专利名称：自动怠速系统和方法
技术领域：
在此公开的主题大体涉及用于小型发动机的转速调节系统。更具体地，在此公开的主题涉及对于发动机转速调速器的配置和使用。
背景技术：
小型内燃机可用于多种多样的动力装备中。例如，高压清洗机、木材劈裂机、剪草机、空气压缩机，发电机等可采用内燃发动机来给工作部件(例如高压水泵、液力泵、切割刀片)提供动力。在通常的高压清洗机中，转速调节系统可提供用于将发动机转速维持在调速转速(governed speed)范围内。参考图1，通常的转速调节系统可包括枢转式或固定的调速器臂110，该调速器臂110旋转结合到与发动机结合的离心式或空气叶片(vane)式 /箔式调速器设备的可旋转的轴上。枢转式或固定的调速器臂110可将所述离心式设备连接到所述发动机的节气门控制器TC。具体地，调速器拉杆112可将枢转式调速器臂110连接到节气门控制器TC。另外，调速器拉杆弹簧114可设置来抑制发动机转速的小变化所引起的调速器臂110的位置的波动。调速器臂110可此外借由调速器弹簧116连接到固定的机架元件120，所述调速器弹簧116用于在一旦发动机转速减低时帮助调速器臂110返回到它的初始的位置。在此通常的构造中，随着发动机转速增高，力矩在所述离心式设备的可旋转轴上产生，这进而引起调速器臂110的旋转。此旋转使调速器拉杆112运动，从而使节气门控制器TC向关闭位置运动。以此方式，该转速调节系统将该发动机转速维持在预定的调速转速范围内。特定的调速转速范围可通过调节调速器弹簧116上的张力而设定。例如，此调节可通常涉及使调速器臂Iio连接到调速器弹簧116的部分弯曲或者改变框架元件120上的弹簧安装。此调节通常仅在制造时或在发动机处于维护时进行。因此，为了实现最佳可能的性能，设备制造者趋向于将调速转速范围设定成较高的发动机转速，以使得泵流、压力、 切割性能或其它功能特性最大化。因为所述调速转速范围不是易于可调节的，所以所述发动机将运行在这种高转速范围而无关于泵或刀片是否正在工作。特别是关于泵，因为泵大体具有两种基本的发动机负荷情形，所以这种单一调速转速范围可能是有问题的。在第一模式中，阀被致动以容许泵加压和流体流动以及做功。在此状况下，泵对发动机施加非常高的载荷。在第二模式中，阀不致动，这不容许泵供给水流或做任何净功。在此状况下，泵对发动机施加非常轻的载荷。因此，通常的使用涉及阀不致动并且泵不做功这一显著的时间量。因此，因为发动机在它未受载荷的状态下(即当阀不致动时)也工作在高转速，所以会存在一些问题，包括从发动机发出的高噪声等级、因在高转速下运行而造成的发动机和泵的使用寿命的减小、以及比在较低转速下所消耗的更高的燃料消耗量。因此，对于小型动力机械例如高压清洗机、木材劈裂机、剪草机、空气压缩机、发电机等，有利的是包括一种控制系统，该控制系统可实现发动机怠速转速的自动的大量降低而无需任何附加的系统集成，例如联接到高压清洗机泵中的水压控制线。同时，还有利的是，当载荷实施到发动机上时发动机仍快速地响应(即，恢复高速操作)。
发明内容
根据本公开，提供对于发动机转速调速器的配置和使用。在一方面，提供一种用于小型发动机的自动怠速系统。该自动怠速系统可包括用于连接到小型发动机的发动机转速调速器。所述调速器可包括响应于发动机转速可旋转的调速器轴。调速器联杆或固定的调速器臂可包括用于连接到所述调速器轴的第一部分和用于连接到所述发动机的节气门控制器的第二部分，并且所述第一部分可以与所述第二部分可动地连接，例如借由所述第一部分可枢转地结合到所述第二部分。致动器可以连接到所述调速器联杆的所述第二部分， 所述致动器是响应于发动机载荷可动的，以使得所述第二部分相对于所述第一部分从基本位置运动到调节位置。在此构造中，当所述发动机处于低载荷状态时，所述第二部分可以例如借由相对于所述第一部分向节气门关闭位置枢转从而运动。在另外一个方面，提供一种高压清洗机。该高压清洗机可包括作为驱动接合到泵的发动机；结合到所述发动机的发动机转速调速器；调速器联杆，将所述发动机转速调速器连接到所述发动机的节气门控制器；和致动器。所述发动机可包括可调节的节气门和开关或阀，所述开关或阀在“开”位置与“关”位置之间是可动的，在所述“开”位置中容许水从所述泵流出，在所述“关”位置中阻止水从所述泵流出。