DE102011103125A1 - Verfahren zum Betrieb eines Arbeitsgeräts - Google Patents

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Abstract

Ein Arbeitsgerät besitzt einen Verbrennungsmotor (7), der über eine Kupplung (33) mindestens ein Werkzeug antreibt. Die Kupplung (33) beginnt beim Beschleunigen des Verbrennungsmotors (7) bei einer unteren Einkuppeldrehzahl (nKu) mit dem Kuppelvorgang. Der Verbrennungsmotor (7) besitzt einen Kolben (9), eine Zündeinrichtung und eine Steuereinrichtung (26). Die Steuereinrichtung (26) steuert den Zündzeitpunkt (ZZP), wobei ein erster Zündzeitpunkt (ZZP1) für den Leerlauf und ein zweiter Zündzeitpunkt (ZZP2) für Volllast vorgesehen sind. Der zweite Zündzeitpunkt (ZZP2) liegt früher als der erste Zündzeitpunkt (ZZP1). Für ein Verfahren zum Betrieb des Arbeitsgeräts ist vorgesehen, dass der Zündzeitpunkt (ZZP) beim Abfallen der Drehzahl in einem ersten Drehzahlbereich (nB1) oberhalb der Leerlaufdrehzahl (nL) und unterhalb der unteren Einkuppeldrehzahl (nKu) gegenüber dem ersten Zündzeitpunkt (ZZP1) nach ”spät” verstellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Arbeitsgeräts der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Arbeitsgeräte, deren Werkzeug von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, sind allgemein bekannt. Beispielsweise die DE 38 17 471 C1 beschreibt eine Zündanlage für den Verbrennungsmotor in einem derartigen Arbeitsgerät. Dabei ist vorgesehen, dass für niedrige Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl unterschiedliche Kennlinien zur Bestimmung des Zündzeitpunkts verwendet werden, und zwar in Abhängigkeit davon, ob der Verbrennungsmotor gerade gestartet wurde oder sich in üblichem Betrieb befindet.
  • Wird bei einem Verbrennungsmotor in Volllast die Zufuhr von Verbrennungsluft und Kraftstoff stark gedrosselt, beispielsweise dadurch, dass eine Drosselklappe plötzlich geschlossen wird, fällt die Drehzahl ab. Je nach Bauart des Motors kann der Drehzahlabfall fett (Rich come down) oder mager (Lean come down) erfolgen.
  • Beim Einsatz von Biokraftstoffsorten, die einen hohen Alkoholanteil enthalten, kann sich das Verhalten eines Verbrennungsmotors beim Drehzahlabfall ändern. So kann ein Verbrennungsmotor, der beim Betrieb mit herkömmlichem Kraftstoff fett verzögert, mit Biokraftstoff mager verzögern. Beim mageren Drehzahlabfall kann der Verbrennungsmotor unerwünscht lange auf einem erhöhten Drehzahlniveau verharren. Dies wird vom Bediener akustisch wahrgenommen und ist unerwünscht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Arbeitsgeräts anzugeben, mit dem sich ein gutes Laufverhalten unabhängig von der verwendeten Kraftstoffsorte ergibt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Es hat sich gezeigt, dass sich durch eine Spät-Verstellung des Zündzeitpunkts beim Drehzahlabfall in einem Drehzahlbereich oberhalb der Leerlaufdrehzahl und unterhalb der Einkuppeldrehzahl erreichen lässt, dass der Verbrennungsmotor zwar öfter, aber schwächer verbrennt. Dadurch verringert sich die Drehzahl rasch, und die Drehzahl fällt auch beim Lean come down schnell auf die Leerlaufdrehzahl ab. Beim Rich come down, also beim fetten Verzögern des Verbrennungsmotors, sinkt die Drehzahl sehr rasch bis auf Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl, so dass die Spät-Verstellung des Zündzeitpunkts in dem Drehzahlbereich zwischen Leerlaufdrehzahl und Einkuppeldrehzahl auf das fette Verzögern des Verbrennungsmotors keinen negativen Einfluss hat. Dadurch kann auf einfache Weise nur durch Änderung der in der Steuereinrichtung hinterlegten Kennlinie ein gutes Laufverhalten erreicht werden, und zwar unabhängig davon, ob der Benutzer Biokraftstoff oder herkömmlichen Kraftstoff tankt.
  • Vorteilhaft wird der Zündzeitpunkt im ersten Drehzahlbereich auf einen dritten Zündzeitpunkt von etwa 3° bis etwa 8° vor dem oberen Totpunkt verstellt. Als besonders vorteilhaft hat sich ein dritter Zündzeitpunkt von etwa 5° herausgestellt. Dabei ist vorgesehen, dass der Zündzeitpunkt über den gesamten ersten Drehzahlbereich konstant ist.
