(57)【要約】【課題】望ましくない排気ガス成分が少なく、エネルギー生成を最適化した燃焼力駆動式打ち込みを得る。【解決手段】燃焼力駆動式打ち込み装置１０に、燃料を収容するための燃焼室１５と、燃焼室１５内に点火火花を発生させる点火装置２６と、燃料を供給するための調量装置２１と、点火装置２６および調量装置２１のための制御電子装置２５と、データ伝送のために制御電子装置２５に接続したセンサ手段とを設け、センサ手段に、少なくとも１種類の排気ガス成分を測定するための、少なくとも１個の排気ガスセンサ３１を設ける。好適には、排気ガスセンサ３１を、排気ガス中の少なくとも１種類の遊離物質を測定するために設ける。さらに好適には、排気ガスセンサ３１を、排気ガス中の残留酸素量を測定するラムダセンサとして構成する。【選択図】図１
2009190166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定素子を打ち込むための燃焼力駆動式打ち込み装置（１０）であって、
燃料を収容するための燃焼室（１５）と、
この燃焼室（１５）において火花を生ずるための点火装置（２６）と、
燃料を供給するための調量装置（２１）と、
前記点火装置（２６）および調量装置（２１）のための制御電子装置（２５）と、
データ伝送をするために前記制御電子装置に接続したセンサ手段と
を設けた燃焼力駆動式打ち込み装置（１０）において、
前記センサ手段に、少なくとも１種類の排気ガス成分を測定するための、少なくとも１個の排気ガスセンサ（３１）を設けたことを特徴とする燃焼力駆動式打ち込み装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、排気ガスセンサ（３１）を、排気ガス中の少なくとも１種類の遊離物質を測定する構成とした打ち込み装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の装置において、排気ガスセンサ（３１）を、排気ガス中の残留酸素量を測定するラムダセンサとして構成した打ち込み装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、排気ガスセンサ（３１）を、排気ガス中の反応生成物を測定する構成とした打ち込み装置。
【請求項５】
請求項１または４記載の装置において、排気ガスセンサ（３１）を一酸化炭素センサとして構成した打ち込み装置。
【請求項６】
請求項１または４記載の装置において、排気ガスセンサ（３１）を二酸化炭素センサとして構成した打ち込み装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、排気ガスセンサ（３１）を燃焼室（１５）内に配置した打ち込み装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、排気ガスセンサ（３１）を排気管（３５）に配置した打ち込み装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置において、排気ガスセンサ（３１）のための加熱素子（３３）を設けた打ち込み装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、加熱素子（３３）を制御電子装置（２５）によって制御する打ち込み装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置において、センサ手段は、燃焼室（１５）内に配置した温度センサ（３２）を有するものとした打ち込み装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲における請求項１の前段部分に記載した燃焼力駆動式打ち込み装置に関する。
【０００２】
この種の打ち込み装置は燃焼室を有し、この燃焼室において、一定量の液化ガスまたは他の気化可能な燃料を、例えば周囲空気などの酸化剤によって燃焼する。燃焼エネルギーによって、ピストンガイド内に移動可能に案内した打ち込みピストンを駆動し、これにより固定素子を対象物に打ち込む。  
【背景技術】
【０００３】
特許文献１（米国特許第６１２３２４１号）には、この種の燃焼力駆動式打ち込み装置が記載されている。この打ち込み装置は、点火の制御および燃料噴射の制御のための制御電子装置を有する。打ち込み装置には、周囲の空気圧および燃料圧を測定するセンサを設ける。燃料タンクから燃焼室に送る燃料の割当および配量は、センサが把握したデータに基づいて制御電子装置によって制御し、そのため制御電子装置は燃料のための調量バルブと協働する。
【０００４】
既知の従来技術は、一方では、制御する際に干渉影響を全くまたは十分に考慮しないため、エネルギー生成が最適ではないという欠点を有する。他方では、例えば一酸化炭素などの望ましくない排気ガス成分の排出を増加させるという欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６１２３２４１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、上述の欠点を回避し、エネルギー生成を最適化した燃焼力駆動式打ち込み装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明特許請求の範囲における請求項１の後段部分に記載の燃焼力駆動式打ち込み装置によって解決する。本発明によれば、センサ手段に、少なくとも１種類の排気ガス成分を測定するための、少なくとも１個の排気ガスセンサを設ける。
