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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 zugeführt wird, womit beim Fahren Fehler bei der Beschleunigung auftreten.
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Aus der
US 4 512 884 A ist eine Kraftstoffbehandlungsvorrichtung bekannt.
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Aus der
US 6 787 033 B2 ist eine Vorrichtung zum Filtern von Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit bekannt.
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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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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Kraftstofffilteranordnung gemäß Anspruch 1 bereit. Weitere Ausführungsformen der Kraftstofffilteranordnung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Das heißt, 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 Stützrahmens 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 Zentralleitung 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 Kraftstoff 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.
