RU2640145C2 - Способ управления числом оборотов двигателя внутреннего сгорания (варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу управления числом оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания в направляемом вручную рабочем инструменте. К двигателю (8) подводят топливовоздушную смесь, а коленчатый вал (13) двигателя (8) приводит в движение рабочий орган посредством муфты, осуществляющей сцепление в зависимости от числа оборотов двигателя (8). Муфта производит соединение привода с коленчатым валом (13) при числе оборотов, превышающем частоту вращения при включении сцепления, и прерывает соединение привода с коленчатым валом (13) при числе оборотов ниже частоты вращения при включении сцепления. В камере (22) сгорания двигателя (8) расположена свеча (23) зажигания, которая управляется устройством (24) для зажигания. Схема (33) блокировки числа оборотов включается при запуске двигателя (8). При помощи схемы (33), мгновенное число оборотов двигателя (8) устанавливают ниже частоты вращения при включении сцепления, причем схема (33) блокировки определяет управляющую переменную, в зависимости от величины которой адаптируют параметры эксплуатации двигателя (8) для изменения мгновенного числа оборотов. Схему (33) блокировки отключают тогда, когда значение управляющей переменной процесса регулирования, определенной для адаптации параметров эксплуатации схемы (33) блокировки числа оборотов, находится вне заданного диапазона абсолютной величины управляющей переменной. Также раскрыт вариант способа управления числом оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания в направляемом вручную рабочем инструменте. Технический результат заключается в возможности отключения схемы блокировки числа оборотов независимо от воздействия пользователя. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу управления числом оборотов двигателя внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 1 формулы.

Уровень техники

Из патентного документа US 7699039 В2 известен способ отключения двухтактного двигателя, если двухтактный двигатель достигает стабильного холостого хода после запуска. Схема блокировки числа оборотов активна при запуске двигателя внутреннего сгорания и дезактивируется только тогда, когда схема блокировки числа оборотов уже уменьшила частоту вращения двигателя внутреннего сгорания до уровня ниже определенного числа оборотов, соответствующего дезактивации. Для этого требуется определенное время, в течение которого пользователь, применяющий схему блокировки числа оборотов, должен дать возможность снизить число оборотов до уровня ниже порога дезактивации. Если пользователь преждевременно вмешивается в процесс регулирования, воздействуя на акселератор, то схема блокировки числа оборотов остается активной; пользователь не может повысить число оборотов до рабочего числа оборотов.

Раскрытие изобретения

В основе изобретения лежит задача указать для обычного способа критерии отключения схемы блокировки числа оборотов, которые обеспечивают функционально оправданное, целенаправленное отключение схемы блокировки числа оборотов независимо от воздействия пользователя.

Задача решена признаками пункта 1 формулы, в котором раскрыт способ управления числом оборотов двигателя внутреннего сгорания в направляемом вручную рабочем инструменте, в котором к двигателю внутреннего сгорания подводят топливовоздушную смесь, а коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания приводит в движение рабочий орган посредством муфты, осуществляющей сцепление в зависимости от числа оборотов двигателя, причем муфта производит соединение привода с коленчатым валом при числе оборотов, превышающем частоту вращения при включении сцепления, и прерывает соединение привода с коленчатым валом при числе оборотов ниже частоты вращения при включении сцепления, с расположенной в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания свечой зажигания, которая управляется устройством для зажигания.

Схема блокировки числа оборотов определяет в зависимости от мгновенного числа оборотов двигателя внутреннего сгорания значение управляющей переменной процесса регулирования, к которому адаптируют параметры эксплуатации двигателя внутреннего сгорания для изменения мгновенного числа оборотов. Согласно изобретению схема блокировки числа оборотов отключается тогда, когда значение управляющей переменной регулирования, определенное схемой блокировки числа оборотов для адаптации параметров эксплуатации, находится вне заданного диапазона абсолютной величины управляющей переменной.

Таким образом, управляющая переменная служит не только для регулирования мгновенного числа оборотов в рамках системы автоматического регулирования схемы блокировки числа оборотов, даже до граничного значения числа оборотов, не превышающего частоту вращения при включении сцепления, но и, сверх того, согласно изобретению также в качестве критерия для отключения самой схемы блокировки числа оборотов.

После запуска двигателя внутреннего сгорания - если пусковое устройство отключено и не происходит дополнительного воздействия со стороны пользователя - через определенное количество оборотов коленчатого вала устанавливается в качестве стабильного состояния режим типичного для машины холостого хода, который может называться также естественным холостым ходом. Этот естественный холостой ход характеризуется скоростью, меньшей, чем частота вращения при включении сцепления или чем граничное число оборотов схемы блокировки числа оборотов, так что управляющая переменная схемы блокировки числа оборотов опускается ниже минимальной предельной величины. Если управляющая переменная стала меньше этой предельной величины, это - сигнал о том, что установился естественный холостой ход и воздействие схемы блокировки числа оборотов больше не требуется, то есть она может быть отключена, предпочтительно после определенного количества дальнейших оборотов коленчатого вала или по истечении определенного времени задержки.

Если пользователь после запуска двигателя внутреннего сгорания воздействует на двигатель внутреннего сгорания, так что естественный холостой ход не может установиться, то схема блокировки числа оборотов задаст такое значение управляющей переменной, которое заставит установить число оборотов ниже частоты вращения при включении сцепления и соответственно ниже граничного числа оборотов. Если пользователь вызывает полное открытие дроссельной заслонки, хотя естественный холостой ход еще не установился, управляющая переменная процесса регулирования увеличится, превысив максимальную предельную величину, из чего будет сделан вывод о том, что имеет место повышение числа оборотов, вызванное пользователем. Таким образом, согласно изобретению превышение абсолютного максимального значения управляющей переменной приводит к отключению схемы блокировки числа оборотов, предпочтительно после определенного количества дальнейших оборотов коленчатого вала или по истечении определенного времени задержки.

