DE102006054167A1

DE102006054167A1 - Kraftstofffilter

Info

Publication number: DE102006054167A1
Application number: DE102006054167A
Authority: DE
Inventors: Andrew E. Brownstown Buczynsky
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2007-05-31
Also published as: CN1971026A; US20070114165A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, die ausgestaltet sind, um Verunreinigungen aus Kraftstoff zu entfernen. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, das zwischen einem Kraftstofftank und einem Dieselmotor des dieselbetriebenen Fahrzeugs angeordnet ist. Das Gehäuse definiert einen Hauptkörper, eine an einem Endabschnitt des Hauptkörpers angeordnete Einlassöffnung und eine an einem entgegengesetzten Endabschnitt des Hauptkörpers angeordnete Auslassöffnung. Ein Kraftstoffdiffusor ist in dem Hauptkörper des Gehäuses angeordnet und steht mit der Einlassöffnung in Fluidverbindung. Ein Kraftstoffkollektor ist in dem Hauptkörper des Gehäuses angeordnet und steht mit der Auslassöffnung in Fluidverbindung. Ein Molekularsieb ist in dem Hauptkörper des Gehäuses zwischen dem Kraftstoffdiffusor und dem Kraftstoffkollektor angeordnet. Das Molekularsieb ist geeignet, um Verunreinigungen, wie beispielsweise Wasser, derart aus dem Kraftstoff zu entfernen, dass gereinigter Kraftstoff zu dem Motor transferiert wird und die Fahrzeugleistung verbessert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die geeignet sind, um Verunreinigungen aus Kraftstoff zu entfernen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Dieselbetriebene Fahrzeuge umfassen im Allgemeinen eine Dieselkraftstoff-Wasser-Trenneinrichtung, um zu verhindern, dass Wasser in den Motor gelangt, und um eine Fahrzeugleistung zu optimieren. Herkömmliche Dieselkraftstoff-Wasser-Trenneinrichtungen enthalten Filtrationselemente, die aus Zellulose hergestellt sind, welche chemisch modifiziert wurde, um eine Wasserkoaleszenz hervorzurufen. Diese herkömmlichen Trenneinrichtungen können jedoch durch große Mengen von polaren Materialien, die in Dieselkraftstoff löslich sind, wie beispielsweise Detergenszusätze und Biodieselzusätze, unwirksam gemacht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren und eine Vorrichtung, die ausgestaltet sind, um Verunreinigungen aus Kraftstoff zu entfernen. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung realisieren ein Molekularsieb, das geeignet ist, um Verunreinigungen, wie beispielsweise Wasser, aus dem Kraftstoff zu entfernen, und das durch polare Materialien nicht unwirksam gemacht wird. Wie es in der Technik bekannt ist, sind polare Materialien Materialien, die aus Molekülen mit einem permanenten elektrischen Dipolmoment bestehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse, das zwischen einem Kraftstofftank und einem Dieselmotor des dieselbetriebenen Fahrzeugs angeordnet ist. Das Gehäuse definiert einen im Wesentlichen zylinderförmigen Hauptkörper, eine Einlassöffnung, die an einem Endabschnitt des Hauptkörpers angeordnet ist, und eine Auslassöffnung, die an einem entgegengesetzten Endabschnitt des Hauptkörpers angeordnet ist. Ein Kraftstoffdiffusor ist in dem Hauptkörper des Gehäuses angeordnet und steht mit der Einlassöffnung in Fluidverbindung. Ein Kraftstoffkollektor ist in dem Hauptkörper des Gehäuses angeordnet und steht mit der Auslassöffnung in Fluidverbindung. Ein Molekularsieb ist in dem Hauptkörper des Gehäuses zwischen dem Kraftstoffdiffusor und dem Kraftstoffkollektor angeordnet. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist die Auslassöffnung des Gehäuses an einem Zellulosefilter befestigt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das Molekularsieb ein Molekularsieb vom Typ 3A, das geeignet ist, um Wasser aus dem Kraftstoff zu filtern.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist das Molekularsieb ein Molekularsieb vom Typ 4A, das geeignet ist, um Wasser aus dem Kraftstoff zu filtern.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung besteht das Gehäuse aus Spritzgusskunststoff, so dass die Kosten und das Gewicht minimiert sind.
