專利名稱：具有用于診斷的數據連接的便攜式手持加工設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種手持的加工設備(Arbdtsgeraet)，尤其是便攜式 手持加工設備如機動鏈鋸、磨切機、切割機、鼓風機或類似設備，它 具有設置在設備外殼內的、由內燃機構成的驅動單元，該內燃機具有 帶著燃燒室和火花塞的汽缸，其中所述燃燒室被驅動著曲軸的活塞所 界定，并且所述手持加工設備具有控制著所述驅動單元的、帶有微控 制器的中央單元，該中央單元通過點火控制器與火花塞連接，并且根 據曲軸的轉速在適合的點火時刻在火花塞上釋放點火火花，并且所述
手持加工設備具有與所述中央單元連接的數據存儲器和用于提供所必 需的電能的能量供應單元。
背景技術：
眾所周知這種便攜式手持加工設備。在設備外殼的內部，具有由內 燃機組成的驅動單元，它具有帶著燃燒室和火花塞的汽缸。燃燒室由 活塞界定，活塞驅動曲軸外殼中的曲軸。燃燒室還具有火花塞，火花 塞通過點火單元根據曲軸的轉速和轉位在適合的點火時刻放出點火火 花，用于在燃燒室中點燃吸入的燃料/空氣混合物。為此對驅動單元附 設具有微控制器的電子的中央單元，中央單元例如用于計算點火時 刻，并且為了運行使微控制器連接于數據存儲器。微處理器也可以完 成其它任務，和/或控制其它裝置如噴射閥和/或讀入傳感值。通過能量 供應單元提供用于使中央單元運行、如為火花塞或其它耗能器供電所 必需的能量，該能量供應單元可以構造為由曲軸驅動的發電機 (Generator)，并且每轉曲軸回轉給出至少一個電壓波(Spannungs-welle )。
發明內容
本發明的目的是，這樣改進屬于此類的加工設備，使得服務工程師 能夠以簡單的方式獲取運行數據，并且優選也可以改變內燃機的運行 數據。
按照本發明，這個目的由此得以實現通過接口 ( Schnittstelle) 從設備外殼外部實現對中央單元的數據存取。在此有利地使接口雙向 地敷設，由此不僅可以調出數據，而且也可以將數據寫入點火單元。 因此對于專業人員提供了這樣的機會主動地例如在維護期間干預點 火單元，用于例如調整點火時刻、更新軟件或者也可以為了分析故障 而強求某些運行狀態。
現有的數據存儲器可以用于寫入和調出數據，如機器編號、購買 日期、銷售商、運行時間、維修數據，其中可以無需打開設備外殼地 獲得數據。
器，并且寄存在數據存儲器里面，其中數據存儲器的數據確保無電流 地得以保留。在設備外殼內部在運行期間所獲得的數據被寄存在數據 存儲器里面，并且可以通過接口隨時從設備外殼外部調出。
按照本發明，為了調出數據無需對于接口進行較大的結構上的干 預，因為對于驅動單元運行所必需的、位于設備外殼內部的構件被用 作為從數據存儲器和/或向數據存儲器輸送數據的接口 。因此在設備外 殼內部不必進行結構上的變化；根據軟件實現附加數據如運行參數在 數據存儲器中的獲得和存儲。
為了與在設備外殼內部的點火單元和/或數據存儲器進行數據交 換，有利地利用驅動單元的本來就存在的電導線作為接口，例如短路 導線。與短路導線的連接可以通過位于設備外殼的壁體中的機械的觸 點來實現，優選通過插接觸點(Steckkontakt)。適宜地通過設置在設 備外殼外部的發射器/接收器實現存取。所述插接觸點可以通過保護罩 覆蓋，用于避免無意識地接觸或臟污。
在本發明的改進方案中，接收器在設備外殼外部被無機械接觸地耦 合到接口上，例如通過電磁的交變場。對此特別適合的是發電機的感 應線圏，為此僅僅將相應的發射/接收線圈在設備外殼外部帶到感應線 團的附近，由此使電磁的交變場不僅可以穿過發射/接收線圈，而且穿 過感應線團。通過感應線圈在設有發動機(Motor)時同時實現供電， 由此從外部將用于運行所需的能量輸送到發動機電路。
因為按照本發明要使用接口 ，該接口由僅僅一個通常只有一根電導
線的線路所組成，因此傳輸技術上優選使用公知的總線技術(Bus-Technologie )。
由其它權利要求、描述和附圖給出本發明的其它特征，在附圖中示 出本發明的下面詳細描述的實施例。附圖中
圖1 以示意圖以機動鏈鋸為例示出一個便攜式手持加工設備，
圖2 以示意圖示出按照圖1的加工設備的驅動單元的方框圖，具 有電子的中央單元，
圖3 以示意圖示出中央單元結構的方框圖，
圖4以示意圖示出在接通耗電器時在加工設備的電停止接頭上的 信號序列，
