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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Kraftstofffilter zur Entfernung von Fremdköpern aus einem Kraftstoff.
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Eine Verbrennungskraftmaschine enthält Präzisionsteile, wie Einspritzdüsen, in welchen ein verschiebbares Teil einen Spalt von wenigen Mikron zur Verfügung hat. Falls Fremdkörper in diesen winzigen Spalt geraten, kann die Wirkungsweise dieser Präzisionsteile durch die Reibung beeinträchtigt werden. Deshalb ist allgemein in einem Kraftstoffversorgungssystem des Verbrennungsmotors ein Kraftstofffilter zur Entfernung der Fremdkörper angeordnet.
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Wenn die Menge der in einem Filterelement aufgefangenen Fremdkörper zunimmt; wird der Druckverlust des das Filterelement durchströmenden Kraftstoffs größer. Deshalb wird, falls der Druckverlust (d. h. ein Druckunterschied zwischen der stromauf liegenden Seite und der stromab liegenden Seite des Filterelements) einen Schwellenwert überschreitet, das Filterelement ausgetauscht.
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Um die Produktlebenszeit des Filterelements zu verlängern, schlägt das Patentdokument 1 (
JP 9-310648A ) ein Filterelement mit einer honigwabenartigen Struktur vor, die die Filterfläche pro Volumeneinheit vergrößern kann, oder das Patentdokument 2 (
JP 2004-245213A ) schlägt ein Filterelement vor, bei dem ein nicht gewebtes Textilmaterial und Filterpapiere mehrschichtig angeordnet sind.
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Jedoch ist in den vergangenen Jahren auch ein Verstopfen des Filterelements aufgrund der Verwendung von Bio-Kraftstoff als Problem wahrgenommen worden und es wurde zu einer wichtigen Aufgabe, wie die Produktlebenszeit des Filterelements zu verlängern sei. Außerdem kann ein solches Problem mit Filterelementen überall dort auftreten, wo Kraftstoff gefiltert wird.
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Angesichts der obigen und anderer Probleme, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstofffilter zu schaffen, der eine Produktlebenszeit wirkungsvoll verlängern kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt ein Kraftstofffilter zur Filterung eines Kraftstoffs ein erstes Filterelement (31) ein, das geeignet ist, im Kraftstoff enthaltene Fremdkörper aufzufangen, ein zweites Filterelement (32), das auf einer stromab gelegenen Seite des ersten Filterelements (31) angeordnet ist, um Kraftstoff enthaltende Fremdkörper aufzufangen, und einen Bypasskanal (7), der in Bezug auf das erste Filterelement (31) derart angeordnet ist, dass der Kraftstoff stromauf vom ersten Filterelement (31) über den Bypasskanal (7) in das zweite Filterelement (32) strömt, während er das erste Filterelement (31) umgeht. Beispielsweise befindet sich eine stromauf gelegene Seite des Bypasskanals (7) in Strömungsrichtung des Kraftstoffs stromauf vom ersten Filterelement (31) und eine stromab gelegene Seite des Bypasskanals (7) in Strömungsrichtung des Kraftstoffs stromab vom ersten Filterelement (31).
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Somit kann der Kraftstoff hauptsächlich über den Bypasskanal (7) zum zweiten Filterelement (32) strömen, während er das erste Filterelement (31) umgeht, wenn die Menge der vom ersten Filterelement (31) aufgefangenen Fremdkörper zunimmt und dadurch ein Druckverlust des über das erste Filterelement (31) strömenden Kraftstoffs eintritt. In diesem Falle können die Fremdkörper hauptsächlich vom zweiten Filterelement (32) aufgefangen werden. Als ein Ergebnis kann die Produktlebenszeit des Kraftstofffilters wirkungsvoll verlängert werden.
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Beispielsweise können das erste Filterelement (31) und das zweite Filterelement (32) jeweils eine zylindrische Gestalt aufweisen und koaxial angeordnet sein. In diesem Falle kann das zweite Filterelement (32) radial innerhalb des ersten Filterelements (31) angeordnet sein.
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Außerdem können Endplatten (51, 52) so angeordnet sein, dass sie Öffnungen an beiden axialen Enden des ersten und des zweiten Filterelements (31, 32) schließen. In diesem Falle kann der Bypasskanal (7) in einer der Endplatten (51, 52) vorgesehen sein. Alternativ kann der Bypasskanal (7) im ersten Filterelement (31) derart angeordnet ist, dass er mit der stromauf gelegenen Seite des ersten Filterelements (31) und dessen stromab gelegener Seite in Verbindung steht.
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Außerdem können sowohl das erste, wie auch das zweite Filterelement (31, 32) im Querschnitt eine chrysanthemenartige Gestalt aufweisen.
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Beispielsweise kann der Bypasskanal (7) sich in einer zur Achsrichtung der Filterelemente (31, 32) parallelen oder rechtwinkligen Richtung erstrecken. Die Anordnung des Bypasskanals (7) kann in geeigneter Weise geändert werden, ohne auf das obige Beispiel begrenzt zu sein.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt ein Kraftstofffilter zur Filterung eines Kraftstoffs mehrere Filterelemente wie von einem ersten bis zu einem i-ten Filterelement (31 bis 33, 301 bis 315) ein, die in einer Reihe von einer stromauf gelegenen Seite zur stromab gelegenen Seite aufeinanderfolgend angeordnet sind, um im Kraftstoff enthaltene Fremdkörper aufzufangen, und einen Bypasskanal (71, 72, 701 bis 714), der derart angeordnet ist, dass er den Kraftstoff in das am weitesten stromab gelegene Filterelement (33, 315) einleitet, während er wenigstens eines der anderen Filterelemente (31, 32, 301 bis 314) umgeht, die nicht das am weitesten stromab gelegene Filterelement sind. Der Bypasskanal (71, 72, 701 bis 714) ist derart gestaltet, dass er es dem Kraftstoff gestattet, wenigstens eines der Filterelemente zu umgehen, das ein anderes ist als das am weitesten stromab gelegene Filterelement, das das Filterelement das i-te Filterelement ist, und dass der durch den Bypasskanal geströmte Kraftstoff in ein einen Schritt abwärts gelegenes Filterelement einströmt. Als Ergebnis kann die Produktlebenszeit des Kraftstofffilters wirkungsvoll verlängert werden.
