DE202005015595U1

DE202005015595U1 - Vorrichtung zur Wasserabführung aus einem Kraftstoffbehälter

Info

Publication number: DE202005015595U1
Application number: DE202005015595U
Authority: DE
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2015-10-01

Abstract

Vorrichtung zur Abführung von Wasser (5) aus einem Kraftstoff führenden Behälter (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem Auslaß (7), welcher von einem Ventil (3) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an das Ventil (3) stromauf eine Pumpe (4) angeschlossen ist, welche das Wasser aus einem Bereich nahe eines Bodens (6) des Behälters (1) fördert und in einer Druckleitung (2) ein Druck entsteht, der einen vorgegebenen Öffnungsdruck des Ventils (3) überwindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abführung von Wasser aus einem Kraftstoff führenden Behälter einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
In der Kraftstoffzuführung einer Brennkraftmaschine durchläuft der benötigte Kraftstoff oft mehrere Behälter, in denen sich mit zunehmender Betriebszeit der Brennkraftmaschine Wasser sammeln kann.
Die US 4,740,299 offenbart einen Kraftstoffilter, der in seinem Gehäuse einen Sammelraum für das aus dem Kraftstoff ausgeschiedene Wasser aufweist, welcher zum Entfernen des Wassers mit einem Auslaß versehen ist. Der Auslaß ist zum Entfernen des gesammelten Wassers aus dem Kraftstoffilter über ein manuell betätigbares Ventil zu öffnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Abführvorrichtung derart auszubilden, daß hohe Wasserfüllstände im Behälter und unerwünschter Austritt von Kraftstoff ausgeschlossen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch Anschluß einer Pumpe an den Auslaß, welche in Abhängigkeit eines Pegelsensors zur Erfassung des Wasserfüllstands im Behälter in Betrieb nehmbar ist, wird immer dann, wenn sich Wasser in dem Behälter gebildet hat, die Pumpe selbsttätig in Betrieb genommen und das Wasser durch den Auslaß gepumpt. Die Pumpe arbeitet nur dann, wenn der Pegelsensor das Vorliegen von Wasser im Behälter anzeigt und so sichergestellt ist, daß durch Öffnen des Auslasses kein Kraftstoff aus dem Behälter entweichen kann. Die Pumpe fördert dabei aus einem Bereich nahe eines Bodens des Behälters, an dem sich das aus dem Kraftstoff separierte Wasser sammelt und dort eine Schicht bildet. Die Pumpe schaltet sich selbständig ab.
Durch entsprechende Einstellung des Pegelsensors wird ausgeschlossen, daß ein Wasserfüllstand über den eingestellten Pegel hinausgeht und immer rechtzeitig eine Abführung des gesammelten Wassers durch den selbsttätigen Betrieb der Pumpe erfolgt. Zweckmäßig ist dabei das Ventil als Rückschlagventil mit einem vom Förderdruck der Pumpe betätigten Ventilglied ausgebildet, welches beim Einschalten der Pumpe und dem damit erzeugten Druck öffnet. Das Ventil schließt beim Abschalten der Pumpe sofort, so daß ein weiterer Abfluß von Flüssigkeit, insbesondere der nicht erwünschte Abfluß von Kraftstoff, ausgeschlossen ist.
Besonders vorteilhaft sind das Ventil und die Pumpe in einem gemeinsamen Bauteil angeordnet, welches mit einem kompakten Gehäuse wenig Bauraum im Behälter erfordert und mit geringem Aufwand montiert und in ein Kraftstoffzuführungssystem einer Brennkraftmaschine integriert werden kann.
Als Pegelsensor an den Behälter sind vorteilhaft in unterschiedlichen Höhen im Behälter angeordnete Meßfühler vorgesehen, wobei der obere Meßfühler die Pumpe in Betrieb nimmt. Der untere Meßfühler spricht auf Kontakt mit Kraftstoff an und veranlaßt ein Abschalten der Pumpe, wenn das im Behälter befindliche Wasser so weit abgepumpt ist, daß der Füllstand im Behälter unter die an die Lage des Meßfühlers geknüpfte Pegelhöhe abgesenkt ist. Alternativ kann als Pegelsensor ein Schwimmerschalter angeordnet werden, welcher die Pumpe ein- und ausschaltet.
Vorteilhaft ist der Pumpe eine Heizeinrichtung zugeordnet, welche in das mit dem Ventil gebildete Pumpenbauteil integriert werden kann. Zweckmäßig ist dabei eine elektrische Pumpe vorgesehen, welche elektrisch mit der Heizeinrichtung verschaltet ist und einer gemeinsamen Steuerung zugeordnet ist. Mit einem gemeinsamen Bauteil kann so auf geringem Bauraum neben der Funktion der Abführung von Wasser aus dem Behälter eine Beheizung für den Kraftstoff bereitgestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Abführen von Wasser aus einem Behälter,
2 eine schematische Darstellung der elektrischen Verknüpfung der einzelnen Aggregate der Vorrichtung nach 1.
