CN104727964A - 用于运行带有内燃机的手持式工作器械的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行带有内燃机的手持式工作器械的方法，手持式工作器械具有内燃机(8)，其经由离心力离合器(24)驱动工作器械的至少一个工具。离心力离合器在下接合转速(nu)与上接合转速(no)之间延伸的接合转速范围(nK)中接合。内燃机(8)具有燃料供应装置、点火装置、控制装置(41)和用于检测内燃机(8)的转速(n)的器件。用于运行手持式工作器械的方法设置成，内燃机(8)的转速变化过程在接合转速范围(nK)中被监控且当转速变化过程在规定的时间段(Δt)上与规定的转速变化过程一致时将发出用于驱动工具的在运行功率(P1)中的功率(P)提高到提高的功率(P2,P3)上。

Description

用于运行带有内燃机的手持式工作器械的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行在权利要求1的前序部分中所说明的类型的带有内燃机的手持式工作器械的方法。
背景技术
由文件DE 10 2011 103 125 A1已知一种用于运行带有内燃机的手持式工作器械的方法。该内燃机经由离合器驱动工具。离合器在下与上接合转速(Einkuppeldrehzahl)之间的转速范围中接合。
在这样的手持式工作器械中在运行中可能发生，工具在全负荷下定住，例如当锯链的齿钩在待剪切的材料中且卡住时。这导致内燃机转速下降直到接合转速范围中。在接合转速范围中，离合器可能在工具固定的情况中被损坏。为了避免离合器的损坏，文件DE 43 26 010 A1设置成当转速在临界的转速范围内运行太久时降低内燃机的转速。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于运行带有内燃机的手持式工作器械的方法，其使操作者利用工作器械工作容易。
该目的通过一种带有权利要求1的特征的用于运行带有内燃机的手持式工作器械的方法来实现。
设置成当内燃机的转速变化过程(Drehzahlverlauf)在接合转速范围中在规定的时间段上与规定的转速变化过程一致时将被发出用于驱动工具的功率从运行功率提高到提高的功率上。通过评估在接合转速范围中的转速变化过程可识别出工具是否在接合转速范围中卡住，使得工具不可能进一步加速。通过提高功率可尝试撕开工具，使得转速可重新提升。因为仅当转速变化过程与规定的转速变化过程一致时那么才实现功率提高，在持续运行中将导致提高的温度和提高的磨损的功率提高也可接受。如果提高的功率足以撕开工具，则操作者可无中断地继续工作。
优选地提高由内燃机发出用于驱动工具的功率。然而备选地或附加地可设置成接通另外的能源用于驱动工具。
规定的转速变化过程有利地是恒定的转速。如果转速在接合转速范围中在规定的时间段上保持恒定，这可被评价为工具不能移动的标志，因为操作者在接合转速范围中通常给全油门，使得转速在接合转速范围中快速上升且离合器快速接合。在此，恒定的转速是在很大程度上恒定的转速。在内燃机中，在一发动机循环内由结构型式导致出现转速波动。尤其在两冲程发动机中，此外由功能导致还在一定范围中尤其由于不一样好的燃烧和燃烧断火(Verbrennungsaussetzen)出现转速在多个循环上的波动，其叠加本身恒定的转速。当转速在一发动机循环期间和在多个发动机循环上仅在常见的转速波动内波动且不发生对于接合转速范围常见的快速的转速提升时，存在恒定的转速。规定的时间段有利地为至少大约0.1s、尤其至少大约0.3s、优选地至少大约0.5s。由此能够可靠地识别不随动的工具。当规定的时间段为至少大约1s时，使能够非常可靠地识别不随动的工具。有利地，规定的时间段小于大约30s、尤其小于大约10s、优选地小于大约5s。规定的转速变化过程例如也可以是略微上升或下降的转速。略微变化的转速例如可由于在离合器打滑的情况中的加热而产生。
