TW201424952A - 用於控制燃料操作的施加器具中的噴入過程的方法 - Google Patents

用於控制燃料操作的施加器具中的噴入過程的方法 Download PDF

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Abstract

一種用於控制燃料操作的施加器具中的噴入過程的方法，這些施加器具(1)包含一個燃料容器(8)，該燃料容器(8)具有一種燃料容器溫度，且其中呈一種燃料容器壓力，燃料從該燃料容器(8)經一受時間控制的定量供應裝置(10)送到一燃燒室(12)，在該燃燒室(12)中呈一種燃料室溫度，為了進一步改善噴入過程的控制，因此將該受時間控制的定量供應裝置(10)的定量供應時間從一評估的燃料需求及一評估的定量供應速率直接地或間接地利用該燃料容器壓力求出。

Description

用於控制燃料操作的施加器具中的噴入過程的方法
本發明關於一種用於控制燃料操作的施加器具中的噴入過程的方法，這些施加器具包含一個燃料容器，該燃料容器具有一種燃料容器溫度，且其中呈一種燃料容器壓力，燃料從該燃料容器經一受時間控制的定量供應裝置送到一燃燒室，在該燃燒室中呈一種燃料室溫度。
歐洲專利申請案EP 2368669 A2發表了一種施加器具，其中該燃料需求量依一種燃燒室溫度決定，其定一種定量供應(Dotieren，英：dosing)的速率依燃料容器的溫度決定。由該定量供應速率和燃料需求量利用一種控制單元計算定量供應時間。在美專利申請案US 2011/0180582 A1提到一種施加器具，它具有一壓力感測器，藉之測定一燃料容器中的壓力，此燃料容器壓力用於推定燃料容器充滿程度狀態。
本發明的目的在將燃料操作的施加器具的噴入過程的控制進一步改善。
在一種用於控制燃料操作的施加器具中的噴入過程的方法，這些施加器具包含一個燃料容器，該燃料容器具有一種燃料容器溫度， 且其中呈一種燃料容器壓力，燃料從該燃料容器經一受時間控制的定量供應裝置送到一燃燒室，在該燃燒室中呈一種燃料室溫度，依本發明上述目的達成之道係為將該受時間控制的定量供應裝置的定量供應時間從一訐估的燃料需求及一評估的定量供應速率直接地或間接地利用該燃料容器壓力求出。依本發明一重要特點為使用燃料容器壓力，以測定該受時間控制的定量供應裝置中的定量供應速率，此定量供應裝置宜做成受時間控制的定量供應閥形式，如此由燃料需求量得知所需之定量供應時間，亦即，該定量供應時間的期間中該定量供應裝置或定量供應關係開放者。在此，燃料容器壓力可利用一適當之壓力感測器檢出並直接使用，但也可利用其他參數如燃料容器溫度測定燃料容器壓力，燃料宜為液體瓦斯。
此方法的一較佳實施例的特徵為該定量供應裝置(10)的量供應速率利用該燃料容器壓力求出。用於檢出燃料室壓力的壓力感測器可設在燃料容器和定量供應裝置之間任何位置，它也可設在燃料容器或定量供應裝置中。
此方法另一較佳實施例的特徵為該燃料容器壓力利用該燃料容器溫度求出。
舉例而言，燃料容器溫度可利用施加器具中燃料容器的一容納格中的一溫度感測器求出，在此，溫度感測器可和燃枓容器接觸，但燃料容器溫度也可不和燃料容器接觸而檢出，例如利用紅外線感測器，也可在燃料容器上裝一所謂的標籤(tag)，它可測量燃料容器溫度，利用該標籤，舉例而言可利用一RFID介面將所測量的燃料容器溫度送到一控制單元。
此方法又一較佳實施例的特徵為其根據為：該燃料容器溫 度對應於周圍溫度。
根據這種假設可能造成的誤差係在容許範圍。
此方法再一較佳實施例的特徵為其根據為：該燃燒室溫度對應於周圍溫度，由這種假設造成之誤差係在容許範圍。
此方法另一較佳實例的特徵為：測量該燃燒室溫度和周圍溫度並用於求出該燃料需求或定量供應速率。
在此，燃燒室溫度宜用於求出燃料需求，周圍溫度宜用於求出定量供應速率，定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例在一控制裝置中計算。
此方法的又一較佳實施例的特徵為測量該周圍溫度和燃料容器溫度並用於求出該燃料需求或定量供應速率。