Таким образом, согласно изобретению не имеет значения, ускоряет ли пользователь вращение при запуске двигателя внутреннего сгорания сразу, из стартового положения, чтобы начать работу, или сначала ждет естественного холостого хода машины, прежде чем повысить число оборотов двигателя внутреннего сгорания до рабочего числа оборотов. Поскольку критерием отключения схемы блокировки числа оборотов является управляющая переменная, определяемая ею в системе автоматического регулирования, то есть параметр управления или управляющее воздействие системы регулирования, пользователь имеет возможность сразу после запуска двигателя внутреннего сгорания, без помех со стороны схемы блокировки числа оборотов, использовать рабочий инструмент в действии и повышать мгновенное число оборотов до величин, превышающих частоту вращения при включении сцепления.

Для принятия решения об отключении или неотключении схемы блокировки числа оборотов абсолютная величина управляющей переменной сравнивается с нижней предельной величиной и/или с верхней предельной величиной, которые заданы для выбранной управляющей переменной. Значение ниже нижнего предельного указывает на естественный холостой ход; превышение верхнего предельного значения указывает на сознательное ускорение, вызванное пользователем. Таким образом, существо изобретения проявляется уже тогда, когда превышается или не достигается только одно из граничных значений.

В одном из вариантов осуществления изобретения возможно использование самой управляющей переменной, регулирующей схему блокировки числа оборотов, в качестве параметра управления системы регулирования. Как параметр управления может использоваться, например, количество воздуха, подводимого к двигателю внутреннего сгорания, масса топлива, подаваемого на двигатель внутреннего сгорания, момент зажигания или также тактовая частота прерывания зажигания.

В альтернативном случае возможно также использование в качестве управляющей переменной величины управляющего воздействия системы автоматического регулирования, то есть величины, которая устанавливается непосредственно на двигателе внутреннего сгорания. Если, например, подача топлива регулируется топливным клапаном, то управляющее воздействие - это время работы топливного клапана. Управляющее воздействие может представлять собой также количество следующих друг за другом оборотов коленчатого вала с зажиганием, то есть для регулирования мгновенного числа оборотов схема блокировки числа оборотов предписывает, при каком числе оборотов коленчатого вала происходит и при каком числе оборотов не происходит зажигание, то есть какую тактовую частоту прерывания нужно установить. Альтернативно управляющее воздействие может представлять собой также момент зажигания или же саму величину изменения момента зажигания.

В другом, самостоятельном решении задачи предусмотрен способ управления числом оборотов двигателя внутреннего сгорания в направляемом вручную рабочем инструменте, в котором к камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, ограниченной поршнем, подводят топливовоздушную смесь, а коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания приводит в движение рабочий орган посредством муфты, осуществляющей сцепление в зависимости от числа оборотов двигателя, причем муфта производит соединение привода с коленчатым валом при числе оборотов, превышающем частоту вращения при включении сцепления, и прерывает соединение привода с коленчатым валом при числе оборотов ниже частоты вращения при включении сцепления, с расположенной в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания свечой зажигания, которая управляется устройством для зажигания таким образом, что воспламеняющая искра создается в зависимости от угла поворота коленчатого вала, и в котором схема блокировки числа оборотов изменяет момент зажигания свечи зажигания, вследствие чего регулируется мгновенное число оборотов двигателя внутреннего сгорания. При каждом обороте коленчатого вала момент зажигания, установленный схемой блокировки числа оборотов, сравнивается с заданным моментом зажигания, и схема блокировки числа оборотов выключается всегда, когда установленный момент зажигания превосходит заданный момент зажигания. Если заданный момент зажигания находится перед верхней мертвой точкой поршня, то схема блокировки числа оборотов выключается всегда, когда установленный момент зажигания оказывается раньше, чем заданный момент зажигания.

Если заданный момент зажигания находится в области позднего зажигания, после верхней мертвой точки ОТ поршня, то схема блокировки числа оборотов выключается тогда, когда установленный момент зажигания оказывается позже, чем заданный момент зажигания.

Целесообразно отключать схему блокировки числа оборотов только после того, как заданный отрезок времени превышен, предпочтительно тогда, когда установленный момент зажигания на несколько последовательных оборотов коленчатого вала превосходит заданный момент зажигания.

Целесообразно также при каждом превышении заданного момента зажигания увеличивать регистрируемое счетчиком значение на определенную величину приращения, чтобы отключать схему блокировки числа оборотов только при достижении предельного значения счетчика.

Заданный момент зажигания для дезактивации схемы блокировки числа оборотов предпочтительно находится перед верхней мертвой точкой поршня, то есть в области раннего зажигания.

Момент зажигания, определяемый схемой блокировки числа оборотов для одного оборота коленчатого вала, находят путем усреднения на протяжении нескольких последовательных оборотов коленчатого вала.

В варианте усовершенствования изобретения схема блокировки числа оборотов определяет управляющую переменную в зависимости от мгновенного числа оборотов двигателя внутреннего сгорания, в частности, управляющая переменная рассчитывается в зависимости от разности между мгновенным числом оборотов двигателя внутреннего сгорания и заданным граничным числом оборотов.

Дальнейшие признаки изобретения следуют из дальнейших пунктов формулы изобретения, из описания и чертежей, на которых представлены варианты осуществления изобретения, отдельно описываемые ниже.

