TWI628054B - 控制裝置、燃燒動力驅動的安置設備和用於操作這種安置設備的方法 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，用於將固定元件打入基底中，該安置設備具有至少一個用於燃料的主燃燒腔(6)；可經由來自主燃燒腔(6)的可膨脹的氣體朝安置方向(15)驅動的驅動活塞(10)；和預腔(25)，該預腔配有點火裝置(26)並且在點燃主燃燒腔(6)中的燃料-空氣-混合物之前可在該預腔中構建作用到主燃燒腔(6)上的壓力，其中，預腔(25)經由至少一個通孔(31、32)與預腔(25)的周圍環境連接或可連接，通孔可由控制裝置(30)閉合。為了改善在打入固定元件時的有效性及/或功能性，控制裝置(30)包括電子控制器(100)。

Description

控制裝置、燃燒動力驅、動的安置設備和用於操作這種安置設備的方法

本發明關於一種燃燒動力驅動的安置設備以用於將固定元件打入(驅入)基底中，該安置設備具有：至少一個用於燃料的主燃燒腔；驅動活塞，其可經由來自主燃燒腔的可膨脹的氣體沿安置方向驅動；以及預腔，其配有點火裝置並且在點燃主燃燒腔中的燃料-空氣-混合物之前可在該預腔中構建作用到主燃燒腔上的壓力，其中，預腔經由至少一個通孔與預腔的周圍環境連接或可連接，通孔可由控制裝置閉合。本發明還關於一種用於操作這種燃燒動力驅動的安置設備的方法。

由德國公開文獻DE 10 32 035 A1已知一種燃燒動力驅動的安置設備以用於將固定元件打入基底中，該安置設備具有：至少一個用於燃料的主燃燒腔；支承在活塞引導部中的驅動活塞，其可經由來自主燃燒腔的可膨脹的氣體沿安置方向驅動；以及預腔，在點燃主燃燒腔中的燃料-空氣-混合物之前可在該預腔中構建作用到主燃燒腔上的壓力，其中，預腔由在活塞引導部之內的空間形成，該空間連接到處於初始位置中的驅動活塞的背離主燃燒腔的底側上，並且其中，預腔經由一個通道至少間或地與主燃燒 腔連接，其中，在主燃燒腔中設置用於探測壓力的器件，用於探測壓力的器件與用於主燃燒腔的點火裝置共同作用。

本發明的目的是，使得在藉助燃燒動力驅動的安置設備打入固定元件時的有效性及/或功能性得以改善，該安置設備具有：至少一個用於燃料的主燃燒腔；驅動活塞，經由來自主燃燒腔的可膨脹的氣體可朝安置方向驅動驅動活塞；以及預腔，預腔配有點火裝置並且在點燃主燃燒腔中的燃料-空氣-混合物之前可在預腔中構建作用到主燃燒腔上的壓力，其中，預腔經由至少一個通孔與預腔的周圍環境連接或可連接，通孔可由控制裝置閉合。

在燃燒動力驅動的安置設備中，該安置設備用於將固定元件打入基底中，該安置設備具有至少一個用於燃料的主燃燒腔、可經由來自主燃燒腔的可膨脹的氣體朝安置方向驅動的驅動活塞、和預腔，該預腔配有點火裝置並且在點燃主燃燒腔中的燃料-空氣-混合物之前可在該預腔中構建作用到主燃燒腔上的壓力，其中，預腔經由至少一個通孔與預腔的周圍環境連接或可連接，通孔可由控制裝置閉合，通過以下方式實現上述目的，亦即，控制裝置包括電子控制器。通過使用電子控制器來閉合或釋放(打開)預腔的通孔，可明顯減小在燃燒動力驅動的安置設備操作時的不期望的摩擦損耗。由此可延長燃燒動力驅動的安置設備的使用壽命。

燃燒動力驅動的安置設備的一個較佳的實施例的特徵是，電子控制器與電致動器連接。經由電致動器可以簡單的方式快速地閉合和釋放預腔的通孔。

燃燒動力驅動的安置設備的另一較佳的實施例的特徵是，電致動器包括電動機。可經由電子控制器快速而簡單地操控電動機。電動機例如安裝在殼體外部上，尤其預腔氣缸外部上，從而例示出電致動器。

