专利名称：用于内燃机的电磁阻风门系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的发动机起动系统。特别地，本发明涉及用于小型发动机的电磁致动的阻风门系统。
背景技术：
内燃机通常包括在发动机的起动期间用于调节进入发动机的空气/燃料混合物的阻风门系统或者装置。阻风门通常在起动期间调节进入发动机的空气流。典型的阻风门装置包括用于调节阻风门位置的机械致动器。当初始起动发动机时，阻风门减小了进入发动机的空气流从而加浓空气/燃料混合物。在发动机的常规操作期间就不需要阻风门，因为发动机不再需要浓的空气/燃料混合物。
发明内容
本发明的一个实施例提供了用于内燃机的发动机起动系统，它包括功率源、电磁感应线圈和铁心以及置于内燃机的空气/燃料混合设备的进气管中的阻风门。功率源向电磁感应线圈提供电信号。功率源的一个实施例包括在发动机起动期间位于运动部件上的至少一块磁铁和位于至少一块磁铁附近的固定部分上的定子线圈。在发动机起动的时候，该至少一块磁铁通过在定子线圈中感应出电信号的方式运动经过定子线圈。定子线圈向电磁感应线圈和铁心输出电信号。电信号在穿过铁心的电磁感应线圈中感应出磁场。穿过铁心的磁场使阻风门向闭合位置运动，在该闭合位置上进入发动机的燃料空气混合物会变浓。在一个实施例中，磁场使与阻风门相互连接的臂运动。从定子线圈提供的电信号一旦中断，磁场就会中断并且弹簧使阻风门返回它的初始位置。
如上所指出的，通过至少一块磁铁和它的各个磁场穿过定子线圈的运动而感应出向电磁线圈供给的电信号。在发动机起动系统的一个实施例中，至少一块磁铁位于飞轮上，并且定子线圈位于飞轮下面的静止部分上。例如点火线圈可以用作定子线圈。在另一个实施例中，定子线圈可以与点火线圈分开。在另一个实施例中，至少一块磁铁位于拉索上，并且定子线圈位于发动机的静止部分上。在另一个实施例中，至少一块磁铁位于卷绕滑轮上，并且定子线圈位于磁铁附近的发动机的静止部件上。在另一个实施例中，磁铁和定子线圈位于机械地连接到卷绕滑轮和滑轮索的发生器中。操作者拉动滑轮索的拉力使卷绕滑轮和相互连接的发生器运动从而向电磁感应线圈提供电信号。
在本发明的另一个实施例中，功率源包括电池和包含起动马达和起动机开关的发动机起动系统。起动机开关电连接在电池和起动马达之间。电磁感应线圈与起动机开关电连接。当起动机开关在起动时闭合时，电池向起动马达和电磁感应线圈提供电源。电磁感应线圈的电源产生穿过铁心的磁场。穿过铁心的磁场使阻风门向大体上闭合的位置运动，其中在该闭合位置上进入发动机的燃料空气混合物会变浓。当起动机开关中断向起动马达和电磁感应线圈提供的电源时，弹簧偏压阻风门使它返回它的初始打开位置。
如果非点火的定子线圈、电池或者电磁感应线圈在发动机操作期间失效时，发动机可以继续操作，因为阻风门向打开位置偏移。而且，发动机还可以通过人工地将阻风门臂保持在闭合位置而起动。
本发明的另一个实施例还包括电连接在电磁感应线圈的负极端和接地之间的温度开关。超过了特定阈值温度时，温度开关中断供给电磁感应线圈的电功率从而允许阻风门返回到大体上打开的位置。
本发明的另一个实施例还包括电连接在电磁感应线圈的端子之间的续流二极管。在供给电磁感应线圈的电源中断之后，续流二极管使电磁感应线圈中的电流再循环并且消散掉，从而提高阻风门对电磁感应线圈中电信号中断的响应。
对于小型发动机的应用而言，本发明基于阻风门的电磁致动调节空气/燃料混合设备的进气。温度开关和续流二极管的电连接提供了用于在高温(相对于冷启)下通过保持阻风门打开而起动发动机的比较经济的方法。
从上面可以显而易见，本发明的一方面是提供示例发动机起动系统，该发动机起动系统基于阻风门定位的电磁致动来调节发动机的空气/燃料混合设备的进入。考虑到详细说明和附图之后，本发明的其它特征和方面将变得显而易见。
图1是体现了包括位于飞轮上的磁铁的本发明的发动机起动系统的示意图。
图2是体现了包括位于起动滑轮上的磁铁的本发明的发动机起动系统的示意图。