所述调速器可包括响应于发动机转速可旋转的调速器轴；和调速器联杆，可包括连接到所述调速器轴的第一部分和连接到所述发动机的节气门控制器的第二部分。所述第一部分可以例如借由可枢转结合的连接从而与所述第二部分可动地连接，并且所述致动器可以连接到所述调速器联杆的所述第二部分，所述致动器是响应于发动机载荷可动的，以使得所述第二部分相对于所述第一部分从基本位置运动到(例如枢转到)调节位置。因此，当所述开关处于所述“关”位置，所述第二部分可例如借由枢转相对于所述第一部分向节气门关闭位置运动。在又一个方面，提供一种用于自动调节所述发动机转速的方法。所述方法可包括将发动机转速调速器结合到小型发动机，所述调速器包括响应于发动机转速可旋转的调速器轴。所述方法可还包括将调速器联杆连接在所述调速器轴与所述发动机的节气门控制器之间，而所述调速器联杆包括连接到所述调速器轴的第一部分和连接到所述节气门控制器的第二部分，并且所述第一部分例如借由与所述第二部分可枢转地结合或可枢转地结合到所述第二部分从而与所述第二部分可动地连接。所述方法还可包括使致动器响应于发动机载荷运动以使得所述第二部分相对于所述第一部分从基本位置运动到调节位置。以此方式，当所述发动机处于低载荷状态时，所述第二部分相对于所述第一部分向节气门关闭位置运动。以上已陈述了在此所公开主题的一些目标，其全部或部分地通过本公开主题而实现，随着描述的进行，当结合如以下最佳描述的附图时，其它的目标将变得明显。
通过结合仅以解释和非限制性示例的方式给出的附图阅读以下详细描述，本主题的特征和优点将更加易于理解，在附图中图1是根据现有技术速度调节系统的典型实施例的一种可动的调速器臂的侧视图；图2是根据本公开主题的实施例的一种自动低速怠速系统的部件的互连的示意简图；图3A至图3C是根据本公开主题的实施例的一种多件式(multi-piece)调速器联杆在三个不同操作位置中的侧视图；图4是与根据本公开主题的实施例的一种自动怠速系统一起使用的一种真空致动器的截面侧视图；图5A和图5B是根据本公开主题的实施例的一种自动怠速系统在两个不同操作位置中的侧视图；和图6是示出平均进气道压力作为发动机转速和节气门角度的函数的图表。
具体实施例方式本主题提供一种用于小型发动机的自动低速怠速系统和方法。在一方面，本主题提供一种系统，该系统设计成当该发动机处于低载荷状态时(即，当未引起高压清洗机触发时)将发动机转速自动降低到调速转速范围以下。具体地，参考图2，小型发动机E可大体包括可位于发动机E的进气道中的化油器C，并且化油器C可包括用于控制从化油器C 到发动机E的燃料/空气混合物的输送的节气门控制器TC。在一个特定的实施例中，例如， 发动机E可构造成驱动高压清洗机系统。具体地，发动机可驱动水泵P，该水泵P可连接到容纳喷嘴的杆W。使用者可致动开关或阀S例如杆W上的触发器，所述开关或阀S可运动到 “开”位置以接合泵P并且开始水流。当开关S运动到“关”位置(例如触发器被释放时)， 泵P可脱离接合并且停止水流。或者，开关S运动到脱离接合位置，可起动低压旁通油路以停止水流并且降低发动机载荷。无关于小型发动机E的具体使用，自动怠速系统，大体标记为200，可包括结合到发动机E的发动机转速调速器G。参考图3A至图3C所示的具体构造，调速器G可具有响应于发动机E转速可旋转的调速器轴GS。调速器联杆，大体标记为210，可用于取代传统的转速调节系统的调速器臂110。调速器联杆210可因此集成到具有多个与所述传统系统相同的部件的转速调节系统中，包括将调速器联杆210连接到节气门控制器TC的调速器弹簧 114和调速器拉杆112，以及连接到固定的机架元件120上的调速器弹簧116。调速器联杆210可不同于传统调速器臂110的地方是，调速器联杆210可以是多件式部件。具体地，调速器联杆210可包括连接到调速器轴GS的第一部分212和连接到发动机E的节气门控制器TC的第二部分214。第一部分212例如借由可枢转地结合从而与第二部分214在枢转点P可动地连接。尽管调速器联杆210包括多件而非单个调速器臂，调速器联杆210可以大致相似于传统调速器臂的方式在受载状况下工作。