Ein bevorzugtes Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst, dass Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu einer Filtervorrichtung transferiert wird, beispielsweise mit einer Kraftstoffpumpe. Der Kraftstoff in der Filtervorrichtung wird dann verteilt, um den Durchflussquerschnitt zu erhöhen. Der verteilte Kraftstoff wird dann durch ein Molekularsieb in der Filtervorrichtung gefiltert, um Verunreinigungen, wie beispielsweise Wasser, zu entfernen. Danach wird der Kraftstoff aus der Filtervorrichtung zu dem Motor transferiert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der Kraftstoff vor einem Transferieren des Kraftstoffs zu dem Motor zu einem Kollektor oder Reservoir transferiert.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird der Kraftstoff vor einem Transferieren des Kraftstoffs zu dem Motor durch ein Zellulosefilter transferiert.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der geeignetsten Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs mit einer Dieselkraftstoff-Wasser-Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
2 ist ein detaillierteres schematisches Diagramm der Dieselkraftstoff-Wasser-Filtervorrichtung von 1.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, zeigt 1 eine schematische Darstellung eines dieselbetriebenen Fahrzeugs 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 10 umfasst einen Dieselmotor 12, einen Kraftstofftank 14 und einen Filteraufbau 16, der dazwischen angeordnet ist. Eine Kraftstoffpumpe 18 ist geeignet, um Dieselkraftstoff 20 aus dem Kraftstofftank 14 durch den Filteraufbau 16 und zu dem Dieselmotor 12 zu transferieren. Es sei angemerkt, dass die Kraftstoffpumpe 18 zu beispielhaften Zwecken zwischen dem Kraftstofftank 14 und dem Filteraufbau 16 angeordnet gezeigt ist; die Kraftstoffpumpe 18 kann jedoch alternativ an anderen Stellen angeordnet sein, wie beispielsweise in dem Kraftstofftank 14. Der Filteraufbau 16 ist ausgestaltet, um Wasser aus dem Dieselkraftstoff 20 zu entfernen, um den Dieselmotor 12 zu schützen und die Leistung des Fahrzeugs 10 zu optimieren.
Bezugnehmend auf 2 ist der Filteraufbau 16 ausführlicher gezeigt. Der Filteraufbau 16 umfasst ein Gehäuse oder einen Einsatz 22. Das Gehäuse 22 besteht vorzugsweise aus Spritzgusskunststoff, um die Kosten und das Gewicht des Filteraufbaus 16 zu minimieren. Alternativ kann das Gehäuse 22 aus jedem herkömmlichen Material bestehen, wie beispielsweise Metall. Das Gehäuse 22 definiert einen im Wesentlichen zylinderförmigen Hauptkörper 24, eine Einlassöffnung 26 und eine Auslassöffnung 28. Die Einlassöffnung 26 und die Auslassöffnung 28 sind vorzugsweise an entgegengesetzten Endabschnitten des Hauptkörpers 24 angeordnet. Ein Kraftstoffdiffusor 30, ein Molekularsieb 32 und ein Kraftstoffkollektor 34 sind vorzugsweise in dem Hauptkörper 24 des Gehäuses 22 angeordnet. Der Kraftstoffdiffusor 30 ist in dem Hauptkörper 24 in der Nähe der Einlassöffnung 26 angeordnet und steht mit dieser in Fluidverbindung. Der Kraftstoffkollektor 34 ist in dem Hauptkörper 24 in der Nähe der Auslassöffnung 28 angeordnet und steht mit dieser in Fluidverbindung. Das Molekuarsieb 32 ist in dem Hauptkörper 24 zwischen dem Kraftstoffdiffusor 30 und dem Kraftstoffkollektor 34 angeordnet.
