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Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Arbeitsgerät, insbesondere eine Motorkettensäge, einen Trennschleifer, eine Heckenschere, einen Freischneider, ein Blasgerät oder dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige tragbare, handgeführte Arbeitsgeräte werden z. B. als Motorkettensägen vielfältig eingesetzt und umfassen einen in einem Gehäuse angeordneten, gemischgeschmierten Verbrennungsmotor, meistens einen Zweitaktmotor, der über ein Kühlgebläse luftgekühlt ist.
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Das Kühlgebläse ist unmittelbar auf die Kurbelwelle des Motors aufgeflanscht, so dass die geförderte Luftmenge der Drehzahl des Verbrennungsmotors proportional ist.
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Die Kühlluft strömt über ein Luftansauggitter des Gehäuses in das Kühlluftgebläse ein und wird von diesem durch das Gehäuse über den Zylinder geführt, der mit entsprechenden Kühlrippen ausgestattet ist. Ist der Luftzutritt zum Luftgitter des Kühlgebläses behindert oder gar das Luftgitter durch Laub oder dgl. teilweise zugesetzt, ist die Kühlluftförderung reduziert.
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Dies kann zu unerwünschten Temperaturwerten im Verbrennungsmotor, z. B. an dessen Zylinder führen, was die Lebensdauer des Verbrennungsmotors beeinträchtigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem handgeführten Arbeitsgerät eine ausreichende Kühlung des luftgekühlten Verbrennungsmotors auch unter ungünstigen Betriebs- und Umgebungsbedingungen zu gewährleisten.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhaft wird die Temperatur eines Bauteils des Verbrennungsmotors mittelbar oder unmittelbar über einen Temperatursensor erfasst und das Ausgangssignal des Temperatursensors einer Leistungssteuerung zugeführt. Die Leistungssteuerung arbeitet derart, dass sie bei Erreichen eines vorgegebenen Temperaturwertes die Betriebsparameter des Verbrennungsmotors derart ändert, dass die Leistung des Verbrennungsmotors verändert, insbesondere reduziert ist, um dadurch die Temperatur des Verbrennungsmotors zu senken.
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Bevorzugt ist das zu überwachende Bauteil der Zylinder des Verbrennungsmotors, wobei unmittelbar am Zylinder ein Temperatursensor angeordnet sein kann, um die Temperatur des Bauteiles unmittelbar zu erfassen.
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Die Anordnung des Temperatursensors im Kurbelgehäuse kann vorteilhaft sein. Der Temperatursensor kann im Gasstrom der Gemischansaugung im Kurbelgehäuse liegen, um die Temperatur des im Kurbelgehäuse befindlichen Gases, z. B. des Gemisches, zu erfassen. Durch diese Gastemperaturmessung ist eine mittelbare Messung der Temperatur des Verbrennungsmotors bzw. eines von dessen Bauteilen möglich.
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Es kann auch zweckmäßig sein, den Temperatursensor in der Zündeinheit anzuordnen, die am Motorblock oder direkt am Zylinder des Verbrennungsmotors befestigt ist. Der Temperatursensor in der Zündeinheit zeigt eine mittelbare Temperatur an, die der unmittelbaren Temperatur des Motorblockes oder Zylinders proportional ist. Anhand des mittelbaren Temperatursignals nimmt die Leistungssteuerung den Eingriff in Betriebsparameter des Verbrennungsmotors vor.
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Erfindungsgemäß ist der Temperatursensor auf der Elektronikplatine der Zündsteuerung bzw. der Platine der Leistungssteuerung angeordnet, so dass externe Sensorleitungen entfallen.
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In einfacher Weise erfolgt die Änderung der Temperatur, insbesondere eine Absenkung der Temperatur, durch Anfetten des Kraftstoff/Luft-Gemisches. Die Enthalpie des verdampfenden zusätzlichen Kraftstoffs entzieht dem Zylinder des Verbrennungsmotors Wärme, so dass die Temperatur des Zylinders und damit auch die Temperatur des Bauteils des Verbrennungsmotors absinkt. Auch bei einer Störung oder Reduzierung des Kühlluftstroms ist so gewährleistet, dass vorgebbare maximale Temperaturwerte nicht überschritten werden.