In 1 ist ein Kraftstoff führender Behälter 1 einer Brennkraftmaschine dargestellt, beispielsweise ein Kraftstoffilter. Über einen längeren Betriebszeitraum der Brennkraftmaschine wird dem Behälter 1 immer wieder Kraftstoff für die Brennkraftmaschine entnommen und auch wieder neuer Kraftstoff zugeführt. Dabei gelangt auch Wasser in den Behälter 1, welches nicht in dem Kraftstoff lösbar ist und daher aufgrund seiner größeren Dichte in Pfeilrichtung 5 absinkt und am Boden 6 des Behälters gesammelt wird. Zur Abführung des Wassers 5 aus dem Behälter 1 ist eine Vorrichtung vorgesehen, welche mit Hilfe einer Pumpe 4 das überschüssige Wasser aus dem Behälter 1 durch einen Auslaßkanal 7 abführt.
Die Pumpe 4 ist in dem Behälter angeordnet und hat eine Saugleitung 16 und eine Druckleitung 2. Der Auslaßkanal 7 ist von einem Rückschlagventil 3 verschlossen, welches bei Inbetriebnahme der Pumpe 4 unter dem Förderdruck der Pumpe öffnet. Dazu ist das Rückschlagventil 3 mit einem vom vorderen Rand des Auslaßkanals 7 abhebbaren Verschlußglied 9 ausgestattet, wobei das Verschlußglied 9 im Ausführungsbeispiel eine am Rand eingespannte Membran ist, die bei Druckbeaufschlagung nach oben gewölbt wird und damit die vordere Öffnung des Auslaßkanals 7 freigibt. Auf seiner Rückseite ist das Verschlußglied von einer Ventilfeder 8 belastet, die bei nachlassendem Pumpendruck die Membran in Schließstellung des Ventils 3 bringt. Sobald die Pumpe 4 Druck auf das Ventilschließglied 9 erzeugt, wird dieses gegen die Rückstellkraft der Ventilfeder 8 verschoben und der Auslaßkanal 7 zum Abführen des Wassers aus dem Behälter 1 geöffnet. Der Pumpendruck ist ausreichend, um auf die wirksame Fläche des Ventilschließgliedes 9 eine Öffnungskraft auszuüben, wenn Systemdrücke von >8 bar auftreten können. Der Betrieb der Pumpe 4 erfolgt vorzugsweise beim Abstellen einer Brennkraftmaschine, in dieser Betriebsphase können im Kraftstoffsystem entsprechend hohe Systemdrücke auftreten.
Die Pumpe 4 und das Ventil 3 sind als gemeinsames Bauteil 13 ausgebildet, welches am Boden 6 des Behälters 1 montiert wird. Das Bauteil 13 kann dabei eine kompakte, beispielsweise zylindrische Einheit sein, die vorteilhaft in einer Absenkung 10 des Behälterbodens 6 auf genommen werden kann. In der Absenkung 10 des Behälterbodens 6 kann das Wasser gesammelt werden, welches alsbald von der Pumpe 4 selbsttätig aus dem Behälter 1 entfernt wird.
2 zeigt eine schematische Darstellung der elektrischen Verschaltung der Pumpe 4 und deren Betätigung. Die Pumpe 4 wird von einer Steuereinheit 11 gespeist und über eine Steuerleitung 20 ein- und ausgeschaltet, wodurch bedarfsweise Wasser über die Saugleitung 16 in die Druckleitung 2 der Pumpe 4 gefördert wird. Die in einem gemeinsamen Bauteil 13 am Boden des Behälters 1 (1) angeordnete Vorrichtung zur Abführung des Wassers enthält auch einen Heizstab 12, der über die elektrische Steuerung 11 der Pumpe 4 mittels einer Schaltleitung 21 elektrisch versorgt wird. Ein Ein- und Ausschalten der Heizeinrichtung 12 kann dabei über die Steuereinrichtung 11 erfolgen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine selbsttätige Inbetriebnahme und Ausschaltung der Heizeinrichtung 12 über einen Bimetallschalter 19 vorgesehen. Im Falle des Einsatzes von PTC-Elementen erübrigt sich ein solcher Schalter.
Das kompakte Bauteil 13 der Vorrichtung zur Wasserabführung umfaßt einen Pegelsensor 14, der im wesentlichen aus zwei in geodätisch unterschiedlichen Höhe angeordneten Meßspitzen 15, 18 besteht. Die Meßspitzen 15, 18 werden elektrisch von der Steuereinheit 11 versorgt. Sobald die obere, vom Boden des Behälters 1 weiter entfernte Meßspitze 15 einen Wasserkontakt hat und damit einen entsprechend hohen Füllstand im Behälter 1 detektiert, wird der Steuereinheit 11 ein entsprechender Impuls erteilt, um die Pumpe 4 beim Stillsetzen der Brennkraftmaschine zum Abführen des Wassers aus dem Behälter in Betrieb zu nehmen. Das Abschalten der Pumpe 4 wird von der unteren Meßspitze 18 veranlaßt, welche über eine Signalleitung 22 elektrisch mit der Pumpe 4 verbunden ist und bei Kontakt mit dem auf dem Wasser schwimmenden Kraftstoff selbsttätig die Pumpe 4 abschaltet.
Alternativ kann die Signalleitung 22 der unteren Meßspitze 18 mit der Eingangseite der Steuereinheit 11 verbunden sein, welche bei Eingang des entsprechenden Meßsignals die Pumpe abschaltet. Alternativ zu der Ausgestaltung des Pegelsensors 14 mit zwei in unterschiedlichen Höhen angeordneten Meßspitzen 15, 18 kann ein Schwimmschalter vorgesehen sein, welcher bei hohem Wasserfüllstand im Behälter 1 die Pumpe in Betrieb nimmt und nach dem Absenken des Wasserpegels für ein Ausschalten der Pumpe sorgt. Die Meßspitzen 15, 18 detektieren dabei zuverlässig die Phasengrenze zwischen Kraftstoff und Wasser in dem Behälter und verhindern zuverlässig einen Kraftstoffaustritt aus dem Behälter, da die Pumpe jedenfalls abschaltet, bevor die Pumpe Kraftstoff erfaßt.
Das Rückschlagventil wird auf einen Öffnungsdruck von 1 bar bis 3 bar eingestellt, vorteilhaft 1,5 bar, wodurch sichergestellt wird, daß das Ventil ausschließlich unter Beaufschlagung der Pumpe öffnet.

