DE69604982T2

DE69604982T2 - Brennstoffversorgungssystem

Info

Publication number: DE69604982T2
Application number: DE69604982T
Authority: DE
Inventors: Peter John Bartlett; Peter Francis Bradford
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: US5685278A; EP0754853B1; DE69604982D1; EP0754853A1; ES2140791T3

Description

Diese Erfindung betrifft ein Kraftstoffiltersystem, das Teil des Kraftstoffversorgungssystems eines Motors mit Kompressionszündung bildet, wobei der Motor mit einem flammenartigen Starthilfesystem versehen ist, wobei das Filtersystem einen ersten Einlaß enthält, der im Betrieb Kraftstoff von einem Kraftstoffversorgungstank aufnimmt, sowie einen ersten Auslaß, der im Betrieb an den Kraftstoffeinlaß einer Kraftstoffpumpvorrichtung angeschlossen ist, die dem Motor Kraftstoff zuleitet, und ein Kraftstoffilterelement, das zwischen dem ersten Einlaß und dem ersten Auslaß eingesetzt ist (siehe z. B. DE-A-40 13 639).
Solche Kraftstoffiltersysteme sind in der Technik allgemein bekannt, wobei das Filterelement ein Papier oder ein ähnliches Medium enthält, das Schmutz im Kraftstoff auffängt. Bei kalten Wetterbedingungen kann das Filterelement durch Wachspartikel so stark blockiert sein, daß die Kraftstoffversorgung der Vorrichtung verhindert wird, und es ist bekannt, heißen Kraftstoff, der von dem Gehäuse der Pumpvorrichtung zurückgeleitet wird, mit dem kalten Kraftstoff, der durch den ersten Einlaß strömt, zu vermischen, wodurch die Temperatur des kalten Kraftstoffs ausreichend erhöht wird, um das Wachs zu schmelzen oder dessen Bildung zu vermeiden. Bei warmen Wetterbedingungen kann der Kraftstoff, welcher der Pumpvorrichtung zugeführt wird, zu heiß sein, was aufgrund der verringerten Viskosität des Kraftstoffs und anderer Probleme zu einem übermäßigen Kraftstoffleckverlust in der Pumpvorrichtung führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Filtersystems in einer einfachen und praktischen Form.
Gemäß der Erfindung enthält ein Filtersystem der genannten Art einen zweiten Einlaß, der im Betrieb zur Aufnahme des erwärmten Kraftstoffs, der die Pumpvorrichtung verläßt, angeschlossen ist, einen zweiten Auslaß, der im Betrieb an den Kraftstoffversorgungstank angeschlossen ist, einen dritten Auslaß für den Anschluß an das flammenartige Starthilfesystem, wobei der dritte Auslaß in ständiger Verbindung mit dem zweiten Einlaß steht, und von der Kraftstofftemperatur abhängige Ventilmittel zum Steuern des Kraftstoffstroms durch den zweiten Auslaß.
Von den beiliegenden Zeichnungen:
ist Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Beispiels eines Filtersystems,
stellt Fig. 2 den Kraftstoffkreislauf des Motorkraftstoffversorgungssystems dar,
sind Fig. 3 und 4 Teilschnitte durch einen Teil des Gehäuses des in Fig. 1 dargestellten Filtersystems, die ein Beispiel eines temperaturabhängigen Ventils zeigen, und
sind Fig. 5 und 6 ähnliche Ansichten wie Fig. 3 und 4, die ein weiteres Beispiel eines temperaturabhängigen Ventils zeigen.
Mit Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen enthält das Filtersystem, das allgemein mit 10 dargestellt ist, ein oberes, tragendes Gehäuse 11, das mit einem integrierten Auflageflansch 12 versehen ist, durch den das System an einer geeigneten Auflagefläche befestigt werden kann. Das tragende Gehäuse ist mit einem hohlen, herabhängenden Zapfen 13 versehen und definiert eine ringförmige Auskehlung, die einen Dichtungsring 14 und die obere Kante eines Filterelementmantels 15 aufnimmt, in dem um ein mittleres Rohr 16 ein ringförmiges Papierfilterelement 17 befestigt ist. Das obere und untere Ende des Filterelements sind jeweils zwischen gelochten Platten angeordnet. Die untere Kante des Mantels wird in dichtem Eingriff mit dem Rand einer Schüssel 18 gehalten, und die Schüssel wird gemeinsam mit dem Mantel durch eine Schraube, die durch das Rohr 16 verläuft, in einem zusammengebauten Verhältnis mit dem tragenden Gehäuse 11 gehalten. Der Zapfen 13 reicht in das Rohr 16 in dichtem Verhältnis mit diesem.
