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BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Anmeldung mit
der Nr. 10-2008-0048206 , eingereicht am 23. Mai 2008. Der gesamte
Inhalt dieser Anmeldung ist hiermit in die vorliegende Anmeldung
aufgenommen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter, insbesondere eine Kraftstofffilteranordnung
mit einem internen Luftdurchlass.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Im
Allgemeinen ist zur Versorgung eines Dieselmotors mit Kraftstoff
eine Einspritzpumpe vorgesehen, die Kraftstoff aus einem Kraftstofftank
in eine Verbrennungskammer einer Maschine einspritzt, nachdem mittels
einer Hochdruckpumpe hoher Druck aufgebaut wurde, um den Kraftstoff
durch einen Kraftstofffilter zu treiben, der Verunreinigungen aus
dem Kraftstofffilter filtert.
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Der
Kraftstofffilter filtert Verunreinigungen im Kraftstoff und entfernt
Feuchtigkeit, die im Kraftstoff enthalten ist.
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In
einem Dieselfahrzeug reicht der eingestellte Druck der Hochdruckpumpe
von ungefähr 300 bar bis 1.600 bar, wobei eine ECU (Engine
Control Unit = Maschinenkontrolleinheit) einen Fehler detektiert,
wenn der tatsächliche Druck einer Common-Rail-Einspritzung
um ungefähr 170 bis 200 bar oder mehr niedriger ist als
der Zieldruck für eine Sekunde, und steuert die Kraftstoffmenge
derart, dass die Maschinendrehzahl nicht 2.800 Umdrehungen pro Minute
oder mehr ist, um die Hochdruckpumpe zu schützen.
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Damit
wird in einer Fahrzeug-Produktionslinie eine Belüftung
des Kraftstofffilters benötigt, um eine Fehlfunktion des
Kraftstofffilters zu vermeiden, wenn beispielsweise der Kraftstofffilter
in dem Fahrzeug so montiert wird, dass Luft in dem Kraftstofffilter verbleibt,
der die Verunreinigungen in dem Kraftstoff filtert, der durch die
Hochdruckpumpe aus dem Kraftstofftank gepumpt wurde.
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Jedoch
kann, wenn ein Einlass des Kraftstofffilters nicht mit dem Kraftstoff
gefüllt ist, nicht verhindert werden, dass die Luft in
dem Kraftstofffilter verbleibt, und selbst wenn die Luft-Belüftungsfunktion
vollständig ausgeführt wird, wird im Kraftstofffilter Luft
erzeugt während der starken Beschleunigung des Kraftstoffs
aufgrund des Kraftstoffs selbst oder dem Fehlen einer Kraftstoffrestmenge
in dem Kraftstofftank. Diese Phänomene bewirken einen Druckabfall
der Common-Rail aufgrund der Luft, die in dem Kraftstoff beinhaltet
ist, der der Maschine zuge führt wird, womit beim Fahren
Fehler bei der Beschleunigung auftreten.
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Die
vorangehend unter dem Kapitel „Hintergrund der Erfindung” dargelegte
Information dient lediglich der Verbesserung des Verständnisses
der Erfindung und darf nicht als Anerkenntnis oder Hinweis missverstanden
werden, dass diese Information einem Fachmann bekannt wäre.
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ZUSAMNENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß verschiedenen
Ausführungsformen der Erfindung wird ein Kraftstofffilter
bereitgestellt, der Beschleunigungsstörungen eines Fahrzeugs
vermeidet, selbst wenn Luft in einem Kraftstofffilter verbleibt
aufgrund eines unvollständigen Luftbelüftungsvorgangs
des Kraftstofffilters.
