专利名称：用于内燃机的具有足够能量的火花的点火电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的、尤其是用于在手持式工作器具中内燃机的点火电路，其中该内燃机具有一个气缸和一个在气缸中构成的燃烧室，它由一个上下移动的活塞限定并且驱动一个支承在曲轴外壳中的曲轴旋转，该点火电路具有一个电磁感应回路和一个附属于感应回路的、随着曲轴旋转的磁极转子，它根据曲轴的位置使感应回路中的磁流周期性地改变，所述点火电路还具有一个带有一个电容的电子控制电路，该电容与感应回路的一个充电线圈连接并且由充电线圈的感应电压充电，所述点火电路还具有一个放电电路，它在给定的曲轴位置中使电容通过一个点火线圈放电，其中点火线圈与一个伸进燃烧室里面的点火塞连接，用于点燃位于燃烧室中的混合物。
背景技术：
通常已知这种点火电路、也称为电容点火电路。它们具有一个牢固的、简单的结构并且已经在实践中经受过多重考验。
对于两冲程发动机在内燃机的怠速中产生不均匀的燃烧。已经确认，在两冲程发动机的怠速运行中例如只有每个第三曲轴回旋才产生具有相应转速升高的完全燃烧。在个别情况下只有在第六或第七曲轴回转以后才观察到燃烧。
发明内容
本发明的任务是，尤其在怠速时改善在内燃机气缸燃烧室中的燃烧并且保证混合物的可靠点火。
这个任务通过一种用于内燃机的、尤其是用于在手持式工作器具中内燃机的点火电路得以实现，其中该内燃机具有一个气缸和一个在气缸中构成的燃烧室，它由一个上下移动的活塞限定并且驱动一个支承在曲轴外壳中的曲轴旋转，该点火电路具有一个电磁感应回路和一个附属于感应回路的、随着曲轴旋转的磁极转子，它根据曲轴的位置使感应回路中的磁流周期性地改变，所述点火电路还具有一个带有一个电容的电子控制电路，该电容与感应回路的一个充电线圈连接并且由充电线圈的感应电压充电，所述点火电路还具有一个放电电路，它在给定的曲轴位置中使电容通过一个点火线圈放电，其中点火线圈与一个伸进燃烧室里面的点火塞连接，用于点燃位于燃烧室中的混合物。根据本发明，由一个转速分析电路监控放电电路，并且当转速曲线具有一个偏离一个给定阈值的转速变化时，则过调地作用于放电电路。
所述任务还通过一种用于点燃在内燃机燃烧室中的混合物的方法得以实现，其中在内燃机的气缸中构成燃烧室并且由一个上下移动的活塞限定，它驱动一个支承在曲轴外壳中的曲轴旋转，该内燃机具有一个电磁感应回路和一个附属于感应回路的、随着曲轴旋转的磁极转子，它根据曲轴的位置使感应回路中的磁流周期性地改变，还具有一个带一个电容的控制电路，所述电容与感应回路的一个充电线圈连接并且由充电线圈的感应电压充电，以及具有一个放电电路，它在给定的曲轴位置中使电容通过一个点火线圈放电，其中点火线圈与一个伸进燃烧室里面的点火塞连接，用于点燃位于燃烧室中的混合物。根据本发明，所述点火电路为了点燃燃烧室中的混合物产生两个在时间上相互衔接的分点火火花，其中一个第一分点火火花在活塞的上死点之前给出，而第二分点火火花在活塞的上死点处给出。
按照本发明的基本思想，所述点火电容不仅通过一个曲轴回转、而且通过多个曲轴回转进行充电。因此在点火电容中可以没有大的点火电路变化地储存较大的能量，在其放电时通过点火线圈实现一个强烈的、长时间燃烧的点火火花。一个强烈的、最好长时间燃烧的点火火花提供良好燃烧的保障，由此在怠速运行时可以使燃烧顺序变得均匀。
在本发明的一种实施方式中所述放电电路由一个转速分析电路监控，当转速曲线具有一个偏离给定阈值的转速变化、例如低于或超过该阈值时，则该分析电路作用于放电电路。
对于两冲程发动机，通过转速分析电路检测在充分燃烧以后的转速升高，用于按照对于转速升高的确定对于下面的曲轴回转防止电容放电、即抑制一个点火火花。可以利用在充电线圈中感应的、第二曲轴回转的电压对电容继续充电，由此对于一个接下来的曲轴回转来说所述电容的放电导致一个强烈的、最好长时间燃烧的点火火花，它为可靠的燃烧提供了保障。由此可以在怠速情况下产生均匀的燃烧，由此使怠速转速更稳定。
