(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業工具（５）を駆動するための内燃エンジン（１０）と、該内燃エンジン（１０）のシリンダ（１１）内に形成され、クランク軸（１４）を回転駆動するピストン（１３）によって画成されている燃焼室（１２）と、前記シリンダ（１１）内に保持され、点火モジュール（２０）による制御に依存して点火時点（Ｚ１，Ｚ２）に対する所定のクランク軸角度位置で点火火花（３５）を放出する点火プラグ（１６）であって、前記点火火花（３５）が前記燃焼室（１２）内で圧縮された燃料空気混合気に着火して前記ピストン（１３）を駆動するようにした前記点火プラグ（１６）と、点火を切るように前記点火モジュール（２０）に接続されている短絡ライン（２１）とを備えた、手で操縦される作業機において、
前記短絡ライン（２１）がバスライン（３０）として形成されていること、
前記バスライン（３０）に外部制御器（２３，２４）および／またはセンサ（２５，２６）またはアクチュエータが接続され、前記点火モジュール（２０）が、マスターとして、前記バスライン（３０）でのデータトラフィックを制御すること、
前記点火モジュール（２０）が点火時点（Ｚ１，Ｚ２）を検出し、該点火モジュール（２０）は、クランク軸角度で測定した所定のクランク軸角度間隔（Ａ，Ｂ）が存在するときだけデータ通信を許容し、前記所定のクランク軸角度間隔（Ａ，Ｂ）は、第１の点火時点（Ｚ１）からデータ通信開始時点までの一部分であって、点火による点火火花（３５）によって前記短絡ライン（２１）に発生する妨害が減衰してしまっているような前記一部分に相当する第１の所定のクランク軸角度間隔（Ａ）であるか、または、データ通信終了時点から第２の点火時点（Ｚ２）までの一部分であって、点火火花（３５）によって予想される妨害が前記短絡ライン（２１）にまだ生じていないような前記一部分に相当する第２の所定のクランク軸角度間隔（Ｂ）であること、
を特徴とする作業機。
【請求項２】
通信が前記バスライン（３０）でデータパック（３２）として送られ、該データパック（３２）が、クランク軸角度範囲によって決定される通信スリット（Ｓ１，Ｓ２）内にあることを特徴とする、請求項１に記載の作業機。
【請求項３】
前記通信スリットが４０゜−７０゜のクランク軸角度にわたって存在することを特徴とする、請求項２に記載の作業機。
【請求項４】
前記通信スリットが５５゜のクランク軸角度にわたって存在することを特徴とする、請求項２に記載の作業機。
【請求項５】
前記バスライン（３０）が、マスターとしての前記点火モジュール（２０）と前記外部制御器（２３，２４）および／または前記センサ（２５，２６）または前記アクチュエータとの間でのエネルギー交換のために利用されていることを特徴とする、請求項１に記載の作業機。
【請求項６】
前記バスライン（３０）が、マスターとしての前記点火モジュール（２０）と前記外部制御器（２３，２４）および／または前記センサ（２５，２６）または前記アクチュエータとの間でのエネルギー交換のために利用され、エネルギーが前記データパック（３２）の信号レベルを高くすることによって提供されていることを特徴とする、請求項２に記載の作業機。
【請求項７】
前記バスライン（３０）が、マスターとしての前記点火モジュール（２０）と前記外部制御器（２３，２４）および／または前記センサ（２５，２６）または前記アクチュエータとの間でのエネルギー交換のために利用され、エネルギーが前記データパック（３２）とは別個のエネルギーパック（３３）として提供されていることを特徴とする、請求項２に記載の作業機。
【請求項８】
