DE102007037582A1

DE102007037582A1 - Verfahren zum Erkennen von Betriebsparametern eines Arbeitsgerätes mit einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102007037582A1
Application number: DE102007037582A
Authority: DE
Inventors: Georg Dr.-Ing. Maier; Wolfgang Dipl.-Ing. Layher; Mohamed Dr.-Ing. Abou-Aly; Heinrich Dipl.-Ing. Leufen; Eberhard Dipl.-Ing. Schieber
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2006-08-16
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: DE102007037582B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Betriebszustandes eines Arbeitsgerätes mit einem Verbrennungsmotor, insbesondere eines tragbaren, handgeführten Arbeitsgerätes mit einem Zweitaktmotor (1), dessen Kurbelwelle (4) einen Signalgenerator (16) drehend antreibt, welcher innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung aufeinanderfolgende Spannungssignale (S) abgibt. Um aus dem Spannungssignal (S) Betriebsparameter des Arbeitsgerätes und/oder des Verbrennungsmotors abzuleiten, wird die Periodendauer (T) eines Spannungssignals (S) derart ausgelegt, dass sie einem n-ten Teil einer Kurbelwellenumdrehung entspricht. Die Kurbelwellenumdrehung wird somit in n Kurbelwellenwinkelintervalle (I, II, III, ...VI) aufgeteilt und für jedes Kurbelwellenwinkelintervall (I, II, III, ...VI) mindestens eine Information erfasst, wobei die Informationen der Kurbelwellenwinkelintervalle (I, II, ...VI) einen Verlauf über dem Kurbelwellenwinkel abbilden. Der aus den Informationen gebildete Verlauf wird auf signifikante Merkmale abgetastet und ein signifikantes Merkmal einem Betriebsparameter des Arbeitsgerätes zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Betriebsparameters eines Arbeitsgerätes mit einem Verbrennungsmotor, insbesondere eines tragbaren, handgeführten Arbeitsgerätes mit einem Hubkolbenmotor wie einen Zweitaktmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Moderne Verbrennungsmotoren, wie sie z.B. in handgeführten, tragbaren Arbeitsgeräten eingesetzt werden, werden von aufwendigen Zündungen gesteuert, die unterschiedliche Betriebsparameter des Verbrennungsmotors berücksichtigen. Diese verschiedenen Betriebsparameter des Verbrennungsmotors müssen der Steuerung zur Verfügung gestellt werden, wozu Drehzahlsensoren, Drosselklappensensoren, Lastsensoren, Klopfsensoren oder dgl. notwendig sind. Die Vielzahl der Sensoren ist technisch aufwendig und teuer und birgt viele Fehlerquellen. Daneben ist die vorzusehende Verkabelung schwierig, da bei kleinbauenden Arbeitsgeräten mit Verbrennungsmotoren erhebliche Temperaturbelastungen auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erkennen von Betriebszuständen eines Hubkolbenmotors anzugeben, mit dem die Anzahl der Sensoren an einem Verbrennungsmotor reduziert werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, möglichst viele Betriebsparameter eines Verbrennungsmotors aus dem Spannungssignal des Wechselgenerators abzuleiten, das darüber hinaus zur Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern, insbesondere der Zündung verwendet wird.
Zunächst ist vorgesehen, die Periodendauer des Wechselspannungssignals derart auszulegen, dass es dem n-Teil einer Kurbelwellenumdrehung entspricht. Eine vollständige Kurbelwellenumdrehung wird somit in Kurbelwellenwinkelintervalle unterteilt, wobei jedes Kurbelwellenwinkelintervall ein Teil einer vollständigen Kurbelwellenumdrehung ist. Für jedes Kurbelwellenwinkelintervall wird mindestens eine Information erfasst, wobei die so erhaltenen Informationen einen Verlauf über dem Kurbelwellenwinkel abbilden. Dieser aus dem Wechselspannungssignal des Generators abgeleitete neue Kurvenverlauf wird auf signifikante Merkmale abgetastet und ein ermitteltes signifikantes Merkmal einem Betriebsparameter des Arbeitsgerätes zugeordnet.
Vorteilhaft wird als Information mindestens eine Intervalldrehzahl eines Kurbelwellenwinkelintervalls ermittelt, und die Intervalldrehzahlen mittelbar oder unmittelbar als Drehzahlverlauf über mindestens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle aufgetragen. Der so erhaltene Drehzahlverlauf gibt in digitalisierter Form die Informationen des Wechselspannungssignals wieder; der Drehzahlverlauf ist das Ergebnis der erfindungsgemäßen Transformation des analogen Wechselspannungssignals in eindigitales Informationssignal. Dieses digitale Informationssignal wird dann auf signifikante Merkmale abgetastet, um ein erkanntes signifikantes Merkmal einem Betriebsparameter zuzuordnen. Allgemein sind nach der Erfindung die signifikanten Merkmale des Kurvenverlaufs der Informationen (z.B. Intervalldrehzahlen) abzutasten und einem signifikanten Merkmal ein jeweiliger Betriebsparameter des Arbeitsgerätes und/oder des Verbrennungsmotors zuzuordnen.
Es hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren viele Betriebsparameter des Arbeitsgerätes und/oder des Verbrennungsmotors sicher festzustellen sind. So können als Betriebsparameter des Arbeitsgerätes die Last am Werkzeug, der Betriebszustand einer Heizung, der Betriebszustand eines Ventils des Arbeitsgerätes, der Verschleißzustand eines Werkzeuges oder dgl. festgestellt werden, ohne speziell auf den Betriebsparmeter adaptierte Sensoren zu verwenden. Für den Verbrennungsmotor können so z.B. die Kurbelwellenwinkelposition, die Betriebslast, die Drosselklappenstellung eines Vergasers, der Ablauf der Verbrennung, die Fettigkeit des Verbrennungsgemisches oder ähnliches aus dem gebildeten Informationssignal abgeleitet werden.
