DE112021005043T5

DE112021005043T5 - Kraftstoffzufuhranordnung, Zweitaktmotor und angetriebenes Werkzeug

Info

Publication number: DE112021005043T5
Application number: DE112021005043.5T
Authority: DE
Inventors: Tobias STALFORS; Jacob Krantz
Original assignee: Husqvarna AB
Current assignee: Husqvarna AB
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-09-14
Also published as: WO2022093099A1

Abstract

Eine Kraftstoffzufuhranordnung (10) für einen Zweitaktmotor (1) mit Kurbelgehäusespülung wird offenbart. Die Anordnung (10) umfasst einen Kraftstofftank (5), eine Kraftstoffeinspritzdüse (7) mit einem Kraftstoffeinlass (9) und einem Kraftstoffrücklaufauslass (11), eine Kraftstoffpumpe (13), die so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (5) zum Kraftstoffeinlass (9) der Kraftstoffeinspritzdüse (7) pumpt, eine Rücklaufleitung (15), die den Kraftstoffrücklaufauslass (11) mit dem Kraftstofftank (5) verbindet, und einen Kraftstoffdruckregler (17), der so konfiguriert ist, dass er einen Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse (7) regelt, wobei der Kraftstoffdruckregler (17) in der Rücklaufleitung (15) angeordnet ist. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich ferner auf einen Motor (1) und ein angetriebenes Werkzeug (20), das ein Werkzeug (61) und einen Motor (1) umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kraftstoffzufuhranordnung für einen Zweitaktmotor mit Kurbelgehäusespülung. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich ferner auf einen Zweitaktmotor mit Kurbelgehäusespülung und ein handgehaltenes angetriebenes Werkzeug mit einem solchen Motor.
HINTERGRUND
Ein Zweitaktmotor (auch: Zweitaktkolbenmotor) ist ein Verbrennungsmotortyp, der ein Arbeitsspiel (auch: einen Leistungszyklus) mit zwei Kolbenhüben während nur einer Kurbelwellenumdrehung vollendet. Die oberste Position eines Kolbens in einem Zylinder wird gewöhnlich als oberer Totpunkt und die unterste Position des Kolbens im Zylinder als unterer Totpunkt bezeichnet. Im Vergleich zu Viertaktmotoren haben Zweitaktmotoren eine wesentlich geringere Anzahl beweglicher Teile und können daher kompakter und deutlich leichter gebaut werden. Daher werden Zweitakt-Benzinmotoren in Anwendungen eingesetzt, bei denen mechanische Einfachheit, geringes Gewicht und ein hohes Leistungsgewicht im Vordergrund stehen. Typische Anwendungen sind handgehaltene angetriebene Werkzeuge, wie z. B. Motorsägen.
Bei den meisten Zweitakt-Kleinmotoren handelt es sich um Motoren mit Kurbelgehäusespülung, d. h., diese Motoren nutzen den Bereich unter dem Kolben als Ladepumpe, um während des Arbeitstakts des Kolbens Druck im Kurbelgehäuse aufzubauen. Solche Motoren bestehen in der Regel aus einem mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Einlass und einem Überströmkanal, der das Kurbelgehäuse mit dem Brennraum verbindet. Beim Arbeitstakt eines Zweitaktmotors werden der erhöhte Druck und die erhöhte Temperatur im Zylinder, die durch die Verbrennung von Kraftstoff entstehen, teilweise in mechanische Arbeit umgewandelt, die der Kurbelwelle des Motors zugeführt wird. Gleichzeitig steigt der Druck im Kurbelgehäuse durch die Bewegung des Kolbens in Richtung des unteren Totpunkts. Eine in der Zylinderwand angeordnete Auslassöffnung wird geöffnet, damit die Abgase aus dem Zylinder strömen können, wenn der Kolben bei seiner Bewegung in Richtung des unteren Totpunkts eine erste Position relativ zum Zylinder erreicht. Der Kolben setzt seine Bewegung in Richtung des unteren Totpunkts fort, und wenn er eine zweite Position unterhalb der ersten Position erreicht, wird eine in der Zylinderwand angeordnete Einlassöffnung geöffnet. Die Einlassöffnung steht über den Überströmkanal mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Kurbelgehäuse wird durch den Überdruck im Kurbelgehäuse gezwungen, über die Einlassöffnung in den Zylinder zu strömen.
Traditionell sind Zweitaktmotoren mit einem Vergaser ausgestattet, der am Einlass des Motors angeordnet ist, um dem Kurbelgehäuse ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zuzuführen. Die Entwicklung hat jedoch zu Kraftstoffeinspritzsystemen geführt, die eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einspritzraum des Motors umfassen. Der Einspritzraum kann Teil des Kurbelgehäuses, des Einlasses, der Verbrennungskammer oder des Überströmkanals sein. Kraftstoffeinspritzsysteme bieten gegenüber Vergasern mehrere Vorteile, darunter eine einfachere und robustere Konstruktion, eine bessere Steuerbarkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge und die Möglichkeit, den Kraftstoff näher am Brennraum einzuspritzen, um ein besseres Ansprechverhalten des Motors zu erreichen. Die Kraftstoffeinspritzsysteme von Zweitaktmotoren mit Kurbelgehäusespülung sind jedoch auch mit einigen Problemen, Nachteilen und Konstruktionsschwierigkeiten verbunden.
Ein Verbrennungsmotor erzeugt während des Betriebs viel Wärme und Vibrationen, und die Komponenten eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere die Kraftstoffeinspritzdüse, müssen in unmittelbarer Nähe der heißen Komponenten des Motors angeordnet werden. Ein Problem im Zusammenhang mit Kraftstoffeinspritzsystemen ist daher die Bildung von Kraftstoffdampf im System. Kraftstoffdampf kann dazu führen, dass ein Motor schlecht läuft und sich nur schwer starten lässt. Das Problem tritt vor allem bei Motoren von handgehaltenen angetriebenen Werkzeugen auf, da handgehaltene angetriebene Werkzeuge in der Regel mit hoher Leistung betrieben und häufig gestartet und abgestellt werden. Nach dem Betrieb des Motors können sich Kraftstoffdämpfe bilden, die dazu führen können, dass der Motor schwer zu starten ist und/oder schlecht läuft, wenn er gestartet wird, und sie können sich während des Betriebs bilden, was dazu führen kann, dass der Motor schlecht läuft.
Wie bereits erwähnt, bietet ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Kraftstoffeinspritzdüse eine bessere Möglichkeit zur Regulierung der zugeführten Kraftstoffmenge als ein Vergasersystem. Die zugeführte Kraftstoffmenge wirkt sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus, das gemeinhin als Lambda-Wert bezeichnet wird. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wiederum wirkt sich auf viele Aspekte eines Motors aus, u. a. auf die Kraftstoffeffizienz, die Verbrennungstemperatur, die Emissionswerte und die Startfähigkeit, d. h. die Fähigkeit des Motors, zu starten. Allerdings kann es auch bei einem Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Kraftstoffeinspritzdüse schwierig sein, unter allen Betriebsbedingungen eine korrekte und genaue Menge eingespritzten Kraftstoffs zu erhalten, ohne komplexe und kostspielige Komponenten und Systeme zu verwenden. Darüber hinaus ist es auf dem heutigen Verbrauchermarkt im Allgemeinen von Vorteil, wenn Produkte wie Zweitaktmotoren und zugehörige Produkte, Komponenten und Systeme Bedingungen und/oder Eigenschaften aufweisen, die sich für eine kosteneffiziente Herstellung und Montage eignen.
Die Veröffentlichung US 2013340722 A1 betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoffsystem, das ein Kraftstoffventil mit einem Gehäuse aufweist, wobei in dem Gehäuse eine Kraftstoffkammer ausgebildet ist. Eine Kraftstoffpumpe pumpt Kraftstoff aus einem Kraftstofftank in die Kraftstoffkammer. Eine Förderpumpe sorgt für die Zwangsförderung von Kraftstoff in das Kraftstoffsystem. An die Kraftstoffkammer des Kraftstoffventils ist eine Zuleitung angeschlossen. Die Förderpumpe ist in der Zuleitung angeordnet und versorgt die Kraftstoffkammer mit Kraftstoff. An die Kraftstoffkammer des Kraftstoffventils ist eine Entlastungsleitung angeschlossen und in der Entlastungsleitung ist ein erstes Ventil angeordnet. Das in der Veröffentlichung US 2013340722 A1 beschriebene Kraftstoffsystem umfasst einen Kraftstoffdruckregler, der stromabwärts der Kraftstoffpumpe und stromaufwärts einer Kraftstoffeinspritzdüse des Kraftstoffsystems angeordnet ist, d. h. an einer Position zwischen der Kraftstoffpumpe und der Kraftstoffeinspritzdüse angeordnet ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest einige der oben genannten Probleme und Nachteile zu überwinden oder zumindest zu mildern.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Kraftstoffzufuhranordnung für einen Zweitaktmotor mit Kurbelgehäusespülung gelöst. Die Kraftstoffzufuhranordnung umfasst einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einem Kraftstoffeinlass und einem Kraftstoffrücklaufauslass und eine Kraftstoffpumpe, die so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zum Kraftstoffeinlass der Kraftstoffeinspritzdüse pumpt. Die Kraftstoffzufuhranordnung umfasst ferner eine Rücklaufleitung, die den Kraftstoffrücklaufauslass mit dem Kraftstofftank verbindet. Die Kraftstoffzufuhranordnung umfasst einen Kraftstoffdruckregler, der so konfiguriert ist, dass er einen Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse regelt. Der Kraftstoffdruckregler ist in der Rücklaufleitung angeordnet.
