DE69801401T2

DE69801401T2 - Brennstoffilter und Kaltstartkreislauf

Info

Publication number: DE69801401T2
Application number: DE69801401T
Authority: DE
Inventors: Richard E. Atwood; Leon P. Janik; Michael J. Williams
Original assignee: Stanadyne Automotive Corp
Current assignee: Stanadyne Automotive Corp
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: US5887573A; DE69801401D1; EP0887542B1; ES2163223T3; EP0887542A3; EP0887542A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Brennstoffversorgungssysteme, die in Verbindung mit Verbrennungsmotoren verwendet werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Brennstoffkreisläufe für Brennstoffversorgungssysteme, die Brennstoffeinspritzung beinhalten, und auf ein Verfahren zum Erwärmen des Brennstoffs.
Allgemein enthält das Brennstoffeinspritzsystem eine Brennstoffeinspritzpumpe, die eine größere Flüssigkeitsströmung liefert, als diese von dem Motor bei der höchsten Anforderung die Motorleistung verbraucht wird. Konventionell wird der überschüssige Brennstofffluß zurück zum Brennstoffvorratsbehälter geliefert. Brennstoffeinspritzpumpen sind Hochdruckpumpen, die allgemein eine große Wärmemenge erzeugen. Vieles dieser Wärme wird durch den Brennstoff aufgenommen, der durch die Pumpe strömt. Der überflüssige Brennstoff der zum Brennstoffvorratsbehälter zurückkehrt, trägt einen Teil dieser Wärme mit sich.
Die Abwesenheit von hohen Standards der Qualitätskontrolle bei Dieselbrennstofflieferungen erfordert es, daß ein wirksamer Brennstoffilter in das, Brennstoffzuführungssystem für einen Dieselmotor eingesetzt wird. Es ist nicht ungewöhnlich, daß Dieselbrennstoff beträchtliche Mengen von schleifenden Teilchen und Wasser enthält. Dieselbrennstoff enthält auch einen wachsartigen Bestandteil, der als Wachskristalle ausfällt, wenn die Brennstofftemperatur unter einen charakteristischen "Trübungspunkt" fällt. Bei Kaltwetterbedingungen können die sich niederschlagenden Wachskristalle schnell einen Brennstoffilter verstopfen und dadurch die Zuführung von Brennstoff zum Verbrennungsmotor unterbrechen.
Eine Anzahl von konventionellen Brennstoffiltern vollführen die doppelte Funktion, teilchenförmiges Material aus dem Dieselbrennstoff zu entfernen und Wasser vom Brennstoff abzutrennen. Allgemein verwenden solche Brennstoffilter eine Wegwerffilterpatrone, die in vorbestimmten Intervallen der Filterbenutzung ersetzt wird. Konventionelle Brennstoffilter können auch ein Heizelement zum Erwärmen des Brennstoffs einschließen, bevor dieser in die Filterpatrone eintritt. Solche Heizelemente erfordern sichere Steuerung, um sicherzustellen, daß dem Brennstoff die richtige Wärmemenge zugeführt wird.
Einige konventionelle Brennstoffzuführsysteme wälzen einen Teil des Brennstoffs um, der durch die Brennstoffeinspritzpumpe erwärmt worden ist. Der erwärmte Brennstoff wird zum Einlaß des Brennstoffilters zurückgeführt, um die Temperatur des Brennstoffs zu erhöhen, der in den Brennstoffilter eintritt. Solche Brennstoffzuführsysteme haben typischerweise Rückschlagventile und Strömungssteuereinrichtungen verwendet, um die Strömung des umgewälzten Brennstoffs zu steuern und dadurch die Temperatur des Brennstoffs zu steuern oder zu regeln, der in den Brennstoffilter eintritt. Diese Rückschlagventile oder Regulierventile und Strömungssteuerventile sind allgemein getrennte Komponenten, die die Anbringung in einem bereits beladenen Motorabteil erfordern. Zusätzlich nehmen die Rohre oder Röhren, die erforderlich sind, um die Rückschlagventile und die Strömungssteuereinrichtungen zu verbinden, zusätzlichen Motorabteilraum ein und erfordern zusätzlich Montagehardware.
