专利名称：一种控制内燃机工具的方法及由该方法控制的工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及对来自电磁阀的控制脉冲的响应问题，该电磁阀用于将驱动燃料注入和投入所谓的气动紧固工具的内燃机的燃烧室，所述气动紧固工具用于将钉子或订书钉 (staple)之类的紧固元件打入支撑材料。
背景技术：
这种电磁阀起阀门(tap)的作用，被配置在燃料筒与燃烧室之间，该电磁阀被打开一段时间，从而合适量的燃料可以从燃料筒中流入燃烧室。示意地，电磁阀可以包括其中穿有流通通道的磁芯，所述流通通道延伸于流入口与流出口之间，流通通道内有中间腔体，弹簧膜片(spring membrane)位于所述中间腔体中，在流出口处设有阀门，当电流流经环绕线圈的磁芯时在磁芯内产生磁场，所述磁场的作用能使流出口扭曲(distort)。静止状态时(atrest)，弹簧膜片不会扭曲，并且其阀门能封住流出口。当线圈被开启并有电流流经时，膜片变得扭曲，从而其阀门揭开流出口的流动开口(flowing hole)；于是电磁阀被打开。控制电磁阀，也就是控制电磁阀的打开，通过设定的电压轨迹(voltageslot) 来实现，通过其上升前沿(ascending front edge)打开电磁阀，以及通过其下降前沿 (descending front edge)关闭电磁阀。实践中(图1和图2)，在tm时刻，在控制轨迹的上升前沿，线圈内开始有电流产生，在瞬间上升之后逐渐增大，此期间内磁芯仍保持静止。只有在电流有小幅下降，实际上是瞬时的，在、时刻，磁芯达到被激活状态时，此时电磁阀才被认为是打开的。在如前述的电流下降之后，电流值增加并快速地达到其高值并保持在该程度直到在td时刻的控制电压轨迹的下降前沿。电磁阀在这之后仍保持打开状态，电压轨迹的下降前沿之后还有增加的电压增长来使其在两段时间后回到中间值，所述两段时间由时间、处的小幅下降来分开，在时间、时，假如电磁阀的线圈的放电由含齐纳二极管的电路来稳定的话，此时电磁阀关闭。否则，在时间tf处，线圈中的电流信号在其下降开始后会有小幅上升。电磁阀在时间段Ttl内保持打开状态T0 = tf_t。最后，电压控制轨迹的上升前沿和下降前沿出现在时间t ^ntd处并且电磁阀在时间t。到tf期间保持打开状态。由于燃料注入到工具燃烧室取决于电磁阀的打开时间，由此也取决于时间段Tm =亿次和Ttw = tf-td，本发明要解决的问题在于一种电磁阀与另一种电磁阀，由于电气和机械上的原因，其时间段1 和T。ff的分布各不相同。
发明内容
除非另有说明，申请人提出了补偿电磁阀的打开时漂(time drift)及因此使受控燃料注入所谓气动紧固工具的燃烧室的问题。进一步，申请人提出了向气动紧固工具的燃烧室提供燃料的电气设备漂移的更通用的问题，所述设备包括阀门，该阀门在由电压控制信号产生在部件中的电流的作用下会打开。本发明实际上还包括压电注射设备。值得注意的是压电注射设备的石英(quartz)对注射设备的作用就类似线圈对电磁阀的作用。因此，本发明首先涉及内燃机手持工具的控制方法，所述工具响应于射击动作，所述工具在内燃机燃烧室内的驱动燃料燃烧作用下驱动紧固部件进入支撑材料，所述驱动燃料从燃料筒通过燃料进入电气设备(1)进入燃烧室，该设备(1)包括阀门，所述阀门响应每次射击，在由电压注射控制信号(Uv)产生在部件中的电流(Ia)的作用下打开到进入位置， 方法的特征在于响应一系列射击动作的第一个并且在控制信号开始之后，探测到在电流瞬间上升期间的电流下降的时间t。，和阀门的打开时间段Ttl被预先确定，注射控制信号的结束在时间td处被触发，td是t。加上其后的时间段Ttl减去时间段Τ_，td开始于所述部件中的电流信号的下降开始后电压注射控制信号的第一次上升，或在所述部件中的电流信号下降开始之后的上升。电磁阀(该部件的电流能打开阀门)线圈的放电是否稳定取决于电压控制电路比如齐纳二极管，时间段Ttw始于时间td，结束时间取决于电压注射控制信号的第一次上升或者线圈中电流信号下降之后的电流信号的小幅上升。电压稳定的第一种情况中，如法国专利号2，887，958所完美描述的那样，如果是齐纳二极管，其在达到阈值电压时能及时导通，它可使线圈快速放电且使电压控制信号快速上升时间段Ttw较短且从一次射击到另一次射击几乎是恒定的。Ttw的变化分布很不明
