喷射燃料的发动机系统的制作方法
【专利摘要】发动机系统可以包括燃料和空气供应回路及排气回路、安装在发动机外部上的温度传感器和设在排气回路中的氧传感器。燃料和空气供应回路可以包括安装在发动机上并具有节流阀以控制输入到发动机的空气流动速率的节气门体、由节气门体承载以把燃料输送到发动机的燃料喷射器、由节气门体和燃料喷射器的至少其中之一承载并具有接收燃料的供应的输入和经由其将燃料送到燃料喷射器的出口的燃料轨。发动机控制单元可以与这些部件连通以便随着温度和氧传感器输出的变化控制提供给发动机的燃料和空气混合物。
【专利说明】喷射燃料的发动机系统
[0001]参考共同待审批的申请
本申请要求在2011年8月24日提交的美国临时专利申请N0.61/526906的权益，上述申请包括在本文中作为参考文献。
【技术领域】
[0002]本公开一般涉及发动机系统，而更具体地说涉及喷射燃料的发动机系统。
[0003]背景
燃料喷射系统已在采用较大发动机的各种不同应用如汽车中使用。由于传统的燃料喷射系统的成本和复杂性，所以燃料喷射系统一般在较小发动机应用上已经不使用。相反，较小发动机应用像ATV’ s (全地形越野车辆)、小型摩托车、机器脚踏车及诸如此类继续使用化油器基燃料输送系统。
[0004]提要
发动机系统可以包括具有燃料和空气供应回路及排气回路的发动机、安装在发动机的外部上的温度传感器和位于排气回路中并可操纵以提供表示发动机排放气体的氧含量的信号的氧传感器。燃料和空气供应回路可以包括安装在发动机上并具有节流阀以控制输送到发动机的空气的流动速度的节气门体、由节气门体承载以将燃料输送到发动机的燃料喷射器及由节气门体和燃料喷射器的至少其中之一承载并具有接收燃料的供应的输入和经由其将燃料送到燃料喷射器的出口的燃料轨。发动机控制单元可以与温度传感器、氧传感器、节流阀和燃料喷射器相通以便以温度传感器输出和氧传感器输出的函数控制提供给发动机的燃料和空气混合物。
[0005]在至少一个实施方案中，发动机可以包括主体和在主体上整体形成的一个或多个冷却片。温度传感器可以通过温度传感器的一部分与冷却片的直接接合且无需在冷却片中形成任何空隙结合到冷却片上。另外可以提供具有放在温度传感器部分上的第一部分和放在冷却片上的第二部分的夹子以便将温度传感器夹住贴着冷却片。这样，能提供代表发动机的工作温度的信号而不必修改发动机的机体(例如它的头部或气缸体)。
[0006]供内燃机使用的节气门体组件可以包括主体、节流阀和燃料轨。主体可以包括经由其将空气输送到发动机的节流孔，而节流阀可以由节气门体承载。节流阀可以在基本上限制空气从节流孔流动的第一位置和允许空气从节流孔比第一位置更大的流动速率的第二位置之间可移动。燃料也可以如此由节气门体承载，以便燃料轨能相对于节气门体在多个位置中定向，而燃料轨具有经由其接收燃料的入口和经由其将燃料送到燃料喷射器的出口。可以提供保持器以将燃料轨紧固到节气门体上并保持燃料轨的所需的取向。
[0007]可以利用与具有发动机位置或速度传感器和点火模块的燃料系统一起使用的操作发动机的方法用发动机位置或速度传感器检测发动机旋转、测定发动机转数的时间周期、将一个发动机转数的时间周期与前面的发动机转数的时间周期进行比较、并根据所比较的发动机转数时间周期从排气冲程确定压缩冲程。因而方法可以包括在压缩冲程期间从点火模块提供点火信号而在排气冲程期间不提供点火信号。该方法的一个好处是它节约了在发动机排气冲程期间提供点火信号而另外浪费的能量。
[0008]也可以利用操纵与燃料系统一起使用具有氧传感器和与排气传感器连通的发动机控制单元的发动机的另一种方法提供预定的空气/燃料混合物给发动机、从氧传感器提供信号给发动机控制单元表示从发动机排放的排气的氧含量、调节提供给发动机的空气/燃料混合物以从氧传感器得到代表λ的信号、将得到λ =1所需的实际空气/燃料混合物与预定的空气/燃料混合物进行比较以便确定校正值。对于规定的工作条件可以利用校正值来从预定的空气/燃料混合物改变实际输送到发动机的空气/燃料混合物。其中，这可以适应不另外感测的工作条件如受限制的气流(例如脏空气滤清器或别的原因)、大气压力变化、环境空气温度、燃料类型及诸如此类。
附图简介
[0009]下面优选实施例和最佳方式的详细说明将参照附图陈述，其中:
图1示出包括燃料系统的一个实施方案的摩托车；
