CN101338709A - 由一空气滤清器和一膜片化油器组成的装置 - Google Patents

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Abstract

由至少一空气滤清器(10)和至少一膜片化油器(20)组成的用于提供燃料－空气混合物的装置(100)，所述膜片化油器通过至少一进气道(30)与所述空气滤清器的纯空气端(14)相连并且通过至少一调节室(40)与至少一与所述进气道相连的燃料室(42)相连，所述燃料室加载所述进气道中的低压，所述燃料室通过至少一用于控制通往燃料室的燃料输送的调节膜片(44)与至少一补偿室(46)断开，以及所述补偿室通过至少一补偿路径(50)与至少一脉冲式运动的压力源相连，尤其是与所述空气滤清器的纯空气端相连，设置至少一从属于所述补偿路径的、用于改变所述补偿路径尺寸的控制元件和/或调节元件，尤其用于改变长度和/或直径。

Description

由一空气滤清器和一膜片化油器组成的装置
技术领域
本发明涉及一种由至少一空气滤清器和至少一膜片化油器组成的用于提供燃料-空气混合物的装置，其中，所述膜片化油器通过至少一进气道与空气滤清器的纯空气端相连并且通过至少一调节室与至少一与进气道相连的燃料室相连，其中，燃料室加载所述进气道中的低压，燃料室通过至少一用于控制通往燃料室的燃料输送的调节膜片与至少一补偿室断开，以及，其中，所述补偿室通过至少一补偿路径与至少一脉冲式运动的压力源相连，尤其是与所述空气滤清器的纯空气端相连。
背景技术
DE 39 03 192 A1中公开过上文所述类型的膜片化油器。由于膜片化油器可以不受位置限制地工作，所以其大多数应用于手动的和/或越野用车辆的小型发动机中。
膜片化油器能够采取这种不受位置限制的工作方式的原因在于，其并非如同其它化油器一样通过浮子室中的一浮子来实施及配置燃料的剂量，而是通过对一个活动的膜片进行控制，即所谓的调节膜片或控制膜片，此膜片一侧与进气道中的低压相连，另一侧与一补偿压力相连，补偿压力例如为大气压力(出版专利DE 31 27 516 A1)和/或一空气滤清器的纯空气端压力(出版专利DE 39 03 192 A1)和/或进气道压力(DE 101 04 445 A1)和/或发动机曲轴箱的气压(出版专利DE 3045 976 C2和DE 39 01 628 A1)。
膜片化油器中一方面集成一个用于将燃料从燃料箱中输入燃料室的燃料泵，另一方面集成了一个用于配置燃料剂量的控制器。通过调节膜片来将此控制区域相对于外界环境密封，其中，调节膜片构成了位于充填了燃料的燃料室与一补偿室之间的中间壁。调节膜片朝向燃料室的一侧从而加载了进气道的低压，而朝向补偿室的一侧加载了补偿室的压力(补偿压力)。
如果由于种种影响使向调节膜片作用的压力比例发生了变化，则调节膜片的位置也发生变化。这将改变化油器中对燃料剂量的配置，从而改变由膜片化油器提供的燃料/空气混合物的成份。
为了避免配备了一膜片化油器的发动机在全负荷及转速降低时由于吸入不含燃料的过量空气而发生消耗，出版专利DE 101 04 445 A1中描述的一种膜片化油器中的补偿室通过一补偿路径与一个依据发动机转速而脉冲式运动的压力源相连。这种脉冲式运动的压力源例如可为进气道、空气滤清器或曲轴箱。
补偿路径延缓了压力源的压力(例如空气滤清器的纯空气端的低压)向补偿室的传播，压力源压力的长时间变化从而导致干燥侧的相应压力变化。
此外，补偿室与滤清器室的连接，也就是一种所谓的滤清器补偿，可以避免燃料室压力与补偿室压力的比例随着空气滤清器的变脏而升高，以及避免形成油脂性的燃料/空气混合物。
出版专利DE 44 19 084 A1、DE 196 04 288 C1、DE 299 22 748 U1、DE 101 04 445 A1、US 3,085,791A和DE 39 03 192 A1中公开了具有这种滤清器补偿的膜片化油器。
