DE102011076413A1

DE102011076413A1 - Kraftstofffilter mit einem Filtermedium

Info

Publication number: DE102011076413A1
Application number: DE102011076413A
Authority: DE
Inventors: Vasco Gomes Gama; Carlos J. BLASCO REMACHA; Maria-Eugenia Montes Samaniego
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2012-11-29

Abstract

Bei einem Kraftstofffilter (10) mit einem Filtermedium (16) zum Filtern von Fremdstoffen aus Kraftstoff, einer teilpermeablen Membran (20) zum Abscheiden von Wasser aus dem Kraftstofffilter (10) und einer Leitung (24) in Strömungsrichtung hinter der teilpermeablen Membran (20) zum Abführen des Wassers, ist erfindungemäße in der Leitung (24) ein Verschlusskörper (26) vorgesehen, mittels dem die Leitung (24) wahlweise verschließbar ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter mit einem Filtermedium zum Filtern von Fremdstoffen aus Kraftstoff, einer teilpermeablen Membran zum Abscheiden von Wasser aus dem Kraftstofffilter und einer Leitung in Strömungsrichtung hinter der teilpermeablen Membran zum Abführen des Wassers.
Kraftstofffilter der oben genannten Art sind bekannt, um Fremdstoffe und Wasser aus Kraftstoffen abzutrennen. Die Fremdstoffe und das Wasser müssen insbesondere aus Diesel-Kraftstoff abgeschieden werden, um Schäden am Kraftstoffeinspritzsystem eines zugehörigen Kraftfahrzeugs zu vermeiden. Der Kraftstofffilter weist dazu ein Filtermedium auf, an dem die Fremdstoffe aus dem Kraftstoff zurückgehalten werden. Ferner ist eine Wasserkammer unterhalb des Filtermediums vorgesehen, in der sich das Wasser aus dem Kraftstoff sammelt. Bei bekannten Kraftstofffiltern ist an der Wasserkammer ein Wassersensor angeordnet, der ein Signal gibt, wenn in der Wasserkammer ein vordefinierter Füllgrad erreicht ist. Das Signal wird von einem Steuergerät verarbeitet, welches dann einem Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Meldung anzeigt, gemäß der die Wasserkammer manuell geleert werden muss.
Aus EP 1 581 736 B1 und WO 2006/072545 A2 sind demgegenüber verbesserte Lösungen bekannt, bei denen an der Wasserkammer eine teilpermeable bzw. semipermeable Membran ausgebildet ist, die permeabel bzw. durchlässig für Wasser ist, nicht aber für Kraftstoff, insbesondere nicht für Diesel. Mit diesen Lösungen ist es nicht mehr erforderlich, das Wasser manuell abzulassen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Kraftstofffilter mit einem Filtermedium zum Filtern von Fremdstoffen aus Kraftstoff, einer teilpermeablen Membran zum Abscheiden von Wasser aus dem Kraftstofffilter und einer Leitung in Strömungsrichtung hinter der teilpermeablen Membran zum Abführen des Wassers geschaffen, bei dem in der Leitung ein Verschlusskörper vorgesehen ist, mittels dem die Leitung wahlweise verschließbar ist.
