DE10307691A1

DE10307691A1 - Filteranordnung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10307691A1
Application number: DE10307691A
Authority: DE
Inventors: Oscar Alfredo Martin
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-02
Also published as: FR2851477A1; BRPI0400275A; BRPI0400275B1; FR2851477B1; AR043212A1

Abstract

Ein Filtergehäuse (1) für einen Verbrennungsmotor weist eine Einlaßöffnung (11) und eine Auslaßöffnung (9, 10) auf. Unterhalb der Auslaßöffnung (9, 10) ist ein Austrittsrohr (14) und ein untenseitig offenes und obenseitig geschlossenes und mit einer Düsenöffnung (22) versehenes Luftauffangrohr (18) angeordnet. Das Filtergehäuse (2) hat einen Umlenkbereich (28) zur Umlenkung des Fluids (25) sowie eine Sammelvorrichtung (17), die das Fluid (25) ohne Umlenkung der Strömungsrichtung in das Luftauffangrohr (14) leitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung insbesondere für einen Verbrennungsmotor. Solche Filteranordnungen sind beispielsweise aus der EP 0 648 929 bekannt. Dort ist ein Filtergehäuse offenbart, das eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, wobei innerhalb des Filtergehäuses ein sich nach unten erstreckendes Austrittsrohr vorgesehen ist. Zusätzlich zu dem Austrittsrohr ist ein Tauchrohr vorzusehen, an dem untenseitig ein Umlenkelement angeordnet ist, das den in das Tauchrohr einströmenden Kraftstoffstrom zu einer vollständigen Umlenkung zwingt. Dadurch sollen Luftblasen in dem Zwischenraum zwischen dem Tauchrohr und dem Austrittsrohr zu einem Luftpolster angesammelt werden, das kontrolliert durch eine Drosselöffnung dem aus der Auslassöffnung austretenden Kraftstoffstrom beigemischt wird.
Bei der aus der EP 0 648 929 bekannten Filteranordnung ist von Nachteil, dass diese aufwendig und teuer herzustellen ist. Im Betrieb kommt es außerdem gelegentlich zu Störungen des damit betriebenen Verbrennungsmotors.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Filtergehäuse, eine Filteranordnung sowie einen Verbrennungsmotor und ein mit einem solchen Verbrennungsmotor ausgerüstetes Kraftfahrzeug bereitzustellen, dass sich vereinfacht herstellen und stets zuverlässig betreiben lässt.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung sieht im Inneren des Austrittsrohrs ein untenseitig offenes und obenseitig geschlossenes und mit einer Düsenöffnung versehenes Luftauffangrohr vor. Unterhalb des Luftauffangrohrs und des Austrittsrohrs ist das Filtergehäuse zu einem Umlenkbereich zur Umlenkung des von der Einlassöffnung ausgehenden Fluids von unten nach oben ausgeformt. Außerdem befindet sich unterhalb des Luftauffangrohrs eine Sammelvorrichtung, die das Fluid nach der Umlenkung im Umlenkbereich ohne Umlenkung der Strömungsrichtung zusammenführt und in das Luftauffangrohr leitet. Ein solches Filtergehäuse lässt sich besonders einfach herstellen. Im Betrieb zeigt es eine verbesserte Zuverlässigkeit im Zusammenhang mit einem Verbrennungsmotor, der insbesondere in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird.
Die erfindungsgemäße Filteranordnung hat sich besonders bewährt bei dem Einsatz als Kraftstofffilter, wenn die Einlassöffnung und die Auslassöffnung in einem Gehäusedeckel angebracht sind. In diesem Fall braucht nur eine einzige dichte Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Austrittsrohr geschaffen zu werden, was sich vergleichsweise einfach gestaltet. Dadurch lassen sich besonders kleinbauende Filteranordnungen herstellen, was das Anordnen von zusätzlichen Bauteilen wie beispielsweise Entlüftungsschrauben vereinfacht. Es wird angenommen, dass durch die verbesserte Abdichtung zwischen Auslassrohr und Gehäusedeckel die Probleme vermieden werden können, die bei dem im Stand der Technik bekannten Filteranordnungen häufig aufgetreten sind. Außerdem lässt sich eine einzige Dichtstelle besonders kostengünstig und zuverlässig herstellen.
