DE102009057731A1

DE102009057731A1 - Verfahren zum Betrieb eines Arbeitsgeräts mit einer Diagnoseeinrichtung

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Publication number: DE102009057731A1
Application number: DE102009057731A
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl.-Ing. Böker; Heiko Dipl.-Ing. Däschner
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: US20110140707A1; CN102102584A; US8482289B2; DE102009057731B4; CN102102584B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Arbeitsgeräts mit einer Diagnoseeinrichtung (31). Das Arbeitsgerät besitzt einen Verbrennungsmotor (11), einen Generator (17) zur Energieversorgung und eine Steuereinrichtung (30). Der Generator (17) liefert ein ungleichförmiges Spannungssignal (38) zur Energieversorgung. Mit der Steuereinrichtung (30) ist eine Diagnoseeinrichtung (31) verbindbar. Die Steuereinrichtung (30) besitzt einen Betriebsmodus und einen Diagnosemodus. Um auf einfache Weise ein automatisches Umschalten in den Diagnosemodus zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Diagnoseeinrichtung (31) ein gleichförmiges Spannungssignal (39) zur Energieversorgung liefert und dass die Steuereinrichtung (30) das zur Energieversorgung anliegende Spannungssignal (38, 39) auswertet und bei erkanntem gleichförmigem Spannungssignal (39) automatisch in den Diagnosemodus umschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Arbeitsgeräts mit einer Diagnoseeinrichtung.
Ein derartiges Arbeitsgerät geht aus der DE 10 2006 038 278 A1 hervor. Nach dieser Druckschrift ist vorgesehen, die Diagnoseeinrichtung mit der Steuereinrichtung über die Kurzschlussleitung oder berührungslos über den Generator zu verbinden. Bei dem Arbeitsgerät soll auch im Stillstand eine Diagnose möglich sein. Hierzu wird über die Diagnoseeinrichtung auch die notwendige Energie zugeführt, da das Arbeitsgerät selbst keine Energieversorgungseinrichtung wie beispielsweise eine Batterie oder dergleichen besitzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Arbeitsgeräts mit einer Diagnoseeinrichtung zu schaffen, das einfach bedienbar ist und einen einfachen Aufbau besitzt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Generator des Arbeitsgeräts liefert ein ungleichförmiges Spannungssignal, da der Generator üblicherweise mit der Kurbelwelle des Arbeitsgeräts verbunden ist und die Kurbelwelle aufgrund der Kompression und Dekompression im Brennraum innerhalb einer Umdrehung der Kurbelwelle eine deutliche Drehungleichförmigkeit besitzt. So dreht die Kurbelwelle vor Erreichen des oberen Totpunkts des Kolbens langsamer, da hier die Gegenkraft durch den Druck im Brennraum vergrößert ist.
Es ist vorgesehen, dass die Diagnoseeinrichtung ein gleichförmiges Spannungssignal zur Energieversorgung liefert und dass das zur Energieversorgung anliegende Spannungssignal von der Steuereinrichtung ausgewertet wird. Bei erkanntem gleichförmigem Spannungssignal schaltet die Steuereinrichtung automatisch in den Diagnosemodus um. Dadurch sind keine separaten Schalter oder dergleichen Bauteile zum Umschalten in den Diagnosemodus notwendig. Die Diagnoseeinrichtung muss nicht beim Verbinden mit der Steuereinrichtung spezielle Signale oder dergleichen senden, um die Steuereinrichtung in den Diagnosemodus zu versetzen. Vielmehr wird das gleichförmige Spannungssignal der Diagnoseeinrichtung, das zur Energieversorgung der Steuereinrichtung dient, genutzt, um die Steuereinrichtung in den Diagnosemodus zu versetzen. Das gleichförmige Spannungssignal ist dabei vorteilhaft sinusförmig. Es kann jedoch auch ein anderes gleichförmiges Spannungssignal wie beispielsweise ein Rechtecksignal oder ein Sägezahnsignal vorteilhaft sein. Es ist vorgesehen, dass das Spannungssignal nur beim Anlegen von Spannung an das Steuergerät überprüft wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung auch im Betrieb laufend überprüft, ob ein gleichförmiges oder ein ungleichförmiges Spannungssignal zur Energieversorgung anliegt. Nach der Umschaltung in den Diagnosemodus kann das Spannungssignal dann jede beliebige Form haben. Beispielsweise kann das Signal zur Steuerung der durchzuführenden Diagnose frequenz- und/oder amplitudenmoduliert sein.
