БЛОК ПОДАЧИ ТОПЛИВА
FUEL FEED STATION

Область техники
Настоящее изобретение относится к блоку подачи топлива, т.е. карбюратору или системе впрыска топлива при низком давлении, для контроля подачи топливно-воздушной смеси в двигатель внутреннего сгорания. Блок подачи топлива включает в себя основной воздушный канал, который снабжен дроссельной заслонкой, установленной в нем, при этом дроссельная заслонка включает в себя дроссельный стержень, проходящий между двумя расположенными напротив друг друга сторонами стержня. Кроме того, изобретение относится к модулю управления блоком подачи топлива и его энергоснабжением и возможному взаимодействию с системой зажигания.
Уровень техники
Двигатели внутреннего сгорания двухтактного или четырехтактного типа обычно снабжены системой подачи топлива карбюраторного или инжекторного типа. В карбюраторе дроссельная заслонка карбюратора действует по требованию водителя таким образом, что полностью открытая дроссельная заслонка создает минимальное дросселирование в диффузоре карбюратора. Разрежение, создаваемое в диффузоре карбюратора проходящим воздухом, засасывает топливо в двигатель.
Карбюраторы диафрагменного типа являются особенно полезными в случае переносных применений двигателя, при которых двигатель может работать по существу в любом направлении, включая сверху вниз. Обычно подобные карбюраторы включают в себя топливный насос, который засасывает топливо из топливного бака и подает топливо к регулятору топливного давления через игольчатый клапан. Регулятор топливного давления обычно включает в себя камеру измерения расхода топлива, в которой находится топливо, поданное от топливного насоса, при этом камера измерения расхода топлива обычно отделена от атмосферы с помощью диафрагмы, которая регулирует давление топлива до постоянного давления. Игольчатый клапан открывает и закрывает топливный канал от топливного насоса к камере измерения расхода топлива при перемещении диафрагмы. Топливо доставляется из камеры измерения расхода топлива к основному воздушному каналу через основной канал и канал холостого хода. Основной канал ведет к основному соплу, расположенному в основном воздушном канале по текучей среде до дроссельной заслонки, тогда как канал холостого хода ведет к соплу холостого хода, расположенному по текучей среде сразу после дроссельной заслонки.
Местные условия окружающей среды, такие как температура и высота, также как нагрузка двигателя и используемый вид топлива, могут влиять на производительность двигателя. Например, двигатели, работающие в холодную погоду, требуют дополнительного топлива, поскольку холодные условия подавляют испарение топлива, при этом холодный воздух является более плотным и требует дополнительного топлива, чтобы достичь надлежащего соотношения топливо/воздух. На больших высотах воздух является менее плотным, при этом требуется меньше топлива, чтобы получить надлежащее соотношение топливо/воздух. Разное качество топлива также может влиять на соотношение воздух-топливо, например, за счет количества кислорода в топливе. Двигатель может также вести себя по-разному при старте, предпочтительно прогреве, при ускорении и при торможении. Все эти факторы оказывают влияние на количество топлива, требуемого для оптимального соотношения топливо-воздух; поэтому желательно легко влиять на соотношение воздух-топливо во время работы двигателя.
Традиционно, карбюраторные двигатели были снабжены стационарными соплами или соплами, регулируемыми вручную, чтобы регулировать соотношение воздух-топливо. Однако, поскольку возросли требования к пониженному потреблению топлива вместе с требованиями к более чистым выхлопным газам, были также предложены сопла, контролируемые электронным путем, например, за счет наличия электромагнитного клапана в канале между камерой замера расхода топлива и соплами в основном воздушном канале, как, например, в патенте США № 5732682. Хотя карбюраторы с электромагнитными клапанами являются эффективными в отношении сокращения вредных выбросов в атмосферу, они являются более дорогими и могут требовать больше времени для сборки, увеличивая за счет этого общие затраты, связанные с изготовлением карбюраторов. Другой проблемой использования топливных клапанов электромагнитного типа было возросшее потребление энергии.
В частности, когда двигатель работает на холостом ходу, создаваемая мощность является маленькой, и поэтому предпочтительно, чтобы можно было контролировать двигатель таким образом, чтобы потребление энергии оставалось низким во время холостого хода.
Одним параметром для контроля соотношения воздух-топливо является угловое положение дроссельной заслонки, которое может быть получено от датчика положения заслонки. Известный датчик положения заслонки включает в себя датчик Холла и магнит для определения полностью открытого положения двухстворчатой дроссельной заслонки, соответствующего полностью открытому состоянию дросселя двигателя внутреннего сгорания. Подвижный участок, снабженный магнитом, поворачивается вместе с дроссельной заслонкой и имеет конечное положение, соответствующее полностью открытому состоянию дроссельной заслонки. Выполнен и размещен датчика Холла цифрового типа, чтобы вырабатывать одно из двух возможных значений сигнала в зависимости от того, активируется ли он магнитом или не активируется. Магнит на подвижном участке расположен таким образом, чтобы активировать датчик Холла, когда подвижный участок находится в упомянутом конечном положении, за счет чего датчик Холла вырабатывает выходной сигнал, при этом выходной сигнал обрабатывается средством обработки сигнала. То что относится к датчику Холла, часто включает в себя и действующий датчик Холла, и усилитель на интегральных схемах (ИС).
Основным недостатком датчика положения дроссельной заслонки упомянутого выше типа является то, что он позволяет обнаружить только состояние полностью открытой дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания, при этом не позволяя различить состояние частично открытой дроссельной заслонки и состояние холостого хода.
Обычный датчик положения дроссельной заслонки, который часто обозначают как детектор угла поворота, имеет также магнит, который поворачивается вместе с дроссельной заслонкой. В зависимости от угла магнита, напряженность магнитного поля будет изменяться с положением датчика Холла, при этом выходное напряжение датчика Холла непрерывно изменяется в соответствии с напряженностью магнитного поля, и также, следовательно, со степенью открытия дроссельной заслонки. Выходной сигнал датчика Холла может быть обработан с помощью средства обработки сигнала, чтобы быть переведенным в угол. Параметры датчика Холла изменяются, например, с изменением температуры, и, следовательно, может быть выполнен температурный датчик для измерения температуры датчика Холла так, чтобы применить правильную компенсацию к корректирующему средству при различных температурах датчика Холла. То что относится к датчику Холла, часто включает в себя как датчик Холла, так и усилитель на интегральных схемах (ИС).
Зачастую узлы подачи топлива, снабженные такими детекторами угла, являются дорогими и сложными и должны быть изготовлены, чтобы соответствовать требованиям конкретных применений, что означает, что они предлагаются только очень малым количеством поставщиков.
Краткое описание изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в создании системы подачи топлива с малым потреблением топлива и малыми выбросами выхлопных газов. Эта задача решается посредством создания блока подачи топлива указанного выше типа, в котором модуль управления для подачи топлива установлен с одной из сторон вала блока подачи топлива. Модуль управления включает в себя датчик положения дроссельной заслонки для определения положения дроссельной заслонки, топливный клапан для контроля подачи топлива к основному воздушному каналу и, возможно, воздушный клапан для контроля подачи воздуха к основному воздушному каналу. Таким образом легче регулировать смесь воздух/топливо в двигателе для текущих условий, и, следовательно, потребление топлива снижается. Наличие надлежащей смеси воздух/топливо также позволяет получить более мощный двигатель, что очень предпочтительно, например, для инструмента с электроприводом, управляемого оператором, такого как цепные пилы.
