WO2011110321A1 - Antriebssystem mit vorrichtung zur unterbrechung des betriebs bei drohendem betriebsstoffmangel - Google Patents

Antriebssystem mit vorrichtung zur unterbrechung des betriebs bei drohendem betriebsstoffmangel Download PDF

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WO2011110321A1
WO2011110321A1 PCT/EP2011/001110 EP2011001110W WO2011110321A1 WO 2011110321 A1 WO2011110321 A1 WO 2011110321A1 EP 2011001110 W EP2011001110 W EP 2011001110W WO 2011110321 A1 WO2011110321 A1 WO 2011110321A1
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tank
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Michael Steffen
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Wacker Neuson Se
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    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/042—Introducing corrections for particular operating conditions for stopping the engine

Definitions

  • the invention relates to a drive system with level monitoring according to the preamble of claim 1 and a working device.
  • Drive systems that have an engine require consumables such as fuel to drive the internal combustion engine for proper operation.
  • consumables can be stored in tanks which are connected to the engine via a supply system.
  • the limited tank volumes can lead to an emptying of the tank container or the supply system. This can cause material damage to the drive system, and it can get air into the supply system.
  • Internal combustion engines use simple fuel tank level monitoring systems to indicate the level of fluid to an operator of the system. Thus, in the event of a lack of consumable fuel, a signal may be issued to inform the operator.
  • devices are known from the oil level monitoring, which interrupt the engine or prevent a start of the engine in case of lack of oil in the crankcase of the engine.
  • DE 10 2004 021 394 B4 shows an implement with an internal combustion engine which has a starter device, an oil reservoir in the region of the crank chamber, an oil measuring device for detecting whether oil is present in the oil reservoir, and an evaluation device for generating an oil level information.
  • This oil level information can be generated in a certain period of time after starting the internal combustion engine. If an oil shortage is detected in the crankcase during this period, the ignition of the internal combustion engine is stopped by a stop device.
  • the object of the invention is to specify a drive system for a work unit with an engine which automatically interrupts the engine in the event of a threatening shortage of consumable operating materials, thus emptying the supply system from the tank container to the engine and the engine itself as well as the ingress of air effectively prevented.
  • a drive system includes an engine and a separate tank container for storing consumable supplies for the engine.
  • a level monitoring device is provided which allows monitoring of the level in the tank container and / or in the supply lines between the tank and the motor.
  • an interruption device is provided, with the aid of which the operation of the engine can be interrupted if the level monitoring device detects the drop in the fill level below a predetermined fill level.
  • the engine may be a steam or gas turbine or an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine may be a diesel or a gasoline engine, which operates on a 2- or 4-stroke principle.
  • the oil can be obtained either from a separate tank container or from an oil reservoir in the vicinity of the crankcase.
  • the fuel which is then stored in a separate tank container, subject to rapid consumption, which can be monitored by the level monitoring device.
  • a monitoring of the level in the oil reservoir can be made with a conventional oil level monitoring device.
  • the tank container consists of a container for filling with the consumable fuel, which has a supply line for supplying the fuel to the engine, for. to the carburetor, has. Since the once led from the tank to the engine fuel is consumed and not returned to the tank, the fuel contained in the fuel tank is always unused and can be supplied to the engine in a consistent quality.
  • oil sump lubrication In contrast to the customary for oil sump lubrication, in which the oil in an integrated into the crankcase oil pan (oil sump) is kept.
  • oil used during operation of the engine flows back into the oil reservoir, so while the oil supply is essentially retained, the quality of the stored oil decreases as use progresses.
  • float systems are used in which a float is mounted in the tank and the level information from the position of the Floating is derived. Furthermore, level measurements by dipsticks or pressure switch are known.
  • level information differs depending on the application of the drive system and the type of fuel.
  • the operator can be informed about a fill level detected by the fill level monitoring device or about a fuel shortage.
  • the information can be signaled, for example, by a signal. It is possible to display a light signal, for example via a light-emitting diode, the output of a sound signal, for example via a buzzer, and / or the output of a message, for example as plain text in a display.
  • the display can be designed or controlled in such a way that a language selection of the operator with respect to a language to be used is evaluated and supported. Depending on the level, the message can be designed differently.
  • an indication for example, by a weak and / or continuous light signal, by a weak and / or sporadic sound signal and / or by a corresponding plain text, for example "fuel reserve
  • the operator can then fill the tank container at a suitable point in time when it falls below a second predetermined fill level, which may be lower than the first predetermined fill level.
  • a second predetermined fill level which may be lower than the first predetermined fill level.
  • can be issued a further information for example by a flashing light signal, a strong and / or continuous tone signal and / or by another plain text, such as "low fuel reserve - please refuel now”. This allows the operator to take appropriate measures to shut down the drive system, for example to visit a parking position.
  • the operation of the motor can be interrupted by the interruption device and a corresponding signal can be output to the operator, for example by activating a colored or red light-emitting diode, by another loud sound signal and / or by issuing a corresponding plain text, for example "Shutdown due to fuel shortage.”
  • the message can remain visible to the operator beyond the interruption time.
  • a continuous display of the level during an operating period of the drive system by a dedicated display device.
  • the interruption device it is possible to provide an interruption of the drive system or of the motor in addition to or as an alternative to these possibilities of monitoring the fill level of the tank container, when the fill level falls in one or more tank containers below a predefined fill level.
  • a low level in the tank container can already be detected at the beginning of the operation of the drive, for example, before a start of the engine.
  • the start of the engine by the interruption device can be stopped in advance.
  • Information regarding the filling level can be output, for example in the form shown above.
  • the engine may be started, as far as the level of fill level permits, and operated for a predefined period of time or as long as the fill level level permits. This allows the operator to move the drive system, for example, to a suitable parking or tank position.
  • the interruption of the drive system can be achieved, for example, by the action of the interruption device on an ignition device of the engine.
  • the initiation of an ignition pulse can be suppressed on a spark plug.
  • the internal combustion engine is an auto-ignition such as a diesel engine, it is possible to inhibit fuel supply by driving an electrovalve.
  • the detection of an imminent lack of a consumable fuel by the level monitoring device can be made different by a determination of the fill level:
  • the level monitoring device reports the impending shortage as late as possible to the interruption device, so that the engine can be operated as long as possible and only serious consequences of fuel shortage, such as the ingress of air into the supply line between the tank and engine, be prevented.
  • the specification of a higher water level is possible, so that the impending fuel shortage earlier detected by the level monitoring device and / or, as already shown above, the operator can be reported. In this case, a short period of time may pass before the engine is switched off, without adverse consequences of the fuel shortage resulting in damage or serious damage.
  • the definition of the water level and the specification of the time until the automatic shutdown by the interruption device can be suitably coordinated in this case.
  • the level monitoring device As already stated, it is possible to predefine several water levels that are reported by the level monitoring device. Thus, in the case of an emerging shortage of fuel, early information can be output to the operator. If the water level has dropped further, emergency measures can be initiated and a suitable shutdown time can be waited for. Only when a very low water level is reached, the falling below with adverse consequences for the entire drive system or the working equipment is expected, a direct shutdown of the engine can be made by the interruption unit. In addition to this stepwise reaction, the present level in a tank can be continuously output and displayed to the operator visible.
  • the interruption device can first initiate emergency measures.
  • emergency measures may have the goal to lead the drive system or the work equipment, which is operated by the drive system, in a safe to state in which z. B. possibly existing pressure valves may be open or moving parts of the implement are in a rest position.
  • an operating state can be awaited, in which a stop of the system is advantageous. This is possible, for example when using the drive system in a work tool that works periodically, like a press in a press shop.
  • the operating state can be waited before switching off the drive unit, in which the press is moved back and the workpiece can be easily removed. An abrupt, fuel shortage due to lack of fuel in an unfavorable state of the implement can be avoided.
  • tank containers may be present in the drive system.
  • the fuel can be stored in a fuel tank. If mixed lubrication is used, a fuel-oil mixture is stored in a dedicated tank. Furthermore, it is possible to use several tanks, for example a main tank and a reserve tank. All of these variants and combinations can be provided in a drive system according to the invention and subjected to monitoring.
  • a separate filling level monitoring device can be provided for individual tank containers.
  • a level monitoring device can monitor several tank containers. Any existing level monitor may provide information about an impending shortage of supplies to the interrupt device. Thus, when the fuel level in one or more tank containers is low, the engine can be switched off.
  • a variant of the invention with an internal combustion engine has an ignition device for igniting a compressed fuel-air mixture in the combustion chamber of a cylinder. This may be a magneto ignition, a breaker ignition or an electronically controlled ignition.
  • the interruption device can in this variant the operation of the engine da- by interrupting that it prevents further ignition of the ignition device.
  • the close cooperation of interruption and ignition device makes it possible to integrate both devices in a variant of the invention, in whole or in part.
  • the level monitoring device can also be implemented in whole or in part together with the ignition device or the integrated interruption and ignition device, so that the components used form a single unit and can be installed together in the drive system.
  • the drive system comprises a device for generating and / or storing electrical energy.
  • a device for generating and / or storing electrical energy can be a Magnetzündstrom that generates energy, or a battery ignition system with the ability to store energy.
  • a generator for generating energy may be integrated in the drive system.
  • the storage and provision of energy can be done by a battery or a rechargeable battery. The energy thus provided can now be used to operate the level monitoring device and / or the interruption device.
  • the magnetic ignition system is used for energy supply, no additional component must be provided.
  • the level monitoring device and / or the interruption device can then be energized only after the start of the engine. If the level information is to be evaluated before starting the engine, a battery or an accumulator can be used in addition. In this case, starting the engine can be prevented from the outset with insufficient level of one of the operating materials.
  • a sensor for filling level monitoring of the tank container is provided.
  • a sensor can be arranged on or in a tank container or also on or in the feed line from the tank container to the engine. It can operate according to various principles, with capacitive, optical, thermal and / or mechanical measuring principles being suitable.
  • the selection of the measuring principle can be made with regard to the field of application of the drive system.
  • the drive system or parts thereof are subject to acceleration amplitudes.
  • turbulences occur in the tank containers due to accelerations, especially in the starting phase, which make it difficult to determine the fill level with conventional float systems.
  • Even if the drive system is operated in different spatial locations, as is the case, for example, with smaller implements such as chainsaws or lawn mowers, the measurement with float systems is often not meaningful.
  • a capacitive, optical, magnetic or thermal measurement can provide an indication of the level of the tank container.
  • the sensor of the fill level monitoring device operates on a capacitive basis and has two electrodes which are positioned in or on the tank container or in or on the supply system such that the fuel is located between the capacitor electrodes at a sufficient fill level and there Dielectric acts.
  • the capacity of the condenser is modulated, which is evaluated with the help of a resonant circuit and thus allows a conclusion on the level in the tank.
