專利名稱：電動化油器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽油發(fā)動機的電動化油器，該電動化油器具有空氣進氣喉管 (air funnel)和燃油量孔(fuel jet)，空氣進氣喉管用于從引入到空氣進氣喉管的燃油管路抽吸燃油，該燃油管路連接到燃油室，燃油量孔位于燃油室和空氣進氣喉管中的管口之間，該燃油量孔用于調(diào)節(jié)由于空氣進氣喉管中的負壓而能從燃油室抽吸的燃油量。
背景技術(shù)：
例如從DE 102 16 084A1已知這樣的化油器。傳統(tǒng)的化油器通過抽吸燃油并使燃油與空氣混合來產(chǎn)生空氣-燃油混合物。在燃油管路中的燃油量孔處調(diào)節(jié)供給到空氣進氣喉管的燃油量。由于特別是對諸如用于電鋸的內(nèi)燃機等、不斷地改變相對于水平方向的角度的專用小型發(fā)動機的日益增長的需求，以及對靈活的功率適應(yīng)的期望，需要既快速又靈活地影響汽油發(fā)動機中的空氣_燃油混合物的產(chǎn)生。在用于兩輪車的發(fā)動機的情況中，存在例如通過化油器的靈活適應(yīng)性來達到產(chǎn)生較少污染物的目的。DE 102 16 084 Al試圖以如下方式實現(xiàn)該目的燃油量孔設(shè)置有可變的流動截面。為了改變流動截面，提出使用壓電式致動器。但是，由于這種壓電式致動器的行程短， 所以需要轉(zhuǎn)換元件，這使這種化油器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。此外，使用轉(zhuǎn)換元件導(dǎo)致較高的不精確性和較高的敏感性(susceptibility)。DE 102 42 816 Al描述了一種電磁閥，其中，流動通道基于線圈中的電流經(jīng)由電樞板相互流體分開。在電樞板作為唯一可動部件的情況下，僅需要微小的力來開閉閥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于汽油發(fā)動機、尤其是用于電動工具的可靈活適應(yīng)的化油器，該化油器克服了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，并且具有既簡單又耐用的結(jié)構(gòu)，從而使恒定的持久性能成為可能。該目的通過以下方面得以實現(xiàn)。一種用于汽油發(fā)動機的電動化油器，所述電動化油器具有空氣進氣喉管和燃油量孔，所述空氣進氣喉管用于從在所述空氣進氣喉管處終止的燃油管路抽吸燃油，所述燃油管路連接到燃油室，所述燃油量孔位于所述燃油室和所述空氣進氣喉管中的管口之間，所述燃油量孔用于調(diào)節(jié)由于所述空氣進氣喉管中的負壓而能從所述燃油室抽吸的燃油量，所述化油器的特征在于，以與所述燃油量孔串聯(lián)的方式設(shè)置至少兩個特斯拉二極管，泵單元和泵送室位于所述兩個特斯拉二極管之間。本發(fā)明包括如下的技術(shù)教導(dǎo)以與燃油量孔串聯(lián)的方式設(shè)置至少兩個特斯拉二極管，泵單元和腔(下面稱為“泵送室”)位于所述兩個特斯拉二極管之間。本發(fā)明利用特斯拉二極管的如下特性在下文中稱為“反向”的方向上的流動阻力比在下文中稱為“正向”的、與反向相反的方向上的流動阻力大。兩個方向上的壓力損失的比例利用所謂的“二極管特性值(diodicity)”表示，二極管特性值是一個無量綱數(shù)。由于這種非對稱特性，這種部件與電氣工程中的二極管類似，也被稱為流體二極管。