Das tragende Gehäuse definiert eine Kammer 19, die in Fig. 2 deutlicher dargestellt ist, die mit einem ersten Einlaß 20 in Verbindung steht, und dieser ist, wie in Fig. 2 dargestellt, mit einer Saugpumpe 21 verbunden, die für gewöhnlich vom Membrantyp ist und Kraftstoff aus einem Kraftstoffversorgungstank 22 ansaugt. Der hohle Zapfen steht mit einem ersten Auslaß 23 in Verbindung und dieser steht, wie in Fig. 2 dargestellt, mit dem Kraftstoffeinlaß 24 einer Kraftstoffpumpvorrichtung 25 in Verbindung. Die Pumpvorrichtung ist mit einer Mehrzahl von Auslässen 26 versehen, die jeweils mit den Kraftstoffeinspritzdüsen des zugehörigen Motors in Verbindung stehen. Im Betrieb saugt während des Motorbetriebs die Saugpumpe 21 Kraftstoff aus dem Kraftstoffversorgungstank 22 an, und der Kraftstoff strömt in die Richtung, die in Fig. 1 durch die Pfeile dargestellt ist, das heißt, durch das Filterelement 17 nach unten in die Schüssel 18 und dann durch das Rohr 16 und den Zapfen nach oben zu dem Auslaß 23. Jeder Schmutz in dem Kraftstoff wird von dem Filterelement 17 aufgefangen, und Wasser, das in dem Kraftstoff enthalten ist, wird am Boden der Schüssel 18 gesammelt, von wo es bei Bedarf zu einem beliebigen Zeitpunkt abgelassen werden kann.
Die Pumpvorrichtung 25 ist mit einem Auslaß 27 für Kraftstoff versehen, der sich innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung, vorwiegend aufgrund des Leckverlustes, aber unter Umständen aufgrund eines absichtlichen Ablassens von Kraftstoff aus dem Einlaß 24, ansammelt. Der Kraftstoff, der den Auslaß 27 verläßt, ist heiß, vorwiegend aufgrund der Tatsache, daß in der Pumpvorrichtung der Kraftstoff bearbeitet wurde. Dieser Kraftstoff wird zu dem Kraftstoffversorgungstank 22 zurückgeleitet, aber ein Teil des Kraftstoffs kann, wie später beschrieben wird, zum Erwärmen des Kraftstoffs verwendet werden, der in der Kammer 19 enthalten ist, um das Risiko einer Wachsbildung zu minimieren oder Wachs zu schmelzen, das sich bereits in dem Kraftstoff unter kalten Wetterbedingungen gebildet hat. Fig. 2 zeigt im Umriß eine Steuereinheit 28, die nun mit Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 beschrieben wird. Die Steuereinheit ist in dem tragenden Gehäuse 11 des Filtersystems eingebaut und enthält einen zweiten Einlaß 29, der an den Auslaß 27 der Kraftstoffpumpvorrichtung angeschlossen ist, und einen zweiten Auslaß 30, der an eine Rückführleitung angeschlossen ist, die zu dem Kraftstofftank 22 führt. Der zweite Einlaß und der zweite Auslaß sind durch einen Durchlaß 31 verbunden, in dem eine Sitzfläche 32 für eine Kugel 33 definiert ist, die von einer Feder 34 in den Eingriff mit der Sitzfläche gespannt wird. Die Federauflage weist die Form eines hohlzylindrischen Einsatzes 35 auf, der sich in einem breiteren Teil des Durchlasses 31 befindet. Neben der Sitzfläche 32 und stromaufwärts derselben, in die Richtung des Kraftstoffstroms betrachtet, befindet sich ein dritter oder Hilfsauslaß 36 für den Anschluß an das Reservoir einer flammenartigen Starthilfe 53 für den Motor, und stromabwärts der Sitzfläche ist eine Öffnung 37 vorgesehen, die den Durchlaß 31 mit der Kammer 19 verbindet.
