專利名稱：燃油燃燒系統(tǒng)中的用于啟動閥的定時電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種燃油燃燒器系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種定時電路，以及在預(yù)定時間段之后將燃油送至噴嘴燃燒的相關(guān)方法，預(yù)定時間段基本上與線電壓、頻率和/或者溫度無關(guān)。
如現(xiàn)有技術(shù)的圖2所示，燃油泵18由驅(qū)動軸26軸向驅(qū)動，驅(qū)動軸26與馬達(dá)28連接。馬達(dá)28位于殼體12的對面30。驅(qū)動軸26還驅(qū)動殼體12內(nèi)的鼓風(fēng)機(jī)葉輪32，通過殼體12內(nèi)的一個空氣入口部分33，向空氣管14中提供燃燒所需的空氣。馬達(dá)28由電子控制模塊34控制。比如，電子控制模塊34根據(jù)來自溫度調(diào)節(jié)裝置(未示出)的加熱請求，開始輸送燃油和空氣，以及給16的點火頭打火。當(dāng)燃燒意外地間斷時，控制模塊34可能還要進(jìn)行重新點火，并且當(dāng)在預(yù)定的切斷時間段內(nèi)不能重新點火時，控制模塊34可能停止向噴嘴輸送燃油(有時稱安全切斷狀態(tài))。
燃油燃燒器采用各種類型的控制器。如現(xiàn)有技術(shù)的

圖1和圖2中示出的控制器34代表一種廣泛應(yīng)用的控制器基本類型。通過馬達(dá)驅(qū)動軸，控制器34基本上同步地開始空氣流和燃油的輸送，同時通過向給變壓器(transformer)22傳遞信號給點火頭點火。上面的控制方法在很多情況下的效果都很好，但是，由于在開始工作時噴嘴的燃料壓力比所需的壓力要小，因此，在開始階段燃油不能充分霧化，而使燃燒不充分(也就是，“粗糙”(rough)的開始)。由此，一些控制方法已經(jīng)調(diào)整了上述過程以改善初始時刻的燃燒過程，其通過延遲燃油的輸送直到空氣流達(dá)到穩(wěn)定，且泵18中的燃料壓力已經(jīng)增加到接近穩(wěn)定狀態(tài)的工作壓力來達(dá)到的。這種延遲通常采用燃油泵18中的液壓閥油路(未示出)或通過具有一個閥驅(qū)動器的電磁閥(solenoid valve)完成，其可在空氣輸送和燃油泵起動后延遲一段時間。
由于很多在上面重點描述的基本形式的控制器在應(yīng)用中而且運行很好，用更多具有時間延遲的復(fù)雜的控制器替換控制器34產(chǎn)生替換的費用，有時這種費用是非常昂貴的。因此，在各種具有基本形式的控制器的不同情況下已經(jīng)采用了電磁閥。一個外部電磁閥通常安裝在殼體12上，一般靠近或在泵18上，并且比標(biāo)準(zhǔn)配置復(fù)雜而且昂貴。此外，在閥門安裝和燃燒器的其它必要部件，比如主要電源線路之間可能產(chǎn)生干涉。另外，也不希望閥占據(jù)空間，因為很多燃燒器單元10由于安全和/或美觀的原因都被一個外殼罩起來，并且這種附加的空間有可能與所使用的外殼沖突。
對于上述問題，現(xiàn)有技術(shù)方案已經(jīng)將電磁閥集成在泵中，在控制器34和燃油泵18的閥部分之間采用負(fù)溫度系數(shù)(NTC)的限流裝置，比如一個連接插頭內(nèi)的電熱調(diào)節(jié)器，以使隨著電熱調(diào)節(jié)器的加熱電流的增加量流進(jìn)電磁鐵線圈直到電磁閥閥芯被驅(qū)動。
盡管現(xiàn)有技術(shù)解決方案已經(jīng)證明對很多情況是有效的，仍然期望進(jìn)一步改進(jìn)將燃油輸送到噴嘴進(jìn)行點火的延時系統(tǒng)。
本發(fā)明涉及一種燃油燃燒器系統(tǒng)，其在控制器和與泵相連的閥門之間連接有一電線組件。電線組件用于起動一個與泵有關(guān)電磁閥，包括一個基本上與電壓、頻率和/或溫度無關(guān)的定時電路。在控制器產(chǎn)生點火請求信號后一預(yù)定時間段，定時電路用于起動電磁閥。預(yù)定時間段代表延遲時間，其相對于線電壓或燃油燃燒器系統(tǒng)所在的環(huán)境溫度的變化基本保持常量。
對于前述的完成過程和涉及的目標(biāo)，本發(fā)明包括一些特征，這些特征在下面將被詳細(xì)描述，并在權(quán)利要求中被特別指出。下面的描述和附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明某些直觀的特點和實施。但是這些表示采用本發(fā)明的原則的不同的方式。通過下面的詳細(xì)描述，并結(jié)合附圖，本發(fā)明其它的目的、優(yōu)點和新穎的特點會很明確。
圖4是一結(jié)構(gòu)方框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面由與電壓和/或溫度無關(guān)的定時電路驅(qū)動的電磁閥。
圖5是一方框示意組合圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面由一個定時電路驅(qū)動的電磁閥，該定時電路具有一個與電壓無關(guān)的觸發(fā)電路。
