DE102008048228A9

DE102008048228A9 - Kraftstofffilter

Info

Publication number: DE102008048228A9
Application number: DE102008048228A
Authority: DE
Inventors: Jörg Schoerner
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-05-27
Also published as: DE102008048228A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstofffilter, mit einem ersten Druckraum und einem zweiten Druckraum, wobei die beiden Druckräume in einem Filtergehäuse angeordnet sind, und mit einer die beiden Druckräume trennenden Trennwand und mit Ein- und Auslassöffnungen, durch welche der Kraftstoff nacheinander durch die Druckräume strömt, wobei die Trennwand zumindest bereichsweise als Heizelement ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine weist üblicherweise einen Kraftstofftank auf, in welchem ein Kraftstoffvorrat für die Brennkraftmaschine gespeichert wird. Zudem ist eine Saugpumpe oder Umschlagpumpe vorgesehen, mit welcher der Kraftstoff vom Kraftstofftank zur Brennkraftmaschine gefördert wird. Brennkraftmaschinen, in denen der Kraftstoff in die Verbrennungsräume eingespritzt wird, weisen zudem jeweils eine Einspritzpumpe als Hochdruckpumpe auf, um das Einspritzen des Kraftstoffs unter hohem Druck zu ermöglichen.
Für derartige Kraftstoffsysteme sind Kraftstofffilter bekannt, mit denen Fremdstoffe wie beispielsweise Schmutzpartikel und Wasser aus dem Kraftstoff abgeschieden werden, bevor dieser der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Dabei sind sowohl Systeme bekannt, bei denen ein Kraftstofffilter den Kraftstoff nur vor oder nur hinter der Saugpumpe bzw. Umschlagpumpe reinigt, als auch Systeme, bei denen Kraftstofffilter den Kraftstoff sowohl vor als auch hinter der Saugpumpe bzw. Umschlagpumpe reinigen.
Die DE 20 2006 007 960 U1 offenbart einen Kraftstofffilter mit einem doppelwandigen Filtergehäuse, in welchem ein hohlzylindrisches Filterelement angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen den beiden Wanderungen des Filtergehäuses wird von erwärmtem Kühlwasser durchströmt und erwärmt somit den durch den Filter strömenden Kraftstoff. Zusätzlich ist zur Erwärmung des Kraftstoffs eine Patrone im Inneren des Filterelementes angeordnet.
Aus der DE 10 2006 034 077 A1 ist ein Flüssigkeitsfilter mit einem Filtergehäuse bekannt, in welchem ein Filterelement angeordnet ist. Das aus Kunststoff gefertigte Filtergehäuse weist eine in den Kunststoff eingespritzte metallische Heizbahn auf, die zur Erwärmung der Flüssigkeit im Filter dient.
Bei den vorgenannten Filtern ist nachteilig, dass lediglich eine einstufige Filterwirkung vorgesehen ist. Die für moderne Einspritzpumpe erforderliche Reinheit des Kraftstoffs kann mit derartigen Filtern nicht zuverlässig sichergestellt werden. Zudem wird vom Halteelement die Wärmeenergie nur unzureichend auf die zu erwärmende Flüssigkeit übertragen.
Die DE 600 09 938 T2 zeigt einen Kraftstofffiltereinsatz mit zwei Filterelementen, wobei beide Filterelemente in getrennten Druckräumen angeordnet sind, also strömungsmäßig und druckmäßig voneinander getrennt sind. Über eine erste Einlassöffnung, die im Filtergehäuse vorgesehen ist, fließt Kraftstoff vom Vorratstank durch ein erstes Filterelement, und von dort durch eine erste Auslassöffnung, die im Filtergehäuse vorgesehen ist, zu einer Saugpumpe. Die Saugpumpe fördert den vorgefilterten Kraftstoff unter Druckerhöhung über eine zweite Einlassöffnung, die im Filtergehäuse vorgesehen ist, zu dem zweiten Filterelement. Der Kraftstoff fließt durch das zweite Filterelement und gelangt als feingefilterter Kraftstoff durch eine zweite Auslassöffnung des Filtergehäuses zur Brennkraftmaschine.
