燃料切斷螺線管系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃料切斷螺線管系統(tǒng)。至少一些實(shí)施方式中的燃料系統(tǒng)包括具有流體通道的汽化器、螺線管、閥、驅(qū)動(dòng)電路和控制電路?？梢酝ㄟ^(guò)螺線管使該閥在允許流體流過(guò)流體通道的打開位置和至少部分禁止流體流過(guò)流體通道的閉合位置之間移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電路和控制電路與螺線管進(jìn)行通信以便有助于向螺線管提供功率并且控制螺線管的致動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電路和控制電路將第一量值的功率提供給螺線管來(lái)初始地將螺線管從其閉合位置變到其打開位置，并且提供第二量值的功率來(lái)將螺線管保持在其打開位置，其中功率的第二量值小于第一量值。
【專利說(shuō)明】燃料切斷螺線管系統(tǒng)
[0001] 對(duì)共同未決申請(qǐng)的參考 本申請(qǐng)要求保護(hù)在2013年7月31日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/860,301的權(quán)益，其 通過(guò)引用被整體并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本公開總體上涉及燃料切斷螺線管。

【背景技術(shù)】
[0003] -些燃料系統(tǒng)包括用來(lái)控制燃料流動(dòng)的螺線管閥。該螺線管消耗功率，并且當(dāng)被 通電時(shí)生成熱量并將熱量傳輸給鄰近部件。從功率角度來(lái)看這是效率低的并且熱量可能影 響鄰近部件的操作或性能以及/或者在鄰近部件內(nèi)包含的或流動(dòng)的流體。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在至少一些實(shí)施方式中的燃料系統(tǒng)包括具有流體通道的汽化器（carburetor)、螺 線管、閥、驅(qū)動(dòng)電路和控制電路。可以通過(guò)螺線管使該閥在允許流體流過(guò)流體通道的打開位 置和至少部分禁止流體流過(guò)流體通道的閉合位置之間移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電路和控制電路與螺線管 進(jìn)行通信以便有助于向螺線管提供功率并且控制螺線管的致動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電路和控制電路提供 第一量值的功率給螺線管來(lái)初始地將螺線管從其閉合位置變到其打開位置，并且提供第二 量值的功率來(lái)將螺線管保持在其打開位置，其中功率的第二量值小于第一量值。
[0005] 在至少一些實(shí)施方式中，一種操作燃料系統(tǒng)中的切斷螺線管的方法包括在啟動(dòng)時(shí) 將第一功率提供給螺線管閥以便將螺線管的電樞從第一位置移位到第二位置，并且在啟動(dòng) 之后的預(yù)定時(shí)段之后將第二功率提供給螺線管，該第二功率小于第一功率并且足以將螺線 管保持在第二位置。這降低螺線管的功率消耗以及由螺線管生成并傳輸?shù)臒崃俊?br>
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006] 將參考附圖來(lái)闡述優(yōu)選實(shí)施例以及最佳模式的以下詳細(xì)描述，其中： 圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的燃料系統(tǒng)的流程控制圖； 圖2是圖1中示出的燃料系統(tǒng)的電氣示意圖； 圖3是圖2的電氣示意圖的調(diào)節(jié)器電路的一個(gè)實(shí)施方式； 圖4是圖2的電氣示意圖的控制電路的一個(gè)實(shí)施方式； 圖5是圖2的電氣不意圖的驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)實(shí)施方式； 圖6是在啟動(dòng)時(shí)切斷螺線管和脈沖波調(diào)制信號(hào)的圖形表示；以及 圖7是圖2的電氣示意圖的控制電路的另一實(shí)施方式。

【具體實(shí)施方式】
