CN103216368A - 除水装置以及设置有该除水装置的燃料过滤器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种除水装置以及设置有该除水装置的燃料过滤器装置。所述燃料过滤器装置（1）设置有回流管（30），所述回流管（30）流体连接下部空间（10b）和燃料箱（2）。当开始驱动低压泵（3A）时，外壳（10）中的燃料压力变得高于大气压，从而使得止回阀（40）自动开启。从流过外壳（10）中的燃料通道的燃料中被除去的水由于外壳（10）中的压力和燃料箱（2）中的压力之间的压力差而通过回流管（30）返回到燃料箱（2）中。

Description

除水装置以及设置有该除水装置的燃料过滤器装置

技术领域

本发明涉及一种将水从燃料中除去的除水装置以及设置有该除水装置的燃料过滤器装置。

背景技术

JP-2000-345936A显示了一种设置有除水装置的燃料过滤器装置。燃料过滤器装置被布置在从燃料箱到内燃机的燃料供应通道中。燃料过滤器装置具有由壳体和盖构成的外壳。所述外壳限定了储水空间，从燃料中除去的水被储存在该储水空间中。当特定量的水被储存在储水空间中时，设置在外壳底部的排水塞被释放，从而使得被储存在储水空间中的水从储水空间被导出到外壳的外部。

在以上传统的除水装置中，当储存的水被导出时，为了防止水的飞散，需要限定排水通道或排水空间。因此，排水维护工作是比较复杂的。

本发明的发明人认识到当由泵从燃料箱给送的燃料流过除水装置的外壳时，外壳中的燃料压力成为大于燃料箱中燃料压力的正压力。即，发明人已经发现，通过利用外壳中的燃料压力，排水维护工作能够容易地执行。

发明内容

本发明的目的是提供一种除水装置以及一种设置有该除水装置的燃料过滤器装置，在该燃料过滤器装置中，排水维护工作能够容易地执行。

根据本发明，除水装置包括：

限定燃料通道的外壳，从燃料箱通过泵给送的燃料流过该通道；以及

限定回流通道的回流管，所述回流通道流体连接外壳内部和燃料箱内部，从而使得燃料在外壳内压力和燃料箱内压力之间的压力差的作用下从外壳流回燃料箱。

从流过在外壳中的燃料通道的燃料中被除去的水通过回流通道被导出到外壳外部。

被除去的水能够通过利用压力差通过回流管被导出到外壳外部。因此，当从外壳10中排水时不需要进行水的防止飞散工作。排水维护工作能够容易地执行。

附图说明

通过以下参照附图的详细说明，本发明的以上和其它的目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：

图1是展示了根据第一实施例的装备有除水装置（沉淀分离器）的燃料过滤器装置的结构的截面图；

图2是展示了根据第一实施例的用于设置有燃料过滤器装置的柴油机的共轨式燃料喷射系统的示意性流程图；

图3是展示了根据第二实施例的用于设置有燃料过滤器装置的柴油机的共轨式燃料喷射系统的示意性流程图；

图4是展示了根据第二实施例的储水箱的横截面图；以及

图5是展示了根据其它实施例的装备有除水装置（沉淀分离器）的燃料过滤器装置1的结构的截面图。

具体实施方式

以下将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。在这些实施例中，如每个实施例中相同的部分和部件使用相同的附图标记表示，且相同的描述不再重复。

[第一实施例]

参看附图1和2，将对第一实施例进行描述。图1是展示了装备有除水装置（沉淀分离器）的燃料过滤器装置1的结构的截面图。图2是展示了用于设置有燃料过滤器装置1的柴油机的共轨式燃料喷射系统的示意性流程图。

如图2所示，共轨式燃料喷射系统被安装到车辆上。该系统由供应泵3、共轨4、以及被布置在供应泵3的低压泵3A和高压泵3B之间的燃料过滤器装置1组成。

供应泵3具有余摆线式或叶片式低压泵3A、作为流量控制装置的电磁阀、以及柱塞式高压泵3B。

低压泵3A和高压泵3B被整体构造并且通过公用驱动源驱动。低压泵3A和高压泵3B也可以被独立构造并且分别通过独立的驱动源驱动。

当供应泵3开启时，燃料箱2中的燃料被吸出并且通过燃料管6被供应到共轨4。在燃料流过燃料管6的同时，水和杂质通过燃料过滤器装置1被从燃料中除去。

共轨4将通过高压泵3B增压的高压燃料蓄压。共轨4设置有燃料喷射器（未示出），该燃料喷射器将燃料喷射到发动机5。燃料喷射器的数量与发动机5的气缸数量相对应。在共轨4中蓄压的燃料被喷射到发动机5。回流管（未示出）被连接到共轨4。共轨4中剩余的燃料通过回流管返回到燃料箱。

