專利名稱：二沖程發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速限制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機最高轉(zhuǎn)速的限制方法，特別是手要操作的機具如權(quán)利要求1前序部分中所述的修剪樹籬用大剪刀機、電動鏈鋸、自由切割機等上的二沖程發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速限制方法。
背景技術(shù)：
已知有一些用于手工操作的機具上的內(nèi)燃機最高轉(zhuǎn)速的限制方法。如DE 4326010 A1公開過一種點火時刻控制法，借此可將內(nèi)燃機的最高轉(zhuǎn)速限制在一個預(yù)定的值上。在此，轉(zhuǎn)速n的控制是如此進行的，使得點火可為一個或多個曲軸回轉(zhuǎn)加以抑制。與此同時提出一種可能性，就是在一個限定的時間內(nèi)允許一個超額轉(zhuǎn)速，以滿足特殊的工作要求。即使具有這種點火控制裝置的二沖程發(fā)動機是為小的廢氣值設(shè)計的，但對調(diào)節(jié)范圍內(nèi)合理的廢氣值所采取的措施仍是很大的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于控制手工操作的機具上內(nèi)燃機的最高轉(zhuǎn)速的方法，在較高轉(zhuǎn)速常數(shù)和較好功能條件下，該機具的廢氣在很大程度上是低的。
本發(fā)明的上述任務(wù)是按權(quán)利要求1所述特征加以解決的。
本發(fā)明的核心設(shè)想在于通過點火時刻的推移而如此大大降低發(fā)動機功率，從而由于機具運行所需的摩擦功率而使得轉(zhuǎn)速大致保持穩(wěn)定或者輕微下降。在調(diào)整轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)如此選擇點火時刻，使得可供利用的發(fā)動機功率正好足以克服傳動系統(tǒng)的摩擦功率，并驅(qū)動例如使機具轉(zhuǎn)動。
因此，為了克服大剪刀機傳動齒輪箱中的摩擦功率，大剪刀機需要一個最小功率才能操動剪刀片。這一為操動剪刀片所需的摩擦功率相應(yīng)于這樣的發(fā)動機功率，即通過朝上死點方向所調(diào)整的發(fā)動機點火時刻仍然可供應(yīng)用的發(fā)動機功率。
通過極端的點火時刻調(diào)整而對發(fā)動機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)調(diào)節(jié)的優(yōu)點在于即使按每個周期實現(xiàn)調(diào)節(jié)也可保證燃燒室中的燃燒。與通過點火抑制實現(xiàn)的轉(zhuǎn)速限制所不同的是，利用根據(jù)本發(fā)明的限制方法可以顯著地改善調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的廢氣值。從而也可降低對操作人員的廢氣負荷和氣味負荷。此外，由于廢氣特征的改善，在廢氣道中有利布置的催化劑的峰值負荷也是較小的。
為了限制最高轉(zhuǎn)速而對點火時刻所進行的極端調(diào)整也可導(dǎo)致所激勵的噪聲獲得一種較和諧的聲振圖象，這是因為氣缸中較均勻的峰值壓力降低了振動起因。與通過點火抑制實現(xiàn)調(diào)節(jié)所不同的是，氣缸中出現(xiàn)明顯地較小的峰值壓力，從而使曲軸傳轉(zhuǎn)機構(gòu)處于較小負荷之下。
須強調(diào)的是，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法即使在使用掃氣、分層給氣或其它技術(shù)的最新發(fā)動機上，也可用于將混合氣引入到燃燒室中，而不會妨害換氣。因此，WO 00/11334中所介紹的CWI發(fā)動機需要廢氣壓力以用于將混合氣引入燃燒室中。由于根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法在每個循環(huán)中都發(fā)生一次燃燒，所以對這個系統(tǒng)即使在調(diào)節(jié)情況下也有足夠的廢氣壓力以滿足將混合氣引入燃燒室中的需要。
