CN106065821A - 手持式发动机作业机 - Google Patents

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Abstract

提供一种手持式发动机作业机。提供一种即使在作业者在有负荷运转下开始作业的情况下也能够在无负荷状态下得到稳定的旋转的链锯。基于本发明的链锯(10)的控制器(14)在发动机(12)的转速处于规定的高速转速的范围(R1)内、且发动机(12)的转速低于规定的转速(R2)时，以减小化油器(18)的电磁阀(20)的开度的方式变更控制值，在发动机(12)的转速处于规定的高速转速的范围(R1)内、且发动机(12)的转速高于规定的转速(R2)时，以增大化油器(18)的电磁阀(20)的开度的方式变更控制值。在以减小电磁阀(20)的开度的方式变更控制值时，将与比全闭时的开度大的规定的开度对应的控制值作为极限值。

Description

手持式发动机作业机
技术领域
本发明涉及一种手持式发动机作业机，详细地说，涉及一种具备电子控制式的化油器的手持式发动机式作业机、例如链锯、发动机切割机、树篱修剪机。
背景技术
链锯等手持式发动机作业机的发动机的输出由于化油器、发动机的偏差、以及使用环境(例如气温、气压、湿度、燃料的种类)而变化。已知为了使发动机以设计输出(规定的空燃比)运转而具备电子控制式的化油器的手持式发动机作业机，该化油器具备用于调整向化油器内的燃料供给量的电磁阀(例如参照专利文献1)。通过改变与电磁阀的开度对应的控制值来调整向化油器内的燃料供给量，由此能够使手持式发动机作业机以规定的设计输出运转。
手持式发动机作业机的制造商在出厂前进行手持式发动机作业机的无负荷运转(验收运转)，决定用于使发动机以设计输出运转的暂定的上述控制值(验收运转控制值V0)。另一方面，在手持式发动机作业机出厂后，实际使用手持式发动机作业机的环境与进行了验收运转的环境不同，例如气温、气压、燃料的种类发生变化。因此，在使用环境中运转时(实机运转)，用于使发动机以设计输出运转的上述控制值(实机运转控制值)与验收运转控制值V0不同。因而，在实机运转中决定实机运转控制值是有利的。
专利文献1记载了自动地决定实机运转控制值的手持式发动机作业机的控制方法。概要地说，使手持式发动机作业机在使用环境中以无负荷的状态运转，例如进行与电磁阀的开度对应的控制值的PI控制，使得节流阀(throttle)全开时的发动机的转速成为目标转速。在PI控制中，使用当前的转速相对于目标转速的偏差来进行PI运算，使控制值增大或减小与PI运算结果相同的量。
详细地说，在发动机启动后，在发动机转速处于规定的发动机转速的范围之外时，不进行PI控制，在处于规定的发动机转速的范围内时，进行PI控制。另外，在发动机转速低于目标转速时，以为了减小燃料消耗而减小电磁阀的开度的方式变更电磁阀的控制值，在发动机的转速高于目标转速时，以为了增大燃料消耗而增大电磁阀的开度的方式变更电磁阀的控制值。在连续的固定圈数的旋转的期间，如果发动机转速处于规定的容许范围内、且控制实施次数达到规定的次数，则结束PI控制，将此时的控制值决定为实机运转控制值。
图5是表示在一边进行专利文献1所记载的控制一边以无负荷的状态进行了链锯的实机运转的一个例子中、决定了实机运转控制值的时间点附近的发动机转速和控制值的时间变化的图。此外，规定为使与电磁阀的开度对应的控制值在电磁阀全开时的0‰(千分率)和全闭时的1000‰之间线性地变化。另外，在发动机启动后，针对发动机的每一圈旋转，计算发动机的转速。另外，进行重复进行以下过程的高速空转运转(日语：レーシング運転)：在将节流阀全开并维持数秒后，将节流阀全闭并维持数秒。
