JP2008511784A - 内燃機関の燃料フィルタ - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関のフィルタハウジングを備えた燃料フィルタであって、フィルタハウジング内において燃料フィルタの内部に、燃料から分離された水を集めることができる形式のものに関する。このような形式の燃料フィルタにおいて、可能な限り小さな構造容積において、可能な限り多量の分離された水を捕集するできることが望まれている。この課題を解決するために本発明の構成では、フィルタハウジングの燃料供給される領域であって、しかも分離された水が重力に基づいて落下することのできる領域から、液体管路（３）が、フィルタハウジングの外に位置する水捕集室（４）に通じており、この水捕集室（４）の上側領域が、そこに設けられた接続管路（５）を介して、内燃機関の燃料フィード管路（１）と接続されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の内燃機関の燃料フィルタに関する。

特にディーゼル燃料フィルタでは、通常、燃料に含まれた水は分離され、フィルタハウジングの内部において下に位置する室に集められ、所定の捕集量到達後に排出される。下に位置するフィルタハウジング領域に分離された水を集めることが可能であるのは、水が燃料に比べて大きな比重を有していて、水が予めフィルタ内部で分離可能な液滴に凝結されていると、燃料の下に沈降するからである。必要な液滴形成は、フィルタ内部において、自体公知の特殊な水分離処理によって実現もしくは促進されることができる。

液体フィルタの下側の室に沈降する水の容量は、公知のフィルタでは検出され、集められた水は所定可能な最大容量に達した後で確実に排出されるようになっている。

フィルタの下部に集められた水の流出を回避するために、ＧＢ２１２９３２９Ｂに基づいて公知の構成では、集められた水は極めて僅かな容積流において、内燃機関の吸気管に設けられたベンチュリノズルによって吸い出され、吸気と一緒に燃焼プロセスへと供給されるようになっている。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の燃料フィルタにおいて、フィルタの構造容積が、フィルタが水捕集室なしに占めるようなサイズを超えることなしに、大きな水捕集容量を提供することである。このようにして、分離された水を排出の前にまず初めに集めるフィルタを、内燃機関の特定の箇所に、つまり小さな取付けスペースしか利用できない箇所に、設置することができるようになることが、望まれている。

この課題を解決するために本発明による燃料フィルタでは、請求項１の特徴部に記載されたように構成されている。

本発明による燃料フィルタの別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。

本発明は次のような思想、すなわち、分離された水を、機関運転中に可能な限り簡単な形式で、フィルタとは別個の水捕集室に搬送するという思想に基づいている。燃料フィルタが、圧力下で該燃料フィルタに導入される燃料によって貫流されるような場合には、水捕集室が燃料フィルタとは別個に、燃料フィルタの底部と、燃料フィルタの下流に位置している燃料フィード管路への導入部との間における絞られた接続管路に配置されているだけで、十分である。燃料を吸い込む形式の燃料フィルタでは、それとは異なり、燃料フィルタと燃料フィード管路との間における前記接続管路にポンプを設けることが必要である。このようなポンプは、選択的に、前者の場合に相応して燃料が圧力下で貫流させられる燃料フィルタにおいても使用することができる。ポンプ装置もしくは吸込み装置としては、ベンチュリノズルが特に適している。水捕集室は、燃料フィルタから任意に離れた箇所に、つまり比較的大きな水捕集室容積のために十分な取付けスペースを利用できる箇所に、設けることができる。

本発明によればベンチュリノズルが、燃料を内燃機関の燃焼室に供給する燃料フィード管路に配属されており、この燃料流の少なくとも部分流によって貫流される。ベンチュリノズルによって水捕集室から吸い込まれる液体は、もっぱら燃料だけであることが望ましい。そのために、フィルタとは切り離された別個の水捕集室は、内燃機関の最初の運転開始時又はフィルタの交換後には燃料によって満たされる。この充満（Fluten）は、通常、「燃料フィルタの空気抜き（Kraftstofffilterentlueften）」と呼ばれる燃料フィルタの充満と同じように行われる。

燃料フィルタと、この燃料フィルタから離されているが燃料フィルタと管路によって接続されている水捕集室とが、燃料によって満たされると、燃料フィルタ内において分離された水の捕集は次のように行われる。