Das Spannungssignal ist insbesondere ein Wechselspannungssignal. Für die Auswertung des Wechselspannungssignals kann vorteilhaft die Amplitudendauer herangezogen werden. Die Amplitudendauer kann beispielsweise auch in Form der Frequenz des Wechselspannungssignals ausgewertet werden. Dabei wird vorteilhaft die Schwankung der Amplitudendauer ausgewertet. Hierzu können beispielsweise Differenzen zwischen aufeinanderfolgenden Amplitudendauern ermittelt und mit einem Grenzwert verglichen werden. Liegt die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Amplitudendauern oberhalb eines Grenzwerts, so liegt ein ungleichförmiges Wechselspannungssignal an. Liegt die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Amplitudendauern unterhalb des Grenzwerts, ist das Wechselspannungssignal gleichförmig und die Steuereinrichtung schaltet in den Diagnosemodus um.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung die Amplitude des Wechselspannungssignals, insbesondere die Amplitudenschwankung des Wechselspannungssignals auswertet. Hier können ebenfalls Differenzen zwischen aufeinanderfolgenden Amplituden gebildet und diese mit einem Grenzwert verglichen werden. Liegt die Differenz unterhalb eines Grenzwerts, liegt ein gleichförmiges Wechselspannungssignal vor und die Steuereinrichtung schaltet in den Diagnosemodus.
Vorteilhaft wählt die Steuereinrichtung die durchzuführende Diagnose, also beispielsweise die durchzuführende Messung oder dgl. in Abhängigkeit der Amplitudendauer und/oder in Abhängigkeit der Amplitude des Wechselspannungssignals aus. Vorteilhaft legt die Steuereinrichtung die Häufigkeit der durchzuführenden Diagnose, also beispielsweise die Frequenz der wiederholt durchzuführenden Messung, in Abhängigkeit der Amplitudendauer fest. Dadurch kann auf einfache Weise über das Spannungssignal der Diagnoseeinrichtung in unterschiedliche Diagnosemodi geschaltet werden. Über die Festlegung der Häufigkeit der durchzuführenden Diagnose können beispielsweise unterschiedliche Drehzahlen des Verbrennungsmotors simuliert werden. Dadurch ist eine Auswahl unterschiedlicher Diagnosemodi und das Auslösen unterschiedlicher Messungen auch ohne separate Kommunikationsleitung zwischen Steuereinrichtung und Diagnoseeinrichtung möglich.
Vorteilhaft erfolgt die Verbindung zwischen der Diagnoseeinrichtung und der Steuereinrichtung über elektrische Leitungen. Zweckmäßig ist der Generator im Betriebsmodus der Steuereinrichtung über eine Plusleitung oder Phase und eine Masseleitung mit der Steuereinrichtung verbunden und die Diagnoseeinrichtung ist im Diagnosemodus über eine Plusleitung, eine Diagnoseleitung und eine Masseleitung mit der Steuereinrichtung verbunden. Die Masseleitung kann dabei auch entfallen, wenn der Generator, die Steuereinrichtung und die Diagnoseeinrichtung jeweils für sich mit einem Masseanschluss verbunden sind. Die Diagnoseeinrichtung ist demnach über eine zusätzliche Diagnoseleitung mit der Steuereinrichtung verbunden, über die die Signalübertragung erfolgt. Die Plusleitung dient zur Übertragung der Energie zum Betrieb der Steuereinrichtung und eventueller weiterer Komponenten des Arbeitsgeräts wie weiterer Sensoren und/oder Aktoren.
Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn die Steuereinrichtung eine Anschlussbuchse für den Generator besitzt und die Diagnoseeinrichtung mit der Anschlussbuchse für den Generator verbunden wird. Im üblichen Betrieb des Arbeitsgeräts liegt lediglich auf der Plusleitung ein Signal an. Die auf der Plusleitung ankommende Wechselspannung zur Energieversorgung wird permanent von der Steuereinrichtung ausgewertet. Sobald die Steuereinrichtung ein gleichförmiges Wechselspannungssignal auf der Plusleitung erkennt, schaltet sie in den Diagnosemodus um. Im Diagnosemodus können auch über den Diagnoseanschluss Daten zwischen der Steuereinrichtung und der dann angeschlossenen Diagnoseleitung der Diagnoseeinrichtung übertragen werden. Die Datenübertragung kann dabei vorteilhaft in beide Richtungen, also von der Diagnoseeinrichtung zur Steuereinrichtung und von der Steuereinrichtung zur Diagnoseeinrichtung, erfolgen.
Damit auch der Generator im Diagnosemodus überprüft werden kann, ist insbesondere vorgesehen, dass der Generator über die Diagnoseeinrichtung mit der Steuereinrichtung verbunden wird. Wird der Generator über die Diagnoseeinrichtung mit der Steuereinrichtung verbunden, ist auch eine Diagnose im laufenden Betrieb des Arbeitsgerätes möglich.
Um Steckkontakte zu vermeiden, kann auch vorgesehen sein, dass die Verbindung zwischen der Diagnoseeinrichtung und der Steuereinrichtung über ein Wechselfeld, insbesondere über ein magnetisches oder elektrisches Wechselfeld erfolgt. Hierzu wird vorteilhaft die Induktionsspule des Generators genutzt.
Es ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mit mindestens einem Aktor oder Sensor verbunden ist, der von der Diagnoseeinrichtung überprüft wird.