Другой задачей изобретения является создание системы подачи топлива с низким потреблением энергии. Эта цель достигается с помощью топливного клапана и, возможно, также воздушного клапана для контроля подачи смеси воздух/топливо к двигателю внутреннего сгорания, по меньшей мере, один клапан которого снабжается энергией только при изменении состояния, т.е. при переключении из закрытого в открытое состояние или из открытого в закрытое состояние. Более конкретно, эта цель достигается с помощью клапана/клапанов электромагнитного типа, которые будут описаны далее. Малое потребление энергии является очень предпочтительным, поскольку тогда топливная система может снабжаться энергией от системы зажигания, что означает отсутствие необходимости, например, в батареи или в генераторе. Батарея или генератор добавляют изделию стоимость и вес, который не является благоприятным особенно для ручных или переносимых оператором инструментов с электроприводом. Отсутствие батареи или генератора также позволяет выполнить изделие с уменьшенными габаритами, что, конечно, является предпочтительным во многих случаях, и не только для изделий, переносимых оператором.
Еще одной задачей изобретения является создание системы подачи топлива с низким потреблением топлива и энергии, а также создание простого блока подачи энергии. Эта цель достигается наличием, по меньшей мере, нескольких из средств регулирования подачи смеси воздух/топлива к двигателю в модуле управления, при этом модуль управления установлен на узле подачи топлива, как определено выше. Таким образом, может быть использован блок подачи топлива стандартного типа, который может быть легко изготовлен по низкой цене любым изготовителем узлов подачи топлива. Наличие отдельного модуля управления также является полезным, если приходится заменять модуль управления или блок подачи топлива или при обслуживании системы подачи топлива.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано более подробно посредством различных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематичный вид подачи топлива к диафрагменному карбюратору;
фиг. 2 и 3 - виды с разнесением деталей модуля управления, топливного клапана, первого варианта осуществления датчика положения дроссельной заслонки, клапана перепуска воздуха и основного корпуса карбюратора;
фиг. 4 - вид в перспективе модуля управления, на котором показан первый вариант осуществления датчика положения дроссельной заслонки;
фиг.5 - вид спереди модуля управления;
фиг.6 - вид сзади модуля управления;
Фиг. 7а и 7b - направляющая магнитного поля, которая является частью подвижного участка согласно первому варианту осуществления датчика положения дроссельной заслонки;
фиг. 8 - разрез клапана перепуска воздуха и первого варианта осуществления датчика положения дроссельной заслонки модуля управления, установленного на карбюраторе;
фиг. 9 - схематичный разрез топливного клапана;
фиг. 10а-10q - схематичные виды направляющей магнитного поля с конфигурацией согласно первому варианту осуществления датчика положения дроссельной заслонки;
фиг.11 - третий вариант осуществления датчика положения дроссельной заслонки; и
фиг. 12 - другой вид третьего варианта осуществления датчика положения дроссельной заслонки.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Фиг. 1 представляет собой схематичный вид, на котором показан блок подачи топлива в виде диафрагменного карбюратора. Основной корпус 1 карбюратора имеет основной воздушный канал 3, проходящий со стороны 23 воздушного впускного отверстия до стороны 24 выпускного воздушного отверстия. Воздух засасывается со стороны 23 впускного воздушного отверстия основного корпуса 1 через воздушную заслонку 10, диффузор 11 и направляется дроссельным клапаном 8, 9 по направлению к стороне 24 выпускного воздушного отверстия основного корпуса 1, как указано стрелками. Как видно на фиг. 2 и 3, основной корпус 1 имеет шесть сторон; сторона 23 впускного воздушного отверстия противоположна стороне 24 выпускного воздушного отверстия, сторона 4 топливного насоса противоположна стороне 5 регулятора топлива, и первая сторона 6 вала противоположна второй стороне 7 вала. Дроссельный клапан 8, 9 и воздушная заслонка 10 предпочтительно являются заслонками двухстворчатого типа со стержнем заслонки и пластиной заслонки, при этом дроссельная пластина обозначена ссылочной позицией 9, а стержень дроссельной заслонки обозначен ссылочной позицией 8. Расточное отверстие для стержня 8 дроссельной заслонки обозначено ссылочной позицией 110, при этом расточное отверстие для воздушной заслонки обозначено ссылочной позицией 111.
Топливный насос 20 размещен на стороне 4 топливного насоса основного корпуса и засасывает топливо из топливного бака 22. Топливный насос может быть известным диафрагменным насосом с контролируемой пульсацией топлива, управляемым импульсом давления, создаваемым картером двигателя, к которому карбюратор подает смесь воздуха и топлива. Топливный насос 20 доставляет топливо через игольчатый клапан 21 к камере 18 замера расхода топлива топливного регулятора 17, размещенного на противоположной стороне 5 топливного регулятора.
Топливодозирующая камера 18 отделена от атмосферного давления диафрагмой 19 и может удерживать заданное количество топлива. Канал 27 из топливодозирующей камеры 18 ведет к топливному клапану 60. Топливный клапан 60 открывает или закрывает место соединения между топливодозирующей камерой 18 и топливными трубопроводами 28, 29, ведущими к основному воздушному каналу 3. Наименьший канал 28 ведет к соплу 12 холостого хода, расположенному ниже по потоку от дроссельного клапана 8, 9, при этом более крупный канал 29 ведет к основному соплу 13, расположенному выше по потоку от дроссельной заслонки. За счет изменения давлений в основном воздушном канале 3, когда двигатель работает, топливо засасывается из топливодозирующей камеры 18 через основное сопло 13 и сопло 12 холостого хода; несомненно, когда топливный клапан 60 закрыт, засасывание топлива из топливодозирующей камеры 18 предотвращено. Когда дроссельная заслонка закрыта, топливо засасывается из сопла 12 холостого хода, при этом когда дроссельный клапан 8, 9 полностью открыт, топливо засасывается и из сопла 12 холостого хода, и из основного сопла 13, однако, поскольку больший топливный трубопровод 29, ведущий к основному соплу 13, значительно шире, чем более тонкий топливный трубопровод 28, ведущий к соплу 12 холостого хода, сопло 12 холостого хода почти не влияет на подачу топлива во время полностью открытого состояния дроссельной заслонки.
Топливный клапан 60 управляется электронным блоком 100 управления, который принимает входные сигналы датчика, такие как положение дроссельной заслонки от датчика (датчиков) 30; 300 положения дроссельной заслонки, скорость двигателя от датчика (датчиков) 101 скорости двигателя, и избирательно от дополнительного датчика (датчиков) 102, таких как, например, датчик (датчики) температуры. Электронный блок 100 управления может использовать эти входные сигналы от датчиков, чтобы решать, когда открывать или закрывать топливный клапан 60. Электронный блок 100 управления может также управлять клапаном 40 перепуска воздуха для перепуска воздуха над дроссельным клапаном 8, 9.