本发明也可以毫无问题地用于四冲程发动机。对于四冲程发动机，关于曲轴角的转速曲线在活塞为了压缩混合物的向上行程时显示出一个明显的转速降。这个转速指示出，降在达到上死点(OT)时必须实现一个点火，因为压缩的混合物位于燃烧室里面。因此转速分析电路在转速变化超过一个给定阈值时立刻激活放电电路，由此对于接下来的OT直接点火。在点火后所述转速分析电路截止放电电路，用于防止点火电容在接下来的曲轴回转时放电。对于四冲程发动机，确定衔接燃烧的曲轴回转，用于从敞开的出口排出废气，因此一个点火火花是多余的。所述分析电路抑制点火火花并由此防止点火电容放电，由此只有在接下来的向上行程时才又接通放电电路，用于在第三曲轴回转中重新点火。
为了改善在内燃机燃烧室中的燃烧，按照本发明的另一解决方案规定，使点火火花分成在时间上相互衔接的分点火火花。通过这种方法可以提高点火的安全性。如果例如第一分点火火花没有导致燃烧，通过一个第二分点火火花提高燃烧的可靠性。只要存在能量，也可以触发其它的、下面的第三、第四等分点火火花。适宜的是分点火火花的间隔位于0°KW至30°KW的范围内、最好在约3°KW至30°KW的范围内。如果选择零或接近零的间隔，则分点火火花共同构成一个单独的具有长的燃烧持续时间的点火火花，其中也可以适宜地使燃烧持续时间与点火火花重叠。
用于提供两个或多个点火火花所需的能量例如可以通过在燃烧后对于点火的抑制来提供；实现一个具有两个或多个磁铁的磁极转子结构也是适宜的，由此在每转中多次地感应一个电压，它在一个适合的蓄能器、例如一个电容中充电。
为了产生分点火火花可以使一个公共的电容以单独分放电的方式放电，其中每个分放电触发一个分点火花。也可以适宜地对每个分点火火花附设一个电容并且使所设置的电容在时间上错开地通过一个公共的点火线圈放电。
由其它权利要求、说明书和附图给出本发明的其它特征，在附图中示出本发明的实施例。附图中
图1以示意图示出一个具有电容点火的内燃机，图2示出电容电压与转速的曲线图，图3示出一个转速曲线在一个两冲程发动机的多个曲轴回转上的示意图，图4示出一个四冲程发动机在多个曲轴回转上的转速曲线示意图，图5示出一个具有一个磁极转子和两个磁铁的点火装置的示意图，图6示出一个具有两个充电电容的点火电路的电路图，图7示出一个点火顺序与曲轴角的示意图。
具体实施例方式
在按照图1的示意图中示出一个具有一个从属的点火电路2的内燃机1。该内燃机1具有一个常见的结构并且尤其用作一个手持式工作器具的驱动马达，尤其是一个可携带的手持式工作器具，如马达链锯、切割机、清除切割机、鼓风机或类似设备。
所述内燃机1具有一个气缸3和一个在气缸3中构成的燃烧室4，它由一个上下运动的活塞5限定。该活塞5通过一个连杆6与一个曲轴7连接，该曲轴支承在一个曲轴外壳8里面。该活塞5驱动曲轴7旋转，其中一个磁极转子10随着曲轴7旋转，该磁极转子在本实施例中由风扇叶轮9构成。在磁极转子10中设置一个具有一个磁铁11的极靴，其磁极N，S指向风扇叶轮9的圆周方向。
对旋转的磁极转子10在马达外壳上附设一个位置固定的磁轭12，该磁轭与极靴一起在磁极转子10中构成一个感应回路13。
在磁轭12上，在本实施例中在一个磁轭侧腿12a上设置一个充电线圈14，它与一个设置在一个放电电路15中的电容16电连接。该电容16由放电电路15通过一个点火线圈17的初级绕组放电，其次级绕组通过一个点火电缆18与一个火花塞19连接，通过该火花塞点燃在燃烧室4中存在的混合物。
所述曲轴7的转速可以适宜地通过一个触发线圈20量取，该触发线圈设置在另一磁轭侧腿12b上。所述触发线圈20的信号通过一个脉冲形成器21输送到一个微控制器22，它还包括一个转速分析电路23。该转速分析电路23控制放电电路15，由此根据转速分析电路23致动或不致动(截止)放电电路15。
所述磁轭12通过极靴与风扇叶轮9或磁极转子10的每个回转连接，由此在磁轭12中周期性地在感应回路13中建立或去掉一个磁流，该磁流在充电线圈14和触发线圈20中感应出一个感应电压。该充电线圈14的感应电压通过线路分支24输送到用于对电容16供电的放电电路15，如图2所示，该电容根据转速n充电到一个电压U。在电容中存储的能量E＝1/2CU2由放电电路15根据一个在微控制器22的控制导线25上的控制信号给到点火线圈17的初级绕组上，由此在电容16放电过程中在次级线圈中得到一个高压脉冲，它通过点火电缆18输送到点火塞19并且在那里释放一个点火花用于点燃在燃烧室4中的混合物。