特斯拉二極管的流阻的非對稱性在于流動通道的環(huán)狀配置，其中，沿正向流經(jīng)特斯拉二極管的液體主要流經(jīng)直線通道，而反向的流體必須流經(jīng)至少一個彎曲通道，從而增大了流阻。此外，在彎曲通道與直線通道相遇的至少一個區(qū)域中，產(chǎn)生回流，該回流進一步增大了反向的流阻。特斯拉二極管的精確操作是己知的，因此對此將不進行任何進一步論述。如果經(jīng)由泵單元來減小配置在兩個特斯拉二極管之間的泵送室中的體積，則可提高泵送室中的壓力。從泵送室側(cè)看，第一特斯拉二極管被反向連接，第二特斯拉二極管被正向連接。由于第二特斯拉二極管中的低流阻，來自腔的流體完全或至少大部分流經(jīng)第二特斯拉二極管。如果泵單元在泵送操作中沿相反的方向運動，使得在腔中產(chǎn)生負壓，則從燃油管路抽吸流體。因為在向泵送室的流動方面，僅第一特斯拉二極管沿正向存在，所以燃油完全或至少大部分流經(jīng)第一特斯拉二極管。因此，通過在沿相同流動方向配置的兩個特斯拉二極管之間配置的泵單元和泵送室的配置，可實現(xiàn)簡單結(jié)構(gòu)的泵送裝置。該泵送裝置用作控制單元，可有效地且靈活地適應(yīng)燃油管路中的燃油從燃油量孔向空氣進氣喉管中的管口的流動。由此，利用本發(fā)明，可實現(xiàn)能靈活適應(yīng)的化油器，該化油器可利用簡單的構(gòu)造對諸如電動工具的傾斜或樞轉(zhuǎn)等外部影響或者諸如廢氣中的λ值等內(nèi)部影響同時進行快速地反應(yīng)。因為在特斯拉二極管中存在既不能機械移動也非電動的部件，所以特斯拉二極管具有極低的敏感性。特斯拉二極管不具有任何的磨損部件，因此在無磨損的情況下保持恒定的持久性能。此外，因為在特斯拉二極管中無可動部件，所以特斯拉二極管也無任何泄漏問題。再則，如果使用簡單結(jié)構(gòu)的泵單元，則根據(jù)本發(fā)明的整個控制單元和化油器具有高的耐用性和低的敏感性，同時具有恒定的持久性能。由于不存在開啟閾值(opening threshold)，所以也可在kHz-范圍中順利操作特斯拉二極管。如果沿從燃油量孔到空氣進氣喉管的流動方向看的特斯拉二極管被反向設(shè)置，則特別有利。在此情況下，控制單元沿與從燃油量孔到空氣進氣喉管中的管口的燃油流的方向相反的方向泵送，由此控制單元具有節(jié)流單元的功能。如果該控制單元發(fā)生故障，則在燃油管路中比控制單元的運轉(zhuǎn)期間的燃油多的燃油被輸送到空氣進氣喉管，即化油器中所產(chǎn)生的空氣_燃油混合物隨后將變得較濃。因此，以沒有控制單元的狀態(tài)在空氣進氣喉管中產(chǎn)生過濃的空氣-燃油混合物的方式調(diào)節(jié)燃油量孔是有利的。在根據(jù)本發(fā)明的化油器的通常運轉(zhuǎn)中，控制單元使混合物變稀到所期望的混合比。在控制單元發(fā)生故障時，空氣-燃油混合物則將太濃而不是太稀，這不會使發(fā)動機受損。但是，經(jīng)由控制單元使稀的空氣-燃油混合物變濃也是有利的。在此情況下，兩個特斯拉二極管沿正向配置，由此在運轉(zhuǎn)時有利于從燃油量孔向管口的流動。在優(yōu)選的實施方式中，泵單元是隔膜元件。該隔膜元件具有形成泵送室的內(nèi)壁的部分區(qū)域的隔膜。通過隔膜的周期性運動，周期性地產(chǎn)生泵送室中的體積變化，由此周期性地產(chǎn)生泵送室中的壓力變化。例如以電磁的方式或經(jīng)由壓電元件使隔膜運動。這種隔膜元件是具有低敏感性和長壽命的耐用元件。由于隔膜的非常小的重量，所以隔膜能夠以非常高的頻率運動?？商娲?，使用具有泵送活塞的泵單元是有利的。在此情況下，活塞擔(dān)任周期性地減小或增大泵送室的體積的物體。