Электронный блок 100 управления размещен также, чтобы передавать информацию на систему зажигания двигателя внутреннего сгорания, информацию, которая получена от отслеживания состояния, по меньшей мере, одного из средств 30; 300, 40, 60, причем система зажигания выполнена с возможностью регулирования установки опережения зажигания с учетом упомянутой информации.
Электронный блок 100 управления также может быть размещен, чтобы передавать информацию к системе зажигания двигателя внутреннего сгорания, информацию, полученную от отслеживания состояния средств 30; 300 определения положения дроссельной заслонки, причем система зажигания выполнена с возможностью регулирования установки опережения зажигания с учетом упомянутой информации.
Система зажигания может быть выполнена с возможностью регулирования установки опережения зажигания в режиме холостого хода двигателя внутреннего сгорания для того, чтобы регулировать число оборотов холостого хода.
Как видно на фиг.2 и 3, топливный клапан 60, основные детали клапана 40 перепуска воздуха и датчик 30; 300 положения дроссельной заслонки предпочтительно установлены в модуле 2 управления. Предпочтительно электронный блок 100 управления (показанный только на фиг.1) и соответствующие электрические составляющие элементы, например конденсатор (конденсаторы), также установлены в модуле 2 управления, за счет чего модуль 2 управления может быть собран отдельно от карбюратора, то есть на отдельных производственных линиях. Модуль 2 управления установлен со второй стороны 7 вала, однако его можно установить на первой стороне 6 вала или на стороне 5 регулятора топлива, так что путь топливных трубопроводов 27, 28, 29 в основном корпусе 1 должен быть изменен. Модуль 2 управления предпочтительно состоит из одного единичного блока, хотя он может быть разделен на несколько блоков, при этом каждый блок может быть установлен на различных сторонах 4, 5, 6, 7, блока 1 подачи топлива.
В отношении топливного клапана 60 и клапана 40 перепуска воздуха, описанных ниже, направление «передний» и «задний» относятся к основному корпусу 1 карбюратора, где термин «передний» относится к элементам на торце, обращенном к основному корпусу 1, при этом «задний» относится к элементам, расположенным на противоположном торце.
Топливный клапан
Теперь будет описан топливный клапан 60 со ссылкой на фиг. 1-3, 5, 6 и 9. Топливный клапан 60 включает в себя корпус 73 клапана с камерой 63, проходящей вдоль оси, плунжер 61, подвижный вдоль оси и включающий в себя постоянный магнит 62, приводное электромагнитное средство 68а, 69b для приложения магнитной силы, чтобы переключать плунжер 61 между открытым и закрытым положением при подаче напряжения, и два противоположно расположенных ферромагнитных элемента 66, 67 на каждом продольном конце камеры 63.
Проходящая вдоль оси камера 63 проходит в направлении от основного корпуса 1 и имеет два противоположно расположенных седла 64, 65 клапана, ограничивающих осевое перемещение плунжера 61, при этом переднее седло 64 клапана на продольном конце, обращенном к основному корпусу 1, и заднее седло 65 клапана на противоположном продольном конце. На продольном конце, обращенном к основному корпусу 1, выполнены также два канала, первый канал 71 и второй канал 72, причем один из них, 72, работает как впускной канал топливного клапана, а другой, 71, как выпускной канал топливного клапана 60. Каналы соединены друг с другом по текучей среде, когда топливный клапан 60 открыт, образуя между собой проход для текучей среды.
Первый канал 71, предпочтительно впускной канал, выполнен как отверстие в переднем седле 64 клапана и соединяет топливный трубопровод 27, который имеет соединительное отверстие со второй стороны 7 вала основного корпуса 1. Передний конец плунжера 61 имеет поперечное сечение, выполненное с возможностью закрытия отверстия первого канала 71. Первый канал 71 предпочтительно является каналом с круглым поперечным сечением, соединяющим с топливным трубопроводом 27.
Второй канал 72, предпочтительно выпускной канал, выполнен рядом с передним седлом 64 клапана и соединяет с топливными трубопроводами 28, 29, которые имеют общее соединяющее отверстие на второй стороне 7 вала основного корпуса 1.
На каждом клапанном седле 64, 65 имеется ферромагнитный элемент 66, 67, передний ферромагнитный элемент 66 и задний ферромагнитный элемент 67, предпочтительно, в виде железных сердечников. Эти ферромагнитные элементы 66, 67 служат для обеспечения двух устойчивых положений заслонки, открытого положения, когда плунжер 61 упирается в заднее клапанное седло 65, и закрытого положения, когда плунжер 61 упирается в переднее клапанное седло 64. При закрытом положении передний конец плунжера 61 закрывает первый канал 71 на переднем клапанном седле 64, предотвращая вытекание текучей среды между первым 71 и вторым 72 каналами.
Передний ферромагнитный элемент 66, по меньшей мере, частично окружает канал первого канала 71 предпочтительно в виде железной трубки вокруг канала. То есть, предпочтительно передний ферромагнитный элемент 66 образует секцию канала первого канала 71.
Магнит 62 плунжера 61 представляет собой, по меньшей мере, секцию плунжера 61; предпочтительно весь плунжер 61 представляет собой магнит 62. Магнит 62 плунжера 61 является магнитно ориентированным в продольном направлении с передним магнитным полюсом 62а, обращенным к переднему клапанному седлу 64, который взаимодействует с передним ферромагнитным элементом 66, и с задним магнитным полюсом 62b, обращенным к заднему клапанному седлу 65, который взаимодействует с задним ферромагнитным элементом 67. Магнитные силы между магнитом 62 и, соответственно, ферромагнитными элементами 66, 67 управляются таким образом, что магнитная сила между передним полюсом 62а и передним ферромагнитный элементом 66 больше, чем магнитная сила между задним полюсом 62b и задним ферромагнитный элементом 67, когда плунжер 61 упирается в переднее клапанное седло 64, и таким образом, что магнитная сила между задним полюсом 62b и задним ферромагнитным элементом 67 больше, чем магнитная сила между передним полюсом 62а и передним ферромагнитным элементом 66, когда плунжер 61 упирается в заднее клапанное седло 65.
Магнитные силы между магнитом 62 и, соответственно, ферромагнитными элементами 66, 67 регулируются путем их дистанцирования от непосредственного контакта друг с другом, отделяя их с помощью переднего и, соответственно, заднего немагнитного материала 69, 70 переднего и, соответственно, заднего клапанных седел 64, 65. Основной причиной этого является необходимость устранения непосредственного контакта между ферромагнитными элементами 66, 67 и магнитом 62, поскольку магнитная сила между ферромагнитным элементом и магнитом возрастает экспоненциально, чем ближе они находятся; следовательно, за счет их дистанцирования крутизна кривой силы, действующей между ними, не является такой крутой, как если бы они были в непосредственном контакте, поэтому допуски при изготовлении не должны быть такими большими, как если бы они не были дистанцированы. Следует отметить, что дистанцирование может быть выполнено за счет наличия немагнитного материала на соответствующем конце плунжера 61 вместо помещения ферромагнитного элемента 66, 67 в клапанные седла 64, 65. Если дистанцирующий изолирующий материал является слишком тонким, то существует риск его износа, за счет чего может чрезмерно увеличиться магнитная сила. Предпочтительно дистанцирующий материал является полимером, имеющим толщину от 0,3 до 3 мм, более предпочтительно от 0,5 до 2 мм.