触发点火Z的时刻由微控制器22确定，该微控制器通过触发线圈20得到并处理一个转速信息。
也可以选择在充电线圈14的信号输出29上量取转速信号，为此使充电线圈14的输出通过一个信号扫描器26与微控制器22连接。
在图3中示出一个转速n在曲轴角°KW上的转速曲线，其中转速曲线30强烈地振荡。这个强烈振荡的转速曲线30对于一个两冲程发动机尤其在怠速情况下是典型的，因为在怠速情况下对于每个曲轴回转可以不在燃烧室4中开始燃烧。
如果在上死点OT1处实现点火Z，则转速n直到下死点UT处明显提高，这可以由微控制器22的转速分析电路23轻易地识别。这个转速升高Δn可以在例如600至800转的范围。
在通过下死点UT以后对于下一燃烧循环实现压缩运行，其中按照本发明在达到OT2时抑制点火Z。在通过上死点OT2以后由于非压缩运行实现一个略微的转速升高，然后再下降直到下一上死点OT3。
现在按照本发明规定，所述转速分析电路23监控转速升高Δn并且在转速升高超过一个例如500转的阈值时截止用于下面的曲轴回转的放电电路15。这意味着，在OT2处阻止点火并因此阻止电容16放电，由此使电容16由于充电线圈14中的新的感应电压而继续充电，如同在图2中以点划线27给出的那样。实线28给出在相应充电以后在一个曲轴回转上的电容电压。该电容16按照线27通过两个曲轴回转来储存能量，它们在达到接下来的上死点OT3时被利用，用于在点火塞19上产生一个强烈的、长时间燃烧的点火火花。由此对于在燃烧室4中的燃烧给出最好的条件并且可以在第三曲轴回转中可靠地期待混合物的点火。通过两个曲轴回转来存储点火能量，这保证强烈的、长时间燃烧的点火火花，这有利地保证在燃烧室4中发生的燃烧。
适宜的是，设计转速分析电路23，使得磁极转子10的对应两个回转用于对电容16充电，由此只对于第一、第三、第五、第七、第2N-1(N＝1，2，3，4，...)个曲轴回转实现点火。也可以适宜地使曲轴回转的数目无规律地构成，在曲轴回转时抑制电容16放电，或者利用两个或多个曲轴回转用于使电容16充电。也可能出现这种情况，如同在OT5中所示，尽管产生一个点火火花Z，但是没有实现燃烧并因此没有转速升高。在这种运行状态时在下面的曲轴回转中在OT6中重新点火，用于引起燃烧。只有在产生转速升高以后转速分析电路23才再次对于例如一个下面的曲轴回转来说截止放电电路，由此使电容16再充电到一个较高的电压U。
所述微控制器22最好保证，只有当马达位于怠速模式时，转速分析电路23才抑制点火并防止电容16放电。这一点适宜地通过对于转速的监控来实现；当内燃机转速位于一个给定的运行转速以下时，如上所述由转速监控电路23防止电容16对于一个或多个曲轴回转而进行放电。优选使转速监控电路在每分钟2000至2500转的转速范围内有效。
按照本发明通过一个转速分析电路23控制放电电路15，这不仅可以用于一个两冲程发动机，而且也用于四冲程发动机。在图4中示出一个四冲程发动机的转速曲线。这种四冲程发动机在曲轴角°KW上具有一个均匀的转速曲线31，其中在工作循环AT中压缩混合物时确定一个明显的转速下降Δn。转速下降在上死点OT1中点火Z后通过产生燃烧再进行补偿，由此在UT区基本上再出现怠速转速。在怠速循环LT中，运行经过接下来的上死点OT2，并且对于转速没有重要影响，因为出口被打开并且不执行压缩工作。只有达到下一上死点OT3时才再进行压缩工作，这又导致一个相应的转速下降Δn。
在一个四冲程发动机中如此设计所述转速分析电路23，在识别到每分钟例如200转的转速下降Δn时识别压缩行程，然后立刻通过控制导线25接通放电电路，它在接下来的上死点OT1或OT3处通过点火线圈17使电容16放电，由此在点火塞19上产生一个点火火花Z。对于四冲程发动机，转速变化Δn的阈值明显低于两冲程发动机中的阈值；对于一个四冲程发动机，例如每分钟Δn＝200转的转速变化对于一个工作行程是显著的，在其结束时立刻点火。对于一个四冲程发动机来说，转速分析电路23可以位于整个运行区上，因为在打开出口时可以有规律地抑制点火火花Z，即，可以防止电容16放电。因此对于四冲程发动机可以在整个转速区上在OT1，OT3，OT5等中实现点火。