  • Vorteilhaft ist in der Steuereinrichtung mindestens eine erste Kennlinie für das Verzögern des Verbrennungsmotors hinterlegt, die den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit der Drehzahl festlegt. Mit dem Begriff ”Kennlinie” ist dabei jede Zuordnung gemeint, die jeder Drehzahl einen festen Zündzeitpunkt zuordnet. Die Kennlinie kann in der Steuereinrichtung in jeder beliebigen Form wie beispielsweise als Zuordnungsregeln, als Algorithmus, als tabellarische Zuordnung oder dgl. hinterlegt sein. Vorteilhaft erfolgt die Verstellung des Zündzeitpunkts auf den dritten, späten Zündzeitpunkt, bis die Drehzahl eine erste Drehzahl erreicht, die größer als die Leerlaufdrehzahl ist, wenn der Zündzeitpunkt nach der dritten Kennlinie bestimmt wird. Fällt die Drehzahl von der ersten Drehzahl noch weiter ab, so ist keine weitere Spät-Verstellung vorgesehen, auch wenn der Zündzeitpunkt weiterhin anhand der ersten Kennlinie bestimmt wird. Vorteilhaft ist der Zündzeitpunkt bei Drehzahlen unterhalb der ersten Drehzahl der erste Zündzeitpunkt, also der Zündzeitpunkt für den Leerlauf.
  • Vorteilhaft ist in der Steuereinrichtung eine zweite Kennlinie hinterlegt, nach der der Zündzeitpunkt in mindestens einem Drehzahlbereich beim Beschleunigen bestimmt wird. In der Steuereinrichtung sind demnach getrennte Kennlinien für das Beschleunigen und für das Verzögern hinterlegt. Vorteilhaft wird der Zündzeitpunkt in einem zweiten Drehzahlbereich oberhalb der Leerlaufdrehzahl und unterhalb der unteren Einkuppeldrehzahl gegenüber dem ersten Zündzeitpunkt nach ”spät” verstellt, wenn der Zündzeitpunkt anhand der zweiten Kennlinie bestimmt wird. Der erste Drehzahlbereich, in dem anhand der ersten Kennlinie eine Spät-Verstellung des Zündzeitpunkts erfolgt, und der zweite Drehzahlbereich, in dem anhand der zweiten Kennlinie eine Spät-Verstellung erfolgt, überlappen sich dabei vorteilhaft. Beim Beschleunigen ist eine Spät-Verstellung des Zündzeitpunkts nicht notwendig. Allerdings wird der Bereich zwischen Leerlaufdrehzahl und unterer Einkuppeldrehzahl beim Beschleunigen sehr schnell durchfahren, so dass sich beim Beschleunigen keine negativen Einflüsse der Spät-Verstellung des Zündzeitpunkts ergeben. Die Spät-Verstellung des Zündzeitpunkts anhand der zweiten Kennlinie ist für den Fall zweckmäßig, dass der Bediener im zweiten Drehzahlbereich zu beschleunigen beginnt. Beim Beschleunigen wird der Zündzeitpunkt anhand der zweiten Kennlinie ermittelt. Um zu vermeiden, dass der Zündzeitpunkt beim Umschalten von der ersten zur zweiten Kennlinie nach ”früh” verstellt wird, ist vorgesehen, dass auch die zweite Kennlinie einen Bereich zwischen Leerlaufdrehzahl und unterer Einkuppeldrehzahl aufweist, in dem der Zündzeitpunkt nach ”spät” verstellt wird.
  • Vorteilhaft wird der Zündzeitpunkt in dem zweiten Drehzahlbereich oberhalb einer zweiten Drehzahl, die größer als die erste Drehzahl ist, gegenüber dem ersten Zündzeitpunkt nach ”spät” verstellt, wenn der Zündzeitpunkt nach der zweiten Kennlinie, also der Kennlinie für das Beschleunigen, bestimmt wird. Bei Drehzahlen, die kleiner als die zweite Drehzahl und größer als die erste Drehzahl sind, erfolgt die Zündung zweckmäßig zum ersten Zündzeitpunkt, also zum Zündzeitpunkt für den Leerlauf, wenn der Zündzeitpunkt anhand der zweiten Kennlinie bestimmt wird. Dadurch, dass die Spät-Verstellung bei der zweiten Kennlinie erst ab einer zweiten Drehzahl erfolgt, die größer als die erste Drehzahl ist, kann sichergestellt werden, dass der Einfluss der Spät-Verstellung auf die Beschleunigung gering ist. Dadurch, dass sich der erste Drehzahlbereich, in dem beim Drehzahlabfall eine Spät-Verstellung des Zündzeitpunkts erfolgt, bis zu einer ersten Drehzahl nahe der Leerlaufdrehzahl erstreckt, ist sichergestellt, dass beim Lean come down die Leerlaufdrehzahl schnell erreicht wird. Die unterschiedlichen Anforderungen für Beschleunigen und Verzögern können dadurch, dass für Beschleunigen und Verzögern unterschiedliche Kennlinien für den Zündzeitpunkt vorgesehen sind, gut erfüllt werden.