In der Kammer 19 ist eine bimetallische Lamelle 38 befestigt, die mit einem Verschlußelement in Form einer Scheibe 39 verbunden ist. Die Scheibe 39 ist mit einem kleinen Loch 40 versehen. In Betrieb wird der Kraftstoff, der von der Kraftstoffpumpvorrichtung zurückgeleitet wird, zunächst dem Kraftstoffreservoir der Starthilfe zugeführt, aber wenn dieses mit Kraftstoff gefüllt ist, hebt der Druck des Kraftstoffs die Kugel 33 aus ihrer Sitzfläche, so daß der Kraftstoff zu dem zweiten Auslaß 30 strömen kann. Der Einsatz 35 ist so konstruiert, daß der Kraftstoffstrom begrenzt wird, so daß zumindest etwas Kraftstoff durch die Öffnung 37 in die Kammer 19 strömt, vorausgesetzt, und wie in Fig. 3 dargestellt, die Scheibe 39 ist von der Öffnung 37 entfernt, was der Fall ist, wenn die Temperatur des Kraftstoffs in der Kammer 19 unter der Betriebstemperatur der bimetallischen Lamelle 38 liegt. Wenn die Temperatur des Kraftstoffs niedrig ist, strömt ein wesentlicher Teil des heißen Kraftstoffs, der von der Pumpvorrichtung zurückgeleitet wird, in die Kammer 19 und wird mit dem kalten Kraftstoff vermischt, der durch den ersten Einlaß 20 in die Kammer geleitet wird.
Wenn die Temperatur des Kraftstoffs in der Kammer 19 steigt, wird die bimetallische Lamelle, die von diesem Kraftstoff umgeben ist, erwärmt und bewegt die Scheibe 39 in eine Richtung zur Begrenzung des Kraftstoffstroms durch die Öffnung 37. Diese Bewegung kann bei einer vorbestimmten Kraftstofftemperatur stattfinden. Unter heißen Umgebungsbedingungen schließt die Scheibe 39 die Öffnung 37 vollständig, obwohl eine kleine Menge an heißem Kraftstoff weiterhin durch das Loch 40 in die Kammer strömt. Dadurch strömt mit steigender Temperatur des Kraftstoffs in der Kammer 19 immer mehr heißer Kraftstoff, der die Pumpvorrichtung verläßt, direkt zu dem Kraftstoffversorgungstank.
In Fig. 3 und 4 ist auch ein Durchlaß 41 dargestellt, der in den Durchlaß 31 in einem Bereich eines Kanals mündet, der in dem Einsatz 35 ausgebildet ist. Der letztgenannte ist mit einer kleinen Öffnung versehen, und die Aufgabe des Durchlasses 41 besteht darin, Luft, die sich im Filtersystem angesammelt haben könnte, in den Kraftstoffversorgungstank zurückströmen zu lassen.
Mit Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 ist die Steuereinheit 28 auch hier in dem tragenden Gehäuse 11 des Filtersystems eingebaut und enthält einen zweiten Einlaß 29, der an den Auslaß 27 der Kraftstoffpumpvorrichtung angeschlossen ist. Die Steuereinheit 28 enthält des weiteren einen zweiten Auslaß 30, der an eine Rückführleitung angeschlossen ist, die zu dem Kraftstofftank 22 führt. Der zweite Einlaß 29 steht mit der Kraftstoffilterkammer 19 durch eine Öffnung 51 in der Wand des Körpers der Einheit 28 in Verbindung, die in die Kammer 19 mündet. Der zweite Auslaß 30 kann mit der Kammer 19 durch eine Öffnung 52 in der Wand des Körpers der Einheit 28 kommunizieren, wobei die bimetallische Lamelle 38 mit ihrer Verschlußscheibe 39 mit der Öffnung 52 zusammenwirkt, um das Öffnen des Öffnung 52 in bezug auf die Temperatur des Kraftstoffs, der über das bimetallische Element 38 strömt, zu steuern. Es ist offensichtlich, daß bei geöffneter Öffnung 52 ein Durchlaß, der einen Teil der Kammer 19 umfaßt, zwischen dem zweiten Einlaß 29 und dem zweiten Auslaß 30 entsteht, durch den Kraftstoff strömen kann.
Mit dem zweiten Einlaß 29 steht auch ein dritter oder Hilfsauslaß 36 für den Anschluß an das Reservoir der flammenartigen Starthilfe 53 für den Motor in Verbindung.
Im Gegensatz zu dem in Fig. 3 und 4 offenbarten Ausführungsbeispiel richtet sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das bimetallische Element 38 gerade, wenn die Temperatur des Kraftstoffs in der Kammer 19 unter einem vorbestimmten Wert liegt, so daß die Scheibe 39 die Öffnung 52 verschließt. In dieser Anordnung strömt der Kraftstoffrücklauf von der Einspritzpumpe durch den zweiten Einlaß 29 und die Öffnung 51 in die Kammer 19. In dieser Phase strömt im wesentlichen kein Kraftstoff durch die Öffnung 52 zurück zu dem zweiten Auslaß 30. Somit wird Kraftstoff von der Einspritzpumpe durch die Kammer 19 rezirkuliert, und da dieser Kraftstoff heiß ist, erwärmt sich der Kraftstoff in der Kammer 19 rasch.