Mo除了齐纳二极管之外，其他多种控制二极管也是可以的。相比之下，在第二种情况下，没有稳定齐纳二极管，电压控制信号上升非常缓慢。 在关闭接触时间tf，阀门关闭，导致线圈中电流的小幅上升。可以理解的是在实践中，燃料进入电气设备的阀门的响应时间从一次射击到另一次的区别并不会那么明显，因此有时实施本发明所述方法就足够，而不需要每次射击都实施本发明的方法，尽管这样也是可以做到的。还有值得注意的是在第一次上升之后的电压小幅下降的时间段，如果使用齐纳二极管来稳定的话，这个时间段可以被忽略。所述部件在燃料进入电气设备中并且其电流能打开阀门，在部件的放电被稳定的情况下，注射控制信号的结束在时间td处被触发，td是t。加上其后的时间段Ttl减去电压注射控制信号的第一次上升的基本恒定的时间段TOT。所述部件在燃料进入电气设备中并且该部件的电流能打开阀门，假如部件的放电没有被稳定，注射控制信号的结束在时间td处被触发，td是t。加上其后的时间段Ttl减去所述部件的电流信号下降开始之后的上升的预估的时间段τ_。在这样的情况下，所述部件中的电流信号在下降开始之后的上升的实际时间段 Ttw,在时间td处被测量，并且至少在一系列射击动作中的接下来的一个动作中替换掉预估时间段TQFF。电压注射控制信号Uv为轨迹；控制信号可以是一系列脉冲的包络线(envelope)， 包括发电机的PWM(脉冲宽度调制)。通过本发明，电磁阀和压电注射器的改型、替代物和其他类似物均可以用来替代。 其注射和注入开口将被优化。本发明还涉及内燃机手持工具，响应于射击动作，所述工具在内燃机燃烧室内驱动燃料燃烧的作用下驱动紧固部件进入支撑材料，驱动燃料从燃料筒通过燃料进入电气设备被转移到燃烧室中，所述设备包括阀门，所述阀门响应每次射击，在由电压注射控制信号 (Uv)产生在部件中的电流(Ia)的作用下打开到进入位置，所述工具的特征在于进一步包括与燃料进入电气设备串联的电流测量元件，和微控制器，该微控制器被配置为接收电流测量元件的输出信号和用于进入设备的控制脉冲(Uv)，并计算燃料进入设备的打开时间。优选地，所述微控制器包括探测进入电气设备的机械打开与关闭的处理电路。有利地，燃料进入设备受到由微控制器中的电路控制的功率级(powerstage)所控制，所述微控制器用以计算进入设备的打开时间，并且该微控制器中的电路在其输入端与微控制器的处理电路相连接。在本例中进入设备为包括线圈的电磁阀，所述线圈与电流测量元件串联。有利地，在进入设备上并联地提供电压保护、控制与稳定电路，该电压保护、控制与稳定电路可包括放电二极管和电压控制齐纳二极管，它们均可以被串联安装。
参照附图阅读下文关于执行控制方法的详细描述和根据本发明的手持工具的优选实施例之后，可以更好地理解本发明，在下述附图中图1是用于打开手持工具燃烧室的燃料进入设备阀门的电压控制轨迹示意图，以及获得的直接控制阀门的部件中的电流信号的示意图，所述部件的放电被齐纳二极管所稳定；图2是用于打开手持工具燃烧室的燃料进入设备阀门的电压控制轨迹示意图，以及获得的直接控制阀门的部件中的电流信号的示意图，所述部件的放电没有被稳定；图3所示为所述工具的燃料进入设备的控制电路的方块图；和图4是用于打开手持工具燃烧室的燃料进入设备阀门的电压控制轨迹示意图，和获得的燃料进入设备出口处的压力传感器的压力信号示意图。
具体实施例方式图1在上文中已经描述过。此处值得注意的是图1中的两个图形分别代表电压脉冲和电流脉冲，图中横坐标是时间，以秒(s)表示，而右边的纵坐标是单位为安培(A)的电流I，代表电流脉冲IA;左边的纵坐标表示单位为伏特(V)的电压U，代表电压脉冲Uv。所述工具，其控制电路被描述为燃烧室中燃料进入电气设备的控制电路，因此其控制方法是为控制打钉机类的手持工具，带有燃料进入电磁阀1，该电磁阀包括线圈15，该线圈可导致电磁阀的打开并引导燃料从蓄气筒16通过进入歧管17进入工具的燃烧室内。值得注意的是本发明还能被用于订书机、钻机甚至是锚固树脂(anchoringresin) 注射装置。本发明不但能应用于电磁阀，而且还能被用于任何其他包括进气阀(intake valve)的进气设备(intake device)，例如压电注射设备。再次以电磁阀1为例，其由微控制器2控制。电磁阀1与电流测量元件3是串联安装的，更具体的是电磁阀1的线圈15与电流测量元件3是串联的，并由功率级(power stage) 4控制电磁阀1的电压。功率级4在输出端被安装为与电磁阀1及电流测量件3的串联组件相并联，且在工具的输入端的电池组(5，6)之间。