前記バスライン（３０）がＬＩＮバスラインであることを特徴とする、請求項１に記載の作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、手で操縦される作業機、特にパワーチェーンソー、研磨切断機、刈払い機、送風機等の手で操縦される可搬式作業機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の手で操縦される作業機は多方面で知られている。作業機のケーシング内には、作業工具を駆動するための内燃エンジンが設けられ、内燃エンジンのシリンダ内には、ピストンによって画成されてクランク軸を回転駆動する燃焼室が形成されている。シリンダ内には点火プラグが保持され、点火プラグは点火モジュールによる制御に依存して特定の時点で且つ所定のクランク軸角度位置で点火火花を放出し、点火火花は燃焼室内で圧縮された燃料空気混合気に着火してピストンを駆動する。点火装置の非作動位置では、点火モジュールに、内燃エンジンの非作動位置のためにアース接続される短絡ラインが接続されている。
【０００３】
短絡ラインはスイッチ、キー等を介して規則的にアース接続され、このようにして点火装置を短絡させ、その結果点火モジュールは点火火花を発生させることができない。内燃エンジンは失速して停止する。
【０００４】
作業機の駆動技術の開発により、クランク軸の次の回転に対する点火時点を特定するための回転数を考慮するばかりでなく、たとえば内燃エンジンの温度、スロットルバルブの位置、クランクケース内の圧力等の他の作動パラメータをも考慮する複雑な点火モジュールが提供された。種々のパラメータを考慮して点火モジュールがクランク軸の次の回転の点火時点を演算し、或いは、特性曲線から読み取るようにするには、前記の補助情報をすべて点火モジュールに供給せねばならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、この種の点火モジュールを備えた作業機において、センサ等によって簡単に検出される作動パラメータが点火モジュールに供給されるように改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴ある構成によって解決される。
【０００７】
短絡ラインは、内燃エンジンを非作動状態にする場合にだけ使用する。内燃エンジンの作動時には、短絡ラインは機能的な意義をもっておらず、その結果バスラインとして使用することができる。このバスラインには外部の制御器および／またはセンサまたはアクチュエータを接続させることができ、この場合点火モジュールはマスターとしてバスシステムを制御し、点火モジュールの点火時点に対する少なくとも所定のクランク軸回転角度が存在する場合だけ、マスターとスレーブとの間のバスラインでのデータ通信を許容する。
【０００８】
点火モジュールは、種々のパラメータから点火時点を特定してから、次のクランク軸の回転の点火時点を認知する。点火プラグに接続している高電圧導線で点火火花を発生させるたびに短絡ラインに妨害パルスが発生するので、マスターとしての点火モジュールは、点火によって短絡ラインに発生した妨害パルスが減衰した場合に、或いはまだ発生していない場合に、またこのような場合にだけ、バスラインでのデータトラフィックを許容する。これは、予め設定されるクランク軸角度間隔が点火発生後にあるか、或いは、予め設定されるクランク軸角度間隔が点火発生前にあることによって簡単に行うことができる。なお、予め設定されるクランク軸角度間隔とは、クランク軸の角度で測った、点火火花からの間隔または点火火花によって発生した妨害パルスからの間隔という意味である。この予め設定される間隔の大きさは、データトラフィックが遅くとも点火火花の発生とともに終了するように、すなわち妨害パルスが発生する前に終了するように、且つ点火火花によって発生した妨害パルスが（数度のクランク軸角度の後に）減衰したときにはじめて再開されるように選定されている。従って、送信されたデータパックが点火の妨害パルスによって品質が劣化しないように、または読み取り不能になってデータの受信が妨害されないように保証されている。
【０００９】
有利には、マスターとしての点火モジュールは、クランク軸のクランク軸回転角度にわたって存在する時間的通信スリット(zeitliche Kommunikationsschlitze)を特定する。点火モジュールは、この通信スリット内でのみバスラインでのデータトラフィックを許容する。この場合、クランク軸の１回転にに関し１個または複数個の通信スリットを設けてよい。合目的には、個々の通信スリットの間に処理インターバルが挿入され、この処理インターバル内でマスターとスレーブとは受信データを処理し、或いはデータを送信用に調整することができる。