Gemäß der Erfindung wird dabei unter „Umlenkung" der Strömungsrichtung des Fluids eine Änderung dessen Strömungsrichtung verstanden, die > 90° ist. Eine Sammlung oder eine Zerstreuung des strömenden Fluids wird durch eine Richtungsänderung verursacht, die < 90° ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Luftauffangrohr beweglich im Austrittsrohr geführt. Dies vereinfacht die Herstellung der erfindungsgemäßen Filteranordnung erheblich, denn es braucht keine dichte Verbindung zwischen dem Luftauffangrohr und dem Austrittsrohr hergestellt werden, wie dies im Stand der Technik der Fall ist.
Zur Führung des Luftauffangrohrs im Austrittsrohr kann das Luftauffangrohr untenseitig wenigstens ein Halteelement aufweisen, wobei am unteren Ende des Austrittsrohrs eine Bodenscheibe vorgesehen ist, die mit dem Halteelement in Kontakt tritt. Ein so ausgestaltetes Filtergehäuse kann besonders einfach hergestellt werden, in dem modular herstellbare und montierbare Elemente der Luftauffangrohr und Bodenscheibe vorgesehen werden.
Zur weiteren Führung des Luftauffangrohrs kann wenigstens ein über den äußeren Umfang des Luftauffangrohrs abstehendes Distanzelement vorgesehen sein. Dadurch wird zuverlässig stets ein ausreichender Abstand zwischen dem Luftaustrittsrohr und dem Luftauffangrohr bereitgestellt, durch den stets zuverlässig Kraftstoff strömen kann. Bei dieser Ausgestaltung wird sichergestellt, dass der in das Filtergehäuse einströmende Kraftstoff zunächst im Gehäuse nach unten strömt, und zwar auf der Außenseite des Luftauffangrohrs Luft des Austrittsrohrs. Danach tritt der Fluidstrom in den Umlenkbereich des Filtergehäuses ein, wo er um 180° umgelenkt wird und in das Austrittsrohr eintritt. Nach dem Durchströmen des Austrittsrohrs tritt der Kraftstoffstrom in die Auslassöffnung ein, wo er dem Verbrennungsmotor zugeführt werden kann. Erfindungsgemäß kann die Filteranordnung mit oder ohne Luftauffangrohr zuverlässig betrieben werden, was deren Einsatzbereich erheblich erweitert. Bei eingesetztem Luftauffangrohr in das Austrittsrohr wird der Kraftstoffstrom durch die Sammelvorrichtung konzentriert und in das Innere des Luftauffangrohrs geleitet. Im Inneren des Luftauffangrohrs scheidet sich etwaiger im Kraftstoffstrom enthaltene Luft ab. An der Unterseite des Luftauffangrohrs tritt auf diese Weise von Luft befreiter Kraftstoff aus, und zwar vorzugsweise in einem Bereich zwischen Sammelvorrichtung und Luftauffangrohr. Der Kraftstoff umströmt die Unterkante des Luftauffangrohrs und strömt in dem Zwischenraum zwischen Luftauffangrohr und Austrittsrohr nach oben in Richtung auf die Auslassöffnung zu, wo er aus der Filteranordnung austritt.
Das Filtergehäuse lässt sich kostengünstig dadurch herstellen, dass Luftauffangrohr, Sammelvorrichtung und/oder Bodenscheibe als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sind. Mit diesen Komponenten lassen sich auch handelsübliche Kraftstofffilter besonders einfach auf einen Betrieb mit kontrollierter Luftbeimischung in den Kraftstoffstrom betreiben.
