JP6332047B2 - Moisture aggregator - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に供給される燃料中の水分を凝集するための水分凝集装置に関する。 The present invention relates to a moisture aggregating apparatus for aggregating moisture in a fuel supplied to an internal combustion engine.
従来、燃料中に含まれる水分を凝集する水分凝集装置として、特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載の水分凝集装置は、燃料中の異物を除去するための燃料フィルタ装置内に設けられており、水分凝集装置で凝集した水分を燃料と分離して車両外部へ排水している。しかし、燃料フィルタ装置の小型化の要求に対し、特許文献1に記載のものは水分凝集装置の体格分、燃料フィルタ装置が大型化してしまうという問題がある。この問題に対する解決手段として、特許文献2に記載のものが知られている。特許文献2に記載の水分凝集装置は、燃料タンク内に設けられており、排水ポンプを操作することで、凝集分離した水滴を車両外部へ排水している。
Conventionally, a device described in
一般に、燃料タンクは頻繁に交換を要する部品ではなくメンテナンスの機会が少ないため、凝集分離された水滴を外部へ排出するための構造として、手動での簡易な水抜き構造を採用することは困難である。したがって、特許文献2に記載の水分凝集装置のように、排水ポンプを用いて定期的に自動排水する構造が必要となり、排水ポンプを設けなければならない分、構造が複雑化するうえ、コストが高くなるという問題がある。
In general, the fuel tank is not a part that requires frequent replacement and there are few maintenance opportunities. Therefore, it is difficult to adopt a simple manual draining structure as a structure for discharging the coagulated and separated water droplets to the outside. is there. Therefore, a structure that automatically drains water periodically using a drain pump is required like the water aggregating apparatus described in
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、燃料フィルタ装置を小型化することができ、かつ燃料タンク内の構造を簡素化できる水分凝集装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a moisture aggregating apparatus that can reduce the size of the fuel filter device and simplify the structure inside the fuel tank.
本発明のひとつである水分凝集装置は、燃料中に含まれる異物を取り除くための燃料フィルタ装置(3)の外部において、燃料タンク内から吸い上げられた燃料中の水分を凝集させる凝集部材(70)と、凝集させた水分を燃料とともに、燃料フィルタ装置へ排出するための排出配管(716)を備えることを特徴とする。 A water aggregating apparatus according to one aspect of the present invention includes an aggregating member (70) for aggregating water in the fuel sucked up from the fuel tank outside the fuel filter device (3) for removing foreign substances contained in the fuel. And a discharge pipe (716) for discharging the agglomerated water together with the fuel to the fuel filter device.
本発明の水分凝集装置によれば、凝集部材によって凝集された水分を燃料とともに燃料フィルタ装置へ排出している。そのため、水分を凝集する機能を燃料フィルタ装置以外に持たせ、車両外部への排水機能を燃料フィルタ装置に持たせることができる。したがって、水分を凝集するための構造を燃料フィルタ装置に持たせる場合と比較して燃料フィルタ装置の小型化を実現できる。また、燃料フィルタ装置は定期的に交換を要する部品であるため、燃料フィルタ装置に溜まった水分を排水するための構造として排水ポンプを用いずとも、手動での簡易な水抜き構造で十分である。したがって、排水ポンプを設ける場合と比較して、燃料タンク内の構造簡素化を実現できる。 According to the water aggregating device of the present invention, the water agglomerated by the aggregating member is discharged together with the fuel to the fuel filter device. Therefore, the function of aggregating moisture can be provided in addition to the fuel filter device, and the fuel filter device can be provided with a function of draining outside the vehicle. Therefore, the fuel filter device can be downsized as compared with the case where the fuel filter device has a structure for condensing moisture. Further, since the fuel filter device is a part that needs to be replaced regularly, a simple draining structure by hand is sufficient without using a drain pump as a structure for draining water accumulated in the fuel filter device. . Therefore, the structure in the fuel tank can be simplified as compared with the case where the drainage pump is provided.