US-A-5471964 offenbart einen Brennstoffumwälzkreislauf für ein Dieselbrennstoffsystem, das einen Brennstofftank aufweist. Der Brennstoffumwälzkreislauf schließt ein Brennstoffeinspritzsystem und eine Brennstoffbehandlungsvorrichtung ein. Das Brennstoffeinspritzsystem schließt einen Einlaß und einen Umwälzauslaß ein. Die Brennstoffbehandlungsvorrichtung schließt einen Wasserseparator und einen Grundteil ein. Der Grundteil hat eine Einlaßkammer, die mit dem Brennstofftank verbunden ist, einen Brennstoffauslaßkanal, der in Fluidverbindung mit dem Einlaß des Brennstoffeinspritzsystems steht, einen Umwälzeinlaßanschluß, der in Fluidverbindung mit dem Umwälzauslaß des Brennstoffeinspritzsystems steht, einen Umwälzeinlaßkanal, der in Verbindung mit dem Umwälzeinlaßanschluß steht und einen Teil aufweist, der eine Einlaßöffnung bildet, um Fluidverbindung mit der Einlaßkammer zu bilden, einen Umwälzauslaßanschluß, der mit dem Tank verbunden ist, einen Umwälzauslaßkanal, der in Fluidverbindung mit dem Umwälzauslaßanschluß und dem Umwälzeinlaßkanal steht, und eine Strömungssteuerung, die im Umwälzeinlaßkanal angeordnet ist, um selektiv die Öffnung zu öffnen und zu schließen. Der Wasserseparator der Brennstoffbehandlungsvorrichtung sammelt kein teilchenförmiges Material, das im Brennstoff transportiert wird, und wirkt daher nicht als ein konventioneller Brennstoffilter. Da der Wasserseparator nicht fortschreitend durch teilchenförmiges Material wie bei konventionellen Brennstoffiltern verschmutzt wird, sind beim Brennstoffumwälzsystem keine Maßnahmen getroffen, um das Problem, das mit solchen verschmutzten Filtern verknüpft ist, zu überwinden.
GB-A-2158150 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umlenken der Brennstoffströmung, die in den Brennstofftank zurückgeführt wird, falls die normale Zufuhr von Brennstoff zum Brennstoffilter unterbrochen wird, zum Beispiel, wenn die Brennstoffeinlaßleitung zum Brennstoffilter Luft ausgesetzt wird. Das Brennstoffzuführungssystem schließt ein Brennstoffeinspritzsystem, einen Brennstofftank und einen Filter ein. Der Filter hat einen Grundteil, der eine Einlaßkammer in Fluidverbindung mit dem Tank, einen Brennstoffauslaßkanal, der mit dem Brennstoffeinlaßsystem verbunden ist, einen Umwälzkanal, der mit dem Brennstofftank verbunden ist, eine Öffnung, die Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem Umwälzkanal schafft, ein Strömungssteuerventil, das im Umwälzkanal zum selektiven Öffnen und Schließen der Öffnung an geordnet ist, und einen Entlüftungskanal, der den Brennstoffauslaßkanal mit dem Umwälzkanal verbindet.
Während des normalen Betriebs wird Brennstoff dem Brennstoffiltereinlaß unter Druck durch eine Niedrigdruckbrennstoffpumpe im Brennstofftank zugeführt. Dieser Druck, kombiniert mit dem Saugdruck der Brennstoffeinspritzpumpe, reicht aus, um das Rückschlagventil in der Brennstoffrückführungsleitung zum Brennstofftank aus seinem Sitz zu heben, was es einem Teil der Brennstoffströmung ermöglicht, an der Brennstoffeinspritzpumpe vorbeigeführt zu werden und zum Brennstofftank zurückgeführt zu werden. Dieser Druck ist auch ausreichend, ihn das Rückschlagventil in der Öffnung des Brennstoffiltervorratsbehälters zu schließen, was den Brennstoff daran hindert, in den Brennstoffilter zurückzukehren. In dem Fall, daß die Brennstoffeinlaßleitung zum Brennstoffilter Luft ausgesetzt wird, reicht die Druckdifferenz über das Rückschlagventil in der Öffnung des Brennstoffvorratsbehälters aus, das Rückschlagventil zu öffnen, was es der überschüssigen Brennstoffströmung ermöglicht, direkt zum Brennstoffilter zurückzukehren. Das Öffnen des Rückschlagventils in der Öffnung des Brennstoffvorratsbehälters bewirkt, daß sich das Rückschlagventil in der Brennstoffrückführleitung schließt, wodurch die gesamte überschüssige Brennstoffströmung zurück in den Brennstoffilter umgeleitet wird, um die Brennstoffeinspritzpumpe mit Brennstoff zu versorgen.