[0007] 更詳細(xì)地參考附圖，圖1是圖示出用于燃料系統(tǒng)14的燃料電路10和螺線管功率 管理（SPM)電路12的流程控制圖。SPM電路包括調(diào)節(jié)器電路20、控制電路22、以及切斷螺 線管26的驅(qū)動(dòng)電路24。該燃料系統(tǒng)14還包括用于將燃料/空氣混合物提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的 汽化器28 (例如具有浮筒32)，并且切斷螺線管26可以由汽化器(例如在浮筒上或其附近） 承載、接近該汽化器定位或者另外可操作地與該汽化器相關(guān)聯(lián)。在至少一些實(shí)施方式中，螺 線管26可以耦合到燃料電路10以使得當(dāng)螺線管被通電（energize)或由SPM電路致動(dòng)時(shí)， 燃料電路中的通道被打開以允許燃料從中通過(guò)，例如從燃料箱經(jīng)由汽化器到發(fā)動(dòng)機(jī)。因此， 在至少一些實(shí)施方式中，切斷螺線管26在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間保持被通電。在被通電的同時(shí)， 螺線管通常生成熱量。此熱量是不使用的能量形式并且可以對(duì)燃料系統(tǒng)14具有不希望的 影響一例如，其可以對(duì)由汽化器28承載的燃料進(jìn)行加熱。當(dāng)螺線管26不被通電時(shí)，它充當(dāng) 禁止或阻止燃料流過(guò)通道的閥，并且在一些實(shí)例中，螺線管26的去通電可以防止在停機(jī)時(shí) 將燃料遞送到發(fā)動(dòng)機(jī)，由此防止發(fā)動(dòng)機(jī)回火。本公開的SPM電路12降低切斷螺線管26的 總功率消耗并且使螺線管的耗散熱量最小化。
[0008] 圖1和2還圖示出用于將功率提供給SPM電路12的電源30。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式， 在從電源30接收到功率之后，調(diào)節(jié)器電路20可以將被調(diào)節(jié)的功率傳遞給控制電路22?？?制電路與驅(qū)動(dòng)電路24進(jìn)行通信；在這里,通信被示為雙向通信；然而,它也可以是單向通信 (例如僅從控制電路到驅(qū)動(dòng)電路)。并且如下面將更詳細(xì)地描述的那樣，驅(qū)動(dòng)電路24可以有 助于對(duì)切斷螺線管26通電。此外，驅(qū)動(dòng)電路被示為耦合到電源；因此，驅(qū)動(dòng)電路直接耦合到 電源并且間接耦合到那里（即經(jīng)由調(diào)節(jié)器和控制電路)。
[0009] 電源30可以是提供直流（DC)或交流（AC)的任何適當(dāng)功率源。在所圖示的實(shí)施方 式中，功率源是提供DC電流的電池。電池電壓可以改變并且具有任何適當(dāng)?shù)牧恐?。例如?在一些實(shí)施方式中，電池可以在10和16伏（V)之間提供。類似地，電池可以具有最大可允 許電流汲??；例如大概〇.5Amp (A)。示例性電池的其它適當(dāng)特性將對(duì)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而 易見的。在所圖示的示例（圖1-2)中，電源30將電壓（Vl)提供給燃料電路10、調(diào)節(jié)器電路 20、和驅(qū)動(dòng)電路24。
[0010] 當(dāng)在調(diào)節(jié)器電路20處接收到電壓（Vl)時(shí)，調(diào)節(jié)器電路可以調(diào)節(jié)和/或過(guò)濾功率 以便去除電壓或電流尖峰或瞬態(tài)波形和其它噪聲、波紋等。圖3圖示出調(diào)節(jié)器電路20的一 個(gè)示例；但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到其它實(shí)施方式是可能的。在這里，調(diào)節(jié)器電路20包括用于接收輸 入電壓（Vl)的節(jié)點(diǎn)Nl和用于將輸出電壓（V2)提供給控制電路22的節(jié)點(diǎn)N2。通過(guò)分壓器 (Rl，R2)接收電壓（Vl)以便在R2綁定到地的情況下調(diào)節(jié)期望的電壓電平。電容器Cl可 以與R2并聯(lián)放置且類似地綁定到地，并且可以平滑在節(jié)點(diǎn)Nl處接收到的任何波紋或噪聲。 電壓可以在被提供給輸出N2之前經(jīng)由電阻器R3被進(jìn)一步降低。在R3和N2之間，齊納二 極管Dl可以被耦合和綁定到地并且可以用作過(guò)壓保護(hù)器；例如二極管（Dl)的擊穿電壓可 以小于或大概等于Nl處的電壓（VI)。此外，與R2的值相比，Rl和R3的值可以相對(duì)地小。 因此，在正常操作期間，電流的大部分可以從節(jié)點(diǎn)Nl經(jīng)由Rl和R3傳遞到節(jié)點(diǎn)N2。在至少 一個(gè)實(shí)施方式中，電壓（V2)可以是大概5V。
