JP4397949B2 - 自動車 - Google Patents

Description

本発明は燃料システム及び燃料から水を分離するための水分分離フィルタを備える自動車に関する。

一般的な交通に使用される自動車の燃焼エンジンは、汚染物質を含む可能性のある一般的な市販の燃料で作動する。燃料中の汚染物質は、エンジンを損傷し、又は少なくともその性能を損ないかねない。汚染物質は、微粒子、ガス又は液体の形状である。燃料中の汚染物質は、エンジンが作動できなくなるほどエンジンの性能を損なうおそれがある。たとえば、ディーゼル燃料内の少量の水でさえディーゼルエンジンが機能するのを妨げる可能性があることが知られている。燃料中の微粒子は、磨耗の増加を生じることによりエンジンを損傷し、又はエンジン内の燃料ダクトを詰まらせることによってエンジンの稼動を停止させる。

エンジン内の微粒子は、業界の専門家によく知られた微粒子フィルタによって濾過されて除去できる。微粒子フィルタは、それが濾過して除去した微粒子によって何度も詰まらされ、したがって定期的に交換する必要がある。燃料中の水は、水分分離燃料フィルタによって濾過されて除去できる。

米国特許第５，３５５，８６０号は、ディーゼルエンジン用の燃料システムを記載している。燃料システムはそれ自体が微粒子フィルタ及び水分分離フィルタを備える第１の燃料フィルタ手段を有している。水分分離フィルタには、水分分離フィルタ内に蓄積する水の除去のためのバルブが設けられている。

前記米国特許による解決策によると、自動車が動作していないとき水を除去しなければならず、水が除去されるとき適切な機器が利用可能でなければならない。さらに水分分離フィルタから水を分離する必要があることをどのように自動車の運転手に気付かせるかの記載が全くない。

本発明の１つの目的は、水分分離フィルタを備える燃料システムを備える自動車を提供することであり、それにより、水分分離フィルタからの水の除去が技術の現状と比べて別の様式で行われる。

本発明の別の目的は、自動車用の燃料システムを提供することであり、その燃料システムは水分分離フィルタを備え、水分分離フィルタからの水の除去が技術の現状と比べて別の様式で行われる。

本発明の基本的な考え方は、燃料から分離された水を燃料タンクに戻すことである。

本発明は主に、ディーゼル駆動の自動車に関するが、その他の自動車に適用可能でもある。

本発明の第１の態様は、エンジン、及びエンジンに燃料を供給する燃料システムを備える自動車に関連していて、燃料システムは、燃料タンク、燃料タンクとエンジンの間に配置された燃料経路、及び燃料から水を分離するために燃料経路に配置された水分分離フィルタを備え、水分分離フィルタは排水部を備える。自動車は、水分分離フィルタからの水を燃料タンクに導くための排水経路によって排水部が燃料タンクに連結されることを特徴とする。

本発明による自動車には、水分分離フィルタ内で分離された水を貯蔵するための単純な解決策が提供される。こうして、水が燃料タンクに貯蔵され、燃料タンクにあまりにも多くの水が蓄積した場合にそこから水を抜き取ることができる。抜取りは、環境的に安全な抜取りを行うことができる作業場で有利に行われる。

自動車は、燃料タンクから水分分離フィルタへの燃料の流れを防止するための排水経路に配置された排水チェックバルブを備える。そのような排水チェックバルブは、燃料が排水経路を通って間違った方向に導かれるのを防止するのを可能にする。そのような場合には、排水チェックバルブは、水が水分分離フィルタからのみ燃料タンクに導かれ、燃料タンクから水分分離フィルタに排水経路を介して燃料が流れるのを防止するように設計されている。

自動車は、水分分離フィルタからの水の流れが燃料タンクと水分分離フィルタの間の圧力差によってもたらされるように設計される。圧力差は、比較的単純な手段によってもたらすことができるので、これは問題の有利な解決方法である。

自動車は、供給ポンプが電力供給されたとき燃料タンクからエンジンに燃料を供給するために燃料経路の水分分離フィルタとエンジンの間に配置された供給ポンプと、燃料経路の水分分離フィルタと燃料タンクの間に配置された第１の燃料チェックバルブとを備え、それによって、供給ポンプの電源供給が停止した時、燃料がエンジンから燃料タンクに向かう方向に供給ポンプを通って流れることができるようになり、その結果、供給ポンプが電源供給された時、燃料タンク内の圧力に対する負圧が水分分離フィルタ内に生じ、供給ポンプの電力供給が停止した時、燃料タンク内の圧力に対する正圧が水分分離フィルタ内に生じる。そのような自動車の場合、供給ポンプが止められた時、水分分離フィルタ内が燃料タンク内よりも高圧になり、その結果、水を水分分離フィルタから取り出すことができる。燃料システムは、水の全てが実質的に水分分離フィルタから取り出されるまで水の流れが継続するように有利に設計されている。