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Somit strömt der Kraftstoff durch den Bypasskanal hauptsächlich in ein einen Schritt stromab gelegenes Filterelement, wenn die Menge der von einem stromauf gelegenen Filterelement aufgefangenen Fremdkörper zunimmt und dadurch der Druckverlust des durch das stromauf gelegene Filterelement strömenden Kraftstoffs zunimmt. In diesem Falle können die Fremdkörper von dem einen Schritt stromab gelegenen Filterelement aufgefangen werden. Als Ergebnis kann die Produktlebenszeit des Kraftstofffilters wirkungsvoll verlängert werden.
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Beispielsweise können das erste bis i-te Filterelement jeweils in einer zylindrischen Gestalt angeordnet und das erste bis i-te Filterelement koaxial zueinander angeordnet sein. Außerdem können das erste bis i-te Filterelement aus einem in Wirbelform (Schneckenform) gestalteten Filterpapier gebildet sein, und ein Trennelement (39) kann derart angeordnet sein, dass es den schneckenförmigen Raum in Längsrichtung der Schnecke in eine Mehrzahl von Teilräumen unterteilt. In diesem Falle kann ein äußerster, durch das Trennelement (39) abgetrennter Teil des Filterpapiers als das erste Filterelement (31) dienen, und ein innerster, durch das Trennelement (39) abgetrennter Tell des Filterpapiers kann als das i-te Filterelement (315) dienen.
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Aufgaben, Merkmale und vorteilhafte Funktionen der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden, detaillierten Beschreibung hervor, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, in denen
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1 ein schematischer Querschnitt ist, der einen Kraftstofffilter nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein Querschnitt nach der Linie A-A in 1 ist;
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3 ein schematischer Querschnitt ist, der einen Teil eines Kraftstofffilters gemäß einer ersten Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt;
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4 ein schematischer Querschnitt ist, der einen Teil eines Kraftstofffilters gemäß einer zweiten Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt;
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5 eine Seitenansicht ist, die ein erstes Filterelement und Endplatten zeigt, gesehen in Richtung des Pfeils B in 4:
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6 ein schematischer Querschnitt ist, der einen Kraftstofffilter nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein schematischer Querschnitt ist, der einen Teil eines Kraftstofffilters nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ein schematischer Querschnitt ist, der einen Kraftstofffilter nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 eine Seitenansicht ist, die ein erstes Filterelement und Endplatten zeigt, gesehen in Richtung des Pfeils C in 8:
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10 ein schematischer Querschnitt ist, der einen Teil eines Kraftstofffilters nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ein Querschnitt nach der Linie D-D in 10 ist.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bei den Ausführungsformen kann einem Teil, das einem bei einer vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Gegenstand entspricht, die gleiche Bezugszahl zugewiesen werden und eine erneute Beschreibung dieses Teils kann entfallen. Wenn bei einer Ausführungsform nur ein Teil der Gestaltung beschrieben ist, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform für die anderen Teile der herangezogen werden. Die Teile können selbst dann kombiniert werden, wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können selbst dann teilweise kombiniert werden, wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt, dass die Kombination keinen Nachteil zur Folge hat.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine erste Ausführungsform und deren Abwandlungen bei der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. Die 1 zeigt einen Kraftstofffilter nach der ersten Ausführungsform und die 2 eine Querschnittsabsicht nach der Linie A-A in 1.
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Der Kraftstofffilter nach der vorliegenden Ausführungsform kann für ein Kraftstoffversorgungssystem eines Verbrennungsmotors (d. h. ein Verbrennungsmotor der Bauart mit Kompressionszündung (Dieselmotor) oder ein Verbrennungsmotor der Bauart mit Funkenzündung (Ottomotor)) verwendet werden, der nicht dargestellt ist.
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Der Kraftstofffilter schließt, wie in 1 gezeigt, ein Gehäuse 1, einen Deckel 2 und einen Fremdkörperauffangabschnitt 3 usw. ein.
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Das Gehäuse 1 besteht aus Metall oder Harz und ist in Form eines Zylinders gestaltet, der einen geschlossenen Boden und im oberen Bereich eine Öffnung aufweist. Der Deckel 2 ist aus Metall oder Harz gefertigt und der Öffnung des Gehäuses 1 derart angepasst, dass er die Öffnung des Gehäuses schließt. Ein Aufnahmeraum 4 zur Aufnahme und Unterbringung des Fremdkörperauffangabschnitts 3 wird durch die Eingriffsverbindung des Gehäuses 1 und des Deckels 2 gebildet. Zusätzlich besitzt der Deckel 2 einen in Verbindung mit dem Aufnahmeraum 4 stehenden Kraftstoffeinlasskanal 21 und einen Kraftstoffauslasskanal 22, der in Verbindung mit einem später beschriebenen zentralen Kanal 69 steht.