在图5中，在发动机启动后，在发动机转速处于规定的转速的范围(11000rpm～14000rpm)之外时(A5)，不进行PI控制，在处于规定的转速的范围(11000rpm～14000rpm)内时(B51、B52)，进行PI控制(C53)。另外，在发动机的转速处于低于目标转速(12000rpm)的范围内(B51)时，为了减小电磁阀的开度来减小燃料消耗而增大控制值(C54)，在发动机的转速处于高于目标转速(12000rpm)的范围(B52)时，为了增大电磁阀的开度来增加燃料消耗而减小控制值(C55)。在连续的固定圈数(例如5000圈)的旋转的期间，如果发动机转速处于规定的范围内(例如11500rpm～12500rpm)、且控制值不再变化(C56)，则结束PI控制，将此时的控制值决定为实机运转控制值。具体地说，如果在图5的第三次的运转中，在5000圈的旋转的期间，发动机转速处于规定的范围内(12000rpm±500rpm)、且控制实施次数达到规定的次数(30次)(C56)，则结束PI控制(C53’)，将此时的控制值决定为实机运转控制值。
在图5所示的例子中，当将节流阀全开时，发动机转速几乎不超调(overshoot)地上升到12000rpm附近(C51)。当恢复节流阀时，发动机转速降低到怠速转速(C52)。上升后的发动机转速的变动比较小。
此外，手持式发动机作业机的制造商在出厂前通过上述步骤决定的控制值是验收运转控制值，被用作基准值。
专利文献1：日本特开2013-204552号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的方法中，在作业前，需要进行固定时间的无负荷的高速空转运转。然而，现场的作业人员有时不会花费决定上述控制值所需要的时间来进行无负荷的高速空转运转，而是马上开始有负荷的作业。
本申请发明人对在决定控制值所需要的时间内开始了有负荷的作业的情况下如果进行专利文献1所记载的控制则会如何进行了验证。图6是表示在一边进行专利文献1所记载的控制一边以有负荷的状态进行了链锯的实机运转的一个例子中、决定了实机运转控制值的时间点附近的发动机转速和控制值的时间变化的图。
在图6中，当将节流阀全开时，发动机转速上升而超过12000rpm(C61)。之后，当链锯开始木材等的切断(负荷)时，发动机转速降低到低于12000rpm(C62)，在切断的期间，仍低于12000rpm。之后，在切断结束后，发动机转速上升而超过12000rpm(C63)，当恢复节流阀时，发动机转速降低到怠速转速(C64)。在该状态下发动机转速处于11000rpm～14000rpm的期间，进行PI控制(C65)。即，根据发动机的转速比目标转速小还是大，分别增大控制值(C66)或减小控制值(C67)。在图6的第三次的运转中，控制值达到最大值(1000‰)。在图6的第四次的运转中，在5000圈的旋转的期间，发动机转速处于规定的范围内(12000rpm±500rpm)、且控制实施次数达到规定的次数(30次)(C67)，因此结束PI控制(C65’)，将该控制值决定为实机运转控制值。
根据图6可知，如果在有负荷状态下决定实机运转控制值，则由于在链锯切断木材等而发动机转速降低时进行PI控制，因此控制值逐渐地上升。在该情况下，发动机的转速变得过高，有可能成为对于发动机来说危险的发热胶着(日语：焼付き)等状态。实际上，为了防止危险的状态，关于发动机转速，将14000rpm作为上限值，但有时达到该上限值。另外，有时控制值也达到最大即1000‰。其结果，在图6中决定的实机运转控制值成为比应该在无负荷状态下决定的实机运转控制值大很多的值。即，向化油器的燃料供给量不合适。此外，通过设置发动机转速的上限值，如图6所示，在决定了实机运转控制值后进行无负荷实机运转时，有时发动机转速的变动变大(C69)。另外，控制值无法超过1000‰，因此实机运转控制值越是为接近1000‰的值，则越是有可能无法控制。