Плунжер предпочтительно является цилиндрическим с диаметром от 2 до 12 мм, более предпочтительно от 3 до 8 мм, и предпочтительно имеет длину, которая больше, чем диаметр.
Электромагнитное приводное средство 68а, 68b образовано двумя соленоидными катушками 68а, 68b, намотанными вокруг проходящей вдоль оси камеры 63 корпуса 73 клапана. Соленоидные катушки 68а, 68b намотаны с противоположными относительно друг друга направлениями обмоток, причем первая 68а из двух соленоидных катушек 68а, 68b предназначена для переключения открытого в закрытое положение, а вторая 68b - для переключения из закрытого в открытое положение. Можно использовать одну или более соленоидных катушек 68а, 68b, намотанных в одном и том же направлении, и вместо переключения направления тока переключать между двумя положениями. Следует отметить, что нет необходимости подавать напряжение на соленоидные катушки 68а, 68b, чтобы удерживать плунжер 61 в любом из двух устойчивых положений, так что топливный клапан 60 является бистабильным.
Клапан перепуска воздуха
Теперь будет описан клапан 40 перепуска воздуха со ссылкой на фиг. 2-3, 5, 6 и 8. Клапан 40 перепуска воздуха включает в себя корпус 52 клапана с проходящей вдоль оси камерой 43, подвижный вдоль оси плунжер 41, включающий в себя постоянный магнит 42, электромагнитное приводное средство 48а, 48b для воздействия магнитной силой, чтобы переключать плунжер 41 между открытым и закрытым положениями, когда подается напряжение, и два противоположно расположенных ферромагнитных элемента 46, 47 на каждом продольном конце камеры 43.
Проходящая вдоль оси камера 43 проходит в направлении от основного корпуса 1 и имеет два противоположно расположенных клапанных седла 44, 45, ограничивающих осевое перемещение плунжера 41, переднее клапанное седло 44 на продольном конце, обращенном к основному корпусу 1, и заднее клапанное седло 45 на противоположном продольном конце.
Плунжер 41 включает в себя переднюю секцию 54, изготовленную из немагнитного материала, предпочтительно полимерного материала, и заднюю секцию 55, причем задняя секция 55 включает в себя магнит 42. Передняя секция 54 выступает через отверстие 51 в клапанном седле в переднее клапанное седло 44, при этом отверстие 51 в клапанном седле имеет достаточно большое поперечное сечение, чтобы передняя секция 54 выступала через него, но достаточно маленькое, чтобы предотвратить выступание задней секции 55.
Пластина 9 дроссельной заслонки имеет отверстие 25 пластины заслонки на ободе пластины 9 заслонки, при этом основной корпус 1 карбюратора имеет расточное отверстие 26, ведущее к основному воздушному каналу 3, таким образом, что, если плунжер 41 и дроссельный клапан 8, 9 находятся в своих закрытых положениях, передний конец 53 передней секции 54 плунжера выполнен с возможностью в основном заполнять отверстие 25 пластины заслонки. Когда плунжер находится в своем закрытом положении, передний конец 53 отводится из отверстия 25 пластины заслонки, разрешая протекать потоку перепускного воздуха через дроссельный клапан 8, 9, даже когда он закрыт.
2
2
Площадь отверстия 25 пластины заслонки предпочтительно составляет от 1 до 12 мм, более предпочтительно от 2 до 8 мм.
На каждом клапанном седле 44, 45 имеется ферромагнитный элемент 46, 47, передний ферромагнитный элемент 46 и задний ферромагнитный элемент 47 предпочтительно в виде железных сердечников. Эти ферромагнитные элементы 46, 47 служат для обеспечения двух устойчивых положений заслонки, открытого положения, когда задняя секция 55 плунжера 41 упирается в заднее клапанное седло 45, и закрытого положения, когда задняя секция 55 плунжера 41 упирается в переднее клапанное седло 44.
Передний ферромагнитный элемент 46, по меньшей мере, частично окружает отверстие 51 в клапанном седле предпочтительно в виде железной трубки вокруг отверстия. То есть, предпочтительно передний ферромагнитный элемент 46 создает, по меньшей мере, секцию отверстия.
Магнит 42 плунжера 41 представляет собой, по меньшей мере, часть задней секции 55, предпочтительно почти всю заднюю секцию 55, не считая переднего конца задней секции 55, который предпочтительно выполнен из немагнитного материала, выполняя функцию переднего дистанцирующего элемента 49, отводящего магнит 42 от переднего ферромагнитного элемента 46. Магнит 42 является магнитно ориентированным в продольном направлении, с передним магнитным полюсом 42а, обращенным к переднему клапанному седлу 44 и который взаимодействует с передним ферромагнитным элементом 46, и задним магнитным полюсом 42b, обращенным к заднему клапанному седлу 45 и который взаимодействует с задним ферромагнитным элементом 47. Магнитные силы между магнитом 42 и, соответственно, ферромагнитным элементом 46, 47 регулируются таким образом, что магнитная сила между передним полюсом 42а и передним ферромагнитным элементом 46 больше, чем магнитная сила между задним полюсом 42b и задним ферромагнитным элементом 47, когда плунжер 41 упирается в переднее клапанное седло 44, и таким образом, что магнитная сила между задним полюсом 42b и задним ферромагнитным элементом 47 больше, чем магнитная сила между передним полюсом 42а и передним ферромагнитным элементом 46, когда плунжер 41 упирается в заднее клапанное седло 45. Передняя секция 54 плунжера 41 предпочтительно выполнена из немагнитного материала, более предпочтительно из полимерного материала.
Магнитные силы между магнитом 42 и, соответственно, ферромагнитным элементом 46, 47 регулируются путем их дистанцирования от непосредственного контакта друг с другом. Поэтому заднее клапанное седло 45 содержит задний дистанцирующий немагнитный материал 50 перед задним ферромагнитным элементом 47. Нет необходимости покрывать переднее клапанное седло 44 немагнитным материалом, поскольку передний конец задней секции, который контактирует с передней стенкой седла, является немагнитным. Основной причиной для этого является необходимость избегания непосредственного контакта между ферромагнитным элементом 46, 47 и магнитом 42, поскольку магнитная сила между ферромагнитным элементом и магнитом увеличивается экспоненциально, чем ближе они находятся; следовательно, за счет их дистанцирования кривизна кривой силы, действующей между ними, не является настолько крутой, как если бы они находились в непосредственном контакте, по этой причине допуски при производстве не должны быть такими большими, как если бы они не были дистанцированы. Следует заметить, что, несомненно, дистанцирование могло бы быть обеспечено за счет наличия немагнитного материала на любом из клапанных седел 44, 45 или на контактирующем участке плунжера 41. Если дистанцирующий изолирующий материал является слишком тонким, существует риск, что он износится, за счет чего чрезмерно возрастет магнитная сила. Предпочтительно дистанцирующий материал является полимером с толщиной от 0,3 до 3 мм, более предпочтительно от 0,5 до 2 мм.