泄漏的燃料、从喷射器低压口排出的低压燃料以及来自供应泵3的泄漏的燃料也通过回流管返回燃料箱2。

燃料喷射系统包括未示出的电子控制单元（ECU）。ECU根据共轨4中的燃料压力、发动机速度NE、加速器位置α以及类似因素控制从供应泵3被排出的燃料的流量。此外，ECU控制燃料喷射器的开启-关闭时间。因此，对每个气缸的燃料喷射时间和燃料喷射量被合理地控制。

如图1所示，燃料过滤器装置1设置有容纳过滤材料的外壳10。燃料通道也形成在外壳内从而使得燃料流过过滤材料。外壳10由壳体11、盖板12和连接板13组成。应当注意的是，燃料过滤器装置1是如图1所示的竖直布置的。即，图1中的下部沿重力方向被布置在下方。

外壳10的壳体11由金属材料制成并且为杯形。即，壳体11具有底部和圆筒部。盖板12由金属材料制成。盖板12覆盖壳体11的上开口。盖板12的厚度大于壳体11的厚度。连接板13由金属材料制成并且通过焊接方式被连接到盖板12的上周表面。连接板13的最外周部被机械连接到壳体11的上周部。

具有壳体11、盖板12和连接板13的外壳10限定了容纳有过滤元件20的过滤器容纳空间。

过滤元件20由由无纺布制成的过滤材料24、外圆筒部21、上端板22以及从上端板22向上延伸的中央圆筒部23组成。外圆筒部21、上端板22和中央圆筒部23由树脂材料整体制成。

盖板12在其中央部具有圆筒部。所述圆筒部向下延伸并且与中央圆筒部23接合。外圆筒部21具有向下延伸的延伸部21a。延伸部21a的底端与壳体11的底部接触。因此，过滤元件20被定位在外壳10中的特定位置。

上部空间10a和下部空间10b被形成在过滤材料24和外壳10之间。外圆筒部21的外径小于壳体11的内径。上部空间10a和下部空间10b通过外圆筒部21和壳体11的圆筒部之间的间隙彼此连通。

在外壳10上设置有连接块50。连接块50相当于流体的导入-导出通道的形成部。连接块50由金属材料制成并且在其向下突出的下部具有外螺纹部。外螺纹与形成在盖板12的圆筒部的内表面上的内螺纹啮合。

圆槽部形成在连接板13的上表面上。在圆槽中设置有O形环14以密封连接板13和连接块50之间的间隙。

连接块50具有各种类型的燃料通道以将燃料导入外壳10或从外壳10中导出燃料。具体地，连接块50限定了用于将燃料从低压泵3A导入外壳10的燃料导入通道51，用于将外壳10中的燃料导出到高压泵3B的燃料导出通道52，以及用于将外壳10中的空气导出到燃料箱2的空气导出通道53。

从低压泵3A延伸的燃料管6被连接到燃料导入通道51的入口。燃料导入通道51的出口被定位在盖板12的螺纹部和O形环14之间。外壳10的盖板12在螺纹部和连接到连接板13的连接部之间具有孔。根据以上结构，燃料导入通道51的出口通过连通空间54与外壳10的上部空间10a连通，所述连通空间54对应于盖板12和连接块50之间的空间。

燃料导出通道52形成为与上述螺纹部同轴。燃料导出通道52的入口被设置在过滤材料24上方的中央圆筒部23的内部。延伸到高压泵3B的燃料管6被连接到燃料导出通道52的出口。

空气导出通道53的入口被定位在盖板12的螺纹部和O形环14之间。因此，空气导出通道53的入口通过连通空间54与外壳10的上部空间10a相连通。延伸到燃料箱2的空气管31被连接到空气导出通道53的出口。