因此，本发明的目的在于提供如下一种手持式发动机作业机：即使在不实施决定控制值所需要的固定时间的无负荷运转而是在有负荷运转下开始作业的情况下，也能够得到不过于偏离应该在无负荷状态下决定的实机运转控制值的实机运转控制值，能够得到在无负荷状态下能够容许的稳定的旋转。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明的手持式发动机作业机的特征在于，具有：发动机，其包括电子式化油器；以及控制器，其与所述电子式化油器连接，其中，所述电子式化油器包括电磁阀，该电磁阀调整向化油器内的燃料供给量，所述控制器在所述发动机的转速处于规定的高速转速的范围内、且所述发动机的转速低于规定的转速时，以减小所述电磁阀的开度的方式变更所述电磁阀的控制值，所述控制器在所述发动机的转速处于规定的高速转速的范围内、且所述发动机的转速高于规定的转速时，以增大所述电磁阀的开度的方式变更所述电磁阀的控制值，在以减小所述电磁阀的开度的方式变更所述电磁阀的控制值时，将与比全闭时的开度大的规定的开度对应的控制值作为极限值。
现有技术的控制即使是在发动机作业机处于有负荷状态的锯断时发动机转速低于目标转速时，也进行适用于无负荷状态的PI控制。而且，当持续执行PI控制时，控制值逐渐增大，变得比与目标转速对应的控制值大很多。其结果，如果使用在有负荷状态下决定出的实机运转控制值来进行无负荷运转，则产生发动机转速的波动(hunting)，对作业人员产生不适感。与此相对，在基于本申请发明的手持式发动机作业机中，虽然锯断时的发动机转速的降低被纳入PI控制，但是通过对控制值设置极限值，来减轻对PI控制的坏影响。其结果，在有负荷状态下在基于本发明的手持式发动机作业机中决定的实机运转控制值比在有负荷状态下在现有技术的手持式发动机作业机中决定的实机运转控制值小。由此，在使用在基于本发明的手持式发动机作业机中决定出的实机运转控制值来进行无负荷运转的情况下，能够得到发动机转速的变动小的稳定的旋转，不会对作业人员产生不适感。
在基于本发明的手持式发动机作业机的实施方式中，优选的是，所述极限值是通过使在验收运转时决定出的控制值向打开所述电磁阀的方向改变预先设定的值来决定的。
在基于本发明的手持式发动机作业机的实施方式中，优选的是，手持式发动机作业机是链锯(chain saw)、发动机切割机或树篱修剪机(hedge cutter)。
发明的效果
根据基于本发明的手持式发动机作业机，即使在作业人员不实施决定控制值所需要的固定时间的无负荷运转而是在有负荷运转下开始作业的情况下，也能够得到不过于偏离应该在无负荷状态下决定的实机运转控制值的实机运转控制值，能够得到在无负荷状态下能够容许的稳定的旋转。
附图说明
图1是省略了外罩的基于本发明的链锯的侧视图。
图2是表示基于本发明的链锯的化油器的内部构造的概要图。
图3是表示基于本发明的手持式发动机作业机的控制方法的流程图。
图4是表示使用基于本发明的链锯以有负荷的状态进行了实机运转时的发动机转速和控制值的时间变化的例子的图。
图5是表示在一边进行专利文献1所记载的控制一边以无负荷的状态进行了链锯的实机运转的一个例子中、决定了实机运转控制值的时间点附近的发动机转速和控制值的时间变化的图。
图6是表示在一边进行专利文献1所记载的控制一边以有负荷的状态进行了链锯的实机运转的一个例子中、决定了实机运转控制值的时间点附近的发动机转速和控制值的时间变化的图。
附图标记说明
10：链锯；12：发动机(engine)；14：控制器；18：电子式化油器；20：电磁阀(solenoid valve)。
具体实施方式
下面，参照附图来说明基于本发明的链锯的实施方式。