Краткое описание графических материалов

Фиг. 1 - рабочий инструмент, направляемый вручную пользователем, на примере триммера, в схематичном изображении,

фиг. 2 - двигатель внутреннего сгорания рабочего инструмента по фиг. 1 в схематичном изображении,

фиг. 3 - схематичное изображение принципа действия схемы блокировки числа оборотов как системы автоматического регулирования,

фиг. 4 - схема последовательности операций способа согласно изобретению,

фиг. 5 - график изменения числа оборотов во времени для процесса запуска двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу,

фиг. 6 - график изменения числа оборотов во времени для процесса запуска двигателя внутреннего сгорания с полной нагрузкой,

фиг. 7 - схема последовательности операций по отключению схемы блокировки числа оборотов по следующему варианту осуществления,

фиг. 8 - график изменения числа оборотов двигателя внутреннего сгорания во времени с изображением моментов зажигания относительно положения поршня,

фиг. 9 - график изменения числа оборотов во времени с прерыванием зажигания при превышении определенного порогового числа оборотов,

фиг. 10 - схема последовательности операций для распознавания типа горения.

Осуществление изобретения

Рабочий инструмент 1, схематично показанный на фиг. 1, представляет собой триммер. Этот носимый пользователем, направляемый вручную рабочий инструмент 1 представлен в качестве примера прочих переносных рабочих инструментов, направляемых вручную - например, углошлифовальных машин, секаторов, мотопил, сучкорезов, дутьевых устройств и т.п.

Рабочий инструмент 1 состоит по существу из направляющей трубы 3, которая на одном своем конце несет двигатель 8 внутреннего сгорания, помещенный в корпусе 2, а на другом конце - инструментальную головку с рабочим органом 4. В показанном варианте осуществления рабочий орган представляет собой режущую нить; рабочий орган может быть также лезвием ножа или аналогичным элементом.

Для того чтобы держать и направлять рабочий инструмент, предусмотрен направляющий шток 5, который расположен перпендикулярно направляющей трубе 3 и укреплен на ней. На одной из рукояток направляющего штока 5 предусмотрены элементы 7 управления для управления предусмотренным в корпусе 2 двигателем 8 внутреннего сгорания. Коленчатый вал двигателя 8 внутреннего сгорания посредством муфты 6 приводит в движение рабочий орган 4, причем муфта 6 предпочтительно выполнена как центробежная муфта. Центробежной муфта имеет определенную частоту вращения, при которой происходит включение сцепления; при числе оборотов, превышающем частоту вращения при включении сцепления, между рабочим органом 4 и коленчатым валом двигателя 8 внутреннего сгорания существует приводное соединение без возможности относительного поворота; при меньшей частоте вращения это соединение привода с коленчатым валом прервано.

Двигатель 8 внутреннего сгорания рабочего инструмента 1 предпочтительно представляет собой двигатель внутреннего сгорания, смазываемый рабочей смесью, в частности одноцилиндровый двухтактный двигатель. Может оказаться целесообразным его исполнение в виде четырехтактного двигателя, предпочтительно одноцилиндрового четырехтактного двигателя.

На фиг. 2 представлен в качестве примера одноцилиндровый двухтактный двигатель, смазываемый рабочей смесью. Двигатель 8 внутреннего сгорания состоит по существу из цилиндра 9 и картера 12, в котором помещен с возможностью вращения коленчатый вал 13. В цилиндре 9 выполнена камера 22 сгорания, ограниченная поршнем 10, который посредством шатуна 11 приводит в движение коленчатый вал 13.

На одном конце коленчатого вала 13 предусмотрено колесо 15 вентилятора для получения потока охлаждающего воздуха для двигателя 8 внутреннего сгорания с воздушным охлаждением. Между колесом 15 вентилятора и картером 12 расположен генератор 14, который предоставляет электрическую энергию, необходимую для блока 30 управления.

В камеру 22 сгорания впадают два продувочных канала 20 и 21, которые соединены с картером 12 и через которые при ходе поршня 10 вниз топливовоздушная смесь подается в камеру 22 сгорания. В области верхней мертвой точки ОТ поршня 10 воздух для сгорания, необходимый для работы, всасывается через вход 16 в картер 12, причем приток воздуха управляется дроссельной заслонкой 18. Положение дроссельной заслонки 18 регистрируется датчиком 26 положения, который передает информацию о соответствующем угловом положении дроссельной заслонки 18 контроллеру 30.

Количество топлива, необходимое для работы двигателя 8 внутреннего сгорания, подводится через топливный клапан 17, который посредством топливопровода 25 соединен с топливным баком, предпочтительно находящимся под давлением. Топливный клапан 17 представляет собой электромагнитный клапан, который управляется сигналом, модулируемым длительностью импульса. Для этого топливный клапан 17 соединен с контроллером 30 управляющим кабелем 27.

Топливно-воздушная смесь, всасываемая в камеру 22 сгорания, при движении поршня 10 вверх сжимается и воспламеняется свечой 23 зажигания. Свеча 23 зажигания управляется устройством 24 для зажигания, для которого возможно изменение момента зажигания при помощи контроллера 30. После произошедшего зажигания топливовоздушной смеси, находящейся в камере 22 сгорания, поршень 10 перемещается вниз и приводит в движение коленчатый вал 13, поворачивая его. Газообразные продукты сгорания отводятся при открытом выходе 19 через глушитель, не представленный детально.

