CN102052228A - 具有总线线路和点火模块的手持式工作设备 - Google Patents

具有总线线路和点火模块的手持式工作设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可携带的手持式工作设备，该工作设备具有用于驱动工作工具的内燃机。在内燃机的气缸中构造有燃烧室，该燃烧室由活塞限制，活塞旋转地驱动曲轴。火花塞保持在气缸中，该火花塞被点火模块控制，以便点燃在燃烧室中压缩的燃料/空气混合物，用于驱动活塞。在点火模块上设置有用于断开点火的短路线路。为了以简单的方式向点火模块提供大量其它的工作参数，规定将所述短路线路构造成总线线路，其中外部的控制设备和/或传感器连接到总线线路上。所述点火模块作为主控器控制总线线路上的数据交换，并且只有在相距点火模块的点火时刻存在最小的曲轴角度位移时才允许数据通讯。

Description

具有总线线路和点火模块的手持式工作设备
技术领域
本发明涉及一种手持式工作设备，尤其是可携带的手持式工作设备，例如机动链锯、切断机、自由切割设备、吹风设备或者类似的工作设备。
背景技术
已知这种手持式工作设备是多种多样的。在该工作设备的壳体中设置了用于驱动工作工具的内燃机，其中在内燃机的气缸中构造有燃烧室，该燃烧室由活塞限制，并且该活塞旋转地驱动曲轴。火花塞保持在气缸中，该火花塞根据点火模块的控制在点火时刻在预先给定的曲轴角度位置发出点火火花，该点火火花点燃在燃烧室中压缩的燃料/空气混合物用于驱动活塞。为了使点火机构不工作，将短路线路连接在点火模块上，该短路线路为了使内燃机不工作而进行接地连接。
所述短路线路通常通过开关、按键或者类似器件进行接地连接，并且以这种方式短接点火机构，使得点火模块不能再触发点火火花。所述内燃机不工作并且保持停止。
工作设备中驱动技术的发展已导致点火模块很繁琐，所述点火模块不仅考虑用于确定下一次曲轴旋转的点火时刻的转速，而且也考虑其它工作参数，例如内燃机的温度、节气门的位置、曲轴箱中的压力等。所有这些附加的信息都必须输送给点火模块，以便该点火模块在考虑不同的参数的情况下计算出下一次曲轴旋转的点火时刻或者从特征曲线中读出该点火时刻。
发明内容
本发明的目的在于，改进这种具有点火模块的工作设备，从而以简单的方式通过传感器或者类似器件向点火模块提供所检测的工作参数。
该目的按本发明采用如下措施得到实现，即短路线路被构造成总线线路，从而使得外部的控制设备和/或传感器或者执行器连接到总线线路上，其中点火模块作为主控器控制总线线路上的数据交换，并且只有在相距由点火模块求得的点火时刻存在预先确定的最小的曲轴角度位移时才允许数据通讯。
只有在内燃机不工作时才使用短路线路。在内燃机工作时，该短路线路在功能上没有意义，从而可以将其用作总线线路。外部的控制设备和/或传感器或者执行器可以连接到所述总线线路上，其中点火模块作为主控器(Master)控制总线系统，并且只有在相距点火模块的点火时刻存在至少最小的曲轴角度位移时才允许在总线线路上在主控器与受控器之间的数据通讯。
所述点火模块知道下一次曲轴旋转的点火时刻，因为该点火模块可以根据不同的参数来确定点火时刻。因为每次在接至火花塞的高压线路上触发点火火花都会在短路线路中产生干扰脉冲，所以所述点火模块作为主控器在由点火触发的干扰在短路线路上已衰减或者还没有形成干扰时并且只有在这时才允许总线线路上的数据交换。这可以以简单的方式通过以下方法实现，即预定的最小的曲轴角度位移处于触发的点火之后，或者预定的最小的曲轴角度位移处于触发的点火之前。在此，预定的最小的曲轴角度位移理解为-按曲轴角度测量的-相距点火火花或者由点火火花触发的干扰的距离。所述预定的最小的距离总应使得数据交换最晚在点火火花触发时-也就是在干扰脉冲形成之前-结束，并且只有在由点火火花触发的干扰-在一定的曲轴角度之后-已衰减时才进行数据交换。由此确保所发送的数据包不会由于点火的干扰脉冲而发生错误或者不可读取，以致于干扰数据的接收。