提高的功率有利地为运行功率的至少103%、尤其至少105%。由此，在许多情况中可实现卡住的工具的撕开。提高的功率尤其为运行功率的最高120%、优选地最高110%。由此在功率提高的情况中可避免在运行期间发动机的过度加热和过度磨损。进一步的功率提高例如可由此来实现，即接通另一驱动马达、尤其电机、优选地用于内燃机的电气起动装置的电机)。利用另外的驱动马达可实现的提高的用于驱动工具的功率例如可为运行功率的大约150%至大约250%。
该功率尤其跳跃式地被提高到提高的功率上。由此实现工具的特别有效的撕开。可设置成，该功率在功率提高之后被降低至少一次且重新提高。该功率在功率提高之后有利地在较短的相继的时间间隔中被多次降低和提高。功率尤其在提高的水平上波动。由此可改善工具的撕开效果。此外，操作者获得关于工具卡住的反馈且可相应地进行反应、例如减小进给力。
当转速离开接合转速范围时，功率有利地被重置到运行功率上。由此在通常的运行中避免提高的功率。在此，运行功率是在一定的转速和负荷下在相应操纵加速杆时出现的功率。在此，运行功率根据转速和负荷变化，使得在功率重置之后的绝对功率值可偏离于在功率提高之前的功率值。为了重置到运行功率上有利地将被调节用于提高功率的运行参数重置到其在功率提高之前的初始值上。也可设置成，运行参数按照例如根据转速的曲线来确定且用于功率提高的运行参数被改变固定的值或按照与提高的功率相关联的第二曲线来确定。
为了避免内燃机由于提高的功率的过度负荷，设置成，在经过规定的时间之后将功率重置到运行功率上。该规定的时间例如可以是大约0.1s至大约60s。有利地，该规定的时间是大约0.5s至大约30s、尤其大约1s至大约10s。在此，对于不同的应用领域可规定不一样长的时间段。备选地或附加地可设置成，在达到内燃机的规定的温度之后将功率重置到运行功率上。用于将功率重置到运行功率上的标准有利地被选择成使得避免内燃机由于以提高的功率的短时间运行被损坏。可设置成对于功率的重置设置多个标准且一旦满足标准中的一个将功率重置到运行功率上。
如果通过接通另一驱动马达来提高用于驱动工具的功率，设置成，规定的时间为直至大约10s。有利地，规定的时间(在其期间另外的驱动马达提高被发出用于驱动工具的功率)为至少大约5s。
为了提高来自内燃机的功率可设置有内燃机的点火时刻的调节。为了提高功率，尤其向“前”调节点火时刻。附加地或备选地可设置成，通过改变所供给的燃料量来提高功率。在此尤其减少所供给的燃料量，即，使发动机稀薄。如果发动机在浓的范围中来运行，那么尤其这样来设置。然而也可设置成提高所供给的燃料量以提高功率，即加浓内燃机。如果内燃机在稀薄的范围中运行，那么优选地这样来设置。备选地或附加地也可设置成，通过改变被供应给内燃机的燃烧空气量来提高所发出的功率。在此尤其提高燃烧空气量，使得被供应给内燃机的混合物被稀薄。也可设置成为了提高由内燃机发出的功率改变、尤其提高所供给的燃料/空气混合物的量，例如通过经由附加的混合路径供应燃料/空气混合物。在此，用于提高由内燃机发出的功率的各个措施可单独地或以任意的组合来应用。
可设置成，除了工具之外内燃机以能量供应至少一个另外的能量消耗器。为了提高功率尤其可设置成，断开该至少一个另外的消耗器。也可以是有利的是，通过减少被供应给该至少一个另外的消耗器的能量来提高功率。另外的消耗器例如可以是发电机或用于为工具输送润滑油的油泵。也可设置有其它消耗器。消耗器可消耗由内燃机提供的机械能或由内燃机产生的电能。
有利地，该工作器械具有另外的驱动马达，且通过接通另外的驱动马达来提高被发出用于驱动工具的功率。另外的驱动马达尤其是电机。利用电机可以以简单的方式短时间实现明显的功率提高。优选地，驱动马达是总归存在的电机、尤其工作器械的电气起动装置的电机。
有利地，该工作器械具有操作元件，且当操作元件被操纵时提高内燃机的功率。由此，操作者可自行触发短时间的功率提高。功率提高在此尤其在接合转速范围中实现。然而，在接合转速范围之外的短时间的功率提高也可以是有利的。
附图说明
下面根据附图来阐述本发明的实施例。其中：
图1显示了机动锯的示意性图示，
图2显示了通过图1中的机动锯的示意性剖面，
图3显示了图1中的机动锯的化油器的示意性图示，
图4显示了示例性说明图1中的机动锯的内燃机的转速关于时间的变化过程的图表，