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Die Anfettung des Kraftstoff/Luft-Gemisches kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass die zugeführte Kraftstoffmenge erhöht wird. Eine Veränderung der zugeführten Kraftstoffmenge ist auch dadurch zu erzielen, dass der zeitliche Verlauf der Zuführung des Kraftstoffes in geeigneter Weise verändert wird. Alternativ oder gleichzeitig ist auch möglich, die zugeführte Luftmenge zu reduzieren, was – bei gleicher Kraftstoffmenge – ebenfalls zu einer Anfettung des Kraftstoff/Luft-Gemisches führt.
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Als weitere Maßnahme zur Temperaturregelung eines Verbrennungsmotors kann es vorteilhaft sein, wenn die Leistungssteuerung den Motor in der Drehzahl begrenzt, indem vorzugsweise der Zündzeitpunkt verändert, insbesondere die Zündung für eine oder mehrere Kurbelwellenumdrehungen unterdrückt wird oder auch nur die Zündfolge verändert wird, also eine aufgeprägte Zündfolge für die weiteren Zündungen vorgegeben wird. Die Unterdrückung der Zündung kann regelmäßig, z. B. jede zweite oder jede dritte Kurbelwellenumdrehung erfolgen oder auch unregelmäßig. Die Leistungssteuerung kann den Motor vollständig ausschalten. Werden die maximalen Temperaturgrenzwerte trotz Einleitung von Gegenmaßnahmen überschritten, ist die Leistungssteuerung derart ausgelegt, dass sie den Motor vollständig ausschaltet.
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In bevorzugter Ausgestaltung wird die Unterdrückung der Zündung derart ausgeführt, dass sie akustisch durch den Benutzer wahrnehmbar ist, wodurch eine akustische Anzeige z. B. einer überhöhten Temperatur eines Bauteils des Verbrennungsmotors gegeben ist.
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Über eine optische und/oder akustische Benutzeranzeige kann der Benutzer über die kritischen Temperaturwerte informiert werden.
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Als weiteres Sicherheitsfeature kann vorgesehen sein, dass die Leistungssteuerung bei Erreichen eines Temperaturwertes ein Zeitglied startet und den Motor dann abschaltet, wenn nach Ablauf des Zeitgliedes das empfangene Temperatursignal immer noch im Bereich oder oberhalb des Temperaturwertes liegt.
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In Weiterbildung der Erfindung kann zur Temperaturabsenkung vorgesehen sein, dass die Leistungssteuerung die Drehzahl verändert, insbesondere die Leerlaufdrehzahl verändert, insbesondere anhebt. Dadurch ist eine stärkere Kühlung des Verbrennungsmotors im Leerlauf gegeben. Wird die Nenndrehzahl und/oder die Maximaldrehzahl des Verbrennungsmotors von der Leistungssteuerung verändert, insbesondere abgesenkt, wird der mögliche Wärmeeintrag gesenkt, so dass die Temperatur des Verbrennungsmotors nicht weiter ansteigt bzw. sinkt.
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Greift die Leistungssteuerung an der Zündung ein und ändert z. B. den Zündzeitpunkt oder die Zündenergie, vorteilhaft den Energieverlauf der Zündenergie, kann ebenfalls Einfluss auf die Temperatur des Verbrennungsmotors genommen werden. Dies wird vorteilhaft auch erreicht, wenn die Leistungssteuerung die Steuerzeiten von Einlass und/oder Auslass des Verbrennungsmotors ändert oder auch den Abgasgegendruck des Abgasschalldämpfers ändert.
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Insbesondere kann die Leistungssteuerung den Kurbelgehäusedruck, vorzugsweise den Druckverlauf des Kurbelgehäusedruckes verändern oder gar die Verdichtung des Verbrennungsmotors ändern, um Einfluss auf die Leistung und damit die Temperatur des Verbrennungsmotors zu nehmen.
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In Weiterbildung der Erfindung wird die Temperatur des zugeführten Kraftstoffes verändert oder der Ort der Einbringung des Kraftstoffes geändert, um auf die Leistung des Motors einzuwirken.
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Durch eine Änderung der zugeführten Kühlluftmenge, insbesondere durch Steuerung einer zusätzlichen Kühlmittelzufuhr kann direkt auf die Temperatur des Verbrennungsmotors Einfluss genommen werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im Einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:
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1 in perspektivischer, schematischer Darstellung ein handgeführtes Arbeitsgerät am Beispiel einer Motorkettensäge,
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2 in schematischer Darstellung einen Antriebsmotor des Arbeitsgerätes nach 1.