Da die Kraftstoffzufuhranordnung den in der Rücklaufleitung angeordneten Kraftstoffdruckregler umfasst, wird der Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse auf einfache, robuste und kosteneffiziente Weise auf ein genaues Niveau geregelt. Dadurch werden die Voraussetzungen für eine genauere Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge geschaffen, die den Einsatz kostspieliger und komplexer Systeme und Anordnungen überflüssig macht. Der Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse, auf den hier Bezug genommen wird, ist der Kraftstoffdruck an der Kraftstoffeinspritzdüse bei der Einspritzung von Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzdüse in einen Einspritzraum während des regulären Betriebs eines Motors, der die Kraftstoffzufuhranordnung umfasst. Der Begriff „regulärer Betrieb des Motors“ wird weiter unten definiert.
Da der Kraftstoffdruckregler in der Rücklaufleitung angeordnet ist, wird außerdem während des Betriebs der Kraftstoffzufuhranordnung und eines Motors mit der Kraftstoffzufuhranordnung ein Kühlstrom von Kraftstoff über die Kraftstoffeinspritzdüse geleitet, wodurch das Risiko der Bildung von Kraftstoffdampf in der Kraftstoffzufuhranordnung erheblich verringert wird. Das heißt, dass im Vergleich zu Systemen mit einem Kraftstoffdruckregler stromaufwärts der Kraftstoffeinspritzdüse sichergestellt werden kann, dass zumindest während eines Betriebs der Kraftstoffzufuhranordnung und eines Motors mit der Kraftstoffzufuhranordnung in einem weiten Betriebsbereich ein Kühlstrom von Kraftstoff über die Kraftstoffeinspritzdüse geleitet wird. Die Bildung von Kraftstoffdampf ist in und um eine Kraftstoffeinspritzdüse besonders wahrscheinlich, da die Kraftstoffeinspritzdüse in unmittelbarer Nähe von Hochtemperaturkomponenten des Motors angeordnet sein muss. Durch den Kühlstrom des Kraftstoffs über die Kraftstoffeinspritzdüse, der in der Kraftstoffzufuhranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung erhalten wird, kann eine solche Bildung von Kraftstoffdampf auf einfache und kostengünstige Weise vermieden werden.
Dementsprechend wird eine Kraftstoffzufuhranordnung bereitgestellt, die Bedingungen für einen zuverlässigeren Betrieb eines Zweitaktmotors bietet, der die Kraftstoffzufuhranordnung umfasst. Darüber hinaus wird eine Kraftstoffzufuhranordnung bereitgestellt, die Bedingungen für die Bereitstellung eines sparsameren und umweltfreundlicheren Zweitaktmotors bietet.
Dementsprechend wird eine Kraftstoffzufuhranordnung bereitgestellt, die zumindest einige der oben genannten Probleme und Nachteile überwindet oder zumindest abmildert. Infolgedessen wird die oben genannte Aufgabe gelöst.
Optional ist der Kraftstoffdruckregler so konfiguriert, dass er bei einem ersten vorbestimmten Druck öffnet, um den Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse zu regeln. Dadurch wird der Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse auf einfache, robuste und kosteneffiziente Weise auf ein genaues Niveau geregelt. Dadurch werden Bedingungen geschaffen, um die Menge des eingespritzten Kraftstoffs genau zu regulieren und die Notwendigkeit der Verwendung teurer und komplexer Systeme und Anordnungen zu verringern.
Optional umfasst die Kraftstoffeinspritzdüse einen Ventilkörper, der zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position beweglich angeordnet ist, um die Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzdüse zu steuern, und wobei der Kraftstoffeinlass über einen Strömungsweg, der den Ventilkörper zumindest teilweise umschließt, mit dem Kraftstoffrücklaufauslass in Fluidverbindung steht. Dadurch wird eine Kühlung wichtiger Komponenten der Kraftstoffeinspritzdüse gewährleistet, was das Risiko der Bildung von Kraftstoffdampf verringert.
Optional ist der Kraftstoffeinlass über den Strömungsweg mit dem Kraftstoffrücklaufauslass verbunden, unabhängig davon, ob sich der Ventilkörper in der offenen oder geschlossenen Stellung befindet. Dadurch kann während des Betriebs der Kraftstoffzufuhranordnung ein im Wesentlichen kontinuierlicher Kühlstrom von Kraftstoff über die Kraftstoffeinspritzdüse geleitet werden, um das Risiko von Kraftstoffdämpfen zu verringern.
Optional umfasst die Anordnung eine Kraftstoffzufuhrleitung, die die Kraftstoffpumpe und den Kraftstoffeinlass der Kraftstoffeinspritzdüse fluidisch verbindet, und wobei die Anordnung einen mit der Kraftstoffzufuhrleitung verbundenen Entlüftungskolben (auch: Entlüftungsventil; Entlüftungsball, Entlüftungsbirne) umfasst. Dadurch wird eine Kraftstoffzufuhranordnung bereitgestellt, die es einem Benutzer ermöglicht, die Anordnung vor dem Starten eines Motors, der die Anordnung umfasst, zu entlüften.
Optional umfasst der Kraftstoffdruckregler einen Ventilkörper, eine flexible Membran und einen Ventilhohlraum, der mit dem Kraftstoffrücklaufauslass in Fluidverbindung steht, wobei die flexible Membran eine Begrenzungsfläche des Ventilhohlraums bildet und in Richtung des Ventilhohlraums vorgespannt ist, und wobei die flexible Membran betriebsfähig mit dem Ventilkörper verbunden und so konfiguriert ist, dass sie den Ventilkörper auf der Grundlage des Drucks im Ventilhohlraum zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position verschiebt. Dadurch wird eine Kraftstoffzufuhranordnung bereitgestellt, die Bedingungen für die Regelung des Betriebskraftstoffdrucks der Kraftstoffeinspritzdüse auf ein noch präziseres Niveau in einer einfachen, robusten und kosteneffizienten Weise aufweist. Als weiteres Ergebnis werden Bedingungen geschaffen, um die Menge des eingespritzten Kraftstoffs noch genauer zu regeln.
Optional umfasst der Kraftstoffdruckregler einen Ventilsitz, wobei der Ventilkörper so konfiguriert ist, dass er an dem Ventilsitz anliegt, wenn er sich in der geschlossenen Position befindet, um eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffrücklaufauslass und dem Kraftstofftank zu schließen, und wobei der Ventilkörper so konfiguriert ist, dass er von dem Ventilsitz angehoben wird, wenn er sich in der offenen Position befindet, um eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffrücklaufauslass und dem Kraftstofftank zu öffnen. Dadurch wird eine Kraftstoffzufuhranordnung bereitgestellt, die Bedingungen für die Regulierung des Betriebskraftstoffdrucks der Kraftstoffeinspritzdüse auf ein präzises Niveau in einer einfachen, robusten und kosteneffizienten Weise aufweist.
Optional ist die Kraftstoffpumpe eine Membranpumpe, die so konfiguriert ist, dass sie unter Ausnutzung der vom Motor erzeugten Druckschwankungen Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zum Kraftstoffeinlass der Kraftstoffeinspritzdüse pumpt. Auf diese Weise wird eine einfache, robuste und kostengünstige Kraftstoffpumpe bereitgestellt.
Optional umfasst die Anordnung einen Kraftstoffdruckdämpfer, der stromabwärts der Kraftstoffpumpe und stromaufwärts des Kraftstoffdruckreglers angeordnet ist. Dadurch wird ein konstanterer Betriebskraftstoffdruck erreicht, der die Voraussetzungen für eine noch genauere Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge schafft, ohne dass kostspielige und komplexe Systeme und Anordnungen erforderlich sind. Da die Anordnung außerdem einen Kraftstoffdruckdämpfer umfasst, der stromabwärts der Kraftstoffpumpe und stromaufwärts des Kraftstoffdruckreglers gemäß diesen Ausführungsformen angeordnet ist, kann sich der Kraftstoffdruckregler weniger häufig öffnen und schließen, wodurch weitere Bedingungen für einen konstanteren Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse geschaffen werden.
Optional umfasst die Kraftstoffeinspritzdüse eine oder mehrere Kraftstofföffnungen, durch die die Kraftstoffeinspritzdüse so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff in einen Einspritzraum des Motors einspritzt, und wobei der Kraftstoffdruckdämpfer stromaufwärts von der einen oder den mehreren Kraftstofföffnungen angeordnet ist. Dadurch werden Bedingungen geschaffen, um einen konstanteren Betriebskraftstoffdruck zu erhalten.
Optional ist der Kraftstoffdruckdämpfer am oder unmittelbar neben der Kraftstoffeinspritzdüse angeordnet. Dadurch werden die Voraussetzungen für einen konstanteren Betriebskraftstoffdruck geschaffen. Darüber hinaus wird eine Kraftstoffzufuhranordnung bereitgestellt, die kostengünstig hergestellt und montiert werden kann.
Optional umfasst der Kraftstoffdruckdämpfer eine Kraftstoffkammer und eine flexible Membran, die eine Begrenzungsfläche der Kraftstoffkammer bildet, und wobei die flexible Membran in Richtung der Kraftstoffkammer vorgespannt ist. Dadurch werden Bedingungen geschaffen, um einen konstanteren Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse zu erhalten.
Optional ist die flexible Membran so angeordnet, dass sie sich bewegt, um das Volumen der Kraftstoffkammer zu vergrößern, wenn die Kraftstoffkammer einem Druck oberhalb eines Schwellendrucks ausgesetzt ist, und wobei der Schwellendruck niedriger ist als der erste vorbestimmte Druck. Da der Schwellendruck niedriger als der erste vorbestimmte Druck ist, wird dadurch ein konstanterer Betriebskraftstoffdruck bei Kraftstoffdrücken bei und unterhalb des ersten vorbestimmten Drucks gewährleistet.
Optional umfasst die Anordnung ein Druckbegrenzungsventil, das mit einem Innenvolumen des Kraftstofftanks in Fluidverbindung steht. Dadurch wird ein übermäßiger Überdruck im Kraftstofftank auf effiziente Weise vermieden.
