DE102004008263A1

DE102004008263A1 - Kraftstoffilter mit Wasserabscheidung

Info

Publication number: DE102004008263A1
Application number: DE102004008263A
Authority: DE
Inventors: Rolf Preuss
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter mit integrierter Wasserabscheidung. DOLLAR A Ein derartiger Kraftstofffilter mit integrierter Wasserabscheidung wird zum Filtern des Kraftstoffs in einer Brennkraftmaschine verwendet, mit einem Filtereinsatz 21, in den eine Kraftstoffeingangsleitung 22 mündet, und mit einer Kraftstoffausgangsleitung 23 in Strömungsrichtung hinter dem Filtereinsatz 21. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist in der Kraftstoffausgangsleitung 23 ein Sperrventil 32 angeordnet, welches bei einem hohen Wasserstand im Wasserauffangbehälter 37 den Durchsatz durch die Kraftstoffausgangsleitung 23 bis auf einen Mindestdurchsatz verringert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter mit integrierter Wasserabscheidung zum Filtern des Kraftstoffs einer Brennkraftmaschine, mit einem Filtereinsatz in den eine Kraftstoffeingangsleitung mündet und mit einer Kraftstoffausgangsleitung in Strömungsrichtung hinter dem Filtereinsatz sowie mit einem geodätisch unterhalb des Filtereinsatzes angeordneten Wasserauffangbehälter.
Nachteilig an Kraftstofffiltern mit integrierter Wasserabscheidung ist, dass bei einem zu hohen Wasserstand im Wasserauffangbehälter als Folge von unterlassener Wartung bzw. unterlassener Entleerung der abgeschiedenen Wassermenge, eine weitere Abscheidung infolge des bis in den Filtereinsatz aufgestauten Wassers nicht mehr erfolgt und somit mit Wasser versetzter Kraftstoff in das Einspritzsystem der Brennkraftmaschine gelangt und dort zu Kavitationsschäden führt.

Zur Vermeidung solcher Kavitationsschäden schlägt die DE 101 35 592 A1 einen Wassersensor vor, der bei einem zu hohen Wasserstand im Wasserauffangbehälter ein Warnsignal auslöst, woraufhin eine Bedienungsperson bzw. der Betreiber das abgeschiedene Wasser ablassen soll. Dies wird jedoch oftmals unterlassen, so dass es trotz des Warnsignals zu Schäden oder zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kraftstofffilter mit integrierter Wasserabscheidung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine betreffend Kavitationsschäden am Einspritzsystem zu erhöhen.

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

Dadurch, dass in der Kraftstoffausgangsleitung ein Sperrventil angeordnet ist, welches bei einem hohen Wasserstand im Wasserauffangbehälter den Durchsatz durch die Kraftstoffausgangsleitung bis auf einen Mindestdurchsatz verringert, ist der Betreiber gezwungen das abgeschiedene Wasser abzulassen, da die Brennkraftmaschine nur noch mit einer reduzierten Leistung betreibbar ist. 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. Dadurch, dass nunmehr gezwungenermaßen das abgeschiedene Wasser abgelassen wird, ist das Auftreten von Kavitationsschäden infolge von Wassereintritt am Einspritzsystem ausgeschlossen.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Sperrventil ein Magnetventil, welches im bestromten Zustand die Kraftstoffausgangsleitung geöffnet hält und im stromlosen Zustand die Kraftstoffausgangsleitung verschließt.

Hierbei ist das Magnetventil bevorzugt durch einen Wassersensor gesteuert, wobei bei niedrigem Wasserstand im Wasserauffangbehälter der Wassersensor das Magnetventil bestromt und bei hohem Wasserstand oder bei nicht arbeitendem Wassersensor das Magnetventil stromlos hält.

Damit bei einem Ausfall des Wassersensors das Magnetventil schließt, weist der auslenkende Teil des Magnetventils in einer bevorzugten Ausführungsform einen Sperrkolben auf, der von einer Druckfeder in eine die Kraftstoffausgangsleitung verschließende Sperrstellung kraftbeaufschlagt ist.

In einer alternativen Ausführungsform weist das Sperrventil einen Einsatz auf, der sich bei Wasserkontakt auflöst und dadurch ein vorgespanntes mechanisches Schließventil freigibt, welches die Kraftstoffausgangsleitung anschließend verschließt.

Vorteilhafterweise ist das Schließventil ein über eine Druckfeder in Schließstellung vorgespannter Kolben, der mit dem Einsatz im trockenen Zustand fest verbunden ist und bei Auflösung des Einsatzes dieser Verbund gelöst ist.

Zweckmäßigerweise ist der Einsatz eine Patrone, die konzentrisch vom Filtereinsatz umgeben ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Sperrventil ein kraftstoffdurchlässiger Einsatz, der bei Wasserkontakt quillt und dadurch die Kraftstoffausgangsleitung verschließt.

Bei einer Entfernung des Einsatzes schließt das Schließventil oder das Sperrventil die Kraftstoffausgangsleitung automatisch, wodurch auch bei einer Manipulation am Kraftstofffilter bei einem überhöhten Wasserstand nur ein leistungsreduzierter Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist.