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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein handgeführtes Arbeitsgerät 1, welches in 1 am Beispiel einer Motorkettensäge dargestellt ist. Das handgeführte Arbeitsgerät 1 kann auch als Trennschleifer, Heckenschere, Freischneider, Blasgerät oder dgl. tragbares Arbeitsgerät ausgeführt sein.
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Das dargestellte, tragbare, handgeführte Arbeitsgerät 1, nämlich eine Motorkettensäge, besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2, in welchem ein Verbrennungsmotor 10 als Antrieb für ein Arbeitswerkzeug 3 vorgesehen ist. Bei der dargestellten Motorkettensäge ist das Arbeitswerkzeug eine Sägekette 3, die auf einer Führungsschiene 4 umläuft.
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Am Gehäuse 2 der Motorkettensäge ist ein hinterer Handgriff 5 mit Bedienelementen 6 vorgesehen, der sich in Längsrichtung des Arbeitsgerätes 1 erstreckt. Ein vorderer Handgriff 7 übergreift das Gehäuse 2 und liegt mit Abstand zu diesem, so dass der als Bügelgriff ausgeführte vordere Handgriff 7 sowohl an einem oberen Abschnitt als auch an einem Seitenabschnitt gegriffen werden kann. Dem vorderen Handgriff 7 ist ein Handschutz 8 vorgelagert, der in Pfeilrichtung 9 beweglich ist und zum Auslösen bzw. Freistellen einer Sicherheitsbremseinrichtung für die umlaufende Sägekette 3 dient.
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Der im Gehäuse 2 des Arbeitsgerätes 1 vorgesehene Verbrennungsmotor 10 ist ein gemischgeschmierter Motor, insbesondere ein luftgekühlter, gemischgeschmierter Motor. Zweck mäßig ist ein Zweitaktmotor, insbesondere ein einzylindriger Zweitaktmotor als Antrieb für das Arbeitswerkzeug 3 vorgesehen. Die alternative Verwendung eines luftgekühlten, gemischgeschmierten oder auch getrennt geschmierten Viertaktmotors oder eines Rotationskolbenmotors kann vorteilhaft sein.
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Wie 2 zeigt, besteht der Motor 10 aus einem Zylinder 11, der einen von einem Kolben 12 begrenzten Brennraum 13 aufweist. Der Kolben 12 treibt über ein Pleuel 14 eine Kurbelwelle 15 an, die zweckmäßig an einem Ende über eine nicht dargestellte Fliehkraftkupplung das Antriebswerkzeug 3 antreibt.
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An dem anderen Ende 16 der Kurbelwelle ist ein Lüfterrad 17 eines Kühlgebläses 20 montiert, so dass das Lüfterrad 17 mit der Drehzahl der Kurbelwelle 15 umläuft. Zwischen dem Lüfterrad 17 des Kühlgebläses 20 und dem Kurbelgehäuse 18 ist ein Generator 19 angeordnet, der zum Betrieb von elektrischen Verbrauchern des Verbrennungsmotors 10 wie Vergaserheizung, Griffheizung, Stellmotoren, elektromagnetischen Ventilen und dgl. genutzt ist. Der Generator 19 kann auch die Versorgungsspannung für elektronische Einheiten der Motorsteuerung sowie für die Zündsteuerung zur Verfügung stellen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Lüfterrad 17 des Kühlgebläses 20 über eine elektromagnetische Kupplung 53 angetrieben, die über eine Steuerleitung 52 von einer Leistungssteuerung 40 gesteuert ist. Die Leistungssteuerung 40 kann den Schlupf der Kupplung zwischen 0 (eingekuppelt) und 1 (ausgekuppelt) verändern, wodurch die Drehzahl des Lüfterrades 17 variabel ist und der Kühlluftstrom entsprechend dem Bedarf eingestellt werden kann. So ist einerseits eine rasche Aufheizung des Verbrennungsmotors 10 auf seine Betriebstemperatur durch verringerte Kühlluftzufuhr (großer Schlupf) zu erreichen und andererseits eine erhöhte Kühlluftzufuhr (geringer Schlupf) zur Kühlung des Motors 10 z. B. unter Volllast einstellbar.