  • Vorteilhaft erfolgt beim Beschleunigen ab der unteren Einkuppeldrehzahl eine kontinuierliche Verstellung des Zündzeitpunkts nach ”früh” bis zum Erreichen des zweiten Zündzeitpunkts. Die erste und die zweite Kennlinie fallen dabei bei Drehzahlen oberhalb der unteren Einkuppeldrehzahl vorteilhaft zusammen. Für den Drehzahlbereich oberhalb der unteren Einkuppeldrehzahl ist damit eine gemeinsame Kennlinie für Beschleunigen und Verzögern ausreichend. Auch im zweiten Drehzahlbereich fallen die beiden Kennlinien noch zusammen.
  • Nach dem Verzögern des Verbrennungsmotors muss sichergestellt werden, dass ein darauffolgender Beschleunigungsvorgang gut erfolgen kann. Hierzu ist vorgesehen, dass beim Drehzahlabfall unter eine dritte Drehzahl, die größer als die untere Einkuppeldrehzahl ist, der Zündzeitpunkt zunächst anhand der ersten Kennlinie, also der Kennlinie für den Drehzahlabfall, bestimmt wird und nach Erfüllen eines Umschaltkriteriums anhand der zweiten Kennlinie, also der Kennlinie für das Beschleunigen, bestimmt wird. Vorteilhaft ist ein Umschaltkriterium das Absinken der Drehzahl unter eine vierte Drehzahl und das Erreichen einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Motorzyklen, bei denen der Zündzeitpunkt nach der ersten Kennlinie bestimmt wurde. Die vierte Drehzal ist insbesondere kleiner als die Leerlaufdrehzahl. Vorteilhaft ist ein weiteres Umschaltkriterium das Erreichen einer zweiten Anzahl von aufeinanderfolgenden Motorzyklen, bei denen der Zündzeitpunkt nach der ersten Kennlinie bestimmt wurde, wobei die zweite Anzahl größer als die erste Anzahl ist. Ein Umschalten von der zweiten auf die erste Kennlinie findet demnach entweder statt, wenn nach einer vergleichsweise geringen ersten Anzahl von Motorzyklen die vierte Drehzahl erreicht wurde oder wenn der Zündzeitpunkt bereits über eine vergleichsweise große zweite Anzahl von Motorzyklen anhand der ersten Kennlinie bestimmt wurde, wobei die Umschaltung dann unabhängig von der erreichten Drehzahl erfolgt.
  • Bei Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl muss sichergestellt werden, dass der Motor bei einem Rich come down nicht ausgeht. Hierzu ist vorgesehen, dass der Zündzeitpunkt beim Abfallen der Drehzahl unter eine fünfte Drehzahl auf einen vierten Zündzeitpunkt nach ”früh” verstellt wird, wobei die fünfte Drehzahl kleiner als die Leerlaufdrehzahl ist, wenn der Zündzeitpunkt anhand der ersten Kennlinie, also der Kennlinie für einen Drehzahlabfall bestimmt wird. Dadurch wird erreicht, dass die Drehzahl wieder steigt. Durch die Verstellung des Zündzeitpunkts nach ”früh” kann außerdem einem Überfetten des Verbrennungsmotors entgegengewirkt werden. Vorteilhaft wird der Zündzeitpunkt beim Beschleunigen von einer Drehzahl unterhalb der Leerlaufdrehzahl bis zum Erreichen eines fünften Zündzeitpunkts kontinuierlich nach ”früh” verstellt, wenn der Zündzeitpunkt anhand der zweiten Kennlinie, also der Kennlinie für das Beschleunigen, bestimmt wird, und nach Erreichen einer sechsten Drehzahl auf den ersten Zündzeitpunkt, also den Zündzeitpunkt für den Leerlauf, nach ”spät” verstellt. Dadurch kann ein gutes Beschleunigungsverhalten, insbesondere beim Starten des Verbrennungsmotors, erreicht werden. Der fünfte Zündzeitpunkt liegt dabei vorteilhaft früher als der vierte Zündzeitpunkt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Seitenansicht einer Motorsäge,
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung durch die Motorsäge aus 1,
  • 3 eine schematische Darstellung des Verbrennungsmotors der Motorsäge aus 1,
  • 4 ein Diagramm, das die Kennlinien zur Bestimmung des Zündzeitpunkts in Abhängigkeit der Drehzahl angibt,
  • 5 ein Diagramm zum Ablauf des Verfahrens und
  • 6 ein Diagramm, das die Drehzahl des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit der Zeit angibt.