图3是体现了包括位于滑轮索上的磁铁的本发明的发动机起动系统的示意图。
图4是体现了包括电池和起动机开关的本发明的发动机起动系统的示意图。
具体实施例方式
在详细说明本发明的任何实施例之前，应该理解本发明并不是将它的应用限制在下面的说明中所阐明的或者下面的附图中所示的结构的细节上以及部件的配置上。本发明也可以是其它实施例的并且通过各种方式来实行或者执行。而且，在此使用的措词和术语是出于说明的目的而不应该被视为限制。在此，″包括″、″包含″、或者″具有″及其变体的使用意味着包含这之后的列举种类和等效物以及另外的种类。
参照图1，本发明的一个实施例为发动机起动系统100，该系统包括定子线圈120、至少一块磁铁125、电磁感应线圈130、铁心135以及置于发动机(未显示)的空气/燃料混合设备的进气管145中的阻风门140。
在图1所示的实施例中，系统100利用电磁感应在起动发动机的时候提供产生电压或者电信号的功率源，其中该电压或者电信号用于启动阻风门140朝向闭合位置运动。如图1所示，通过经由定子线圈120提供变化磁场从而经由电磁感应生成单向的电信号。变化磁场的方向指导电信号的方向。系统100通过在起动发动机的时候将至少一块磁铁125置于发动机的运动部分上来提供变化磁场。定子线圈120位于动磁铁125附近的固定部分上。在起动发动机的时候，动磁铁125提供用于从定子线圈120中感应出电压或者电信号的变化磁场。定子线圈120的位置可以根据磁铁125在运动部分上的相关位置而改变。定子线圈120可以使用该领域中任何已知的合适方法(例如粘合剂、安装在电路板上、安装在外壳中等等)定位在固定部分上。固定部分的定位并不限制本发明的范围。定子线圈120的匝数和线间距以及磁铁125的数目和尺寸可以根据与定子线圈120的距离、运动部分的速度、以及电磁感应线圈130的电信号的期望值而改变。图1-4仅仅出于示意的目的而显示了定子线圈120，而不是在于限制定子线圈120相对于动磁铁125的定向。定子线圈120的定向可以相对于磁场的定向和动磁铁125的方向而变化。在另一个实施例中，定子线圈120的定向还包括用于增强线圈120中的电压或者电信号感应的铁心。在另一个实施例中，多个定子线圈120可以在电学上串连或者并联地连接起来用于向电磁感应线圈130提供电功率。另外，磁铁的类型(例如陶瓷、挠性、稀土磁铁)以及形状(例如环形、马蹄形、杆、棒、按钮等等形状)并不限制本发明的范围。
在一个实施例中并且如图1所示，至少一块磁铁125位于旋转飞轮150上，并且定子线圈120位于飞轮150下面的固定部分(未显示)上。在起动时，操作者对拉索155的拉力使滑轮160和飞轮150旋转。旋转飞轮150和附着的磁铁125提供用于在定子线圈120中产生电信号的变化磁场。磁铁125可以使用该领域中已知的任何合适的方法(例如粘合剂、点焊等等)定位在飞轮155上。
在一个实施例中，定子线圈120是发动机的磁电机线圈，其中没有电池。至少一块磁铁125位于如上所述的飞轮150上。磁电机线圈位于飞轮150附近，因此磁铁125运动经过磁电机线圈。运动飞轮150和磁铁125提供用于感应跨越磁电机线圈的电位差或者电压的变化磁场。在典型的应用中，跨越磁电机线圈的电压在火花塞处产生火花来为发动机点火。在这个实施例中，跨越磁电机线圈的感应电压也向电磁感应线圈130提供电功率。
在另一个实施例中，定子线圈120是发动机的点火线圈，其中带有电池。类似于如上所述的磁电机线圈，至运动飞轮150上的至少一块磁铁125感应出跨越点火线圈的电位差或者电压。在典型的应用中，从点火线圈感应的电压信号在一个或多个火花塞处产生火花来为发动机点火。与上面讨论的实施例类似，跨越点火线圈的电压信号也向电磁感应线圈130提供电功率。
对于其中定子线圈120是磁电机线圈或者点火线圈的上述实施例而言，发动机一旦正常操作，向电磁感应线圈130提供的电功率就中断。在一个实施例中，定时设备在期望的时间间隔之后中断向电磁感应线圈130提供的电功率。在另一个实施例中，在电连接到继电器开关上的速度传感器(例如每分钟转动次数)可以在一检测到发动机速度阈值时就立即中断向电磁感应线圈所提供的电功率。一旦中断向线圈提供的电功率并且导致穿过铁心的磁场中断时，阻风门就朝向打开位置偏移从而用于发动机的正常操作。
