DE102010018403A1

DE102010018403A1 - Kraftstofffilter für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010018403A1
Application number: DE102010018403A
Authority: DE
Inventors: Martin Ankele
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: DEUTZ AKTIENGESELLSCHAFT, DE
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2011-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter (1) für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse (2, 3), zum Aufnehmen eines für Kraftstoff durchlässigen Filterkörpers (7) und mit einer Entlüftungsleitung (11) zum Entlüften von Kraftstoff vor dessen Austreten aus dem Gehäuse (2, 3). Eine Einlassöffnung (12) für die Entlüftungsleitung (11) ist bei in dem Gehäuse (2, 3) aufgenommenem Filterkörper (7) von einem Endbereich des Filterkörpers (7) beabstandet. Hierbei ist ein Abstand (14) der Einlassöffnung (12) von einer Innenwand eines Deckelelements (15) geringer als ein Abstand der Einlassöffnung (14) zu dem Endbereich des Filterkörpers (7) bei in dem Gehäuse (2, 3) aufgenommenem Filterkörper (7).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse zum Aufnehmen eines für Kraftstoff durchlässigen Filterkörpers, und mit einer Entlüftungsleitung zum Entlüften von Kraftstoff vor dessen Austreten aus dem Gehäuse. Eine Einlassöffnung für die Entlüftungsleitung ist bei in dem Gehäuse aufgenommenem Filterkörper von einem Endbereich des Filterkörpers beabstandet. Ebenso ist die Einlassöffnung von einer Innenwand eines Deckelelements beabstandet.
Ein Entlüften des Kraftstoffs kann insbesondere dann notwendig sein, wenn ein zugesetzter Filterkörper des Kraftstofffilters durch einen neuen Filterkörper ersetzt wurde oder wenn in einem Kraftstofffördersystem eine Leckage vorliegt. Ebenso kann Luft in das Kraftstofffördersystem gelangen, wenn der Kraftstofftank vollständig geleert wird.
Die Entlüftungsleitung steht bei in ein Fahrzeug eingebautem Kraftstofffilter mit einer Rücklaufleitung zu dem Kraftstofftank in Verbindung. Es kann entweder der noch ungefilterte Kraftstoff entlüftet werden oder der Kraftstoff, nachdem dieser den Filterkörper durchdrungen hat. Durch das Entlüften wird sichergestellt, dass in dem aus dem Kraftstofffilter austretenden Kraftstoff keine Gasblasen enthalten sind, welche andernfalls ein Erreichen des gewünschten Einspritzdrucks verhindern würden.
Beim Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Kraftstofffilter der eingangs genannten Art hat es sich bisweilen gezeigt, dass das Bereitstellen von in eine Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs einzuspritzendem Kraftstoff vergleichsweise viel Zeit in Anspruch nimmt.
Die US 7 393 455 B1 beschreibt einen Kraftstofffilter mit einem Filterkörper, wobei sich zwischen einer Außenwand des Filterkörpers und einem Gehäuse, in welchem der Filterkörper aufgenommen ist, ein Luftvolumen befindet. Beim Betreiben des Kraftstofffilters wird die Luft komprimiert und ein Kraftstoffspiegel in dem Gehäuse steigt an. Wenn sich der Filterkörper zusetzt, steigt der Kraftstoffspiegel weiter an. Ein Überdruckventil öffnet sich, wenn der Druck der komprimierten Luft einen Schwellenwert überschreitet. Dadurch verringert sich das Luftvolumen im Kraftstofffilter, je mehr sich der Filterkörper zusetzt. Wenn schließlich der Kraftstoffspiegel ein oberes Ende eines Außenraumes um den Filterkörper erreicht hat, kann daraus ersehen werden, dass der Filterkörper ausgetauscht werden sollte. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftstofffilter der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher ein besonders rasches Bereitstellen von Kraftstoff für eine Einspritzung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftstofffilter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Kraftstofffilter für ein Fahrzeug umfasst ein Gehäuse zum Aufnehmen eines für Kraftstoff durchlässigen Filterkörpers und eine Entlüftungsleitung zum Entlüften von Kraftstoffen vor deren Austreten aus dem Gehäuse. Eine Einlassöffnung für die Entlüftungsleitung ist bei in dem Gehäuse aufgenommenem Filterkörper von einem Endbereich des Filterkörpers beabstandet, und die Einlassöffnung ist von einer Innenwand eines Deckelelements beabstandet. Hierbei ist ein Abstand der Einlassöffnung von der Innenwand des Deckelelements geringer als bei in dem Gehäuse aufgenommenem Filterkörper ein Abstand der Einlassöffnung zu dem Endbereich des Filterkörpers. Die Einlassöffnung befindet sich somit in größerer Nähe zu der Innenwand des Deckelelements als bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstofffilter.
