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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors.
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Aus
der
DE 38 41 475 A1 ist
ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem
die eingebrachte Kraftstoffmenge beim Starten in Abhängigkeit
davon dosiert wird, ob es sich um einen Kaltstart oder einen Warmstart
handelt. Hierzu wird eine Mindestbetriebsdauer des Verbrennungsmotors
ermittelt.
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Es
ist bekannt, im Betrieb Regelparameter des Verbrennungsmotors, beispielsweise
die zugeführte Kraftstoffmenge, zu regeln, um so eine optimale
Einstellung des Verbrennungsmotors, beispielsweise des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses,
zu erhalten. Verbrennungsmotoren, beispielsweise in handgeführten
Arbeitsgeräten wie Motorsägen, Trennschleifern,
Freischneidern, Rasenmähern oder dgl. werden oft unter
gleichen Betriebsbedingungen betrieben. Es ist deshalb vorteilhaft,
wenn ein aktueller Wert für den Regelparameter, der von
der Steuerung eingestellt wurde, beim nächsten Starten
des Verbrennungsmotors wieder abgerufen wird. Dadurch kann die Zeit
bis zum Erreichen einer optimalen Einstellung des Verbrennungsmotors
deutlich verkürzt werden. Ändern sich die äußeren
Betriebsbedingungen, beispielsweise, wenn der Bediener den Luftfilter
reinigt und dadurch die zugeführte Luftmenge plötzlich
und deutlich erhöht wird, sind die gespeicherten Werte
für den Regelparameter nicht mehr optimal. Bei einer deutlichen Änderung
der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors kann es vergleichsweise
lange dauern, bis die Steuerung wieder einen optimalen Wert für
den Regelparameter eingestellt hat.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb
eines Verbrennungsmotors zu schaffen, das eine gute und schnelle
Einstellung eines Regelparameters ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
Erfindung sieht vor, dass der jeweils aktuelle Wert für
den Regelparameter in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert
wird. Beim Starten des Verbrennungsmotors kann dann der letzte aktuelle
Wert als Anfangswert für die Regelung des Regelparameters
herangezogen werden. Für den Regelparameter ist zusätzlich
ein Standardwert gespeichert. Anhand mindestens eines Kriteriums,
erkennt die Steuerung, wenn der letzte gespeicherte Wert als Anfangswert
für den Regelparameter nicht mehr optimal ist und kann
anhand eines festgelegten Kriteriums statt des gespeicherten, letzten
aktuellen Werts einen Standardwert des Regelparameters als Anfangswert
nutzen. Der Standardwert des Regelparameters stellt damit einen
Defaultwert dar, auf den der Regelparameter zurückgesetzt
wird.
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Vorteilhaft
ist das Kriterium der Wert eines Zählers. Der Zähler
wird vorteilhaft bei jedem Starten des Verbrennungsmotors erhöht.
Dadurch kann die Anzahl der Startversuche des Verbrennungsmotors auf
einfache Weise ermittelt werden. Zweckmäßig wird
der Zähler auf einen Ausgangswert zurückgesetzt,
wenn mindestens ein Betriebsparameter im Betrieb einen Grenzwert
erreicht. Der Betriebsparameter ist vorteilhaft die Drehzahl des
Verbrennungsmotors und der Grenzwert für die Drehzahl beträgt insbesondere
etwa 10.000 Umdrehungen pro Minute bis etwa 16.000 Umdrehungen pro
Minute. Der Zähler wird demnach zurückgesetzt,
wenn die Drehzahl einen Grenzwert erreicht, der beispielsweise im
Bereich der Nenndrehzahl des Verbrennungsmotors liegen kann. Wenn
der Motor die Nenndrehzahl erreicht, ist der Regelparameter ausreichend
gut eingestellt. Wenn die Drehzahl den Grenzwert erreicht, ist außerdem
sichergestellt, dass der Motor gestartet werden konnte. Wenn der
Motor nicht gestartet werden kann oder die erforderliche Drehzahl
beispielsweise aufgrund einer ungünstigen Einstellung des Regelparameters
nicht erreicht, so wird bei jedem Starten des Verbrennungsmotors
der Zähler erhöht.
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Der
Standardwert für den Regelparameter wird insbesondere genutzt,
wenn der Zähler einen Zählergrenzwert überschreitet.