  • the senor is positioned as deep as possible in the tank container with reference to a height level when the drive system is used as intended.
  • a measuring container may be provided.
  • the measuring container can be connected by an inlet with a first part of the supply line upstream and by a drain with a second part of the supply line downstream.
  • the fed from the tank to the engine fuel can be passed in this case through the first part of the supply line and the inlet into the measuring container and through this, and then passed through the drain and the second part of the supply line to the motor, so that the measuring container flows through the supply of the fuel from the tank to the engine.
  • the electrodes can be arranged as separate components in or on the measuring container or can form a structural unit with it. Depending on the level of the measuring container, the capacitance between the electrodes is modulated, allowing an electronic evaluation of the level.
  • at least one of the electrodes may be part of a wall which encloses the measuring container.
  • the electrodes may be formed by two wall regions of the measuring container which are electrically insulated from one another. As a result, the electrodes can be arranged to save space and in stable connection with the measuring container.
  • the wall regions which form the electrodes can be arranged stacked in at least two layers along a cutting line leading through the measuring container.
  • the wall regions can be folded into one another such that an alternating layering of the two wall regions or electrodes with spatial overlap results.
  • the opposing capacitor surfaces separated by the dielectric can be increased, which guarantees a suitable sensitivity of the capacitive sensor with a small spatial extent of the measuring container.
  • the meshing of the wall regions results in only a small filling volume, which extends over a multiply angled region.
  • a insensitivity of the capacitive sensor against Verwirbelu conditions of the operating material in the measuring container is achieved, which can occur when the drive system is exposed to strong vibrations or vibrations, for example, in a working device.
  • the measuring container as an integral part of the supply line, d. H. structurally integrated into the supply line, be provided.
  • the electrodes of the capacitive sensor can be arranged in or on the measuring container in this embodiment.
  • a measuring container can be completely or partially integrated in the filling level monitoring device and / or the interruption device. This is possible, for example, if the stacked arrangement of the wall regions achieves a measuring container with a low volume and small spatial dimensions while at the same time providing sufficient measuring accuracy.
  • a simple electrical connection of said components is possible, so that the wiring effort is minimized.
  • weaknesses in wiring are avoided, which can be a potential source of malfunction. This favors the use of the drive system in a work equipment that is subject to shock and vibration.
  • a plurality of measuring containers of the types described above can be combined with each other, with the level monitoring device and / or with the interruption device to form an assembly.
  • the plurality of measuring containers can be arranged, for example, as components of a single supply line in sequence. This allows an accurate and possibly gradual evaluation of the fill level of the tank.
  • the measuring container can each be equipped with several leads, z. B. of several tank containers connected. This allows an evaluation of the level of several tank containers with possibly several different consumable consumables.
  • a drive system according to the invention can be used in various implements.
  • such a drive system can be beitsoaran used in which a careful, proactive observation of the level of the tank container due to the application or environment is not easily possible.
  • implements in construction for example, rammers and vibratory plates for soil compaction and drills or impact hammers.
  • Also in the agricultural or forestry field tools are used, which can be provided with a drive system according to the invention, such.
  • the invention can also be used in other implements and combined with other forms of level monitoring.
  • a working device is additionally equipped with a control device in a further possible embodiment, which can monitor and influence the condition of the working device, then it can act together with the level monitoring device and the interruption device to detect the impending lack of consumable operating materials Set an interruption of the engine suitable.
  • the working device can be converted into a suitable, for example, safe state in which, for example. any existing safety valves are open, supports are extended, moving parts are stored quietly, workpieces are removable and e- lektrisch driven anchors are solved, so that the implement can be moved away from the site even after interruption of the engine.
  • the resulting later interruption time presupposes that the imminent lack of fuel is reported in good time by the level monitoring device, so that a sufficient time for these measures can elapse even before the interruption of the engine.
  • Such a drive system may include a controller for monitoring and controlling a condition of a work implement operated by the drive system.
  • the controller may, depending on the state of the implement set a time for interrupting the operation of the engine by the interruption device.
  • the control device may control the interruption of the operation by the interruption device at the time. As a result, an expected suitable time for the shutdown, for example, with regard to a Radiozu stand of the implement can be selected.
  • the time may be determined by the control device and / or the implement may be controlled such that the implement is expected to be in a fail safe and / or serviceable condition at the time.
  • a time can be waited for, as already stated above, any existing safety valves of a pressure vessel are open and movable, z. B. oscillating parts are stored or locked quietly.
  • the condition of the implement before shutdown can be influenced so that it is likely to be suitable for shutdown at the selected time.
  • supports of a working device that is guided manually during operation for example, can be extended and flaps or presses opened so that workpieces can be removed, for example, from a hydraulic press.
  • an electrically controlled anchoring of the implement can be solved so that the implement can be moved away from the site even after interruption of the engine.
  • the time may in particular be determined by the control device in such a way that a material processed by the working device and / or a workpiece machined by the working device can be removed and / or removed from the working device.
  • This can be useful, for example, for materials that harden during the shutdown phase or can permanently connect to the implement.
  • it may be useful to open openings, flaps and / or valves for discharging before the shutdown, and / or ejection or a removal, for example, you rch waiting for the implement or an operator.
  • a timely discharge liquid concrete from a concrete mixing plant or a concrete pump for their further usability be crucial, since after curing of the concrete, the implement would no longer be used.
  • the drive system further comprises a control device for monitoring u Controlling the condition of the implement operated by the drive system.
  • the method further includes determining the timing of the operation of the engine to stop the operation of the engine when the level monitor detects the drop in level below the predetermined level, the timing being determined in accordance with the condition of the implement.
  • the method includes controlling the interruption of the operation at the time by the control device, for example, as described above.
  • Fig. 1 shows schematically an embodiment with a fuel tank and a capacitive level sensor with sufficient presence of fuel
  • FIG 3 schematically shows an embodiment with a fuel and a reserve fuel tank and capacitive level sensors at too low level in the fuel tank.
  • Fig. 4 shows schematically an embodiment with a fuel and a reserve fuel tank with mechanical level sensors, which are monitored together, at a too low level in the fuel tank;
  • FIG. 5 schematically shows an exemplary embodiment with a fuel and a reserve fuel tank with capacitive level sensors on the supply system between the tank containers and the engine when the fill level in the fuel tank is too low;
  • Fig. 6 shows schematically an embodiment of a measuring container with capacitive level sensor.
  • a drive unit in which the level of a fuel tank 1 is monitored.
  • the fuel tank 1 has a sufficient filling with fuel 2.
  • a capacitive sensor 3 is used, which has two electrodes 3a and 3b, between which the fuel 2 acts as a function of its level as a dielectric.
  • the gap between the electrodes 3a and 3b is completely filled with the fuel 2, which is detected by the capacitive sensor 3.
  • the fuel 2 is supplied via a supply line 4 to a carburetor 5 of an internal combustion engine. Since the operation of an internal combustion engine is known, it will not be further detailed and described here.
  • the evaluation of the fill level is made in the embodiment shown in FIG. 1 in a combined fill level monitoring and interrupting device 6.
  • the signals of the capacitive sen sors 3 are evaluated, and falls below the predetermined level level, the further ignition of the drive unit is suppressed.
  • the forwarding of the ignition pulse is suppressed to the spark plug 7.
  • the voltage supply of the level monitoring and interrupting device 6 and the spark plug 7 is ensured in the embodiment shown in FIG. 1 by an arrangement which is known from the field of application of magnetic ignition systems.
  • a magnet 9 attached to a crankshaft 8 belonging to the engine or driven in rotation by the crankshaft 8 is guided past a yoke 10, whereby a high-voltage pulse is generated.
  • the combined level monitoring and interrupting device 6 draws energy from the yoke 10. This energy feeds the operation of the combined level monitoring and interrupting device 6 and the capacitive sensor 3. With sufficient presence of fuel 2 in the fuel tank 1, it is further forwarded as ignition pulse for the spark plug 7.
  • FIG. 2 describes the embodiment variant of the invention shown in FIG. 1 at low filling level of the fuel 2 in the fuel tank 1.
  • the level of the fuel 2 falls, air passes between the electrodes 3a and 3b, which is detected by the capacitive sensor 3 and thus by the combined level monitoring and interrupting device 6. This now prevents the ignition of the spark plug 7 and thus interrupts the operation of the internal combustion engine of the drive unit.
  • a level of the filling level of the fuel 2 is predetermined by an arrangement of the electrodes 3a and 3b in the fuel tank 1, the falling below is detected by the capacitive sensor 3.
  • Fig. 3 another embodiment of a drive system according to the invention is shown.
  • a reserve fuel tank 1 1 is provided by a fuel reserve 12 is stored for the operation of the engine.
  • the level is monitored by a second capacitive sensor 13.
  • the fuel reserve 12 is passed through a reserve supply line 1 4 from the reserve fuel tank 1 1 in the carburetor 5.
  • the ignition of the spark plug 7 by the combined Medstandsüberwa- chasing and interrupting device 6 is possible, although the fuel tank 1 has a too low level, since in the fuel reserve tank 1 1 is still a sufficient fuel reserve 12 is available.
  • FIG. 4 shows a further possible embodiment of a drive system according to the invention, in which the fill level in the tank containers is monitored by a mechanical float system.
  • a float system 15 is provided in the fuel tank 1, in which by the position of a float 16, the level of the fuel 2 is measured.
  • a low position of the float 16 is due to a low level of the fuel 2. It is detected by a detector 1 7, which detects by optical or magnetic detection, the position of the float 1 6 in a predefined area and the combined level monitoring and interrupting device 6 signals.
  • the reserve fuel tank 1 1 is also equipped with a reserve float 18 on a reserve float system 19 whose position is determined by the level of the fuel reserve 12.
  • the position of the reserve float 18 is also detected by the detector 1 7 and reported to the combined level monitoring and interrupting device 6. Also in Fig. 4, the ignition of the spark plug 7 is not prevented by the combined Brownstandsüberwachungs- and interruption device due to the low level in the fuel tank 1, since the reserve fuel tank 1 1 still identifies a sufficient fuel reserve 1 2.
  • FIG. 5 shows a further design of a drive system according to the invention, in which the level of the fuel 2 is not determined on or in the fuel tank 1, but on the supply line 4 of the fuel tank 1 to the carburetor 5.
  • a capacitive line sensor 20 is arranged dielectrically moderated by the level of the fuel in the supply line 4.
  • the level of the reserve fuel tank 1 2 is measured by a second capacitive line sensor 2 1 on the reserve supply line 14 to the carburetor 5.
  • the positioning of the capacitive line sensor 20 is selected in Fig. 5 so that a fuel shortage is detected only after complete emptying of the fuel tank 1 and at the beginning of emptying the supply line 4, but before air can get into the horizontal portion of the supply line 4.
