WO2018104232A2 - Vergaser für einen verbrennungsmotor eines arbeitsgerätes sowie verfahren zum ansteuern eines vergasers - Google Patents

Vergaser für einen verbrennungsmotor eines arbeitsgerätes sowie verfahren zum ansteuern eines vergasers Download PDF

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    • F02M69/38—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by means for facilitating the starting-up or idling of engines or by means for enriching fuel charge, e.g. below operational temperatures or upon high power demand of engines having an enrichment mechanism modifying fuel flow to injectors, e.g. by acting on the fuel metering device or on the valves throttling fuel passages to injection nozzles or overflow passages using fuel pressure, e.g. by varying fuel pressure in the control chambers of the fuel metering device

Definitions

  • TITLE Carburetor for an internal combustion engine of a working device and method for driving a carburettor
  • the present invention relates to a carburetor for an internal combustion engine of an implement, which has a venturi and connected to a fuel tank control chamber, wherein the control chamber is connected via an opening into an interior of the air vent fuel line with the venturi, wherein between the control chamber and the mouth of the Fuel line in the interior of the venturi a pumping chamber is arranged with a membrane element in the fuel line, wherein the membrane element is movable by means of an actuating element. Furthermore, the invention relates to a method for driving a corresponding carburetor and a working device with such a carburetor.
  • a carburetor is known for example from DE 20 2009 007 558 Ul.
  • a membrane element is arranged, which forms a pumping unit in order to be able to flexibly adapt the flow rate of the fuel flow in the fuel line.
  • the membrane element is movable via an adjusting element, wherein the adjusting element may be a piezoelectric element.
  • the adjusting element may be a piezoelectric element.
  • a flow diode is arranged, wherein the flow diodes, the pumping chamber and the membrane element form a regulating unit.
  • the carburetor according to the invention is characterized in that the membrane element together with a fuel flowing in the fuel line and in the pumping chamber fuel forms a spring-mass-vibration system, wherein a voltage and / or a frequency of the spring-mass vibration - Are adjustable system and the membrane element together with a fuel in the fuel line and in the pumping chamber flowing fuel forms a spring mass-vibration system, wherein a voltage and / or a frequency of the spring-mass-vibration system are adjustable.
  • the method according to the invention is characterized in that the membrane element together with a fuel flowing in the fuel line and in the pumping chamber fuel forms a spring-mass-vibration system, wherein a voltage and / or a frequency of the spring-mass vibration - Systems are set.
  • the membrane element and the fuel flowing in the fuel line and the pumping chamber together form a so-called spring-mass-oscillating system. Due to the up and down movement of the membrane element, the membrane element has spring properties, so that the membrane element forms the spring of the spring-mass-vibration system.
  • the mass of the spring mass-vibration system is formed by the fuel flowing in the fuel line and the pumping chamber. According to the invention, it is provided that the voltage and / or frequency of the spring-mass-vibration Systems or the voltage and / or the frequency by means of which the spring-mass-vibration system is operated, are adjustable.
  • Oscillating system can be influenced.
  • the spring-mass-vibration system is operated at a resonant frequency of the spring-mass-vibration system.
  • the resonant frequency is the frequency at which the amplitude of the oscillatory spring-mass-vibration system is greater than when the spring-mass-vibration system is excited by adjacent frequencies.
  • the resonance frequency thus corresponds to the natural frequency of the spring-mass-vibration system. If the spring-mass vibration system is operated during the throttle operation of the carburetor at the resonance frequency of the spring-mass-vibration system, the throttle effect of the regulating unit and thus the carburetor can be significantly improved or increased.
  • the operation of the spring mass-vibration system with its resonant frequency during throttle operation of the carburetor allows a very good adjustability and efficient control of the diaphragm element via the actuator and thus the carburettor by an efficient use of the electrical energy of the spring mass-vibration system.
  • the achievable throttle power can be significantly increased, whereby the size of the membrane element compared to conventionally used membrane elements can be reduced.
  • both the membrane element and the pump chamber and thus the entire carburetor can be dimensioned to be smaller.
  • the actuator for moving the membrane element is operated at a constant voltage and at a varying excitation frequency.
  • the actuator is operated frequency-controlled, wherein the voltage applied to the actuator voltage is not changed.
  • the excitation frequency of the actuating element is then set such that the spring-mass-vibration system is operated at its resonance frequency.
  • the actuating element for moving the membrane element is operated at a constant frequency and a varying excitation voltage.
  • the actuator is operated voltage-controlled, wherein the voltage applied to the actuator frequency is not changed, but is kept at a constant level. This allows a particularly good adjustability and energy-efficient control of the actuating element for moving the membrane element.
  • the adjusting element is controlled such that the voltage is changed and the frequency remains constant, it is preferably provided that the constant frequency corresponds to the resonance frequency of the spring-mass-vibration system. If the set constant frequency is equal to or equal to the resonance frequency of the spring-mass-vibration system, a particularly good throttle performance or throttle effect can be achieved in throttle operation of the carburetor.