水分離のために汎用の形式で構成されている燃料フィルタの内部において、例えば清浄側で分離された水が、フィルタハウジングの下部に落下する。そして機関運転時に、燃料フィード管路に配属されたベンチュリノズルによって、有利には連続的に燃料が水捕集室の上側領域から吸い出される。これによって必然的に、同量の容積流が燃料フィルタの底部から引き出される。水と一緒にフィルタハウジングの底部から引き出された燃料は、水に比べて小さな比重に基づいて、必然的に水捕集室において上部領域に集まる。このようにして、特にベンチュリノズルとして形成されたフィードポンプによってはもっぱら燃料だけが吸い込まれ、水が吸い出されることはない。

基本的には、燃料フィルタの底部からは水を連続的に吸い出すことも断続的に吸い出すこともできる。分離された水を燃料フィルタから排出する場合において重要なことは、分離された水の「液滴形状（Troepfchenform）」がフィルタからの引出し時に失われないことである。それというのは、さもないと、フィルタから離された水捕集室内において、分離したままであることが望まれている水と燃焼とが再び混じり合うおそれがあるからである。このような再混合は、水がもはや十分に大きな「液滴形状」で存在していない場合に生じるおそれがあり、水がこのような「液滴形状」を維持していれば、水と燃料との異なった比重に基づいて両者は分離されている。連続的な運転時には、つまり燃料フィルタから容積流が連続的に吸い込まれている場合には、吸い込まれる容積流の所定量を選択することが可能であり、この所定量によって、機関運転中に燃料フィルタ内部において分離された水を燃料フィルタ内部において溜められることなしに、確実に排出させることができる。

断続的な運転の場合には、燃料フィルタ内において分離された水容量が所定可能な規定の値を上回らないようにすることが必要である。このことは例えば、燃料フィルタに設けられた水位センサによって達成することができる。

連続的な運転のためにも断続的な運転のためにも、水捕集室に水位センサが設けられていると有利であり、このように構成されていると、ベンチュリノズルに通じる接続管路への侵入のおそれが発生する前に、確実に水を水捕集室から抜くことができる。

水捕集室から水を排出するためには、例えば既に一般的に、燃料フィルタハウジングに直接組み込まれている水捕集室において知られているような構造的な手段を設けることができる。特に簡単な手段としては、水捕集室の底部領域にドレンプラグを設けることが挙げられる。

次に図面を参照しながら本発明の特に有利な実施例を説明する。

図１は、燃料フィルタと、この燃料フィルタから離れて位置する水捕集室とを概略的に示す図である。

ディーゼル燃料のフィード管路１には、燃料によって貫流される燃料フィルタ２が設けられている。燃料は図示の実施例では、燃料フィルタを通して吸い込まれる。

燃料フィルタ２の底部からは液体管路３が、タンクとして形成された水捕集室４に通じている。この液体管路３は水捕集室４に、該液体管路３が水捕集室４の下側の底部領域において開口するように、接続されている。水捕集室４の上側領域からは接続管路５が、燃料フィード管路１に設けられたベンチュリノズル６を介して、燃料フィード管路１の流れ空間に通じている。

水捕集室４は燃料フィルタ２から任意の距離をおいて設けることができ、この場合次のような状態位置、すなわち、燃料フィルタ２において分離された水が重力によって落下する、燃料フィルタ２の下側領域の上に位置するような状態位置を占めることができる。このような束縛されない位置関係は、ベンチュリノズル６として形成されたフィードポンプによって可能になり、このフィードポンプは、燃料フィルタ２の底部領域において引き出される液体を、場所的に高いレベル位置に問題なく圧送することができる。

水捕集室４の上側領域には水位センサ７が設けられている。水捕集室４の底部領域には通常のドレンプラグ８が設けられており、このドレンプラグ８の操作によって、水を水捕集室４から流出させることができる。接続管路５が水捕集室４に接続されている領域には、流出防止装置９が設けられていてもよく、この流出防止装置９によって、水捕集室４からはもっぱら燃料だけが流出し、接続管路５への水の流入を確実に防止することできる。

上に述べた装置は以下に記載のように運転されることができる。

内燃機関の最初の運転開始前に、燃料フィルタ２及び水捕集室４は燃料で満たされる。これは、通常ディーゼル機関において燃料フィルタ２の空気抜き時に行われるように、実施される。燃料フィルタ２と水捕集室４とが完全に満たされると、機関運転時にはまず初めもっぱら燃料だけが水捕集室４内に存在している。