Die überschüssige Brennstoffströmung wird zum Brennstofftank zwischen dem Brennstoffilter und der Brennstoffeinspritzpumpe zurückgeleitet. Daher wird die Strömung des umgewälzten Brennstoffs nicht durch den Durchgang durch die Brennstoffeinspritzpumpe erwärmt und kann nicht dazu verwendet werden, die Brennstoffströmung vom Brennstofftank zu erwärmen. Als Ergebnis hiervon kann die Strömung von umgewälztem Brennstoff nicht die Vorteile schaffen, die durch andere konventionelle Brennstoffkreisläufe geliefert werden, die den Brennstoff umwälzen, der durch die Brennstoffeinspritzpumpe erwärmt worden ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Kurz gesagt ist die Erfindung ein Brennstoffkreislauf für ein Brennstoffsystem, das einen Brennstofftank zum Speichern einer Brennstoffmenge, ein Brennstoffeinspritzsystem zum Zuführen von unter Druck stehendem Brennstoff zum Motor, und eine Brennstoffilteranordnung einschließt, um Wasser und teilchenförmiges Material aus dem Brennstoff zu entfernen. Das Brennstoffeinspritzsystem kann eine Brennstoffeinspritzpumpe, einen Aufbau vom Schienentyp oder andere Brennstoffeinspritztechniken verwenden. Die Brennstoffilteranordnung schließt einen Grundteil ein, der eine kompakte modulare Konstruktion zum Steuern der Umwälzung des Brennstoffs vom Brennstoffeinspritzsystem bildet. Der Brennstoffkreislauf der vorliegenden Erfindung schließt einen Brennstoffkanal zum Umwälzen der überschüssigen Brennstoffströmung ein, die durch das Brennstoffeinspritzsystem unter normalen Betriebsbedingungen erzeugt wird. Der Durchlaß erstreckt sich vom Umwälzauslaß des Brennstoffeinspritzsystems zum Umwälzeinlaßanschluß des Grundteils der Brennstoffilteranordnung. Der Grundteil schließt eine Mehrzahl von inneren Kanälen auf, die vieles von dem Rohr/Röhrenwerk ersetzen, das bei konventionellen Brennstoffkreisläufen verwendet wird. Zum Beispiel schließt zusätzlich zur Einlaßkammer zum Aufnehmen von Brennstoff vom Brennstofftank der Grundteil einen Umwälzauslaßanschluß zum Abgeben von umgewälztem Brennstoff zum Brennstofftank, einen Umwälzeinlaßkanal und einen Umwälzauslaßkanal, die Fluidverbindung zwischen dem Umwälzeinlaßanschluß und dem Umwälzauslaßanschluß bilden, und eine Öffnung ein, die den Umwälzeinlaßkanal mit der Einlaßkammer verbindet. Brennstoffkreislaufkomponenten, die bei konventionellen Brennstoffkreisläufen angebracht sind, sind innerhalb der inneren Kanäle des Grundteils angeordnet. Zum Beispiel ist ein Strömungssteuerventil in dem Umwälzeinlaßkanal angeordnet, um selektiv die Öffnung zu öffnen und zu schließen, und dabei die Strömung von umgewälztem Brennstoff zur Einlaßkammer des Brennstoffilters zu steuern. Daher integriert ein erfindungsgemäßer Grundteil vielfache Komponenten konventioneller Brennstoffkreisläufe in eine einzige Einheit und erleichtert dadurch die Installation des Brennstoffkreislaufs im Motorabteil.
Der Betrieb des Brennstoffeinspritzsystems und der Brennstoffanhebepumpe erzeugt Wärme, die durch den Brennstoff absorbiert wird. Das Strömungssteuerventil öffnet die Öffnung, wenn die Temperatur des Brennstoffs unterhalb eines vorbestimmten Wertes ist, um den erwärmten Brennstoff in die Einlaßkammer des Brennstoffilters zurückzuführen. Der erwärmte Brennstoff schmilzt irgendwelche Wachskristalle, die sich innerhalb des Brennstoffilters gebildet haben können und verhindert die Bildung neuer Wachskristalle. Wenn die Temperatur des Brennstoffs im Brennstoffilter oberhalb des vorbestimmten Wertes ist, schließt das Brennstoffsteuerventil die Öffnung, um den erwärmten Brennstoff zum Brennstofftank zurückzuführen.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Vorrichtung und ein neues und verbessertes Verfahren zum Umwälzen eines Teils der überschüssigen Brennstoffströmung von der Brennstoffeinspritzpumpe zu schaffen.
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer wirksamen Vorrichtung und eines wirksamen Verfahrens, um ein Verstopfen des Brennstoffilters durch wachsartige Kristalle zu verhindern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines wirksamen Brennstoffumwälzsystems, das die Anzahl von Komponenten verringert, die innerhalb des Motorabteils angebracht werden müssen.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus den schriftlichen Unterlagen und den Zeichnungen deutlich werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung kann besser verstanden werden, und ihre zahlreichen Ziele und Vorteile werden für den Fachmann unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Brennstoffversorgungssystems für einen Verbrennungsmotor, das eine erste Ausführungsform des Brennstoffkreislaufs der Erfindung verwendet;