图2是示出装配在示例性摩托车或低座小摩托车的可供选择的燃料系统的局部视图； 图3是图2的燃料系统的电线束和部件的不完全视图；
图4是节气门体组件的第一透视图；
图5是节气门体组件的第二透视图；
图6是燃料轨和支架的侧视图；
图7是燃料轨和示出燃料轨的若干可供选择的位置的支架的顶视图；
图8是燃料轨的剖视图；
图9是支架的顶视图；
图10是支架的侧视图；
图11是支架的后视图；
图12是示出节流阀和节流阀位置传感器的节气门体组件的不完全剖视图；
图13是温度传感器的透视图；
图14是安装在发动机上的温度传感器的不完全透视图；和
图15是点火模块在模块的外壳中除去盖且没有任何封装或其它材料以示出外壳内部件的透视图。
[0010]优选实施例的详细说明
更详细地参见附图，图1和2示出包括燃料喷射系统12中各种不同部件的示例性实施例的摩托车10。各部件和/或系统12整个地可以在各种各样发动机应用包括比较小的发动机应用像机器脚踏车、小型摩托车、小摩托车、雪地车、个人水运工具、全地形越野车辆、船用发动机、除雪设备、水泵、压力冲洗机、及诸如此类中使用。在示例性实施方案中，能用各部件来与燃料喷射配置一起改装待与化油器一起使用而设计的发动机。这样，能为很宽的应用范围提供低成本而高效的喷射燃料的发动机。
[0011]在图1-3中所示的示例性实施方案中，燃料系统12可以包括二冲程或四冲程发动机14及给发动机提供可燃的燃料和空气混合物的燃料和空气输送回路、发送来自发动机的排气的排气回路和提供反馈表示发动机运行或工况的一个或多个传感器。燃料系统12可以包括节气门体16、燃料喷射器18、发动机温度传感器20、氧传感器22、发动机位置或速度传感器(未示出)、燃料泵26、发动机控制单元30、和点火模块32当中的一个或多个。理想地，这些部件全都可以在需要最小结构改变的情况下改装到起初当使用化油器基燃料系统而设计的发动机14上。在一种形式中，发动机排量可以是在50cc和250cc之间，不过其它发动机尺寸也可以使用。
[0012]如图4和5中所示，节气门体组件16可以包括具有经由其将调节的气流提供给发动机14的节流孔36的主体34。节流阀38与节流孔36有关以便能控制从节流孔36输送的空气的流动速率。节流阀38可以是具有由主体34旋转式承载的阀轴40 (图5)和由阀轴40承载并随着该轴旋转而相对于节流孔36可旋转的圆盘形阀顶42的常规蝶型阀。节流阀38可以在第一或怠速位置和第二位置之间旋转，上述第一或怠速位置对经由节流孔36的气流提供较高的限制，而上述第二位置可以是对经由节流孔的气流提供较少限制的全开位置。节流阀38可以包括由阀轴40承载并连接到控制装置(如节气门拉索)上以便能远程驱动节流阀38的操纵杆44。可以使偏置件如螺旋弹簧46与节流阀38有关，并可以在操纵杆44上提供力以便可屈服式将节流阀偏置到它的怠速位置。
[0013]为了提供燃料给发动机，燃料喷射器50可以由节气门体组件16承载。在一个实施方案中，如图4和5中所示，燃料喷射器50由主体34如由合适的支架、空腔52和/或一个或多个其它功能部件承载。燃料喷射器50可以接收来自燃料轨54的燃料并以定时/控制的喷射循环将燃料提供给发动机14。燃料喷射器50可以是商业上可获得的喷射器如由SynerJect公司销售的Deka VII短喷射器型。
[0014]在一种目前优选的形式中，燃料轨54如图4-8中所示包括一般是圆筒形部分58的整体式主体，上述圆筒形部分58包括限定插到或用别的方法连接到燃料喷射器50的入口上的出口的空腔60。通过直接的部分与部分接触可以提供液封，或者在燃料轨54的凸肩62和燃料喷射器的相邻部分之间可以提供分开的密封件如O形密封圈。空腔60还与燃料轨54的入口通道64连通(图8)。入口通道64可以至少部分地由从圆筒形部分58延伸的接管66限定或在该接管66中。接管66可以接收从燃料泵26延伸的燃料供应软管67 (图2和3)以便将来自燃料泵的燃料接收到入口通道64中。