燃燒動力驅動的安置設備的另一較佳的實施例的特徵是，電致動器以機械方式與控制套筒聯接。在電致動器和控制套筒之間的機械聯接例如包括一種傳動機構。控制套筒例如基本具有正圓筒狀外罩的形狀，該正圓筒狀外罩可相對於限定預腔的殼體，尤其預腔氣缸在釋放或打開預腔的通孔的打開位置和釋放預腔的通孔的關閉位置之間運動。

燃燒動力驅動的安置設備的另一較佳的實施例的特徵是，控制套筒具有嚙合部，嚙合部經由齒輪與電致動器聯接。嚙合部例如可設置在齒條上，齒條固定在控制套筒的外部上。齒輪有利地與齒條的嚙合部嚙合。由此以簡單的方式呈現一種傳動機構，控制套筒經由該傳動機構可通過由電子控制器操控的電動機運動。

燃燒動力驅動的安置設備的另一較佳的實施例的特徵是，控制套筒如此實施並且可相對於預腔的通孔運動，亦即，經由電子控制器通過電致動器由控制套筒釋放或閉合預腔的通孔。例如通過在殼體或預腔氣缸上引導控制套筒 實現控制套筒在打開位置和關閉位置之間的運動，預腔氣缸限定預腔。在控制套筒中的通孔和預腔的通孔之間完全重合時，預腔的通過橫截面或排出橫截面是最大的。在關閉位置中，預腔的通孔較佳完全地通過控制套筒閉合。經由電子控制器可以簡單的方式呈現控制套筒的任意中間位置。因此，藉助電子控制器和電致動器可在打開位置和關閉位置之間平穩地變化通過橫截面。由此特別有利地實現了在安置設備操作時的能量調節或設定。

燃燒動力驅動的安置設備的另一較佳的實施例的特徵是，電子控制器與至少一個感應裝置連接，感應裝置分配給主燃燒腔。感應裝置例如是壓力感測器，其檢測在主燃燒腔中的壓力。在控制裝置的電子控制器中處理壓力感測器的訊號。感應裝置可包括其他的感測器，其例如檢測環境壓力、預腔中的壓力、安置設備的加速度及/或安置設備的任意位置上的溫度。

根據另一實施例，控制裝置的電子控制器可具有使用者介面。安置設備的使用者可經由使用者介面個性化地改變或調節安置設備的能量設定。

燃燒動力驅動的安置設備的另一較佳的實施例的特徵是，電子控制器與分配給預腔的點火裝置連接。由此以簡單的方式實現了在燃燒動力驅動的安置設備操作時的時間流程控制。在預腔點燃之後經過確定的持續時間之後可在時間上控制預腔的通孔的打開和關閉。為此在控制裝置的電子控制器中例如測量以預腔點燃開始的時間間隔。在先 前設定的時間間隔之後，此時可自動地同樣經由電子控制器藉助控制套筒啟動電致動器以打開預腔的通孔。

燃燒動力驅動的安置設備的另一較佳的實施例的特徵是，主燃燒腔配有另一點火裝置。前述安置設備可僅通過分配給預腔的一個點火裝置驅動。在預腔中點燃之後反應氣體以向前推進的火焰前鋒從預腔傳播到主燃燒腔中。此時，經由在主燃燒腔中傳播的火焰前鋒在主燃燒腔中點燃此處包含的預先壓縮的燃料-空氣-混合物。但是也可經由在主燃燒腔中的另一點火裝置點燃在主燃燒腔中的燃料-空氣-混合物。

在用於操作前述的燃燒動力驅動的安置設備的方法中可替代地或額外地藉由以下方式實現上面給出的目的，亦即，藉由主燃燒腔壓力控制預腔的通孔。由此可以簡單的方式實現燃燒動力驅動的或氣體驅動的安置設備，該安置設備具有明顯更高的能量密度。藉由前述措施能夠特別簡單地實現對預腔排氣的控制。對此特別有利地，可降低在安置設備操作時的不期望的磨損。此外，由於藉由主燃燒腔壓力控制預腔的通孔可確保安置設備的明顯提高的使用壽命。