如图1所示，链锯10具备利用汽油燃料来工作的发动机12以及对发动机进行控制的控制器14。发动机12至少具备气缸体(cylinder block)16和电子控制式的化油器18。化油器18包括调整向化油器18内的燃料供给量的电磁阀20，电磁阀20与控制器14连接。另外，磁铁等检测体22安装于飞轮(flywheel)23，控制器14构成为能够利用检测体22来检测发动机12的转速。具体地说，通过对检测体22进行检测来测定发动机12旋转一圈所需要的时间，在发动机12每旋转一圈时计算发动机12的转速。此外，在图1中，省略了链刀部。
图2是表示化油器的内部构造的概要图。如图2所示，化油器18具备：通路24，其包括文丘里管部24a；节流阀26，其在文丘里管部24a的下游侧设置于通路；主燃料供给喷嘴27，其配置于文丘里管部24a；以及低速系统(低速用)燃料供给端口28，其配置于节流阀26附近。主燃料供给喷嘴27经由第一流路30a和固定喷口30b而与测量室32连通，并且经由第二流路30c和电磁阀20而与测量室32连通。燃料供给端口28经由腔室30d、第三流路30e以及固定喷口30f而与测量室32连通。
燃料通过发动机的负压从主燃料供给喷嘴27和低速系统(低速用)燃料供给端口28以规定的比例供给。通过调整电磁阀20的开度，能够控制从主燃料供给喷嘴27供给的燃料的量，由此能够调整整体的燃料供给量。在本实施方式中，规定为使与电磁阀20的开度对应的控制值在电磁阀20的全开时的0‰(千分率)和全闭时的1000‰之间线性地变化。
图3是表示基于本发明的手持式发动机作业机的控制方法的实施方式的流程图，以下说明作为手持式发动机作业机的实施方式的链锯的情况。
在ST10中，在从链锯卸下链子的刀部的状态下，在制造厂商内进行验收运转(无负荷)，决定验收运转控制值V0。决定验收运转控制值V0的控制方法与以无负荷的状态决定实机运转控制值的方法相同，因此省略其说明。
在ST20中，开始实机运转。具体地说，将刀部安装到链锯，在实际使用的环境下，启动发动机。控制值的初始值使用验收运转控制值V0。
在ST22中，判断发动机12的转速是否处于规定的高速转速的范围R1内(例如11000rpm～14000rpm)。在“否”的情况下，不进行控制，因此返回到ST22。在“是”的情况下，在ST24中，判断发动机12的转速比目标转速R2(例如12000rpm)高还是低。
在发动机12的转速比目标转速R2(例如12000rpm)高的情况下，在ST26中，使控制值减小与PI运算结果相同的量，由此增大电磁阀20的开度，并转移到ST34。
在发动机12的转速是目标转速R2(例如12000rpm)的情况下，转移到ST34。
在发动机12的转速比目标转速R2(例如12000rpm)低的情况下，在ST28中，判断使控制值增大与PI运算结果相同的量而得到的PI控制计算值VC是否大于作为验收运转控制值V0与预先设定的量V1之和的极限值VL。在PI控制计算值VC小于极限值VL的情况下，在ST30中，使控制值增大与PI运算结果相同的量，由此减小电磁阀20的开度，并转移到ST34。在PI控制计算值VC与极限值VL相等或大于极限值VL的情况下，在ST32中，将控制值设为极限值VL，并转移到ST34。极限值VL小于1000‰，优选小于900‰。即，电磁阀20不会成为全闭。优选的是，预先设定的量V1是200‰。
在ST34中，判断控制是否结束。例如，如果在连续的固定圈数(例如5000圈)的旋转的期间，发动机12的转速的变动处于规定的范围内(例如1000rpm以内)、且控制实施次数达到规定的次数(30次)，则将此时的控制值决定为实机运转控制值，结束控制。在除此以外的情况下，返回到ST22。
图4是表示使用基于本发明的链锯以有负荷的状态进行了实机运转时的发动机转速和控制值的时间变化的例子的图。