Zur Aufrechterhaltung eines Leerlaufbetriebs der Brennkraftmaschine auch bei geschlossener Kraftstoffausgangsleitung bzw. zu hohem Wasserstand im Kraftstofffilter weist das Sperrventil bevorzugt eine als Drossel wirkende Bypassleitung auf.

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 Schnittendarstellungen eines Kraftstofffilters mit Wasserabscheidung und Magnetventil im Normalbetrieb (1c) und im Sperrbetrieb (1b),

2 eine Schnittdarstellung eines Kraftstofffilters mit Wasserabscheidung und einem Einsatz, der sich bei Wasserkontakt auflöst, mit mechanischem Schließventil,

3 eine Schnittdarstellung eines Kraftstofffilters mit Wasserabscheidung mit einer Schutzfunktion vor Entfernung de Einsatzes,

4 eine Schnittdarstellung eines Kraftstofffilters mit Wasserabscheidung, der einen quellfähigem Einsatz aufweist,

5 eine Schnittdarstellung eines Kraftstofffilters mit Wasserabscheidung, ähnlich 4, jedoch mit einem anders geformten Einsatz und

6 eine Schnittdarstellung eines Kraftstofffilter mit Wasserabscheidung, ähnlich 5, jedoch mit Schutz vor Entfernung des Einsatzes.

1 zeigt verschiedene Schnitte eines Kraftstofffilters mit integrierter Wasserabscheidung zum Filtern des Kraftstoffs in einer Brennkraftmaschine, mit einem Filtereinsatz 21, in den eine Kraftstoffein gangsleitung 22 mündet und mit einer Kraftstoffausgangsleitung 23 in Strömungsrichtung hinter dem Filtereinsatz 21, wobei in dem Wasserauffangbehälter 37 des Kraftstofffilters ein Wassersensor 25 angeordnet ist. Sammelt sich zu viel Wasser in dem Wasserauffangbehälter 37 und droht das Wasser in den Filtereinsatz 21 zu gelangen, so sperrt das Sperrventil 32 den Durchgang durch die Kraftstoffausgangsleitung 23 bis auf einen Durchsatz, der beispielsweise nur noch einen Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.

In der in der 1 beschriebenen Ausführungsform ist das Sperrventil 32 ein Magnetventil 24, welches im bestromten Zustand die Kraftstoffausgangsleitung 23 öffnet (Normalbetrieb) und im stromlosen Zustand die Kraftstoffausgangsleitung 23 verschließt (Sperrbetrieb). Unter Verschließen wird nachfolgend immer ein Verschließen bis auf einen Mindestdurchsatz verstanden.

Damit dieser Schließvorgang von der Wassermenge im Wasserauffangbehälter 37 abhängt, wird das Magnetventil 24 durch den Wassersensor 25 gesteuert, wobei bei niedrigem Wasserstand der Wassersensor 25 das Magnetventil 24 bestromt und bei hohem Wasserstand oder bei nicht arbeitendem Wassersensor 25 stromlos hält.

1b zeigt das Magnetventil 24 im stromlosen Zustand, d.h. der Wassersensor 25 ist entweder nicht in Betrieb oder detektiert einen zu hohen Wasserstand. In diesem Fall ist das Magnetventil 24 geschlossen. Hierzu ist der auslenkende Teil des Magnetventils 24 mit einem Sperrkolben 26 verbunden, der von einer Druckfeder 27 in eine die Kraftstoffausgangsleitung 23 verschließende Sperrstellung kraftbeaufschlagt ist. Der Betreiber ist in diesem Fall gezwungen, das abgeschiedene Wasser abzulassen.

1c zeigt das Magnetventil 24 im bestromten Zustand, d.h. der Wassersensor 25 arbeitet und detektiert einen niedrigen Wasserstand. In diesem Fall zieht die Spule des Magnetventils 24 den Sperrkolben 26 entgegen der Kraft der Druckfeder 27 an und hält so die Kraftstoffausgangsleitung 23 geöffnet.

2 zeigt einen Kraftstofffilter mit einem Sperrventil 32, welches einen Einsatz 28 umfasst, der sich bei Wasserkontakt auflöst und dadurch ein vorgespanntes mechanisches Schließventil 29 freigibt. Dieses Schließventil 29 verschließt anschließend die Kraftstoffausgangsleitung 23.

Der Einsatz 28 muss ohne Wasserkontakt kraftstoffdurchlässig sein.

Der Einsatz 28 ist in dieser Ausführungsform als Patrone ausgebildet.

Damit nach Auflösung des Einsatzes 28 der Durchgang durch die Kraftstoffausgangsleitung 23 gesperrt wird, ist das Schließventil 29 mit einer Druckfeder 27 versehen, die einen Kolben 30 in Schließstellung der Kraftstoffausgangsleitung 23 kraftbeaufschlagt. Der Kolben 30 ist mit dem Einsatz 28 verbunden, so dass bei Auflösung des Einsatzes 28 diese Verbindung aufgelöst wird und dadurch der Kolben 30 die Kraftstoffausgangsleitung 23 verschließt.