Wenn die Kraftstofftemperatur in der Kammer 19, insbesondere des Kraftstoffs, der durch die Öffnung 51 über das bimetallische Element 38 strömt, einen vorbestimmten Wert übersteigt, ist die daraus folgende Durchbiegung des bimetallischen Elements 38 ausreichend, um die Scheibe 39 von der Öffnung 52 wegzubewegen, so daß eine Verbindung zwischen der Kammer 19 und dem Auslaß 30 durch die Öffnung 52 hergestellt wird. Dies ist die Position, die in Fig. 6 dargestellt ist, welche die Öffnung 52 vollständig offen für den Rücklauf von heißem Kraftstoff von dem zweiten Einlaß 29 durch die Öffnung 51, die Öffnung 52 und den zweiten Auslaß 30 zu dem Kraftstofftank zeigt. Um zu garantieren, daß der Temperaturanstieg in der Kammer 19 kontrolliert ist, kann es wünschenswert sein, eine Schutzabdeckung oder Durchführung vorzusehen, um den Strom von der Öffnung 51 zu der offenen Öffnung 52 zu führen, so daß es zu einer relativ geringen Vermischung von heißem, zurückgeführten Kraftstoff mit dem Kraftstoff in der Kammer 19 kommt, während die Öffnung 52 offen ist. Auf diese Weise kann die Temperatur von Kraftstoff in der Kammer 19 ausreichend hoch gehalten werden, um einen angemessenen Kraftstoffstrom durch den Filter zu garantieren, während gleichzeitig die Gefahr minimiert wird, daß der Kraftstoff, der durch den Filter strömt, überhitzt wird.
Die Scheibe 39 kann mit einem kleinen Loch 40 versehen sein, das selbst im geschlossenen Zustand der Öffnung 52 ein geringes Ablassen von heißem Kraftstoff durch den Auslaß 30 zurück zu dem Tank ermöglicht. Das Loch 40 erfüllt jedoch im geschlossenen Zustand der Öffnung 52 eine wichtigere Funktion, da es ermöglicht, daß Luft aus der Kammer 19 durch den Auslaß 30 zurück zu dem Tank abgelassen werden kann. Derselbe Effekt könnte durch die Bereitstellung einer kleinen Kerbe in der Wand der Sitzfläche der Öffnung 52 erzielt werden, so daß, selbst wenn die Scheibe 39 mit der Sitzfläche der Öffnung 52 in Eingriff ist, Luft durch die Kerbe in dem Sitz zu dem Auslaß 30 entweichen kann.
Es ist offensichtlich, daß es einen Bereich von Betriebstemperaturen gibt, bei dem die Öffnung 52 teilweise offen ist, und somit die Rezirkulation von Kraftstoff innerhalb der Kammer 19, oder der Strom von heißem Kraftstoff zu dem Auslaß 30 in Übereinstimmung mit der Temperatur des bimetallischen Elementes 39 reguliert ist.
Es ist wünschenswert, daß in der vollständig offenen Position der Öffnung 52 der geplante Querschnitt, durch den Kraftstoff zwischen der Scheibe 39 und dem Körper der Einheit 28 strömen kann, mindestens der doppelte Querschnitt der Öffnung 52 ist. Auf diese Weise besteht keine Gefahr, daß die Scheibe 39 den Strom durch die Öffnung 52 in der offenen Position einschränkt.
Es ist offensichtlich, daß die hier in Fig. 5 und 6 dargestellte Konstruktion deutlich einfacher und somit wirtschaftlicher in der Herstellung ist als das Ausführungsbeispiel, das mit Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 beschrieben wurde. Trotz seiner einfachen Form werden jedoch dieselben Zielsetzungen in bezug auf die Steuerung des Kraftstoffstroms und der Kraftstofftemperatur erfüllt. Die Anordnung des bimetallischen Elements 38 in dem Strom durch die Öffnung 51 garantiert, daß die Konstruktion eine gute Temperaturempfindlichkeit aufweist. Beide Konstruktionen sorgen dafür, daß das Reservoir der Starthilfe 53 so rasch wie möglich nach dem Starten des Motors wieder mit Kraftstoff gefüllt wird.