[0011] 如圖4中所示，控制電路22可以在節(jié)點(diǎn)N2處接收調(diào)節(jié)器電路20的輸出電壓（V2)。 控制電路可以是被設(shè)計(jì)成控制提供給驅(qū)動(dòng)電路24中的螺線管26的電流和/或電壓的幅度 和/或頻率的任何電路。因此，圖4將控制電路22的一個(gè)實(shí)施方式圖示為包括微控制器40， 其具有多個(gè)連接引腳(例如，引腳1或Pl=輸入電壓；？2、？3、？5、？6、？7=輸入/輸出數(shù)據(jù)； P4=重置或MCLR ;以及P8=接地)。微控制器可以包含或包括微處理器和/或其它控制設(shè)備 且是技術(shù)人員已知的，并且因此將不在這里充分描述；此外，所圖示的微控制器40僅僅是 一個(gè)示例。在圖4中，在引腳Pl處接收節(jié)點(diǎn)N2處的輸入電壓（V2)，并且引腳P8被綁定到 地。而且，通過(guò)電阻器R4將引腳P4(MCLR)拉到地。引腳P5和P7被示為分別耦合到N3和 M，而剩余的引腳不被連接。引腳P5被配置成提供來(lái)自微控制器的輸出電壓（V3)，并且如 下面將解釋的那樣由驅(qū)動(dòng)電路24接收。引腳P7被配置為從M的電流感測(cè)輸入，如下面將 描述的那樣，其是從驅(qū)動(dòng)電路接收的電流。因此，在使用引腳P7的情況下，控制電路22具 有與驅(qū)動(dòng)電路24的雙向通信(例如閉環(huán))，在不使用其的情況下，通信是僅單向的(或開環(huán))。
[0012] 圖4中示出的微控制器40可以被配置成經(jīng)由引腳P5提供不同脈寬調(diào)制（PWM)輪 廓（profile)。這些輪廓可以根據(jù)預(yù)定序列和/或定時(shí)(例如在引腳Pl處接收到輸入電壓 (V2)之后）而發(fā)生，或者輪廓可以響應(yīng)于引腳P7處的感測(cè)電流并根據(jù)其改變。在至少一個(gè) 實(shí)施例中，根據(jù)傳統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理（DSP)技術(shù)，每個(gè)PWM輪廓可以包括數(shù)字一和零的預(yù)定模 式。例如，數(shù)字一或"1"被看作"開（0N)"或高且被電子學(xué)上表示為大概5V，并且數(shù)字零或 "〇"被看作"關(guān)（OFF)"或低且被電子學(xué)上表示為大概0V。PWM輪廓可以通過(guò)具有不同占空 比和/或切換頻率而彼此不同。如對(duì)技術(shù)人員將是顯然的，占空比可以是電壓（V3)為高的 時(shí)間量U 1)與整個(gè)時(shí)間量（tTQTAIj)的比；即占空比=t/ tTQm。圖4中示出的微控制器40可 以被配置成提供10%和90%之間的占空比。此外，微控制器可以被配置成根據(jù)在10-30kHz (千赫茲）之間的預(yù)定切換頻率(例如在高和低之間切換）來(lái)提供OV和5V電壓。因此，在一 個(gè)PWM輪廓中，電壓可以是具有在50%-100%之間(例如80%)的占空比和大概25kHz頻率的 數(shù)字信號(hào)。在另一示例性PWM輪廓中，電壓可以是具有在10%_50%之間（例如20%)的占空 比和大概25kHz頻率的數(shù)字信號(hào)。
[0013] 如上所述，兩個(gè)電壓被提供給驅(qū)動(dòng)電路24 :來(lái)自電源30的電壓（Vl)和來(lái)自微控制 器40 (引腳P5)的電壓（V3)。圖5圖示出驅(qū)動(dòng)電路24和燃料電路10的一個(gè)實(shí)施例。在節(jié) 點(diǎn)Nl處接收電壓（VI)。電壓（Vl)被提供給并聯(lián)布置的切斷螺線管26和齊納二極管D2。 更具體地，在節(jié)點(diǎn)Nl處的電流通過(guò)螺線管的線圈從第一末端42到第二末端44,并且然后到 晶體管（Ql)。此外，齊納二極管D2被定向成使得如果電壓（Vl)滿足或超過(guò)其擊穿電壓(例 如用于提供過(guò)壓保護(hù)）則允許電流以其相反方向經(jīng)由那里通過(guò)。晶體管Ql (例如此處被示 為NPN型雙極結(jié)式晶體管)具有集電極引腳XI、基極引腳Bl和發(fā)射極引腳E1。集電極引腳 Xl被耦合到二極管D2的結(jié)和螺線管的第二末端44?；鶚O引腳Bl被耦合到節(jié)點(diǎn)N3 (微控 制器的輸出電壓（V3))。并且經(jīng)由電阻器R5 (例如分流電阻器）將發(fā)射極引腳El拉到地。 在至少一個(gè)實(shí)施例中（其中反饋信號(hào)是所需的)，節(jié)點(diǎn)M可以耦合到在引腳El和電阻器R5 之間的晶體管Ql的發(fā)射極引腳E1。
[0014] 圖5中還圖示了燃料電路10。此燃料電路可以包括用于將燃料運(yùn)送到燃料系統(tǒng) 14的各個(gè)部分(例如汽化器28以及其浮筒32)的任何數(shù)目的適當(dāng)通道(例如通道16)。燃 料電路10的通道16可以具有端口、開口或閥座52,其可以被打開和閉合由此允許燃料通過(guò) 那里的通信。如圖5中所示，根據(jù)切斷螺線管26的電樞46的致動(dòng)或移動(dòng)來(lái)打開和閉合閥。
