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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem mit Dieselkraftstoffe
sowie deren Alternativprodukte betriebenen Verbrennungsmotor. Solche
Kraftfahrzeuge weisen häufig
Kraftstofffilteranordnungen auf, wie sie beispielsweise in der
D 199 43 240 A1 beschrieben
sind. Der Dieselkraftstoff wird durch die Kraftstofffilteranordnung
zu der Einspritzpumpe des Verbrennungsmotors gefördert. Bei kalten Temperaturen
tritt häufig
das Phänomen
des Versulzens auf, bei dem die Kraftstofffilteranordnung durch
fest ausgeschiedenen Dieselkraftstoff verstopft. Zur Vermeidung
dieses Problems sind aufwendige Heizsysteme vorgeschlagen worden.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug bereitzustellen,
das sich bei tiefen Temperaturen verbessert betreiben lässt.
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.
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Gemäß der Erfindung
ist eine Kraftstofffilteranordnung an dem Kraftfahrzeug vorgesehen,
die ein Filtergehäuse
mit einem darin angeordneten Kraftstofffilter aufweist, das das
Filtergehäuse
in eine Reinseite und in eine Rohseite trennt. Das Filtergehäuse ist
im Bereich der Reinseite mit einem Auslassanschluss zur Einspritzpumpe
versehen. Im Bereich der Rohseite ist ein Einlassanschluss vorgesehen, der über eine
Kraftstoff leitung mit einem Kraftstofftank in Verbindung steht.
Im Bereich zwischen Rohseite und Auslassbereich ist erfindungsgemäß ein druckabhängig öffenbares
und schließbares
Umgehungsventil vorgesehen.
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Die
Erfindung sieht im Bereich eines Kraftstoffvorfilters vor einer
Förderpumpe
ein Umgehungsventil vor, das druckabhängig von selbst öffnet. Das
erfindungsgemäße Umgehungsventil
ist dabei so angeordnet, dass ein Bypass entsteht, wenn das entsprechende
Vorfilter beispielsweise aufgrund von Versulzen nicht genügend durchströmt werden
kann. Dann wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Umgehungsventils
ein Differenzdruck aufgebaut, der das Umgehungsventil öffnet. Auf
diese Weise kann Kraftstoff unter Umgehung des Filters von der Kraftstoffpumpe
zur Einspritzanlage des Verbrennungsmotors gefördert werden.
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Einer
der Grundgedanken der Erfindung liegt darin, dass der durch die
Kraftstofffilteranordnung geförderte
Kraftstoff häufig
durch dort vorgesehene Erwärmungseinrichtungen
ausreichend verflüssigt
ist, um den zusätzlich
durch das erfindungsgemäße Umgehungsventil
hinzukommenden Kraftstoff so flüssig zu
halten, dass dieser von der Einspritzanlage des Verbrennungsmotors
ohne größere Probleme
verarbeitet werden kann. Auf diese Weise können mit sehr geringen Heizleistungen
Verbrennungsmotoren noch bei Außentemperaturen
betrieben werden, bei denen im Stand der Technik bekannte Kraftfahrzeuge
nicht mehr zuverlässig
arbeiten. Gerade in Übergangsbereichen,
in denen durch eine herkömmliche
Kraftstofffilteranordnung zwar noch etwas Kraftstoff hindurchtritt,
dieser jedoch nicht mehr zum Betrieb des Verbrennungsmotors ausreicht,
wird mit der Erfindung ein erheblich verbesserter Betrieb gewährleistet.
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Das
Umgehungsventil ist gemäß der Erfindung
vorzugsweise als gegen einen Federdruck öffnungsbares Rückschlagventil
ausgebildet, das sich besonders einfach herstellen lässt.
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Die
Erfindung ist auch in einem Filterkopf verwirklicht, der im Zusammenhang
mit einem Filtergehäuse
verwendet werden kann. In dem Filterkopf ist der Auslassanschluss
als durchgehende Auslassbohrung ausgebildet, die sich besonders
einfach herstellen lässt.