在此，周圍溫度宜用於求出燃料需求、燃料容器溫度宜用於求出定量供量速率，定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例在一控制裝置中計算。
此方法的再一較佳實施例的特徵為測量該燃燒室溫度和該燃料容器壓力並用於求出該燃料需求或定量供應速率。在此，燃燒室溫度宜用於求出燃料需求，燃料容器壓力宜用於求出定量供應速率，定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例在一控制裝置中計算。
此方法另一較佳實施例的特徵為測量該周圍溫度和燃料容器壓力並用於求出燃料需求或定量供應速率。
在此周圍溫度宜用於求出燃料需求，燃料容器壓力宜用於求出定量供應速率。定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例在一 控制裝置中計算。
此方法又一較佳實施例的特徵為測量該燃料容器溫度和燃料容器壓力並用於求出該燃枓需求或定量供應速率。在此燃料容器溫度宜用於求出燃料需求。燃料容器壓力宜用於求出定量供應速率，定量供應時間由燃料需求對一定量供應速率的比例在控制裝置中計算。
此方法的再一實施例的特徵為測量該燃料溫度和該燃料容器壓力並用於求出該燃料需求或該定量供應速率。燃料的溫度在從燃料容器一直到定量供應裝置的任一位置檢出，燃料溫度宜用於求出燃料需求。燃料容器壓力與燃料溫度宜用於求出定量供應速率，定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例在一控制裝置中計算。
此方法的另一較佳實施例的特徵為測量該燃燒室溫度和燃料容器壓力及燃料溫度並用於求出該燃料需求或定量供應速率。燃燒室溫度宜用於求出燃料需求，燃料容器壓力與燃料溫度宜用於求出定量供應速率，定量供應速率由燃料需求對定量供應速率的比例在一控制裝置中計算。
此方法的又一較佳實施例的特徵為測量該周圍溫度和該燃料容器壓力及燃料溫度並用於求出該燃料需求或定量供應速率，在此，周圍溫度宜用於求出燃料需求，燃料容器壓力與燃料溫度宜用於求出定量供應速率，定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例在一控制裝置中計算。
燃料溫度宜在定量供應裝置中或在定量供應裝置附近檢出，如不用此方式，可將燃料溫度在燃料容器附近檢出，一個對應的溫度 感測器可與一壓力感測器組合成一單一構件，它用於檢出燃料容器壓力。
此方法的另一較佳實施例的特徵為考慮該周圍壓力，燃料類型及/或燃料容器中的充滿程度以求出該燃料需求或定量供應速率及/或修正所求出之定量供應時間。
在此可將燃料需求及定量供應速率的特性線或特性線的部分(例如儲存在可更換的資料載體上)以及必要時仍用的「修正溫度」與施加器具連線。
依又一較佳實施例，燃料需求利用上述之測量值與周圍溫度及/或燃料需求組合求出，依再一較佳實施例，定量供應時間首先如上述計算出來，並就周圍及/或燃料容器的充滿程度的影響作修正。
本發明也關於用於控制前述方法的燃料操作之施加器具的噴入過程的系統。
該施加器具係為用於施加固定元件(如螺栓)的施加器具，因此這類施加器具也稱上螺栓器具，此施加器具宜做成手操作之施加器具。此施加器具用瓦斯當作燃料操作，該燃料容器宜為瓦斯罐或瓦斯儲筒，它們嵌入施加器具中。
本發明的其他優點、特點和細節見於以下的說明，其中配合圖式詳細說明各種不同的實施例。
(1)‧‧‧施加器具
(2)‧‧‧殼體
(4)‧‧‧把手
(5)‧‧‧施加端
(6)‧‧‧儲匣
(8)‧‧‧燃料容器
(10)‧‧‧定量供應裝置
(11)‧‧‧連接管路
(12)‧‧‧燃燒室
(14)‧‧‧點火裝置
(16)‧‧‧扳機
(18)‧‧‧活塞
(19)‧‧‧點火電線
(20)‧‧‧控制裝置(控制單元)
(21)‧‧‧感測器裝置(檢出周圍溫度)
(22)‧‧‧感測器裝置(檢出周圍壓力)
(24)‧‧‧感測器裝置(檢出燃料容器的壓力)
(25)‧‧‧感測器裝置(檢出連接管路的燃料溫度)
(26)‧‧‧感測器裝置(檢出燃料容器的燃料溫度)
(30)‧‧‧感測器裝置
(41)‧‧‧x軸(溫度)
(42)‧‧‧y軸(燃料需求)
(44)‧‧‧特性線
(51)‧‧‧x軸(燃料容器壓力)