【００１０】
本発明の他の構成では、バスラインはマスターとスレーブとの間でのエネルギーの搬送のためにも使用される。エネルギーはたとえばデータパックの信号レベルを高くすることによって提供され、或いは、データパックとは別個のエネルギーパックとして実施してもよい。
【００１１】
合目的には、使用するバスは、適当な通信プロトコルを備えたＬＩＮバス(Local Interconnect Network)である。
【００１２】
本発明の他の構成は他の請求項、以下の説明、図面から明らかである。図面には、以下に詳細に説明する本発明の実施形態が図示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】パワーチェーンソーを例にした手で操縦される可搬式作業機の図である。
【図２】バスラインとして構成された短絡ラインを備える点火モジュールのブロック構成図である。
【図３】クランク軸の回転位置に依存する信号経過の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に図示した手で操縦される作業機は、パワーチェーンソー２として実施された、手で操縦される可搬式作業機１である。この手で操縦される可搬式作業機１は研磨切断機、刈払い機、送風機等の作業機として構成されていてもよい。
【００１５】
作業機１のケーシング３内には駆動ユニット４が配置され、駆動ユニット４は作業工具５（本実施形態では、ガイドレール６上を周回するソーチェーン）を駆動する。作業機１は後部グリップ７を有し、後部グリップ７はガイドレール６と同じ方向に、すなわち作業機１の長手方向に延在し、駆動原動機を操作するための操作要素（図示せず）を有している。
【００１６】
ケーシング３に固定されている前部グリップ８は湾曲グリップとして構成され、ケーシング３に対し間隔をもって位置している。前部グリップ８の前方には、作業工具５のための安全制動装置の起動部としての回動可能な手保護部材９が支持されている。
【００１７】
駆動ユニット４は、合目的には、図１から見てとれるような内燃エンジン１０である。内燃エンジン１０は有利には２サイクルエンジンであり、特に単気筒２サイクルエンジンである。たとえば燃料混合潤滑型４サイクルエンジンのような他のエンジンも同様に使用可能である。内燃エンジン１０はシリンダ１１を有し、シリンダ１１内には燃焼室１２が形成されている。燃焼室１２はピストン１３によって画成され、ピストン１３は内燃エンジン１０のクランクケース内に支持されているクランク軸１４を回転駆動させる。このため、本実施形態では、クランク軸１４は適当な連接棒１５を介してピストン１３と結合されている。
【００１８】
ピストン１３は、開閉制御型２サイクルエンジンの場合に通常であるように、混合気吸込口と、排ガス排気口と、クランクケースを燃焼室１２と連通させている掃気通路とを制御する。掃気通路を介して燃焼室１２には点火可能な燃料空気混合気が供給され、燃料空気混合気はピストン１３が上昇するときに圧縮され、点火プラグ１６の点火火花によって点火され、クランク軸の次の１回転のためにピストン１３を下降するように駆動する。点火プラグ１６はシリンダ１１内で保持され、有利にはシリンダ１１のヘッド領域においてその点火電極でもって燃焼室１２内へ突出している。
【００１９】
点火プラグ１６の点火火花３５（図３）は点火モジュール２０によって発生させる。点火モジュール２０は高電圧導線１７を介して点火プラグ１６と接続されている。図示した実施形態では、点火モジュール２０は、作業機１のケーシング３内において、回転するマグネットホイール１８の周囲付近に配置されている。マグネットホイール１８はたとえば冷却空気流を発生させるためのファンホイールとして構成されていてよい。マグネットホイール１８には少なくとも１つの磁石１９が配置され、磁石１９は点火モジュール２０内に設けられた誘導コイルに電圧を誘導する。クランク軸１４とともに回転するマグネットホイール１８と、点火モジュール２０内に配置された誘導コイルとから成るように構成された発電機３４は、点火火花（図３）用の点火エネルギーを点火プラグ１６に提供するばかりでなく、適宜構成すれば、点火モジュール２０自体への電圧供給に必要な電気エネルギー、たとえば内燃エンジン１０に組みつけられたセンサ、アクチュエータ、または他のインテリジェントな外部制御器用の電気エネルギーをも提供することができる。