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Ist das Lüfterrad 17 drehfest mit der Kurbelwelle 15 verbunden, läuft zweckmäßig mit dem Lüfterrad 17 ein magnetischer Pol 51 um, der im Joch einer Zündeinheit 21 die Energie für einen Zündfunken generiert sowie ein Stellungssignal der Kurbelwelle 15 abgibt, welches einer Zündsteuerung 30 zugeführt ist. Die Zündsteuerung 30 ist über eine Hochspannungsleitung 22 mit einer Zündkerze 23 verbunden, die im Zylinder 11 des Verbrennungsmotors 10 eingeschraubt ist und mit seiner Elektrode in den Brennraum 13 einragt. In Abhängigkeit der Drehzahl und der Winkellage der Kurbelwelle 15 wird von der Zündsteuerung 30 an der Zündkerze 23 ein Zündfunken ausgelöst, um ein im Brennraum 13 befindliches Kraftstoff/Luft-Gemisch zu zünden.
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Ist das Lüfterrad 17 über eine Kupplung 53 mit der Kurbelwelle 15 verbunden, wird der Pol 51 der Kurbelwelle 15 fest zugeordnet; dadurch dreht sich der Pol 51 – unabhängig von der Drehzahl und Drehlage des Lüfterrades 17 – winkelgenau mit der Kurbelwelle 17.
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In das Kurbelgehäuse 18 des gemischgeschmierten Verbrennungsmotors mündet ein Ansaugkanal 37, dessen Einlass 24 im Ausführungsbeispiel vom Kolbenhemd des Kolbens 12 gesteuert ist. Ein Membraneinlass oder ein ventilgesteuerter Einlass kann auch ausgeführt sein. Im Ansaugkanal 37 ist als Steuerungsorgan eine Drosselklappe 25 angeordnet, durch die der Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals 37 einstellbar ist.
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Dabei kann die Lage der Drosselklappe 25 durch einen Aktor wie ein vorteilhaft elektromagnetisches Stellglied 26 eingestellt werden, welches z. B. ein Schrittmotor oder dgl. sein kann.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors wird die über den Ansaugkanal 37 dem Kurbelgehäuse 18 zugeführte Verbrennungsluft über Überströmkanäle 27 und 28 dem Brennraum 13 zugeführt. Das Kurbelgehäuse 18 steht somit über die Überströmkanäle 27 und 28 mit dem Brennraum 13 in Verbindung, wobei die Mündungsöffnungen der Überströmkanäle 27 und 28 in den Brennraum 13 vom Kolben 12 gesteuert sind.
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Ebenfalls vom Kolben 12 gesteuert ist ein Auslass 29, über den Abgase aus dem Brennraum 13 abgeführt werden.
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Oberhalb des Auslasses 29 ist im Ausführungsbeispiel eine Stellvorrichtung 50 vorgesehen, mit der die obere Steuerkante des Auslasses 29 veränderbar ist. Dadurch kann der Zeitpunkt des Öffnens des Auslasses 29 nach einer Verbrennung verändert werden.
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Die zum Betrieb des Verbrennungsmotors 10 notwendige Kraftstoffmenge ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein elektromagnetisches Kraftstoffventil 31 zugeführt, welches über eine Kraftstoffleitung 32 mit einem unter Vordruck stehenden Kraftstoffsystem verbunden ist. Das Kraftstoffventil 31 ist über einen Steueranschluss 33 von der Zündsteuerung 30 betrieben, wobei eine dem Lastzustand und der Drehzahl des Verbrennungsmotors 10 angepasste Kraftstoffmenge zugeführt wird. Dies kann zweckmäßig über ein digitales Ventil erfolgen, welches das Kraftstoffventil 31 bildet und welches pulsweitenmoduliert angesteuert ist. Das Kraftstoffventil 31 fördert Kraftstoff in den auslassfernen Überströmkanal 28; es kann zweckmäßig sein, als Ort der Kraftstoffeinbringung den Ansaugkanal 37 zu wählen.
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Alternativ oder zusätzlich zum Kraftstoffventil 31 ist im Ausführungsbeispiel ein anderer Ort der Kraftstoffeinspritzung vorgesehen. So kann ein – punktiert dargestelltes – Einspritzventil 38 am Zylinder 11 vorgesehen sein, welches Kraftstoff unmittelbar in den Brennraum 13 einbringt. Auch das Einspritzventil 80 wird von der Zündsteuerung 30 und/oder der Leistungssteuerung 40 angesteuert, um in Abhängigkeit der erfassten Temperatur eines Bauteils des Verbrennungsmotors 10 den Ort der Kraftstoffzufuhr zu wählen.