Claims

1. Kraftstoffiltersystem, das Teil des Kraftstoffversorgungssystems eines Motors mit Kompressionszündung bildet, wobei der Motor mit einem flammenartigen Starthilfesystem (53) versehen ist, wobei das Filtersystem einen ersten Einlaß (20) enthält, der im Betrieb Kraftstoff von einem Kraftstoffversorgungstank (22) aufnimmt, sowie einen ersten Auslaß (23), der im Betrieb an den Kraftstoffeinlaß (24) einer Kraftstoffpumpvorrichtung (25) angeschlossen ist, die dem Motor Kraftstoff zuleitet, und ein Kraftstoffilterelement (17), das zwischen dem ersten Einlaß und dem ersten Auslaß eingesetzt ist, gekennzeichnet durch einen zweiten Einlaß (29), der im Betrieb zur Aufnahme von erwärmtem Kraftstoff, der die Pumpvorrichtung (25) verläßt, angeschlossen ist, einen zweiten Auslaß (30), der im Betrieb an den Kraftstoffversorgungstank (22) angeschlossen ist, einen dritten Auslaß (36) für den Anschluß an das Starthilfesystem (53), wobei der dritte Auslaß in ständiger Verbindung mit dem zweiten Einlaß (29) steht, und ein von der Kraftstofftemperatur abhängiges Ventilmittel (38, 39) zum Steuern des Kraftstoffstroms durch den zweiten Auslaß (30).

2. Kraftstoffiltersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlässe (20, 29) und die Auslässe (23, 30, 36) in einem tragenden Gehäuse (11) ausgebildet sind, das Filterelement (17) an dem tragenden Gehäuse befestigt ist, eine Kammer (19) zwischen dem Element und dem Gehäuse definiert ist, wobei der erste Einlaß (20) mit der Kammer in Verbindung steht, das Element den Kraftstoff aufnimmt, der in die Kammer strömt, der gefilterte Kraftstoff, der das Element verläßt, zu dem ersten Auslaß (23) strömt.

3. Kraftstoffiltersystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Durchlaß (31), der sich zwischen dem zweiten Einlaß (29) und dem zweiten Auslaß (30) erstreckt, und ein weiteres Ventilmittel (32, 33), das in dem Durchlaß definiert ist, wobei sich das weitere Ventilmittel öffnet, um einen Kraftstoffstrom entlang dem Durchlaß von dem zweiten Einlaß zu ermöglichen, wenn der Druck von Kraftstoff in dem zweiten Einlaß einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei sich eine Öffnung (37) von dem Durchlaß (31) in die Kammer (19) an einer stromabwärtsliegenden Position des weiteren Ventilmittels erstreckt, und das temperaturabhängige Ventilmittel (38, 39) auf die Temperatur des Kraftstoffs in der Kammer reagiert und eine Steuerung des Kraftstoffstroms durch die Öffnung (37) bewirkt.

4. Kraftstoffiltersystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Begrenzungsvorrichtung in dem Durchlaß (31) stromabwärts der Öffnung (37).

5. Kraftstoffiltersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ventilmittel eine Sitzfläche (32) umfaßt, die in dem Durchlaß (31) ausgebildet ist, eine Kugel (33) für den Eingriff mit der Sitzfläche und eine Feder (34) zum Vorspannen der Kugel in den Eingriff mit der Sitzfläche, wobei das Begrenzungsmittel durch ein Widerlager (35) für die Feder definiert ist.

6. Kraftstoffiltersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige Ventilmittel eine bimetallische Lamelle (38) und eine Scheibe (39) umfaßt, die von der Lamelle getragen wird und durch die Lamelle zum Verschließen der Öffnung (37) bewegbar ist.

7. Kraftstoffiltersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Entlüftungsdurchlaß (41), der mit der Kammer und mit dem zweiten Auslaß (30) in Verbindung steht.

8. Kraftstoffiltersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Einlaß (29) in die Kammer durch eine erste Öffnung (51) öffnet und der zweite Auslaß (30) mit der Kammer durch eine zweite Öffnung (52) in Verbindung steht, wobei das temperaturabhängige Ventilmittel den Kraftstoffstrom durch die zweite Öffnung steuert.

9. Kraftstoffiltersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige Ventilmittel eine bimetallische Lamelle (38), die in der Kammer angeordnet ist, und eine Scheibe umfaßt, die von der Lamelle getragen wird und durch die Lamelle zum Verschließen der zweiten Öffnung (52) bewegbar ist.