DE102019109388A1 - Rezirkulationsmodul und Kraftstoffvorfiltereinheit - Google Patents

Rezirkulationsmodul und Kraftstoffvorfiltereinheit Download PDF

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Pius Trautmann
André Rösgen
Idriss Razgani
Dietmar Talmon-Gros
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Mann and Hummel GmbH
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Abstract

Ein Rezirkulationsmodul (29A, 29B) für eine Kraftstoffvorfiltereinheit (6) zum Filtern von einer Verbrennungskraftmaschine (2) zugeführten Kraftstoffs (K), mit einem Modulgehäuse (30), einem in dem Modulgehäuse (30) aufgenommenen temperaturgesteuerten Stellelement (36), das dazu eingerichtet ist, das Rezirkulationsmodul (29A, 29B) in Abhängigkeit von einer filterrohseitigen Vorlauftemperatur (VT) des Kraftstoffs (K) von einem Kaltstartzustand (Z1), in welchem ein Motorrücklauf (11) von der Verbrennungskraftmaschine (2) zu dem Rezirkulationsmodul (29A, 29B) mit einer Rohseite (RO) eines Filterelements (15) der Kraftstoffvorfiltereinheit (6) fluidisch verbunden ist und in welchem der Motorrücklauf (11) fluidisch von einem Tankrücklauf (5) eines Tanks (3) der Verbrennungskraftmaschine (2) getrennt ist, in einen Normalbetriebszustand (Z2), in welchem der Motorrücklauf (11) von der Rohseite (RO) des Filterelements (15) fluidisch getrennt ist und in welchem der Motorrücklauf (11) fluidisch mit dem Tankrücklauf (5) verbunden ist, und umgekehrt zu verbringen, und einem in dem Modulgehäuse (30) aufgenommenen Rückschlagventil (65), welches einen Rücklauf von Kraftstoff (K) aus dem Tankrücklauf (5) in den Motorrücklauf (11) verhindert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rezirkulationsmodul für eine Kraftstoffvorfiltereinheit zum Filtern einer Verbrennungskraftmaschine zugeführten Kraftstoffs und eine Kraftstoffvorfiltereinheit mit einem derartigen Rezirkulationsmodul.
  • Stand der Technik
  • Ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen, umfasst zumeist eine Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise einen Dieselmotor. Der Verbrennungskraftmaschine kann ein Einspritzsystem, insbesondere ein Diesel-Einspritzsystem, zugeordnet sein. Das Einspritzsystem kann einen Tank, Einspritzdüsen und eine Kraftstoffvorfiltereinheit zum Filtern von Kraftstoff, beispielsweise von Dieselkraftstoff, aufweisen. Die Kraftstoffvorfiltereinheit ist dabei zwischen dem Tank und den Einspritzdüsen angeordnet. Insbesondere bei der Verwendung von Dieselkraftstoff bei niedrigen Temperaturen, insbesondere bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine, können Paraffine ausfallen, die ein Filterelement der Kraftstoffvorfiltereinheit verstopfen können. Daher kann es erforderlich sein, den Dieselkraftstoff vorzuwärmen, um diese Paraffine aufzulösen oder deren Bildung zu vermeiden. Zur Vorwärmung des Dieselkraftstoffs kann entweder ein in die Kraftstoffvorfiltereinheit eingestecktes elektrisches Heizmodul vorgesehen sein oder es können dem Filterelement erwärmte Kraftstoffrückläufe aus dem Einspritzsystem zugeführt werden. Diese Verwendung der erwärmten Kraftstoffrückläufe wird als Rezirkulation bezeichnet.
  • US 6,289,879 B1 , EP 1 843 036 B1 und US 9,163,596 B2 beschreiben jeweils Rezirkulationskreisläufe bzw. Ventile für derartige Rezirkulationskreisläufe.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Rezirkulationsmodul für eine Kraftstoffvorfiltereinheit zur Verfügung zu stellen.
  • Demgemäß wird ein Rezirkulationsmodul für eine Kraftstoffvorfiltereinheit zum Filtern einer Verbrennungskraftmaschine zugeführten Kraftstoffs vorgeschlagen. Das Rezirkulationsmodul umfasst ein Modulgehäuse, ein in dem Modulgehäuse aufgenommenes temperaturgesteuerten Stellelement, welches dazu eingerichtet ist, das Rezirkulationsmodul in Abhängigkeit von einer filterrohseitigen Vorlauftemperatur des Kraftstoffs von einem Kaltstartzustand, in welchem ein Motorrücklauf von der Verbrennungskraftmaschine zu dem Rezirkulationsmodul mit einer Rohseite eines Filterelements der Kraftstoffvorfiltereinheit fluidisch verbunden ist und in welchem der Motorrücklauf fluidisch von einem Tankrücklauf eines Tanks der Verbrennungskraftmaschine getrennt ist, in einen Normalbetriebszustand, in welchem der Motorrücklauf von der Rohseite des Filterelements fluidisch getrennt ist und in welchem der Motorrücklauf fluidisch mit dem Tankrücklauf verbunden ist, und umgekehrt zu verbringen, und ein in dem Modulgehäuse aufgenommenen Rückschlagventil, welches einen Rücklauf von Kraftstoff aus dem Tankrücklauf in den Motorrücklauf verhindert.
  • Unter einem „Modul“ oder einem „modularen Aufbau“ ist vorliegend ein Bauteil oder eine Baugruppe zu verstehen, die als Ganzes gehandhabt und insbesondere als Ganzes ausgetauscht werden kann. Insbesondere umfasst das Rezirkulationsmodul bevorzugt sämtliche für dessen Funktionalität erforderliche Bauteile, wie beispielsweise Anschlüsse, einen Ventilkörper, das Rückschlagventil, das Stellelement, ein Federelement, das Gehäusemodul und so weiter. Insbesondere ist ein elektrisches Heizmodul der Kraftstoffvorfiltereinheit einfach und schnell gegen das Rezirkulationsmodul austauschbar. Der Kaltstartzustand kann insbesondere als Rezirkulationsbetriebszustand bezeichnet werden. Das Modulgehäuse ist insbesondere ein einteiliges, bevorzugt ein materialeinstückiges, Bauteil. Das Rezirkulationsmodul kann auch als Rezirkulationsventil, Kaltstartmodul oder Kaltstartventil bezeichnet werden.
  • Das Stellelement kann auch als Aktor oder Aktuator bezeichnet werden. Darunter, dass das Stellelement „temperaturgesteuert“ ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das Stellelement dazu eingerichtet ist, bei einer Temperaturänderung der Vorlauftemperatur einen Stößel aus einem Gehäuse des Stellelements entweder auszufahren oder wieder einzufahren. Insbesondere ist das Stellelement geeignet, bei einer Temperaturerhöhung der Vorlauftemperatur den Stößel linear auszufahren und bei einer Temperaturreduzierung der Vorlauftemperatur den Stößel wieder linear einzufahren. Beispielsweise kann das Stellelement ein Wachsdehnelement oder Wachsmotor oder auch ein Bimetall-Aktor sein. Das Stellelement kann jedoch grundsätzlich ein beliebiges temperaturgesteuertes Bauteil sein, dass bei einer Temperaturänderung ein anderes Bauteil bewegen, insbesondere linear verlagern, kann.
  • „Filterrohseitig“ bedeutet vorliegend auf der Rohseite des Filterelements der Kraftstoffvorfiltereinheit. Die „Vorlauftemperatur“ ist dabei die Temperatur des Kraftstoffs auf der Rohseite des Filterelements. Die Vorlauftemperatur kann sich im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine verändern, beispielsweise erhöhen. Das Filterelement umfasst auch eine Reinseite, die mit Hilfe eines Filtermediums von der Rohseite getrennt ist. Der Kraftstoff strömt im Betrieb der Kraftstoffvorfiltereinheit durch das Filtermedium hindurch von der Rohseite auf die Reinseite und wird dabei von Fremdstoffen, beispielsweise von Schwebstoffen, gereinigt. Es versteht sich jedoch von selbst, dass das erfindungsgemäße Rezirkulationsmodul nicht auf eine Verwendung mit einer Kraftstoffvorfiltereinheit beschränkt ist, sondern gleichermaßen auch in Kraftstoffhauptfiltereinheiten Verwendung finden kann.