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Wie 2 zeigt, kann an der zuführenden Kraftstoffleitung 32 eine Heizeinrichtung 90 für den Kraftstoff vorgesehen sein, um den Kraftstoff auf eine günstige Temperatur zu bringen. Eine derartige Heizeinrichtung kann auch im Kraftstoffventil 31 integriert sein oder – bei Vergasern – an der Austrittsdüse eingebaut sein. Die Leistungssteuerung 40 steuert die Heizeinrichtung 90 entsprechend der gewünschten Beeinflussung der Motorleistung bzw. der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors 10.
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Im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 wird bei abwärts fahrendem Kolben 12 eine in das Kurbelgehäuse 18 angesaugte Menge an Verbrennungsluft über die Überströmkanäle 27 und 28 in den Brennraum 13 gefördert, wobei gleichzeitig in die Strömung des Überströmkanals 28 Kraftstoff über das Kraftstoffventil 31 zugemessen wird. Bei aufwärts fahrendem Kolben 12 wird das im Brennraum 13 befindliche Kraftstoff/Luft-Gemisch komprimiert und – von der Zündsteuerung 30 gesteuert – zu einer vorgesehenen Kurbelwellenlage gezündet. Bei aufwärts fahrendem Kolben 12 wird über den Ansaugkanal 37 neue Frischluft in das Kurbelgehäuse 18 eingesaugt. Nach Zündung des Gemisches im Brennraum 13 fährt der Kolben 12 nach unten, dreht die Kurbelwelle 15 und öffnet dabei den Auslass 29, um die Abgase über einen Abgasschalldämpfer 61 abzuführen.
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Die Zumessung von Kraftstoff über das Kraftstoffventil 31 ist so vorgesehen, dass Gemisch aus dem Überströmkanal 28 in das Kurbelgehäuse 18 gelangt, so dass eine vollständige Gemischschmierung gewährleistet ist.
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Der Zylinder 11 ist ein luftgekühlter Zylinder, der auf seinem Außenumfang entsprechende Kühlrippen 34 trägt. Der vom Lüfterrad 17 des Kühlgebläses 20 erzeugte Luftstrom wird durch das Gehäuse 2 über den Zylinder 11 geführt und tritt an geeigneter Stelle aus dem Gehäuse 2 aus. Die Fördermenge der Kühlluft ist abhängig von der variablen Drehzahl des Lüfterrades 17, also von dem eingestellten Schlupf der elektromagnetischen Kupplung 53 und der Drehzahl der antreibenden Kurbelwelle 15.
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Zur Überwachung der Zylindertemperatur kann im Zylinder 11 ein Temperatursensor 35 vorsehen sein, dessen Ausgangssignal über eine Signalleitung 39 einer Leistungssteuerung 40 zugeführt ist. In der Leistungssteuerung 40 wird die Temperatur des Zylinders 11 überwacht; erreicht oder überschreitet das Temperatursignal einen vorgegebenen Temperaturwert, ist z. B. die Temperatur des Zylinders 11 zu hoch, greift die Leistungssteuerung 40 z. B. in die Zündsteuerung 30 ein und ändert die Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 10 derart, dass dessen Leistung verändert, insbesondere abgesenkt wird, mit der Folge, dass die Temperatur des Zylinders 11 fällt. Eine Änderung der Leistung des Verbrennungsmotors 10 kann in einfacher Weise durch Anfetten des Kraftstoff/Luft-Gemisches erfolgen. In einer ersten Ausführung kann dies dadurch geschehen, dass das Kraftstoffventil 31 über die Steuerleitung 33 länger geöffnet wird, um so – bei unverändert zugeführter Luftmenge – mehr Kraftstoff zuzuführen. Das Gemisch fettet an, wodurch die Leistung des Verbrennungsmotors 10 absinkt. Die größere verdampfende Kraftstoffmenge entzieht dem Zylinder 11 Wärme und wird – teilweise verbrannt – über den Abgasauslass 29 abgeführt.
