CN104100388B - 用于运行内燃机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法，内燃机具有缸体，在其中往复运动地支承有活塞，其驱动可旋转地支承在曲轴箱中的曲轴。活塞限制燃烧室，火花塞伸到燃烧室中。内燃机具有用于起动内燃机的发动装置。火花塞的点火在由控制装置来控制的点火时刻实现。点火时刻在怠速转速范围中根据具有最早点火时刻的怠速控制来控制。内燃机具有减压阀，其在打开的状态中将燃烧室与卸压室相连接并且其在内燃机起动时打开而当燃烧室中的压力超过关闭压力时关闭。为了实现可靠地关闭减压阀，设置成，对于至少一个发动机循环在怠速转速范围中点火偏离于怠速控制在关闭点火时刻实现，关闭点火时刻处在最早点火时刻之前至少大约5°曲轴转角。

Description

用于运行内燃机的方法
技术领域
本发明涉及一种根据本发明的内燃机的方法。
背景技术
由文件DE 195 04 105 Al已知一种内燃机，其具有减压装置。在操纵拉索起动机(Seilzugstarter)时自动触发该已知的减压装置并且在此减压阀(Dekompressionsventil)被打开。减压阀由于在缸体中在燃烧时产生的燃烧压力而关闭。
内燃机的点火通常由控制装置来控制。在怠速转速范围中点火在比较晚的点火时刻实现。在怠速中由此应实现，转速不过度升高，从而得到恒定的怠速转速和在怠速中仅较小的转速波动。然而显示出，在已知的减压阀中燃烧压力(其由于较晚的点火时刻而存在)不总是可靠地足以关闭减压阀。为了保证减压阀被在怠速中的燃烧压力可靠地关闭，必须维持在减压阀处较窄的公差，其导致减压阀的较复杂的制造。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于运行内燃机的方法，利用其也能够可靠地关闭简单地构建的减压阀。
该目的通过一种根据本发明的用于运行内燃机的方法来实现。
为了实现可靠地关闭减压阀，设置成，对于至少一个发动机循环点火在关闭点火时刻实现，关闭点火时刻处在最早点火时间之前至少大约5°曲轴转角、尤其处在最早点火时刻之前大约5°曲轴转角。最早点火时刻在此是根据点火时刻的怠速控制所设置的最早的点火时刻。相应地在怠速转速范围中对于至少一个发动机循环向“前”来调整点火。在此，对于唯一的发动机循环点火时刻的提前可足够。然而也可设置成对于多个发动机循环、尤其对于多个彼此相继的发动机循环向“前”调整点火时刻，以保证实现至少一个足够强的燃烧，其导致减压阀的可靠关闭。怠速控制可设置比较迟的点火时刻，其保证在怠速转速范围中产生发动机的平稳运行并且其可靠地防止发动机的回火(Zurueckschlagen)、即发动机逆转方向驱动。根据怠速控制所设置的点火时刻不必与减压阀的关闭压力相协调。在点火在关闭时刻实现的该至少一个发动机循环中，在燃烧室中发生较强的燃烧。由此在燃烧室中达到较高的压力，其导致减压阀的可靠关闭。由此不需要减压阀的过度复杂的构造或减压阀的过度精确的制造。
根据本发明的方法可被应用在带有减压阀的任何类型的内燃机中，例如在带有机械化油器的传统内燃机中、在带有待电子配量的燃料量的内燃机等发动机中。根据本发明的方法尤其被运用在带有拉索起动机或电气起动机的二冲程发动机中。
关闭点火时刻有利地处在最早点火时刻之前最高大约40°曲轴转角。由此还能够可靠地避免发动机的回火。关闭点火时刻有利地处在最早点火时刻之前至少大约10°曲轴转角、尤其大约20°曲轴转角。由此在燃烧室中达到足够高的燃烧压力，使得减压阀可靠地关闭。有利地根据怠速控制将点火时刻确定到在上止点之前0°至大约20°曲轴转角上而关闭点火时刻处在上止点之前大约25°至大约50°曲轴转角。
点火在关闭点火时刻实现的该至少一个发动机循环有利地在前100个发动机循环期间、尤其在前50个发动机循环期间在起动过程之后发生。起动过程在此是指内燃机直至在燃烧室中发生第一次燃烧的发动过程。在第一次燃烧之后使内燃机在怠速中运行直到实现加速出怠速转速范围。