在按照图5的实施例中示出一个具有两个磁铁11和11a的磁极转子10，磁铁在直径上相互对置并且随着曲轴7旋转。因此在磁轭12的线圈中对于每个回转来说两次地感应出一个电压，它可以用于电容16充电(图1)。通过按照图5的装置也可以在内燃机的局部负荷区或满负荷区在点火塞19上提供一个强烈的点火火花，而不必抑制点火。
有利地这样设计点火电路2，对于在内燃机1燃烧室4中的混合物点火来说产生两个分点火火花Z1，Z2(图7)，两个分点火火花的间隔位于约0°至30°KW的范围内，其中在图7中一个第一分点火火花Z1例如30°KW在活塞5的上死点OT之前给出，而一个第二分点火火花Z2在活塞5的上死点OT处点火。在图7中给出点火花Z1和Z2在时间上30°KW的时间间隔t；该时间间隔t相应地适配于内燃机的运行条件和其特征数据，其中当分点火火花Z1和Z2的燃烧周期相互重叠时也是适宜的。
为了产生分点火火花Z1和Z2可以设有一个公共的电容16，如图1所示的那样。这个电容16在时间上相互衔接的分放电中通过点火线圈17放电，为此可以使放电电路15相应适配地构成。
优选按照图6的示意电路图构成点火电路。所述充电线圈14使两个电容16.1和16.2充电，它们位于并联的分支上并且共同连接到点火线圈17上。两个电容16.1和16.2通过控制元件55连接到充电线圈14上并且可以通过控制元件44放电。所述控制元件44和55适宜地是晶闸管或类似的半导体元件，它们可以通过分开的控制接头相互独立地单独点火。
因此电容16.1的充电对于第一曲轴回转来说可以通过导电地接通从属的控制元件55来实现，而对于第二曲轴回转来说中断与电容16.1的连接，并且通过控制元件55使充电线圈14导电地接通到电容16.2的连接。如果磁极转子结构如图5所示，则可以使磁铁11的感应信号接通到所述一个电容16.1并且使通过磁铁11a感应的第二信号接通到电容16.2。
为了触发点火塞19上的点火火花，可以使电容16.1和16.2的并联分支通过从属的控制元件44分别独立或也可共同地放电，这导致在点火塞19上的一个相应的分点火火花Z1，Z2。
通过这种形式的双点火不仅改善燃烧，而且还在不利的条件下在燃烧室中也保证点火。
按照本发明的方法不仅可以用于两冲程发动机，而且也可以有利地用于其它的单缸或多缸的发动机、四冲程发动机或类似物。
权利要求
1.用于内燃机的点火电路，其中该内燃机(1)具有一个气缸(3)和一个在气缸(3)中构成的燃烧室(4)，它由一个上下移动的活塞(5)限定并且驱动一个支承在曲轴外壳(8)中的曲轴(7)旋转，该点火电路具有一个电磁感应回路(13)和一个附属于感应回路(13)的、随着曲轴(7)旋转的磁极转子(10)，它根据曲轴(7)的位置使感应回路(13)中的磁流周期性地改变，所述点火电路还具有一个带有一个电容(16)的电子控制电路(2)，该电容与感应回路(13)的一个充电线圈(14)连接并且由充电线圈(14)的感应电压充电，所述点火电路还具有一个放电电路(15)，它在给定的曲轴位置中使电容(16)通过一个点火线圈(17)放电，其中点火线圈(17)与一个伸进燃烧室(4)里面的点火塞(19)连接，用于点燃位于燃烧室(4)中的混合物，其特征在于，由一个转速分析电路(23)监控放电电路(15)，并且当转速曲线(30)具有一个偏离一个给定阈值的转速变化(Δn)时，则过调地作用于放电电路(15)。
2.如权利要求1所述的点火电路，其特征在于，所述内燃机(1)是一个两冲程发动机，并且转速分析电路(23)在超过阈值时使放电电路(15)对于下一曲轴回转截止，用于抑制电容(16)的放电和点火(Z)。