  • the arrangement of the capacitive line sensor 20 at the first, perpendicular to the fuel tank 1 outgoing portion of the supply line 4 is selected.
  • the ignition of the spark plug 7 is initially prevented by the combined fill level monitoring and interrupting device 6, in order to prevent the ingress of air into the feed line 4. It is thus achieved that, when the fuel tank 1 is emptied, no air penetrates into the supply line 4, which air can not escape autonomously when the fuel tank 1 is refilled.
  • an emergency start function a restart of the engine using the reserve fuel tank 1 1 located fuel reserve 1 2 are made possible, for example, to allow movement of a powered by the engine implement in emergencies.
  • a complex and arbitrarily to be designed shutdown logic can be realized.
  • Fig. 5 also ensured by the positioning of the second capacitive line sensor 2 1 on the first, outgoing from reserve fuel tank 1 1 portion of the reserve supply line 14 that this is protected from the ingress of air.
  • a message device M is shown in Fig. 5, through which optical and / or audible messages can be output when the level monitoring device 6, the decrease in the level in the fuel tank 1 and / or reserve tank 1 1 below the predetermined level and / or another determines the predetermined fill level.
  • the signaling device M has, for example, an acoustic signaling device MA, which can be designed as a loudspeaker or buzzer and can output acoustic messages and / or warning signals in accordance with the detected fill level.
  • a first optical reporting device MO l is provided in the form of a light-emitting diode, which you rch lighting, flashing or color change optical messages and / or warning signals can output according to the detected level.
  • a further optical signaling device M02 is provided, in which messages can be output in plain text with regard to the fill level. The example gives an indication of the use of the reserve tank.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a measuring container 22 with a capacitive level sensor.
  • the measuring container 22 has an inlet 23, which with a first part of the supply line 4, 14 upstream, d .h. in the direction of the connected fuel tank 1 and reserve fuel tanks 1 1 may be connected. Furthermore, the measuring container 22 has a drain 24, which can be connected downstream with a second part of the feed line 4, 14. The fuel fed from the fuel tank 1 or from the reserve fuel tank 1 1 through the supply lines 4, 1 4 to the gasifier 5 can therefore pass through the inlet 23 into an interior 25 of the measuring container, through the latter to the outlet 24 and through the second part of the supply line 4, 14 be passed to the carburetor 5. As a result, the interior 25 of the measuring container 22 is flowed through by the fuel 2, 21.
  • the wall portions E l, E 2 are made of electrically conductive material and are designed as capacitor plates of a capacitor.
  • the wall portions E l, E2 with a measuring and Au sonnetician (not shown) via electrical lines (not shown) are connected.
  • the wall regions E 1, E 2 are folded into one another in at least two layers along a cutting line S leading through the measuring container such that an alternating layering of the two wall regions E 1, E 2 results in spatial overlapping in the region of the cutting line S. This results in an angled structure of the interior space 25, which makes it possible to achieve a small spatial expansion of the measuring container 22 despite large areas of the wall regions E 1, E 2 designed as capacitor plates.
  • the measuring container 22 may have a variable level.
  • the fuel 2 and / or the fuel reserve 12 and any air present in the interior space 25 act as a dielectric between wall areas E 1, E 2 and thus modulate a capacity of the condenser depending on the level.
  • the level of the measuring container 22 can be determined.
  • vibrations and shocks have little effect on the level of the interior, which allows a stable measurement even when used in implements that are exposed to strong accelerations, shocks and vibrations.
  • the measuring container 22 may be an integral part of the supply line 4 and / or the reserve supply line 14.
  • the measuring container 22 - analogously to the embodiment shown in FIG. 5 - may be arranged at the first portion of the supply line 4 that is substantially perpendicular to the fuel tank 1 or at the first portion of the reserve supply line 14 that extends substantially perpendicularly from the reserve fuel tank 11. so that the ingress of air into a difficult to be vented part of the supply line 4 and the reserve supply line 14 is prevented.
  • the measuring container 22 may be an integral part of the combined level monitoring and interruption device 6 and thus an integral part of a motor electronics module. As a result, a wiring effort in the electronic interconnection of said devices can be minimized. Since fuel flows through the engine electronics assembly in this design, it is desirable to provide a suitable flow channel design which may require, for example, suitable hose fittings.

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Abstract

Ein Antriebssystem weist einen Motor, einen Tankbehälter (1) zur Bevorratung eines verbrauchenden Betriebsstoffes (2) für den Motor, eine Füllstandsüberwachungsvorrichtung (6) zum Überwachen des Füllstands in dem Tankbehälter (1) und/ oder in einer Zuleitung (4) vom Tankbehälter (1) zum Motor sowie eine Unterbrechungsvorrichtung (6) zum Unterbrechen des Motors bei drohendem Betriebsstoffmangel auf. Sinkt der Füllstand unter einen vorbestimmten Füllstandspegel, so wird dies durch die Füllstandsüberwachungsvorrichtung (6) erkannt und an die Unterbrechungsvorrichtung (6) gemeldet, die daraufhin das Antriebssystem unterbricht. So gestaltete Antriebssysteme eignen sich zum Einsatz in Arbeitsgeräten beispielsweise im Bauwesen, wo es durch den rauen Baustellenbetrieb häufig zu einer Entleerung des Treibstofftanks kommt.

Description

Antriebssystem mit Vorrichtung zur Unterbrechung des Betriebs
bei drohendem Betriebsstoffmangel
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem mit Füllstandsüberwachung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Arbeitsgerät. Antriebssysteme, die über einen Motor verfügen, benötigen zum korrekten Funktionieren verbrauchende Betriebsstoffe wie beispielsweise Treibstoff zum Antreiben des Verbrennungsmotors. Solche verbrauchenden Betriebsstoffe können in Tanks bevorratet werden, die über ein Zuleitungssystem mit dem Motor verbunden sind. Bei der Nutzung eines solchen Antriebssystems kann es durch die begrenzten Tankvolumina zu einem Entleeren des Tankbehälters oder des Zuleitungssystems kommen . Hierbei können materielle Schäden am Antriebssystem entstehen, und es kann Luft in das Zuleitungssystem gelangen . Bei Verbrennungsmotoren werden einfache Füllstandsüberwachungssysteme für die Betriebsstoffstanks verwendet, um einem Bediener des Systems den Füllstandspegel anzuzeigen . So kann bei drohendem Mangel eines verbrauchenden Betriebsstoffs ein Signal ausgegeben werden, um den Bediener zu informieren. Darüber hinaus sind aus der Ölstandsüberwachung Vorrichtungen bekannt, die bei Ölmangel im Kurbelraum des Motors den Motor unterbrechen oder einen Start des Motors verhindern.
In der DE 10 2004 021 394 B4 wird ein Arbeitsgerät mit einem Verbrennungsmotor gezeigt, der eine Startereinrichtung aufweist, ein Ölreservoir im Bereich des Kurbelraums, eine Ölmesseinrichtung zum Erkennen, ob im Ölreservoir Öl vorhanden ist, sowie eine Auswerteeinrichtung zum Erzeugen einer Ölstandsinforma- tion . Diese Ölstandsinformation ist in einem bestimmten Zeitraum nach dem Starten des Verbrennungsmotors erzeugbar. Wird in diesem Zeitraum ein Ölmangel im Kurbelraum erkannt, so wird die Zündung des Verbrennungsmotors durch eine Stoppeinrichtung unterbunden.
Beim Betrieb von Motoren kommt es jedoch nicht nur bei einem Ölmangel zu Beeinträchtigungen im Betrieb des Antriebssystems . So entstehen funktionelle Beeinträchtigungen, wenn bei einem Mangel an Treibstoff in einem Verbrennungs- motor das Zuleitungssystem vom Treibstofftank zum Motor oder ein vorhandener Vergaser Luft ziehen . In diesem Fall müssen das Zuleitungssystem und der Vergaser zunächst entlüftet werden, bevor das Antriebssystem erneut gestartet werden kann . Hierzu sind meist viele Startversuche nach einer erneuten Befüllung des Tankbehälters nötig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem für eine Arbeitsge- rät mit einem Motor anzugeben, das bei einem drohenden Mangel an verbrauchenden Betriebsstoffen den Motor selbsttätig unterbricht, sodass ein Leerlaufen des Zuleitungssystems vom Tankbehälter zum Motor und des Motors selbst sowie das Eindringen von Luft wirksam verhindert wird. Diese Aufgabe wird durch ein Antriebssystem nach Anspruch 1 , durch ein Arbeitsgerät nach Anspruch 1 2 und durch ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Ein Antriebssystem weist einen Motor und einen getrennten Tankbehälter zur Bevorratung von verbrauchenden Betriebsstoffen für den Motor auf. Weiterhin ist eine Füllstandsüberwachungsvorrichtung vorhanden, die ein Überwachen des Füllstands in dem Tankbehälter und/ oder in den Zuleitungen zwischen Tankbehälter und Motor ermöglicht. Zudem ist eine Unterbrechungsvorrichtung vorgese- hen, mit deren Hilfe der Betrieb des Motors unterbrochen werden kann, wenn durch die Füllstandsüberwachungsvorrichtung das Absinken des Füllstands u nter einen vorbestimmten Füllstandspegel festgestellt wird.
Bei dem Motor kann es sich je nach Einsatz des Antriebssystems um eine Dampf- oder Gasturbine oder einen Verbrennungsmotor handeln . Der Verbrennungsmotor kann ein Diesel- oder ein Ottomotor sein, der nach 2- oder 4-Takt-Prinzip arbeitet.
Diese Motoren benötigen entsprechend ihrer Konzeption unterschiedliche Be- triebsstoffe. So werden nicht verbrauchende Betriebsstoffe wie Schmiermittel verwendet, die durch die Schmierung der mechanischen Bewegungsteile des Motors Reibung und Verschleiß mindern, die Kraftübertragung verbessern u nd Hohlräume abdichten können. Da wie bereits dargelegt der Füllstand von Schmiermittel mit bereits bekannten Vorrichtungen überwacht werden kann, ist eine solche Füllstandsüberwachung nicht Gegenstand der folgenden Ausführungen .
Verbrennungsmotoren benötigen als einen wesentlichen , verbrauchenden Betriebsstoff Treibstoff, der eine hohe Energiedichte besitzt und zum Antrieb des mechanischen Systems verbrannt wird . Als Treibstoff wird beispielsweise Benzin oder Diesel verwendet. Ein solcher verbrauchender Betriebsstoffe kann in eigenen Tankbehältern bevorratet und über ein Zuleitungssystem dem Motor zugeführt werden. Da hier eine rasche Entleerung üblich ist, kann es hier leicht zu einem Leerlaufen der Tankbehälter und des Zuleitungssystems zum Motor kommen .