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Der Fremdkörperauffangabschnitt 3 schließt erste und zweite Filterelemente 31, 32 ein, die so gestaltet sind, dass sie im Kraftstoff enthaltene Fremdkörper auffangen. Jedes der zwei Filterelemente 31, 32 ist im Wesentlichen als Ganzes in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet und ein Filterpapier ist abwechselnd gefaltet, um im Querschnitt rechtwinklig zu einer Achsrichtung ein chrysanthemenartiges Muster zu bilden. Das chrysanthemenartige Muster kann auch als eine rosettenartige Formation bezeichnet werden.
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Das erste und das zweite Filterelement 31, 32 sind koaxial in jeweils zylindrischer Form angeordnet. Mit anderen Worten, das zweite Filterelement ist 32 ist in der Strömungsrichtung des Kraftstoffs auf der in Bezug auf das erste Filterelement 31 stromab gelegenen Seite angeordnet.
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An jedem der zwei axialen Enden der zwei Filterelemente 2 ist eine erste Endplatte 51 und eine zweite aus Metall oder Harz gefertigte Endplatte 52 derart angeordnet, dass sie jeweils die Endflächen der zwei Filterelemente 31, 32 abdeckt. Die Endplatten 51, 52 und die zwei Filterelemente 31, 32 sind durch Adhesivklebemittel befestigt. Ein Zwischenkanal 61 ist in radialer Richtung zwischen den zwei Filterelementen 31, 32 ausgebildet und der zentrale Kanal 69 ist radial innerhalb des zweiten Filterelements 32 ausgebildet.
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Die erste Endplatte 51 ist an einer oberen Seite der zwei Filterelemente 31, 32 angeordnet. Ein Bypasskanal 7 ist in der ersten Endplatte 51 vorgesehen, um eine Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum 4 und dem Zwischenkanal 61 zu ermöglichen. Außerdem ist in der ersten Endplatte 51 ein der Auslassseite zugeordneter Verbindungskanal 511 vorgesehen, der eine Verbindung zwischen den Kraftstoffauslasskanal 22 und dem zentralen Kanal 69 gestattet. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere Bypasskanäle (wenigstens zwei Bypasskanäle 7) mit gleichem Abstand in Umfangsrichtung der ersten Endplatte ausgebildet. Beim Beispiel nach den 1 und 2 sind vier Bypasskanäle 7 in der ersten Endplatte 51 in gleichem Abstand in der Umfangsrichtung des kreisförmigen Zwischenkanals 6 vorgesehen.
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Der Bypasskanal 7 ist in einer Kraftstoffströmungsrichtung parallel zum ersten Filterelement 31 angeordnet. Das heißt, der vom Kraftstoffeinlasskanal 21 in den Aufnahmeraum 4 einströmende Kraftstoff kann durch das erste Filterelement 31 und den Zwischenkanal 61 strömen und zugleich unter Umgehung des ersten Filterelements 31 durch den Bypasskanal 7 und den Zwischenkanal 61 strömen. Dann strömt der in den Zwischenkanal 61 strömende Kraftstoff weiter zum zweiten Filterelement 32.
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Die Wirkungsweise und die Auswirkungen des Kraftstofffilters mit der obigen Konstruktion werden nun beschrieben. Wenn die zwei Filterelemente 31, 32 neu sind, durchquert ein großer Teil des durch den Kraftstoffeinlasskanal 21 in den Aufnahmeraum 4 einströmenden Kraftstoffs das Filterelement 31 zum Zwischenkanal 61, weil ein Druckverlust des durch das erste Filterelement strömenden Kraftstoffs vergleichsweise gering ist. Das heißt, dass in der Anfangsphase der Betriebsdauer des Kraftstofffilters nur ein Bruchteil des Kraftstoffs veranlasst wird, über den Bypasskanal 7 zu strömen, und dass deshalb ein großer Teil des in den Aufnahmeraum 4 strömenden Kraftstoffs das erste Filterelement 31 durchquert. Deshalb werden im Kraftstoff enthaltene Fremdkörper hauptsächlich vom ersten Filterelement 31 aufgefangen, wenn die zwei Filterelemente 31, 32 relativ neu sind. Dann durchquert der in den Zwischenkanal 31 einströmende Kraftstoff weiter das zweite Filterelement 32 und erreicht den Kraftstoffauslaßkanal 22 über den zentralen Kanal 69.
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Wenn der Druckverlust des das erste Filterelement 31 durchquerenden Kraftstoffs wegen der Zunahme der Menge der vom ersten Filterelement 31 aufgefangenen Fremdkörper zunimmt, nimmt der Anteil des das erste Filterelement 31 durchquerenden Kraftstoffs ab und der Anteil des den Bypasskanal 7 durchquerenden Kraftstoffs zu. Außerdem strömt, wenn der Druckverlust des durch das erste Filterelement 31 strömenden Kraftstoffs größer wird als ein Schwellenwert, der meiste des über den Kraftstoffeinlasskanal 21 in den Aufnahmeraum 4 strömenden Kraftstoffs durch den Bypasskanal 7 und den Zwischenkanal 61 in das zweite Filterelement 32, und die im Kraftstoff enthaltenen Fremdkörper werden hauptsächlich vom zweiten Filterelement 32 aufgefangen. Das heißt, dass in diesem Falle der Kraftstoff im Aufnahmeraum 4 überwiegend nicht das erste Filterelement durchquert, sondern durch den Bypasskanal 7 in den Zwischenkanal 61 strömt.