这种压力补偿在配备上述膜片化油器的机器运转的全部转速范围中作用。由于结构上的原因，会在脉冲式运动的压力源中，例如空气滤清器中以及滤清器补偿区域内，造成吸入空气的不期望发生的压力振动，尤其是不期望发生的共振。这种振动接着会通过补偿路径和流体通道向膜片化油器的燃料剂量配置产生不良的反作用。
由化油器提供的燃料-空气混合物成份的非良性变化又导致发动机参数不良，尤其会导致排气质量降低、能耗增加以及发动机功率降低。
发明内容
由于现有技术存在缺点和不足，所以本发明的目的为进一步改进开篇所述类型的一种装置，从而避免补偿室中的压力振动，尤其是避免共振，尤其在脉冲式运动的压力源中出现空气振动的条件下优化地提供燃料-空气混合物，尤其是优化地进行燃料剂量的配置。
本发明目的通过具有权利要求1中所述特征的一种装置以及具有权利要求9中所述特征的一种二冲程发动机而达成。各从属权利要求中描述了本发明的有利设计和改进方案。
通过补偿路径向补偿室传输的压力振动(尤其为共振)会对通往燃料室的燃料输送控制产生极为不利的影响，这是由于燃料输送受压力控制，所以本发明从问题出发，通过补偿路径的界定的尺寸，尤其是界定的长度和/或界定的直径，来消除不期望出现的压力振动。因此，本发明的建立基础在于：变化或变更补偿路径的尺寸，尤其是通过补偿路径的尺寸来达到一定的调节效果。
在根据本发明的装置中通过补偿路径尺寸的变化来有效避免：膜片化油器的补偿室中出现空气振动，以及提供的燃料/空气混合物发生消耗或变质。
为了改变补偿路径的尺寸，控制元件和/或调节原件有利地具有至少一可与补偿路径相连的、且可相对于补偿路径移动的路径元件。补偿路径可以为一管道、一基本活动或基本固定的软管、一管、一钻孔或补偿室与脉冲式运动的压力源之间的一任意连接件，其中，脉冲式运动的压力源例如依据从属于所述装置的二冲程发动机的发动机转速进行脉冲式运动。
通过补偿路径，补偿室可以加载脉冲式运动的压力源的压力，例如进气道的低压和/或空气滤清器的纯空气端的低压和/或曲轴箱的低压或者大气压力。从而，根据本发明的一有利实施形式，补偿路径连接补偿室与空气滤清器的纯空气端。
例如，如出版专利DE 31 27 516 C2所述，在空气滤清器与外部空气的连接上设置一个转换阀，通过所述转换阀空气滤清器可以有选择性地与内燃机的曲轴箱相连或与大气相连。
补偿路径的影响可有利地定义为，在不同转速下对燃料剂量的配置产生了明显的作用。因此，控制元件和/或调节元件还可以设计为：依据膜片化油器的工作性能，尤其是依据负载和/或转速和/或进气道中的低压强度和/或压力源压力，来控制补偿路径的尺寸。
此外，在本发明的一种有效的设计方案中，可以借助补偿路径来最佳化燃料曲线的位置，从而能够有利地影响特定的发动机参数。
在一有利的改进方案中，补偿路径横截面与进气横截面或设计为文杜利管喷嘴形式的进气道的最小直径的比例不得大于1比20。补偿路径长度与文氏管中的进气直径的比例优选至少为1比8。
控制和/或调节元件可以有利地设计为一电路。这种可控制的补偿路径变化实现了膜片化油器的燃料特性曲线的一种依据负载和/或转速的附加变化。
这样就可以实现，控制不同的尺寸使膜片化油器与特定的工作状态相匹配。例如可以在启动或空载或一个特定的部分负载范围内使用补偿路径的一预定长度，然后在超过一个工作点时通过转换来实现另一种长度(更短或更长)，从而可以相应的改变工作性能。此处，振动效应可以作为额外的影响量出现，并且可以一适当的方式对其加以利用。
为了提供可控制的补偿路径，在本发明的一有利结构形式中设计一个电路，所述电路在至少一个第一控制位置与至少一个另一(尤其为第二)控制位置之间转换，其中，补偿路径的长度可以变化，其方式为，
-补偿路径在第一控制位置与从属于补偿路径的、至少一个另一补偿路径元件相连，以及
-补偿路径在第二控制位置与所述另一补偿控制元件断开。
