DE102017202584A1 - Fuel filter device for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kraftstofffiltereinrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine. Die Kraftstofffiltereinrichtung (1) umfasst ein von Kraftstoff (8) durchströmbares Ringfilterelement (2), welches eine Rohseite (3) von einer Reinseite (4) trennt. Die Kraftstofffiltereinrichtung (1) umfasst ferner einen Wasserabscheider (6), der einen elektrischer Koaleszer (5) mit zwei Elektroden (10, 11) zum Koaleszieren von im Kraftstoff (8) enthaltenem Wasser (7) und einen Endabscheider (16) zum Abscheiden des Wassers (7) aus dem Kraftstoff (8) aufweist. Der elektrische Koaleszer (5) ist zur Bestimmung wenigstens einer dielektrischen Eigenschaft des durch den elektrischen Koaleszer (5) geführten Kraftstoffs (8) eingerichtet.The invention relates to a fuel filter device (1) for an internal combustion engine. The fuel filter device (1) comprises a ring filter element (2), through which a fuel (8) can flow, which separates a raw side (3) from a clean side (4). The fuel filter device (1) further comprises a water separator (6) having an electric coalescer (5) with two electrodes (10, 11) for coalescing water (7) contained in the fuel (8) and an end separator (16) for depositing the water Has water (7) from the fuel (8). The electric coalescer (5) is arranged to determine at least one dielectric property of the fuel (8) passed through the electric coalescer (5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstofffiltereinrichtung für eine Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Kraftstofffiltereinrichtung.The present invention relates to a fuel filter device for an internal combustion engine and an internal combustion engine having such a fuel filter device.
In modernen Kraftstoffversorgungssystemen werden in den zugehörigen Kraftstofffiltereinrichtungen üblicherweise Wasserabscheider eingesetzt, um einen im Kraftstoff enthaltenen Wasseranteil soweit wie möglich abzusenken. Wird das im Kraftstoff enthaltene Wasser nicht separiert und abgeschieden, so kann es in den nachfolgenden Aggregaten zu unerwünschter Korrosion, Abrasion, Werkstoffversprödung sowie zu Kavitation führen. Ebenso führt ein erhöhter Wasseranteil im Kraftstoffversorgungssystem zu einer Wachstumsförderung von Mikroorganismen, welche eine Verschleimung der Kraftstofffiltereinrichtung bewirken sowie eine erhöhte Korrosion am Filtergehäuse hervorrufen kann. Als Wasserabscheider werden dabei üblicherweise sogenannte Koaleszer eingesetzt, die kleinste Wasseranteile zu größeren Wassertröpfchen koaleszieren und diese aufgrund der Schwerkraft aus der Kraftstoff-Wasser-Emulsion abscheiden. Sofern für die Wasserabscheidung notwendig, kann zudem ein sogenannter Endabscheider bestehend aus einem hydrohoben Gewebe die in der Kraftstoff-Wasser-Emulsion enthaltenen Wassertropfen herausfiltern. Gesammelt wird das derart abgeschiedene Wasser dann in separaten Wassersammelräumen, aus denen es periodisch oder spätestens beim Auswechseln eines Filterelements abgelassen wird.In modern fuel supply systems, water separators are usually used in the associated fuel filter devices in order to lower as far as possible a water content contained in the fuel. If the water contained in the fuel is not separated and separated, it can lead to undesired corrosion, abrasion, material embrittlement and cavitation in the following units. Likewise, an increased proportion of water in the fuel supply system leads to a growth promotion of microorganisms, which cause a mucus of the fuel filter device and can cause increased corrosion on the filter housing. As a water separator so-called coalescers are usually used, which coalesce the smallest portions of water to larger water droplets and deposit them by gravity from the fuel-water emulsion. If necessary for the separation of water, a so-called end separator consisting of a hydrophobic tissue can also filter out the drops of water contained in the fuel-water emulsion. The water separated in this way is then collected in separate water collecting chambers, from which it is drained periodically or at the latest when a filter element is replaced.