圖5以示意圖示出在斷開耗電器并進行數據傳輸時在加工設備的 電停止接頭上的信號序列，
圖6以示意圖示出在接通耗電器時在加工設備的電停止接頭上的
信號序列，
圖7以示意圖示出在接通耗電器并進行數據傳輸時在加工設備的 電停止接頭上的振幅調制的信號序列，
圖8以示意圖示出在接通耗電器時在加工設備的電停止接頭上的
信號序列，
圖9以示意圖示出在接通耗電器并進行數據傳輸時在加工設備的
電停止接頭上的頻率調制的信號序列，
圖10以示意圖示出在接通耗電器時在加工設備的電停止接頭上的
信號序列，
圖11以示意圖示出在接通耗電器并進行數據傳輸時在加工設備的 電停止接頭上的具有從外部加入的電壓的信號序列。
具體實施例方式
在圖1中所示的手持加工設備是一種便攜式手持加工設備，它例如 構造成機動鏈鋸50。相應的便攜式手持加工設備是磨切機、鼓風機、 切割機或類似設備。
在加工設備的設備外殼1里，設置有一個驅動單元20，用于驅動
工具，在本實施例中用于驅動一個在導引盤51上環繞的鋸鏈52。該設 備外殼1具有一個后手柄53以及一個前手柄54，對前手柄附設有防護 裝置的釋放桿55。
所述驅動單元20適宜地是內燃機21，如同在圖2中示意示出的那 樣。該內燃機21在本實施例中是單缸的二沖程發動機。同樣可以使用 其它發動機。該內燃機21優選具有大于20cm3且小于250cm3的工作 容積，尤其是小于150 cm3。該內燃機21可以構造為二沖程發動機， 優選構造為具有用于改善廢氣質量的掃氣裝置(Spuelvorlage )的二沖 程發動機。在圖2中示意示出的內燃機21具有一個汽缸2，它具有在 其中上下運動的活塞3，該活塞旋轉地驅動一個在曲軸外殼4中支承著 的曲軸5。為此使曲軸5通過相應的連桿6與活塞3連接。
該活塞3控制一個混合氣入口 10，它在曲軸外殼4處于負壓時通 過一個吸入通道11和一個空氣過濾器17吸入燃燒用空氣，該燃燒用空 氣在通過汽化器12時被混入燃料。也可以通過燃料閥或噴射閥實現燃 料輸入。在本實施例中，通過由活塞3控制的混合氣入口 10將燃料/ 空氣混合物吸入到曲軸外殼4里，并且在活塞向下移動時，通過構造 在汽缸2中的溢流通道7被輸送到燃燒室8里。通過點火控制器13在 火花塞9上釋放點火火花，火花塞將由向上移動的活塞在燃燒室8中 壓縮的燃料/空氣混合物點燃，并且通過活塞3的向下運動來驅動曲軸 5。在燃燒時產生的廢氣通過優選由活塞控制的廢氣出口 18排出。
一個虛線表示的輪子14與曲軸5連接，該輪子可以是飛輪、風機 葉輪或類似的旋轉的構件。在輪子14中設置至少一個磁體19，該磁體 在設置在輪子14的圓周上的、固定在外殼上的感應線圏15中感應出 電壓。輪子14可以包括多個磁體，或者也構造為磁環。所述感應線圏 15可以如同在發電機中那樣設置為位于內側的線團，或者如同點火線 團那樣構造為位于外側的線團。感應線圈15的輸出信號通過一個電的 信號導線16被輸送到點火控制器13，該點火控制器是中央單元40的 部分。由環繞的磁體19和感應線團15所組成的發電機不僅提供用于 在火花塞9上的點火火花的點火能，而且也提供用于點火控制器13本 身以及中央單元40和其它耗電器如燃料噴射閥或其它促動器或傳感器 所必需的電能。
要混入到被吸入的燃燒用空氣中的燃料由燃料箱24和燃料管25
輸送到膜片汽化器12的由膜片控制的調節腔28。燃料由調節腔28通 過主噴嘴26或怠速噴嘴27轉移到汽化器12的吸入通道11里。
所述中央單元40具有微控制器41，它可以被用于根據所測取的內 燃機21的運行參數來計算適合的點火時刻，或者計算噴射閥的或其它 促動器的噴射時刻。此外通過微處理器41也控制數據存儲器42。該數 據存儲器42可以用來提供用于點火控制器的數據，例如存儲點火特征 曲線族，由該點火特征曲線族，微處理器41根據內燃機21的運行參 數提供對于適合的點火時刻所必需的數據。該數據存儲器42還可以作 為微處理器41的工作存儲器；按照本發明，數據存儲器42可以用于 存儲在內燃機運行期間所測取的運行參數，用于例如在維修時將它們 在任意的時刻讀取到外部的接收器31。
為了測取內燃機的運行參數，可以設置傳感器45、 46，例如在曲 軸外殼4中的壓力傳感器46或者在汽缸2區域內的溫度傳感器45。傳 感器45和46與分析單元43連接，該分析單元將所測取的運行參數例 如與預定的界限值進行比較，并且當超過或低于預定的界限值時，總 是將傳感器的輸出信號加入到數據存儲器42里。