Der Abstand der Einlassöffnung von der Innenwand des Deckelelements bestimmt einen maximalen Füllstand in dem Gehäuse beim Betreiben des Kraftstofffilters, wenn der Kraftstoff Luft enthält und entlüftet wird. Beim Betreiben des Kraftstofffilters wird die sich zwischen der Einlassöffnung und der Innenwand des Deckelement befindende Luft komprimiert, und zwar auf den Druck, mit welchem eine Pumpeinrichtung den Kraftstofffilter mit Kraftstoff beaufschlagt. Dadurch, dass ein vergleichsweise geringer Abstand der Einlassöffnung von der Innenwand des Deckelements realisiert ist, kann eine sich unterhalb des Deckelelements bildende Luftblase zumindest sehr weitgehend, insbesondere vollständig, aus dem Gehäuse abgeführt werden. Da Kraftstoff gegenüber Luft nahezu inkompressibel ist, braucht so nur vergleichsweise wenig Luft komprimiert zu werden, bis in dem Kraftstofffilter der Kraftstoff den gewünschten Austrittsdruck erreicht, mit welchem der Kraftstoff zu einer Einspritzeinrichtung oder einer Hochdruckpumpe weiter gefördert wird. Somit kann besonders rasch Kraftstoff für eine Einspritzung zur Verfügung gestellt werden. Dies hat zur Folge, dass die Zeit bis zum Beginn der Einspritzung in eine Verbrennungskraftmaschine des den Kraftstofffilter aufweisenden Fahrzeugs besonders stark verkürzt wird.
Der Kraftstofffilter ist insbesondere zur Einbindung in ein Kraftstoffzuführsystem geeignet, welches einen unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in einem Verteilerrohr (common rail) speichert und über einen Injektor in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einbringt. Bei einem solchen Hochdrucksystem kommt es nämlich im Vergleich zu einem Pumpe-Düse-System nur zu vergleichsweise geringen Druckschwankungen in der Einspritzanlage, welche in der Größenordnung von 5 Bar liegen können. Bei einem Pumpe-Düse-System können hingegen Druckschwankungen von bis zu 50 Bar auftreten. Je geringer die Druckschwankungen sind, desto weniger geht im Kraftstoff enthaltene Luft in Form von kleinsten Luftbläschen im Kraftstoff in Lösung. Bei niedrigen Druckschwankungen liegen also größere Luftblasen im Kraftstoff vor, welche über die Entlüftungsleitung aus dem Kraftstoff abgeführt werden müssen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand der Einlassöffnung von der Innenwand des Deckelelements kleiner als 10 mm. Ein noch weiter gehendes Verkleinern der sich in dem Kraftstofffilter unterhalb des Deckelements gegebenenfalls bildenden Luftblase lässt sich erreichen, wenn der Abstand der Einlassöffnung von der Innenwand des Deckelelements kleiner als 5 mm ist.
Wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Abstand der Einlassöffnung von der Innenwand des Deckelelements in axialer Richtung der Entlüftungsleitung lediglich 1 mm beträgt, so ist hiermit eine Größenordnung erreicht, welche auch unter Berücksichtigung von in der Serienproduktion auftretenden Fertigungstoleranzen ein zuverlässiges Betreiben der Entlüftungsleitung ermöglicht. Gleichzeitig ist ein minimaler Abstand zwischen der Einlassöffnung und der Innenwand des Deckelelements im Hinblick auf die sich gegebenenfalls im Kraftstofffilter bildende Luftblase erreicht. Dies bringt ein besonders starkes Verkürzen der Startzeit, also ein besonders rasches Bereitstellen von Kraftstoff für die Einspritzung mit sich.
