DE3442980A1

DE3442980A1 - Einrichtung zum filtrieren und vorwaermen von dieselkraftstoff

Info

Publication number: DE3442980A1
Application number: DE19843442980
Authority: DE
Inventors: Rainer 7054 Korb Felger; Hans 7100 Heilbronn Gebert; Rolf 7117 Scheppach Möhle
Original assignee: Knecht Filterwerk GmbH
Current assignee: Knecht Filterwerk GmbH
Priority date: 1984-11-24
Filing date: 1984-11-24
Publication date: 1986-05-28

Description

Einrichtung zum Filtrieren und
Vorwärmen von Dieselkraftstoff Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Filtrieren und Vorwärmen von Dieselkraftstoff, insbesondere von Verbrennungsmotoren, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt. Das Vorwärmen dient dazu, daß bei tiefen Temperaturen sich einstellende Ausscheidungen (Paraffinkristalle) im Dieselkraftstoff, die im Laufe der Zeit die Poren des Filterelementes verstopfen, durch Erwärmung des Kraftstoffes vermieden werden. Bei dem Dieselkraftstoff für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges ist ein solches Erwärmen in der Regel nur während eines begrenzten Zeitraumes nach Inbetriebnahme des Motors erforderlich, sofern nicht sehr tiefe Außentemperaturen herrschen, bei denen ein längeres Erwärmen notwendig ist, um den Kraftstoff auf einer solchen Temperatur zu halten, bei der noch keine temperaturbedingten Ausscheidungen erfolgen.
Aus der DE-OS 28 41 249 ist eine Anordung zum Filtrieren von Dieselkraftstoff bekannt, bei der ein in den Kühlkreislauf geschalteter Wärmetauscher zum Vorwärmen des Kraftstoffs verwendet wird, wobei dieser über ein getrennt angeordnetes, temperaturgesteuertes Ventil im Kühlkreislauf versorgt wird.
Die DE-OS28 41 768 beinhaltet eine Einrichtung zum Filtrieren von Dieselkraftstoff, bei welcher der Filter zwischen Tank und Einspritzpumpe geschaltet ist, wobei eine zusätzliche Rückführung von überschüssigem Kraftstoff aus der Einspritzpumpe in die Zulaufleitung vor den Filter über ein temperaturgesteuertes Ventil möglich ist. Nachteilig bei dieser Ausführung ist insbesondere, daß die Mischung des von der Einspritzpumpe zurückströmenden, erwärmten Kraftstoffs mit dem vom Tank kommenden in dem Regelventil selbst erfolgt,'so daß Regelungsfehler durch Beaufschlagung des Temperaturfühlers mit den Einzelströmen entstehen können.
Ausgehend von diesen bekannten Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Filtrieren und Vorwärmen von Dieselkraftstoff zu schaffen, bei der eine Kombination der verschiedenen Arten zur Vorwärmung des Dieselkraftstoffs durch einfache Anordnung und bauliche Vereinfachung der Regeleinheiten erreicht wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausbildung der Einrichtung zum Filtrieren und Vorwärmen nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung einer solchen Einrichtung besteht darin, daß die Regeleinheit einen als Dehnstoffregler bekannten Thermostat umfaßt, der in einem Raum des Gehäuses der Regeleinheit angeordnet ist, der von dem zur Einspritzpumpe strömenden Kraftstoff durchflossen wird, so daß die hier anstehende Temperatur des Kraftstoffs über den Dehnstoffregler direkt auf eine Kolbenstange wirkt, die mit den einzelnen Kolben zur Zu- bzw. Aufsteuerung der am Gehäuse der Regeleinheit angebrachten Zu- und Ablaufstutzen starr verbunden ist. Eine derartige Ausführung ist Gegenstand der Unteransprüche 2 - 4.