Die an der Oberseite des Luftauffangrohrs angesammelte Luft wird nämlich kontrolliert durch die Düsenöffnung abgegeben, wobei diese dem durch die Auslassöffnung austretenden Kraft stoff beigemischt wird. Durch die Größe der Düsenöffnung kann die Größe der Luftblasen kontrolliert werden, die dem ausströmenden Kraftstoffstrom beigemischt wird. Es ist nämlich bekannt, dass Luftblasen, deren Durchmesser kleiner als ein kritischer Durchmesser ist, einen störungsfreien Betrieb eines Verbrennungsmotors gestatten. Erst beim Vorhandensein von Luftblasen im Kraftstoffstrom, deren Größe größer als dieser kritische Durchmesser ist, treten Störungen auf.
Durch die Erfindung wird besonders begünstigt, dass bei einer schnellen Kurvenfahrt kein kraftstofffreier Raum entsteht, der Störungen und Aussetzer des Motors verursacht. Gemäß der Erfindung kann auch weiterhin ein Wasserspeicherraum vorgesehen werden, wobei dieser vorzugsweise im Umlenkbereich angeordnet ist. Im Umlenkbereich kann auch eine Ablassschraube für im Filtergehäuse angesammeltes Wasser vorgesehen werden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Filteranordnung,
2 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Luftauffangrohr,
3 zeigt ein vergrößertes Detail im Bereich der Oberseite des Luftauffangrohrs aus 2,
4 zeigt das Luftauffangrohr aus den 2 und 3 in perspektivischer Ansicht von oben,
5 zeigt das Luftauffangrohr aus 2, 3 und 4 in perspektivischer Ansicht von unten und
6 veranschaulicht eine Sammlung und eine Umlenkung eines Fluidstroms, wie er in der erfindungsgemäßen Filteranordnung gemäß 1 stattfindet.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Filteranordnung 1 im Querschnitt. Die Filteranordnung 1 gliedert sich in ein Filtergehäuse 2, das aus dünnem Stahlblech gefertigt ist, sowie in einen Gehäusedeckel 3, der ebenfalls aus dünnem Stahlblech gefertigt ist und der an einer Gehäusekante 4 durch Rollen dicht mit dem Filtergehäuse 2 verbunden ist. An der Unterseite des Filtergehäuses 2 ist eine Ablassöffnung 5 ausgebildet, die durch eine Ablassschraube 6, durch einen Dichtring 7 und durch eine Schraubenmutter 8 dicht verschlossen ist.
Im Gehäusedeckel 3 ist zentriert eine Auslassöffnung 9 vorgesehen, in die dicht abschließend ein Auslassstutzen 10 eingesetzt ist. Versetzt vom Auslassstutzen 10 ist ein Einlassstutzen 11 vorgesehen, der in eine in dieser Ansicht nicht gezeigten Einlassöffnung im Gehäusedeckel 3 eingesetzt ist.
Im Gehäusedeckel 3 ist noch eine Rückführöffnung 12 vorgesehen, in der eine Befestigungseinrichtung 13 eingesetzt ist. Durch die Rückführöffnung 12 wird Kraftstoff zurück zu einem in dieser Ansicht nicht gezeigten Kraftstofftank bewerkstelligt.
Im Bereich um die Auslassöffnung 9 herum ist ein sich zentral vom Gehäusedeckel 3 nach unten erstreckendes Austrittsrohr 14 aus Kunststoff vorgesehen, dass sich bis nahezu an die Unterseite des Filtergehäuses 2 erstreckt. Das Austrittsrohr 14 ist an der Oberseite über eine Rohrdichtung 15 dicht mit dem Gehäusedeckel 3 verbunden.
An der Unterseite des Austrittsrohrs 14 ist eine gelochte Bodenscheibe 16 vorgesehen, die in der Mitte zu einem Sammeltrichter 17 umgeformt ist. Der Sammeltrichter 17 ragt dabei in das Innere des Austrittsrohrs 14 hinein.
