DE102004005772A1

DE102004005772A1 - Kraftstofffilter mit Sperrventil

Info

Publication number: DE102004005772A1
Application number: DE102004005772A
Authority: DE
Inventors: Rolf Preuss
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: DE102004005772B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter. DOLLAR A Ein derartiger Kraftstofffilter wird zum Filtern des Kraftstoffes in einer Brennkraftmaschine verwendet, mit einem Filtereinsatz (1), in den eine Kraftstoffeingangsleitung (2) mündet, und mit einer Kraftstoffausgangsleitung (3) in Strömungsrichtung hinter dem Filtereinsatz (1). DOLLAR A Erfindunggemäß ist in der Kraftstoffausgangsleitung (3) ein Sperrventil (4) angeordnet, welches im Normalbetrieb, bei geringem Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung (3), den Durchsatz durch das Sperrventil (4) offen hält und im Sperrbetrieb, bei zu hohem Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung (3), den Durchsatz durch das Sperrventil (4) bis auf einen Mindestdurchsatz verringert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter zum Filtern des Kraftstoffes in einer Brennkraftmaschine, mit einem Filtereinsatz, in den eine Kraftstoffeingangsleitung mündet, und mit einer Kraftstoffausgangsleitung in Strömungsrichtung hinter dem Filtereinsatz.
Nachteilig an Kraftstofffiltern ist, dass bei einem zu hohen Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung, als Folge von stark verschmutzten Kraftstofffiltern, es zu Kavitationsschäden an dem Einspritzsystem der Brennkraftmaschine kommen kann, wodurch dieses auf Dauer ausfallen kann.

Zur Vermeidung dieser Kavitationsschäden auf Grund von verschmutzten Kraftstofffiltern schlägt die gattungsbildende DE 100 13 905 A1 einen zweiten Kraftstofffilter vor, der bei verschmutztem ersten Kraftstofffilter die Reinigung des Kraftstoffes übernehmen soll. Dies ist mit zusätzlichen Kosten und erhöhtem Bauraum verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstofffilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass Kavitationsschäden am Einspritzsystem mit geringem Aufwand vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass in der Kraftstoffausgangsleitung ein Sperrventil angeordnet ist, welches im Normalbetrieb, bei geringem Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung, den Durchsatz durch das Sperrventil offen hält und im Sperrbetrieb, bei zu hohem Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung, den Durchsatz durch das Sperrventil bis auf einen Mindestdurchsatz verringert, wird bei verschmutztem Filtereinsatz die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine verringert und damit Kavitationsschäden vermieden. Der Betreiber ist somit angehalten, einen Filterwechsel vorzunehmen. Der Mindestdurchsatz durch das Sperrventil sollte zumindest der erforderlichen Leerlaufmenge der Brennkraftmaschine entsprechen, so dass ein Sicherheitsbetrieb möglich ist, um z. B. einer Gefahrensituation zu entgehen.

In bevorzugter Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Sperrventil einen Ventilinnenraum und einen Ventilaußenraum aufweist, der Ventilinnenraum und der Ventilaußenraum über eine Membran voneinander getrennt sind und im Ventilinnenraum die Membran mit einem Ventilteller in Wirkverbindung steht, wobei der Ventilteller im Normalbetrieb von einem Ventilsitzring beabstandet angeordnet ist und im Sperrbetrieb auf dem Ventilsitzring aufsitzt.

Vorteilhafterweise ist im Ventilinnenraum eine Druckfeder angeordnet, welche die Membran und damit den Ventilteller in Offenstellung belastet.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilaußenraum mit der Umgebung, also der Atmosphäre, druckverbunden.

In einer alternativen Ausführungsform ist der Ventilaußenraum geschlossen und steht mit der Kraftstoffeingangsleitung in Verbindung, so dass der Differenzdruck zur Steuerung herangezogen wird.

Hierbei steht bevorzugt der Ventilaußenraum mit der Kraftstoffeingangsleitung über einen Kanal im Gehäuse des Kraftstofffilters in Verbindung.

Zur Einstellung des Mindestdurchsatzes bzw. der Leerlaufmenge ist in einer Ausführungsform in der Membran eine Bohrung angeordnet. Es sind jedoch auch Bypasslösungen, z. B. am Ventilteller oder Ventilsitzring, möglich. Auch sind Bohrungen im Gehäuse oder bewegte Bauteile zur Schaffung eines Bypasses mit einer Drosselfunktion zur Aufrechterhaltung eines Mindestdurchsatzes denkbar.