Задняя секция 55 плунжера 41 предпочтительно является цилиндрической с диаметром в диапазоне от 2 до 12 мм, более предпочтительно от 3 до 8 мм, и предпочтительно с длиной, которая больше, чем диаметр.
Электромагнитное приводное средство 48а, 48b образовано двумя соленоидными катушками 48а, 48b, которые намотаны вокруг проходящей вдоль оси камеры 43 корпуса 52 клапана. Соленоидные катушки 48а, 48b намотаны c противоположными относительно друг друга направлениями обмоток, причем первая 48а из двух соленоидных катушек 48а, 48b выполнена для переключения из открытого в закрытое положение, а вторая 48b - для переключения из закрытого в открытое положение. Можно использовать одну или более соленоидных катушек 48а, 48b, намотанных в одном и том же направлении, и вместо переключения направления тока переключать между двумя положениями. Следует отметить, что нет необходимости подавать напряжение на соленоидные катушки 48а, 48b, чтобы удержать плунжер 41 в любом из двух устойчивых положений, так что клапан перепуска 40 воздуха является бистабильным.
Потребление энергии клапаном перепуска воздуха остается низким, поскольку на него следует подавать напряжение, только если происходит переключение между закрытым и открытым положениями. Имея бистабильный клапан перепуска воздуха, который потребляет мало энергии, его можно активно использовать во время холостого хода, чтобы компенсировать влияние на эксплуатационные качества двигателя различных условий, таких как, например, качество топлива, давление воздуха, состояние воздушного фильтра, внутреннее трение и т.п. При старте машины, использующей клапан перепуска воздуха, можно помочь старту, держа клапан перепуска воздуха открытым. Также несомненно, что наличие бистабильного клапана перепуска воздуха, как описанный выше, является выгодным для потребления энергии устройством, в котором он используется.
Датчик положения дроссельной заслонки
Теперь со ссылкой на фиг. 1-8 и 10а-q будет более подробно объяснен датчик 30 положения дроссельной заслонки. Как показано на фиг. 2-3 и 5-8, датчик 30 положения дроссельной заслонки по первому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя подвижный участок 34, который по существу имеет форму колпачка, разделенного на половинки вдоль центральной плоскости. Подвижный участок 34 является подвижным относительно блока 1 подачи топлива и неподвижного участка 33, показанного на фиг. 2-6 и 8, при этом подвижный участок 34 соединен со стержнем 8 дроссельной заслонки, как показано на фиг. 8. Стержень 8 дроссельной заслонки неподвижно соединен с пластиной 9 дроссельного клапана 8, 9 карбюратора двигателя внутреннего сгорания. Вместо карбюраторов могут быть использованы блоки 1 подачи топлива другого типа, например системы впрыска при низком давлении. Датчик 30 положения дроссельной заслонки предпочтительно соединен с выступающим концом стержня 8 дроссельной заслонки с одной стороны блока 1 подачи топлива, как показано на фиг. 8. Однако датчик 30 положения дроссельной заслонки может быть также соединен с двумя концами стержня 8 дроссельной заслонки или с некоторым другим средством, которое поворачивается в ответ, например, на действие дроссельного рычага.
Стержень 8 заслонки является деталью дроссельного клапана 8, 9 и неподвижно соединен с пластиной 9 дроссельной заслонки. Дроссельный клапан 8, 9, показанный на фиг.1 и 8, является клапаном двухстворчатого типа и имеет два конечных положения, представляющих собой открытое и закрытое положения, причем эти положения, в свою очередь, соответствуют состояниям холостого хода и полного открытия дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания. В первом варианте осуществления настоящего изобретения конечные положения отделены угловым расстоянием приблизительно в 75°, хотя очевидно, что это расстояние может быть изменено. Между двумя конечными положениями находится диапазон состояния частичного открытия дроссельной заслонки.
Подвижный участок 34 и стержень 8 заслонки могут быть неподвижно соединены или соединены через элементы передачи движения, чтобы иметь согласованное движение. Это означает, что между стержнем 8 заслонки и подвижным участком 34 могут быть зубчатые передачи или другие элементы для передачи перемещения стержня 8 заслонки, позволяя подвижному участку 34 поворачиваться на большее или меньшее угловое расстояние относительно стержня 8 заслонки. Подвижный участок 34, например, может быть размещен, чтобы поворачиваться на 180° между двумя конечными положениями стержня 8 заслонки и дроссельного клапана 8, 9. Подобные элементы передачи движения не показаны на чертежах.
Неподвижный участок 33 закреплен относительно подвижного участка 34 и снабжен парами, состоящими из одного средства 31, вырабатывающего магнитный поток, и одного сенсорного магнитного элемента 32. Сенсорный магнитный элемент 32 активируется магнитным потоком от средства 31, вырабатывающего магнитный поток, из одной и той же пары, если магнитный поток не заслоняется направляющей 35 магнитного потока.
Направляющая магнитного потока 35 соединена с подвижным участком 34 или с его частью. Направляющая 35 магнитного потока по упомянутому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя пять зубцов 36а-е, как показано на фиг. 7а-b, и поворачивается вместе с подвижным участком 34 между двумя конечными положениями дроссельного клапана 8, 9 вдоль по существу круговой траектории движения. В альтернативном варианте траектория движения может быть размещена так, чтобы быть по существу линейной. Зубцы 36а-е направляющей 35 магнитного потока заслоняют и таким образом ослабляют магнитную индукцию на сенсорном магнитном элементе 32 от магнитного потока, поступающего от средства 31, вырабатывающего магнитный поток. В альтернативном варианте зубцы 36а-е могут быть размещены, чтобы усиливать магнитную индукцию на сенсорном магнитном элементе 32. В такой конфигурации средство 31, вырабатывающее магнитный поток, и сенсорные магнитные элементы 32 могут быть расположены на одной и той же стороне траектории движения направляющей 35 магнитного потока. В такой конфигурации сенсорный магнитный элемент 32 активируется, когда зубец 36а-е находится в положении, в котором зубец 36а-е образует магнитную цепь вместе со средством 31, вырабатывающим магнитный поток. Магнитная индукция увеличивается за счет сниженного магнитного сопротивления магнитной цепи при прохождении зубца 36а-е вместо воздушного зазора. Сенсорный магнитный элемент 32 размещен так, чтобы быть активированным усиленным магнитным потоком для некоторых положений направляющей 35 магнитного потока и, следовательно, также для некоторых положений дроссельного клапана 8, 9.
Сенсорный магнитный элемент 32 является цифровым датчиком 32 Холла, который выполнен с возможностью генерирования одного из двух возможных выходных сигналов, активированного или неактивированного, в зависимости от плотности магнитного потока, то есть генерирования цифрового значения '1' для плотности потока выше порогового значения и '0' для плотности потока ниже порогового значения.