【００２０】
点火モジュール２０は短絡ライン２１を有している（図２）。短絡ライン２１はスイッチ２２を介してアースすることができる。スイッチ２２が閉じていると、点火モジュール２０は「短絡」になり、すなわち内燃エンジン１０は非作動状態になり、点火プラグ１６には点火火花が発生しない。
【００２１】
スイッチ２２が開いていると、点火モジュール２０はその作動位置にあり、回転数および／または負荷に依存して１つの点火時点に対する点火火花を所定のクランク軸角度位置で発生させる。
【００２２】
すなわち短絡ライン２１は、エンジンを切る場合にのみ、つまり手で操縦される作業機１を非作動状態にする場合にのみ必要である。作動状態ではスイッチ２２は開いており、その結果本発明によれば短絡ライン２１は点火モジュール２０と外部の制御器２３，２４またはインテリジェントセンサ２５，２６との間の通信ラインとして利用することができる。
【００２３】
本発明によれば、短絡ライン２１は作業機の作動状態でバスライン３０として、特にＬＩＮバスとして構成され、点火モジュール２０と外部の制御器２３，２４および／またはインテリジェントセンサ２５，２６または消費装置のような受動抵抗体２７との間に情報交換を行わせ、すなわちデータを両方向で送受信させる。
【００２４】
点火によって点火プラグ１６に点火火花３５を発生させると、これに伴ってバスライン３０内に妨害パルスが発生するので（図３）、本発明によれば、点火モジュール２０はバスシステム３０のマスターとして接続され、その結果点火モジュール２０は、該点火モジュール２０の特定の点火時点Ｚ１，Ｚ２に対するクランク軸角度間隔ＡまたはＢ（図３）が存在する場合にだけ、バスライン３０でのデータ通信を可能にする。この場合、点火時点Ｚ１，Ｚ２よりも後の第１のクランク軸角度間隔Ａは、点火時点Ｚ２よりも前の第２のクランク軸角度間隔Ｂよりも大きい。このようにする理由は、データパック３２をバスライン３０で送信する前に、点火後にまず妨害パルス３１（図３）を減衰させる必要があるからである。図３からわかるように、各データパック３２は時間的通信スリットＳ１，Ｓ２内にあり、時間的通信スリットＳ１，Ｓ２の始端は点火Ｚ１よりも後のクランク軸角度間隔Ａの後にあり、その終端は次の点火Ｚ２よりも前に間隔をもって位置しており、すなわち点火Ｚ２前のクランク軸角度間隔Ｂよりも小さくない間隔をもって位置している。これにより、クランク軸が３６０゜回転してクランク軸が１回転することで、データパック３２を、妨害パルス３１が減衰しているような時点で（クランク軸角度位置で）、または、まだ妨害パルス３１が発生していないような時点で（クランク軸角度位置で）目的どおりに送信することができる。図３からわかるように、たとえばクランク軸が１回転することで２つの通信スリットＳ１とＳ２が発生する。これらの通信スリットＳ１，Ｓ２はバスライン３０でのアクティブデータトラフィックをもつ時間範囲ＩＩを表わしている。これらの集中データトラフィックをもつ時間範囲ＩＩの間に、点火モジュール２０がデータトラフィックを中断する時間範囲Ｉがある。この時間範囲Ｉで受信データを処理したり、点火火花を送ったり、アルゴリズムを演算したり、他の消費装置を操作することができる。
【００２５】
クランク軸の角度で測定した、点火時点に対する所定のクランク軸角度間隔の大きさは、データラインに発生する妨害に応じて決定する。たとえば、点火前のクランク軸角度間隔Ｂの大きさは、データトラフィックが遅くとも点火火花が発生したときに終了するように、或いは、点火火花によって発生する妨害パルスが発生し始めるときに終了するように選定する。本実施形態では、予め設定されるクランク軸角度間隔Ｂは、点火火花が発生する数角度前に始まるような大きさに選定されている。その結果妨害パルス３１に対する安全間隔が与えられている。図３では、約３０゜のクランク軸角度間隔が設定されている。