(52)‧‧‧y軸(定量供應速率)
(54)‧‧‧特性線
(61)‧‧‧x軸(燃料容器溫度)
(62)‧‧‧y軸(燃料容器壓力)
圖1係一高度簡化之施加器(1)示圖；圖2係一笛卡爾座標圖，其中燃料需求(呈定量供應量形式)對溫度 作圖；圖3係一笛卡爾座標圖，其中定量供應速率對燃料容器壓力作圖；圖4係一笛卡爾座標圖，對於二種不同充滿程度，燃料容器壓力對溫度作圖。
圖1係一高度簡化之施加器具(1)的示圖，具有一殼體(2)。殼體(2)包含一把手(4)，施加器具(1)使用者可握住把手以將一固定元件打入，固定元件在一施加端(5)從施加器具(1)出來並可打入一底材中。
所用固定元件宜利用一器具內部的儲匣(6)提供，該儲匣設在施加器具(1)的施加端(5)附近。固定元件宜個別地從儲匣(6)自動取出並在施加端(5)提供。
要將固定元件打入底材中的能量係在施加器具(1)內部的一燃料容器(8)提供。燃料容器(8)中的燃料係為液體瓦斯，因此燃料容器(8)也稱瓦斯罐或瓦斯儲筒。
燃料容器(8)可經由一可調節或可調節的定量供應裝置(10)及一連接管路(11)與一燃燒室(12)或一燃燒空間連接，定量供應裝置(10)宜做成定量供應閥形式。
在燃燒空間或燃燒室(12)中，燃料(即瓦斯)由燃料容器(8)出來與空氣混合成一種可燃的混合物，它利用一點火裝置(4)點火，以將一固定元件(如一螺栓或一釘子)打入底材中，在施加器具(1)的一扳機(16)動作時，打入所需的能量經由一活塞(18)從燃燒室(12)傳到施加端(5)的一固定元件。
在燃燒室(12)中宜設一紊流產生裝置及/或一沖刷裝置(圖未示)，它特別設計成孔板或風扇形式，其在燃料點火之時或不久前移動，以在燃燒室(2)中產生紊流，將燃燒室(12)沖刷及/或冷却。舉例而言，風扇利用一電馬達(同樣未圖號)驅動。
為了作控制目的，在施加器具(1)中設一控制裝置或控制單元(20)，有一條點火電線(19)從控制裝置(20)延伸到燃燒室(12)中的點火裝置(14)，利用點火電線(19)將燃燒室(12)中的可點燃混合物利用點火裝置(14)點火。
控制裝置(20)有一用於檢出周圍溫度的感測器裝置(21)及一用於檢出周圍壓力的感測器裝置(22)與之配合。此二感測器裝置(21)(22)可互相配合。
其他的感測器裝置(24)(25)與燃料容器(8)及定量供應裝置(10)之間的「連接管路」(11)配合。感測器裝置(24)可和感測器裝置(25)組合，且用於將連接管路(11)中的壓力檢出。此壓力相當於燃料容器(8)內部的燃料容器壓力。
感測器裝置(25)將連接管路(11)中的燃料的溫度檢出，如有必要，此燃料溫度可取代燃料容器(8)內的燃料的溫度以測定一個定量供應速率。在另一變更實施例，此燃料溫度取代燃燒室(12)中的燃料-空氣混合物的溫度測定燃料需求量。
有一感測器裝置(26)和燃料容器(8)配合，此感測器裝置用於將燃料容器(8)的燃料容器溫度檢出，在以下各種不同的溫度的檢出以燃料容器(8)為例說明。燃料容器(8)的溫度可利用施加裝置(1)中的感測器裝置 (26)檢出，在此感測器裝置(26)可和燃料容器接觸或不接觸。舉例而言，溫度的檢出也可利用一紅外線感測器用無接觸方式達成。
如不用此方式，也可在燃料容器上設一所謂的RFID標籤。在此，字母RFID代表英文Radio Frequency Identification，這點表示用電磁波辨識，此字母標籤代表一儲存器片，它與一天線連接，且可經由無線電讀出。
燃燒室溫度可利用燃料容器(8)和定量供應裝置(10)間的連接管路(11)的任一位置的感測器裝置(25)檢出。燃料溫度宜利用感測器裝置(25)在燃料容器(8)附近求出。如不用此方式，係在定量供應裝置(10)或定量供應裝置(10)附近檢出燃料溫度。
用求出燃料容器(8)之容器壓力的感測器裝置(24)同樣可設在燃料容器(8)和定量供應裝置(10)間的任何位置，感測器裝置(29)也可設在燃料容器(8)內或在量供應裝置(10)內。
有一感測器裝置(30)和燃燒室(12)配合，以檢出燃燒室(12)中的溫度。
圖2顯示一笛卡爾座標圖，具x軸(41)及y軸(42)。x-軸(41)顯示一適當之溫度單元的溫度。y軸(42)上顯示燃料需求，呈一適當的量單元中的定量供應量。