In einer weiteren Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 ist im Filter zusätzlich eine PTC-Heizung vorgesehen, die abhängig von der Temperatur des durchfließenden Dieselkraftstoffs über einen Temperaturschalter zusätzlich, jedoch unabhängig von den anderen Heizeinrichtungen nur so lange bei tiefen Temperaturen heizt, bis eine bestimmte vorgegebene Mindesttemperatur erreicht ist, um kältebedingte Ausscheidungen aus dem Dieselkraftstoff sicher zu vermeiden. In dem darüber hinausgehenden Temperaturbereich erfolgt dann die Vorwärmung mittels der durch die Regeleinheit gesteuerten Ströme des warmen Kühlwassers und des aus der Einspritzpumpe zurückzuführenden schon etwas erwärmten Dieselkraftstoffs bis zu einem Punkt, ab dem eine Erwärmung nicht mehr notwendig ist und die Regeleinheit den Wasser- und Kraftstoffkreislauf so kurzschließt, daß der Wärmetauscher im Filter nicht mehr mit Kühlwasser beaufschlagt wird und die Rückführung des von der Einspritzpumpe kommenden überschüssigen Kraftstoffs nicht mehr vor den Filter sondern direkt in den Tank erfolgt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung schematisch dargestellt Fig. 2 eine erfindungsgemäße Regeleinheit im Schnitt Fig. 3 die Regeleinheit gemäß Fig. 2 in Draufsicht.
Eine Einrichtung zum Filtrieren und Vorwärmen von Dieselkraftstoff für einen Verbrennungsmotor umfaßt gemäß Fig.l einen Filter 1, eine Regeleinheit 2, eine Einspritzpumpe 3 mit integrierter Förderpumpe 4 und Einspritzdüse 5, einen Tank 6 und einen Wasserkühler 7. Der an einem Filterkopf 8 befestigte Filter 1 weist außer dem eigentlichen, das Filterelement enthaltenden Filtergehäuse 9 noch einen Wärmetauscher 10 und eine PTC-Heizung 11 mit einem Temperaturschalter 12 auf.
Eine Kraftstoffleitung 13 führt vom Tank zum Filterkopf 8, von dort als 14 zur Regeleinheit 2. Eine Kraftstoffleitung 15 verbindet die Regeleinheit 2 mit der Förderpumpe 4 der Einspritzpumpe 3, eine weitere 16 die Einspritzpumpe 3 mit der Regeleinheit 2, von der aus eine erste Leitung 17 zurück vor dem Filter 1 in der Kraftstoffleitung 13 und eine zweite 18 zurück in dem Tank 6 endet.
Der zur Vorwärmung des Dieselkraftstoffs verwendete Teil des Kühlwasserkreislaufs wird durch verschiedene Leitungen aufrechterhalten, wobei eine erste Leitung 19 den Wasserkühler mit der Regeleinheit 2 als Vorlauf und eine zweite Leitung 20 als Rücklauf verbindet. Außerdem ist die Regeleinheit 2 mit einer Leitung 21 als Zulauf zum und einer Leitung 22 als Rücklauf vom Wärmetauscher 10 mit diesem verbunden. Die Durchflußrichtungen sind durch Pfeile gekennzeichnet.
Die Regeleinheit 2 gemäß Fig. 2 besitzt ein zweiteiliges Gehäuse 23, das aus durch Ultraschallschweißung miteinander verbundenen Gehäuseteilen 24, 25 besteht. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 24, 25 ist eine Membran 26 in einer Trennfuge 27 eingespannt, so daß diese Membran 26 die Räume 28, 29 voneinander trennt.
Das Gehäuse 23 der Regeleinheit 2 weist folgende Anschlußstutzen zur Verbindung der einzelnen Leitungen des Kühlwasserkreislaufs und des Kraftstoffkreislaufs auf. Ein Stutzen 14 a stellt mit der Kraftstoffleitung 14 die Verbindung zwischen Regeleinheit 2 und Filterkopf 8 her. Mit dem gegenüberliegenden Ausgangsstutzen 15 a ist die Kraftstoffleitung 15 verbunden, die zur Einspritzpumpe 3 führt.
Die von der Einspritzpumpe ausgehende weitere Kraftstoffleitung 16 mündet in den Stutzen 16 a der Regeleinheit 2.
Diesem gegenüber liegen der Stutzen 17 a, an den die Leitung 17 angeschlossen ist und der Stutzen 18 a, der über die Leitung 18 die Verbindung der Regeleinheit 2 mit dem Tank 6 herstellt.
Die Leitungen 19, 20, die den Wasserkühler 7 mit der Regeleinheit 2 verbinden, sind an die Stutzen 19 a, 20 a des Gehäuseteils 24 angeschlossen. Ihnen gegenüberliegend sind der Stutzen 21 a über die Leitung 21 als Zulauf zum und der Stutzen 22 a über die Leitung 22 als Rücklauf vom Wärmetauscher 10 mit diesem verbunden.
