是，当涉及发动机100的转速V和/或节流阀165的开度时，特别是当它们与相应的阈值比较或相关时，该描述涉及由各个传感器测量(监测)并因此由电子单元240获取的发动机100的转速值V和/或节流阀165的开度G。
实际上，电子单元240可以包括与存储系统和接口总线通信的中央处理单元(CPU)。CPU可以配置为执行存储在存储系统中的作为程序的指令，以及向接口总线发送信号和从接口总线接收信号。存储系统可以包括各种类型的存储装置，包括光存储器、磁存储器、固态存储器和任何其他非易失性存储装置。接口总线可以配置为向各种传感器和控制设备发送调制模拟信号和/或数字信号，和/或从各种传感器和控制设备接收调制模拟信号和/或数字信号。该程序可以包括使电子单元240能够执行前述的控制方法的指令。
发动机100可以配备有不同类型的处理器以执行控制方法，例如嵌入式电子系统或任何其他集中式或分布式处理模块，而不必使用电子单元240。
显然，本领域技术人员可以对发动机100和相关的控制方法进行许多技术/应用修改，而不脱离如下面所要求保护的本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于控制火花点火式内燃发动机(100)的运行的方法，其中所述发动机(100)包括：
燃烧室(115)；
进气管(155)，其适于使所述燃烧室(115)与外部连通；
节气门(165)，其设置在所述进气管(155)中；
化油器(170)，其适用于将燃料引入所述进气管(155)，以形成空气和燃料的混合物，所述空气和燃料的混合物将被吸入所述燃烧室(115)；以及
火花塞(235)，其设置在所述燃烧室(115)内，以产生适于点燃所述空气和燃料的混合物的火花；
所述方法包括以下步骤：
监测所述节气门(165)的开度(G)，
监测所述发动机(100)的转速(V)，
如果所述节气门(165)的所述开度(G)下降到小于第一开度阈值(GM)，并且所述发动机(100)的所述转速(V)大于第一发动机转速阈值(VF)，则防止所述火花塞(235)产生火花。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：如果所述发动机(100)的所述转速(V)下降到小于所述第一发动机转速阈值(VF)，则将所述发动机(100)的所述转速(V)保持在预设目标值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过调节由所述化油器(170)形成的所述混合物中的空气和燃料之间的比率，将所述发动机(100)的所述转速(V)保持在所述预设目标值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过配置为使所述发动机(100)的所述转速(V)和所述预设目标值之间的差值最小化的控制系统来调节所述混合物中的空气和燃料之间的比率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：如果所述节气门(165)的所述开度(G)包括在第二开度阈值(GA)和第三开度阈值(GC)之间，则根据所述节气门(165)的所述开度(G)和所述发动机(100)的所述转速(V)调节所述火花塞(235)触发火花的时刻，其中所述第二阈值(GA)小于所述第三开度阈值(GC)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述火花塞(235)产生火花的时刻可以在来自校准图的输出中提供，所述校准图的输入接收所述发动机(100)的所述转速(V)和所述节气门(165)的所述开度(G)。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：监测所述燃烧室(115)中的电离电流，如果所述节气门(165)的所述开度(G)超过所述第三开度阈值(GC)，则使用所述电离电流来调节由所述化油器形成的所述混合物中的空气和燃料之间的比率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在调节空气和燃料之间的比率的步骤可以包括以下动作：
以等于预定初始值的空气/燃料比率运转所述发动机(100)；
对于初始空气/燃料比率值，根据发动机曲轴(125)的角位置产生表示所述电离电流的第一曲线；
在所述曲轴(125)的预设角间隔内计算等于所述第一曲线的积分的值；
修改发动机空气/燃料比率，使所述发动机空气/燃料比率达到与初始值不同的第二值；
对于第二空气/燃料比率值，根据所述曲轴(125)的角位置产生表示所述电离电流的第二曲线；
在所述曲轴(125)的等于前一个预设角间隔的的角度间隔内计算等于所述第二曲线的积分的值；
计算所述第二曲线的积分的值与所述第一曲线的积分的值之间的差值；
如果所述差值显示了大于预设阈值的绝对值，则通过改变空气/燃料比率的初始值以作用于化油。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：如果发动机转速(V)超过大于所述第一发动机转速阈值(VF)的第二发动机转速阈值(VH)，则降低所述发动机转速。
10.一种火花点火式内燃发动机(100)，包括：
燃烧室(115)；
进气管(155)，其适于使所述燃烧室(115)与外部连通；
节气门(165)，其设置在所述进气管(155)中；
化油器(170)，其适用于将燃料引入所述进气管(155)，以形成空气和燃料的混合物，所述空气和燃料的混合物将被吸入所述燃烧室(115)；
火花塞(235)，其设置在所述燃烧室(115)内，以产生适于点燃所述空气和燃料的混合物的火花；以及
电子单元(240)，其配置为监测所述节气门(165)的开度(G)，检测所述发动机(100)转速(V)，并且在所述节气门(165)的所述开度(G)下降到小于第一开度阈值(GM)并且所述发动机(100)的所述转速(V)大于第一发动机转速阈值(VF)的情况下，防止所述火花塞(235)产生火花。
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