由于內(nèi)燃機的傳動功率在大約上死點OT前10°至OT的點火時刻ZZP范圍內(nèi)對點火時刻ZZP的變化產(chǎn)生強列反應(yīng)，所以在起動轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速之間的點火時刻曲線形成非直線是有利的。
為了在內(nèi)燃機高速運行進入調(diào)節(jié)范圍時獲得動態(tài)效應(yīng)，最好將調(diào)定在最高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的處于上死點范圍中的點火時刻對于一個預(yù)定的最高轉(zhuǎn)速以上的轉(zhuǎn)速帶而基本上保持不變。這個轉(zhuǎn)速帶最好包括一個從零至大約1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速范圍。
這個系統(tǒng)可以實現(xiàn)在系統(tǒng)起動轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速之間有一個很小的間距。一個大約150至1500轉(zhuǎn)/分鐘，最好是大約500轉(zhuǎn)/分鐘的帶寬可獲得良好的效果。基于這一窄的轉(zhuǎn)速帶，點火時刻特性曲線是非常陡的，這一方面導(dǎo)致在超越該系統(tǒng)起動轉(zhuǎn)速之后發(fā)動機功率迅速下降，另一方面在重新使用機具時可保證迅速回到功率最佳的特性曲線支線。這樣，在起動轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速之間的點火時刻按大約20°至35°曲軸轉(zhuǎn)角加以調(diào)整，最好是按大約30°曲軸轉(zhuǎn)角朝向活塞的上死點加以調(diào)整。


本發(fā)明的其它特征見各項權(quán)利要求、說明書和附圖，圖中示出了本發(fā)明的一個將在下文中詳細說明的實施例。附圖所示為
圖1為了實施根據(jù)本發(fā)明的方法在一個二沖程發(fā)動機上配置的點火電路工作原理圖，圖2針對轉(zhuǎn)速示意地繪出上死點前的點火時刻，以廢/曲軸轉(zhuǎn)角表示。
具體實施例方式
圖1中示意地繪出的點火電路是配置在一臺內(nèi)燃機1上的，該內(nèi)燃機可以設(shè)計為掃氣式發(fā)動機、分層給氣發(fā)動機、按WO 00/11334的CWI發(fā)動機或其它同類發(fā)動機。這類內(nèi)燃機1可作為驅(qū)動馬達用在一種手工操作的機具上如修剪樹籬用大剪刀機、電動鏈鋸、自由切割機等上。內(nèi)燃機1在所示的實施例中是一個特定空氣冷卻的二沖程發(fā)動機，并通過一個離心式離合器1a驅(qū)動一個在圖中未詳細示出的機具。
內(nèi)燃機1具有一個帶有一個安置在其中的汽化器和一個節(jié)氣門4的進氣管5，該節(jié)氣門可經(jīng)過一個拉桿6由一節(jié)氣門桿9進行操作，借以改變發(fā)動機轉(zhuǎn)速。在所示的空轉(zhuǎn)位置上，節(jié)氣門桿9在一彈簧8的作用下貼靠在一止擋7上。
在內(nèi)燃機1的汽缸3中安置了一個可往復(fù)運行的活塞10，該活塞經(jīng)過一個在圖中未詳細示出的連桿而驅(qū)動一個曲軸13?；钊?0有一個上止點OT，該止點也稱為上死點；與此相應(yīng)，下止點UT稱為下死點。當(dāng)活塞10從上死點OT運行到下死點UT并返回到上死點OT時，曲軸13便正好旋轉(zhuǎn)一次。隨同內(nèi)燃機1的曲軸13，旋轉(zhuǎn)著一個脈沖發(fā)送器輪11，該脈沖發(fā)送器輪的設(shè)置在其外圓周上的標記在一附屬的轉(zhuǎn)速傳感器12中產(chǎn)生脈沖，這些脈沖作為轉(zhuǎn)速信息信號被輸送給一個裝置15以用于控制點火時刻。脈沖發(fā)送器輪11上的標記最好是如此布置的使得至少曲軸每旋轉(zhuǎn)一次，就在轉(zhuǎn)速傳感器12中產(chǎn)生一個表征曲軸位置的信號，裝置15由此便可識別出曲軸13的實際位置。因此，標記可以按不同的間距布置在脈沖發(fā)送器輪11的外圓周上，從而可以從脈沖的間距在轉(zhuǎn)速傳感器12的輸出端求得曲軸的角位置。