图5显示了示意性说明点火时刻关于时间的可能的变化过程的图表，
图6显示了示意性说明所供应的燃料量关于时间的可能的变化过程的图表，
图7显示了示意性说明所供应的燃料/空气混合物的量关于时间的可能的变化过程的图表，
图8显示了示意性说明内燃机的功率关于时间的可能的变化过程的图表，
图9显示了示意性说明点火时刻关于时间的另一可能的变化过程的图表。
具体实施方式
图1作为对于手持式工作器械的实施例示意性地示出机动锯1。本发明然而也可设置在其它手持式工作器械(例如切割机、岩石切削器、树篱剪等)中。机动锯1具有壳体2、后把手3以及握管4。在壳体2处固定有导轨6，在其处环绕地布置有锯链7。在握管4的面向导轨6的侧面处布置有护手5，其同时可用于触发未示出的链制动器。
布置在壳体2中的内燃机8用于驱动锯链7。内燃机8是单缸发动机、有利地混合润滑的发动机，如双冲程发动机或混合润滑的四冲程发动机。内燃机8经由空气过滤器28和化油器9抽吸燃烧空气。代替化油器9也可设置有燃料阀，其将燃料直接供应到内燃机8中。内燃机8具有火花塞10，其由点火模块11来供应以电能。
为了操作内燃机8设置有加速杆12，其可摆动地支承在后把手3处。此外，在后把手3处可摆动地支承有加速杆锁13，其防止加速杆12的无意操纵。在壳体2处，邻近后把手3布置有运行方式调节器14。运行方式调节器14有利地用于调节内燃机8的至少一个起动位置和用于关断内燃机8。机动锯1此外具有操作元件15，其在该实施例中邻近运行方式调节器14布置且其功能接下来还详细来阐述。
如图2所示，火花塞10伸到内燃机8的燃烧室17中。燃烧室17由活塞16来限制，活塞16经由连杆18旋转地驱动曲轴19。曲轴19围绕旋转轴线20旋转地来驱动。在曲轴19处固定有飞轮21，其例如可以是风扇叶轮。飞轮21具有未示出的磁体，其在点火模块11处感应用于在火花塞10处产生点火火花的电压。在曲轴19处，在该实施例中此外固定有用于产生电能的发电机22。在该实施例中，发电机22布置在飞轮21的区域中。然而另一布置也可以是有利的。在飞轮21的背对内燃机8的侧面处布置有用于起动内燃机8的起动装置23。在该实施例中，起动装置23是包括驱动马达48的电气起动装置。起动装置23具有联结装置49，驱动马达48经由其作用到曲轴19上。然而，起动装置23也可以是待手动操纵的起动装置、例如绳索起动装置。
在内燃机8的与飞轮21相对的侧面上布置有离心力离合器(Fliehkraftkupplung)24。离心力离合器24的驱动件43与曲轴19抗扭地相连接。驱动件43有利地包括一个或多个离心配重，其关于旋转轴线20可径向向外移动且弹性地来支承。驱动件44构造为离合器壳(Kupplungsglocke)，其抗扭地与驱动小齿轮26相连接。驱动小齿轮26驱动在图2中未示出的锯链7。此外，驱动件44驱动在图2中示意性示出的用于为锯链7输送润滑油的油泵25。
如图2示意性所示，内燃机8具有温度传感器42。在该实施例中，温度传感器42邻近燃烧室17布置。然而，另一布置也可以是有利的。温度传感器42例如可布置在内燃机8的曲轴箱处。内燃机8具有控制装置41，其在该实施例中集成在点火模块11处。然而，控制装置41的单独构造也可以是有利的。温度传感器42与控制装置41相连接。为了检测内燃机8的转速，控制装置41有利地评估在点火模块11处所感应的电压的信号。然而，单独的转速传感器也可以是有利的。为了测定内燃机8的转速也可来评估发电机22的信号。
图3示意性地显示了化油器9和空气过滤器28。通过空气过滤器28和构造在化油器9中的抽吸通道29由内燃机8在流动方向30上抽吸燃烧空气。在抽吸通道29中以阻流轴36可摆动地支承有阻流阀(Chokeklappe)34。关于流动方向30在阻流阀34下游以节流轴37可摆动地支承有节流阀35。节流元件和阻流元件的另一设计方案也可以是有利的。阻流元件也可取消。在抽吸通道29中构造有文氏管31。在文氏管31的区域中，主燃料开口32通到抽吸通道29中。在主燃料开口32下游，多个副燃料开口33通到抽吸通道29中。燃料开口32和33可由化油器9的填充燃料的调节腔来供给。化油器9有利地是膜片化油器，其根据在抽吸通道29中的负压且根据参考压力供应燃料。然而也可设置成，燃料开口32和33经由燃料阀、例如电磁阀来供给。也可设置成，燃料不经由化油器9而是直接被供应到内燃机8中，例如经由一个或多个燃料阀。在此，燃料供应例如可实现到燃烧室17中或到内燃机8的曲轴箱中。