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Ein
Kraftstofffilter gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung kann aufweisen: ein Gehäuse, das zwischen
einem Kraftstofftank und einer Hochdruckpumpe angeordnet ist, um
Kraftstoff aus dem Kraftstofftank herauszupumpen und gefilterten
Kraftstoff einer Common-Rail zuzuführen, die den gefilterten
Kraftstoff in eine Maschine einspritzt; einen Filter, der in den
inneren (vorzugsweise ringförmigen) Randbereich des Gehäuses
integriert ist, um aus dem Kraftstofftank gepumpten Kraftstoff auf
Verunreinigungen hin zu filtern; und/oder eine Zentralleitung, die
im Innenraum des Filters angebracht ist und sich in einer Längsrichtung
des Filters erstreckt und im Wesentlichen durch den Filter umschlossen
wird, wobei ein unterer Abschnitt der Zentralleitung gegenüber
einem inneren unteren Abschnitt des Gehäuses um einen bestimmten
Abstand beabstandet ist, wobei die Zentralleitung den gefilterten Kraftstoff
nach außen gibt, der in dem unteren Abschnitt der Zentralleitung
gesammelt wurde, mittels der Hochdruckpumpe.
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Das
Gehäuse kann einen Einlasskanal bzw. Ansaugekanal aufweisen,
der auf einem äußeren unteren Abschnitt des Gehäuses
vorgesehen ist, und mit dem Kraftstofftank verbunden ist, um den
Kraftstoff aus dem Kraftstofftank dem äußeren
(vorzugsweise ringförmigen) Randbereich des Filters zuzuführen.
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Die
Zentralleitung kann einen hohlen Leitungskörper aufweisen,
der über den inneren unteren Abschnitt des Gehäuses
mit dem bestimmten Abschnitt angeordnet ist, und/oder einen oberen
Körper, der sich von dem hohlen Leitungskörper
nach oben erstreckt, wobei der obere Körper nach außen
hin abgeschrägt/geneigt ist um einen bestimmten Winkel hinsichtlich
der Längsachse des hohlen Leitungskörpers, wobei
ein Auslass des oberen Körpers mit einer Leitung gekoppelt
ist, die mit der Hochdruckpumpe verbunden ist.
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Das
Gestell bzw. der Stützrahmen kann aufweisen: einen Rahmenkörper,
der auf dem inneren unteren Abschnitt des Gehäuses vorgesehen
ist, wobei ein Abschnitt des Rahmenkörpers den unteren Abschnitt
der Zentralleitung nach oben trägt; Rippen, die auf dem
Rahmenkörper ausgebildet sind und die Zentralleitung mit
einem bestimmten Abstand umschließen, um eine Festigkeit
zu gewährleisten und geöffnete Durchlässe
zu formen, um den Kraftstoff hindurch strömen zu lassen,
um im unteren Abschnitt der Zentralpumpe gesammelt zu werden; und/oder ein
einen Zwischenraum formendes Ende, das beim oberen Ende des Stützrah mens
vorgesehen ist, um es einem Luftausgangsendabschnitt, der zwischen der
Zentralleitung und dem Stützrahmen angeordnet ist, zu ermöglichen,
dazwischen Luft zu sammeln, wobei das Zwischenraum formende Ende
einen geneigten Abschnitt vorsehen, der dem oberen Körper der
Zentralleitung entspricht. Die Durchlässe können entlang
einer radialen Richtung zwischen dem Filter und der Zentralleitung
angeordnet sein.
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Zwischen
dem oberen Körper der Zentralleitung und dem Zwischenraum
bildenden Ende des Stützrahmens kann ein Bypassloch angeordnet
sein, das der in dem oberen Abschnitt des Stützrahmens eingefangenen
Luft erlaubt, aus dem oberen Körper der Zentralleitung
durch das kleine Bypassloch hinaus zu fließen. Das Bypassloch
kann einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm oder weniger
aufweisen. Es kann eine Mehrzahl an Bypasslöchern ausgebildet
werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren in
beispielhaften Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen:
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ein
Blockdiagramm eines Kraftstoffversorgungssystems eines Fahrzeugs
mit einer Kraftstofffilteranordnung, die einen internen Luftdurchlass
aufweist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ein
Funktionsdiagramm einer Kraftstofffilteranordnung gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
eine Hochdruckpumpe 4, die Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2 pumpt,
um diesen über eine Common-Rail 3 in eine Dieselmaschine 1 einzuspritzen.