Optional ist das Druckbegrenzungsventil so konfiguriert, dass es sich bei einem zweiten vorgegebenen Druck öffnet, der niedriger ist als der erste vorgegebene Druck. Dadurch wird eine Druckregulierungsfähigkeit des Kraftstoffdruckreglers auch in Fällen von Überdrücken im Kraftstofftank gewährleistet, die zum Beispiel durch einen Temperaturanstieg des Kraftstofftanks und darin befindlicher Stoffe verursacht werden. Das heißt, da der zweite vorbestimmte Druck, bei dem das Druckbegrenzungsventil zum Öffnen konfiguriert ist, niedriger ist als der erste vorbestimmte Druck, werden übermäßige Drücke im Kraftstofftank die Druckregulierungsfähigkeit des Kraftstoffdruckreglers nicht stören oder einschränken.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Zweitaktmotor mit Kurbelgehäusespülung gelöst, der eine Kraftstoffzufuhranordnung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst.
Da der Motor eine Kraftstoffzufuhranordnung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst, wird ein Motor bereitgestellt, bei dem der Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse auf einfache, robuste und kosteneffiziente Weise auf ein präzises Niveau geregelt wird. Dadurch wird ein Motor bereitgestellt, bei dem die Menge des eingespritzten Kraftstoffs genauer geregelt werden kann, wodurch die Notwendigkeit der Verwendung kostspieliger und komplexer Systeme und Anordnungen verringert wird.
Darüber hinaus wird ein Motor bereitgestellt, bei dem das Risiko der Bildung von Kraftstoffdampf in der Kraftstoffzufuhranordnung reduziert ist.
Dementsprechend wird ein Motor mit Bedingungen für einen zuverlässigeren Betrieb bereitgestellt. Darüber hinaus wird ein Motor mit Bedingungen für einen sparsameren und umweltfreundlicheren Betrieb bereitgestellt.
Dementsprechend wird ein Motor bereitgestellt, der zumindest einige der oben genannten Probleme und Nachteile überwindet oder zumindest mildert. Infolgedessen wird die oben genannte Aufgabe gelöst.
Optional umfasst der Motor ein Kurbelgehäuse, einen mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Einlass, eine Verbrennungskammer und einen Überströmkanal, der das Kurbelgehäuse und die Verbrennungskammer verbindet, und wobei die Kraftstoffeinspritzdüse der Kraftstoffzufuhranordnung so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff in einen Einspritzraum einspritzt, der zumindest einen Teil des Kurbelgehäuses, des Einlasses, der Verbrennungskammer oder des Überströmkanals bildet.
Optional umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung ein Druckbegrenzungsventil, das in Fluidverbindung mit einem Innenvolumen des Kraftstofftanks steht, und wobei die Kraftstoffzufuhranordnung einen Entlüftungskanal umfasst, der einen Auslass des Druckbegrenzungsventils mit dem Kurbelgehäuse, dem Einlass oder dem Überströmkanal verbindet. Dadurch wird ein umweltfreundlicherer Motor bereitgestellt, da jeder gasförmige Kraftstoff, der aus dem Kraftstofftank entweicht, in der Verbrennungskammer des Motors verbrannt werden kann, anstatt in die Umgebung abgeleitet zu werden. Darüber hinaus kann ein benutzerfreundlicherer Motor bereitgestellt werden, da der Benutzer weniger gasförmigem Kraftstoff ausgesetzt sein kann.
Optional umfasst der Motor eine Steuereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie den Öffnungszustand des Druckbegrenzungsventils steuert. Dadurch kann die Übertragung von Kohlenwasserstoffen aus dem Kraftstofftank in den Motor so gesteuert werden, dass die Auswirkungen auf den Betrieb und die Funktion des Motors reduziert werden. Darüber hinaus kann die Steuerung des Druckbegrenzungsventils gemäß einigen Ausführungsformen in einer Weise erfolgen, die höhere Betriebskraftstoffdrücke der Kraftstoffeinspritzdüse ermöglicht, wie hierin weiter erläutert wird.
Optional kann der Entlüftungskanal eine Vorrichtung zum Auffangen von Kraftstoffdämpfen enthalten. Dadurch kann eine gleichmäßigere Abgabe von Kohlenwasserstoffen an den Motor gewährleistet werden. Dadurch können die an den Motor abgegebenen Kohlenwasserstoffe den Betrieb und die Funktion des Motors weniger beeinträchtigen.
Optional umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung einen ersten Drucksensor, der so konfiguriert ist, dass er den Kraftstoffdruck an einer Stelle zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Kraftstoffdruckregler erfasst, und einen zweiten Drucksensor, der so konfiguriert ist, dass er den Fluiddruck am Einspritzraum erfasst, und wobei die Kraftstoffzufuhranordnung eine Steueranordnung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie die von der Kraftstoffeinspritzdüse eingespritzte Kraftstoffmenge auf der Grundlage der von dem ersten und dem zweiten Drucksensor erfassten Drücke steuert. Hierdurch wird eine weitere verbesserte Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge bereitgestellt. Darüber hinaus kann die Menge des eingespritzten Kraftstoffs auch in Fällen, in denen die Betriebskraftstoffdrücke der Kraftstoffeinspritzdüse über den ersten vorbestimmten Druck ansteigen, wie hierin weiter erläutert wird, auf effiziente Weise gesteuert werden. Dementsprechend sind die Voraussetzungen für einen zuverlässigeren Betrieb des Motors und einen sparsameren und umweltfreundlicheren Betrieb gegeben.
Optional ist der Motor ein kleiner, handgehaltener Motor. Dadurch wird ein kleiner, handgehaltener Motor bereitgestellt, bei dem der Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse auf einfache, robuste und kosteneffiziente Weise auf ein präzises Niveau geregelt wird. Dementsprechend wird ein kleiner, handgehaltener Motor bereitgestellt, bei dem die Menge des eingespritzten Kraftstoffs genauer geregelt werden kann, wodurch die Notwendigkeit der Verwendung kostspieliger und komplexer Systeme und Anordnungen verringert wird.
Darüber hinaus wird ein kleiner, handgehaltener Motor bereitgestellt, bei dem das Risiko der Bildung von Kraftstoffdampf in der Kraftstoffzufuhranordnung reduziert ist. Dementsprechend wird ein kleiner, handgehaltener Zweitaktmotor bereitgestellt, der Bedingungen für einen zuverlässigeren Betrieb aufweist. Darüber hinaus wird ein kleiner, handgehaltener Zweitaktmotor bereitgestellt, der Bedingungen für einen sparsameren und umweltfreundlicheren Betrieb bietet.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein handgehaltenes angetriebenes Werkzeug gelöst, das ein Werkzeug und einen Motor gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst, wobei der Motor zum Antrieb des Werkzeugs ausgebildet ist.
Da das angetriebene Werkzeug gemäß einigen Ausführungsformen einen Motor umfasst, wird ein angetriebenes Werkzeug bereitgestellt, bei dem der Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse des Motors auf einfache, robuste und kosteneffiziente Weise auf ein genaues Niveau geregelt wird. Dementsprechend wird ein angetriebenes Werkzeug bereitgestellt, bei dem die Menge des in den Motor eingespritzten Kraftstoffs genauer geregelt werden kann, wodurch die Notwendigkeit der Verwendung kostspieliger und komplexer Systeme und Anordnungen verringert wird.
Darüber hinaus wird ein angetriebenes Werkzeug bereitgestellt, bei dem das Risiko der Bildung von Kraftstoffdämpfen in der Kraftstoffzufuhranordnung reduziert ist. Dementsprechend wird ein angetriebenes Werkzeug mit Bedingungen für einen zuverlässigeren Betrieb bereitgestellt. Darüber hinaus wird ein angetriebenes Werkzeug bereitgestellt, das die Voraussetzungen für einen sparsameren und umweltfreundlicheren Betrieb bietet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Verschiedene Aspekte der Erfindung, einschließlich ihrer besonderen Merkmale und Vorteile, werden aus den in der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen erörterten Ausführungsbeispielen leicht verständlich, in denen:

1 ein handgehaltenes angetriebenes Werkzeug, wie es in einigen Ausführungsformen verwendet wird, zeigt,
2 einen Querschnitt durch einen Zweitaktmotor mit Kurbelgehäusespülung des in 1 dargestellten angetriebenen Werkzeugs zeigt,
3 eine Kraftstoffzufuhranordnung gemäß einigen Ausführungsformen für den in 1 und 2 dargestellten Motor zeigt,
4 eine Kraftstoffzufuhranordnung gemäß einigen weiteren Ausführungsformen für den in 1 und 2 dargestellten Motor zeigt,
5 eine Kraftstoffzufuhranordnung gemäß einigen weiteren Ausführungsformen für den in 1 und 2 dargestellten Motor zeigt,
6 einen Querschnitt einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt, und
7 einen zweiten Querschnitt der in 6 dargestellten Kraftstoffeinspritzdüse zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlicher beschrieben. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente. Bekannte Funktionen oder Konstruktionen werden aus Gründen der Kürze und/oder Übersichtlichkeit nicht unbedingt im Detail beschrieben.