Das Rückschlagventil
ist dabei so in der Auslassbohrung angeordnet, dass dieses in einen Durchlassbereich
und in einen Nachlaufbereich aufgeteilt wird. Jeweils eine Verbindungsöffnung zwischen
Nachlaufbereich und Rohseite bzw. zwischen Durchlassbereich und
Reinseite stellt die erfindungsgemäße Durchströmung bereit. Gleichzeitig wird
dadurch eine einfache Herstellung ermöglicht. Dabei kann der Nachlaufbereich
noch von einer Verschlussschraube nach außen abgedichtet werden, die
in dem betreffenden Teil der Auslassbohrung vorgesehen ist.
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Besonders
vorteilhaft lässt
sich die Erfindung dann umsetzen, wenn im Bereich der Auslassbohrung
eine Heizbohrung zur Aufnahme eines Wärmeelements oder zum Durchspülen mit
erwärmtem Kühlwasser
des Verbrennungsmotors vorgesehen ist.
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Ein
mit einer solchen Kraftstofffilteranordnung ausgerüsteter Verbrennungsmotor
gewährleistet
einen zuverlässigen
Betrieb eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische
Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems
eines Kraftfahrzeugs,
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2 zeigt einen Querschnitt
durch eine erfindungsgemäße Kraftstofffilteranordnung
und
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3 zeigt einen Querschnitt
durch einen Filterkopf einer weiteren erfindungsgemäßen Kraftstofffilteranordnung.
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1 zeigt eine schematische
Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems 1 eines in
dieser Ansicht nicht näher
dargestellten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Das
Kraftstoffsystem 1 gliedert sich in einen Kraftstofftank 2,
in den eine Kraftstoffförderleitung 3 und
eine Kraftstoffrückführleitung 4 münden.
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Die
Kraftstoffförderleitung 3 führt zu einer
erfindungsgemäßen Kraftstofffilteranordnung 5,
die sich in ein Filtergehäuse 6 mit
einem in dieser Ansicht nicht gezeigten Kraftstofffilter, in einen
Filterkopf 7 und in ein Umgehungsventil 8 gliedert.
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Von
der Kraftstofffilteranordnung 5 führt eine Zuführleitung 9 zu
einer Kraftstoffpumpe 10. Die Kraftstoffpumpe 10 fördert über eine
Einspritzpumpenleitung 11 Kraftstoff zu einer in dieser
Ansicht nicht gezeigten Einspritzpumpe. Überschüssiger Kraftstoff wird durch
die Kraftstoffrückführleitung 4 zurück in den
Kraftstofftank 2 befördert.
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Die
Kraftstofffilteranordnung 5 weist Bereich des Fußes des
Filtergehäuses 6 eine
Schalenheizung 12 in Form von Heizdrähten auf, die an eine in dieser
Ansicht nicht gezeigte Span nungsversorgung angeschlossen sind. Im
Bereich des Filterkopfs 7 ist eine Kopfheizung 13 in
Form von elektrischen Drähten
vorgesehen, die über
eine in dieser Ansicht ebenfalls nicht gezeigte Spannungsversorgung
mit elektrischer Energie versorgt wird.
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Die
Kraftstoffförderleitung 3 mündet in
ein erstes T-Stück 14,
das mit einem Ende an einem Einlassanschluss 15 des Filterkopfs 7 angeschlossen ist.
Dort mündet
der Einlassanschluss im Bereich der hier nicht sichtbaren Rohseite
des Kraftstofffilters. Ausgehend von der hier nicht sichtbaren Reinseite des
Kraftstofffilters mündet
ein Auslassanschluss 16 auf der Außenseite des Filterkopfs 7 in
ein zweites T-Stück 17.
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Zwischen
dem zweiten T-Stück 17 und
dem ersten T-Stück 14 ist
das Umgehungsventil 8 angeordnet. Das Umgehungsventil 8 ist
dabei als Kugel-Rückschlagventil
ausgebildet, das in der Richtung vom ersten T-Stück 14 zum zweiten
T-Stück 17 durchströmt werden
kann. Es sind auch andere Ausbildungen des Umgehungsventils 8 denkbar.
In einer Richtung vom zweiten T-Stück 17 zum ersten T-Stück 14 ist
der Durchlass durch das Umgehungsventil 8 gesperrt. Das
Umgehungsventil 8 ist dabei hinsichtlich des Öffnungsdrucks
so eingestellt, dass es in einem Bereich zwischen 0,3 bar und 0,5
bar – vorzugsweise
bei 0,35 bar – Druckdifferenz öffnet und
den Durchlass vom ersten T-Stück 14 zum
zweiten T-Stück 17 freigibt.