在本發明的優選方案中，分析單元43通過信號導線44直接接通感 應線圏15的輸出信號，其中在分析單元中執行算法，通過該算法由感 應線圍15的電壓信號可以推導出內燃機的運行參數。因此通過分析電 壓信號，不僅可以確定內燃機21的轉速，而且還可以讀出燃燒質量、 曲軸角位或其它運行參數。分析單元43分析感應線鳳15的電壓信號， 并且當所計算的運行參數超過或低于例如預定的界限值時，總是將所 獲得的分析結果寄存在數據存儲器42里。
因此在內燃機21運行期間，根據數據接收也將內燃機21的非典型 的運行參數存儲在數據存儲器42里，并且在維修時對于技術人員給出 有價值的提示。
適宜地將數據存儲器42為了存儲內燃機21的運行參數這樣地調 整，使得對于充滿的數據存儲器42按照移位寄存器的形式由最新的數 據覆蓋最老的數據。通過這種方式，在數據存儲器42中總是寄存著逝 去時間段AT的當前數據。
此外這樣調整數據存儲器42，使得寄存在里面的數據無電流地得 以保持，即當沒有施加電壓時，數據也保留在數據存儲器42里面供使 用。這種數據存儲器可以是EEPROM、閃存或類似存儲器。在設備外殼l內部寄存在數據存儲器42里的數據通過一個接口 30 被位于設備外殼1外部的接收器31調出。為了從設備外殼1里的數據 存儲器42將數據輸送到在設備外殼1外部的接收器31，使用了 一個對 于驅動單元20的運行所必需的構件29，該構件位于設備外殼l內部。在一個簡單的方案中，可以使用短路導線22作為接口 30，該短路 導線在這種工作機中是強制必需的，并且用于斷開發動機21。通過短 路導線22-借助于開關或按鍵23-使感應線團15的輸出導線16接 地，由此在點火控制器13或中央單元40上沒有電壓，并因此使它不 能工作。相應地點火控制器失效，并且內燃機21停機。所述短路導線22—直導引到設備外殼1的外壁39上，因為使用者 必須操縱設置在那里的短路開關23。通過機械的觸點33可以使接收器 31連接在接口 30上，其中該機械觸點33優選是插接觸點32。通過維修導線(Serviceleitung ) 34，接收器31連接在短路導線22 上，由此使接收器31與中央單元40有直接的電連接。通過這種連接， 例如通過公知的總線技術，可以實現數據存儲器42的所需的控制，由 此數據存儲器通過短路導線22給出所存儲的運行參數數據，或者也將 新的數據或者軟件更新讀入到中央單元里。在讀取時中央單元40運行 所需的能量同樣可以通過短路導線22饋入。為了從數據存儲器42中 讀出運行參數，內燃機21的運行不是強制必需的。尤其對于診斷目的 有利的是在內燃機運行時也讀入或讀出數據。備選地可以使接收器31無接觸地耦合在數據存儲器42或中央單元 40上。為此一個發射/接收線團35與接收器31連接，該發射/接收線圏 在感應線圍15的區域內設置在設備外殼1的外部，用于通過感應線圈 15和信號導線16與中央單元40通信。通過電磁的交變場36，數據耦 入到位于設備外殼1內部的構件29上，優選是感應線圈，其中通過電 磁的交變場36，也可以將用于從數據存儲器42讀出數據所需的能量輸 送到中央單元。在本發明的另一方案中，中央單元40也可以通過點火線圏向外給 出數據，例如以確定的點火順序的形式。圖3示出 一個具有負載60的觸發的點火單元40的示意結構，例如 促動器如磨切機上的水閥或類似部件。通過功率開關61，接通了用于
耗電器的供電電壓，其中功率開關61由微處理器41通過觸發模塊62 至64來觸發。通過穩壓器65對微處理器41供電。作為穩壓器65的單 元也可以構造為用于讀入或讀出信號。與控制分支66并聯地設置有數 據分支67，它主要由控制模塊69和移位寄存器68組成，其輸出與控 制分支66連接。由此在停止接頭33上，不僅可以量取用于使耗電器 60運行的能量信號，而且可以量取數據信號。為此在停止接頭33上電 連接有相應的接收器31，例如通過插接觸點。在停止接頭上還連接有 用于斷開內燃機的短路開關23。如圖4和5所示，數據傳輸總是在耗電器不供電時，即斷開時進行。在圖4中的上面曲線70給出當接通示出為閥門的耗電器60時在停 止接頭33上的電壓信號。在其下示出的曲線71給出流動的電流。如 同看到的那樣，只在時間段T。n內在停止接頭33上出現信號；在時間 段T。ff內停止接頭無信號。這種情況用于數據傳輸。