為了確定內(nèi)燃機的實際轉(zhuǎn)速n，最好只處理這樣一些脈沖信號，即經(jīng)過的曲軸圓周在從下死點UT前的45°KW(曲軸轉(zhuǎn)角)至下死點UT后的45°KW的范圍內(nèi)由傳感器12發(fā)出的脈沖信號。按這種方式，便可選擇由于壓縮而產(chǎn)生的延遲和由于點火而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速加速。
作為電子電路設(shè)計的裝置15最好具有一個微處理器，該微處理器對轉(zhuǎn)速傳感器12的信號進行處理，并相應(yīng)地控制一個開關(guān)14，特別是一個晶體三極管或一個可控硅整流器，以便向一個安置在內(nèi)燃機1的汽缸3中的火花塞2輸送為產(chǎn)生一個在汽缸的燃燒室中放出的點火火花所需的能量，此能量是由一電壓源16提供的。
微處理器與一存儲器17相連，存儲在此存儲器中的主要是圖2中所示的針對轉(zhuǎn)速n的點火時刻ZZP曲線。還有其它的參數(shù)可存儲在存儲器17中，這些參數(shù)對于內(nèi)燃機的某些工作階段來說在計算點火時刻ZZP時都是需要的。
如從圖2中可以明顯看出的，點火時刻曲線的第一支線A是如此設(shè)置的，使得點火時刻ZZP隨著轉(zhuǎn)速n不斷上升而總是提早調(diào)整。在所示的實施例中，在大約1000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速條件下，點火時刻大約是在上死點OT之前20°曲軸轉(zhuǎn)角時。隨著轉(zhuǎn)速n不斷上升直到系統(tǒng)起動的轉(zhuǎn)速20為大約8500轉(zhuǎn)，點火時刻ZZP總是朝提早方向移動，也就是說，在1000轉(zhuǎn)條件下從上死點OT之前的20°曲軸轉(zhuǎn)角直到8500轉(zhuǎn)條件下上死點OT之前的大約35°曲軸轉(zhuǎn)角。支線A上點火時刻曲線的其它上升可能都是適當(dāng)?shù)?；調(diào)整范圍最好是大約30°曲軸轉(zhuǎn)角。
在系統(tǒng)起動的轉(zhuǎn)速20、亦可稱為起動轉(zhuǎn)速20之上的是最高轉(zhuǎn)速21，此最高轉(zhuǎn)速在所示的實施例中例如可設(shè)定在大約9000轉(zhuǎn)/分鐘。在這一窄的約為500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，點火時刻曲線按特性曲線B極急劇地下降，于此給出一個狹窄的轉(zhuǎn)速誤差。在所示的實施例中，點火時刻從8500轉(zhuǎn)條件下的上死點OT之前的大約35°曲軸轉(zhuǎn)角一直調(diào)整到9000轉(zhuǎn)條件下的上死點OT之前的大約5°曲軸轉(zhuǎn)角。在此，如此選擇最高轉(zhuǎn)速21范圍內(nèi)的點火時刻ZZP，使得內(nèi)燃機1的發(fā)動機功率下降到一個預(yù)定的數(shù)值，該數(shù)值大致對用于驅(qū)動由內(nèi)燃機驅(qū)動的工具的摩擦功率是必要的。
系統(tǒng)起動的轉(zhuǎn)速20(起動轉(zhuǎn)速)是參照點火裝置的設(shè)計和/或點火時刻曲線選擇的。起動轉(zhuǎn)速20最好在這樣一個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，在此轉(zhuǎn)速條件下實際點火時放慢ZZP[上死點OT之前的曲軸轉(zhuǎn)角°]減去最大功率的點火時刻[上死點之前的曲軸轉(zhuǎn)角°]的差值首次大于10°曲軸轉(zhuǎn)角。為了起動轉(zhuǎn)速的定義起見，也可以用由改變以曲軸轉(zhuǎn)角度表示的點火時刻對于以轉(zhuǎn)/分鐘表示的改變轉(zhuǎn)速所得之商來說明。若這個商首次大于5°/100轉(zhuǎn)/分，則根據(jù)定義起動轉(zhuǎn)速便在這個范圍內(nèi)。
按陡的特性曲線B所示的點火時刻曲線具有下述效應(yīng)在油門全開和沒有負荷情況下若內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)超出起動轉(zhuǎn)速20，點火時刻調(diào)整即行進行，并將點火時刻ZZP一直調(diào)整到上死點OT之前的幾度曲軸轉(zhuǎn)角。這樣，內(nèi)燃機的功率急劇下降，使得為了驅(qū)動有關(guān)工具而須克服的摩擦功率與內(nèi)燃機的功率處于平衡狀態(tài)。內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速被調(diào)節(jié)到實施例中的9000轉(zhuǎn)/分鐘的最高轉(zhuǎn)速。