Nachteilig bei diesem Kraftstofffilter ist, dass bei tiefen Temperaturen nicht ausgeschlossen werden kann, dass der Kraftstoff selbst, oder vom Kraftstoff abgeschiedenes Wasser, innerhalb des Gehäuses des Kraftstofffilters erstarren kann, wodurch der Durchgang durch den Kraftstofffilter blockiert oder zumindest unzulässig vermindert werden kann.
Die Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kraftstofffilter zu schaffen, der eine möglichst hohe Reinheit des Kraftstoffs und eine hohe Betriebssicherheit auch bei niedrigen Temperaturen aufweist.
Die Aufgabe wird durch einen Kraftstofffilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung schlecht mit anderen Worten vor die Trennwand zwischen den beiden Druckräumen zur Beheizung des Kraftstoffs zu nutzen. Die Wärmeabgabe dieser Trennwand erfolgt an beiden Oberflächen zum Kraftstoff, und nicht etwa zur Umgebungsluft, so dass eine optimal intensive Beheizung des Kraftstoffs sichergestellt ist. Dadurch, dass der vorschlagsgemäße Kraftstofffilter eine zweistufige Filtration des Kraftstoffs bewirkt, kann die gewünschte sehr hohe Reinheit des Kraftstoffs erzielt werden.
Vorteilhaft ist das Filtergehäuse mit wenigstens einem Schraubdeckel verschließbar, so dass die Filterelemente einzeln oder gemeinsam ausgewechselt werden können.
Dabei kann vorteilhaft das Heizelement, also die das Heizelement aufweisende Trennwand, mit dem Schraubdeckel verbunden bzw. verbindbar sein, so dass es gemeinsam mit dem Schraubdeckel, und gegebenenfalls gemeinsam mit dem Schraubdeckel und dem Filterelement, aus dem Filtergehäuse entnommen werden kann.
Das Heizelement kann mit wenigstens einem Filterelement verbunden sein bzw. verbindbar sein, so dass sie im Verbund mit wenigstens einem Filterelement aus dem Filtergehäuse entnommen werden kann.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Heizelement mit dem Filtergehäuse verbunden bzw. verbindbar ist, so dass ein einfa cher Anschluss der Versorgungsleitungen, beispielsweise elektrischer Zuleitungen, über das Filtergehäuse zum Heizelement erfolgen kann.
Das Heizelement kann vorteilhaft als elektrische Widerstandheizung ausgestaltet sein, so dass zur Wärmeerzeugung lediglich eine Stromleitung von einem im Motorraum eines Fahrzeugs üblicherweise vorhandenen Generator zum Heizelement vorgesehen sein muss.
Das Heizelement kann als Konvektor ausgestaltet sein, der von einem Fluid durchströmt wird, wobei in diesem Fall auf einfache Weise die Kühlflüssigkeit oder das Schmieröl des Motors als ein solches Fluid genutzt werden kann.
Eine einfache und preisgünstige Ausführung der Erfindung ergibt sich, wenn der Schraubdeckel und die Trennwand einstückig aus Kunststoff hergestellt sind, so dass das Gewicht der Bauteile reduziert wird und durch die verringerte Anzahl der Bauteile auch der Montageaufwand reduziert wird.
Vorteilhaft kann das Heizelement durch Umspritzen in die Trennwand integriert sein, so dass eine sehr wirtschaftliche Fertigung ermöglicht wird.