Vor diesem Hintergrund ist aus der
Gerade Dieselkraftstoffe aus unterschiedlichsten Herkunftsländern enthalten jedoch nicht nur zu separierendes Wasser, sondern variieren oftmals auch sehr stark in ihrer Zusammensetzung und in ihren Eigenschaften. Den Ansprüchen der verschiedenen Einsatzgebiete und den legislativen Auflagen gemäß werden oftmals zusätzlich Stoffe beigemengt. Außerdem wirken unterschiedlichste Umweltbedingungen während der Lagerung der Kraftstoffe auf diese ein. Die Summe dieser Einflussgrößen führt zu unterschiedlichsten Kraftstoffqualitäten mit unterschiedlichsten Kraftstoffeigenschaften. Qualitativ minderwertige Kraftstoffe können beispielsweise die Lebensdauer von Kraftstoffversorgungssystem- und Motorkomponenten maßgeblich reduzieren. Auch der dieselmotorische Verbrennungsprozess und die dabei entstehenden Emissionen sind von der Kraftstoffqualität abhängig. Mengt man fossilem Dieselkraftstoff Biodiesel (FAME) bei, so können dadurch die CO2 Emissionen gesenkt werden. Der vorteilhafte, emissionsreduzierende Effekt der FAME-Beimischung hat aber einen wesentlichen Nachteil. Folgeerscheinungen, welche durch die Entstehung von Alterungsprodukten des Biokraftstoffes bedingt sind, wirken sich schädlich auf das gesamte Kraftstoffversorgungssystem aus. Die oxidative Alterung von Mischkraftstoffen mit biogenem Anteil bewirkt einen Viskositätsanstieg des Kraftstoff-Fluids, eine Reduzierung der Schmierfähigkeit desselben und kann zur Niederschlagsbildung führen, bei welcher die Alterungsprodukte als Bodensatz kumulieren. Die entstehenden Alterungsprodukte sind meist Oligomere, die polare Stoffe sind und dadurch nicht im unpolaren Kraftstoff in Lösung gehen. Als Folge davon kann unter anderem die Funktionstüchtigkeit von Kraftstofffiltern beeinträchtig werden, aber auch bei der dieselmotorischen Verbrennung der Mischkraftstoffe können unerwünschte Nebenprodukte generiert werden. Des Weiteren können sich Biodieselanteile, die ins Motoröl gelangen, negative auf dessen Eigenschaften auswirken und dessen Alterung ebenfalls beschleunigen.However, diesel fuels from various countries of origin not only contain water that separates, but also often vary greatly in their composition and properties. Substances are often added in addition to the requirements of the various fields of application and the legislative requirements. In addition, a wide variety of environmental conditions during storage of the fuels act on these. The sum of these factors leads to different fuel qualities with different fuel properties. For example, low quality fuels can significantly reduce the life of fuel supply system and engine components. The diesel engine combustion process and the resulting emissions are also dependent on the fuel quality. Adding fossil diesel fuel biodiesel (FAME) can reduce CO 2 emissions. However, the beneficial, emission-reducing effect of the FAME admixture has a significant disadvantage. Consequences, which are caused by the emergence of aging products of biofuel, have a detrimental effect on the entire fuel supply system. The oxidative aging of blended fuels with biogenic content causes an increase in the viscosity of the fuel fluid, a reduction in the lubricity thereof, and can lead to precipitation formation, in which the aging products accumulate as sediment. The resulting aging products are mostly oligomers, which are polar substances and thus do not go in the non-polar fuel in solution. As a result, among other things, the functionality of fuel filters can be affected, but also in the diesel engine combustion of the mixed fuels unwanted by-products can be generated. Furthermore, biodiesel components that enter the engine oil can negatively affect its properties and also accelerate its aging.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Kraftstofffiltereinrichtung eine verbesserte Ausführungsform zu schaffen, die gute Abscheidewerte für das im Kraftstoff enthaltene Wasser erzielt und mittels welcher gleichzeitig Informationen über die weitere Zusammensetzung des Kraftstoffs gewonnen werden können.The present invention therefore deals with the problem of providing a fuel filter device with an improved embodiment, which achieves good separation values for the water contained in the fuel and by means of which information about the further composition of the fuel can be obtained simultaneously.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, einen elektrischen Koaleszer nicht nur zur Wasserabscheidung heranzuziehen, sondern diesen zusätzlich zur Bestimmung wenigstens einer dielektrischen Eigenschaft des durch den Koaleszer geführten Kraftstoffs auszubilden.The basic idea of the invention is therefore to use an electric coalescer not only for separating water, but also to form it in addition to determining at least one dielectric property of the fuel carried by the coalescer.
