CN100538061C - 内燃机和其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机和其工作方法，该内燃机特别是手持工具中例如马达锯、砂轮切割机或类似物中的内燃机，该内燃机具有一个气缸，气缸中有一个活塞。活塞驱动可转动支承在一个曲轴箱中的一个曲轴。活塞界定一个燃烧室，燃料/空气混合物在燃烧室中压缩并由一个点火装置点燃。点火时刻在内燃机的第一运行状态下按照一个第一特性曲线确定而在内燃机的第二运行状态下按照一个第二特性曲线确定。设有一个控制件，该控制件根据一个发动机特性值在第一特性曲线与第二特性曲线之间转换。内燃机的工作方法，在内燃机的运行中获得发动机特性值，当特性值发生预定变化时在点火特性曲线与之间转换。

Description

内燃机和其工作方法
技术领域
本发明涉及特别是手持工具中例如马达锯、砂轮切割机或类似物中的一种内燃机及其工作方法。
背景技术
在DE 75 19 322 U1中公开了依据进气道中节流元件的位置确定点火时刻。为此设有承受节流元件前面或后面的压力的气动装置。这种装置结构复杂。所用的压力计(Druckdose)需要较大的空间，该空间在手持工具中特别不总是存在的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种内燃机，其能用简单的方式控制点火时刻。此外，还提出该内燃机的工作方法。
该任务通过一种按本发明的内燃机和一种按本发明的方法解决。
借助至少两个特性曲线控制点火时刻。因此无依赖于例如节流元件位置的输入值的类似点火时刻控制。特性曲线之间的转换与发动机的特性值有关。对于发动机特性值因此不必是绝对值，而可在超过或低于相对阈值时进行特性曲线之间的转换。由此控制件设计简单。两条特征曲线在此最好对应增加或降低转速，因为在这两个运转状态下不同的点火时刻是有利的。
有利的是发动机的特性值为压力。内燃机的压力简单地以小型压力传感器得到。特别地点火装置的控制件是压力敏感元件，该元件在第一和第二特性曲线之间转换点火装置。由此控制件可直接集成在点火装置上。不需要附加的控制装置。只须设有压力导管，通过该压力导管加载压力敏感元件。但有利的是，点火装置具有与控制件相连的控制装置。控制件特别是压力开关。这种开关构造简单，体积小巧。特别地控制件根据平均压力开关。
控制件由曲轴箱中的压力加载。曲轴箱中的压力在关闭进气道中的节流元件时波动一个负值。此时存在平均负压。当打开节流阀时曲轴箱中的压力冲击式的升高，并在打开节流阀时波动值约为零。在关闭节流阀时平均压力从大致为零相应下降到负压。曲轴箱中的平均压力的变化为此发送一个值，该值关于内燃机是否加速或发动机转速是否降低。优选的是内燃机具有进气道，通过该进气道将燃料/空气混合物吸入内燃机。用进气道的压力加载控制件是适当的。在进气道中当节流元件打开或关闭时平均压力相应地波动。内燃机最好具有控制燃烧室中燃料/空气混合物进入的气门。该气门在此特别设在气门壳中，气门壳中的压力加载控制件。气门壳有利地通过竖井与曲轴箱相连，其中控制元件特别以竖井中的压力加载。在气门壳和竖井中形成波动的压力。该压力的平均值在打开或关闭进气道中的节流元件时变化。由此可利用气门壳或竖井中的压力，以在第一和第二特性曲线中间转换。有利的是在至少另一个运转状态下的点火时刻按照至少另一个特性曲线确定，其中控制件在特性曲线之间转换。通过为另外的运行状态设定另外的特征曲线，点火时刻良好地与运转状态相协调。为另外的运行状态设定的另外的特征曲线例如可强烈地增加转速、较小地增加转速及大和小地降低转速。
特别是在手持工具中如马达锯、砂轮切割机或类似物中用于运行内燃机的方法，其中内燃机具有装有活塞的气缸，活塞驱动可转动地支承在曲轴箱中的曲轴。活塞限定一个燃烧室，燃料/空气混合物在燃烧室中压缩并有一个点火装置点燃，其中借助点火特性曲线得到点火时刻。在此规定两个不同的点火特性曲线，在内燃机运行中得到发动机特性值，当发生预定特性值变化时，在点火特性曲线之间转换。由此内燃机可以简单的方式在加速点火特性曲线与减速行驶的点火特性曲线之间转换。可简单地获得发动机特性值。需要特性值的相对值，使不必获得精确的绝对值，而仅需获得特性值的变化。