Bemerkenswert ist, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unabhängig von der Drehwinkellage der Kurbelwelle mit Beginn deren Drehung der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen abgebildet und ausgewertet werden kann. Um signifikante Merkmale und damit Betriebsparameter zu erkennen, ist nicht zwingend eine vollständige Kurbelwellenumdrehung notwendig; in vielen Fällen reicht es vielmehr aus, wenn einige Kurbelwellenwinkelintervalle bzw. deren zugeordnete Intervalldrehzahlen innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung ausgewertet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bei batterielosen Verbrennungsmotoren vorteilhaft, da mit Drehen des Wechselstromgenerators dessen elektrische Energie zur Inbetriebnahme der Steuerungselektronik verwendet werden kann und damit mit den ersten Wechselspannungssignalen des Wechselstromgenerators das Verfahren zum Erkennen der Betriebsparameter des Arbeitsgerätes anlaufen kann.
Die Vielzahl der aus dem Wechselspannungssignal abzuleitenden Betriebsparameter eröffnet auch die Möglichkeit, in einfacher Weise die Betriebsparameter zur Auswertung einer Diagnose- und/oder Wartungsvorrichtung zuzuführen, wobei ausgewählte Betriebsparameter in einem nicht flüchtigen Datenspeicher der Diagnose- und Wartungsvorrichtung abgelegt werden können. Derartige Daten können für eine Wartung in der Werkstatt vorteilhaft genutzt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung des Verfahrens werden pro Kurbelwellenwinkelintervall zwei Intervalldrehzahlen berechnet. Da aufgrund der Polteilung des Wechselstromgenerators in jedem Kurbelwellenwinkelintervall das Wechselspannungssignal einmal die Polarität wechselt, ergeben sich drei Nullstellen. Jedes Kurbelwellenwinkelintervall kann daher einfach in jeweils zwei Nullstellenintervalle aufgeteilt werden, so dass sich aus z.B. sechs Kurbelwellenwinkelintervallen zwölf Nullstellenintervalle ergeben. Ein Nullstellenintervall ist durch den Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen des Spannungssignals bestimmt. Durch die Polteilung ist ein fester mechanischer Kurbelwellenwinkelabstand zwischen zwei Nullstellen bekannt, so dass in einfacher Weise aus dem bekannten mechanischen Abstand der Nullstellen und dem Zeitabstand zwischen benachbarten Nullstellen auf das entsprechende Nullstellenintervall bezogen eine Intervalldrehzahl berechnet werden kann. Die Nullstellen werden vorteilhaft bei lastfreiem Generator bestimmt. Hierzu wird der Stromfluss durch eine an den Generator angeschlossene elektrische Last im Bereich des Zeitpunktes des Nulldurchgangs unterbunden. Damit werden aufgrund von Induktivitäten oder Kapazitäten mögliche Signalverschiebungen sicher vermieden. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, den Generator in einem Bereich von etwa 5°KW vor dem Nulldurchgang bis etwa 1°KW nach dem Nulldurchgang lastfrei zu halten, also z. B. die Last abzuschalten.
Die Zahl n der Teilung einer Kurbelwellenumdrehung ist maximal 12, vorteilhaft 4 bis 8. Optimale Werte ergeben sich für eine Zahl n von 5 bis 7; im Ausführungsbeispiel ist die Zahl n gleich 6 gewählt.
Der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen kann zur Ermittlung einer bestimmten Kurbelwellenwinkelposition, wie etwa der Lage des Kolbens im oberen Totpunkt, auf ein ausgeprägtes Drehzahlminimum abgetastet werden. Im Kurbelwellenwinkelintervall des Drehzahlminimums liegt der Kolben etwa im oberen Totpunkt. Dabei kann zur rascheren Bestimmung der Kurbelwellenwinkelposition die Polarität des Spannungssignals im Kurbelwellenwinkelintervall ausgewertet werden. Bei zwölf Nulldurchgängen kann das System bei einem erkannten Nulldurchgang die Winkelposition nur im 30°-Raster der Kurbelwelle zuordnen; es sind also zwölf unterschiedliche Kurbelwellenwinkelpositionen möglich. Wird die Richtung des Nulldurchgangs, also die Polarität der Halbwelle der Wechselspannung, zusätzlich berücksichtigt, können die zwölf Nulldurchgänge in jeweils sechs positive und sechs negative Nulldurchgänge unterschieden werden. Bei einem konkreten Nulldurchgang ist daher ein Raster von 60°KW Winkelzuordnung möglich, wodurch sich eine raschere Bestimmung der Kurbelwellenwinkelposition erzielen lässt.
Zweckmäßig ist die Abstimmung derart getroffen, dass ein Nulldurchgang O_i des induzierten Wechselspannungssignals vorzugsweise etwa 15°KW vor dem oberen Totpunkt des Kolbens liegt. Damit ist sichergestellt, dass das System frühzeitig die Lage des Wechselspannungssignals der Drehlage der Kurbelwelle zuordnen kann, so dass die Startbedingungen verbessert sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors,
2 eine perspektivische Darstellung des Aufbaus eines durch eine Kurbelwelle drehend angetriebenen Signalgenerators in Form eines Klauenpolgenerators,
3 einen idealisierten Spannungsverlauf eines mehrpoligen Wechselstromgenerators, aufgetragen über dem Kurbelwellenwinkel,
4 eine schematische Darstellung einer Kurbelwellenumdrehung mit Zuordnung der Nulldurchgänge des Spannungssignals nach 3,
5 ein reales Wechselspannungssignal eines Wechselstromgenerators gemäß 2,
6 einen aus Intervalldrehzahlen gebildeten Drehzahlverlauf eines Verbrennungsmotors mit einem Signalgenerator,
7 eine schematische Darstellung zur Drehlage des Signalgenerators in Bezug auf ein Drehzahlminimum,
8 eine Referenzkurve zu einem Drehzahlverlauf,
9 einen Drehzahlverlauf eines Verbrennungsmotors beim Anwerfvorgang mit Einblendung eines Summenfehlers zur Referenzkurve nach 8,
10 einen Drehzahlverlauf eines Verbrennungsmotors beim Anwerfvorgang mit eingeblendeter differenzierter Drehzahlverlaufskurve,
11 den Verlauf des Winkelfehlers bei Extrapolation der Winkelposition von einer Nullstelle bis zur folgenden Nullstelle,
12 einen Drehzahlverlauf im Betrieb des Verbrennungsmotors bei Vollast,
13 eine Darstellung des Drehzahlverlaufs gemäß 12 bei Teillast,
14 den Verlauf der Drehzahlabnahme bei geöffneter und bei geschlossener Drosselklappe eines Vergasers,
15 den Drehzahlverlauf im Betrieb des Verbrennungsmotors mit Darstellung des Öffnungsgrades der Drosselklappe,
16 eine Darstellung des Drehzahlverlaufs des Verbrennungsmotors entsprechend 15,
17 eine Darstellung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle im Betrieb mit ausgeprägter Drehschwingung im Antriebsstrang,
18 eine schematische Darstellung eines als Sterngenerator ausgebildeten Wechselstromgenerators.