  • Darunter, dass in dem Kaltstartzustand der Motorrücklauf mit der Rohseite des Filterelements „fluidisch verbunden“ ist, ist insbesondere zu verstehen, dass der Motorrücklauf mit der Rohseite in Fluidverbindung ist, so dass der Kraftstoff in dem Kaltstartzustand von dem Motorrücklauf zu der Rohseite strömen kann. Darunter, dass in dem Kaltstartzustand der Motorrücklauf von dem Tankrücklauf „fluidisch getrennt“ ist, ist insbesondere zu verstehen, dass der Motorrücklauf nicht mit dem Tankrücklauf in Fluidverbindung ist oder außer Fluidverbindung mit dem Tankrücklauf ist, so dass der Kraftstoff in dem Kaltstartzustand nicht von dem Motorrücklauf zu dem Tankrücklauf strömen kann. Entsprechendes gilt für den Normalbetriebszustand.
  • Das Rückschlagventil ist insbesondere ein aus einem elastomeren Werkstoff, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan, Gummi oder Silikon, gefertigtes Schirmventil. Das Rückschlagventil kann aber auch ein Kugelventil sein. Insbesondere ist das Rückschlagventil geeignet, einen Rücklauf von Kraftstoff in das Rezirkulationsmodul selbst zu verhindern. Das Rückschlagventil verhindert das Ansaugen von Luftblasen aus dem Motorrücklauf bei einem Betätigen einer Handpumpe der Kraftstoffvorfiltereinheit. Die Handpumpe wird betätigt, um bei einem Austausch des Filterelements Kraftstoff in die Kraftstoffvorfiltereinheit zu pumpen. Die Kraftstoffvorfiltereinheit ist bevorzugt eine Diesel-Kraftstoffvorfiltereinheit oder kann als solche bezeichnet werden. Der Kraftstoff ist demgemäß bevorzugt Dieselkraftstoff und die Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt ein Dieselmotor.
  • Dadurch, dass das Rezirkulationsmodul modular aufgebaut ist, kann mit Hilfe des Rezirkulationsmoduls einfach und schnell ein elektrisches Heizmodul ersetzt werden. Eine Anpassung der Kraftstoffvorfiltereinheit ist dabei verzichtbar. Mit Hilfe des Rezirkulationsmoduls kann im Vergleich zu einem elektrischen Heizmodul mehr Energie in den Kraftstoff auf der Rohseite des Filterelements eingebracht werden. Dies Verhindert zuverlässig das Ausfallen von Paraffinen aus dem Kraftstoff und somit ein Versulzen oder Verstopfen des Filterelements bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine.
  • In Ausführungsformen ist das Stellelement dazu eingerichtet, das Rezirkulationsmodul in einen zwischen dem Kaltstartzustand und dem Normalbetriebszustand vorgesehenen Zwischenzustand zu verbringen, in welchem der Motorrücklauf sowohl mit der Rohseite des Filterelements als auch mit dem Tankrücklauf fluidisch verbunden ist. Bevorzugt ist zwischen dem Kaltstartzustand und dem Normalbetriebszustand eine Vielzahl an Zwischenzuständen vorgesehen.
  • In Ausführungsformen umfasst das Rezirkulationsmodul ferner einen in dem Modulgehäuse aufgenommenen Ventilkörper, welcher mit Hilfe des Stellelements in dem Modulgehäuse linear verlagerbar ist, um das Rezirkulationsmodul von dem Kaltstartzustand in den Normalbetriebszustand und umgekehrt zu verbringen. Bevorzugt ist in dem Modulgehäuse eine im Wesentlichen zylinderförmige Bohrung vorgesehen, in der der Ventilkörper aufgenommen ist. Der Ventilkörper kann in der Bohrung linear entlang einer Längsrichtung der Bohrung und entgegen der Längsrichtung bewegt werden. Das Stellelement ist insbesondere geeignet, den Ventilkörper innerhalb der Bohrung zu bewegen oder zu verlagern.
  • In Ausführungsformen umfasst das Rezirkulationsmodul ferner ein in dem Modulgehäuse aufgenommenes Federelement, welches den Ventilkörper in Richtung des Stellelements federvorspannt. Das Federelement ist bevorzugt ebenfalls in der Bohrung aufgenommen. Das Federelement ist bevorzugt eine Druckfeder. Das Federelement kann eine Zylinderfeder sein. Bevorzugt wirken das Stellelement und das Federelement zum Verlagern des Ventilkörpers zusammen. Der Ventilkörper ist in der Längsrichtung betrachtet insbesondere zwischen dem Stellelement und dem Federelement angeordnet.
  • In Ausführungsformen weist der Ventilkörper einen ersten Dichtabschnitt und einen beabstandet von dem ersten Dichtabschnitt angeordneten zweiten Dichtabschnitt auf, wobei der erste Dichtabschnitt in dem Kaltstartzustand den Motorrücklauf von dem Tankrücklauf fluidisch trennt, und wobei der zweite Dichtabschnitt in dem Normalbetriebszustand den Motorrücklauf von der Rohseite des Filterelements fluidisch trennt. Bevorzugt umfasst der Ventilkörper einen stabförmigen Basisabschnitt, an dem der erste Dichtabschnitt und der zweite Dichtabschnitt angeordnet sind. Bevorzugt sind die Dichtabschnitte zylinderförmig oder walzenförmig. Die Dichtabschnitte und der Basisabschnitt bilden ein einteiliges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil.
  • In Ausführungsformen weist das Modulgehäuse eine Bohrung auf, in welcher das Stellelement und der Ventilkörper aufgenommen sind, wobei der Bohrung zumindest eine in dem Modulgehäuse vorgesehene Öffnung zugeordnet ist, welche mit der Rohseite des Filterelements fluidisch verbunden ist, wobei in die Bohrung ein erster Rücklaufkanal einmündet, welcher mit dem Motorrücklauf fluidisch verbunden ist, wobei in die Bohrung ein zweiter Rücklaufkanal einmündet, welcher mit dem Tankrücklauf fluidisch verbunden ist, wobei in dem Kaltstartzustand der erste Dichtabschnitt den zweiten Rücklaufkanal verschließt und der zweite Dichtabschnitt so angeordnet ist, dass die zumindest eine Öffnung mit einem ersten Bohrungsabschnitt der Bohrung fluidisch verbunden ist, wobei in dem Normalbetriebszustand der erste Dichtabschnitt den zweiten Rücklaufkanal freigibt und der zweite Dichtabschnitt so angeordnet ist, dass die zumindest eine Öffnung von dem ersten Bohrungsabschnitt fluidisch getrennt ist, und wobei der Ventilkörper den ersten Rücklaufkanal weder in dem Kaltstartzustand noch in dem Normalbetriebszustand verschließt. Vorzugsweise sind zwei einander gegenüberliegende Öffnungen vorgesehen. Die Öffnungen verbinden die Bohrung mit einer Umgebung des Rezirkulationsmoduls. Die in dem Modulgehäuse vorgesehene Bohrung umfasst neben dem ersten Bohrungsabschnitt einen zweiten Bohrungsabschnitt. Die zumindest eine Öffnung ist zwischen dem ersten Bohrungsabschnitt und dem zweiten Bohrungsabschnitt positioniert.