Контроллер 30 включает в себя схему 31 регулирования числа оборотов, а также схему 33 блокировки числа оборотов. Посредством схемы 31 регулирования числа оборотов 31 выбирается момент зажигания ZZP двигателя 8 внутреннего сгорания, приспособленный к числу оборотов и к условиям нагрузки двигателя 8 внутреннего сгорания, чтобы обеспечивать высокопроизводительную эксплуатацию двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель 8 внутреннего сгорания заводят вручную при помощи стартера 28 с тросовым механизмом (фиг. 1), причем стартер 28 с тросовым механизмом воздействует на тот конец коленчатого вала 13, на котором предусмотрено колесо 15 вентилятора. Для этого колесо 15 вентилятора выполнено с устройством 29, взаимодействующим со стартером 28 с тросовым механизмом.

Имеется возможность заводить двигатель 8 внутреннего сгорания электрическим или механическим способом в его различных положениях. При этом в процессе запуска должно обеспечиваться число оборотов двигателя 8 внутреннего сгорания, не превышающее частоту вращения при включении сцепления муфты 6. Чтобы обеспечивать это, предусмотрена схема 33 блокировки числа оборотов, которая активна при запуске двигателя 8 внутреннего сгорания и заставляет удерживать число оборотов двигателя внутреннего сгорания ниже частоты nK вращения при включении сцепления.

Принцип действия схемы 33 блокировки числа оборотов схематично изображен на фиг. 3. При запуске двигатель 8 внутреннего сгорания заводится, причем число n его оборотов регистрируется блоком 32 регистрации и сообщается блоку 34 регулирования схемы 33 блокировки числа оборотов. Блоку 34 регулирования, кроме того, сообщается граничное число nG оборотов, которое предпочтительно меньше, чем частота nK вращения при включении сцепления. Граничное число nG оборотов предпочтительно примерно на 500 об/мин меньше, чем частота nK вращения при включении сцепления.

Блок 34 регулирования сравнивает мгновенное число nlst оборотов с граничным числом nG оборотов и из разности An выводит значение параметра 35 управления, преобразуемое в управляющее воздействие 36, которое применяется в двигателе 8 внутреннего сгорания. Посредством этой системы автоматического регулирования обеспечивается невозможность повышения мгновенного числа nlst оборотов до значения, превышающего частоту nK вращения при включении сцепления муфты 6 при запуске двигателя 8 внутреннего сгорания.

Параметр 35 управления и управляющее воздействие 36 системы автоматического регулирования совместно обозначаются как управляющая переменная 37. В качестве параметра 35 управления возможно, например, изменение количества воздуха, подводимое к двигателю 8 внутреннего сгорания. Если блок 34 регулирования задал в качестве параметра управления "количество воздуха", то устанавливается управляющее воздействие 36, которое может представлять собой, например, величину угла поворота 38 (фиг. 2) дроссельной заслонки 18 на входе 16 двигателя 8 внутреннего сгорания. Определяется соответствующее значению параметра 35 управления управляющее воздействие 36, то есть величина угла поворота 38 дроссельной заслонки 18, и устанавливается на двигателе 8 внутреннего сгорания, например, при помощи шагового двигателя или аналогичного элемента.

В варианте осуществления изобретения возможно также использование момента зажигания ZZP, предусмотренного в качестве управляющего воздействия 36, то есть изменение числа оборотов и мощности двигателя внутреннего сгорания посредством выбора момента получения воспламеняющей искры в свече 23 зажигания относительно момента верхней мертвой точки ОТ поршня 10. Блок 34 регулирования определяет изменение момента зажигания ZZP как параметр 35 управления в зависимости от разности между мгновенным числом nlst оборотов и граничным числом nG оборотов. Этот параметр 35 управления используется в схеме 31 регулирования числа оборотов, чтобы установить момент зажигания ZZP двигателя 8 внутреннего сгорания в соответствии с управляющим воздействием 36, рассчитанным исходя из параметра 35 управления.

Поскольку с момента запуска двигателя 8 внутреннего сгорания схема 33 блокировки числа оборотов активна и надежно удерживает число оборотов в процессе запуска ниже уровня частоты nK вращения при включении сцепления, требуется критерий, по которому схема 33 блокировки числа оборотов мола бы отключаться, то есть переключаться в неактивное состояние. На фиг. 4 показана схема последовательности операций по отключению схемы 33 блокировки числа оборотов после запуска двигателя 8 внутреннего сгорания.

При запуске 40 двигателя схема блокировки числа оборотов активна, как указано в рамке 41. Схема 33 блокировки числа оборотов регулирует мгновенное число nlst оборотов, поддерживая его на уровне ниже частоты nK вращения при включении сцепления, как указано в поле 42.

Каждый раз, когда схема 33 блокировки числа оборотов определила значение управляющей переменной 37 как регулируемой величины, проверяется, находится ли управляющая переменная 37 вне заданного диапазона абсолютной величины управляющей переменной 37. При этом диапазон определяется нижним предельным значением Gmin и верхним предельным значением Gmax. На первом этапе 43 решения проверяется, является ли значение управляющей переменной 37, определенное схемой 33 блокировки числа оборотов, меньшим, чем нижнее предельное значение Gmin. Если это не так, определенное значение управляющей переменной 37 сравнивается с верхним предельным значением Gmax. Если управляющая переменная 37 не больше, чем верхнее предельное значение Gmax, то второй этап 44 решения передает управление назад, к полю 42; схема блокировки числа оборотов регулирует управляющую переменную 37 с допустимым диапазоном отклонения.