值得注意的是电池的终端6接地。电压保护和控制电路7被安装为与组件1，3和功率级4并联。功率级4此处为功率晶体管级。电路7此处包括用于功率级4的保护二极管18，其中线圈15可以放电，并且还包括电压控制齐纳二极管 19，与放电二极管18串联以便减少放电时间并较好地稳定所述线圈。这样的组件被完美地描述在法国专利2，887，958中。所述电流测量元件3基本上包括一个电阻。微控制器2包括模数转换器8、信号处理电路9和用于计算电磁阀1打开时间的运算电路10。运算电路10在其输出端与功率级4的控制输入端13相连，在其输入端与处理电路9相连。传递电流信号的电流测量元件3与转换器8的一个输入端11相连，转换器的另一个输入端12与传递电压信号的功率级4的控制输出端14相连。电流值Ia和电压值Uv转换之后，每次射击，处理电路9测得时间t。和所求时间td， 知道T。就能在第一次射击或一系列射击中的第一次时，测定Ttw的实际常数值。假如电路 7不包括齐纳二极管，那么处理电路9在每次射击或更佳地，在一系列射击的第一次时，将会计算出下一次射击的实际时间段Τ_。除非另有说明，处理电路9将会在亿和、时探测电磁阀1的机械打开与关闭。对于运算电路10，它将会使用如下公式计算功率级4的控制脉冲的下降前沿的触发时间td td = t。+T。_T0FF可选地，在严格的类似等同概念范围内，为了得到t。——从该时间开始电磁阀被认为是打开的，tf——此时电磁阀是关闭的，和td——此时注射控制信号的结束应该被触发，可以不再用电流/电压信号来执行，而用从探测燃料输出的进入设备出口处的压力传感器传递的信号来完成。对于安装在歧管17中的压力传感器20(图3和4)，在t。时，由于电磁阀1的阀门打开而导致压力增加，在tf时，由于电磁阀关闭压力开始减少。因此，本发明还涉及控制内燃机手持工具的方法，响应于射击动作，所述工具在内燃机燃烧室内的驱动燃料燃烧作用下驱动紧固部件进入支撑材料，所述驱动燃料从燃料筒通过燃料进入电气设备进入燃烧室，该设备包括阀门，所述阀门响应每次射击，在由电压注射控制信号(Uv)产生在部件中的电流(Ia)的作用下打开到进入位置，以及压力传感器，该压力传感器被安装在进入设备的出口处，所述方法的特征在于，响应一系列射击动作的第一个动作时且在控制信号开始之后，通过在进入设备的出口处的压力上升探测到阀门打开的时间t。，且阀门的打开期间Ttl被预先确定，注射控制信号的结束在时间td处被探测到，td 是t。加上其后的时间段Ttl减去预估的时间段Τ_，从注射控制信号结束开始直到阀门关闭的时间、时的时间消耗通过在进入设备出口处的压力下降被探测到，在电流下降(td)开始之后的压力下降的实际时间段Ttw被测量出来，并至少在一系列射击动作的下一个射击动作中替代估计的时间段Τ_。 电压注射控制信号仍然保持与以前相同的性质。 此外，本发明进一步涉及如上所述的在电磁阀出口处带有压力传感器的工具。
权利要求
1.一种内燃机手持工具的控制方法，响应于射击动作，所述工具在内燃机燃烧室内的驱动燃料燃烧作用下驱动紧固部件进入支撑材料，所述驱动燃料从燃料筒(16)通过燃料进入电气设备(1)进入燃烧室，该设备(1)包括阀门，所述阀门响应每次射击，在由电压注射控制信号(Uv)产生在部件(1 中的电流(Ia)的作用下打开到进入位置，所述方法的特征在于，响应一系列射击动作的第一个并且在控制信号开始之后，探测到在电流瞬间上升期间的电流下降的时间t。，和阀门的打开时间段Ttl被预先确定，注射控制信号的结束在时间td处被触发，td是t。加上其后的时间段Ttl减去时间段Ttw, td开始于所述部件(15)中的电流信号的下降开始后电压注射控制信号的第一次上升，或在所述部件(1 中的电流信号下降开始之后的上升。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于该方法响应每次射击动作而被执行。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其中部件在燃料进入电气设备中且其电流打开阀门，所述部件的放电被稳定，注射控制信号的结束在时间td时被触发，td是t。加上其后的时间段Ttl减去电压注射控制信号的第一次上升的基本恒定的时间段τ_。