  • In Ausführungsformen weist das Modulgehäuse eine Außenfläche auf, welche korrespondierend zu einer an der Kraftstoffvorfiltereinheit vorgesehenen Schnittstelle für ein elektrisches Heizmodul ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst das Modulgehäuse auch eine Befestigungsschnittstelle. Die Befestigungsschnittstelle kann mehrere Bohrungen umfassen, mit deren Hilfe das Rezirkulationsmodul an der Kraftstoffvorfiltereinheit befestigt, insbesondere mit dieser verschraubt, sein kann. Die Befestigungsschnittstelle des Rezirkulationsmoduls ist insbesondere identisch wie eine Befestigungsschnittstelle des elektrischen Heißmoduls aufgebaut. Die Befestigungsschnittstelle kann mehrere Bohrungen umfassen, durch die Befestigungsschrauben hindurchgeführt werden können.
  • In Ausführungsformen umfasst das Rezirkulationsmodul ferner zumindest ein an der Außenfläche vorgesehenes Dichtelement, insbesondere einen O-Ring, zum fluiddichten Abdichten des Modulgehäuses gegenüber der Schnittstelle. Vorzugsweise ist an der Außenfläche zumindest eine Ringnut vorgesehen, in der das zumindest eine Dichtelement aufgenommen ist. Bevorzugt sind zwei Dichtelemente vorgesehen, zwischen denen die zumindest eine Öffnung des Modulgehäuses positioniert sind. Alternativ kann auch genau ein Dichtelement vorgesehen sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei axial beabstandete Dichtelemente an der Außenfläche angeordnet, insbesondere an beiderseitig an die Öffnung angrenzenden Axialpositionen, so dass die Öffnung des Modulgehäuses gegenüber dem Filterkopf abgedichtet werden kann.
  • In einer noch weiteren Ausführungsform können die Durchmesser der Außenfläche an den beiderseitig an die Öffnung angrenzenden Axialpositionen unterschiedlich groß sein, insbesondere kann die Außenfläche an einer in einer Benutzungsanordnung zu dem Filterkopf weisenden Axialposition einen kleineren Durchmesser haben als an der axial auf der anderen Seite der Öffnung angrenzenden Axialposition, was den Vorteil bietet, dass das Rezirkulationsmodul einfach und mit vergleichsweise geringen Montagekräften montierbar ist.
  • In Ausführungsformen ragt das Stellelement aus dem Modulgehäuse heraus. Insbesondere ragt das Gehäuse des Stellelements aus dem Modulgehäuse heraus. Im Betrieb der Kraftstoffvorfiltereinheit wird das Gehäuse von filterrohseitigem Kraftstoff umspült.
  • Ferner wird eine Kraftstoffvorfiltereinheit zum Filtern von Kraftstoff einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen. Die Kraftstoffvorfiltereinheit umfasst ein derartiges Rezirkulationsmodul, und einen Filterkopf, der eine Schnittstelle aufweist, in welcher das Modulgehäuse zumindest abschnittsweise aufgenommen ist, wobei das Stellelement zumindest abschnittsweise auf einer Rohseite eines Filterelements der Kraftstoffvorfiltereinheit angeordnet ist.
    Das Filterelement kann Teil der Kraftstoffvorfiltereinheit sein. Das Filterelement ist austauschbar. Das Filterelement kann an den Filterkopf angeschraubt sein, so dass das Filterelement einfach und schnell ausgetauscht werden kann. Im Betrieb der Kraftstoffvorfiltereinheit wird das Stellelement von in das Filterelement strömendem filterrohseitigen Kraftstoff umspült. Die Schnittstelle ist insbesondere geeignet, ein wie zuvor erläutertes elektrisches Heizmodul aufzunehmen. D.h., in oder an der Schnittstelle kann sowohl das elektrische Heizmodul als auch das Rezirkulationsmodul montiert werden. Das elektrische Heißmodul und das Rezirkulationsmodul sind dabei beliebig gegeneinander austauschbar. Die Schnittstelle kann eine in dem Filterkopf vorgesehene Bohrung, insbesondere eine konisch zulaufende Bohrung, sein.
  • Figurenliste
  • Es zeigt dabei:
    • 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Einspritzsystems einer Verbrennungskraftmaschine;
    • 2 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Kraftstoffvorfiltereinheit für das Einspritzsystem gemäß 1;
    • 3 eine schematische Seitenansicht der Kraftstoffvorfiltereinheit gemäß 2;
    • 4 eine schematische Schnittansicht der Kraftstoffvorfiltereinheit gemäß der Schnittlinie IV-IV der 3;
    • 5 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Rezirkulationsmoduls für die Kraftstoffvorfiltereinheit gemäß 2;
    • 6 eine schematische perspektivische Explosionsansicht des Rezirkulationsmoduls gemäß 5;
    • 7 eine schematische Seitenansicht des Rezirkulationsmoduls gemäß 5;
    • 8 eine schematische Schnittansicht des Rezirkulationsmoduls gemäß der Schnittlinie IIX-IIX der 7;
    • 9 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Rezirkulationsmoduls für die Kraftstoffvorfiltereinheit gemäß 2;
    • 10 eine schematische Schnittansicht des Rezirkulationsmoduls gemäß der Schnittlinie X-X der 9;
    • 11 erneut die schematische Schnittansicht gemäß 10; und
    • 12 erneut die schematische Schnittansicht gemäß 10;
    • 13 eine Längsschnittansicht einer Kraftstoffvorfiltereinheit mit dem Rezirkulationsmodul gemäß 9.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Einspritzsystems 1 für eine Verbrennungskraftmaschine 2. Die Verbrennungskraftmaschine 2 kann auch als Brennkraftmaschine oder Verbrennungsmotor bezeichnet werden. Insbesondere ist die Verbrennungskraftmaschine 2 ein Dieselmotor. Das Einspritzsystem 1 ist insbesondere ein Diesel-Einspritzsystem eines Dieselmotors. Das Einspritzsystem 1 ist für einen Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, geeignet. Beispielsweise kann das Einspritzsystem 1 bei Lastkraftwagen, landwirtschaftlich genutzten Fahrzeugen, Baumaschinen, Baufahrzeugen oder auch Schienenfahrzeugen eingesetzt werden. Ferner kann das Einspritzsystem 1 auch bei Personenkraftwagen oder stationären Anwendungen, beispielsweise bei Generatoren, eingesetzt werden.
  • Das Einspritzsystem 1 umfasst einen Tank 3 zum Aufnehmen von Kraftstoff K, insbesondere von Dieselkraftstoff. Dem Tank 3 sind ein Tankvorlauf 4 und ein Tankrücklauf 5 zugeordnet. Ferner ist dem Einspritzsystem 1 eine Kraftstoffvorfiltereinheit 6 zugeordnet. Das Einspritzsystem 1 umfasst eine Vielzahl an nicht gezeigten Einspritzventilen oder Einspritzdüsen. Die Einspritzdüsen sind mit einem gemeinsamen Verteilerrohr 7 (Engl.: Common Rail) in Fluidverbindung und werden von diesem mit Kraftstoff K versorgt. Zum Druckbeaufschlagen des Verteilerrohrs 7 ist diesem eine Hochdruckpumpe 8 vorgeschaltet.
  • Das Einspritzsystem 1 umfasst ferner einen von der Kraftstoffvorfiltereinheit 6 wegführenden Motorvorlauf 9. Mit Hilfe des Motorvorlaufs 9 führt die Hochdruckpumpe 8 dem Verteilerrohr 7 den Kraftstoff K zu. Stromabwärts der Hochdruckpumpe 8 ist an oder in dem Motorvorlauf 9 ein Kraftstoffhauptfilter 10 vorgesehen. Stromaufwärts der Hochdruckpumpe 8 ist die Kraftstoffvorfiltereinheit 6 positioniert.
  • Die Einspritzdüsen sind an einem gemeinsamen Motorrücklauf 11 angeschlossen, über den der Kraftstoffvorfiltereinheit 6 der erwärmte und nicht verbrannte Kraftstoff K wieder zugeführt werden kann. Beispielsweise wird der Kraftstoff K beim Durchströmen der Hochdruckpumpe 8 und/oder der Einspritzdüsen und der zugehörigen Leitungen und Kanäle reibungsbedingt erwärmt. Dabei gehen bis zu 90% bis 95% des Kraftstoffs K unverbrannt über den Motorrücklauf 11 zurück zu der Kraftstoffvorfiltereinheit 6.