  • the membrane element not only serves to form a pump unit, but the membrane element can also be designed as an information transmitter.
  • the transmission of information preferably both simple information and more complex information is output from the membrane element. Due to the fact that the membrane element undertakes the transmission of information, it is no longer necessary to arrange additional electrical components in the carburetor, which usually undertake an information transmission. The number of parts to be installed in a carburetor, in particular electronic components, can thereby be reduced, as a result of which the carburetor as a whole can have a more compact design or design.
  • the information output by the membrane element can be used, for example, to diagnose the function of the carburettor.
  • the membrane element may preferably output a sound signal and / or a voice signal.
  • a sound signal may be output from the membrane element.
  • a single tone can be output, or it can also be a tone sequence of several tones are output.
  • the output of more complex information can be done for example by the output of a speech signal.
  • the speech signal may be in the form of voice messages, in particular the output of single or multiple juxtaposed, previously stored words.
  • the adjusting element In order to move the membrane element up and down, the adjusting element is provided, wherein the adjusting element may preferably have a capacitor as an energy source.
  • the capacitance of the capacitor is usually greater than the capacitance of the membrane element.
  • the large capacitance of the capacitor prevents a voltage drop while the membrane element is driven.
  • the capacitor must be discharged.
  • the discharge takes place by means of a switch for grounding by means of a resistor.
  • no switch is used for discharging the capacitor, but that the capacitor is replaced by means of a capacitor Sound signal of the Mennbranelennents is dischargeable.
  • the membrane element can also be used for discharging the capacitor, it is no longer necessary to install a switch and other electronic components in the carburetor, so that the number of electronic components in the carburetor can be further reduced, thereby In turn, costs can be saved.
  • the sound signal of the membrane element for discharging the capacitor has a frequency which is higher than the resonance frequency of the spring-mass-vibration system.
  • the sound signal generated by the high frequency of the membrane element is preferably short, so that the high frequency has no influence on the flow or the flow movement of the fuel.
  • the length of the sound signal of the membrane element for discharging the capacitor is preferably controllable by means of a microprocessor.
  • the duration of the sound signal can be controlled in a simple manner.
  • the object of the invention is further achieved by means of a working device which has an internal combustion engine which has a carburetor which is designed and developed as described above.
  • An implement may be, for example, a chainsaw, a circular saw or a cut-off grinder.
  • 1 is a schematic representation of a carburetor according to the invention
  • 2 is a graphical representation of a control of a frequency-controlled actuator for moving a membrane element
  • FIG. 3 shows a graphical representation of a regulation of a voltage-controlled actuating element for moving a membrane element
  • Fig. 4 is a schematic representation of the function of a membrane element
  • Fig. 5 is a schematic representation of a procedure for discharging a serving as an energy source for an actuator capacitor.
  • Fig. 1 shows schematically a carburetor 100 for an internal combustion engine of a working device.
  • the carburetor 100 has an air funnel 10, in whose interior 11 a throttle valve 12 is arranged. According to the arrow 13, air flows through the venturi 10, wherein the throttle valve 12 is arranged in the flow direction of the air behind a cross-sectional constriction 14 of the inner space 11 of the venturi 10. By the cross-sectional constriction 14, a Venturi effect or a Venturi nozzle is formed.
  • a fuel line 15 into the interior 11 of the air duct 10.
  • the fuel line 15 connects a connected to a fuel tank, not shown, control chamber 16 with the venturi 10.
  • a pumping chamber 18 is arranged in the fuel line 15, wherein the arranged in the pumping chamber 18 membrane element 19 shown here by dashed lines is.
  • the membrane element 19 forms a pumping unit.
  • the membrane element 19 is moved via an adjusting element 22, which may be a piezoelectric element, for example.
  • flow direction of the fuel through the fuel line 15 is arranged in front of and behind the pumping chamber 18 each have a flow diode 21.
  • the flow diodes 21, the pumping chamber 18 and arranged therein membrane element 19 together form a regulating unit, which can adjust the flow of fuel in the fuel line 15 of the control chamber 16 to the mouth 17 in the venturi 10 efficiently and flexibly.
  • a periodic activation of the membrane element 19 by means of the adjusting element 22 an overpressure and underpressure are periodically generated in the pumping chamber 18 by an up and down movement of the membrane element 19.
  • the periodic volume change generated thereby, in conjunction with the diodeicity of the flow diodes 21, results in a pumping action of the regulating unit.
  • This pumping action is opposite to the arrow 20 of the fuel in the fuel line 15, whereby the regulating unit can act as a throttling unit.