Die in 1 gezeigte Prinzipdarstellung stellt einen einzylindrigen Verbrennungsmotor 1 dar, insbesondere einen Zweitaktmotor. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber nicht auf die Verwendung bei ein- oder mehrzylindrigen Zweitaktmotoren beschränkt; mit dem Verfahren können Betriebsparameter auch bei ein- oder mehrzylindrigen Viertaktmotoren oder dgl. Hubkolbenmotoren genutzt werden.
In 1 besteht der Verbrennungsmotor 1 aus einem Zylinder 2 mit einem Kurbelgehäuse 3, in dem eine Kurbelwelle 4 drehend gelagert ist. Im Zylinder 2 ist ein Brennraum 5 ausgebildet, der von einem auf- und abgehenden Kolben 6 begrenzt ist. Der Kolben 6 ist über ein Pleuel 7 mit einer Kurbelwelle 4 im Kurbelgehäuse 3 verbunden und treibt diese drehend an. Im gezeigten Ausführungsbeispiel mündet ein Einlass 8 für Verbrennungsluft in den Brennraum 5, wobei der Einlass 8 das Fenster eines Überströmkanals 14 ist. Ferner ist ein Auslass 9 vorgesehen, über den Verbrennungsgase aus dem Brennraum 5 abgeleitet werden. Dem Verbrennungsmotor 1 wird über einen Vergaser 10 neben der Verbrennungsluft Kraftstoff zugeführt, wobei der Gemischeinlaß 11 in das Kurbelgehäuse 3 mündet. Die Verbrennungsluft wird über einen Luftfilter 12 angesaugt, über den Ansaugkanal 13 und den Vergaser 10 dem Gemischeinlass 11 zugeführt und bei aufwärtsfahrendem Kolben in das Kurbelgehäuse 3 angesaugt. Bei abwärtsfahrendem Kolben 6 wird das im Kurbelgehäuse 3 vorhandene Gemisch über den Überströmkanal 14 zum Einlass 8 geführt und strömt in den Brennraum 5 ein. Bei weiter aufwärtsfahrendem Kolben wird das eingeströmte Gemisch verdichtet und über eine Zündkerze 15 gezündet. Die expandierenden Verbrennungsgase treiben den Kolben 6 wieder nach unten, wobei der Auslass 9 geöffnet wird und die Verbrennungsgase abströmen. Die Menge der zuströmenden Verbrennungsluft wird durch die verschwenkbare Drosselklappe 10a gesteuert.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist mit der Kurbelwelle 4 ein Signalgenerator 16 drehfest verbunden, wobei die induzierten Spannungssignale über eine Leitung 17 einer Signalverarbeitungseinheit 18 zugeführt werden. Die Signalverarbeitungseinheit 18 steht mit einer Zündung 19 in Verbindung, die die Zündkerze 15 steuert.
Wie in 2 dargestellt, kann der Signalgenerator 16 als Wechselstromgenerator, wie z. B. als sogenannter Klauenpolgenerator (2) oder auch als Sterngenerator (18) ausgebildet sein, der einen gehäusefesten Spulenkörper 20 eines Stators 27 aufweist, welcher über Befestigungsöffnungen 24 z. B. am Kurbelgehäuse 3 (1) des Verbrennungsmotors festgelegt ist. Der Rotor 21 des Klauenpolgenerators ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Gebläserad 25 der Kühlluftzuführung des Verbrennungsmotors 1 gebildet und trägt an seinem Innenumfang zwölf Dauermagnete 23, die mit abwechselnder Polarität N, S nebeneinander liegen. Den Dauermagneten 23 ist ein Haltering 28 zugeordnet, der auch als magnetischer Rückschlussring ausgebildet sein kann. Der Stator 27 weist zwölf Pole 22 auf, über die jeweils der magnetische Schluss der umlaufenden Dauermagnete 23 bewirkt wird. Bei Drehung der Kurbelwelle 4 und damit des Rotors 21 wird ein wechselnder magnetischer Fluss in der Spule 29 des Spulenkörpers 20 auftreten, der zu entsprechenden induzierten Wechselspannungssignalen führt, die an den Spulenenden abgegriffen werden kann. Ein an sich bekannter Magnetring mit Hallbeckmagnetisierung kann vorteilhaft sein.
Der Spulenkörper 20 ist als Stator 27 am Kurbelgehäuse 3 festgelegt, wobei die Drehlage des Stators 27 und damit der einzelnen Pole 22 auf eine bestimmte Lage des Kolbens 6 abgestimmt sein kann. So kann es zweckmäßig sein, die Drehlage des Stators derart auszurichten, dass die induzierte Spannung dann einen Nulldurchgang hat, wenn z.B. der Auslass 9 geöffnet, der Kolben 6 im oberen Totpunkt liegt oder der Einlass 8 geöffnet wird.
Ein idealisierter Spannungsverlauf eines Wechselstromgenerators 16 gemäß 2 ist in 3 dargestellt. Die Spannung ist als normierte Spannung U/Û dargestellt und über der Drehlage der Kurbelwelle 4, also über den Kurbelwinkel °KW, aufgetragen.
Die Ausbildung und Gestaltung des Generators 16 ist an eine Kurbelwellenumdrehung angepasst, derart, dass die Periodendauer T einer Schwingung des Spannungssignals S dem n-ten Teil einer Kurbelwellenumdrehung entspricht. Im Ausführungsbeispiel nach 3 ist n eine Zahl größer 3, vorzugsweise 6. Es kann zweckmäßig sein, auch größere Zahlen bis zu 12 oder auch größer vorzusehen. Die Anzahl der Pole ist beschränkt aufgrund der geringen Baugröße des Generators, der Leistungen zwischen 20 bis 200 Watt zur Verfügung stellt.