在图4中，当将节流阀全开时，发动机转速上升而超过12000rpm(C41)。之后，当链锯10开始木材等的切断(负荷)时，发动机转速降低与切断作业的负荷量相应的量，就这样降低到低于作为目标转速的12000rpm，在切断的期间(C42)，仍低于12000rpm。在切断结束后，发动机转速上升而超过12000rpm(C43)，当恢复节流阀时，发动机转速降低到怠速转速(C44)。在发动机12的转速处于规定的高速转速的范围R1内(11000rpm～14000rpm)的期间，进行PI控制(C45)。即，根据发动机12的转速比规定的转速R2(例如12000rpm)小还是大，增大控制值(C46)或减小控制值(C47)。在减小控制值的情况下，使控制值减小与PI运算结果相同的量。在增大控制值的情况下，如果使控制值增大与PI运算结果相同的量而得到的PI控制计算值VC大于极限值，则将控制值设为极限值VL(C48)。在图4中的第三次的运转中，控制值连续地进入规定的范围内(C47)，因此结束PI控制(C45’)，将该控制值决定为实机运转控制值。因而，在图4中的第四次的运转中，没有进行PI控制。之后，在图4中的第五次的运转中，当进行无负荷实机运转时，约在13000rpm处，发动机稳定地旋转，没有出现波动现象(C48)。
另外，当将图4与图6中的实机运转控制值(最终的控制值)进行比较时，图4的实机运转控制值被抑制为极限值VL以下，与此相对，图6的实机运转控制值为比较接近1000‰的值。即，能够使基于本发明的链锯(图4)的实机运转控制值相比于基于以往技术的链锯(图6)的实机运转控制值更接近应该在无负荷状态下决定的实机运转控制值。
另外，当将使用基于本发明的链锯10的图4与使用以往技术的控制的图6进行比较时，在无负荷状态下运转时的转速的变动不同。即，在使用基于本发明的链锯10的图4中，变动小而稳定，与此相对，在使用以往技术的控制的图6中，变动大。因而，基于本发明的链锯不会对作业人员产生因旋转变动造成的不适感。
如上所述，极限值VL(上限值)是验收运转控制值V0与预先设定的值V1之和。若预先设定的值V1过大，则与以往技术的控制相比无变化。若预先设定的值V1过小，则存在没有控制的效果的情况。例如，当在低地进行验收运转、并在高地进行实机运转时，需要在发动机转速整体上减小燃料供给量，若预先设定的值V1过小，则无法充分地减小燃料供给量。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于以上的实施方式，在权利要求书记载的发明的范围内能够进行各种变更，这些变更当然也包含在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种发动机作业机(10)，其特征在于，具有：
发动机(12)，其包括电子式化油器(18)；以及
控制器(14)，其与所述电子式化油器(18)连接，
其中，所述电子式化油器(18)包括电磁阀(20)，该电磁阀(20)调整向所述电子式化油器(18)内的燃料供给量，
所述控制器(14)在所述发动机(12)的转速处于规定的高速转速的范围(R1)内、且所述发动机(12)的转速低于目标转速(R2)时，以减小所述电磁阀(20)的开度的方式变更所述电磁阀(20)的控制值，
所述控制器(14)在所述发动机(12)的转速处于规定的高速转速的范围(R1)内、且所述发动机(12)的转速高于目标转速(R2)时，以增大所述电磁阀(20)的开度的方式变更所述电磁阀(20)的控制值，
在以减小所述电磁阀(20)的开度的方式变更所述电磁阀(20)的控制值时，将与比全闭时的开度大的规定的开度对应的控制值(V1)作为极限值。
2.根据权利要求1所述的发动机作业机，其特征在于，
所述极限值是通过使在验收运转时决定出的控制值(V2)向打开所述电磁阀(20)的方向改变预先设定的值(V3)来决定的。
3.根据权利要求1或2所述的发动机作业机，其特征在于，
所述发动机作业机是链锯、发动机切割机或树篱修剪机。
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