Если управляющая переменная 37 по абсолютной величине меньше нижнего предельного значения Gmin или больше максимального предельного значения Gmax, то этапы 43 и 44 решения передают управление на поле 45, на котором схема 33 блокировки числа оборотов переключается в неактивное состояние. При этом исходится из того, что величина управляющей переменной 37 системы регулирования схемы 33 блокировки числа оборотов позволяет судить об изменениях рабочего режима двигателя 8 внутреннего сгорания. Если воздействие системы регулирования схемы 33 блокировки числа оборотов едва заметно, управляющая переменная 37 очень мала и находится ниже нижнего предельного значения Gmin, двигатель 8 внутреннего сгорания работает в режиме естественного холостого хода. В этом режиме естественного холостого хода повышение числа оборотов ожидается только тогда, когда пользователь прибавляет газ, то есть намеренно увеличивает число оборотов двигателя 8 внутреннего сгорания. Таким образом, в режиме естественного холостого хода оправдано переключение схемы 33 блокировки числа оборотов в неактивное состояние.

Если управляющая переменная 37, напротив, очень велика, то есть этап 44 решения передает управление по линии ДА, то управляющая переменная 37 значительно больше, чем верхнее предельное значение Gmax; из этого можно сделать вывод, что, очевидно, пользователь дает полный газ и желает повышения числа оборотов n сверх частоты nK вращения при включении сцепления. В этом состоянии также возможна передача управления на поле 45 и отключение схемы 33 блокировки числа оборотов.

Поле 45 передает управление на этап 46 решения, на котором проверяется, работает двигатель 8 внутреннего сгорания или выключен. Если двигатель 8 внутреннего сгорания работает, управление возвращается к полю 45; если двигатель 8 внутреннего сгорания выключен, этап решения передает управление назад к запуску 40 двигателя.

Таким образом, изобретением предусматривается использование управляющей переменной 37 системы автоматического регулирования схемы 33 блокировки числа оборотов для того, чтобы на основании величины управляющей переменной 37, определенной для регулирования числа оборотов (параметра 35 управления или управляющего воздействия 36), принимать решение об отключении схемы 33 блокировки числа оборотов.

На фиг. 5 показано изменение числа оборотов при запуске двигателя 8 внутреннего сгорания. На участке 50 двигатель 8 внутреннего сгорания завелся после пуска двигателя стартером 28 с тросовым механизмом и схемой 33 блокировки числа оборотов оно удерживается ниже частоты nK вращения при включении сцепления; схема 33 блокировки числа оборотов активна. Пунктирная линия 51 сообщает о дезактивации схемы 33 блокировки числа оборотов. На основании отслеживания управляющей переменной 37 системы регулирования схемы 33 блокировки числа оборотов было распознано состояние, которое позволяет сделать вывод о режиме холостого хода. Следовательно, на участке 52 установился естественный холостой ход. На уровне штрихпунктирной линии 53 пользователь дает газ, из-за чего число оборотов поднимается выше частоты nK вращения при включении сцепления, и рабочий инструмент 1 используется со сцепленной муфтой 6 в пределах области 54 полной нагрузки.

На фиг. 6 двигатель 8 внутреннего сгорания запускается под нагрузкой, о чем говорит колеблющееся число оборотов n на участке 60, меньшее, чем частота nK вращения при включении сцепления. На уровне штрихпунктирной линии 61 обогащение рабочей смеси, применяемое при запуске, выключается, число оборотов падает, и схема 33 блокировки числа оборотов сокращает свое воздействие; управляющая переменная 37 уменьшается и становится ниже нижней предельной величины Gmin, из-за чего на уровне пунктирной линии 62 схема 33 блокировки числа оборотов отключается. На участке 63 установился режим естественного холостого хода. На уровне штрихпунктирной линии 64 пользователь снова дает газ, число nlst оборотов превышает частоту nK вращения при включении сцепления, муфта 6 включается, и на участке 65 рабочий инструмент находится в рабочем режиме.

Таким же способом, как и регулирование момента ZZP зажигания, возможно также регулирование количества топлива, подводимого к двигателю 8 внутреннего сгорания, в качестве параметра 35 управления, такое, что мгновенное число nlst оборотов не будет подниматься выше предельного числа nG оборотов и соответственно выше частоты nK вращения при включении сцепления.

Соответствующим образом возможно также использование тактовой частоты ASR прерывания зажигания в качестве параметра 35 управления, как показано на фиг. 9.

Поскольку исходя из параметра 35 управления определяется величина управляющего воздействия 36 для воздействия на двигатель 8 внутреннего сгорания, возможно также использование самого управляющего воздействия 36 непосредственно в качестве управляющей переменной 37 для отключения схемы 33 блокировки числа оборотов. Если параметром 35 управления являлось, например, количество топлива, определяемое блоком 34 регулирования (фиг. 3), то в качестве управляющего воздействия 36 из него выводится время открывания топливного клапана 17 (фиг. 2), например, ширина импульса управляющего сигнала, подаваемого на топливный клапан 17.

Соответственно, возможно использование и непосредственный выбор в качестве управляющего воздействия 36 момента ZZPi зажигания - если в качестве параметра 35 управления выбран момент ZZPi зажигания. При этом происходит не изменение момента зажигания вследствие его регулирования, а непосредственно устанавливается момент зажигания ZZP, определенный системой регулирования схемы 33 блокировки числа оборотов. Это может выполняться, например, при помощи характеристики, из которой блок 34 регулирования (фиг. 3) считывает выбираемый момент зажигания, устанавливаемый после этого непосредственно на двигателе 8 внутреннего сгорания, независимо от того, какой момент ZZPi зажигания был установлен при предыдущем обороте коленчатого вала.

В альтернативном варианте может также оказаться целесообразным оценивать величину изменения момента зажигания и при помощи регулирующих элементов применять ее к тому моменту ZZPi зажигания, который был уже установлен для предыдущего оборота коленчатого вала.