Auch bei dem erfindungsgemäßen Kraftstofffilter werden unerwünschte Stoffe und insbesondere Wasser mit daran anhaftenden Verschmutzungen aus dem Kraftstoff abgetrennt. Zum Abscheiden des Wassers aus dem Kraftstoff wird ebenfalls eine teilpermeable Membran verwendet, die derart ausgelegt ist, dass der Kraftstoff nicht hindurch gelassen wird, das unerwünschte Wasser dagegen aber schon. Da das Wasser eine höhere spezifische Dichte als der Kraftstoff aufweist, setzt es sich unterhalb des Kraftstoffs ab. Aus diesem Grund ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftstofffilter die teilpermeable Membran auch in der Regel an einem, in Einbaulage des Kraftstofffilters unteren Teil des Kraftstofffilters angebracht. In einer der teilpermeablen Membran nachgeordneten Leitung befindet sich erfindungsgemäß ein Verschlusskörper, welcher, insbesondere bei einem Bruch der Membran, die Leitung verschließen kann. Somit kann mit der erfindungsgemäßen Lösung insbesondere dann kein Diesel nach außen aus dem Kraftstofffilter heraus gelangen, wenn es zu einer Störung an der teilpermeablen Membran und insbesondere zu einer Zerstörung der Membran kommt. Eine solche Zerstörung der Membran kann insbesondere durch eine starke mechanische Beschädigung von außen, wie sie gerade bei einem Unfall des zugehörigen Kraftfahrzeugs auftreten kann, zustande kommen. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist also die Gefahr des Kraftstoffaustritts aus dem Kraftstofffilter insbesondere bei Unfällen erheblich verringert.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist mit dem Verschlusskörper ein Rückschlagventil gebildet. Bei einem Bruch der teilpermeablen Membran würde der in die Leitung einlaufende Kraftstoff den Verschlusskörper nach außen aus der Leitung drängen. Durch dieses Drängen des Verschlusskörpers ist es mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Rückschlagventil möglich, dass der zugehörige Verschlusskörper gegen einen zugehörigen Dichtsitz angelegt wird und dadurch eine Schließbewegung vollzieht. Das Rückschlagventil wird also vom Druck des anströmenden Kraftstoffs vorteilhaft selbsttätig verschlossen.
Ferner ist vorzugsweise der Verschlusskörper als Schwimmkörper mit einer spezifischen Dichte gestaltet, die zwischen der des Kraftstoffs und der des Wassers liegt, welches die teilpermeable Membran passiert. Die spezifische Dichte des Verschlusskörpers soll also zwischen der des Kraftstoffs, insbesondere Diesel, und des Wasser liegen, das mittels des Filterelements herausgefiltert wird. Der derartige Verschlusskörper schwimmt auf dem Wasser, nicht aber auf dem Kraftstoff. Im Normalbetrieb, in dem die Leitung ganz bzw. teilweise mit Wasser gefüllt ist, schwimmt der Verschlusskörper in der Leitung auf. Im Falle eines Membranbruchs wird der Verschlusskörper hingegen durch den in die Leitung eintretenden Kraftstoff in Richtung des Ausgangs der Leitung gedrängt. Mit diesem Drängen des Verschlusskörpers nach außen und insbesondere nach unten wird der Verschlusskörper derart bewegt, dass er gegen einen Dichtsitz angelegt und mit ihm die Leitung verschlossen wird. Somit gelangt der Kraftstoff nicht ins Freie
Besonders bevorzugt ist der erfindungsgemäße Verschlusskörper im wesentlichen kugelförmig gestaltet. Es ist erfindungsgemäß gewollt, dass sich der Verschlusskörper relativ frei innerhalb der Leitung bewegen kann. Zugleich ist eine möglichst fluiddichte Abdichtung im Falle des Anliegens des Verschlusskörpers am zugehörigen Dichtsitz angestrebt. Dies wird am besten durch eine Kugelform erreicht. Vorzugsweise ist die Leitung dazu im Querschnitt im Wesentlichen kreisrund, korrespondierend zur Kugelform des Verschlusskörpers gestaltet.
Vorzugsweise ist ferner der Verschlusskörper in der Leitung mittels mindestens einer Raste in Richtung des Filtermediums zurückgehalten. Die Raste bzw. Nase oder Klappe stellt sicher, dass der Verschlusskörper in der Leitung nur einen vordefinierten Weg zurücklegen kann und entsprechend kurze Reaktionszeiten zum Verschließen der Leitung gewährleistet werden können.
Der Verschlusskörper ist alternativ oder zusätzlich vorzugsweise in der Leitung mittels mindestens einer Einbuchtung der Leitung in Richtung des Filtermediums zurückgehalten. Die Einbuchtung ist besonders bevorzugt mit einem Deckel mit Loch gestaltet, der auf die Leitung an der zur Membran gewandten Seite aufgesetzt ist.