发动机特性值特别是平均压力。有利的是根据曲轴箱中的平均压力选择点火特性曲线。基于在打开或关闭节流元件时曲轴箱中平均压力明显的上升和下降，曲轴箱中平均压力良好地用于在两个点火特性曲线之间转换。但优选的是，获得进气道、气门壳或连接曲轴箱和气门壳的竖井中的平均压力。在此平均压力的波动也与发动机的运行状态相关。
附图说明
以下，结合附图来详细描述本发明的实施例，其中：
图1和图2内燃机的实施例的不同的剖面示意图；
图3具有两条不同点火特性曲线的图；
图4打开节流元件时曲轴箱和气门壳中的压力的变化；
图5关闭节流元件时曲轴箱和气门壳中的压力的变化；
图6内燃机的另一实施例的剖面示意图。
具体实施方式
图1示出内燃机20，其为混合润滑的四冲程发动机，内燃机20具有汽缸1，气缸中设有往复运动的活塞2。活塞2通过连杆驱动可转动地支承在曲轴箱11中的曲轴10在转动方向21上旋转。活塞2界定燃烧室3。进气道16通过进气口14接入燃烧室3。进气口14由气门4的气门顶6打开或关闭。在此气门在箭头方向9上往复运动。混合气形成装置17例如为化油器在进气道16中，化油器具有节流阀38。替换节流阀38也可设有另一个节流元件。节流阀38尽可能在内燃机20怠速时关闭进气道16。在图1中示出节流阀38在半开位置(Halbgasstellung)上。在全开位置上节流阀38大致平行于进气道16，使节流阀38对进气道16中的气流的影响很小。
由进气门构成的气门4在气门壳8中，气门壳在图1中在进气道16之上。气门8通过竖井15与曲轴箱相连。内燃机20具有连接通道18，该连接通道将进气道与气门壳8相连。由此进气道16与曲轴箱11通过连接通道18、气门壳8和竖井15形成流体相连。通过该流体相连燃料，在活塞的上行冲程中，这时气门顶6封闭进气口14，空气混合物在燃烧室中压缩，空气混合物吸到曲轴箱11中。在此吸入的混合物用于润滑曲轴10。
在燃烧室3中设有点火装置19，该点火装置包括火花塞或类似物用于点燃燃烧室3中的混合物。点火装置19由控制装置24控制。控制装置24与压力开关26相连，该压力开关测量曲轴箱中的平均压力。替代压力开关26可设置用竖井15中的压力加载的压力开关27、用气门壳8中压力加载的压力开关28或进气道16中的压力开关29。控制装置24可简单构造，因为其仅用于借助特征曲线确定点火时刻。
如图2所示，由排气门5打开或关闭的排气道25由燃烧室3延伸出。两个气门4和5由凸轮驱动机构30操作。作用于气门4和5的凸轮无相对转动地保持在凸轮轴33上。凸轮轴33由皮带轮34操作，皮带轮通过皮带32与驱动轮31无相对转动地连接。驱动轮31无相对转动地与曲轴10相连，使气门4和5的运动与曲轴10的转动相协调。驱动轮31、皮带32和皮带轮34构成竖井15中的气门传动装置13。替代气门传动装置13也可在竖井15中设置由凸轮操作的气门传动系。凸轮本身由曲轴10操作。气门传动系可作用于气门壳中的摇臂，该摇臂操作气门。也可设置另外的装置以操作气门。
内燃机20运转时，在活塞2的下行冲程中或进气门14打开时首先将燃料/空气混合物吸入燃烧室3中。在之后的活塞2的上行冲程中在燃烧室3中压缩混合物，并用图2未示出的点火装置点燃。在随后的活塞2的上行冲程中打开排气门5，使废气可由燃烧室3中排出。在随后的活塞2的下行冲程中在此打开进气门4并将用于下一燃烧过程的燃料/空气混合物吸入燃烧室3中。
虽然在活塞2的上死点处点燃燃烧室3中的燃料/空气混合物，但仍必须改变点火时刻以按照内燃机20的运行状态实现优化的燃烧。在此，点火时刻的改变既与内燃机转速有关，也与运行状态有关，还与内燃机20处于加速或减速状态有关。当内燃机加速时，图1所示的节流阀38由尽可能关闭的位置转动至完全打开的位置，而节流阀减速时由开放位置变成尽可能的关闭位置。
图3是点火特征曲线图。其中标有关于发动机转速n的点火时刻Z。第一特性曲线22为加速特性曲线。当内燃机20加速时借助特性曲线22确定点火时刻Z。当内燃机20减速时，即转速n降低时，点火特性曲线22和23在至转速39之前仍相等。当转速继续降低时点火时刻Z按照点火特性曲线23强烈地移动到较晚的点火时刻直到最晚的点火时刻Z1，该点火时刻就快到活塞2的上死点了(图3用“0”表示)。第三点火特性曲线46在图3中用虚线表示。点火特性曲线46的转速在转速39以下位于点火特性曲线22和23之间。在第三运动状态下，控制件可从特性曲线22转换至特性曲线46或从特性曲线23转换至特性曲线46或分别以相反方向转换。因此点火时刻Z与运行状态良好适配。也可规定其他点火特性曲线，控制件可转换到其上。