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Wie oben beschrieben, werden in einer anfänglichen Gebrauchsperiode des Kraftstofffilters die Fremdkörper hauptsächlich vom ersten Filterelement 31 aufgefangen, und die Fremdkörper im Kraftstoff können dann hauptsächlich vom zweiten Filterelement 32 aufgefangen werden, wenn die Menge der im ersten Filterelement 31 enthaltenen Fremdkörper zunimmt. Deshalb kann die Produktlebenszeit des gesamten Kraftstoffilters wirkungsvoll verlängert werden.
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Des weiteren kann die wirksame Filterfläche der Filterelemente 31, 32 in Bezug auf den Montageraum der Filterelemente 31, 32 maximiert werden, weil die zwei zylindrischen Filterelemente 31, 32 koaxial angeordnet sind.
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Außerdem durchquert der Kraftstoff stets das zweite Filterelement 32 zu seiner Filtrierung, weil kein Kanal zu einer Umgehung des zweiten Filterelements vorgesehen ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Bypasskanal 7 in der ersten Endplatte 51 ausgebildet, um sich in einer zur Achsrichtung der Filterelemente 31, 32 parallelen Richtung zu erstrecken, so dass der Kraftstoff in einer zur Achsrichtung parallelen Richtung durch den Bypasskanal 7 strömt. Jedoch kann der Bypasskanal 7 in der zweiten Endplatte 52 ausgebildet sein. Beispielsweise kann, wie bei einer in 3 gezeigten ersten Abwandlung, der Bypasskanal 7 derart vorgesehen sein, dass er sich in einer zur Achsrichtung parallelen Richtung erstreckt, um eine Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum 4 und dem Zwischenkanal 61 herzustellen. In diesem Falle kann der Kraftstoff durch den Bypasskanal 7 in der zur Achsrichtung parallelen Richtung strömen. Alternativ kann, wie bei einer in den 4 und 5 gezeigten zweiten Abwandlung, der Bypasskanal 7 derart vorgesehen sein, dass er sich in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung erstreckt, um eine Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum 4 und dem Zwischenkanal 61 herzustellen. In diesem Falle kann der Kraftstoff durch den Bypasskanal 7 in der zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung strömen.
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Zusätzlich kann der Bypasskanal 7 im ersten Filterelement 31 vorgesehen sein, um sich in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung zu erstrecken, und der Aufnahmeraum 4 und der Zwischenkanal 61 können mit einander, wie in 4 gezeigt, durch den im ersten Filterelement 31 vorgesehenen Bypasskanal 7 verbunden sein.
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Das heißt, bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und deren Abwandlungen ist der Bypasskanal 7 derart vorgesehen, daß der Aufnahmeraum 4 auf einer stromauf gelegenen Seite des ersten Filterelements 31 über den Bypasskanal 7 mit dem Zwischenkanal 61 verbunden ist, der sich auf einer stromab gelegenen Seite des ersten Filterelements 31 befindet. Deshalb kann der Kraftstoff das erste Filterelement 31 über den Bypasskanal 7 umgehen, wenn der Druckverlust des ersten Filterelements 31 größer wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Die 6 zeigt einen Teil eines Kraftstofffilters der zweiten Ausführungsform. In 6 bezeichnet „O” die Achse des Kraftstofffilters. Bei der zweiten Ausführungsform werden hauptsächlich die Teile beschrieben, die gegenüber der ersten Ausführungsform verschieden sind.
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Bei der oben beschriebenen, ersten Ausführungsform und deren Abwandlungen ist ein äußeres Umfangsende der ersten Endplatte 51 von einer inneren Oberfläche des Gehäuses 1 getrennt und ein äußeres Umfangsende der zweiten Endplatte 52 ist ebenso, ähnlich der ersten Endplatte 51, von der inneren Oberfläche des Gehäuses 1 getrennt. Jedoch ist bei der zweiten Ausführungsform das äußere Umfangsende der zweiten Endplatte 52 so angeordnet, dass es, wie in 6 gezeigt, die innere Oberfläche des Gehäuses 1 berührt, während das äußere Umfangsende der ersten Endplatte 51 von einer inneren Oberfläche des Gehäuses 1 getrennt ist. Deshalb wird der Aufnahmeraum 4 des Gehäuses 1 durch die zweite Endplatte 52 in einen ersten Aufnahmeraum 41 an der oberen Seite und einen zweiten Aufnahmeraum 42 an der unteren Seite geteilt. Außerdem ist das äußere Umfangsende der zweiten Endplatte 52 mit einem O-Ring 521 versehen, um den Spalt zwischen der inneren Oberfläche des Gehäuses 1 und der zweiten Endplatte 52 abzudichten.
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In der zweiten Endplatte 52 ist ein Auslass 522 zur Ableitung von Kondenswasser im Zwischenkanal 61 zum zweiten Aufnahmeraum 42 ausgebildet. Das erste Filterelement 31 ist so gestaltet, dass es eine Funktion zur Kondensierung von Wasser vom ersten Aufnahmeraum 4 besitzt, und das zweite Filterelement 32 ist so gestaltet, dass es eine Funktion zur Abweisung von Wasser besitzt. Beim Kraftstofffilter der zweiten Ausführungsform können die anderen Teile jenen des Kraftstofffilters ähnlich sein, der bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
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Die Wirkungsweise und die Auswirkungen des Kraftstofffilters gemäß der zweiten Ausführungsform werden nun beschrieben. In der Darstellung der 6 zeigen mit W bezeichnete kreisförmige oder elliptische, unterbrochene Linien im Kraftstoff enthaltene Tropfen von kondensiertem Wasser, und F bezeichnet die Fließrichtung des kondensierten Wassers.