In Strömungsrichtung hinter der Leitung ist bevorzugt ein Aktivkohlefilter angeordnet. Der Aktivkohlefilter dient zum Abscheiden von restlichem Kraftstoff aus dem abgeschiedenen Wasser. Auf diese Weise ist eine durch das austretende Wasser bedingte Verschmutzung der Umgebung vermieden. Zugleich ist mit der erfindungsgemäßen Lösung der Aktivkohlefilter vor einem dortigen, schädigenden Eintrag von übermäßig viel Kraftstoff geschützt.
Der Aktivkohlefilter ist vorzugsweise zusammen mit der Leitung und dem darin angeordneten Verschlusskörper vom restlichen Kraftstofffilter lösbar gestaltet. Die lösbare Verbindung ermöglicht eine insgesamt fertigungstechnisch, vor allem montagetechnisch besonders vorteilhafte Anordnung und führt darüber hinaus dazu, dass der Aktivkohlefilter einfach ausgetauscht werden kann. Die von einander lösbaren Teile sind vorzugsweise miteinander verschraubt gestaltet.
An der erfindungsgemäßen Leitung ist ferner vorzugsweise ein Drucksensor angeordnet. Der Drucksensor misst den Druck, der in der Leitung herrscht. Da die teilpermeable Membran den Kraftstoff im Kraftstofffilter zurückhält, entspricht der Druck in der Leitung in der Regel nahezu dem Umgebungsdruck bzw. Atmosphärendruck. Bei einem Membranbruch steigt dieser Druck, da in diesem Fall Kraftstoff in die Leitung gedrückt wird. Der Drucksensor erfasst dies und meldet diesen Druckanstieg an ein Steuergerät weiter. Das Steuergerät wiederum kann dann eine Warnmeldung bzw. ein Warnsignal anzeigen.
Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise ein Widerstandssensor an der Leitung angeordnet. Der Widerstandssensor wirkt mit dem Verschlusskörper vorteilhaft derart zusammen, dass sich mit einer Änderung der Lage des Verschlusskörpers zugleich der vom Widerstandssensor gemessen Widerstand ändert. Der Verschlusskörper ist dazu vorzugsweise stromleitend gestaltet der Widerstandssensor weist zwei Kontaktflächen auf, an die der sich bewegende Verschlusskörper wahlweise zum Anliegen kommt, um dabei eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen herzustellen und aufzuheben.
Ferner ist vorzugsweise ein Magnetsensor an der Leitung angeordnet ist. Der Magnetsensor ist ebenfalls dazu vorgesehen mit dem Verschlusskörper in Abhängigkeit von dessen Lage zusammenzuwirken Der Verschlusskörper ist dazu vorzugsweise aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material gestaltet.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstofffilter ist die teilpermeable Membran vorzugsweise an der Reinseite bzw. der sauberen Seite des Filtermediums angeordnet. Unter Reinseite wird dabei jene Strömungsseite des Filtermediums verstanden, an der der Kraftstoff bereits von Fremdstoffen weitgehend gereinigt vorliegt. Der derartige Kraftstofffilter ist zweistufig, wobei an einer ersten Stufe die Fremdstoffe herausgefiltert und an der zweiten Stufe dann das Wasser abgeschieden wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine aufgebrochene perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstofffilters,
2 den unteren Teil eines Längsschnitt des Kraftstofffilters gemäß 1 bei einer ersten Stellung eines zugehörigen Verschlusskörpers,
3 die Ansicht gemäß 2 bei einer zweiten Stellung des Verschlusskörpers,
4 die Ansicht gemäß 3 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstofffilters,
5 die Ansicht gemäß 3 eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstofffilters und
6 die Ansicht gemäß 3 eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstofffilters.
In den 1 bis 6 ist je ein Kraftstofffilter 10 veranschaulicht, der einen nur gestrichelt dargestellten Gehäusebecher 12 und eine diesen oberseitig verschließenden Gehäusedeckel 14 umfasst. Die Figuren zeigen den Kraftstofffilter 10 jeweils in seiner Einbaulage in einem zugehörigen (nicht dargestellten) Kraftfahrzeug. In dem Gehäusebecher 12 ist ein patronenförmiges Filtermedium 16 angeordnet. Das Filtermedium 16 kann durch am Gehäusedeckel 14 angeordnete (nicht dargestellte) Anschlüsse mit zu filterndem Kraftstoff beströmt werden.