Wird die Periodendauer T des Spannungssignals S als sechster Teil der Kurbelwellenumdrehung ausgelegt, so entspricht die Periodendauer T gleich 60°KW. Entsprechend ist eine Umdrehung der Kurbelwelle (360°KW) in sechs Kurbelwellenwinkelintervalle I, II, III, IV, V, VI aufgeteilt, wie in dem Balken in 3 oben dargestellt und in 4 als Kreisdiagramm gezeigt.
Jeder Pol 22 des Wechselstromgenerators 16 bewirkt eine vollständige Schwingung mit positiver und negativer Halbwelle, wobei die Schwingungen lückenlos aneinander anschließen. Es ergibt sich ein kontinuierliches Wechselspannungssignal mit einer durchgezogenen Kurve entsprechend 3. Bei einer Aufteilung in sechs Kurbelwellenwinkelintervalle I bis VI ergeben sich damit zwölf Nulldurchgänge N1 bis N12 des Spannungs signals S, wobei jedes Kurbelwellenwinkelintervall I bis VI in zwei Nullstellenintervalle N_i, z.B. N1 und N2, unterteilt wird. Ein Nullstellenintervall N_i ist definiert durch zwei aufeinanderfolgende Nulldurchgänge O_i und O_i ₊₁ des Spannungssignals S. Das Kurbelwellenwinkelintervall I bis VI bzw. die sich daraus ergebenden Nullstellenintervalle N1 bis N12 werden von der Signalverarbeitungseinheit 18 ausgewertet und in eine entsprechende Intervalldrehzahl n₁, n₂, n₃, ... n₁₂ umgeformt. Jedem Nullstellenintervall N_i ist somit eine Intervalldrehzahl n_i zugeordnet.
In 4 ist die Zuordnung der jeweiligen Kurbelwellenwinkelintervalle I bis VI bzw. Nullstellenintervalle N1 bis N12 ebenso dargestellt wie die Nulldurchgänge O1 bis O12. Aus 4 wird deutlich, dass der Abstand von zwei Nulldurchgängen, z.B. O1 und O2 genau 30°KW entspricht; aus dieser Beziehung kann unmittelbar die Winkelgeschwindigkeit ω der Kurbelwelle 4 im Nullstellenintervall N_i abgeleitet werden.
Zweckmäßig ist die Abstimmung derart getroffen, dass ein Nulldurchgang O_i des induzierten Wechselspannungssignals S vorzugsweise etwa 15°KW vor dem oberen Totpunkt TDC des Kolbens liegt. Damit ist auch erreicht, dass im Startfall des Verbrennungsmotors ein Teilast der Halbwelle zur Spannungsversorgung der Elektronik genutzt werden kann, also auch ohne Batterie das System beim Startvorgang frühzeitig betriebsbereit ist. Damit sind günstige Startbedingungen erzielt.
In 5 ist das Spannungssignal U des Wechselstromgenerators 16 im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 über der Zeit t dargestellt. Wie sich daraus ergibt, sind die gezeigten Nullstellenintervalle N1, N2, ... unterschiedlich, d.h., so ist z.B. die Zeit t2 des Nullstellenintervalls N2 deutlich größer als die Zeit t10 des Nullstellenintervalls N10. Entsprechend variieren die Drehzahlen in den entsprechenden Intervallen.
Werden die Intervalldrehzahlen n_i über den Intervallen N_i aufgetragen, ergibt sich für einen Anwerfvorgang ein Drehzahlverlauf gemäß 6. Für eine Kurbelwellenumdrehung sind in 6 die errechneten Intervalldrehzahlen n₁ bis n₁₂ eingezeichnet.
Der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen ist über der Anzahl der Winkelintervalle N_i entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 stark ausgeprägt (6). Betrachtet man den Drehzahlverlauf über mindestens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle 4, so können unterschiedliche signifikante Merkmale ausgefiltert werden, wobei jedes signifikante Merkmal einem bestimmten Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 1 und/oder des vom Verbrennungsmotor angetriebenen Arbeitsgerätes zugeordnet werden kann. Aus dem Drehzahlverlauf der ermittelten Intervalldrehzahlen kann in Verbindung mit den bekannten konstruktiven Merkmalen des Verbrennungsmotors z. B. eine einfache Bestimmung der Kurbelwellenwinkelposition durchgeführt werden, die Betriebslast des Verbrennungsmotors erkannt werden oder auch die Drosselklappenstellung eines Vergasers ausreichend genau bestimmt werden. Auch ist der Ablauf der Verbrennung im Brennraum 5 des Verbrennungsmotors 1 nach bestimmten Kriterien überprüfbar, ebenso wie z.B. die Fettigkeit des Verbrennungsgemisches. Es kann die Last des Verbrennungsmotors, der Luftaufwand bzw. die Füllung des Brennraums, der Lambdawert der Verbrennung, Glühzünden, Klopfen, Nachdieseln, Viertakten, Beschleunigung, Drehschwingungen oder dgl. transiente und/oder stationäre Betriebszustände erfasst werden. Dabei wird unabhängig von der tatsächlichen Drehwinkellage °KW der Kurbelwelle 4 mit Beginn deren Drehung der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen n_i ausgewertet und die Kurbelwellenwinkelposition bestimmt. Diese Bestimmung der Kurbelwellenwinkelposition erfolgt bereits innerhalb der ersten Kurbelwellenumdrehung, da die signifikanten Merkmale des Drehzahlverlaufs z.B. durch die Kompression im Bereich des oberen Totpunkts TDC, das öffnen des Auslasses 9 oder das öffnen des Überströmkanals 14 innerhalb des fest zugeordneten Kurbelwellenwinkelintervalls bzw. Nullstellenintervalls aufgeprägt sind. Mit ein und demselben Drehzahlverlauf können mehrere unterschiedliche Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 1 ermittelt und z.B. zur Auswertung einer Diagnose- und/oder Wartungsvorrichtung 30 (1) zugeführt werden. Ausgewählte, ermittelte Betriebsparameter können in einem nicht flüchtigen Datenspeicher der Diagnose- und/oder Wartungsvorrichtung 30 abgelegt werden, um später bei der Wartung der Maschine, z.B. in der Werkstatt, ausgelesen zu werden.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen n_i auf ein ausgeprägtes Drehzahlminimum n₁₂ abgetastet, wobei im entsprechenden Kurbelwellenwinkelintervall N12 des Drehzahlminimums n₁₂ die Kurbelwellenwinkelposition etwa der Lage des Kolbens 6 im oberen Totpunkt TDC entsprechen kann. Zur rascheren und präziseren Bestimmung der Winkellage der Kurbelwelle kann ergänzend die Polarität des Spannungssignals S in jedem Nullstellenintervall, insbesondere auch im Nullstellenintervall N12, ausgewertet werden. Bezogen auf die idealisierte Darstellung in 3 können die Nullstellenintervalle N1 bis N12 durch die Elektronik ohne Weiteres unterschieden werden, da die Nullstellenintervalle N1, N3, N5, N7, N9 und N11 eine positive Halbwelle haben und die anderen Nullstellenintervalle eine negative Halbwelle.