  • Die in 2 bis 4 gezeigte Kraftstoffvorfiltereinheit 6 umfasst einen Filterkopf 12 mit einer Handpumpe 13. Der Filterkopf 12 umfasst einen Anschluss 14, an dem der Tankvorlauf 4 angeschlossen ist. Der Anschluss 14 kann eine in dem Filterkopf 12 vorgesehene Bohrung oder ein Kanal sein.
  • An dem Filterkopf 12 ist ein Filterelement 15 angebracht. Beispielsweise ist das Filterelement 15 an den Filterkopf 12 angeschraubt oder mit Hilfe eines Bajonettverschlusses mit diesem lösbar verbunden. Das Filterelement 15 umfasst ein zylinderförmiges Gehäuse 16, in dem ein Filtermedium 17 aufgenommen ist. Das Filtermedium 17 kann ein zickzackförmig gefalteter Faltenbalg sein. Das Filterelement 15 umfasst eine Reinseite RL und eine Rohseite RO. Zum Reinigen des Kraftstoffs K strömt dieser durch das Filtermedium 17 hindurch von der Rohseite RO auf die Reinseite RL, d. h. das Filterelement 17 wird von radial außen nach innen durchströmt. Die Reinseite RL ist mit dem Motorvorlauf 9 in Fluidverbindung. Bei einem Wechsel des Filterelements 15 kann mit Hilfe der Handpumpe 13 Kraftstoff K aus dem Tank 3 in die Kraftstoffvorfiltereinheit 6 gepumpt werden. In anderen nicht figurativ gezeigten Ausführungsformen kann die Rohseite RO auch an einem radial innenliegenden Umfang des Filterelements 17 vorliegen und die Reinseite RL an einem radial außenliegenden Umfang des Filterelements 17, so dass das Filterelement 17 von radial innen nach außen durchströmbar ist.
  • In der Orientierung der 2 bis 4 ist unterseitig an dem Filterelement 15 ein Wassersammelraum 18 angeordnet. Beispielsweise ist der Wassersammelraum 18 in das Filterelement 15 eingeschraubt. Der Wassersammelraum 18 umfasst ein transparentes Gehäuse 18A an dem ein Ablassventil 18B zum Ablassen von abgeschiedenem Wasser aus dem Gehäuse 18A angeordnet ist. Das Ablassventil 18B ist manuell zu betätigen.
  • In dem Filterkopf 12 ist ein Ventil 19, insbesondere ein Umgehungsventil oder Bypassventil, vorgesehen, das eine Umgehung des Filterelements 15 ermöglicht. Das Ventil 19 ist bevorzugt ein federvorgespanntes Rückschlagventil oder Kugelventil. Dem Ventil 19 ist eine Bypassleitung oder Umgehungsleitung 20 zugeordnet, die die Rohseite RO mit der Reinseite RL fluidisch verbinden kann. Die Umgehungsleitung 20 kann eine in dem Filterkopf 12 vorgesehene Bohrung oder ein in dem Filterkopf 12 vorgesehener Kanal sein.
  • Der Tankvorlauf 4 ist über einen Kanal oder eine Leitung 21 mit der Rohseite RO in Fluidverbindung. Die Leitung 21 weist ein Ventil 22, insbesondere ein Rückschlagventil, auf. Das Ventil 22 kann ein Schirmventil oder ein Kugelventil sein. Die Handpumpe 13 ist über eine Leitung 23 mit dem Tankvorlauf 4 in Fluidverbindung. Die Leitung 23 umfasst ein Ventil 24, insbesondere ein Rückschlagventil. Über eine Leitung 25 ist die Handpumpe 13 in Fluidverbindung mit der Rohseite RO. Die Leitung 25 umfasst ein Ventil 26, insbesondere ein Rückschlagventil.
  • Die Kraftstoffvorfiltereinheit 6 und insbesondere der Filterkopf 12 umfasst eine Schnittstelle 27. Die Schnittstelle 27 kann eine konisch zulaufende Bohrung sein, die in dem Filterkopf 12 vorgesehen ist. Die Schnittstelle 27 ist mit dem Tankvorlauf 4, insbesondere mit dem Anschluss 14, in Fluidverbindung. Die Schnittstelle 27 ist geeignet, ein nicht gezeigtes elektrisches Heizmodul aufzunehmen, das dazu eingerichtet ist, den der Rohseite RO des Filterelements 15 zugeführten Kraftstoff K zu erwärmen. Bei niedriger Umgebungstemperatur und damit auch bei niederiger Kraftstofftemperatur können bei der Verwendung von Dieselkraftstoff aus diesem ausfallende Paraffine das Filterelement 15 verstopfen. Mit Hilfe einer Erwärmung des Kraftstoffs K durch das elektrische Heizmodul kann das Ausfallen von Paraffinen verhindert werden oder diese können aufgelöst werden.
  • Der Schnittstelle 27 ist ein Rezirkulationskanal 28 zugeordnet, der in dem Filterkopf 12 vorgesehen ist. Der Rezirkulationskanal 28 verbindet die Schnittstelle 27 unter Umgehung des Ventils 22 fluidisch mit der Rohseite RO des Filterelements 15.
  • Vorliegend ist an der Schnittstelle 27 jedoch kein elektrisches Heizmodul sondern ein Rezirkulationsmodul 29A angebracht. Das Rezirkulationsmodul 29A kann auch als Rezirkulationsventil, Kaltstartventil, Kaltstartmodul, Kaltstartmanager oder Kaltstartventilvorrichtung bezeichnet werden. Das in 5 bis 8 gezeigte Rezirkulationsmodul 29A umfasst ein Modulgehäuse 30. Das Modulgehäuse 30 ist im Wesentlichen zylinderförmig und ist zumindest abschnittsweise in der Schnittstelle 27 aufgenommen. In dem Modulgehäuse 30 ist mittig eine zylindrische Bohrung 31 vorgesehen. In der Orientierung der 8 rechts ist die Bohrung 31 mit Hilfe einer Verschlussschraube 32 fluiddicht verschlossen. Hierbei kann zwischen der Verschlussschraube 32 und dem Modulgehäuse 30 ein Dichtelement 33, insbesondere ein O-Ring vorgesehen sein.
  • An einem der Verschlussschraube 32 abgewandten Endabschnitt des Modulgehäuses 30 ist die Bohrung 31 mit einer Wandung 34 verschlossen. In der Wandung 34 ist eine Bohrung 35 vorgesehen, deren Durchmesser geringer als ein Durchmesser der Bohrung 31 ist. In der Bohrung 35 ist ein temperaturgesteuertes Stellelement 36 aufgenommen. Das Stellelement 36 kann auch als Aktor oder Aktuator bezeichnet werden. Darunter, dass das Stellelement 36 „temperaturgesteuert“ ist, ist zu verstehen, dass das Stellelement 36 dazu eingerichtet ist, bei einer Temperaturerhöhung einen Stößel 37 linear auszufahren und bei einer Temperaturreduzierung den Stößel 37 wieder linear einzufahren. Beispielsweise kann das Stellelement 36 ein Wachsdehnelement oder Wachsmotor oder auch ein Bimetall-Aktor sein. Der Stößel 37 ragt in die Bohrung 31 hinein. Ein Gehäuse 38 des Stellelements 36 ragt aus der Bohrung 31 heraus.
  • Das Modulgehäuse 30 umfasst weiterhin eine bevorzugt konusförmige Außenfläche 39, die rotationssymmentrisch ausgebildet ist und die eine zu der Schnittstelle 27 korrespondierende Geometrie aufweist. Die Außenfläche 39 weist zwei voneinander beabstandet angeordnete Ringnuten 40, 41 auf, in denen zwei Dichtelemente 42, 43, insbesondere O-Ringe, aufgenommen sind. Mit Hilfe der Dichtelemente 42, 43 ist das Modulgehäuse 30 gegenüber der Schnittstelle 27 abgedichtet.