  • In 1 ist als Ausführungsbeispiel für ein Arbeitsgerät, insbesondere ein handgeführtes Arbeitsgerät, eine Motorsäge 1 gezeigt. Das vorgeschlagene Verfahren ist auch bei anderen Arbeitsgeräten, insbesondere bei handgeführten Arbeitsgeräten wie Trennschleifern, Freischneidern oder dgl. vorteilhaft.
  • Die Motorsäge 1 besitzt ein Gehäuse 2, an dem ein hinterer Handgriff 3 und ein Griffrohr 4 zum Führen der Motorsäge 1 angeordnet sind. Am Gehäuse 2 ist eine Führungsschiene 5 angeordnet, die nach vorne ragt und an der eine Sägekette 6 angeordnet ist. Die Sägekette 6 ist von einem im Gehäuse 2 angeordneten Verbrennungsmotor 7 umlaufend um die Führungsschiene 5 angetrieben.
  • Wie 2 zeigt, besitzt der Verbrennungsmotor 7, der im Ausführungsbeispiel ein Einzylinder-Zweitaktmotor ist, einen Kolben 9, der über ein Pleuel 10 eine Kurbelwelle 12 rotierend antreibt. An der Kurbelwelle 12 ist ein Schwungrad 25 angeordnet, das gleichzeitig als Lüfterrad zur Förderung von Kühlluft ausgebildet sein kann. An der dem Verbrennungsmotor 7 abgewandten Seite des Schwungrads 25 ist eine Starteinrichtung 32 zum Starten des Verbrennungsmotors 7 angeordnet. Am Umfang des Schwungrads 25 ist ein Zündmodul 24 angeordnet, das eine Zündkerze 23 mit Zündspannung versorgt. An der dem Schwungrad 25 gegenüberliegenden Seite des Verbrennungsmotors 7 ist eine Kupplung 33 mit der Kurbelwelle 12 verbunden, die im Ausführungsbeispiel als Fliehkraftkupplung ausgebildet ist. An der Antriebsseite der Fliehkraftkupplung ist ein Antriebsritzel 34 angeordnet, das die Sägekette 6 antreibt.
  • Wie 3 zeigt, begrenzt der Kolben 9 einen in einem Zylinder 8 des Verbrennungsmotors 7 ausgebildeten Brennraum 22. In den Brennraum 22 mündet mindestens ein Überströmkanal 13, der den Brennraum 22 im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens 9 mit dem Innenraum eines Kurbelgehäuses 11 verbindet. Die Zündkerze 23 ragt in den Brennraum 22. Aus dem Brennraum 22 führt ein vom Kolben 9 schlitzgesteuerter Auslass 15. Am Zylinder 8 mündet außerdem ein Zuführkanal 16 mit einem vom Kolben 9 schlitzgesteuerten Einlass 14.
  • Über den Zuführkanal 16 wird Verbrennungsluft über einen Luftfilter 17 angesaugt. Die Steuerung der zugeführten Verbrennungsluftmenge erfolgt über ein Drosselelement 19, das im Ausführungsbeispiel als Drosselklappe ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Drosselelement 19 in einem Vergaser 18 angeordnet, in den Kraftstoff über Kraftstofföffnungen 20 zugeführt wird. Der Kraftstoff wird aufgrund des sich im Zuführkanal ausbildenden Unterdrucks in den Zuführkanal angesaugt. Auch eine andere Art der Kraftstoffzufuhr kann vorteilhaft sein.
  • Im Zündmodul 24 wird die Zündspannung für die Zündkerze 23 von am Außenumfang des Schwungrads 25 angeordneten, nicht gezeigten Magneten induziert. Im Zündmodul 24 ist außerdem eine Steuereinrichtung 26 integriert, die den Zündzeitpunkt festlegt. Die Steuereinrichtung 26 kann auch separat vom Zündmodul 24 ausgebildet sein.
  • Je nach getanktem Kraftstoff kann es beim Abfallen der Drehzahl, insbesondere bei einem schnellen Schließen des Drosselelements 19 aus der Volllast, zu einem mageren oder einem fetten Drehzahlabfall kommen. Stellt sich beim Drehzahlabfall ein fettes Gemisch im Brennraum 22 ein, so fällt die Drehzahl schnell sehr stark unter die in 4 gezeigte Leerlaufdrehzahl nL ab. Bei einem Abfallen der Drehzahl bei magerem Gemisch im Brennraum 22 ergibt sich ein langsamer Drehzahlabfall, und die Drehzahl n verharrt vergleichsweise lange oberhalb der Leerlaufdrehzahl nL.