Im Bereich zwischen dem Sammeltrichter 17 und dem Austrittsrohr 14 ist ein obenseitig geschlossenes Luftauffangrohr 18 angeordnet, das aus Kunststoff hergestellt ist. Das Luftauffangrohr 18 hat an seiner Außenseite insgesamt drei Distanzrippen 19, wie am besten in 2, in 4 und in 5 zu sehen ist. Untenseitig hat das Luftauffangrohr 18 drei Arretierungsfüße 20, die in je einer Distanzrippe übergehen. Je ein Arretierungsfuß 20 ist dabei zwischen der Bodenscheibe 16 und einer Aussparung im Austrittsrohr 14 eingefasst.
An der Oberseite ist das Luftauffangrohr 18 zu einem Sammeldom 21 ausgebildet, in dem eine Düsenöffnung 22 eingebracht ist, die am besten in 3 zu sehen ist.
Zur Erklärung des Betriebs der erfindungsgemäßen Filteranordnung 1 ist es mit Bezug auf 6 nützlich, eine „Umlenkung" eines Fluidstroms im Gegensatz zu einer einfachen „Sammlung" oder „Zerstreuung" zu bestimmen. 6 zeigt hierzu einen Fluidstrom 25, der an einer Umlenkstelle 26 in einen umgelenkten Fluidstrom 27 hinsichtlich seiner Strömungsrichtung geändert wird. Eine Umlenkung des Fluidstroms 25 ist dann gegeben, wenn die Änderung des Winkels in Strömungsrichtung des Fluidstroms 25 zu der Strömungsrichtung des ungelenkten Fluidstroms 27 > 90° ist. Bei Änderungen der Strömungsrichtung um Winkel α, die ≤ 90° sind, handelt es sich um „Sammlungen" oder „Ablenkungen" bzw. „Zerstreuungen".
Im Betrieb tritt Kraftstoff durch den Einlassstutzen 11 in das Innere des Filtergehäuses 2 ein. Dadurch stellt sich ein Fluidstrom 25 ein.
Der Fluidstrom 25 durchtritt das Filterelement 23 und die Löcher in der Bodenscheibe 16. Nach dem Austritt aus der Bodenscheibe 16 wird der Fluidstrom 25 an der Unterseite des Filtergehäuses 2 umgelenkt. Dieser Bereich des Filtergehäuses 2 stellt einen Umlenkbereich 28 bereit, in dem im Fluidstrom 25 enthaltenes Wasser von dem Kraftstoffanteil getrennt wird. Der Kraftstoff hat ein spezifisch leichteres Gewicht als das darin enthaltene Wasser, und er tritt daraufhin nach einer Sammlung durch den Sammeltrichter 17 in das Innere des Luftauffangrohrs ein. Der Kraftstoffstrom 25 strömt im Luftauffangrohr 18 nach oben, kehrt im Bereich des Sammeldoms 21 nach unten um und strömt durch den Bereich zwischen dem Sammeltrichter 17 und dem Luftauffangrohr 18 nach unten aus dem Luftauffangrohr 18 aus. Durch den Zwischenraum zwischen den Arretierungsfüßen 20 hindurch nimmt der Fluidstrom 25 seinen Weg um die Unterkante des Luftauffangrohrs 18 herum und zwischen der Außenseite des Luftauffangrohrs 18 und der Innenseite des Austrittsrohrs 14 nach oben. An der Oberseite des Austrittsrohrs 14 strömt der Kraftstoff aus dem Auslassstutzen 10 aus.
Durch den Eintritt in das Luftauffangrohr 18 und durch den danach erfolgenden Austritt wird der Fluidstrom 25 von dem darin enthaltenen Luftanteil befreit. Die spezifisch leichtere im Fluidstrom 25 enthaltene Luft sammelt sich unterhalb des Sammeldoms 21 im Inneren des Luftauffangrohrs 18 an und verbleibt dort, während der Kraftstoff auf die Außenseite des Luftauffangrohrs 18 strömt.