Wird die Drehlage des Wechselstromgenerators 16, d.h. im Ausführungsbeispiel nach 2 die Drehlage des den Stator 27 bildenden Spulenkörpers 20 derart vorgenommen, dass der Nulldurchgang O12 des Spannungssignals S im oberen Totpunkt TDC des Kolbens 6 liegt, kann eine einfache Bestimmung des Kurbelwellenwinkels °KW erfolgen.
Es kann zweckmäßig sein, die Drehlage des Stators 27 derart einzustellen, dass das Nullstellenintervall N12 des Drehzahlminimums n₁₂ entsprechend 7 symmetrisch zum Drehzahlminimum selbst liegt, so dass durch einfachen Vergleich der benachbarten Intervalldrehzahlen das Drehzahlminimum ohne großen rechnerischen Aufwand zu ermitteln ist. Es gilt: n11 > n12 < n1
Der Anwerfvorgang eines Verbrennungsmotors nach 1 zeigt eine charakteristische Drehzahlbeschleunigung, die immer in gleichen Abschnitten auftritt. Wird aus einer Vielzahl von Anwerfvorgängen eine Referenzkurve entsprechend 8 ermittelt, kann anhand der Referenzkurve in einfacher Weise die Kurbelwellenwinkelposition erkannt werden. Hierzu werden die ermittelten Intervalldrehzahlen normiert (n_nom) und mit der Referenzdrehzahl n_ref des entsprechenden Intervalls N_i verglichen. Die Differenz zwischen der normierten Intervalldrehzahl N_nom(i) – n_ref(i) wird zur Berechnung eines Summenfehlers herangezogen, quadriert und über die letzten zwölf Intervalle aufsummiert, wobei der so gebildete Summenfehler e immer dann weitgehend Null ist, wenn der Kolben im Bereich des oberen Totpunkts TDC liegt. Es gilt: e = Σ12i=1 (nnom(nnom(i) – nref(i))2
In 9 wird somit die Lage des Kolbens und damit die Drehwinkellage der Kurbelwelle 4 in den Intervallen L1, L2, L3, L4 und L5 sicher erkannt und entsprechend die Steuerung der Zündung 19 vorgenommen.
Zur Erkennung signifikanter Merkmale des Drehzahlverlaufs ist im Ausführungsbeispiel nach 10 der Drehzahlverlauf analysiert worden und eine Differenzkurve D dargestellt. Vorteilhaft handelt es sich dabei nicht um eine mathematische Differentiation, da diese mathematisch sehr aufwendig ist. Näherungsweise kommt man zu einem gleichen Ergebnis, wenn die Drehzahländerung pro Nullstellenintervall auswertet. Hierzu gilt:
Da sich ein Nullstellenintervall über 30°KW erstreckt, wird Δn durch Zeitmessung erfasst. Die so erhaltene Differenzkurve hat in einem zugeordneten Intervall des Kurbelwellenwinkels °KW einen signifikanten Haken H, der eine eindeutige Zuordnung des mechanischen Kurbelwellenwinkels erlaubt.
Im Ausführungsbeispiel nach 11 wird eine Extrapolation der Kurbelwellenwinkellage ausgehend von einem Nulldurchgang O_i vorgenommen, wobei festgestellt wurde, dass bis zum Erreichen des nächsten Nulldurchgangs Winkelfehler festzustellen sind, die bei Erreichen des Nulldurchgangs wieder zu Null gesetzt werden. Die Richtung des Winkelfehlers der Extrapolation gibt Hinweise auf die Verdichtung bzw. Expansion, wobei ein maximaler Fehler nach einer vollständigen Verbrennung auftritt, also zu einem Zeitpunkt, in dem die Verzögerung (aufgrund der Verdichtung) in Beschleunigung (aufgrund der Verbrennung) wechselt. Es gilt: α(t0 + Δt) = α(t0) + ω(n0)·Δt
In 11 ist zu erkennen, dass der Winkelfehler klar ausgeprägt ist und eine Zuordnung zu einem Kurbelwellenwinkelintervall im Bereich des oberen Totpunktes TDC des Kolbens 6 erlaubt, also zu den Zeitpunkten T₁, T₂.
Um die Drehwinkellage genauer festzulegen, wird die Drehlage des Wechselstromgenerators 16, d.h. die Drehwinkellage des Stators 20 derart vorgesehen, dass ein Nulldurchgang O_i des Spannungssignals S in einer Drehwinkellage der Kurbelwelle 4 liegt, die etwa vor dem Zündzeitpunktsbereich liegt. Vorzugsweise wird die Drehlage des Wechselstromgenerators 16 derart eingestellt, dass der Nulldurchgang O_i unmittelbar vor dem Zündzeitpunktsbereich des Verbrennungsmotors 1 liegt.
Im Ausführungsbeispiel nach den 12 und 13 wird anhand des Drehzahlverlaufs der Intervalldrehzahlen eine Lasterkennung möglich, ohne dass eine feste Winkelposition der Kurbelwelle bekannt sein muss. Die Spreizung 40 zwischen einer maximalen Intervalldrehzahl n_max und einer minimalen Intervalldrehzahl n_min einer Kurbelwellenumdrehung ist als Kriterium für eine anliegende Last des Verbrennungsmotors 1 auszuwerten. Bei konstanter Motordrehzahl steigt die Spreizung 40 zwischen minimaler und maximaler Drehzahl n_min und n_max mit zunehmender Last an. Um Drehzahlschwankungen auszublenden, kann die Spreizung 40 als Mittelwert mehrerer aufeinanderfolgender Kurbelwellenumdrehungen ermittelt werden und z.B. mit einer für den Motor typischen, bekannten Referenzspreizung verglichen werden. Auf diese Weise kann bei großer Spreizung 40 auf Last und bei kleiner Spreizung auf Teillast oder lastfreien Zustand geschlossen werden.