Der Kraftstoffdiffusor 30 weist vorzugsweise einen herkömmlichen Düsenentwurf auf und ist geeignet, um den Durchflussquerschnitt des Dieselkraftstoffs 20 (gezeigt in 1) derart zu erhöhen, dass der Kraftstoff 20 gleichmäßiger über die Oberfläche des Molekularsiebs 32 verteilt wird. Es wurde beobachtet, dass durch Verteilen des Kraftstoffs 20 mit dem Diffusor 30 über einen größeren Oberflächenbereich des Molekularsiebs mehr Wasser aus dem Kraftstoff 20 gefiltert werden kann und die Lebensdauer des Filteraufbaus 16 verlängert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Molekularsieb 32 aus Adsorbermaterialien, wie beispielsweise Aluminiumsilikatkristallinpolymeren oder Zeolithen (nicht gezeigt). Es sei jedoch angemerkt, dass das Molekularsieb 32 alternativ andere Zusammensetzungen umfassen kann, wie beispielsweise ein synthetisches Molekularsieb. Die Zeolithen bilden ein dreidimensionales Verbindungsnetzwerk mit einer Mehrzahl von wohldefinierten Öffnungen oder Poren (nicht gezeigt). Moleküle, die in die Poren passen, werden herausgefiltert oder gefangen, wenn sie durch das Filter strömen, wohingegen es größeren Molekülen möglich ist, hindurch zu gelangen. Das Molekularsieb 32 ist vorzugsweise ein Molekularsieb vom Typ 3A oder 4A, das Poren mit einer Größe aufweist, um Wassermoleküle herauszufiltern. Wie es in der Technik bekannt ist, sind "Typ 3A" und "Typ 4A" herkömmliche Herstellungsbezeichnungen für Molekuarsiebe.
Das Molekularsieb 32 ist dadurch ausgestaltet, um Wasser aus Dieselkraftstoff und Biodiesel zu entfernen, ohne größere Dieselkraftstoff-, Biodiesel- oder Kraftstoffzusatzmoleküle zu entfernen. Zusätzlich wird der Filteraufbau 16 nicht durch polare Materialien inaktiv gemacht und fährt fort, Wasser aus dem Dieselkraftstoff 20 (gezeigt in 1) zu entfernen, bis das Molekularsieb 32 gesättigt ist. Wie es in der Technik bekannt ist, sind polare Materialien Materialien, die aus Molekülen mit einem permanenten elektrischen Dipolmoment bestehen. Nachdem das Molekularsieb 32 gesättigt ist, kann es auf eine herkömmliche Weise wieder aufgeladen werden, um das Wasser aus diesem zu entfernen. Ein Verfahren zum Wiederaufladen eines gesättigten Molekularsiebs umfasst, dass das Sieb mit einem für solch einen Zweck geeigneten Lösungsmittel gewaschen wird, das Sieb getrocknet wird und das Sieb danach für mehrere Stunden bei ungefähr 200 Grad Celsius erwärmt wird.
Der Kraftstoffkollektor 34 ist vorzugsweise ein Reservoir oder ein Behälter, der geeignet ist, um durch das Molekularsieb 32 transferierten Kraftstoff 20 zu halten, bevor der Dieselkraftstoff 20 durch die Auslassöffnung 28 gelangt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Wasserfilter 16 ein Zellulosefilter 40, das an der Auslassöffnung 28 des Gehäuses 22 befestigt ist. Das Zellulosefilter 40 ist vorzugsweise als ein Vorsorgemittel für den Fall realisiert, dass das Molekularsieb 32 zerbricht. Genauer ist das Zellulosefilter 40 realisiert, um zu verhindern, dass die einzelnen Bestandteilmaterialien eines zerbrochenen Molekularsiebs den Motor 12 (gezeigt in 1) erreichen.
Während die geeignetsten Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung ausführlich beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Erfin dung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Filtervorrichtung für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug einen Motor in Fluidverbindung mit einem Kraftstofftank aufweist und die Filtervorrichtung umfasst: ein Gehäuse, das ausgestaltet ist, um zwischen dem Motor und dem Kraftstofftank angeordnet zu sein, wobei das Gehäuse derart mit dem Kraftstofftank und dem Motor in Fluidverbindung steht, dass der Kraftstoff von dem Kraftstofftank durch das Gehäuse gelangt, bevor er den Motor erreicht; und ein Molekularsieb, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Molekularsieb ausgestaltet ist, um Verunreinigungen aus dem Kraftstoff zu entfernen, bevor der Kraftstoff zu dem Motor transferiert wird.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen Hauptkörper, eine an einem Endabschnitt des Hauptkörpers angeordnete Einlassöffnung und eine an einem entgegengesetzten Endabschnitt des Hauptkörpers angeordnete Auslassöffnung aufweist.
Filtervorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Kraftstoffdiffusor, der in dem Hauptkörper des Gehäuses in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung angeordnet ist.
Filtervorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend einen Kraftstoffkollektor, der in dem Hauptkörper des Gehäuses in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung angeordnet ist.
Filtervorrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend ein Zellulosefilter, das an der Auslassöffnung des Gehäuses befestigt ist.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Molekularsieb ein Molekularsieb vom Typ 3A ist, das geeignet ist, um Wasser aus dem Kraftstoff zu entfernen.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Molekularsieb ein Molekularsieb vom Typ 4A ist, das geeignet ist, um Wasser aus dem Kraftstoff zu entfernen.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse aus Spritzgusskunststoff besteht, um die Kosten und das Gewicht der Filtervorrichtung zu minimieren.
Filtervorrichtung für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug einen Motor in Fluidverbindung mit einem Kraftstofftank aufweist und die Filtervorrichtung umfasst: ein Gehäuse, das ausgestaltet ist, um zwischen dem Motor und dem Kraftstofftank angeordnet zu sein, wobei das Gehäuse einen Hauptkörper, eine an einem Endabschnitt des Hauptkörpers angeordnete Einlassöffnung und eine an einem entgegengesetzten Endabschnitt des Hauptkörpers angeordnete Auslassöffnung definiert; einen Kraftstoffdiffusor, der in dem Hauptkörper des Gehäuses in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung angeordnet ist; einen Kraftstoffkollektor, der in dem Hauptkörper des Gehäuses in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung angeordnet ist; und ein Molekularsieb, das in dem Hauptkörper des Gehäuses zwischen dem Kraftstoffdiffusor und dem Kraftstoffkollektor angeordnet ist, wobei das Molekularsieb ausgestaltet ist, um Verunreinigungen aus dem Kraftstoff zu entfernen, bevor der Kraftstoff zu dem Dieselmotor transferiert wird.
Filtervorrichtung nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Zellulosefilter, das an der Auslassöffnung des Gehäuses befestigt ist.
Filtervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Molekularsieb ein Molekularsieb vom Typ 3A ist, das geeignet ist, um Wasser aus dem Kraftstoff zu entfernen.
Filtervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Molekularsieb ein Molekularsieb vom Typ 4A ist, das geeignet ist, um Wasser aus dem Kraftstoff zu entfernen.
Filtervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Gehäuse aus Spritzgusskunststoff besteht, um die Kosten und das Gewicht der Filtervorrichtung zu minimieren.
Verfahren zum Bereitstellen von gereinigtem Kraftstoff für einen Motor in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst, dass: Kraftstoff von einem Kraftstofftank zu einer Filtervorrichtung transferiert wird; der Kraftstoff in der Filtervorrichtung verteilt wird, um den Durchflussquerschnitt zu erhöhen; der verteilte Kraftstoff durch ein Molekularsieb in der Filtervorrichtung gefiltert wird, um Verunreinigungen zu entfernen; und der gereinigte Kraftstoff von der Filtervorrichtung zu dem Motor transferiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, der ferner umfasst, dass der gereinigte Kraftstoff vor dem Transferieren des Kraftstoffs zu dem Motor in einem Reservoir gesammelt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner umfasst, dass der gereinigte Kraftstoff vor dem Transferieren des Kraftstoffs zu dem Motor durch ein Zellulosefilter transferiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Filtern des Kraftstoffs durch ein Molekularsieb umfasst, dass der Kraftstoff durch ein Molekularsieb vom Typ 3A gefiltert wird, um Wasser aus dem Kraftstoff zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Filtern des Kraftstoffs durch ein Molekularsieb umfasst, dass der Kraftstoff durch ein Molekularsieb vom Typ 4A gefiltert wird, um Wasser aus dem Kraftstoff zu entfernen.