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Zur Veränderung der Leistung des Verbrennungsmotors 10 zwecks Absenkung der Betriebstemperatur kann es auch ausreichend sein, den zeitlichen Verlauf der Zuführung der Kraftstoffmenge, also den Kraftstofffluss zu verändern. Hierzu greift die Leistungssteuerung 40 entsprechend in die Ansteuerung des elektromagnetischen Kraftstoffventils 31 ein.
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Alternativ kann auch vorgesehen sein, über die Steuerleitung 36 und das Stellglied 26 die Lage der Drosselklappe 25 zu ändern, z. B. die Drosselklappe 25 im Sinne eines Verengens des Strömungsquerschnitts des Ansaugkanals 37 zu verändern; dadurch gelangt weniger Verbrennungsluft in das Kurbelgehäuse und über die Überströmkanäle 27 und 28 in den Brennraum 13, so dass – bei angenommener unveränderter Kraftstoffmenge – das Gemisch ebenfalls anfettet. Die Leistung des Verbrennungsmotors 10 sinkt und die Temperatur geht zurück.
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Es kann zweckmäßig sein, sowohl eine erhöhte Kraftstoffmenge zuzuführen als auch den Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals 37 zu verringern, um bei erhöhter Kraftstoffmenge eine verringerte Menge an Verbrennungsluft zuzuführen.
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In einer weiteren Gestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zündschaltung 30 eine oder mehrere Zündungen unterdrückt. Dies bedeutet, dass z. B. bei Erreichen eines ersten Temperaturwertes die Leistungssteuerung 40 derart in die Zündsteuerung 30 eingreift, dass z. B. nur noch jede zweite Umdrehung der Kurbelwelle 15 ein Zündfunken ausgelöst wird. Bei jeder zweiten Umdrehung erfolgt somit keine Verbrennung, was unmittelbar zu einer Absenkung der Zylindertemperatur führen kann. Dabei kann es zweckmäßig sein, auch jede dritte oder vierte Kurbelwellenumdrehung die Zündung zu unterdrücken oder mehrere Kurbelwellenumdrehungen hintereinander die Zündung auszusetzen. Insbesondere ist eine unregelmäßige Folge unterdrückter Zündungen vorteilhaft oder auch eine bestimmte Zündfolge zweckmäßig.
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In Weiterbildung der Erfindung kann die Unterdrückung der Zündung auch derart vorgesehen sein, dass die Zündaussetzer derart gelegt werden, dass sie vom Benutzer deutlich wahrgenommen werden. Auf diese Weise ist eine akustische Anzeige einer Überschreitung eines vorgegebenen Temperaturwertes möglich.
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Um die Leistung des Verbrennungsmotors abzusenken, kann es auch zweckmäßig sein, über die Zündsteuerung 30 den Zündwinkel bzw. den Zündzeitpunkt zu verstellen, z. B. nach ”spät” zu verstellen. Auch dadurch ist eine Absenkung der Leistung des Motors 10 und damit eine Absenkung der Zylindertemperatur möglich.
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So kann über die Leistungssteuerung 40 auch eine dynamische Beeinflussung der Nenndrehzahl in Abhängigkeit der erfassten Temperatur umgesetzt werden. Liegt die gemessene Betriebstemperatur oberhalb eines vorgegebenen Temperaturwertes, wird die erreichbare Nenndrehzahl des Verbrennungsmotors 10 abgesenkt.
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In gleicher Weise kann zur Temperaturabsenkung vorgesehen sein, dass die Leistungssteuerung die Leerlaufdrehzahl verändert, insbesondere anhebt. Dadurch ist eine stärkere Kühlung des Verbrennungsmotors im Leerlauf möglich.
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Auch kann die Maximaldrehzahl des Verbrennungsmotors von der Leistungssteuerung verändert werden, insbesondere abgesenkt werden, wodurch der mögliche Wärmeeintrag gesenkt ist. Die Temperatur des Verbrennungsmotors wird nicht weiter ansteigen oder sogar absinken.