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Wenn das eine kondensierende Funktion besitzende erste Filterelement 31 den vom ersten Aufnahmeraum 41 zuströmenden, Wasser enthaltenden Kraftstoff empfängt, kondensiert das erste Filterelement 31 das Wasser im Kraftstoff, während der der Kraftstoff das erste Filterelement 31 durchquert. Dann durchdringt wegen der wasserabweisenden Funktion des zweiten Filterelements 32 im Wesentlichen das zweite Filterelement 32 nicht. Deshalb tropft das Kondenswasser durch sei eigenes Gewicht vom ersten Filterelement 31 abwärts in den Zwischenkanal 61, um durch den Auslass 522 in den zweiten Aufnahmeraum 42 zu fließen, ohne in das zweite Filterelement 32 zu strömen. Das Wasser wird dann im zweiten Aufnahmeraum 42 gespeichert.
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Zudem strömt von dem Wasser enthaltenden Kraftstoff im ersten Aufnahmeraum 41 ein Teil des Kraftstoffs über den Bypasskanal 7 in den Zwischenkanal 61, um an einem äußeren Umfang des zweiten Filterelements 32 kondensiert zu werden, und das Kondenswasser tropft durch sein eigenes Gewicht ab, um durch den Auslass 522 in den zweiten Aufnahmeraum 42 zu fließen. Das Wasser wird dann im zweiten Aufnahmeraum 42 gespeichert.
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Der wasserfreie Kraftstoff durchquert dann das zweite Filterelement 32 um den Kraftstoffauslasskanal 22 (siehe 1) über den zentralen Kanal 69 zu erreichen.
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Gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform werden durch Verwendung der Filterelemente 31, 32 Fremdkörper und Wasser, die im Kraftstoff enthalten sind, ausgefiltert und es wird dadurch eine Beschädigung der Präzisionsteile, wie der Einspritzdüsen, sicherer verhindert.
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(Dritte Ausführungsform)
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Es wird nun eine dritte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben. Die 7 zeigt einen Teil eines Kraftstofffilters nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es wird hauptsächlich nur der Unterschied zur zweiten Ausführungsform beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform können die anderen Teile jenen der oben beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsform ähnlich sein.
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Bei der dritten Ausführungsform ist, wie in 7 gezeigt, zusätzlich zu dem in der zweiten Endplatte 52 vorgesehenen Auslass 522 als einem ersten Auslass die zweite Endplatte 52 mit einem zweiten Auslass 523 zum Ablassen des im ersten Aufnahmeraum 4 gespeicherten Wassers in den zweiten Aufnahmeraum 42 vorgesehen. Das heißt, der zweite Auslass 523 gestattet eine Verbindung, zwischen dem ersten Aufnahmeraum 41 und dem zweiten Aufnahmeraum 42. Außerdem ist bei der dritten Ausführungsform das erste Filterelement 31 auch so gestaltet, dass es zusätzlich zu dem mit einer wasserabweisenden Funktion ausgestatteten zweiten Filterelement 32 eine wasserabweisende Funktion aufweist.
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Die Wirkungsweise und die Auswirkung des Kraftstofffilters gemäß der dritten Ausführungsform werden nun beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform kann aufgrund der wasserabweisenden Funktion des ersten Filterelements Wasser daran gehindert werden, durch das erste Filterelement 31 hindurchzutreten. Deshalb wird indem vom ersten Aufnahmeraum 41 dem ersten Filterelement 31 zuströmenden Kraftstoff enthaltenes Wasser außerhalb des ersten Filterelements 31 kondensiert, so dass es über den zweiten Auslass 523 vertikal abwärts in den zweiten Aufnahmeraum 42 tropft, ohne im wesentlichen in das erste Filterelement einzufließen. Das Wasser wird dann im zweiten Aufnahmeraum 42 gespeichert.
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Andererseits wird das in dem über den Bypasskanal 7 in den Zwischenkanal 61 strömenden Kraftstoff enthaltene Wasser außerhalb des zweiten Filterelements 32 kondensiert und tropft vertikal abwärts durch sein eigenes Gewicht über den Auslass 522 in den zweiten Aufnahmeraum 42. Das Wasser wird dann im zweiten Aufnahmeraum 42 gespeichert.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist Durchtrittsquerschnitt des zweiten Auslasses 523 kleiner bemessen als der Durchtrittsquerschnitt des Bypasskanals 7. Wegen dieser Gestaltung kann die Kraftstoffmenge, die vom zweiten Auslass über den zweiten Aufnahmeraum 42 in den Zwischenkanal 61 strömt, gesteuert werden, wodurch es dem kondensierten Wasser auf dem äußeren Umfang des zweiten Filterelements 32 ermöglicht wird, leichter nach unten zu tropfen. Außerdem ist, wie in 7 gezeigt, der Durchtrittsquerschnitt des ersten Auslasses 522 kleiner bemessen als der Durchtrittsquerschnitt des Zwischenkanals 61.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden Fremdkörper wie auch Wasser, die im Kraftstoff enthalten sind, wirkungsvoll gefiltert und aus dem Kraftstoff entfernt, wodurch mit größerer Sicherheit jegliche Beschädigung der Präzisionsteile, wie der Einspritzdüsen und dergleichen, verhindert werden kann. Bei der dritten Ausführungsform können die anderen Teile jenen der oben beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsform ähnlich sein.
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(Vierte Ausführungsform)
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Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben. Die 8 zeigt einen Teil eines Kraftstofffilters der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die 9 ist eine Seitenansicht, die den Kraftstofffilter in Richtung des Pfeils C in 8 gesehen zeigt. Hauptsächlich wird nur der Unterschied zur ersten Ausführungsform beschrieben.