Beim Durchströmen des Filtermediums 16 mit Kraftstoff, insbesondere Diesel, werden aus dem Kraftstoff Fremdstoffe bzw. Schmutzpartikel abgetrennt, welche vor dem Filtermedium zurückgehalten werden. Ferner wird von dem Kraftstoff Wasser abgetrennt. Das Wasser gelangt aufgrund seiner im Vergleich zum Kraftstoff höheren Dichte (spezifische Dichte von Diesel: ca. 820 bis 845 kg/m³, spezifische Dichte von Wasser: ca. 996 bis 999 kg/m³) in den unteren Bereich des Gehäusebechers 12 und tritt dort in eine Wasserkammer 18 ein. Die Wasserkammer 18 ist an ihrer Unterseite mit einer teilpermeablen Membran 20 verschlossen, durch die Wasser hindurch treten kann, an der aber Kraftstoff zurückgehalten wird. Mit dieser teilpermeablen Membran 20 ist es daher möglich, Wasser aus dem Kraftstofffilter 10 abzulassen und zugleich den zu filternden Kraftstoff in dem Kraftstofffilter 10 zurückzuhalten.
In Strömungsrichtung des derart durch die Membran 20 tretenden Wassers hinter der Membran 20 ist ein Wasserauslass 22 vorgesehen, mittels dem das Wasser in die Umgebung des Kraftstofffilters 10 abgelassen werden kann. Der Wasserauslass 22 ist mit einer rohrförmigen, im Querschnitt kreisförmigen Leitung 24 gestaltet, in der ein kugelförmiger Verschlusskörper 26 angeordnet ist. Der Verschlusskörper 26 ist in der Leitung 24 beweglich gelagert und weist eine derartige Dichte auf, dass er auf Wasser schwimmt, in Kraftstoff aber absinkt. Dabei ist in der Leitung 24 unterhalb des Verschlusskörpers 26 ein ringförmiger Dichtsitz 28 angeordnet, an dem sich der Verschlusskörper 26 nach unten hin abstützen kann.
Der Dichtsitz 28 ist in Zusammenwirkung mit dem Verschlusskörper 26 dazu vorgesehen, dass der Verschlusskörper 26 sich an diesen anlegt, falls Kraftstoff durch die teilpermeable Membran 20 hindurch treten sollte, beispielsweise für den Fall, dass die teilpermeable Membran 20 aufgrund eines Unfalls des zugehörigen Kraftfahrzeugs beschädigt werden sollte.
Unter der derartigen Leitung 24 ist ein scheibenförmiger Aktivkohlefilter 30 angeordnet. Der Aktivkohlefilter 30 ist in einem Gehäuseansatz 32 aufgenommen, von dem die Leitung 24 einen oberen Abschnitt bildet. Um die Leitung 24 herum ist dabei eine Verschraubung 34 mit dem Gehäusebecher 12 ausgebildet, so dass der Gehäuseansatz 32 mit dem Gehäusebecher 12 lösbar verbunden ist.
Am oberen Ende der Leitung 24 ist an dieser eine Verengung 36 in Form eines kleinen Deckels mit einem zugehörigen Loch ausgebildet (siehe 2 und 3), mittels der der Verschlusskörper 26 auch dann in der Leitung 24 zurückgehalten ist, wenn der Gehäuseansatz 32 von dem Gehäusebecher 12 gelöst ist. So ist eine Sicherung des Verschlusskörpers 26 auch während Montage- und Wartungsarbeiten geschaffen. Ferner wird auch die Membran 20 gegen Motorvibrationen geschützt.
Die 4 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der zum Zurückhalten des Verschlusskörpers 26 am oberen Rand der Leitung 24 mehrere über den Umfang der Leitung 24 gleichmäßig verteilt angeordnete Rasten 38 vorgesehen sind.