Es ist vorgesehen, dass der Zählergrenzwert etwa das 15fache
bis etwa 25fache des Werts einer Erhöhung des Zählers
beträgt. Etwa 15 bis etwa 25 Startversuche können beim
Kaltstart unter ungünstigen Bedingungen auch bei gut eingestelltem
Regelparameter noch auftreten. Wird diese Anzahl von erfolglosen
Startversuchen überschritten, kann davon ausgegangen werden, dass der
aktuelle gespeicherte Wert für den Regelparameter ungünstig
ist, beispielsweise, weil sich die äußeren Bedingungen
geändert haben. In diesem Fall wird der Standardwert für
den Regelparameter genutzt. Dadurch kann sich die Steuerung selbst
auf einen Ausgangswert für den Regelparameter zurücksetzen
und so Ausgangsbedingungen schaffen, die sicherstellen, dass ein
optimaler Wert für den Regelparameter in einer akzeptablen
Zeitspanne erreicht wird.
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Zweckmäßig
wird der Zähler auf einen Ausgangswert zurückgesetzt,
wenn für den Regelparameter der Standardwert genutzt wird.
Dadurch wird sichergestellt, dass nach dem nächsten Startvorgang wieder
der letzte aktuelle gespeicherte Wert des Regelparameters eingestellt
wird. Vorteilhaft werden beim Startvorgang des Verbrennungsmotors
vorgegebene Startwerte für den Regelparameter genutzt. Beim
Starten greift die Steuerung demnach nicht auf den letzten aktuellen
Wert für den Regelparameter zurück, sondern auf
spezielle Startwerte. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der
Verbrennungsmotor auch unter ungünstigen Bedienungen gestartet
werden kann.
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Vorteilhaft
ist ein Regelparameter die zugeführte Kraftstoffmenge.
Zweckmäßig wird der Kraftstoff über ein
Dosierventil eingebracht. Dadurch kann die zugeführte Kraftstoffmenge
einfach und genau dosiert werden. Es kann vorgesehen sein, dass
der Kraftstoff in einen Vergaser eingebracht wird. Es kann jedoch
auch zweckmäßig sein, den Kraftstoff ins Kurbelgehäuse
des Verbrennungsmotors einzubringen. Der Verbrennungsmotor ist insbesondere ein
Einzylindermotor, vorteilhaft ein Zweitakt motor. Das erfindungsgemäße
Verfahren kann jedoch auch zur Steuerung eines Einzylinder-Viertaktmotors
vorgesehen sein.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Folgendem anhand
der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors,
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2 eine
schematische Darstellung der Steuerung des Verbrennungsmotors aus 1,
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3 ein
Ablaufdiagramm zum Ablauf des Verfahrens.
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Der
in 1 schematisch gezeigte Verbrennungsmotor 1 ist
als Einzylinder-Zweitaktmotor ausgebildet. Der Verbrennungsmotor 1 dient
vorteilhaft zum Antrieb des Werkzeugs in einem handgeführtem Arbeitsgerät
wie einer Motorkettensäge, einem Trennschleifer, einem
Freischneider, einem Rasenmäher oder dgl.. Der Verbrennungsmotor 1 besitzt
einen Zylinder 2, in dem ein Kolben 5 hin- und
hergehend gelagert ist. Der Kolben 5 begrenzt einen Brennraum 3,
in den eine Zündkerze 17 ragt. Aus dem Brennraum 3 führt
ein Auslass 15. Der Kolben 5 treibt über
ein Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 drehbar
gelagerte Kurbelwelle 26 an. Drehfest mit der Kurbelwelle 26 ist
ein Lüfterrad 16 verbunden, das mindestens einen
Magneten 19 besitzt. Am Außenumfang des Lüfterrads 16 ist
ein Zündmodul 22 angeordnet, in dem bei rotierender
Kurbelwelle 26 eine Spannung induziert wird. Das Zündmodul 22 versorgt
eine Steuerung 18 und die Zündkerze 17 mit Energie.
Gleichzeitig liefert das Signal des Zündmoduls 22 eine
Information über die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1.
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Anstatt
oder zusätzlich zum Zündmodul 22 kann
an der Kurbelwelle 26 ein Generator zur Energieerzeugung
und zur Erzeugung eines Drehzahlsignals vorgesehen sein. Der Verbrennungsmotor 1 besitzt
einen Einlass 8 ins Kurbelgehäuse 4,
der vom Kolben 5 schlitzgesteuert ist. Am Einlass 8 mündet ein
Ansaugkanal 9, der mit der Reinseite eines Luftfilters 14 verbunden
ist. Im Ansaugkanal 9 ist ein Vergaser 10 angeordnet.