为了保证在点火在关闭点火时刻实现的该至少一个发动机循环中发生强烈的燃烧，有利地设置成，不实现点火的至少一个发动机循环先于该发动机循环。没有点火的多个发动机循环尤其先于点火在关闭点火时刻实现的该至少一个发动机循环。有利地使内燃机在关闭点火时刻点火直到在燃烧室中发生燃烧。由此保证减压阀关闭。对此设置成，测定在点火在关闭点火时刻实现的发动机循环之后在燃烧室中是否实现燃烧。假如未识别出燃烧，设置成在下一发动机循环中点火重新在关闭点火时刻实现。测定是否实现燃烧可以以简单的方式由此实现，即监测曲轴的转速。如果在活塞的下行冲程中转速较强地升高、即加速超过极限值，则发生燃烧。然而也可设置成通过在燃烧室中的压力传感器来进行测定燃烧是否已发生。也可设置成监测减压阀是否关闭并且进行在关闭点火时刻点火直到减压阀已关闭。
关闭点火时刻可以是确定的、储存在控制装置中的点火时刻。然而也可设置成，从根据怠速控制所设置的点火时刻出发来测定关闭点火时刻。例如可将根据怠速控制所设置的点火时刻向“前”调整在控制装置中所预设的曲轴转角度数。根据怠速控制所设置的点火时刻在此可以是用于接下来的发动机循环的点火时刻或者在前的发动机循环的点火时刻。控制装置可设置成对于在关闭点火时刻实现点火的一个或多个发动机循环中断怠速控制。根据怠速控制的控制装置然而也可被过调(uebersteuern)或者所设置的点火时刻被移到较早的点火时刻上。
怠速控制有利地根据内燃机的转速控制点火时刻。在此尤其设置成，在转速升高时向“后”调整点火时刻。由此实现内燃机在怠速中带有较小转速波动的平稳运行。然而也可设置成，怠速控制将点火时刻固定到恒定的点火时刻上。减压阀打开卸压室。卸压室尤其是内燃机的曲轴箱的内腔或周围。
附图说明
接下来根据附图来阐述本发明的实施例。其中：
图1显示切割机的侧视图，
图2显示图1中的切割机的驱动器的结构的示意性的图示，
图3显示通过图1中的切割机的内燃机的示意性的剖面，
图4显示根据转速说明点火时刻的示意性的图表，
图5显示说明对于前50个发动机循环的点火时刻和燃烧室中的最大压力的图表，
图6显示说明对于图5中的第29个发动机循环的点火时刻和燃烧室压力的变化过程的图表，
图7显示说明对于图5中的图表的第30个发动机循环的点火时刻和燃烧室压力的变化过程的图表，
图8显示通过减压阀的剖面，
图9显示对于另一实施例说明对于前50个发动机循环的点火时刻和燃烧室中的最大压力的图表，
图10显示示出该方法的流程的流程图。
具体实施方式
图1作为对于便携的手持式工作器械的实施例示出切割机1。接下来还详细地来说明的用于运行内燃机的方法也可被应用在用于其它应用领域的内燃机中、尤其在其它工作器械例如机动锯、自由切削器、鼓风机、喷射器械、收割器械、割草机等的内燃机中。切割机1具有壳体2，在其处固定有用于在运行中引导切割机1的两个把手、即后把手3和握管6。在后把手3处可摆动地支承有加速杆4和加速杆锁5。在壳体2的背对后把手3的侧面处悬臂(Ausleger)8向前伸，在其自由端处可旋转地支承有切割盘(Trennscheibe)9。切割盘9在其周缘的一部分上被保护罩12遮盖。在壳体2中布置有在图2中示出的内燃机7。切割盘9由内燃机7来旋转地驱动。在图2中示意性示出的发动装置10用于起动内燃机7，其具有发动手柄(Anwerfgriff)11。如图1所示，发动手柄11从切割机1的壳体2中伸出。
在图2中示意性示出的内燃机7有利地是单缸发动机、尤其混合润滑的发动机、优选地二冲程发动机。内燃机7具有活塞15，其经由连杆16围绕旋转轴线18旋转地驱动曲轴17。在曲轴17处固定有飞轮19。飞轮19可构造为风扇叶轮并且具有用于为内燃机7输送冷却空气的风扇叶片。在内燃机7的背对飞轮的侧面处在曲轴17处固定有离心式离合器(Fliehkraftkupplung)20。离心式离合器20具有与曲轴17抗扭地连接的、未示出的离心配重，其与离合器鼓21共同作用。离合器鼓21与驱动盘13抗扭地连接，在驱动盘13处布置有传动带14。传动带14在悬臂8中延伸并且驱动切割盘9。如图2所示，发动装置10邻近于驱动盘13布置在悬臂8处并且作用到曲轴16上。
