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Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter für ein Fahrzeug, mit einer Entlüftungsleitung zum Entlüften von Kraftstoff, und mit einem Verschlusselement, welches in eine ein Durchströmtwerden der Entlüftungsleitung verhindernde Geschlossenstellung verbringbar ist.
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Die
DE 10 2004 032 251 A1 beschreibt einen zweistufigen Kraftstofffilter. Dieser ist in einem Kraftstoff-Förderkreislauf stromabwärts einer Förderpumpe angeordnet, welche den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank fördert. Der gefilterte Kraftstoff strömt einer Hochdruckpumpe zu, welche ein Kraftstoffverteilrohr mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Von dem Kraftstofffilter zweigt eine Rücklaufleitung zum Kraftstofftank ab, über welche neben Kraftstoff auch in dem Kraftstoff oder in dem Kraftstofffilter enthaltene Luft in den Kraftstofftank rückgeführt wird. Der zweistufigen Kraftstofffilter umfasst ein erstes Filterelement, welches dazu dient, in dem Kraftstoff enthaltene Wassertröpfchen zu größeren Wassertropfen koagulieren. Die Wassertropfen werden dann aus dem Kraftstoff abgeschieden. Der von Wasser befreite Kraftstoff strömt einem weiteren Filterelement zu, welches dem Entfernen weiterer Verunreinigungen aus dem Kraftstoff dient. Zwei Hohlkörper, in welchen das erste Filterelement bzw. das zweite Filterelement aufgenommen sind, sind über ein strömungsführendes Bauteil miteinander verbunden. Hierbei sind die beiden Hohlkörper parallel zueinander und vertikal angeordnet, und auch die beiden Filterelemente sind senkrecht zu dem horizontalen, strömungsführenden Bauteil ausgerichtet.
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Bei einer derartigen Anordnung des Kraftstofffilters im Kraftstoff-Förderkreislauf ist beobachtet worden, dass es nach einem Austausch des Kraftstofffilters und einem daran anschließenden Abstellen des Verbrennungsmotors zu einer verlängerten Startzeit kommt. Dies gilt insbesondere, wenn nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors mehrere Stunden vergehen, bis der Verbrennungsmotor erneut gestartet wird.
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Aus dem Stand der Technik ist es des Weiteren bekannt, in der Rücklaufleitung, welche vom Kraftstofffilter zum Kraftstofftank führt, einen Absperrhahn vorzusehen. Dies ist – aufgrund dieses zusätzlichen Bauteils – mit einem erhöhten Aufwand und erhöhten Kosten verbunden. Zudem führt der Absperrhahn zu einem erhöhten Druckverlust der Rücklaufleitung. Beim Austauschen des Kraftstofffilters müssen zudem zusätzliche Arbeitsschritte wie das Öffnen und Schließen des Absperrhahns vorgenommen werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kraftstofffilter der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher auf einfache Weise nach einem Austausch des Kraftstofffilters ein erneutes Starten des Verbrennungsmotors mit besonders kurzer Startzeit ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kraftstofffilter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Kraftstofffilter für ein Fahrzeug weist eine Entlüftungsleitung zum Entlüften von Kraftstoff auf. Ein Verschlusselement, welches in eine ein Durchströmtwerden der Entlüftungsleitung verhindernde Geschlossenstellung verbringbar ist, ist als Ventil ausgebildet, welches durch ein Unterbinden eines Kraftstoffstroms durch den Kraftstofffilter hindurch in die Geschlossenstellung verbringbar ist. Während also Kraftstoff durch den Kraftstofffilter hindurch strömt, ist das Ventil geöffnet und der Kraftstoff kann entlüftet werden. Hierbei durchströmt die Luft die Entlüftungsleitung in eine erste Richtung. Wenn der Kraftstoffstrom durch den Kraftstofffilter hindurch unterbunden wird und zum Erliegen kommt, führt dies dazu, dass das Ventil in seine Geschlossenstellung verbracht wird. Dies verhindert ein Durchströmtwerden der Entlüftungsleitung in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung.