  • Um auch bei einem mageren Drehzahlabfall die Leerlaufdrehzahl nL schnell zu erreichen, besitzt eine erste Kennlinie 29, die in der Steuereinrichtung 26 hinterlegt ist und nach der der Zündzeitpunkt ZZP bei einem Drehzahlabfall festgelegt wird, einen ersten Drehzahlbereich nB1 zwischen der Leerlaufdrehzahl nL und einer unteren Einkuppeldrehzahl nKu, bei der der Zündzeitpunkt ZZP auf einen dritten Zündzeitpunkt ZZP3 nach ”spät” verstellt wird (4). Der Zündzeitpunkt ZZP3 liegt vorteilhaft zwischen etwa 3° vor dem oberen Totpunkt und etwa 7° vor dem oberen Totpunkt. Als besonders vorteilhaft hat sich ein dritter Zündzeitpunkt ZZP3 von etwa 5° vor dem oberen Totpunkt erwiesen. Bei der Leerlaufdrehzahl nL sehen die erste Kennlinie 29 und eine zweite, ebenfalls in der Steuereinrichtung 26 hinterlegte zweite Kennlinie 30 einen ersten Zündzeitpunkt ZZP1 vor, der vorteilhaft zwischen 10° vor dem oberen Totpunkt und etwa 15° vor dem oberen Totpunkt liegt. Als besonders vorteilhaft hat sich ein erster Zündzeitpunkt ZZP1 von etwa 12° vor dem oberen Totpunkt erwiesen. Bei der Volllastdrehzahl nVL ist nur eine Kennlinie vorgesehen, die einen zweiten Zündzeitpunkt ZZP2 vorgibt, der zwischen etwa 25° vor dem oberen Totpunkt und etwa 30° vor dem oberen Totpunkt liegen kann. Als besonders vorteilhaft hat sich ein zweiter Zündzeitpunkt ZZP2 von etwa 28° vor dem oberen Totpunkt herausgestellt. Die Kennlinien ordnen jeder Drehzahl des Drehzahlbereichs, für den die Kennlinie vorgesehen ist, einen festen Zündzeitpunkt zu. Die Kennlinien können dabei als Algorithmus, als Tabelle, in Form von Drehzahlbereichen, denen jeweils ein konstanter Zündzeitpunkt zugeordnet ist, als Kombination dieser Angaben oder in anderer Weise in der Steuereinrichtung hinterlegt sein.
  • Das Einkuppeln der Kupplung 33 erfolgt in einem Drehzahlband. Der Einkuppelvorgang beginnt bei der unteren Einkuppeldrehzahl nKu und endet bei einer oberen Einkuppeldrehzahl nKo. Für den Drehzahlbereich zwischen der unteren Einkuppeldrehzahl nKu und der oberen Einkuppeldrehzahl nKo ist vorgesehen, den Zündzeitpunkt beim Beschleunigen vom dritten, späten Zündzeitpunkt ZZP3 kontinuierlich auf den zweiten Zündzeitpunkt ZZP2 nach ”früh” zu verstellen. Diese Verstellung erfolgt beim Verzögern in entsprechender Weise vom zweiten Zündzeitpunkt ZZP2 zum dritten Zündzeitpunkt ZZP3 nach ”spät”, so dass auch im Drehzahlbereich zwischen der unteren Einkuppeldrehzahl nKu und der oberen Einkuppeldrehzahl nKo die erste Kennlinie 29 und die zweite Kennlinie 30 zusammenfallen.
  • In 4 ist eine dritte Kennlinie 31 eingezeichnet, die den bekannten Verlauf einer Kennlinie zur Steuerung des Zündzeitpunkts ZZP angibt. Der Zündzeitpunkt bleibt von der Leerlaufdrehzahl nL bis zum Beginn des Einkuppelvorgangs konstant beim ersten Zündzeitpunkt ZZP1. Bei diesem Verlauf der Kennlinie dauert es beim Lean come down vergleichsweise lange, bis die Leerlaufdrehzahl nL erreicht ist. Dies ist schematisch in 6 durch die Kurve 43 gezeigt. Dadurch, dass der Zündzeitpunkt in einem ersten Drehzahlbereich fB1 zwischen einer ersten Drehzahl n1 und der unteren Einkuppeldrehzahl nKu auf den dritten Zündzeitpunkt ZZP3 nach ”spät” verstellt wird, sinkt die Drehzahl deutlich schneller ab. Dies ist in 6 durch die Kurve 44 angedeutet, die für den betrachteten Zeitraum unterhalb der Kurve 43 liegt. 6 gibt die Drehzahl n dabei über der Zeit t an.