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Bei der vierten Ausführungsform ist ein Fremdkörperauffangabschnitt 3 derart gestaltet, dass er, wie in den 8 und 9 gezeigt, erste bis dritte Filterelemente 31, 32, 33 einschließt, um im Kraftstoff enthaltene Fremdkörper aufzufangen. Jedes der Filterelemente 31 bis 33 ist im Wesentlichen als ein Zylinder geformt, mit einem zu einer Krause gefalteten Filterpapier. Der Querschnitt der Filterelemente 31 bis 33 rechtwinklig zu ihrer Achse gleicht somit einer Chrysantheme.
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Die drei Filterelemente 31 bis 33 sind koaxial mit einander angeordnet. Zweckmäßig ist das zweite Filterelement 32 radial innerhalb des ersten Filterelements 31 und das dritte Filterelement 33 radial innerhalb des zweiten Filterelements 32 angeordnet. Überdies sind das erste Filterelement 31, das zweite Filterelement 32 und das dritte Filterelement 33 in dieser Reihenfolge in Strömungsrichtung von der stromauf gelegenen Seite zur stromab gelegenen Seite angeordnet.
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Bei der obigen Anordnung ist ein erster Zwischenkanal 61 in radialer Richtung zwischen dem ersten Filterelement 31 und dem zweiten Filterelement 32 und ein zweiter Zwischenkanal 62 in radialer Richtung zwischen dem zweiten Filterelement 32 und dem dritten Filterelement 33 angeordnet, und der zentrale Kanal 69 ist innerhalb des dritten Filterelements 33 ausgebildet.
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Die erste Endplatte 51 ist mit einem ersten Bypasskanal 71 versehen, der die Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum 4 und dem ersten Zwischenkanal 61 gestattet, und mit einem zweiten Bypasskanal 72, der die Verbindung zwischen dem ersten Zwischenkanal 61 und dem zweiten Zwischenkanal 62 gestattet. Der erste Bypasskanal 71 und der zweite Bypasskanal 72 sind derart angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung der ersten Endplatte 51 um annähernd 180° gegeneinander versetzt sind. Bei der vierten Ausführungsform ist ein einzelner erster Bypasskanal 71 relativ radial außerhalb angeordnet und ein einzelner zweiter Bypasskanal 72 relativ radial einwärts in einer Position angeordnet, die gegenüber der Position des ersten Bypasskanals 71 in Umfangsrichtung um 180° versetzt ist.
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Der erste Bypasskanal 71 ist parallel zum ersten Filterelement 31 in der Strömungsrichtung angeordnet, wodurch es dem Kraftstoff im Aufnahmeraum 4 ermöglicht ist, unter Umgehung des ersten Filterelements 31 durch den ersten Bypasskanal 71 in den ersten Zwischenkanal 61 zu strömen. Mit anderen Worten, der erste Bypasskanal 71 ist in der ersten Endplatte 51 (oder dem ersten Filterelement 31) vorgesehen, um den Kraftstoff zu veranlassen, über den ersten Bypasskanal 71 in den ersten Zwischenkanal 61 zu strömen.
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Außerdem ist der zweite Bypasskanal 72 parallel zum zweiten Filterelement 32 in der Strömungsrichtung angeordnet, wodurch es dem Kraftstoff im ersten Zwischenkanal 61 gestattet wird, unter Umgehung des zweiten Filterelements 32 durch den zweiten Bypasskanal 72 in den zweiten Zwischenkanal 62 zu strömen. Mit anderen Worten, der zweite Bypasskanal 72 ist in der ersten Endplatte 51 (oder dem zweiten Filterelement 32) um den Kraftstoff im ersten Zwischenkanal 61 zu veranlassen, das zweite Filterelement 32 zu umgehen und den Kraftstoff zu veranlassen, über den zweiten Bypasskanal 72 in den zweiten Zwischenkanal 62 zu strömen.
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Die Wirkungsweise und die Wirkung des Kraftstofffilters gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden nun beschrieben. Wenn die drei Filterelemente 31, 32, 33 neu sind, strömt ein großer Teil des über den Kraftstoffeinlasskanal 21 einströmenden Kraftstoffs durch das erste Filterelement 31 in den ersten Zwischenkanal 61, weil der Druckverlust des das erste Filterelement 31 durchquerenden Kraftstoffs gering ist. In diesem Falle hat der über den ersten Bypasskanal 71 in den ersten Zwischenkanal 61 einströmende Kraftstoff einen Reibungsverlust wegen seines geringen Durchtrittsquerschnitts. Deshalb werden im Kraftstoff befindliche Fremdkörper hauptsächlich vom ersten Filterelement 31 aufgefangen, wenn die drei Filterelemente 31, 32, 33 neu sind.
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Zudem strömt ein großer Teil des in den ersten Zwischenkanal 61 einströmenden Kraftstoffs über das zweite Filterelement 32 in den zweiten Zwischenkanal 62 wegen des geringen Druckverlusts des Kraftstoffs beim Durchqueren des zweiten Filterelements 32. Dann strömt der Kraftstoff im zweiten Zwischenkanal 61 in den Kraftstoffauslasskanal 22, nachdem er das dritte Filterelement 33 und den zentralen Kanal 69 durchströmt hat.
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Dann, wenn der Druckverlust des das erste Filterelement 31 durchströmenden Kraftstoffs entsprechend der Zunahme der Menge der vom ersten Filterelement 31 aufgefangenen und zurückgehaltenen Fremdkörper zunimmt, nimmt die Menge des durch das erste Filterelement 31 hindurchtretenden Kraftstoffs ab, während die Menge des in den ersten Bypasskanal 71 strömenden Kraftstoffs zunimmt. Mit anderen Worten, ein großer Teil des in den Aufnahmeraum 4 über den Kraftstoffeinlasskanal 21 einströmenden Kraftstoffs strömt durch den ersten Bypasskanal 71 und den ersten Zwischenkanal 61, und die im Kraftstoff enthaltenen Fremdkörper werden hauptsächlich durch das zweite Filterelement 32 aufgefangen, weil der Kraftstoff das erste Filterelement 31 umgeht.
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Des weiteren nimmt, wenn der Druckverlust des das zweite Filterelement 32 durchquerenden Kraftstoffs entsprechend der Zunahme der Menge der vom zweiten Filterelement 32 aufgefangenen und zurückgehaltenen Fremdkörper zunimmt, die Menge des durch das zweite Filterelement 32 hindurchtretenden Kraftstoffs ab, während die Menge des in den zweiten Bypasskanal 72 strömenden Kraftstoffs zunimmt. Mit anderen Worten, der gesamte Kraftstoff im zweiten Zwischenkanal 62 durchquert das dritte Filterelement 33 und die im Kraftstoff enthaltenen Fremdkörper werden vom dritten Filterelement 33 aufgefangen.
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Wie oben beschrieben, werden die Fremdkörper bei einer frühen Gebrauchsperiode des Kraftstofffilters vom ersten Filterelement 31 aufgefangen. Dann werden die Fremdkörper im Kraftstoff, wenn die Menge der vom ersten Filterelement 31 aufgefangenen und festgehaltenen Fremdkörper über einen Schwellenwert hinaus zunimmt, hauptsächlich vom zweiten Filterelement 32 aufgefangen, das in der Strömungsrichtung des Kraftstoffs einen Schritt stromab vom ersten Filterelement 31 angeordnet ist. Außerdem werden die Fremdkörper im Kraftstoff hauptsächlich durch das dritte Filterelement 33 aufgefangen, das in der Strömungsrichtung des Kraftstoffs einen Schritt stromab vom zweiten Filterelement 32 angeordnet ist, wenn die Menge der vom zweiten Filterelement 32 aufgefangenen und festgehaltenen Fremdkörper über einen Schwellenwert hinaus zunimmt. Deshalb kann die Produktlebensdauer des Kraftstofffilters wirkungsvoll verlängert werden.
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Weiterhin kann die Filterfläche der Filterelemente 31 bis 33 hinsichtlich des Einbauraums der Filterelemente 31 bis 33 maximal ausgebildet werden, weil die drei Filterelemente 31 bis 33 koaxial angeordnet sind.
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Außerdem durchströmt der Kraftstoff zu seiner Filterung immer das dritte Filterelement 33, weil kein Umgehungspfad für das in Bezug auf die Strömungsrichtung des Kraftstoffs am weitesten stromab gelegene dritte Filterelement 33 vorhanden ist.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. Die 10 zeigt einen Teil eines Kraftstofffilters gemäß der fünften Ausführungsform und die 11 einen Querschnitt längs der Linie D-D in 10. Bei der fünften Ausführungsform werden hauptsächlich Teile beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
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Wie in den 10 und 11 gezeigt, ist bei der fünften Ausführungsform eine Fremdkörperauffangeinheit 3 derart ausgebildet, dass sie einen wirbelförmigen Raum in Übereinstimmung mit einer wirbelartigen Anordnung eines Filterpapiers aufweist, und der wirbelförmige Raum durch ein Trennelement 39 in eine Mehrzahl von längs der Wirbelrichtung voneinander getrennten Räumen unterteilt ist.
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Bei der obigen Struktur wird ein Ring des Filterpapiers als ein Filterelement eingesetzt, so dass bei der vorliegenden Ausführungsform Filterelemente 301 bis 315 vom ersten bis zum fünfzehnten zur Verfügung stehen. Das Filterpapier in der in radialer Richtung äußersten Position ist das erste Filterelement 301 und das Filterpapier in der in radialer Richtung innersten Position ist das fünfzehnte Filterelement 315. Diese Filterelemente 301 bis 315 sind in dieser Reihenfolge in der Strömungsrichtung des Kraftstoffs von der stromauf gelegenen Seite bis zur stromab gelegenen Seite angeordnet.
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Außerdem ist ein erster Zwischenkanal 601 zwischen dem ersten Filterelement 301 und dem zweiten Filterelement 302 in radialer Richtung angeordnet und ein zweiter Zwischenkanal 602 ist zwischen dem zweiten Filterelement 302 und dem dritten Filterelement 303 in radialer Richtung angeordnet. Zusätzlich sind ein dritter bis vierzehnter Zwischenkanal 603 bis 614 jeweils zwischen zwei benachbarten der Filterelemente 303 bis 315 zwischen dem dritten und fünfzehnten Filterelement ausgebildet und der zentrale Kanal 69 ist radial innerhalb des fünfzehnten Filterelements 315 ausgebildet.
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Das erste Filterelement 301 ist mit einem ersten Bypasskanal 701 als einzelnes Loch zur Verbindung des Aufnahmeraums 4 und des ersten Zwischenkanals 601 in einer Position versehen, die sowohl dem Trennelement 39 als auch der ersten Endplatte 51 eng benachbart ist. Der erste Bypasskanal 701 ist in der Strömungsrichtung parallel zum ersten Filterelement 301 derart angeordnet, dass der über den Kraftstoffeinlasskanal 21 (siehe 1) in den Aufnahmeraum 4 einströmende Kraftstoff unter Umgehung des ersten Filterelements 301 in den ersten Zwischenkanal 601 einströmen kann. Das heißt, der Kraftstoff umgeht das erste Filterelement 301, indem er durch den ersten Bypasskanal 701 strömt.