舉例而言，該溫度為燃燒室溫度或周圍溫度，一特性線(44)顯示燃料需求和溫度的關係，特性線(44)儲存在施加器具(1)的控制裝置(20)中，以決定所需定量供應之量和溫度的關係。
圖3顯示一笛卡爾座標圖，具一x軸(51)和一y軸(52)，x 軸(51)為一適當壓力單元的燃料容器壓力。y軸(52)上是一適當單元的定量供應速率。
定量供應速率相當於定量供應量對定量供應時間的比例。定量供應時間的期間中，定量供應裝置(10)在噴入過程係開放者，一同樣儲存在施加器具(1)中的特性線(54)顯示定量供應速率和燃料容器壓力的關係。
如不用此方式，特性線(44)及(54)或其部分也可設在資料載體上，該資料載體舉例而言，可利用無線電與施加器具(1)連接。為此目的，舉例而言，可使用RFID標籤(28)。
圖4中顯示一笛卡爾座標圖，它具有一x軸(61)及一y軸(62)。x軸(61)上顯示在一適當之溫度單元中的燃料容器(8)的溫度。Y軸(62)上顯示一適當壓力單元中的燃料容器壓力。
一特性線(64)顯示當燃料容器充滿時，燃料容器壓力與燃料容器溫度的關係。一特性線(65)顯示當燃料容器空的時候，燃料容器壓力與燃料容器溫度的關係。
在以下說明控制定量供應的各種不同模式。用於控制定量供應裝置(10)所需的定量供應時間係由燃料需求對定量供應速率的比例算出來。在此，燃料需求可受空氣壓力、空氣濕度及/或燃料容器類型或燃料種類影響。如有必要，可利用測量的參數將求出的定量供應時間修正。
依一第一模式測量該燃燒室溫度及周圍溫度。燃料室溫度用於求出燃料需求。周圍溫度用於求出定量供應速率，此定量供應時間由燃料需求對定量供應速率計算。
在最前面二種模型，燃料容器壓力利用燃料容器溫度測定，其中，假設燃料容器充滿狀態程度中等，或用一儲存在控制裝置(20)中的充滿程度狀態。在此，在第一種模型假設燃料容器(8)溫度為周圍溫度。在此，在第二種模型假設燃料室(12)溫度為周圍溫度。這種方有一優點，可省却壓力感測器的附加成本。
在第三種模型測量燃料室溫度和燃料容器壓力，燃料室溫度用於求出燃料需求，燃料容器壓力用於求出定量供應速率，定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例計算。
在第四種模型測量周圍溫度和燃料容器壓力，周圍溫度用於求出燃料需求，燃料容器壓力用於求出定量供應速率，定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例計算出。
在第五種模型，測量燃料容器溫度和燃料容器壓力。燃料容器溫度用於求出燃料需求，燃料容器壓力用於求出定量供應速率。定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例計算。
在第六種模型測量燃料溫度和燃料容器壓力，燃料溫度用於求出燃料需求。燃料容器壓力用求出定量供應速率，定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例計算。
在第3~第6種模型各只測量一種溫度且假設燃料室和燃料容器中的燃料具有此測量的溫度。這點有一優點：可省却一第二溫度感測器的成本。
如果除了燃料容器壓力外還檢出燃料容器溫度，則可達進一步改善。
在第七種模型，在本發明的範疇中，特別有利的做法係測量燃燒室溫度、燃料容器壓力及燃料容器溫度、燃料容器溫度用於求出燃料需求。燃料容器壓力和燃料溫度用於求出定量供應速率，定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例計算。
在一第八模型測量用周圍溫度、燃料容器壓力及燃枓容器溫度、周圍溫度用於求出燃料需求。燃料容器壓力和燃料容器溫度用於求出定量供應速率、定量供應時間由燃料需求對定量供應速率的比例計算。
因此在本發明的範疇中第七模型顯得特別有利，因為相關值係直接測量。反之，在第八模型中則假設燃燒室溫度為周圍溫度。在此，可能的誤差(例如在長期操作時熱的燃燒室的場合)在容許範圍中。
(1)‧‧‧施加器具
(2)‧‧‧殼體
(4)‧‧‧把手
(5)‧‧‧施加端