3.如权利要求1所述的点火电路，其特征在于，所述内燃机是一个四冲程发动机并且转速分析电路(23)使放电电路截止，用于抑制点火和电容(16)放电并且在超过阈值时接通放电电路(15)，由此在一个接下来的上死点(OT1)处使电容(16)放电并且实现点火(Z)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的点火电路，其特征在于，在一个给定的运行转速以下激活转速分析电路(23)。
5.如权利要求4所述的点火电路，其特征在于，所述给定的运行转速位于怠速转速范围内。
6.如权利要求1所述的点火电路，其特征在于，所述转速分析电路(23)通过一个微控制器(22)构成。
7.如权利要求1所述的点火电路，其特征在于，所述转速分析电路(23)对于感应回路(13)中的一个触发线圈(20)的信号作为转速信号来进行分析。
8.如权利要求1所述的点火电路，其特征在于，所述转速分析电路(23)对于充电线圈(15)的信号作为转速信号来进行分析。
9.如权利要求1所述的点火电路，其特征在于，所述点火电路用于手持式工作器具的内燃机。
10.用于点燃在内燃机燃烧室中的混合物的方法，其中在内燃机(1)的气缸(3)中构成燃烧室(4)并且由一个上下移动的活塞(5)限定，它驱动一个支承在曲轴外壳(8)中的曲轴(7)旋转，该内燃机具有一个电磁感应回路(13)和一个附属于感应回路(13)的、随着曲轴(7)旋转的磁极转子(10)，它根据曲轴(7)的位置使感应回路(13)中的磁流周期性地改变，还具有一个带一个电容(16)的控制电路(2)，所述电容与感应回路(13)的一个充电线圈(14)连接并且由充电线圈(14)的感应电压充电，以及具有一个放电电路(15)，它在给定的曲轴位置中使电容(16)通过一个点火线圈(17)放电，其中点火线圈(17)与一个伸进燃烧室(4)里面的点火塞(19)连接，用于点燃位于燃烧室(9)中的混合物，其特征在于，所述点火电路(2)为了点燃燃烧室(4)中的混合物产生两个在时间上相互衔接的分点火火花(Z1，Z2)，其中一个第一分点火火花(Z1)在活塞(5)的上死点(OT)之前给出，而第二分点火火花(Z2)在活塞(5)的上死点(OT)处给出。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述分点火火花(Z1，Z2)的时间间隔(t)位于0至30°KW之间。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述分点火火花(Z1，Z2)的燃烧持续时间相互重叠。
13.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，为了产生分点火火花(Z1，Z2)，一个公共的电容(16)以时间上相互衔接的分放电通过点火线圈(17)放电。
14.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，为了产生分点火火花(Z1，Z2)设有两个电容(16.1，16.2)，它们通过点火线圈(17)在时间上错开地放电。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法用于手持式工作器具的内燃机。
全文摘要
本发明涉及一种用于手持式工作器具中的内燃机的点火电路。在内燃机的气缸中构成一个燃烧室，它由一个由曲轴驱动的活塞限定。设有一个电磁感应回路(13)和一个附属于感应回路(13)的、随着曲轴旋转的磁极转子，它周期性地改变感应回路(13)中的磁流。一个点火电容(16)由感应回路(13)的一个充电线圈(14)充电并通过一个放电电路(15)由点火线圈(17)放电，该点火线圈与一个伸进燃烧室(4)里面的点火塞(19)连接。为了实现一个有力的点火火花，当转速曲线(30)具有一个超过一个给定阈值的转速变化(Δn)时，由一个转速分析电路(23)防止点火电容(16)放电。
文档编号F02P1/08GK1912378SQ20061011096
公开日2007年2月14日 申请日期2006年8月11日 优先权日2005年8月12日
发明者E·施伯, H·罗伊芬, M·阿布-阿利, H·尼克尔, H·罗斯坎普, J·施罗萨茨克 申请人:安德烈亚斯.斯蒂尔两合公司