1 zeigt ein handgehaltenes angetriebenes Werkzeug 20 gemäß einigen Ausführungsformen. Das handgehaltene angetriebene Werkzeug 20 umfasst ein Werkzeug 61 und einen kurbelgehäusegespülten Zweitaktmotor 1, der zum Antrieb des Werkzeugs 61 konfiguriert ist. Der Kürze und Klarheit halber wird der kurbelgehäusegespülte Zweitaktmotor 1 an einigen Stellen als „der Zweitaktmotor 1“ oder einfach als „der Motor 1“ bezeichnet. Gemäß den dargestellten Ausführungsformen handelt es sich bei dem handgehaltenen angetriebenen Werkzeug 20 um eine Kettensäge mit einem Werkzeug 61 in Form einer Schneidkette. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann es sich bei dem handgehaltenen angetriebenen Werkzeug 20 um eine andere Art von handgehaltenem angetriebenem Werkzeug 20 handeln, wie z. B. eine Motorsense, eine Heckenschere, ein Laub-/Schuttgebläse, ein Multitool oder Ähnliches. Der Begriff „handgehalten“ bedeutet, dass das angetriebene Werkzeug 20 tragbar ist und so konfiguriert ist, dass es von einer oder zwei Händen eines Benutzers während des Betriebs des angetriebenen Werkzeugs 20 gehalten wird. Aus Gründen der Kürze und Klarheit wird das handgehaltene angetriebene Werkzeug 20 hier an einigen Stellen als „angetriebenes Werkzeug 20“ bezeichnet. Wie hierin weiter erläutert wird, umfasst das angetriebene Werkzeug 20 eine Kraftstoffzufuhranordnung 10. Die Kraftstoffzufuhranordnung 10 ist so konfiguriert, dass sie Kraftstoff speichert und den Motor 1 des angetriebenen Werkzeugs 20 damit versorgt. In 1 ist ein Kraftstofftank 5 der Kraftstoffzufuhranordnung 10 dargestellt. Der Motor 1 kann für den Betrieb mit Benzin, auch als Ottokraftstoff bezeichnet, Alkohol, ähnlichen flüchtigen Kraftstoffen oder Kombinationen davon ausgelegt sein. Die Kraftstoffzufuhranordnung 10 kann daher so konfiguriert sein, dass sie einen solchen Kraftstoff speichert und dem Motor 1 des angetriebenen Werkzeugs 20 zuführt.
2 zeigt einen Querschnitt durch den kurbelgehäusegespülten Zweitaktmotor 1 des in 1 dargestellten angetriebenen Werkzeugs 20. Der Motor 1 ist ein kleiner Zweitaktmotor mit Kurbelgehäusespülung 1. Der Motor 1 umfasst einen Zylinder 62 und einen Kolben 63, der in dem Zylinder 62 hin- und herbewegt wird. Der Zylinder 62 und ein Kolbenboden des Kolbens 63 bilden einen Brennraum 45. Der Motor 1 umfasst ferner ein Kurbelgehäuse 41 und eine Kurbelwelle 64, die so angeordnet ist, dass sie sich in dem Kurbelgehäuse 41 dreht. Darüber hinaus umfasst der Motor 1 eine Pleuelstange 65, die den Kolben 63 mit der Kurbelwelle 64 verbindet, so dass sich der Kolben 63 bei Drehung der Kurbelwelle 64 in dem Zylinder 62 zwischen einem unteren Totpunkt (UT) und einem oberen Totpunkt (OT) hin- und herbewegt. In 2 ist der Kolben 63 im unteren Totpunkt dargestellt.
Der Motor 1 umfasst einen Einlass 43, der mit dem Kurbelgehäuse 41 verbunden ist. Der Einlass 43 kann auch als Lufteinlass bezeichnet werden. Der Motor umfasst ferner eine Drosselklappe 44, die so konfiguriert ist, dass sie die Menge der durch den Einlass 43 strömenden Luft reguliert. Der Zylinder 62 des Motors 1 ist mit einer Auslassöffnung 66 und einer Einlassöffnung 47' versehen. Die Auslassöffnung 66 ist mit einem Auspuffsystem (auch: Abgasanlage) verbunden, und die Einlassöffnung 47' ist über einen Überströmkanal 47 des Motors 1 mit dem Kurbelgehäuse 41 verbunden. Der Überströmkanal 47 kann auch als Überleitungskanal, Spülkanal oder Spülleitung bezeichnet werden.
Wenn sich der Kolben 63 vom oberen Totpunkt in Richtung des in 2 dargestellten unteren Totpunkts bewegt, wird die Auslassöffnung 66 geöffnet, damit die Abgase aus dem Zylinder 62 ausströmen können, wenn der Kolben 63 bei seiner Bewegung in Richtung des unteren Totpunkts eine erste Position relativ zum Zylinder 62 erreicht. Der Kolben 63 setzt seine Bewegung in Richtung des unteren Totpunkts fort, und wenn er eine zweite Position erreicht, die unterhalb der ersten Position liegt, wird die Einlassöffnung 47' geöffnet.
Außerdem steigt während der Bewegung des Kolbens 63 in Richtung des unteren Totpunkts der Druck im Kurbelgehäuse 41 an. Der Bereich unterhalb des Kolbens 63 wird somit als Ladepumpe genutzt, um den Druck im Kurbelgehäuse 41 während des Arbeitshubs des Kolbens 63 aufzubauen. Aufgrund des erhöhten Drucks im Kurbelgehäuse 41 wird beim Öffnen der Einlassöffnung 47' Luft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch über den Überströmkanal 47 in den Zylinder 62 gepresst.
Wenn sich der Kolben 63 vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt bewegt, werden die Einlassöffnung 47' und die Auslassöffnung geschlossen, um die Kompression von Luft oder eines Luft-Kraftstoff-Gemisches im Zylinder 62 zu ermöglichen. Der Motor umfasst ferner eine Zündkerze 68, die so konfiguriert ist, dass sie den Kraftstoff im Zylinder 62 zündet, um die Verbrennung im Zylinder 62 einzuleiten. Wenn sich der Kolben 63 im Bereich des oberen Totpunkts befindet, wird außerdem eine Lufteinlassöffnung 69 geöffnet. Die Lufteinlassöffnung 69 ist mit dem Einlass 43 und dem Kurbelgehäuse 41 verbunden, damit Luft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in das Kurbelgehäuse 41 strömen kann, wenn sich der Kolben 63 im Bereich des oberen Totpunkts befindet. Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Einlass 43 direkt mit dem Kurbelgehäuse 41 verbunden sein, so dass Luft unabhängig von der Stellung des Kolbens 63 in das Kurbelgehäuse 41 strömen kann. Gemäß solchen Ausführungsformen sowie in weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Motor 1 ein oder mehrere Lamellenventile zwischen dem Einlass 43 und dem Kurbelgehäuse 41 umfassen, die das Strömen von Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch vom Kurbelgehäuse 41 zum Einlass 43 verhindern.
Wie hierin weiter erläutert wird, umfasst der Motor 1 eine Kraftstoffzufuhranordnung 10. Die Kraftstoffzufuhranordnung 10 umfasst eine Kraftstoffeinspritzdüse 7, die zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einspritzraum 29 des Motors 1 ausgebildet ist. Gemäß den dargestellten Ausführungsformen bildet der Einspritzraum 29 einen Teil des Kurbelgehäuses 41. Mit anderen Worten ist die Kraftstoffeinspritzdüse 7 gemäß den dargestellten Ausführungsformen zum Einspritzen von Kraftstoff in das Kurbelgehäuse 41 des Motors 1 ausgebildet. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Einspritzraum 29 einen Teil des Einlasses 43, des Brennraums 45 oder des Überströmkanals 47 oder mehrere davon bilden. Somit kann gemäß weiteren Ausführungsformen die Kraftstoffeinspritzdüse 7 der Kraftstoffzufuhranordnung 10 so konfiguriert sein, dass sie Kraftstoff in den Einlass 43, den Brennraum 45 oder den Überströmkanal 47 oder in mehrere davon einspritzt. Die Kraftstoffeinspritzdüse 7 kann ein Niederdrucktyp sein, z. B. eine Kraftstoffeinspritzdüse 7 mit einem Kraftstoffeinspritzdruck von weniger als 300 kPa oder weniger als 180 kPa.
3 zeigt eine Kraftstoffzufuhranordnung 10 gemäß einigen Ausführungsformen für den in 1 und 2 dargestellten Motor 1. Der in 1 und 2 dargestellte Motor 1 kann also eine Kraftstoffzufuhranordnung 10 gemäß den in 3 dargestellten Ausführungsformen umfassen. Die Kraftstoffzufuhranordnung 10 wird hier der Kürze und Übersichtlichkeit halber an einigen Stellen als „die Anordnung 1“ bezeichnet. Die Kraftstoffzufuhranordnung 10 umfasst einen Kraftstofftank 5, der zur Aufnahme von Kraftstoff ausgebildet ist. Darüber hinaus umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung 10 eine Kraftstoffeinspritzdüse 7, die so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff in einen Einspritzraum 29 einspritzt, wie mit Bezug auf 2 beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzdüse 7 umfasst einen Kraftstoffeinlass 9 und einen Kraftstoffrücklaufauslass 11. Die Kraftstoffzufuhranordnung 10 umfasst eine Kraftstoffpumpe 13, die so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 5 zum Kraftstoffeinlass 9 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 pumpt. Bei der Kraftstoffpumpe 13 kann es sich um eine Membranpumpe handeln, die so konfiguriert ist, dass sie unter Ausnutzung der vom Motor 1 erzeugten Druckschwankungen Kraftstoff vom Kraftstofftank 5 zum Kraftstoffeinlass 9 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 pumpt. Genauer gesagt kann eine solche Membranpumpe eine Membran umfassen, die in Fluidverbindung mit dem Kurbelgehäuse 41 des Motors 1 steht, wobei die Kraftstoffpumpe 13 so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 5 zum Kraftstoffeinlass 9 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 pumpt, indem sie Druckschwankungen im Kurbelgehäuse 41 nutzt, die während des Betriebs des Motors 1 erzeugt werden. Die Anordnung 10 umfasst eine Kraftstoffzufuhrleitung 23, die die Kraftstoffpumpe 13 und den Kraftstoffeinlass 9 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 miteinander verbindet. Die Kraftstoffpumpe 13 ist somit so konfiguriert, dass sie über die Kraftstoffzufuhrleitung 23 Kraftstoff zum Kraftstoffeinlass 9 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 pumpt.
Gemäß den gezeigten Ausführungsformen umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung 10 ferner einen mit der Kraftstoffzufuhrleitung 23 verbundenen Entlüftungskolben 25. Der Entlüftungskolben 25 besteht aus einem flexiblen Körper und einer Reihe von Rückschlagventilen, die es dem Benutzer ermöglichen, die Kraftstoffeinspritzdüse 7 vor dem Anlassen eines Motors mit der Kraftstoffzufuhranordnung 10 zu entlüften, d. h. mit Kraftstoff zu versorgen.