如同在下面的圖5中所示的那樣，在時間段T。ff內數據被發射到停 止接頭33上，數據被接收器31量取，并且可以在適合的單元中進行 分析。該數據信號77通過虛線圓72突出顯示。所述數據信號77盡管 導致電流信號74，但其處在耗電器的、在這里是閥門的響應閾值75以 下，因此不產生接通過程。耗電器在傳輸數據時不被接通。通過信號控制單元69實現控制分支66上的信號與停止接頭33同 步，當且僅當耗電器60斷開時，所述信號控制單元通過移位寄存器68 將數據信號給到控制導線66上。通過這種技術，可以使用本來就存在的停止接頭33用作數據導 線，其中不僅從點火單元40接收數據，而且也可以將數據傳輸到點火 單元40。在按照圖6和7的實施例中，數據傳輸在耗電器運行期間、即在接 通耗電器60時也在進行。與圖4相同，圖6示出在接通耗電器時的電 壓曲線70和電流曲線。為了在接通耗電器時進行數據傳輸，電壓信號 70被調制。如圖7所示，電壓信號70a被振幅調制；接收器31解調量 取的信號，并由此獲得傳輸的數據。盡管振幅調制導致電流變化，但 是這種變化是微不足道的，并且對耗電器、如閥門的開關狀態沒有影 響。以相應的方式，也可以通過電壓信號的頻率調制實現數據傳輸，如
同圖8和9所示的那樣。圖8示出在接通耗電器時的電壓曲線70和電 流曲線71。為了在接通耗電器時傳輸數據信息，使電壓信號70調制。 圖9示出頻率調制的電壓曲線70b，它在時間軸上具有交變的頻率fb f2。通過頻率調制來傳輸數據，它們在接收器31中通過解調進行濾波。 通過頻率調制盡管改變電流曲線71b;但是這對于開關位置、例如受控 的閥門的開關位置沒有影響。通過從外面給出的起動信號，例如通過從外面加到內部的電壓信號 上的電壓，可以起動數據傳輸。由點火單元識別這個加入的電壓，并 起動數據傳輸。通過這種方式，也可以從外面將數據輸入到中央單元40內。由此 通過快速開關23，可以接通或斷開連接的負載。負載電阻的調制對于 數據傳輸也是有利的。圖10和11示出電壓序列圖，帶有在停止接頭33上的從外面加入 的電壓AUj。圖IO示出在接通耗電器時沒有數據傳輸、即沒有加入電 壓的電壓曲線70和電流曲線71。為了在接通耗電器時由維修工具從外 向內傳輸數據信息，例如從外面加入電壓AU"這個電壓AUi將單個 電壓信號改變了 AUi，由此可以使數據從觸點33傳輸到中央單元40。 存在有電壓曲線70c，它導致電流曲線71"加入的電壓AUj不導致耗 電器、例如控制閥的狀態變化。上述方法和在圖5、 7、 9和11中所示的方法可以適宜地相互組合， 由此例如既可以在接通時間期間進行傳輸數據，又可以在斷開時間期 間進行傳輸數據。由此能夠在時間上錯開地讀入和讀出數據。根據本發明的方法，可以尤其在機器運行時進行數據交換，而不 會妨礙單個組件的功能，如例如燃料閥或者其他閥門的功能。機器在 從機器向外部或者從外部向機器進行數據傳輸期間是具有完全的運行 能力的。數據輸送不會破壞機器的運行，在負載狀態(Lastzustand ) 下也同樣。這種在機器運行時的數據傳輸例如在圖4中示出，數據傳 輸在機器運行時總是當耗電器本身、例如閥門正好沒有收到信號時就 進行，從而導線可以被用于數據傳輸。盡管進行數據傳輸，閥門仍可 以無妨礙地^使用。
權利要求
1.手持加工設備，它具有設置在設備外殼(1)內的、由內燃機(21)構成的驅動單元(20)，該內燃機具有帶著燃燒室(8)和火花塞(9)的汽缸(2)，其中所述燃燒室(8)被驅動著曲軸(5)的活塞(3)所界定，并且所述手持加工設備具有控制著所述驅動單元(20)的、帶有微控制器(41)的中央單元(40)，該中央單元通過點火控制器(13)與火花塞(9)連接，并且根據曲軸(5)的轉速在適合的點火時刻在火花塞(9)上釋放點火火花，并且所述手持加工設備具有與所述中央單元(40)連接的數據存儲器(42)和用于提供所必需的電能的能量供應單元，其特征在于，通過接口(30)從設備外殼(1)外部實現對所述中央單元(40)的數據存取。
2. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，所述數據存取是 雙向的。
3. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，存在于所述數據 存儲器(42)中的數據可以通過所述接口 (30)讀取。
4. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，在運行中測取的 內燃機(21)的運行數據被輸送到所述數據存儲器(42)，并且寄存 在該數據存儲器(42)中；并且所述數據存儲器(42)的數據被可靠 地無電流地保留。
5. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，對于所述驅動單 元(20)的運行所必需的、位于所述設備外殼(1)內部的構件(29) 被用作為接口 (30)。
6. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，所述接口 (30) 是點火系統的短路導線(22)。
7. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，所述接口 (30) 是在作為能量供應單元的發電機(15)與所述中央單元(40)或數據 存儲器(42)之間的電導線(16)。
8. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，所述存取通過設 置在設備外殼U)外部的接收器(31)來實現。
9. 如權利要求8所述的加工設備，其特征在于，所述接收器(31) 通過機械的觸點(33)連接到所述接口 (30)上。
10. 如權利要求9所述的加工設備，其特征在于，所述機械的觸點(33)是插接觸點(32)。
11. 如權利要求8所述的加工設備，其特征在于，所述接收器(31) 無機械接觸地耦合到所述接口 (30)上。
12. 如權利要求ll所述的加工設備，其特征在于，所述接口 (30) 通過構成了能量供應單元的發電機(15， 19)的感應線圏(15)耦入 到所述接收器(31)的交變場(36)內，或者通過點火系統的高壓線 圏來耦入。
13. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，所述中央單元 (40)包括分析裝置(43)，所述設置為能量供應單元的發電機(15，19)的電壓信號為了進行分析而被輸送到該分析裝置，并且分析結果 被寄存在數據存儲器(42 )內。
14. 如權利要求13所述的加工設備，其特征在于，當所述分析結 果超過或低于可預定的界限時，就被寄存在所述數據存儲器(42)內。
15. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，所述驅動發動機 是單缸的內燃機(21)。
16. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，所述內燃機(21) 具有從約200113到約250 cn^的工作容積。
17. 如權利要求l所述的加工設備，其特征在于，所述信號傳輸在 發動機運行時在由運行中所產生的信號的信號間歇中實現。
18. 如權利要求l所述的加工設備，其特征在于，所述信號傳輸在 發動機運行時通過由運行中所產生的信號的調制來實現。
19. 如權利要求l所述的加工設備，其特征在于，所述信號傳輸通 過循環地接通外部負載來實現。
20. 如權利要求1所述的加工設備，其特征在于，能量和/或數據 通過交變場被傳輸到發電機線圏或點火線圏中。
21. 如權利要求8所述的加工設備，其特征在于，所述接收器(31) 通過電磁的交變場(36)耦合到所述接口 (30)上。
22. 如權利要求l所述的加工設備，其特征在于，所述內燃機(21) 具有約150 113的工作容積。
全文摘要
組成的驅動單元(20)，該內燃機具有帶著燃燒室(8)和火花塞(9)的汽缸(2)。燃燒室(8)被驅動著曲軸(5)的活塞(3)所界定。中央單元(40)控制驅動單元(21)，并且通過點火控制器(13)根據曲軸(5)的轉速在適合的點火時刻將點火火花釋放到火花塞(9)上。數據存儲器(42)與中央單元(40)連接。按照本發明，通過接口(30)從設備外殼(1)外部實現對中央單元(40)的數據存取，用于由接收器(31)在設備外殼(1)外部調出數據。
文檔編號B23D57/02GK101125424SQ20071014102
公開日2008年2月20日 申請日期2007年8月16日 優先權日2006年8月16日
發明者H·勒芬 申請人:安德烈亞斯.斯蒂爾兩合公司