[0015] 切斷螺線管26可以具有電樞46、一個(gè)或多個(gè)線圈48、一個(gè)或多個(gè)偏置彈簧(未不 出）并且可以具有耦合到電樞并且與通道16中的閥座52可接合的至少一個(gè)流量控制器或 閥頭50。螺線管26可以是推式、拉式或者兩者。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，螺線管26是具 有單一流量控制器50的拉式，當(dāng)在回位彈簧49或其它偏置構(gòu)件的力下螺線管不被供電時(shí) 該單一流量控制器50禁止燃料流動(dòng)。因此，當(dāng)螺線管26不被通電時(shí)電樞46和閥頭50被 偏置在第一或閉合位置，并且當(dāng)螺線管被通電時(shí)電樞46被拉到第二或打開位置中。打開位 置可以包括閉合位置除外的任何位置(例如完全打開、部分打開等等)。在圖5中，螺線管26 被示為處于打開位置，其中閥頭50與閥座52間隔開并且不與閥座52接合以使得燃料可以 流過(guò)閥座52。技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，流動(dòng)抑制器50和電樞46的致動(dòng)需要足夠的初級(jí)或浪涌 (in-rush)電流通過(guò)線圈48以便將電樞46從閉合位置移動(dòng)到打開位置（因?yàn)樽銐虻拇艌?chǎng)而 使電樞移位)。此外，必須維持足夠的次級(jí)電流以便將電樞保持在打開位置。次級(jí)電流可以 小于初級(jí)電流。
[0016] 如先前所討論的那樣，切斷螺線管26可以被安裝到圖1中所示的汽化器28或者 由其承載。在這里，汽化器28被示為浮筒汽化器，但是當(dāng)然其它類型的汽化器(包括但不限 于隔膜汽化器）（以及其它安裝位置）是可能的。
[0017] 因此，已經(jīng)描述了燃料系統(tǒng)14的一個(gè)實(shí)施方式，該燃料系統(tǒng)14具有調(diào)節(jié)器電路 20、控制電路22、和用于操作切斷螺線管26的驅(qū)動(dòng)電路24,該切斷螺線管26將驅(qū)動(dòng)電路耦 合到燃料電路10。當(dāng)將功率提供給調(diào)節(jié)器、控制、和驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，切斷螺線管26可以被通 電，由此使電樞46和閥頭50移位并且打開燃料電路10中的燃料通道16,這可以允許燃料 到汽化器28、發(fā)動(dòng)機(jī)等等的通信。并且當(dāng)?shù)竭_(dá)調(diào)節(jié)器、控制、和驅(qū)動(dòng)電路的功率被間斷時(shí)，可 以根據(jù)偏置彈簧49再次使螺線管電樞46移位，由此使燃料通道16閉合(通過(guò)將閥頭50與 閥座52接合)。
[0018] 在操作中，可以使用控制電路22使切斷螺線管26所消耗的功率最小化而仍維持 螺線管的通電狀態(tài)，以使得燃料電路10保持打開以用于將燃料遞送到發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，當(dāng)電 源30將電壓提供給調(diào)節(jié)器電路20時(shí)，調(diào)節(jié)器電路接收電壓（Vl)并輸出電壓（V2,例如5V)。 然后由微控制器40接收電壓（V2 )并且將電壓（V3 )提供給驅(qū)動(dòng)電路24，更具體地提供給晶 體管Ql的基極引腳B1。根據(jù)微控制器的一個(gè)配置，電壓（V3)可以根據(jù)預(yù)定PWM輪廓而在 OV和5V之間波動(dòng)或調(diào)制。此外，驅(qū)動(dòng)電路24可以在驅(qū)動(dòng)電路輸入(例如圖5中示出的節(jié)點(diǎn) Nl)處從電源30接收未被調(diào)節(jié)的功率(經(jīng)由電壓（Vl))。
[0019] 驅(qū)動(dòng)電路24依賴于在基極引腳Bl處的電壓（V3)是OV還是5V而不同地操作。當(dāng) 基極引腳Bl電壓大概為OV時(shí)，沒有電流流過(guò)晶體管Ql (即從集電極引腳Xl到發(fā)射極引腳 E1)。因此，其中僅電流流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路24的區(qū)域是包括螺線管26和齊納二極管D2的環(huán) 路。例如，電流將以其正向方向（例如如圖5中所示逆時(shí)針）流過(guò)二極管D2。在此實(shí)例中， 由螺線管26和二極管D2汲取的電流的幅度將改變，其主要取決于螺線管26被通電的程度 (即當(dāng)前被使用的螺線管的能量容量的什么百分比)。在螺線管26被完全去通電的情況下， 電流汲取將是相對(duì)高的。并且，例如在螺線管被幾乎完全通電的情況下，電流汲取將是相對(duì) 低的。在兩種情況下螺線管的溫度升高最顯著：（1)在初始通電期間(例如，歸因于當(dāng)螺線 管被完全去通電時(shí)為了初始地給螺線管通電而提供的浪涌電流);以及（2)當(dāng)螺線管被完全 通電且將電流繼續(xù)提供給螺線管時(shí)。
[0020] 當(dāng)基極引腳Bl電壓切換到5V (如由微控制器40所控制的那樣）時(shí)，電流將基本 上停止流過(guò)齊納二極管D2并且流過(guò)螺線管的線圈并進(jìn)入集電極引腳XI。此后，電流將流 過(guò)晶體管Ql的剩余部分(并且通過(guò)電阻器R5到達(dá)地)。因?yàn)榈竭_(dá)地的電流路徑允許螺線管 26放電或去通電，所以此時(shí)螺線管的溫度將不繼續(xù)上升；在一些實(shí)例中，溫度可能降低。