Weiterhin ist eine Kraftstofffilteranordnung 5 mit einem
Filter vorgesehen, um Verunreinigungen im Kraftstoff des Kraftstofftanks 2 zu
filtern, der zwischen der Hochdruckpumpe 4 und dem Kraftstofftank 2 gepumpt
wird.
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Die
Kraftstofffilteranordnung 5 wird so betrieben, dass sie
nur eine geringe Menge von Luft aus dem Kraftstoff entfernt, wobei
die Luft in einem oberen Raum des Kraftstofffilters 7 verbleibt,
während der Kraftstoff nach oben aus der Filteranordnung 5 ausgeführt
wird, nachdem der Kraftstoff in den äußeren Bereich/Fläche
des Filters eingeführt wurde, den Filter 7 durchlaufen
hat und anschließend in einem inneren unteren Abschnitt
der Kraftstofffilteranordnung 5 gesammelt wurde.
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Der
Kraftstoff kann dem Kraftstofffilter 7 durch einen Eingangsdurchlass/Eingangsleitung 35 zugeführt
werden, der/die den unteren Abschnitt der Kraftstofffilteranordnung 5 mit
dem Kraftstofftank 2 verbindet und/oder über einen
Eingangsdurchlass/Eingangsleitung 20, der/die den oberen
Abschnitt der Kraftstofffilteranordnung 5 mit dem Kraftstofftank 2 verbindet.
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Die
Kraftstofffilteranordnung 5 weist ein Gehäuse 6 auf,
die die gesamte Außenfläche/Außenwand
bildet, und ist in einer Leitung vorgesehen, die eine Fluidverbindung
zwischen der Hochdruckpumpe 4 und dem Kraftstofftank 2 ermöglicht.
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Die
Kraftstofffilteranordnung 5 weist einen Filter 7 auf,
der Verunreinigungen im eingeführten Kraftstoff filtert,
sowie einen Kraftstoffausgangsdurchlass 10, der in einem
Innenraum des Filters 7 entlang einer Längsrichtung
des Gehäuses 6 angeordnet ist, und dazu dient,
den gefilterten Kraftstoff, der in einem unteren Abschnitt des Gehäuses 6 gesammelt
wird, nach oben auszugeben, wobei der untere Abschnitt des Kraftstoffausgabedurchlasses 10 sowie
der untere Abschnitt des Gehäuses 6 einen Raum
dazwischen angeordnet haben, um den gefilterten Kraftstoff aufzunehmen.
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Ein
oberes Ende des Kraftstoffausgangsdurchlasses 10 ist mit
einer Leitung 30 verbunden, die mit der Hochdruckpumpe 4 verbunden
ist.
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Der
Kraftstoffausgangsdurchlass 10 weist eine hohle Zentralleitung 11 auf,
die einen unteren Endabschnitt aufweist, der von dem inneren unteren Abschnitt
des Gehäuses 6 beabstandet ist, einen Stützrahmen 12,
der zwischen dem Filter 7 und der hohlen Zentralleitung 11 angeordnet
ist und ein unteres Ende aufweist, das von dem Unterteil des Gehäuses 6 gestützt/getragen
wird, wobei der Stützrahmen 12 die Zentralleitung 11 umgibt
und eine Mehrzahl von geöffneten Räumen aufweist,
die durch Rippen 12b geformt werden, um den durch den Filter 7 fließenden
Kraftstoff im unteren Abschnitt der Zentralleitung 11 zu
sammeln, und einen Luftausgangs- bzw. Lufttrennungseendabschnitt 13 mit
einem kleinen Bypassloch K, das einen kleinen Durchmesser aufweist,
wobei der Luftausgangseendabschnitt 13 Luft, die aus dem
Kraftstoff abgespalten wurde, in dem oberen Abschnitt des Stützrahmens 12 sammelt.