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Im Rahmen der Zündsteuerung kann auch vorgesehen sein, über die Leistungssteuerung derart in die Zündsteuerung 30 einzugreifen, dass für einen Zündfunken eine reduzierte Zündenergie zur Verfügung gestellt wird. Ein schwächerer Zündfunke führt zu einer geänderten Flammfrontausbildung und damit zu einem geänderten Wärmeeintrag in den Zylinder 11. So kann zur Beeinflussung der Flammausbildung auch vorgesehen sein, den Energieverlauf über der Zeit zu ändern.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist am Gehäuse 2 des Arbeitsgerätes 1 eine optische Anzeige 41 vorgesehen, die z. B. als LED ausgeführt sein kann. Die optische Anzeige 41 wird zweckmäßig unmittelbar von der Leistungssteuerung 40 angesteuert, wobei – wird eine Mehrfarben-LED verwendet – dem Benutzer der Grad einer Temperaturüberschreitung angezeigt werden kann.
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So ist z. B. eine Ansteuerung der im normalen Betrieb grün leuchtenden LED derart möglich, dass bei Überschreiten eines ersten Temperaturschwellwertes die Farbe der LED durch geänderte Ansteuerung auf gelb verändert wird, um dann bei Überschreiten eines nächsten, zweiten Schwellwertes die Farbe der LED auf rot umzusteuern. Bei Überschreiten eines dritten Schwellwertes kann die LED rot blinkend angesteuert sein.
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Zur Vermeidung eines externen Temperatursensors 35 kann es zweckmäßig sein, einen Temperatursensor 45 in der am Motorblock des Verbrennungsmotors 10 befestigten Zündeinheit 21 vorzusehen. Da die Zündeinheit 21 unmittelbar mit dem Verbrennungsmotor 10 verbunden ist bzw. im selben Raum liegt, wird ein in der Zündeinheit 21 angeordneter Temperatursensor 45 – gegebenenfalls verzögert – mittelbar eine der Zylindertemperatur proportionale Temperatur melden. Durch entsprechende Wahl der Temperaturwerte ist ein Betrieb der Leistungssteuerung 40 in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Temperatursensors 45 wie beschrieben möglich.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Temperatursensor 55 unmittelbar auf der Platine der Zündsteuerung 30 bzw. der Leistungssteuerung 40 vorgesehen. Auf diese Weise entfallen Sensorleitungen. Da die Zündsteuerung 30 bzw. die Leistungssteuerung 40 ebenfalls innerhalb des Gehäuses 2 des Verbrennungsmotors 10 angeordnet ist, kann ein auf der Platine der Elektronik angeordneter Temperatursensor 55 – gegebenenfalls entsprechend verzögert – ein proportionales Signal für die Zylindertemperatur geben. Durch entsprechende Adaption der Temperaturwerte ist auch mit einem auf der Elektronikplatine angeordneten Sensor 55 eine Leistungssteuerung zwecks Absenkung der Temperatur des Zylinders 11 möglich.
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Es kann auch zweckmäßig sein, einen Temperatursensor 65 im Kurbelgehäuse 18 derart vorzusehen, dass der Sensor 65 die Temperatur des das Kurbelgehäuse 18 durchströmenden Gasvolumens misst. Die Erfassung der Gastemperatur ist eine mittelbare Messung der Betriebstemperatur des Motors 10, da ein direkter Wärmeübergang von den Bauteilen des Motors 10 auf das im Kurbelgehäuse 18 eingeschlossene Gasvolumen stattfindet. Der Sensor 65 kann über eine Signalleitung 39' an die Leistungssteuerung 40 angeschlossen sein.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leistungssteuerung 40 ein Zeitglied 42 umfasst, welches bei Überschreiten eines Temperaturgrenzwertes gestartet wird.
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Bleibt der Temperaturgrenzwert überschritten, wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit der Motor 10 durch die Leistungssteuerung 40 abgeschaltet, um Temperaturschäden zu vermeiden.
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Die Leistungssteuerung 40 ist vorteilhaft in dem Gehäuse der Zündsteuerung 30 angeordnet, was einen unmittelbaren Eingriff in die Zündsteuerung 30 erleichtert. Zweckmäßig sind die Zündsteuerung 30, die Leistungssteuerung 40 und der Temperatursensor 55 auf einer gemeinsamen Platine angeordnet.
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Neben der Möglichkeit des Eingriffs bei der Zündung sind noch weitere alternative oder zusätzliche Maßnahmen geeignet, die Leistung des Verbrennungsmotors 10 zu ändern, um z. B. aktiv die Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors zu beeinflussen. Durch einen entsprechenden Eingriff kann die Temperatur gesenkt oder – bei Bedarf – auch erhöht werden. Greift die Leistungssteuerung 40 z. B. derart ein, dass die Steuerzeiten von Einlass 24 und/oder Auslass 29 des Verbrennungsmotors 10 geändert werden, hat dies unmittelbar Auswirkungen auf die Leistung und damit auf die Temperatur des Motors 10. Zum Eingriff z. B. beim Auslass 29 wird die Stellvorrichtung 50 angesteuert, wodurch die obere Steuerkante des Auslasses 29 verlagert und damit die Steuerzeit verändert ist.
