EP3358169B1 - Verfahren zur anpassung der zusammensetzung eines gemisches aus kraftstoff und verbrennungsluft - Google Patents

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EP3358169B1 EP17400006.7A EP17400006A EP3358169B1 EP 3358169 B1 EP3358169 B1 EP 3358169B1 EP 17400006 A EP17400006 A EP 17400006A EP 3358169 B1 EP3358169 B1 EP 3358169B1
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einleitung einer Anpassung der Zusammensetzung eines Gemisches aus Kraftstoff und Verbrennungsluft, wobei das Gemisch einem Brennraum eines gemischgeschmierten Verbrennungsmotors in einem Arbeitsgerät zugeführt ist. Zumindest eine Teilmenge des dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffs ist über ein elektromagnetisch gesteuertes Kraftstoffventil zugeführt, wobei in einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors abhängig von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors die zugeführte Teilmenge des Kraftstoffs durch Öffnen und Schließen des elektromagnetischen Kraftstoffventils zugemessen wird.
  • Die Anpassung des Gemisches aus Kraftstoff und Verbrennungsluft ist im besonderen Maße abhängig vom Luftdruck bzw. von der Höhe des Einsatzortes des Arbeitsgerätes. Es ist bekannt, dass der Benutzer mit entsprechendem Werkzeug an der Gemischbildungseinrichtung des Verbrennungsmotors Einstellungen zur Anpassung der Höhe des Arbeitsortes vornehmen kann, beispielsweise durch manuelles Drehen der Vergaserschraube mit einem Werkzeug wie einem Schraubendreher oder dgl. Dies ist aufwendig und bedingt das Mitführen von Werkzeug. Eine Anpassung des Gemisches aus Kraftstoff und Verbrennungsluft wird zweckmäßig auch dann erfolgen, wenn Bauteile des Arbeitsgerätes gereinigt oder ausgetauscht wurden, wie z. B. ein die Verbrennungsluft reinigender Luftfilter.
  • Aus der WO 2007/133125 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung des Kraftstoff-/Luft-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem die Drehzahl so eingestellt wird, dass sie zwischen einem ersten und einem zweiten Drehzahlwert liegt.
  • Aus der US 5,226,920 A ist ein Verfahren zur Einstellung des Kraftstoff-Luft/Verhältnisses eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem die Kalibrierung erst startet, wenn eine bestimmte Motordrehzahl über eine bestimmte Zeit vorliegt.
  • Aus der US 2009/0050124 A1 ist ein Zweitaktmotor bekannt, der in der Kaltstartphase Startgas aus einem Startgasreservoir bezieht.
  • Aus der US 2010/0258099 A1 ist ein Verfahren zum Einstellen eines Kraftstoff/LuftGemisches auf Basis von Temperaturmessungen bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Anpassung der Zusammensetzung eines Gemisches aus Kraftstoff und Verbrennungsluft anzugeben, das vom Benutzer ohne besonderes Werkzeug einfach eingeleitet werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Zunächst ist vorgesehen, dass die Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches in einem von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors abweichenden Sonderbetriebszustand ausgeführt wird. Um diesen Sonderbetriebszustand des Verbrennungsmotors einzuleiten, muss der Benutzer den Verbrennungsmotor zunächst starten und nach dem Start eine vorgegebene Betriebszeit in einem ersten Drehzahlbereich betreiben. Ist die vorgegebene Betriebszeit abgelaufen und während der ersten Betriebszeit der erste Drehzahlbereich eingehalten, kann der Benutzer zur Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches den Sonderbetriebszustand durch eine einfache Benutzerhandlung einleiten. Als Benutzerhandlung kann ein einfaches oder Mehrfaches Drücken des Gashebels und/oder des Sperrhebels zweckmäßig sein.
  • Der Benutzer nimmt während der ersten Betriebszeit des Verbrennungsmotors vorteilhaft keine weiteren Handlungen vor und belässt den Verbrennungsmotor in seinem Betriebszustand.
  • Die Benutzerhandlung zur Einleitung des Sonderbetriebszustandes besteht darin, dass durch die Benutzerhandlung eine Erhöhung der Drehzahl des Verbrennungsmotors in einen zweiten Drehzahlbereich bewirkt wird. Der zweite Drehzahlbereich liegt oberhalb des ersten Drehzahlbereichs und wird in einfacher Weise dadurch erreicht, dass der Benutzer den Verbrennungsmotor im zweiten Drehzahlbereich unter Vollgas betreibt. Der Benutzer kann somit den Sonderbetriebszustand nach Ablauf der vorgegebenen Betriebszeit dadurch einleiten, dass er den Gashebel des Arbeitsgerätes vollständig niederdrückt, also Vollgas gibt. Dabei wird der Verbrennungsmotor in dem zweiten Drehzahlbereich lastfrei betrieben. Insbesondere wird der Verbrennungsmotor in dem ersten Drehzahlbereich lastfrei betrieben.