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Wenn sich also in einer Rücklaufleitung, über welche der Kraftstofffilter mit einem Kraftstofftank gekoppelt ist, nach einem Austausch des Kraftstofffilters noch Luft befindet, so verhindert das Ventil, dass diese Luft durch die Entlüftungsleitung des Kraftstofffilters wieder aufsteigt und bei einem erneuten Starten des Verbrennungsmotors und damit einhergehend bei einem erneuten Fördern von Kraftstoff durch den Kraftstofffilter hindurch erneut über die Entlüftungsleitung gefördert werden muss. Während des Entlüftens des Kraftstoffs kann eine dem Kraftstofffilter vorgeschaltete Förderpumpe keinen zum Starten des Verbrennungsmotors ausreichend hohen Kraftstoffdruck aufbauen. Das Ventil verhindert vorliegend, dass Luft erneut auf die Druckseite der Förderpumpe gelangen kann. Es kann daher eine besonders kurze Startzeit realisiert werden, da auf der Druckseite der Förderpumpe keine Luft vorhanden ist, welche anschließend wieder über die Entlüftungsleitung aus dem Kraftstofffilter entfernt werden müsste.
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Es können so nach einem Austausch des Kraftstofffilters beim Starten des Verbrennungsmotors besonders kurze Startzeiten realisiert werden. Des Weiteren kann beim Austausch des Kraftstofffilters ein bisheriger Filter, welcher kein Ventil aufwies, durch einen das Ventil aufweisenden Filter ersetzt werden, sodass auch ein bereits bestehender Kraftstoff-Förderkreislauf einfach nachrüstbar ist. Außerdem kann beim Austausch des Kraftstofffilters und dem Entlüften ein wenig zeitaufwändiger Werkstattbetrieb sichergestellt werden. Darüber hinaus wird ein Starter des Verbrennungsmotors entlastet, wenn die Startzeit verkürzt ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Ventil bei unterbundenem Kraftstoffstrom durch den Kraftstofffilter hindurch allein durch die Schwerkraft in die Geschlossenstellung verbracht. Es ist so ein gravimetrisches Ventil bereitgestellt, sodass nicht beim üblichen Entlüftungsvorgang gegen die Kraft einer Feder Arbeit verrichtet zu werden braucht. Auch dies geht mit einer verkürzten Startzeit einher, da das Entlüften schneller vonstatten gehen kann.
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Um ein zuverlässiges und einfaches Ventil zu schaffen, kann ein Verschlusskörper des Ventils als Kugel oder als Kolben oder als Schieber ausgebildet sein.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt einen Schnitt durch eine Filterpatrone eines Kraftstofffilters, wobei in einer Entlüftungsleitung der Filterpatrone ein gravimetrisches Ventil angeordnet ist.
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In einem Kraftstoff-Förderkreislauf eines Fahrzeugs wird Kraftstoff wird mittels einer (nicht gezeigten) Förderpumpe zu einem Kraftstofffilter gefördert. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Nutzfahrzeug handeln. Eine Filterpatrone 1 des Kraftstofffilters weist einen Filterkörper 2 auf, welcher vorliegend von außen nach innen durchströmt wird. Der gefilterte Kraftstoff tritt durch den Filterkörper 2 in einen Ringraum 13 ein, aus welchem er in eine Kraftstoffleitung 3 gelangt. Über die Kraftstoffleitung 3 wird der gefilterte Kraftstoff einer (nicht gezeigten) Hochdruckpumpe zugeführt, welche im Kraftstoff-Förderkreislauf des Fahrzeugs angeordnet ist. In alternativen Ausführungsformen kann der Filterkörper 2 auch von innen nach außen durchströmt werden, hier wird dann der gefilterte Kraftstoff einem den Filterkörper 2 im Kraftstofffilter umgebenden Ringraum entnommen und der Hochdruckpumpe zugeführt.
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Im Inneren der Filterpatrone 1 ist eine Entlüftungsleitung 4 vorgesehen, über welche nach einem Austausch der Filterpatrone 1 beim daran anschließenden Entlüften Luft aus dem Kraftstofffilter in einen Kraftstofftank zurückgefördert wird. Die aus dem Kraftstofffilter verdrängte Luft tritt über ein Endstück 5 der Entlüftungsleitung 4 in die Filterpatrone 1 ein.