圖6是一方框示意組合圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面與基本電壓無關(guān)的觸發(fā)電路；圖7是一示意圖，更詳細(xì)地示出了根據(jù)本發(fā)明的再一方面圖6所示的充電電路；圖8是一根據(jù)本發(fā)明的又一方面用于燃油燃燒器定時電路的示意圖，該定時電路提供基本上與線電壓或溫度的變化無關(guān)的時間延遲；圖9是一曲線圖，示出了根據(jù)本發(fā)明對于120伏線電壓，圖8中的兩個充電電路的輸出節(jié)點上的信號，當(dāng)兩個信號相同時，延遲時間就確定了；圖10是曲線圖，示出了根據(jù)本發(fā)明對于240伏線電壓，圖8中兩個充電電路的輸出節(jié)點上的信號，當(dāng)兩個信號相同時，延遲時間就確定了；圖11是一曲線圖，示出與現(xiàn)有技術(shù)定時器相比較的、圖8的定時電路隨線電壓變化的延遲時間；圖12是示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面用于燃油燃燒器系統(tǒng)中的另一種定時電路，該定時電路提供一個時間延遲，與現(xiàn)有技術(shù)的定時器相比，該時間延遲更少地依賴于線電壓和溫度的變化；圖13是一曲線圖，示出了與現(xiàn)有技術(shù)定時器相比較的、圖12的定時電路隨線電壓變化的延遲時間；圖14是一流程圖，示出了根據(jù)本發(fā)明又一方面使用一種定時器電路的燃油燃燒器的點火燃燒的方法，其中定時電路提供基本上與線電壓和/或溫度無關(guān)的輸送燃油到噴嘴的延遲時間。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的控制器方法的一種形式利用了在控制器34和與泵18相連的電磁閥之間的線組件(cord set)中的熱敏電阻器。眾所周知，熱敏電阻器通常是一半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置的電阻是溫度的函數(shù)。特別是，NTC熱敏電阻器表現(xiàn)為電阻隨著溫度升高而降低。在很多應(yīng)用中，NTC熱敏電阻器用作溫度傳感器，但是，在現(xiàn)有技術(shù)的燃油燃燒器系統(tǒng)中，為了將熱敏電阻器用作一個定時器，其自加熱特性被開發(fā)出來。
尤其是，在初始時刻控制器需要熱量時，電流通過熱敏電阻器，在其中產(chǎn)生根據(jù)公式P＝I2R功率的消耗，由此使得熱敏電阻器自加熱。當(dāng)熱敏電阻器溫度增加時，由于與之相關(guān)的負(fù)溫度系數(shù)，使得電阻降低。在一些時間點(定義為延遲時間)上，熱敏電阻器的電阻降到足夠起動或觸發(fā)與泵相連的電磁閥，在該點處泵通過噴嘴油路將燃油輸送到燃燒器頭部的燃燒器噴嘴。這樣，在控制器提供加熱請求后，輸送燃油到燃燒器頭部會延遲一段時間，延遲時間由熱敏電阻器的自加熱來控制。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上面的現(xiàn)有技術(shù)方案存在一些缺點。首先，應(yīng)用燃油燃燒器的設(shè)備易于受到外部環(huán)境溫度變化的影響。比如在新英格蘭地區(qū)，戶外安裝的燃燒器在燃燒開始的溫度大約在10F，而安裝在燃爐中受限的通風(fēng)環(huán)境中的燃燒器在幾次燃燒循環(huán)后，在另一加熱請求之前就可能置于達(dá)到約150F的環(huán)境溫度中。由于熱敏電阻器位于泵附近的線組件內(nèi)，熱敏電阻器存在有一與周圍環(huán)境相關(guān)的初始溫度。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于延遲時間由熱敏電阻器的電阻降低到使自加熱足夠觸發(fā)電磁閥所需的時間來確定，所以環(huán)境溫度的變化對時間延遲段的影響很大。比如，在環(huán)境溫度很高的情況下時間延遲很短(比如小于大約兩(2)秒)，時間延遲就可能不足，當(dāng)電磁閥被起動時，空氣流可能不夠穩(wěn)定，且燃油壓力也可能不夠，因此產(chǎn)生“粗糙的”(rough)開始。相反，如果延遲變得很長，比如說，當(dāng)環(huán)境溫度很低(冷)時，延遲時間就會超過安全切斷時間，導(dǎo)致不期望的切斷狀態(tài)，在切斷狀態(tài)，由于在預(yù)定的切斷時間點火不能開始，所以控制器關(guān)閉系統(tǒng)。在這種情況下，由于控制器錯誤地判斷零件失效導(dǎo)致點火不能進(jìn)行，所以燃燒器系統(tǒng)關(guān)閉。