具体地，当发动机E转速相对低时，例如由于调速器弹簧114相对于化油器C的安装位置趋向于使调速器联杆210的第二部分214顺时针旋转，所以调速器联杆210可处于图3A所示的基本位置(例如，“直”位置)。调速器联杆 210可还包括防止第二部分214旋转超过此基本位置的止动器。当发动机转速增大时，调速器轴GS可旋转，从而使调速器联杆210向图;3B所示的节气门关闭位置运动，这类似于传统调速器臂的操作。然而，通过根据发动机载荷以及发动机转速来调节节气门控制器TC的位置，从而调速器联杆210的多件式构造提供附加的功能性。为了实现这种基于载荷的调节，致动器 220可连接到调速器联杆210的第二部分214。致动器220可以是响应于发动机E的载荷可动的，以使得第二部分214相对于第一部分212例如借由枢转从所述基本位置运动到调节位置。具体地，当所述发动机处于低载荷状态时，致动器220可使第二部分214运动到调节位置，在所述调节位置中第二部分214相对于第一部分212运动或枢转以使节气门控制器TC向节气门关闭位置运动。一旦载荷被施于发动机上，致动器220可容许第二部分214往回运动使得调速器联杆210又处于基本位置。另外，调速器联杆210可还包括刚性止动器216以防止第二部分214运动超出最大期望的旋转来限制可影响节气门控制器TC的调节的致动器220的操作量。调速器联杆还可包括偏置机构例如弹簧，该偏置机构可将第二部分214向所述基本位置偏置。另外，致动器220可设计成使得发动机调速器G的操作和发动机E的真空特性能够克服致动器220所施加的力，而在所述发动机遭遇载荷后发动机转速无实质的降低。以此方式，自动怠速系统200容许发动机E快速地响应于载荷状态。在一个特定的实施例中，致动器220可以是与发动机E的化油器C连通的真空致动器。具体地，参考图4，致动器220可借由挠性管道222连接到进气系统真空源中的通道， 例如与在节气门控制器TC与发动机进气阀之间的进气道连通的化油器绝缘接口 Cl。限制器230可位于该通道中或在致动器220自身中，以将进气道中的不稳定流动所引起的脉动 (pulsation)效应最小化。致动器220可包括响应于化油器C中的压力而可动的膜片224 ； 和致动杆226，具有附接到膜片224的第一端和结合到调速器联杆210的第二部分214(图 3A至图3C所示)的第二端。例如，第二部分214可具有凸起特征218 (图3A至3C所示)，致动杆2 的第二端上的致动器槽2 可结合到所述凸起特征218。或者，第二部分214可具有连杆槽219(图 5A和图5B所示)，致动杆226的第二端可结合到所述连杆槽219中。在上述两种构造的任一种构造中，致动杆226的运动可引起第二部分214相对于第一部分212的运动，但是因为连杆槽219和致动器槽2 两者中的任一者的存在，所以调速器联杆210响应于发动机转速变化的任何运动将不必传递到致动器220。无关于具体构造，致动器220可因此连接在化油器C与调速器联杆210之间。参考图5A所示系统，当发动机E受载时，所述进气系统真空源中的压力将通常较高。在这种情形下，致动器220将不对调速器联杆210施力，因此调速器联杆210可以相似于通常的枢转型调速器臂的方式操作。然而，参考图5B，当发动机E处于低载荷状态时，所述进气系统真空源中的降低的压力会致使致动器220将力施加在调速器联杆210上。以此方式，调速器联杆210的第二部分214可从所述基本位置运动到调节位置，这进而使得节气门控制器 TC向节气门关闭位置运动。