[0021] 如先前所討論的那樣，PWM輪廓的切換頻率可以確定驅(qū)動(dòng)電路24的行為。此外， (多個(gè)）PWM輪廓可以提供通過(guò)螺線管線圈48的足夠電流以便靠著彈簧移動(dòng)電樞46并且打 開閥頭50 (例如浪涌電流）和足夠的電流(例如次級(jí)電流）以便使閥頭保持處于與閥座52 間隔開的打開位置。這些（多個(gè)）輪廓可以被預(yù)定且預(yù)先配置以便使切斷螺線管26的能量 消耗（以及所產(chǎn)生的熱耗散)最小化。例如，次級(jí)電流可以被優(yōu)化以使得其是維持閥頭50的 打開位置所需的最小電流，由此使能量消耗和熱耗散最小化。這些PWM輪廓將部分取決于 特定切斷螺線管的特性(例如電阻、沖程（stroke)、保持力、彈簧49的力、浪涌電流、次級(jí)電 流等等)。因此，切換頻率的范圍可以是適當(dāng)?shù)?，這取決于占空比和螺線管特性。類似地，占 空比的范圍可以是適當(dāng)?shù)?，這取決于切換頻率和特定螺線管。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施方式中，可以使用兩個(gè)PWM輪廓。第一 PWM輪廓通?？梢耘c浪涌電流 一致并且另一 PWM輪廓可以與次級(jí)電流一致。圖6圖示出這兩個(gè)示例性PWM電壓輪廓并且 另外圖示出示例性螺線管電流汲取輪廓60。獨(dú)立軸是時(shí)間（t)。因此為了清楚起見，代表 性電流汲取輪廓僅僅覆蓋在代表性PWM輪廓的頂上。在第一或峰值階段（phase) 62中，螺 線管電流汲取輪廓60迅速向上彎曲到與浪涌電流相對(duì)應(yīng)的電流最大值。因此，在峰值階段 62的一個(gè)示例中，第一 PWM輪廓64可以包括相對(duì)較大的占空比（例如在70%-100%之間）。 在第二或保持階段66中，螺線管電流汲取輪廓60降低并且接近穩(wěn)態(tài)值。因此，在保持階段 66的一個(gè)示例中，PWM輪廓可以變成具有較小占空比(例如在10%-30%之間）的第二PWM輪 廓68。
[0023] 因此，當(dāng)需要以最大速率使螺線管26通電以便將電樞46驅(qū)動(dòng)到打開位置(例如與 浪涌電流相關(guān)聯(lián)）時(shí)，晶體管Ql允許電流以最大速率(例如根據(jù)占空比在時(shí)間的70%-100% 之間）經(jīng)由那里通過(guò)。并且一旦螺線管被一般性地通電且此后需要較小的能量來(lái)保持通電 (例如與次級(jí)電流相關(guān)聯(lián))，則晶體管Ql允許電流以較小的速率(例如根據(jù)占空比在時(shí)間的 10%-30%之間）經(jīng)由那里通過(guò)。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施方式中，微控制器40可以被編程為根據(jù)預(yù)定定時(shí)按順序提供兩個(gè)或 更多PWM輪廓。例如，第一 PWM輪廓可以在第二PWM輪廓之前出現(xiàn)；并且第一 PWM輪廓可以 出現(xiàn)達(dá)預(yù)定時(shí)間段(例如〇. 25-5. 0秒)，并且然后第二PWM輪廓可以開始。在此配置中，控 制電路以開環(huán)來(lái)運(yùn)行。例如，在使用商售切斷螺線管(諸如Bicron?電子螺線管)的情況下， 第一 PWM輪廓可以繼續(xù)大概IOOms (毫秒）（例如在電池電壓為10V-16V的情況下，最大電 池電流汲取是0. 5A等等)。
[0025] 在其它實(shí)施方式中，微控制器40可以被配置成當(dāng)經(jīng)由節(jié)點(diǎn)M感測(cè)到的電流小于 或等于預(yù)定電流值時(shí)從第一 PWM輪廓切換到第二PWM輪廓。在此配置中，控制電路以閉環(huán) 運(yùn)行。例如，在使用Bicron切斷螺線管的情況下，一旦電流小于0. IAmps第二PWM輪廓就 可以開始了。
[0026] 在另一實(shí)施方式中，微控制器40可以被配置成將第一 PWM輪廓提供為穩(wěn)態(tài)電壓 (V3)(例如100%占空比）達(dá)一定時(shí)間段以允許螺線管26通電。這可以在微控制器處沒有 電流感測(cè)（即開環(huán))的情況下使用。因此，可以根據(jù)所計(jì)算的或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)定所述時(shí)間段。 此后，第二PWM輪廓可以與前面描述的那個(gè)相同或相似。