Fig. 2 eine Ansicht von oben, teilweise weggebrochen, teilweise im Querschnitt, wobei Teile entfernt sind, die den Grundteil der Brennstoffilteranordnung von Fig. 1 darstellt;
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Brennstoffversorgungssystems für einen Verbrennungsmotor, das eine zweite Ausführungsform des Brennstoffkreislaufs der Erfindung verwendet;
Fig. 4 eine Ansicht von oben, teilweise weggebrochen und teilweise im Querschnitt, wobei Teile entfernt sind, die den Grundteil der Brennstoffilteranordnung von Fig. 3 zeigt, und
Fig. 5 eine vergrößerte teilweise Querschnittsansicht, teilweise schematisch, des Grundteils der Brennstoffilteranordnung und Hebepumpe von Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile in mehreren Figuren darstellen, ist ein repräsentatives Brennstoffsystem, das einen Brennstoffkreislauf 10 der vorliegenden Erfindung aufweist, allgemein durch die Bezugsziffer 12 bezeichnet. Das Brennstoffsystem 12, das in Fig. 1 gezeigt ist, arbeitet bei einem positiven Druck und weist einen Brennstoffvorratsbehälter oder -tank 14 zum Speichern einer Brennstoffmenge, eine Brennstoffeinspritzpumpe 16, um unter Druck stehenden Brennstoff dem Motor (nicht gezeigt) zuzuführen, eine Brennstoffilteranordnung 18, 18' zum Entfernen von Wasser und teilchenförmigem Material vom Brennstoff und eine Brennstoffhebepumpeneinheit 20 auf, um ausreichenden Druck zu liefern, um eine Brennstoffströmung vom Brennstofftank 14 zur Brennstoffeinspritzpumpe 16 zu erzeugen. Die hier beschriebenen Brennstoffkreisläufe sind in Verbindung mit einer Brennstoffeinspritzpumpe 16 dargestellt. Die Erfindung kann jedoch mit verschiedenen Typen von Brennstoffeinspritzsystemen angewendet werden, einschließlich Systemen vom Schienentyp und Sammlersysteme.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 weist die Brennstoffilteranordnung 18 einen Grundteil 22 und eine Wegwerffilterpatrone 24 auf, die am Grundteil 22 mit Hilfe eines Halterings oder -kragens (nicht gezeigt) befestigt ist. In der Filterpatrone 24 ist ein Filter (nicht gezeigt) untergebracht, der eine definierte Nutzlebensdauer hat. Die Patrone wird periodisch mit einer kompatiblen Ersatzpatrone ausgetauscht, wenn die Filterqualitäten sich ausreichend verschlechtert haben. Die Patrone 24 kann ein zweistufiges Filtriersystem oder ein Filtriersystem eines anderen Typs enthalten, das allgemein arbeitet, um teilchenförmiges Material aus der Brennstoffleitung zu entfernen, und optional Wasser vom Brennstoff abtrennt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist die Brennstoffhebepumpeeinheit 20 an dem Grundteil 22 gegenüber der Patrone 24 angebracht. Eine solche Brennstoffilteranordnung 18 in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung 08/634,812 beschrieben, die am 19. April 1996 eingereicht wurde, welche Anmeldung auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen ist. Die Brennstoffhebepumpeeinheit 20 weist eine elektrische Pumpe 26 auf, die so wirkt, daß sie eine gleichmäßige Zufuhr von Brennstoff zur Brennstoffeinspritzpumpe 16 vom Brennstofftank 14 über die Brennstoffilteranordnung 18 liefert. Die Brennstoffhebepumpe 26 ist eine Verdrängungspumpe, eine Pumpe vom Schaufel- oder Flügeltyp mit fluchtenden Rollen (in-line roller vane-type pump) oder eine Gerotorpum- PC, die allgemein in einem Gehäuse angeordnet ist. Der Einlaß 28 der Brennstoffhebepumpe 26 steht in Fluidverbindung mit der Filterpatrone 24, in Strömungsrichtung hinter dem Filterelement, und der Auslaß 30 der Brennstoffhebepumpe 26 steht in Fluidverbindung mit dem Brennstoffauslaßkanal 32 des Grundteils 22 der Filteranordnung 18, wie dies in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigt ist. Der Brennstoff wird vom Brennstofftank 14 durch den Einlaßanschluß 34, die Einlaßkammer 36 und die Filterpatrone 24 zum Einlaß 28 der Hebepumpe 26 gezogen. Der unter Druck stehende Brennstoff wird durch den Auslaß 30 der Hebepumpe 26, den Brennstoffauslaßkanal 32 und den Brennstoffauslaßanschluß 38 zur Brennstoffeinspritzpumpe 16 abgegeben.
