CN102654082B - 用于控制内燃机的转速限制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃机的转速限制的方法，具体而言，在手操纵式工作器械、例如机动链锯中。内燃机的气缸具有由活塞限制的燃烧室，其中，活塞通过曲柄驱动曲轴。曲轴通过取决于马达转速接通的离合器驱动工作工具，其中，在离合器的连动转速之上建立与曲轴的驱动连接，并且在连动转速之下中断驱动连接。在燃烧室中布置有火花塞，由点火装置操控火花塞。转速控制装置监视内燃机的转速并且包括转速锁定电路，其将内燃机的转速限制到在连动转速之下的极限转速。在内燃机的起动时接通转速锁定电路；在内燃机开始运转之后在出现失效信号时切断转速锁定电路，其中，当确定工作器械的运行变化信号时，产生失效信号。

Description

用于控制内燃机的转速限制的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制在手操纵式工作器械中的内燃机的转速限制(Drehzahlbegrenzung)的方法。

背景技术

便携的手操纵式工作器械(例如机动链锯、切断机、绿篱修剪机、室外修剪机(Freischneider)、鼓风机或类似者)大多由内燃机驱动，必须当场通过起动装置使内燃机运行。在操纵起动装置(例如其可为绳索传动起动器(Seilzugstarter))之前，将内燃机置于起动模式中，也就是说，相应地调整燃料输送和燃烧用空气输送。这可例如通过调整在进气道中的阻流阀或节流阀实现。

如果在多个起动行程后内燃机开始工作(anlaufen)，必须考虑的是，在起动阶段中内燃机的转速不升高超过离合器的连动转速(Einkuppeldrehzahl)，通过离合器驱动工作工具。离合器(大多为离心式离合器)在连动转速之上联结工作工具和驱动器并且在连动转速之下使工作工具和驱动器断开联结。为了保证在内燃机的起动阶段中其转速不上升超过连动转速，设置转速锁定电路(Drehzahlsperrschaltung)，其以电子的方式将内燃机的瞬时转速保持在连动转速之下，优选地，强制在转速锁定电路的极限转速之下。

在转速锁定电路已接通的情况下，转速控制装置通过调节干预(Reglereingriff)持续地尝试，将转速保持在转速锁定电路的预定的极限转速之下。因此，在起动阶段结束之后必须断开转速锁定电路，以便使用者可使用内燃机的整个转速带(Drehzahlband)以用于工作投入(Arbeitseinsatz)。

发明内容

本发明的目的为，给出一种方法，其以很小的技术成本引起转速锁定电路的断开。

根据本发明，该目的通过以下方式实现，即，当确定工作器械的运行变化信号(即，工作器械的运行状态改变)时，才产生和应用用于切断转速锁定电路的失效信号(Deaktivierungssignal)。

以特别的方式，通过以下方式确定工作器械的运行变化信号，即，内燃机的瞬时转速上升超过转速锁定电路的极限转速。这在以下情况下是可能的，即，当使用者在接通转速锁定电路时使节流阀全开(gebenVollgas)时，从而转速控制装置离开(herauslaufen)其调节范围(Regelbereich)；即，转速控制装置不能够，在节流阀的全开位置中使内燃机的瞬时转速保持在转速锁定电路的极限转速之下。转速控制装置遇到其调节极限，从而尽管在节流阀全开中接通了转速锁定电路，内燃机的转速也可超过转速锁定电路的极限转速。评估该超过极限转速的明显上升，并且产生运行改变信号，其导致失效信号和转速锁定电路的断开。

由此，在没有较大的技术成本的情况下实现这样的可能性，即，一旦使用者使节流阀全开，使转速锁定电路失效。

适宜地，当内燃机的瞬时转速在转速锁定电路的极限转速之上超过20％、尤其地超过50％时，才产生运行变化信号。如果满足该条件，则肯定地可从以下出发，即，转速控制电路位于其调节范围之外，因为使用者使节流阀全开，即，使用者希望内燃机的所有转速带可供使用。断开转速锁定电路。