Die Kraftstoffzufuhranordnung 10 umfasst ferner eine Rücklaufleitung 15, die den Kraftstoffrücklaufauslass 11 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 mit dem Kraftstofftank 5 verbindet. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung 10 außerdem einen Kraftstoffdruckregler 17, der in der Rücklaufleitung 15 angeordnet ist. Der Kraftstoffdruckregler 17 ist so konfiguriert, dass er den Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse 7 regelt. Wie hierin weiter erläutert wird, kann der Kraftstoffdruckregler 17 so konfiguriert sein, dass er einen Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse 7 regelt, indem er bei einem ersten vorbestimmten Druck öffnet. Aufgrund dieser Merkmale kann ein vorbestimmter Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse 7 auf einfache, robuste und kosteneffiziente Weise erreicht werden. Darüber hinaus kann ein kühlender Kraftstoffstrom über die Kraftstoffeinspritzdüse 7 bereitgestellt werden, der das Risiko der Bildung von Kraftstoffdampf in der Kraftstoffzufuhranordnung 10 verringert, wie hier weiter erläutert wird.
Im Einzelnen ist der Kraftstoffdruckregler 17 gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen so konfiguriert, dass er sich öffnet, d. h. eine offene Stellung einnimmt, wenn der Kraftstoffdruck in der Rücklaufleitung 15 stromaufwärts des Kraftstoffdruckreglers 17 den ersten vorgegebenen Druck erreicht. Wenn der Kraftstoffdruckregler 17 geöffnet ist, d. h. wenn sich der Kraftstoffdruckregler 17 in der offenen Stellung befindet, öffnet der Kraftstoffdruckregler 17 eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffrücklaufauslass 11 und dem Kraftstofftank 5. Darüber hinaus ist der Kraftstoffdruckregler 17 so konfiguriert, dass er sich schließt, d. h. eine geschlossene Stellung einnimmt, wenn der Kraftstoffdruck in der Rücklaufleitung 15 stromaufwärts des Kraftstoffdruckreglers 17 unter den ersten vorbestimmten Druck abfällt. Wenn der Kraftstoffdruckregler 17 geschlossen ist, d. h. wenn sich der Kraftstoffdruckregler 17 in der geschlossenen Stellung befindet, schließt der Kraftstoffdruckregler 17 die Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffrücklaufauslass 11 und dem Kraftstofftank 5.
Gemäß den dargestellten Ausführungsformen umfasst der Kraftstoffdruckregler 17 einen Ventilkörper 32, eine flexible Membran 36 und einen Ventilhohlraum 34, der mit dem Kraftstoffrücklaufauslass 11 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 in Fluidverbindung steht. Die flexible Membran 36 bildet eine Begrenzungsfläche 36' des Ventilhohlraums 34. Darüber hinaus ist die flexible Membran 36 gegen den Ventilhohlraum 34 vorgespannt. Darüber hinaus ist die flexible Membran 36 betriebsfähig mit dem Ventilkörper 32 verbunden und so konfiguriert, dass sie den Ventilkörper 32 auf der Grundlage des Drucks im Ventilhohlraum 34 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position verschiebt. Der Kraftstoffdruckregler 17 umfasst ferner einen Ventilsitz 38. Der Ventilkörper 32 ist so konfiguriert, dass er in der geschlossenen Position an dem Ventilsitz 38 anliegt, um die Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffrücklaufauslass 11 und dem Kraftstofftank 5 zu schließen. Der Ventilkörper 32 ist so konfiguriert, dass er vom Ventilsitz 38 angehoben wird, wenn er sich in der offenen Position befindet, um die Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffrücklaufauslass 11 und dem Kraftstofftank 5 zu öffnen. Auf diese Weise wird eine Kraftstoffzufuhranordnung bereitgestellt, die den Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse 7 auf einfache, robuste und kosteneffiziente Weise auf ein genaues Niveau regulieren kann.
Da der Kraftstoffdruckregler 17 einen Ventilkörper 32 und einen Ventilsitz 38 umfasst, kann der Kraftstoffdruckregler gemäß den dargestellten Ausführungsformen auch als Druckregelventil, Kraftstoffdruckregelventil o. ä. bezeichnet werden.
Darüber hinaus umfasst die Kraftstoffeinspritzdüse 7 gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen einen Ventilkörper 19, der zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung beweglich ist, um die Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzdüse 7 zu steuern. Die Kraftstoffeinspritzdüse 7 umfasst eine oder mehrere Kraftstofföffnungen 27, durch die die Kraftstoffeinspritzdüse 7 so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff in den Einspritzraum 29 des Motors 1 einspritzt. Der Ventilkörper 19 ist so konfiguriert, dass er mit der einen oder den mehreren Kraftstofföffnungen 27 zusammenwirkt, so dass Kraftstoff durch die eine oder die mehreren Kraftstofföffnungen 27 fließen kann, wenn sich der Ventilkörper 19 in der offenen Position befindet, und so, dass Kraftstoff daran gehindert wird, durch die eine oder die mehreren Kraftstofföffnungen 27 zu fließen, wenn sich der Ventilkörper 19 in der geschlossenen Position befindet. Darüber hinaus umfasst die Kraftstoffeinspritzdüse 7 einen Aktuator 24, der so konfiguriert ist, dass er den Ventilkörper 19 zwischen der offenen und der geschlossenen Position bewegt. Das Stellglied 24 kann ein Solenoid, ein piezoelektrisches Element oder Ähnliches sein.
Gemäß den dargestellten Ausführungsformen umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung 10 einen Sensor 52, der so konfiguriert ist, dass er einen aktuellen Fluiddruck am Einspritzraum 29, d. h. am Kurbelgehäuse 41 gemäß den dargestellten Ausführungsformen, erfasst. Ferner umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung 10 eine Steueranordnung 21, die mit dem Sensor 32 und dem Aktuator 24 in Wirkverbindung steht. Die Steueranordnung 21 ist so konfiguriert, dass sie die Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzdüse 7 steuert, d. h. den Aktuator 24 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 steuert, und zwar auf der Grundlage des vom Sensor 52 erfassten Drucks. Auf diese Weise kann eine genaue Steuerung der in den Einspritzraum 29 eingespritzten Kraftstoffmenge vorgenommen werden. Denn aufgrund des Kraftstoffdruckreglers 17 liegt der Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse 7 während des Betriebs der Kraftstoffzufuhranordnung 10 auf einem bekannten ersten vorgegebenen Druck. Durch Erfassen des Drucks am Einspritzraum 29 wird die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffeinspritzdüse 7 und dem Einspritzraum 29 ermittelt. Durch die Steuerung des Aktuators 24 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 auf der Grundlage des vom Sensor 52 erfassten Drucks kann die Kraftstoffeinspritzdüse 7 so gesteuert werden, dass eine genaue Kraftstoffmenge in den Einspritzraum 29 eingespritzt wird.
Gemäß den dargestellten Ausführungsformen ist der Kraftstoffeinlass 9 über einen Strömungsweg 22, der den Ventilkörper 19 zumindest teilweise umschließt, mit dem Kraftstoffrücklaufauslass 11 strömungstechnisch verbunden, wie hier weiter erläutert wird. Darüber hinaus ist der Kraftstoffeinlass 9 über den Strömungsweg 22 mit dem Kraftstoffrücklaufauslass 11 verbunden, unabhängig davon, ob sich der Ventilkörper 19 in der offenen oder geschlossenen Stellung befindet. Dadurch kann ein im Wesentlichen kontinuierlicher Kraftstoffstrom zur Kühlung der Kraftstoffeinspritzdüse 7 erzielt werden, was das Risiko der Bildung von Kraftstoffdampf in der Kraftstoffzufuhranordnung 10 verringert.
Gemäß den dargestellten Ausführungsformen umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung 10 einen Kraftstoffdruckdämpfer 31. Der Kraftstoffdruckdämpfer 31 ist so konfiguriert, dass er Druckschwankungen in der Kraftstoffzufuhranordnung 10 dämpft, d. h. ausgleicht. Die Druckschwankungen in der Kraftstoffzufuhranordnung 10 können durch den Betrieb der Kraftstoffpumpe 13 der Kraftstoffzufuhranordnung 10 verursacht werden. Der Kraftstoffdruckdämpfer 31 kann stromabwärts von der Kraftstoffpumpe 13 und stromaufwärts von dem Kraftstoffdruckregler 17 angeordnet sein. Gemäß den dargestellten Ausführungsformen ist der Kraftstoffdruckdämpfer 31 stromaufwärts der einen oder mehreren Kraftstofföffnungen 27 des Kraftstoffinjektors angeordnet. Gemäß den dargestellten Ausführungsformen ist der Kraftstoffdruckdämpfer 31 in einem Abstand von der Einspritzdüse 7 angeordnet. Der Kraftstoffdruckdämpfer 31 kann jedoch auch auf oder unmittelbar neben der Kraftstoffeinspritzdüse 7 angeordnet sein, wie hierin weiter erläutert wird.
Der Kraftstoffdruckdämpfer 31 umfasst eine Kraftstoffkammer 33 und eine flexible Membran 35, die eine Begrenzungsfläche 35' der Kraftstoffkammer 33 bildet. Die flexible Membran 35 ist in Richtung der Kraftstoffkammer 33 vorgespannt. Außerdem ist die flexible Membran 35 so angeordnet, dass sie sich bewegt, um das Volumen der Kraftstoffkammer 33 zu vergrößern, wenn die Kraftstoffkammer 33 einem Druck ausgesetzt ist, der über einem Schwellendruck liegt. Der Schwellendruck ist niedriger als der erste vorbestimmte Druck. Auf diese Weise ist der Kraftstoffdruckdämpfer 31 in der Lage, Schwankungen des Kraftstoffdrucks bei Kraftstoffdrücken bei und unterhalb des ersten vorbestimmten Drucks auszugleichen.