Ein eigenständiger erfinderischer Gedanke betrifft einen Reset-Zustand der Steuereinrichtung, in den die Steuereinrichtung von der Diagnoseeinrichtung versetzbar ist. Der Reset-Zustand ist dabei ein Zustand der Steuereinrichtung, in dem alle Parameter auf einen Ausgangszustand gesetzt werden. Um die Steuereinrichtung in den Reset-Zustand zu versetzen, ist vorgesehen, dass ein definiertes Massesignal an den Diagnoseanschluss angelegt wird. Das Anlegen des Massesignals erfolgt insbesondere durch Verbinden des Diagnoseanschlusses mit dem Massenanschluss der Diagnoseeinrichtung. Insbesondere ist der Diagnoseanschluss der Steuereinrichtung ein Anschluss eines Bussystems des Arbeitsgeräts, mit dem beispielsweise mindestens ein Sensor und/oder Aktor des Arbeitsgeräts verbunden ist. Das Bussystem besitzt einen definierten Masseanschluss, so dass hierüber auf einfache Weise ein Reset der Steuereinrichtung erfolgen kann. Dadurch, dass der Diagnoseanschluss ein Anschluss eines Bussystems des Arbeitsgeräts ist, kann über den Diagnoseanschluss mit allen Sensoren oder Aktoren des Bussystems kommuniziert werden. Die Sensoren oder Aktoren können im Diagnosemodus angesteuert und das Verhalten der Sensoren oder Aktoren wie zurück gelieferte Messwerte der Sensoren, Bewegungen der Aktoren, der aufgenommene Strom oder dergleichen überwacht werden. Dadurch ist auf einfache Weise eine Diagnose möglich.
Zweckmäßig ist mindestens ein Aktor ein Ventil, insbesondere ein Wasserventil oder ein Kraftstoffventil. Vorteilhaft ist mindestens ein Sensor ein Temperatursensor, ein Drucksensor oder ein Drosselwellensensor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines handgeführten Arbeitsgeräts,
2 eine perspektivische teilgeschnittene Darstellung des Verbrennungsmotors des Arbeitsgeräts,
3 eine schematische Darstellung der Verbindung des Generators mit der Steuereinrichtung,
4 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Generatorspannung,
5 eine schematische Darstellung einer Verbindung einer Diagnoseeinrichtung mit der Steuereinrichtung,
6 eine schematische Darstellung des Wechselspannungssignals der Diagnoseeinrichtung,
7 eine schematische Darstellung der Anschlussbuchse der Diagnoseeinrichtung,
8 eine schematische Darstellung einer Verbindung von Generator, Diagnoseeinrichtung und Steuereinrichtung,
9 eine schematische Darstellung der Verbindung von Steuereinrichtung und Diagnoseeinrichtung,
10 eine schematische Darstellung einer weiteren Verbindung von Steuereinrichtung und Diagnoseeinrichtung,
11 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Wechselspannungssignals der Diagnoseeinrichtung,
12 eine schematische Darstellung von Messungen der Steuereinrichtung,
13 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wechselspannungssignals der Diagnoseeinrichtung und
14 eine schematische Darstellung des Verlaufs von Messungen bei dem Wechselspannungssignal aus 13.
In 1 ist als Ausführungsbeispiel für ein handgeführtes, tragbares Arbeitsgerät ein Trennschleifer 1 gezeigt. Das vorgeschlagene Verfahren kann jedoch auch in einem anderen Arbeitsgerät wie einer Motorsäge, einem Freischneider, einem Rasenmäher oder dergleichen vorteilhaft sein.
Der Trennschleifer 1 besitzt ein Gehäuse 2, in dem ein in 1 nicht gezeigter Verbrennungsmotor angeordnet ist. Zum Starten des Verbrennungsmotors dient eine Starteinrichtung, deren Anwerfgriff 6 aus dem Gehäuse 2 ragt. Am Gehäuse 2 sind ein hinterer Handgriff 3 und ein Griffrohr 5 zum Führen des Trennschleifers 1 im Betrieb festgelegt. Am hinteren Handgriff 3 ist ein Gashebel 4 zum Bedienen des Verbrennungsmotors angeordnet. Am Gehäuse 2 ist ein Ausleger 7 festgelegt, der nach vorne ragt und an dessen nach vorne ragendem Ende die Trennscheibe 8 drehbar gelagert ist. Die Trennscheibe 8 wird im Betrieb von dem Verbrennungsmotor rotierend angetrieben. Zur Kühlung der Trennscheibe 8 ist eine Wasserversorgung vorgesehen, die einen Wasseranschluss 9 zur Verbindung mit einem Wassertank besitzt. Im Bereich einer Schutzhaube 45, die die Trennscheibe 8 teilweise abdeckt, ist ein in 1 nicht gezeigtes Wasserventil angeordnet, über das das Wasser zur Trennscheibe 8 fließt.