  • Der Start des Verbrennungsmotors ist insbesondere ein Kaltstart, so dass der Verbrennungsmotor während der vorgegebenen Betriebszeit nach dem Kaltstart mit Startgas in dem ersten Drehzahlbereich betrieben wird. In diesem ersten Drehzahlbereich läuft die Maschine warm und konditioniert sich.
  • Um die Benutzerhandlung einzuleiten, öffnet nach Ablauf der vorgegebenen Betriebszeit zweckmäßig ein Zeitfenster. Dieses Zeitfenster erstreckt sich nach Ablauf der vorgegebenen Betriebszeit über eine Zeitspanne von vorteilhaft 15 Sekunden bis 360 Sekunden, insbesondere über eine Zeitspanne von 30 Sekunden bis 90 Sekunden, besonders vorteilhaft von 30 Sekunden bis 60 Sekunden. Erfolgt innerhalb des Zeitfensters keine vorgegebene Benutzerhandlung, wird der Verbrennungsmotor im normalen Betriebszustand betrieben.
  • Die Kalibrierung oder Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches erfolgt in mehreren aufeinander folgenden Kalibrierstufen. Dabei kann in einer ersten Kalibrierstufe die Anpassung des Gemisches bei Nenndrehzahl des Verbrennungsmotors erfolgen. Die erste Kalibrierstufe dient der Einstellung der maximalen Leistung des Arbeitsgerätes.
  • In einer folgenden zweiten Kalibrierstufe erfolgt die Anpassung des Gemisches bei Höchstdrehzahl des Verbrennungsmotors.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, eine dritte Kalibrierstufe freizuschalten, wenn die erste und die zweite Kalibrierstufe erfolgreich abgeschlossen wurden. In einer derartigen dritten Kalibrierstufe kann die Anpassung des Gemisches für den Leerlauf erfolgen. Vorteilhaft kann die dritte Kalibrierstufe nur unter vorgegebenen weiteren Randbedingungen durchgeführt werden, beispielsweise nur mit Anschluss eines Diagnosegerätes.
  • Während der Anpassung des Gemisches in den unterschiedlichen Kalibrierstufen ist vorgesehen, bei erfolglosem Abschluss einer Kalibrierstufe den Sonderbetriebszustand zu beenden und in den Verbrennungsmotor abzuschalten. Dies dient dem Benutzer beispielsweise als Rückmeldung, dass die Kalibrierung der Maschine nicht erfolgreich war.
  • Bei erfolgreichem Abschluss der Kalibrierstufe erhält der Benutzer eine entsprechende Rückmeldung, so z. B. eine Absenkung der Drehzahl n des Verbrennungsmotors auf eine Drehzahl, die vorteilhaft unterhalb des zweiten Drehzahlbereichs liegt. Die Drehzahl nRück liegt vorteilhaft oberhalb des ersten Drehzahlbereichs und unterhalb des zweiten Drehzahlbereichs. Es kann zweckmäßig sein, bei erfolgreichem Abschluss z. B. der dritten Kalibrierstufe den Verbrennungsmotor über die Steuerungseinheit abzuschalten.
  • Die zugeführte Teilmenge des Kraftstoffes wird insbesondere durch getaktetes Öffnen des elektromagnetischen Kraftstoffventils von einer Steuereinheit zugemessen. Vorteilhaft wird die gesamte Menge des der Verbrennungsluft zugeführten Kraftstoffs über das elektromagnetische Kraftstoffventil zugemessen.
  • Das Gemisch im Brennraum wird durch den Zündfunken einer Zündkerze gezündet, welche von einer Steuereinheit angesteuert ist. Um die Nenndrehzahl des Verbrennungsmotors einzustellen, ist vorteilhaft vorgesehen, durch Unterdrückung des Zündfunkens die Drehzahl einzustellen. Dieses wird auch als "Austakten" bezeichnet.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der nachfolgend im Einzelnen beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in einer schematischen Schnittdarstellung ein erstes Arbeitsgerät mit einem Verbrennungsmotor,
    Fig. 2
    eine Seitenansicht auf ein weiteres Arbeitsgerät mit einem Verbrennungsmotor,
    Fig. 3
    ein Ablaufdiagramm zur Anpassung der Zusammensetzung eines Gemisches aus Kraftstoff und Verbrennungsluft für einen Verbrennungsmotor,
    Fig. 4
    eine schematische Wiedergabe eines Verfahrensablaufs mehrerer aufeinander folgender Kalibrierstufen,
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs aufeinander folgender Kalibrierstufen mit einer Kalibrierstufe zur Anpassung des Gemisches bei Leerlaufdrehzahl.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Arbeitsgerät 1 ist eine Motorkettensäge 2 mit einem Verbrennungsmotor 3, der als Werkzeug 5 eine auf einer Führungsschiene 4 umlaufende Sägekette antreibt. Der Verbrennungsmotor 3 wird in seiner Drehzahl von einem Benutzer durch einen Gashebel 6 gesteuert, dem eine Gashebelsperre 7 zugeordnet ist. Der Gashebel 6 kann vorteilhaft zur Erhöhung der Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 erst dann in Pfeilrichtung 8 in Richtung Vollgas niedergedrückt werden, wenn die Gashebelsperre 7 betätigt ist. Der Gashebel 6 und die Gashebelsperre 7 sind in einem hinteren Handgriff 19 des Arbeitsgerätes 1 vorgesehen.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor 3 ein gemischgeschmierter Verbrennungsmotor, insbesondere ein Zeitaktmotor, ein gemischgeschmierter Viertaktmotor oder dgl. Der Verbrennungsmotor 3 ist insbesondere ein einzylindriger Verbrennungsmotor.