如果由于所接受的工作而將工具制動在工件上，則內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速降低，該內(nèi)燃機由用于控制點火時刻的裝置15經(jīng)過轉(zhuǎn)速傳感器12加以定位。點火時刻ZZP立即沿提早方向加以調(diào)整。基于特性曲線B或B’所示支線的陡度，內(nèi)燃機1迅速再次處于其功率范圍中，使點火時刻ZZP達到上死點OT之前的35°曲軸轉(zhuǎn)角，從而可以立即利用有關(guān)工具進行工作。
由于內(nèi)燃機1的功率在上死點OT之前10°至上死點OT的點火時刻ZZP范圍內(nèi)強烈地對點火時刻ZZP的改變做出反應(yīng)，所以繪出的不是如圖2所示的陡的略呈直線的特性曲線B，而最好是如圖2中以虛線繪出的非直線的特性曲線B’。為了獲得動態(tài)效應(yīng)，按上述特性曲線B’，可得出一個超過最高轉(zhuǎn)速21’的超額轉(zhuǎn)速。在此，在最高轉(zhuǎn)速21’范圍內(nèi)調(diào)定的處于上死點OT范圍內(nèi)的點火時刻，在超額轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)即對于最高轉(zhuǎn)速21’以上的轉(zhuǎn)速帶Z，基本上是保持不變的。轉(zhuǎn)速帶Z最好包含一個從零至大約1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速范圍。
根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點在于即使在內(nèi)燃機的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，廢氣值也明顯優(yōu)于采用已知方法所得的廢氣值。由于設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，還可經(jīng)過一個開關(guān)18、鍵控器等來手工調(diào)整ZZP點火時刻曲線，例如可將特性曲線B向左推移例如1500轉(zhuǎn)/分。這一情況導(dǎo)致的結(jié)果是起動轉(zhuǎn)速20例如降低1500轉(zhuǎn)/分而達到7000轉(zhuǎn)/分，最好最高轉(zhuǎn)速也相應(yīng)地降到7500轉(zhuǎn)/分。在這個開關(guān)位置上，內(nèi)燃機例如可以在對噪聲敏感的區(qū)域中運行。經(jīng)過開關(guān)18轉(zhuǎn)換到這樣一個點火時刻曲線也是有利的，該點火時刻曲線總的說來是對低的噪聲產(chǎn)生而加以調(diào)諧的。也可以配置一個調(diào)控器用于無級調(diào)節(jié)，以代替開關(guān)18。
權(quán)利要求
1.用于限制內(nèi)燃機的最高轉(zhuǎn)速的方法，特別是用于限制手工操作的機具如修剪樹籬用大剪刀機、電動鏈鋸、自由切割機等上的二沖程發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速的方法，其中，內(nèi)燃機(1)驅(qū)動一個工具；并配有一個用于控制一個往復(fù)運行的活塞(10)的在上死點(OT)之前的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的點火時刻(ZZP)的裝置(15)；其中，在起動轉(zhuǎn)速(20)之上進行點火，以便將轉(zhuǎn)速保持在最高轉(zhuǎn)速(21)以下，其特征在于在介于起動轉(zhuǎn)速(20)和最高轉(zhuǎn)速(21)之間的范圍內(nèi)，點火時刻(ZZP)朝活塞(10)的上死點(OT)方面如此推移，使得接近最高轉(zhuǎn)速(21)時，點火時刻(ZZP)靠近上死點(OT)，發(fā)動機功率降低到一個預(yù)定的數(shù)值，該數(shù)值大致相當(dāng)于為工具驅(qū)動所需的摩擦功率。