2 zeigt den Verbrennungsmotor 11 im Einzelnen. Der Verbrennungsmotor 11 ist als Einzylinder-Zweitaktmotor ausgebildet und besitzt einen Zylinder 12, in dem ein Brennraum 13 ausgebildet ist. Der Brennraum 13 ist von einem im Zylinder 12 hin- und hergehend gelagerten Kolben 15 begrenzt. Der Kolben 15 treibt eine Kurbelwelle 16 rotierend an. Die Kurbelwelle 16 ist in einem Kurbelgehäuse 14 drehbar gelagert. Am Kurbelgehäuse 14 ist ein Generator 17 festgelegt, der als Klauenpolgenerator ausgebildet ist. Die Permanentmagnete des Generators 17 sind an einem Lüfterrad 18 angeordnet, das drehfest mit der Kurbelwelle 16 verbunden ist und mit dieser im Betrieb rotiert. Der Generator 17 kann auch eine andere Bauform haben. Das Lüfterrad 18 trägt außerdem an seiner Außenseite zwei Magnete 19, die mit einem am Außenumfang des Lüfterrads 18 angeordneten Zündmodul 20 zusammenwirken und die Energie für den Zündfunken der in den Brennraum 13 ragenden Zündkerze 29 bereitstellen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Zündenergie ebenfalls vom Generator 17 bereitgestellt wird. Außer dem Generator 17 und evtl. den Magneten 19 besitzt der Verbrennungsmotor 11 keine weitere Einrichtung zur Energieversorgung.
Zur Versorgung des Verbrennungsmotors 11 mit Verbrennungsluft mündet am Zylinder 12 ein vom Kolben 15 schlitzgesteuerter Ansaugkanal 23 ins Kurbelgehäuse 14. Im Ansaugkanal 23 ist eine Drosselklappe 24 schwenkbar gelagert, deren Stellung von einem Drosselwellensensor 25 ermittelt wird. Aus dem Brennraum 13 führt ein Auslass 26 für Abgase. Der Verbrennungsmotor 11 besitzt Überströmkanäle 46, die das Innere des Kurbelgehäuses 14 im Bereich des in 2 gezeigten unteren Totpunkts des Kolbens 15 mit dem Brennraum 13 verbinden. Über die Überströmkanäle 46 kann die im Kurbelgehäuse 14 vorkomprimierte Verbrennungsluft in den Brennraum 13 strömen. In einen der Überströmkanäle 46 mündet ein Kraftstoffventil 27, das über eine Kraftstoffleitung 28 mit einem nicht gezeigten Kraftstofftank verbunden ist. Über das Kraftstoffventil 27 wird der Verbrennungsluft aus dem Kurbelgehäuse 14 Kraftstoff zugeführt. Am Kurbelgehäuse 14 sind außerdem ein Temperatursensor 21 und ein Drucksensor 22 angeordnet.
Der Verbrennungsmotor 11 besitzt eine Steuereinrichtung 30, die mit dem Zündmodul 20, einem in 2 schematisch gezeigten Wasserventil 10, dem Kraftstoffventil 27, dem Drosselwellensensor 25, dem Temperatursensor 21 und dem Drucksensor 22 sowie mit dem Generator 17 verbunden ist. Die Verbindung des Generators 17 mit der Steuereinrichtung 30 erfolgt über eine Verbindungsleitung 32, die im Folgenden noch näher erläutert wird. Das Zündmodul 20 ist für die Bereitstellung der Zündenergie zu den von der Steuereinrichtung 30 vorgegebenen Zeitpunkten mit der Zündkerze 29 verbunden.
Im Betrieb wird im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 15 ins Kurbelgehäuse 14 Verbrennungsluft über den Ansaugkanal 23 angesaugt. Beim Abwärtshub des Kolbens 15 wird die Verbrennungsluft im Kurbelgehäuse 14 komprimiert. Sobald die Überströmkanäle 46 öffnen, strömt die vorkomprimierte Verbrennungsluft in den Brennraum 13 ein. Beim Überströmen wird der Verbrennungsluft Kraftstoff über das Kraftstoffventil 27 zugeführt. Der Kraftstoff wird zu Kraftstoff/Luft-Gemisch aufbereitet und beim Aufwärtshub des Kolbens 15 weiter komprimiert. Im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 15 wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Brennraum 13 von der Zündkerze 29 gezündet. Durch die Verbrennung wird der Kolben 15 in Richtung auf das Kurbelgehäuse 14 beschleunigt. Sobald der Auslass 26 öffnet, strömen die Abgase aus dem Brennraum 13 aus. Über die Überströmkanäle 46 strömt frische Verbrennungsluft für den nächsten Motorzyklus nach. Die Steuereinrichtung 30 steuert das Wasserventil 10, das Kraftstoffventil 27 und die Zündkerze 29 an. Hierzu werden Drehzahlinformationen des Generators 17, Temperaturwerte des Temperatursensors 21 und Druckwerte des Drucksensors 22 ausgewertet. Auch die Stellung der Drosselklappe 24 wird über den Drosselwellensensor 25 ermittelt. Die Stellung der Drosselklappe 24 kann jedoch auch über andere Mittel wie beispielsweise den Druck im Kurbelgehäuse 14 indirekt ermittelt werden.