Das Deckelelement kann durch einen Deckel des Gehäuses gebildet sein. Es ist so besonders gut eine relative Lage der Entlüftungsleitung zu dem Deckelelement einstellbar, und diese relative Lage ist unabhängig von der Gestaltung des Filterkörpers.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Deckelement bei in dem Gehäuse aufgenommenem Filterkörper durch eine mit dem Filterkörper gekoppelte Kappe gebildet sein, welche zumindest bereichsweise den Filterkörper zu seinem Endbereich hin abschließt. In diesem Fall sammelt sich die aus dem Kraftstoff abgeführte Luft unterhalb der Kappe. Es kann so ein vergleichsweise kleiner Sammelbereich für die Luftblase geschaffen werden.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Einlassöffnung einstückig mit der Entlüftungsleitung ausgebildet ist. Dies kann etwa durch Einbringen einer Bohrung in die zuvor stirnseitig verschlossene Entlüftungsleitung erfolgen, wobei dann die Bohrung die Einlassöffnung bildet. Dies ermöglicht ein besonders exaktes Einstellen der Einlassöffnung.
Alternativ kann bei in dem Gehäuse aufgenommenem Filterkörper die Einlassöffnung in einer mit dem Filterkörper gekoppelten Kappe ausgebildet sein, wobei die Kappe zumindest bereichsweise den Filterkörper zu seinem Endbereich hin abschließt. In diesem Fall wird bei einem Auswechseln des zugesetzten Filterkörpers die Kappe mit ausgewechselt, so dass bei jedem Wechsel des Filterkörpers und der Kappe eine neue und somit nicht zugesetzte Einlassöffnung bereitgestellt ist.
Die Kappe kann zu der Einlassöffnung hin konisch zulaufen. Dies erleichtert das Ausrichten der Einlassöffnung relativ zu der Entlüftungsleitung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an einem Deckel des Gehäuses wenigstens ein Steg ausgebildet, welcher bei in dem Gehäuse aufgenommenem Filterkörper mit der Kappe in Anlage ist. Ergänzend oder alternativ kann der wenigstens eine Steg auch an der Kappe ausgebildet sein und so die Kappe auf Abstand zu dem Deckel des Gehäuses halten. Durch den Steg kann sichergestellt werden, dass sich die Kappe und somit die Einlassöffnung in dem definierten Abstand von der Innenwand des Deckels des Gehäuses befindet. Der Steg verhindert auch im Betrieb des Kraftstofffilters ein Sich-Verlagern des Filterkörpers mit der Kappe in dem Gehäuse. Ein solches Sich-Verlagern könnte andernfalls zu einem Verschließen der Einlassöffnung führen, wenn die Kappe im Bereich der Einlassöffnung mit der Innenwand des Deckels in Anlage gelangt.
Schließlich hat es ich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Deckelelement eine mit der Einlassöffnung fluchtende Einbuchtung aufweist. In diesem Fall ist der Abstand der Einlassöffnung von der Innenwand des Deckelelements durch die Tiefe der Einbuchtung bestimmt, welche etwa in dem Material des Deckelelements ausgebildet sein kann.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine erste Ausführungsform eines Kraftstofffilters, bei welchem eine Entlüftungsleitung einen besonders geringen Abstand zu einem Deckel eines Gehäuses des Kraftstofffilters aufweist; und
2 einen alternativen Kraftstofffilter, bei welchem eine Einlassöffnung für eine Entlüftungsleitung des Kraftstofffilter durch eine Kappe eines Filterkörpers gebildet ist.
Bei einem in 1 gezeigten Kraftstofffilter 1 für ein Fahrzeug ist ein Gehäuse durch ein Unterteil 2 und einen mit dem Unterteil 2 verschraubten Deckel 3 gebildet. In einem Mittelteil des Gehäuses befindet sich eine Zulaufleitung 4, über welche ungefilterter Kraftstoff in das Gehäuse eintritt. Der ungefilterte Kraftstoff wird von einer (nicht gezeigten) Förderpumpe aus einem Kraftstofftank gefördert. An einem Kopfende der Zulaufleitung 4 tritt der Kraftstoff in einen Kopfraum 5 des Gehäuses aus, wie dies in 1 durch Strömungspfeile 6 veranschaulicht ist.