另外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，熱敏電阻器延遲時間段還是線電壓的基本函數(shù)。在本領(lǐng)域，燃油燃燒器系統(tǒng)通常是依靠當(dāng)?shù)氐碾娫刺峁┑慕涣麟妷汗╇??？墒?，這種線電壓很大程度上根據(jù)系統(tǒng)的地理位置而變化。比如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)紐芬蘭的一些區(qū)域內(nèi)的燃油燃燒器系統(tǒng)接收大約140伏特的線電壓，而長島的燃油燃燒器系統(tǒng)可能接收只有105伏特或更低的線電壓。比如，不同類型的延遲閥配置在一定的線電壓范圍內(nèi)被測試，與線電壓相關(guān)的延遲時間的變化在圖3的圖表中示出。注意對于圖中標(biāo)號40處的低的線電壓，延遲時間大約是圖中標(biāo)號42處的高的線電壓的三倍或更高的倍數(shù)。因此，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的一些問題，公開了一種可能集成到控制器和與泵相連的閥門之間的線組件內(nèi)的定時電路，它提供基本不依賴于溫度和/或線電壓的時間延遲。這樣，延遲時間既可以足夠長以確保充分的燃燒點火，又不用考慮延遲時間會超過安全切斷時間而導(dǎo)致切斷狀態(tài)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖4，其示出了用于燃油燃燒器系統(tǒng)的燃油輸送系統(tǒng)100的方框圖，該燃油燃燒器系統(tǒng)產(chǎn)生一個基本上不依賴于溫度和/或線電壓變化的時間延遲。根據(jù)一個實施例，電路100可能用在一個將燃油燃燒器控制器(未示出)連接到燃油泵102的線組件內(nèi)。在該實施例中，一個電磁閥104與泵102相連，并且使燃油能/不能從泵102通過噴嘴油路(未示出)輸送到燃燒頭的噴嘴105。
應(yīng)用線組件，來自控制器的點火信號請求106起到啟動馬達(dá)(未示出)的作用，馬達(dá)驅(qū)動燃油泵102的軸，由此在其中建立了足夠的油壓。點火信號106還可能使電磁閥104直接與線電壓或與線電壓相關(guān)的電壓108連接。最后，例如，來自控制器的點火信號請求106還通過開關(guān)110使電源108和與電壓和/或溫度無關(guān)的定時電路112連接。發(fā)明100在線組件內(nèi)的應(yīng)用允許與泵102一體的電磁閥104的應(yīng)用，這樣，就不需要分開的、安裝在外部的電磁閥和定時器。本發(fā)明沒有受到這樣布置的限制。
圖4中與電壓和/或溫度無關(guān)的定時電路112在點火請求106與起動電磁閥104的控制信號114之間產(chǎn)生一個延遲時間。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，點火請求106同時起動開關(guān)110和定時電路112。不過，不管線電壓108或燃油燃燒器系統(tǒng)所處的外部環(huán)境的變化，控制信號114起動電磁閥104以通過泵102輸送燃油的定時通常是不變的，因此克服了與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題和缺點。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一方面，更詳細(xì)示出了典型的電磁閥104和定時電路112的組合的方框示意圖。比如，電磁閥(solenoid valve)104可被設(shè)計成電阻104a和電感104b的串聯(lián)，并通過橋接電路120與定時電路112連接。橋接電路120包括四個二極管120a-120d，形成一個全波橋式整流電路。在橋接電路120的交流一側(cè)122，通過電磁閥104(與圖4稍有差別)提供正弦電壓。在橋接電路120的直流一邊124，一個晶體管126或其它類型的開關(guān)裝置阻止電流通過橋接電路，直到晶體管被觸發(fā)或開啟。晶體管126由與電壓和/或溫度無關(guān)的觸發(fā)電路128(在圖5中示出的僅是與線電壓無關(guān)的觸發(fā)電路)來控制。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，點火信號請求106或直接或間接地起動觸發(fā)電路128，觸發(fā)電路在預(yù)定時間段之后對晶體管126的控制終端產(chǎn)生一個控制信號130，其中的時間段基本上與環(huán)境溫度和/或線電壓的變化無關(guān)。
因此，控制信號130起動或開啟晶體管126，產(chǎn)生通過橋接電路120的電流，起動電磁閥104。電磁閥104的起動使燃油通過燃油泵102(未示出)輸送到噴嘴。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，圖6示出了與線電壓和/或溫度無關(guān)的觸發(fā)電路128的典型結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖6的實施例，觸發(fā)電路128包括一參考電路140和一充電電路142，它們輸入到比較電路144中。比較電路144能夠分別比較相關(guān)電路140和142的電壓電平，并輸出控制信號130作為響應(yīng)。如前所述，控制信號130可以用于驅(qū)動一個開關(guān)126，比如圖中所示的一個NPN型雙極晶體管的基極。