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Im
Betrieb verhält
sich das Kraftstoffsystem 1 wie folgt.
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Bei
normalem Betrieb erzeugt die Kraftstoffpumpe 10 in der
Förderleitung 9 einen
Unterdruck. Bei vollständig
entlüfteter
Kraftstofffilteranordnung 5 wird durch das zweite T-Stück 17 am
Auslassanschluss 16 ein Unterdruck erzeugt. Aufgrund dieses Unterdrucks
wird Kraftstoff durch das Filtergehäuse 6 hindurch von
der Rohseite zur Reinseite des Kraftstofffilters gesaugt. Durch
den Einlassanschluss 15 hindurch wird über das erste T-Stück 14 und über die Kraftstoffförderleitung 3 Kraftstoff
aus dem Kraftstofftank 2 nachgeführt. Bei normalem Betrieb bleibt
das Umgehungsventil 8 geschlossen, denn die aufgrund der
Reibungsverluste in der Kraftstofffilteranordnung 5 entstehende
Druckdifferenz zwischen dem Einlassanschluss 15 und dem
Auslassanschluss 16 ist kleiner als der Öffnungsdruck
des Umgehungsventils 8.
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Ein
in der Kraftstoffpumpe 10 vorgesehenes Überdruckventil führt überschüssigen Kraftstoff,
der nicht durch die Einspritzpumpenleitung 11 an die Einspritzpumpe
geliefert werden kann, über
die Kraftstoffrückführleitung 4 zurück in den
Kraftstofftank 2.
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Bei
einem Versulzen des Kraftstoffs im Filtergehäuse 6 wird das Kraftstofffilter
nicht mehr ausreichend durchströmt,
so dass sich an dem Umgehungsventil 8 ein Unterdruck aufbaut.
Ist der Unterdruck groß genug,
dann öffnet
das Umgehungsventil 8 und Kraftstoff tritt über die
Kraftstoffförderleitung 3, über das
T-Stück 14 und über das
Umgehungsventil 8 in die Förderleitung 9 ein.
Beim Durchgang durch das T-Stück 17 wird
der vom Umgehungsventil 8 stammende Kraftstoffstrom mit
auskristallisierten Dieselkristallen mit dem kleineren Kraftstoffstrom vermischt,
der nach einer Erwärmung
aus dem Auslassanschluss 16 austritt. Dadurch ist gewährleistet, dass
noch genügend
Kraftstoff in der Förderleitung 9 fließt, um den
Verbrennungsmotor am laufen zu halten.
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2 zeigt einen Querschnitt
durch eine weitere erfindungsgemäße Kraftstofffilteranordnung 5', die sich im
wesentlichen in ein Filtergehäuse 6' mit einem darin
eingesetzten Kraftstofffilter 20 sowie in einen Filterkopf 7' gliedert.
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Der
Filterkopf 7' ist
als einteiliges Metallteil ausgebildet. Quer durch den Filterkopf 7 verläuft eine durchgehende
Auslassbohrung 21, die in einen Auslassanschluss 16' mündet. Über einen
in dieser Ansicht nicht gezeigten Einlassanschluss im Filterkopf 7' wird im Filtergehäuse 6' Kraftstoff
aus einem in dieser Ansicht nicht gezeigten Kraftstofftank zugeführt, und
zwar auf die Außenseite
des Kraftstofffilters 20.
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Quer
zur Auslassbohrung 21 verläuft eine Anschlussbohrung 22
im Inneren eines Anschlussstutzens 23. Unmittelbar an die
Anschlussbohrung 21 grenzt im Inneren der Auslassbohrung 21 ein
Ventilabsatz 24 an. Der Ventilabsatz 24 teilt
die Auslassbohrung 21 im Inneren gegen einen Nachlaufbereich 25 ab.
Der Nachlaufbereich 25 steht über eine Nachlaufbohrung 26 im
Filterkopf 7' mit
dem Filtergehäuse 6' in Verbindung.