なお、特許請求の範囲における括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。 Note that the reference numerals in parentheses in the scope of claims are intended only to exemplify corresponding configurations in the embodiments described later in order to facilitate understanding of the description, and are not intended to limit the content of the invention. Absent.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図面に基づき説明する。以下、図2におけるリザーバ20からみた燃料タンク2の反タンク底面21側を上側、タンク底面21側を下側と称する。また、下側が、車載状態における重力方向である。図1に示すコモンレール式燃料噴射システム1は、燃料タンク2、燃料フィルタ装置3、低圧燃料ポンプ22、高圧燃料ポンプ4、コモンレール5、インジェクタ6、水分凝集装置7、および還流配管8を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, the
燃料タンク2は、内部に燃料を蓄えるための容器であり、内部に水分凝集装置7およびリザーバ20を収容している。リザーバ20は、たとえば有底筒状の樹脂製の容器体であって、燃料タンク2内のタンク底面21上に載置され、内部に燃料タンク2内の燃料の一部を保留するようになっている。リザーバ20には、低圧燃料ポンプ22が設けられている。リザーバ20内の燃料液面は燃料タンク2内の燃料液面に対し同等以上となっている。これにより、車両が傾いたとしても(燃料タンク2が傾いたとしても)、燃料タンク2内の燃料の一部を確実にリザーバ20内に保留できる。低圧燃料ポンプ22の吐出口には、水分凝集装置7に接続される第1燃料配管718が接続されている。なお、本実施形態において燃料タンク2内に貯留している燃料は軽油である。
The
低圧燃料ポンプ22は、燃料タンク2内から吸入した燃料を加圧して第1燃料配管718を通じて水分凝集装置7へ吐出する役割を担う。低圧燃料ポンプ22には、たとえばトロコイド式ポンプやベーン式ポンプを用いることができる。
The low-
高圧燃料ポンプ4は、低圧燃料ポンプ22が吐出した燃料をさらに加圧して高圧燃料としてコモンレール5内に供給する役割を担う。高圧燃料ポンプ4には、例えばプランジャ式ポンプを用いることができる。
The high-
コモンレール5は、高圧燃料ポンプ4で加圧された燃料を蓄圧状態で内部に保持する。コモンレール5には、エンジンの各気筒の内部へ燃料を噴射するためのインジェクタ6が気筒数に応じて接続されている。コモンレール5内部に蓄圧保持された燃料は各インジェクタ6から噴射される。また、コモンレール5には、還流配管8が接続されている。コモンレール5で余剰となった燃料は還流配管8を経由して燃料タンク2へ還流する。
The
各インジェクタ6の制御圧力室に流入してインジェクタ作動に用いられた燃料やリーク燃料等の、インジェクタ6の低圧ポートから排出される低圧燃料や、高圧燃料ポンプ4からのリーク燃料等の低圧燃料も、還流配管8を経由して燃料タンク2へ還流する。
Low-pressure fuel such as fuel and leak fuel that flows into the control pressure chamber of each
また、コモンレール式燃料噴射システム1は、図示しない制御装置としてのECUが接続されている。このECUは、入力されるコモンレール5の内部の燃料圧力、エンジンの回転数Neならびにアクセル開度α等に基づいて高圧燃料ポンプ4から吐出される燃料の流量を最適に制御する。さらに、ECUはコモンレール5に接続されているインジェクタ6の電磁弁の開閉時期を制御する。これにより、エンジンの各気筒の内部への燃料の噴射時期並びに燃料噴射量が制御される。
The common rail