图3详细示出内燃机7的结构。内燃机7具有缸体27，减压阀22和火花塞23伸到其中。火花塞23的操控经由控制装置24实现。控制装置24也控制燃料阀25，其在该实施例中布置在内燃机7的曲轴箱28处。燃料阀25在较低的压力下将燃料输送到曲轴箱28的内腔中。曲轴箱28的内腔经由溢流通道34与构造在缸体27中的燃烧室29相连接。溢流通道34划分成多个、在该实施例中划分成四个支路(Aeste)，其分别在溢流窗35中通到燃烧室29中。一个或多个溢流通道24的其它数目或者设计也可以是有利的。
溢流窗35由在图3中示意性示出的活塞15来控制。在气缸孔处，抽吸通道32以同样由活塞15来控制的进入口30通到曲轴箱28中。抽吸通道32在活塞15的上止点的区域中与曲轴箱28的内腔相连接。在抽吸通道32中布置有节流元件31，其在该实施例中构造为可摆动支承的节流活门。从燃烧室29引出同样由活塞15控制的排出口33，未示出的排出口有利地联接到其处。
如图3所示，燃料阀25布置在阀支架26中，阀支架固定在曲轴箱28处。在曲轴箱28处此外通有用于另外的构件的容纳部37。在容纳部37中例如可布置有由温度传感器和压力传感器构成的结构单元。曲轴17以轴承36支承在曲轴箱28中。曲轴17的旋转位置通过曲轴转角α来描述。在活塞15的上止点中曲轴转角α为0°而在图3中示意性示出的位置中在活塞15的下止点中曲轴转角α为180°。
在内燃机7的运行中，在活塞15的上止点的区域中、即在0°的曲轴转角α下，燃烧空气被抽吸到曲轴箱28的内腔中。通过燃料阀25将燃料配量给燃烧空气，燃料由于旋转的部件在曲轴箱内腔中被雾化且与燃烧空气一起被准备成燃料/空气-混合物。在曲轴箱28的内腔中的混合物在活塞15的下行冲程中、即在活塞15在向曲轴箱28的方向上运动时被压缩而一旦溢流窗35被活塞15打开就被压到燃烧室29中。在活塞15的接下来的上行冲程中、即在活塞15在向燃烧室29的方向上运动时，燃料/空气-混合物在燃烧室29中被压缩且在活塞15的上止点的区域中被火花塞23点燃。在活塞15的紧接于此的下行冲程中排气口33被打开并且废气从燃烧室29中漏出。
点火时刻ZZP根据内燃机7的转速n由控制装置24按照在图4中示意性示出的图表来控制。点火时刻ZZP在此说明为在活塞15的上止点前的曲轴转角α。在图表中的点火时刻显示得越向下，在该点火时刻点火关于活塞15的上止点越早发生。在起动转速范围38中按照线52来控制点火时刻。在转速n升高时在此向前调整点火时刻ZZP。起动转速范围38在该实施例中延伸直到大约2000转/分钟。起动转速范围紧接有怠速转速范围39。怠速转速范围39有利地可处在大约1500转/分钟直到大约4000转/分钟的转速范围中。怠速转速范围39处在接合转速范围(Einkuppeldrehzahlbereich)40之下，在接合转速范围中离心式离合器20开始接合。接合转速范围40可在大约3000转/分钟直到大约6000转/分钟的范围中延伸。在该实施例中怠速转速范围39从大约2000转/分钟延伸直到大约3500转/分钟而接合转速范围从大约4000转/分钟延伸直到大约5500转/分钟。
在怠速转速范围39中根据怠速控制43来控制点火时刻ZZP，怠速控制43将点火时刻ZZP调整到固定的最早的点火时刻ZZP1上。然后也可设置成，在怠速转速范围39中根据转速n来控制点火时刻ZZP。在此尤其设置成，随着转速n升高向“后”来调节点火时刻ZZP，其中，该调节尤其线性地实现。相应的怠速控制44在图4中以虚线绘出。