为了对控制位置进行调节，有利地在电路中设置至少一传感器和/或至少一节气阀传感器和/或至少一温度感应器。
控制元件和/或调节元件因此可以设计为，可以在补偿路径的至少两个不同尺寸之间转换，尤其是在两个不同的长度和/或直径之间转换。作为替换形式，也可以将控制元件和/或调节元件设计为或补偿路径的尺寸变化为可变式或无极式。
本发明还涉及一种二冲程发动机，尤其是一小型交通工具或一手动式和/或手持式工作机器中的驱动机，例如焊接机、切割机、修草机、电锯、电动镰刀、割草机、切断机或其它机器中的驱动机，所述驱动机具有上述所述类型的至少一装置。
为了依据二冲程发动机的负载和/或转速来控制从属控制元件和/或调节元件，二冲程发动机具有至少一磁阀。
作为替代形式或者作为补充形式，可以通过曲轴箱压力，尤其是通过在二冲程发动机中生成的低压，来控制从属于补偿路径的控制元件和/或调节元件。
本发明还涉及一种小型交通工具或一手动式和手持式工作机器，例如焊接机、切割机、修草机、电锯、电动镰刀、割草机、切断机或其它机器，其具上文所述类型的至少一二冲程发动机。
最后，本发明涉及一种通过至少一膜片化油器提供燃料-空气混合物的方法，所述膜片化油器通过至少一进气道与至少一滤清器的纯空气端相连，
-其中，所述进气道
--加载所述空气滤清器的纯空气端的空气，以及
--加载来自至少一从属于所述化油器的燃料室的燃料，
-其中，通过至少一布置在燃料室与至少一补偿室之间的调节膜片控制通往燃料室的燃料输送，以及
-其中，所述补偿室通过所述补偿路径加载脉冲式运动的压力源的压力，尤其为加载空气滤清器的纯空气端的低压。
根据本发明，尤其依据压力源中出现的压力振动的频率和/或振幅来调控补偿路径的尺寸，尤其是调节长度和/或直径，尤其是通过从属于所述补偿路径的控制元件和/或调节元件来改变补偿路径的尺寸。为了确定脉冲式运动的压力源中的压力振动，所述装置中有利地具有至少一测量探针。
依据本发明的方法工作的装置尤其适用于二冲程发动机中，这是由于所述装置可以在任何位置运转。
这种类型的二冲程发动机由于其单位功率重量小，可以有利地使用在小型交通工具或手动式和/或手持式工作机器中。例如，根据本发明的所述装置可以使用在焊接机、切割机、修草机、电锯、电动镰刀、割草机、切断机中。
附图说明
如上文所述，存在有利地实现和进一步改进本发明的内容的不同可行方案。此处，一方面阐述了从属于权利要求1及9的各从属权利，另一方面借助附图所示的实施例对本发明的涉及、特征和有点进行详细说明，其中：
图1为一根据本发明的装置的一截面抽象图，装置依据本发明的方法工作；
图2为图1所示装置的一第一实施例的截面图，此第一实施例具有一短补偿路径；
图3为图1所示装置的一第一实施例的截面图，此第一实施例具有一延长的短补偿路径；
图4为图1所示装置的一第二实施例的截面图，此第二实施例具有一短补偿路径；
图5为图1所示装置的一第二实施例的截面图，此第二实施例具有一延长的短补偿路径；以及
图6为通过图1至图5所示的补偿路径影响膜片化油器的燃料特性曲线的详细视图。
具体实施方式
图1显示了一由一空气滤清器10和一膜片化油器20组成的用于提供燃料-空气混合物的装置100。在膜片化油器20的外壳中设计了一进气道30，进气道30通过空气滤清器10吸入经过滤的环境空气，其中，通过至少一节气阀38和至少一阻风门或阻气门36来对空气输送进行调控。图1至图5中用一箭头来表示吸气方向(元件符号A)。
此外，进气道30通过至少一进气口32、34、35从燃料室42吸入燃料。燃料室42从属于膜片化油器20的一个调节室40，燃料室42借助一个活动的膜片44，即一个所谓的调节膜片，与补偿室46分离。调节膜片44通过一个入流阀对燃料从燃料箱至燃料室42的入流进行控制。为了平衡压力，补偿室46通过一补偿路径50与空气滤清器10的纯空气端14相连。尤其有利的做法为，由补偿路径50实现的压力平衡尤其是在第一进气口32上实现，通过第一进气口32向进气道30输送燃料的主要部分。