Die sich unterhalb des Luftsammeldoms 21 angesammelte Luft tritt in Form kleiner Blasen aus der Düsenöffnung 22 aus und wird von dem dort vorbeiströmenden Fluidstrom aus von Wasser, Schmutz und Luft gereinigten Kraftstoff mitgerissen. Die Düsenöffnung 22 ist so klein bemessen, dass die daraus austretenden Luftbläschen keine Störungen in dem Verbrennungsmotor verursachen, der mit dem aus dem Auslassstutzen 10 austretenden Fluidstrom aus Kraftstoff betrieben wird. Die Düsenöffnung 22 ist dabei vorzugsweise 0,3 mm groß. Es sind aber auch andere Düsenöffnungen im Bereich von 0,1 mm bis 1,5 mm denkbar, je nach Viskosität des eingesetzten Fluids. Für sehr zähflüssige Fluide sind auch noch wesentlich größere Durchmesser denkbar.

1: Filteranordnung
2: Filtergehäuse
3: Gehäusedeckel
4: Gehäusekante
5: Ablassöffnung
6: Ablassschraube
7: Dichtring
8: Schraubenmutter
9: Auslassöffnung
10: Auslassstutzen
11: Einlassstutzen
12: Rückführöffnung
13: Befestigungseinrichtung
14: Austrittsrohr
15: Rohrdichtung
16: Bodenscheibe
17: Sammeltrichter
18: Luftauffangrohr
19: Distanzrippe
20: Arretierungsfuß
21: Sammeldom
22: Düsenöffnung
23: Filterelement
25: Fluidstrom
26: Umlenkstelle
27: umgelenkter Fluidstrom
28: Umlenkbereich

Claims

Filtergehäuse (1) insbesondere für einen Verbrennungsmotor, das die folgenden Merkmale aufweist: – eine Einlaßöffnung (11) und eine Auslaßöffnung (9, 10), – unterhalb der Auslaßöffnung (9, 10) ist ein sich nach unten erstreckendes Austrittsrohr (14) angeordnet, – im Inneren des Austrittsrohrs (14) ist ein untenseitig offenes und obenseitig geschlossenes und mit einer Düsenöffnung (22) versehenes Luftauffangrohr (18) angeordnet, – unterhalb des Luftauffangrohrs (18) und des Austrittsrohrs (14) ist das Filtergehäuse (2) zu einem Umlenkbereich (28) zur Umlenkung des von der Einlaßöffnung (11) ausgehenden Fluids (25) von unten nach oben ausgeformt, – eine unterhalb des Luftauffangrohrs (18) angeordnete Sammelvorrichtung (17), die das Fluid (25) ohne Umlenkung der Strömungsrichtung in das Luftauffangrohr (14) leitet.
Filtergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftauffangrohr (18) beweglich im Austrittsrohr (14) geführt ist.
Filtergehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftauffangrohr (18) untenseitig wenigstens ein Halteelement (20) aufweist und dass das am unteren Ende des Austrittsrohrs (14) eine Bodenscheibe (16) vorgesehen ist, die mit dem Halteelement (20) in Kontakt tritt.
Filtergehäuse nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein über den äußeren Umfang des Luftauffangrohrs (18) abstehendes Distanzelement (19) vorgesehen ist.
Filtergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Luftauffangrohr (18), Sammelvorrichtung (17) und/oder Bodenscheibe (16) als Kunststoffspritzgußteil ausgebildet sind.
Filteranordnung mit einem Filtergehäuse (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Bereich um das Austrittsrohr herum ein Filterelement (23) vorgesehen ist.
Verbrennungsmotor mit einer als Kraftstofffilter ausgebildeten Filteranordnung nach Anspruch 6.
Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 7.