  • the membrane element 19 forms together with the flowing in the fuel line 15 and in the pumping chamber 18 fuel from a spring-mass vibration system in which by the spring action of the diaphragm member 19, the membrane element 19 acts as a spring and in the fuel line 15 and the pumping chamber 18 flowing fuel acts as a mass.
  • this spring-mass-vibration system is operated in throttle operation of the carburetor 100 at the resonant frequency and thus the natural frequency of the spring-mass-vibration system.
  • the adjusting element for moving the membrane element 19 can be operated frequency-controlled or voltage-controlled.
  • FIG. 2 graphically shows a frequency-controlled regulation of the actuating element for moving the membrane element 19.
  • the excitation frequency of the Adjusting element 22 is variable or variable, whereas the voltage at which the actuating element 22 is driven, remains constant.
  • the fuel flow is the lowest and thus the throttling effect highest, when the excitation frequency of the actuating element 22 of the resonance frequency, shown here in dashed lines, corresponds to the spring-mass-vibration system.
  • the control element 22 is therefore operated at an excitation frequency which corresponds to the resonant frequency of the spring-mass-vibration system.
  • FIG. 3 graphically shows a voltage-controlled regulation of the actuating element 22.
  • the actuating element 22 is thereby controlled with a constant, unchanging frequency and a variable excitation voltage.
  • the fuel flow is the lowest, and thus the throttle effect highest, when the excitation voltage of the control element 22 increases.
  • the throttle effect is approximately linear to the excitation voltage. This allows a well adjustable and efficient way to control the actuator 22.
  • the constant frequency of the adjusting element 22 for moving the membrane element 19 corresponds to the resonant frequency of the spring-mass-vibration system.
  • Fig. 3 the possibilities of the function of the membrane element 19 are shown.
  • the membrane element 19 is driven by the control element 22 via a control. There are two modes for the control.
  • the membrane element 19 has only the function of a pump unit in order to be able to realize a pressure generation in the pumping chamber 18 by an up and down movement of the membrane element 19.
  • the adjusting element 22 for moving the membrane element 19 is driven in a frequency-driven control of the actuating element 22 preferably at a frequency less than 100 Hz.
  • the Mennbranelennent 19 can also be operated in mode 2, wherein in the mode 2, the membrane element 19 in addition to its function as a pumping unit also has a function as an information transmitter.
  • the adjusting element 22 for moving the membrane element 19 is driven at a frequency-driven control of the actuating element 22 preferably at a frequency between 500 and 1000 Hz.
  • the membrane element 19 outputs a sound signal. If, on the other hand, more complex information about the membrane element 19 is to be output, the membrane element 19 emits a speech signal.
  • the output of a sound signal through the membrane element 19 can be used to discharge a capacitor 23 serving as an energy source for the control element 22 of the membrane element 19.
  • this capacitor 23 is first charged, in which case a high voltage is applied to the adjusting element 22.
  • the speed of the combustion engine of the implement increases.
  • This requires a rapid reduction of the applied voltage to the actuator 22, wherein the reduction of the voltage is achieved by a discharge of the capacitor 23.
  • the membrane element 19 is driven in such a way that it generates a sound signal, by means of which the capacitor 23 is discharged at a high speed due to the high energy necessary for generating the sound signal.
  • the tone signal has a frequency which is higher, preferably more than twice, as the resonance frequency of the spring-mass-vibration system.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Vergaser (100) für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes mit einem Lufttrichter (10) und einer mit einem Kraftstofftank verbundenen Regelkammer (16), wobei die Regelkammer (16) über eine in einen Innenraum (11) des Lufttrichters (10) mündende Kraftstoffleitung (15) mit dem Lufttrichter (10) verbunden ist, wobei zwischen der Regelkammer (16) und der Mündung (17) der Kraftstoffleitung (15) in den Innenraum (11) des Lufttrichters (10) eine Pumpkammer (18) mit einem Membranelement (19) in der Kraftstoffleitung (15) angeordnet ist, wobei das Membranelement (19) mittels eines Stellelements (22) bewegbar ist, wobei das Membranelement (19) zusammen mit einem in der Kraftstoff leitung (15) und in der Pumpkammer (18) fließenden Kraftstoff ein Feder-Masse-Schwing-System ausbildet, wobei eine Spannung und/oder eine Frequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems einstellbar sind.

Description

TITEL: Vergaser für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes sowie Verfahren zum Ansteuern eines Vergasers
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vergaser für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes, welcher einen Lufttrichter und eine mit einem Kraftstofftank verbundene Regelkammer aufweist, wobei die Regelkammer über eine in einen Innenraum des Lufttrichters mündende Kraftstoffleitung mit dem Lufttrichter verbunden ist, wobei zwischen der Regelkammer und der Mündung der Kraftstoff leitung in den Innenraum des Lufttrichters eine Pumpkammer mit einem Membranelement in der Kraftstoffleitung angeordnet ist, wobei das Membranelement mittels eines Stellelements bewegbar ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines entsprechenden Vergasers sowie ein Arbeitsgerät mit einem derartigen Vergaser.