运行变化信号也可从瞬时转速曲线在时间上的上升中推导出。如果使用者在转速锁定电路接通时使节流阀全开，则转速上升(即相对于单位时间(Zeiteinheit)的转速提升)比在内燃机的起动模式期间明显更陡。这可以简单的方式通过监视斜率(即，瞬时转速的曲线相对于时间的数学上的一阶导数，也就是说Δn/Δt)实现。如果出现明显陡的转速上升，即，数学的值Δn/Δt大于预定的阈值，则产生运行变化信号，其导致用于转速锁定电路的失效信号。

以简单的方式，也可从转速控制装置的用于维持转速锁定电路的极限转速的调节干预的频率中推导出运行改变信号。在转速锁定电路接通时在瞬时转速接近极限转速时，转速锁定电路将具有调节主动性也就是说，将比当瞬时转速明显在极限转速之下时更高数量的调节干预实施到点火中。如果瞬时转速超过极限转速，调节主动性(也就是说调节干预的数量)极高。由此，从调节主动性的监视中可推导出运行变化信号，以用于产生和应用用于转速锁定电路的失效信号。以简单的方式监视调节干预在时间上的数量；如果每单位时间(Zeiteinheit)调节干预的数量超过预定的值，这指示出，使用者已经使节流阀全开并且要求整个的转速范围。由此，如果超过每单位时间调节干预的预定的值，***给出运行变化信号，其导致切断转速锁定电路。

可为有利的是，取决于在内燃机的曲轴箱或进气道中的压力传感器的输出信号产生运行变化信号。在怠速运行中，在进气道中存在与在全速时不同的压力情况，从而压力变化足够用于推断出内燃机的改变的运行状态。如果使用者使节流阀全开，压力情况明显变化，例如在进气道和/或在曲轴箱中的负压(Unterdruck)强烈下降，这显示出内燃机的运行模式变化。

在本发明的改进方案中，可为适宜的是，从工作器械的运行元件的状态变化中推导出运行变化信号。适宜地，传感器适合用于此，在操纵运行元件时，传感器给出运行变化信号。因此，在操纵内燃机的加速杆时可通过传感器产生运行变化信号或者通过在节流阀处或在阻流阀处的位置传感器产生运行变化信号。同样，可从运行方式调节器从起动模式回位到运行模式中推导出运行变化信号。

有利地，当在内燃机起动之后经过预定的时间时，才产生失效信号。由此保证，在释放整个转速带之前，内燃机达到稳定的运行状态。

也可为适宜的是，当在预定的时间段上出现运行变化信号时，才产生失效信号。

附图说明

从其它权利要求、描述以及在其中示出本发明的以下详细描述的实施例的图纸中得到本发明的其它特征。其中：

图1以示意性的侧视图显示了带有内燃机的机动链锯，

图2显示了用于根据图1的手操纵式工作器械的部分剖切的发动机单元的原理示意图，

图3以示意性的图示显示了用于转速锁定电路的工作模式的流程图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了以机动链锯为例的手操纵式工作器械1。该便携的手操纵式工作器械1示例性地代表其它便携的手操纵式工作器械，例如切断机、绿篱修剪机、室外修剪机、高位枝修剪器(Hochentaster)、鼓风机或类似者。

所示出的工作器械1具有罩壳31，其基本上用于容纳内燃机8。在所示出的实施例中，内燃机8为单缸的二冲程发动机；作为单缸的四冲程发动机的构造方案可为适宜的。

工作器械1具有布置在罩壳31的纵向方向上的后把手2以及前部的卡箍形的(bügelartig)把手3，其横向于罩壳31的纵向方向在罩壳31上侧上延伸。在所显示的机动链锯的实施例中，作为未详细示出的安全制动装置的释放装置的手保护部(Handschutz)32与前把手3相关联。

在罩壳31的纵向方向上，导轨34固定在与把手2相对的侧边上，锯链35在导轨34的环绕的槽中被引导。通过未详细示出的驱动齿轮和离合器33由内燃机8的曲轴13驱动锯链35。曲轴13通过曲柄11与活塞10处于连接中，活塞10限制在内燃机8的气缸9中的燃烧室22。为了内燃机的运行所必要的燃料/空气混合物通过进气道38被吸入内燃机8的曲轴箱12中，并且在燃烧室22中通过火花塞23点燃。燃料/空气混合物由燃料***40提供，其容纳在罩壳31的空气滤清器箱4中并且由燃料箱41供给。