Gemäß den dargestellten Ausführungsformen umfasst die Anordnung 10 ein Druckbegrenzungsventil 37, das in Fluidverbindung mit einem Innenvolumen 5' des Kraftstofftanks 5 steht. Gemäß den in 3 dargestellten Ausführungsformen ist das Druckbegrenzungsventil 37 ein mechanisches Druckbegrenzungsventil, das so konfiguriert ist, dass es sich bei einem zweiten vorbestimmten Druck öffnet. Gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist der zweite vorbestimmte Druck niedriger als der erste vorbestimmte Druck. Rein beispielhaft kann der erste vorbestimmte Druck etwa 12 kPa und der zweite vorbestimmte Druck etwa 2 kPa betragen. Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Druckbegrenzungsventil 37 ein elektronisch gesteuertes Ventil sein, das beispielsweise von der Steuereinrichtung 21 gesteuert wird. Gemäß noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Druckbegrenzungsventil 37 ein elektronisch gesteuertes Ventil sein, das beispielsweise von der Steueranordnung 21 gesteuert wird, wobei das elektronisch gesteuerte Ventil auch so konfiguriert ist, dass es sich öffnet, wenn der Druck im Innenvolumen 5' des Kraftstofftanks 5 über einen zweiten vorbestimmten Druck, wie den oben erwähnten zweiten vorbestimmten Druck, ansteigt. Auf diese Weise wird eine ausfallsichere Kraftstoffzufuhranordnung 10 bereitgestellt, die einen konstanten Betriebskraftstoffdruck des Kraftstoffinjektors 7 gewährleistet.
4 zeigt eine Kraftstoffzufuhranordnung 10 gemäß einigen weiteren Ausführungsformen für den in 1 und 2 dargestellten Motor 1. Der in 1 und 2 dargestellte Motor 1 kann somit eine Kraftstoffzufuhranordnung 10 gemäß den in 4 dargestellten Ausführungsformen umfassen. Die in 4 dargestellte Kraftstoffzufuhranordnung 10 weist dieselben Merkmale, Funktionen und Vorteile auf wie die in 3 erläuterte Kraftstoffzufuhranordnung 10, wobei einige Unterschiede im Folgenden erläutert werden.
Gemäß den in 4 dargestellten Ausführungsformen umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung 10 einen Entlüftungskanal 39, der einen Auslass 37' des Druckbegrenzungsventils 37 mit dem Kurbelgehäuse 41 eines Motors verbindet, der die Kraftstoffzufuhranordnung 10 umfasst. Alternativ oder zusätzlich kann der Entlüftungskanal 39 den Auslass 37' des Druckbegrenzungsventils 37 mit einem Einlass oder einem Überströmkanal eines Motors mit der Kraftstoffzufuhranordnung 10 verbinden. Durch den Entlüftungskanal 39 wird eine umweltfreundlichere Kraftstoffzufuhranordnung 10 bereitgestellt, da der aus dem Kraftstofftank 5 entweichende gasförmige Kraftstoff in einer Brennkammer des Motors verbrannt werden kann, anstatt in die Umgebung abgeleitet zu werden.
Gemäß den in 4 dargestellten Ausführungsformen umfasst der Entlüftungskanal 39 der Kraftstoffzufuhranordnung 10 außerdem eine Kraftstoffdampfsperre 49. Die Kraftstoffdampfsperre 49 kann aus einer Membran bestehen, die Kohlenwasserstoffe, d. h. Kraftstoff, zurückhält, oder aus einem Kohlenstoffbehälter, der wie ein Puffer wirkt, um eine langsame, gleichmäßige Freisetzung von Kohlenwasserstoffen zu ermöglichen.
Ebenso kann bei diesen Ausführungen das Druckbegrenzungsventil 37 ein elektronisch gesteuertes Ventil sein, das von der Steuereinrichtung 21 gesteuert wird. Auf diese Weise kann eine kontrollierte Abgabe von Kohlenwasserstoffen an den Motor gewährleistet werden. Gemäß diesen Ausführungsformen sowie in anderen hierin erläuterten Ausführungsformen, wie den unter Bezugnahme auf 3 erläuterten Ausführungsformen, kann die Steueranordnung 21 den Öffnungszustand des Druckbegrenzungsventils 37 auf der Grundlage von Daten steuern, die einen aktuellen Druck im Kraftstofftank 5, einen aktuellen Druck im Kurbelgehäuse 41 des Motors, eine aktuelle Drehzahl des Motors, eine aktuelle Last des Motors und/oder ein aktuelles geschätztes Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors darstellen. Beispielsweise kann die Steueranordnung 21 das Druckbegrenzungsventil 37 bei einem hohen aktuellen Druck im Kraftstofftank 5, einem niedrigen aktuellen Druck im Kurbelgehäuse 41 des Motors, einer niedrigen aktuellen Drehzahl des Motors, einer niedrigen aktuellen Last des Motors und/oder einem niedrigen aktuellen geschätzten Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors in einen offenen Zustand steuern. Auf diese Weise kann ein effizienter Transfer von Kohlenwasserstoffen von der Kraftstoffdampfsperre 49 zum Motor gewährleistet werden, und zwar auf eine Art und Weise, die sich nur geringfügig auf den Betrieb und die Funktion des Motors auswirkt.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Kraftstoffzufuhranordnung 10 ein weiteres elektronisch gesteuertes Ventil stromabwärts der Kraftstoffdampfsperre 49 als Alternative zu oder zusätzlich zu dem Druckbegrenzungsventil 37 umfassen. Die Steuereinrichtung 21 kann so konfiguriert sein, dass sie den Öffnungszustand eines solchen weiteren elektronisch gesteuerten Ventils in einer der oben beschriebenen Steuerung des Druckbegrenzungsventils 37 entsprechenden Weise steuert.
5 zeigt eine Kraftstoffzufuhranordnung 10 gemäß einigen weiteren Ausführungsformen für den in 1 und 2 dargestellten Motor 1. Der in 1 und 2 dargestellte Motor 1 kann somit eine Kraftstoffzufuhranordnung 10 gemäß den in 5 dargestellten Ausführungsformen umfassen. Die in 5 dargestellte Kraftstoffzufuhranordnung 10 weist dieselben Merkmale, Funktionen und Vorteile auf wie die in 4 erläuterte Kraftstoffzufuhranordnung 10, wobei einige Unterschiede im Folgenden erläutert werden.
In 5 ist die Kraftstoffzufuhranordnung 10 mit einem elektronisch gesteuerten Druckbegrenzungsventil 37 dargestellt, das mit dem Innenvolumen 5' des Kraftstofftanks 5 in Fluidverbindung steht. Darüber hinaus ist die Steueranordnung 21 so konfiguriert, dass sie einen Öffnungszustand des Druckbegrenzungsventils 37 steuert. Die Steueranordnung 21 kann den Öffnungszustand des Druckbegrenzungsventils 37 in einer Weise steuern, wie sie in 4 beschrieben ist.
Gemäß den in 5 dargestellten Ausführungsformen umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung 10 außerdem einen ersten Drucksensor 51. Der erste Drucksensor 51 ist so konfiguriert, dass er den Kraftstoffdruck an einer Stelle zwischen der Kraftstoffpumpe 13 und dem Kraftstoffdruckregler 17 erfasst. Im Einzelnen ist der erste Drucksensor 51 gemäß den dargestellten Ausführungsformen so konfiguriert, dass er den Kraftstoffdruck an der Kraftstoffeinspritzdüse 7 erfasst. Gemäß den in 5 dargestellten Ausführungsformen umfasst die Kraftstoffzufuhranordnung 10 außerdem einen zweiten Drucksensor 52. Der zweite Drucksensor 52 ist so konfiguriert, dass er den Fluiddruck am Einspritzraum 29, d. h. am Kurbelgehäuse 41, gemäß den dargestellten Ausführungsformen erfasst. Gemäß diesen Ausführungsformen ist die Steueranordnung 21 so konfiguriert, dass sie die von der Kraftstoffeinspritzdüse 7 eingespritzte Kraftstoffmenge auf der Grundlage der von den ersten und zweiten Drucksensoren 51, 52 erfassten Drücke steuert. Genauer gesagt ist die Steueranordnung 21 gemäß diesen Ausführungsformen so konfiguriert, dass sie die von der Kraftstoffeinspritzdüse 7 eingespritzte Kraftstoffmenge auf der Grundlage der Druckdifferenz zwischen den von den ersten und zweiten Drucksensoren 51, 52 erfassten Drücken steuert. Auf diese Weise kann eine noch genauere Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge vorgenommen werden.
Darüber hinaus kann gemäß diesen Ausführungsformen eine genaue Steuerung der Einspritzmenge auch in Fällen erfolgen, in denen der aktuelle Druck im Kraftstofftank 5 höher ist als der erste vorbestimmte Druck. Das heißt, wenn der aktuelle Druck im Kraftstofftank 5 höher ist als der erste vorgegebene Druck, kann der Druck im Kraftstofftank 5 dazu führen, dass der Kraftstoffdruck an der Kraftstoffeinspritzdüse 7 über den ersten vorgegebenen Druck ansteigt. Da die Steueranordnung 21 jedoch so konfiguriert ist, dass sie die von der Kraftstoffeinspritzdüse 7 eingespritzte Kraftstoffmenge auf der Grundlage der von den ersten und zweiten Drucksensoren 51, 52 erfassten Drücke steuert, kann eine genaue Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge auch in Fällen erfolgen, in denen der Kraftstoffdruck an der Kraftstoffeinspritzdüse 7 über den ersten vorgegebenen Druck ansteigt. Darüber hinaus kann bei diesen Ausführungsformen die Steueranordnung 21 so konfiguriert sein, dass sie das Druckbegrenzungsventil 37 in einen offenen Zustand steuert, wenn der Druck im Innenvolumen 5' des Kraftstofftanks 5 ein Druckniveau erreicht, das über dem ersten vorbestimmten Druck liegt. Mit anderen Worten, gemäß diesen Ausführungsformen kann die Steueranordnung 21 so konfiguriert sein, dass sie das Druckbegrenzungsventil 37 auch dann geschlossen hält, wenn der Druck im Innenvolumen 5' des Kraftstofftanks 5 höher ist als der erste vorbestimmte Druck.