[0027] 已經(jīng)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)確定，通過(guò)根據(jù)第一 PWM輪廓（80%的占空比，25kHz的頻率）將功率 提供給切斷螺線管26直到閥50、52由電樞46的致動(dòng)而打開為止并且此后根據(jù)第二PWM輪 廓（20%的占空比，25kHz的頻率)將功率提供給螺線管26,不但能量消耗減小而且螺線管的 平均溫度也降低40華氏攝氏度。這可以是期望的，因?yàn)閬?lái)自螺線管的過(guò)多熱量已經(jīng)被示為 使由汽化器承載的燃料蒸發(fā)，導(dǎo)致遞送給發(fā)動(dòng)機(jī)的不準(zhǔn)確燃料-空氣混合物(例如不合期 望的貧乏燃料-空氣混合物)。
[0028] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖7,示出控制電路22'的另一實(shí)施方式。在所示出的實(shí)施方式中，控制 電路22'包括兩個(gè)定時(shí)器A、B或定時(shí)器電路(例如在這里被示為集成電路（IC)或555定時(shí) 器)、兩個(gè)晶體管Q2、Q3 (被示為NPN型雙極結(jié)式晶體管，每個(gè)都具有集電極引腳、基極引腳 和發(fā)射極引腳一例如分別是X2、B2、E2和X3、B3、E3)、二極管D3、四個(gè)電阻器R6、R7、R8、R9 以及三個(gè)電容器〇2、03、04、05。所圖示的定時(shí)器4、8每個(gè)具有以下引腳 ：？1=地（6冊(cè)）;卩2= 觸發(fā)（TRIG) ;P3=輸出（OUT) ;P4=重置（RST) ;P5=控制（CTRL) ;P6=閾值（THRES) ;P7=放電 (DISCH);以及P8=功率（ACC)。因此，在圖7中，定時(shí)器A具有引腳Pla、P2a、P3a、P4a、P5a、 卩63、？7&、和？83 ;并且定時(shí)器8具有引腳？113、？213、？313、？413、？513、？613、？713和？813。電阻器 和電容器的值可以改變。
[0029] 定時(shí)器A和B分別被布置成在引腳P8a、P8b處從節(jié)點(diǎn)N2接收電壓（V2);并且定 時(shí)器B被布置成提供從引腳P3b到節(jié)點(diǎn)N3的電壓（V3)，其符合兩個(gè)預(yù)定PWM輪廓。PWM輪 廓(更具體地，脈沖寬度和/或頻率）是基于控制電路22'中示出的電阻器和電容器中的一 些的值，如技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的那樣。例如，在一個(gè)實(shí)例中，可以通過(guò)RC時(shí)間常數(shù)或大概 l.P(R7+Rg)*C'5來(lái)確定由定時(shí)器B生成的輸出引腳P3b處的脈沖寬度。
[0030] 定時(shí)器A被示為具有綁定到地的引腳Pla和P2a。雖然引腳Pla被常規(guī)地被綁定 到地，但是使引腳P2a綁定到地維持了定時(shí)器A的觸發(fā)（即只要定時(shí)器A保持被供電則其保 持被觸發(fā)，因?yàn)槎〞r(shí)器A和B觸發(fā)為低）。引腳P3a耦合到晶體管Q3的基極引腳B3。引腳 P4a、P8a耦合到節(jié)點(diǎn)N2 (以接收電壓（V2))。引腳P5a經(jīng)由電容器C3耦合到地，例如以便 使電路中的噪聲最小化。并且引腳P6a、P7a耦合到電容器C2和電阻器R6的結(jié)，其中R6的 相對(duì)末端耦合到節(jié)點(diǎn)N2,并且C2的相對(duì)末端綁定到地。
[0031] 定時(shí)器B被示為具有綁定到地的引腳Plb。引腳P2b經(jīng)由二極管D3綁定到晶體管 Q2的發(fā)射極引腳E2。引腳P3b將輸出提供給節(jié)點(diǎn)N3 (或驅(qū)動(dòng)電路)。引腳P4b、P8b耦合到 節(jié)點(diǎn)N2 (以接收電壓（V2))。引腳P5b經(jīng)由電容器C4耦合到地，例如將電路中的噪聲最小 化。引腳P6b耦合到定時(shí)器B的觸發(fā)或引腳P2b。并且最后，引腳P7b耦合到晶體管Q2的 集電極引腳X2以及電阻器R7和R8-其中R7還耦合到節(jié)點(diǎn)N2和晶體管Q2的發(fā)射極引腳 E2兩者；并且其中R8還耦合到：二極管D3的正向輸出、定時(shí)器B的觸發(fā)（P2b)、定時(shí)器B的 閾值（P6b)、以及電容器C5 (其被另外綁定到地)。
[0032] 因此，還根據(jù)圖7, Q2的基極引腳B2以及Q3的集電極引腳X3二者都經(jīng)由電阻器 R9耦合到節(jié)點(diǎn)N2。此外，Q3的發(fā)射極引腳E3耦合到地。此外，因?yàn)橐_P4a、P4b二者都 綁定為高（即到電壓（V2))，所以定時(shí)器A、B可能不重置；例如至少直到節(jié)點(diǎn)N2處的電壓為 OV為止(例如當(dāng)燃料系統(tǒng)14被斷電時(shí)；即當(dāng)來(lái)自電源供應(yīng)器30的功率被終止時(shí))。
[0033] 還可以顯而易見的是只要在節(jié)點(diǎn)N2處提供足夠電壓（V2)，晶體管Q2就可以被啟 用；即只要節(jié)點(diǎn)N2提供足夠的電流，就可以允許電流從集電極引腳X2傳到發(fā)射極引腳E3。 并且每當(dāng)定時(shí)器A的輸出（引腳P3a)為高時(shí)晶體管Q3就可以被啟用；即電流可以從節(jié)點(diǎn)N2 傳到地。
