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Die Erfindung bezieht sich auf ein
brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Brennkraftbetriebene Arbeitsgeräte werden beispielsweise
zum Eintreiben von Bolzen oder Nägeln
in Oberflächen
verwendet. Diese Arbeitsgeräte weisen
eine Brennkammer auf, der ein Brennstoff zugeführt wird. Der Brennstoff kann
beispielsweise ein zugeführtes
Gasgemisch oder ein Flüssiggas
sein, welches in der Brennkammer mit Frischluft vermischt wird.
Der Brennstoff kann der Brennkammer aber auch in Pulverform zugeführt werden,
etwa durch Einbringen einer Kartusche. An diese Brennkammer schließt sich
ein Zylinder an, in dem ein Kolben geführt wird. Der Kolben wird durch
Zünden
des in der Brennkammer vorhandenen Brennstoffs in dem Zylinder vorgetrieben.
Durch das Vortreiben des Kolbens wird ein vor dem Kolben angeordnetes
Befestigungselement, beispielsweise ein Nagel, in eine vor dem Arbeitsgerät befindliche
Wand oder andere Oberfläche
hineingetrieben.
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Aus der
EP
056 990 ist ein brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät bekannt,
bei dem ein Ventilator zur Vermischung eines zugeführten Gasgemisches und
der zugeführten
Frischluft benutzt wird, der in der Brennkammer angeordnet ist.
Dieser Ventilator wird unabhängig
von den Umgebungsbedingungen gesteuert.
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Aus der
US 5,713,313 ist ein brennkraftbetriebenes
Arbeitsgerät
bekannt, bei dem sowohl ein Ventilator in, als auch ein weiterer
außerhalb
der Brennkammer angeordnet sind, die unter anderem zur Kühlung der
Brennkammer vorgesehen sind. In diesem Dokument wird beschrieben,
dass der Ventilator zur Kühlung
für eine
vorbestimmte Zeitdauer während
bzw. nach dem Zündvorgang
betrieben wird, um das Arbeitsgerät zu kühlen.
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Derartige Arbeitsgeräte werden
unter wechselnden Umgebungsbedingungen, insbesondere stark schwankenden
Außentemperaturen
eingesetzt, beispielsweise im Winter bei Temperaturen unter dem
Gefrierpunkt und im Sommer bei Temperaturen über 30°C. Durch einen anhaltenden Einsatz
derartiger Arbeitsgeräte
erhöht
sich durch schnell aufeinanderfolgendes Zünden des Brennstoffs die Temperatur
des Arbeitsgerätes
weiter, so dass, um einer Überhitzung
insbesondere der Brennkammer vorzubeugen, eine Kühlung erforderlich ist. Für ein effektives
Arbeiten ist es notwendig, für
aufeinanderfolgende Setzvorgänge
eine gleichbleibende Antriebskraft bereitzustellen. Dies setzt eine
optimale Zündtemperatur
voraus, die von der Temperatur der Brennkammer abhängt. Die
Temperatur der Brennkammer hängt
wiederum stark von der Betriebstemperatur des Arbeitsgeräts und von
der Umgebungs- oder
Außentemperatur
ab. Andererseits ist es bei Zuführung von
flüssigem
Brenngas oder Gasgemischen für
ein optimales Brennstoffgemisch erforderlich, das zugeführte Gas
und die zugeführte
Frischluft ausreichend gut zu vermischen. Für diese Vermischung wird meist ein
Ventilator oder Lüfter
verwendet. Ein optimales Gasgemisch kann nur dann gemischt werden,
wenn die Restabgase des vorherigen Zündvorgangs gut aus der Brennkammer
gespült
werden und der für eine
optimale Zündung
erforderlicher Sauerstoff durch die Frischluftzufuhr vorhanden ist.
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Bei niedrigen Außentemperaturen im Winter ist
beispielsweise nur eine minimale Durchlüftung der Brennkammer zur Zuführung von
ausreichender Frischluft für
die nächste
Zündung
erforderlich, hingegen ist im Sommer insbesondere eine längere Durchlüftung zu
Zwecken der Kühlung
notwendig.