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Des weiteren ist das zweite Filterelement 302 mit einem zweiten Bypasskanal 702 als einzelnes Loch zur Verbindung zwischen dem ersten Zwischenkanal 601 und dem zweiten Zwischenkanal 602 in einer Position versehen, die sowohl dem Trennelement 39 als auch der ersten Endplatte 51 eng benachbart ist. Der zweite Bypasskanal 702 ist in Strömungsrichtung des Kraftstoffs parallel zum zweiten Filterelement 302 derart angeordnet, dass der in den ersten Zwischenkanal 601 einströmende Kraftstoff in der Lage ist, über den zweiten Bypasskanal 702 in den zweiten Zwischenkanal 602 einzuströmen. Das heißt, der Kraftstoff umgeht das zweite Filterelement 302, indem er durch den zweiten Bypasskanal 702 strömt.
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Zudem sind die Bypasskanäle 703 bis 714 vom dritten bis zum vierzehnten Bypasskanal derart vorgesehen, daß sie zwischen zwei benachbarten Zwischenkanälen an Positionen des Filterpapiers eine Verbindung herstellen, die sowohl dem Trennelement 39 als auch der ersten Endplatte 51 eng benachbart sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Bypasskanäle 703 bis 714 vom dritten bis zum vierzehnten Bypasskanal als ein einzelnes Loch ausgebildet.
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Die Wirkungsweise und die Wirkung des Kraftstofffilters mit der obigen Konstruktion werden nun beschrieben. Wenn die Filterelemente 301 bis 315 alle neu sind, strömt ein großer Teil des über den Kraftstoffeinlasskanal 21 in den Aufnahmeraum 4 einströmenden Kraftstoffs durch das Filterelement 301 in den ersten Zwischenkanal 601 wegen eines kleinen Druckverlusts des durch das erste Filterelement 301 strömenden Kraftstoffs, wobei nur ein Bruchteil des Kraftstoffs durch den ersten Bypasskanal 701 abströmt. Deshalb werden im Kraftstoff enthaltene Fremdkörper hauptsächlich vom ersten Filterelement 301 aufgefangen, wenn alle der fünfzehn Filterelemente 301 bis 315 neu sind.
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Außerdem strömt ein großer Teil des in den ersten Zwischenkanal 601 einströmenden Kraftstoffs durch das zweite Filterelement 302 in den zweiten Zwischenkanal 602 aufgrund eines kleinen Druckverlusts des das zweite Filterelement 302 durchquerenden Kraftstoffs. Im Wesentlichen strömt in gleicher Weise der Kraftstoff durch das dritte bis fünfzehnte Filterelement 303 bis 315 und den dritten bis vierzehnten Bypasskanal 703 bis 714, um den Kraftstoffauslasskanal 22 in 1 durch den zentralen Kanal 69 zu erreichen.
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Wenn der Druckverlust des das erste Filterelement 301 durchquerenden Kraftstoffs entsprechend der Zunahme der Menge der vom ersten Filterelement aufgefangenen und zurückgehaltenen Fremdkörper zunimmt, nimmt der Anteil des das erste Filterelement 301 durchströmenden Kraftstoffs ab und der Anteil des in den ersten Bypasskanal 701 einströmenden Kraftstoffs nimmt zu. Mit anderen Worten, ein großer Teil des über den Kraftstoffeinlasskanal 21 in den Aufnahmeraum 4 einströmenden Kraftstoffs erreicht und strömt durch den ersten Bypasskanal 701 und den ersten Zwischenkanal 601 in das zweite Filterelement 302, ohne durch das erste Filterelement 301 zu strömen. Zudem werden die im Kraftstoff enthaltenen Fremdkörper hauptsächlich durch das zweite Filterelement 302 aufgefangen. Im Wesentlichen in der gleichen Weise, wie die aufgefangenen und zurückgehaltenen Fremdkörper im stromauf gelegenen Filterelement zunehmen, werden durch das in Strömungsrichtung des Kraftstoffs einen Schritt stromab nachfolgende Filterelement die im Kraftstoff enthaltenen Fremdkörper aufgefangen.
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Wie oben beschrieben, benutzt der Filter gleichzeitig hauptsächlich ein Filterelement dazu, die im Kraftstoff enthaltenen Fremdkörper aufzufangen, wodurch die Produktlebensdauer verlängert wird. Mit anderen Worten, die Produktlebensdauer des Kraftstofffilters kann wirkungsvoll dadurch verbessert werden, dass jeweils in dieser Reihenfolge das erste bis fünfzehnte Filterelement benutzt wird.
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Zusätzlich ist das Filterpapier in einer wirbelartigen (schneckenförmigen) Gestalt angeordnet, um eine Mehrzahl von Filterelementen 301 bis 315 zu bilden, die voneinander durch das Trennelement 39 getrennt sind. Deshalb kann die Filterfläche in Relation zum Montageraum des Kraftstofffilters wirkungsvoll vergrößert werden.
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Des Weiteren strömt der Kraftstoff zur Filterung immer durch das fünfzehnte Filterelement 315, weil es keinen Weg gibt, der dem Kraftstoff die Umgehung des fünfzehnten Filterelements 315 ermöglicht, die sich in der Strömungsrichtung an der am meisten stromab gelegenen Stelle befindet.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, ist zu beachten, dass sich für den Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen ergeben. Solche Änderungen, Abwandlungen und zusammenfassende Schemata sind als innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegend zu verstehen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 9-310648 A [0004]
- JP 2004-245213 A [0004]