Im Folgenden wird gleichzeitig auf 1 - 5 Bezug genommen, sofern nicht anders angegeben. Der Kraftstoffdruckregler 17 ist gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen so konfiguriert, dass er den Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse 7 zumindest während eines Großteils des Betriebsbereichs des Motors, d. h. während mehr als 50 % des Betriebsbereichs des Motors 1 mit der Kraftstoffzufuhranordnung 10, regelt. Der Betriebsbereich des Motors 1 kann einen Drehzahlbereich und/oder einen Leistungsbereich des Motors 1 mit der Kraftstoffzufuhranordnung 10 umfassen. Daher kann der Kraftstoffdruckregler 17 gemäß den vorliegenden Ausführungsformen als Hauptkraftstoffdruckregler 17 zur Regelung des Betriebskraftstoffdrucks der Kraftstoffeinspritzdüse 7 bezeichnet werden.
Der Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse 7, auf den hier Bezug genommen wird, ist der Kraftstoffdruck an der Kraftstoffeinspritzdüse 7 während der Einspritzung von Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzdüse 7 in einen Einspritzraum 29 während des regulären Betriebs eines Motors 1, der die Kraftstoffzufuhranordnung 10 umfasst. Der Begriff regulärer Betrieb des Motors 1 kann Betriebsphasen, -zustände und/oder -bereiche des Motors 1 umfassen, die von Anfahr- und Abfahrphasen, -zuständen und/oder -bereichen des Motors 1 getrennt sind.
Gemäß den dargestellten Ausführungsformen kann in der Kraftstoffzufuhranordnung 10 ein Kraftstoffdruckregler zwischen der Kraftstoffpumpe 13 und der Kraftstoffeinspritzdüse 7 fehlen. Stattdessen wird der Betriebskraftstoffdruck des Kraftstoffinjektors 7, wie in den dargestellten Ausführungsformen, ausschließlich über die Rücklaufleitung 15 geregelt, beispielsweise durch den in der Rücklaufleitung 15 angeordneten Kraftstoffdruckregler 17 und optional über einen Druck in der Rücklaufleitung 15 in Fällen, in denen der Druck im Kraftstofftank 5 dazu führt, dass der Kraftstoffdruck an der Kraftstoffeinspritzdüse 7 über den ersten vorgegebenen Druck ansteigt, wie oben erläutert.
Gemäß den dargestellten Ausführungsformen ist der Kraftstoffdruckregler 17 ein passiver Regler in dem Sinne, dass der Kraftstoffdruckregler 17 so konfiguriert ist, dass er den Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse 7 durch Öffnen bei einem ersten vorbestimmten Druck regelt. Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Kraftstoffdruckregler 17 jedoch ein elektronisch gesteuerter Kraftstoffdruckregler sein, der beispielsweise von der Steueranordnung 21 gesteuert wird. Gemäß solchen Ausführungsformen kann der Kraftstoffdruckregler 17 ein oder mehrere elektronisch gesteuerte Ventile umfassen, die beispielsweise durch die Steueranordnung 21 gesteuert werden. Beispielsweise kann der Kraftstoffdruckregler 17 so gesteuert werden, dass er sich bei dem ersten vorgegebenen Druck öffnet. Auf diese Weise können kontrolliertere und präzisere Betriebskraftstoffdruckniveaus erzielt werden. Gemäß diesen Ausführungsformen kann die Steueranordnung 21 Daten von dem ersten Drucksensor 51 zur Überprüfung eines aktuellen Betriebskraftstoffdrucks der Kraftstoffeinspritzdüse 7 verwenden, und die Steueranordnung 21 kann so konfiguriert sein, dass sie den Kraftstoffdruckregler 17 in Reaktion darauf steuert. Auf diese Weise kann eine genaue Steuerung des Betriebskraftstoffdrucks der Kraftstoffeinspritzdüse 7 erreicht werden.
Gemäß den in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen ist die Kraftstoffpumpe 13 eine Membranpumpe, die so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 5 zum Kraftstoffeinlass 9 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 pumpt und dabei die vom Motor 1 erzeugten Druckschwankungen nutzt. In weiteren Ausführungsformen kann die Kraftstoffpumpe 13 jedoch elektronisch gesteuert und/oder elektrisch angetrieben werden, beispielsweise durch einen Elektromotor oder Ähnliches. Auch in diesen Ausführungsformen kann die Steueranordnung 21 so konfiguriert sein, dass sie den Betrieb der Kraftstoffpumpe 13 beispielsweise auf der Grundlage von Daten des ersten Drucksensors 51 steuert. Auf diese Weise kann eine noch genauere Steuerung des Betriebskraftstoffdrucks der Kraftstoffeinspritzdüse 7 bei verschiedenen Betriebsbedingungen der Kraftstoffzufuhranordnung 10 und eines Motors 1 mit der Kraftstoffzufuhranordnung 10 erreicht werden.
In Ausführungsformen, in denen die Kraftstoffzufuhranordnung 10 eine elektronisch gesteuerte und/oder elektrisch betriebene Kraftstoffpumpe 13 und einen elektronisch gesteuerten Kraftstoffdruckregler 13 umfasst, kann die Steueranordnung 21 so konfiguriert sein, dass sie eine gemeinsame Steuerung des Betriebs der Kraftstoffpumpe 13 und des Öffnungszustands des Kraftstoffdruckreglers 13 durchführt. Die gemeinsame Steuerung kann so eingestellt werden, dass ein ausreichender Kühlstrom von Kraftstoff an der Kraftstoffeinspritzdüse 7 vorbeigeführt wird, während gleichzeitig eine überschüssige Pumparbeit der Kraftstoffeinspritzdüse 7 in verschiedenen Betriebsphasen, Zuständen und/oder Bereichen der Kraftstoffzufuhranordnung 10 und eines Motors 1 mit der Kraftstoffzufuhranordnung 10 vermieden wird. Auf diese Weise kann das Risiko der Dampfbildung in der Kraftstoffzufuhranordnung 10 weiter vermieden werden.
6 zeigt einen Querschnitt eines Kraftstoffinjektors 7 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die unter Bezugnahme auf die 3 - 5 erläuterte Kraftstoffzufuhranordnung 10 kann die Kraftstoffeinspritzdüse 7 gemäß den in 6 dargestellten Ausführungsformen umfassen. In 6 sind der Ventilkörper 19, der Aktor 24 und eine Kraftstofföffnung 27 des Kraftstoffinjektors 7 zu sehen. Gemäß den in 6 dargestellten Ausführungsformen umfasst der Aktuator 24 ein Solenoid. Außerdem ist in 6 ein Teil des Kraftstoffdruckdämpfers 31 zu sehen. Wie in 7 zu sehen ist, ist der Kraftstoffdruckdämpfer 31 bei diesen Ausführungsformen an der Kraftstoffeinspritzdüse 7 angeordnet.
7 zeigt einen zweiten Querschnitt der in 6 dargestellten Kraftstoffeinspritzdüse 7. In 6 sind der Kraftstoffeinlass 9 und der Kraftstoffrücklaufauslass 11 des Kraftstoffinjektors 7 sichtbar. Außerdem sind zumindest Teile des Strömungswegs 22 sichtbar, der den Kraftstoffeinlass 9 und den Kraftstoffrücklaufauslass 11 miteinander verbindet. Wie in 7 deutlich zu sehen ist, gewährleistet die Konstruktion der Kraftstoffeinspritzdüse 7 und des Strömungsweges 22 ein hohes Maß an Kühlung der Kraftstoffeinspritzdüse 7, wenn der Kraftstoff vom Kraftstoffeinlass 9 zum Kraftstoffrücklaufauslass 11 strömt.
Außerdem sind in 7 der Kraftstoffdruckdämpfer 31 und dessen Kraftstoffkammer 33 zu sehen. Wie beim Vergleich von 6 und 7 zu erkennen ist, ist der Kraftstoffdruckdämpfer 31 in unmittelbarer Nähe der Kraftstofföffnung 27 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 und stromaufwärts der Kraftstofföffnung 27 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 angeordnet. Dadurch wird ein konstanterer Betriebskraftstoffdruck erreicht, der die Voraussetzungen für eine noch genauere Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge schafft. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die in 6 und 7 dargestellte Kraftstoffeinspritzdüse 7 einen Kraftstoffeinlass 9' aufweisen, der mit der Kraftstoffkammer 33 des Kraftstoffdruckdämpfers 31 in einer Richtung verbunden ist, die mit der Blickrichtung des in 7 dargestellten Querschnitts übereinstimmt. Ein solcher Kraftstoffeinlass 9' ist in 7 durch gestrichelte Linien dargestellt. Ebenso kann die in 6 und 7 dargestellte Kraftstoffeinspritzdüse 7 einen Kraftstoffrücklaufausgang 11' aufweisen, der mit der Kraftstoffeinspritzdüse 7 in einer Richtung verbunden ist, die mit der Blickrichtung des in 7 dargestellten Querschnitts übereinstimmt. Ein solcher Kraftstoffrücklaufauslass 11' ist in 7 gestrichelt dargestellt. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann jede der Öffnungen 9, 11 der Kraftstoffeinspritzdüse 7 in 7 verschlossen werden.