Bekannt ist neben der separaten Bevorratung von Treibstoff auch die Bevorratung mit einem Benzin-Öl-Gemisch , wie es bei 2-Takt-Motoren verwendet wird. Ein solches Benzin-Öl-Gemisch kann in einem eigenen Tankbehälter bevorratet werden . Da ein solches Gemisch beim Betrieb des Motors schnell verbraucht wird, kann hier eine Füllstandsüberwachung mit einer Füllstandsüberwachungsvorrichtung vorgenommen werden und so eine Beeinträchtigung des Betriebs durch ein Leerlaufen des Motors und des Zuleitungssystems unterbunden werden.
Bei einer Getrenntschmierung kann das Öl hingegen entweder aus einem separa- ten Tankbehälter oder aus einem Ölreservoir in der Nähe des Kurbelraums bezogen werden. In diesem Fall unterliegt lediglich der Treibstoff, welcher dann in einem separaten Tankbehälter bevorratet wird, einem raschen Verbrauch, der durch die Füllstandsüberwachungsvorrichtung überwacht werden kann. Eine Überwachung des Füllstands im Ölreservoir kann mit einer gebräuchlichen Ölstands- Überwachungsvorrichtung vorgenommen werden .
Der Tankbehälter besteht aus einem Behälter zur Befüllung mit dem verrauchenden Betriebsstoff, der eine Zuleitung zur Zuführung des Betriebsstoffs zum Motor, z.B . zum Vergaser, aufweist. Da der einmal aus dem Tankbehälter zum Motor ge- leitete Betriebstoff verbraucht und nicht in den Tankbehälter zurückgeführt wird, ist der im Betriebstofftank enthaltene Betriebsstoff stets unverbraucht und kann in gleich bleibender Qualität dem Motor zugeführt werden .
Dies steht im Gegensatz zu der für Öl gebräuchlichen Ölsumpfschmierung, bei der das Öl in einer in die Kurbelkammer integrierten Ölwanne (Ölsumpf) vorgehalten wird . Bei der Ölsumpfschmierung fließt während des Betriebs des Motors verbrauchtes Öl in den Ölvorrat zurück, so dass der Ölvorrat zwar im Wesentlichen bestehen bleibt, die Qualität des vorgehaltenen Öls mit fortschreitender Nutzung aber sinkt.
Je nach Art des Betriebsstoffs und Gestaltung des Betriebstofftanks werden unterschiedliche Vorrichtungen zur Füllstandsüberwachung eingesetzt. Zur Treibstoffüberwachung werden Schwimmersysteme verwendet, bei denen ein Schwimmer im Tank angebracht ist und die Füllstandsinformation aus der Position des Schwimmers abgeleitet wird. Weiterhin sind auch Füllstandsmessungen durch Messstäbe oder Druckschalter bekannt.
Die Nutzung der Füllstandsinformation unterscheidet sich je nach Einsatz des Antriebssystems und nach Art des Betriebsstoffs. Beispielsweise kann der Bedie- ner über einen von der Füllstandsüberwachungsvorrichtung erkannten Füllstand bzw. über einen Betriebsstoffmangel informiert werden . Die Information kann beispielsweise durch ein Signal gemeldet werden. Möglich ist die Anzeige eines Lichtsignals beispielsweise über eine Leuchtdiode, die Ausgabe eines Tonsignals bei- spielsweise über einen Summer, und / oder die Ausgabe einer Meldung beispielsweise als Klartext in einem Display. Das Display kann derart gestaltet bzw. gesteuert sein , dass eine Sprachwahl des Bedieners bezüglich einer zu verwendenden Sprache ausgewertet und unterstützt wird. Je nach Füllstand kann die Meldung unterschiedlich gestaltet sein. So kann bei Unterschreiten eines vorgegebenen ersten Füllstandspegels, welcher niedrig, aber noch nicht kritisch sein kann, ein Hinweis beispielsweise durch ein schwaches und / oder kontinuierliches Leuchtsignal , durch ein schwaches und/ oder sporadisches Tonsignal und / oder durch einen entsprechenden Klartext, beispielsweise „Treibstoffreserve", gegeben werden. Ein Unterbrechen des Antriebs durch die Unterbrechungsvorrichtung kann zu diesem Zeitpunkt noch unterbleiben . Der Be- diener kann dann zu einem geeigneten Zeitpunkt den Tankbehälter befüllen . Bei Unterschreiten eines zweiten vorgegebenen Füllstandspegels, welcher geringer als der erste vorgegebene Füllstandspegel sein kann , kann eine weitere Information ausgegeben werden , beispielsweise durch ein blinkendes Leuchtsignal, ein starkes und /oder kontinuierliches Tonsignal und / oder durch einen weiteren Klartext, wie beispielsweise „geringe Treibstoffreserve - bitte jetzt tanken" . Dies ermöglicht es dem Bediener, geeignete Maßnahmen zum Abschalten des Antriebssystems zu ergreifen, beispielsweise eine Parkposition aufzusuchen. Weiterhin kann bei Unter- schreiten eines dritten vorgegebenen, möglicherweise noch geringeren Füllstands der Betrieb des Motors durch die Unterbrechungsvorrichtung unterbrochen und ein entsprechendes Signal an den Bediener ausgegeben werden, beispielsweise durch Ansteuern einer farbigen oder roten Leuchtdiode , durch ein weiteres , lautes Tonsignal und / oder durch Ausgabe eines entsprechenden Klartexts, beispielswei- se „Abschaltung wegen Treibstoffmangel". Die Meldung kann über den Unterbrechungszeitpunkt hinaus für den Bediener ersichtlich bleiben. Möglich ist auch eine kontinuierliche Anzeige des Füllstands während einer Betriebsdauer des Antriebssystems durch eine dafür vorgesehene Anzeigevorrichtung. Durch die Unterbrechungsvorrichtung ist es möglich, zusätzlich oder alternativ zu diesen Möglichkeiten der Überwachung des Füllstands der Tankbehälter eine Unterbrechung des Antriebsystems bzw. des Motors vorzusehen, wenn der Füllstandspegel in einem oder mehreren Tankbehältern unter einen vordefinierten Füllstandspegel fällt.
Durch ein Abschalten des Motors bei drohendem Mangel an Treibstoff kann verhindert werden , dass die Zuleitungen zwischen Treibstofftank und Motor Luft ziehen, oder dass in einen im Verbrennungsmotor vorgesehenen Vergaser Luft gelangt. Dies stellt einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Systemen dar, die in diesem Fall bei einem erneuten Start mühsam mit vielen Startversuchen entlüftet werden mü ssen.
Weiterhin kann ein niedriger Füllstandspegel im Tankbehälter bereits zu Beginn des Betriebs des Antriebs, beispielsweise vor einem Start des Motors, erkannt werden. In diesem Fall kann der Start des Motors durch die Unterbrechu ngsvorrichtung von vorn herein unterbu nden werden . Eine Information bezüglich des Füllstands kann, beispielsweise in der oben dargestellten Form , ausgegeben werden . Alternativ dazu kann der Motor, soweit der Füllstandspegel dies zulässt, gestartet und über eine vordefinierte Zeitspanne oder solange der Füllstandspegel dies zulässt betrieben werden. Dies ermöglicht es dem Bediener, das Antriebssystem beispielsweise eine geeignete Park- oder Tankposition zu bewegen.
Die Unterbrechung des Antriebssystems kann beispielsweise durch Einwirken der Unterbrechungsvorrichtung auf eine Zündvorrichtung des Motors erreicht werden . Hier kann beispielsweise das Einleiten eines Zündimpulses auf eine Zü ndkerze unterbunden werden. Falls es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Selbstzünder wie beispielsweise einem Dieselmotor handelt, ist es alternativ möglich , die Treibstoffzufuhr durch Ansteuerung eines Elektroventils zu unterbinden. Die Detektion eines drohenden Mangels eines verbrauchenden Betriebsstoffs durch die Füllstandsüberwachungsvorrichtung kann durch eine Festlegung des Füllstandspegels unterschiedlich gestaltet werden: So ist es denkbar, dass die Füllstandsüberwachungsvorrichtung den drohenden Mangel möglichst spät an die Unterbrechungsvorrichtung meldet , so dass der Motor möglichst lange betrieben werden kann und lediglich schwerwiegende Folgen des Betriebsstoffmangels, wie beispielsweise das Eindringen von Luft in die Zulei- tung zwischen Tank und Motor, verhindert werden.
Alternativ ist auch die Vorgabe eines höheren Pegelstands möglich, so dass der drohende Betriebsstoffmangel bereits früher von der Füllstandsüberwachungsvorrichtung erkannt und / oder, wie oben bereits dargestellt, dem Bediener gemeldet werden kann . In diesem Fall kann noch eine kurze Zeitspanne bis zur Abschaltung des Motors vergehen, ohne dass nachteilige Folgen des Betriebsstoffmangels zu Schäden oder gravierenden Beeinträchtigungen führen . Die Definition des Pegelstands und die Vorgabe der Zeitspanne bis zur automatischen Abschaltung durch die Unterbrechungsvorrichtung können in diesem Fall geeignet aufeinander abgestimmt sein .
Wie bereits dargestellt, ist es möglich, mehrere Pegelstände vorzudefinieren, die durch die Füllstandsüberwachungsvorrichtung gemeldet werden. So kann bei einem sich abzeichnenden Betriebsstoffmangel eine frühzeitige Information an den Bediener ausgegeben werden. Ist der Pegelstand weiter abgesunken , können Notfallmaßnahmen eingeleitet und ein geeigneter Zeitpunkt für die Abschaltung kann abgewartet werden. Erst wenn ein sehr niedriger Pegelstand erreicht ist, bei dessen Unterschreiten mit nachteiligen Folgen für das gesamte Antriebssystem oder das betriebene Arbeitsgerät zu rechnen ist, kann eine direkte Abschaltung des Motors durch die Unterbrechungseinheit vorgenommen werden. Ergänzend zu dieser stufenweisen Reaktion kann der vorliegende Pegelstand in einem Tankbehälter kontinuierlich ausgegeben und für den Bediener sichtbar angezeigt werden .