В другом самостоятельном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что отключение схемы 33 блокировки числа оборотов предпринимается в зависимости от самого момента ZZPi зажигания, установленного схемой 33 блокировки числа оборотов. Для этого, как показано в схеме последовательности операций на фиг. 7, двигатель запускается в поле 70, и мгновенное число nlst оборотов сравнивается с числом оборотов активации naktiv. Только в том случае, если мгновенное число nlst оборотов больше, чем число оборотов активации naktiv, этап 71 решения передает управление дальше и активизирует управление числом оборотов, при котором, например, путем регулировки PI, момент зажигания устанавливается таким образом, что достигается требуемое число nsoll оборотов. Момент зажигания, установленный устройством управления числом оборотов согласно полю 72, на этапе 73 решения сравнивается с моментом ZZPdeaktiv зажигания, что приводит к дезактивации ограничения частоты вращения, если установленный момент ZZPi зажигания больше, чем заданный в качестве граничного момент ZZPdeaktiv зажигания.

Согласно этапу 73 решения предпочтительно предусмотрено, что несколько следующих друг за другом моментов ZZPi зажигания суммируются и находится среднее значение, которое затем сравнивается с моментом ZZPdeaktiv зажигания. Если усредненное значение установленного момента зажигания для последовательных оборотов коленчатого вала превышает заданный момент ZZPdeaktiv зажигания, то этап 73 решения передает управление на счетчик 74, который прибавляется на величину приращения, в данном варианте осуществления увеличивается на 1. Если усредненный момент зажигания ниже момента ZZPdeaktiv зажигания порога дезактивации, управление передается назад на этап 73 решения.

Если счетчик 74 достигает предельного значения Zdeaktiv, то система управления числом оборотов 33 деактивируется в соответствии с этапом 75 решения, как показано в поле 76. Если показание Z счетчика меньше, чем Zdeaktiv, то этап 75 решения возвращает управление к положению перед этапом решения 73, для образования среднего значения момента ZZPi зажигания.

Опыт показывает, что для достижения хороших результатов целесообразно усреднять момент ZZPi зажигания на протяжении от 2 до 25, предпочтительно более 10 последовательных оборотов коленчатого вала. Индекс m, таким образом, выбирается примерно между 2 и 25.

Как показано на фиг. 8, на участке 80 происходит запуск двигателя 8 внутреннего сгорания при стартовом положении дроссельной заслонки. Момент зажигания находится в очень поздней точке, в показанном варианте осуществления - при угле KW коленчатого вала примерно 10° после верхней мертвой точки ОТ поршня 10. Если пользователь дает газ дополнительно, то есть дроссельная заслонка 18 открыта, подводится больше топливовоздушной смеси; это приводит к дальнейшей задержке момента ZZP зажигания до значений KW до примерно 20°-25° на участке 81. Мгновенное число nlst оборотов двигателя 8 внутреннего сгорания резко понижается схемой 33 блокировки числа оборотов. Если состояние нагружения изменяется с режима полной нагрузки на режим холостого хода, что показано пунктирной линией 82, то на участке 83 изменяется подводимое количество рабочей смеси, так что для поддержания числа оборотов момент зажигания перемещается, в частности, скачкообразно, от позднего зажигания на участке 81 к раннему зажиганию на участке 83. Момент ZZP зажигания переходит за порог дезактивации ZZPdeaktiv для момента зажигания, который в данном варианте осуществления находится на уровне примерно 5° перед ОТ. Если на протяжении определенного задаваемого количества оборотов коленчатого вала момент ZZPi зажигания остается в области преждевременного зажигания, раньше момента ZZPdeaktiv зажигания порога дезактивации, то схема 33 блокировки числа оборотов отключается. Таким образом, отключение происходит всегда, когда момент ZZPi зажигания, установленный схемой 33 блокировки числа оборотов, находится раньше, чем заданный момент ZZPdeaktiv зажигания. При отключенной схеме 33 блокировки числа оборотов момент ZZPi зажигания постоянен и находится в области заданного момента ZZPdeaktiv зажигания, на уровне KW примерно от 3° до 7° перед ОТ.

Отключение схемы 33 блокировки числа оборотов предпочтительно происходит только в том случае, если во время нескольких последовательных оборотов коленчатого вала момент ZZPi зажигания находится раньше заданного момента ZZPdeaktiv зажигания, то есть состояние преждевременного зажигания продолжается в течение заданного отрезка времени.

Имеется возможность целесообразно предусматривать, чтобы при каждом опережении заданного момента зажигания ZZPdeaktiv счетчик 74 увеличивался на величину приращения, чтобы тогда отключать схему 33 блокировки числа оборотов при достижении предельного Zdeaktiv счетчика. Благодаря имеющемуся счетчику или предельному значению Zdeaktiv счетчика обеспечивается также, например, то, что схема 33 блокировки числа оборотов не отключается сразу по наличию критерия отключения, но отключение схемы 33 блокировки числа оборотов происходит предпочтительно только тогда, когда критерий отключения существует в течение заданного отрезка At времени (фиг. 8). Отрезок At времени может определяться разным способом, например, истечением определенного времени задержки, увеличением значения счетчика, заданным количеством оборотов коленчатого вала или другими подобными показателями.

Путем усреднения момента ZZPi зажигания нескольких последовательных оборотов коленчатого вала обеспечивается устранение влияния резко выпадающих значений и установление на участке 83 с высокой степенью надежности естественного холостого хода.