Claims

Vorrichtung zur Abführung von Wasser (5) aus einem Kraftstoff führenden Behälter (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem Auslaß (7), welcher von einem Ventil (3) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an das Ventil (3) stromauf eine Pumpe (4) angeschlossen ist, welche das Wasser aus einem Bereich nahe eines Bodens (6) des Behälters (1) fördert und in einer Druckleitung (2) ein Druck entsteht, der einen vorgegebenen Öffnungsdruck des Ventils (3) überwindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (4) in Abhängigkeit eines Pegelsensors (14) zur Erfassung des Wasserpegels im Behälter (1) in Betrieb nehmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) als Rückschlagventil (3) mit einem vom Förderdruck der Pumpe betätigten Ventilschließglied (9) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied (9) eine an ihrem Rand eingespannte Membran ist, deren mittlerer Bereich einen Auslaßkanal (7) verschließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) und die Pumpe (4) in einem gemeinsamen Bauteil (13) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelsensor (14) zwei in unterschiedlichen Höhen im Behälter (1) angeordnete Meßfühler (15, 18) umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpe (4) eine Heizeinrichtung (12) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (4) elektrisch betrieben wird und einer gemeinsamen Steuerung (11) mit der Heizeinrichtung (12) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Öffnungsdruck des Ventils (3) von 1 bis 3 bar.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (4) innerhalb des Behälters (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) durch hohen Rückdruck schließbar ist.