Im Vergaser 10 ist eine Drosselklappe 11 schwenkbar
gelagert, mit der die zugeführte Verbrennungsluftmenge
steuerbar ist. Im Vergaser 10 münden Kraftstofföffnungen 12 in
den Ansaugkanal 9. Der Vergaser 10 besitzt ein
Dosierventil 13 für Kraftstoff, das von der Steuerung 18 gesteuert ist
und über das Kraftstoff in den Ansaugkanal 9 zugeführt
wird. Es kann auch ein Dosierventil 13' vorgesehen sein,
das den Kraftstoff direkt ins Kurbelgehäuse 4 zuführt.
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Im
Betrieb des Verbrennungsmotors 1 wird Kraftstoff/Luft-Gemisch über
den Ansaugkanal 9 beim Aufwärtshub des Kolbens 5 ins
Kurbelgehäuse 4 angesaugt. Bei Anordnung des Dosierventils 13' im Kurbelgehäuse 4 wird
nur Verbrennungsluft ins Kurbelgehäuse 4 angesaugt
und der Kraftstoff über das Dosierventil 13' separat
zugeführt. Das Kraftstoff/Luft-Gemisch wird beim Abwärtshub
des Kolbens 5 im Kurbelgehäuse 4 verdichtet
und strömt über mindestens einen Überströmkanal 7,
der den Brennraum 3 im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens 5 mit
dem Kurbelgehäuse 4 verbindet, in den Brennraum 3 ein.
Im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 wird das
Kraftstoff/Luft- Gemisch von der Zündkerze 17 gezündet.
Nach der Verbrennung verlassen die Abgase den Brennraum 3 durch
den Auslass 15. Zur Kühlung des Verbrennungsmotors 1 ist
drehfest mit der Kurbelwelle 26 das Lüfterrad 16 verbunden,
das in 1 schematisch gezeigt ist.
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Im
Betrieb des Verbrennungsmotors 1 steuert die Steuerung 18 sowohl
den Zündzeitpunkt als auch die zugeführte Kraftstoffmenge.
Hierzu ermittelt die Steuerung 18 die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 1 aus
dem Signal des Zündmoduls 22. Die Steuerung 18 stellt
dabei die zugeführte Kraftstoffmenge auf einen optimalen
Wert ein. Dies ist jeweils abhängig von der Last des Verbrennungsmotors 1. Die
zuzuführende Kraftstoffmenge ist auch von äußeren
Umgebungseinflüssen wie beispielsweise der Umgebungstemperatur
bzw. der Temperatur des Verbrennungsmotors 1 und der durch
den Luftfilter 14 angesaugten Luftmenge abhängig.
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2 zeigt
schematisch den Aufbau der Steuerung 18. Die Steuerung 18 besitzt
einen Arbeitsspeicher 21, der die aktuell zuzuführende
Kraftstoffmenge x aus der Drehzahl und gegebenenfalls der Last des
Verbrennungsmotors 1 berechnet. Zur Berechnung der zuzuführenden
Kraftstoffmenge können auch weitere Betriebsparameter des
Verbrennungsmotors 1, beispielsweise der Druck im Kurbelgehäuse 4,
herangezogen werden. Um beim nächsten Starten des Verbrennungsmotors 1 schnell optimale
Werte für die zuzuführende Kraftstoffmenge x einstellen
zu können, besitzt die Steuerung 18 einen nichtflüchtigen
Speicher 20, beispielsweise ein EPROM, in dem laufend ein
Betriebswert xBetrieb für die zuzuführende
Kraft stoffmenge x abgespeichert wird. Der Betriebswert xBetrieb ist dabei üblicherweise der
letzte aktuelle Wert. Liegt der aktuelle Wert jedoch außerhalb
gespeicherter Grenzen so wird nicht der aktuelle Wert, sondern der
Grenzwert als Betriebswert xBetrieb abgespeichert.
Dies ist durch den Pfeil 25 verdeutlicht. Beim nächsten
Starten des Verbrennungsmotors 1 wird üblicherweise
der letzte Betriebswert xBetrieb für
die zuzuführende Kraftstoffmenge x aus dem nichtflüchtigen
Speicher 20 in den Arbeitsspeicher 21 abgerufen
und als Anfangswert für die zuzuführende Kraftstoffmenge
genutzt. Wird der letzte Betriebswert xBetrieb anhand
des Werts eines Zählers a als ungünstiger Wert
erkannt, so wird ein im nichtflüchtigen Speicher 20 abgespeicherter
Standardwert xStandard als Anfangswert für
die zuzuführende Kraftstoffmenge x in den Arbeitsspeicher 21 abgerufen.