止回阀60被放置在空气导出通道53中。止回阀60允许燃料从入口流到出口并且禁止燃料从出口流到入口。止回阀60由球形阀元件62和偏压该球形阀元件62的弹簧63组成。

外壳10的壳体11在其底部具有孔。延伸到燃料箱2的回流管30被连接到所述孔。止回阀40被布置在回流管30的最上游部。止回阀40允许燃料从外壳10流到燃料箱2并且禁止燃料从燃料箱2流到外壳10。

具体地，回流管30的最上游部构成了阀壳41。阀壳41通过焊接方式被连接到壳体11。球形阀元件42与向上偏压该球形阀元件42的弹簧43被放置在阀壳41中。球形阀42和弹簧43构成止回阀40。

回流管30的最上游端从外壳10的底部向上突出进入到外壳10的内部。回流管30的入口被定位在外壳10中。即，由回流管30限定的回流通道与下部空间10b连通。回流通道将下部空间10b和燃料箱2流体连接。

如图2所示，回流管30在燃料箱2的外部与空气管31连接。止回阀40的阀开启压力和止回阀60的阀开启压力被设定为彼此基本相等。回流管30和空气管31的每个的流体流动通道面积都小于燃料管6的流体流动通道面积。因此，大量的液体燃料通过回流管30和空气管31返回燃料箱2被限制。

在上述的燃料过滤器装置1中，当供应泵3被开启时，低压泵3A将燃料箱2中的液体燃料通过燃料导入通道51和连通空间54给送到上部空间10a。被导入上部空间10a的液体燃料流过被限定在过滤元件20的外圆筒部21和壳体11的圆筒部之间的间隙并且流入下部空间10b中。

在下部空间10b中，从燃料中除去的水落下并且聚集在下部空间10b的底部。下部空间10b是从燃料中除去的水的储存空间（储存部分）。

在下部空间10b中的燃料向上流动通过过滤元件20的过滤材料24。此时，仍未被除去的水和杂质被从燃料中除去。通过过滤材料24的燃料流过燃料导出通道52并且流入高压泵3B。

在本实施例的燃料供应系统（共轨式燃料喷射系统）中，低压泵3A被布置在燃料箱2和燃料过滤器装置1之间。因此，在外壳10中流动的液体燃料被低压泵3A增压。液体燃料的增压压力高于燃料箱2中的压力。在本实施例中，燃料箱中的压力基本上等于大气压并且外壳10中的压力高于大气压。

低压泵3A给送燃料箱2中的燃料，压力高于燃料箱2中的压力的燃料流过外壳10中的燃料通道。

如上所述，当驱动低压泵3A时，外壳10中的压力高于大气压，从而使得止回阀40和止回阀60关闭。应当注意的是，止回阀40是回流通道开启/关闭部，其当外壳中的压力高于大气压时开启。此外，止回阀40相当于安全阀装置。

当止回阀40开启从而使得回流管30开启时，下部空间10b中的液体的一部分由于外壳中的压力和燃料箱2中的压力之间的压力差而返回到燃料箱2中。从燃料中除去的水被储存在下部空间10b中。因此，当止回阀40开启时，被储存的水主要返回到燃料箱2中。

在储存在下部空间10b中的燃料所含的杂质中，还没有到达过滤材料24中的重杂质以及曾经被过滤材料24捕捉到之后又从过滤材料24中落下的杂质通过由回流管30限定的回流通道被导入燃料箱2中。

在图1所示的燃料过滤器装置1中，回流通道的上游端被定位在外壳10中的下部空间10b的底部的上方。当驱动低压泵3A时，在回流通道的上游端的上方被收集的水迅速流入回流通道中。因此，在下部空间10b中，在回流通道的上游端的下方的空间实质上是被除去的水的储存空间（储存部分）。

同时，在低压泵3A被停止的同时，被除去的水很可能被储存在回流通道的上游端之上。在这种情况下，包括高于回流通道上游端的空间的空间相当于被除去的水的实际上的储存空间（储存部分）。

回流通道的上端可以被布置在外壳10的下部空间10b的最下部分。当驱动低压泵3A的同时，被除去的水迅速流入回流通道中。没有水残留在外壳10中。从而，在回流通道的上端在外壳的底部开口的情况下，水的储存部分未被限定。应当注意的是，如果在低压泵3A被关闭的同时除去的水被储存在下部空间10b中，那么下部空间10b相当于水的储存部分。储存部分形成在外壳10的下部。