Wie 3 zeigt, ist der Generator 17 über die Verbindungsleitung 32, die an ihren Enden jeweils einen Steckverbinder 35 trägt, mit der Steuereinrichtung 30 verbunden. Die Steuereinrichtung 30 besitzt hierzu eine Anschlussbuchse 43, die drei Pole, nämlich einen Masseanschluss, einen Plusanschluss sowie einen Diagnoseanschluss D besitzt. Die Verbindungsleitung 32 besitzt zwei Adern, nämlich eine Plusleitung 40 und eine Masseleitung 42. Der Diagnoseanschluss D ist bei dieser Anordnung nicht belegt. Die Plusleitung 40 kann auch eine Phasenleitung sein.
Wie 3 schematisch zeigt, besitzt die Steuereinrichtung 30 ein Bussystem 44, mit dem das Wasserventil 10 und ein oder mehrere Sensoren 48 und/oder weitere Aktoren 49 verbunden sind.
4 zeigt den Verlauf der vom Generator 17 erzeugten Spannung. Nach dem Anlassen des Verbrennungsmotors 11 wird ein ungleichförmiges Wechselspannungssignal 38 erzeugt, das durch Sinusschwingungen unterschiedlicher Amplitude und Amplitudendauer gekennzeichnet ist. Die Amplitudendauer ist dabei in 4 für zwei Amplituden schematisch mit f₁ und f₂ bezeichnet, und die entsprechenden Amplituden sind mit a₁ und a₂ bezeichnet. Wie 4 zeigt, schwanken die Amplitudendauern f₁, f₂ und die Amplituden a₁, a₂ benachbarter Schwingungen vergleichsweise stark. Diese Ungleichförmigkeit des Wechselspannungssignals 38 wird von der Steuereinrichtung 30 ermittelt. Hierzu kann die Steuereinrichtung 30 beim Anlegen einer Spannung die Differenz zwischen den Amplitudendauern f₁, f₂ aufeinanderfolgender Schwingungen ermitteln und mit einem Grenzwert vergleichen. Ist die Differenz größer als der Grenzwert, so liegt ein ungleichförmiges Wechselspannungssignal 38 vor. Ebenso kann die Steuereinrichtung die Amplitude des Wechselspannungssignals auswerten, beispielsweise durch Differenzbildung der Amplituden a₁, a₂ aufeinanderfolgender Schwingungen und Vergleich der Differenz mit einem Grenzwert. Ist die Differenz größer als der Grenzwert, so liegt ein ungleichförmiges Wechselspannungssignal 38 an. Erkennt die Steuereinrichtung 30 ein ungleichförmiges Wechselspannungsignal 38 an dem Plusanschluss, so bleibt sie im Betriebsmodus. Im Betriebsmodus wird aus dem Wechselspannungssignal des Generators 17 beispielsweise die Drehzahl des Verbrennungsmotors 11 ermittelt. Auch weitere Kenngrößen des Verbrennungsmotors können aus dem Wechselspannungssignal des Generators 17 abgeleitet werden. Im Betriebsmodus steuert die Steuereinrichtung 30 das Kraftstoffventil 27, das Wasserventil 10 und die Zündkerze 29 zum Betrieb des Verbrennungsmotors 11 an. Hierzu können gelieferte Daten des Temperatursensors 21, des Drucksensors 22 und/oder des Drosselwellensensors 25 sowie Informationen aus dem Wechselspannungssignal 38 des Generators 17 genutzt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 30 das anliegende Spannungssignal laufend überwacht und auswertet.
Werden Fehlfunktionen des Trennschleifers 1 festgestellt oder soll der Trennschleifer 1 gewartet werden, so kann der Trennschleifer 1 im Servicefall mit einer Diagnoseeinrichtung 31 verbunden werden. Dies ist in 5 schematisch gezeigt. Die Diagnoseeinrichtung 31 kann über eine Verbindungsleitung 34 mit der Steuereinrichtung 30 verbunden sein. Die Verbindungsleitung 34 besitzt drei Adern, nämlich eine Plusleitung 40, eine Diagnoseleitung 41 und eine Masseleitung 42. Die Masseleitung 42 kann auch entfallen, wenn die Diagnoseeinrichtung 31 und die Steuereinrichtung 30 jeweils selbst geerdet sind. Die Verbindungsleitung 34 besitzt an ihren Enden Steckverbinder 36 zur Verbindung mit der Diagnoseeinrichtung 31 und der Steuereinrichtung 30. Ein Steckverbinder 36 ist in die Anschlussbuchse 43 der Steuereinrichtung 30 eingesteckt, in der im Betrieb die Verbindungsleitung 32 zum Generator 17 eingesteckt ist.