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Die
Zentralleitung 11 weist einen hohlen Leitungskörper 11a und
einen oberen Körper 11b auf, der sich von dem
Leitungskörper 11a nach oben hin erstreckt und
konisch ausgestaltet ist, derart, dass ein Durchmesser eines Auslasses
desselben vergrößert ist und mit der Leitung 30 verbunden
ist, die mit der Hochdruckpumpe 4 seriell verbunden ist.
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Der
Stützrahmen 12 weist einen Durchlass 12c auf,
der als Raum ausgestaltet ist und gebildet ist durch einen Rahmen
einer bestimmten Dicke, der geöffnet ist, derart, dass
der Kraftstoff hindurch fließen kann. Der Stützrahmen 12 weist
weiterhin einen Rahmenkörper 12a auf, der mit
einem unteren Abschnitt der Zentralleitung 11 gekoppelt
ist, um die Zentralleitung 11 zu stützen/tragen.
Weiterhin sind Rippen 12b vorgesehen, die vorzugsweise
zusammen mit dem Rahmenkörper 12a einstückig
ausgebildet sind und die Zentralleitung 11 in einem bestimmten
Abstand umgeben, um die Steifheit der Zentralleitung 11 und des
Durchlasses 12c zu gewährleisten.
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Ein
Zwischenraum bildendes Ende 12d ist in einem oberen Abschnitt
des Stützrahmens 12 ausgebildet. Das Zwischenraum
bildende Ende 12d ermöglicht es, den Luftausgangseendabschnitt 13 zwischen
der Unterseite des konischen oberen Körpers 11b und
den Stützrahmen 12 auszubilden. Dementsprechend
weist das Zwischenraum bildende Ende 12d einen geneigten
Abschnitt auf, der dem konischen oberen Körper 11b der
Zentralleitung 11 entspricht, womit dazwischen der Luftausgangseendabschnitt 13 gebildet
wird.
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Eine
Mehrzahl von Bypasslöchern K sind ausgebildet, um eine
Fluidverbindung zwischen dem Luftausgangseendabschnitt 13 und
einer Oberseite des konischen oberen Körpers 11b auszubilden.
Der Durchmesser des Bypasslochs K beträgt ungefähr 0,5
mm. Der sehr kleine Durchmesser des Bypasslochs K ermöglicht
einer sehr geringen Menge der Luft, die sich unter dem konischen
oberen Körper 11b angesammelt hat, durch das Bypassloch
K hindurch zu treten.
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Da
der Luftausgangseendabschnitt 13 mit sehr kleinem Bypassloch
K zum Reduzieren der hindurch tretenden Luftmenge bei dem Zwischenraum bildenden
Ende 12d in einem oberen Körper des Stützrahmens 12 ausgebildet
ist, kann die sehr kleine Menge an Luft 5 zusammen mit
dem gefilterten Kraftstoff bereitgestellt werden, nachdem der Kraftstoff, der
in den Filter 7 eingeführt wurde, diesen durchflossen
hat, die Luft aus dem Kraftstoff getrennt wurde, der Kraftstoff
nach unten entlang des Stützrahmens 12 geflossen
ist, und dann nach oben ausgegeben wird entlang der hohlen Zentralleitung 11.
Dementsprechend ist die Menge an Luft, die zusammen mit dem Kraftstoff
aufgegeben wird, sehr klein, selbst wenn die in dem oberen Abschnitt
des Stützrahmens 12 verbleibende Luftmenge groß ist,
womit Fehler/Störungen bei der Beschleunigung vermieden werden
können, und ein Schaden der Hochdruckpumpe 4 ausgeschlossen
werden kann.
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Um
dies zu ermöglichen, weist die Kraftstofffilteranordnung 5 einen
Kraftstoffausgabedurchlass 10 auf, der in dem Innenraum
des Filters 7, der in das Gehäuse 6 eingepasst
ist, ausgebildet ist, wobei der Filter die Verunreinigungen des
eingeführten Kraftstoffs filtert. Der Kraftstoffausgabedurchlass 10 weist eine
hohle Zentral leitung 11 auf, die einen konischen oberen
Körper 11b aufweist, der mit der Leitung 30 verbunden
ist, die mit der Hochdruckpumpe 4 verbunden ist, wie in 1 gezeigt
ist, und weist einen Stützrahmen 12 auf, der einen
Durchlass 12c aufweist, um als Raum zum Einführen
von Kraftstoff in die Zentralleitung 11 zu dienen, wobei
der Stützrahmen 12 mit der Zentralleitung 11 gekoppelt
ist und die Zentralleitung 11 umgibt.
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Wenn
der in den Kraftstofffilter 7 eingeführte Kraftstoff
nach unten fließt, dient der Luftausgangsendabschnitt 13,
der ein kleines Bypassloch K mit sehr kleinem Durchmesser beim oberen
Abschnitt des Stützrahmens 12 in dem Kraftstoffausgangsdurchlass 10 aufweist,
um Luft aus dem Kraftstoff zu holen, und verhindert, dass eine große
Menge der in dem oberen Abschnitt des Kraftstofffilters 7 gesammelten
Luft durch den Kraftstoffausgangsdurchlass 10 auf einmal
entweicht.
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Wie
oben beschrieben wurde, verhindert der Kraftstoffausgangsdurchlass 10 auch
eine Beschleunigungsstörung aufgrund eines Druckabfalls
des Common-Rails 3, das den Kraftstoff in die Maschine 1 einspritzt,
und einen Schaden der Hochdruckpumpe 4, da der Kraftstoffausgangsdurchlass 10 ermöglicht,
den Kraftstoff aus dem Inneren des Kraftstofffilters zur Hochdruckpumpe 4 zu
führen/auszugeben, und verhindert, dass Luft in großer
Menge aus dem Kraftstofffilter 7 in die Hochdruckpumpe 4 eingeführt wird.
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Wie
in 2 gezeigt ist, werden während des Betriebs
der Kraftstofffilteranordnung 5 Verunreinigungen in dem
Kraftstoff durch den Filter 7 gefiltert, wenn der Kraft stoff
des Kraftstofftanks 2 in den Kraftstofffilter 7 eingeführt
wird durch eine mittels der Hochdruckpumpe 4 erzeugte Ansaugkraft,
und der gefilterte Kraftstoff wird in den Kraftstoffausgabedurchlass 10 eingeführt,
der in dem Innenraum des Filters 7 vorgesehen ist.
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Der
in den Kraftstoffausgabedurchlass 10 eingeführte
Kraftstoff strömt nach unten, während er durch
den Durchlass 12c des Stützrahmens 12,
der die hohle Zentralleitung 11 stützt, eingeführt
wird. Nach dem Hinabströmen des Kraftstoffs wird dieser in
dem unteren Abschnitt der Zentralleitung 11 gesammelt,
die mit der Ansaugkraft der Hochdruckpumpe 4 beaufschlagt
wird, und der Kraftstoff wird der Hochdruckpumpe 4 zugeführt
mittels der Leitung 30, die mit der Zentralleitung 11 verbunden
ist.
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Während
der Ausgabe des Kraftstoffs wird die aus dem Kraftstoff separierte
Luft im oberen Abschnitt des Stützrahmens 11 gesammelt,
womit die Ansammlung von Luft, die in dem oberen Abschnitt des Kraftstofffilters 7 gesammelt
wurde, in dem oberen Abschnitt des Kraftstoffausgabedurchlasses 10 gefangen
gehalten wird.
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Ein
Teil der in dem oberen Abschnitt des Kraftstofffilters 7 gesammelten
Luft kann nach unten strömen in Richtung des unteren Abschnitts
der Zentralleitung 11, zusammen mit dem Kraftstoff. Jedoch ist
aufgrund des kleinen Bypasslochs K im oberen Abschnitt des Stützrahmens 12 der
Einfluss der Luft, die zusammen mit dem Kraftstoff in Richtung des
unteren Abschnitts der Zentralleitung 11 strömt,
nicht sehr groß. Weiterhin kann, um den Einfluss der Luft zu
verringern, die zusammen mit dem Kraftstoff in Richtung des unteren
Abschnitts der Zentralleitung 11 strömt, die Anzahl
der Bypasslöcher K erhöht werden.
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Obwohl
hier der Fluss des Kraftstoffs verzögert werden kann aufgrund
des Luftausgangsendabschnitts 13, der den Zwischenraum
zwischen dem Zwischenraum bildenden Ende 12d und dem oberen
Körper 11b verschließt, wird der Kraftstoff durch
den unteren Abschnitt der hohlen Zentralleitung 11 ausgegeben.
Im Gegensatz hierzu fließt die in dem oberen Abschnitt
des Stützrahmens 12 eingefangene Luft durch das
Bypassloch K in einer sehr kleinen Menge, wobei die Bypasslöcher
K ausgelegt sind, um zwischen einer Oberseite des konischen Oberkörpers 11b und
einer Unterseite des konischen Oberkörpers 11b (Luftausgangsendabschnitts 13)
zu kommunizieren. Die Funktionsweise der Bypasslöcher K
schränkt die Menge des ausgegebenen Kraftstoffs auf eine
sehr kleine Menge ein. Dementsprechend passiert nur eine sehr kleine
Menge an Luft die Durchlasslöcher K und wird zusammen mit
dem Kraftstoff ausgegeben.
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Damit
wird verhindert, dass eine große Menge an Luft der Hochdruckpumpe 4 durch
den Kraftstoffausgabedurchlass 10 auf einmal zugeführt
wird, selbst wenn die Luft in dem Kraftstofffilter 7 verbleibt. Dementsprechend
beschränkt im Fall, dass der tatsächliche Druck
der Common-Rail 3 um 170 bar bis 200 bar für eine
Sekunde niedriger ist als der Zieldruck, eine ECU die Kraftstoffmenge,
um eine Beschleunigungsstörung zu verhindern in einem unachtsamen
Moment des Fahrers, und um die Hochdruckpumpe 4 vor Schaden
zu schützen.
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Gemäß verschiedenen
Ausführungsformen der Erfindung besteht der Vorteil, dass
ein sehr kleines Bypassloch zum Reduzieren einer Luftmenge gebildet
wird, die zwischen einem oberen Abschnitt der Zentralleitung und
einem oberen Abschnitt des Stützrahmens fließt,
wobei eine sehr kleine Menge an Luft, die in dem Kraftstofffilter
verbleibt, mit dem Kraftstoff zusammen zugeführt wird,
wenn der Kraftstoff in dem Kraftstofffilter eingeführt
wird, durch den Filter fließt von oben nach unten, und
dann wieder nach oben ausgegeben wird, wobei die Luft, die zusammen
mit dem Kraftstoff ausgegeben wird, auf eine sehr kleine Menge beschränkt
werden kann, womit eine Beschleunigungsstörung und ein
Schaden der Hochdruckpumpe verhindert werden kann.
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Zur
vereinfachten Darstellung der Erfindung in den Ansprüchen
werden die Begriffe „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „innen” und „außen”,
etc, verwendet, um die Positionen der Merkmale beispielhafter Ausführungsformen,
wie in den Figuren gezeigt, zum Ausdruck kommen zu lassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10-2008-0048206 [0001]