【００２６】
点火火花３５が発生した後の所定のクランク軸角度間隔Ａの大きさは、点火火花３５によって発生する妨害パルス３１の減衰に応じて決定する。点火時点に対するクランク軸角度間隔Ａは、点火火花によって発生した妨害が（数度のクランク軸角度の後に）減衰するように選定されている。図３の実施形態では、所定のクランク軸角度間隔Ａは、妨害パルス３１の減衰後数度で終了するように選定され、その結果妨害パルス３１に対する安全間隔が与えられている。図３では約８０゜のクランク軸角度間隔が設定されている。
【００２７】
点火後または点火前のクランク軸角度間隔ＡまたはＢの大きさは、短絡ラインまたは点火火花用の高電圧ケーブルの配線に依存している。クランク軸角度間隔の値は０゜と３００゜の間であってよい。これに応じて狭いまたは広い通信スリットＳ１またはＳ２が生じる。
【００２８】
いずれにしろ、点火モジュール２０はマスターとしてバスライン３０でのデータトラフィックを制御する。この場合、点火モジュール２０は伝送するべきすべてのデータの時間的順番に関する知識を有している。これらのデータは、マスターとしての点火モジュール２０によって要求されたときだけ、スレーブとしての適当な外部制御器２３，２４またはインテリジェントセンサ２５と２６によって伝送される。この要求は、特定のメッセージアドレスをそれぞれのスレーブに送信することに関して行われ、その際点火モジュール２０は、検出した点火時点Ｚ１およびＺ２に基づき、妨害パルス３１がバスライン３０でいつ発生するかを「認知する」。
【００２９】
外部制御器２３，２４としては、たとえば電気スタート用制御器、グリップおよび気化器の加熱用制御器、或いは他の快適機能用の制御器が設けられていてよい。インテリジェントセンサ２５，２６はたとえば温度、圧力等を検知するために配置することができる。デジタル通信によってたとえば前記センサ内の圧力センサを最適に調整することができ、その情報を支障なくマスター（点火モジュール２０）に伝送することができる。
【００３０】
さらに、バスライン３０での電気信号レベルおよび電流、並びに、制御器の入力インピーダンスを適宜選定することにより、数量が限定されているシンプルパッシブ抵抗器２７、ＲＬＣネットワーク２８、またはアクティブ負荷２９（ダイオード、トランジスタ）を、たとえばスロットルバルブポテンショメータ、スイッチ状態検知手段、またはパワーブレーク検知手段として活用することができる。
【００３１】
本発明の他の構成では、バスライン３０を、点火モジュールと２０と外部の制御器２３，２４および／またはセンサ２５，２６またはアクチュエータとの間でのエネルギーの搬送のために設けることができる。たとえば、バスシステムのネットワーク内で生じる余剰エネルギーを、バスライン３０に接続されている個々のユニット間で取り交わすことができる。これは、通信を維持するためにも、一次機能（たとえば点火火花の発生）の改善のためにも利用することができる。装置内に電気バッテリーが設けられていれば、簡単に余剰エネルギーをこのバッテリーに中間蓄積することができる。
【００３２】
エネルギーはたとえば信号レベルを高くすることによって得られ、或いは、エネルギーパック３３として送信することができる。この場合、エネルギーパック３３を通信スリットＳ１，Ｓ２の間の時間範囲Ｉで送るのが合目的である。データパック３２の代わりに１つの通信スリット内で送ることも合目的である。
【符号の説明】
【００３３】
１          パワーチェーンソー（作業機）
５          作業工具
１０        内燃エンジン
１１        シリンダ
１２        燃焼室
１３        ピストン
１４        クランク軸
１６        点火プラグ
２０        点火モジュール
２１        短絡ライン
２３，２４  外部制御器
２５，２６  センサ
３０        バスライン
３５        点火火花
Ａ，Ｂ      クランク軸角度間隔
【図１】
0005894731.tif 000002
【図２】
0005894731.tif 000003
【図３】
0005894731.tif 000004