由于补偿路径50与脉冲式运动的压力源14、30之间的连接，补偿路径50中不存在定向的气流。因此使用参考符号为S的双向箭头来表示补偿路径50中的气流。
此外，补偿室46可以优选地通过壁开口(例如通过调节室盖板47上的一个开口)来与大气通风，环境气压从而也能向调节膜片作用。
根据图1至图5所示的两种实施方式，为了避免发生不期望的压力振动，尤其是共振，从空气滤清器10的纯空气端14传播至补偿室46中，补偿路径50的尺寸依据空气滤清器10的压力振动的频率和/或振幅来变化，补偿路径50的尺寸尤指长度和/或半径。
因此，本发明的建立基础在于，通过补偿路径的尺寸来达到一定的调节效果。其在图1中通过以虚线表示的设计为软管的补偿路径50来显示。软管50当然可以实施为其它长度。
图6显示了借助补偿路径50实现的调节效果对膜片化油器的燃料特性曲线的影响。此处，垂直延伸的轴表示由膜片化油器提供的、输往从属于膜片化油器的二冲程发动机的燃料/空气混合物的比例(参考符号B)，水平延伸的轴表示二冲程发动机相应的每秒钟的转速。
结构类型决定每个膜片化油器具有一燃料特性曲线，其中，以参考符号[1]标示的曲线表示一个膜片化油器的燃料热性曲线，此膜片化油器的调节膜片在朝向补偿室的干燥侧加载大气压力。对于调节膜片在干燥侧加载空气滤清器气压的膜片化油器，由于滤清器的补偿，燃料特性曲线整体上移(参见以参考符号[2]标示的曲线)。而以参考符号[3]标示的曲线，补偿路径的长度室膜片化油器的特性曲线发生了变化。一个可控制补偿路径实现了一种额外的、依据转速的变化，以参考符号[4]标示的曲线对此进行了显示。
图2和图3中显示了图1中的装置具有一变更的补偿路径长度变化，其中，补偿路径的长度通过一个属于补偿路径50的控制元件和/或调节元件60′来变化或无极式变化。控制元件和/或调节元件60′相对于补偿路径50做接近或远离的相对运动，从而实现补偿路径50的长度变化。此处，设计为u形的路径元件62′优选
-至少部分地移至补偿路径50上或至少部分地移入补偿路径50，以及
-至少部分地从补偿路径50中移出或至少部分地从补偿路径50中移至下方。
以双向箭头V表示控制元件和/或调节元件60′的移动方向。
替代形式为，为了改变补偿路径50的尺寸，补偿路径50和/或路径元件62′
-叠加运动，例如相叠或套叠，或者
-分离运动，例如相互分离或相互脱开。
图4和图5中显示了图1中的装置具有一个可控制的补偿路径50，其中，补偿路径的长度可以通过一个从属于补偿路径50的电路60″来变更。
电路60也可以类似于控制元件和/或调节元件60′以其它方式和方法来调控，例如借助曲轴箱的低压，通过磁阀依据转速控制和/或通过一个传感器、一个作为转速信号或负载信号的节气阀传感器，借助开关或按键来控制等等。有利形式为，通过点火控制器来控制电路。
根据本发明，电路或控制器60、60′、60″也可以是温控。此外，可以通过本发明的功能使特性曲线发生变化。
参考符号
100 由空气滤清器10和膜片化油器20组成的装置
10  空气滤清器
12  空气滤清器外壳
14  空气滤清器的纯空气端
20  化油器
30  进气道
32  进气道30与燃料室42之间的进气口
34  进气道30与燃料室42之间其它进气口，尤其为第二进气口
35  进气道30与燃料室42之间其它进气口，尤其为第三进气口
36  阻风门，尤其为阻气门
38  节气阀
40  调节室
42  调节室40的燃料室
44  调节膜片或控制膜片
46  调节室40的补偿室
47  补偿室边界，尤其为调节室40的盖板
50  补偿路径，尤其为压力均衡通道，流体管道，平衡管道或软管
52  其它补偿路径元件
60  控制元件和/或调节元件，尤其为电路或可变的和无极式控制器(虚线部分，参见图1)
60′控制元件和/或调节元件，尤其为电路或可变的和无极式控制器(第一实施形式，参见图2和图3)