在此配置中，根据发动机E是否应当运行在高调速转速范围中或在低速怠速状态中，该发动机的正常真空特性可使致动器220运动到适当位置。例如，图6示出作为发动机转速和节气门角度的函数的平均进气道压力。节气门角度可相关于发动机扭矩，并且虽然它不是线性关系，但是大体上较大的节气门角度指示较大的发动机扭矩。因此，可理解，该平均发动机进气道压力随载荷降低而降低。因此，如以上所讨论的，致动器220可设计成使得，在高载荷下，当进气道压力可较接近于环境压力时，致动器220可使致动杆2 运动处于伸出位置。此外，致动器220可具有内部弹簧，总体标记为228，当内部压力高于一定等级时所述内部弹簧在膜片2M上施力以使致动杆2 返回到它的伸出位置。反过来，在低载荷下，较低的进气道压力致使致动器220让致动杆2 运动到缩回位置。利用如上述的这种构造，所述系统可如下操作。当发动机E在高载荷下运行时，进气道压力可足够高，使得致动器220的致动杆2 可处于它的伸出位置，从而容许调速器系统自由运动而无任何影响。因此在高载荷状态下，调速器联杆210可在几何形状上和功能上相同于它在配备有传统调速器臂配置的发动机上的情况。此构造因此使得当发动机受载时(例如当引起触发所述高压清洗机时)发动机E能够运行在它的通常的较高的转速范围内。当发动机E在轻载荷下运行时，进气道压力可足够低，使得致动器220的致动杆 226可处于它的缩回位置。此位置引起调速器联杆210的第二部分214例如借由枢转而运动，由此使得节气门控制器TC运动以关闭化油器节气门并且由此减低发动机转速。另外， 在枢转点P处或附近可有止动器216，使得第二部分214可仅相对于第一部分212行进预定的量或距离。因为第二部分214的旋转的这种限制，所以当它缩回时致动器220也将一定张力施加到调速器弹簧116。当发动机E上载荷低时，这些动作的最后结果可为较低的怠速转速。例如，如果自动怠速系统200结合到高压清洗机系统中，则使用者致动的开关S例如容纳喷嘴的杆W上的触发器可在“开”位置与“关”位置之间运动，在所述“开”位置中容许水从泵P流出，在所述“关”位置中阻止水从泵P流出。在所述“开”位置中，泵P的操作对发动机E施加载荷。在此载荷实施的同时，自动怠速系统200可以大致相似于传统的调速器臂的方式操作。然而，当开关S被释放以阻止水流时，发动机E上载荷的减小会引起致动器220使调速器联杆210的第二部分214运动，使得节气门控制器TC向节气门关闭位置运动。因此，当发动机上载荷很小或无载荷时，发动机E可自动怠速在低得多的转速。通过当载荷很小或无载荷时降低(每单位时间)发动机的回转数，从而此自动怠速可帮助降低该发动机产生的噪声等级，增加发动机和被驱动部件(例如水泵)的使用寿命，并且，因为当发动机怠速在较低的转速下时消耗较少的燃料，所以也降低发动机的总的燃料消耗。另外，应理解，本主题不独限于应用于发动机驱动的高压清洗机系统。可相信，本公开内容的自动低速怠速系统和方法可用在发动机具有两种截然不同的载荷情况的这类应用中所述两种截然不同的载荷情况即当机器工作时的高载荷，和当它不工作时的非常低的载荷。一些示例包括但不限于木材劈裂机、带刀片离合器的剪草机、园地耕作机和便携式混合动力单元。本主题在不背离其精神和实质特征的情况下可以其它的方式实施。所述实施例因此在所有方面视为示意性的和非限制性的。虽然对本主题已就一定的优选实施例进行了描述，但是本领域普通技术人员显而易见的其它实施例也在本主题的范围内。
权利要求
1.一种用于小型发动机的自动怠速系统，包括用于连接到小型发动机的发动机转速调速器，所述调速器包括响应于发动机转速可旋转的调速器轴；调速器联杆，包括第一部分，用于连接到所述调速器轴；和第二部分，用于连接到所述发动机的节气门控制器，所述第一部分与所述第二部分可动地连接；和连接到所述调速器联杆的所述第二部分的致动器，所述致动器是响应于发动机载荷可动的，以使得所述第二部分相对于所述第一部分从基本位置运动到调节位置；其中，当所述发动机处于低载荷状态时，所述第二部分相对于所述第一部分向节气门关闭位置运动。
2.如权利要求1所述的自动怠速系统，其中，所述调速器联杆包括用于将所述第二部分连接到所述节气门控制器的调速器拉杆弹簧和调速器拉杆。
3.如权利要求1所述的自动怠速系统，其中，所述调速器联杆包括用于将所述第一部分连接到固定的机架元件的调速器弹簧。
4.如权利要求1所述的自动怠速系统，其中，所述调速器联杆包括将所述第二部分向所述基本位置偏置的偏置机构。
5.如权利要求1所述的自动怠速系统，其中，所述调速器联杆包括防止所述第二部分相对于所述第一部分的运动超过最大量的止动器。
6.如权利要求1所述的自动怠速系统，其中，所述致动器包括与所述发动机的进气系统真空源连通的真空致动器。