在工作器械1的后把手2中，在内侧上设置加速杆(Gashebel)5以用于控制内燃机8的转速；在把手2的与加速杆5相对的纵向侧上布置有加速杆锁定件7。仅仅当按下加速杆锁定件7时，才可操纵加速杆5。

此外，在加速杆5的区域中，在罩壳31处设置有运行方式调节器39，其可占据如“停止”、“运行”、“起动”或类似者的运行位置。通过运行方式调节器39将内燃机分别切换到相应的运行状态中。

在所显示的根据图1的实施例中，通过绳索传动起动器6起动内燃机，绳索传动起动器6(以已知的方式)作用在曲轴13的端部处并且使其旋转以用于起动内燃机8。

在图2中示出内燃机，其在基本结构上相应于在根据图1的手操纵式工作器械中的内燃机8。代替在进气道38处的燃料***40，在根据图2的实施例中，为了引入燃料设置燃料阀17，其通入二冲程发动机的溢流通道20中。在所示出的活塞10接近下止点的位置中，曲轴箱12的体积分别通过每两个对称地布置的过流通道20和21与燃烧室22相连接。通过溢流通道20和21将通过进气部16吸入曲轴箱12中的燃烧用空气输送到燃烧室22中，并且(与引入溢流通道20中的燃料一起)输送到燃烧室22中。在该处由火花塞23点燃混合物，其中，在活塞10的下行冲程时，打开排气部19并且通过***36(图1)引出燃烧气体。火花塞23与点火装置30相连接，点火装置30取决于点火模块24的信号和其它变量激活在火花塞23处的点火火花。点火模块24与转动的风扇叶轮15共同工作，风扇叶轮15固定在曲轴13的一个端部上，并且相应地具有环绕的磁体以用于在点火模块24中的点火能的感应。

可为适宜的是，在内燃机8的曲轴13上布置发电机14，其同样可提供为点燃火花塞23所必要的能量。交流发电机14与点火装置30相连接，并且将交变电流信号输送到点火装置30中。此外，发电机提供转速信号，由此将曲轴13(具体而言内燃机8)的瞬时转速n告知点火装置30。

内燃机8的联接到进气道处的进气部16通入曲轴箱12中，并且由往复行进的活塞10控制。在节流阀18处布置有位置传感器26，其例如在节流阀完全打开时给出运行变化信号并且由此显示内燃机8的运行状态的变化。

以相同的方式，在阻流件处可布置位置传感器28，其例如在阻流阀关闭时给出运行变化信号，并且由此显示运行状态变化，即显示运行模式“起动”。如果位置传感器28与阻流阀的打开的位置相关联，那么当阻流阀在其非运行位置(Auβerbetriebsstellung)中(即，发动机未经历起动加浓(Startanreicherung)由此在正常运行模式中工作)时，给出运行变化信号。

相应地，在运行方式调节器39处可布置传感器29，当使运行方式调节器39在其运行模式中转换时，传感器29相应地给出运行变化信号。

当例如在进气道38中安装传感器(例如压力传感器37)时，也可产生运行变化信号。存在于进气道中的负压可直接推断出内燃机的运行状态，从而在出现明显的压力变化(例如低于预定的压力值)时给出运行变化信号。