在圖6的例子中，參考電壓電路140例如可以通過線電壓接收功率，并在比較電路144的第一個輸入端146處輸出一個為線電壓的函數(shù)的電壓。充電電路142被起動后可以進(jìn)行工作，比如通過施加線電壓，將輸出節(jié)點148從第一電位充電到第二電位，其中第二電位比146處的參考電壓高。輸出節(jié)點148與比較電路的第二輸入端連接。當(dāng)節(jié)點148處的充電電位超過參考電壓146時，比較電路144發(fā)生轉(zhuǎn)換，輸出端130從一個電壓電平轉(zhuǎn)換到另一電壓電平，比如，從一個低電平狀態(tài)轉(zhuǎn)換到一個高電平狀態(tài)，從而起動晶體管。
觸發(fā)電路128的延時是一時間的函數(shù)，以使充電電路142增加到超過由參考電路140提供的參考電壓的電壓電位。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，電路140提供的參考電壓是線電壓的函數(shù)，而充電電路142的輸出節(jié)點148的充電率也是線電壓的函數(shù)。輸出146和148都分別優(yōu)選線電壓的正函數(shù)或都選線電壓的負(fù)函數(shù)，以使其中一個被比變量隨線電壓而變化時，另一變量也以同樣方式變化。兩個變量更優(yōu)先是線電壓的直接函數(shù)，其中，比如，如果參考電壓增加基本上是由于線電壓的增加，輸出節(jié)點148的充電率就足夠增加到使比較器144在電路128處于較低線電壓時發(fā)生轉(zhuǎn)換。
圖7更詳細(xì)地示出了典型的觸發(fā)電路128。在上面的例子中，充電電路142包括一個接收線電壓或與之相關(guān)的電壓的二極管150，并為串連電阻R4152提供半波整流電壓，該串連電阻與比較器144的輸入端148相連。由一個電阻R3154和一個電容C2156組成的并聯(lián)RC電路也與輸入端148相連，并且和接地電路相連。如果R4的半波整流電壓近似為階躍電壓V1，則節(jié)點148處的電壓可能用下式表示Vc(t)=R1R1+R2(1τ)[1-e-(tτ)]V1......(1)]]>其中時間常數(shù)τ=R1R2C1R1+R2]]>因此節(jié)點148的充電率是階躍電壓V1的函數(shù)，它是線電壓的近似值或函數(shù)。節(jié)點146的參考電壓VREF也是線電壓的函數(shù)，更優(yōu)選是以與上面重點描述相同方式的線電壓的函數(shù)。這樣，在圖7中的觸發(fā)電路中，應(yīng)用VLINE的時刻和比較電路144跳閘的時刻之間的時間段通常與線電壓的變化無關(guān)。采用這種基本上獨立的延遲時間段起動電磁閥，通過噴嘴線路將燃油從泵輸送到燃燒頭。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在圖8中公開了一個基本上與線電壓無關(guān)的定時電路，其用數(shù)字200表示。定時電路200與負(fù)載(電磁閥104)以與前面描述相同的方式連接，且當(dāng)燃油燃燒器系統(tǒng)控制產(chǎn)生點火信號請求時，還和與線電壓有關(guān)的電壓108連接。與前面描述的相同，在橋接電路124的交流電一側(cè)122接收與線電壓相關(guān)的正弦電壓108，類似晶體管126的開關(guān)基于控制信號130選擇性地允許電流通過。
電路200還包括一個具有兩個RC型充電電路204和206的定時器部分202。充電電路204和206都連接在半波整流二極管150和接地電路之間，電路通過橋接電路的一個二極管120b接地。另外，充電電路204和206分別具有充電節(jié)點208和210，其中充電率分別是電阻和電容值的函數(shù)。比如，如果R2和R3處的半波整流電壓近似等于階躍電壓V1，則節(jié)點210處的電壓(VCA(t))可以由下式表示VcA(t)=R3R3+R4(1τA)[1-e-(tτA)]V1......(2)]]>其中時間常數(shù)τA=R3R4C2R3+R4]]>而節(jié)點208處的電壓(VCB(t))可用下式表示VcB(t)=R1R1+R2(1τB)[1-e-(tτB)]V1......(3)]]>其中時間常數(shù)τB=R1R2C1R1+R2]]>如圖8所示，如果二個電路204和206并聯(lián)聯(lián)接到相同的電壓源V1上，電路204的R1、R2和C1的值，以及電路206的R3、R4和C2的值可以選擇以使電路206的時間常數(shù)τA大于電路204的時間常數(shù)τB，同時使穩(wěn)態(tài)電壓VCA(t＝∞)大于穩(wěn)態(tài)電壓VCB(t＝∞)。
因此，在某一時刻tT，電壓曲線VCA(t)和VCB(t)相交，如圖9中在240處示出的。在時刻tT，VCA(t)和VCB都等于電壓VtT。對于各個電路，設(shè)置VtT等于公式(2)和(3)中的VCA(t)和VCB(t)，可以得到下面的公式VCB(tT)＝VCA(tT)，或R1R1+R2(1τA)[1-e-(tτA)]V1=R3R3+R4(1τB)[1-e-(tτB)]V1......(4)]]>因為公式(4)中與線電壓有關(guān)的外加電壓V1可以消去，證明方程(4)的解t＝tT是與V1無關(guān)的。如果V1近似等于常量電壓，那么解t＝tT還與線電壓的頻率無關(guān)。由于V1是近似值，所以盡管該解是線電壓頻率的影響較小的函數(shù)(slight function)，它可以認(rèn)為基本上與線電壓的頻率無關(guān)。比如，對于線性頻率從60Hz降到50Hz的變化，大約降了17％，而延遲時間只有4％的變化。