Vorteilhaft kann die Trennwand einen Wasserstandssensor aufweisen, mit Versorgungs- und/oder Signalleitungen, auch auf diese Weise kann besonders wirtschaftlich unter Verwendung möglichst weniger einzeln zu handhabender Bauteile der Filter gefertigt werden und insbesondere montiert werden. Zudem ergibt sich auf diese Weise die Möglichkeit, den Wasserstand bei einer konzentrischen Filteranordnung nicht nur für den äußeren Bereich des Filters, sondern auch für den zentralen, inneren Raum des Filters zu überwachen. Typischerweise kann dort ein Feinfilter vorgesehen sein, wobei eine Wasserabscheidung an sich schon erfolgen sollte, bevor der Kraftstoff in den Feinfilter gelangt. Für ggf. doch in den Feinfilter gelangende Wasseranteile kann mittels eines im zentralen Filterraum vorgesehenen, zusätzlichen Wasserstandssensors ein besonders hohes Maß an Sicherheit für die Kraftstoffversorgung einer nachgeschalteten Brennkraftmaschine erzielt werden, indem auch in diesem zentralen Raum eine Erfassung der dort ggf. vorhandenen Wassermenge erfolgen kann.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die elektrischen Versorgungs- und/oder Signalleitungen durch Umspritzen in die Trennwand und den Schraubdeckel integriert sind, so dass einerseits keine zusätzlichen Leitungen verlegt werden müssen und zudem ggf. auf eine Isolierung der elektrischen Leiter verzichtet werden kann, so dass insgesamt eine besonders wirtschaftliche Ausgestaltung des Filters ermöglicht wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel eines vorschlagsgemäßen Filters wird anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
1 ein Kraftstoffsystem, welches zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff dient, in einer diagrammartigen Darstellung und
2 einen Längsschnitt durch einen vorschlagsgemäß ausgestalteten Kraftstofffilter.
In 1 ist mit 1 insgesamt ein Kraftstoffsystem bezeichnet, wie es bei beispielweise in Kraftfahrzeugen zur Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine dient. Ein Vorrat an Kraftstoff wird in einem Kraftstofftank 2 gelagert und gelangt über eine Zuführleitung 3 zu einer ersten Einlassöffnung 4, die in einem Kraftstofffilter 5 vorgesehen ist. Der Kraftstoff durchströmt den Kraftstofffilter 5 und gelangt aus einer ersten Auslassöffnung 6 und durch eine Zwischenleitung 7 zu einer als Saug- und Umschlagpumpe ausgestalteten Pumpe 8. Der aus der Druckseite der Pumpe 8 ausströmende Kraftstoff wird über eine Pumpenleitung 9 zu einer zweiten Einlassöffnung 10 im Kraftstofffilter 5 gefördert. Der bislang vorgefilterte Kraftstoff gelangt nun in eine zweite Filterkammer des Kraftstofffilters 5 und fließt anschließend über eine zweite Auslassöffnung 11 durch eine Reinfluidleitung 12 zu einem angedeuteten Verbrennungsmotor, an welchem eine Einspritzpumpe 14 vorgesehen ist, in die der Kraftstoff gelangt und die nochmals den Druck des Kraftstoffes erhöht und ihn in die Verbrennungsräume des Verbrennungsmotors einspritzt. Überschüssiger Kraftstoff fließt über eine Rücklaufleitung 15 zurück in den Kraftstofftank 2.
In 2 ist der Kraftstofffilter 5 in einem Längsschnitt bzw. Vertikalschnitt dargestellt:
Der Kraftstofffilter 5 weist ein Filtergehäuse 30 auf. Dieses bildet in seinem Inneren zwei Filterkammern aus, die als unterschiedliche Druckräume 16 und 17 ausgestaltet sind. Dabei wird der erste, zentrale Druckraum 16 konzentrisch von dem äußeren Druckraum 17 umgeben. In beiden Druckräumen 16 und 17 befindet sich jeweils ein Filterelement 18 bzw. 19, welches einen Ringquerschnitt aufweist.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, die beiden unterschiedlichen Filterkammern nicht konzentrisch, sondern in axialer Richtung des Filtergehäuses 30 hintereinander angeordnet auszubilden, so dass dementsprechend das Filtergehäuse 30 quergeteilt ausgestaltet wäre, um die beiden unterschiedlichen Druckräume zu verwirklichen.