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Aus den oben genannten Dokumenten
sind Ventilatoren oder Lüfter
bekannt, die entweder zur Kühlung
oder zur Durchmischung eines Gasgemisches eingesetzt werden. Ein
Ventilator, der bei niedrigen Außentemperaturen eine fest eingestellte
Zeit nach dem Zündvorgang
läuft,
um die Brennkammer zu durchspülen,
kühlt zwangsläufig auch
die Brennkammer ab. Dabei ist die Abkühlung von der zugeführten Frischluftemperatur
abhängig.
In einer zu stark abgekühlten
Brennkammer kann beim nächsten
Zündvorgang
kein optimales Gasgemisch gebildet und somit auch keine gleichbleibende
Antriebskraft für
das Eintreiben der Befestigungselemente erzielt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb,
ein brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät anzugeben, bei dem unter
wechselnden Arbeitsbedingungen ein optimales Zündverhalten einstellbar ist.
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Die vorrichtungsseitige Lösung der
gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweils nachgeordneten
Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zu
Grunde, dass für
ein optimales Zündverhalten
eine Durchlüftung
zwar zum Ausspülen
der Restabgase notwendig, die Dauer der Durchlüftung aber insbesondere von
der Temperatur der Brennkammer abhängig ist.
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Deshalb sieht die Erfindung vor,
die Laufzeit und/oder die Drehzahl des Ventilators in Abhängigkeit
einer gemessenen Temperatur einzustellen. Dadurch wird der Vorteil
bewirkt, dass der Ventilator nur bei Überschreiten einer vorgebbaren
Temperatur länger
und/oder schneller läuft,
als notwendig. Es wird verhindert, dass der Ventilator bei niedrigen
Außentemperaturen
die Brennkammer durch die Zuführung der
kalten Frischluft zu stark abkühlt.
Dabei kann entweder nur die Laufzeit oder nur die Drehzahl des Ventilators
eingestellt werden. Es können
aber auch sowohl die Laufzeit als auch die Drehzahl des Ventilators
eingestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung wird eine Brennkammertemperatur mit einem an der Brennkammer
angeordneten ersten Temperatursensor gemessen. Die Laufzeit bzw.
die Drehzahl sind in erster Linie in Abhängigkeit der Brennkammertemperatur
einzustellen. Da beispielsweise selbst im Winter nach häufigen Zündvorgängen die Brennkammer
eine erhöhte
Temperatur annimmt, so dass die Brennkammer gekühlt werden muss.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung wird eine Außentemperatur
mit einem zweiten Temperatursensor gemessen. Dadurch wird es ermöglicht,
bei einem Ansteigen der Außentemperatur
vorzeitig eine längere
Nachlaufzeit des Ventilators einzustellen bzw. die Drehzahl zu erhöhen und
somit einem Überhitzen
der Brennkammer rechtzeitig entgegen zu steuern.
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Die gemessene Brennkammertemperatur wird
einer Steuereinheit zugeführt,
die in Abhängigkeit
der gemessenen Brennkammertemperatur und/oder Außentemperatur die Nachlaufzeit und/oder
die Motordrehzahl des Ventilators regelt. Durch die Einstellbarkeit
der Zeit, die der Ventilator läuft
bzw. durch die Anzahl der Umdrehungen, die der Ventilator in einer
vorgebbaren Zeiteinheit vornimmt, lässt sich die Abkühlung bei
entsprechend niedrigeren Außentemperaturen
beschränken
bzw. bei entsprechend hohen Außentemperaturen
verstärken.