Die Diagnoseeinrichtung 31 versorgt die Steuereinrichtung 30 ebenfalls mit Energie. Hierzu wird über die Plusleitung 40 ein in 6 gezeigtes gleichförmiges Wechselspannungssignal 39 übertragen. Im Ausführungsbeispiel ist das Wechselspannungssignal 39 sinusförmig. Es kann jedoch auch ein anderes gleichförmiges Spannungssignal wie beispielsweise eine Rechteckspannung, eine Sägezahnspannung oder dgl. zur Umschaltung in den Diagnosemodus genutzt werden. Das Wechselspannungssignal 39 besitzt eine im Wesentlichen konstante Amplitudendauer f₃ und eine im Wesentlichen konstante Amplitude a₃. Die Steuereinrichtung 30 überprüft beim Anlegen der Spannung, wie bereits zu 4 erläutert, ob die Differenz zwischen den Amplitudendauern f₃ aufeinanderfolgender Schwingungen oder zwischen den Amplituden a₃ aufeinanderfolgender Schwingungen größer als ein vorgegebener Grenzwert sind. Bei dem in 6 gezeigten gleichförmigen Wechselspannungssignal 39 sind diese Differenzen etwa gleich Null. In diesem Fall schaltet die Steuereinrichtung 30 in einen Diagnosemodus, in dem am Diagnoseanschluss D ankommende Signale verarbeitet werden. Nach der Umschaltung in den Diagnosemodus kann das gleichförmige Spannungssignal verändert werden, beispielsweise durch Frequenzmodulation und/oder Amplitudenmodulation. Das veränderte Signal kann zur Steuerung der Diagnose, beispielsweise zur Einstellung der Art oder Häufigkeit durchzuführender Messungen, genutzt werden.
Der Trennschleifer 1 besitzt außer dem Generator 17 und dem Zündmodul 20 keine weitere Einrichtung zur Energieversorgung. Die Auswertung des über die Plusleitung 40 eingespeisten Wechselspannungssignals erfolgt deshalb erst, sobald ausreichend Energie hierfür zur Verfügung steht. Die Auswertung kann laufend so lange erfolgen, bis nicht mehr ausreichend Energie zur Verfügung steht.
7 zeigt die Belegung der Anschlussbuchse 43 mit Plusanschluss, Diagnoseanschluss D und Masseanschluss schematisch.
Im Diagnosemodus kann die Diagnoseeinrichtung 31 über die Steuereinrichtung 30 und das Bussystem 44 die elektrisch ansteuerbaren Komponenten des Verbrennungsmotors 11 ansteuern und/oder auswerten. Hierzu können beispielsweise alle Verbraucher ausgeschaltet und die sich ergebende Stromaufnahme gemessen werden, um festzustellen, ob eine oder mehrere Komponenten defekt sind. Auch ist es möglich, einzelne Aktoren wie das Kraftstoffventil 27 oder das Wasserventil 10 über die Steuereinrichtung 30 anzusteuern und das Verhalten der Ventile 10, 27 auszuwerten. Weitere Möglichkeiten der Diagnose bestehen darin, der Steuereinrichtung 30 einen bestimmten Betriebszustand ”vorzuspielen”, beispielsweise eine bestimmten Drehzahl und/oder Last, und auszuwerten, welche Ansteuerung die Steuereinrichtung 30 für das Kraftstoffventil 27 und/oder die Zündkerze 29 vornimmt.
Vorteilhaft ist die Steuereinrichtung 30 sehr einfach aufgebaut, und die Diagnose erfolgt wie beschrieben direkt an den einzelnen Komponenten. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 30 einen nicht flüchtigen Fehlerspeicher besitzt, dessen Daten von der Diagnoseeinrichtung 31 ausgelesen und ausgewertet werden können.
Die in 5 gezeigte Verbindung von Diagnoseeinrichtung 31 und Steuereinrichtung 30 ist für die Diagnose bei Stillstand des Verbrennungsmotors 11 vorgesehen. Um zusätzlich auch Fehler im Generator 17 ermitteln zu können oder um eine Diagnose bei laufendem Verbrennungsmotor 11 durchführen zu können, ist die in 8 gezeigte Verbindung der Diagnoseeinrichtung 31 mit der Steuereinrichtung 30 vorgesehen. Hier ist die Diagnoseeinrichtung 31 über eine Verbindungsleitung 33 mit der Steuereinrichtung 30 verbunden. Die Verbindungsleitung 33 besitzt an ihren Enden Steckverbinder 36, die an der Diagnoseeinrichtung 31 bzw. an der Anschlussbuchse 43 der Steuereinrichtung 30 eingesteckt sind. Die Verbindungsleitung 33 besitzt drei separate Adern, nämlich eine Plusleitung 40, eine Diagnoseleitung 41 und eine Masseleitung 42. Die Masseleitung 42 kann ggf. entfallen. Der Generator 17 ist über die Verbindungsleitung 32 mit der Diagnoseeinrichtung 31 verbunden. Die Diagnoseeinrichtung 31 ist demnach in der elektrischen Verbindung zwischen dem Generator 17 und der Steuereinrichtung 30 angeordnet. Dadurch kann die Diagnoseeinrichtung 31 auch mit dem Generator 17 kommunizieren und das Signal des Generators 17 auswerten. Ggf. kann die Verbindungsleitung 32 hierzu eine zusätzliche Diagnoseleitung 41 besitzen. Diese Leitung 41 ist in 8 gestrichelt eingezeichnet.