Bevorzugt ist die Brennkraftmaschine eine selbstzündende Brennkraftmaschine (Dieselmotor).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele näher beschrieben sind. Es zeigen:
1 Schnittdarstellungen eines Kraftstofffilters zum Filtern des Kraftstoffes mit einem Sperrventil im Normalbetrieb (1a) und im Sperrbetrieb (1b), wobei die Atmosphäre den Ventilaußenraum bildet,
2 Schnittdarstellungen eines Kraftstofffilters ähnlich zu 1, jedoch mit einem quer eingebauten Sperrventil,
3 Schnittdarstellungen eines Kraftstofffilters zum Filtern des Kraftstoffes mit einem Sperrventil im Normalbetrieb ( 3a) und im Sperrbetrieb (3b), wobei der Ventilaußenraum geschlossen ist und mit der Kraftstoffeingangsleitung verbunden ist,
1 zeigt einen Kraftstofffilter zum Filtern des Kraftstoffes in einer Brennkraftmaschine (selbstzündende Brennkraftmaschine, Dieselmotor) mit einem Gehäuse 12, in dem ein Filtereinsatz 1 angeordnet ist. Der zu reinigende Kraftstoff gelangt über eine Kraftstoffeingangsleitung 2 in den Kraftstofffilter, durchdringt den Filtereinsatz 1 und verlässt über eine Kraftstoffausgangsleitung 3 den Kraftstofffilter.
In der Kraftstoffausgangsleitung 3 ist ein Sperrventil 4 angeordnet, welches im Normalbetrieb, bei geringem Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung 3, den Durchsatz durch das Sperrventil 4 offen hält und im Sperrbetrieb, bei zu hohem Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung 3, den Durchsatz durch das Sperrventil 4 bis auf einen Mindestdurchsatz verringert. Dieser hohe Saugdruck stellt sich bei verschmutztem Filtereinsatz ein.
Das Sperrventil 4 weist einen Ventilinnenraum 5 und einen Ventilaußenraum 6 auf, wobei beide über eine Membran 7 voneinander getrennt sind. Im Ventilinnenraum 5 steht die Membran 7 mit einem Ventilteller 8 in Wirkverbindung, d. h. ist mit diesem starr verbunden. Außerdem ist im Ventilinnenraum 5 eine Feder 10 angeordnet, welche die Membran 7 und damit den Ventilteller 8 in Offenstellung kraftbeaufschlagt, d. h. den Ventilteller 8 mit Abstand von seinem Ventilsitzring 9 hält (siehe 1a).
Der Ventilaußenraum 6, d. h. die Außenseite der Membran 7, ist mit der Umgebung (Atmosphärendruck) druckverbunden.
Im Sperrbetrieb (siehe 1b), bei einem zu hohen Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung 3, wird die Membran 7 entgegen der Kraft der Feder 10 in Richtung Ventilsitzring 9 verschoben, so dass der Ventilteller 8 auf dem Ventilsitzring 9 aufsitzt. Das Sperrventil 4 ist geschlossen.
Damit bei diesem Sperrbetrieb ein Mindestdurchsatz an Kraftstoff (beispielsweise Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine) durch das Sperrventil 4 aufrechterhalten bleibt, ist in der Membran 7 eine Bohrung 13 eingebracht. Es sind jedoch auch Bypasslösungen, z. B. am Ventilteller oder Ventilsitzring, möglich. Auch sind Bohrungen im Gehäuse oder bewegte Bauteile zur Schaffung eines gedrosselten Bypasses zur Aufrechterhaltung eines Mindestdurchsatzes denkbar.
Im Normalbetrieb des Kraftstofffilters bzw. der Brennkraftmaschine ist der Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung 3 gering, so dass das Sperrventil 4 geöffnet ist. Bei einem hohen Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung 3 hingegen drückt die Membran 7 den Ventilteller 8 auf den Ventilsitzring 9, so dass das Sperrventil 4 sich im Sperrbetrieb befindet und nur noch ein Notbetrieb der Brennkraftmaschine möglich ist.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftstofffilter analog zu 1, nur ist hier das Sperrventil 4, im Gegensatz zu dem von 1, quer eingebaut.
Die in 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen dadurch, dass hier der Differenzdruck zwischen der Kraftstoffausgangsleitung 3 und der Kraftstoffeingangsleitung 2 zur Steuerung des Sperrventils 4 bzw. der Membran 7 herangezogen wird.
Zur Verdeutlichung zeigt 3 in Schnitten einen Kraftstofffilter mit einem Sperrventil 4 im Normalbetrieb (3a) und im Sperrbetrieb (3b), wobei der Ventilaußenraum 6 geschlossen ist und mit der Kraftstoffeingangsleitung 2 über einen Kanal 11 verbunden ist. Gleiche Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren benennen auch hier gleiche Teile.
Im Normalbetrieb ist der Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung 3 gering, so dass die Membran 7 und damit der Ventilteller 8 mit Abstand vom Ventilsitzring 9 angeordnet ist. Die Kraft der Feder 10 ist in diesem Fall höher als die von dem Druck in der Kraftstoffeingangsleitung 2 ausgeübte Kraft.
Im Sperrbetrieb bei einem hohen Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung 3 ist die von dem Druck im Ventilaußenraum 6 ausgeübte Kraft höher als die im Ventilinnenraum 5 herrschende Kraft, so dass die Membran 7 bzw. der Ventilteller 8 auf den Ventilsitzring 9 gedrückt wird.
Damit im Sperrbetrieb ein Mindestdurchsatz an Kraftstoff (Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine) durch das Sperrventil 4 aufrechterhalten bleibt, ist eine Bypasslösung, z. B. am Ventilteller 8 oder Ventilsitzring 9, vorgesehen. Auch sind Bohrungen im Gehäuse oder bewegte Bauteile zur Schaffung eines Bypasses zur Aufrechterhaltung eines Mindestdurchsatzes denkbar.