如图1所示并且如上所述，电磁感应线圈130在起动发动机的时候从定子线圈120接收电功率或者信号。电磁感应线圈130具有在电连接到定子线圈120的第一端和在电连接到接地GRD1的第二端。通过电磁感应线圈130接收的电信号感应出穿过铁心135的磁场。示例铁心135是能够使在电磁感应线圈130中产生的磁通量的磁力线集中的铁磁材料(例如冷轧钢、铁)。为了响应磁场，阻风门140朝向大体上闭合的位置运动从而使进入发动机的空气/燃料混合物变浓。电磁感应线圈130的绕组的数目和线间距可以根据需要的磁场强度而改变以便使阻风门140运动。此外，铁心135的形状(例如棒、杆、环形)、尺寸以及材料(例如铁、钢)成分并不限制本发明的范围。
如上所提到的，在图1中所示的阻风门140通常置于空气/燃料混合设备的进气管145中。阻风门140对如上所述的通电电磁感应线圈130和铁心135作出响应而运动。阻风门140的位置在起动发动机的时候调节供给发动机的空气和燃料混合物。
如图1所示，发动机起动系统100还包括连接到臂166上的杆165，该臂166依次地连接到阻风门140上。电磁感应线圈130和铁心135位于杆165附近，这样，铁心135的磁场就使杆165以及臂166发生运动并且因此使阻风门140运动。杆165可以连接成响应穿过铁心135的磁场而线性地或者可旋转地启动阻风门140。杆165的一个实施例包括钢板。然而，杆165可以包括任何对本领域的技术人员为已知的合适材料。杆165可以还包括具有被经由铁心135的磁场吸引的磁极的杆磁铁167。与磁铁125类似的是，杆磁铁167可以具有本领域中已知的任何合适的尺寸、形状(例如、环形、棒、杆、按钮、马蹄形)和材料(例如、陶瓷、挠性的、稀土金属)。而且，系统100还包括止挡169，它在杆165朝向铁心135运动时用于限制杆的运动范围。在另一个实施例中，杆磁铁167的磁极可以排列成排斥铁心135所产生的磁场而使阻风门140向大体上闭合的位置运动。
一中断向电磁感应线圈130提供的电信号，弹簧170就使杆165和阻风门140向它们的初始位置返回。在一个实施例中，弹簧170连接到杆165上。在另一个实施例中，弹簧170连接到阻风门140上。当然，弹簧170的类型以及连接点并不限制本发明的范围。
如图1中还显示出，发动机起动系统100还包括在电连接在电磁感应线圈130的第二端或者负极端和接地之间的温度开关175。超过了特定阈值温度时，温度开关175中断供给电磁感应线圈130的电功率从而允许阻风门140返回到大体上打开的位置。因此，阻风门在发动机的热重启期间变得不能操作。如图1所示，电磁感应线圈130的负极端电连接到温度开关175的一端。温度开关175的另一端在电学上接地GRD1。温度开关175可以安装在发动机中的任何合适的位置上或者附近(例如排出端口、发动机外壳等等)以便提供温度测量。此外，温度开关175可以使用本领域中已知的任何合适的方法(例如螺栓、螺钉、点焊、粘合剂等等)进行安装。示例温度开关175是编号为3455RC的Elmwood传感器零件。也可以使用本领域中已知其它合适类型的温度开关。
还有在另一个如图1所示的实施例中，系统100还包括电连接在电磁感应线圈130的正极端和负极端之间的续流二极管180。续流二极管180允许在电功率中断之后电流向电磁感应线圈130再循环并且消散。因此，发动机一正常操作，电磁感应线圈130和铁心135就能够更容易地响应电信号的中断。本领域中已知的任何合适的续流二极管180都可以被使用。
运动磁铁和定子线圈元件组合的另一个实施例经由仅仅在图2中的实例示出。图2所示的实施例中的许多元件都与图1中(如上所述)所示的实施例中所用的相同或者类似并且以相同或者类似的方式进行操作。因此图2中与图1中相对应的元件指定用相同的参考数字加上100。因此，除了下面所指出的差别之外，图2中所示的各个元件的说明可以在伴随上面的图1的说明中找到。