为了控制所供应的燃料量，节流阀35可摆动地来支承。节流阀35的完全打开的位置由端部止挡38来确定，端部止挡38与在图3中示意性显示的、抗扭地与节流轴37相连接的杠杆47共同作用。杠杆47和端部止挡38布置在抽吸通道29之外、有利地在化油器9的壳体的外侧处。
加速杆12有利地作用到节流阀35上。在加速杆12被完全操纵的情况中，杠杆43贴靠在端部止挡38处。如在图3中以虚线示意性所示，端部止挡38经由执行器39可调节。如果执行器39被操纵，则例如可将节流阀调节到在图3中以虚线所示的位置35'中。通过操纵执行器39，可在加速杆12被完全操纵的情况中提高被供应给内燃机8的燃烧空气量。
图4示意性地以曲线40显示了内燃机8的转速n关于时间t的可能的变化过程。首先，转速n强烈地升高。在此，转速n迅速经过从下接合转速nu延伸至上接合转速no的接合转速范围nK。在达到下接合转速nu时，驱动件43的至少一个离心配重靠放到从动件44的离合器鼓处。直至达到上接合转速no，以增加的力将离心配重压到离合器鼓处。由此在驱动件43的转速提高时，可经由离心力离合器24传递的功率升高。曲线40显示了在加速杆12被完全操纵的情况中的转速变化过程n。转速n的波动通过不同的负荷而产生，例如在进给不同的情况中，即当机动锯1的操作者或强或弱地压到待切削的工件中时。在时刻t1，转速n在上接合转速no之下下降到转速n1上。在达到转速n1之后转速保持恒定。
控制装置41监控在接合转速范围nK中转速n的变化过程且识别出，转速n1直至规定的第二时刻t2在时间段Δt上保持恒定。在测定恒定的转速变化过程的情况中不考虑在内燃机中在一发动机循环内以及在多个发动机循环上由结构型式导致出现的转速波动。在此，该时间段有利地为至少0.1s、尤其至少0.3s、优选地至少0.5s。有利地，时间段Δt小于大约30s、尤其小于大约10s、优选地小于大约5s。在经过规定的时间段Δt之后，控制装置41采取措施以短时间提高由内燃机8发出用于驱动锯链7的功率。由此提高驱动件43的转速且以更大的力将该至少一个离心配重向外压。由此提高起作用的摩擦力且因此可供驱动锯链7使用的功率提升。
为了提高功率例如可调节点火时刻ZZP。点火时刻的可能的变化过程在图5中示意性示出。直至点火时刻ZZP2，点火时刻ZZP仅经受较少的波动。点火时刻ZZP也可以是恒定的。在时刻t2、即在转速n在时间段Δt上恒定之后，将点火时刻从点火时刻ZZP1跳跃式地调节到点火时刻ZZP2上。点火时刻ZZP2有利地明显早于点火时刻ZZP1。点火时刻ZZP2可处在第一点火时刻ZZP1之前例如大约10o曲轴角度。在此，点火时刻ZZP2比点火时刻ZZP1更靠近功率最佳的点火时刻。通过将点火时刻从第一点火时刻ZZP1调节到第二点火时刻ZZP2上，提高由内燃机8发出的功率。这示意性地在图8中示出。
在第二时刻t2，由内燃机发出的功率P相应于运行功率P1。在将点火时刻从点火时刻ZZP1向“前”调节到点火时刻ZZP2上的情况中，功率跳跃式地提高到提高的功率P2上。如在图8中通过线45所示，提高的功率P2直至第三时刻t3保持近似恒定。如图4所示，转速在达到第三时刻t3之前重新上升到上接合转速no之上。当转速n离开接合转速范围nK时，功率P有利地可被重置到运行功率P1上。然而在经过规定的时间Δt2之后将功率P重置到运行功率P1上也可以是有利的。规定的时间Δt2有利地可为从大约0.1s直至大约60s、尤其从大约0.5s直至大约30s、优选地从大约1s直至大约10s。当内燃机8的温度(其由温度传感器42来测定)达到规定的值时，备选地可将功率P重置到运行功率P1上。功率从提高的功率P2到运行功率P1上的重置在第三时刻t3实现。有利地，监控用于将功率重置到运行功率P1上的多个标准且一旦满足标准中的一个将功率重置到运行功率P1上。