Insbesondere durch die Einstellbarkeit der Drehzahl, mit der der
Motor des Ventilators betrieben wird, lassen sich in kurzer Zeit
mit hoher Drehzahl eine ausreichende Ausspülung der Restgase und eine
gegebenenfalls erforderliche Kühlung
der Brennkammer erzielen. Somit kann durch Erhöhen der Drehzahl bei hohen
Brennkammertemperaturen trotzdem eine hohe Setzfrequenz des Arbeitsgerätes ermöglicht werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist der Ventilator in der Brennkammer angeordnet. Dies
hat den Vorteil, dass der Einsatz des Ventilators durch die direkte
Anordnung in der Brennkammer sehr effektiv ist und somit keine aufwendigen
Luftführungsvorrichtungen
notwendig sind, die den erzeugten Luftstrom des außerhalb
der Brennkammer angeordneten Ventilators zur Brennkammer leiten.
Die Anordnung innerhalb der Brennkammer setzt einen robusten Ventilator
voraus, der in seiner Funktionsfähigkeit
durch die Zündvorgänge nicht
beeinträchtigt
wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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i eine
schematische Darstellung eines brennkraftbetriebenen Arbeitsgerätes mit
Ventilator bei geschlossener Brennkammer;
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2 eine
schematische Darstellung eines brennkraftbetriebenen Arbeitsgerätes mit
Ventilator bei geöffneter
Brennkammer;
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3 ein
Diagramm zur Darstellung der Anpresszeit des brennkraftbetriebenen
Arbeitsgeräts; und
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4 ein
Diagramm zur Darstellung der Laufzeit bzw. Drehzahl des brennkraftbetriebenen Arbeitsgeräts.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines brennkraftbetriebenen Arbeitsgerätes 1 mit
einer Brennkammer 2. Ein in der Brennkammer 2 bereitgestelltes
Brenngasgemisch wird durch eine nicht dargestellte Zündvorrichtung
gezündet,
wodurch der an die Brennkammer gekoppelte Kolben 8, der
in dem Zylinder 5 geführt
wird, in eine Arbeitsrichtung Ra angetrieben wird. In der Brennkammer 2 ist
ein Ventilator 7 angeordnet, der zur Durchmischung des zugeführten Gasgemisches
und/oder der zugeführten
Luft und/oder zur Kühlung
bzw. Spülung
der Brennkammer dient. Der Ventilator 7 wird von einem Motor 4 angetrieben.
Eine obere Brennkammerwand 6 und eine untere Brennkammerwand 11 sind
in einer Position dargestellt, in der sie dichtend mit den Außenwänden der
Brennkammer 2 abschließen,
so dass die Brennkammer geschlossen ist, beispielsweise vor einem
Zündvorgang.
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Der Brennkammer 2 ist ein
erster Temperatursensor 3 zugeordnet. Dieser erste Temperatursensor 3 misst
die Brennkammertemperatur. Ein zweiter Temperatursensor 12 misst
die Außentemperatur. Die
beiden Temperaturwerte werden einer Steuereinheit 9 zugeführt. Die
Steuereinheit 9 ermittelt in Abhängigkeit der gemessenen Brennkammertemperatur
und/oder der Außentemperatur
die notwendige Motordrehzahl und die notwendige Ventilatornachlaufzeit.
Dabei kann in der Steuereinheit 9 sowohl eine einfache
Zuweisungstabelle verwendet werden, in der jedem Temperaturwert
jeweils eine Drehzahl und eine Nachlaufzeit zugeordnet sind oder
es kann für
jeden Temperaturwert eine Berechnung der Drehzahl und/oder der Nachlaufzeit
vorgenommen werden. Die Steuereinheit 9 steuert mit diesen
derart ermittelten Werten den Motor 4 an.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung des brennkraftbetriebenen Arbeitsgeräts 1 gemäß 1 nach dem Zündvorgang.
Dabei sind die obere Brennkammerwand 6 und die untere Brennkammerwand 11 derart
verschoben, dass durch die Lüftungsvorrichtungen 10 Frischluft
zugeführt
werden kann bzw. Restabgase aus der Brennkammer 2 abgeführt werden
können.