【発明の効果】
【０００８】
排気ガスセンサによる打ち込み動作の後の測定データを基に、制御電子装置によって後続する打ち込み動作のための制御パラメータをより正確に画定することで、クリーンな燃焼であるにもかかわらず燃焼およびエネルギー生成を最適化することができる。これにより、配分量および点火制御を、排気ガスセンサの測定データを基に決定できる。この際、センサによる測定を燃焼動作後、好適には燃焼室に新鮮な空気を供給する前に実行する。
【０００９】
好適には、排気ガスセンサを、例えば燃料成分など排気ガス中の少なくとも１種類の遊離物質を測定する構成とする。これにより、不完全燃焼を検出し、かつ制御電子装置によって後続の燃焼動作のための燃料の配分量を良好に適合させることができる。
【００１０】
この際、排気ガスセンサを排気ガス中の残留酸素成分を測定するラムダセンサとして構成すると、空気燃料比を直接的に制御できるため、特に好適である。
代案として、排気ガスセンサを、排気ガス中の反応生成物の測定する構成とし、とくに一酸化炭素センサまたは二酸化炭素センサとして構成することもできる。この種のセンサは測定が正確であり、また例えばラムダセンサと比較すると安価である。
【００１１】
好適には、排気ガスセンサを燃焼室内に配置する。このような配置をとると、排気ガスの排気ガスセンサにおける滞留時間が比較的長くなるため、有利である。
【００１２】
代案として、排気ガスセンサを排気管に配置することも好適である。これにより、特に排気ガスセンサをラムダセンサとして構成した場合に、基準空気を決定するためのラムダセンサの測定センサを周辺空気に容易に接触させることができるため、有利である。
【００１３】
排気ガスセンサのための加熱素子を設けると、排気ガスセンサが迅速に最適な作動温度に達するため有利である。
【００１４】
好適には、加熱素子を制御電子装置によって制御する。これにより、最適かつ、それぞれの作動状態に適合させて加熱素子を制御することを保証できる。
【００１５】
さらに好適には、センサ手段は燃焼室内に配置した温度センサを有するものとする。これにより、制御電子装置において排気ガスセンサによる測定データを温度に応じて補正できる。好適には、温度センサを排気ガスセンサに近接させて配置する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の燃焼力駆動式打ち込み装置の第１実施例における、一部断面とする側面図である。
【図２】燃焼力駆動式打ち込み装置の第２実施例における、一部断面とする側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１に示す手動の燃焼力駆動式打ち込み装置１０は、一体構成または多部分構成のハウジング１１を有し、このハウジング１１内に、空気−燃料混合物によって駆動可能な駆動装置１２を備える。駆動装置１２によって、固定素子、例えば釘、ピンを加工材に打ち込むことができる。固定素子は、例えば、打ち込み装置１０におけるマガジンに収納することができる。
【００１９】
駆動装置は、とくに、燃焼室１５、および打ち込みピストン１４を軸線方向に摺動可能に備えたガイドシリンダ１３を有する。図示した初期状態において、燃焼室１５を、周方向に関して燃焼室スリーブ２８によって画定し、軸線方向に関して打ち込みピストン１４の第１端部およびリング状の燃焼室壁２９、ならびにシリンダヘッドとして構成した燃焼後壁３０の第２端部によって画定する。
【００２０】
燃焼室１５内に配置して、モータ１７によって駆動するベンチレータ１６は、閉鎖状態の燃焼室１５内に存在する空気−燃料混合物の渦流を発生するとともに、打ち込み動作後に開放状態の燃焼室１５を新鮮な空気でフラッシュ換気する。モータ１７を燃焼室後壁３０において支持し、この燃焼室後壁３０を、軸線方向に関して移動可能な燃焼室スリーブ２８のための締結部材として機能させる。
【００２１】
打ち込み装置１０のグリップ１８にはトリガスイッチ１９を設ける。このトリガスイッチ１９により、打ち込み装置１０を加工材に押し当てて打ち込み装置１０の発射口領域２７におけるスイッチ手段２４が作動した際に、燃焼室１５内に備えた、例えば点火プラグなどの点火装置２６を、制御電子装置２５を介して作動させることができる。
【００２２】
打ち込み装置１０を、燃焼ガスまたは揮発性液体燃料によって駆動可能とし、これら燃料を、例えば燃料缶などの燃料リザーバ２０内に保存する。この場合、燃料リザーバ２０を燃料導管２２によって燃焼室１５内の燃料供給口２３に接続する。燃料導管２２には、例えば調量バルブなどの調量装置２１を介在させ、この調量装置２１によって燃焼室１５への燃料供給を制御する。
例えば点火装置およびモータ１７などの電力消費部に電気的エネルギーを供給するために、さらに、例えば蓄電池などの電源４０を設ける。
【００２３】
点火装置２６および調量装置２１を制御電子装置２５によって電気的に制御する。制御電子装置２５には、種々の電気的なデバイス機能のデータ処理および制御を行うための、例えば１個または複数個のマイクロプロセッサを設け、また制御電子装置２５を給電導線４４によって電源４０に接続する。
【００２４】