自動車は、供給経路と燃料タンクの間の戻り経路と、供給ポンプが電力供給された時、供給経路内に燃料タンク内よりも高い圧力をもたらすように戻り経路に配置された狭窄部とを備えてもよい。そのような戻り経路によって、供給経路への燃料の一様な流れを維持するのがより容易になる。狭窄部によって、供給経路内の圧力が維持されるのが可能になる。

自動車は、供給ポンプと並列に配置された圧力調整器をさらに備えてもよい。圧力調整器は、供給経路内の一様な圧力を維持するためのより容易な手段である。

自動車は、供給経路とエンジンの間に配置された高圧ポンプも備えてもよい。そのような高圧ポンプは、燃料をエンジンに高圧で供給する。エンジンのタイプに応じて、供給ポンプは、十分高い圧力でエンジンに直接的に燃料を供給することができるが、燃料が非常に高い圧力である必要がある場合には、個別の高圧ポンプを必要とする。非常に高い圧力で燃料を供給される必要のあるそのようなエンジンの１つの例には、高圧になった燃料が各シリンダに配置された噴射器と呼ばれるものを介して各シリンダに分配される「コモンレール」エンジンと呼ばれるものがある。

自動車は、排水経路の水分分離フィルタと燃料タンクの間に配置された排水ポンプを備えてもよい。これは、水分分離フィルタから燃料タンクに水を導く別の方式であり、供給ポンプが電力供給されたがどうかに依存しない。

自動車は、燃料タンクの水位を検出するための水位センサを備えてもよい、それによって、エンジンをもはや作動できなくする可能性のある、燃料タンクへの過剰な水の蓄積が防止される。水位センサは、燃料タンク内の水位が高くなり始める前に運転者に警告する警告表示器に有利に連結される。警告表示器は、たとえば、警告灯又はブザーであってもよい。

本発明の第２の態様は、自動車のエンジンに燃料を供給する燃料システムに関連する。燃料システムは、燃料タンク、燃料タンクに連結されエンジンに連結されるようになされた燃料経路、及び燃料から水を分離するために燃料経路に配置された水分分離フィルタとを備え、水分分離フィルタは排水部を備える。燃料システムは、水分分離フィルタからの水を燃料タンクに導くための排水経路によって排水部が燃料タンクに連結されることを特徴とする。

本発明の第２の態様による燃料システムは、本発明の第１の態様による自動車に関連して上記に述べたものと同様の利点をもたらす。

本発明の第１の態様による自動車に関連して上記に述べた従属請求項による特徴は、そこに述べたものと同様の利点を有する本発明の第２の態様による燃料システムと結合されることもできる。

本発明の実施例が、添付の図面を参照して下記に述べられる。

本発明の下記の実施例の説明では、同じ参照符号によって様々な実施例での同様の部品が示される。

図１は、本発明の実施例による自動車１を概略的に示す。自動車１は、エンジン２、及びエンジン２に燃料を供給する燃料システム３を備える。燃料システムは、図２により詳細に示される。

図２は、本発明の第１の実施例による燃料システム３の流れ図である。燃料システム３は、燃料タンク４、供給経路５、及び燃料タンク４と供給経路５の間に燃料を導くように配置された燃料経路６を備える。供給経路５は、エンジン２に高圧で燃料を供給するようにされた高圧ポンプ７に連結されている。高圧ポンプからの燃料は、その後、周知の態様でエンジン内に分配される。燃料システム３は、燃料経路６に配置され、燃料タンク４から供給経路５に燃料をポンプ給送するようにされた供給ポンプ８をさらに備える。