(6)‧‧‧儲匣
(8)‧‧‧燃料容器
(10)‧‧‧定量供應裝置
(11)‧‧‧連接管路
(12)‧‧‧燃燒室
(14)‧‧‧點火裝置
(16)‧‧‧扳機
(18)‧‧‧活塞
(19)‧‧‧點火電線
(20)‧‧‧控制裝置(控制單元)
(21)‧‧‧感測器裝置(檢出周圍溫度)
(22)‧‧‧感測器裝置(檢出周圍壓力)
(24)‧‧‧感測器裝置(檢出燃料容器的壓力)
(25)‧‧‧感測器裝置(檢出連接管路的燃料溫度)
(26)‧‧‧感測器裝置(檢出燃料容器的燃料溫度)
(28)‧‧‧標籤
(30)‧‧‧感測器裝置

Claims (14)

  1. 一種用於控制燃料操作的施加器具中的噴入過程的方法，這些施加器具(1)包含一個燃料容器(8)，該燃料容器(8)具有一種燃料容器溫度，且其中呈一種燃料容器壓力，燃料從該燃料容器(8)經一受時間控制的定量供應裝置(10)送到一燃燒室(12)，在該燃燒室(12)中呈一種燃料室溫度。將該受時間控制的定量供應裝置(10)的定量供應時間從一評估的燃料需求及一評估的定量供應速率直接地或間接地利用該燃料容器壓力求出。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中：該定量供應裝置(10)的定量供應速率利用該燃料容器壓力求出。
  3. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其特徵在：該燃料容器壓力利用該燃料容器溫度求出。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其特徵在：其根據為：該燃料容器溫度對應於周圍溫度。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其特徵在：其根據為：該燃燒室溫度對應於周圍溫度。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其特徵在：測量該燃燒室溫度和周圍溫度並用於求出該燃料需求或定量供應速率。
  7. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之方法，其中：測量該周圍溫度和燃料容器溫度並用於求出該燃料需求或定量供應速率。
  8. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之方法，其中： 測量該燃燒室溫度和該燃料容器壓力並用於求出該燃料需求或定量供應速率。
  9. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之方法，其中：測量該周圍溫度和燃料容器壓力並用於求出燃料需求或定量供應速率。
  10. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之方法，其中：測量該燃料容器溫度和燃料容器壓力並用於求出該燃料需求或定量供應速率。
  11. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之方法，其中：測量該燃枓溫度和該燃料容器壓力並用於求出該燃料需求或該定量供應速率。
  12. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之方法，其中：測量該燃燒室溫度和燃料容器壓力及燃料溫度並用於求出該燃料需求或定量供應速率。
  13. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之方法，其中：測量該周圍溫度和該燃料容器壓力及燃料溫度並用於求出於燃料需求或定量供應速率。
  14. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之方法，其中：考慮該周圍壓力、燃料類型及/或燃料容器(8)中的充滿程度以求出該燃料需求或定量供應速率及/或修正所求出之定量供應時間。
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