In einem Raum 30 des Gehäuseteils 25, der von dem der Einspritzpumpe 3 zuzuführenden Dieselkraftstoff vom Filter 1 kommend durchflossen wird, ist ein Dehnstoffregler 31 angeordnet, der sich einerseits über eine Feder 32 am Gehäuseboden 33 abstützt und andererseits mit einem verschiebbaren Stift 34 mit dem einen Ende 35 einer im Gehäuse 23 verschiebbar angeordneten Kolbenstange 36 zusammenwirkt. Dieses Ende 35 der Kolbenstange 36 ist U-förmig ausgebildet und dient als Führungsteil im Gehäuse 23. Eine Dichtung 37 verhindert eine Leckage zwischen den mit Dieselkraftstoff beaufschlagten Räumen 30 und 38. Zur Festlegung der Flußrichtung der in die Regeleinheit 2 eintretenden Wasser- und Kraftstoffströme bezüglich der jeweiligen Austrittsstutzen sind mit der Kolbenstange 36 entsprechende Kolben 39, 40, 41 starr verbunden, wobei der Kolben 39 als Einfachkolbenanordnung den Durchfluß des von der Einspritzpumpe zurückfließenden, überschüssigen Dieselkraftstoffs und die Kolben 40, 41 als Doppelkolbenanordnung den Strom des vom Wasserkühler 7 kommenden Kühlwassers steuert. An dem Kolben 41 liegt als Gegenlagereine Feder 42 an Zur Funktion der Einrichtung zum Filtrieren und Vorwärmen von Dieselkraftstoff ist folgendes zu bemerken. Bei Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors bei sehr kalten Außentemperaturen und somit kaltem Dieselkraftstoff, wird einerseits die mit dem Temperaturschalter 12 ausgerüstete PTC-Heizung 11 in Betreib gesetzt und andererseits eine Vorwärmung durch eine Fließcharakteristik der Kühlwasser- und Dieselkraftstoffströme erreicht wie sie durch die in Fig. 2 angegebene Stellung der Kolbenstange 36 ermöglicht wird.
Der durch den Raum 30 fließende kalte Dieselkraftstoff, der das Dehnstoffelement des Dehnstoffreglers 31 umströmt, bewirkt, daß der Stift 34 des Dehnstoffreglers 31 eine Stellung wie in Fig. 2 gezeigt einnimmt, so daß die Kolbenstange 36 in ihrer unteren Endlage liegt, in welcher der Kolben 39 die Ausgangsöffnung des Stutzens 18 a verschließt, so daß der von der Einspritzpumpe 3 zurückfließende, überschüssige Kraftstoff über die Leitung 16 und den Stutzen 16 a zur Regeleinheit 2 gelangt und von dort über den Stutzen 17 a und die Leitung 17 zurück in die Kraftstoffleitung 13 vor den Filter geführt wird, wodurch also schon etwas angewärmter Dieselkraftstoff nicht in den Tank, sondern direkt über den Filter wieder zugeführt wird.
In dieser Stellung der Kolbenstange 36 wird außerdem gleichzeitig das vom Wasserkühler 7, bzw. das in einer anderen Anordnung auch direkt vom Motor ausgehende, in den Kühlkreislauf gelangende Kühlwasser über die Leitung 19 und den Stutzen 19 a der Regeleinheit 2 zugeführt, um von dort aufgrund der vorgegebenen Stellung der Kolben 40, 41 zum Wärmetauscher 10 zu gelangen und um dann von diesem über die Leitung 22, Stutzen 22 a, Stutzen 20 a und Leitung 20 zurück zum Wasserkühler 7 geleitet zu werden, wodurch eine weitere Vorwärmung des Dieselkraftstoffs erzielt wird.