Die Strömung von Brennstoff, die durch den Motor erfordert wird, ist proportional zur Leistungsanforderung an den Motor. Allgemein sind sowohl die Brennstoffhebepumpeneinheit 20 und die Brennstoffeinspritzpumpe 16 Pumpen mit konstanter Kapazität, die in ihrer Größe so bemessen sind, daß sie eine Brennstoffströmung liefern, die größer ist als der Brennstoffverbrauch durch den Motor bei der größten Leistungsanforderung. Demgemäß liefern die Brennstoffhebepumpeneinheit 20 und die Brennstoffeinspritzpumpe 16 eine überschüssige Brennstoffströmung. Die Betriebsweise der Brennstoffeinspritzpumpe 16 und der Brennstoffhebepumpeneinheit 20 erzeugt Wärme, die durch die Brennstoffströmung aufgenommen wird. Ein Teil dieser Wärme wird durch die überschüssige Brennstoffströmung mitgeführt. Konventionell wird eine solche überschüssige Brennstoffströmung zurück zum Brennstofftank 14 geliefert. Unter Bezugnahme auf die beiden Brennstoffkreislaufausführungen 10, 10' (Fig. 1, 3) kann diese Wärme durch einen Wärmetauscher 40 entfernt werden, um ein Überhitzen des Brennstoffs im Brennstofftank 14 zu verhindern.
Die wachsartigen Bestandteile von Dieselbrennstoff können als Wachskristalle ausfallen, wenn die Brennstofftemperatur unterhalb einen charakteristischen "Trübungspunkt" fällt. Bei Kaltwetterbedingungen können die sich niederschlagenden oder ausfallenden Wachskristalle schnell einen Brennstoffilter verstopfen und dadurch die Brennstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor unterbrechen. Einige konventionelle Brennstoffversorgungssysteme wälzen einen Teil des Brennstoffs, der durch die Brennstoffeinspritzpumpe erwärmt worden ist, zum Einlaß des Brennstoffilters um, um die Temperatur des Brennstoffs zu erhöhen, der in den Brennstoffilter eintritt, um die Wachskristalle zu schmelzen und/oder um ihre Bildung zu verhindern. Solche Brennstoffversorgungssysteme verwenden getrennte Rückschlagventile und Strömungssteuereinrichtungen, um die Strömung des umgewälzten Brennstoffs zu steuern und dadurch die Temperatur des Brennstoffs zu regeln oder zu steuern, der in den Brennstoffilter eintritt. Diese Rückschlagventile und Strömungssteuerventile und die Rohr-/Röhrenanordnung, die erforderlich ist, um sie mit dem Brennstoffversorgungssystem zu verbinden, können sich in einem bereits stark belegten Motorabteil als äußerst schwierig anzubringen erweisen.
Ein Brennstoffkreislauf 10, 10' entsprechend der vorliegenden Erfindung schließt einen Brennstoffkanal zum Umwälzen wenigstens eines Teils der überschüssigen erwärmten Brennstoffströmung von dem Umwälzauslaß 42 der Brennstoffeinspritzpumpe 16 zur Einlaßkammer 36 des Brennstoffilters ein. Da der Brennstofftank 14 sich unter Atmosphärendruck befindet und die überschüssige Brennstoffströmung durch die Brennstoffeinspritzpumpe 16 unter Druck gesetzt ist, wird die überschüssige Brennstoffströmung vorzugsweise als eine Brennstoffquelle verwendet. Ein Strömungsrückschlagventil 44 kann in dem Brennstoffkreislauf 10 eingeschlossen sein, wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, um einen begrenzten Strömungswiderstand zu bilden, um die Strömung von Brennstoff vom Brennstofftank 14 zu erschweren. Dies stellt sicher, daß die überschüssige Brennstoffströmung vorzugsweise als Brennstoffquelle verwendet wird. Alternativ kann ein Strömungsrückschlagventil nicht eingeschlossen sein, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn ein Strömungsrückschlagventil 44 verwendet wird, ist es im Brennstoffiltergrundteil 22 im Brennstoffeinlaßkanal 46 zwischen dem Brennstoffeinlaßanschluß 34 und der Einlaßkammer 36 angebracht.