Die Zuführung
bzw. die Abführung wird
dabei durch den Ventilator 7, der von dem Motor 4 angetrieben
wird, unterstützt.
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3 zeigt
ein Diagramm, in dem die Zeit dargestellt ist, zu der das Arbeitsgerät angepresst wird.
Das Arbeitsgerät 1 wird
zum Zeitpunkt to und beispielsweise für 4000 ms angepresst. Während dieser
Zeit werden der Zündvorgang
und der Setzvorgang ausgelöst.
Nachdem das Befestigungselement in die Oberfläche eingetrieben wurde, wird
das Arbeitsgerät 1 nach
etwa 4000ms wieder abgesetzt. Dem Diagramm in 3 wird ein Diagramm in 4 gegenübergestellt, in dem die Laufzeit
und die Drehzahl des Ventilators 7 dargestellt sind. Hier
wird der Ventilator 7 zum Beispiel mit Beginn des Anpressvorgangs
aktiviert, also zum Zeitpunkt to. Die Zeit, in der der Ventilator 7 läuft, geht
jedoch über
die Zeit des Anpressens hinaus. Der Ventilator 7 könnte auch nach
to und beim Triggern des Arbeitsgeräts gestartet werden.
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In dieser einfachen Ausgestaltung
wird bei einer niedrigen Brennkammertemperatur eine erste Ventilatornachlaufzeit
tK von bspw. 5000ms nach to ausgewählt, wobei der Ventilator 7 in
dieser Zeit mit einer niedrigen ersten Drehzahl nK von etwa 7000 min-1
angetrieben wird. Diese erste Nachlaufzeit tK und erste Drehzahl
nK bewirken eine minimale Durchlüftung
der Brennkammer 2 zur Zufuhr von notwendiger Frischluft.
Gleichzeitig wird aber nur soviel Frischluft zugeführt, dass
die Brennkammer 2 nicht zu stark abkühlt wird, was für die Gasgemischbildung für den nächsten Zündvorgang
nachteilig wäre.
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Ermittelt der erste Temperatursensor 3 eine sehr
hohe Brennkammertemperatur, die über
einem Schwellwert für
die Brennkammertemperatur liegt, wird von der Steuereinheit 9 der
Ventilator 7 mit einer zweiten höheren Umdrehungszahl nW angetrieben und
für eine
zweite Nachlaufzeit tW ab to betrieben, so dass ein größerer Luftdurchsatz
ermöglicht
wird und die Abkühlung
der Brennkammer 2 auf eine gewünschte Brennkammertemperatur
entsprechend schneller erfolgt. Eine hohe Brennkammertemperatur ist
einerseits von der Setzfrequenz des Arbeitsgeräts abhängig, da durch ein schnelles
Setzen von neuen Befestigungselementen ein Abkühlen in den nur kurzen Zwischenzeiten
nicht möglich
ist. Andererseits wird die hohe Brennkammertemperatur durch hohe Außentemperaturen
begünstigt.
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Es ist in einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
vorgesehen, den Ventilator 7 wenigstens für die Zeit,
in der die Lüftungsvorrichtungen 10 geöffnet sind,
mit einstellbarer Drehzahl und für
eine einstellbare Zeitdauer anzutreiben. Dies hat den Vorteil, dass
auch bei kalten Außentemperaturen eine
minimale, aber für
die Spülung
ausreichende Durchlüftung
der Brennkammer 2 realisiert werden kann, wodurch für eine ausreichende
Vermischung des Gases mit der Frischluft für den nächsten optimalen Zündvorgang
gesorgt ist, ohne die Brennkammer zu stark abzukühlen. Bei der Verwendung von
Pulver als Brennstoff zum Antreiben des Kolbens, ist beispielsweise
nur ein Auslüften
nach dem Zünden
notwendig, so dass hier keine Vermischung vor der Zündung notwendig
ist und der Ventilator erst nach dem Zündvorgang aktiviert wird, wobei
auch dann die Laufzeit und die Drehzahl temperaturabhängig gesteuert
werden.