Dadurch, dass an der Anschlussbuchse 43 der Steuereinrichtung 30 das gleichförmige Wechselspannungssignal 39 der Diagnoseeinrichtung 31 anliegt, schaltet die Steuereinrichtung 30 automatisch in den Diagnosemodus um, in dem eine Kommunikation über die Diagnoseleitung 41 möglich ist.
Es kann wünschenswert sein, die Steuereinrichtung 30 in einen Ausgangszustand zu versetzen, beispielsweise, wenn Parameter, die im Betrieb laufend aktualisiert werden, außerhalb der vorgegebenen Sollwerte liegen. Auch für die Diagnose kann es zweckmäßig sein, den Trennschleifer 1 in einen Ausgangszustand zu versetzen. Ein Reset-Zustand der Steuereinrichtung 30 kann wie in 9 gezeigt auf einfache Weise dadurch erreicht werden, dass im Diagnosemodus der Diagnoseanschluss D mit einem definierten Masseanschluss verbunden wird. Der definierte Masseanschluss kann beispielsweise der Masseanschluss des Bussystems 44 der Steuereinrichtung 30 sein. Um den Reset-Zustand zu erreichen, ist vorteilhaft in der Diagnoseeinrichtung 31 ein Schalter 37 vorgesehen, über den der Masseanschluss mit dem Diagnoseanschluss D verbunden werden kann. Dadurch kann auf einfache Weise ein Reset der Steuereinrichtung 30 erreicht werden.
10 zeigt eine weitere Möglichkeit der Verbindung der Diagnoseeinrichtung 31 mit der Steuereinrichtung 30. Im Aus- führungsbeispiel nach 10 erfolgt die Verbindung berührungslos über ein magnetisches Wechselfeld. Hierzu besitzt die Diagnoseeinrichtung 31 eine Spule 47, die ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Als Empfängerspule werden vorteilhaft die Spulen des Generators 17 genutzt, in denen ein entsprechendes magnetisches Wechselfeld induziert wird. Dieses induzierte, gleichförmige Wechselspannungssignal 39 kann dazu genutzt werden, die Steuereinrichtung 30 in den Diagnosemodus zu versetzen. Über das magnetische Wechselfeld wird dabei sowohl das gleichförmige Wechselspannungssignal 39 zur Energieversorgung als auch ein überlagertes, moduliertes Signal zur Informationsübertragung übertragen. Diese Signale werden vorteilhaft erst in der Steuereinrichtung 30 voneinander getrennt, so dass der Diagnoseanschluss D der Steuereinrichtung 30 bei dieser Anordnung nicht belegt ist.
Die 11 bis 14 zeigen Ausführungsbeispiele für die Durchführung unterschiedlicher Messungen. 11 zeigt einen Spannungsverlauf 52 für ein gleichförmiges Wechselspannungssignal, mit dem die Steuereinrichtung 30 von der Diagnoseeinrichtung 31 mit Energie versorgt wird. Das Wechselspannungssignal 52 besitzt eine Amplitude a₄ und eine Amplitudendauer f₄. Das Wechselspannungssignal 52 besitzt im halben Abstand der Amplitudendauer f₄ Nulldurchgänge N. Die Steuereinrichtung 30 wertet die Amplitudendauer f₄ und/oder die Amplitude a₄ des Wechselspannungssignals 52 aus. Aufgrund der Amplitudendauer f₄, also der Frequenz des Wechselspannungssignals 52, wählt die Steuereinrichtung 30 einen Diagnosemodus aus. Im Ausführungsbeispiel führt die Steuereinrichtung 30, wie in 12 gezeigt, Druckmessungen 50 durch. Dabei wird jede Druckmessung durch einen Nulldurchgang N getriggert, so dass während jeder Amplitudendauer f₄ zwei Druckmessungen 50 durchgeführt werden. Dabei können die Druckmessungen 50 direkt nach dem Nulldurchgang N durchgeführt werden oder mit vorgegebenem zeitlichen Abstand danach. Es kann vorgesehen sein, dass die Art der durchzuführenden Messung oder Messungen durch die Amplitudendauer f₄ festgelegt wird. Alternativ kann der Diagnosemodus auch über die Amplitude a₄ festgelegt werden. Vorteilhaft legt die Amplitudendauer f₄ die Frequenz fest, mit der die Druckmessungen 50 durchgeführt werden.