[0015]燃料轨54，并因此入口接管66，可以可移动式相对于主体34设置以便有助于燃料供应软管的附接和燃料轨54与种种发动机设计一起使用。如图6和7中最佳示出的，燃料轨54可以绕轴线68旋转或枢转以改变入口接管66的定向。可以将一个或多个防转功能部件设在燃料轨54上或与该燃料轨有关以便限制或防止燃料轨在装配之后的旋转。防转功能部件可以包括一个或多个在燃料轨体56的周边上形成的平面70，此处平面70设计成接合相邻的表面。在一种形式中，相邻的表面可以是主体34的一部分，或者它可以是用来保持燃料轨54的支架72的一部分(图9-11)。支架72可以如通过穿过开口 74安装在支架中的紧固件73固定到主体34上，或者它可以具有邻近平面70延伸以保持燃料轨54的圆周位置的指状物76。燃料轨54的轴向位置可以由放在燃料轨54的上表面79上的指状物76的弯曲端部78限定(图8)。端部78可以包括安放在从上表面79延伸的圆柱形钮82上的开口 80。端部78可以压配合在钮82上以便牢牢地保持燃料轨54相对于燃料喷射器50和主体34的轴向位置。钮82的轴线或中心线可以与燃料轨54的旋转轴线68重合，上述旋转轴线68可以与空腔60和燃料喷射器50的入口的中心线重合以保证燃料轨54和燃料喷射器50的对准。支架72可以包括间隔开的基底凸缘84，上述基底凸缘84在装配时放在两侧上或贴着节气门体34的互补式表面以防止支架72的旋转并允许在唯一一个连接点处(例如以仅单个紧固件的情况下)将支架72牢固连接到节气门体34上。这减少了成本和装配时间及劳力而提供燃料轨54与喷射器50和节气门体34的强固连接。支架72可以用任何合适的金属或塑料制成。
[0016]燃料可以通过任何合适的燃料泵26提供给燃料喷射器50。燃料泵26可以设在燃料箱86内(图2)或燃料箱的外部。燃料泵26从燃料箱86吸收燃料并经由软管67和燃料轨54将燃料在压力作用下输送到燃料喷射器50。燃料泵26优选地由电动机驱动，并可以属于任何合适的类型如例如可以是如一般在美国专利Nos.6547515和5219277中所公开的叶轮或转子式燃料泵。这些专利的公开内容各都整体包括在本文中作为参考文献。燃料泵26可以在可变速率下驱动以便将规定的燃料压力或流动速率提供给燃料喷射器50，或者可以使用燃料压力调节器来将所需的燃料压力提供给燃料喷射器。
[0017]节气门体16还可以包括或装有发动机控制单元30。控制单元30可以包括节流阀位置传感器92或与其连通。节气门位置传感器92可以是包括磁铁94和对磁铁94的旋转位置敏感以确定节流阀38的旋转位置的电子传感器96的非接触式传感器，如图12中所示。一个这样的节气门位置传感器在2010年4月26日提交的美国专利申请序号N0.12/739787中公开。该申请整体包括在本文中作为参考文献。控制单元30也可以与发动机温度传感器
20、排放气体氧传感器22、及确定发动机速度和位置的发动机位置传感器24连通。按这些输入的函数，控制单元30可以至少部分地控制发动机继电器(该继电器可以接通/切断提供给燃料泵26、氧传感器22、和燃料喷射器50的电力)、燃料喷射器的运行(以改变从喷射器供应的燃料的流动速度/量)及发动机点火(如通过控制提供给火花塞的点火信号)。在一个目前优选的形式中，发动机温度传感器20可以是负温度系数热敏电阻型传感器如由美国密执安州Muskegon的Therm-O-Disc公司所销售的SJ1626型。如图3，13和14中所示的温度传感器20可以包括在可由玻璃珠(未示出)覆盖的接合处连接的两根引线96。如果希望，也可以将接合处和玻璃珠封闭在罩98中。罩98可以重叠注塑到玻璃珠和引线96的一部分上，或者可以将罩98分开形成并设在玻璃珠和引线96的相邻部分上并可以充以环氧树脂或封装材料。可以将来自温度传感器20的输出提供给发动机控制单元30用于反馈控制提供给发动机14的空气和燃料混合物。
[0018]发动机温度传感器20可以适合于安装在发动机14的外部之上或其附近。在一种形式中，发动机温度传感器20是安装在发动机气缸体铸件102的冷却片100上。发动机温度传感器的罩98可以具有一般是平的上和下表面104，106并可以通过在压缩力作用下将温度传感器20夹持到冷却片100上的异形或C形夹108安装到冷却片100上。这可以牢固而平坦地夹持温度传感器20贴着它安装于其上的发动机表面(在上述例子中是冷却片)以便为更准确而灵敏的温度测量提供良好的表面积接触。夹子108可以用适合于发动机附近的高温环境中使用的有弹性的金属或其它适当的材料形成。夹子108可以具有接合罩98的上表面104的一个指状物110和设在冷却片100下方的另一个指状物112以便夹住温度传感器20贴着冷却片100齐平，而指状物110，112的端部是挠性和有弹性的以便在传感器20和冷却片100上提供夹紧力。夹子108能在对发动机气缸体铸件102或冷却片100如为其它紧固件或传感器(例如用有螺纹的紧固件安装的传感器，或传感器包括有螺纹部分)可以要求的孔、槽或其它空隙没有任何改变或修改的情况下将温度传感器20安装到发动机14上。另外，大多数这种类型发动机的冷却片都很容易接近，因此温度传感器20能用很小成本或装配劳力安装。当然，传感器20能以任何其它合适的形式包括用螺钉、铆钉、胶粘剂、或者其它紧固件或连接器安装。另外，发动机温度传感器20能很容易在发动机之间或甚至在不同的发动机上安装在一致的位置中，因为大多数这种类型的发动机都具有类似的冷却片配置。
[0019]排放气体氧传感器22可以与经由其将排放气体从发动机14发送的排气歧管或排气管114连通，如图1和2中所示。氧传感器22可以是二氧化钛型氧传感器，它是如纽约长岛市的标准马达产品(Standard Motor Products)公司所销售的电阻式传感器。氧传感器22可以安装在歧管或管114内所提供的开口中，并可以包括合适的螺纹或其它连接功能部件以便有助于在使用中保持传感器22。在至少某些应用中，传感器22可以用螺纹拧到焊接或插在排气管114之中或之上的螺母或凸台中，并可以设在排气消音器或催化剂元件的前头或前面，如图1和2中所示。氧传感器22可以提供信号给发动机控制单元30表示发动机排放气体的氧含量。这一信号被发动机控制单元30用来控制提供给发动机14的空气和燃料混合物。
[0020]供给氧传感器22的供应电压尤其是在电压调节不像汽车中那样的更高级系统中良好的较小机动车中可以改变。为了补偿供给氧传感器22的供应电压的变化，发动机控制单元30可以包括以提供给氧传感器22的输入电压的函数调节氧传感器22的输出信号的微处理器。这样，供应电压的变化不显著地影响氧传感器22的输出并能得到排放气体的氧含量的更可靠指示。对于规定的车辆/发动机和传感器组合来说，需要进行的调节能凭经验或根据可以由制造厂家提供的特定传感器的数据确定。尽管二氧化钛传感器是目前优选的，但也可以使用其它氧传感器，包括二氧化锆型传感器。
[0021]温度和供应电压能影响电阻式氧传感器的工作。为了抵消潜在的温度效应，可以提供加热元件与传感器22 —起或作为传感器22的一部分。加热帮助起初加热和在延长的怠速周期期间可能的信号失落。此外，在至少某些应用中，也许理想情况是将氧传感器22定位在使传感器或周围区域能达到最小温度值(亦即为传感器的一致或合适的工作所需的温度)的位置中。
[0022]系统可以使用电容放电点火(CDI)系统。在一种形式中，CDI系统可以利用车辆蓄电池90 (图2和3)来给点火电容器充电，并可以使用飞轮上的磁铁和邻近的电感线圈来给蓄电池充电。在另一种形式中，使用一个或多个电感线圈来给点火电容器充电。CDI系统可以由发动机控制单元30驱动，而发动机控制单元30可以对发动机位置和速度、及发动机温度和排放气体氧含量敏感以便控制和/或改变点火时间。
[0023]系统还可以包括具有通过导线117给火花塞提供火花信号以便在发动机燃烧室中开始燃料和空气的燃烧的点火线圈116的点火模块32 (图2和3)。如图15中所示，点火线圈116可以装入安装到车辆或它的发动机14上的外壳120中。点火线圈116可以包括驱动电路118以使点火线圈116 “发火”并因此使火花塞产生用于燃烧的火花。驱动电路118可以与最终可以控制点火事件的定时的发动机控制单元30连通。线圈116可以包括绕在铁芯124上的导线122，如该技术中周所周知。导线122可以具有它结合到驱动电路118的电路板126上的端部。也可以将电连接器128结合到电路板126上并适合于容纳使驱动电路118与发动机控制单元30连通的电线的互补式连接器。这样，能把来自发动机控制单元30的信号发送到驱动电路118且驱动电路118能产生经由点火线圈116和火花塞导线117发送到火花塞的点火信号。
[0024]在发动机起动和加热或者将钥匙或其它开关转动到“接通”位置期间，将电力提供给E⑶(发动机控制单元)30且它的微处理器启动(booted up)。E⑶然后可以驱动发动机继电器控制(ERC)以便将电力从蓄电池供应给燃料泵26、燃料喷射器50、和氧传感器22。在提供电力给E⑶30时,它的微处理器启动，且一旦微处理器运行,则实施传感器输入的初始读出。
[0025]发动机传感器24可以包括其可以集成在ECU 30中具有滞后作用的双稳电路以便测定发动机曲轴位置，且该测定优选地是基于来自现有发动机曲轴位置传感器的数据。该电路可供可靠的测量坯料或常规飞轮上突起的齿的前沿以便计算曲轴速度和位置。这样，需要对发动机14没有修改及对飞轮很少或没有修改(可能对飞轮需要较小的变化以便可供更多的偏置，因此可能需要在键槽位置中的变化或某些另外的简单修改)，这样就不需要更昂贵的曲轴位置传感器和附接到飞轮上的多齿轮，或用别的方法修改的飞轮。在开始驱动时，除非发动机位置传感器24提供发动机14旋转的信号，否则燃料泵26将运转规定的时间周期。设定该初始时间周期以保证将燃料泵送到发动机14上足够的时间周期来支持起动发动机14。然而，在发动机不旋转的情况下驱动燃料泵26的时间周期越长，则在泵送发动机14不用的燃料时浪费能量越多。因此，可以把时间周期设定为某个合理的时间长度以便让操作者起动发动机14，但不能把时间周期设定如此之长，以致如果例如停止起动发动机14则浪费相当大的能量。在一个实施例中，将初始时间周期设定到20-30秒，不过可以使用任何所需的时间周期。也就是说，在起初驱动时和没有来自发动机传感器24指示发动机在旋转的信号时，燃料泵26将泵送燃料20-30秒。如果有指示发动机14在旋转的信号，则燃料泵26将运行至没有信号存在以支持发动机运行。
[0026]当给氧传感器22提供电力时，它的加热元件开始升温。像燃料泵26那样，在发动机不旋转的情况下可以给加热元件供电用于初始周期，而在那个初始周期之后，在没有发动机旋转时将不给加热器供电。初始时间周期也可以设定到20-30秒，或任何其它所需的时间周期。
[0027]—旦检测出发动机传感器信号，则E⑶30实施所有计算和查找以便合适地驱动燃料喷射器50和点火模块32。从发动机温度、发动机速度、节气门位置、节气门位置改变的速率、时间和/或发动机转数及氧传感器信号确定合适的燃料喷射器持续时间和火花定时信号。在冷发动机的初始加热期间，可以修改燃料喷射器持续时间以便根据发动机温度和发动机转数供应外加的燃料。可以利用校准表、算法或其它发动机温度源对燃料加浓数据或信息来实现调节输送到发动机的燃料的流动速率以便发动机将被提供比正常更浓的空气/燃料混合物如近似λ =0.85。浓空气/燃料混合物可以有助于发动机的起动和初始运转及加热。在该加热阶段期间，因为氧传感器信号由于氧传感器22可以采取一定量时间来加热并达到稳定的温度而在这时可能不可用，所以发动机可以处在“开环”控制中。
[0028]随着发动机加热，供应给发动机的燃料和空气混合物的浓度能按照加浓表或别的数据源减少。一旦达到预定的经过校准的发动机温度值和/或发动机运转的的经过的时间，则氧传感器22将经过足够地加热以便提供理想地稳定而可靠的输出。那时，发动机14能转换到“闭环”控制且将利用来自氧传感器22的信号来试图和保持所需的燃料与空气混合物比如λ=1。发动机加浓的第二部分从作为两个输入、发动机温度和发动机转数的函数所确定的校准面而得到以便确定其是加浓值的输出。在一个实施方案中，校准面或校准值包括在-30°c和100°C之间的温度范围，但也能使用不同的范围。校准面还包括200发动机转数，不过也能计及或多或少的转数。因此，根据温度和发动机转数，通过校准面提供加浓值以便确定为规定情况所需的如果有的话的燃料加浓的量。在发动机起动和最初发动机工作时间周期期间，使用校准加浓面来修改燃料喷射器运行并因此修改燃料与空气混合物t匕。这样做的一个原因是通过更快速地润湿进气歧管壁帮助发动机的起动和初始运转。在较少的发动机转数时加浓值可以快速地减小到零，例如，发动机转数可以是在约50和500之间，不过如果需要也可以使用其它数值。
[0029]一旦发动机起动，则发动机速度从初始起动速度朝怠速速度增加。随着发动机速度达到最小阈值和节气门位置是在怠速速度控制阈值内(也就是说，节流阀是在怠速下或在偏离怠速的阈值距离内)，则点火定时将提供或延迟以便试图并使发动机速度在怠速速度控制范围内。可以有当发动机是在太高速度下时(例如，当发动机从高速运行返回到怠速时)防止实施怠速速度控制的上RPM (转/分)阈值。这防止怠速控制在需要它(或者或许甚至有可能)之前试图控制发动机速度。对于怠速在1700 rpm的发动机来说，上RPM阈值可以高于该值，且作为非限制性例子可以是1900 rpm。也可以有下RPM阈值以防止例如当发动机起初开动或起动时怠速控制。如果起动速度是600 rpm，则下RPM阈值可以高于该值，并作为非限制性例子可以是700 rpm。此外或代替上RPM阈值，可以用上节气门位置阈值来根据节气门位置限制怠速控制的使用。如果节流阀在怠速时通常是7%打开，则上节气门位置阈值可以高于该值，并作为非限制性例子可以是10%，因此当节流阀打开大于10%时怠速控制不发生。
[0030]在一个实施方案中，只要满足发动机速度和节气门位置的两个输入条件(也就是说，这些条件是在设定的阈值范围内)，则怠速速度反馈控制就运转。把限制放在点火定时最大提前和最小提前(延迟)二者上。如果例如点火定时在它的最大或最小值下运行比规定的时间周期长，则可以改变燃料喷射器操作以帮助使怠速速度在所需范围内。
[0031]一旦检测出发动机旋转，则可以根据发动机位置传感器信号进行测试。测量各发动机位置传感器信号(发动机转数)之间按秒数计的时间周期并与前面的转数的时间周期进行比较。这有效地测量一个完整的发动机转数的时间周期并将它与前面转数的时间周期进行比较。具有较少时间周期的转数应是包含排气冲程的发动机转数，因为没有从压缩冲程实施的工作。该测试连续地进行至预定的连贯循环数产生时间周期比别的循环短的相同发动机转数。连贯的循环数能设定到任何所需的值，而在一个目前优选的实施方案中是20个循环。一旦完成连贯的校正测试的所需数量，则E⑶30将对排气冲程停止发送点火信号且点火仅在压缩冲程期间发生。同样，燃料点火事件也分阶段进行且仅每2个发动机转数发生一次。E⑶30的这种分阶段进行将减小EFI (电子燃油喷射)系统10的电耗并产生更好的发动机运行和更低的废气排放二者。因为每个发动机转数仅有一个来自发动机位置传感器24的信号，所以该时间周期对来自正常的循环与循环之间燃烧事件的影响很敏感。在该测试中可能的改进会是测量由用来测定绕过发动机速度传感器的发动机速度的飞轮齿所产生的信号或信号长度的时间周期和另外测量全发动机转数的时间周期。将这两个信号进行比较将提供确定合适的分阶段进行所需的输入，此处由齿通过传感器所提供的信号长度在较快的转数期间将比较慢的转数期间短。
[0032]在发动机已经起动且充分加热之后，对至少某些系统中最大催化剂效率来说，也许理想情况是操纵空气/燃料比很接近λ=1。此外，也许理想情况是在空气/燃料比中有某些波动如在2ΗΖ的频率下约为λ =1.03-0.97。对规定的发动机应用可以将最佳振幅和频率进行优化。使空气/燃料比值波动的方法也能改变。例如，在固定的时钟速率下可以使用线性法。另一些可供选择的方法如基于发动机速度的阶跃和线性法或可变时钟速率在瞬态和稳态运行期间可以提供改善的控制。在变稀和加浓的空气/燃料比之间的变动能提高排气催化剂的效率。较稀的空气/燃料比提供对CO (—氧化碳)和HC (碳氢化合物)的氧化使用有利的过量氧，但这样减少了将NOx转化成Ν2。较浓的空气/燃料比有助于NOx的转化，但不为CO和HC的氧化作用提供过量氧。
[0033]可以利用经验的或计算的数据来提供基础燃料和点火定时图以便在完全加热的发动机上稳态运行期间于λ =1下操纵发动机。也就是说，根据来自发动机校准测试的数据可以控制燃料喷射器工作和点火定时。此外，燃料喷射脉冲宽度可以根据校正值“K”进行修改，上述校正值“K”有助于说明在规定的应用中传感器反馈不可用或不使用的这些变量和条件。一些非限制性例子包括大气压力、空气温度、燃料类型(和例如乙醇含量)或脏空气滤清器。校正值“K”可以根据基础图燃料喷射器脉冲宽度和用于节气门位置和发动机速度的任何工作条件的实际工作脉冲宽度进行计算。也就是说，“K”值可以是需要提供所希望的λ值的基础图校准建议的燃料和需要提供该所希望的λ值的实际燃料(根据来自氧传感器的反馈)之间的差值。
[0034]加速/减速转变可以根据一个或多个校准面进行校正。在一个实施方案中，可以将两个面用于燃料喷射器持续时间和可以将两个面用于点火定时。加速事件可以根据发生加速时的节气门位置速率变化和发动机速度用加速面进行控制。对减速同样如此。可以将加速/减速面内的校正值K与衰减值一起使用。这种组合将修改脉冲宽度并在超过规定的发动机转数时线性衰减校正值以便在加速或减速事件后经过一定量时间之后燃料输送返回正常。可能的改进是提供在加速或减速事件之后更紧密地跟踪规定的发动机的要求的非线性衰减速率以提高发动机性能。另一可能的改进是，如果需要，在衰减时间周期期间“冻结” “K”值以减少在高瞬态(加速/减速)条件期间可能造成氧感应的不准确性。
[0035]发动机超速保护可以通过在高于规定的发动机速度时跳过燃料喷射和点火事件其中之一或二者来提供。获得超速保护的发动机速度能通过发动机变动。可以实现超速保护的代表性的发动机速度是7000 rpm-10000 rpm。当然,根据需要可以使用更高和更低的数值。
[0036]氧传感器信号可以具有相当于浓和稀的空气/燃料比的输出电压。浓空气/燃料比可以用比较高的传感器信号如0.6伏或更大来表示，而稀空气/燃料比可以用较低的传感器信号如0.3伏或更低来表达。上述电压是示例性的且不打算包括一切的或限制可以使用的可能值。因为氧传感器的信号随蓄电池电压变动，因此也许理想情况是补偿ECU转换点。ECU转换点是ECU 30用来确定是否应起动将空气/燃料比加浓或变稀以保持所需的比例(例如，λ =1)的电压电平。
[0037]尽管把燃料泵组件10和燃料供应系统12说成具有某些构造、配置、和操作，但这些全都可以变动。例如，可以将某些部件如阀加到系统上；可以将某些部件如燃料泵进行修改；及可以将某些部件如传感器组件的其中之一取走或添加。在这方面，确切的构造、配置和操作可以取决于相关发动机的燃料要求、燃料箱设计、和许多其它因素。
[0038]尽管本文所公开的发明的形式构成目前优选的实施例，但许多其它形式也是可行的。本文不打算提到本发明的所有可能的等效形式或分支。应该理解，本文所用的术语仅是说明性的而不是限制性的，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以作出不同的变化。
【权利要求】
1.一种发动机系统，包括: 具有燃料和空气供应回路及排气回路的发动机； 安装在发动机的外部上的温度传感器； 位于排气回路中并可操纵以提供表示发动机排放气体的氧含量的信号的氧传感器； 安装在发动机上并具有节流阀以控制输送到发动机的空气的流动速率的节气门体； 由节气门体承载以便将燃料输送到发动机的燃料喷射器； 由节气门体和燃料喷射器的至少其中之一承载并具有输入和输出的燃料轨，所述输入用以接收燃料供应，而经由所述输出将燃料送到燃料喷射器；和 与温度传感器、氧传感器、节流阀和燃料喷射器连通以便控制以温度传感器输出和氧传感器输出的函数给发动机提供的燃料和空气混合物的发动机控制单元。
2.如权利要求1所述的发动机系统，其中发动机包括发动机速度传感器并且发动机控制单元与发动机速度传感器连通以便控制以发动机速度传感器输出的函数给发动机提供的燃料和空气混合物。
3.如权利要求2所述的发动机系统，还包括安装在发动机上或靠近发动机安装并包括点火线圈和适合于控制通过点火线圈产生点火信号的驱动电路的点火单元，此处将点火信号与火花塞连通以便使火花塞产生火花。
4.如权利要求3所述的发动机系统，其中将驱动电路与发动机控制单元连通从而驱动电路以发动机速度传感器的输出的函数来驱动点火线圈。
5.如权利要求1所述的发动机系统，其中燃料轨由节气门体可旋转式承载并包括防转功能部件以便保持燃料轨在组件中的`所需位置。
6.如权利要求1所述的发动机系统，其中发动机包括至少一个冷却片且温度传感器安装在冷却片上。
7.如权利要求6所述的发动机系统，其中温度传感器通过紧固到发动机上的夹子保持在冷却片上而不必在发动机中形成任何空隙。
8.如权利要求1所述的发动机系统，其中温度传感器通过紧固到发动机上的夹子保持在发动机上而不必在发动机中形成任何空隙。
9.与内燃机使用的节气门体组件，包括: 包括经由其将空气输到发动机的节流孔的主体； 节流阀，由节气门体承载并在基本上限制来自节流孔的空气流动的第一位置和允许比第一位置更大的来自节流孔的空气流动速率的第二位置之间可移动； 燃料轨，由节气门体承载以便燃料轨能相对于节气门体在多个位置中定向，燃料轨具有经由其输送燃料的入口和经由其将燃料送到燃料喷射器的出口 ；和 将燃料轨保持到节气门体上并保持燃料轨的所需定向的保持器。
10.如权利要求9所述的节气门体组件，还包括由节气门体承载的节气门位置传感器以便提供表示节流阀的位置的输出信号。
11.如权利要求10所述的节气门体组件，其中节气门位置传感器包括由节流阀承载的磁铁和与磁铁间隔开并响应磁铁的磁场的传感器兀件。
12.如权利要求11所述的节气门体组件，还包括由节气门体承载的发动机控制单元和其中传感器元件由发动机控制单元承载。
13.如权利要求9所述的节气门体组件，其中燃料轨包括一个或多个可用保持器接合的防转功能部件以便禁止燃料轨的旋转。
14.如权利要求13所述的节气门体组件，其中防转功能部件包括围绕燃料轨的周边形成的多个平面。
15.如权利要求9所述的节气门体组件，其中燃料喷射器至少部分地由节气门体承载并包括与燃料轨的出口连通的入口和与发动机连通的出口。
16.发动机,包括: 主体和一个或多个在主体的至少部分上整体形成的冷却片； 通过温度传感器的一部分与冷却片的直接接合而结合到冷却片上且不需要在冷却片中形成的任何空隙的温度传感器；和 具有置于温度传感器的一部分上的第一部分和置于冷却片上的第二部分以便在压缩力作用下紧贴着冷却片限制温度传感器的弹性夹。
17.如权利要求16所述的发动机，其中温度传感器包括在接合处连接的引线和设在接合处上的罩。
18.如权利要求17所述的发动机，其中罩包括设在冷却片上的平面且夹子贴着冷却片齐平地夹持平面冷却片。`
19.改装发动机的方法，该发动机设计为与用于燃料喷射燃料供应系统的汽化燃料供应系统一起使用，包括: 将发动机温度传感器附接到具有表示发动机温度的输出信号的发动机的外部上；提供与发动机的排气回路连通的氧传感器，此处氧传感器具有表示来自发动机的排放气体的氧含量的输出信号； 提供具有节流阀的节气门体以便控制到发动机的空气流； 提供燃料喷射器以便控制到发动机的燃料流。
20.如权利要求19所述的方法，其中燃料喷射器由节气门体承载以便将燃料和空气从节气门体输送到发动机。
21.如权利要求19所述的方法，其中发动机包括电子控制单元且节流阀和燃料喷射器的至少其中之一的操作由节气门体以由氧传感器和温度传感器的至少其中之一所提供的信号的函数来控制。
22.如权利要求19所述的方法，其中附接发动机温度传感器的步骤是在发动机的任何部分中不形成空隙的情况下完成的。
23.操作发动机的方法，该发动机与具有发动机位置或速度传感器和点火模块的燃料系统一起使用，该方法包括: 用发动机位置或速度传感器检测发动机旋转； 测定发动机转数的时间周期； 将一个发动机转数的时间周期与在前的发动机转数的时间周期进行比较； 根据所比较的发动机转数时间周期从排气冲程确定压缩冲程；和 在压缩冲程期间从点火模块提供点火信号而在排气冲程期间不提供点火信号。
24.如权利要求23所述的方法，还包括燃料喷射器且其中以测定的压缩和排气冲程的函数控制燃料喷射器定时。
25.如权利要求23所述的方法，还包括发动机温度传感器且其中利用与起初发动机运行时的发动机温度有关的预定数据来调节输送到发动机的燃料的流动速率以便发动机将被提供比正常更高浓度的空气/燃料混合物用于起初发动机运行。
26.如权利要求25所述的方法，其中在起动发动机之后，测定紧接在发动机起动之后的发动机转数并根据温度、发动机转数和预定数据将预定的加浓的空气/燃料混合物提供给发动机。
27.如权利要求26所述的方法，其中在500或更少发动机转数之后空气/燃料混合物的加浓减少到零。
28.如权利要求23所述的方法，其中执行将一个发动机转数的时间周期与在前的发动机转数的时间周期进行比较的步骤直至预定的连贯循环数产生表示压缩冲程的相同发动机转数以保证在与排气冲程有关的点火信号消除之前压缩和排气冲程的测定正确。
29.操作发动机的方法，该发动机与具有氧传感器和与排气传感器连通的发动机控制单元的燃料系统一起使用，该方法包括: 将预定的空气/燃料混合物提供给发动机； 将来自氧传感器的信号提供给发动机控制单元表示从发动机排出的排放气体的氧含量; 调节提供给发动机的空气/燃料混合物以便获得表示为λ的来自氧传感器的信号；将需要实现λ =1的实际空气/燃料混合物与预定的空气/燃料混合物进行比较以便确定校正值； 利用校正值来从用于规定工作条件的预定空气/燃料混合物改变实际输送到发动机的空气/燃料混合物。
30.如权利要求29所述的方法，其中在发动机的运行中改变空气/燃料混合物以使λ改变高于和低于λ=1 二者。
31.如权利要求30所述的方法，其中λ是在0.97和1.03之间改变。
【文档编号】F02D41/04GK103890356SQ201280052256
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年8月24日 优先权日:2011年8月24日
【发明者】M.卡索尼, W.E.加尔卡, B.J.罗歇, D.L.斯佩尔斯, M.S.斯万森, E.G.兹比托夫斯基 申请人:沃尔布罗发动机使用有限责任公司