Bei einer solchen gesteuerten Abschaltung ergibt sich im Gegensatz zur herkömm- liehen Leerfahrt des Motors die Möglichkeit, Einfluss auf den Abschaltzeitpunkt zu nehmen. Falls also der Unterbrechungsvorrichtung Informationen über einen drohenden Treibstoffmangel vorliegen und ein Zeitraum für die Abschaltung des Motors vordefiniert ist, kann sie zunächst Notfallmaßnahmen initiieren. Solche Notfallmaßnahmen können zum Ziel haben, das Antriebssystem oder das Arbeits- gerät, das durch das Antriebssystem betrieben wird, in einen sicheren Zu stand zu führen , in dem z. B. möglicherweise vorhandene Druckventile geöffnet sein können oder bewegliche Teile des Arbeitsgeräts sich in einer Ruheposition befinden. Weiterhin kann zur Abschaltung des Motors ein Betriebszustand abgewartet werden, in dem ein Anhalten des Systems vorteilhaft ist. Dies ist beispielsweise möglich beim Einsatz des Antriebssystems in einem Arbeitsgerät, das periodisch arbeitet, wie eine Presse in einem Presswerk. Hier kann vor Abschalten der Antriebseinheit der Betriebszustand abgewartet werden, bei dem die Presse zurückgefahren ist und das Werkstück einfach entfernt werden kann. Eine abrupte, betriebsstoff- mangelbedingte Unterbrechung des Antriebs in einem ungünstigen Zustand des Arbeitsgeräts kann so vermieden werden .
Je nach Art der zu bevorratenden Betriebsstoffe können verschiedene Arten von Tankbehältern im Antriebssystem vorhanden sein. So kann bei Nutzung eines Verbrennungsmotors der Treibstoff in einem Treibstofftank bevorratet werden . Falls eine Mischungsschmierung verwendet wird, wird ein Treibstoff-Öl- Gemisch in einem dafür vorgesehenen Tank bevorratet. Weiterhin ist eine Verwendung von mehreren Tanks, beispielsweise einem Haupt- und einem Reservetank, möglich . Sämtliche dieser Varianten und Kombinationen können in einem der Erfindung entsprechenden Antriebssystem vorgesehen sein und einer Überwachung unterzogen werden .
Wenn ein Antriebssystem mehrere Tankbehälter aufweist, bestehen unterschiedliche Möglichkeiten der Füllstandsüberwachung: So ist es möglich , dass für einzel- ne Tankbehälter eine eigene Füllstandsüberwachungsvorrichtung vorgesehen ist. Auch kann eine Füllstandsüberwachungsvorrichtung mehrere Tankbehälter überwachen . Jede vorhandene Füllstandsüberwachungsvorrichtung kann Informationen über einen drohenden Mangel an Betriebsstoffen an die Unterbrechungsvorrichtung liefern. So kann bei niedrigem Füllstand in einem oder mehreren Tank- behältern eine Abschaltung des Motors vorgenommen werden .
Wegen des engen Zusammenwirkens der Füllstandsüberwachungsvorrichtung und der Unterbrechungsvorrichtung können diese in einer Variante der Erfindung ganz oder teilweise integriert und mit gemeinsamen Bauelementen realisiert wer- den . Möglich ist eine Realisierung, bei der lediglich die Sensorik der Füllstandsüberwachungsvorrichtung separat angeordnet ist, alle anderen Anteile der Füllstandsüberwachungsvorrichtung und der Unterbrechungsvorrichtung jedoch mit gemeinsamen Bauteilen realisiert sind. Eine Variante der Erfindung mit einem Verbrennungsmotor weist eine Zündvorrichtung zur Zündung eines verdichteten Treibstoff-Luft-Gemischs im Brennraum eines Zylinders auf. Hierbei kann es sich um eine Magnetzündung, eine Unterbrecherzündung oder auch um eine elektronisch gesteuerte Zündung handeln . Die Unterbrechungsvorrichtung kann in dieser Variante den Betrieb des Motors da- durch unterbrechen, dass sie ein weiteres Zünden der Zündvorrichtung verhindert.
Das enge Zusammenwirken von Unterbrechungs- und Zündvorrichtung ermöglicht es, beide Vorrichtungen in einer Variante der Erfindung ganz oder teilweise zu integrieren. Auch die Füllstandsüberwachungsvorrichtung kann ganz oder teilweise gemeinsam mit der Zündvorrichtung oder der integrierten Unterbrechungsund Zündvorrichtung realisiert werden, so dass die verwendeten Bauelemente eine Einheit bilden und gemeinsam in das Antriebssystem eingebaut werden können.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist das Antriebssystem eine Vorrichtung zum Erzeugen und / oder Speichern von elektrischer Energie auf. Dies kann eine Magnetzündanlage sein, die Energie erzeugt, oder eine Batteriezündanlage mit der Möglichkeit zur Speicherung von Energie. Auch ein Generator zur Erzeugung von Energie kann im Antriebssystem integriert sein. Weiterhin kann die Speicherung und Bereitstellung von Energie durch eine Batterie oder einen Akkumulator geleistet werden. Die so bereitgestellte Energie kann nun zum Betrieb der Füllstandsüberwachungsvorrichtung und / oder der Unterbrechungsvorrichtung genutzt werden.
Wird die Magnetzündanlage zur Energieversorgung genutzt, muss kein zusätzliches Bauteil vorgesehen werden. Die Füllstandsüberwachungsvorrichtung und/ oder die Unterbrechungsvorrichtung können dann erst nach dem Start des Motors mit Energie versorgt werden . Soll die Füllstandsinformation bereits vor dem Starten des Motors ausgewertet werden, können zusätzlich eine Batterie oder ein Akkumulator genutzt werden. In diesem Fall kann ein Starten des Motors bei unzureichendem Füllstand eines der Betriebsstoffe von vornherein verhindert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist ein Sensor zur Füllstandsüberwachung des Tankbehälters vorgesehen . Ein solcher Sensor kann an oder in einem Tankbehälter oder auch an oder in der Zuleitung vom Tankbehälter zum Motor angeordnet sein. Er kann nach verschiedenen Prinzipien funktionieren , wobei sich kapazitive, optische , thermische und/ oder mechanische Messprinzipien eignen.
Die Auswahl des Messprinzips kann im Hinblick auf das Einsatzgebiet des Antriebssystems getroffen werden . So ist beim Einsatz in einem Arbeitsgerät, bei dem Antriebssystem oder Teile davon mit Beschleunigungsamplituden beauf- schlagt werden, eine sichere Messung des Pegelstands in den Tankbehältern mit mechanischen Messsystemen, beispielsweise mit Schwimmersystemen, nicht zuverlässig möglich . Dies ist z.B. bei Stampfern oder Vibrationsplatten zur Bodenverdichtung und bei Bohr- oder Schlaghämmern der Fall. Bei Kraftfahrzeugen tre- ten durch Beschleunigungen insbesondere in der Startphase Verwirbelungen in den Tankbehältern auf, die eine Bestimmung des Füllstands mit herkömmlichen Schwimmersystemen erschweren. Auch wenn das Antriebssystem in unterschiedlichen räumlichen Lagen betrieben wird, wie es beispielsweise bei kleineren Arbeitsgeräten wie Motorsägen oder Rasenmähern der Fall ist, ist die Messung mit Schwimmersystemen häufig nicht aussagekräftig. In diesen Fällen kann eine kapazitive, optische, magnetische oder thermische Messung eine Angabe des Füllstands der Tankbehälter ermöglichen .
In einer Variante des Antriebssystems arbeitet der Sensor der Füllstandsüberwa- chungsvorrichtung auf kapazitiver Basis und weist zwei Elektroden auf, die so im oder am Tankbehälter oder im oder am Zuleitungssystem positioniert sind, dass sich bei einem ausreichenden Füllstand der Betriebsstoff zwischen den Kondensatorelektroden befindet und dort als Dielektrikum wirkt. Je nach Füllstand wird so die Kapazität des Kondensators moduliert, die mit Hilfe eines Schwingkreises aus- gewertet wird und so einen Rückschluss auf den Füllstandspegel im Tank zulässt.
In einer weiteren Variante der Erfindung wird der Sensor - bezogen auf ein Höhenniveau beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Antriebssystems - möglichst tief im Tankbehälter positioniert. So kann eine lange Betriebsdauer des Antriebs und weitgehende Entleerung des Tankbehälters erreicht werden , bevor die Unterbrechungsvorrichtung den Betrieb des Motors wegen eines drohenden Betriebsstoffmangels stoppt.
Auch eine Anordnung des Sensors am oder im Zuleitungssystem zwischen Tank- behälter und Motor ist denkbar. Hierbei sollte beachtet werden, dass das Teilstück der Zuleitung von der Position des Sensors bis zum Tankbehälter eine durchgehende Steigung in Bezug auf das Höhenniveau beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Antriebssystems aufweist, die ein Aufsteigen von Luftblasen der bis dorthin im Falle einer Entleerung eindringenden Luft bei einer erneuten Befüllung des Tanks ermöglicht. So wird sichergestellt, dass nur so viel Luft in den Tankbehälter und die Zuleitung vom Tankbehälter zum Motor eindringen kann , dass diese bei einer erneuten Befüllung des Tanks selbstständig entweichen kann. Gleichzeitig wird eine lange Betriebszeit des Motors ermöglicht. Eine solche Anordnung ist geeignet zur Überwachung eines Treibstofftanks oder eines kombinierten Treibstoff-Öl-Tanks, da so verhindert wird, dass die Zuleitungen und / oder ein vorhandener Vergaser oder alternativ ein vorhandenes Einspritzsystem Luft ziehen. Diese müssten sonst vor einem Neustart des Antriebs- Systems zunächst entlüftet werden, was im Allgemeinen mit viel Mühe und vielen Startversuchen verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebssystems mit einem kapazitiven Sensor kann ein Messbehälter vorgesehen sein. Der Messbehälter kann durch einen Zulauf mit einem ersten Teil der Zuleitung stromaufwärts und durch einen Ablauf mit einem zweiten Teil der Zuleitung stromabwärts verbunden sein. Der aus dem Tankbehälter zum Motor geleitete Betriebsstoff kann in diesem Fall durch den ersten Teil der Zuleitung und den Zulauf in den Messbehälter und durch diesen hindurchgeleitet werden, und anschließend durch den Ablauf und den zweiten Teil der Zuleitung zum Motor geführt werden, so dass der Messbehälter beim Zuleiten des Betriebsstoffs aus dem Tankbehälter zum Motor durchströmt wird.
Die Elektroden können in dieser Ausführungsform als separate Bauteile in oder an dem Messbehälter angeordnet sein oder mit diesem eine bauliche Einheit bilden . Je nach Füllstand des Messbehälters wird die Kapazität zwischen den Elektroden moduliert, wodurch eine elektronische Auswertung des Füllstands ermöglicht wird. In einer Variante dieser Ausführungsform kann wenigstens eine der Elektroden Bestandteil einer Wand sein, welche den Messbehälter umschließt. Beispielsweise können die Elektroden durch zwei elektrisch voneinander isolierte Wandbereiche des Messbehälters gebildet sein. Hierdurch können die Elektroden platzsparend und in stabiler Verbindung mit dem Messbehälter angeordnet werden.