Dielektrische Eigenschaften wie etwa die relative Permittivität eines Kraftstoffs - dem einschlägigen Fachmann auch als „relative dielektrische Leitfähigkeit“ bekannt - können, insbesondere wenn es sich bei dem Kraftstoff um einen Dieselkraftstoff handelt, als Indikator für die Qualität des Kraftstoffs herangezogen werden.Dielectric properties, such as the relative permittivity of a fuel - also known to those skilled in the art as "relative dielectric conductivity" - may, especially if the fuel is a diesel fuel, be used as an indicator of the quality of the fuel.
Die über die vorherrschenden Kraftstoffeigenschaften gewonnenen Informationen können dann als Grundlage für die Anpassung der Verbrennungsstrategie von Brennkraftmaschinen verwendet werden. Eine Optimierung des Motormanagements kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Zeitsteuerung der Motorventile an die Cetan-Zahl angeglichen wird oder die Einspritzzyklen variiert und angepasst werden. Unterschiedliche Zusammensetzungen des Kraftstoffes implizieren unterschiedliche Energieinhalte des Fluidgemisches, was wiederum dazu führt, dass sich bei unangepasstem Verbrennungsprozess ein unnötiger Verbrauch von Ressourcen einstellt, der durch eine kraftstoffqualitätsbasierende Motorsteuerung - insbesondere hinsichtlich der Ventilzeitsteuerung, der Steuerung der Einspritzung bzw. Nacheinspritzung - vermieden werden kann. Die dadurch ebenfalls steuerbare Emissionsqualität stellt einen weiteren Anspruch an die Kraftstoff-Qualitäts-Sensorik dar.The information obtained about the prevailing fuel properties can then be used as the basis for adjusting the combustion strategy of internal combustion engines. An optimization of the engine management can be achieved, for example, by adjusting the timing of the engine valves to the cetane number or by varying and adjusting the injection cycles. Different compositions of the fuel imply different energy contents of the fluid mixture, which in turn results in an unreasonable combustion of unnecessary fuel consumption, which can be avoided by a fuel quality-based engine control - in particular with regard to the valve timing, the control of the injection or Nacheinspritzung. The thus also controllable emission quality represents another claim to the fuel quality sensors.
Unabhängig von vorangehend genannten Vorteilen, die sich aus der Bestimmung zumindest einer dielektrischen Eigenschaft des Kraftstoffs ergeben, erlaubt die Verwendung eines elektrischen Koaleszers in einer Kraftstofffiltereinrichtung auch eine effektive Abscheidung von Wasser aus dem durch den Koaleszer geführten Kraftstoff. Im Vergleich zu herkömmlichen Koaleszern mit entsprechenden Koaleszer-Materialien unterliegt ein elektrischer Koaleszer keinem oder einem nur geringen Verschleiß und kann dadurch über die gesamte Lebensdauer der Kraftstofffiltereinrichtung in derselben verbleiben. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wartungsaufwand für eine derartige Kraftstofffiltereinrichtung deutlich reduzieren. Zudem weist ein elektrischer Koaleszer eine größere Unempfindlichkeit gegenüber der Zusammensetzung des Kraftstoffs, weiterer Additive und Wasser auf, ohne die Koaleszer-Effizienz zu beeinträchtigen. Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, dass ein als elektrischer Koaleszer die Möglichkeit bietet, individuell auf spezielle Parameter des Koaleszer-Prozesses, beispielsweise die Tropfenbewegung oder Tropfenbildung, Einfluss zu nehmen. Von besonderem Vorteil bei der erfindungsgemäßen Anordnung der beiden Elektroden des elektrischer Koaleszers ist zudem, dass diese an bislang nicht besetzten Stellen angeordnet werden können, wodurch die erfindungsgemäße Kraftstofffiltereinrichtung äußerst kompakt aufgebaut werden kann.Regardless of the foregoing advantages, which result from the determination of at least one dielectric property of the fuel, the use of an electric coalescer in a fuel filter device also permits effective separation of water from the fuel passed through the coalescer. Compared to conventional coalescers with corresponding coalescer materials, an electrical coalescer is subject to little or no wear and thus can remain there throughout the life of the fuel filter device. As a result, in particular the maintenance costs for such a fuel filter device can be significantly reduced. In addition, an electric coalescer has a greater insensitivity to the composition of the fuel, other additives and water, without affecting the coalescer efficiency. In addition, it is of particular advantage that an electric coalescer offers the possibility of influencing the specific parameters of the coalescing process, for example the drop movement or droplet formation, individually. Of particular advantage in the inventive arrangement of the two electrodes of the electric Koaleszers is also that they can be arranged at previously unoccupied points, whereby the fuel filter device according to the invention can be constructed extremely compact.
Durch die Dispergierung von Wasser in Kraftstoff wird eine Wasser-Kraftstoff-Emulsion generiert. Dabei handelt es sich um ein binäres System, dessen wesentliches Merkmal die Ausbildung einer Mischungslücke ist, die sich nahezu über den gesamten Konzentrationsbereich erstreckt. Aufgrund der thermodynamischen Instabilität des Systems strebt dieses einen Zustand an, der energetische betrachtet ein Minimum darstellt. Die Trennung der beiden Phasen wird somit beschleunigt, bis schlussendlich völlige Phasenseparation vorliegt. Um den Demulgier-Prozess bei einer Wasser-in-Kraftstoff-Emulsion zu intensivieren, wird nun die vorteilhafte Wirkung der Anwesenheit eines elektrischen Feldes genutzt. Dabei wird der Vorgang der Tropfenkoaleszenz durch die polarisierende Wirkung des anliegenden elektrischen Feldes forciert. Die auftretenden Kräfte im elektrischen Feld bewirken eine Steigerung der Beweglichkeit der Wassertropfen, dies führt infolgedessen zu einer höheren Kollisionsrate, welche sich wiederum positiv auf die Tropfenkoaleszenz auswirkt. Die Tropfen vereinigen sich somit zu größeren Tropfen und fließen zusammen. Sind die Tropfen entsprechend groß, überwiegt die Schwerkraft und die spezifisch dichtere Wasserphase sinkt ab.By dispersing water into fuel, a water-fuel emulsion is generated. It is a binary system, the essential feature of which is the formation of a miscibility gap that extends over almost the entire concentration range. Due to the thermodynamic instability of the system, this aims at a state that represents a minimum in terms of energy. The separation of the two phases is thus accelerated until finally there is complete phase separation. In order to intensify the demulsification process in a water-in-fuel emulsion, the beneficial effect of the presence of an electric field is now utilized. The process of droplet coalescence is forced by the polarizing effect of the applied electric field. The forces occurring in the electric field cause an increase in the mobility of the water droplets, this consequently leads to a higher collision rate, which in turn has a positive effect on the droplet coalescence. The drops thus combine to form larger drops and flow together. If the drops are correspondingly large, gravity outweighs and the specific denser water phase decreases.
Eine erfindungsgemäße Kraftstofffiltereinrichtung für eine Brennkraftmaschine umfasst ein von Kraftstoff durchströmbares Ringfilterelement zum Separieren von Schmutzpartikeln aus dem Kraftstoff, welches eine Rohseite von einer Reinseite trennt. Die Kraftstofffiltereinrichtung weist ferner einen Wasserabscheider auf, der wiederum einen elektrischer Koaleszer mit zwei Elektroden zum Koaleszieren von im Kraftstoff enthaltenem Wasser und einen Endabscheider zum Abscheiden des Wassers aus dem Kraftstoff umfasst.A fuel filter device according to the invention for an internal combustion engine comprises a ring filter element, through which fuel can pass, for separating dirt particles from the fuel, which separates a raw side from a clean side. The fuel filter device further comprises a water separator, which in turn comprises an electric coalescer with two electrodes for coalescing water contained in the fuel and an end separator for separating the water from the fuel.
Erfindungsgemäß ist der elektrische Koaleszer zur Bestimmung wenigstens einer dielektrischen Eigenschaft des durch den Koaleszer geführten Kraftstoffs ausgebildet.According to the invention, the electric coalescer is designed to determine at least one dielectric property of the fuel carried by the coalescer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der elektrische Koaleszer auf der Reinseite des Ringfilterelements angeordnet. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die beiden Elektroden entlang einer Längsrichtung, die vorzugsweise koaxial zu einer Filterachse oder einer Mittellängsachse des Ringfilterelements verläuft. Die beiden Elektroden begrenzen somit einen mit dem Kraftstoff durchströmbaren Strömungspfad, in welchem die beiden Elektroden mit dem Kraftstoff einen elektrischen Kondensator ausbilden, dessen Kapazität von den dielektrischen Eigenschaften des Kraftstoffs abhängt. Besagte dielektrische Eigenschaften, insbesondere die dielektrische Eigenschaft des Kraftstoffs, kann somit durch eine einfache kapazitive Messung ermittelt werden.According to a preferred embodiment, the electric coalescer is arranged on the clean side of the ring filter element. In this embodiment, the two electrodes extend along a longitudinal direction, which preferably extends coaxially to a filter axis or a central longitudinal axis of the ring filter element. The two electrodes thus limit a flow path through which the fuel can flow, in which the two electrodes form with the fuel an electrical capacitor whose capacitance depends on the dielectric properties of the fuel. Said dielectric properties, in particular the dielectric property of the fuel, can thus be determined by a simple capacitive measurement.
Besonders zweckmäßig umfasst oder ist die wenigstens eine dielektrische Eigenschaft des Kraftstoffs dessen relative dielektrische Leitfähigkeit. Diese kann mittels kapazitiver Messung besonders einfach quantifiziert werden, so dass auch auf einfache Weise die Qualität des vorliegenden Kraftstoffs ermittelt werden kann.Particularly advantageously, the at least one dielectric property of the fuel comprises or is its relative dielectric conductivity. This can be particularly easily quantified by means of capacitive measurement, so that even simple The quality of the fuel present can be determined.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der elektrische Koaleszer zur Bestimmung der dielektrischen Eigenschaften, insbesondere der relativen dielektrischen Leitfähigkeit, des durch den Koaleszer geführten Kraftstoffs, eine elektrische Messeinrichtung. Die beiden Elektroden des elektrischen Koaleszers sind bei dieser Ausführungsform Teil der elektrischen Messeinrichtung. Mittels der elektrischen Messeinrichtung kann somit unter Verwendung der beiden Elektroden auf besonders einfache Weise die kapazitive Messung zur Bestimmung der relativen dielektrischen Leitfähigkeit des Kraftstoffs durchgeführt werden.According to a preferred embodiment, the electrical coalescer has an electrical measuring device for determining the dielectric properties, in particular the relative dielectric conductivity, of the fuel carried by the coalescer. The two electrodes of the electric coalescer are part of the electrical measuring device in this embodiment. By means of the electrical measuring device can thus be carried out using the two electrodes in a particularly simple manner, the capacitive measurement for determining the relative dielectric conductivity of the fuel.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bilden die beiden Elektroden und der durch den Strömungspfad geführte Kraftstoff zusammen einen elektrischen Kondensator mit einer komplexen Impedanz aus, die mittels der elektrischen Messeinrichtung bestimmt werden kann.In a preferred embodiment, the two electrodes and the fuel guided through the flow path together form an electrical capacitor with a complex impedance, which can be determined by means of the electrical measuring device.
Zweckmäßig umfasst die elektrische Messeinrichtung eine elektrische Spannungsquelle, die eine elektrische Ausgangsspannung erzeugt und elektrisch mit den beiden Elektroden verbunden ist. Bevorzugt kann die erzeugte elektrische Ausgangsspannung eine elektrische Wechselspannung sein. Mittels einer solchen Spannungsquelle kann im elektrischen Koaleszer einerseits die gewünschte Abscheidung von Wasser aus dem Kraftstoff erreicht werden. Andererseits ist es möglich, die zur Durchführung der vorangehend kapazitiven Messung erforderliche elektrische Spannung zu erzeugen. Dabei entfällt die Bereitstellung zweier separater elektrischer Spannungsquellen zur Bereitstellung beider Funktionen, was den Aufbau der Messeinrichtung nicht unerheblich vereinfacht und somit zu Kostenvorteilen führt.Suitably, the electrical measuring device comprises an electrical voltage source which generates an electrical output voltage and is electrically connected to the two electrodes. Preferably, the generated electrical output voltage may be an alternating electrical voltage. By means of such a voltage source, the desired separation of water from the fuel can be achieved in the electric coalescer on the one hand. On the other hand, it is possible to generate the required for carrying out the previously capacitive measurement voltage. This eliminates the provision of two separate electrical voltage sources to provide both functions, which does not significantly simplify the construction of the measuring device and thus leads to cost advantages.
Weiterhin kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die elektrische Messeinrichtung eine elektrische Spannungsmesseinheit umfassen, die insbesondere als Voltmeter ausgebildet sein kann. Bei dieser Ausführungsform ist die elektrische Spannungsmesseinheit des durch den Strömungspfad geführten Kraftstoffs elektrisch mit den beiden Elektroden verbunden, so dass zum Bestimmen der komplexen elektrischen Impedanz des Kraftstoffs die am Kraftstoff abfallende elektrische Spannung erfassbar ist.Furthermore, according to a further preferred embodiment, the electrical measuring device may comprise an electrical voltage measuring unit, which may be designed in particular as a voltmeter. In this embodiment, the electrical voltage measuring unit of the fuel guided through the flow path is electrically connected to the two electrodes, so that the electrical voltage dropping across the fuel can be detected to determine the complex electrical impedance of the fuel.
Zweckmäßig umfasst die elektrische Messeinrichtung außerdem eine mit der elektrischen Spannungsquelle und mit der elektrischen Spannungsmesseinheit zusammenwirkende Auswertungseinheit. Die Auswertungseinheit ist hierbei derart ausgebildet, dass durch Auswertung der am Kraftstoff abfallenden elektrischen Spannung in Abhängigkeit von der elektrischen Ausgangsspannung, welche von der elektrischen Spannungsquelle bereitgestellt wird, die komplexe Impedanz des Kraftstoffs ermittelt werden kann. Aus der komplexen Impedanz kann dann die gesuchte relative dielektrische Leitfähigkeit des Kraftstoffs berechnet werden.The electrical measuring device expediently also comprises an evaluation unit cooperating with the electrical voltage source and with the electrical voltage measuring unit. The evaluation unit is in this case designed such that the complex impedance of the fuel can be determined by evaluating the voltage drop across the fuel as a function of the electrical output voltage which is provided by the electrical voltage source. From the complex impedance, the desired relative dielectric conductivity of the fuel can then be calculated.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die elektrische Messeinrichtung eine mit der elektrischen Spannungsquelle zusammenwirkende Steuerungseinheit, mittels welcher die von der elektrischen Spannungsquelle erzeugte elektrische Ausgangsspannung variiert werden kann. Auf diese Weise kann der elektrische Koaleszer zwischen einem ersten Betriebszustand, in welchem er im Zusammenspiel mit dem Endabscheider als Wasserabscheider für den durch den Koaleszer geführten Kraftstoffs wirkt, und einem zweiten Betriebszustand umgeschaltet werden, in welchem er die zumindest eine dielektrische Eigenschaft des durch den Koaleszer geführten Kraftstoffs bestimmt.In a further advantageous development, the electrical measuring device comprises a control unit cooperating with the electrical voltage source, by means of which the electrical output voltage generated by the electrical voltage source can be varied. In this way, the electric coalescer can be switched over between a first operating state in which it interacts with the final separator as a water separator for the fuel carried by the coalescer, and a second operating state in which it receives the at least one dielectric property of the one produced by the coalescer guided fuel determined.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung erzeugt die elektrische Spannungsquelle im ersten Betriebszustand eine elektrische Ausgangsspannung, die von der im zweiten Betriebszustand erzeugten elektrischen Ausgangsspannung verschieden ist. Bei einer besonders bevorzugten Variante ist zumindest die im zweiten Betriebszustand von der elektrischen Spannungsquelle erzeugte elektrische Ausgangsspannung eine elektrische Wechselspannung. Auf diese Weise kann der Koaleszer einerseits für seine eigentliche Bestimmung, also - im Zusammenspiel mit dem Endabscheider - die Abscheidung von Wasser aus dem Kraftstoff, verwendet werden. Andererseits ist es - durch Umschalten vom ersten in den zweiten Betriebszustand -auch möglich, durch Bestimmung der dielektrischen Eigenschaft(en) des Kraftstoffs Informationen über die Qualität des Kraftstoffs zu gewinnen.In an advantageous development, the electrical voltage source in the first operating state generates an electrical output voltage that is different from the electrical output voltage generated in the second operating state. In a particularly preferred variant, at least the electrical output voltage generated by the electrical voltage source in the second operating state is an electrical alternating voltage. In this way, the coalescer can be used on the one hand for its actual determination, ie, in conjunction with the final separator, the separation of water from the fuel. On the other hand, by switching from the first to the second operating state, it is also possible to obtain information on the quality of the fuel by determining the dielectric property (s) of the fuel.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Kraftstofffiltereinrichtung zum Durchströmen mit einem Kraftstoff eingerichtet, dessen dielektrische Leitfähigkeit höchstens einen vorbestimmten Maximalwert aufweist. Bei dieser Weiterbildung weist zumindest eine der beiden Elektroden eine Elektrodenisolierung auf, deren dielektrische Leitfähigkeit einen größeren Wert aufweist als besagter vorbestimmter Maximalwert. Vorzugsweise beträgt dieser Wert mindestens das Zweifache, höchst vorzugsweise mindestens das Fünffache des vorbestimmten Maximalwerts. Besonders bevorzugt gilt vorangehend gesagtes für beide Elektroden. Durch die genannten Maßnahmen wird eine Verdrängung des elektrischen Feldes in den durch den elektrischen Koaleszer strömenden Kraftstoff erreicht. Damit geht wiederum ein erhöhter elektrischer Spannungsabfall am Kraftstoff einher, so dass die komplexe Impedanz des Kraftstoffs mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden kann.In a further advantageous development, the fuel filter device is designed to flow through with a fuel whose dielectric conductivity has at most a predetermined maximum value. In this development, at least one of the two electrodes has an electrode insulation whose dielectric conductivity has a greater value than said predetermined maximum value. Preferably, this value is at least twice, most preferably at least five times the predetermined maximum value. Particularly preferred applies above for both electrodes. By said measures, a displacement of the electric field is achieved in the flowing through the electric coalescer fuel. This in turn is accompanied by an increased electrical voltage drop across the fuel, so that the complex impedance of the fuel can be determined with increased accuracy.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist eine erste der beiden Elektroden eine innenliegende Elektrode und eine zweite der beiden Elektroden eine außenliegende Elektrode. Bei dieser Weiterbildung begrenzen die beiden Elektroden zusammen den als Ringkanal ausgebildeten Strömungspfad zum Durchströmen mit dem Kraftstoff. Bevorzugt ist die außenliegende Elektrode elektrisch mit einem elektrischen Massepotential verbunden oder zumindest mit einem solchen verbindbar. Hierdurch können Störanfälligkeiten vermieden oder zumindest verringert werden, welche durch äußere elektrische und magnetische Felder verursacht werden.In another advantageous development, a first of the two electrodes is an internal electrode and a second of the two electrodes is an external electrode. In this development, the two electrodes together limit the flow path designed as an annular channel for flowing through with the fuel. Preferably, the external electrode is electrically connected to an electrical ground potential or at least connected to such. As a result, susceptibility can be avoided or at least reduced, which are caused by external electrical and magnetic fields.
Zweckmäßig kann zumindest eine Elektrode als Zwei-Komponenten-Spritzguss-Elektroden ausgeführt sein. Hierbei bildet ein elektrisch leitender Kunststoff eine innere Komponente aus. Besagte innere Komponente wird außen von einer zweiten, elektrisch isolierenden äußeren Komponente ummantelt. Besonders zweckmäßig sind beide Elektroden wie vorangehend beschrieben ausgebildet.Suitably, at least one electrode may be designed as two-component injection-molded electrodes. In this case, an electrically conductive plastic forms an inner component. Said inner component is encased externally by a second, electrically insulating outer component. Particularly expedient both electrodes are formed as described above.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die beiden Elektroden zur Begrenzung des Ringkanals jeweils rohrförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt weist dieser Ringkanal im Einbauzustand oben angeordnete tangential gerichtete Einströmöffnungen auf, welche eine schraubenförmige Strömung des Kraftstoffs im Ringkanal erzwingen. Die führt zu einem erhöhten Wirkungsquerschnitt des Wasserabscheiders.In an advantageous development, the two electrodes for limiting the annular channel are each tubular. In the installed state, this annular channel particularly preferably has tangentially directed inflow openings arranged at the top, which force a helical flow of the fuel in the annular channel. This leads to an increased cross-section of the water separator.
Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit einer vorangehend vorgestellten Kraftstofffiltereinrichtung. Die vorangehend erläuterten Vorteile der Kraftstofffiltereinrichtung übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.The invention further relates to an internal combustion engine with a previously presented fuel filter device. The above-explained advantages of the fuel filter device are therefore also transferred to the internal combustion engine according to the invention.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.
Entsprechend
Darüber hinaus ist ein Wasserabscheider
Der elektrische Koaleszer
Betrachtet man die Kraftstofffiltereinrichtung
Wie die Darstellung der
Der durch die Kraftstofffiltereinrichtung
Der elektrische Koaleszer
Zur Bestimmung der relativen dielektrischen Leitfähigkeit εr des durch den Koaleszer
Die beiden Elektroden
Die elektrische Messeinrichtung
Die elektrische Messeinrichtung
Die Kraftstofffiltereinrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010062813 A1 [0003]DE 102010062813 A1 [0003]
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