起动过程随发动过程的开始、即当操作者开始在发动手柄11处拉动时开始而随在燃烧室29中的第一次燃烧结束。直至第一次燃烧时根据线52来控制点火时刻ZZP。如果转速n在运行期间从怠速转速范围39下降直到起动转速范围38中、即在该实施例中在2000转/分钟之下，则根据线53来控制点火时刻ZZP。在此设置成将点火时刻ZZP向“前”调整。按照线53所设置的点火时刻ZZP在此也可处在最早的点火时刻ZPP1之前。
减压阀22用于减小在内燃机7发动时的压缩压力，使得操作者须耗费较少的力来拉发动手柄11。减压阀22可由操作者在起动内燃机7之前用手来打开。然而也可设置成，减压阀22自动地、例如在操纵发动装置10之前或在操纵发动装置10时被置于打开的位置中。一旦在燃烧室29中发生燃烧，减压阀22应由于燃烧压力关闭。
图8示例性地显示了减压阀22的一可能的结构。减压阀22具有支架55，其形成壳体并且在其中布置有关闭元件46。关闭元件46在该实施例中构造成螺栓状且具有关闭截段54，其在减压阀22的关闭状态中与构造在支架55处的阀座45共同作用。在减压阀的在图8中示出的打开位置中，空气可从燃烧室29沿着关闭元件46的外周缘通过构造在支架55中的开口47漏出到卸压室中、例如到周围环境中。如果空气应漏出到周围环境中，则开口47向外敞开。卸压室例如也可以是曲轴箱28的内腔。如果空气应漏出到曲轴箱28的内腔中，则减压阀22可经由在图3中示意性绘出的连接管路56与曲轴箱28的内腔相连接。
关闭元件46与操纵钮49相连接，操纵钮可由操作者2来按压以打开减压阀2。在此，弹簧48被压缩而卡锁球(Rastkugel)50卡入在关闭元件46的卡锁凹部51中。在关闭元件46的端侧处形成有压力面57，燃烧压力作用到其上。如果燃烧压力足够高，则作用到压力面57上的力足以使卡锁球50从卡锁凹部51移出且逆着由加载卡锁球50的弹性元件58所施加的力偏转。这利用弹簧48的力的支持实现。
减压阀22必须设计成使得关闭元件46可靠地卡入在打开位置中且在内燃机7起动之后确保减压阀22的可靠关闭。根据内燃机7，在起动过程之后在燃烧室29中的燃烧压力可比较低。图5示出这。在图5中示出在内燃机7起动之后、即从在燃烧室29中第一次燃烧开始的前50个发动机循环x。如图5所示，对于前28个发动机循环x在燃烧室中的压力p处于大约9bar的数量级中。减压阀22的关闭压力p1在该实施例中略微更高，使得减压阀22保持打开。在此根据转速n、亦即根据怠速控制44(图4)来控制点火时刻ZZP。点火时刻ZZP根据转速n来控制，由此得出，点火时刻ZZP在图5中在下面的图表中不恒定而是在发动机循环与发动机循环之间略微变化。然而也可设置有恒定的点火时刻ZZP，例如如其通过怠速控制43所预设的那样。
对于发动机循环x1(其在该实施例中是在起动之后的第30个发动机循环)将点火时刻ZZP从点火时刻ZZP3向“前”调整到关闭点火时刻ZZP2上。关闭点火时刻ZZP2有利地处在最早的点火时刻ZZP1之前至少大约5°曲轴转角α、优选地至少大约10°曲轴转角α、尤其20°曲轴转角α。关闭点火时刻ZZP2在此最高处在最早的点火时刻ZZP1之前大约40°曲轴转角。在该实施例中关闭点火时刻ZZP2处在点火时刻ZZP3之前30°至35°曲轴转角、尤其大约33°曲轴转角。如图5在图表的上面部分中所示，在燃烧室29中的压力p由此升高到超过15bar、即到明显高于减压阀22的关闭压力p1的压力上。由此使减压阀22关闭。在接下来的发动机循环x2(其在该实施例中相应于第31个发动机循环)中，点火再次在关闭点火时刻ZZP2实现。在燃烧室29中建立的压力p虽然低于在发动机循环x1中的压力、然而明显高于减压阀的关闭压力p1。减压阀22现在关闭。从接下来的发动机循环x(其在该实施例中是第32个发动机循环)开始，点火又在根据怠速控制44所测定的点火时刻ZZP实现。还如图5所示，在燃烧室29中的压力p在减压阀22关闭之后略微高于在减压阀22关闭之前且大多处在关闭压力p1之上。因为在怠速运转中不必在每个发动机循环中发生燃烧，通过在多于一个发动机循环中在闭合时刻ZZP2点火可保证，在至少一个发动机循环(在其中在点火时刻ZZP2点火)中发生燃烧。