本発明による装置の連続的な運転形式では、ベンチュリノズル６が吸込み管路に設計され、この吸込み管路によって次のことが、すなわち、燃料フィルタ２において分離された水が溜まり水（Wasserstau）を生ぜしめないように常に多量の液体を、液体管路３を通して燃料フィルタ２から取り出すことが、保証されている。溜まり水というはこの場合次のことを、すなわち、少なくとも平均的に、機関運転中にフィルタ内において燃料から分離されるのと、常に同じ量の水が管路３を通して引き出されねばならないことを、意味している。液体管路３を通して、分離された水は燃料と一緒に吸い出されて、水捕集室４に導入される。この液体搬送は、水の「液滴状態（Troepfchenzustand）」が維持されたままで行われねばならない。このようになっていることによって、水捕集室４において、そこで必要な燃料と水との分離がこの両液体の異なった比重に基づいて生じることが保証される。このような分離が液体管路３の相応な設計によって保証されていると、燃料を水捕集室４の上側領域に、水を水捕集室４の下側領域に収容することができる。これによって水捕集室４の上側領域からは常にもっぱら燃料だけが接続管路５を通してベンチュリノズル６に吸い込まれ、つまり、燃料が水捕集室４内にもはや存在しない状態になるまで、吸い込まれる。燃料を水との混合なしに吸い出すために、水捕集室４の内部において該水捕集室４の上側領域にもはや十分な燃料が存在しない臨界状態は、水捕集室４の上側領域に設けられた水位センサ７によって監視される。水位センサ７によってこの臨界状態が検出されると、水は水捕集室４から、車両のディーゼル機関において汎用の形式で除去され、水捕集室４は次いで再び燃料によって満たされることができる。

装置の断続的な運転も同様に可能であり、このような場合には、燃料フィルタ２の内部に付加的な水位センサが必要であり、この水位センサは、水が所定可能な最大水容量に達した場合に、水捕集室４への水の吸い出しを活性化する。

上に述べた実施例では、燃料フィルタ２の内部における水分離は清浄側において行われているので、水捕集室４を通して案内された燃料はここでは燃料フィード管路１の清浄側の領域に搬送される。水分離が燃料フィルタ２において未清浄側で行われる場合には、水捕集室４を通して案内された燃料はもちろん、燃料フィルタ２の未清浄側において燃料フィード管路１に供給されねばならない。

燃料フィルタを通る燃料が吸い込まれるのではなく押圧される場合には、ベンチュリノズル６の代わりに、単に絞られた燃料供給管路を、水捕集室４から延びる接続管路５から燃料フィード管路１への接続部において、ベンチュリノズル６の存在していた領域に設けることができる。

明細書及び特許請求の範囲に記載されたすべての構成は、それぞれ単独でも又は互いに任意に組み合わせられてもよい。

燃料フィルタと、この燃料フィルタから離れて位置する水捕集室とを概略的に示す図である。

Claims (7)

1. 内燃機関のフィルタハウジングを備えた燃料フィルタであって、フィルタハウジング内において燃料フィルタの内部に、燃料から分離された水を集めることができる形式のものにおいて、
   フィルタハウジングの燃料供給される領域であって、しかも分離された水が重力に基づいて落下することのできる領域から、液体管路（３）が、フィルタハウジングの外に位置する水捕集室（４）に通じており、
   水捕集室（４）の上側領域が、そこに設けられた接続管路（５）を介して、内燃機関の燃料フィード管路（１）と接続されていることを特徴とする、内燃機関の燃料フィルタ。
2. フィルタハウジングと燃料フィード管路（１）との間の流路に、フィードポンプが設けられている、請求項１記載の燃料フィルタ。
3. フィードポンプが、燃料フィード管路（１）内に設けられたベンチュリノズル（６）として形成されていて、該ベンチュリノズル（６）を介して接続管路（５）が燃料フィード管路（１）に開口している、請求項２記載の燃料フィルタ。
4. フィードポンプのフィード管路が、連続的に搬送される燃料流のために設計されており、燃料フィルタ（２）の運転時にフィルタ内部において分離される少なくとも平均的に落下する水量が、フィルタハウジングから残らず排出され得るようになっている、請求項２又は３記載の燃料フィルタ。
5. 水捕集室（４）の底部領域に、閉鎖可能な流出開口が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料フィルタ。
6. 水捕集室（４）の上側領域に水位センサ（７）が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料フィルタ。
7. 水捕集室（４）から延びる接続管路（５）の前であって、水捕集室（４）から接続管路（５）に通じる領域に、水分離兼流出防止装置が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料フィルタ。

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