燃料フィルタ装置3は、濾過部材30、沈降部31、および手動バルブ32を備える。濾過部材30は、例えばパルプ材もしくは不織布等からなる多孔シート体を折り曲げて形成した菊花状のフィルタを用いることができる。濾過部材30は、燃料中に含まれる固形異物を捕捉し、濾過部材30を通過することを抑止する役割を担う。沈降部31は、燃料中に含まれる水分を貯留するための受け皿としての役割を担う。沈降部31は、燃料フィルタ装置3内において、濾過部材30よりも重力方向下部に配置されている。手動バルブ32は、燃料フィルタ装置3内部における重力方向下端に配置されている。手動バルブ32は、手動操作可能であり、沈降部31に貯留した水分や固形異物等を燃料フィルタ装置3外部へ取り出すためのものである。
The fuel filter device 3 includes a
次に、水分凝集装置7について、図2に基づき説明する。図2中の矢印は燃料及び水分の流れを示す。
Next, the
水分凝集装置7は、燃料タンク2内部に配置されており、燃料タンク2内の燃料中に含まれる水分を凝集し大粒化させる役割を担う。水分凝集装置7は、燃料タンク2内部において、リザーバ20からみて反タンク底面21側、つまり図2におけるリザーバ20の上側に配置されている。水分凝集装置7は、水分凝集層70およびハウジング71を有する。水分凝集層70は、ハウジング71の内部に収容されており、たとえばパルプ材もしくは不織布等からなる多孔シート体を折り曲げて形成した菊花状の撥水性フィルタを用いることができる。水分凝集層70は、円筒状であり、図2における左右方向が円筒の径方向である。また、円筒状の水分凝集層70における中抜け部分が後述する凝集後領域726である。具体的には、水分凝集層70は、後述する凝集層領域725内に配置されている。水分を含んだ燃料は、水分凝集層70を通過する過程で凝集されて大粒化する。水は燃料よりも比重が大きいため、大粒化した水分は重力方向に沈降し、燃料と分離する。
The
ハウジング71は、樹脂製の水凝集容器711およびフランジ部712を有する。水凝集容器711およびフランジ部712は一体成型されている。ハウジング71内部は、水凝集容器711およびフランジ部712によって密閉されている。水凝集容器711およびフランジ部712によって囲まれた空間は、仕切板713によって水分凝集領域714および水溜領域715に区画されている。また、水分凝集領域714は、凝集前領域724、凝集層領域725、および凝集後領域726に区画される。凝集前領域724、凝集層領域725、および凝集後領域726は、上下方向からみたときに、円筒状をなす。凝集前領域724は、第1燃料配管718を通って水分凝集装置7に供給された燃料が水分凝集層70を通過する前の領域であって、後述する凝集層領域725よりも水凝集容器711の外方側に存在する。また、凝集前領域724は、後述する分離孔77によって水溜領域715と連通している。凝集層領域725は、水分凝集層70が配置されている領域であって、燃料中の水分が凝集されている領域であり、凝集前領域724と後述する凝集後領域726の間に介在する領域である。また、凝集層領域725は、後述する分離孔77によって水溜領域715と連通している。凝集後領域726は、上下方向から見たときの水凝集容器711の中心部に存在し、第2燃料配管716と連通している。
The
フランジ部712は、たとえば略平板状の樹脂製の部材であって、燃料タンク2の天井面23に燃料タンク2の外方から取り付けられて、燃料タンク2の天井面23に形成された開口部24を閉塞するための部材である。フランジ部712は、開口部24の形状に対応した形状を呈している。フランジ部712はたとえば螺子止め等により燃料タンク2の天井面23に固定されている。
The
フランジ部712には、第2燃料配管716および水排出配管717が一体成型されている。第2燃料配管716は、フランジ部712の左右方向における略中央の位置から上方向に向かって延びるように形成されている。第2燃料配管716の、後述する凝集後領域726とは反対側の端部には、第3配管9が接続されている。第3配管9における第2燃料配管716が接続されている側と反対側の端部には、燃料フィルタ装置3が接続されている。第2燃料配管716は、大径部721および小径部722を備える。大径部721は、接続部76の位置よりも第2燃料配管716における上流側および下流側の両方に配置されている。小径部722は、接続部76の位置に配置されている。つまり、第2燃料配管716において、大径部721は小径部722の上流側および下流側の両方にある。また、大径部721における第2燃料配管716の径は、小径部722における第2燃料配管716の径よりも大きい。