Stand der Technik
Ein derartiger Vergaser ist beispielsweise aus der DE 20 2009 007 558 Ul bekannt. In der Pumpkammer ist ein Membranelement angeordnet, welches eine Pumpeinheit ausbildet, um die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffstroms in der Kraftstoffleitung flexibel anpassen zu können. Das Membranelement ist über ein Stellelement bewegbar, wobei das Stellelement ein Piezoelement sein kann. In Strömungsrichtung vor und hinter der Pumpkammer ist jeweils eine Strömungsdiode angeordnet, wobei die Strömungsdioden, die Pumpkammer und das Membranelement eine Reguliereinheit ausbilden. Durch eine periodische Ansteuerung des Membranelements wird in der Pumpkammer durch eine Auf- und Abbewegung des Membranelements ein Über- und Unterdruck erzeugt. Die periodische Volumenänderung führt in Verbindung mit der Diodizität der Strömungsdioden zu einer Pumpwirkung der Reguliereinheit. Diese Pumpwirkung ist der Strömung in der Kraftstoffleitung entgegengesetzt, wodurch die Reguliereinheit als Drosseleinheit wirkt. Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vergaser für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines Vergasers und ein Arbeitsgerät selbst zur Verfügung zu stellen, bei welchen die Funktionalität des Vergasers weiter verbessert ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Vergaser gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Membranelement zusammen mit einem in der Kraftstoff leitung und in der Pumpkammer fließenden Kraftstoff ein Feder-Masse-Schwing-System ausbildet, wobei eine Spannung und/oder eine Frequenz des Feder-Masse-Schwing- Systems einstellbar sind und das Membranelement zusammen mit einem in der Kraftstoff leitung und in der Pumpkammer fließenden Kraftstoff ein Feder- Masse-Schwing-System ausbildet, wobei eine Spannung und/oder eine Frequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems einstellbar sind.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Membranelement zusammen mit einem in der Kraftstoff leitung und in der Pumpkammer fließenden Kraftstoff ein Feder-Masse-Schwing-System ausbildet, wobei eine Spannung und/oder eine Frequenz des Feder-Masse-Schwing- Systems eingestellt werden.
Das Membranelement und der in der Kraftstoffleitung und der Pumpkammer fließende Kraftstoff bilden zusammen ein sogenanntes Feder-Masse-Schwing- System aus. Durch die Auf- und Abbewegung des Membranelements weist das Membranelement Federeigenschaften auf, so dass das Membranelement die Feder des Feder-Masse-Schwing-Systems ausbildet. Die Masse des Feder- Masse-Schwing-Systems wird durch den in der Kraftstoffleitung und der Pumpkammer fließenden Kraftstoff gebildet. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Spannung und/oder Frequenz des Feder-Masse-Schwing- Systems bzw. die Spannung und/oder die Frequenz, mittels welcher das Feder- Masse-Schwing-System betrieben ist, einstellbar sind. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine an dem Stellelement anliegende Anregungsspannung und/oder Anregungsfrequenz eingestellt wird bzw. einstellbar ist, wobei durch eine Einstellung bzw. Veränderung der an dem Stellelement anliegenden Anregungsspannung und/oder Anregungsfrequenz die Bewegung des Membranelements des Feder-Masse-Schwing-Systems beeinflussbar ist. Insbesondere kann es dabei vorgesehen sein, dass in einem Drosselbetrieb des Vergasers die Spannung und/oder Frequenz des Feder- Masse-Schwing-Systems entsprechend eines Betriebspunktes gewählt bzw. eingestellt wird. Durch eine Einstellung der Spannung und/oder der Frequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems kann eine verbesserte Funktion des Vergasers erreicht werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass während eines Drosselbetriebs des Vergasers das Feder-Masse-Schwing-System bei einer Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems betrieben ist. Die Resonanzfrequenz ist die Frequenz, bei der die Amplitude des schwingungsfähigen Feder-Masse-Schwing- Systems größer ist als bei Anregung des Feder-Masse-Schwing-Systems durch benachbarte Frequenzen. Die Resonanzfrequenz entspricht damit der Eigenfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems. Wird das Feder-Masse- Schwing-System während des Drosselbetriebs des Vergasers bei der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems betrieben, kann die Drosselwirkung der Reguliereinheit und damit des Vergasers wesentlich verbessert bzw. erhöht werden. Zudem ermöglicht das Betreiben des Feder- Masse-Schwing-Systems mit seiner Resonanzfrequenz während des Drosselbetriebs des Vergasers eine sehr gute Einstellbarkeit und effiziente Ansteuerung des Membranelements über das Stellelement und damit des Vergasers durch eine effiziente Nutzung der elektrischen Energie des Feder- Masse-Schwing-Systems. Durch die Ausnutzung des Resonanzbereiches des Feder-Masse-Schwing-Systems kann die erreichbare Drosselleistung deutlich erhöht werden, wodurch die Baugröße des Membranelements gegenüber herkömmlich verwendeten Membranelementen reduziert werden kann. Dadurch können sowohl das Membranelement als auch die Pumpkammer und damit der gesamte Vergaser kleiner bauend dimensioniert werden.