  • Zwischen den beiden Ringnuten 40, 41 ist eine zylinderförmige Außenfläche 44 vorgesehen. Ein Durchmesser der Außenfläche 44 ist dabei derart bemessen, dass die Außenfläche 44 gegenüber der Außenfläche 39 radial zurückgesetzt ist. Die Außenfläche 44 wird von einer ersten oder oberen Öffnung 45 und einer zweiten oder unteren Öffnung 46 durchbrochen. Die Öffnungen 45, 46 verbinden die Bohrung 31 fluidisch mit einer Umgebung U des Rezirkulationsmoduls 29A. Die Bohrung 31 weist zwei Bohrungsabschnitte 31A, 31B auf, wobei in der Orientierung der 8 ein erster Bohrungsabschnitt 31A rechts von den Öffnungen 45, 46 und ein zweiter Bohrungsabschnitt 31 B links von den Öffnungen 45, 46 positioniert ist. In den zweiten Bohrungsabschnitt 31 B ragt das Stellelement 36 hinein. Die Bohrungsabschnitte 31A, 31B weisen bevorzugt einen identischen Durchmesser auf.
  • In der Bohrung 31 aufgenommen ist ein Ventilkörper 47. Der Ventilkörper 47 umfasst einen kreiszylinderförmigen Basisabschnitt 48, an dem ein erster Dichtabschnitt 49 und ein beabstandet von dem ersten Dichtabschnitt 49 angeordneter zweiter Dichtabschnitt 50 vorgesehen sind. Die Dichtabschnitte 49, 50 und der Basisabschnitt 48 sind einstückig ausgebildet. Die Dichtabschnitte 49, 50 weisen vorzugsweise einen identischen Durchmesser auf, der jedoch größer ist als ein Durchmesser des Basisabschnitts 48. Der Durchmesser der Dichtabschnitte 49, 50 entspricht vorzugsweise dem Durchmesser der Bohrung 31 oder ist geringfügig kleiner als dieser. In einer Längsrichtung des Ventilkörpers 47 betrachtet ist der erste Dichtabschnitt 49 breiter als der zweite Dichtabschnitt 50.
  • Der Basisabschnitt 48 ragt mit einem Federstützabschnitt 51 über den ersten Dichtabschnitt 49 hinaus. Ferner ragt der Basisabschnitt 48 mit einem Betätigungsabschnitt 52 über den zweiten Dichtabschnitt 50 hinaus. An dem Betätigungsabschnitt 52 ist vorderseitig eine Mulde vorgsehen, in der der Stößel 37 des Stellelements 36 aufgenommen ist. Zwischen dem ersten Dichtabschnitt 49 und der Verschlussschraube 32 ist ein in der Bohrung 31 angeordnetes Federelement 53, insbesondere eine Druckfeder, aufgenommen. Dabei ist der Federstützabschnitt 51 in dem Federelement 53 aufgenommen.
  • Das Federelement 53 spannt den Ventilkörper 47 in Richtung des Stellelements 36 vor.
  • Der Bohrung 31 ist eine Längsrichtung L zugeordnet. Die Längsrichtung L ist von der Wandung 34 in Richtung der Verschlussschraube 32, d.h., in der Orientierung der 8 von links nach rechts, orientiert. Die Längsrichtung L kann jedoch auch umgekehrt orientiert sein. Der Ventilkörper 47 kann mit Hilfe des Stellelements 36 innerhalb der Bohrung 31 in der Längsrichtung L linear verlagert werden. Das Federelement 53 hingegen kann den Ventilkörper 47 innerhalb der Bohrung 31 entgegen der Längsrichtung L verlagern.
  • Das Modulgehäuse 30 umfasst eine Befestigungsschnittstelle 54 zum Befestigen des Rezirkulationsmoduls 29A an dem Filterkopf 12. Die Befestigungsschnittstelle 54 kann zwei voneinander beabstandet und zueinander versetzt angeordnete Bohrungen 55, 56 umfassen. Mit Hilfe der Befestigungsschnittstelle 54 kann das Rezirkulationsmodul 29A mit dem Filterkopf 12 verschraubt werden. Die Befestigungsschnittstelle 54 ist dabei identisch zu einer Befestigungsschnittstelle des zuvor erwähnten elektrischen Heizmoduls ausgebildet, so dass das Heizmodul einfach durch das Rezirkulationsmodul 29A ersetzt werden kann.
  • An dem Modulgehäuse 30 ist ein Anschluss 57 vorgesehen, an dem der Motorrücklauf 11 von dem Verteilerrohr 7 angeschlossen ist. In dem Anschluss 57 ist ein erster Rücklaufkanal 58 ausgebildet. Der erste Rücklaufkanal 58 ist in Fluidverbindung mit der Bohrung 31, insbesondere mit dem ersten Bohrungsabschnitt 31A der Bohrung 31.
  • In der Orientierung der 5 bis 8 oberseitig ist an dem Modulgehäuse 30 ein topfförmiger Gehäuseabschnitt 59 vorgesehen. Der Gehäuseabschnitt 59 ist mit Hilfe eines Deckels 60 fluiddicht verschlossen. Hierzu kann zwischen dem Deckel 60 und dem Gehäuseabschnitt 59 ein Dichtelement 61, insbesondere ein O-Ring, angeordet sein. Beispielsweise ist der Deckel 60 in den Gehäuseabschnitt 59 eingeschraubt. Der Deckel 60 weist einen Anschluss 62 auf, an dem der Tankrücklauf 5 zu dem Tank 3 angeschlossen ist. Der Anschluss 62 ist über einen Innenraum 63 des Gehäuseabschnitts 59 und einen zweiten Rücklaufkanal 64 in Fluidverbindung mit der Bohrung 31. In dem Innenraum 63 ist ein Rückschlagventil 65 aufgenommen. Das Rückschlagventil 65 kann ein Kugelventil oder ein Schirmventil sein. Das Rückschlagventil 65 verhindert einen Rückfluss von Kraftstoff K von dem Tank 3 über den Tankrücklauf 5 in das Rezirkulationsmodul 29A.
  • Die Funktionalität der Kraftstoffvorfiltereinheit 6 bzw. des Rezirkulationsmoduls 29A wird nachfolgend anhand der 4 und 8 erläutert. Dabei zeigen 4 und 8 das Rezirkulationsmodul 29A bei einer Temperatur von beispielsweise weniger als -5° C. D.h., der Kraftstoff K weist ebenfalls eine Temperatur von weniger -5° C auf. Bei dieser Temperatur ist der Stößel 37 des Stellelements 36 vollständig in das Gehäuse 38 eingefahren, so dass der Ventilkörper 47 in der Orientierung der 4 und 8 vollständig nach links gefahren ist.
  • D.h., in der Orientierung der 4, 8 drückt das Federelement 53 den Ventilkörper 47 entgegen der Längsrichtung L maximal nach links. Diese Position des Ventilkörpers 47 kann als Kaltstartzustand, Kaltstartposition, Ausgangszustand oder Ausgangsposition bezeichnet werden. In dem Kaltstartzustand ist der zweite Dichtabschnitt 50 so angeordnet, dass dieser in der Längsrichtung L betrachtet zwischen Seitenkanten der Öffnungen 45, 46 positioniert ist. Mit anderen Worten ist der zweite Dichtabschnitt 50 in der Längsrichtung L betrachtet zwischen den Bohrungsabschnitten 31A, 31B der Bohrung 31 positioniert.
  • In dem Kaltstartzustand verdeckt ferner der erste Dichtabschnitt 49 den zweiten Rücklaufkanal 64, so dass der Tankrücklauf 5 zum Tank 3 verschlossen ist. Der in die Bohrung 31 mündende erste Rücklaufkanal 58 des Anschlusses 57 wird in dem Kaltstartzustand von dem ersten Dichtabschnitt 49 jedoch nicht verdeckt, so dass der Motorrücklauf 11 von dem Verteilerrohr 7 über den ersten Rücklaufkanal 58, die Bohrung 31 und Öffnungen 45, 46 mit dem Rezirkulationskanal 28 in Fluidverbindung ist.
  • D.h., in dem Kaltstartzustand ist der Tankrücklauf 5 zum Tank 3 verschlossen. Mit anderen Worten sind der Tankrücklauf 5 und der Motorrücklauf 11 nicht in Fluidverbindung. Vielmehr strömt der erwärmte Kraftstoff K über den Motorrücklauf 11, den ersten Rücklaufkanal 58, die Bohrung 31, Öffnungen 45, 46 und den Rezirkulationskanal 28 zu der Rohseite RO des Filterelements 15. Dabei umspült der noch kalte Kraftstoff K aus dem Tank 3 das Gehäuse 38 des Stellelements 36. Der Kraftstoff K weist dabei eine filterrohseitige Vorlauftemperatur VT auf. „Filterrohseitig“ bedeutet dabei auf der Rohseite RO des Filterelements 15. Die Vorlauftemperatur VT kann sich im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 2 verändern, beispielsweise erhöhen.
  • Es erfolgt somit eine Rezirkulation der erwärmten Kraftstoffrückläufe. Mit zunehmender Erwärmung des Kraftstoffs K und damit einer zunehmenden Erhöhung der Vorlauftemperatur VT wird der Stößel 37 des Stellelements 36 immer weiter aus dem Gehäuse 38 herausgefahren. Der Ventilkörper 47 wird gegen die Federvorspannung des Federelements 53 in der Längsrichtung L bewegt, bis letztendlich der zweite Dichtabschnitt 50 des Ventilkörpers 47 in dem ersten Bohrungsabschnitt 31A der Bohrung 31 aufgenommen wird. D.h., der zweite Dichtabschnitt 50 verschließt den ersten Bohrungsabschnitt 31A in Richtung der Öffnungen 45, 46, so dass der erste Rücklaufkanal 58 und damit auch der Motorrücklauf 11 nicht mehr in Fluidverbindung mit den Öffnungen 45, 46 und damit auch dem Rezirkulationskanal 28 ist.
  • Gleichzeitig mit dem Eintreten des zweiten Dichtabschnitts 50 in den ersten Bohrungsabschnitt 31A wird der erste Dichtabschnitt 49 so verlagert, dass dieser sukzessive den zweiten Rücklaufkanal 64 freigibt und somit den ersten Rücklaufkanal 58 über die Bohrung 31, insbesondere über den ersten Bohrungsabschnitt 31A, mit dem zweiten Rücklaufkanal 64 verbindet. In einem Normalbetriebszustand des Ventilkörpers 47 ist dann der erste Bohrungsabschnitt 31A in Richtung des Stellelements 36 vollständig verschlossen und der Tankrücklauf 5 und der Motorrücklauf 11 sind in Fluidverbindung, so dass der von dem Verteilerrohr 7 zurückgeführte Kraftstoff K direkt in den Tank 3 geleitet wird. Der Normalbetriebszustand kann als Normalbetriebsposition, Endzustand oder Endposition bezeichnet werden.
  • Zwischen dem Kaltstartzustand und dem Normalbetriebszustand gibt es eine beliebige Anzahl an Zwischenzuständen des Ventilkörpers 47, in denen die erwärmten Kraftstoffrückläufe zum Teil über das Filterelement 15 geleitet werden und zum Teil direkt dem Tank 3 zugeführt werden. Die Zwischenzustände können auch als Zwischenpositionen bezeichnet werden. Je mehr erwärmte Kraftstoffrückläufe dem Tank 3 zugeführt werden, desto wärmer wird der über den Tankvorlauf 4 zugeführte Kraftstoff K, der dann das Stellelement 36 erwärmt, welches den Ventilkörper 47 dann immer weiter in der Längsrichtung L verlagert bis die Endposition erreicht ist. D.h., die Vorlauftemperatur VT steigt kontinuierlich an.
  • 9 bis 12 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Rezirkulationsmoduls 29B. 10 zeigt das Rezirkulationsmodul 29B bei einer Temperatur von weniger als -5° C, 11 zeigt das Rezirkulationsmodul 29B bei einer Temperatur von -5° C bis +5° C, und 12 zeigt das Rezirkulationsmodul 29 bei einer Temperatur von über +5° C. In 10 befindet sich das Rezirkulationsmodul 29B in einem wie zuvor erläuterten Kaltstartzustand Z1, in 12 befindet sich das Rezirkulationsmodul 29B in einem wie zuvor erläuterten Normalbetriebszustand Z2, und in 11 befindet sich das Rezirkulationsmodul 29B in einem wie zuvor erläuterten Zwischenzustand Z3. Das Rezirkulationsmodul 29B unterscheidet sich in seiner Funktion nicht von dem Rezirkulationsmodul 29A. Nachfolgend wird nur auf konstruktive Unterschiede des Rezirkulationsmoduls 29B gegenüber dem Rezirkulationsmodul 29A eingegangen.
  • Bei dieser Ausführungsform des Rezirkulationsmoduls 29B umfasst der Ventilkörper 47 anstatt eines stabförmigen Federstützabschnitts 51, der in dem Federelement 53 aufgenommen ist, einen taschenförmigen Federaufnahmeabschnitt 66, in dem das Federelement 53 zumindest abschnittsweise aufgenommen ist. Ferner ist das Rückschlagventil 65 als Schirmventil ausgebildet, das direkt in dem Anschluss 62 aufgenommen ist. Hierdurch lässt sich eine Platzersparnis erreichen.
  • An der Außenfläche 39 des Modulgehäuses 30 ist nur eine Ringnut 40 mit einem Dichtelement 42 vorgesehen. Das Dichtelement 42 ist in der Längsrichtung L betrachtet zwischen den Öffnungen 45, 46 und den Anschlüssen 57, 62 positioniert. Die Bohrung 31, in der der Ventilkörper 47 aufgenommen ist, weist eine Erweiterung 67 auf, die bewirkt, dass der Ventilkörper 47 den ersten Rücklaufkanal 58 nie verdeckt. Insbesondere ist die Erweiterung 67 an dem ersten Bohrungsabschnitt 31A vorgesehen. Die Erweiterung 67 kann beispielsweise eine bezüglich der Bohrung 31 exzentisch versetzte Bohrung oder Tasche sein, die in das Modulgehäuse 30 eingebracht ist. In dem Anschluss 57 bzw. in dem ersten Rücklaufkanal 58 ist ein zusätzliches Ventil 68, insbesondere ein Rückschlagventil, vorgesehen. Das Ventil 68 verhindert einen Rückfluss von Kraftstoff K von dem Rezirkulationsmodul 29B über den Motorrücklauf 11 zu dem Verteilerrohr 7.
  • Die Funktionalität des Rezirkulationsmoduls 29B wird nachfolgend erläutert. In 10 befindet sich das Rezirkulationsmodul 29B bzw. der Ventilkörper 47 in dem Kaltstartzustand Z1. Der Kaltstartzustand Z1 kann insbesondere als Rezirkulationsbetriebszustand bezeichnet werden. In der Orientierung der 10 drückt das Federelement 53 den Ventilkörper 47 entgegen der Längsrichtung L maximal nach links. In dem Kaltstartzustand Z1 ist der zweite Dichtabschnitt 50 so angeordnet, dass dieser außerhalb des ersten Bohrungsabschnitts 31A und in der Längsrichtung L betrachtet auf Höhe der Öffnungen 45, 46 positioniert ist.