水分分離フィルタ９は、供給ポンプ８から上流側の燃料経路６に配置され、水分分離フィルタ９を通って供給される燃料から水を分離するようにされている。水分分離フィルタ９は、予め周知であり、又は将来に発明される任意のタイプの水分分離フィルタであることができる。水分分離フィルタ９の機能及び構造は予め周知であるので、そのより詳しい説明はここでは行わない。水分分離フィルタ９は排水部１０を備え、そこに排水経路１１が連結される。排水チェックバルブ１２は排水経路１１に配置され、水などの液体のみが水分分離フィルタ９から離れる方向に流れることができるようにする。戻り経路１３が供給経路５と燃料タンク４の間に配置され、狭窄部１４が戻り経路１３に配置される。狭窄部１４により、そこから下流方向がより低い圧力になる。排水経路１１は、戻り経路１３及び排水経路が連結点１５と燃料タンク４の間の共通経路を構成するように、狭窄部１４から下流側の連結点１５で戻り経路１３に連結される。圧力調整器１６が供給ポンプ８と並列に配置され、供給経路５の圧力を調整するようにされている。燃料システム３は、燃料経路の供給ポンプ８と供給経路５の間に配置され、燃料から微粒子を濾過して除去するようにされた微粒子フィルタ１７をさらに備える。第１のチェックバルブ１８が燃料経路６の分離フィルタ９から上流側に配置される。水位センサ１９が、燃料タンク４の水位を測定するために燃料タンク４に配置される。水位センサ１９は、自動車の運転者に水位が高いかどうか表示する警告表示器２０に連結されている。警告表示器は、音及び／又は音波信号を出すようにされてもよく、たとえばブザー及び／又はランプの形をとることができる。燃料システム３は、手動の手押ポンプ２１及び第２のチェックバルブ２２を備えることもできる。手動の手押しポンプ２１は、燃料を燃料タンク４から手動でポンプ給送するために使用できる。

次に、図２の燃料システム３の機能を説明する。エンジン２の稼動中に、供給ポンプ８が燃料を燃料タンク４から供給経路５にポンプ給送する。次いで、水分分離フィルタ９内の圧力は、大気圧より低くなり、燃料タンク４内の圧力より低くなり、供給経路５の圧力より低くなる。供給経路５内の圧力は、上記に示したような圧力調整器１６によって決定される。加圧された燃料は、高圧ポンプ７からエンジン２の中に導くために、供給ポンプ８から微粒子フィルタ１７に導かれ、次いで供給経路５及び高圧ポンプ７に向かう。加圧された燃料の一部分は、戻り経路１３及び狭窄部１４を通って導かれ、燃料タンク４に戻される。稼動中の狭窄部１４から下流側の戻り経路１３内の圧力は、大気圧以上である。燃料中に溶解した水は、水分分離フィルタ９に引き込まれ、その中で分離され蓄積される。水分分離フィルタは、水分分離フィルタに関する周知の原理のうちの任意のもの、又は将来的に周知になる何らかの原理に従って機能することができる。

エンジン２のスイッチが切られた時に起こる、供給ポンプ８の停止時に、供給経路内の圧力が供給ポンプ８を介して等しくなり、その結果、水分分離フィルタ９内の圧力が、連結点１５での、及び燃料タンク４内の圧力より高くなる。次いで、排水チェックバルブ１２が開き、水が水分分離フィルタ９から排水チェックバルブ１２を通って燃料タンク４に通過できるようにする。水分分離フィルタ内に少しでも水がある限り、少なくとも燃料タンク４内の燃料レベルが水位より下にあり、排水経路の吐出端部がタンク４内の燃料面の下にあれば、水は排水経路１１を通過し続ける。

供給ポンプ８を始動させると、水分分離フィルタ９内で大気圧より低い負圧が生じ、その結果、排水チェックバルブ１２が閉じ、それによって排水経路１１内の水が通って水分分離フィルタ９に戻るのを防止する。

一定期間の使用の後に、燃料タンク４の水位が非常に高くなり供給ポンプが水のみを吸引する危険があり、それによってエンジン２の稼動の不具合が生じ、又はエンジン２が停止することになる。しかし、水位センサ１９は、燃料タンク４内の高い水位を検出し、燃料タンク４内の水位が危険なほど高いレベルに到達する前に警報表示器２０を介して表示を出す。

図３は、本発明の第２の実施例による燃料システム３の流れ図である。図２の実施例と図３の実施例の間の違いのみを説明する。図３の燃料システムは、手動の手押しポンプがない。さらに、微粒子フィルタが水分分離フィルタ９と統合されている。図３の燃料システムでは、排水ポンプ２３が水分分離フィルタ９と燃料タンク４の間に配置される。排水センサが水分分離フィルタ９に配置される。排水センサが水分分離フィルタ９内での高い水位を示す時、排水ポンプ２３が電力供給されるようにされている。したがって、供給ポンプ８が作動しているか否かにかかわらず、水を水分分離フィルタから燃料タンク４に導くことができる。

本発明は、上記に述べた実施例に限定されないが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに多くの方式で変更することができる。

本発明の実施例による自動車を概略的に示す図である。 本発明の第１の実施例による燃料システムの流れ図である。 本発明の第２の実施例による燃料システムの流れ図である。

Claims (10)