Bevorzugt ist das Stellelement zum Bewegen des Membranelements mit einer konstanten Spannung und mit einer sich verändernden Anregungsfrequenz betrieben. Dabei wird das Stellelement frequenzgesteuert betrieben, wobei die an dem Stellelement anliegende Spannung nicht verändert wird. Im Drosselbetrieb ist die Anregungsfrequenz des Stellelements dann derart eingestellt, dass das Feder-Masse-Schwing-System in seiner Resonanzfrequenz betrieben wird. Über ein derart betriebenes Stellelement kann die Funktion des Membranelements wesentlich gesteigert werden, und insbesondere kann eine besonders effiziente Nutzung der elektrischen Energie erfolgen.
Weiter kann es vorgesehen sein, dass das Stellelement zum Bewegen des Membranelements mit einer konstanten Frequenz und einer sich verändernden Anregungsspannung betrieben ist. Dabei wird das Stellelement spannungsgesteuert betrieben, wobei die an dem Stellelement anliegende Frequenz nicht verändert wird, sondern auf einer konstanten Höhe gehalten wird. Dies ermöglicht eine besonders gute Einstellbarkeit und energieeffiziente Ansteuerung des Stellelements zum Bewegen des Membranelements.
Ist das Stellelement derart geregelt, dass die Spannung verändert wird und die Frequenz konstant bleibt, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die konstante Frequenz der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems entspricht. Ist die eingestellte konstante Frequenz gleich groß bzw. gleich hoch zu der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems, kann eine besonders gute Drosselleistung bzw. Drosselwirkung im Drosselbetrieb des Vergasers erzielt werden.
Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Membranelement nicht nur dazu dient, eine Pumpeinheit auszubilden, sondern das Membranelement kann auch als Informationsübermittler ausgebildet sein. Bei der Übertragung von Informationen können vorzugsweise sowohl einfache Informationen als auch komplexere Informationen von dem Membranelement ausgegeben bzw. übertragen werden. Dadurch, dass das Membranelement die Informationsübermittlung übernimmt, ist es nicht mehr notwendig, zusätzliche elektrische Bauteile in dem Vergaser anzuordnen, welche üblicherweise eine Informationsübermittlung übernehmen. Die Anzahl der in einem Vergaser zu verbauenden Teile, insbesondere elektronischer Bauteile, kann dadurch reduziert werden, wodurch der Vergaser insgesamt eine kompaktere Ausgestaltung bzw. Bauform aufweisen kann. Die von dem Membranelement ausgegeben Informationen können beispielsweise zur Diagnose der Funktion des Vergasers dienen.
Zur Informationsübermittlung kann das Membranelement vorzugsweise ein Tonsignal und/oder ein Sprachsignal ausgeben. Zur Ausgabe von einfachen, weniger komplexen Informationen kann beispielsweise ein Tonsignal von dem Membranelement ausgegeben werden. Dabei kann ein einzelner Ton ausgegeben werden, oder es kann auch eine Tonfolge aus mehreren Tönen ausgegeben werden. Die Ausgabe von komplexeren Informationen kann beispielsweise durch die Ausgabe eines Sprachsignals erfolgen. Das Sprachsignal kann in Form von Sprachnachrichten, insbesondere der Ausgabe von einzelnen oder mehreren aneinander gereihten, vorher eingespeicherten Wörtern erfolgen.
Um das Membranelement auf und ab zu bewegen, ist das Stellelement vorgesehen, wobei das Stellelement als Energiequelle vorzugsweise einen Kondensator aufweisen kann. Die Kapazität des Kondensators ist üblicherweise größer als die Kapazität des Membranelements. Die große Kapazität des Kondensators verhindert jedoch einen Spannungsabfall, während das Membranelement angetrieben wird. Das bedeutet jedoch, dass, wenn die Spannung schnell reduziert werden bzw. abfallen muss, der Kondensator entladen werden muss. Üblicherweise erfolgt die Entladung mittels eines Schalters zum Erden mittels eines Widerstands. Erfindungsgemäß kann es nun jedoch vorgesehen sein, dass kein Schalter mehr zum Entladen des Kondensators eingesetzt wird, sondern dass der Kondensator mittels eines Tonsignals des Mennbranelennents entladbar ist. Dadurch, dass nunmehr das Membranelement auch zum Entladen des Kondensators eingesetzt werden kann, ist es nicht mehr notwendig, einen Schalter und weitere elektronische Bauteile in dem Vergaser dafür zu verbauen, so dass die Anzahl der elektronischen Bauteile in dem Vergaser weiter reduziert werden kann, wodurch wiederum Kosten gespart werden können.