該方法的一個較佳的實施例的特徵是，根據點燃時間及/或根據感測器控制預腔的通孔。由此可以簡單的方式實現在燃燒動力驅動的安置設備操作時對預腔排氣的控制。

本發明同樣也關於一種具有用於執行前述方法的程式碼的電腦程式產品，尤其在安置設備的控制器中執行該程 式。

本發明還關於一種用於前述安置設備的控制裝置，尤其是電子控制器；電致動器及/或控制套筒。該零件同樣可單獨出售。

1、121‧‧‧安置設備

3‧‧‧殼體

5‧‧‧主氣缸

6‧‧‧主燃燒腔

8‧‧‧進氣裝置

10‧‧‧驅動活塞

11‧‧‧活塞桿

12‧‧‧活塞頭

14‧‧‧安置端部

15‧‧‧安置方向

16‧‧‧活塞止擋

17‧‧‧磁裝置

21‧‧‧第一活塞面

22‧‧‧第二活塞面

24‧‧‧預腔氣缸

25‧‧‧預腔

26、126‧‧‧點火裝置

27‧‧‧進氣裝置

28、29‧‧‧緩衝元件

30‧‧‧控制裝置

31、32‧‧‧通孔

34‧‧‧控制套筒

37、38‧‧‧通孔

41、42‧‧‧溢流口

43、44‧‧‧閥裝置

100‧‧‧電子控制器

101、102‧‧‧控制導線

104‧‧‧電致動器

105‧‧‧電動機

106‧‧‧軸

108‧‧‧齒輪

110‧‧‧嚙合部

112‧‧‧感應裝置

141‧‧‧控制導線

從下文的描述中得到本發明的其他優點、特徵和細節，在下文的描述中參考圖式詳細說明不同的實施例。

圖1以縱剖面顯示燃燒動力驅動的安置設備在預腔中進行點燃之前的簡化示意圖，該安置設備具有控制裝置。

圖2以縱剖面顯示與在圖1中類似的在預腔中進行點燃之前不久的安置設備，其具有另一控制裝置。

在圖1和圖2中明顯簡化地以縱剖面顯示在不同的操作狀態中的安置設備1。在圖1和圖2中所示的安置設備1可藉助燃氣或藉助可蒸發的液體燃料來操作。安置設備1包括帶有主氣缸5的殼體3，主氣缸限定主燃燒腔6。可經由進氣裝置8將氣體及/或空氣輸送給主燃燒腔6。

在安置設備1的殼體3中，在圖1和圖2中的驅動活塞10可來回運動地被向上以及向下引導。驅動活塞10包括活塞桿11，活塞桿從活塞頭12開始。活塞桿11的與活塞頭12背離的安置端部14布置在(未圖示)栓引導部中，栓引導部用於引導固定元件，固定元件也稱為栓。

栓引導部與驅動活塞10的布置在栓引導部中的活塞桿11也稱為安置工具。經由安置工具可將固定元件，如釘 子、栓(Bolzen)或類似物打入(未圖示)基底中。在安置固定元件之前，安置設備1以其栓引導部擠壓在基底上並且觸發。例如(未圖示)開關用於觸發安置過程，開關也稱為觸發開關。開關例如設置在安置設備1的(同樣未圖示)手柄上。

在圖1和圖2中通過箭頭15表示安置方向。在安置固定元件時，驅動活塞10以活塞桿11沿安置方向15劇烈加速，以便將固定元件打入基底中。在安置過程期間，驅動活塞10從其在圖1和圖2中顯示出的初始位置運動到最終位置中，初始位置相應於上止點，最終位置相應於下止點。

通過固定在氣缸上的活塞止擋16限制在圖1和圖2中的驅動活塞10向上運動。通過活塞止擋16限定驅動活塞10的上止點。活塞止擋16可與磁裝置17結合。磁裝置17例如用於以預定的保持力將驅動活塞10保持在其在圖1和圖2中所示的初始位置中。

通過一個或多個止擋及/或緩衝元件28、緩衝元件29限制驅動活塞10向下運動。止擋及/或緩衝元件28例如實施成緩衝器。

活塞頭12包括第一活塞面21，第一活塞面21面對主燃燒腔6。第二活塞面22限定在預腔氣缸24中的預腔25，第二活塞面22背離主燃燒腔6。預腔氣缸24是安置設備1的殼體3的一部分。

預腔25是預燃燒腔，預腔配有點火裝置26和進氣裝置27。此外，將止擋及/或緩衝元件28、緩衝元件29布置 在預腔25中。經由進氣裝置27給預腔25或預燃燒腔輸送燃氣-空氣-混合物，藉助點火裝置26在預腔25中點燃燃氣-空氣-混合物。