[0034] 在操作中，所圖示的圖7的控制電路22'運(yùn)行開環(huán)；即不存在指示PWM輪廓應(yīng)該 何時(shí)從峰值階段(或較高占空比）變到保持階段(或較低占空比）的反饋信號(hào)。因此，控制 電路22'利用定時(shí)器A作為單穩(wěn)態(tài)（one-shot)或單脈沖(單穩(wěn)態(tài)脈沖的持續(xù)時(shí)間是峰值 階段的持續(xù)時(shí)間)。定時(shí)器B被用作脈沖發(fā)生器以將兩個(gè)不同OV或5V PWM輪廓提供給驅(qū) 動(dòng)電路。節(jié)點(diǎn)N2 -接收到電壓（V2)，定時(shí)器B就輸出（P3b)第一脈沖寬度(例如根據(jù)大 概I J1R7+R8)*C5的RC常數(shù)的較高占空比脈沖寬度)。類似地，節(jié)點(diǎn)N2-接收到電壓 (V2)，定時(shí)器A就觸發(fā)并提供單穩(wěn)態(tài)脈沖；該單穩(wěn)態(tài)脈沖的長(zhǎng)度由R6和C2來(lái)確定(例如R6 和/或C2的較大值將導(dǎo)致較長(zhǎng)的單穩(wěn)態(tài)脈沖)。
[0035] 在此單穩(wěn)態(tài)脈沖的末尾處，閾值（P6a)變高導(dǎo)致輸出（P3a)變低，并且輸出（P3a) 變低會(huì)禁用晶體管Q3。禁用Q3導(dǎo)致定時(shí)器B的RC常數(shù)的變化，其又將PWM輪廓從第一脈 沖寬度變成第二脈沖寬度。新的RC常數(shù)被近似為|,PR7*C5;其是小于前一 RC常數(shù)（即 1.1氣R7+R8PC5)的值一因此，由定時(shí)器B (P3b)提供的第二脈沖寬度輪廓被縮短。因 此，電阻器R8的值可以確定第一脈沖寬度和第二脈沖寬度之間的百分比差。在一個(gè)實(shí)施方 式中，R8至少是R7的值的四倍。
[0036] 此第二脈沖寬度可以繼續(xù)直到功率在節(jié)點(diǎn)N2處被終止（即V2=0V)為止。在該點(diǎn) 處，定時(shí)器A和B的重置（引腳P4a、P4b)變低，在節(jié)點(diǎn)N2處提供重置定時(shí)器從而為下次功 率準(zhǔn)備好控制電路。
[0037] 可以基于切斷螺線管26和期望性能特性來(lái)選擇電阻器和電容器的值。例如，較大 螺線管可能需要較長(zhǎng)的峰值階段持續(xù)時(shí)間或較高占空比。并且不管控制電路是否使用微控 制器、定時(shí)器A、B或任何其它適當(dāng)電路布置來(lái)實(shí)施這可以是真的。此外，圖4和7中示出的 控制電路22、22'僅僅是示例性的；其它電路元件和布置是可能的。
[0038] 其它實(shí)施方式也是可能的。例如，定時(shí)器可以包括分立部件和/或是其它集成定 時(shí)器(例如556定時(shí)器)?；蛘呃?，控制電路22可以被配置成使用任何適當(dāng)頻率和/或幅 度調(diào)制技術(shù)且使用數(shù)字和/或模擬部件來(lái)將功率提供給螺線管26。
[0039] 因此，已經(jīng)公開了燃料系統(tǒng)中的切斷螺線管。該切斷螺線管可以使回爆或回火最 小化，因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)被關(guān)掉時(shí)燃料停止在燃料電路中流動(dòng)。此外，已經(jīng)公開了用于控制由切 斷螺線管使用的能量的量且使由此耗散的熱量最小化的幾個(gè)實(shí)施例。螺線管所消耗的能 量可以由控制電路來(lái)控制，該控制電路可以包括但不限于具有微控制器以及一個(gè)或多個(gè)定 時(shí)器的實(shí)施方式。因此，驅(qū)動(dòng)電路和控制電路可以提供第一量值的功率給螺線管來(lái)初始地 將螺線管從其閉合位置變到其打開位置，并且提供第二量值的功率來(lái)將螺線管保持在其打 開位置，其中功率的第二量值小于第一量值。驅(qū)動(dòng)電路可以具有各種布置以允許切斷螺線 管響應(yīng)于控制電路而消耗時(shí)間的小于100%的電流。并且應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這里描述的調(diào)節(jié)器電 路、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路也全部是示例性的；因此，其它實(shí)施方式可以排除這些電路中的一 個(gè)或多個(gè)并且同樣地可以添加這里沒有描述的一個(gè)或多個(gè)電路。
[0040] 雖然本文公開的本發(fā)明的形式目前構(gòu)成優(yōu)選實(shí)施例，但是許多其它的也是可能 的。本文不旨在提到本發(fā)明的所有可能等同形式或分支。應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語(yǔ)僅僅是描 述性的，而不是限制性的，并且可以在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下作出各種改變。