代替调节点火时刻ZZP，也可设置成改变被供应给内燃机8的燃料量x。这示意性地在图6中示出。在时刻t2，将被供应给内燃机8的燃料量x从第一燃料量x1改变至第二燃料量x2。在该实施例中，所供应的燃料量x被减少。还通过减少所供应的燃料量x来提高内燃机8的功率P。功率P的产生的变化过程相应于在图8中从时刻t2直至时刻t3以虚线45所示的变化过程。然而也可设置成当稀薄地来运行内燃机8时提高所供应的燃料量x以提高功率P。为了提高功率P也可设置成改变、优选地提高被供应给内燃机8的燃料/空气混合物的量y。这示意性地在图7中示出。在时刻t2将被供应给内燃机8的燃料/空气混合物的量y从第一量y1改变、在该实施例中提高至第二量y2。那么也得到功率P的在图8中从时刻t2直至时刻t3以虚线45所示的变化过程。
为了提高由内燃机8提供用于驱动锯链7的功率，也可设置成断开机动锯1的至少一个附加的消耗器或减少被供应给该消耗器的能量。由此例如可设置成切断油泵25。这在图2中通过箭头27示意性表示。油泵25例如可被带到与驱动小齿轮26或从动件44脱开接合。备选地可将油泵25的行程调到零。为了减少被供应给油泵25的能量，可减小油泵25的行程以减少输送量。备选地或附加地，可减少供发电机22使用的能量。
为了提高供驱动锯链7使用的功率也可设置成附加地利用起动装置23的驱动马达48用于驱动锯链7。驱动马达48可经由联结装置49施加附加的驱动力矩到曲轴19上。由此可实现明显的功率提高。提高的功率例如可为运行功率的大约150%至大约250%。驱动马达48有利地被电池运行。例如可由大约5个锂离子蓄电池来供应驱动马达以能量。这些蓄电池可在内燃机8的运行中被充电。利用这样的驱动马达48例如可产生以大约1Nm的数量级的附加的转矩。为了避免驱动马达48的过度加热，设置成，规定的时间(在其之后又将功率重置到运行功率上)为直至大约10s。有利地，规定的时间为至少大约5s。
为了提高内燃机8的功率还可设置成改变被供应给内燃机8的燃烧空气量，例如通过将端部止挡38调节到在图3中虚线所示的位置中。由此来提高被供应给内燃机8的燃烧空气量，即，使被供应给内燃机8的混合物稀薄。由此得到功率的提高。
组合多个用于提高由内燃机8发出用于驱动锯链7的功率P的措施也可以是有利的。所提及的用于提高功率P的措施可分别自身或以任意的组合被用于提高内燃机8的功率P。
为了有利于在切割中撕开工具可设置成在功率提高之后重新降低且又提高内燃机8的功率P。尤其可设置成交替地提高功率P。这在图9中示意性地对于点火时刻ZZP示出。将点火时刻从点火时刻ZZP1首先调节到更早的点火时刻ZZP2且接着调节到略微更晚的点火时刻ZZP3，以便那么直至第三时刻t3在点火时刻ZZP2与ZZP3之间调节。由此得到点火时刻关于时间的锯齿形的曲线。对于内燃机8的功率P得到相应的锯齿形的曲线，如在图8中示意性地以线46所示。也可设置成在第一功率P1与第二功率P2之间调节该功率。这通过在第一点火时刻ZZP1与第二点火时刻ZZP2之间调节点火时刻得到。如果将点火时刻调到处在第一点火时刻ZZP1与第二点火时刻ZZP2之间的第三点火时刻ZZP3上，则得到处在运行功率P1与提高的功率P2之间的第三功率P3。功率P和点火时刻ZZP的波浪形的曲线或在两个点火时刻之间和因此在两个功率水平之间的跳跃式转变也可以是有利的。
为了提高内燃机8的功率P，操作者也可操纵操作元件15。操作元件15的操作引起运行功率P1提高到提高的功率P2或P3上。在此，提高的功率可在规定的时间段上或直至达到内燃机8的规定的提高的温度被保持，以便然后又被置回到运行功率P1上。如果提高的功率P2、P3低到使得其适合于持续运行，也可设置成如果操作者松开操作元件15那么才将该功率又重置到运行功率P1上。

Claims (18)