Ein hohlzylindrischer Filterkörper 7 dient dem Filtern des Kraftstoffs. Von einem zwischen dem Gehäuse und dem Filterkörper 7 ausgebildeten Zwischenraum aus kann der Kraftstoff von außen durch den Filterkörper 7 hindurchtreten. Der so gefilterte Kraftstoff gelangt über Durchtrittsöffnungen 8, von denen vorliegend eine schematisch und beispielhaft gezeigt ist, in eine Auslassleitung 9, welche ebenfalls im Mittelteil des Gehäuses angeordnet ist. Über die Auslassleitung 9 strömt dann der gefilterte Kraftstoff einer (nicht gezeigten) Hochdruckpumpe zu, welche ein Verteilerrohr (common rail) mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt. Aus dem Verteilerrohr gelangt der gefilterte Kraftstoff über Injektoren in Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine.
Ein möglicher Strömungsweg des aus dem Kopfraum 5 kommenden Kraftstoffs über den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Filterkörper 7 durch den Filterkörper 7 hindurch zu der Durchtrittsöffnung 8 ist in 1 durch weitere Strömungspfeile 10 veranschaulicht.
Im Mittelteil des Kraftstofffilters befindet sich eine weitere Leitung, welche als Entlüftungsleitung 11 dient. Die Entlüftungsleitung 11 weist an ihrem stirnseitigen, oberen Ende eine kleine Bohrung als Einlassöffnung 12 auf. Über diese Einlassöffnung 12 kann aus der Zulaufleitung 4 kommender Kraftstoff in die Entlüftungsleitung 11 eintreten, wie dies ein weiterer Strömungspfeil 13 in 1 veranschaulicht. Die Entlüftungsleitung 11 führt zurück in den (nicht gezeigten) Kraftstofftank.
Die Einlassöffnung 12 der Entlüftungsleitung 11 weist einen sehr geringen Abstand 14 zu einem einstückig mit dem Deckel 3 ausgebildeten Schraubkopf 15 auf. Durch diesen Abstand 14 ist bei sich im Betrieb befindenden Kraftstofffilter 1 ein Füllstand des Kraftstoffs in dem Kraftstofffilter 1 bestimmt, wenn sich in dem Kraftstoff Luftbläschen befinden. Beim Betreiben des Kraftstofffilters 1 bewegt die Förderpumpe Kraftstoff aus dem Kraftstofftank durch den Kraftstofffilter 1 und stellt dort einen Förderdruck des Kraftstoffs ein. Ein aus dem Entlüften des Kraftstoff resultierendes Luftvolumen, dessen Höhe dem Abstand 14 zwischen der Einlassöffnung 12 und der Innenwand des einstückig mit dem Deckel 3 ausgebildeten Schraubkopfs 15 entspricht, befindet sich beim Betreiben des Kraftstofffilters 1 auf eben dem Druckniveau, welches dem Austrittsdruck des entlüfteten Kraftstoffs in der Auslassleitung 9 entspricht.
Nach dem Abschalten der Förderpumpe entspannt sich dieses Luftvolumen auf einen niedrigeren Druck, etwa den atmosphärischen Druck. Soll anschließend erneut Kraftstoff in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden, so muss zunächst die Förderpumpe erneut den Förderdruck aufbauen, mit welchem der Kraftstoff aus dem Kraftstofffilter 1 austritt. Hierfür muss das entspannte Luftvolumen auf den Förderdruck komprimiert werden. Dadurch, dass der Abstand 14 zwischen der Entlüftungsöffnung 12 und dem Deckel 3 sehr gering ist, braucht nur ein sehr kleines Luftvolumen komprimiert zu werden, und der Förderdruck im Kraftstofffilter 1 kann besonders schnell aufgebraucht werden. Dies geht mit einer verkürzten Startzeit des Fahrzeugs einher. Der Abstand 14 kann hierbei beispielsweise lediglich 1 mm betragen.