制御電子装置２５を、排気ガスセンサ３１（例えばラムダセンサなど）として構成した第１センサ手段および、温度センサとして構成した第２センサ手段３２に接続する。両センサ手段３１，３２を燃焼室１５内に配置し、打ち込み装置１０の作動中に、適切な電気的なデータ用導線４１，４３によって、測定データを制御電子装置２５に伝送する。
【００２５】
燃焼室１５内の排気ガスセンサ３１を、燃焼室１５内における燃料の燃焼によって生ずる排気ガスと流体連通させる。代案として排気ガスセンサ３１を、例えば打ち込み装置の排気部または掃気空間に配置することもできる。
【００２６】
排気ガスセンサ３１による測定は燃焼後に行う。好適には、燃焼室１５または燃焼空間を周囲に対して開放し新鮮な空気を燃焼室１５内に流入させる前に行う。
【００２７】
排気ガスセンサ３１による測定を制御電子装置２５によって制御し、例えばトリガスイッチ１９の作動時点、または制御電子装置２５によって発生する点火インパルス発生時点よりも時間的に遅らせて行う。ただし、制御電子装置２５により、燃焼室１５内の燃焼圧に応じて、またはハウジング１１に対する燃焼室スリーブ２８の位置に応じて測定を制御することもできる。また、調量信号に時間的に関連させて制御することも可能である。
【００２８】
排気ガスセンサ３１をラムダセンサとして構成すると、制御電子装置２５により、調量装置２１によって測定すべき次回の打ち込み動作のための燃料配分量を、排気ガス内に存在する結合していない酸素に応じて決定することができる。この際、配分量を制御電子装置２５によって、ラムダ比が１となるように（この際、ラムダ比は燃料に対する空気の比を示すものとする。化学量論的燃料比λ＝１の場合、燃焼室内には燃料の完全燃焼に必要な空気量が正確に存在する）選択する。これにより、燃焼室１５内に存在するすべての酸素が、次の燃焼時に完全に変換される。このため、排気ガス中に排出される望ましくない排気ガス成分の量は極めて少なくなる。
【００２９】
排気ガスセンサ３１を最適な作動温度に迅速に到達させるために、排気ガスセンサ３１に加熱素子３３を組み合わせることができる。加熱素子３３を制御電子装置２５によって制御し、電源４０から電気エネルギーを供給する。このため、加熱素子３３を通電導線４２によって制御電子装置２５に接続する。
【００３０】
排気ガスセンサ３１を温度に応じて補正するために、温度センサ３２を排気ガスセンサ３１に近接させて配置する。制御電子装置２５内において、適切なソフトウェアまたは制御ルーチンによって、温度センサ３２の測定温度が変化した際に、排気ガスセンサ３１の温度のずれを補正する。さらに、温度センサ３２によって、排気ガスセンサ３１が作動温度に到達した後に、制御電子装置２５を介して加熱素子３３のスイッチをオフにすることができる。排気ガスセンサ３１をラムダセンサとして構成する際、ラムダセンサには燃焼室内における測定センサの他に、基準空気の決定を行う、周囲空気のための測定センサをさらに設けることを留意すべきである。
【００３１】
ラムダセンサの代わりに、排気ガスセンサ３１を一酸化炭素（ＣＯ）または二酸化炭素（ＣＯ２）などの反応生成物の測定のために設けることもできる。これにより最適な空気−（または酸素−）燃料比を決定することで、燃料の必要な配分量を制御電子装置によって、これらの反応生成物を通して決定することができる。ただし排気ガスセンサ３１を、例えば燃料の成分としてしばしば用いられる可燃ガスのイソブタンなどの、燃料成分の測定のために設けることもできる。
【００３２】
必要な配分量を決定する配量時間を制御電子装置２５によって算出する際に、燃料リザーバ２０の充填レベル、燃料リザーバ２０内におけるガス圧、燃料リザーバ２０の温度、電源４０の電圧、周囲温度および、燃焼室１５の温度などの作動パラメータも考慮することができる。この場合、これらパラメータを把握するために適切なセンサ手段を打ち込み装置１０に設ける。
【実施例２】
【００３３】
図２に示す打ち込み装置１０は、排気ガスセンサ３１および加熱素子３３を燃焼室１５内または燃焼室１５にではなく、打ち込み装置の排気管３５内または排気管３５に設けた点のみにおいて、図１に示す打ち込み装置と異なる。温度センサ３２は、図に示すように実施例１と同様に燃焼室１５内に設けるか、または代案として排気管３５内に移動することもできる。その他の点に関しては、図２に示す打ち込み装置１０は図１における実施例に適合するため、図２において詳細を説明しない符号に関しては、上述した図１に関する説明を完全に適用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  打ち込み装置
１１  ハウジング
１２  駆動装置
１３  ガイドシリンダ
１４  打ち込みピストン
１５  燃焼室
１６  ベンチレータ
１７  モータ
１８  グリップ
１９  トリガスイッチ
２０  燃料リザーバ
２１  調量装置
２２  燃料導管
２３  燃料供給口
２４  スイッチ手段
２５  制御電子装置
２６  点火装置
２７  射口領域
２８  燃焼室スリーブ
２９  燃焼室壁
３０  燃焼室後壁
３１  第１センサ手段
３２  第２センサ手段
３３  加熱素子
３５  排気管
４１  データ用導線
４２  通電導線
４３  データ用導線
４４  導線  
Ｗ  加工材
λ  燃料比
【図１】
2009190166.tif 000003
【図２】
2009190166.tif 000004