  • Zum Betrieb des Verbrennungsmotors 3 wird über eine Gemischbildungseinrichtung 9 ein Gemisch 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft zugeführt. Das Gemisch 10 füllt einen Brennraum 11 des Verbrennungsmotors 3 und wird von einer Zündkerze 12 durch Abgeben eines Zündfunkens gezündet.
  • Der über die Gemischbildungseinrichtung 9 der zuströmenden Verbrennungsluft zugeführte Kraftstoff wird zumindest in einer Teilmenge über ein elektromagnetisches Kraftstoffventil 13 zugemessen. In einem Betriebszustand I des Verbrennungsmotors 3, der auch als normaler Betriebszustand bezeichnet werden kann, wird die Zusammensetzung des Gemisches 10 abhängig von Betriebsparametern durch Steuerung des elektromagnetischen Kraftstoffventils 13 geändert. Hierzu kann eine Steuereinheit 15 vorgesehen sein, welcher z. B. über einen Drehzahlsensor 16 die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 als ein erster Betriebsparameter zugeführt ist. Über einen weiteren Sensor 17 kann der Steuereinheit 15 der Druck im Kurbelgehäuse 18 und/oder die Temperatur im Kurbelgehäuse 18 als weitere Betriebsparameter gemeldet werden. Die Aufzählung der Betriebsparameter ist beispielhaft; es können mehr oder weniger Betriebsparameter in der Steuereinheit 15 verarbeitet werden.
  • Die Steuereinheit 15 ist über eine Steuerleitung 14 mit dem Kraftstoffventil 13 verbunden. Die Steuereinheit 15 steuert die Öffnungszeit des Kraftstoffventils 13. Die Öffnungszeit des Kraftstoffventils 13 bestimmt die zugeführte Teilmenge des dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffs.
  • Das Kraftstoffventil 13 ist zweckmäßig ein getaktetes Kraftstoffventil, d. h., das Kraftstoffventil 13 wird durch Anlegen einer Taktfrequenz geöffnet und geschlossen; durch Änderung der Taktfrequenz kann die Gesamtöffnungsdauer des Kraftstoffventils 13 eingestellt und somit die der Gemischbildungseinrichtung zufließende Kraftstoffmenge, insbesondere eine Teilmenge an Kraftstoff zugemessen werden.
  • Das Kraftstoffventil 13 ist vorteilhaft ein elektromagnetisches Kraftstoffventil welches stromlos geöffnet ist. Auch ein stromlos geschlossenes elektromagnetisches Kraftstoffventil kann vorteilhaft sein.
  • Die Förderung des Kraftstoffs in die Gemischbildungseinrichtung 9 erfolgt insbesondere über den im Ansaugkanal der Gemischbildungseinrichtung 9 anstehenden Unterdruck; ist das Kraftstoffventil 13 geöffnet, wird Kraftstoff angesaugt.
  • Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Arbeitsgerätes ist ein Trennschleifer 20, in dessen Gehäuse ein Verbrennungsmotor entsprechend Fig. 1 angeordnet ist. Auch dieser Verbrennungsmotor ist in seiner Drehzahl über den Gashebel 6 steuerbar, wobei der Gashebel 6 vorteilhaft erst nach Betätigung der Gashebelsperre 7 in Pfeilrichtung 8 in Richtung Vollgas verschwenkt werden kann. Der Gashebel 6 und die Gashebelsperre 7 sind in einem hinteren Handgriff 19 des Arbeitsgerätes 1 vorgesehen. Bei derartigen Verbrennungsmotoren3 ändert sich das Gemisch 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft in Abhängigkeit vom Luftdruck bzw. in Abhängigkeit von der Höhe des Einsatzortes des Arbeitsgerätes 1. Verändert sich die Dichte der Verbrennungsluft, würde bei gleicher Zumessung der Kraftstoffmenge das Gemisch 10 zu fett; daher ist es zweckmäßig, die Gemischbildungseinrichtung 9 vor Inbetriebnahme des Arbeitsgerätes 1 derart zu kalibrieren, dass eine Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft an den Luftdruck bzw. an die Höhe des Einsatzortes des Arbeitsgerätes 1 erzielt ist.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem Ablaufdiagramm in Fig. 3 wird zur Einleitung der Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft der Verbrennungsmotor 3 aus einem ersten Betriebszustand I in einen zweiten Betriebszustand versetzt, der einem Sonderbetriebszustand II entspricht. Im Sonderbetriebszustand II wird die Gemischbildungseinrichtung 9 kalibriert und die Zusammensetzung des Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft angepasst. Der erste Betriebszustand I kann auch als normaler Betriebszustand des Verbrennungsmotors bezeichnet werden, in dem das Arbeitsgerät bestimmungsgemäß genutzt wird.