  • In dem Kaltstartzustand Z1 verdeckt ferner der erste Dichtabschnitt 49 den zweiten Rücklaufkanal 64, so dass der Tankrücklauf 5 zum Tank 3 verschlossen ist. Der in die Bohrung 31 mündende erste Rücklaufkanal 58 des Anschlusses 57 wird in dem Kaltstartzustand Z1 von dem ersten Dichtabschnitt 49 nicht verdeckt, da die Erweiterung 67 einen größeren Durchmesser als der erste Dichtabschnitt 49 aufweist. D.h., in dem Kaltstartzustand Z1 ist der Motorrücklauf 11 von dem Verteilerrohr 7 über den ersten Rücklaufkanal 58, die Bohrung 31 und die Öffnungen 45, 46 mit dem Rezirkulationskanal 28 in Fluidverbindung.
  • D.h., in dem Kaltstartzustand Z1 ist der Tankrücklauf 5 zum Tank 3 verschlossen. Mit anderen Worten sind der Tankrücklauf 5 und der Motorrücklauf 11 nicht in Fluidverbindung. Vielmehr strömt der erwärmte Kraftstoff K über den Motorrücklauf 11, den ersten Rücklaufkanal 58, die Bohrung 31, die Öffnungen 45, 46 und den Rezirkulationskanal 28 zu der Rohseite RO des Filterelements 15. Dabei umspült der noch kalte Kraftstoff K aus dem Tank 3 mit der Vorlauftemperatur VT das Gehäuse 38 des Stellelements 36.
  • 11 zeigt das Rezirkulationsmodul 29B bzw. den Ventilkörper 47 in dem Zwischenzustand Z3, in dem der zweite Dichtabschnitt 50 gerade in den ersten Bohrungsabschnitt 31A der Bohrung 31 hineingefahren wird und der erste Dichtabschnitt 49 den zweiten Rücklaufkanal 64 gerade freigibt. D.h., die Fluidverbindung zwischen dem Tankrücklauf 5 und dem Motorrücklauf 11 wird gerade hergestellt und die Rezirkulation wird beendet. In dem Zwischenzustand Z3 werden erwärmte Kraftstoffrückläufe von dem Verteilerrohr 7 zum Teil dem Tank 3 und zum Teil der Rohseite RO des Filterelements 15 zugeführt. Wie zuvor erwähnt, kann eine beliebige Anzahl an Zwischenzuständen vorgesehen sein.
  • 12 zeigt das Rezirkulationsmodul 29B bzw. den Ventilkörper 47 in dem Normalbetriebszustand Z2, in dem das Stellelement 36 den Ventilkörper 47 in der Orientierung der 12 maximal nach rechts verlagert hat. In dem Normalbetriebszustand Z2 verschließt der zweite Dichtabschnitt 50 den ersten Bohrungsabschnitt 31A der Bohrung 31 in Richtung des Stellelements 36 vollständig und der erste Dichtabschnitt 49 gibt den zweiten Rücklaufkanal 64 frei. Der gesamte Kraftstoffrücklauf von dem Verteilerrohr 7 wird somit dem Tank 3 zugeführt. Dem Filterelement 15 werden in dem Normalbetriebszustand Z2 keine erwärmten Kraftstoffrückläufe mehr zugeführt.
  • Mit Hilfe der wie zuvor erläuterten Ausführungsformen des Rezirkulationsmoduls 29A, 29B ist ein einfacher Austausch eines elektrischen Heizmoduls möglich. Das Absetzen von Paraffinen in dem Filterelement 15 wird zuverlässig verhindert. Hierdurch werden die Kaltstarteigenschaften des Einspritzsystems 1 bzw. der Verbrennungskraftmaschine 2 signifikant verbessert.
  • In 13 ist nun das in 9 bis 12 bereits beschriebene Rezirkulationsmodul 29B in einem in einen Filterkopf 12 eingebauten Zustand in einer Kraftstoffvorfiltereinheit 6 gezeigt. Einbaulage und Funktionalität entsprechen der bereits bezüglich 2 bis 4 ausgiebig erläuterten Kraftstoffvorfiltereinheit 6. Die Rohseite liegt hierbei an dem radial äußeren Umfang des Filterelements 17 vor.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Einspritzsystem
    2
    Verbrennungskraftmaschine
    3
    Tank
    4
    Tankvorlauf
    5
    Tankrücklauf
    6
    Kraftstoffvorfiltereinheit
    7
    Verteilerrohr
    8
    Hochdruckpumpe
    9
    Motorvorlauf
    10
    Kraftstoffhauptfilter
    11
    Motorrücklauf
    12
    Filterkopf
    13
    Handpumpe
    14
    Anschluss
    15
    Filterelement
    16
    Gehäuse
    17
    Filtermedium
    18
    Wassersammelraum
    18A
    Gehäuse
    18B
    Ablassventil
    19
    Ventil
    20
    Umgehungsleitung
    21
    Leitung
    22
    Ventil
    23
    Leitung
    24
    Ventil
    25
    Leitung
    26
    Ventil
    27
    Schnittstelle
    28
    Rezirkulationskanal
    29A
    Rezirkulationsmodul
    29B
    Rezirkulationsmodul
    30
    Modulgehäuse
    31
    Bohrung
    31A
    Bohrungsabschnitt
    31 B
    Bohrungsabschnitt
    32
    Verschlussschraube
    33
    Dichtelement
    34
    Wandung
    35
    Bohrung
    36
    Stellelement
    37
    Stößel
    38
    Gehäuse
    39
    Außenfläche
    40
    Ringnut
    41
    Ringnut
    42
    Dichtelement
    43
    Dichtelement
    44
    Außenfläche
    45
    Öffnung
    46
    Öffnung
    47
    Ventilkörper
    48
    Basisabschnitt
    49
    Dichtabschnitt
    50
    Dichtabschnitt
    51
    Federstützabschnitt
    52
    Betätigungsabschnitt
    53
    Federelement
    54
    Befestigungsschnittstelle
    55
    Bohrung
    56
    Bohrung
    57
    Anschluss
    58
    erster Rücklaufkanal
    59
    Gehäuseabschnitt
    60
    Deckel
    61
    Dichtelement
    62
    Anschluss
    63
    Innenraum
    64
    zweiter Rücklaufkanal
    65
    Rückschlagventil
    66
    Federaufnahmeabschnitt
    67
    Erweiterung
    68
    Ventil
    K
    Kraftstoff
    L
    Längsrichtung
    RL
    Reinseite
    RO
    Rohseite
    U
    Umgebung
    VT
    Vorlauftemperatur
    Z1
    Kaltstartzustand
    Z2
    Normalbetriebszustand
    Z3
    Zwischenzustand
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6289879 B1 [0003]
    • EP 1843036 B1 [0003]
    • US 9163596 B2 [0003]

Claims (11)

  1. Rezirkulationsmodul (29A, 29B) für eine Kraftstoffvorfiltereinheit (6) zum Filtern von Kraftstoff (K), der einer Verbrennungskraftmaschine (2) zuführbar ist, mit einem Modulgehäuse (30), einem in dem Modulgehäuse (30) aufgenommenen temperaturgesteuerten Stellelement (36), welches dazu eingerichtet ist, das Rezirkulationsmodul (29A, 29B) in Abhängigkeit einer filterrohseitigen Vorlauftemperatur (VT) des Kraftstoffs (K) - von einem Kaltstartzustand (Z1), in welchem ein Motorrücklauf (11) von der Verbrennungskraftmaschine (2) zu dem Rezirkulationsmodul (29A, 29B) mit einer Rohseite (RO) eines Filterelements (15) der Kraftstoffvorfiltereinheit (6) fluidisch verbunden ist und in welchem der Motorrücklauf (11) fluidisch von einem Tankrücklauf (5) eines Tanks (3) der Verbrennungskraftmaschine (2) getrennt ist, - in einen Normalbetriebszustand (Z2), in welchem der Motorrücklauf (11) von der Rohseite (RO) des Filterelements (15) fluidisch getrennt ist und in welchem der Motorrücklauf (11) fluidisch mit dem Tankrücklauf (5) verbunden ist, - und umgekehrt zu verbringen, - und mit einem in dem Modulgehäuse (30) aufgenommenen Rückschlagventil (65), welches einen Rücklauf von Kraftstoff (K) aus dem Tankrücklauf (5) in den Motorrücklauf (11) verhindert.