  • Wie 4 zeigt, liegt die erste Drehzahl n1 oberhalb der Leerlaufdrehzahl nL. Die Leerlaufdrehzahl nL kann beispielsweise bei etwa 3.000 Umdrehungen pro Minute liegen und die erste Drehzahl n1 um etwa 200 Umdrehungen pro Minute oberhalb der Leerlaufdrehzahl nL. Die Leerlaufdrehzahl nL kann dabei variieren, beispielsweise in Abhängigkeit des Wartungszustands des Verbrennungsmotors 7 oder der Motorsäge 1 oder in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen. Der Bereich, in dem die Leerlaufdrehzahl nL liegen kann, ist in 4 als Drehzahlbereich 27 eingezeichnet.
  • Fällt die Drehzahl n beim Verzögern sehr schnell unter die Leerlaufdrehzahl nL ab, ist das Gemisch im Brennraum 22 fett. Um zu verhindern, dass der Verbrennungsmotor 7 fett ausgeht, wird der Zündzeitpunkt ZZP bei Unterschreiten einer fünften Drehzahl n5, die unter der Leerlaufdrehzahl nL liegt, auf einen vierten Zündzeitpunkt ZZP4 nach ”früh” verstellt. Der vierte Zündzeitpunkt ZZP4 liegt zwischen dem ersten Zündzeitpunkt ZZP1 für den Leerlauf und dem zweiten Zündzeitpunkt ZZP2 für die Vollast. Der Zündzeitpunkt ZZP4 kann beispielsweise zwischen etwa 12° und etwa 18° vor dem oberen Totpunkt liegen, vorteilhaft bei etwa 15° vor dem oberen Totpunkt. Bei Unterschreiten einer siebten Drehzahl n7 wird der Zündzeitpunkt bei weiterem Absinken der Drehzahl kontinuierlich nach ”spät” verstellt.
  • Für das Beschleunigen ist eine zweite Kennlinie 30 vorgesehen, bei der der Zündzeitpunkt ZZP in einem zweiten Drehzahlbereich nB2 zwischen der Leerlaufdrehzahl nL und der unteren Einkuppeldrehzahl nKu nach ”spät” verstellt wird, und zwar ebenfalls auf den dritten Zündzeitpunkt ZZP3. Die Verstellung auf den dritten Zündzeitpunkt ZZP3 erfolgt dabei beim Beschleunigen ab einer zweiten Drehzahl n2, die oberhalb der Leerlaufdrehzahl nL und oberhalb der ersten Drehzahl n1 liegt. Die zweite Drehzahl n2 kann beispielsweise etwa 500 U/Min oberhalb der Leerlaufdrehzahl nL liegen. Die Spät-Verstellung erfolgt bis zum Erreichen der unteren Einkuppeldrehzahl nKu.
  • Nach dem Starten des Motors muss ein gutes Beschleunigen sichergestellt werden. Hierzu ist vorgesehen, dass der Zündzeitpunkt anhand der zweiten Kennlinie 30 zunächst kontinuierlich nach ”früh” verstellt wird, bis die einem fünften Zündzeitpunkt ZZP5 zugeordnete Drehzahl erreicht ist. Der fünfte Zündzeitpunkt ZZP5 kann vorteilhaft zwischen etwa 17° vor dem oberen Totpunkt und etwa 23° vor dem oberen Totpunkt liegen. Als besonders vorteilhaft hat sich ein fünfter Zündzeitpunkt von etwa 20° vor dem oberen Totpunkt herausgestellt. Beim weiteren Beschleunigen wird der Zündzeitpunkt konstant auf dem fünften Zündzeitpunkt ZZP5 gehalten, bis eine sechste Drehzahl n6 erreicht ist. Die sechste Drehzahl n6 liegt zwischen den Drehzahlen n5 und n7 und kann bei etwa 2.000 U/Min liegen. Bei Erreichen der sechsten Drehzahl n6 wird der Zündzeitpunkt nach ”spät” auf den ersten Zündzeitpunkt ZZP1 verstellt, bis die zweite Drehzahl n2 erreicht ist und eine weitere Spät-Verstellung auf den dritten Zündzeitpunkt ZZP3 erfolgt.
  • Auch die Einkuppeldrehzahlen nKu und nKo können, je nach Verschleißzustand der Kupplung 33 und je nach Wartungszustand der Motorsäge 1 variieren, und zwar in einem Drehzahlbereich 28, der in 4 schematisch gezeigt ist. Die Drehzahlbereiche nB1 und nB2 sind so gewählt, dass auch bei ungünstigem Zustand der Kupplung 33, also sehr niedriger unterer Einkuppeldrehzahl nKu noch eine Spät-Verstellung auf den Zündzeitpunkt ZZP3 erfolgt, und zwar sowohl beim Beschleunigen (zweite Kennlinie 30) als auch beim Verzögern (erste Kennlinie 29).