  • Die Einleitung der Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft erfolgt in Abhängigkeit zumindest einer vorgegebenen Benutzerhandlung insbesondere mittels der zum Bedienen des Arbeitsgerätes 1 vorgesehenen Bedienelemente wie z. B. dem Gashebel 6 und/oder der Gashebelsperre 7. Um von dem ersten Betriebszustand I des Verbrennungsmotors 3 in einen zur Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches 10 notwendigen Sonderbetriebszustand II zu gelangen, muss der Verbrennungsmotor 3 vom Benutzer zunächst gestartet werden. Dabei ist der Start des Verbrennungsmotors 3 zweckmäßig ein Kaltstart. Zum Kaltstart kann an der Gemischbildungseinrichtung 9 eine entsprechende Kaltstartklappe oder dgl. betätigt sein. Als Kaltstart wird ein erster Start des Verbrennungsmotors verstanden, bei dem der Verbrennungsmotor 3 beim Start höchstens Umgebungstemperatur hat. Hat der Verbrennungsmotor 3 Umgebungstemperatur, kann davon ausgegangen werden, dass eine erste Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors 3 vorliegt. Dies entspricht einem Kaltstart.
  • Nach dem Start des Verbrennungsmotors 3 ersichtlich in Feld 36 in Fig. 3 muss dieser für eine vorgegebene Betriebszeit BZ der Zeitdauer Tmin in einem ersten Drehzahlbereich betrieben werden. Dieser erste Drehzahlbereich kann durch ein vorgegebenes Drehzahlband und/oder durch eine Grenzdrehzahl ngrenz bestimmt sein, wie Fig. 3 in der linken Spalte zeigt. Während dieser Betriebszeit BZ, beispielsweise mit Startgas, wird überprüft, ob die Ist-Drehzahl nist kleiner einer vorgegebenen Grenzdrehzahl ngrenz ist. Bei Vorgabe eines Drehzahlbandes kann auch dessen untere Grenze, z. B. eine Minimaldrehzahl abgefragt werden. Ist die vorgegebene Bedingung erfüllt, so liegt ein Betrieb im ersten Drehzahlbereich B vor, wie die Figuren 4 und 5 wiedergeben. Die maximale Grenzdrehzahl ngrenz kann einer Startdrehzahl nSTR entsprechen.
  • Entsprechend dem Ablaufdiagramm in Fig. 3 wird im Feld 37 zunächst der Betrieb mit Startgas festgestellt. Die Ist-Drehzahl nist wird, wie in einer ersten Entscheidungsraute 30 dargestellt, zumindest darauf überwacht, dass eine vorgegebene Grenzdrehzahl ngrenz nicht überschritten wird. Danach wird überprüft, wie durch die Entscheidungsraute 31 dargestellt, ob über eine vorgegebene minimale Betriebszeit Tmin die Ist-Drehzahl nist kleiner als die Grenzdrehzahl ngrenz ist. Ist diese Bedingung erfüllt, wird gemäß Feld 32 ein Zeitfenster ZF geöffnet. Das Zeitfenster ZF gemäß Feld 32 hat eine obere Zeitgrenze Tmax, die, wie in der Entscheidungsraute 33 dargestellt, überwacht wird. Wird die Zeitgrenze Tmax erreicht, ohne dass eine vorgegebene Benutzerhandlung ausgeführt wird, läuft der Verbrennungsmotor 3 in einem normalen, dem ersten Betriebszustand I weiter. Dieser erste Betriebszustand I ist im Feld 35 angegeben. Der Verbrennungsmotor 3 wird immer dann in dem ersten Betriebszustand I betrieben, wenn das Ergebnis der Überprüfungen gemäß der Entscheidungen in den Entscheidungsrauten 30, 31, und 33 mit "Nein" beantwortet ist.
  • Ist das Zeitfenster ZF gemäß Entscheidungsraute 33 offen und führt der Benutzer eine vorgegebene Benutzerhandlung aus, wird dies im Verfahrensablauf abgefragt, wie in der Entscheidungsraute 34 dargestellt ist. Wird eine vorgegebene Benutzerhandlung festgestellt, wird von dem Betriebszustand I in den Sonderbetriebszustand II gewechselt.
  • Die festgestellte Benutzerhandlung, siehe Figur 3, dort Feld 34, führt zu einer Erhöhung der Drehzahl nist des Verbrennungsmotors 3 bis in einen zweiten Drehzahlbereich C und/oder D (Figuren 4, 5). Wie die Figuren 4 und 5 zeigen, liegt der zweite Drehzahlbereich C und/oder D oberhalb des ersten Drehzahlbereichs B. Die Benutzerhandlung ist dadurch gegeben, dass der Benutzer den Gashebel 6 in Pfeilrichtung 8 vollständig niederdrückt, der Verbrennungsmotor somit durch den Benutzer im zweiten Drehzahlbereich C und/oder D unter Vollgas betrieben wird. Mit der Stellung "Vollgas" des Gashebels 6 wird der Sonderbetriebszustand II eingeleitet und die Vollgasstellung durch den Benutzer, bis der Verbrennungsmotor 3 eine Rückmeldung an den Benutzer gibt, dass die Kalibrierung erfolgreich war.