Ferner ist bei dieser Ausführungsform an der Leitung 24 ein Drucksensor 40 angeordnet, mittels dem ein Druckanstieg in der Leitung 24 oberhalb des Verschlusskörpers 26 erkannt und an ein (nicht dargestelltes) Steuergerät weitergemeldet werden kann. Ein solcher Druckanstieg ergibt sich für den Fall, dass Kraftstoff durch die teilpermeable Membran 20 hindurch tritt und oberhalb des Verschlusskörpers 26 zurückgehalten wird.
In der 5 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei der an der Leitung 24 ein Widerstandssensor 42 vorgesehen ist, mittels dem die Stellung des Verschlusskörpers 26 erkannt werden kann. Der Verschlusskörper 26 ist dabei elektrisch leitend mit einem vordefinierten elektrischen Widerstand gestaltet und der Widerstandssensor 42 mit zwei Kontakten 44 und 46 versehen, an die ein Steuergerät 48 zur Messung des Widerstandswerts zwischen den Kontakten 44 und 46 und Weitergabe als Signal angeschlossen ist. Der Widerstandswert ändert sich mit dem Anlegen und Abheben des Verschlusskörpers 26 an die Kontakte 44 und 46 bei gleichzeitigem Verschließen bzw. Öffnen des Durchlasses am Dichtsitz 28. Um ein definiertes Anlegen und Abheben am Dichtsitz 28 zu erzielen, ist der Verschlusskörper 26 vorteilhaft mittels einer Schraubenfeder 50 in Richtung auf die Verengung 36 vorgespannt.
In der 6 ist ein Kraftstofffilter 10 veranschaulicht, bei dem sich unter dem Dichtsitz 28 ein Magnetschalter bzw. Magnetsensor 52, insbesondere ein Reed-Schaltkontakt, befindet. Der Magnetsensor 52 ist ebenfalls an ein Steuergerät 48 angeschlossen und dient dazu eine Annährung des Verschlusskörpers 26 an den Dichtsitz 28 zu erkennen. Der Verschlusskörper 26 ist dazu bei dieser Ausführungsform aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material gestaltet. Ferner ist der Verschlusskörper 26 ebenfalls mittels einer Schraubenfeder 50 getragen.
Bei den dargestellten Ausführungsformen befindet sich die teilpermeable Membran 20 an der Zulaufseite des Kraftstofffilters 10 und damit an dessen Schmutzseite. Alternativ ist die teilpermeable Membran 20 vorteilhaft an der Reinseite und damit in Strömungsrichtung des Kraftstoffs hinter dem Filtermediums 16 angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1581736 B1 [0003]
WO 2006/072545 A2 [0003]

Claims

Kraftstofffilter (10) mit einem Filtermedium (16) zum Filtern von Fremdstoffen aus Kraftstoff, einer teilpermeablen Membran (20) zum Abscheiden von Wasser aus dem Kraftstofffilter (10) und einer Leitung (24) in Strömungsrichtung hinter der teilpermeablen Membran (20) zum Abführen des Wassers, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (24) ein Verschlusskörper (26) vorgesehen ist, mittels dem die Leitung (24) wahlweise verschließbar ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Verschlusskörper (26) ein Rückschlagventil gebildet ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (26) als Schwimmkörper mit einer spezifischen Dichte gestaltet ist, die zwischen der des Kraftstoffs und der des Wassers liegt, welches die teilpermeable Membran (20) passiert.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (26) im wesentlichen kugelförmig gestaltet ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (26) in der Leitung (24) mittels mindestens einer Raste (38) in Richtung des Filtermediums (16) zurückgehalten ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (26) in der Leitung (24) mittels mindestens einer Verengung (36) der Leitung (24) in Richtung des Filtermediums (16) zurückgehalten ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung hinter der Leitung (24) ein Aktivkohlefilter (30) angeordnet ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivkohlefilter (30) zusammen mit der Leitung (24) und dem darin angeordneten Verschlusskörper (26) vom restlichen Kraftstofffilter (10) lösbar ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (40) an der Leitung (24) angeordnet ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstandssensor (42) an der Leitung (24) angeordnet ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetsensor (44) an der Leitung (24) angeordnet ist.
Kraftstofffilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die teilpermeable Membran (20) an der Reinseite des Filtermediums (16) angeordnet ist.