3 zeigt eine Ausführungsform ebenfalls mit einem Einsatz 28, der sich bei Wasserkontakt auflöst und mit einem Schließventil 29 verbunden ist. Das Schließventil 29 ist hier jedoch so ausgebildet, dass bei einer Herausnahme des Einsatzes 28 das Schließventil 29 die Kraftstoffausgangsleitung 23 automatisch schließt. Hierzu ist ein Kolben 30 in einem Rohr 33 geführt und ist mit dem Einsatz 28 verbunden. Bei Auflösung des Einsatzes 28 drückt eine Druckfeder 27 über einen Stab 34 den Kolben 30 im Rohr 33 über eine Einlasszone 35 in der Kraftstoffausgangsleitung 23, wodurch diese verschlossen wird.

4 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Sperrventil 32 ein kraftstoffdurchlässiger Einsatz 31 ist, der jedoch bei Wasserkontakt quillt und dadurch die Kraftstoffausgangsleitung 23 verschließt. Je nach verwendetem Quellmaterial quillt der Einsatz 31 langsam an, so dass der Durchgang langsam verschlossen wird.

5 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie 4, wobei hier jedoch der quellfähige Einsatz 31 pfeilförmig mit einer kegelförmigen Einbuchtung 36 ausgebildet ist. Hierdurch ist die Oberfläche des Einsatzes 31 vergrößert.

6 zeigt eine Ausführungsform ähnlich 5, wobei hier jedoch bei einer Herausnahme des Einsatzes 31 ein Schließventil 29 die Kraftstoffausgangsleitung 23, wie schon an Hand der 3 beschrieben, automatisch verschließt.

Zur Aufrechterhaltung eines Leerlaufbetriebes der Brennkraftmaschine auch bei geschlossener Kraftstoffausgangsleitung 23 bzw. zu hohem Wasserstand im Kraftstofffilter ist das Sperrventil 32 bzw. das Schließventil 29 in allen Ausführungen mit einer Bypassleitung versehen.

21: Filtereinsatz
22: Kraftstoffeingangsleitung
23: Kraftstoffausgangsleitung
24: Magnetventil
25: Wassersensor
26: Sperrkolben
27: Druckfeder
28: Einsatz
29: Schließventil
30: Kolben
31: quellfähiger Einsatz
32: Sperrventil
33: Rohr
34: Stab
35: Einlasszone
36: Einbuchtung
37: Wasserauffangbehälter

Claims

Kraftstofffilter mit integrierter Wasserabscheidung zum Filtern des Kraftstoffs einer Brennkraftmaschine, mit einem Filtereinsatz (21), in den eine Kraftstoffeingangsleitung (22) mündet und mit einer Kraftstoffausgangsleitung (23) in Strömungsrichtung hinter dem Filtereinsatz (21), sowie mit einem geodätisch unterhalb des Filtereinsatzes (21) angeordneten Wasserauffangbehälter (37), dadurch gekennzeichnet, dass in der Kraftstoffausgangsleitung (23) ein bei einem hohen Wasserstand im Wasserauffangbehälter (37) den Durchsatz durch die Kraftstoffausgangsieitung (23) bis auf einen Mindestdurchsatz verringertes Sperrventil (32) angeordnet ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (32) ein Magnetventil (24) ist, welches im bestromten Zustand die Kraftstoffausgangsleitung (23) geöffnet hält und im stromlosen Zustand die Kraftstoffausgangsleitung (23) verschließt.
Kraftstofffilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (24) durch einen Wassersensor (25) gesteuert ist, wobei bei niedrigem Wasserstand im Kraftstofffilter der Wassersensor (25) das Magnetventil (24) bestromt und bei hohem Wasserstand oder bei nicht arbeitendem Wassersensor (25) das Magnetventil (24) stromlos hält.
Kraftstofffilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der auslenkende Teil des Magnetventils (24) einen Sperrkolben (26) aufweist, der von einer Druckfeder (27) in eine die Kraftstoffausgangsleitung (23) verschließende Sperrstellung kraftbeaufschlagt ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (32) einen sich bei Wasserkontakt auflösenden Einsatz (28) aufweist, das ein die Kraftstoffausgangsleitung (23) anschließend verschließendes vorgespanntes mechanisches Schließventil (29) beherrscht.
Kraftstofffilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließventil (29) ein über eine Druckfeder (27) in Schließstellung vorgespannter Kolben (30) ist, der mit dem Einsatz (28) im trockenen Zustand fest verbunden ist und bei Auflösung des Einsatzes (28) der Verbund gelöst ist.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (28) eine Patrone ist, die konzentrisch vom Filtereinsatz (21) umgeben ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (32) eine bei Wasserkontakt quellender und demzufolge die Kraftstoffausgangsleitung (23) verschließender kraftstoffdurchlässiger Einsatz (31) ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Entfernen des Einsatz (31) das Schließventil (29) oder das Sperrventil (32) die Kraftstoffausgangsleitung (23) automatisch schließt.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (32) eine Bypassleitung aufweist.