Das Filtergehäuse 30 ist oben offen, so dass die Filterelemente 18 und 19 im Rahmen regelmäßiger Wartungsarbeiten ausgewechselt werden können. Hierzu ist das Filtergehäuse 30 mittels eines Schraubdeckels 20 verschlossen, wobei an den Schraub deckel 20 eine ringförmige Trennwand 21 anschließt, welche die beiden Filterkammern und somit die beiden Druckräume 16 und 17 voneinander räumlich und drucktechnisch trennt. In ihrem unteren Bereich ist die Trennwand 21 gegenüber dem Filtergehäuse 30 mit einer Dichtung 22 abgedichtet. Das Filtergehäuse bildet in diesem unteren und mittleren Bereich ebenfalls eine ähnlich ringförmige Trennwand 31 aus.
Die Trennwand 21 weist ein Heizelement 23 auf, welches in die Trennwand 21 integriert ist, beispielsweise in Form eines metallischen Widerstandsheizelementes, welches von dem Werkstoff der Trennwand 21, beispielsweise einem Kunststoff, umspritzt ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Heizelement 23 selbst die Trennwand 21 bildet. Jedenfalls überträgt das Heizelement 23 die Wärme gleichzeitig in beide Druckräume 16 und 17, so dass der im Kraftstofffilter 5 befindliche Kraftstoff sehr effizient erwärmt werden kann.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, das Heizelement 23 lösbar am Schraubdeckel 20 anzuordnen, wobei jedoch eine Abdichtung vorgesehen ist, um einen Strömungskurzschluss vom äußeren Druckraum 17 zum zentralen Druckraum 16 zu verhindern. Weiterhin kann abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, das Heizelement 23 fest am Filtergehäuse anzuordnen, beispielsweise an der oder in Verlängerung der vom Filtergehäuse 30 ausgebildeten Trennwand 31. Schließlich kann abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, das Heizelement 23 an einem der Filterelemente 18 bzw. 19 anzuordnen, entweder fest mit dem jeweiligen Filterelement verbunden, oder lösbar daran befestigt.
Der vom Kraftstofftank 2 kommende Kraftstoff gelangt durch die erste Einlassöffnung 4 in den ersten Druckraum 16. Der ungefilterte Kraftstoff durchströmt das erste Filterelement 18 radial von außen nach innen. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Kraft stoff nicht nur gefiltert wird, sondern dass auch im Kraftstoff befindliche Wasseranteile am Filterelement 18 abgeschieden werden. Über ein zentral angeordnetes Ablaufrohr 25 gelangt der vorgefilterte Kraftstoff zur ersten Auslassöffnung 6. Wie anhand von 1 erläutert, gelangt der vorgefilterte Kraftstoff in die Pumpe 8 und von dort in die zweite Einlassöffnung 10, durch welche der vorgefilterte Kraftstoff in den äußeren, zweiten Druckraum 17 gelangt. Auch das zweite Filterelement 19 wird radial von außen nach innen durchströmt, wobei auch hier je nach Wahl des Materials für das Filterelement 19 nicht nur eine Filtration vorgesehen sein kann, sondern ggf. auch erneut eine Wasserabscheidung erfolgen kann.
Das von den Filterelementen 18 und 19 abgeschiedene Wasser sammelt sich in den unteren Regionen der Druckräume 16 und 17, die als Wassersammelräume 26 und 27 gekennzeichnet sind.
Bei Erreichen eines Grenzfüllstandes im Wassersammelraum 26 bzw. 27 wird eine Alarmmeldung abgegeben. Hierzu sind Wasserstandssensoren vorgesehen:
Ein erster Wasserstandssensor 28 ist in der äußeren Gehäusewandung des Filtergehäuses 30 vorgesehen und erstreckt sich in den äußeren Druckraum 17. Ein zweiter Wasserstandssensor 29 ist am Heizelement 23 angeordnet bzw. an der Trennwand 21 und erstreckt sich nach unten in den ersten Druckraum 16.