有利的是，以電壓調(diào)制的方式致動泵單元。這具有可采用數(shù)字信號的優(yōu)點。調(diào)制使得可以進行泵單元的無級調(diào)節(jié)，由此使得可以進行燃油管路中的燃油流的無級控制。如果以脈沖寬度調(diào)制的方式致動泵單元，則是特別有利的。這種調(diào)制特別易于處理，以利用簡單的控制實現(xiàn)泵單元的無級調(diào)節(jié)。此外，有利的是，由評價廢氣_λ探測器所測量的測量值的控制器來調(diào)節(jié)泵單元。 所產(chǎn)生的廢氣混合物由傳感器分析，并經(jīng)由控制器被導(dǎo)入調(diào)節(jié)校正器，用于調(diào)節(jié)校正將要被供給到空氣進氣喉管的燃油量。但是，有利的是，也可以替代地或附加地將一系列的其它測量值供給到控制器，從
而致動泵單元，由此調(diào)節(jié)將要被供給到空氣進氣喉管的燃油量。優(yōu)選地，以汽油作為燃油的情況下，特斯拉二極管的二極管特性值在1. 1和3之間，更優(yōu)選在1.3和2之間。在制造特斯拉二極管期間，通過特斯拉二極管的幾何形狀可如所設(shè)計或所要求的那樣影響特斯拉二極管的二極管特性值。因此，特斯拉二極管的路徑的曲率半徑、角度和截面積適于影響二極管特性值。有利的是，特斯拉二極管的幾何設(shè)計也適于有針對性地調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)裝置的輸送特性。根據(jù)對調(diào)節(jié)裝置的輸送、與泵單元的頻率相關(guān)的輸送壓力、和類似參數(shù)的期望或需求程度，設(shè)計特斯拉二極管，由此或相應(yīng)地，采用控制單元用的特斯拉二極管。如果特斯拉二極管被設(shè)計成使得特斯拉二極管中的雷諾數(shù)明顯低于2300的臨界雷諾數(shù)，則是有利的。這里“明顯”意指低于2000、更優(yōu)選低于1200、最優(yōu)選低于500的雷諾數(shù)。有利的是，燃油以層流的狀態(tài)流經(jīng)特斯拉二極管。這獲得特斯拉二極管的良好特性， 這里“良好”意指連續(xù)的特性分布，其不具有特斯拉二極管的作為流速函數(shù)的流阻的突然改變。這有利于燃油流的無級控制。有利的，優(yōu)選經(jīng)由小尺寸的特斯拉二極管實現(xiàn)雷諾數(shù)，其中，該特斯拉二極管的通道的有利截面積在0. 05mm2和Imm2之間，優(yōu)選在0. Imm2和0. 5mm2之間。有利的是，腔和/或特斯拉二極管被設(shè)計成板的凹部。該板例如可以是金屬板。有利的是，可以利用傳統(tǒng)的表面加工法制造腔和/或特斯拉二極管。有利的方法可以為例如電火花加工(spark erosion)、激光處理、蝕刻以及銑削(milling)。采用諸如蝕刻等較精細的加工方法還是采用諸如銑削等較粗糙的加工方法，主要取決于化油器的大小。特別有利的是，借助于微沖壓模通過沖壓來制造特斯拉二極管。該方法使得可以進行精密的并且低成本的制造。有利的是，腔和/或特斯拉二極管的蓋狀終端(termination)由另一塊板形成，該板從上面閉合腔和/該特斯拉二極管的中空空間。由兩塊板形成的上述結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，通過簡單制造的兩塊板就已得到控制單元的主體部分。兩塊板可以非常簡單地一體化成傳統(tǒng)的化油器殼體。由此本發(fā)明的另一優(yōu)點是， 僅需稍微改變現(xiàn)有的用于傳統(tǒng)的化油器的制造過程或甚至可以對現(xiàn)有的化油器進行改裝。