這樣，以兩個電壓VCA和VCB的比較為基礎(chǔ)，產(chǎn)生一個與外加電壓108(它與線電壓相連)的大小無關(guān)的觸發(fā)延遲，電路200輸送通過限流電阻R5觸發(fā)電流，產(chǎn)生一個控制信號130到晶體管126的管座。另外，在本發(fā)明的一個典型的方面，一個可編程單結(jié)晶體管(PUT)212被作為比較電路比較兩個電壓VCA和VCB，當(dāng)VCA(210)達(dá)到參考電壓VCB時觸發(fā)晶體管126的基極。然而，還要使用其它元件或電路，這種可選擇的比較元件也認(rèn)為屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
由圖8的電路200提供的延遲的長短可以分別通過選擇不同的R1、R2、R3、R4、C1和C2值來控制。比如，當(dāng)R1＝680kΩ、R2＝2MΩ、R3＝10kΩ、R4＝25kΩ、C1＝470nF和C2＝220μF時，大約可以提供3.6秒的延時。3.6秒的延時完全可以使燃燒頭的空氣流達(dá)到足夠的穩(wěn)定狀態(tài)，并且當(dāng)被起動的電磁閥允許燃油輸送到噴嘴燃燒時，能夠建立所需的全部泵壓。另外，時間間隔非常安全地遠(yuǎn)離安全超時時段，而在很多控制方法中都大約為15秒。盡管上面的例子提供了3.6秒的延時，但可以采用其它不同長短的延遲時間，這些不同的延遲時間都將落入在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
因為圖8中的電路200提供了一個與線電壓無關(guān)的時間延遲，所以本發(fā)明可以用在不同的線電壓規(guī)格下工作的燃油燃燒器內(nèi)。比如，某些應(yīng)用場合或國家采用240伏線電壓，如圖10所示，本發(fā)明在這種情況下提供相同的時間延遲。圖10示出了在時刻tT260處的3.6秒的時間延遲，其中輸入電壓108包括均方根為240伏的半波整流的正弦電壓。注意，與圖9(其中輸入電壓108包括均方根為120伏的半波整流的正弦電壓)相比，RC充電電路204和206充電到不同的數(shù)值(即約為31伏，而在圖9中約為15.5伏)。但是，由于VCA(t)和VCB(t)都是不同線電壓的函數(shù)，而時間延遲(tT)保持相同。因此，本發(fā)明通過允許采用將相同的電路使用于在控制器和集成有電磁閥的泵之間的線組件內(nèi)而進(jìn)一步減少了現(xiàn)有技術(shù)解決方案的費用，其中電磁閥使用各種不同的線電壓。
除了上述優(yōu)點，本發(fā)明的電路200還提供基本上與溫度無關(guān)的延遲時間。在初始時刻，電路元件的溫度系數(shù)都很低，由于溫度變化而使電阻和電容發(fā)生的變化很小。此外，對于改變電阻和電容值的大的溫度變化范圍，由于圖8中的電路200的延遲是時間常數(shù)τA和τB的函數(shù)，并且這些時間常數(shù)都會隨著溫度的變化一起增加或減小，它們會自動補(bǔ)償，這樣產(chǎn)生的溫度對時間延遲的影響可以被忽略不計。
為了進(jìn)一步了解本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點，故提供了圖11。圖11示出了不同的現(xiàn)有技術(shù)延遲閥門由于線電壓變化而產(chǎn)生的延遲時間的變化。注意，在每一現(xiàn)有技術(shù)延時的軌跡270、274和278中，時間延遲的量變化到大約為1/3。為了更清楚地比較，本發(fā)明在290處產(chǎn)生一延遲時間，盡管線電壓是變化的，但該延遲時間是一常數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，圖12示出了一種定時電路，其標(biāo)號為300。該定時電路300包括充電電路206和一個類似晶體管126的開關(guān)，晶體管126根據(jù)控制信號130來進(jìn)行工作。與圖8中的定時電路200相同，晶體管126允許電流通過橋接電路124，從而起動電磁閥104(負(fù)載)。充電電路206具有充電節(jié)點210，它的充電率是R3、R4、C3以及半波整流電壓V1的函數(shù)。節(jié)點210處的電壓與由齊納二極管302的擊穿電壓表示的參考電壓進(jìn)行實際上的對比。在齊納擊穿的基礎(chǔ)上，齊納二極管302導(dǎo)通，從而為將其激活的晶體管126基極提供電流。
圖12中的定時電路300還包括另一齊納二極管304，它與充電電路206的一部分連接。齊納二極管304具有很高的齊納擊穿電壓(比如說90伏)，它可以作為充電電路206在很高線電壓處的充電率調(diào)節(jié)器。比如，如果線電壓是一個低的或中間數(shù)值，可能就不會超過齊納擊穿的擊穿電壓，充電率就由上面討論的R3、R4、C3和V1來確定。但是，在高線電壓處，半波整流電壓V1將使節(jié)點210處電壓增加很快而到達(dá)一個較高的電壓值，從而使延遲時間大大減少，而這種情況正如前面所說的，是不期望出現(xiàn)的。