图2显示了包括位于发动机的起动滑轮上的至少一块磁铁225以及其它的构件的起动系统200。同样，定子线圈220也位于发动机的静止部件上。依照该实施例，当操作者拉拉索225时，索225使滑轮260和附着磁铁225旋转。动磁铁225提供用于从定子线圈220感应出电压或者电信号的变化磁场。磁铁225可以使用该领域中已知的任何合适的方法(例如粘合剂、点焊、螺栓等等)定位在滑轮260上。
在另一个实施例中，图2中所示的磁铁125和定子线圈120可以位于机械地连接起动滑轮260的发生器中。操作者拉动缆索225的拉力使起动滑轮260运动从而使磁铁125运动经过发生器中的一个或多个定子线圈120以便向电磁感应线圈130提供电功率的输出。
运动磁铁和定子线圈元件组合的另一个实施例经由仅仅在图3的实例示出。图3所示的实施例中的许多元件都与图1中(如上所述)所示的实施例中所用的相同或者类似并且以相同或者类似的方式进行操作。因此图3中与图1中相对应的元件指定用相同的参考数字加上200。因此，除了下面所指出的差别之外，图3中所示的各个元件的说明可以在伴随上面的图1的说明中找到。
图3显示了包括位于发动机的拉索或者缆355上用于起动发动机的至少一块磁铁325以及其它构件的起动系统300。同样，定子线圈320也位于发动机的静止部件上。当操作者拉动拉索355时，位于索355上的动磁铁325提供变化磁场从而从定子线圈355感应出电信号的输出。在一个实施例中，定子线圈定位成使拉索355经过定子线圈320。在另一个实施例中，定子线圈定位得使拉索335定子线圈320旁经过。磁铁325可以使用该领域中已知的任何合适的方法(例如粘合剂、索结构上的螺纹等等)定位在索355上。
功率源的另一个实施例经由图4中的实例所示。图4所示的实施例中的许多元件都与图1中(如上所述)所示的实施例中所用的相同或者类似并且以相同或者类似的方式进行操作。因此图4中与图1中相对应的元件指定用相同的参考数字加上300。因此，除了下面所指出的差别之外，图4中所示的各个元件的说明可以在伴随上面的图1的说明中找到。
不同于图1-3所示的实施例，图4显示了包括作为功率源代替运动磁铁和定子线圈元件组合的电池485的系统400。电池485电连接到起动机开关490的第一或者正极端上。起动机开关490的负极端电连接到起动马达495的正极端上。起动马达495的正极端也电连接到电磁线圈430的第一端或者正极端上。起动马达495和电线圈130的第二端或者负极端电学连接到接地GRD4上。当操作者启动起动机开关490时，起动机开关490闭合，允许电池485向起动马达495和电磁感应线圈430提供电源。一接收到功率时，起动马达495就转动使发动机起动。当操作者断开起动机时，起动机开关490打开并且中断供给起动马达495和电磁感应线圈430的电功率。示例电池485是适合于给马达495供电的12V直流电池。当然，起动机开关490和起动马达495的类型以及连接点并不限制本发明的范围。
在如图1-3所示的本发明的实施例的典型操作中，操作者拉动拉索155、255、355来起动发动机。至少一块磁铁125、225、325位于运动零件上并且在起动发动机的时候与它一起运动。运动磁铁125、225、325提供变化磁场。定子线圈120、220、320位于至少一块磁铁125、225、325附近，从而变化磁场在定子线圈120、220、320中感应出电信号。定子线圈120、220、320向电磁感应线圈130、230、330提供电信号。在如图4所示的另一个实施例中，操作者可以转动点火键或者按下起动按钮从而闭合起动机开关490，由此向电磁感应线圈430提供电池485供给的电源。电磁感应线圈130、230、330、430作为功率源电连接相同的接地GRD1、GRD2、GRD3、GRD4从而形成电路中的电荷载体的环路。