In 13 wird die Steuereinrichtung 30 von der Diagnoseeinrichtung 31 mit einem Wechselspannungssignal 53 mit Energie versorgt, dessen Amplitudendauer f₅ deutlich größer als die Amplitudendauer f₄ des Wechselspannungssignals 52 ist. Die Amplitudendauer f₅ des Wechselspannungssignals 53 kann beispielsweise doppelt so groß sein wie die Amplitudendauer f₄ des Wechselspannungssignals 52. Das Wechselspannungssignal 53 besitzt eine Amplitude a₅, die im Ausführungsbeispiel kleiner als die Amplitude a₄ ist. Aufgrund der Amplitudendauer f₅ und/oder der Amplitude a₅ wird ein anderer Diagnosemodus von der Steuereinrichtung 30 ausgewählt. Im Ausführungsbeispiel führt die Steuereinrichtung 30 wie in 14 gezeigt, Temperaturmessungen 51 durch, die ebenfalls durch die Nulldurchgänge N initiiert werden. Die Anzahl der durchgeführten Temperaturmessungen 51 ist demnach direkt abhängig von der Amplitudendauer f₅. Über die Amplitudendauer kann dadurch auf einfache Weise die Anzahl der durchzuführenden Messungen eingestellt werden. Es kann vorgesehen sein, dass je nach Diagnosemodus eine oder mehrere unterschiedliche Messungen durchgeführt werden, die vorteilhaft alle über die Nulldurchgänge N getriggert werden. Über unterschiedliche Amplitudendauern können so beispielsweise unterschiedliche Betriebszustände mit unterschiedlichen Drehzahlen in der Diagnose erfasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006038278 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Arbeitsgerätes mit einer Diagnoseeinrichtung, wobei das Arbeitsgerät einen Verbrennungsmotor (11), einen Generator (17) zur Energieversorgung und eine Steuereinrichtung (30) besitzt, wobei der Generator (17) ein ungleichförmiges Spannungssignal (38) zur Energieversorgung liefert, wobei mit der Steuereinrichtung (30) eine Diagnoseeinrichtung (31) verbindbar ist, und wobei die Steuereinrichtung (30) einen Betriebsmodus und einen Diagnosemodus besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (31) ein gleichförmiges Spannungssignal (39) zur Energieversorgung liefert und dass die Steuereinrichtung (30) das zur Energieversorgung anliegende Spannungssignal (38, 39) auswertet und bei erkanntem gleichförmigen Spannungssignal (39) in den Diagnosemodus umschaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungssignal ein Wechselspannungssignal ist und die Steuereinrichtung (30) die Amplitudendauer (f₁, f₂, f₃) des Wechslspannungssignals (38, 39) auswertet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) die Amplitude (a₁, a₂, a₃) des Wechselspannungssignals (38, 39) auswertet.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) die durchzuführende Diagnose in Abhängigkeit der Amplitudendauer (f₁, f₂, f₃) und/oder in Abhängigkeit der Amplitude (a₁, a₂, a₃) auswählt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) die Häufigkeit der durchzuführenden Diagnose in Abhängigkeit der Amplitudendauer (f₁, f₂, f₃) festlegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Diagnoseeinrichtung (31) und der Steuereinrichtung (30) über elektrische Leitungen (33, 34) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (17) im Betriebsmodus der Steuereinrichtung (30) über eine Plusleitung oder eine Phasenleitung (40) und eine Masseleitung (42) mit der Steuereinrichtung (30) verbunden ist, und dass die Diagnoseeinrichtung (31) im Diagnosemodus über eine Plusleitung (40), eine Diagnoseleitung (41) und eine Masseleitung (42) mit der Steuereinrichtung (30) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eine Anschlussbuchse (43) für den Generator (17) besitzt und dass die Diagnoseeinrichtung (31) mit der Anschlussbuchse (43) für den Generator (17) verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (17) über die Diagnoseeinrichtung (31) mit der Steuereinrichtung (30) verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Diagnoseeinrichtung (31) und der Steuereinrichtung (30) über ein Wechselfeld erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) mit mindestens einem Aktor (49) oder Sensor (48) verbunden ist, der von der Diagnoseeinrichtung (31) überprüft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) von der Diagnoseeinrichtung (31) in einen Reset-Zustand versetzbar ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) einen Diagnoseanschluss (D) für die Diagnoseleitung (41) besitzt und dass das Versetzen in den Reset-Zustand durch Anlegen eines definierten Massesignals an den Diagnoseanschluss (D) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen des Massesignals durch Verbinden des Diagnoseanschlusses D mit dem Masseanschluss in der Diagnoseeinrichtung (31) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnoseanschluss (D) der Steuereinrichtung (30) ein Anschluss eines Bussystems (44) des Arbeitsgeräts ist, mit dem mindestens ein Sensor oder Aktor des Arbeitsgerätes verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktor ein Ventil, insbesondere ein Wasserventil (10) oder ein Kraftstoffventil (27), ist und mindestens ein Sensor ein Temperatursensor (21), ein Drucksensor (22) oder ein Drosselwellensensor (25) ist.