当低压泵3A被驱动并且外壳10中的压力高于大气压时，止回阀60开启从而使得外壳10通过空气管31与燃料箱2连通。即，回流通道开启，由此上部空间10a和连通空间54中的流体的一部分由于外壳10中的压力和燃料箱2中的压力之间的压力差而回流到燃料箱2中。

在燃料和空气存在于上部空间10a和连通空间54中的情况下，燃料和空气通过空气管31回流到燃料箱2。上部空间10a和连通空间中存在的空气包含大量燃料蒸汽。从而，避免了燃料蒸汽泄漏到外部。

根据上述的结构和操作，燃料过滤器装置1设置有流体连接下部空间10b和燃料箱2的回流管30。当开始驱动低压泵3A时，外壳10中的燃料压力变得高于大气压，从而使得止回阀40开启。从流过外壳10中的燃料通道的燃料中除去的水由于外壳10中的压力和燃料箱2中的压力之间的压力差而通过回流管30被导出到外壳10的外部。

如上所述，通过利用压力差，被除去的水能够通过回流管30被排放到外壳10的外部。因此，当从外壳10中排水时，不必执行水的防止飞散工作。排水维护工作能够容易地执行。

此外，从流过外壳10中燃料通道的燃料中除去的水由于外壳10中的压力和燃料箱2中的压力之间的压力差而通过回流管30返回到燃料箱2中。

通过利用压力差，被除去的水能够通过回流管30返回到燃料箱2中。从而，能够不必执行排水维护工作。此外，当低压泵3A关闭并且外壳10中的压力与燃料箱2中的压力基本相等时，止回阀40关闭。从而，能够避免外壳10中的燃料朝向燃料箱2流出。

另外，只有当低压泵3A被驱动并且外壳10中的压力大于大气压时，止回阀40才自动开启。不必提供开启止回阀40的电子控制装置。这样简单的结构使得不必执行排水维护工作。

此外，过滤元件20的过滤材料24被布置在外壳10中的下部空间10b的上方。由于被除去水的燃料流过过滤材料24，因此过滤材料24对于水的过度吸收以及其过滤性能的劣化均能够被限制。过滤元件20的使用寿命能够被延长。

即使存在没有到达过滤材料24的杂质以及从过滤材料24中释放的杂质，这些杂质也与被除去的水一起通过回流管30被导出到燃料箱2的外部。因此，未被过滤材料24捕捉到的杂质在下部空间10b中的聚集被限制。

此外，回流管30和空气管31在其下游部被连接在一起。因此，管的总长度能够变短并且其结构能够比回流管和空气管独立形成的情况简单。

[第二实施例]

参看图3和图4，第二实施例将会被描述。在第二实施例中，被除去的水被储存在储水箱70中。

在第二实施例中，与第一实施例相同的部分和部件采用相同的附图标记表示，相同的描述将不再重复。

如图3所示，储水箱70在回流管30和空气管31汇合部的下游位置处被连接到回流管30。储水箱70独立于燃料过滤器装置1的外壳10。

如图4所示，储水箱70是一个容器，其限定了水室（水储存室）70a。储水箱70由树脂材料制成。

储水箱70具有用于将流体导入其中的流体导入管71和用于将流体从其中导出的流体导出管72。流体导入管71和流体导出管72被水平连接到储水箱70的侧壁上。

另外，流体导入管71和流体导出管72在靠近上壁的位置处被连接到储水箱70的侧壁。在本实施例中，流体导入管71和流体导出管72与储水箱70一体形成。

从燃料过滤器装置1延伸的回流管30被连接到流体导入管71的入口。另外，延伸到燃料箱2的回流管30被连接到流体导出管72的出口。

应当注意的是，储水箱70如图4所示被竖直布置。即，图4中的下部被布置在沿重力方向的下方。水位传感器80被设置在储水箱70的底部。水位传感器80是具有浮标81的浮标式水位检测部件。浮标81被如此设计使得其能够浮在水和燃料的相界上。