對于高線電壓，節(jié)點306處的電壓可能超過齊納二極管304的擊穿電壓，因此使齊納管將電壓鉗制。這樣，箝位電壓就人工調(diào)節(jié)給節(jié)點210充電的電壓，所以充電率就不會超出預(yù)定量。在上述方式中，齊納二極管304作為補(bǔ)償機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)或調(diào)整充電電路206對于高電壓的充電率。因此，與定時電路300相關(guān)的時間延遲與線電壓的關(guān)系比現(xiàn)有技術(shù)方案更少。比如，如圖13所示，與定時電路300相關(guān)的時間延遲由320表示。注意，盡管時間延遲并不完全與線電壓的變化無關(guān)，但與現(xiàn)有技術(shù)(270、274和278)相比，定時電路300基本上與線電壓的關(guān)系更少，其中現(xiàn)有技術(shù)的時間延遲范圍大約為3X，而圖中描述的線電壓范圍內(nèi)減少到小于約2X。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了產(chǎn)生基本上與線電壓和溫度的變化無關(guān)的時間延遲的方法。參照圖14，其描述了一種產(chǎn)生這樣時間延遲的典型的方法400。此處示出和描述了典型方法400的一系列作用或過程，本發(fā)明并不僅限于所示出的這些作用或過程的順序，一些步驟按不同的順序發(fā)生，并/或與此處沒有示出或描述的步驟同時發(fā)生。另外，實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法并不是所有的步驟都需要。此外，方法400不但可以通過此處示出和描述的設(shè)備和系統(tǒng)實現(xiàn)，也可以通過其它未示出的系統(tǒng)實現(xiàn)。
在步驟402，方法400等候點火請求開始。比如，一個與燃油燃燒器系統(tǒng)相連的熱敏電阻器可以檢測到降到預(yù)定閾值之下的溫度，由此會啟動一個加熱請求。在步驟402(YES)，當(dāng)點火請求被的控制器接受到時，在步驟404，控制器發(fā)出一個或多個控制信號來起動的馬達(dá)、泵、變壓器或點火裝置。比如控制器會起動馬達(dá)使空氣開始流動，并且開始驅(qū)動泵獲得所需的壓力。另外，在步驟404處控制器起動變壓器或點火裝置產(chǎn)生電弧進(jìn)行點火。
并且，在步驟406處，控制器還產(chǎn)生一個定時電路開始工作的信號起動電磁閥。比如，電磁閥可以與泵集成在一起，電磁閥的開啟和關(guān)閉以用于通過燃油或噴嘴油路選擇性地從泵輸送燃油到燃燒頭的噴嘴。
定時器從控制器接受控制信號，在預(yù)定的時間段之后起動電磁閥。并且，定時器提供的時間延遲基本上與線電壓和溫度的變化無關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的一個典型的方面，定時電路使用在控制器和電磁閥之間連接的線組件內(nèi)，其中，電磁閥可以與泵集成在一起。因此，定時電路不占用額外的空間，也不給燃油燃燒器系統(tǒng)增加復(fù)雜度。
在步驟408處，定時電路通過施加一個電壓(其與線電壓相連)來驅(qū)動。比如，如果控制器通過線組件將線電壓與電路相連，二極管可以作為半波整流器把整流后的電壓(其是線電壓的函數(shù))輸送到定時器的其它電路中，比如一個充電電路。這樣的應(yīng)用使充電電路給一個節(jié)點從第一電壓定位充電到第二電壓定位，其充電率是線電壓的函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，如果線電壓高于預(yù)定電平，可以調(diào)整充電率使充電率更加與線電壓無關(guān)。比如，一個箝位電路可以與一個充電電路的一部分并聯(lián)，如果線電壓超過預(yù)定值，則將電壓鉗制。在該方法中，充電率根據(jù)線電壓的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在步驟410處，一個與充電電路相連充電節(jié)點與參考電壓比較。一旦充電節(jié)點超過參考電壓(在步驟412處)，就會產(chǎn)生一個起動電磁閥的控制信號。比如，可能產(chǎn)生一個控制信號，該信號接通一個與橋接電路相連的晶體管，從而在步驟414處起動電磁閥。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，參考電壓也是一個線電壓的函數(shù)。比如，可以采用另一個具有一個節(jié)點的充電電路，該節(jié)點以一時間常數(shù)確定的充電率充電，該時間常數(shù)與第一充電電路的不同。在該例中，可以采用一個比較電路檢測什么時候兩個充電電路的電壓相同，應(yīng)用這樣的檢測來確定定時電路的時間延遲。由于兩個充電電路都是線電壓的函數(shù)，兩個電路經(jīng)歷同樣的線電壓的變化，因此一起減少或消除線電壓對延遲時間的影響。