62′控制元件和/或调节元件60′的路径元件(第一实施形式，参见图2和图3)
60″控制元件和/或调节元件，尤其为电路或可变的和无极式控制器(第二实施形式，参见图4和图5)
62″控制元件和/或调节元件62″的第一路径元件，尤其为电路60″的第一连接路径元件(第二实施形式，参见图4和图5)
64″控制元件和/或调节元件62″的其它路径元件，尤其为电路60″的其它连接路径元件(第二实施形式，参见图4和图5)
A  进气道30的进气方向
B  有化油器20提供的燃料/空气混合物的比例
D  二冲程发动机的转速
S  补偿路径50中的流动方向
V  控制元件和/或调节元件60′可变化的运动(第二实施形式，参见图2和图3)

Claims (15)

1.一种由至少一空气滤清器(10)和至少一膜片化油器(20)组成的用于提供燃料-空气混合物的装置(100)，
-其中，所述膜片化油器(20)
——通过至少一进气道(30)与所述空气滤清器(10)的纯空气端(14)相连
——并且通过至少一调节室(40)与至少一与所述进气道(30)相连的燃料室(42)相连，其中，所述燃料室(42)
———加载所述进气道(30)中的低压，
———所述燃料室(42)通过至少一用于控制通往燃料室(42)的燃料输送的调节膜片(44)与至少一补偿室(46)断开，以及，
-其中，所述补偿室(46)通过至少一补偿路径(50)与至少一脉冲式运动的压力源(14，30)相连，尤其是与所述空气滤清器(10)的纯空气端(14)相连，
其特征在于，
设置至少一从属于所述补偿路径(50)的、用于改变所述补偿路径(50)的尺寸的控制元件和/或调节元件(60；60′；60″)，尤其是用于改变长度和/或直径。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制元件和/或调节元件(60；60′；60″)的设计目的为，使所述补偿路径(50)的尺寸可变化，尤其是可无极变化，或者在至少两个不同的极或控制位置之间变化。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述控制元件和/或调节元件(60；60′；60″)具有至少一可与所述补偿路径(50)相连且可相对于所述补偿路径(50)移动的路径元件(62′；62″，64″)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制元件和/或调节元件(60；60′；60″)为所述补偿路径(50)的一个元件(60′)，其通过尤其为u形的所述路径元件(62′)设计为，可以改变所述补偿路径(50)的长度和/或直径，其方法尤其为，所述路径元件(62′)
-可在所述补偿路径(50)的方向上移动，例如至少部分地移至所述补偿路径(50)上或至少部分地移至所述补偿路径(50)中，以及
-可以从所述补偿路径(50)中移出，例如至少部分地从所述补偿路径(50)中移出或至少部分地移至所述补偿路径(50)下方。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制元件和/或调节元件(60；60′；60″)为一个电路(60″)，其尤其通过所述路径元件(62″，64″)设计为，可以改变所述补偿路径(50)的长度和/或直径，其方法尤其为，所述补偿路径(50)
-在第一控制位置与从属于所述补偿路径(50)的、至少一个另一补偿路径元件(52)相连，以及
-在第二控制位置与所述另一补偿控制元件(52)断开，
其中，通过所述电路(60″)的旋转运动实现在控制位置之间的变更。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，存在至少一从属于所述电路(60″)的控制器，用于调节控制位置，例如为至少一点火器和/或至少一节气阀传感器和/或至少一温度感应器。。