  • 5 zeigt den Ablauf des Verfahrens. Das Verfahren wird dann ausgeführt, wenn die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 7 von der Volllastdrehzahl nVL abfällt. Damit der Verbrennungsmotor 7 nach einem Verzögerungsvorgang wieder gut beschleunigen kann, ist vorgesehen, dass nach einem Drehzahlabfall, bei dem der Zündzeitpunkt anhand der ersten Kennlinie 29 bestimmt wurde, von der ersten Kennlinie 29 auf die zweite Kennlinie 30 umgeschaltet wird, wenn ein vorgegebenes Umschaltkriterium gegeben ist. Im Verfahrensschritt 35 wird geprüft, ob die aktuelle Drehzahl oberhalb der Volllastdrehzahl nVL liegt. Ist dies der Fall, so wird der Zündzeitpunkt im Verfahrensschritt 41 anhand der zweiten Kennlinie 30 bestimmt und der Zähler x wird zurückgesetzt. Liegt die momentane Drehzahl unterhalb der Volllastdrehzahl nVL, so wird der Zündzeitpunkt im Verfahrensschritt 36 anhand der ersten Kennlinie 29 bestimmt, die bei Drehzahlen oberhalb der oberen Einkuppeldrehzahl nKu mit der zweiten Kennlinie 30 zusammenfällt. Anschließend wird im Verfahrensschritt 37 überprüft, ob die aktuelle Drehzahl kleiner ist als eine dritte Drehzahl n3. Im Ausführungsbeispiel fällt die dritte Drehzahl n3 mit der oberen Einkuppeldrehzahl nKo zusammen. Die dritte Drehzahl n3 kann jedoch auch oberhalb oder unterhalb der oberen Einkuppeldrehzahl nKo liegen. Die dritte Drehzahl n3 ist größer als die untere Einkuppeldrehzahl nKu. Liegt die momentane Drehzahl n oberhalb der dritten Drehzahl n3, beginnt das Verfahren erneut beim Verfahrensschritt 35. Ist die momentane Drehzahl n unter die dritte Drehzahl n3 gesunken, so wird der Zähler x im Verfahrensschritt 38 um eins erhöht. Anschließend wird ermittelt, ob der Zähler x bereits oberhalb einem Zahlenwert liegt, der im Ausführungsbeispiel bei 1.100 liegt. Der Zahlenwert entspricht dabei der Anzahl von aufeinanderfolgenden Motorzyklen, bei denen der Zündzeitpunkt ZZP anhand der ersten Kennlinie 29 bestimmt wurde. Ist der Zahlenwert größer als 1.100, so wird unabhängig von der momentanen Drehzahl n der Zündzeitpunkt im Verfahrensschritt 41 anhand der zweiten Kennlinie 30 bestimmt, es erfolgt also ein Umschalten zwischen den Kennlinien 29 und 30 nach Ablauf einer Zeit, die 1.100 Motorzyklen entspricht.
  • Ist der Zähler kleiner als 1.100, wurde der Verbrennungsmotor 7 also über weniger als 1.100 Zyklen anhand der ersten Kennlinie 29 gesteuert, wird im nächsten Verfahrensschritt 40 ermittelt, ob der Zähler einen zweiten, deutlich kleineren Zahlenwert übersteigt, der im Ausführungsbeispiel 100 beträgt, und ob zusätzlich die Drehzahl unter eine vierte Drehzahl n4 gesunken ist. Ist dies der Fall, so wird der Zündzeitpunkt im Verfahrensschritt 41 ebenfalls nach der zweiten Kennlinie 30 bestimmt, also zwischen den Kennlinien 29 und 30 umgeschaltet, und der Zähler x wird zurückgestellt. Die vierte Drehzahl ist kleiner als die Leerlaufdrehzahl nL und kann beispielsweise etwa 100 U/Min unter der Leerlaufdrehzahl nL liegen. Ist der Zähler x noch kleiner als 100 oder liegt die momentane Drehzahl n noch oberhalb der vierten Drehzahl n4, so beginnt das Verfahren erneut im Verfahrensschritt 35.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3817471 C1 [0002]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Arbeitsgeräts, wobei das Arbeitsgerät einen Verbrennungsmotor (7) besitzt, der über eine Kupplung (33) mindestens ein Werkzeug antreibt, wobei die Kupplung (33) beim Beschleunigen des Verbrennungsmotors (7) bei einer unteren Einkuppeldrehzahl (nKu) mit dem Einkuppelvorgang beginnt, wobei der Verbrennungsmotor (7) einen Kolben (9), eine Zündeinrichtung und eine Steuereinrichtung (26) besitzt, wobei die Steuereinrichtung (26) den Zündzeitpunkt (ZZP) steuert, wobei ein erster Zündzeitpunkt (ZZP1) für den Leerlauf und ein zweiter Zündzeitpunkt (ZZP2) für Volllast vorgesehen ist, wobei der zweite Zündzeitpunkt (ZZP2) früher als der erste Zündzeitpunkt (ZZP1) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (ZZP) beim Abfallen der Drehzahl in einem ersten Drehzahlbereich (nB1) oberhalb der