Im Nachlaufbereich 25 ist ein Kugel-Rückschlagventil 27 als
Umgehungsventil eingesetzt. Es kann auch als Kugelventil ausgebildet
sein. Rechtsseitig in 2 wird
die Auslassbohrung 21 mit einer Verschlussschraube 28 nach
außen
abgedichtet.
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Das
Kraftstofffilter 20 weist eine obere Endscheibe 29 und
eine untere Endscheibe 30 auf. Zwischen der oberen Endscheibe 29 und
der unteren Endscheibe 30 ist ein umlaufendes Filtermedium 31 vorgesehen.
Das Kraftstofffilter 20 ist mit der oberen Endscheibe 29 auf
den Anschlussstutzen 23 des Filterkopfs 7' aufgeschraubt.
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Im
Betrieb arbeitet die Kraftstofffilteranordnung 5' wie folgt.
Bei Normalbetrieb kann an der Auslassbohrung 21 Kraftstoff
angesaugt werden, der das Kraftstofffilter 20 durchtritt.
Bei einem Versulzen des Kraftstoffs im Filtermedium 31 wird
dieses nicht mehr ausreichend durchströmt, so dass sich an dem Kugel-Rückschlagventil 27 ein
Unterdruck aufbaut. Ist der Unterdruck groß genug, dann öffnet das
Kugel-Rückschlagventil 27 und
Kraftstoff tritt von der Außenseite
des Kraftstofffilters 20 aus dem Filtergehäuse 6' über die
Nachlaufbohrung 26 in den Nachlaufbereich 25 ein.
Von dort durchtritt es das geöffnete
Kugel-Rückschlagventil 27 und
es tritt zusammen mit dem noch über
die Anschlussbohrung 22 austretenden Kraftstoff aus der
Auslassbohrung 21 aus. Dadurch ist gewährleistet, dass aus der Auslassbohrung 21 noch
Kraftstoff austritt.
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3 zeigt einen Querschnitt
durch eine weitere erfindungsgemäße Kraftstofffilteranordnung 5'', und zwar in einer Richtung von
oben auf das hier nicht sichtbare Filtergehäuse. Man sieht hier einen Schnitt
durch einen Filterkopf 7'' der Kraftstofffilteranordnung 5''. Die Kraftstofffilteranordnung 5'' entspricht in wesentlichen Teilen
der Kraftstofffilteranordnung 5' aus 2.
Teile mit der gleichen Funktionalität werden daher mit denselben
Bezugsziffern bezeichnet. In dieser Ansicht sieht man besonders
gut, dass im wesentlichen parallel zur Auslassbohrung 21 eine
Heizbohrung 35 vorgesehen ist, in die ein in dieser Ansicht
nicht gezeigtes Heizelement eingesteckt werden kann.
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In
dieser Ansicht ist außerdem
besonders gut sichtbar, dass die Kraftstofffilteranordnung 5'' besonders einfach modular gefertigt
werden kann, indem ein vorhandenes Gussteil bei spielsweise aus Aluminium-Druckguss
mit wenigen Bearbeitungsschritten zu einem erfindungsgemäßen Filterkopf 7'' fertiggestellt werden kann.
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- 1
- Kraftstoffsystem
- 2
- Kraftstofftank
- 3
- Kraftstoffförderleitung
- 4
- Kraftstoffrückführleitung
- 5,
5', 5''
- Kraftstofffilteranordnung
- 6,
6'
- Filtergehäuse
- 7,
7', 7''
- Filterkopf
- 8
- Umgehungsventil
- 9
- Förderleitung
- 10
- Kraftstoffpumpe
- 11
- Einspritzpumpenleitung
- 12
- Schalenheizung
- 13
- Kopfheizung
- 14
- erstes
T-Stück
- 15
- Einlassanschluss
- 16,
16'
- Auslassanschluss
- 17
- zweites
T-Stück
- 20
- Kraftstofffilter
- 21
- Auslassbohrung
- 22
- Anschlussbohrung
- 23
- Anschlussstutzen
- 24
- Ventilabsatz
- 25
- Nachlaufbereich
- 26
- Nachlaufbohrung
- 27
- Kugel-Rückschlagventil
- 28
- Verschlussschraube
- 29
- obere
Endscheibe
- 30
- untere
Endscheibe
- 31
- Filtermedium
- 35
- Heizbohrung