Как показано на фиг.6, первый вариант осуществления датчика 30 положения дроссельной заслонки включает в себя три магнита 31 и три цифровых датчика 32 Холла, которые размещены тремя парами, причем каждая пара включает в себя один магнит 31 и один цифровой датчик 32 Холла. Каждый датчик 32 Холла выполнен с возможностью генерирования одного из двух возможных значений, активированного или неактивированного. В альтернативном варианте, пара может включать в себя больше чем один магнит 31 и больше чем один датчик 32 Холла, например, для повышенной надежности. Магниты 31 и датчики 32 Холла установлены на неподвижном участке 33 датчика 30 положения дроссельной заслонки. Таким образом зубец 36а-е направляющей 35 магнитного потока перемещается со стержнем 8 дроссельной заслонки и относительно неподвижного участка 33. Направляющая 35 магнитного потока имеет траекторию движения, проходящую через каждую из трех пар, состоящих из одного магнита 31 и одного датчика 32 Холла. Когда зубец 36а-е расположен между магнитом 31 и датчиком 32 Холла такой пары, магнитный поток заслоняется и настолько значительно ослабляется на датчике 32 Холла так, что датчик 32 Холла переходит из активированного состояния в неактивированное состояние. Каждое обнаруживаемое положение датчика 30 положения дроссельной заслонки соответствует состоянию датчика 30 положения дроссельной заслонки. Состояние формируется состояниями всех вместе датчиков 32 Холла. Состояния, соответствующие холостому ходу и полному открытию дроссельной заслонки, являются единственными, но состояния, соответствующие диапазону частичного открытия дроссельной заслонки, не являются единственными, что означает, что такое же состояние может возникнуть несколько раз внутри диапазона частичного открытия дроссельной заслонки. Однако каждое состояние из каждого набора из трех последовательных состояний в пределах диапазона частичного открытия дроссельной заслонки является единственным по отношению к двум другим состояниям. Это позволяет обнаружить направление изменения внутри диапазона частичного открытия дроссельной заслонки. Таким образом, датчик 30 положения дроссельной заслонки согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения позволяет показывать состояние холостого хода, состояние полного открытия дроссельной заслонки и состояние частично открытой дроссельной заслонки, а также направление изменения в пределах состояния частично открытой дроссельной заслонки.
Если активированный датчик 32 Холла обозначен цифровым значением '1', а не активированный датчик 32 Холла цифровым значением '0', то датчик 30 положения дроссельной заслонки с тремя датчиками 32 Холла и тремя магнитами 31 может иметь возможные состояния из трех значений, в диапазоне от '000' до '111', причем значения представляют собой значения первого, второго и третьего датчиков 32 Холла. С тремя магнитами 31 и тремя датчиками 32 Холла, а также направляющей 35 магнитного потока с пятью зубцами 36 а-е может быть получено, по меньшей мере, тринадцать состояний. Двумя единственными состояниями двух конечных положений дроссельного клапана 8, 9 являются '000' и '111' для упомянутого варианта осуществления настоящего изобретения, хотя они могут быть преобразованы или изменены другими путями. Первый датчик 32 Холла, представленный самым левым значением, имеет значение '0' только для состояний холостого хода и полного открытия дроссельной заслонки. Это традиционный путь обеспечения единственных состояний датчика 30 положения дроссельной заслонки. Однако это означает, что состояния '010' и '001' не используются. В альтернативном варианте конфигурация изменена, чтобы использовать также и эти состояния. Диапазон состояния частичного открытия дроссельной заслонки соответствует следующим одиннадцати состояниям:
'100 101 111 110
100 101 111 110
100 101 111'
Можно встретить две полные последовательности четырех различных состояний '100 101 111 110'. Конфигурация с направляющей 35 магнитного потока с шестью зубцами 36а-е добавила бы одну из таких последовательностей, направляющая 35 магнитного потока с семью зубцами 36а-е добавила бы две последовательности и т.д. Противоположное будет применяться для удаления зубцов 36а-е. Направляющая 35 магнитного потока с четырьмя зубцами 36а-е будет подразумевать, что число последовательностей уменьшится на одну, при этом для трех зубцов 36а-е число последовательностей уменьшится на две.
На фиг. 10а-q показан схематичный вид направляющей 35 магнитного потока с шестью зубцами 36а-е и пятью зазорами, при этом пять зазоров представлены пятью отверстиями. На фиг. 10а-q дополнительно показаны 17 положений направляющей 35 магнитного потока, при этом каждое положение представляет собой возможное состояние датчика 30 положения дроссельной заслонки, а три линии, обозначенные S1-S3, представляют собой положения трех пар одного датчика 32 Холла и одного магнита 31. Линия поперек отверстия подразумевает, что датчик 32 Холла не заслонен от магнита 31 и поэтому активирован, что, кроме того, означает, что датчик 32 Холла генерирует цифровое значение '1'. На фиг. 10а показано самое правое положение направляющей 35 магнитного потока, которое соответствует режиму холостого хода. Когда направляющая 35 магнитного потока затем перемещается влево, датчик 30 положения дроссельной заслонки проходит состояние частичного открытия дроссельной заслонки, показанное на фиг. 10b-p. Самое левое положение направляющей 35 магнитного потока, которое показано на фиг. 10q, соответствует состоянию полного открытия дроссельной заслонки. Таким образом, 10а-q соответствуют следующим 17 возможным состояниям датчика 30 положения дроссельной заслонки:
'000
100 101 111 110
100 101 111 110
100 101 111 110
100 101 111
011'
Для направляющей 35 магнитного потока с тремя зубцами 36а-е возможны следующие состояния:
'000
100 101 111
011'
Для трех зубцов 36а-е все пять состояний являются единственными, что может быть предпочтительным для выполнения точного позиционирования также в пределах диапазона частичного открытия дроссельной заслонки. Если использование одного или двух зубцов 36а-е, трех магнитов 31 и трех датчиков 32 Холла не является необходимым, тогда конфигурация с двумя магнитами 31 и двумя датчиками 32 Холла является более желательной, которые вместе с одним или двумя зубцами 36а-е могут быть размещены, чтобы создавать четыре состояния, например '11 10 00 10'.
В очень простой конфигурации по первому варианту осуществления настоящего изобретения только один зубец 36а-е используется в комбинации с двумя магнитами 31 и двумя датчиками 32 Холла и размещен, чтобы генерировать только два состояния, холостого хода и полного открытия дроссельной заслонки.
В другой конфигурации магниты 31 и датчики 32 Холла установлены на подвижном участке 34, при этом направляющая магнитного потока 35 установлена на неподвижном участке 33.
Чем больше зубцов 36а-е, тем лучшее разрешение возможно, что означает, что может быть обнаружено малейшее изменение внутри диапазона частичного открытия дроссельной заслонки.
Следует понимать, что конфигурация направляющей 35 магнитного потока может быть изменена многими путями, чтобы получить другой порядок возможных состояний или чтобы иметь больше возможных состояний или меньше возможных состояний. Конфигурация может быть, например, преобразована на противоположную, то есть зубцы 36а-е на фиг.7а-7b могут быть заменены на зазоры, при этом зазоры могут быть изменены на зубцы 36а-е, за счет чего также меняются возможные состояния датчика 30 положения дроссельной заслонки.