Eine obere Endkappe 16 bildet einen Endbereich des Filterkörpers 7 und dichtet den Filterkörper 7 nach oben hin für Kraftstoff dicht ab. Im Bereich der oberen Endkappe 16 und im Bereich einer entsprechenden unteren Endscheibe 17 des Filterkörpers 7 ist der auswechselbare Filterkörper 7 über Dichtungen 18 zu der Zulaufleitung 4 hin und zu der Auslassleitung 9 hin abgedichtet. Ein weiterer Dichtring 19 sorgt für einen dichten Sitz des Deckels 3 an dem Unterteil 2 des Gehäuses.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform des Kraftstofffilters 1 bildet die obere Endkappe 16 zur Mitte des Kraftstofffilters 1 hin ein kegelförmiges Kopfteil 20 aus. Durch dieses Kopfteil 20 der oberen Endkappe 16 ist auch die Einlassöffnung 12 gebildet. Hierfür ist in einem flachen Endbereich des kegelförmigen Kopfteils 20 eine Bohrung vorhanden. Das zu dem flachen Endbereich hin konisch zulaufende Kopfteil 20 kann auch nach Art einer Pyramide geformt sein.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Abstand 14 von der Einlassöffnung 12 zu der Innenwand des Schraubkopfs 15 durch die Formgebung des Kopfteils 20 der Endkappe 16 bestimmt. Bei dieser Ausführungsform strömt der ungefilterte Kraftstoff über einen zwischen dem Filterkörper 7 und der Gehäusewand ausgebildeten Außenraum 21 in dem Kraftstofffilter 1 nach oben in den Kopfraum 5. Ein Raum zwischen der Auslassleitung 9 und einer Innenwand des Filterkörpers 7 oder einer entsprechenden gehäuseseitigen Wand dient als Entlüftungsleitung 11.
Ein Steg 22, welcher am Schraubkopf 15 oder an der flachen Oberseite des Kopfteils 20 angeordnet sein kann, sorgt dafür, dass der sehr geringe Abstand 14 zwischen der Einlassöffnung 12 und der Innenwand des Schraubkopfs 15 nicht unterschritten wird. Auch bei dieser Ausführungsform kann der Abstand 14 beispielsweise lediglich 1 mm betragen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7393455 B1 [0005]

Claims

Kraftstofffilter für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse (2, 3) zum Aufnehmen eines für Kraftstoff durchlässigen Filterkörpers (7), und mit einer Entlüftungsleitung (11) zum Entlüften von Kraftstoff vor dessen Austreten aus dem Gehäuse (2, 3), wobei eine Einlassöffnung (12) für die Entlüftungsleitung (11) bei in dem Gehäuse (2, 3) aufgenommenem Filterkörper (7) von einem Endbereich des Filterkörpers (7) beabstandet ist, und wobei die Einlassöffnung (12) von einer Innenwand eines Deckelelements (15) beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (14) der Einlassöffnung (12) von der Innenwand des Deckelelements (15) geringer ist als bei in dem Gehäuse (2, 3) aufgenommenem Filterkörper (7) ein Abstand der Einlassöffnung (12) zu dem Endbereich des Filterkörpers (7).
Kraftstofffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (14) der Einlassöffnung (12) von der Innenwand des Deckelelements (15) kleiner als 10 mm, insbesondere kleiner als 5 mm, ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (14) der Einlassöffnung (12) von der Innenwand des Deckelelements (15) 1 mm beträgt.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (15) durch einen Deckel (3) des Gehäuses (2, 3) gebildet ist.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement bei in dem Gehäuse (2, 3) aufgenommenem Filterkörper (7) durch eine mit dem Filterkörper gekoppelte Kappe (16) gebildet ist, welche zumindest bereichsweise den Filterkörper (7) zu seinem Endbereich hin abschließt.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (12) einstückig mit der Entlüftungsleitung (11) ausgebildet ist.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei in dem Gehäuse aufgenommenem Filterkörper (7) die Einlassöffnung (12) in einer mit dem Filterkörper (7) gekoppelten Kappe (16) ausgebildet ist, welche zumindest bereichsweise den Filterkörper (7) zu seinem Endbereich hin abschließt.
Kraftstofffilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (16) zu der Einlassöffnung (12) hin konisch zuläuft.
Kraftstofffilter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Deckel (3) des Gehäuses (2, 3) wenigstens ein Steg (22) ausgebildet ist, welcher bei in dem Gehäuse (2, 3) aufgenommenem Filterkörper (7) mit der Kappe (16) in Anlage ist.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (15) eine mit der Einlassöffnung (12) fluchtende Einbuchtung aufweist.