下面結(jié)合附圖借助于示例性實施方式更加詳細地解釋根據(jù)本發(fā)明的化油器的進一步的優(yōu)勢設(shè)計和進一步的開發(fā)。在單純的示意圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的化油器的線路圖，圖2示出特斯拉二極管(Tesla diode)的宏觀照片，圖3示出根據(jù)本發(fā)明的化油器的控制單元的透視分解圖，圖4示出組裝狀態(tài)下的圖3中的控制單元的透視圖，圖5示出安裝有根據(jù)圖3和圖4的控制單元的原始的傳統(tǒng)的化油器的透視示意圖。
具體實施例方式圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的化油器1的線路圖。該化油器具有燃油管路2，燃油管路2從燃油室(未示出)經(jīng)由燃油量孔3通向空氣進氣喉管4，在空氣進氣喉管4處，燃油管路2在管口(orifice) 5處引出。在燃油管路2中，插入有第一特斯拉二極管6和第二特斯拉二極管7。在本示例性實施方式中兩個特斯拉二極管6、7沿相反方向配置，這在圖1 中經(jīng)由線路符號的相應(yīng)取向示出。在特斯拉二極管6、7之間配置下文中稱為“泵送室”的腔 8，腔8經(jīng)由燃油管路2與特斯拉二極管6、7流體連接。作為泵單元的隔膜元件9與泵送室 8有效連接，該隔膜元件具有隔膜10，該隔膜可借助于致動器元件11而運動。在圖1中被示意性地示為彈簧元件的致動器元件11在本示例性實施方式中是壓電元件?？商娲氖?， 隔膜10可以被電磁致動。特斯拉二極管6和7、泵送室8以及泵單元9 一起構(gòu)成控制單元 30。當(dāng)如圖1中以箭頭15所示的那樣，空氣流過空氣進氣喉管4時，在空氣進氣喉管4 的作為文丘里噴嘴的縮頸部16處形成負壓Δ P，由此存在于燃油管路2中的燃油經(jīng)管口 5 如箭頭17所示意性地示出的那樣被抽吸到空氣進氣喉管4中。借助于燃油量孔3的致動器18可調(diào)節(jié)從控制腔到管口 5的燃油流(圖1中用箭頭31表示)。這里，燃油量孔3被調(diào)節(jié)成使得空氣進氣喉管4中生成的要被供給到發(fā)動機(未示出)的空氣-燃油混合物對發(fā)動機的通常運轉(zhuǎn)而言是過足的。通過隔膜元件9的周期性致動，在泵送室中通過上下運動(用雙箭頭12示出)周期性地產(chǎn)生正壓和負壓。虛線表示存在負壓時的隔膜10，實線表示存在正壓時的隔膜10。 周期性的體積變化與特斯拉二極管6、7的二極管特性值(diodicity)結(jié)合引起控制單元30 的泵送作用。該泵送作用與燃油管路2中的流動31相反，由此該示例性實施方式中的控制單元30用作節(jié)流單元。在此示例性實施方式中兩特斯拉二極管的二極管特性值為1.5。隔膜元件9以脈沖寬度調(diào)制的方式被操作，使得在使用數(shù)字式致動時可以簡單有效地改變隔膜元件9的泵送作用。在最簡單的情況下，通過改變所施加的電壓頻率可改變隔膜10的振動頻率。圖2示出第一特斯拉二極管6的圖。在左方，可以看見第一凹部19，第一凹部19 與來自燃油量孔(未示出)的燃油管路連接。在右方，可以看見泵送室8，泵送室8沿反向位于特斯拉二極管6的后方。在本示例性實施方式中，在第一凹部19和特斯拉二極管6之間以及在特斯拉二極管6和泵送室8之間的燃油管路2直接合并到特斯拉二極管的路徑20