Во втором варианте осуществления датчика 30 положения дроссельной заслонки магниты 31 установлены на подвижном участке 34, при этом цифровые датчики 32 Холла установлены на неподвижном участке 33, при этом не используется направляющая 35 магнитного потока. Подвижный участок 34 может иметь форму, подобную конфигурации на фиг. 7 а-b, в которой каждый зубец 36а-е может быть изменен на магнит 31, или магнит 31 может быть установлен на каждом зубце 36а-е, но предпочтительно подвижный участок 34 имеет более дискообразную конфигурацию. Каждый датчик 32 Холла выполнен с возможностью генерирования одного значения для плотности магнитного потока выше порогового значения и второго значения ниже упомянутого порогового значения. Магнитная индукция на датчике 32 Холла выше упомянутого порогового значения, когда магнит 31 и датчик 32 Холла находятся в определенных положениях относительно друг друга, при этом предпочтительно, если магнит 31 и датчик 32 Холла отделены маленьким расстоянием или наиболее возможным маленьким расстоянием. Для того чтобы иметь возможность обнаруживать два единственных положения стержня 8 дроссельной заслонки и дроссельного клапана 8, 9 с этой конфигурацией, соответствующих состояниям холостого хода и полного открытия дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания, должны быть использованы два цифровых датчика 32 Холла и, по меньшей мере, один магнит 31. Предпочтительно используется больше магнитов 31, например пять, и три датчика 32 Холла. Число возможных состояний такой конфигурации варианта осуществления настоящего изобретения соответствует числу возможных состояний датчика 30 положения дроссельной заслонки согласно первому варианту осуществления датчика 30 положения дроссельной заслонки. В конфигурации с подвижным участком 34, подобной конфигурации на фиг. 7а-b, но с магнитами 31, установленными на каждом из пяти зубцов 36а-е, легко получают набор из 13 возможных состояний для датчика 30 положения дроссельной заслонки. Поскольку подвижный участок 34 перемещается вдоль своей траектории движения между своими двумя конечными положениями, датчики 32 Холла, которые установлены на неподвижном участке 33, становятся попеременно активированными и неактивированными, поскольку на них воздействуют различные плотности магнитного потока, как только магниты 31 проходят мимо. Тринадцать возможных состояний для конфигурации с тремя датчиками 32 Холла и пятью магнитами 31, при этом без направляющей 35 магнитного потока:
111
011 010 000 001
011 010 000 001
011 010 000
100
Первое состояние '111' и последнее состояние '100' являются единственными и соответствуют конечным положениям дроссельного клапана 8, 9, состояниям холостого хода и полностью открытой дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания. Состояния являются обратными по отношению к состояниям по первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Однако возможные состояния датчика 30 положения дроссельной заслонки могут быть легко размещены в другом порядке, состояния могут быть добавлены, удалены или преобразованы в обратные, причем положение дроссельной заслонки все еще имеет, по меньшей мере, первое и вторе единственные состояния, представляющие два конечных положения дроссельного клапана 8, 9, и, следовательно, также состояния холостого хода и полного открытия дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания. Предпочтительно датчик 30 положения дроссельной заслонки имеет последовательность возможных состояний, соответствующих диапазону частично открытой дроссельной заслонки, позволяя датчику 30 положений дроссельной заслонки показывать состояния холостого хода, частично открытой дроссельной заслонки, полностью открытой дроссельной заслонки и направление изменения в пределах диапазона частично открытой дроссельной заслонки.
В третьем варианте осуществления датчика 300 положения дроссельной заслонки, показанном на фиг.11 и 12, сенсорный магнитный элемент 320 является аналоговым устройством 320 Холла, установленным на неподвижном участке 33, этот неподвижный участок не показан на фиг. 11 и 12. Аналоговое устройство Холла имеет элемент 321 Холла, который выполнен с возможностью генерирования выходного напряжения, которое пропорционально магнитной индукции через элемент 321 Холла. Устройство 320 на эффекте Холла может иметь интегрированную цепь, например, для компенсирования различных условий, таких как температурные изменения. Подвижный участок 340 имеет по существу дискообразную форму и прикреплен к стержню 8 дроссельной заслонки в ее центре, при этом имеет два магнита 310, которые поляризованы в направлении, предпочтительно перпендикулярном неподвижному участку. Однако подвижный участок 340 может быть выполнен другим образом, например иметь треугольную форму или быть снабженным только одним магнитом 310 или больше чем двумя магнитами 310. Магниты 310 прикреплены к подвижному участку 340 на некотором расстоянии от оси вращения, при этом магниты отделены друг от друга примерно на 75°. Кроме того, два магнита 310 поляризованы в противоположном направлении относительно друг друга таким образом, чтобы создать магнитную индукцию через элемент 321 Холла устройства 320 на эффекте Холла, которая по существу пропорциональна величине поворота подвижного участка 340 и стержня 8 дроссельной заслонки. Следовательно, аналоговый датчик 320 Холла создает выходное напряжение, которое приблизительно является линейным относительно величины поворота стержня 8 дроссельной заслонки и дроссельного клапана 8, 9. С такого рода устройством 320, использующим эффект Холла, точное значение положения дроссельного клапана 8, 9 может быть получено также и в пределах диапазона частично открытой дроссельной заслонки.
В датчик 300 положения дроссельной заслонки может быть встроен блок обработки для обработки информации или блок может быть отделен от датчика. Таким образом, значение выходного сигнала датчика 300 положения дроссельной заслонки может изменяться в различных вариантах осуществления или конфигурации датчика 300 положения дроссельной заслонки. Предпочтительно датчик 300 положения дроссельной заслонки размещен, чтобы передавать информацию на электронный блок 100 управления, где может быть произведена большая часть обработки или вся обработка. Выходной сигнал датчика 300 положения дроссельной заслонки, который также может быть обозначен как статус датчика 300 положения дроссельной заслонки, предпочтительно является холловским напряжением холловского элемента 321 устройства 320 на эффекте Холла. Значение выходного сигнала может быть обработано вместе, например, со скоростью вращения двигателя внутреннего сгорания, измеренным значением смеси воздух/топливо и/или температуры и т.п., для того чтобы оптимизировать смесь воздух/топливо для двигателя внутреннего сгорания.