关闭点火时刻ZZP2可以是固定的、存储在控制装置24中的值。然而也可设置成，将按照怠速控制44对于该或之前的发动机循环x所测定的点火时刻ZZP向“前”调节预设的曲轴转角α、例如大约30°至大约35°曲轴转角α。在此，控制装置24可对于该至少一个发动机循环x1、x2(在该发动机循环中来建立关闭点火时刻ZZP2)根据怠速控制44中断点火时刻ZZP的控制。通过使在较早的时刻来触发点火时刻ZZP且对于在由怠速控制44所设置的、较迟的时刻触发点火火花不再有足够的能量供触发点火火花使用，控制装置24然而也可将根据怠速控制44所设置的点火时刻ZZP过调。
在根据图5的实施例中设置成，对于两个发动机循环来建立关闭点火时刻ZZP2。这两个发动机循环在此在起动过程之后在前100个发动机循环期间、尤其在前50个发动机循环期间发生。
图6显示在发动机循环29中在燃烧室29中的压力p的压力曲线。线41示意性地说明点火时刻。如图6所示，以线59绘出的压力p在触发点火火花之后升高到大约9bar。点火在点火时刻ZZP3实现，其处在活塞15的上止点之前大约10°至20°、尤其在近似15°。以虚线在图6中绘出没有点火的压缩曲线60、所谓的倒拖曲线(Schleppkurve)。
在图7中以线61绘出在紧接第29个发动机循环的发动机循环x1中在燃烧室29中的压力曲线。示意性地以线42示出的点火时刻ZZP处于关闭点火时刻ZZP2。关闭点火时刻ZZP2明显早于根据怠速控制39的最早点火时刻ZZP1且在该实施例中处在活塞15的上止点之前大约47°。由于该非常早的点火时刻，实现强烈的燃烧且在燃烧室29中的压力升高到超过15bar的值上。因为压力p明显高于减压阀22的关闭压力p，使减压阀22关闭。在图7中还绘出对比曲线60。
图9显示该方法的实施例，在其中在发动机循环x1和x2((对于其将点火调节到关闭点火时刻ZZP2))之前的两个发动机循环x3和x4中中断点火。由此保证，在发动机循环x1中燃烧室29被良好地扫气且在燃烧室29中存在有利的混合物成分，使得可在燃烧室29中实现燃烧。
图10显示用于运行内燃机7的一备选的方法的流程图。在方法步骤62中按照怠速控制43或者按照怠速控制44来调节点火时刻ZZP。在方法步骤63中检查发动机循环x1是否已实现。如果发动机循环x1还未实现，则此外在方法步骤62中按照怠速控制43或者44来控制点火时刻ZZP。在实现发动机循环x1之后将点火时刻ZZP调节到关闭点火时刻ZZP2上。接着在方法步骤63中测定在燃烧室29中是否已发生燃烧。这例如可通过根据曲轴17的转速n测定曲轴17的加速度或者通过测定在燃烧室29中的压力p实现。如果尚未发生燃烧，则将关闭点火时刻ZZP2重新调节为点火时刻ZZP且检查现在是否已发生燃烧。只要已发生燃烧，在方法步骤66中又按照怠速控制43或者44来调节点火时刻ZZP。

Claims (14)

1.一种用于运行内燃机的方法，其中，所述内燃机(7)具有缸体(2)，在其中往复运动地支承有活塞(15)，其驱动可旋转地支承在曲轴箱(28)中的曲轴(17)，其中，所述活塞(15)限制燃烧室(29)，其中，火花塞(23)伸到所述燃烧室(29)中，所述内燃机带有用于起动所述内燃机(7)的发动装置(10)，其中，所述火花塞(23)的点火在由控制装置(24)所控制的点火时刻(ZZP)实现，其中，所述点火时刻(ZZP)在怠速转速范围(39)中根据怠速控制(43, 44)来控制，所述怠速控制(43, 44)具有所述怠速控制(43, 44)的最早点火时刻(ZZP1)，其中，所述怠速控制(43, 