有利地，加速杆5具有位置传感器25并且加速杆锁定件7具有位置传感器27，其中，两个传感器25和27分别在相应加速杆***纵时给出作为运行变化信号而评估的信号。

点火装置30包括转速控制装置50，其与转速锁定电路51相关联。借助于转速控制装置50应避免内燃机8的不允许的转速状态。因此，例如通过转速控制装置50以与内燃机的怠速运转转速相同的方式调整内燃机8的最高转速。转速锁定电路51预定极限转速n_G，尤其地，在起动内燃机8时转速不应上升超过该极限转速n_G。预定的极限转速n_G位于离合器33的连动转速之下，离合器33尤其地构造成离心式离合器。离心式离合器取决于发动机转速建立与工作器械1的工作工具的驱动连接，其中，在离合器33的连动转速之上建立与曲轴13的可传递扭矩的驱动连接。在连动转速之下中断驱动连接，从而工作工具静止。尤其地在借助于绳索传动起动器6起动内燃机时需要的是，工作工具不以不受控的方式开始工作。在此，转速锁定电路作用(greifen)，其极限转速n_G以安全间隔位于离心式离合器的连动转速之下。由此保证，在固定的起动调整时内燃机8不加速运转超过极限转速。

在内燃机的运行时(也就是说，在内燃机的起动阶段结束之后)才通过产生失效信号切断转速锁定电路51。那么，当确定工作器械的运行变化信号(即，出现工作器械的运行模式变化)时，例如由转速控制装置50产生失效信号。

在图3中示出这种类型的长期的询问(Abfrage)，其可在转速控制装置50中发生。

首先接通转速锁定电路51。由此，转速锁定电路51给转速控制装置50预设极限转速n_G。

现在，通过绳索传动起动器6起动内燃机8，其中，持续监视内燃机的瞬时转速n。在此，转速控制装置保证，瞬时转速n停留在极限转速n_G之下。

在内燃机起动之后持续监视，是否可确定运行变化。如以上描述的那样，传感器25，26，27，28，37给出运行变化信号，其可推断出内燃机的运行状态的变化。因此，在操纵加速杆5和位置传感器25的相应的信号时，***从以下出发，即，使用者想要加速内燃机，以实施工作。在转速控制装置50或转速锁定电路51中传感器25的信号处理成运行变化信号，并且作为反应断开转速锁定电路51。用于其工作的内燃机的整个转速带宽可供使用者使用。

在断开转速锁定电路51之后，持续地检查，内燃机是否还在运行中。如果使用者切断机械，则立即使转速锁定电路51切换到起作用，从而在内燃机的下次起动时转速锁定电路51将允许的转速再次限制到在离合器33的连动转速之下的极限转速n_G上。

当使节流阀运动离开怠速运行位置或节流阀位于全速位置(Vollgasstellung)中时，位置传感器26以相应的方式给出运行变化信号。当阻流阀转移到其打开位置中时，在阻流阀处的传感器28给出运行变化信号。相应地，传感器29在运行方式调节器从起动模式回位到运行模式中时给出运行变化信号，其导致断开转速锁定电路。

除了位置传感器，适宜地，也可使用压力传感器37，其探测在进气道38中的进气真空度，并且在出现相应的运行压力时给出运行变化信号，其导致失效信号，应用失效信号断开转速锁定电路。在怠速运行中在进气道和同样在曲轴箱中存在不同于在全速下的压力情况，从而明显的压力变化足够用于推断出内燃机的改变的运行状态。如果使用者使节流阀全开，压力情况如此改变，即，例如在进气道和/或曲轴箱中的负压强烈下降，这显示出内燃机的运行模式的变化。这可相应地进行评估并且相应地产生运行变化信号。

尤其地可强调无传感器地获取运行状态变化的可能性。转速控制装置50具有与***相关的调节范围，在该调节范围之内转速在一定的带宽中的变化是可能的。因此，例如点火角可如通过阀输送的燃料量那样同样少许任意地改变。这意味着，转速控制装置50也具有与***相关的调节极限，在该调节极限之上合适的调节不再是可能的。