6和21。彎曲路徑20和直線路徑21以如下方式被設(shè)計并彼此相通當(dāng)沿反向(在圖中從左向右)流過特斯拉二極管6時由于幾何條件和由此產(chǎn)生的流動條件而導(dǎo)致高的流阻。在此示例中，借助于微沖壓模通過沖壓而將節(jié)流單元30的第一凹部19、泵送室8、 燃油管路2、彎曲路徑20以及直線路徑21設(shè)置到金屬板中。在該情況中，路徑20、21的寬度約為600 μ m。在第二示例性實施方式(圖3-圖5)中，控制單元30的第一凹部19、泵送室8、燃油管路2、彎曲路徑20以及第一和第二特斯拉二極管6、7通過電火花加工而設(shè)置到第一金屬板22中。在此情況下，泵送室8的直徑約為3mm，相對于泵送室8，控制單元30的其它元件的尺寸大致如圖3所示。在第一金屬板22中，第一特斯拉二極管6和第二特斯拉二極管 7被形成為基本上相互平行。第一特斯拉二極管6和第二特斯拉二極管7經(jīng)泵送室8相互連接。由此，獲得U形路徑，這獲得控制單元30的節(jié)省空間的設(shè)計。在第一特斯拉二極管 6的自由端，將第一凹部19設(shè)置到金屬板中，在第二特斯拉二極管7的自由端，設(shè)置貫通第一金屬板22的第二凹部23。第二金屬板24可與第一金屬板22螺接，該第二金屬板24形成燃油管路2和特斯拉二極管6、7的路徑20、21的蓋。在第二金屬板24中，設(shè)置孔25，孔 25形成與第一金屬板22的第一凹部19的連接。由此，控制單元30可從外部連接到燃油管路2。第二金屬板24還具有開口 26，開口 26使泵送室8向上延長。在開口 26中，插入隔膜元件9，其中，在該示例性實施方式中，隔膜元件9具有電氣插塞連接27，隔膜元件9能夠例如利用相應(yīng)的匹配連接器經(jīng)該電插塞連接容易地且可逆地連接到高頻源。該第二凹部23經(jīng)由燃油管路2與空氣進氣喉管4中的管口 5相連(相應(yīng)地，參見圖1)。圖5示出第三示例性實施方式的立體圖，其中第二示例性實施方式(圖3和圖4) 的控制單元30被組裝到傳統(tǒng)化油器1的殼體28。除了化油器1的厚度由于第一金屬板22 和第二金屬板24而稍許增大外，從外部僅可看到在本示例性實施方式中是活塞元件的泵元件9。另外還可看到與傳統(tǒng)化油器相同的供給管線和連接，在這里這些無需詳述。為了實現(xiàn)本發(fā)明的各種構(gòu)造，上述說明書、權(quán)利要求書和附圖中所公開的特征不僅單獨是重要的，而且其任意的組合也是重要的。特別地，特斯拉二極管的設(shè)計和配置可在寬的范圍內(nèi)改變。因此，可將多個特斯拉二極管串聯(lián)配置或平行配置，以對控制單元的所期望的輸送特性產(chǎn)生一定的效果。為此，也可在特斯拉二極管中串聯(lián)配置多個彎曲路徑。在本發(fā)明的范圍中，設(shè)置多個控制單元也是有利的，其中，至少一個第一控制單元執(zhí)行節(jié)流功能并且至少一個第二控制單元是加濃單元(enrichment unit)。這里，節(jié)流單元在通常的運轉(zhuǎn)中可使空氣-燃油混合物變稀，相反，例如作為阻風(fēng)門(choke)的加濃單元偶爾地進行特定加濃。附圖標(biāo)記列表1 化油器2 燃油管路3 燃油量孔4 空氣進氣喉管5 管口6 第一特斯拉二極管
7第二特斯拉二極管
8泵送室
9泵單元
10隔膜
11致動器元件
12雙箭頭(用于周期性的隔膜運動)
15箭頭(用于空氣流)
16縮頸部
17箭頭
18致動器
19第一凹部
20彎曲路徑
21直線路徑
22第一板
23第二凹部
24第二板
25貫通孔
26開口
27電氣插塞連接
28殼體
30控制單元
31流動方向
權(quán)利要求