В предпочтительной конфигурации по третьему варианту осуществления датчика 300 положения дроссельной заслонки признак адаптивности интегрирован в электронный блок 100 управления для того, чтобы, по меньшей мере, повысить точность определения закрытого или полностью открытого состояния дроссельной заслонки. Электронный блок 100 управления регулирует два пороговых значения, которые будут изменяться во время работы двигателя, чтобы адаптировать к реальным значениям, соответствующим закрытому и полностью открытому состоянию дроссельного клапана 8, 9, эти реальные значения, в свою очередь, соответствуют максимальному и минимальному значениям выходного сигнала датчика 300 положения дроссельной заслонки и могут быть обозначены Vmax и Vmin. Однако Vmax и Vmin будут изменяться под влиянием различных условий, таких как различные температуры или рассеянные магнитные поля. Следовательно, электронный блок 100 управления размещен, чтобы измерить Vmax и Vmin во время работы двигателя. Существует несколько способов сделать вывод, соответствует ли измеренное значение максимальному или минимальному значению датчика 300 положения дроссельной заслонки. Электронный блок 100 управления, например, может использовать информацию о скорости двигателя и/или о том, как долго скорость двигателя была постоянной, чтобы сделать вывод, максимальное или минимальное значение датчика 300 положения дроссельной заслонки было достигнуто. В альтернативном варианте электронный блок 100 управления только корректирует максимальное значение, если значение было измерено, которое больше, чем уже замеренное самое большое значение, и корректирует минимальное значение, если обнаружено более низкое значение, чем уже замеренное самое низкое значение. Пороговые значения пересчитывают, чтобы адаптировать к замеренным реальным значениям. Значения выходного сигнала датчика 300 положения дроссельной заслонки находятся внутри интервала, S=Vmax-Vmin, где S - длина интервала. Разница между пороговым значением и соответствующим реальным значением предпочтительно составляет менее 10% S. При запуске двигателя электронный блок 100 управления использует принимаемые по умолчанию пороговые значения, что означает, что разница между пороговым значением и соответствующим реальным значением больше при запуске двигателя и некоторое время спустя. Когда выходной сигнал датчика 300 положения дроссельной заслонки больше, чем самое большое пороговое значение, определяют закрытое положение дроссельной заслонки, при этом, когда выходной сигнал меньше, чем самое маленькое пороговое значение, определяют полностью открытое положение дроссельной заслонки. Однако, например, путем изменения полярности магнитов 310 самое большое пороговое значение будет соответствовать полностью открытому положению, при этом самое маленькое пороговое значение будет соответствовать закрытому положению.
В альтернативном варианте электронный блок 100 управления регулирует три пороговых значения, которые получают из Vmax и Vmin во время работы двигателя; третье пороговое значение, например, находится в середине интервала S, так чтобы разделить интервал на четыре подынтервала, из которых два используются для определения состояний полного открытия дроссельной заслонки и холостого хода, при этом два других - для определения нижней части состояния частичного открытия дроссельной заслонки и верхней части состояния частичного открытия дроссельной заслонки. Предпочтительно электронный блок 100 управления регулирует больше чем три пороговых значения так, чтобы создать больше чем четыре дискретных положения, например десять дискретных положений. Чем больше дискретных положений, тем лучше точность при определении положения дроссельной заслонки.
В альтернативном варианте, признак адаптивности используется для получения значения непрерывного выходного сигнала. Это может быть сделано, поскольку соотношение между значением выходного сигнала, который предпочтительно является холловским напряжением, и угловым смещением дроссельной заслонки является по существу линейным и, следовательно, описывается уравнением V=kD+h или D=(V-h)/k, где V представляет собой значение выходного сигнала датчика положения дроссельной заслонки, D - угловое смещение дроссельной заслонки, а h и k являются постоянными. Зная максимальное и минимальные значения выходного сигнала датчика 300 положения дроссельной заслонки и то, что они соответствуют известному минимальному и максимальному значениям углового смещения, D, подразумевают, что могут быть легко получены постоянные h и k. Таким образом, измеряя максимальное и минимальное значения выходного сигнала датчика 300 положения дроссельной заслонки во время работы двигателя, может быть также повышена точность определения углового смещения, D, в пределах диапазона частичного открытия дроссельной заслонки.
Признак адаптивности является очень полезным, поскольку он компенсирует не только условия, такие как температурные изменения или рассеянные магнитные поля, но также и различия между датчиками положения дроссельной заслонки. Датчики положения дроссельной заслонки будут меняться от блока к блоку за счет производственных допусков. Адаптивность обеспечивает менее жесткие допуски, которые, в свою очередь, обеспечивают менее дорогостоящие блоки.
Система зажигания
Предпочтительный вариант осуществления системы зажигания включает маховик с магнитами и электромагнитное преобразующее средство, которое выполнено с возможностью преобразования магнитной энергии в электрическую энергию, используемую как для зажигания, так и для питания средства 30; 300, 40, 60, 100 в модуле 2 управления или, по меньшей мере, одного из средств 30; 300, 40, 60, 100 в модуле 2 управления, и/или также составляющих элементов, не помещенных в модуль 2 управления. Предпочтительно маховик содержит первый и второй магниты, отделенные друг от друга на 180°. Магниты периодически снабжают энергией первое электромагнитное средство преобразования, предпочтительно первичную катушку, как только маховик вращается, и магнит перемещается вблизи катушки. Первичная катушка предпочтительно снабжает энергией второе электромагнитное средство преобразования, вторичную катушку, которая имеет обмотку с большим числом витков провода по сравнению с первичной катушкой. Таким образом, добавление нагрузки на вторичную катушку обеспечивает очень высокое напряжение, пригодное для зажигания. Предпочтительно электрическая энергия для питания берется от первичной катушки, после того, как на нее подана энергия, по меньшей мере, первым из двух магнитов, но предпочтительно также на которую была подана энергия от второго магнита, при этом электрическая энергия для зажигания берется от вторичной катушки, на которую была подана энергия от первичной катушки.
В альтернативном варианте маховик снабжен только одним магнитом или больше чем двумя магнитами, которые могут быть отделены меньше, чем на 180°, при этом, по меньшей мере, одно электромагнитное средство преобразования может иметь другие конфигурации, но с возможностью преобразования магнитной энергии в электрическую энергию как для зажигания, так и для питания.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения напряжение выходного сигнала, по меньшей мере, одного электромагнитного средства преобразования в системе зажигания используется для питания, по меньшей мере, одного из средств 30; 300, 40, 60, 100, причем на это электромагнитное средство преобразования подается энергия, по меньшей мере, одной из магнитных групп, а электрическая энергия для питания берется из системы зажигания таким образом, что количество энергии для зажигания не уменьшается.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения маховик имеет первую и вторую магнитные группы, причем первая магнитная группа включает в себя первый магнит, а вторая магнитная группа - второй магнит, причем первый и второй магниты отделены угловым расстоянием, по меньшей мере, равным 90°, при этом магнитная энергия от первого магнита используется для зажигания, а магнитная энергия, по меньшей мере, от одного из первого и второго магнитов используется для питания, по меньшей мере, одного из средства 30; 300, 40, 60, 100.
Система зажигания двигателя внутреннего сгорания может, по меньшей мере, частично включать в себя или находиться во взаимосвязи с электронным блоком 100 управления, причем система зажигания может регулировать установку опережения зажигания для двигателя внутреннего сгорания.
Система зажигания может быть выполнена с возможностью получения информации от электронного блока 100 управления о статусе, по меньшей мере, одного из средства 30; 300, 40, 60 и может быть выполнена с возможностью регулировки установки опережения зажигания, по меньшей мере, относительно статуса, по меньшей мере, одного из средств 30; 300, 40, 60.
Система зажигания может быть выполнена с возможностью регулировки установки опережения зажигания, по меньшей мере, с учетом статуса средства 30; 300 определения положения дроссельной заслонки.
Система зажигания может быть выполнена с возможностью регулировки числа оборотов холостого хода путем регулировки установки опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания.