利用发动机输出和/或燃料消耗实现调整的发动机设定的方法和装置

摘要

一种利用发动机输出和/燃料消耗实现可调整的发动机设定的方法和有关设备。所述方法包括运转消耗燃料的发动机，确定燃料消耗和/或发动机工作输出，利用确定的燃料消耗和/或确定的发动机工作输出确定一值，以及调整发动机设定而使确定值改变成要求的值。

说明书

发明领域

本发明涉及至少一种发动机设定如化油器设定的调整。本发明特别涉及至少一种发动机设定的调整以保证要求的发动机废气排放值。

发明背景

关于发动机排放值的条例要求在发动机生产之后和运输/使用之前对发动机设定进行调整。特别是，这些条例规定CO/CO₂的值必须限制在特定的范围内。一种或多种化油器调整设定主要决定两冲程发动机的发动机排放值。最近关于两冲程发动机排放的条例促使人们日益努力以确保正确的调整。

目前，一种调整化油器的公知方法是通过CO/CO₂分析器进行与监视排放相关的调整。由于在调整之后花费与获得精确分析器读数相关的延迟时间，因此调整和排放监视过程较慢。例如，在CO/CO₂分析器精确显示产生的排放值前，在每次对化油器进行调整后必须等待大约10秒钟。

发明概述

一方面，本发明提供一种实现可调整的发动机设定的方法。该方法包括运转消耗燃料的发动机并确定燃料消耗。该方法包括确定发动机工作输出。利用确定的燃料消耗和确定的发动机工作输出确定一值。调整发动机设定而使确定值改变成要求的值。

另一方面，本发明提供一种实现与废气排放值有关的可调整的发动机设定的方法。该方法包括运转消耗燃料的发动机，以及确定燃料消耗。该方法还包括利用确定的燃料确定一值，以及调整发动机设定以便使所述确定的值改变成要求的值。

再一方面，本发明提供一种实现与废气排放值有关的可调整的发动机设定的方法。该方法包括运转消耗燃料的发动机，以及确定发动机工作输出。该方法还包括利用确定的发动机工作输出确定一值，以及调整发动机设定以便使所述确定的值改变成要求的值。

又一方面，本发明提供一种实现可调整的发动机设定的设备。该设备包括运转消耗燃料的发动机的装置。该设备包括确定发动机工作输出的装置。该设备包括利用确定的燃料消耗和确定的发动机工作输出确定一值的装置。该设备包括利用该确定的值指示调整的装置。

另一方面，本发明提供一种实现与废气排放值有关的可调整的发动机设定的设备。该设备包括运转消耗燃料的发动机的装置，以及确定燃料消耗的装置。该设备包括利用确定的燃料消耗确定一值的装置，以及利用该确定的值指示调整的装置。

再一方面，本发明提供一种实现与废气排放值有关的可调整的发动机设定的设备。该设备包括运转消耗燃料的发动机的装置，以及确定发动机工作输出的装置。该设备包括利用确定的发动机工作输出确定一值的装置，以及利用该确定的值指示调整的装置。

附图简要说明

通过参照附图阅读以下说明，本领域的技术人员会清楚理解本发明的上述以及其他特征和优点，其中：

图1是本发明用于实现可调整的发动机设定的设备的功能方框图；

图2是本发明用于实现可调整的发动机设定的过程的流程图；以及

图3是图1中所示设备的发动机试车装置组成部件示意图。

实施例描述

图1示出了实现发动机12调整的本发明一个实施例设备10。发动机12可以为几种发动机类型中的一种。为此，图中示出了发动机12。但是，在一个特别实施例中，发动机12是小的两冲程发动机，它具有旋转输出并用于手持刀具。这样的手持刀具示例包括链锯、修剪机、轧边机、鼓风机和类似机器。所示发动机12具有较小排量(如25cc)。

在发动机12的全部组装或大部分组装后，并在最终组装成手持刀具和/或运输前，对发动机设定进行调整，使得发动机适当工作并遵守适用的废弃排放条例。在两冲程发动机12上必须调整的一种特别设定是至少一种化油器14设定。化油器设定的示例包括发动机12内供燃烧的燃料(如汽油)和空气供给的设定。燃料和空气设定可以看作是化油器14的流量设定(即燃料流量和/或空气流量)。为此，化油器14可以看作是流量可调整部件。

为了实现至少一种发动机设定的调整(如化油器调整)，可以使用本发明的设备10。设备10包括发动机试车装置16。该发动机试车装置16包括所有必要的结构、组件、装置等等，它们必须支承发动机12、向发动机供应燃料、采集或获得必要的检测信息以及控制发动机工作或与发动机工作相合。

所示的发动机试车装置16包括向发动机12供应燃料(如汽油)的燃料源18(如输送管线)。燃料流量传感器22、燃料密度传感器24和燃料温度传感器26以可操作方式与供给发动机12的燃料供给20相合以便获得相应检测信息。设备10包括处理器34，该处理器34以可操作方式连接36-40，以便接收来自燃料流量传感器22、燃料密度传感器24和燃料温度传感器26的检测数据。

发动机试车装置16的速度/扭矩控制/传感器28使30与发动机12相合，以便控制发动机输出速度和/或发动机12的输出扭矩，并且监视发动机的速度和/或扭矩。速度和扭矩是发动机的输出。设备10包括控制器/监视器44，该控制器/监视器44以可操作方式将46、48与发动机试车装置16内的速度/扭矩控制/传感器28连接。发动机12的工作速度和发动机的扭矩输出受到控制器/监视器44的控制和监视。

在一个实施例中，速度/扭矩控制/传感器28包括一种机构，该机构提供抵抗发动机输出(即速度和/或扭矩)的阻力或制动力。这样的阻力或制动力得以检测发动机输出的输出。在一个实施例中，速度/扭矩控制/传感器28输出指示速度和/或扭矩的至少一个电信号。在一个特别实施例中，该信号具有指示速度和/或扭矩的电流强度。控制器/监视器监视该电信号。

处理器34以可操作方式将50连接控制器/监视器44，使得速度和/或扭矩指示信息得以提供给处理器。处理器34利用输入信息(燃料流量、燃料密度、燃料温度、发动机扭矩和/或发动机速度)以便确定指示是否发动机设定(如化油器燃料和/或空气设定)得到适当调整的值。

在一个实施例中，指示设定是否得到正确调整的值指的是制动比(Brake Specific)值。要理解可以有指示正确调整的不同值。在本实施例中，采用以下一系列方程式计算制动比值。首先，处理器34计算供给发动机12的燃料密度。通过以下方程计算燃料密度：

φT  ＝φT_DT/[1+α(T_RTD-T_DT)]其中：

φT  ＝计算的密度[g/ccm]；

φT_DT＝燃料(如汽油)的测量密度[g/ccm]；

α   ＝燃料膨胀系数[1/°F]；

T_RTD ＝测量的RTD温度[°F]；

T_DT  ＝测量的燃料温度[°F]。

处理器34接着确定进行流动以便由发动机12利用的燃料容积。在该实施例中，处理器34利用以下方程式：

容积流量＝[f*3.6]/Kd其中：

容积流量＝计算的容积流量[l/h]；

f       ＝测量的传感器频率(脉冲/秒)[Hz]；

Kd      ＝常量[脉冲/cc]，每个流量传感器的传感器—特性值，由传感器制造者提供。

处理器34通过以下方程计算质量流量：

质量流量＝容积流量*φT其中：

质量流量＝计算的质量流量[kg/h]。

处理器34还计算扭矩。通过以下方程计算扭矩：

                   τ＝τ_COEFF*l_AVG其中：

τ＝计算的扭矩[Nm]；

τ_COEFF＝电机上提供的扭矩系数[Nm/Amp]；

l_AVG＝测量的指示发动机输出的平均电流[Amps]。

由于采用计算的扭矩，处理器34接着计算发动机12的功率输出。利用以下方程式计算功率：

功率＝τ*速度*1.404*10^-4其中：

功率＝计算的功率[HP]；

速度＝测量的制动速度[RPM]。

由于采用计算的质量流量和计算的功率，处理器34确定制动比值。以下方程是制动比值的实施例：

制动比＝质量流量/功率其中：

制动比＝计算的制动比燃料消耗[kg/(h-HP)]。

如上所述，采用制动比值作为发动机设定是否得到正确调整的指示。特别是，计算的制动比值可以与参考制动比值相比较。在这样实施例中，当计算的制动比值处于或接近参考制动比值时，单个发动机具有正确调整的发动机设定。

再参照图1，操作者界面60示意性表示了设备10的操作者、操作者与设备的各种相互作用以及由处理器34向操作者提供信息。在图1中，可以看到操作者界面60以操作方式通过62连接处理器34以便接收来自处理器34的输出信息。在所示的实施例中，通过信息显示器64向操作者界面提供处理器输出信息。供操作者识别的可显示信息可以是数值(如计算的制动比值或计算值与参考值之差)，它随发动机设定改变而得到调整，或者可以是更基本的(如调整的对未调整的)信息。提供的信息还可以指示要求的调整方向和/或量。为此，应该理解，制动比计算之后的处理器活动量可以与操作者界面60上的信息类型和表达相关。

要理解操作者界面60的一方面66可以包括操作者设定参考制动比值。特别是，如果处理器要确定是否计算的制动比处于或接近参考制动比，则操作者可以向处理器34输入要求的参考制动比值68。

操作者界面60还可以包括操作者设定点速度/扭矩信息70，通过72将该信息70提供给控制器/监视器44。利用提供给控制器/监视器44的输入信息来控制在调整过程中发动机12的速度/扭矩。设备10可以将通过操作者的参考制动比值设定66和设定点速度/扭矩70应用于不同发动机、发动机类型或其他适当调整特定发动机所必须的可变装置。

操作者界面60的所示最后方面是，由操作者调整74向发动机设定(如化油器)14提供76。这样的发动机设定调整可以为任何熟练水平的调整(如手动调整/自动调整/远程控制等等)。

要理解的是发动机设定的调整是在发动机12运转中实时进行的。而且，要理解发动机设定调整的较方便之处在于，有关是否已经实现发动机设定调整的查询是较方便(即立即响应调整)的过程。要理解的是不需要监视或利用调整过程中的发动机废气排放。因此，不需要等待排放分析器监视废气排放中的变化来作为对调整的响应。

图2示出了本发明过程100的流程图。过程100开始于步骤102并进行到步骤104，其中将发动机12置于试车装置16中。在步骤106，发动机12开始运转。在步骤108，监视发动机12的燃料消耗。例如，通过传感器22-26监视燃料的流量、密度和温度。在步骤110，通过速度/扭矩控制/传感器28和控制器/监视器44监视运转发动机12的速度和/或扭矩。

在步骤112，确定制动比值。制动比值的确定可以具有各种分步骤并且可以通过各种方程和/或方法。例如，确定燃料消耗，确定发动机输出(如功率)，并且利用确定的燃料消耗和发动机输出(如功率)来确定制动比值。在步骤114，询问是否制动比值达到要求的值。要理解，制动比值达到要求的值可以表示制动比值是处于可接受范围内。

如果在步骤114的确定是否定的(即制动比值没有达到要求的值，并且因此还没有正确调整发动机设定)，过程100由步骤114进行到步骤116。在步骤116，调整发动机设定。例如，在两冲程发动机12上调整化油器14。在步骤116的调整步骤之后，过程100再循环到步骤108以重复步骤108-114的顺序。

如果确认了步骤114的确定(即制动比值达到要求的值)，则过程100由步骤114进行到步骤118。在步骤118，由于正确调整了发动机设定，使发动机12停止运转。在步骤120，将发动机12从装置16中取出，在步骤122过程100结束。

图3示出了图1装置中一部分发动机装置16的结构。特别是，设置支柱200和可旋转机架202以支承旋转组件204。组件的轴承箱206固定于相关的机架202上。在所示的实施例中，橡胶绝缘体208帮助轴承箱206支承在机架202上。旋转组件204的部分210以操作方式连接于发动机12的旋转输出部分而得以调整。部分210可以驱动发动机12的旋转部分，或可以由发动机的旋转部分驱动，下面对其作进一步的说明。

在该实施例中，轴212由旋转组件204向下延伸并且连接于联轴器214。第二轴216依次连接于联轴器214。第二轴216延伸到另一轴承箱218，轴承箱218旋转支承第二轴。定时皮带轮220安装在第二轴216上。因此，可在皮带轮220和连接于旋转组件204的发动机12旋转输出部分之间传递旋转力。定时皮带222由定时皮带轮220向另一定时皮带轮224延伸，定时皮带轮224与安装在机架202上的电动机226相结合。

电动机226以旋转结合的皮带轮224而工作。因此，电动机226的工作导致旋转力向连接于旋转组件204的发动机12旋转输出部分传递。还可以驱动电动机226。当驱动电动机226时，电动机226担当一负荷或变阻器制动。而且，当驱动电动机226时，电动机输出表示施加在电动机上驱动力的电信号。在一个实施例中，输出信号具有指示驱动力的电流(即安培数)。因此图3所示的实施例至少提供图1装置中速度/扭矩控制/传感器28的一些功能。

在实现至少一种发动机设定的调整中，发动机12以操作方式(如箭头所示)连接于旋转组件204上并由此受到支承。通过由电动机226施加的旋转力起动发动机12。特别是，电动机226工作以便旋转相结合的皮带轮224、定时皮带222和定时皮带轮220等等。因此，通过定时皮带222、皮带轮220、224、联轴器214和轴212、216将旋转力传递给发动机12的旋转部分。由于发动机自动开始旋转，因此为发动机12自动地提供了起动功能。

一旦起动发动机12，通过目前运转发动机12的旋转输出停止或克服由电动机226输出原动力。因此，通过旋转组件204、轴212、216、联轴器214、定时皮带轮220、204和定时皮带222将旋转力反向传递给电动机226。电动机226由此对发动机12的输出施加阻力或制动。能够通过电动机226的允许工作量予以控制该阻力或制动。

由于电动机226目前产生运转发动机12输出下的负荷或阻力，由电动机(通过接线48)提供指示运转发动机速度和/或扭矩的电输出。(通过接线48的)速度和/或扭矩指示信号传送给控制器/监视器44，在计算中随后由处理器34利用该指示信息以确定制动比值。

发动机12能够保持于特定速度或通过由电动机226提供的特定制动力而输出特定扭矩工作。因此，在图3的实施例中，发动机设定调整和由电动机226提供的制动力之间的关系产生使设定得到正确调整的指示值，称之为制动比值。

通过本发明的以上说明，本领域的技术人员可以作出改进、改变和修改。本领域技术人员所做出的这样的改进和修改均属于本权利要求所限定的范围。