預腔氣缸24包括兩個通孔31、通孔32，這兩個通孔例如能夠使廢氣從預腔25中排出。通過控制裝置30可根據需要閉合通孔31、通孔32。控制裝置30包括控制套筒34，控制套筒具有兩個通孔37、通孔38。

在控制套筒34的通孔37、通孔38與通孔31、通孔32形成重合時，此時通孔31、通孔32打開。在圖1和圖2中，通過控制套筒34閉合通孔31、通孔32。控制套筒34基本上具有正圓筒狀外罩的形狀並且可在圖1和圖2中向下以及向上運動。

在預腔25和主燃燒腔6之間設置兩個或多個溢流口41、溢流口42。溢流口41、溢流口42分別配有閥裝置43、閥裝置44。閥裝置43、閥裝置44例如為氣門蓋(閥瓣)，氣門蓋根據壓力而打開，以使得點燃的燃料-空氣-混合物能夠從預腔25進入到主燃燒腔6中。在圖1和圖2中，閥裝置43、閥裝置44關閉。

安置設備1；121的在圖1和圖2中所示的實施例包括電子控制器100以用於表示控制裝置30。控制導線102使電子控制器100受控地與電致動器104連接。電致動器104包括具有軸106的電動機105。在軸106的與電動機105背離的端部上顯示出齒輪108，可藉由電動機105驅動齒輪以使其能轉動。

齒輪108與嚙合部110嚙合，嚙合部構造成直齒嚙合部。嚙合部110例如實施在齒條上，齒條設置在控制套筒34的外部上。在齒輪108逆時針轉動時，控制套筒34在圖1和圖2中向下運動，亦即，朝安置方向15運動。在齒輪108順時針轉動時，控制套筒34在圖1和圖2中向上運動，亦即，反向於安置方向15運動。

電致動器104的電動機105例如是直線電動機。然而，代替電動機105，電致動器104也可包括其他的驅動器，例如壓電致動器。不同於所顯示出的，控制套筒34也可以其他方式運動例如扭轉，以打開和關閉預腔25的通孔31、通孔32。控制套筒34的運動可以任意的方式通過施加電壓來進行。

在圖1中所顯示的安置設備1中，主燃燒腔6配有感應裝置112。感應裝置112經由控制導線101以控制的方式與控制裝置30的電子控制器連接。感應裝置112包括壓力感測器，藉助壓力感測器檢測在主燃燒腔6中的壓力。在安置設備1操作時感應裝置112輸出訊號，該訊號在電子控制器100中進行處理。

電子控制器100可具有其他的感測器輸入端，感測器輸入端與(未圖示)其他的感應裝置連接。藉助其他的感應裝置例如可檢測環境壓力或預腔25中的壓力。可替代地或額外地，可藉助其他的感應裝置檢測在安置設備1操作中的加速度及/或在不同位置上的溫度。

電子控制器還有利地包括使用者介面。安置設備1的 使用者可經由使用者介面個性化地設定期望的用於操作安置設備1的能量。藉助電子控制器100，尤其基於感測器資料和使用者資料在操作安置設備1時控制如下過程：對計量量的電子控制、對在預腔25中的點火裝置26及/或可分配給主燃燒腔6的另一(在圖1中未圖示)點火裝置的控制。此外，藉由電子控制器100例如控制未圖示的鼓風機，其用於在燃燒之前形成混合物及/或用於在燃燒之後吹掃廢氣。

藉助電致動器104可以簡單的方式經由控制套筒34平穩地調節在預腔25的通孔31、通孔32中的有效通過橫截面。經由對通過橫截面的靈活控制特別有利地實現了由用戶進行的能量設定或能量調節。如果使用者將安置設備1調節到低能量，此時僅部分地、稍候地或根本不打開預腔排氣。這導致在安置設備1操作時在預腔25中藉由燃燒廢氣構建空氣墊或氣墊。相比於突然地制動驅動活塞10，在驅動活塞撞到在預腔25中的止擋及/或緩衝元件28、緩衝元件29時，通過該氣墊可明顯更平緩地制動驅動活塞10。由此可降低設備負荷並且延長設備使用壽命。