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In der Entlüftungsleitung 4 ist ein gravimetrisches Ventil 6 angeordnet. Wenn die Förderpumpe Kraftstoff zum Kraftstofffilter fördert, steigt in dem Kraftstofffilter ein Pegel des Kraftstoffs an, bis der Pegel die Oberkante des Endstücks 5 erreicht hat. Die hierbei aus dem Kraftstofffilter verdrängte Luft durchströmt das gravimetrische Ventil 6. Ein Strömungsweg durch das gravimetrische Ventil 6, wie er sich einstellt, wenn die Filterpatrone 1 beim Betreiben der Förderpumpe von Kraftstoff durchströmt wird, ist in der Figur durch Strömungspfeile 7 angegeben. Die aus dem Kraftstofffilter verdrängte Luft verlässt die Filterpatrone 1 über einen (nicht gezeigten) Auslass, welcher mit einer zum Kraftstofftank führenden Rücklaufleitung gekoppelt ist.
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Das gravimetrische Ventil 6 umfasst als Verschlusskörper eine Kugel 8, welche in der gezeigten Geschlossenstellung des gravimetrischen Ventils 6 mit einem Dichtelement 9 in Anlage ist. Das Dichtelement 9 ist in einem nach oben offenen Topf 10 des Ventils 6 angeordnet, über dessen Rand, dem Strömungspfeil 7 folgend, verdrängte Luft austreten kann. Das Dichtelement 9 untergliedert den Topf 10 in zwei Kammern, wobei die untere Kammer 11 über eine Verbindungsleitung 12 mit dem Endstück 5 der Entlüftungsleitung 4 gekoppelt ist.
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Wenn der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs außer Betrieb genommen wird, fördert auch die Förderpumpe keinen Kraftstoff mehr durch den Kraftstofffilter. In der Rücklaufleitung zwischen der Filterpatrone 1 und dem Kraftstofftank kann sich Luft befinden, insbesondere nach einem Austausch der Filterpatrone 1. Diese Luft hat die Tendenz, die Entlüftungsleitung 4 in eine Richtung zu durchströmen, welche der durch die Strömungspfeile 7 angegebenen Richtung entgegengesetzt ist.
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Vorliegend verhindert die Kugel 8 dass auf diesem Weg, nämlich über die Entlüftungsleitung 4 Luft aus dem Endstück 5 nach oben aufsteigt und auf die Druckseite der Förderpumpe gelangt. Die Kugel 8 sorgt hierbei aufgrund der Schwerkraft durch ihr Eigengewicht für Luftdichtheit an dem Dichtelement 9. Bei einem erneuten Starten des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs muss die Förderpumpe nun nicht erneut Luft durch die Entlüftungsleitung 4, der Richtung der Strömungspfeile 7 folgend, fördern. So kann eine besonders kurze Startzeit des Verbrennungsmotors erreicht werden.
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Das Dichtelement 9 kann in alternativen Ausführungsformen trogförmig ausgebildet sein, um ein durch die Schwerkraft bedingtes Bewegen der Kugel 8 hin zu einer, insbesondere mittig, in dem Dichtelement 9 vorgesehenen Durchtrittsöffnung zu erleichtern.
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Das gravimetrische Ventil 6 kann insbesondere bei Filterpatronen 1 zum Einsatz kommen, welche im in das Fahrzeug eingebauten Zustand im Wesentlichen senkrecht angeordnet sind. Bei einer leicht schrägen Einbaulage kann die Gestalt des Topfs 10 und/oder des Dichtelements 9 dafür sorgen, dass ein schwerkraftbedingtes Bewegen der Kugel 8 hin zu einer das Dichtelement 9 verschließenden Position erleichtert ist.
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Im Rahmen eines Service zum Austausch der Filterpatrone 1 kann eine bestehende Filterpatrone durch die das gravimetrische Ventil 6 aufweisende Filterpatrone 1 ersetzt werden, sodass fortan ein Aufsteigen von Luft nach oben durch das Endstück 5 der Entlüftungsleitung 4 hindurch verhindert ist. Dadurch, dass so keine Restluft mehr auf die Druckseite der Förderpumpe gelangen kann, kann bei einem auf das Austauschen der Filterpatrone 1 und das anschließende Entlüften folgenden Startvorgang des Verbrennungsmotors eine besonders kurze Startzeit realisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filterpatrone
- 2
- Filterkörper
- 3
- Kraftstoffleitung
- 4
- Entlüftungsleitung
- 5
- Endstück
- 6
- Ventil
- 7
- Strömungspfeil
- 8
- Kugel
- 9
- Dichtelement
- 10
- Topf
- 11
- Kammer
- 12
- Verbindungsleitung
- 13
- Ringraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004032251 A1 [0002]