Leerlaufdrehzahl (nL) und unterhalb der unteren Einkuppeldrehzahl (nKu) gegenüber dem ersten Zündzeitpunkt (ZZP1) nach ”spät” verstellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (ZZP) im ersten Drehzahlbereich (nB1) auf einen dritten Zündzeitpunkt (ZZP3) verstellt wird, der etwa 3° bis etwa 8° vor dem oberen Totpunkt des Kolbens (9) beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung (26) mindestens eine erste Kennlinie (29) für das Verzögern des Verbrennungsmotors (7) hinterlegt ist, die den Zündzeitpunkt (ZZP) in Abhängigkeit der Drehzahl (n) festlegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abfallen der Drehzahl (n) bis zum Erreichen einer ersten Drehzahl (n1), die größer als die Leerlaufdrehzahl (nL) ist, als Zündzeitpunkt der dritte Zündzeitpunkt (ZZP3) festgelegt wird, wenn der Zündzeitpunkt (ZZP) anhand der ersten Kennlinie (29) bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung (26) eine zweite Kennlinie (30) hinterlegt ist, nach der der Zündzeitpunkt (ZZP) in mindestens einem Drehzahlbereich beim Beschleunigen bestimmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (ZZP) oberhalb der Leerlaufdrehzahl (nL) und unterhalb der unteren Einkuppeldrehzahl (nKu) gegenüber dem ersten Zündzeitpunkt (ZZP1) nach ”spät” verstellt wird, wenn der Zündzeitpunkt anhand der zweiten Kennlinie (30) bestimmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (ZZP) oberhalb einer zweiten Drehzahl (n2), die größer als die erste Drehzahl (n1) ist, gegenüber dem ersten Zündzeitpunkt (ZZP1) nach ”spät” verstellt wird, wenn der Zündzeitpunkt (ZZP) anhand der zweiten Kennlinie (30) bestimmt wird, und dass die Zündung bei Drehzahlen (n), die kleiner als die zweite Drehzahl (n2) und größer als die erste Drehzahl (n1) sind, zum ersten Zündzeitpunkt (ZZP) erfolgt, wenn der Zündzeitpunkt (ZZP) anhand der zweiten Kennlinie (30) bestimmt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Beschleunigen ab der unteren Einkuppeldrehzahl (nKu) eine kontinuierliche Verstellung des Zündzeitpunkts (ZZP) nach ”früh” bis zum Erreichen des zweiten Zündzeitpunkts (ZZP2) erfolgt, wobei die erste Kennlinie (29) und die zweite Kennlinie (30) bei Drehzahlen (n) oberhalb der unteren Einkuppeldrehzahl (nKu) zusammenfallen.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (ZZP) bei einem Drehzahlabfall unter eine dritte Drehzahl, die größer als die untere Einkuppeldrehzahl (nKu) ist, zunächst anhand der ersten Kennlinie (29) bestimmt wird und nach Erfüllen eines Umschaltkriteriums anhand der zweiten Kennlinie (30) bestimmt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltkriterium das Absinken der Drehzahl (n) unter eine vierte Drehzahl (n4) und das Erreichen einer ersten vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Motorzyklen, bei denen der Zündzeitpunkt (ZZP) nach der ersten Kennlinie (29) bestimmt wurde, ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltkriterium das Erreichen einer zweiten Anzahl von aufeinanderfolgenden Motorzyklen, bei denen der Zündzeitpunkt (ZZP) nach der ersten Kennlinie (29) bestimmt wurde, ist, wobei die zweite Anzahl größer als die erste Anzahl ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (ZZP) beim Abfallen der Drehzahl (n) unter eine fünfte Drehzahl (n5) auf einen vierten Zündzeitpunkt (ZZP4) nach ”früh” verstellt wird, wenn der Zündzeitpunkt (ZZP) anhand der ersten Kennlinie (29) bestimmt wird, wobei die fünfte Drehzahl (n5) kleiner als die Leerlaufdrehzahl (nL) ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (ZZP) beim Beschleunigen von einer Drehzahl (n) unterhalb der Leerlaufdrehzahl (nL) bis zum Erreichen eines fünften Zündzeitpunkts (ZZP5) kontinuierlich nach ”früh” verstellt wird, und nach Erreichen einer sechsten Drehzahl (n6) auf den ersten Zündzeitpunkt (ZZP1) nach ”spät” verstellt wird, wenn der Zündzeitpunkt (ZZP) anhand der zweiten Kennlinie (30) bestimmt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte Zündzeitpunkt (ZZP5) früher als der vierte Zündzeitpunkt (ZZP4) liegt.
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