1. 一种用于运行带有内燃机(8)的手持式工作器械的方法，所述内燃机经由离心力离合器(24)驱动所述工作器械的至少一个工具，其中，所述离心力离合器(24)在下接合转速(nu)与上接合转速(no)之间延伸的接合转速范围(nK)中接合，其中，所述内燃机(8)具有燃料供应装置、点火装置、控制装置(41)和用于检测所述内燃机(8)的转速(n)的器件，其特征在于，所述内燃机(8)的转速变化过程在所述接合转速范围(nK)中被监控并且当所述转速变化过程在规定的时间段(Δt)上与规定的转速变化过程一致时将被发出用于驱动所述工具的功率(P)从运行功率(P1)提高到提高的功率(P2,P3)上。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，规定的所述转速变化过程是恒定的转速(n1)。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，规定的所述时间段(Δt)至少为0.1s。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提高的所述功率(P2,P3)至少为所述运行功率(P1)的103%。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，跳跃式地提高所述功率(P)。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率(P)在功率提高之后被降低至少一次且被重新提高。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述转速(n)离开所述接合转速范围(nK)时，将所述功率(P)重置到所述运行功率(P1)上。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在经过规定的时间(Δt2)之后将所述功率(P)重置到所述运行功率(P1)上。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在达到所述内燃机(8)的规定的温度之后将所述功率(P)重置到所述运行功率(P1)上。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过调节所述内燃机(8)的点火时刻(ZZP)来提高由所述内燃机(8)所发出的功率(P)。
11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过改变所供应的燃料量(x)来提高由所述内燃机(8)所发出的功率(P)。
12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过改变被供应给所述内燃机(8)的燃烧空气量来提高由所述内燃机(8)所发出的功率(P)。
13. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过改变被供应给所述内燃机(8)的燃料/空气混合物的量(y)来提高由所述内燃机(8)所发出的功率(P)。
14. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除了所述工具之外，所述内燃机(8)以能量供应至少一个另外的能量消耗器。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过断开至少一个另外的所述消耗器来提高所述功率(P)。
16. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过减少被供应给至少一个另外的所述消耗器的能量来提高所述功率(P)。
17. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作器械具有另外的驱动马达(48)并且通过接通另外的所述驱动马达(48)来提高所述功率(P)。
18. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作器械具有操作元件(15)，并且当所述操作元件(15)被操纵时提高所述内燃机(8)的功率(P)。
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