Um ein schnelles und effektives Entladen des Kondensators erreichen zu können, ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Tonsignal des Membranelements zum Entladen des Kondensators eine Frequenz aufweist, welche höher ist als die Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems. Das durch die hohe Frequenz des Membranelements erzeugte Tonsignal ist vorzugsweise kurz, so dass die hohe Frequenz keinen Einfluss auf die Strömung bzw. die Fließbewegung des Kraftstoffs hat.
Die Länge des Tonsignals des Membranelements zum Entladen des Kondensators ist vorzugsweise mittels eines Mikroprozessors steuerbar. Mittels des Mikroprozessors kann die Dauer des Tonsignals auf einfache Art und Weise gesteuert werden.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt ferner mittels eines Arbeitsgerätes, welches einen Verbrennungsmotor aufweist, der einen Vergaser aufweist, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet ist. Ein Arbeitsgerät kann beispielsweise eine Kettensäge, eine Kreissäge oder ein Trennschleifer sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Vergasers gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine grafische Darstellung einer Regelung eines frequenzangesteuerten Stellelements zum Bewegen eines Membranelements,
Fig. 3 eine grafische Darstellung einer Regelung eines spannungsangesteuerten Stellelements zum Bewegen eines Membranelements,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Funktion eines Membranelements, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ablaufs zum Entladen eines als Energiequelle für ein Stellelement dienenden Kondensators.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt schematisch einen Vergaser 100 für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes.
Der Vergaser 100 weist einen Lufttrichter 10 auf, in dessen Innenraum 11 eine Drosselklappe 12 angeordnet ist. Entsprechend des Pfeils 13 strömt Luft durch den Lufttrichter 10, wobei die Drosselklappe 12 in Strömungsrichtung der Luft hinter einer Querschnittsverengung 14 des Innenraumes 11 des Lufttrichters 10 angeordnet ist. Durch die Querschnittsverengung 14 wird ein Venturi-Effekt bzw. eine Venturi-Düse ausgebildet.
Im Bereich der Querschnittsverengung 14 mündet eine Kraftstoff leitung 15 in den Innenraum 11 des Lufttrichters 10. Die Kraftstoffleitung 15 verbindet eine mit einem hier nicht dargestellten Kraftstofftank verbundene Regelkammer 16 mit dem Lufttrichter 10. Zwischen der Regelkammer 16 und der Mündung 17 der Kraftstoffleitung 15 in den Innenraum 11 des Lufttrichters 10 ist eine Pumpkammer 18 in der Kraftstoffleitung 15 angeordnet, wobei das in der Pumpkammer 18 angeordnete Membranelement 19 hier gestrichelt dargestellt ist. Das Membranelement 19 bildet eine Pumpeinheit aus. Das Membranelement 19 wird über ein Stellelement 22 bewegt, welches beispielsweise ein Piezoelement sein kann.
In mit den Pfeilen 20 dargestellter Flussrichtung des Kraftstoffs durch die Kraftstoff leitung 15 ist vor und hinter der Pumpkammer 18 jeweils eine Strömungsdiode 21 angeordnet. Die Strömungsdioden 21, die Pumpkammer 18 und das darin angeordnete Membranelement 19 bilden zusammen eine Reguliereinheit aus, welche die Strömung des Kraftstoffs in der Kraftstoff leitung 15 von der Regelkammer 16 bis zur Mündung 17 im Lufttrichter 10 effizient und flexibel anpassen kann. Durch eine periodische Ansteuerung des Membranelements 19 mittels des Stellelements 22 wird in der Pumpkammer 18 durch eine Auf- und Abbewegung des Membranelements 19 periodisch ein Über- und Unterdruck erzeugt. Die dadurch erzeugte periodische Volumenänderung führt in Verbindung mit der Diodizität der Strömungsdioden 21 zu einer Pumpwirkung der Reguliereinheit. Diese Pumpwirkung ist der Pfeil 20 des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 15 entgegengesetzt, wodurch die Reguliereinheit als Drosseleinheit wirken kann.
Das Membranelement 19 bildet zusammen mit dem in der Kraftstoff leitung 15 und in der Pumpkammer 18 fließenden Kraftstoff ein Feder-Masse-Schwing- System aus, bei welchem durch die Federwirkung des Membranelements 19 das Membranelement 19 als Feder wirkt und der in der Kraftstoffleitung 15 und der Pumpkammer 18 fließende Kraftstoff als Masse wirkt. Um die Drosselleistung bzw. die Drosselwirkung zu erhöhen, wird dieses Feder-Masse-Schwing-System im Drosselbetrieb des Vergasers 100 bei der Resonanzfrequenz und damit der Eigenfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems betrieben.