借助发动机特性值进行特性曲线22和23中间的转换。发动机特性值在此特别是平均压力。但也可使用内燃机20的其他特性值，该特性值在打开或关闭节流阀38有突变。在图4中标出曲轴角α与压力ρ。在图4中在此示例性标出曲轴箱压力35和气门壳压力36。也在进气道16和竖井15中产生相应的压力波动。首先压力p波动一个为负压的平均压力p1。在时刻40节流阀38打开，就是说内燃机20开始加速。如图4所示曲轴箱压力马上增加，其波动的值大致为零。气门壳压力36也相应上升并波动一个值，该值略大于零。曲轴箱中11的平均压力可由压力开关26测量。如果平均压力冲击式上升，控制装置24将点火装置19转换至加速特性曲线22。点火时刻Z相应移动于特性曲线22到较早点火时刻Z。
在图5中内燃机20首先满负荷运转。曲轴箱压力35波动压力平均值大致为零，而平均进气门壳压力略高于零。在时刻41关闭节流阀38。如图5所示，曲轴箱压力35及气门壳压力36突然下降，并波动一个小于零的平均值p1即负压。由于突然的压力p的变化将控制装置由特性曲线22转换到特性曲线23，并根据特性曲线23确定点火时刻Z。替代曲轴箱压力35和气门壳压力36也可通过压力开关27将竖井15中的压力或通过压力开关29将进气道16中的压力用作控制装置24的输入值。
在图6中示出内燃机20的另一实施例。其中同样的构件用与图1和图2同样的附图标记。图6中示出的内燃机20的点火装置19具有压力敏感元件37，该压力敏感元件通过压力导管42与曲轴箱11相连。曲轴箱11中的平均压力的突变导致压力敏感元件37将点火装置19在特性曲线22和23之间转换。当曲轴箱11中的平均压力上升时，压力敏感元件37将点火装置19因此从特性曲线23转换到加速特性曲线22，而当曲轴箱11压力突然下降时，从加速特性曲线22转换到点火特性曲线23。替换压力导管42设有图6中虚线示出的压力导管43，其连到竖井15中。同样设有接入气门壳8中的压力导管44或接入进气道16中的压力导管45。对于按照图6的实施例为转换特性曲线仅需一个压力导管和具有压力敏感元件37点火装置19。这种内燃机20由此构造简单并且仅需要很少的附加构件及很少的附加结构空间。特别在手持工具中，这种控制是有利的，因为在此由于有限的结构空间不能装有复杂的压力传感器。在此也很难装入复杂的控制装置，因为不能保证这种控制装置的供电。

Claims (25)

1.一种内燃机，该内燃机具有一个气缸(1)，气缸中有一个活塞(2)，活塞驱动可转动支承在一个曲轴箱(11)中的一个曲轴(10)，其中活塞(2)界定一个燃烧室(3)，燃料/空气混合物在燃烧室中压缩并由一个点火装置(19)点燃，其中点火时刻(Z)在内燃机(20)的一个第一运行状态下按照一个第一特性曲线(22)确定而在内燃机(20)的一个第二运行状态下按照一个第二特性曲线(23)确定，其中设有一个控制件，该控制件根据一个发动机特性值在第一特性曲线(22)与第二特性曲线(23)之间转换，其特征在于，发动机特性值是压力(p)。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，点火装置(19)的控制件是一个压力敏感元件(37)，该压力敏感元件将点火装置(19)在第一特性曲线(22)与第二特性曲线(23)之间转换。
3.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，点火装置(19)具有一个控制装置(24)，该控制装置与控制件相连。
4.根据权利要求2所述的内燃机，其特征在于，控制件为一个压力开关(26、27、28、29、37)。
5.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，控制件根据平均压力切换。
6.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，控制件由曲轴箱(11)中的压力加载。
7.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，内燃机(20)有一个进气道(16)，通过进气道将燃料/空气混合物吸入内燃机(20)。
8.根据权利要求7所述的内燃机，其特征在于，控制件由进气道(16)中的压力加载。
9.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，内燃机(20)有一个气门(4)，该气门控制使燃料/空气混合物进入燃烧室(3)的一个进气口(14)。
10.根据权利要求9所述的内燃机，其特征在于，气门(4)在一个气门壳(8)中，控制件用气门壳(8)中的压力加载。
11.根据权利要求10所述的内燃机，其特征在于，气门壳(8)通过一个竖井(15)与曲轴箱(11)相连。
12.根据权利要求11所述的内燃机，其特征在于，控制件由竖井(15)中的压力加载。
13.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，在至少另一个运行状态下按照另一个特性曲线(46)确定点火时刻(Z)，控制件在特性曲线之间转换。
14.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述特性曲线(22，23)说明了点火时刻(Z)与内燃机(20)转速(n)的关系。
15.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述控制件在发动机特性值超过或者低于相对阈值时在第一特性曲线(22)和第二特性曲线(23)之间转换。
16.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，第一特性曲线(22)对应于加速，并且第二特性曲线(23)对应于转速(n)的降低。
17.内燃机的工作方法，该内燃机具有一个气缸(1)，气缸中有一个活塞(2)，活塞驱动可转动支承在一个曲轴箱(11)中的一个曲轴(10)，其中活塞(2)界定一个燃烧室(3)，燃料/空气混合物在燃烧室中压缩并由一个点火装置(19)点燃，其中借助点火特性曲线(22，23)获得点火时刻(Z)，其中设有至少两个点火特性曲线(22，23)，在内燃机(20)运行中获得一个发动机特性值，当特性值发生预定变化时在点火特性曲线(22，23)间转换，其特征在于，发动机特性值为平均压力。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，点火特性曲线(22，23)的转换根据曲轴箱(11)中的平均压力进行。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，内燃机(20)有一个进气道(16)，通过进气道将燃料/空气混合物吸入内燃机(20)，点火特性曲线(22，23)的转换根据进气道(16)中的平均压力进行。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，内燃机(20)有一个气门(4)，该气门控制使燃料/空气混合物进入燃烧室(3)的一个进气口(14)，其中气门(4)布置在一个气门壳(8)中。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，点火特性曲线(22，23)的转换根据气门壳(8)中的平均压力进行。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，气门壳(8)通过一个竖井(15)与曲轴箱(11)相连，点火特性曲线的转换根据竖井(15)中的平均压力进行。
23.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述点火特性曲线(22，23)说明了点火时刻(Z)与内燃机(20)转速(n)的关系。
24.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，当发动机特性值超过或者低于预先给定的阈值时，在点火特性曲线(22，23)之间进行转换。
25.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，第一特性曲线(22)对应于加速，并且第二特性曲线(23)对应于转速(n)的降低。
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