Mit zunehmender Erwärmung des Dieselkraftstoffs, wobei nach einer bestimmten, vorgegebenen Temperatur die PTG-Heizung 11 automatisch abgeschaltet wird, dehnt sich das Dehnstoffelement des Dehnstoffreglers 31 aus, so daß der Stift 34 weiter aus dem Dehnstoffregler hervortritt und die Kolbenstange 36 nach oben in Richtung ihrer anderen Endlage (in Fig. 2 ist die Stellung der Kolben 39, 40, 41 gestrichelt angedeutet) verschiebt, in welcher der der Einspritzpumpe zuzuführende Dieselkraftstoff eine Temperatur aufweist, bei der eine Erwärmung nicht mehr notwendig ist, so daß einerseits der von der Einspritzpumpe 3 zurückfließende, überschüssige Kraftstoff über Leitung 16, Stutzen 16 a, Stutzen 18 a und Leitung 18 direkt in den Tank 6 gelangt und andererseits das vom Wasserkühler 7 kommende Kühlwasser in der Regeleinheit 2 so geführt wird, daß es ohne über den Wärmetauscher 10 zu fließen direkt wieder (Leitung 19, Stutzen 19 a, Stutzen 20 a, Leitung 20 in den Wasserkühler 7 zurückfließt. Mit einer derartigen Anordnung im Wasserkühlkreislauf ist gewährleistet, daß dieser niemals unterbrochen ist und somit eine derartige Abzweigung zu und von der Regeleinheit 2 eigentlich an jeder beliebigen Stelle des Kühlkreislaufs erfolgen kann.
Zwischen den beiden oben angeführten Endstellungen der Kolbenstange 36 kann diese entsprechend der Auslegung des Dehnstoffreglers 31 in Abhängigkeit der jeweils vorhandenen Temperatur des der Einspritzpumpe 3 zuzuführenden Dieselkraftstoffs jede beliebige Stellung einnehmen, so daß jeweils eine entsprechende Wärmemenge über den noch den Wärmetauscher 10 durchfließenden Teilstrom an den Dieselkraftstoff abgegeben wird und nur ein Teil des von der Einspritzpumpe 3 zurückfließenden Kraftstoffs vor dem Filter wieder der Leitung 13 zugegeben wird.
Durch eine derartige Einrichtung wird, wenn notwendig, eine schnelle Erwärmung des Dieselkraftstoffs erreicht, wobei der Strombedarf durch die nur kurzzeitig notwendige PTC-Heizung im Fahrzeug sehr gering gehalten wird. Außerdem wird durch die gemeinsame Regeleinheit und die Adaption der Heizeinrichtungen mit dem Filter eine konstruktiv einfache Baueinheit erreicht.
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Claims

Ansprüche Einrichtung zum Filtrieren und Vorwärmen von Dieselkraftstoff, insbesondere von Verbrennungsmotoren, mit einem in eine vom Tank zur Einspritzpumpe führenden Kraftstoffleitung geschalteten Filter, der als Heizung fur den Kraftstoff einen vom Kühlwasser des Motors durchströmbaren Wärmetauscher enthält und mit einer in die Kraftstoffleitung stromaufwärts des Filters mündenden Rücklaufleitung der Einspritzpumpe, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß zur Regelung des Zu- und Ablaufs des Kühlwassers zum Wärmetauscher (10) im Filter (1) und des Rücklaufs des überschüssigen Dieselkraftstoffs von der Einspritzpumpe (3) eine gemeinsame, von der Temperatur des der Einspritzpumpe (3) zuzuführenden Dieselkraftstoffs gesteuerte, in einem Gehäuse (23) untergebrachte Regeleinheit (2) verwendet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß in dem die Zu- und Ablaufstutzen (14a - 22a) für den Kühlwasserkreislauf und die Kraftstoffströme enthaltenden Gehäuse (23) ein der Temperatur des der Einspritzpumpe (3) zuzuführenden Kraftstoffs ausgesetzter Thermostat (31) mit einer Kolben (39, 40, 41) zur Auf- und Zusteuerung der Durchflußöffnungen enthaltenden Kolbenstange (36) zusammenwirkt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß als Thermostat ein Dehnstoffregler (31) verwendet wird.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das Gehäuse (23) zweigeteilt (24, 25) ist und die Räume (28, 29) nahe der Trennfuge (27) durch eine an der Kolbenstange (36) festgelegte Membran (26) getrennt sind, wodurch eine Trennung des Wasserkreislaufs vom Kraftstoffkreislauf gewährleistet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß in dem den Wasserkreislauf beinhaltenden einen Gehäuseteil (24) eine Doppelkolbenanordnung (40, 41) und in dem den Kraftstoffkreislauf beinhaltenden anderen Gehäuseteil (25) eine Einfachkolbenanordnung (39) mit der Kolbenstange (36) starr verbunden ist.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß im Filter (1) zusätzlich eine PTC-Heizung (11) angeordnet ist.