藉助電致動器104也可經由電子控制器100以簡單的方式根據環境空氣溫度和環境壓力控制預腔25的通孔31、通孔32的閉合和打開。在預腔25中和主燃燒腔6中燃燒之前空氣或燃料-空氣-混合物的密度隨著該兩個參數變化。這對在主燃燒腔6中的燃燒腔壓力有影響。為了以簡單的方式確保恒定的能量，可調整通孔31、通孔32的 有效通過橫截面。

在圖2中顯示的安置設備121中示出，主燃燒腔6能夠配有另一點火裝置126。經由另一點火裝置126可點燃在主燃燒腔6中的氣體混合物，不管在預腔25中是否已經點燃。由此實現安置設備121的其他操作方式。

與在圖1中所顯示的安置設備1不同，在圖2中顯示的安置設備121中設置控制導線141，控制導線連接控制裝置30的電子控制器100與預腔25的點火裝置26。由此以簡單的方式實現了對預腔排氣的時間流程控制。對此，例如在預腔點燃之後經過確定的時間段之後藉由控制套筒34觸發預腔25的通孔31、通孔32的打開和關閉。

電子控制器100例如測量以預腔點燃開始的時間間隔。在經過先前設定的時間間隔之後，此時經由電致動器104由控制套筒34釋放，亦即打開預腔25的通孔31、通孔32。這尤其提供以下優點，亦即，可取消感應裝置(在圖1中的112)。

Claims (10)

1. 一種燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，用於將固定元件打入基底中，該安置設備具有至少一個用於燃料的主燃燒腔(6)；能經由來自該主燃燒腔(6)的可膨脹的氣體朝安置方向(15)驅動的驅動活塞(10)；以及預腔(25)；該預腔配有點火裝置(26)並且在點燃該主燃燒腔(6)中的燃料-空氣-混合物之前能在該預腔中構建作用到該主燃燒腔(6)上的壓力，其中，該預腔(25)經由至少一個通孔(31、32)與該預腔(25)的周圍環境連接或可連接，該通孔能由控制裝置(30)閉合，其中該控制裝置(30)包括電子控制器(100)。
2. 如請求項1所記載之燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，其中該電子控制器(100)與電致動器(104)連接。
3. 如請求項2所記載之燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，其中該電致動器(104)包括電動機(105)。
4. 如請求項2或3所記載之燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，其中該電致動器(104)以機械方式與控制套筒(34)聯接。
5. 如請求項4所記載之燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，其中該控制套筒(34)具有嚙合部(110)，該嚙合部經由齒輪(108)與該電致動器(104)聯接。
6. 如請求項4所記載之燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，其中該控制套筒(34)如此實施並且能相對於該預腔(25)的通孔(31、32)運動，使得經由該電子控制器(100)通過該電致動器(104)由該控制套筒(34)釋放或閉合該預腔(25)的通孔(31、32)。
7. 如請求項1至3中任一項所記載之燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，其中該電子控制器(100)與至少一個感應裝置(112)連接，該感應裝置(112)分配給該主燃燒腔(6)。
8. 如請求項1至3中任一項所記載之燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，其中該電子控制器(100)與為該預腔(25)分配的點火裝置(26)連接。
9. 一種用於操作燃燒動力驅動的安置設備的方法，該燃燒動力驅動的安置設備係如請求項1至8中任一項所記載之燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，該方法包括以下步驟：經由來自該主燃燒腔(6)的可膨脹的氣體驅動該驅動活塞(10)；經由該點火裝置(26)點燃在該主燃燒腔(6)中的燃料-空氣-混合物；以及根據點火時間及/或根據感測器使用該電子控制器(100)經由該電致動器(104)由該控制套筒(34)來控制該預腔(25)的通孔(31、32)。
10. 一種用於燃燒動力驅動的安置設備的控制裝置(30)，該燃燒動力驅動的安置設備係如請求項1至8中任一項所記載之燃燒動力驅動的安置設備(1；121)，該控制裝置(30)包括：電子控制器(100)；連接到該電子控制器(100)的電致動器(104)；以及控制套筒(34)，利用該控制套筒(34)的嚙合部(110)與該電致動器(104)連接，其中使用該電子控制器(100)經由該電致動器(104)由該控制套筒(34)來控制該預腔(25)的通孔(31、32)。