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Durch Eingriff am Abgasschalldämpfer 61, der an den Auslass 29 anschließt, kann ebenfalls die Leistung beeinflusst werden. Wird z. B. im Strömungsweg des Abgasschalldämpfers 61 eine verstellbare Drossel 60 eingesetzt, kann der Abgasgegendruck variiert werden. Die Leistungssteuerung 40 steuert die Drossel 61 im Abgasschalldämpfer 61 des Verbrennungsmotors 10 in Abhängigkeit der erfassten Temperaturwerte.
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Eine Leistungssteuerung kann auch durch Beeinflussung des Kurbelgehäusedruckes erfolgen. Hierzu ist an geeigneter Stelle des Kurbelgehäuses 18 ein elektromagnetisch von der Leistungssteuerung 40 ansteuerbares Ventil 70 vorgesehen, über welches Druck abgeführt oder zusätzlich aufgebaut werden kann. Durch Änderung des Druckverlaufs im Kurbelgehäuse 18 wird die Füllung des Brennraums 13 beeinflusst, was sich unmittelbar auf die Leistung des Verbrennungsmotors 10 und dessen Betriebstemperatur auswirkt.
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In ähnlicher Weise kann die Leistungssteuerung 40 auch die Verdichtung ändern. Hierzu ist am Zylinder 11 ein Druckventil 80 vorgesehen, über welches der Brennraum 13 mit der Umgebung bzw. mit der Atmosphäre zu verbinden ist. Die Leistungssteuerung steuert das Druckventil entsprechend dem gewünschten Eingriff in die Leistung an.
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In Weiterbildung der Erfindung kann es auch zweckmäßig sein, über die Leistungssteuerung 40 ein Zusatzschmiermittel zuzuführen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Schmiermitteltank 77 vorgesehen, der mit dem Kraftstoffsystem verbunden ist; im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Tank 77 über ein Strömungsventil 78 mit der Kraftstoffleitung 32 verbunden. Das Strömungsventil 78 ist über eine Steuerleitung 79 mit der Leistungssteuerung 40 verbunden, die in Abhängigkeit der erfassten Temperaturwerte Schmiermittel zudosiert und so die Leistung des Verbrennungsmotors 10 ändert.
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Es kann zweckmäßig sein, einen Wärmespeicher 99 in wärmeübertragender Verbindung mit dem Verbrennungsmotor 10 vorzusehen. Im Ausführungsbeispiel ist der Wärmespeicher 99 am Kurbelgehäuse 18 angebunden. Über die Leistungssteuerung 40 kann der Wärmeübergang zwischen dem Wärmespeicher 99 und dem Verbrennungsmotor 10 gesteuert werden, so dass in Phasen niedriger Betriebstemperatur dem Verbrennungsmotor 10 Wärme zugeführt und in Phasen hoher Betriebstemperatur Wärme vom Verbrennungsmotor 10 abgeführt werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann bei Erreichen eines vorgegebenen Temperaturwertes die Temperatur der dem Verbrennungsmotor zugeführten Verbrennungsluft derart verändert werden, dass die Leistung des Verbrennungsmotors beeinflusst, insbesondere reduziert ist, was eine Absenkung der Temperatur des Verbrennungsmotors zur Folge hat. Neben der Veränderung der Temperatur der zugeführten Verbrennungsluft bzw. Ansaugluft kann als weiterer Parameter auch auf den Druck der zugeführten Verbrennungsluft bzw. Ansaugluft Einfluss genommen werden, mit der Wirkung, die Temperatur des Verbrennungsmotors zu senken.
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Die genannten Maßnahmen zur Veränderung der Leistung eines Verbrennungsmotors können einzeln genutzt oder auch kombiniert werden. Dabei ist eine Kombination verschiedener Maßnahmen insbesondere für einen schnellen Eingriff mit rascher Auswirkung auf die Betriebstemperatur vorteilhaft.