Zweckmäßig kann auch das Verhältnis von Maximal- oder Minimaldrehzahl zur mittleren Drehzahl herangezogen werden oder aber die Drehzahlgradienten von Verdichtung und Expansion verglichen werden, um daraus auf eine Lastinformation zu schließen.
Im Ausführungsbeispiel nach 14 wird die Erkenntnis genutzt, dass z.B. bei Leerlauf mit geschlossener Drosselklappe die sich aus aufeinanderfolgenden Kurbelwellenumdrehungen abzuleitende Drehzahlabnahme drehzahlabhängig ist. Der Kurvenverlauf der Drehzahlabnahme liegt in einem ermittelbaren Band und ist eine signifikante Maschinengröße.
Wird die Drosselklappe geöffnet und damit die Füllung des Brennraums vergrößert, steigt die Verdichtungsarbeit. Die Kurve der Drehzahlabnahme (punktierte Darstellung) liegt beim Verdichten mit geöffneter Drosselklappe oberhalb der Kurve der Drehzahlabnahme (durchgezogene Linie) mit geschlossener Drosselklappe. Somit kann unabhängig von der momentanen Leerlaufdrehzahl das öffnen der Drosselklappe anhand des Verlaufs der Drehzahlabnahme und der Verschiebung innerhalb des Koordinatensystems Δn/n erkannt werden.
Im Ausführungsbeispiel nach 15 wird die Verdichtungsarbeit des Kolbens 6 in Abhängigkeit von der Öffnungsstellung der Drosselklappe 10a ausgewertet. Der in 15 dargestellte Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen gibt einen im Betrieb befindlichen Verbrennungsmotor wieder, wobei die Treppenkurve 50 die Öffnungsstellung der Drosselklappe wiedergibt, die als %TV der Öffnung dargestellt ist.
In Zyklen ohne Verbrennung ist bei geschlossener Drosselklappe 10a die Kompressionsarbeit des Kolbens 6 deutlich geringer, was sich aus der Höhe 51 des abfallenden Astes des Drehzahlverlaufs über einer Kurbelwellenumdrehung ermitteln lässt. Ist die Drosselklappe – wie rechts dargestellt – zu etwa 80% geöffnet, ist in Zyklen ohne Verbrennung die Höhe 52 des absteigenden Astes 53 deutlich größer; die Kompressionsarbeit hat sich geändert. Der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen n1 bis n₁₂ zeigt somit als signifikantes Merkmal die Öffnungsstellung der Drosselklappe 10a, ohne dass hierzu Stellungssensoren notwendig wären.
Im Ausführungsbeispiel nach 16 wird die im Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen erkennbare Beschleunigung im Arbeitshub ausgewertet. Die Treppenkurve 60 gibt wiederum die Öffnung der Drosselklappe 10a in Prozent (%TV) an, während der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen den Betrieb des Verbrennungsmotors wiederspiegelt. Der Drehzahlhub 61 im Leerlauf (Drosselklappe geschlossen) ist – wie in der linken Seite der 16 zu erkennen – deutlich größer als der Drehzahlhub 62 bei etwa 60% geöffneter Drosselklappe 10a. Bei geöffneter Drosselklappe 10a ist der Drehzahlhub 62 signifikant kleiner als der Drehzahlhub 61 im Leerlauf. Durch einen wiederholten Vergleich des Drehzahlhubes nach erfolgreicher Verbrennung kann somit – ohne dass zusätzliche Sensoren notwendig sind – auf den Lastzustand des Verbrennungsmotors bzw. die Öffnungsstellung der Drosselklappe 10a geschlossen werden. Dies gilt auch durch die feststellbare Tatsache, dass aufeinanderfolgende Verbrennungen stattgefunden haben. Es kann auch zweckmäßig sein, den Drehzahlhub nach einer Verbrennung zu erfassen und ins Verhältnis zur Stöchiometrie des zugeführten Verbrennungsgemisches zu setzen; die Zusammensetzung des Verbrennungsgemisches kann so nach dem Drehzahlhub gesteuert werden.
Im Ausführungsbeispiel nach 17 ist dargestellt, wie eine Drehschwingung im Antriebsstrang des Verbrennungsmotors 1 erkannt werden kann. In bestimmten Betriebszuständen kommt es zur Überlagerung der durch Verdichtung und Expansion hervorgerufenen Drehungleichförmigkeit mit Drehschwingungen von Kurbelwelle und Antriebsstrang. Wird die Winkelgeschwindigkeit ω der Kurbelwelle 4 über den Winkelintervallen N_i aufgetragen, ist die Drehungleichförmigkeit aufgrund wechselnder Verdichtung und Expansion deutlich erkennbar. Wie 17 zeigt, ist im Intervall 6 der einen Kurbelwellenumdrehung bzw. im folgenden Intervall 18 – also in der nächsten Kurbelwellenumdrehung – eine ausgeprägte überlagerte Drehschwingung DS zu erkennen, worauf die Signalverarbeitungseinheit derart in die Zündung eingreifen kann, dass Betriebszustände mit überlagerten Drehschwingungen DS durch aktive Drehzahländerung gezielt vermieden werden oder spezielle Zündmuster gezielt gestört werden können.
In Sonderfällen kann es zweckmäßig sein, zur Erhöhung der Sicherheit der Erkennung der Kurbelwellenwinkelposition eine Marke M zu setzen, wie in 2 angedeutet. Diese Marke M kann in einer abweichenden Gestaltung des Pols 22 bestehen, die zu einem ausgeprägten Signalverlauf führt, welches von der Elektronik leicht ausgewertet werden kann. Derartige unterstützende Zusatzsignale können den Aufbau weiter vereinfachen oder für eine Redundanz der Betriebsparameterbestimmung genutzt werden.