1: Filtereinsatz
2: Kraftstoffeingangsleitung
3: Kraftstoffausgangsleitung
4: Sperrventil
5: Ventilinnenraum
6: Ventilaußenraum
7: Membran
8: Ventilteller
9: Ventilsitzring
10: Feder
11: Kanal
12: Gehäuse
13: Entlüftungsbohrung

Claims

Kraftstofffilter zum Filtern des Kraftstoffes für eine Brennkraftmaschine, mit einem Filtereinsatz (1), in den eine Kraftstoffeingangsleitung (2) mündet, und mit einer Kraftstoffausgangsleitung (3) in Strömungsrichtung hinter dem Filtereinsatz (1), dadurch gekennzeichnet, dass in der Kraftstoffausgangsleitung (3) ein im Normalbetrieb, bei geringem Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung (3), den Durchsatz durch das Sperrventil (4) offen haltendes und im Sperrbetrieb, bei zu hohem Saugdruck in der Kraftstoffausgangsleitung (3), den Durchsatz durch das Sperrventil (4) bis auf einen Mindestdurchsatz verringerndes Sperrventil (4) angeordnet ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (4) einen Ventilinnenraum (5) und einen Ventilaußenraum (6) aufweist, dass der Ventilinnenraum (5) und der Ventilaußenraum (6) über eine Membran (7) voneinander getrennt sind und im Ventilinnenraum (5) die Membran (7) mit einem Ventilteller (8) in Wirkverbindung steht, wobei der Ventilteller (8) im Normalbetrieb von einem Ventilsitzring (9) beabstandet angeordnet ist und im Sperrbetrieb auf dem Ventilsitzring (9) aufsitzt.
Kraftstofffilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilinnenraum (5) eine Druckfeder (10) angeordnet ist, welche die Membran (7) und damit den Ventilteller (8) in Offenstellung belastet.
Kraftstofffilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilaußenraum (6) mit der Umgebung druckverbunden ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilaußenraum (6) geschlossen ist und mit der Kraftstoffeingangsleitung (2) in Verbindung steht.
Kraftstofffilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilaußenraum (6) mit der Kraftstoffeingangsleitung (2) über einen Kanal (11) im Gehäuse (12) des Kraftstofffilters in Verbindung steht.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Membran (7) eine Bohrung (13) angeordnet ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (4) mit einer Bypassleitung versehen ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine eine selbstzündende Brennkraftmaschine ist.