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于點火時刻曲線(B’)具有一條非直線性的曲線。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于被調(diào)定在最高轉(zhuǎn)速(21’)范圍內(nèi)的、處于上死點(OT)范圍中的點火時刻對于在最高轉(zhuǎn)速(21’)以上的轉(zhuǎn)速帶(Z)基本上是保持不變的。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于轉(zhuǎn)速帶(Z)包含一個從零至大約1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速范圍。
5.按權(quán)利要求1至4中的任一項所述的方法，其特征在于起動轉(zhuǎn)速(20)處于這樣一個轉(zhuǎn)速范圍中，在此轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)由以曲軸轉(zhuǎn)角度表示的點火時刻的變化對于以轉(zhuǎn)/分表示的轉(zhuǎn)速的變化所求得的商大于0.05。
6.按權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，其特征在于介于起動轉(zhuǎn)速(20)和最高轉(zhuǎn)速(21)之間的轉(zhuǎn)速范圍大致為150至1500轉(zhuǎn)/分，最好約為500轉(zhuǎn)/分。
7.按權(quán)利要求1至6中的任一項所述的方法，其特征在于介于起動轉(zhuǎn)速(20)和最高轉(zhuǎn)速(21)之間的點火時刻(ZZP)按大約20°至35°曲軸轉(zhuǎn)角(KW)最好按30°曲軸轉(zhuǎn)角(KW)朝活塞(10)的上死點(OT)方面加以調(diào)整。
8.按權(quán)利要求1至7中的任一項所述的方法，其特征在于曲軸轉(zhuǎn)角(KW)接近最高轉(zhuǎn)速時約為在上死點(OT)之前5°。
9.按權(quán)利要求1至8中的任一項所述的方法，其特征在于該發(fā)動機是一種掃氣式發(fā)動機，最好具有分層掃氣；或者是一種具有另一種強分層給氣工藝的發(fā)動機。
10.按權(quán)利要求1至9中的任一項所述的方法，其特征在于點火時刻曲線(ZZP)是可以由使用者轉(zhuǎn)換，使得在轉(zhuǎn)換之后起動轉(zhuǎn)速(20)、最好是最高轉(zhuǎn)速(21)都會降低。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于限制手工操作的機具如修剪樹籬用大剪刀機上的二沖程發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速的方法。經(jīng)過一個用于控制一個往復(fù)運行的活塞(10)的上死點(OT)之前曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的點火時刻的控制裝置(15)，可在起動轉(zhuǎn)速(20)以上進行點火，以便將轉(zhuǎn)速保持在最高轉(zhuǎn)速(21)以下。為了在良好的廢氣值條件下保證快速執(zhí)行調(diào)節(jié)，做了如下設(shè)定在介于起動轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速之間的范圍內(nèi)，將點火時刻(ZZP)如此朝活塞的上死點方向進行推移，使得在接近最高轉(zhuǎn)速時，點火時刻靠近活塞的上死點，發(fā)動機功率降低到一個預(yù)定的數(shù)值，該數(shù)值大致相當(dāng)于工具的驅(qū)動所需的摩擦功率。
文檔編號F02P11/02GK1477306SQ03133079
公開日2004年2月25日 申請日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月24日
發(fā)明者K·蓋爾, K 蓋爾, H·羅斯坎普, 箍財 申請人:安德烈亞斯·斯蒂爾兩合公司, 安德烈亞斯 斯蒂爾兩合公司