盡管已經(jīng)顯現(xiàn)和描述了本發(fā)明有關(guān)的一些方面和各種方面，但很明顯，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀和理解說明書和附圖可以進(jìn)行等同的變換或修改。尤其是關(guān)于上面敘述的元件(組件、裝置、電路等)所執(zhí)行的不同功能，用于描述這種元件的術(shù)語(包括提及“裝置”)用于表示(除非特別指出)任何可執(zhí)行所述元件特定功能的元件(即它們具有相同功能)，即使它們與執(zhí)行本發(fā)明典型實施例中功能的結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上不相同。另外，雖然僅根據(jù)本發(fā)明的一個方面可能公開本發(fā)明的一個具體特征，當(dāng)需要時或者對于給定或者特定應(yīng)用有利時，這一特征可以和一個或多個其它方面的其它特征組合。此外，用于說明書或權(quán)利要求書的術(shù)語“具有(includes)”的范圍，其與“包括(comprising)”的意義相同。
權(quán)利要求
1.一種燃油燃燒器系統(tǒng)，具有一個連接在一個控制器和一個閥門之間的電線組件，其中的閥門與泵相連連，電線組件用于起動與泵相連的電磁閥，電線組件包括一個與電壓或溫度無關(guān)的定時電路，其在由控制器產(chǎn)生點火請求信號后一個預(yù)定時間段起動電磁閥，其中，預(yù)定時間段基本上相對于燃油燃燒器系統(tǒng)所處的線電壓或周圍環(huán)境溫度的變化保持不變。
2.如權(quán)利要求1的燃油燃燒器系統(tǒng)，其中定時電路還包括一個橋接電路，具有與電磁閥連接的輸入端，該橋接輸入端用于接收一正弦電壓并在其輸出端提供整流電壓信號；一個與橋接電路相連的開關(guān)，在合上開關(guān)時允許電流通過橋接電路，而當(dāng)打開開關(guān)時禁止電流通過橋接電路；一基本上與電壓無關(guān)的觸發(fā)電路，用于接收與控制器發(fā)出的點火請求相連的控制信號，并且輸出一個起動輸出信號，以在控制信號之后合上開關(guān)一個預(yù)定時間段，其中預(yù)定時間段基本上與施加在燃油燃燒器系統(tǒng)上的線電壓的變化無關(guān)。
3.如權(quán)利要求2的燃油燃燒器系統(tǒng)，其中，與電壓無關(guān)的觸發(fā)電路還包括一個比較電路，用于比較輸出端的兩個信號，并根據(jù)比較結(jié)果向開關(guān)輸出一個信號；一個參考電壓電路，用于產(chǎn)生一個是線電壓函數(shù)的參考電壓，其中參考電壓與比較電路的第一輸入端相連；一個依賴于線電壓的充電電路，用于給第一電壓電位和第二電壓電位之間的輸出節(jié)點充電，其充電率是線電壓的函數(shù)，其中輸出節(jié)點與比較電路的第二輸入相連。
4.如權(quán)利要求3的燃油燃燒器系統(tǒng)，其中，參考電壓電路的參考電壓和依賴于線電壓的充電電路的充電率都是線電壓的正函數(shù)，其中線電壓增加使參考電壓和充電率都分別增加。
5.如權(quán)利要求3的燃油燃燒器系統(tǒng)，其中，當(dāng)依賴于線電壓的充電電路的輸出節(jié)點超過參考電壓時，預(yù)定時間段被確定。
6.如權(quán)利要求5的燃油燃燒器系統(tǒng)，其中，通過使由線電壓的變化而引起的參考電壓的變化由與線電壓無關(guān)的充電電路的輸出節(jié)點的充電率的相應(yīng)變化來補(bǔ)償，而使預(yù)定時間段基本上與線電壓無關(guān)。
7.如權(quán)利要求2的燃油燃燒器系統(tǒng)，其中，與電壓無關(guān)的觸發(fā)電路包括一個比較電路，具有一個第一和第二輸入端和一個輸出端，該比較電路用于比較輸入端的兩個信號，并根據(jù)對兩個輸入信號的比較結(jié)果在輸出端提供一個信號；一第一充電電路，具有一個與比較電路的第一輸入相連的輸出節(jié)點，用于以第一充電率在第一電壓電位與第二電壓電位之間充電；一第二充電電路，具有一個與比較電路的第二輸入端相連的輸出節(jié)點，用于以第二充電率在第三電壓電位與第四電壓電位之間充電，第二充電率大于第一充電率，其中第二電壓大于第四電壓。
8.如權(quán)利要求7的燃油燃燒器系統(tǒng)，其中，第一充電電路包括一個具有第一終端和第二終端的第一電阻器；一個具有第一終端和第二終端的第一電容器，并與第一電阻器并聯(lián)；一個具有第一終端和第二終端的第二電阻器，該第二終端分別與第一電阻器第一終端和第一電容器的第一終端連接，并形成第一充電節(jié)點，其中第一充電節(jié)點處的第一充電率是第一和第二電阻器的電阻、第一電容器的電容、以及線電壓的函數(shù)。
9.如權(quán)利要求8的燃油燃燒器系統(tǒng)，其中，第二充電電路包括一個具有第一終端和第二終端的第三電阻器；一個具有第一終端和第二終端的第二電容器，與第三電阻器并聯(lián)；一個具有第一終端和第二終端的第四電阻器，該第二終端分別與第三電阻器的第一終端和第二電容器的第一終端連接，并形成第二充電節(jié)點，其中第二充電節(jié)點處的第二充電率是第三和第四電阻器的電阻、第二電容器的電容、以及線電壓的函數(shù)。
10.如權(quán)利要求9的燃油燃燒器系統(tǒng)，其中，第一和第二充電率都以同樣方式為線電壓的函數(shù)，由此第一和第二充電節(jié)點的電壓的比較結(jié)果基本上與線電壓無關(guān)。