Der Grundteil 22 des Brennstoffilters schließt einen Brennstoffeinlaßanschluß 34, der in Fluidverbindung mit dem Brennstofftank 14 steht, einen Brennstoffauslaßanschluß 38, der in Fluidverbindung mit dem Einlaß 48 der Brennstoffeinspritzpumpe 16 steht, einen Brennstoffeinlaßanschluß 50 für umgewälzten Brennstoff, der in Fluidverbindung mit dem Umwälzauslaß 42 der Brennstoffeinspritzpumpe 16 steht, und einen Auslaßanschluß 52 für umgewälzten Brennstoff auf, der in Fluidverbindung mit dem Brennstofftank 14 steht. Wie dies oben beschrieben wurde, ist der Brennstoffeinlaßanschluß 34 in Fluidverbindung mit der Brennstoffeinlaßkammer 36 über den Brennstoffeinlaßkanal 46. Der Einlaßanschluß 50 für den umgewälzten Brennstoff ist in Fluidverbindung mit dem Auslaßanschluß 52 für umgewälzten Brennstoff über einen Einlaßkanal 56 für umgewälzten Brennstoff und einen Auslaßkanal 58 für umgewälzten Brennstoff. Eine Öffnung 60 verbindet den Einlaßkanal 56 für umgewälzten Brennstoff mit der Brennstoffeinlaßkammer 36. Der Auslaßkanal 58 für umgewälzten Brennstoff schneidet den Einlaßkanal 56 für umgewälzten Brennstoff, um eine T-förmige Kreuzung zu bilden, wie dies in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist. Vorzugsweise ist ein thermisches Steuerventil 62 gegenüber dem T-förmigen Kreuzungspunkt angeordnet, um die Strömung des umgewälzten Brennstoffs innerhalb des Grundteils 22 des Brennstoffilters zu steuern, indem die Öffnung 60 geöffnet oder geschlossen wird. Alternativ kann das thermische Steuerventil 62 zwischen der T-förmigen Kreuzung und der Einlaßkammer angeordnet sein.
Vorzugsweise ist das thermische Steuerventil 62 ein Wachsmotor oder eine Bimetall-Strömungssteuerung des Typs, der als Thermostat im Kühlertemperaturregelsystem verwendet wird. Wenn die Temperatur des Brennstoffs, der durch das thermische Steuerventil 62 fließt, sich auf 4,44ºC (40ºF) beläuft oder niedriger ist, wird der Ventilkörper 64 des thermischen Steuerventils 62 durch eine Feder 66 von der Öffnung 60 zur Brennstoffeinlaßkammer 36 vorgespannt, wodurch Fluidverbindung zwischen dem Einlaßkanal 56 für umgewälzten Brennstoff und der Brennstoffeinlaßkammer 36 geschaffen wird. Da der Brennstofftank 14 sich auf Atmosphärendruck befindet und die Brennstoffhebepumpeneinheit 20 zwischen der Brennstoffilterpatrone 24 und der Brennstoffeinspritzpumpe 16 angeordnet ist, bewirkt die Saugwirkung der Hebepumpe 26, daß die Strömung von umgewälztem Brennstoff vorzugsweise durch die Filteranordnung 16 zur Hebepumpe 26 strömt. Überschüssiger umgewälzter Brennstoff, der durch die Hebepumpe 26 nicht benötigt wird, kann zum Brennstofftank 14 über den Auslaßkanal 56 für umgewälzten Brennstoff und den Auslaßanschluß 52 für umgewälzten Brennstoff zum Brennstofftank 14 strömen.
Wenn die Temperatur des Brennstoffs oberhalb 4,44ºC (40ºF) liegt, streckt sich der Bimetallschaft 68 des thermischen Steuerventils 62, drückt die Feder 66 zusammen und drückt den Ventilkörper 64 nach oben. Der Ventilkörper 64 bewegt sich ungefähr 2,54 mm (0,10 Zoll), um die Öffnung 60 zur Brennstoffeinlaßkammer 36 zu schließen. Als Ergebnis hiervon wird der gesamte umgewälzte Brennstoff, der von der Brennstoffeinspritzpumpe 16 fließt, zum Brennstofftank 14 über den Auslaßkanal 58 für umgewälzten Brennstoff und den Auslaßanschluß 52 für umgewälzten Brennstoff umgeleitet.
Im unter Druck stehenden Brennstoffsystem, das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, schließt der Grundteil 22 der Brennstoffilteranordnung 18 einen Durchlaß 70 mit konstanter Entlüftung ein, der Fluidverbindung zwischen dem Auslaßkanal 58 für umgewälzten Brennstoff und dem Brennstoffauslaßkanal 32 schafft. Luft, die sich im Brennstoffilter ansammelt, wird durch den Entlüftungskanal 70, in der Strömung von umgewälztem Brennstoff mitgerissen, gezogen und zum Brennstofftank 14 geliefert. Ein Strömungsrückschlagventil 72 ist innerhalb des Auslaßkanals 58 für den umgewälzten Brennstoff vorgesehen, um zu verhindern, daß die im umgewälzten Brennstoff mitgerissene Luft noch einmal in den Brennstoffilter eintritt. Üblicherweise ist das Strömungsrückschlagventil 72 offen, um die Strömung von umgewälztem Brennstoff durch den Grundteil 22 zum Brennstofftank 14 zu ermöglichen.