44)的最早点火时刻(ZZP1)是根据所述点火时刻(ZZP)的怠速控制(43,44)所设置的最早的点火时刻(ZZP)，其中，所述内燃机(7)具有减压阀(22)，其在打开的状态中将所述燃烧室(29)与卸压室相连接，其中，所述减压阀(22)在所述内燃机(7)起动时打开，并且其中，当在所述燃烧室(29)中的压力(p)超过关闭压力(p1)时，所述减压阀(22)关闭，其特征在于，对于至少一个发动机循环(x1, x2)在所述怠速转速范围(39)中点火偏离于所述怠速控制(43, 44)在关闭点火时刻(ZZP2)实现，所述关闭点火时刻(ZZP2)处在所述怠速控制(43, 44)的最早点火时刻(ZZP1)之前至少5°曲轴转角(α)，从而在所述燃烧室(29)中达到较高的压力，其导致所述减压阀(22)的可靠关闭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关闭点火时刻(ZZP2)处在所述最早点火时刻(ZZP1)之前最高40°曲轴转角(α)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关闭点火时刻(ZZP2)处在所述最早点火时刻(ZZP1)之前至少20°曲轴转角(α)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述怠速控制(43, 44)将所述点火时刻(ZZP)确定到在上止点之前0°至20°曲轴转角(α)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关闭点火时刻(ZZP2)处在上止点之前25°至50°曲轴转角(α)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内燃机的起动过程随发动过程的开始而开始且随在所述燃烧室(29)中的第一次燃烧而结束并且在所述关闭点火时刻(ZZP2)实现点火的至少一个所述发动机循环(x1, x2)在起动过程之后发生。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述关闭点火时刻(ZZP2)实现点火的至少一个所述发动机循环(x1, x2)在前100个发动机循环(x)期间在起动过程之后发生。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不实现点火的至少一个发动机循环(x3,x4)先于点火在所述关闭点火时刻(ZZP2)实现的至少一个所述发动机循环(x1, x2)。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测定在点火在所述关闭点火时刻(ZZP2)实现的发动机循环(x1)之后在所述燃烧室(29)中是否实现燃烧，假如未识别出燃烧，在下一发动机循环(x2)中点火重新在所述关闭点火时刻(ZZP2)实现。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关闭点火时刻(ZZP2)是固定的、储存在所述控制装置中的点火时刻(ZZP)。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由根据所述怠速控制(43, 44)所设置的点火时刻(ZZP)出发来测定所述关闭点火时刻(ZZP2)。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述怠速控制(43, 44)根据所述内燃机(7)的转速(n)控制所述点火时刻(ZZP)。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述怠速控制(43, 44)将所述点火时刻(ZZP)固定到恒定的点火时刻上。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卸压室是所述曲轴箱(28)的内腔或周围。
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