4.根据权利要求1或2所述的控制方法，其中部件在燃料进入电气设备中且其电流打开阀门，所述部件的放电没有被稳定，注射控制信号的结束在时间td时被触发，td是t。加上其后的时间段Ttl减去所述部件的电流信号下降开始之后的上升的预估的时间段Τ_。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其中所述部件中的电流信号在下降开始之后的上升的实际时间段Ttw,在时间td处被测量，并且至少在一系列射击动作中的接下来的一个动作中替换掉预估时间段Τ_。
6.一种内燃机手持工具的控制方法，响应于射击动作，所述工具在内燃机燃烧室内的驱动燃料燃烧的作用下驱动紧固部件进入支撑材料，驱动燃料从燃料筒(16)通过燃料进入电气设备(1)被转移到燃烧室中，所述设备(1)包括阀门，所述阀门响应每次射击，在由电压注射控制信号(Uv)产生在部件(1 中的电流(Ia)的作用下打开到进入位置，以及压力传感器(20)，该压力传感器被安装在进入设备(1)的出口处，所述方法的特征在于，响应一系列射击动作的第一个动作并且在控制信号开始之后，通过在进入设备的出口处的压力上升探测到阀门打开的时间t。，且阀门的打开时间段Ttl被预先确定，注射控制信号的结束在时间td处被触发，td是t。加上其后的时间段Ttl减去预估的时间段Τ_，从注射控制信号结束开始直到阀门关闭的时间tf时的时间消耗通过在进入设备出口处的压力下降被探测到，在电流下降(td)开始之后的压力下降的实际时间段Ttw被测量出来，并至少在一系列射击动作的下一个射击动作中替代预估的时间段Τ_。
7.按照权利要求1-6中任一个所述的控制方法，其中所述电压注射控制信号(Uv)为轨迹(slot)。
8.按照权利要求1-7中任一所述的控制方法，其中所述电压注射控制信号(Uv)为一系列脉冲的包络线。
9.一种内燃机手持工具，响应于射击动作，所述工具在内燃机燃烧室内驱动燃料燃烧的作用下驱动紧固部件进入支撑材料，驱动燃料从燃料筒(16)通过燃料进入电气设备(1， 15)被转移到燃烧室中，所述设备(1)包括阀门，所述阀门响应每次射击，在由电压注射控制信号(Uv)产生在部件(1 中的电流(Ia)的作用下打开到进入位置，所述工具的特征在于进一步包括与燃料进入电气设备(1)串联的电流测量元件(3)，和微控制器0)，该微控制器被配置为接收电流测量元件(3)的输出信号和用于进入设备(1)的控制脉冲(Uv)，并计算(10)燃料进入设备(1)的打开时间。
10.根据权利要求9所述的手持工具，其中所述微控制器( 包括处理电路(9)以探测进入电气设备(1)的机械打开和关闭。
11.根据权利要求10所述的手持工具，其中燃料进入设备(1)受到由微控制器O)的电路(10)控制的功率级(4)的控制，用以计算进入设备的打开时间，且该电路(10)在输入端连接到微控制器O)的处理电路(9)。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的手持工具，其中燃料进入设备是电磁阀(1)，该电磁阀包括线圈(15)，并且所述电流测量元件(3)与线圈(15)串联。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的手持工具，其中提供与进入设备(1)并联的电压保护、控制和稳定电路(7)。
14.根据权利要求13所述的手持工具，其中所述电压保护和控制电路包括齐纳二极管 (19)来保护电压和稳定控制。
15.根据权利要求14所述的手持工具，其中所述齐纳二极管(19)与放电二极管(18) 串联安装。
16.根据权利要求8-14中任一项所述的手持工具，其中在燃料输入设备(1)的出口处提供有压力传感器(20)。
全文摘要
本发明涉及控制一种通过燃烧燃料来驱动紧固部件的工具。阀门，响应每次射击，通过电压注射控制(UV)在部件(15)中产生的电流(IA)而打开。响应一系列射击中的第一个并且在所述控制之后，测量元件探测到电流瞬间上升之后电流下降的时间to，且阀门的打开时间段T0被预先确定，注射控制的结束在时间td处被触发，td为在紧接在时间to后的时间段T0减去TOFF，td开始于电流的下降开始后电压注射控制的第一次上升，或电流下降之后的电流上升。
文档编号B25D9/16GK102189530SQ201110034778
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月25日 优先权日2010年1月26日
发明者吉恩-迈克尔·德赫弗东, 帕斯卡尔·格雷德金, 皮埃尔·科代罗 申请人:技术发明和探索公司Spit