Das Brennstoffsystem 12', das in Fig. 3 gezeigt ist, arbeitet bei einem negativen Druck und ist ähnlich zum Brennstoffsystem 12, das in Fig. 1 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß es nicht eine Brennstoffanhebepumpe einschließt. Zusätzlich hat die Brennstoffilteranordnung 18', die in dem System verwendet wird, eine interne Entlüftung und eine Handanlaßpumpe. Brennstoffilteranordnungen, die eine interne Entlüftung haben, sind in den US-Patenten 5,413,711 und 5,525,225 beschrieben, und eine Brennstoffilteranordnung, die eine Handanlaßpumpe hat, ist in US-Patent 5,578,221 beschrieben. Diese Patente sind auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen. Da die interne Entlüftung Luft daran hindert, sich innerhalb des Brennstoffilters anzusammeln, wird der Kanal mit konstanter Entlüftung nicht benötigt und ist bei dem Grundteil 22' weggelassen. Zusätzlich kann das Rückschlagventil 72 im Auslaßkanal für den umgewälzten Brennstoff weggelassen werden. Der Grundteil 22' weist eine manuelle Entlüftung 74 auf, die während der Betätigung der Handanlaßpumpe geöffnet wird.
Die beschriebenen Brennstoffkreisläufe 10, 10' arbeiten auf wirksame Weise, um einen Teil des Brennstoffs, der durch die Brennstoffeinspritzpumpe erwärmt worden ist, in die Einlaßkammer 36 des Brennstoffilters zurückzuführen. Ein solcher erwärmter Brennstoff schmilzt Wachskristalle, die sich innerhalb des Brennstoffilters gebildet haben, und verhindert die Bildung neuer Wachskristalle. Das Anbringen des thermischen Steuerventils 62 und der beiden Strömungsrückschlagventile 44, 72 innerhalb der inneren Kanäle 46, 58 des Grundteils 22, 22' des Brennstoffilters minimalisiert die Anzahl von getrennten Komponenten, die im Motorabteil angebracht werden müssen. Zusätzlich minimalisiert die Verwendung solcher innerer Kanäle 32, 46, 56, 58 die Menge von Röhren oder Rohren, die benutzt werden müssen, um Elemente des Brennstoffkreislaufes 10, 10' zu verbinden. Dies verringert weiter die Anzahl getrennter Komponenten, die im Motorabteil angebracht werden müssen, und verringert auch die Kosten des Brennstoffkreislaufes 10, 10'. Der überschüssige Brennstoff wird in wirksamer Weise umgewälzt, wobei der Ausgangsdruck von dem Einspritzsystem benutzt wird, um den umgewälzten überschüssigen Brennstoff zum Brennstoffilter zurückzuführen.
Es wurden zwar bevorzugte Ausführungsformen für Illustrationszwecke beschrieben. Die vorstehende Beschreibung sollte aber nicht als Begrenzung der Erfindung angesehen werden. Demgemäß können verschiedene Abwandlungen, Anpassungen und Alternativen dem Fachmann deutlich werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Brennstoffkreislauf (10) für ein Brennstoffsystem (12) zum Zuführen von Brennstoff zu einem Motor, welches Brennstoffsystem einen Brennstofftank (14) aufweist, wobei der Brennstoffkreis Lauf ein Brennstoffeinspritzsystem, das einen Einlaß (48) und einen Umwälzauslaß (42) aufweist, einen Filter (18), der eine Filterpatrone (24) und einen Grundteil (22) aufweist, der eine Einlaßkammer (36), die dazu ausgebildet ist, mit dem Brennstofftank zum Aufnehmen des Brennstoffs verbunden zu werden, einen Brennstoffauslaßkanal (32), der in Fluidverbindung mit dem Einlaß des Brennstoffseinspritzsystems steht, einen Umwälzeinlaßdurchlaß (50), der in Fluidverbindung mit dem Umwälzauslaß des Brennstoffseinspritzsystems besteht, einen Umwälzeinlaßkanal (56), der in Fluidverbindung mit dem Umwälzeinlaßdurchlaß steht und einen Bereich aufweist, der eine Einlaßöffung (60) bildet, um Fluidverbindung mit der Einlaßkammer zu schaffen, einen Umwälzauslaßdurchlaß (52), der dazu ausgebildet ist, mit dem Tank verbunden zu werden, einen Umwälzauslaßkanal (58), der in Fluidverbindung mit dem Umwälzauslaßdurchlaß und dem Umwälzeinlaßkanal steht, und eine Strömungssteuerung (62) aufweist, die in dem Umwälzeinlaßkanal angeordnet ist, um die Öffnung selektiv zu öffnen und zu schließen, dadurch gekennzeichnet, daß der. Brennstoffkreislauf weiter eine Hebepumpe (20) aufweist, die mit einem Einlaß (28) in Fluidverbindung mit der Einlaßkammer (36) über die Filterpatrone (24) und mit einem Auslaß (30) in Fluidverbindung mit dem Brennstoffauslaßkanal (32) steht.

2. Brennstoffkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundteil (22) weiter einen Brennstoffeinlaßdurchlaß (34), die dazu ausgebildet ist, mit dem Brennstofftank (14) verbunden zu werden, und einen Brennstoffeinlaßkanal (46) aufweist, der zwischen der Einlaßkammer (36) und dem Brennstoffeinlaßdurchlaß angeordnet ist.

3. Brennstoffkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffkreislauf (10) weiter Strömungsbeschränkungsmittel (44) aufweist, die in dem Brennstofffeinlaßkanal (46) angeordnet sind, um der Strömung von Brennstoff durch den Brennstoffeinlaßkanal einen Widerstand entgegenzusetzen.

4. Brennstoffkreislauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsbegrenzungsmittel ein Rückschlagventil (44) einschließen.

5. Brennstoffkreislauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (44) einen Ventilsitz und einen Ventilkörper hat, wobei der Ventilkörper mit dem Ventilsitz in Eingriff kommt, um Strömung von der Einlaßkammer (36) zum Brennstoffeinlaßdurchlaß (34) zu verhindern.

6. Brennstoffkreislauf nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundteil (22) weiter Lüftungskanalmittel (70) aufweist, um Fluidverbindung zwischen dem Brennstoffauslaßkanal (32) und dem Umwälzauslaßkanal (58) zu schaffen.

7. Brennstoffkreislauf nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungssteuerung (62) einen Wachsmotor einschließt.

8. Verfahren zum Erhitzen des Brennstoffs in einem Brennstoffilter (18), der in einem Brennstoffzuführungssystem (12) für einen Motor angeordnet ist, wobei das Brennstoffzuführungssystem weiter ein Brennstoffeinspritzsystem und einen Brennstofftank (14) einschließt, wobei der Brennstoffilter einen Grundteil (22) aufweist, der eine Einlaßkammer (36), die dazu ausgebildet ist, mit dem Brennstofftank verbunden zu werden, einen Brennstoffauslaßkanal (32) der in Fluidverbindung mit dem Brennstoffeinspritzsystem steht, einen Umwälzkanal (56, 58) der dazu ausgebildet ist, mit dem Brennstofftank und dem Brennstoffeinspritzsystem verbunden zu werden, eine Öffnung (60), um Fluidverbindung zwischen der Einlaßkammer und dem Umwälzkanal zu schaffen, ein Strömungssteuerventil (62), das in dem Umwälzkanal zum selektiven Öffnen und Schließen der Öffnung angeordnet ist, und einen Lüftungskanal (70) aufweist, der Fluidverbindung zwischen dem Brennstoffauslaßkanal und dem Umwälzkanal schafft, welches Verfahren die Schritte aufweist:

Brennstoff vom Brennstofftank (14) zum Motor über das Brennstoffeinspritzsystem zu pumpen, wodurch eine Strömung von erhitztem Brennstoff erzeugt wird;

einen Überschußanteil der Strömung von erhitztem Brennstoff vom Brennstoffeinspritzsystem zum Umwälzkanal (56, 58) umzuleiten; und

Luft vom Brennstoffauslaßkanal (32) zum Brennstofftank (14) über den Umwälzkanal (56, 58) zu entlüften;

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiter die Schritte aufweist:

die Öffnung (60) zu öffnen, wenn die Temperatur des Überschußteils der Brennstoffströmung unterhalb einer vorbestimmten Temperatur ist; und

die Öffnung (60) zu schließen, wenn die Temperatur des Überschußteils der Brennstoffströmung oberhalb einer vorbestimmten Temperatur ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundteil (22) weiter einen Brennstoffeinlaßkanal (46) zwischen der Einlaßkammer (36) und dem Brennstofftank (14) hat, und daß das Verfahren weiter den Schritt aufweist, die Brennstoffströmung vom Brennstofftank mit einem Durchflußbegrenzer (44) einzuschränken, der innerhalb des Brennstoffeinlaßkanal angeordnet ist, wodurch der Überschußteil der Strömung von erhitztem Brennstoff vorzugsweise in die Einlaßkammer strömt.