  • Der Benutzer hält mit der Einleitung des Sonderbetriebszustandes II den Gashebel 6 dauerhaft betätigt, bis zu einem Endanschlag gedrückt, was einer Vollgasstellung entspricht. Es kann vorteilhaft sein, dass mit der Einleitung des Sonderbetriebszustandes II durch eine vorgegebene Benutzerhandlung die Steuereinheit 15 die Steuerung des Verbrennungsmotors 3 übernimmt und das Verfahren zur Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft selbsttätig bis zu einem Verfahrensende durchführt.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass der Benutzer die vorgegebene Benutzerhandlung über einen vorgegebenen Zeitraum dauerhaft durchführen muss, um den Sonderbetriebszustand II einzuleiten. Anschließend kann der Verbrennungsmotor 3 in Verbindung mit der Steuereinheit 15 das Verfahren zur Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft selbsttätig bis zu einem Verfahrensende durchführen.
  • Im Rahmen der Erfindung kann der Start des Verbrennungsmotors 3 auch ein Warmstart sein. Als Warmstart wird ein Start nach vorherigem Lauf des Verbrennungsmotors 3 bezeichnet. Der Verbrennungsmotor 3 kann eine Temperatur aufweisen, die höher als die Umgebungstemperatur ist. Möchte der Benutzer eine Anpassung der Zusammensetzung eines Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft nach einem Warmstart, so kann er zur Einleitung des Sonderbetriebszustandes den Warmstart in einer Startposition der Gemischbildungseinrichtung 9 durchführen. Der Warmstart wird von der Steuereinheit 15 erkannt und dann als erster Start des Verbrennungsmotors 3 detektiert. Sofern der Benutzer während der ersten Betriebszeit keine weiteren Benutzerhandlungen vornimmt wird der Verbrennungsmotor 3 nach dem Start in einem ersten Betriebszustand eine vorgegebene Betriebszeit Tmin in einem ersten Drehzahlbereich B betrieben. Nach Ablauf der Betriebszeit Tmin erfolgt die Öffnung des Zeitfensters ZF zum Sprung in einen Sonderbetriebszustand II nach Ausführung einer vorgegebenen Benutzerhandlung, z. B. Vollgas geben.
  • Die Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft erfolgt insbesondere lastfrei, d. h., ohne Last am Werkzeug 5. So ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 als Werkzeug 5 eine Sägekette auf der Führungsschiene montiert, allerdings wird das Verfahren zur Anpassung des Gemisches nur dann durchgeführt, wenn die Sägekette nicht zum Schnitt im Holz eingesetzt wird. Die Sägekette kann lastfrei mitlaufen. Entsprechendes gilt z. B. für ein Arbeitsgerät nach Fig. 2.
  • Das Verfahren zur Anpassung der Zusammensetzung eines Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft erfolgt in mehreren Kalibrierstufen 40, 50, 60. Nach dem Ausführungsbeispiel erfolgt nach Einleitung des Sonderbetriebszustands II (Fig. 3) die Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft in drei Kalibrierstufen 40, 50, 60, insbesondere automatisiert ohne weitere zwingende Benutzerhandlungen.
  • Aufgrund der im Ausführungsbeispiel vorgegebenen Benutzerhandlung "Vollgas" läuft der Verbrennungsmotor 3 zunächst bei einer Nenndrehzahl nnenn. Dieser Betrieb bei Nenndrehzahl nnenn muss für eine Minimalzeit TN vorliegen. Während dieser Minimalzeit TN erfolgt die Kalibrierung in der ersten Kalibrierstufe 40 bei Nenndrehzahl nnenn. Diese Nenndrehzahl nnenn wird - auch unter Vollgas - durch Austakten der Zündung erzielt. Das Gemisch 10 im Brennraum 11 wird durch den Zündfunken der Zündkerze 12 gezündet, die von einer Zündvorrichtung, im Ausführungsbeispiel die Steuereinheit 15, angesteuert wird. Die Nenndrehzahl nnenn wird durch Unterdrückung des Zündfunkens durch die Steuereinheit 15 eingeregelt. Der Verbrennungsmotor 3 wird auf die Nenndrehzahl nnenn abgeregelt.
  • Nach Ablauf der ersten Kalibrierstufe 40 wird gemäß der Entscheidungsraute 41 abgefragt, ob die Kalibrierung erfolgreich war. Wird kein Fehler festgestellt, erfolgt im Verfahren die Verzweigung wie in der Entscheidungsraute 41 dargestellt. Im Zweig "Ja" wird auf die zweite Kalibrierstufe 50 verzweigt. War die Kalibrierung nicht erfolgreich, wird über den "Nein"-Zweig gemäß der Entscheidungsraute 41 auf das Feld 19 verzweigt und der Verbrennungsmotors 3 abgeschaltet.