浮标81设置有磁体。根据浮标81的竖直方向，磁体开启/关闭开关（未示出），从而检测储水箱70中的水位。应当注意的是，水位检测部件不限于上述浮标式传感器。

储水箱70在侧壁的底部具有排水孔73。排水塞74被旋入排水孔73中。排水塞74在其顶端设置有O形环74a。排水塞74具有外螺纹部分。

排水孔73具有内螺纹部分，排水塞74的外螺纹部分与其啮合。排水塞74中具有排水通道74b。排水通道74b的外端在储水箱70的外部开口。排水通道74b的内端在排水孔73的内部开口。

当排水塞74被旋转以向后（图4中向左）移动时，由O形环74a形成的密封被释放，从而使得水室70a中的水能够通过排水通道74b被排出到储水箱70的外部。

应当注意的是，排水孔73不限于储水箱70的侧壁部的最下部。排水孔73可以被形成在储水箱70的底部。

根据本实施例，当驱动供应泵3时，低压泵3A将燃料箱2中的液体燃料朝向燃料过滤器装置1给送。此时，止回阀40由外壳10中的压力开启并且由过滤器装置1从燃料中被除去的水通过回流管30从外壳10被导出到储水箱70中。

被除去的水和燃料流过回流管30。因此，被除去的水和燃料通过流体导入管71流入储水箱70。在本实施例中，由于储水箱70被布置在同时相当于回流管30和空气管31的管中，因此不仅水和燃料，还有大量含有燃料蒸汽的空气都流入储水箱70中。在储水箱70中，相对密度最大的水从其他流体中被除去并且被储存在储水箱70的最底部。

当储水箱70中储存的水的水位达到预定水位时，水位传感器80检测到该水位。用户借助于通知部被告知该情况。然后，用户操作排水塞74以将水从储水箱70中导出。

在储水箱70中，水室70a对应于低于水位传感器80检测到的预定水位的空间。在储水箱70中，高于预定水位的空间用作水从通过流体导入管71被导入储水箱70的流体中被除去的空间。

优选的是将流体导入管71定位在高于预定水位的位置。这样的流体导入管71限制了在水室70a中被除去的水由于流体流入储水箱70中而被卷起。

此外，优选的是将流体导出管72定位在高于预定水位的位置。这样的流体导出管72限制了在水室70a中被除去的水由于流体从储水箱70中流出而被吸出。

储水箱70独立于燃料过滤器装置1的外壳10。优选的是将储水箱70定位在燃料过滤器装置1下方。当储水箱70被布置在下部时，能够容易地从车下方操作排水塞74。此外，由于排水孔73靠近地面，从排水孔73导出的水的飞散被限制。

储水箱70能够容易地被安装在发动机室的外部。例如，储水箱70能够被布置在燃料箱2的附近。

当开始驱动低压泵3A时，外壳10中的燃料压力高于大气压，从而使得止回阀40开启。从流过外壳10中的燃料通道的燃料中被除去的水由于外壳10中的压力和燃料箱2中的压力之间的压力差而通过回流管30被导出到外壳10的外部。

如上所述，通过利用压力差能够将被除去的水通过回流管30导出到外壳10的外部。因此，当从外壳10中导出水时不必执行水的防止飞散工作。排水维护工作能够容易地执行。

此外，储水箱70被布置在由回流管30限定的回流通道中。储水箱70具有用于将水导出的排水塞74。储水箱70将从燃料中被除去并从外壳10中被导出的水储存。

通过利用外壳10中的压力和燃料箱2中的压力之间的压力差能够将外壳10中的被除去的水储存在储水箱70中。被储存在储水箱70中的水能够通过操作排水塞74而被导出。由于储水箱70独立于外壳10形成，因此储水箱70能够被布置从而使得被排出的水几乎不会飞散。从而，排水维护工作能够容易地执行。

此外，由于储水箱70独立于外壳10形成，储水箱70的容量（水室70a的容量）能够是很大的。排水维护工作的间隔时间能够被延长。另外，储水箱70中的压力比外壳中的压力更接近大气压，因此储水箱70的容量能够是更大的。