电磁感应线圈130、230、330、430从定子线圈120、220、320或者电池485接收电信号用于感应出铁心135、235、335、435的磁场。磁场使连接到阻风门140、240、340、440的杆165、265、365、465朝向大体上闭合的位置运动。一旦发动机正常操作，向电磁感应线圈130、230、330、430的电信号就中断，因为磁铁125、225、325停止产生变化磁场或者起动机开关490中断电池485的电源。缺乏电信号的电磁感应线圈130、230、330、430中断了铁心135、235、335、435中的磁场。磁场的消失允许弹簧170、270、370、470使杆165、265、365、465和连接的阻风门140、240、340、440朝大体上打开的位置返回。
因此，除了其它的之外，本发明还提供了包括电磁阻风门装置的示例发动机起动系统。本发明的各个特征和优点在下文的权利要求书中进行说明。
权利要求
1.一种发动机起动系统，包括具有电连接到一电接地上的第一端和具有第二端的功率源；具有电连接到一电接地上的第一端和第二端的电磁感应线圈，该第二端电连接到功率源的第二端从而接收功率源的电信号；具有从电磁感应线圈中感应出的磁场的铁心；置于空气/燃料混合设备的进气管中并且响应磁场而向闭合位置运动的阻风门；以及在磁场中断时使阻风门偏置而向大体上打开的位置运动的偏置设备。
2.如权利要求1所述的发动机起动系统，其特征在于，还包括电学连接在电磁感应线圈和电接地之间的温度开关，其中当超过温度阈值时，温度开关中断供给电磁感应线圈的电信号。
3.如权利要求1所述的发动机起动系统，其特征在于，还包括电学连接电磁感应线圈的第一端和第二端的续流二极管。
4.如权利要求1所述的发动机起动系统，其特征在于，还包括连接阻风门的杆，其中铁心的磁场使杆和阻风门向大体上打开的位置运动。
5.如权利要求4所述的发动机起动系统，其特征在于，偏置设备是连接到杆上的弹簧。
6.如权利要求1所述的发动机起动系统，其特征在于，功率源包括定子线圈和与定子线圈相互有磁性作用的至少一块可移动磁铁。
7.如权利要求6所述的发动机起动系统，其特征在于，定子线圈是发动机的点火线圈。
8.如权利要求6所述的发动机起动系统，其特征在于，定子线圈由飞轮磁铁供给能量。
9.如权利要求6所述的发动机起动系统，其特征在于，至少一块磁铁位于飞轮上，并且定子线圈位于飞轮下面的静止部件上。
10.如权利要求6所述的发动机起动系统，其特征在于，至少一块磁铁位于拉索上，并且定子线圈位于发动机的静止部件上。
11.如权利要求6所述的发动机起动系统，其特征在于，至少一块磁铁位于卷绕滑轮上，并且定子线圈位于发动机的静止部件上。
12.如权利要求6所述的发动机起动系统，其特征在于，至少一块磁铁和定子线圈位于机械地连接到卷绕滑轮和滑轮索上的发生器中，其中操作者拉动滑轮索的拉力使卷绕滑轮和被连接的发生器运动从而向电磁感应线圈提供电信号。
13.如权利要求1所述的发动机起动系统，其特征在于，功率源包括电池；由电池提供能量的起动马达；和连接在电池和起动马达之间的起动机开关。
全文摘要
发动机起动系统包括功率源(320)、电磁感应线圈(330)和铁心(335)以及置于内燃机的空气/燃料混合设备的进气管中的阻风门(340)。在起动发动机的时候，功率源向电磁感应线圈和铁心输出电信号从而从电磁感应线圈和铁心中感应出磁场。在起动期间铁心中的磁场使阻风门向大体上闭合的位置运动，其中在该闭合位置上使进入发动机的燃料和空气混合物变浓。在一个实施例中，功率源包括与定子线圈相互作用从而向电磁感应线圈提供电信号的动磁铁(325)。在另一个实施例中，起动机开关的闭合允许电池向电磁感应线圈提供电源。
文档编号F02M1/12GK1708639SQ200380102656
公开日2005年12月14日 申请日期2003年11月3日 优先权日2002年11月7日
发明者保罗·A·萨曼, 柯蒂斯·L·舒尔茨, 杰弗里·C·布隆斯基, 托马斯·G·冈特里 申请人:布里格斯斯特拉顿公司