Das Stellelement zum Bewegen des Membranelements 19 kann dabei frequenzgesteuert oder spannungsgesteuert betrieben werden.
In Fig. 2 ist grafisch eine frequenzgesteuerte Regelung des Stellelements zum Bewegen des Membranelements 19 dargestellt. Die Anregungsfrequenz des Stellelements 22 ist dabei veränderbar bzw. variabel, wohingegen die Spannung, mit welcher das Stellelement 22 angesteuert wird, konstant bleibt. Wie anhand der Grafik in Fig. 2 zu erkennen ist, ist der Kraftstoffdurchfluss am geringsten und damit die Drosselwirkung am höchsten, wenn die Anregungsfrequenz des Stellelements 22 der Resonanzfrequenz, hier gestrichelt dargestellt, des Feder-Masse-Schwing-Systems entspricht. Im Drosselbetrieb des Vergasers 100 wird das Stellelement 22 daher mit einer Anregungsfrequenz betrieben, welche der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems entspricht.
Fig. 3 zeigt grafisch eine spannungsgesteuerte Regelung des Stellelements 22. Das Stellelement 22 wird dabei mit einer konstanten, sich nicht verändernden Frequenz und einer veränderbaren Anregungsspannung angesteuert. Wie anhand der Grafik in Fig. 2 zu erkennen ist, ist der Kraftstoffdurchfluss am geringsten und damit die Drosselwirkung am höchsten, wenn die Anregungsspannung des Stellelements 22 steigt. Die Drosselwirkung verhält sich annähernd linear zur Anregungsspannung. Dies ermöglicht eine gut einstellbare und effiziente Möglichkeit, das Stellelement 22 anzusteuern. Um eine besonders gute Drosselwirkung zu erreichen, entspricht die konstante Frequenz des Stellelements 22 zum Bewegen des Membranelements 19 der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems.
In Fig. 3 sind die Möglichkeiten der Funktion des Membranelements 19 dargestellt. Das Membranelement 19 wird über das Stellelement 22 mittels einer Steuerung angetrieben. Dabei gibt es zwei Modi für die Ansteuerung.
Im Modus 1 weist das Membranelement 19 einzig die Funktion einer Pumpeinheit auf, um durch eine Auf- und Abbewegung des Membranelements 19 eine Druckerzeugung in der Pumpkammer 18 realisieren zu können. Das Stellelement 22 zum Bewegen des Membranelements 19 wird dabei bei einer frequenzgetriebenen Ansteuerung des Stellelements 22 vorzugsweise mit einer Frequenz kleiner 100 Hz angesteuert. Alternativ zu Modus 1 kann das Mennbranelennent 19 auch im Modus 2 betrieben werden, wobei im Modus 2 das Membranelement 19 zusätzlich zu seiner Funktion als Pumpeinheit auch eine Funktion als Informationsübermittler aufweist. Das Stellelement 22 zum Bewegen des Membranelements 19 wird dabei bei einer frequenzgetriebenen Ansteuerung des Stellelements 22 vorzugsweise mit einer Frequenz zwischen 500 und 1.000 Hz angesteuert. In Abhängigkeit der Art der Informationsübermittlung kann zwischen zwei Ausgabemöglichkeiten der Information gewählt werden. Soll eine einfache, wenig komplexe Information über das Membranelement 19 ausgegeben werden, so gibt das Membranelement 19 ein Tonsignal aus. Soll hingegen eine aufwendigere, komplexe Information über das Membranelement 19 ausgegeben werden, so gibt das Membranelement 19 ein Sprachsignal aus.
Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, kann die Ausgabe eines Tonsignals durch das Membranelement 19 zu einer Entladung eines als Energiequelle für das Stellelement 22 des Membranelements 19 dienenden Kondensators 23 eingesetzt werden. Im Betrieb des Vergasers 100 wird dieser Kondensator 23 zunächst geladen, wobei hierbei eine hohe Spannung an dem Stellelement 22 anliegt. Gleichzeitig erhöht sich die Drehzahl des Verbrennungsmotors des Arbeitsgerätes. Dadurch wird ab einer bestimmten Drehzahl eine Anfettung des Kraftstoffgemischs im Verbrennungsmotor notwendig. Dies erfordert eine schnelle Reduzierung der an dem Stellelement 22 anliegenden Spannung, wobei die Reduzierung der Spannung durch eine Entladung des Kondensators 23 erreicht wird. Mittels eines Mikroprozessors 24 wird das Membranelement 19 derart angesteuert, dass dieses ein Tonsignal erzeugt, durch welches aufgrund der für die Erzeugung des Tonsignals notwendigen hohen Energie der Kondensator 23 mit einer hohen Geschwindigkeit entladen wird. Das Tonsignal weist dabei eine Frequenz auf, welche höher ist, vorzugsweise mehr als doppelt so hoch, als die Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems. Mittels des Mikroprozessors 24 wird auch die Länge dieses Tonsignals gesteuert, um eine möglichst vollständige Entladung des Kondensators 23 gewährleisten zu können. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausgestaltungen. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste
100 Vergaser
10 Lufttrichter
11 Innenraum
12 Drosselklappe
13 Strömungsrichtung der Luft
14 Querschnittsverengung
15 Kraftstoffleitung
16 Regelkammer
17 Mündung
18 Pumpkammer
19 Membranelement
20 Flussrichtung
21 Strömungsdiode
22 Stellelement
23 Kondensator
24 Mikroprozessor

Claims

Ansprüche
1. Vergaser (100) für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes, mit einem Lufttrichter (10), und
einer mit einem Kraftstofftank verbundenen Regelkammer (16), wobei die Regelkammer (16) über eine in einen Innenraum (11) des Lufttrichters (10) mündende Kraftstoff leitung (15) mit dem Lufttrichter (10) verbunden ist,
wobei zwischen der Regelkammer (16) und der Mündung (17) der Kraftstoffleitung (15) in den Innenraum (11) des Lufttrichters (10) eine Pumpkammer (18) mit einem Membranelement (19) in der Kraftstoffleitung (15) angeordnet ist,
wobei das Membranelement (19) mittels eines Stellelements (22) bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Membranelement (19) zusammen mit einem in der Kraftstoffleitung (15) und in der Pumpkammer (18) fließenden Kraftstoff ein Feder-Masse-Schwing-System ausbildet, wobei eine Spannung und/oder eine Frequenz des Feder-Masse-Schwing- Systems einstellbar sind.
2. Vergaser (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Drosselbetriebs des Vergasers (100) das Feder-Masse-Schwing- System bei einer Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems betrieben ist.
3. Vergaser (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (22) mit einer konstanten Spannung und mit einer sich verändernden Anregungsfrequenz betrieben ist.
4. Vergaser (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (22) mit einer konstanten Frequenz und einer sich verändernden Anregungsspannung betrieben ist.
5. Vergaser (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass die konstante Frequenz der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing- Systems entspricht.
6. Vergaser (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass das Membranelement (19) als Informationsübermittler ausgebildet ist.
7. Vergaser (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet das
Membranelement (19) zur Informationsübermittlung ein Tonsignal und/oder ein Sprachsignal ausgibt.
8. Vergaser (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass das Stellelement (22) als Energiequelle einen Kondensator (23) aufweist wobei der Kondensator (23) mittels eines Tonsignals des Membranelements (19) entladbar ist.
9. Vergaser (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet dass das Tonsignal des Membranelements (19) zum Entladen des Kondensators (23) eine Frequenz aufweist welche höher ist als die Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems.
10. Vergaser (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet dass die Länge des Tonsignals des Membranelements (19) zum Entladen des Kondensators (23) mittels eines Mikroprozessors (24) steuerbar ist.
11. Verfahren zum Ansteuern eines Vergaser (100), welcher einen Lufttrichter (10) und eine mit einem Kraftstofftank verbundene Regelkammer (16) aufweist, wobei die Regelkammer (16) über eine in einen Innenraum (11) des Lufttrichters (10) mündende Kraftstoffleitung (15) mit dem Lufttrichter (10) verbunden ist, wobei zwischen der Regelkammer (16) und der Mündung (17) der Kraftstoff leitung (15) in den Innenraum (11) des Lufttrichters (10) eine Pumpkammer (18) mit einem Membranelement (19) in der Kraftstoffleitung (15) angeordnet ist, wobei das Membranelement (19) mittels eines Stellelements (22) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranelement (19) zusammen mit einem in der Kraftstoffleitung (15) und in der Pumpkammer (18) fließenden Kraftstoff ein Feder-Masse-Schwing-System ausbildet, wobei eine Spannung und/oder eine Frequenz des Feder-Masse-Schwing- Systems eingestellt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Drosselbetriebs des Vergasers (100) das Feder-Masse-Schwing- System bei einer Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwing-Systems betrieben wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (22) mit einer konstanten Spannung und mit einer sich verändernden Anregungsfrequenz betrieben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (22) mit einer konstanten Frequenz und einer sich verändernden Anregungsspannung betrieben wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranelement (19) Informationen übermittelt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranelement (19) zur Informationsübermittlung ein Tonsignal und/oder ein Sprachsignal ausgibt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (22) als Energiequelle einen Kondensator (23) aufweist, wobei der Kondensator (23) mittels eines Tonsignals des Membranelements (19) entladen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet dass die Länge des Tonsignals des Membranelements (19) zum Entladen des Kondensators (23) mittels eines Mikroprozessors (24) gesteuert wird.
19. Arbeitsgerät mit einem Verbrennungsmotor, welcher einen Vergaser (100) aufweist der nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
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