此外，储水箱70被布置在外壳10的下方。储水箱70能够容易地被布置从而使得被排出的水几乎不会飞散。

储水箱70被布置在发动机室的外部。因此，储水箱70能够被布置在能够容易执行排水维护工作的位置。

在本实施例中，储水箱70被布置在回流管30和空气管31的汇合部的下游。然而，储水箱70可以被布置在止回阀40的下游和汇合部的上游。

[其它实施例]

本发明不限于以上实施例。

在以上实施例中，止回阀是由球形阀元件42和弹簧43构成的安全阀单元。

如图5所示，电磁阀140可以代替机械止回阀被设置在回流管30中。具有浮标81的水位传感器80被设置在外壳10的下部空间10b中。当水位传感器80检测到被除去的水的水位达到预定水位时，控制器90开启电磁阀140。

替代地，手动阀可以被放置在回流管30中。当下部空间10b中的水位达到预定水位时，用户借助于通知装置而被告知该情况。然后，用户操作该手动阀以将外壳10中的水朝向燃料箱2导出。

尽管在以上实施例中，止回阀40被设置在回流管30中，但是下部空间10b也可以始终与燃料箱2连通而不必提供止回阀40。

尽管在以上实施例中，过滤元件20都被布置在下部空间10b的上方，但是过滤元件20也可以被布置在任何位置，只要被除去水的燃料能够流过该元件即可。当过滤元件被布置在除水装置的下游时，过滤元件对于水的过度吸收以及其过滤性能的劣化均能够被限制。

燃料过滤器装置能够被应用到汽油发动机的燃料供应系统。泵单元被布置在燃料箱和燃料过滤器装置之间。由泵单元给送的燃料流过在燃料过滤器装置的外壳中形成的燃料通道。

燃料过滤器装置1可以被应用到车辆之外的燃料供应系统。

此外，除水装置（沉淀分离器）可以不设置有过滤元件。泵单元被布置在燃料箱和除水装置之间。由泵单元给送的燃料流过在除水装置的外壳中形成的燃料通道。

在以上实施例中，被除去的水下落并聚集在下部空间10b的底部。用于促进被除去的水的聚集的材料可以被布置在下部空间10b的入口部。

泵单元可以被设置在燃料箱的内部或外部。燃料的种类没有限制。燃料可以是轻油或汽油。

在以上实施例中，燃料箱2中的压力是大气压。燃料箱可以是能够储存LPG燃料的高压燃料箱。流过在燃料过滤器装置的外壳中形成燃料通道的燃料的压力大于燃料箱中的压力。

Claims (9)

1.一种除水装置，包括：

外壳，所述外壳限定燃料通道，通过泵从燃料箱给送的燃料流过所述燃料通道；以及

回流管，所述回流管限定回流通道，所述回流通道将所述外壳的内部和所述燃料箱的内部流体连接，从而使得所述燃料在所述外壳中的压力和所述燃料箱中的压力之间的压力差的作用下从所述外壳流到所述燃料箱，其中：

从流过所述外壳中的所述燃料通道的燃料中除去的水通过所述回流通道被导出到所述外壳的外部。

2.根据权利要求1的除水装置，还包括：

储水箱，所述储水箱被独立于外壳地布置在所述回流通道中；

排水部，所述排水部能够将被储存在所述储水箱中的水导出，其中：

所述储水箱能够储存通过所述回流通道从外壳中导出的水。

3.根据权利要求2的除水装置，其中：

所述储水箱被布置在所述外壳下方。

4.根据权利要求2或3的除水装置，其中：

所述储水箱被布置在车辆车厢和发动机室的外部。

5.根据权利要求1的除水装置，其中：

从所述燃料中除去的所述水通过所述回流通道返回到所述燃料箱中。

6.根据权利要求1的除水装置，还包括：

回流通道开启/关闭部，所述回流通道开启/关闭部被设置在回流管上，以仅当所述外壳中的压力大于大气压时开启所述回流通道。

7.根据权利要求6的除水装置，其中：

所述回流通道开启/关闭部是安全阀单元，仅当所述外壳中的压力大于大气压时，所述安全阀单元自动开启。

8.一种燃料过滤器装置，包括：

如权利要求1所述的除水装置；以及

过滤元件，所述过滤元件被布置在所述除水装置的下游，用于捕获燃料中包含的杂质。

9.根据权利要求8的燃料过滤器装置，其中：

所述过滤元件被布置在所述回流通道的上端的上方。

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