Die hier genannte Steueranordnung 21 kann eine Recheneinheit umfassen, die im Wesentlichen die Form jeder geeigneten Art von Prozessorschaltung oder Mikrocomputer annehmen kann, z. B. eine Schaltung zur digitalen Signalverarbeitung (digitaler Signalprozessor, DSP), eine Zentraleinheit (CPU), eine Verarbeitungseinheit, eine Verarbeitungsschaltung, ein Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Mikroprozessor oder eine andere Verarbeitungslogik, die Anweisungen interpretieren und ausführen kann. Der hier verwendete Ausdruck „Recheneinheit“ kann einen Verarbeitungsschaltkreis darstellen, der eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltkreisen umfasst, wie z. B. einen, einige oder alle der oben genannten.
Die Steueranordnung 21 kann ferner eine Speichereinheit umfassen, wobei die Recheneinheit mit der Speichereinheit verbunden sein kann, die die Recheneinheit beispielsweise mit gespeichertem Programmcode und/oder gespeicherten Daten versorgen kann, die die Recheneinheit benötigt, um Berechnungen durchführen zu können. Die Recheneinheit kann auch geeignet sein, Teil- oder Endergebnisse von Berechnungen in der Speichereinheit zu speichern. Die Speichereinheit kann eine physische Vorrichtung umfassen, die zur vorübergehenden oder dauerhaften Speicherung von Daten oder Programmen, d. h. von Befehlsfolgen, verwendet wird. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Speichereinheit integrierte Schaltungen mit Transistoren auf Siliziumbasis umfassen. Die Speichereinheit kann z. B. eine Speicherkarte, einen Flash-Speicher, einen USB-Speicher, eine Festplatte oder eine andere ähnliche flüchtige oder nichtflüchtige Speichereinheit zum Speichern von Daten wie z. B. ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), EEPROM (Electrically Erasable PROM) usw. in verschiedenen Ausführungsformen umfassen.
Die Steueranordnung 21 ist mit Komponenten des angetriebenen Werkzeugs 20 verbunden, um Eingangs- und Ausgangssignale zu empfangen und/oder zu senden. Diese Eingangs- und Ausgangssignale können Wellenformen, Impulse oder andere Attribute beinhalten, die von den Eingangssignal-Empfangsvorrichtungen als Informationen erkannt und in Signale umgewandelt werden können, die von der Steueranordnung 21 verarbeitet werden können. Diese Signale können dann der Recheneinheit zugeführt werden. Eine oder mehrere Ausgangssignal-Sendevorrichtungen können so angeordnet sein, dass sie die Berechnungsergebnisse der Recheneinheit in Ausgangssignale umwandeln, die an andere Teile des Steuersystems des angetriebenen Werkzeugs 20 und/oder die Komponente oder Komponenten, für die die Signale bestimmt sind, weitergeleitet werden. Jede der Verbindungen zu den jeweiligen Komponenten des angetriebenen Werkzeugs 20 zum Empfangen und Senden von Eingangs- und Ausgangssignalen kann die Form eines oder mehrerer Kabel, eines elektronischen Kommunikationsbusses oder einer drahtlosen Verbindung haben.
In den dargestellten Ausführungsformen besteht das angetriebene Werkzeug 20 aus einer Steuereinrichtung 21, kann aber auch ganz oder teilweise mit zwei oder mehreren Steuereinrichtungen oder zwei oder mehreren Steuergeräten ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass das Vorstehende verschiedene Ausführungsbeispiele veranschaulicht und dass die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Der Fachmann wird erkennen, dass die Ausführungsbeispiele modifiziert werden können und dass verschiedene Merkmale der Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, um andere als die hierin beschriebenen Ausführungsformen zu schaffen, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Wie hier verwendet, ist der Begriff „umfassend“ oder „umfasst“ offen und schließt ein oder mehrere angegebene Merkmale, Elemente, Schritte, Komponenten oder Funktionen ein, schließt aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Elemente, Schritte, Komponenten, Funktionen oder Gruppen davon nicht aus.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2013340722 A1 [0007]

Claims

Kraftstoffzufuhranordnung (10) für einen Zweitaktmotor (1) mit Kurbelgehäusespülung, wobei die Anordnung (10) umfasst: - einen Kraftstofftank (5), - eine Kraftstoffeinspritzdüse (7) mit einem Kraftstoffeinlass (9) und einem Kraftstoffrücklaufauslass (11), - eine Kraftstoffpumpe (13), die so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (5) zum Kraftstoffeinlass (9) der Kraftstoffeinspritzdüse (7) pumpt, - eine Rücklaufleitung (15), die den Kraftstoffrücklaufauslass (11) mit dem Kraftstofftank (5) verbindet, und - einen Kraftstoffdruckregler (17), der so konfiguriert ist, dass er einen Betriebskraftstoffdruck der Kraftstoffeinspritzdüse (7) regelt, wobei der Kraftstoffdruckregler (17) in der Rücklaufleitung (15) angeordnet ist.
Anordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinspritzdüse (7) einen Ventilkörper (19) umfasst, der zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich angeordnet ist, um die Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzdüse (7) zu steuern, und wobei der Kraftstoffeinlass (9) über einen Strömungsweg (22), der den Ventilkörper (19) zumindest teilweise umschließt, mit dem Kraftstoffrücklaufauslass (11) in Fluidverbindung steht.
Anordnung (10) nach Anspruch 2, wobei der Kraftstoffeinlass (9) über den Strömungsweg (22) mit dem Kraftstoffrücklaufauslass (11) in Fluidverbindung steht, unabhängig davon, ob sich der Ventilkörper (19) in der offenen oder geschlossenen Stellung befindet.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kraftstoffdruckregler (17) einen Ventilkörper (32), eine flexible Membran (36) und einen Ventilhohlraum (34) aufweist, der mit dem Kraftstoffrücklaufauslass (11) in Fluidverbindung steht, wobei die flexible Membran (36) eine Begrenzungsfläche (36') des Ventilhohlraums (34) bildet und in Richtung des Ventilhohlraums (34) vorgespannt ist, und wobei die flexible Membran (36) betriebsfähig mit dem Ventilkörper (32) verbunden und so konfiguriert ist, dass sie den Ventilkörper (32) auf der Grundlage des Drucks in dem Ventilhohlraum (34) zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position verschiebt.
Anordnung (10) nach Anspruch 4, wobei der Kraftstoffdruckregler (17) einen Ventilsitz (38) umfasst, und wobei der Ventilkörper (32) so konfiguriert ist, dass er an dem Ventilsitz (38) anliegt, wenn er sich in der geschlossenen Position befindet, um eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffrücklaufauslass (11) und dem Kraftstofftank (5) zu schließen, und wobei der Ventilkörper (32) so konfiguriert ist, dass er von dem Ventilsitz (38) angehoben wird, wenn er sich in der offenen Position befindet, um eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffrücklaufauslass (11) und dem Kraftstofftank (5) zu öffnen.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftstoffpumpe (13) eine Membranpumpe ist, die so konfiguriert ist, dass sie unter Ausnutzung der von dem Motor (1) erzeugten Druckschwankungen Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (5) zum Kraftstoffeinlass (9) der Kraftstoffeinspritzdüse (7) pumpt.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung (10) ein Druckbegrenzungsventil (37) umfasst, das in Fluidverbindung mit einem Innenvolumen (5') des Kraftstofftanks (5) steht.
Anordnung (10) nach Anspruch 7, wobei der Kraftstoffdruckregler (17) so konfiguriert ist, dass er sich bei einem ersten vorbestimmten Druck öffnet, und wobei das Druckbegrenzungsventil (37) so konfiguriert ist, dass es sich bei einem zweiten vorbestimmten Druck öffnet, der niedriger ist als der erste vorbestimmte Druck.
Zweitaktmotor (1) mit Kurbelgehäusespülung, der eine Kraftstoffzufuhranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Motor (1) nach Anspruch 9, wobei der Motor (1) ein Kurbelgehäuse (41), einen Einlass (43), der mit dem Kurbelgehäuse (41) verbunden ist, eine Verbrennungskammer (45) und einen Überströmkanal (47) umfasst, der das Kurbelgehäuse (41) und die Verbrennungskammer (45) verbindet, und wobei die Kraftstoffeinspritzdüse (7) der Kraftstoffzufuhranordnung (10) so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff in einen Einspritzraum (29) einspritzt, der zumindest einen Teil des Kurbelgehäuses (41), des Einlasses (43), der Verbrennungskammer (45) oder des Überströmkanals (47) bildet.
Motor (1) nach Anspruch 10, wobei die Kraftstoffzufuhranordnung (10) ein Druckbegrenzungsventil (37) umfasst, das in Fluidverbindung mit einem Innenvolumen (5') des Kraftstofftanks (5) steht, und wobei die Kraftstoffzufuhranordnung (10) einen Entlüftungskanal (39) umfasst, der einen Auslass (37') des Druckbegrenzungsventils (37) mit dem Kurbelgehäuse (41), dem Einlass (43) oder dem Überströmkanal (47) oder mehreren davon fluidmäßig verbindet.
Motor (1) nach Anspruch 11, wobei der Motor (1) eine Steueranordnung (21) umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie einen Öffnungszustand des Druckbegrenzungsventils (37) steuert.
Motor (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Kraftstoffzufuhranordnung (10) einen ersten Drucksensor (51), der so konfiguriert ist, dass er den Kraftstoffdruck an einer Stelle zwischen der Kraftstoffpumpe (13) und dem Kraftstoffdruckregler (17) erfasst, und einen zweiten Drucksensor (52) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er den Fluiddruck am Einspritzraum (29) erfasst, und wobei die Kraftstoffzufuhranordnung (10) eine Steueranordnung (21) umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie die von der Kraftstoffeinspritzdüse (7) eingespritzte Kraftstoffmenge auf der Grundlage der von dem ersten und zweiten Drucksensor (51, 52) erfassten Drücke steuert.
Motor (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Motor (1) ein kleiner, handgehaltener Motor (1) ist.
Handgehaltenes angetriebenes Werkzeug (20) mit einem Werkzeug (61) und einem Motor (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei der Motor (1) zum Antrieb des Werkzeugs (61) ausgebildet ist.