  • Wurde die erste Kalibrierstufe 40 erfolgreich abgeschlossen, erfolgt die Erhöhung der Drehzahl nist des Verbrennungsmotors 3 auf eine Maximaldrehzahl nmax. Vorteilhaft liegt dieser Drehzahlbereich der Maximaldrehzahl nmax für eine Minimalzeit TH vor. Während dieser Minimalzeit TH erfolgt die Kalibrierung in der zweiten Kalibrierstufe 50 zwecks weiterer Anpassung des Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft. Wie in der Entscheidungsraute 51 dargestellt, wird dann im Verfahren abgefragt, ob die Kalibrierung der zweiten Kalibrierstufe 50 erfolgreich war. In einem Fehlerfall in der zweiten Kalibrierstufe 50 verzweigt die Entscheidungsraute 51 auf den "Nein"-Zweig, der zum Feld 19 und zum Abschalten des Verbrennungsmotors 3 führt.
  • Alternativ kann die Kalibrierung nach erfolgreichem Abschluss der zweiten Kalibrierstufe 50 abgeschlossen sein. Die erfolgreiche Kalibrierung wird durch eine Rückmeldung an den Benutzer gemeldet. Als Rückmeldung einer erfolgreichen Kalibrierung kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 auf eine Rückmeldedrehzahl nRück abgesenkt werden, wie Feld 52 zeigt. Es kann auch zweckmäßig sein, als Rückmeldung an den Benutzer den Verbrennungsmotor auszuschalten.
  • War die Kalibrierung auch in der zweiten Kalibrierstufe 50 erfolgreich, kann die dritte Kalibrierstufe 60 vorteilhaft nur unter vorgegebenen weiteren Randbedingungen freigeschaltet werden. So kann es erforderlich sein, die Durchführung der dritten Kalibrierstufe 60 nur bei Anschluss eines Diagnosegerätes zuzulassen. Zweckmäßig kann die dritte Kalibrierstufe 60 nur im Service in einer Werkstatt angefahren werden. In der dritten Kalibrierstufe 60 erfolgt eine Kalibrierung des Gemisches bei Leerlaufdrehzahl nLL. Wurde die dritte Kalibrierstufe 60 erfolgreich durchlaufen, wird der Verbrennungsmotor 3 vorzugsweise abgeschaltet, wie Feld 62 darstellt.
  • Um vor Ort dem Benutzer die erfolgreiche Kalibrierung des Verbrennungsmotors 3 nach erfolgreichem Durchlaufen der Kalibrierstufen 40 und 50 zurückzumelden, erfolgt nach Abschluss der zweiten Kalibrierstufe 50 vorteilhaft die Absenkung der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 3 auf eine Rückmeldedrehzahl nRück. Die Rückmeldedrehzahl nRück ist vorteilhaft kleiner als nmax, insbesondere kleiner als nnenn. Die Rückmeldedrehzahl nRück ist vorzugsweise größer als nSTR bzw. nLL, kann insbesondere aber Null sein und durch Abschalten des Verbrennungsmotors 3 erzielt sein.
  • Nach der Rückmeldung kann der Benutzer - hält er den Gashebel 6 noch immer gedrückt - vom Gas gehen und den Gashebel 6 entgegen Pfeilrichtung 8 in Leerlaufstellung überführen. Alternativ kann nun eine Anpassung der Zusammensetzung eines Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft im Leerlauf in der Kalibrierstufe 60 erfolgen. Wie in der Entscheidungsraute 61 dargestellt, wird dann abgefragt, ob die Kalibrierung der dritten Kalibrierstufe 60 erfolgreich war. Trat ein Fehler auf, wird über den "Nein"-Zweig in das Feld 19 verzweigt und der Verbrennungsmotor 3 ausgeschaltet. War die Kalibrierung der dritten Kalibrierstufe 60 erfolgreich, wird vorteilhaft der Verbrennungsmotor 3 ausgeschaltet. Das Ausschalten des Verbrennungsmotors dient als Rückmeldung an den Benutzer, wobei insbesondere über ein angeschlossenes Diagnosegerät ausgelesen werden kann, ob die Kalibrierung erfolgreich war.
  • Ein Beispiel des Verfahrensablaufs zur Anpassung der Zusammensetzung eines Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft ist in einer ersten vorteilhaften Ausführungsform in Fig. 4 wiedergegeben. Im Abschnitt A erfolgt ein Starten des Verbrennungsmotors 3 mit Startgas, wodurch der Verbrennungsmotor 3 mit einer Startdrehzahl nSTR durchläuft. Die Startdrehzahl nSTR entspricht einer Grenzdrehzahl ngrenz. Dieser Startdurchlauf muss für eine feste Betriebszeit BZ der Zeitdauer Tmin von im Ausführungsbeispiel 30 Sekunden vorliegen, damit das Zeitfenster ZF zum Einleiten des Sonderbetriebszustands II geöffnet wird.
  • Betätigt der Benutzer innerhalb dieses in Fig. 3 angegebenen Zeitfensters ZF den Gashebel 6, gibt er insbesondere Vollgas, so erhöht sich die Drehzahl n auf die Drehzahl nnenn. In diesem zweiten Drehzahlbereich C mit erhöhter Drehzahl n erfolgt in einer ersten Kalibrierstufe 40 eine sogenannte Volllastkalibrierung. In der Volllastkalibrierung wird vorteilhaft bei einer definierten Drehzahl der Verbrennungsmotor abgeregelt. Beim Abregeln wird vorteilhaft die Zündung ausgetaktet und das Gemisch angepasst. Kann das Einregelkriterium, beispielsweise eine vorgegebene Drehzahl, im zweiten Drehzahlbereich C der Kalibrierstufe 40 nicht erreicht werden, bricht die Kalibrierung durch Absenkung der Drehzahl gemäß abfallender Flanke H ab. Insbesondere fällt die Drehzahl n auf 'Null' ab. Der Verbrennungsmotor 3 wird ausgeschaltet.
  • War die Kalibrierung im zweiten Drehzahlbereich C erfolgreich, wird die Austaktung der Zündung unterbunden, so dass - da der Benutzer vorteilhaft unverändert Vollgas gibt - der Verbrennungsmotor 3 auf eine Maximaldrehzahl nmax hochläuft. Während dieses weiteren zweiten Drehzahlbereichs D mit erhöhter Drehzahl erfolgt die Kalibrierung des Gemisches im Hochdrehzahlbereich in der zweiten Kalibrierstufe 50.
  • Ist die zweite Kalibrierstufe 50 im weiteren, zweiten Drehzahlbereich D erfolgreich abgeschlossen, wird vorteilhaft über die Steuereinheit 15 die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 3 in einem Verfahrensabschnitt E auf eine Rückmeldedrehzahl nRück abgesenkt. Diese signifikante Absenkung der Drehzahl erfolgt vorteilhaft durch die Steuereinheit 15, obwohl vom Benutzer weiterhin Vollgas gegeben wird, wie der dargestellte Verlauf der Gashebelstellung über der Zeit zeigt. Der Gashebel steht gemäß Schaltanzeige in Fig. 4 auch im Verfahrensabschnitt E in Stellung "1", also in Stellung "Vollgas".
  • Mit Erkennung der Rückmeldedrehzahl nRück geht der Benutzer im Abschnitt F vom Gas; der Gashebel 6 geht in die Leerlaufstellung und der Verbrennungsmotor 3 läuft mit der Leerlaufdrehzahl nLL. Der Verbrennungsmotor 3 wird durch die Kalibrierung an geänderte Randbedingungen angepasst, beispielsweise an die Höhe des Einsatzortes bzw. den herrschenden Luftdruck angepasst oder an neu verbaute Ersatzteile oder an einen gereinigten Luftfilter.
  • Es steht dem Benutzer offen, im Abschnitt G durch fortdauerndes Vollgas geben die Drehzahl auf einer Maximaldrehzahl nmax zu halten.
  • Fig. 5 zeigt einen alternativen Verfahrensablauf des Einleitens eines Verfahrens zur Anpassung der Zusammensetzung eines Gemisches 10 aus Kraftstoff und Verbrennungsluft. Es erfolgt - entsprechend Fig. 4 - im Abschnitt A ein Start des Verbrennungsmotors 3 unter Startgas; der Verbrennungsmotor 3 wird auf Startdrehzahl nSTR hochlaufen. Der Drehzahlbereich B wird für eine Betriebszeit BZ mit einer Zeitdauer Tmin von im Ausführungsbeispiel angegebenen 30 Sekunden gehalten; nach Ablauf der minimalen Betriebszeit BZ wird das Zeitfenster ZF gemäß Feld 32 in Fig. 3 geöffnet. Der Benutzer verlagert den Gashebel aus der Stellung "0" (Leerlauf) in die Stellung "1" (Vollgas), wie die Darstellung der Gashebelstellung über der Zeit unterhalb des Drehzahlverlaufs zeigt. Die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 3 wird auf eine Nenndrehzahl nnenn hochlaufen und über einen Zeitraum TN von vorteilhaft 30 Sekunden eine Kalibrierung durchgeführt. Ist die Kalibrierung im zweiten Drehzahlbereich C über der Minimalzeit TN fehlerhaft, fällt die Drehzahl gemäß der abfallenden Flanke H auf Null. Der Verbrennungsmotor 3 geht aus. Ist die Kalibrierung erfolgreich, fällt unter Wirkung der Steuereinheit 15 - trotz Stellung des Gashebels in "1" (Vollgas) - die Drehzahl im Abschnitt E auf eine Rückmeldedrehzahl nRück. Der Benutzer erkennt eine abgeschlossene Kalibrierung und geht vom Gas; der Gashebel nimmt die Stellung "0" (Leerlauf) ein. Der Verbrennungsmotor 3 fällt auf die Leerlaufdrehzahl nLL ab. Im Drehzahlbereich F kann nun eine Leerlaufkalibrierung gemäß der Kalibrierstufe 60 in Fig. 3 erfolgen, nach deren erfolgreichem Abschluss der Verbrennungsmotor 3 ausgeschaltet wird. Das dem Verbrennungsmotor 3 zugeführte Gemisch 10 ist der Dichte der Verbrennungsluft angepasst.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Anpassung der Zusammensetzung eines Gemisches (10) aus Kraftstoff und Verbrennungsluft, das einem Brennraum (11) eines gemischgeschmierten Verbrennungsmotors (3) in einem Arbeitsgerät (1) zugeführt ist, welches von einem Benutzer geführt ist,