Для распознавания полной нагрузки может оказаться целесообразным предусматривать соответственно отключению при преждевременном зажигании также отключение при крайне позднем зажигании; соответственно, выбирается заданный момент ZZP'deaktiv зажигания, в показанном на фиг. 8 варианте осуществления - в области позднего зажигания при примерно 10°-12° после верхней мертвой точки ОТ поршня 10. Схема 33 блокировки числа оборотов отключается тогда, когда установленный момент ZZPi зажигания однажды или неоднократно находится позже, чем заданный момент зажигания ZZP'deaktiv.

В дальнейшем самостоятельном варианте осуществления изобретения возможно также отключение схемы 33 блокировки числа оборотов в зависимости от величины изменения ΔZZP момента зажигания. Если изменение ΔZZP момента зажигания по своей величине превышает заданное значение, то происходит отключение схемы 33 блокировки числа оборотов. Таким образом, дезактивация схемы 33 блокировки числа оборотов может производиться уже тогда, когда происходит переход от позднего зажигания к раннему зажиганию, как показано на фиг. 8 двойной стрелкой, представляющей изменение ΔZZP момента зажигания.

В варианте осуществления по фиг. 9 дезактивация схемы 33 блокировки числа оборотов выполняется в зависимости от тактовой частоты ASR прерывания. На первом участке 90 имеет место стартовое положение дроссельной заслонки; только на каждый четвертый оборот коленчатого вала зажигание включается; тактовая частота ASR прерывания составляет 75%.

На следующем участке 91 имеет место полная нагрузка. Пользователь прибавил газ из стартового положения дроссельной заслонки, чтобы выйти из положения пусковой блокировки акселератора. Повышенная подача рабочей смеси приводит к еще более интенсивному прерыванию; зажигание включается только на каждый пятый оборот коленчатого вала; тактовая частота ASR прерывания составляет 80%.

При изменении нагрузки от полной на участке 91 до холостого хода на участке 92 тактовая частота ASR прерывания значительно уменьшается, с 80% до 50%, то есть в режиме холостого хода на каждый второй оборот коленчатого вала приходится включение зажигания; тактовая частота ASR прерывания составляет 50%. Таким образом, имеется возможность для отключения схемы 33 блокировки числа оборотов отслеживать тактовую частоту ASR прерывания, чтобы - если порог 93 дезактивации переходится или превышается в другой связи - отключать схему 33 блокировки числа оборотов, так как в этом случае можно исходить из наличия естественного холостого хода.

На фиг. 10 представлена схема последовательности операций для распознавания типа горения. Распознавание типа горения активно только в случае, если мгновенное число nlst оборотов меньше частоты nK вращения при включении сцепления. Соответственно предусмотрен этап 100 решения.

Если мгновенное число nlst оборотов меньше частоты nK вращения при включении сцепления, то определяется разность An между мгновенным числом nlst оборотов и числом nm-1 оборотов предыдущей частоты вращения коленчатого вала (поле 109). Если найденное число An оборотов больше заданного значения nD разности, сгорание имеет место; этап 101 решения передает управление к находящемуся справа полю 102 "зажигания со сгоранием".

Если значение An меньше заданной разности nD числа оборотов - сгорание не произошло, несмотря на зажигание, и этап решения 101 передает управление находящемуся снизу полю 103 "зажигания без сгорания".

Если зафиксировано сгорание, через поле 102 на регистр 104 сдвига подается "1"; если сгорания не происходит, через поле 103 в регистр сдвига вводится "0". Таким образом, за каждый оборот коленчатого вала в регистре сдвига записываются, в зависимости от имевших место сгораний, значения "0" или "1", которые следуют друг за другом в виде ряда.

Содержимое окна 105 регистра 104 сдвига подводится к блоку распознавания типа горения, который на этапе 106 решения путем сравнения с заданными образцами узнает, имеет ли место холостой ход или имеет ли место полная нагрузка. Если окно 105, например, имеет содержимое в виде 101001010011, представленное на фиг. 10, то налицо последовательность циклов горения, характерная для холостого хода; двигатель внутреннего сгорания находится в режиме естественного холостого хода. Значит, возможно отключение схемы блокировки числа оборотов.

Если окно 105, напротив, показывает ряд следующих друг за другом единиц, значит, зажигание и сгорание происходит при каждом обороте коленчатого вала, так что узнается последовательность циклов горения, характерная для полной нагрузки; двигатель внутреннего сгорания находится в режиме работы с полной нагрузкой.

Окно 105 оформлено так, что в нем регистрируется заданное количество последовательных оборотов коленчатого вала со сгоранием или без сгорания. В показанном варианте осуществления регистрируются 13 последовательных оборотов коленчатого вала; может оказаться целесообразным привлекать для распознавания типа горения большее или меньшее количество оборотов коленчатого вала.

В зависимости от результата распознавания типа имеется возможность считывать на выходах 107, 108 этапа 106 решения состояние нагрузки двигателя 8 внутреннего сгорания; таким образом, возможна дезактивация схемы блокировки числа оборотов в зависимости от сигналов выходов 107, 108.