Die Wandbereiche, welche die Elektroden bilden, können entlang einer durch den Messbehälter führenden Schnittlinie in wenigstens zwei Schichten gestapelt angeordnet sein. Mit anderen Worten können die Wandbereiche derart ineinander gefaltet sein , dass sich eine abwechselnde Schichtung der beiden Wandbereiche bzw. Elektroden mit räumlicher Überlappung ergibt. Hierdurch können die durch das Dielektrikum getrennten , einander gegenüberliegenden Kondensatoroberflächen vergrößert werden, was eine geeignete Sensitivität des kapazitiven Sensors bei geringer räumlicher Ausdehnung der Messbehälters garantiert. Weiterhin ergibt sich bei einer derartigen Gestaltung des Messbehälters durch das Ineinandergreifen der Wandbereiche ein nur geringes Füllvolumen, welches sich über einen mehrfach gewinkelten Bereich erstreckt. Hierdurch wird beispielsweise eine Unempfindlichkeit des kapazitiven Sensors gegen Verwirbelu ngen des Betriebsstoffs in dem Messbehälter erreicht, die entstehen können, wenn das Antriebssystem beispielsweise in einem Arbeitsgerät starken Erschütterungen oder Vibrationen ausgesetzt wird.
In einer Variante kann der Messbehälter als integraler Bestandteil der Zuleitung, d. h. baulich integriert in die Zuleitung, vorgesehen sein . Die Elektroden des kapazitiven Sensors können in dieser Ausführungsform in oder an dem Messbehälter angeordnet sein.
In einer weiteren Variante kann ein Messbehälter ganz oder teilweise in die Füllstandsüberwachungsvorrichtung und / oder die Unterbrechungsvorrichtung integriert sein . Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn durch die gestapelte Anordnung der Wandbereiche ein Messbehälter mit geringem Volumen und geringen räumlichen Ausmaßen bei gleichzeitig ausreichender Messgenauigkeit erreicht wird. Durch die Integration des Messbehälters in die Füllstandsüber- wachungsvorrichtung und/ oder die Unterbrechungsvorrichtung in eine Baugruppe ist eine einfache elektrische Verschaltung der genannten Bauteile möglich, so dass der Verdrahtungsaufwand minimiert wird. Gleichzeitig werden Schwachstellen an einer Verdrahtung vermieden, die eine mögliche Quelle von Fehlfunktionen sein können. Dies begünstigt den Einsatz des Antriebssystems in einem Arbeitsgerät, das Erschütterungen und Vibrationen ausgesetzt ist.
Weiterhin können mehrere Messbehälter der oben beschriebenen Typen miteinander, mit der Füllstandsüberwachungsvorrichtung und / oder mit der Unterbrechungsvorrichtung zu einer Baugruppe zusammengefasst sein. Hierbei können die mehreren Messbehälter beispielsweise als Bestandteile einer einzigen Zuleitung in Folge angeordnet sein. Dies ermöglicht eine genaue und gegebenenfalls stufenweise Auswertung des Füllstands des Tankbehälters. Alternativ oder zusätzlich können die Messbehälter jeweils mit mehreren Zuleitungen, z . B. von mehreren Tankbehältern, verbunden sein. Dies ermöglicht eine Auswertung des Füllstands mehrerer Tankbehälter mit gegebenenfalls mehreren unterschiedlichen verbrauchenden Betriebsstoffen .
Ein der Erfindung entsprechendes Antriebssystem kann in verschiedenen Arbeitsgeräten verwendet werden . Insbesondere kann ein solches Antriebssystem in Ar- beitsgeräten eingesetzt werden, bei denen eine sorgfältige, proaktive Beobachtung des Füllstands der Tankbehälter aufgrund des Einsatzgebiets oder Umfelds nicht einfach möglich ist. Dies ist bei Arbeitsgeräten im Bauwesen der Fall, beispielsweise bei Stampfern und Vibrationsplatten zur Bodenverdichtung und bei Bohr- oder Schlaghämmern. Auch im land- oder forstwirtschaftlichen Bereich werden Arbeitsgeräte verwendet, die mit einem der Erfindung entsprechenden Antriebssystem versehen werden können, wie z. B . Motorsägen, Rasenmäher und Landmaschinen zum Einsatz auf unebenem Untergrund oder im steilen Gelände. Bei den genannten Arbeitsgeräten sind häufig Reversierstarter vorgesehen, so dass das Verdrängen von Luft aus dem Vergaser oder den Treibstoffleitungen nach einem Leerlaufen des Treibstofftanks mit hohem körperlichen Einsatz verbunden ist. Bei diesen und weiteren Arbeitsgeräten kann mit Hilfe der Erfindung den funktionellen Beeinträchtigungen und den materiellen Schäden vorgebeugt werden, die durch eine Entleerung der Tankbehälter im oft rauen Arbeitsbetrieb immer wieder auftreten. Darüber hinaus kann die Erfindung auch in weiteren Arbeitsgeräten eingesetzt werden und mit weiteren Formen der Füllstandsüberwachung kombiniert werden.
Ist ein solches Arbeitsgerät in einer weiteren möglichen Ausführungsvariante zu- sätzlich mit einer Steuerungsvorrichtung ausgestattet, die den Zustand des Arbeitsgeräts überwachen und beeinflussen kann, so kann diese im Zusammen wirken mit der Füllstandsüberwachungsvorrichtung und der Unterbrechungsvorrichtung nach Erkennung eines drohenden Mangels an verbrauchenden Betriebsstoffen den Zeitpunkt für eine Unterbrechung des Motors geeignet festlegen. So kann beispielsweise vor der Unterbrechung des Antriebssystems das Arbeitgerät in einen geeigneten, beispielsweise sicheren Zustand überführt werden, in dem z.B . eventuell vorhandene Sicherheitsventile geöffnet sind, Stützen ausgefahren sind, bewegliche Teile ruhig gelagert sind, Werkstücke entnehmbar sind und e- lektrisch angesteuerte Verankerungen gelöst sind, so dass das Arbeitsgerät auch nach Unterbrechung des Motors vom Einsatzort wegbewegt werden kann . Der dadurch bedingte spätere Unterbrechungszeitpunkt setzt allerdings voraus, dass der drohende Mangel eines Betriebsstoffs rechtzeitig durch die Füllstandsüberwachungsvorrichtung gemeldet wird, so dass eine für diese Maßnahmen ausreichende Zeitspanne noch vor der Unterbrechung des Motors verstreichen kann .
Ein derartiges Antriebssystem kann in einer Ausführungsform eine Steuerungsvorrichtung zum Überwachen und Steuern eines Zustands eines durch das Antriebssystem betriebenen Arbeitsgeräts aufweisen. Wenn die Füllstandsüberwachungsvorrichtung das Absinken des Füllstands unter den vorbestimmten Füll- standspegel feststellt, kann die Steuerungsvorrichtung abhängig von dem Zustand des Arbeitsgeräts einen Zeitpunkt zum Unterbrechen des Betriebs des Motors durch die Unterbrechungsvorrichtung festlegen. Weiterhin kann die Steuerungs- vorrichtung das Unterbrechen des Betriebs durch die Unterbrechungsvorrichtung zu dem Zeitpunkt steuern. Hierdurch kann ein voraussichtlich geeigneter Zeitpunkt für die Abschaltung beispielsweise im Hinblick auf einen Betriebszu stand des Arbeitsgeräts gewählt werden .
In einer Variante dieser Ausführungsform kann der Zeitpunkt durch die Steue- rungsvorrichtung derart bestimmt und / oder das Arbeitsgerät derart gesteuert werden, dass sich das Arbeitsgerät zu dem Zeitpunkt voraussichtlich in einem betriebssicheren und/ oder für die Wartung geeigneten Zustand befindet. Beispielsweise kann ein Zeitpunkt abgewartet werden, zu dem, wie oben bereits ausgeführt, eventuell vorhandene Sicherheitsventile eines Druckbehälters geöffnet sind und bewegliche, z. B . schwingende Teile ruhig gelagert bzw. arretiert sind. Weiterhin kann der Zustand des Arbeitsgeräts vor der Abschaltung so beeinflusst werden, dass er im gewählten Zeitpunkt voraussichtlich für die Abschaltung geeignet ist. So können Stützen eines beispielsweise im Betrieb manuell geführten Arbeitsgerätes ausgefahren und Klappen oder Pressen geöffnet werden, so dass Werkstücke beispielsweise aus einer Hydraulikpresse entnehmbar sind. Weiterhin kann eine elektrisch gesteuerte Verankerung des Arbeitsgeräts gelöst werden, so dass das Arbeitsgerät auch nach Unterbrechung des Motors vom Einsatzort wegbewegt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann der Zeitpunkt insbesondere derart durch die Steuerungsvorrichtung bestimmt werden , dass ein von dem Arbeitsgerät bearbeiteter Werkstoff und / oder ein von dem Arbeitsgerät bearbeitetes Werkstück von dem Arbeitsgerät entfernbar und/ oder entfernt ist. Dies kann beispielsweise bei Werkstoffen sinnvoll sein, die während der Abschaltphase aushärten oder sich mit dem Arbeitsgerät dauerhaft verbinden können. So kann es sinnvoll sein , Öffnungen, Klappen und / oder Ventile zur Ausleitung vor der Abschaltung zu öffnen, und / oder einen Auswurf bzw. eine Entfernu ng beispielsweise du rch das Arbeitsgerät oder einen Bediener abzuwarten. Beispielsweise kann eine rechtzeitige Ausleitung flüssigen Betons aus einer Betonmischanlage oder einer Betonpumpe fü r deren weitere Verwendbarkeit entscheidend sein , da nach einem Aushärten des Betons das Arbeitsgerät nicht mehr einsetzbar wäre.
In einem Verfahren zum Überwachen des Füllstands des Tankbehälters weist das Antriebssystem weiterhin eine Steuerungsvorrichtung zum Überwachen u nd Steuern des Zustands des durch das Antriebssystem betriebenen Arbeitsgeräts auf. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Festlegen des Zeitpunkts zum Unterbrechen des Betriebs des Motors durch die Steuerungsvorrichtung, wenn die Füllstandsüberwachungsvorrichtung das Absinken des Füllstands unter den vorbestimmten Füllstandspegel feststellt, wobei der Zeitpunkt in Abhängigkeit von dem Zustand des Arbeitsgeräts bestimmt wird. Zudem umfasst das Verfahren ein Steuern des Unterbrechens des Betriebs zu dem Zeitpunkt durch die Steuerungsvorrichtung, beispielsweise gemäß der obigen Beschreibung.
Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel mit einem Treibstofftank u nd einem kapazitiven Füllstandssensor bei ausreichendem Vorhandensein von Treibstoff;
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bei zu niedrigem Füllstandspegel des Treibstofftanks;
Fig. 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel mit einem Treibstoff- und einem Reservetreibstofftank und kapazitiven Füllstandssensoren bei zu niedrigem Füllstandspegel im Treibstofftank;
Fig. 4 schematisch ein Ausführungsbeispiel mit einem Treibstoff- und einem Reservetreibstofftank mit mechanischen Füllstandssensoren, die gemeinsam überwacht werden , bei einem zu niedrigen Füllstandspegel im Treibstofftank;
Fig. 5 schematisch ein Ausführungsbeispiel mit einem Treibstoff- und einem Reservetreibstofftank mit kapazitiven Füllstandssensoren am Zuleitungssystem zwischen den Tankbehältern und dem Motor bei zu niedrigem Füllstandspegel im Treibstofftank; und
Fig. 6 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Messbehälters mit kapazitivem Füllstandssensor .
In Fig. 1 wird eine erfindungsgemäße Antriebseinheit gezeigt, bei der der Füllstand eines Treibstofftanks 1 überwacht wird . Der Treibstofftank 1 weist eine ausreichende Befüllung mit Treibstoff 2 auf. Zum Messen des Füllstandspegels wird ein kapazitiver Sensor 3 verwendet, der zwei Elektroden 3a und 3b aufweist, zwischen denen der Treibstoff 2 in Abhängigkeit von seinem Füllstand als Dielektrikum wirkt. In Fig. 1 ist der Zwischenraum zwischen den Elektroden 3a und 3b vollständig mit dem Treibstoff 2 gefüllt, was durch den kapazitiven Sensor 3 er- kannt wird. Der Treibstoff 2 wird über eine Zuleitung 4 einem Vergaser 5 eines Verbrennungsmotors zugefü hrt. Da die Wirkungsweise eines Verbrennungsmotors bekannt ist, wird sie hier nicht weiter detailliert und beschrieben.
Die Auswertung des Füllstandspegels wird in dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel in einer kombinierten Füllstandsüberwachungs- und Unterbrechungsvorrichtung 6 vorgenommen. Hier werden die Signale des kapazitiven Sen sors 3 ausgewertet, und beim Unterschreiten des vorbestimmten Füllstandspegels wird die weitere Zündung der Antriebseinheit unterbunden. Hierzu wird die Weiterleitung des Zündimpulses auf die Zündkerze 7 unterbunden.
Die Spannungsversorgung der Füllstandsüberwachungs- und Unterbrechungsvorrichtung 6 sowie der Zündkerze 7 wird in dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Anordnung sichergestellt, die aus dem Anwendungsgebiet der Magnetzündanlagen bekannt ist. Hierzu wird ein an einer zu dem Motor gehörenden Kurbelwelle 8 befestigter oder von der Kurbelwelle 8 drehend betriebener Magnet 9 an einem Joch 10 vorbeigeführt, wodurch ein Hochspannungsimpuls erzeugt wird. Die kombinierte Füllstandsüberwachungs- und Unterbrechungsvorrichtung 6 entzieht dem Joch 10 Energie. Diese Energie speist den Betrieb der kombinierten Füllstandsüberwachungs- und Unterbrechungsvorrichtung 6 und des kapazitiven Sensors 3. Bei ausreichendem Vorhandensein von Treibstoff 2 im Treibstofftank 1 wird sie weiterhin als Zündimpuls für die Zündkerze 7 weitergeleitet.
Fig. 2 beschreibt die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsvariante der Erfindung bei niedrigem Füllstandspegel des Treibstoffs 2 im Treibstofftank 1 . Bei einem Absinken des Füllstandsniveaus des Treibstoffs 2 gelangt Luft zwischen die Elektroden 3a und 3b, was durch den kapazitiven Sensors 3 und damit durch die kombinierte Füllstandsüberwachungs- und Unterbrechungsvorrichtung 6 erkannt wird. Diese unterbindet nun die Zündung der Zündkerze 7 und unterbricht damit den Betrieb des Verbrennungsmotors der Antriebseinheit. In der in Fig. 2 gezeigten Anordnung wird ersichtlich, das durch eine Anordnung der Elektroden 3a und 3b im Treibstofftank 1 ein Grenzstandspegel für das Füllstandsniveau des Treibstoffs 2 vorbestimmt wird, dessen Unterschreiten durch den kapazitiven Sensor 3 erkannt wird. In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebssystems dargestellt. Hier ist zusätzlich zum Treibstofftank 1 ein Reservetreibstofftank 1 1 vorgesehen, indem eine Treibstoffreserve 12 für den Betrieb des Motors bevorratet wird. Im Reservetreibstofftank 1 1 wird der Füllstand durch einen zweiten kapazitiven Sensor 13 überwacht. Die Treibstoffreserve 12 wird über eine Reservezuleitung 1 4 vom Reservetreibstofftank 1 1 in den Vergaser 5 geleitet. Hier bleibt die Zündung der Zündkerze 7 durch die kombinierte Füllstandsüberwa- chungs- und Unterbrechungsvorrichtung 6 möglich, obwohl der Treibstofftank 1 einen zu niedrigen Füllstandspegel aufweist, da im Treibstoffreservetank 1 1 noch eine ausreichende Treibstoffreserve 12 zur Verfügung steht.
Fig. 4 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems, bei der der Füllstand in den Tankbehältern durch ein mechanisches Schwimmersystem überwacht wird. Hierzu ist im Treibstofftank 1 ein Schwimmersystem 15 vorgesehen , bei dem durch die Position eines Schwimmers 16 der Pegelstand des Treibstoffs 2 gemessen wird. Eine niedrige Position des Schwimmers 16 wird bedingt durch einen geringen Füllstand des Treibstoffs 2. Sie wird erkannt durch einen Detektor 1 7, der durch optische oder magnetische Erkennung die Position des Schwimmers 1 6 in einem vordefinierten Bereich erkennt und an die kombinierte Füllstandsüberwachungs- und Unterbrechungsvorrichtung 6 signalisiert. Auch der Reservetreibstofftank 1 1 ist mit einem Reserveschwimmer 18 an einem Reserveschwimmersystem 19 ausgestattet, dessen Position durch den Füllstand der Treibstoffreserve 12 bedingt wird. Die Position des Reserveschwimmers 18 wird ebenfalls durch den Detektor 1 7 erkannt und an die kombinierte Füllstandsüberwachungs- und Unterbrechungsvorrichtung 6 gemeldet. Auch in Fig. 4 wird aufgrund des niedrigen Füllstands im Treibstofftank 1 die Zündung der Zündkerze 7 durch die kombinierte Füllstandsüberwachungs- und Unterbrechungsvorrichtung nicht unterbunden, da der Reservetreibstofftank 1 1 noch eine ausreichende Treibstoffreserve 1 2 ausweist.
Fig. 5 zeigt eine weitere Au sgestaltung eines erfindu ngsgemäßen Antriebssystems, bei der der Füllstand des Treibstoffs 2 nicht am oder im Treibstofftank 1 ermittelt wird , sondern an der Zuleitung 4 des Treibstofftanks 1 zum Vergaser 5. Hier ist ein kapazitiver Leitungssensor 20 angeordnet, der dielektrisch vom Füllstand des Treibstoffs in der Zuleitung 4 moderiert wird. Ebenso wird der Füllstand des Reservetreibstofftanks 1 2 durch einen zweiten kapazitiven Leitungssensor 2 1 an der Reservezuleitung 14 zum Vergaser 5 gemessen. Die Positionierung des kapazitiven Leitungssensors 20 ist in Fig. 5 so gewählt, dass ein Treibstoffmangel erst nach vollständiger Entleerung des Treibstofftanks 1 und bei beginnender Entleerung der Zuleitung 4 erkannt wird , jedoch bevor Luft in das waagerechte Teilstück der Zuleitung 4 gelangen kann. Hierzu ist die Anordnung des kapazitiven Leitungssensors 20 am ersten, senkrecht vom Treibstofftank 1 abgehenden Teilstück der Zuleitung 4 gewählt.
In Fig. 5 wird die Zündung der Zündkerze 7 durch die kombinierte Füllstandsü - berwachungs- und Unterbrechungsvorrichtung 6 zunächst verhindert, um ein Eindringen von Luft in die Zuleitung 4 zu unterbinden. So wird erreicht, dass bei einer Entleerung des Treibstofftanks 1 keine Luft in die Zuleitung 4 eindringt, die bei einer Neubefüllung des Treibstofftanks 1 nicht selbstständig entweichen kann.
Gleichzeitig kann eine Notstartfunktion ein erneutes Starten des Motors unter Nutzung der im Reservetreibstofftank 1 1 befindlichen Treibstoffreserve 1 2 ermöglicht werden, um beispielsweise eine Wegbewegung eines durch den Motor betriebenen Arbeitsgeräts in Notfällen zu ermöglichen. Es muss dabei allerdings in Kauf genommen werden, dass durch einen entstehenden Sog Luft in die Zuleitung 4 gelangt. Hier wird deutlich, dass in der kombinierten Füllstandsüberwachungsund Unterbrechungsvorrichtung 6 eine komplexe und beliebig zu gestaltende Abschaltlogik realisiert werden kann.
Darüber hinaus wird in Fig. 5 auch durch die Positionierung des zweiten kapazitiven Leitungssensors 2 1 am ersten, senkrecht von Reservetreibstofftank 1 1 abgehenden Teilstück der Reservezuleitung 14 sichergestellt, dass auch diese vor dem Eindringen von Luft geschützt ist.
Weiterhin ist in Fig. 5 eine Meldevorrichtung M gezeigt, durch welche optische und/oder akustische Meldungen ausgegeben werden können, wenn die Füllstandsüberwachungsvorrichtung 6 das Absinken des Füllstands im Treibstofftank 1 und/ oder im Reservetank 1 1 unter den vorbestimmten Füllstandspegel und/oder einen weiteren vorbestimmten Füllstandspegel feststellt. Die Meldevorrichtung M weist beispielsweise eine akustische Meldevorrichtung MA auf, welche als Lautsprecher oder Summer gestaltet sein und akustische Meldungen und / oder Warnsignale entsprechend dem erkannten Füllstand ausgeben kann . Weiterhin ist eine erste optische Meldevorrichtung MO l in Form einer Leuchtdiode vorgesehen , welche du rch Leuchten , Blinken oder Farbwechsel optische Meldungen und / oder Warnsignale entsprechend dem erkannten Füllstand ausgeben kann. Zudem ist eine weitere optische Meldevorrichtung M02 vorgesehen , in welcher Meldungen bezüglich des Füllstands als Klartext ausgegeben werden können . Im Beispiel wird ein Hinweis auf eine Nutzung des Reservetanks gegeben.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Messbehälters 22 mit kapazitivem Füllstandssensor .