优选所述点火模块作为主控器确定通讯时隙，所述通讯时隙历经曲轴的曲轴旋转角度；该点火模块仅仅在通讯时隙内部允许总线线路上的数据交换。在此，可以在一次曲轴旋转中规定一个或者多个通讯时隙。最好在通讯时隙之间插入处理间歇，在该处理间歇内，主控器和受控器能够处理所接收的数据或者能够准备用于发送的数据。
在本发明的改进方案中规定，所述总线线路也用于在主控器与受控器之间输送能量。所述能量例如可以通过数据包的提高的信号电平来提供，或者也可以被设计成与数据包分开的能量包。
所使用的总线最好是具有相应的通讯协议的LIN总线(局域互联网)。
附图说明
本发明的其它特征从其它权利要求、说明书以及附图中获得，在附图中示出了本发明的下面详细描述的实施例。附图示出：
图1是可携带的手持式工作设备例如机动链锯的示意图；
图2是具有构造成总线线路的短路线路的点火模块的示意性方框图；
图3是根据曲轴的旋转位置的信号曲线的示意图。
具体实施方式
在图1中示出的手持式工作设备是可携带的手持式工作设备1，该工作设备构造成机动链锯2。该可携带的手持式工作设备1也可以构造成切断机、自由切割设备、吹风设备或者类似的工作设备。
在工作设备1的壳体3中布置了驱动单元4，该驱动单元驱动工作工具5，在本实施例中驱动环绕在导轨6上的锯链。所述工作设备1具有后面的手柄7，该手柄-沿着与导轨6相同的方向-沿着工作设备1的纵向延伸并且具有用于操作驱动马达4的没有详细示出的操作元件。
固定在壳体3上的前面的手柄8构造成卡箍手柄并且与壳体3隔开。可偏转的护手件9作为用于工作工具5的安全制动装置的触发件支承在前面的手柄8的前面。
所述驱动单元4最好是内燃机10，如图1中示意性地示出。该内燃机10优选是二冲程发动机，尤其是单缸的二冲程发动机。同样可以使用其它的发动机、例如混合润滑的四冲程发动机。该内燃机10具有气缸11，在该气缸中构造了燃烧室12。该燃烧室12由活塞13限制，该活塞旋转地驱动支承在内燃机10的曲轴箱中的曲轴14。为此在本实施例中，所述曲轴14通过相应的连杆15与活塞13连接。
所述活塞13-如通常在以时隙控制的(schlitzgesteuerten)二冲程发动机中一样-不仅控制混合气进入、废气排出而且控制溢流通道，该溢流通道将曲轴箱与燃烧室12进行连接。通过所述通道向燃烧室12输入能够点燃的燃料空气混合物，该燃料空气混合物在活塞13向上移动时进行压缩并且通过火花塞16的点火火花点燃，以便向下驱动活塞13用于下一次曲轴旋转。所述火花塞16保持在气缸11中并且-优选在气缸11的顶部区域内-以其点火电极伸入燃烧室12中。
由点火模块20在火花塞16上触发点火火花35(图3)，该点火模块通过高压线路17与火花塞16连接。在所示出的实施例中，所述点火模块20在工作设备1的壳体3中布置在环绕的磁性轮18的圆周附近，该磁性轮例如可以构造成用于产生冷却空气流的风扇叶轮。在所述磁性轮18中布置至少一个磁体19，该磁体在设置于点火模块20中的感应线圈内感应出电压。如此形成的由连同曲轴14旋转的磁性轮18和布置在点火模块20中的感应线圈构成的发电机34，不仅提供了用于火花塞16上的点火火花35(图3)的点火能量，而且在相应设计中也可以同样提供用于向点火模块20本身进行供电所需的电能，例如用于安装在内燃机10上的传感器、执行器或者其它智能的外部的控制设备。
所述点火模块具有短路线路21，该短路线路-参照图2-可以通过开关22接地。如果开关22闭合，那么点火模块“短路”，也就是内燃机10不工作；在火花塞16上可以不产生点火火花。
如果开关22打开，那么点火模块20处于其工作状态中，在该工作状态下根据转速和/或载荷在点火时刻在预先给定的曲轴角度位置触发点火火花。
只有在马达应该停止时，也就是手持式工作设备1不工作时，才需要所述短路线路21用于运行内燃机。在运行状态下，所述开关22打开，从而可以按本发明将短路线路21用作点火模块20和外部的控制设备23、24或者智能的传感器25、26之间的通讯线路。
按本发明，所述短路线路21在工作设备的工作状态下构造成总线线路30，尤其构造成LIN总线，在该总线线路上在点火模块20和外部的控制设备23、24和/或智能的传感器25、26或者无源的电阻27例如负载之间进行信息交换，也就是沿着两个方向发送和接收数据。
因为随着火花塞16上的点火火花35的触发，通过点火在总线线路30中产生干扰脉冲(图3)，所以根据本发明将点火模块20设计成总线系统30的主控器，从而只有在相距点火模块20的点火时刻Z1、Z2存在最小的曲轴角度位移A或者B(图3)时，所述点火模块20才允许总线线路30上的数据通讯。在此，点火时刻Z1、Z2后的最小的曲轴角度位移A大于点火时刻Z2前的最小的曲轴角度位移B。这基于以下条件，即在数据包32在总线线路30上发送之前，首先必须在点火之后使干扰脉冲31(图3)衰减。如图3明确所示，每个数据包32处于通讯时隙S1、S2中，所述通讯时隙的始端在点火时刻Z1之后处于最小的曲轴角度位移A之后，并且所述通讯时隙的终端处于下一个点火时刻Z2前面的一段距离处，该距离不小于点火时刻Z2之前的最小的曲轴角度位移B。由此，可以通过曲轴旋转360°的曲轴角度有针对性地在所述时刻或者曲轴角度位置发送数据包32，干扰脉冲31在所述时刻或者曲轴角度位置中已衰减或者尚未出现。如图3所示，例如通过曲轴旋转获得两个通讯时隙S1和S2，所述通讯时隙表示在总线线路30上进行有效的数据交换时所在的时间区段II。时间区段I处于进行频繁的数据交换时所在的所述区段II之间，在所述时间区段I中所述点火模块20禁止进行数据交换；在该时间区段I期间可以处理所接收的数据、发出点火火花、计算算法或者操作其它负载。
根据在数据线上出现的干扰来确定在点火时刻-按曲轴角度来测量-预定的最小的曲轴角度位移的大小。在点火之前所述最小的曲轴角度位移B的大小应使得最晚在触发点火火花或者开始形成通过点火火花触发的干扰脉冲时结束数据交换。在本实施例中，预定的曲轴角度位移B的大小使得该曲轴角度位移在点火火花前一定的角度处开始，从而给出相距干扰31的安全距离。在图3中设置了大约30°KW的曲轴角度位移。
根据由点火火花35产生的干扰脉冲31的衰减情况来确定在点火火花35触发之后预定的最小的曲轴角度位移A的大小。相距点火时刻的位移A的大小应使得由点火火花触发的干扰-在一定的曲轴角度之后-进行衰减。在按图3的实施例中，所述预定的曲轴角度位移A的大小使得其在干扰31衰减之后一定的角度处结束，从而给出相距干扰31的安全距离。在图3中设置了大约80°KW的曲轴角度位移。
在点火之后或者之前的最小的曲轴角度位移A或者B的大小取决于短路线路以及高压电缆的用于点火火花的布线(Leitungsführung)。最小的曲轴角度位移的值可以处于0°KW和大约300°KW之间。相应地获得狭窄的或者宽的通讯时隙S1或者S2。
在任何情况下，所述点火模块20都作为主控器控制着总线线路30上的数据交换，其中点火模块20了解所有有待传输的数据的时间顺序。所述数据只有在受控器被作为主控器的点火模块20为此要求时才会由作为受控器的相应的外部的控制设备23、24或者智能的传感器25和26进行传递。所述要求通过将一定的消息地址发出到相应的受控器上得到实现，其中点火模块基于所求得的点火时刻Z1和Z2“知道”何时会在总线线路30上出现干扰31。
作为外部的控制设备23、24，例如可以设置用于电起动的、用于手柄和汽化器加热的或者用于其它舒适功能的控制设备。智能的传感器25、26例如可以被设置用于检测温度、压力等。通过数字的通讯，例如可以最佳地校正传感器中的压力并且无干扰地将其信息传递到主控器(点火模块20)上。
通过确定信号电平和总线线路30上的电流以及控制设备的输入阻抗的合适的大小，还可以分析例如作为节气门位置测定器、开关状态识别器或者线路断裂识别器的有限数量的简单的无源的电阻27、RLC网络28或者有源的负载29(二极管、晶体管)。
在本发明的改进方案中，总线线路30可以被设置用于在点火模块20和外部的控制设备23、24和/或传感器25、26或者执行器之间输送能量。例如可以在连接在总线线路30上的单元之间交换在总线系统的网络中出现的过剩能量。这不仅可以用于维持通讯，而且可以用于改善主要功能(例如产生点火火花)。如果在所述装置中设置有电池，那么可以以这种方式将过剩能量暂时存储在电池中。
所述能量例如可以通过提高的信号电平来提供，或者也可以作为能量包33来发送。在此，最好能在通讯时隙S1、S2之间的时间区段I中发送能量包33；代替数据包32在通讯时隙内部进行发送也可以是有利的。

Claims (13)

1.手持式工作设备，所述工作设备具有用于驱动工作工具(5)的内燃机(10)、构造在内燃机(10)的气缸(11)中的燃烧室(12)、保持在气缸(11)中的火花塞(16)以及连接在点火模块(20)上的用于断开点火的短路线路(21)，所述燃烧室由活塞(13)限制，并且该活塞旋转地驱动曲轴(14)，所述火花塞根据点火模块(20)的控制在点火时刻(Z1、Z2)在预定的曲轴角度位置发出点火火花(35)，该点火火花点燃在燃烧室(12)中压缩的燃料/空气混合物，用于驱动活塞(13)，
其特征在于，所述短路线路(21)被构造成总线线路(30)，从而使得外部的控制设备(23、24)和/或传感器(25、26)或者执行器连接到总线线路(30)上，其中所述点火模块(20)作为主控器控制总线线路(30)上的数据交换，并且只有在相距由点火模块(20)求得的点火时刻(Z1、Z2)存在预先确定的最小的曲轴角度位移(A、B)时才允许数据通讯。
2.按权利要求1所述的手持式工作设备，
其特征在于，所述最小的曲轴角度位移(A)处于触发的点火时刻(Z1、Z2)之后。
3.按权利要求2所述的手持式工作设备，
其特征在于，所述最小的曲轴角度位移(A)的大小应使得由点火火花触发的干扰进行衰减。
4.按权利要求1所述的手持式工作设备，
其特征在于，所述最小的曲轴角度位移(B)处于触发的点火时刻(Z2)的前面。
5.按权利要求4所述的手持式工作设备，
其特征在于，所述最小的曲轴角度位移(A)的大小应使得还没有形成由点火火花所预期的干扰。
6.按权利要求1所述的手持式工作设备，
其特征在于，在所述总线线路(30)上的通讯数据作为数据包(32)进行发送，其中所述数据包(32)处于通讯时隙(S1、S2)中，该通讯时隙由曲轴角度区段确定。
7.按权利要求6所述的手持式工作设备，
其特征在于，所述通讯时隙历经40°-70°KW。
8.按权利要求6所述的手持式工作设备，
其特征在于，所述通讯时隙历经55°KW。
9.按权利要求1所述的手持式工作设备，
其特征在于，使用总线线路(30)用于在作为主控器的点火模块(20)与外部的控制设备(23、24)和/或传感器(25、26)或者执行器之间进行能量交换。
10.按权利要求9所述的手持式工作设备，
其特征在于，所述能量通过数据包(32)的提高的信号电平被提供。
11.按权利要求9所述的手持式工作设备，
其特征在于，所述能量作为与数据包(32)分开的能量包(33)被提供。
12.按权利要求1所述的手持式工作设备，
其特征在于，所述总线是LIN总线(局域互联网)。
13.按权利要求1所述的手持式工作设备，
其特征在于，所述手持式工作设备(1)是机动链锯、切断机、自由切割设备、吹风设备。
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