Claims (24)

1. Способ управления числом оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания в направляемом вручную рабочем инструменте (1), в котором к двигателю (8) внутреннего сгорания подводят топливовоздушную смесь, а коленчатый вал (13) двигателя (8) внутреннего сгорания приводит в движение рабочий орган (4) посредством муфты (6), осуществляющей сцепление в зависимости от числа (n) оборотов двигателя, причем муфта (6) производит соединение привода с коленчатым валом (13) при числе оборотов, превышающем частоту (nK) вращения при включении сцепления, и прерывает соединение привода с коленчатым валом (13) при числе оборотов ниже частоты (nK) вращения при включении сцепления, с расположенной в камере (22) сгорания двигателя (8) внутреннего сгорания свечой (23) зажигания, которая управляется устройством (24) для зажигания, а также со схемой (33) блокировки числа оборотов, включаемой при запуске двигателя (8) внутреннего сгорания, при помощи которой мгновенное число (nlst) оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания устанавливают ниже частоты (nK) вращения при включении сцепления, причем схема (33) блокировки числа оборотов определяет управляющую переменную (37), в зависимости от величины которой адаптируют параметры эксплуатации двигателя (8) внутреннего сгорания для изменения мгновенного числа (nlst) оборотов, отличающийся тем, что схему (33) блокировки числа оборотов отключают тогда, когда значение управляющей переменной (37) процесса регулирования, определенной для адаптации параметров эксплуатации схемы блокировки числа оборотов (33), находится вне заданного диапазона абсолютной величины управляющей переменной (37).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диапазон определяют абсолютным нижним предельным значением (Gmin) и абсолютным верхним предельным значением (Gmax).

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что абсолютную величину управляющей переменной (37) сравнивают с нижним предельным значением (Gmin) и/или с верхним предельным значением (Gmax).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управляющая переменная (37) представляет собой параметр (35) управления процесса регулирования.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что параметром (35) управления является количество воздуха, подводимого к двигателю (8) внутреннего сгорания.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что параметром (35) управления является количество топлива, подводимого к двигателю (8) внутреннего сгорания.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что параметром (35) управления является момент (ZZP) зажигания.

8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что параметром (35) управления является тактовая частота (ASR) прерывания зажигания.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управляющая переменная (37) представляет собой управляющее воздействие (36) процесса регулирования.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что регулируют подвод топлива к топливному клапану (17), причем управляющим воздействием (36) является продолжительность открывания топливного клапана (17).

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что управляющим воздействием (36) является количество последовательных оборотов коленчатого вала с зажиганием.

12. Способ по п. 9, отличающийся тем, что управляющим воздействием (36) является абсолютный момент зажигания (ZZP).

13. Способы по п. 9, отличающийся тем, что управляющим воздействием (36) является величина изменения момента зажигания.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что схема (33) блокировки числа оборотов определяет управляющую переменную (37) в зависимости от мгновенного числа (nlst) оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания.

15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что схема (33) блокировки числа оборотов определяет управляющую переменную (37) в зависимости от разности между мгновенным числом (nlst) оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания и заданным граничным числом (nG) оборотов.

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рабочим инструментом (1) является цепная мотопила, углошлифовальная машина, секатор, триммер или духовое устройство.

17. Способ управления числом оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания в направляемом вручную рабочем инструменте (1), в котором к камере (22) сгорания двигателя (8) внутреннего сгорания, ограниченной поршнем (10), подводят топливовоздушную смесь, а коленчатый вал (13) двигателя (8) внутреннего сгорания приводит в движение рабочий орган (4) посредством муфты (6), осуществляющей сцепление в зависимости от числа (n) оборотов двигателя, причем муфта (6) производит соединение привода с коленчатым валом (13) при числе оборотов, превышающем частоту (nK) вращения при включении сцепления, и прерывает соединение привода с коленчатым валом (13) при числе оборотов ниже частоты (nK) вращения при включении сцепления, с расположенной в камере (22) сгорания двигателя (8) внутреннего сгорания свечой (23) зажигания, которая управляется устройством (24) для зажигания таким образом, что воспламеняющая искра создается в зависимости от угла поворота коленчатого вала (13), а также со схемой (33) блокировки числа оборотов, включаемой при запуске двигателя (8) внутреннего сгорания, при помощи которой мгновенное число (nlst) оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания устанавливают ниже частоты (nK) вращения при включении сцепления, причем для изменения мгновенного числа (nlst) оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания схема (33) блокировки числа оборотов изменяет момент зажигания (ZZP) свечи (23) зажигания, отличающийся тем, что при каждом обороте коленчатого вала (13) момент зажигания (ZZP), установленный схемой (33) блокировки числа оборотов, сравнивают с заданным моментом (ZZPdeaktiv) зажигания, а схему (33) блокировки числа оборотов отключают тогда, когда установленный момент (ZZP) зажигания превышает заданный момент (ZZPdeaktiv) зажигания.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что отключение схемы (33) блокировки числа оборотов производят только тогда, когда установленный момент (ZZP) зажигания превышает заданный момент (ZZPdeaktiv) зажигания на протяжении нескольких последовательных оборотов коленчатого вала (13).

19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что при превышении заданного момента (ZZPdeaktiv) зажигания увеличивают на определенную величину приращения значение счетчика, а схему (33) блокировки числа оборотов отключают при достижении предельного значения (zG) счетчика.

20. Способ по п. 17, отличающийся тем, что заданный момент (ZZPdeaktiv) зажигания находится перед верхней мертвой точкой (ОТ) поршня (10).

21. Способ по п. 17, отличающийся тем, что момент зажигания (ZZPi), определяемый схемой (33) блокировки числа оборотов для одного оборота коленчатого вала, находят путем усреднения на протяжении нескольких последовательных оборотов коленчатого вала.

22. Способ по п. 17, отличающийся тем, что схема (33) блокировки числа оборотов определяет управляющую переменную (37) в зависимости от мгновенного числа (nlst) оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания.

23. Способ по п. 17, отличающийся тем, что схема (33) блокировки числа оборотов определяет управляющую переменную (37) в зависимости от разности между мгновенным числом (nlst) оборотов двигателя (8) внутреннего сгорания и заданным граничным числом (nG) оборотов.

24. Способ по п. 17, отличающийся тем, что рабочим инструментом (1) является цепная мотопила, углошлифовальная машина, секатор, триммер или духовое устройство.

Images