7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述控制元件和/或调节元件(60；60′；60″)设计为，
-依据所述压力源(14，30)中出现的压力振动的频率和/或振幅，尤其是依据共振，和/或
-依据所述膜片化油器(20)的工作性能，尤其是依据从属于从属膜片化油器(20)的二冲程发动机的负载和/或转速和/或所述进气道(30)中的低压强度和/或所述压力源(14.30)压力，
来改变所述补偿路径(50)的尺寸。
8.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述进气道(30)具有一文杜利管喷嘴，所述补偿路径(50)的横截面与所述进气道(30)的直径的比例不得大于1比20和/或所述补偿路径(50)的长度与所述进气道(30)的直径的比例至少为1比8。
9.一种二冲程发动机，尤其是一小型交通工具或一手动式和/或手持式工作机器中的驱动机，例如焊接机、切割机、修草机、电锯、电动镰刀、割草机、切断机或其它机器中的驱动机，所述驱动机具有至少一根据权利要求1至8中任一项权利要求所述的装置。
10.根据权利要求9述的二冲程发动机，其特征在于，存在至少一磁阀用于依据所述而成虫发动机的负载和/或转速来控制从属于补偿路径(50)的控制元件和/或调节元件(60；60′；60″)。
11.根据权利要求9或10述的二冲程发动机，其特征在于，存在至少一设计为气缸的燃烧室，所述燃烧室被一位于最下端转变点与最上端转变点之间上行和下行活塞分界，
-其中，所述活塞驱动可旋转地支承在曲轴箱中的曲轴，以及
-可以通过曲轴箱压力，尤其是通过曲轴箱中生成的低压，来控制所述从属于补偿路径(50)的控制元件和/或调节元件(60；60′；60″)。
12.一种小型交通工具或一种手动式和手持式工作机器，例如焊接机、切割机、修草机、电锯、电动镰刀、割草机、切断机或其它机器，其具有至少一根据权利要求9至11中任一项权利要求所述的二冲程发动机。
13.一种通过至少一膜片化油器(20)提供燃料-空气混合物的方法，所述膜片化油器(20)通过至少一进气道(30)与至少一空气滤清器(10)的纯空气端(14)相连，
-其中，所述进气道(30)
——加载所述空气滤清器(10)的纯空气端的(14)空气，以及
——加载来自至少一从属于所述化油器(20)的燃料室(42)的燃料，
-其中，通过至少一布置在燃料室(42)与至少一补偿室(46)之间的调节膜片(44)控制通往燃料室(42)的燃料输送，以及
-其中，，所述补偿室(46)通过所述补偿路径(50)加载脉冲式运动的压力源(14，30)的压力，尤其为加载所述空气滤清器(10)的纯空气端的低压，
其特征在于，
改变所述补偿路径(50)的尺寸，尤其是改变长度和/或直径。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述补偿路径(50)的尺寸
-可变化，尤其是可无极变化，或者
-在至少两个不同的极或控制位置之间变化和/或
-依据所述压力源(14，30)中出现的压力振动的频率和/或振幅，尤其是依据共振，和/或
-依据所述膜片化油器(20)的工作性能，尤其是依据从属于从属膜片化油器(20)的二冲程发动机的负载和/或转速和/或所述进气道(30)中的低压强度和/或所述压力源(14.30)压力，
来改变所述补偿路径(50)的尺寸。
15.将至少一根据权利要求1至8中任一项权利要求所述的装置(100)和/或至少一更具权利要求9至11中任一项权利要求所述的二冲程发动机和/或一种根据权利要求13所述的方法应用在根据权利要求12所述的小型交通工具或一种手动式和手持式工作机器中。
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