【權(quán)利要求】
1. 一種燃料系統(tǒng)，包括： 具有流體通道的汽化器； 螺線管； 閥，通過(guò)螺線管而使其在允許流體流過(guò)流體通道的打開位置和至少部分禁止流體流過(guò) 流體通道的閉合位置之間移動(dòng)；以及 驅(qū)動(dòng)電路和控制電路，其與螺線管進(jìn)行通信以便有助于向螺線管提供功率并且控制螺 線管的致動(dòng)，其中該驅(qū)動(dòng)電路和控制電路提供第一量值的功率給螺線管來(lái)初始地將螺線管 從其閉合位置變到其打開位置，并且提供第二量值的功率來(lái)將螺線管保持在其打開位置， 其中功率的第二量值小于第一量值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料系統(tǒng)，其中該螺線管包括被偏置到與螺線管的閉合位置 相對(duì)應(yīng)的第一位置的電樞，并且當(dāng)將第一量值的功率供應(yīng)給螺線管時(shí)所述電樞被移動(dòng)到與 螺線管的打開位置相對(duì)應(yīng)的第二位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料系統(tǒng)，其中當(dāng)在所述電樞從其第一位置移動(dòng)之后將第二 量值的功率供應(yīng)給螺線管時(shí)，使所述電樞保持與該第一位置間隔開。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料系統(tǒng)，其中該控制電路被配置成在將螺線管保持在通電 位置的同時(shí)將至少一個(gè)被調(diào)制的電壓提供給螺線管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)被調(diào)制的電壓是大約0V的數(shù)字 信號(hào)處理電壓或大于0V的電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料系統(tǒng)，還包括用于調(diào)節(jié)來(lái)自功率源的功率的調(diào)節(jié)器電 路，該調(diào)節(jié)器電路被耦合到控制電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料系統(tǒng)，其中所述控制電路被配置用于具有10%-100%之間 的占空比的脈寬調(diào)制（PWM)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料系統(tǒng)，其中所述控制電路提供至少兩個(gè)PWM輪廓，第一 PWM輪廓具有與第一量值的功率相對(duì)應(yīng)的70%-100%之間的占空比，并且第二PWM輪廓具有 與第二量值的功率相對(duì)應(yīng)的10-30%之間的占空比。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料系統(tǒng)，其中所述控制電路包括至少一個(gè)集成電路定時(shí) 器。
10. -種操作燃料系統(tǒng)中的切斷螺線管的方法，包括以下步驟： 在啟動(dòng)時(shí)將第一功率提供給螺線管閥以便將螺線管的電樞從第一位置移位到第二位 置；以及 在啟動(dòng)之后的預(yù)定時(shí)段之后將第二功率提供給螺線管，該第二功率小于第一功率并且 足以將螺線管保持在第二位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一功率是具有大于50%占空比的脈寬調(diào) 制（PWM)波形。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述PWM波形具有至少10kHz的頻率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第二功率是具有小于50%占空比的脈寬調(diào) 制（PWM)波形。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述PWM波形具有至少10kHz的頻率。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中處于第一位置的螺線管至少禁止流體流過(guò)燃料 電路中的燃料通道，并且處于第二位置的螺線管允許比處于第一位置的更大速率的流體流 過(guò)燃料通道。
【文檔編號(hào)】F02M7/18GK104343580SQ201410367936
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】G.J.小拉瑪, R.L.林頓 申請(qǐng)人:沃爾布羅發(fā)動(dòng)機(jī)使用有限責(zé)任公司