7.如权利要求6所述的自动怠速系统，其中，所述真空致动器包括 响应于所述化油器中的压力而可动的膜片；致动杆，具有附接到所述膜片的第一端和结合到所述调速器联杆的所述第二部分的第一端。
8.如权利要求7所述的自动怠速系统，其中，所述第二部分包括将所述致动杆的所述第二端接收于其中的长形槽。
9.如权利要求7所述的自动怠速系统，其中，所述致动杆包括结合到所述第二部分上的凸起特征上的长形槽。
10.如权利要求1所述的自动怠速系统，其中，所述第一部分与所述第二部分可枢转地结合。
11.一种高压清洗机，包括作为驱动接合到泵的发动机，所述发动机包括可调节的节气门和开关，所述开关在 “开”位置与“关”位置之间是可动的，在所述“开”位置容许水从所述泵流出，在所述“关”位置阻止水从所述泵流出；结合到所述发动机的发动机转速调速器，所述调速器包括响应于发动机转速而可旋转的调速器轴；调速器联杆，包括第一部分，连接到所述调速器轴；和第二部分，连接到所述发动机的节气门控制器，所述第一部分可枢转地结合到所述第二部分；和连接到所述调速器联杆的所述第二部分的致动器，所述致动器是响应于发动机载荷可动的，以使得所述第二部分相对于所述第一部分从基本位置枢转到调节位置；其中，当所述开关处于“关”位置时，所述第二部分相对于所述第一部分向节气门关闭位置枢转。
12.如权利要求11所述的高压清洗机，其中，所述开关包括使用者操作的触发机构。
13.如权利要求11所述的高压清洗机，其中，所述调速器联杆包括将所述第二部分连接到所述节气门控制器的调速器拉杆弹簧和调速器拉杆。
14.如权利要求11所述的高压清洗机，其中，所述调速器联杆包括将所述第一部分连接到固定的机架元件的调速器弹簧。
15.如权利要求11所述的高压清洗机，其中，所述调速器联杆包括将所述第二部分向所述基本位置偏置的偏置机构。
16.如权利要求11所述的高压清洗机，其中，所述致动器包括与所述发动机的化油器连通的真空致动器。
17.如权利要求16所述的高压清洗机，其中，所述真空致动器包括 响应于所述化油器中的压力而可动的膜片；致动杆，具有附接到所述膜片的第一端和结合到所述调速器联杆的所述第二部分的第
18.如权利要求17所述的高压清洗机，其中，所述第二部分包括将所述致动杆的所述第二端接收在其中的长形槽。
19.如权利要求17所述的高压清洗机，其中，所述致动杆包括结合到所述第二部分上的凸起特征上的长形槽。
20.一种用于自动调节发动机转速的方法，包括将发动机转速调速器结合到小型发动机，所述调速器包括响应于发动机转速可旋转的调速器轴；将调速器联杆连接在所述发动机的节气门控制器与调速器轴之间，所述调速器联杆包括连接到所述调速器轴的第一部分和连接到所述节气门控制器的第二部分，所述第一部分与所述第二部分可动地连接；和使致动器响应于发动机载荷运动，以使得所述第二部分相对于所述第一部分从基本位置运动到调节位置；其中，当所述发动机处于低载荷状态时，所述第二部分相对于所述第一部分向节气门关闭位置运动。
21.如权利要求20所述的方法，其中，使所述致动器运动包括使真空致动器响应于所述发动机的化油器中的压力运动。
22.如权利要求20所述的方法，还包括当载荷施加到所述发动机时使所述第二部分返回到所述基本位置。
全文摘要
本发明主题涉及对于发动机转速调速器的配置和使用。具体地，一种用于小型发动机的自动怠速系统可包括利用响应于发动机转速可旋转的调速器轴而连接到小型发动机的发动机转速调速器。调速器联杆可包括第一部分，用于连接到所述调速器轴；和第二部分，用于连接到所述发动机的节气门控制器，所述第一部分可动地连接到所述第二部分或与所述第二部分可动地连接。致动器可连接到所述调速器联杆的所述第二部分，所述致动器是响应于发动机载荷可动的，以使得所述第二部分相对于所述第一部分运动。在此构造中，当所述发动机处于低载荷状态时，所述第二部分可相对于所述第一部分向节气门关闭位置运动。
文档编号F02D31/00GK102575598SQ201080040107
公开日2012年7月11日 申请日期2010年7月7日 优先权日2009年7月9日
发明者A·E·贝杰塞克, C·R·斯皮特勒, N·伦弗特, T·里克茨, 藤田泰 申请人:本田技研工业株式会社