    - wobei zumindest eine Teilmenge des Kraftstoffs dem Verbrennungsmotor (3) über ein elektromagnetisch gesteuertes Kraftstoffventil (13) zugeführt wird,
    - und in einem Betriebszustand (I) des Verbrennungsmotors (3) abhängig von Betriebsparametern die zugeführte Teilmenge des Kraftstoffs durch das elektromagnetische Kraftstoffventil (13) zugemessen wird, wobei die Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches (10) in einem von dem Betriebszustand (I) des Verbrennungsmotors (3) abweichenden Sonderbetriebszustand (II) durchgeführt wird,
    - wobei zur Einleitung des Sonderbetriebszustandes (II) der Verbrennungsmotor (3) vom Benutzer zunächst gestartet wird,
    - wobei der Verbrennungsmotor (3) nach dem Start eine vorgegebene Betriebszeit (Tmin) in einem ersten Drehzahlbereich (B) betrieben wird,
    - wobei nach Ablauf der vorgegebenen Betriebszeit (Tmin) der Sonderbetriebszustand (II) zur Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches (10) durch eine Benutzerhandlung eingeleitet wird,
    - wobei die Anpassung der Zusammensetzung des Gemisches (10) in mehreren aufeinander folgenden Kalibrierstufen (40, 50, 60) erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kalibrierstufe (40) der Einstellung der maximalen Leistung des Arbeitsgeräts (1) dient, dass die Benutzerhandlung eine Erhöhung der Drehzahl des Verbrennungsmotors (3) in einen zweiten Drehzahlbereich (C, D) bewirkt, dass der zweite Drehzahlbereich (C, D) oberhalb des ersten Drehzahlbereichs (B) liegt, dass der Verbrennungsmotor (3) durch den Benutzer im zweiten Drehzahlbereich (C, D) unter Vollgas betrieben wird, dass der Verbrennungsmotor (3) in dem zweiten Drehzahlbereich (C, D) lastfrei betrieben wird, dass in einer folgenden zweiten Kalibrierstufe (50) die Anpassung des Gemisches bei Maximaldrehzahl (nmax) des Verbrennungsmotors (3) erfolgt, und dass nach erfolgreichem Abschluss der ersten Kalibrierstufe (40) eine Erhöhung der Drehzahl (nist) des Verbrennungsmotors (3) auf die Maximaldrehzahl (nmax) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) in dem ersten Drehzahlbereich (B) lastfrei betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Start des Verbrennungsmotors (3) ein Kaltstart ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) während der vorgegebenen Betriebszeit (Tmin) nach dem Kaltstart mit Startgas im ersten Drehzahlbereich (B) betrieben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf der vorgegebenen Betriebszeit (Tmin) ein Zeitfenster (ZF) öffnet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich das Zeitfenster (ZF) nach Ablauf der vorgegebenen Betriebszeit (Tmin) über eine Zeitspanne von 15 bis 360 Sekunden erstreckt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Zeitfensters (ZF) der Verbrennungsmotor (3) im normalen Betriebszustand (I) betrieben wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kalibrierstufe (40) die Anpassung des Gemisches (10) bei Nenndrehzahl (nnenn) des Verbrennungsmotors (3) erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei erfolgreichem Abschluss der ersten und der zweiten Kalibrierstufe (40, 50) eine dritte Kalibrierstufe (60) freigeschaltet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Kalibrierstufe (60) die Anpassung des Gemisches (10) bei Leerlaufdrehzahl (nLL) erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei erfolgreichem Abschluss der dritten Kalibrierstufe (60) der Verbrennungsmotor (3) abgeschaltet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei erfolglosem Abschluss einer Kalibrierstufe (40, 50, 60) der Sonderbetriebszustand (II) beendet wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Teilmenge des Kraftstoffs durch getaktetes Öffnen des elektromagnetischen Kraftstoffventils (13) von einer Steuereinheit (15) zugemessen wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch im Brennraum (11) durch den Zündfunken einer Zündkerze (12) gezündet wird, die von der Steuereinheit (15) angesteuert wird, und dass die lastfreie Nenndrehzahl (nnenn) durch Unterdrückung des Zündfunkens eingeregelt wird.
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