Die Generatorsignale können auch in ein konventionelles Zündsystem eingespeist werden, wobei die erfindungsgemäße Signalauswertung vorteilhaft für die Zündzeitpunktsteuerung im konventionellen System genutzt werden kann. Die Hochspannungserzeugung kann wie bisher konventionell vorgenommen werden.
Um bei elektrisch belastetem Generator einen eventuellen Lasteinfluss auf die Lage der Nulldurchgänge O_i zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, eine am Generator angeschlossene elektrische Last im Bereich eines Nulldurchgangs O_i grundsätzlich abzuschalten; eine Last wird dann nur zwischen zwei Nulldurchgängen mit Energie aus dem Generator gespeist. Aufgrund des im Zeitpunkt des Nulldurchgangs O_i dann lastfreien Generators sind mögliche induktive oder kapazitive Signalverschiebungen eliminiert. Als zweckmäßig hat sich ein Abschalten der Last bei etwa 5°KW vor einem erwarteten Nulldurchgang O_i bis etwa 1°KW nach diesem Nulldurchgang O_i erwiesen.
In 18 ist ein Ausführungsbeispiel eines Signalgenerators 16 nach der Bauart eines Sterngenerators gezeigt. Der Generator 16 weist sternförmig radial ausgerichtet liegende Pole 22 auf. Der Spulenkörper 20 des Stators 27 besteht aus einem Paket aus Einzelblechen 41, wobei die Einzelbleche 41 axial aufeinander gestapelt sind. Das Blechpaket weist einzelne, pfostenartige Spulenträger auf, die sich von radial innen bis zu einem Außenumfang 44 erstrecken. Die Pfosten bilden Einzelpole 22 und dienen als Träger von Induktionsspulen 29, von denen zumindest eine auf jeweils einem pfostenartigen Träger angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind insgesamt zwölf Pfosten vorgesehen, die in Umfangsrichtung mit gleichem Abstand U von vorzugsweise 30° zueinander beabstandet liegen.
Zur Befestigung des Stators 27 sind in zwei einander etwa gegenüberliegenden Pfosten durchgehende, axiale Befestigungsöffnungen 24 vorgesehen, die die Bleche 41 durchsetzen und die der Aufnahme von Befestigungsschrauben dienen, mit denen der Stator 27 – z. B. am Kurbelgehäuse 3 (1) – drehfest festgelegt ist. Die Pfosten mit den Befestigungsöffnungen 24 sind ohne Spule ausgebildet. Der Stator 27 wird vorteilhaft vergossen, wozu am Fuß der pfostenartigen Pole 22 eine zylindrische Bodenplatte 45 aufgesetzt ist, die axial über die Stirnseiten des Blechpaketes 43 vorsteht. Entsprechend tragen die Pfosten an ihren freien Enden Abschlussplatten 46, deren axiale Länge der axialen Höhe der Bodenplatte 45 entspricht. Der Raum zwischen der Bodenplatte 45 und den Abschlussplatten 46 wird mit Gießharz oder dgl. gefüllt. Dadurch werden die Spulen auf den einzelnen pfostenartigen Polen 22 fixiert und gegen mechanische Beschädigungen gesichert.
Die Pfosten mit dem Befestigungsöffnungen 24 sind derart gewählt, dass in Umfangsrichtung auf der einen Seite zwischen ihnen vier Pole 22 und auf der anderen Seite sechs Pole 22 liegen. Das Summensignal der miteinander verschalteten Spulen 29 entspricht dem Wechselsignal S, wie es in 3 oder 5 dargestellt ist.
Der Rotor 21 ist – wie in dem Ausführungsbeispiel nach 2 – von einem Gebläserad 25 eines Verbrennungsmotors gebildet. Auf der dem Stator 27 zugewandten Seite ist ein Aufnahmetopf 55 eingebracht, in den ein vorzugsweise einteiliger Magnetring 26 eingesetzt ist, der in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen A abwechselnd als Nordpol N bzw. als Südpol S magnetisiert ist. Auf diese Weise werden über den Umfang zwölf Dauermagnete 23 ausgebildet.
Zur drehrichtigen Lage des Magnetrings 26 im Aufnahmetopf 55 des Rotors 21 sind stirnseitige Rastnuten 39 vorgesehen. Über diese Rastnuten 39 ist die Lage des Magnetrings 26 relativ zur Drehlage des Lüfterrades 25 und damit zur Kurbelwelle bestimmt.
Im montierten Zustand liegt der einteilige Magnetring 26 mit seinem Innenumfang mit geringem Abstand über dem Außenumfang 44 des Stators 27; der Stator 27 liegt vollständig im Magnetring 26. Dreht sich der Rotor 21, führt die wechselnde Magnetisierung des Magnetrings 26 zu einem Wechselfluss in den Polen 22, wodurch ein Wechselspannungssignal S induziert wird, wie es in den 3 und 5 dargestellt ist.