  2. Rezirkulationsmodul nach Anspruch 1, wobei das Stellelement (36) dazu eingerichtet ist, das Rezirkulationsmodul (29A, 29B) in einen zwischen dem Kaltstartzustand (Z1) und dem Normalbetriebszustand (Z2) vorgesehenen Zwischenzustand (Z3) zu verbringen, in welchem der Motorrücklauf (11) sowohl mit der Rohseite (RO) des Filterelements (15) als auch mit dem Tankrücklauf (5) fluidisch verbunden ist.
  3. Rezirkulationsmodul nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen in dem Modulgehäuse (30) aufgenommenen Ventilkörper (47), welcher mit Hilfe des Stellelements (36) in dem Modulgehäuse (30) linear verlagerbar ist, um das Rezirkulationsmodul (29A, 29B) von dem Kaltstartzustand (Z1) in den Normalbetriebszustand (Z2) und umgekehrt zu verbringen.
  4. Rezirkulationsmodul nach Anspruch 3, ferner umfassend ein in dem Modulgehäuse (30) aufgenommenes Federelement (53), welches den Ventilkörper (47) in Richtung des Stellelements (36) vorspannt.
  5. Rezirkulationsmodul nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Ventilkörper (47) einen ersten Dichtabschnitt (49) und einen axial beabstandet von dem ersten Dichtabschnitt (49) angeordneten zweiten Dichtabschnitt (50) aufweist, wobei der erste Dichtabschnitt (49) in dem Kaltstartzustand (Z1) den Motorrücklauf (11) von dem Tankrücklauf (5) fluidisch trennt, und wobei der zweite Dichtabschnitt (50) in dem Normalbetriebszustand (Z2) den Motorrücklauf (11) von der Rohseite (RO) des Filterelements (15) fluidisch trennt.
  6. Rezirkulationsmodul nach Anspruch 5, wobei das Modulgehäuse (30) eine Bohrung (31) aufweist, in welcher das Stellelement (36) und der Ventilkörper (47) aufgenommen sind, wobei die Bohrung (31) mit zumindest einer in dem Modulgehäuse (30) vorgesehenen Öffnung (45, 46) fluidisch verbunden ist, welche mit der Rohseite (RO) des Filterelements (15) fluidisch verbunden ist, wobei in die Bohrung (31) ein erster Rücklaufkanal (58) einmündet, welcher mit dem Motorrücklauf (11) fluidisch verbunden ist, wobei in die Bohrung (31) ein zweiter Rücklaufkanal (64) einmündet, welcher mit dem Tankrücklauf (5) fluidisch verbunden ist, wobei in dem Kaltstartzustand (Z1) der erste Dichtabschnitt (49) den zweiten Rücklaufkanal (64) verschließt und der zweite Dichtabschnitt (50) so angeordnet ist, dass die zumindest eine Öffnung (45, 46) mit einem ersten Bohrungsabschnitt (31A) der Bohrung (31) fluidisch verbunden ist, wobei in dem Normalbetriebszustand (Z2) der erste Dichtabschnitt (49) den zweiten Rücklaufkanal (64) freigibt und der zweite Dichtabschnitt (50) so angeordnet ist, dass die zumindest eine Öffnung (45, 46) von dem ersten Bohrungsabschnitt (31A) fluidisch getrennt ist, und wobei der Ventilkörper (47) den ersten Rücklaufkanal (58) weder in dem Kaltstartzustand (Z1) noch in dem Normalbetriebszustand (Z2) verschließt.
  7. Rezirkulationsmodul nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Modulgehäuse (30) eine Außenfläche (39) aufweist, welche korrespondierend zu einer an der Kraftstoffvorfiltereinheit (6) vorgesehenen Schnittstelle (27) für ein elektrisches Heizmodul ausgebildet ist.
  8. Rezirkulationsmodul nach Anspruch 7, ferner umfassend zumindest ein an der Außenfläche (39) vorgesehenes Dichtelement (42, 43), insbesondere ein O-Ring, zum fluiddichten Abdichten des Modulgehäuses (30) gegenüber der Schnittstelle (27).
  9. Rezirkulationsmodul nach Anspruch 7, wobei zwei axial beabstandete Dichtelemente (42,43) an der Außenfläche (39) angeordnet sind, insbesondere an beiderseitig an die Öffnung (45, 46) angrenzenden Axialpositionen.
  10. Rezirkulationsmodul nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das Stellelement (36) aus dem Modulgehäuse (30) herausragt.
  11. Kraftstoffvorfiltereinheit (6) zum Filtern von Kraftstoff (K) einer Verbrennungskraftmaschine (2), mit einem Rezirkulationsmodul (29A, 29B) nach einem der Ansprüche 1-10, und einem Filterkopf (12), der eine Schnittstelle (27) aufweist, in welcher das Modulgehäuse (30) zumindest abschnittsweise aufgenommen ist, wobei das Stellelement (36) zumindest abschnittsweise auf einer Rohseite (RO) eines Filterelements (15) der Kraftstoffvorfiltereinheit (6) angeordnet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202200008963A1 (it) * 2022-05-03 2023-11-03 Ufi Innovation Ct Srl Gruppo valvola

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3907397B1 (de) 2020-03-30 2023-06-07 Hamilton Sundstrand Corporation Kraftstofffilteranordnung
EP3904667A1 (de) 2020-04-28 2021-11-03 Hamilton Sundstrand Corporation Kraftstofffilteranordnung
EP4015814A1 (de) * 2020-12-17 2022-06-22 Collins Engine Nozzles, Inc. Kraftstofffilteranordnung
CN114458493A (zh) * 2022-02-16 2022-05-10 一汽解放汽车有限公司 一种燃油过滤器及发动机供油系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10145816A1 (de) * 2000-09-18 2002-05-29 Ford Global Tech Dearborn Kraftstoffregelsystem
DE102005062592A1 (de) * 2005-12-27 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zum temperaturabhängigen Steuern von Strömungswegen
US20120204833A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Denso Corporation Fuel injection device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2715587C2 (de) * 1977-04-07 1986-07-03 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Kraftstoffversorgungseinrichtung für Brennkraftmaschinen
US5269276A (en) * 1992-09-28 1993-12-14 Ford Motor Company Internal combustion engine fuel supply system
FR2891023B1 (fr) * 2005-09-20 2010-10-08 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme d'injection de carburant pour moteur diesel
US8186332B2 (en) * 2009-07-20 2012-05-29 Mann & Hummel Gmbh Fluid filter with integrated temperature regulation
DE112013001855T5 (de) * 2012-06-27 2014-12-24 Cummins Filtration Ip, Inc. Thermisches Rückführventil für Kraftstoff-Filtrationsmodul
US9790904B2 (en) * 2014-11-14 2017-10-17 Hyundai Motor Company Diesel fuel recirculation device
DE102016221709A1 (de) * 2016-11-07 2018-05-09 Hyundai Motor Company Kraftstoffversorgungsmodul für einen Verbrennungsmotor und Automobil

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10145816A1 (de) * 2000-09-18 2002-05-29 Ford Global Tech Dearborn Kraftstoffregelsystem
DE102005062592A1 (de) * 2005-12-27 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zum temperaturabhängigen Steuern von Strömungswegen
US20120204833A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Denso Corporation Fuel injection device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202200008963A1 (it) * 2022-05-03 2023-11-03 Ufi Innovation Ct Srl Gruppo valvola
WO2023214276A1 (en) * 2022-05-03 2023-11-09 Ufi Innovation Center S.R.L. Valve group

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