11.如權(quán)利要求10的燃油燃燒器系統(tǒng)，還包括一個半波整流電路，它分別接在正弦電壓和第一與第二充電電路之間，其中半波整流電路用于將輸入到第一和第二充電電路的正弦電壓信號進(jìn)行半波整流，其中第一和第二充電電路用于分別將與第一和第二充電電路的充電電壓相關(guān)的波動降到最小，由此產(chǎn)生與正弦電壓信號的頻率基本上無關(guān)的預(yù)定時間段。
12.如權(quán)利要求7的燃油燃燒器系統(tǒng)，其中比較電路包括一個可編程單結(jié)晶體管。
13.一種由線電壓供電的定時電路，包括一個具有一個與其連接的電壓的充電電路，該電壓是線電壓的函數(shù)，還包括一個輸出節(jié)點，該節(jié)點當(dāng)電壓小于預(yù)定的閾值時以第一充電率充電，而當(dāng)電壓大于預(yù)定的閾值時以第二充電率充電，其中第二充電率包括第一充電率的調(diào)制；一個用于產(chǎn)生參考電壓的參考電壓電路；一個用于產(chǎn)生一個信號的比較電路，該信號可表示在充電電路的輸出節(jié)點和參考電壓之間的比較結(jié)果，其中，在當(dāng)線電壓施加到充電電路時與輸出節(jié)點超出參考電壓的信號指示之間的時間段表示延遲時間。
14.如權(quán)利要求13的定時電路，其中，充電電路包括一個RC電路，該電路具有一個與之相關(guān)的時間常數(shù)，其中，第一充電率是RC電路和線電壓的函數(shù)，并且，其中已調(diào)制的第一充電率是RC電路和與之相連的相對固定的電壓的函數(shù)。
15.如權(quán)利要求14的定時電路，其中充電電路還包括一個與RC電路連接的箝位電路，其中當(dāng)線電壓超過預(yù)定的閾值時，箝位電路能夠通過RC電路的一部分嵌制住電壓。
16.如權(quán)利要求15的定時電路，其中，箝位電路包括一個具有齊納擊穿電壓的齊納二極管，這一齊納擊穿電壓與預(yù)定的閾值有關(guān)，而且齊納擊穿電壓還包括參考電壓，且當(dāng)線電壓超出預(yù)定的閾值時，齊納二極管被擊穿，將充電電路的一部分嵌制到齊納擊穿電壓，從而調(diào)整充電電路的充電率。
17.如權(quán)利要求13的定時電路，其中，參考電壓電路和比較電路包括一個齊納二極管，其中，當(dāng)充電電路的輸出節(jié)點超過齊納擊穿電壓時，齊納二極管擊穿并導(dǎo)電，從而表示輸出節(jié)點超過參考電壓。
18.如權(quán)利要求13的定時電路，還包括一個連在線電壓和充電電路之間的半波整流電路，其中半波整流電路用于對輸入到充電電路的線電壓進(jìn)行半波整流，其中充電電路用于將與充電電路的充電電壓有關(guān)的波動降到最小，從而使時間延遲基本上與線電壓的頻率無關(guān)。
19.一種由線電壓供電的定時電路，包括一個第一充電電路，具有一個以第一充電率充電的輸出節(jié)點，其中第一充電率是線電壓的函數(shù)；一個第二充電電路，具有一個以第二充電率充電的輸出節(jié)點，其中第二充電率是線電壓的函數(shù)，且第二充電率不同于第一充電率；一個比較電路，用于產(chǎn)生控制信號，該信號用于表示何時第一和第二充電電路的輸出節(jié)點相同，其中，當(dāng)線電壓用于第一和第二充電電路和控制信號指示之間的時間段包括一個延遲時間，該延遲時間基本上與線電壓的大小無關(guān)。
20.如權(quán)利要求19的定時電路，其中，第一和第二充電電路分別包括第一和第二RC電路，其中第一RC電路具有與之相連的第一RC時間常數(shù)，第二充電電路具有與第一RC時間常數(shù)不同的第二RC時間常數(shù)。
21.如權(quán)利要求19的定時電路，其中，比較電路包括一個單結(jié)晶體管。
22.一種起動由線電壓供電的燃油燃燒器系統(tǒng)的方法，包括產(chǎn)生一個點火請求；根據(jù)點火請求大致同步地起動一個馬達(dá)、泵和點火裝置；根據(jù)點火請求起動一個與電磁閥相連的定時電路，該電磁閥與泵相連；對定時電路中的充電電路施加一個與線電壓相連的電壓，從而開始以第一充電率給節(jié)點充電，其中，第一充電率與定時電路相連；將節(jié)點與參考電壓比較；當(dāng)節(jié)點等于或大于參考電壓時產(chǎn)生控制信號；響應(yīng)控制信號起動電磁閥以從泵中輸送燃油。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃油燃燒器系統(tǒng)，其具有一個連接在控制器和閥門之間的電線組件，其中閥門與泵相連。電線組件用于起動與泵相連的電磁閥，從而將燃油輸送到燃燒器的噴嘴。電線組件包括與電壓和溫度無關(guān)的定時電路，該定時電路在控制器產(chǎn)生一個點火請求信號之后一個預(yù)定時間段用于起動電磁閥，其中預(yù)定時間段關(guān)于線電壓或燃油燃燒器所處的環(huán)境溫度的變化基本上保持不變。
文檔編號F23N5/20GK1436955SQ03101970
公開日2003年8月20日 申請日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月4日
發(fā)明者J·P·格雷厄姆, V·J·特克 申請人:R.W.百科特公司