1. エンジン（２）及び前記エンジンに燃料を供給する燃料システム（３）を備え、
   前記燃料システム（３）が、燃料タンク（４）、前記燃料タンク（４）と前記エンジン（２）に連結された供給経路（５）との間に配置された燃料経路（６）、及び前記燃料から水を分離するために前記燃料経路（６）に配置された水分分離フィルタ（９）を備え、
   前記水分分離フィルタ（９）が排水部（１０）を備え、
   前記排水部（１０）が、水を前記水分分離フィルタ（９）から前記燃料タンク（４）に導くために排水経路（１１）によって前記燃料タンク（４）に連結されている自動車において、
   前記燃料システム（３）が、前記燃料タンク（４）から前記エンジン（２）に燃料を供給するために前記水分分離フィルタ（９）と前記エンジン（２）の間の前記燃料経路（６）に配置された供給ポンプ（８）と、前記水分分離フィルタ（９）と前記燃料タンク（４）の間の前記燃料経路（６）に配置された第１の燃料チェックバルブ（１８）とを備え、それによって、前記供給ポンプの電源供給が停止した時、燃料が前記エンジン（２）から前記燃料タンク（４）に向かう方向に前記供給ポンプ（８）を通って流れることができるようになり、その結果、水分が前記水分分離フィルタ（９）から前記排水経路（１１）を介して前記燃料タンク（４）へ導かれることを特徴とする自動車（１）。
2. 排水チェックバルブ（１２）が、前記燃料タンク（４）から前記水分分離フィルタ（９）への燃料の流れを防止するために前記排水経路（１１）に配置されている、請求項１に記載の自動車（１）。
3. 前記水分分離フィルタ（９）からの水の流れが前記燃料タンクと前記水分分離フィルタの間の圧力差によってもたらされるように、前記自動車（１）が設計されている、請求項１に記載の自動車（１）。
4. 前記供給ポンプ（８）が電力供給された時、前記燃料タンク（４）内の圧力に対する負圧が前記水分分離フィルタ（９）内に生じ、前記供給ポンプ（８）の電力供給が停止した時、前記燃料タンク（４）内の圧力に対する正圧が前記水分分離フィルタ内（９）に生じるように前記燃料システムが配置されている、請求項３に記載の自動車（１）。
5. 前記供給経路（６）と前記燃料タンク（４）の間の戻り経路（１３）と、前記供給ポンプ（８）が電力供給された時に、前記供給経路（５）内に前記燃料タンク（４）内よりも高い圧力をもたらすように前記戻り経路（１３）に配置された狭窄部（１４）とをさらに備える、請求項４に記載の自動車（１）。
6. 前記供給ポンプ（８）と並列に配置された圧力調整器（１６）をさらに備える、請求項４又は５に記載の自動車（１）。
7. 前記供給経路（５）と前記エンジン（２）の間に配置された高圧ポンプ（７）をさらに備える、請求項１から６までのいずれか一項に記載の自動車（１）。
8. 前記供給経路（１１）の前記水分分離フィルタ（９）と前記燃料タンク（４）の間に配置された排水ポンプ（２３）を備える、請求項１から７までのいずれか一項に記載の自動車（１）。
9. 前記燃料タンク（４）の水位を検出する水位センサ（１９）を備える、請求項１から８までのいずれか一項に記載の自動車（１）。
10. 自動車（１）のエンジン（２）に燃料を供給する燃料システム（３）であって、
    前記燃料システム（３）が、燃料タンク（４）、前記燃料タンク（４）に連結され、前記エンジン（２）に連結されるようにされた燃料経路（６）、及び前記燃料から水を分離するために前記燃料経路（６）に配置された水分分離フィルタ（９）を備え、
    前記水分分離フィルタ（９）が排水部（１０）を備え、
    前記排水部（１０）が、水を前記水分分離フィルタ（９）から前記燃料タンク（４）に導くために排水経路（１１）によって前記燃料タンク（４）に連結されている燃料システム（３）において、
    前記燃料システム（３）が、前記水分分離フィルタ（９）と前記エンジン（２）の間の前記燃料経路（６）に配置された供給ポンプ（８）にして、該供給ポンプが電源供給された時前記燃料タンク（４）から前記エンジン（２）に燃料を供給するための供給ポンプ（８）と、前記水分分離フィルタ（９）と前記燃料タンク（４）の間の前記燃料経路（６）に配置された第１の燃料チェックバルブ（１８）とを備え、それによって、前記供給ポンプの電源供給が停止した時、燃料が前記エンジン（２）から前記燃料タンク（４）に向かう方向に前記供給ポンプ（８）を通って流れることができるようになり、その結果、水分が前記水分分離フィルタ（９）から前記排水経路（１１）を介して前記燃料タンク（４）へ導かれることを特徴とする燃料システム（３）。

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