1.一種用于汽油發(fā)動機的電動化油器(1)，所述電動化油器(1)具有空氣進氣喉管(4) 和燃油量孔(3)，所述空氣進氣喉管(4)用于從在所述空氣進氣喉管(4)處終止的燃油管路 (2)抽吸燃油，所述燃油管路(2)連接到燃油室，所述燃油量孔(3)位于所述燃油室和所述空氣進氣喉管(4)中的管口(5)之間，所述燃油量孔(3)用于調(diào)節(jié)由于所述空氣進氣喉管 (4)中的負壓而能從所述燃油室抽吸的燃油量，所述化油器(1)的特征在于，以與所述燃油量孔(3)串聯(lián)的方式設(shè)置至少兩個特斯拉二極管(6、7)，泵單元(9)和泵送室(8)位于所述兩個特斯拉二極管之間。
2.如權(quán)利要求1所述的化油器，其特征在于，從所述燃油量孔(3)到所述空氣進氣喉管(4)的路徑中的特斯拉二極管(6、7)被反向設(shè)置，使得包括所述特斯拉二極管(6、7)、所述泵送室(8)和所述泵單元(9)的控制單元(30)具有節(jié)流單元的功能。
3.如權(quán)利要求1或2所述的化油器，其特征在于，所述泵單元(9)是隔膜元件。
4.如權(quán)利要求1或2所述的化油器，其特征在于，所述泵單元(9)具有泵送活塞。
5.如上述權(quán)利要求中的任一項或多項所述的化油器，其特征在于，以電壓調(diào)制的方式致動所述泵單元(9)。
6.如權(quán)利要求5所述的化油器，其特征在于，以脈沖寬度調(diào)制的方式致動所述泵單元(9)。
7.如上述權(quán)利要求中的任一項或多項所述的化油器，其特征在于，基于諸如更優(yōu)選為廢氣λ值等測量值來調(diào)節(jié)所述泵單元(9)。
8.如上述權(quán)利要求中的任一項或多項所述的化油器，其特征在于，以汽油作為燃油的情況下，所述特斯拉二極管(6、7)的二極管特性值在1. 1和3之間，更優(yōu)選在1.3和2之間。
9.如上述權(quán)利要求中的任一項或多項所述的化油器，其特征在于，所述特斯拉二極管 (6,7)中的雷諾數(shù)明顯低于2300的臨界雷諾數(shù)。
10.如上述權(quán)利要求中的任一項或多項所述的化油器，其特征在于，所述特斯拉二極管 (6,7)和所述泵送室(8)被設(shè)置于兩塊板(22、24)中的至少一塊板中，并且另一塊板(24、 22)用作蓋。
11.如權(quán)利要求10所述的化油器，其特征在于，通過諸如電火花加工、激光處理、銑削、 蝕刻、沖壓等表面加工來設(shè)置所述特斯拉二極管(6、7)和所述泵送室(8)，所述沖壓更優(yōu)選利用微沖壓模。
12.如上述權(quán)利要求中的任一項或多項所述的化油器，其特征在于，所述化油器具有作為節(jié)流單元的至少一個第一控制單元(30)和作為加濃單元的至少一個另一控制單元 (30)。
全文摘要
一種用于汽油發(fā)動機的電動化油器(1)，該電動化油器具有空氣進氣喉管(4)和燃油量孔(3)，空氣進氣喉管用于從引入到空氣進氣喉管(4)的燃油管路(2)抽吸燃油，該燃油管路連接到燃油室，燃油量孔位于燃油室和空氣進氣喉管(4)中的管口(5)之間，燃油量孔用于調(diào)節(jié)由于空氣進氣喉管(4)中的負壓而能從燃油室抽吸的燃油量，該化油器可被靈活地適用于汽油發(fā)動機，更優(yōu)選適用于電動工具，該化油器克服了現(xiàn)有技術(shù)的所述缺點，并具有允許恒定的持久性能的既簡單又耐用的結(jié)構(gòu)，為了制造上述化油器，提出了以與燃油量孔(3)串聯(lián)的方式設(shè)置至少兩個特斯拉二極管(6、7)，泵單元(9)和泵送室(8)位于兩個特斯拉二極管之間。
文檔編號F02M1/14GK102449289SQ201080023304
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者克里斯汀·凱勒曼 申請人:株式會社牧田