Der Messbehälter 22 weist einen Zulauf 23 auf, welcher mit einem ersten Teil der Zuleitung 4 , 14 stromaufwärts, d .h . in Richtung des angeschlossenen Treibstofftanks 1 bzw. Reservetreibstofftanks 1 1 verbunden sein kann. Weiterhin weist der Messbehälter 22 einen Ablauf 24 auf, welcher mit einem zweiten Teil der Zuleitung 4, 14 stromabwärts verbunden sein kann . Der vom Treibstofftank 1 oder vom Reservetreibstofftank 1 1 durch die Zuleitungen 4, 1 4 zum Vergaser 5 geleitete Treibstoff kann daher durch den Zulauf 23 in einen Innenraum 25 des Messbehälters, durch diesen hindurch zum Ablauf 24 und durch den zweiten Teil der Zuleitung 4, 14 zum Vergaser 5 geleitet werden. Hierdurch wird der Innenraum 25 des Messbehälters 22 von dem Treibstoff 2 , 21 durchströmt.
Weiterhin weist der Messbehälter 22 zwei Wandbereiche E l , E2 auf, welche durch elektrische Isolatoren 26, 27 elektrisch voneinander getrennt sind und den Innenraum 25 des Messbehälters 22 dicht umschließen . Die Wandbereiche E l , E2 bestehen aus elektrisch leitfähigem Material und sind als Kondensatorplatten eines Kondensators gestaltet. Weiterhin sind die Wandbereiche E l , E2 mit einer Mess- und Au swerteeinheit (nicht dargestellt) über elektrische Leitungen (nicht dargestellt) verbunden . Die Wandbereiche E l , E2 sind entlang einer durch den Messbehälter führenden Schnittlinie S in wenigstens zwei Schichten derart ineinander gefaltet, dass sich eine abwechselnde Schichtung der beiden Wandbereiche E l , E2 mit räumlicher Überlappung im Bereich der Schnittlinie S ergibt. Hierdurch entsteht eine gewinkelte Struktur des Innenraums 25 , die es ermöglicht, trotz großer Flächen der als Kondensatorplatten ausgebildeten Wandbereiche E l , E2 eine geringe räumliche Au sdehnung des Messbehälters 22 zu erreichen.
Abhängig vom bevorateten Treibstoff 2 oder der Treibstoffreserve 1 2 kann der Messbehälter 22 einen variablen Füllstand aufweisen. Der Treibstoff 2 bzw. die Treibstoffreserve 12 und eine gegebenenfalls im Innenraum 25 vorhandene Luft wirken als Dielektrikum zwischen Wandbereichen E l , E2 und modulieren so füllstandsabhängig eine Kapazität des Kondensators. Durch eine Auswertung der Kapazität, beispielsweise mit Hilfe eines Schwingkreises (nicht dargestellt), kann daher der Füllstand des Messbehälters 22 bestimmt werden. Gleichzeitig haben wegen der gewinkelten Gestaltung des Innenraums 25 Vibrationen und Erschütterungen nur geringe Auswirkung auf den Füllstand des Innenraums, was eine stabile Messung auch beim Einsatz in Arbeitsgeräten , die starken Beschleunigungen, Erschütterungen und Vibrationen ausgesetzt sein, ermöglicht.
Der Messbehälter 22 kann integraler Bestandteil der Zuleitung 4 und / oder der Reservezuleitung 14 sein. Beispielsweise kann der Messbehälter 22 - analog zu der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform - am ersten , im Wesentlichen senkrecht vom Treibstofftank 1 abgehenden Teilstück der Zuleitung 4 bzw. am ersten , im Wesentlichen senkrecht vom Reservetreibstofftank 1 1 abgehenden Teilstück der Reservezuleitung 14 angeordnet sein , so dass ein Eindringen von Luft in einen schwer zu entlüftenden Teil der Zuleitung 4 bzw. der Reservezuleitung 14 verhindert wird.
Weiterhin kann der Messbehälter 22 integraler Bestandteil der kombinierten Füllstandsüberwachungs- und -unterbrechungsvorrichtung 6 und damit integraler Teil einer Motorelektronik-Baugruppe sein. Hierdurch kann ein Verdrahtungs- aufwand bei der elektronischen Zusammenschaltung der genannten Vorrichtungen minimiert werden. Da bei dieser Gestaltung Treibstoff durch die Motorelektronik-Baugruppe fließt, ist eine geeignete Gestaltung eines Durchflusskanals vorzusehen, die beispielsweise geeignete Schlauchstutzen erfordern kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Antriebssystem mit:
einem Motor;
einem Tankbehälter ( 1 ) zur Bevorratung eines verbrauchenden Betriebsstoffes (2) für den Motor; und
- einer Füllstandsüberwachungsvorrichtung (6) zum Überwachen des Füllstands in dem Tankbehälter ( 1 ) und / oder in einer Zuleitung (4) von dem Tankbehälter ( 1 ) zu dem Motor;
gekennzeichnet durch
eine Unterbrechungsvorrichtung (6) zum Unterbrechen des Betriebs des Motors, wenn die Füllstandsüberwachungsvorrichtung (6) das Absinken des Füllstands unter einen vorbestimmten Füllstandspegel feststellt.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Motor eine Zündvorrichtung (7) zum Zünden des Motors aufweist, und dass die Unterbrechungsvorrichtung das Stoppen des Betriebs des Motors durch Unterbinden der Zündung des Motors durch die Zündvorrichtung bewirkt.
3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Unterbrechungsvorrichtung (6) und/ oder die Füllstandsüberwachungsvorrichtung (6) ganz oder teilweise in die Zündvorrichtung (7) integriert ist.
4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , gekennzeichnet durch eine Steuerungsvorrichtung zum Überwachen und Steuern eines Zustands eines durch das Antriebssystem betriebenen Arbeitsgeräts ,
wobei, wenn die Füllstandsüberwachungsvorrichtung (6) das Absinken des Füllstands unter den vorbestimmten Füllstandspegel feststellt, die Steuerungsvorrichtung abhängig von dem Zustand des Arbeitsgeräts einen Zeitpunkt zum Un- terbrechen des Betriebs des Motors festlegt und das Unterbrechen des Betriebs durch die Unterbrechungsvorrichtung (6) zu dem Zeitpunkt steuert.
5. Antriebssystem nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass durch die Steueru ngsvorrichtung der Zeitpunkt derart bestimmbar u nd / oder das Arbeitsgerät derart steuerbar ist, dass sich das Arbeitsgerät zu dem Zeitpunkt vor- aussichtlich in einem betriebssicheren und/ oder für die Wartung geeigneten Zu stand befindet.
6. Antriebssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , dass der Zeitpunkt derart bestimmbar ist, dass zu dem Zeitpunkt ein von dem Arbeits- gerät bearbeiteter Werkstoff und/ oder ein von dem Arbeitsgerät bearbeitetes Werkstück von dem Arbeitsgerät entfernbar und / oder entfernt ist.
7. Antriebssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Füllstandsüberwachungsvorrichtung (6) einen Sensor (3 ) zum Überwachen des Füllstands aufweist, und
dass der Sensor (3) ein kapazitiver , optischer , magnetischer oder thermischer Sensor ist, der am oder im Tankbehälter ( 1 ) oder an oder in der Zuleitung (4) angeordnet ist.
8. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sen- sor (3 ) ein kapazitiver Sensor ist und zwei Elektroden (3a, 3b) aufweist, zwischen denen der Betriebsstoff in Abhängigkeit von seinem Füllstand als Dielektrikum wirkt.
9. Antriebssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) derart an der Zuleitung (4) angeordnet ist, dass die Zuleitung (4) von der Position des Sensors (20) bis zum Tankbehälter ( 1 ) eine durchgehende Steigung aufweist.
10. Antriebssystem nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch
einen Messbehälter mit einem mit einem ersten Teil der Zuleitung strom aufwärts verbunden Zulauf und einem mit einem zweiten Teil der Zuleitung stromabwärts verbunden Ablauf,
wobei die Elektroden (3a, 3b) an oder in dem Messbehälter angeordnet sind.
1 1 . Antriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektroden durch zwei elektrisch voneinander isolierte Wandbereiche des Messbehälters gebildet sind und
die Wandbereiche entlang einer durch den Messbehälter führenden Schnittlinie in wenigstens zwei Schichten abwechselnd ineinander gefaltet sind.
1 2. Arbeitsgerät, das ein Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 aufweist.
13. Verfahren zum Überwachen eines Füllstands eines Tankbehälters ( 1 ) zur Bevorratung eines verbrauchenden Betriebsstoffes (2) für einen Motor eines An triebssystems, wobei das Antriebssystem eine Füllstandsüberwachungsvorrich tung (6) zum Überwachen des Füllstands in dem Tankbehälter ( 1 ) und / oder in einer Zuleitung (4) von dem Tankbehälter ( 1 ) zu dem Motor und eine Unterbre- chungsvorrichtung (6) zum Unterbrechen des Betriebs des Motors aufweist, gekennzeichnet durch:
Au swerten des Füllstands des Tankbehälters ( 1 ) durch die Füllstandsüberwachungsvorrichtung (6) ; und
Unterbrechen des Betriebs des Motors, wenn die Füllstandsüberwachungsvorrichtung (6) das Absinken des Füllstands unter einen vorbestimmten Füllstandspegel feststellt.
1 4. Verfahren nach Anspru ch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund des Feststellens des Absinkens des Füllstands unter den vorbestimmten Füllstandspegel und / oder einen weiteren vorbestimmten Füllstandspegel eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen ausgelöst werden:
sofortiges Unterbrechen des Betriebs des Motors;
Unterbrechen des Betriebs des Motors nach einer vorbestimmten Zeitspan- ne nach Feststellen des Absinkens des Füllstandspegels unter den vorbestimmten Füllstandspegel und / oder den weiteren vorbestimmten Füllstandspegel ;
Aktivieren einer akustischen und / oder optischen Meldung durch eine Meldevorrichtung (M , MA, MO l , M02).
1 5. Verfahren nach Anspruch 1 3 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem eine Steuerungsvorrichtung zum Überwachen und Steuern eines Zustands eines durch das Antriebssystem betriebenen Arbeitsgeräts aufweist, mit:
Festlegen eines Zeitpunkts zum Unterbrechen des Betriebs des Motors durch die Steuerungsvorrichtung, wenn die Füllstandsüberwachungsvorrichtung (6) das Absinken des Füllstands unter den vorbestimmten Füllstandspegel feststellt, wobei der Zeitpunkt in Abhängigkeit von dem Zustand des Arbeitsgeräts bestimmt wird; und
Steuern des Unterbrechens des Betriebs zu dem Zeitpunkt durch die Steue- rungsvorrichtung.
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