Claims

Verfahren zum Erkennen eines Betriebsparameters eines Arbeitsgerätes mit einem Verbrennungsmotor, insbesondere eines tragbaren, handgeführten Arbeitsgerätes mit einem Hubkolbenmotor wie einen Zweitaktmotor, einen Viertaktmotor oder dgl., mit mindestens einem Zylinder (2) und einem Kurbelgehäuse (3), mit einem im Zylinder (2) ausgebildeten Brennraum (5), der von einem Kolben (6) begrenzt ist und eine im Kurbelgehäuse (3) gelagerte Kurbelwelle (4) drehend antreibt, mit einem in den Brennraum (5) mündenden Einlass (8) für Verbrennungsluft und einem Auslass (9) zum Abführen von Verbrennungsgasen aus dem Brennraum (5), und mit einem von der Kurbelwelle (4) drehend angetriebenen Signalgenerator (16), der innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung aufeinanderfolgende Wechselspannungssignale (S) abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodendauer (T) eines Spannungssignals (S) dem n-ten Teil einer Kurbelwellenumdrehung entspricht, wobei n eine Zahl größer 2 ist, dass der n-te Teil der Kurbelwellenumdrehung ein Kurbelwellenwinkelintervall (I, II, ... VI) bildet und für jedes Kurbelwellenwinkelintervall (I, II, ... VI) mindestens eine Information erfasst wird, dass die Informationen der Kurbelwellenwinkelintervalle (I, II, ... VI) einen Verlauf über dem Kurbelwellenwinkel abbilden und dass der aus den Informationen gebildete Verlauf auf signifikante Merkmale abgetastet und ein signifikantes Merkmal einem Betriebsparameter des Arbeitsgerätes zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Information die Intervalldrehzahl (n₁, n₂, n_i) ermittelt wird, dass die Intervalldrehzahlen (n₁, n₂, n_i) einen Drehzahlverlauf über mindestens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle (4) abbilden und dass der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen (n₁, n₂, n_i) auf signifikante Merkmale abgetastet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter des Arbeitsgerätes die Last am Werkzeug, der Betriebszustand einer Heizung, der Betriebszustand eines Ventils des Arbeitsgerätes, der Verschleißzustand eines Werkzeuges oder dgl. ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das signifikante Merkmal einem Betriebsparameter des das Arbeitsgerät antreibenden Verbrennungsmotors (1) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter des Verbrennungsmotors (1) die Kurbelwellenwinkelposition, die Betriebslast, die Drosselklappenstellung eines Vergasers, der Verlauf der Verbrennung, die Fettigkeit des Verbrennungsgemisches oder ein anderer Betriebsparameter des Verbrennungsmotors ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von der Drehwinkellage der Kurbelwelle (4) mit Beginn der Drehung der Kurbelwelle (4) der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen (n₁, n₂, n_i) berechnet und ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Betriebsparameter des Verbrennungsmotors (1) ermittelt und zur Auswertung einer Diagnose- und Wartungsvorrichtung (30) zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewählte Betriebsparameter in einem nicht flüchtigen Datenspeicher der Diagnose- und Wartungsvorrichtung (30) abgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kurbelwellenwinkelintervall (I, II, ... VI) in zwei Nullstellenintervalle (N1, N2, ... N_i) unterteilt wird, wobei ein Nullstellenintervall (N1, N2, ... N_i) der Zeitabstand (t) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen (O1, O2, ... O_i) des Spannungssignals (S) ist und die jeweilige Intervalldrehzahl (n₁, n₂, ... n_i) bezogen auf das entsprechende Nullstellenintervall (N1, N2, ... N_i) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Nulldurchgangs (O_i) bei lastfreiem Generator (16) erfolgt.
Zündvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromfluss durch eine an den Wechselstromgenerator (16) angeschlossene elektrische Last im Bereich des Nulldurchgangs (O_i) des Wechselspannungssignals (S) unterbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromfluss durch eine an den Wechselstromgenerator (16) angeschlossene elektrische Last in einem Winkelbereich von etwa 5°KW vor dem Nulldurchgang (O_i) bis etwa 1°KW nach dem Nulldurchgang (O_i) unterbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl n eine ganze Zahl ist, dass die Zahl n vorzugsweise zwischen 3 und 12 liegt, insbesondere zwischen 5 und 7 liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen (n_i, n₂, ... n_i) auf ein ausgeprägtes Drehzahlminimum abgetastet wird, wobei dem Kurbelwellenwinkelintervall des Drehzahlminimums eine vorgegebene Kurbelwellenwinkelposition zugeordnet ist, vorzugsweise etwa die Lage des Kolbens (6) im oberen Totpunkt (TDC).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Kurbelwellenwinkelposition die Polarität des Spannungssignals (S) im Kurbelwellenwinkelintervall (N1, N2, ... N_i) ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlage des Signalgenerators (16) derart eingestellt wird, dass das Kurbelwellenwinkelintervall des Drehzahlminimums symmetrisch zum Drehzahlminimum liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen (n₁, n₂, ... n_i) mit einer Referenzkurve (R) verglichen wird, dass die Abweichung von der Referenzkurve (R) als Summenfehler (e) erfasst wird und dem Kurbelwellenwinkelintervall mit dem kleinsten Summenfehler (e) eine vorgegebene Kurbelwellenwinkellage zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlverlauf der Intervalldrehzahlen (n₁, n₂, ... n_i) differenziert wird und dem Kurbelwellenwinkelintervall mit einem signifikanten Haken in der differenzierten Kurve (D) eine charakteristische Kurbelwellenwinkelposition zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlage des Signalgenerators (16) derart vorgesehen ist, dass ein Nulldurchgang (O_i) eines Spannungssignals (S) in einer Drehwinkellage der Kurbelwelle (4) etwa vor dem Zündzeitpunktsbereich liegt, vorzugsweise unmittelbar vor dem Zündzeitpunktsbereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlage des Signalgenerators (16) an der Maschineneinheit (19) und der obere Totpunkt (TDC) des Kolbens (6) derart aufeinander abgestimmt sind, dass ein Nulldurchgang (O_i) des Signals (S) vorzugsweise etwa 15°KW vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Kolbens (6) liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizung (40) zwischen einer maximalen Intervalldrehzahl (n_max) und einer minimalen Intervalldrehzahl (n_min) des Drehzahlverlaufs als Kriterium für eine anliegende Last ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizung (40) innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebszustand die fortlaufende Drehzahlabnahme (Δn) zwischen aufeinanderfolgenden Kurbelwellenumdrehungen erfasst wird, dass in einem folgenden Betriebszustand die fortlaufende Drehzahlabnahme (Δn) zwischen aufeinanderfolgenden Kurbelwellenumdrehungen erfasst und mit der Drehzahlabnahme des ersten Betriebszustandes verglichen wird, und bei einer Lage unterhalb der Kurve der Drehzahlabnahme im ersten Betriebszustand die Drosselklappe eines Vergasers (10) geschlossen ist oder bei einer Lage oberhalb der Kurve der Drehzahlabnahme im ersten Betriebszustand die Drosselklappe des Vergasers (10) geöffnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlhub (61, 62) bei erfolgreicher Verbrennung ermittelt und mit einem Vergleichswert verglichen wird, wobei bei Überschreiten eines Vergleichswertes die Drosselklappe (10a) eines Vergasers (10) geschlossen und bei Unterschreiten des Vergleichswertes die Drosselklappe (10a) eines Vergasers (10) geöffnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlhub (61, 62) nach einer Verbrennung erfasst und ins Verhältnis zur Stöchiometrie des zugeführten Verbrennungsgemisches gesetzt wird und die Zusammensetzung des Verbrennungsgemisches nach dem Drehzahlhub (61, 62) gesteuert wird.