Ob der Standardwert xStandard oder der Betriebswert
xBetrieb für die zuzuführende
Kraftstoffmenge x in den Arbeitsspeicher 21 übernommen
wird, wird anhand eines Zähler a entschieden.
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Der
Ablauf des Verfahrens ist in 3 verdeutlicht.
Beim Starten des Verbrennungsmotors 1 wird die zuzuführende
Kraftstoffmenge x zunächst auf einen Startwert xStart gesetzt. Damit ist sichergestellt,
dass der Verbrennungsmotor 1 immer mit der gleichen zugeführten
Kraftstoffmenge x startet. Dadurch kann das Starten des Verbrennungsmotors 1 sichergestellt
werden. Beim Starten des Verbrennungsmotors 1 wird der
Zähler a um 1 erhöht. Nach dem Startvorgang wird überprüft,
ob der Zähler a einen Zählergrenzwert agrenz überschreitet. Liegt der Zähler
a unterhalb des Zählergrenzwerts agrenz,
so wird als Ausgangskraftstoffmenge von der Steuerung 18 der
Betriebswert xBetrieb, insbesondere der
letzte aktuelle Wert für die Kraftstoffmenge x in den Arbeitsspeicher 21 geladen.
Liegt der Wert des Zählers a oberhalb des Zählergrenzwerts
agrenz, so wird der Standardwert xStandard in den Arbeitsspeicher 21 übernommen.
Dann wird der Zähler a auf 0 gesetzt. Dadurch ist gewährleistet,
dass die zugeführte Kraftstoffmenge x mit einem für
den Verbrennungsmotor 1 günstigen Anfangswert
startet. Ausgehend von diesem Anfangswert regelt die Steuerung 18 den
optimalen Wert für die Kraftstoffmenge x. Im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 wird
laufend überprüft, ob die Drehzahl n des Verbrennungsmotors
eine Grenzdrehzahl ngrenz überscheitet.
Die Grenzdrehzahl ngrenz entspricht vorteilhaft
der Nenndrehzahl und liegt zweckmäßig etwa bei
10.000 Umdrehungen pro Minute bis etwa 16.000 Umdrehungen pro Minute.
Erreicht die Drehzahl n die Grenzdrehzahl ngrenz,
so wird der Zähler a auf 0 zurückgesetzt. Das
Erreichen der Grenzdrehzahl ngrenz bedeutet,
dass die Kraftstoffmenge x so eingestellt ist, dass die Steuerung 18 den Optimalwert
für die Kraftstoffmenge x in akzeptabler Zeit einstellen
kann. Wird die Grenzdrehzahl ngrenz nicht
erreicht, ist die eingestellte Kraftstoffmenge x sehr ungünstig,
so dass die Steuerung 18 sehr lange benötigen
würde, um die optimale Kraftstoffmenge x einzustellen.
In diesem Fall wird der Zähler a nicht zurückgesetzt.
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Der
Zähler a wird demnach erhöht, wenn der Verbrennungsmotor 1 nach
dem Starten die Grenzdrehzahl ngrenz nicht
erreicht. Dies ist auch der Fall, wenn der Startversuch nicht erfolgreich
war oder wenn der Verbrennungsmotor 1 direkt nach dem Starten
aufgrund ungünstiger Einstellungen wieder ausgeht. Dies
kann beispielsweise beim Kaltstart eintreten. Der Grenzwert agrenz für den Zähler a
beträgt vorteilhaft etwa 15 bis etwa 25. Als vorteilhaft
hat sich ein Wert von etwa 20 herausgestellt. Wurde 20mal hintereinander
die Grenzdrehzahl ngrenz nicht erreicht, so
wird nach dem nächsten Starten als Wert für die zuzuführende
Kraftstoffmenge der Standardwert xStandard in
den Arbeitsspeicher 21 geladen. Der Standardwert xStandard ist dabei so gewählt, dass
der Verbrennungsmotor 1 die Grenzdrehzahl ngrenz erreichen kann.
Dadurch ist sichergestellt, dass der Verbrennungsmotor 1 die
optimale zuzuführende Kraftstoffmenge x in jedem Fall selbst
bei deutlicher Änderung der Umgebungsbedingungen vergleichsweise schnell
einstellen kann.
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Anstatt
der einzustellenden Kraftstoffmenge x können auch andere
Regelparameter für den Verbrennungsmotor 1 auf
einen Startwert zurückgesetzt werden. Dies kann beispielsweise
ein Wert für den Zündzeitpunkt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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