Die das Heizelement 23 aufnehmende Trennwand 21 ist einstückig mit dem übrigen Schraubdeckel 20 aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt. Die elektrischen Anschlüsse für das als Widerstandsheizbahn ausgestaltete Heizelement 23 sind am Deckel 20 angeordnet. Auch der Wasserstandssensor 29 und dessen Signalleitungen bzw. Versorgungsleitungen können in die Trennwand 21 eingebettet sein und ggf. auch zur Außenseite des Schraubdeckels 20 führen.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das Heizelement 23 als ein Fluid durchströmter Konvektor ausgeführt ist. In diesem Fall kann vorteilhaft vorgesehen sein, das Heizelement 23 fest am Filtergehäuse 30 anzuordnen, so dass die Leitungsführung der Fluidleitung möglichst einfach erfolgen kann und keine Abdichtung gegenüber dem Filtergehäuse 30 erforderlich wird. Als Fluid kann in einem solchen Fall beispielsweise ein ohnehin bei der Brennkraftmaschine vorhandenes Fluid dienen, beispielsweise die Kühlflüssigkeit oder das Schmieröl der Brennkraftmaschine.
Die Darstellung gemäß 2 ist lediglich rein beispielhaft und schematisch. Die Größenverhältnisse zwischen den einzelnen Bauteilen und Kammern können von der dargestellten Zeichnung abweichen. Auch kann vorgesehen sein, zunächst in einer ersten Filtrationsstufe den äußeren Druckraum 17 als Vorfilterkammer zu nutzen, und den zentralen Druckraum 16 als zweite, Feinfiltrationsstufe zu nutzen.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite Filterelement 19 über Rastelement 24 lösbar mit dem Schraubdeckel 20 verbunden, so dass das Heizelement 23 zusammen mit dem äußeren Filterelement 19 aus dem Filtergehäuse 30 entnommen werden kann.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass auch das erste Filterelement 18, oder ggf. nur das erste Filterelement 18, über Rastelemente lösbar mit dem Schraubdeckel 20 verbunden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202006007960 U1 [0004]
- DE 102006034077 A1 [0005]
- DE 60009938 T2 [0007]

Claims

Kraftstofffilter, mit einem ersten Druckraum (16) und einem zweiten Druckraum (17), wobei die beiden Druckräume (16, 17) in einem Filtergehäuse (30) angeordnet sind, und mit einer die beiden Druckräume (16, 17) trennenden Trennwand (21), und mit Ein- und Auslassöffnungen (4, 6, 10, 11), durch welche der Kraftstoff nacheinander durch die Druckräume (16, 17) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (21) zumindest bereichsweise als Heizelement (23) ausgeführt ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Druckraum (16, 17) zumindest ein Filterelement (18, 19) angeordnet ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (30) mit wenigstens einem Schraubdeckel (20) verschließbar ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (23) mit wenigstens einem Filterelement (18, 19) verbunden oder verbindbar ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (23) mit dem Filtergehäuse (30) verbunden oder verbindbar ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (23) mit dem Schraubdeckel (20) verbunden oder verbindbar ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (23) als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (23) als von einem Fluid durchströmbaren Konvektor ausgeführt ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubdeckel (20) und die Trennwand (21) einstückig aus Kunststoff hergestellt sind.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (23) in die Trennwand (21) durch Umspritzen integriert ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (21) einen Wasserstandssensor (29) aufweist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand auch die Versorgungs- und/oder Signalleitungen des Wasserstandssensors (29) aufweist.
Kraftstofffilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungs- und/oder Signalleitungen, die innerhalb des Kraftstofffilters (5) vorgesehen sind, durch Umspritzen in die Trennwand (21) und/oder den Schraubdeckel (20) integriert sind.