该情况可用于，识别由使用者进行的运行状态的变化。即，如果接通转速锁定电路51，则转速控制装置50在节流阀和阻流阀处于起动位置中时满足其目的并且将内燃机8的瞬时转速n保持在极限转速n_G之下。如果在接通转速锁定电路51时使用者使节流阀全开，则将这种类型的高的能量引入内燃机8中，使得尽管已接通转速锁定电路51且转速控制装置50进行作用，但是内燃机8的瞬时转速n上升超过极限转速n_G。在加速杆5或节流阀18的全速位置中，转速控制装置不再能够将瞬时转速n保持在极限转速之下。虽然转速控制电路继续作用，以使得转速下降；但是由于整个***的设计这不再是完全可能的。识别出内燃机8的瞬时转速n超过转速锁定电路51的极限转速n_G，并且从中推导出运行变化信号，其(参见图3)导致用于转速锁定电路51的失效信号。由此，在没有传感器的情况下***可识别出，使用者在工作投入中使用机械并且切断转速锁定电路51。那么，当内燃机8的瞬时转速n比转速锁定电路51的极限转速高超过20％、尤其地超过50％时，以简单的方式产生运行变化信号。

也可从瞬时转速n在时间上的上升中推导出运行变化信号。如果使用者突然使节流阀全开，瞬时转速n的转速上升(即，相对于单位时间的转速提升)比在机械的怠速运行中明显更陡。以简单的方式监视斜率，即，瞬时转速的曲线相对于时间的数学上的一阶导数，也就是说，Δn/Δt。如果出现明显更陡的转速上升，即，数学的值Δn/Δt大于预定的阈值，产生运行变化信号，其导致用于转速锁定电路51的失效信号。

推导出运行变化信号的另一技术上简单的可能性为监视转速控制装置自身的调节主动性。从转速控制装置的用于维持转速锁定电路的极限转速的调节干预的频率中可推导出内燃机的运行状态。在接通转速锁定电路时在内燃机的瞬时转速接近极限转速时转速控制电路将具有调节主动性，也就是说，将比当瞬时转速明显在极限转速之下时更高数量的调节干预实施到点火中。如果瞬时转速超过极限转速，调节主动性(也就是说调节干预的次数)相当高。由此，从监视调节主动性中可推导出运行变化信号，以用于产生和应用用于转速锁定电路的失效信号。以简单的方式，监视调节干预在时间上的次数；如果每单位时间调节干预的次数超过预定的值，则这指示出，使用者使节流阀金开并且要求整个转速范围。由此，如果超过每单位时间调节干预的预定的值，***给出运行变化信号，其导致切断转速锁定电路51。

可为有利的是，当在内燃机起动之后经过预定的时间时，才在存在运行变化信号的情况下产生用于转速锁定电路51的失效信号。以相同的方式可为适宜的是，当在预定的时间段上出现运行变化信号时，才产生失效信号。在本发明的改进方案中，运行变化信号同时可形成失效信号。

Claims (4)

1.一种用于控制在手操纵式工作器械(1)中的内燃机(8)的转速限制的方法，其中，所述内燃机(8)的气缸(9)具有由活塞(10)限制的燃烧室(22)并且所述活塞(10)通过曲柄(11)驱动曲轴(13)，其中所述曲轴(13)通过取决于马达转速(n)闭合的离合器(33)驱动工作工具，其中，在所述离合器(33)的连动转速之上建立与所述曲轴(13)的驱动连接，并且在所述连动转速之下中断所述驱动连接，所述内燃机带有布置在所述燃烧室(22)中的火花塞(23)，由点火装置(30)操控所述火花塞(23)，以及带有用于所述内燃机(8)的转速(n)的转速控制装置(50)，其中所述转速控制装置(50)包括转速锁定电路(51)，并且所述转速锁定电路(51)将所述内燃机的转速(n)限制到在所述连动转速之下的极限转速(n_G)，其中，在所述内燃机(8)的起动时所述转速锁定电路(51)是起作用的并且在所述内燃机(8)的运行中在产生失效信号之后才切断所述转速锁定电路(51)，其特征在于，当确定所述内燃机(8)的运行变化信号时，产生所述失效信号，其中从瞬时转速(n)的曲线相对于时间的斜率中推导出所述运行变化信号，并且当数学的值Δn/Δt大于预定的阈值时，则产生运行变化信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当在起动之后经过预定的时间时，才产生所述失效信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当在预定的时间段上出现所述运行变化信号时，才产生所述失效信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作器械(1)为机动链锯、切断机、绿篱修剪机、室外修剪机或鼓风机。