A
水排出配管717は、水凝集容器711の側面に沿うように上下方向に延びて形成されている第1垂直部74と、第1垂直部74に連続して形成され、図2の右方向に向かって水平に延びる第1水平部75を備える。第2燃料配管716と第1水平部75は接続部76において接続されている。また、第1垂直部74における第1水平部75が形成されている側と反対側の端部と、後述する水凝集容器711の容器底面723との間には、所定の隙間を設けている。接続部76は、燃料タンク2の外部に配置されている。
The
水凝集容器711は有底筒状の樹脂製の容器体である。また、水凝集容器711の容器底面723は、上下方向からみたときの水排出配管717が配置されている位置が他の位置と比べて最も低くなっている。つまり、容器底面723において水排出配管717に臨む部分(以下、水溜部78という)が谷となるように容器底面723は傾斜している。
The
仕切板713は、略平板上の樹脂製の部材である。仕切板713には複数の分離孔77が形成されている。複数の分離孔77は、凝集前領域724と凝集層領域725の境界である第1境界部727に臨む部分から、凝集後領域726と凝集層領域725の境界である第2境界部728に臨む部分にかけて、互いに所定の間隔をあけて複数形成されている。つまり、分離孔77は、凝集層領域725に臨む仕切板713の部分に形成されている。また、凝集後領域726に臨む部分には形成されていない。
The
水凝集容器711には、第1燃料配管718が接続されている。特に、第1燃料配管718が直接、凝集前領域724と連通するように接続されている。
A
次に、燃料の流れおよび水分凝集の過程について図2に基づき説明する。 Next, the flow of fuel and the process of water aggregation will be described with reference to FIG.
低圧燃料ポンプ22から吐出された燃料は、第1燃料配管718を通って水分凝集装置7の凝集前領域724へ流入する。凝集前領域724へ流入した燃料は、凝集層領域725へ流入する。燃料は凝集前領域724から凝集層領域725を経て凝集後領域726へ流入する。凝集後領域726へ流入した燃料は、第2燃料配管716へ流入する。
The fuel discharged from the low-
凝集層領域725内の水分凝集層70を通過する過程で、燃料中に含まれる水分は凝集されて大粒化する。水は軽油よりも比重が大きいため、凝集されて大粒化した水分は凝集層領域725の下部に下降し、仕切板713に設けた分離孔77を通過して水溜領域715へ移動する。水溜領域715へ移動した水分は、傾斜している容器底面723を這って下降し、水溜部78に集約される。そして、水溜部78に溜まった水分は水排出配管717を通って接続部76に達し、第2燃料配管716を流れる燃料と合流する。水排出配管717および第2燃料配管716内を流れる燃料に含まれる水分は、第1燃料配管718内を流れる燃料に含まれる水分よりも大粒である。
In the process of passing through the
接続部76において合流した水分と燃料は、第2燃料配管716を経て第3配管9へ流れ込み、燃料フィルタ装置3へ排出される。
Moisture and fuel that merged at the connecting
燃料フィルタ装置3へ排出された燃料と水分は、燃料フィルタ装置3内部においてそれぞれ分離する。具体的には、水分は重力によって燃料フィルタ装置3内を沈降し、沈降部31に貯留される。一方、燃料は高圧燃料ポンプ4へ送出される。
The fuel and moisture discharged to the fuel filter device 3 are separated inside the fuel filter device 3. Specifically, moisture settles in the fuel filter device 3 due to gravity and is stored in the settling
次に、本実施形態の作用効果について説明する。 Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
(1)燃料中に含まれる水分を凝集する機能を有する水分凝集層70を燃料タンク2内に設け、大粒化した水分を燃料とともに燃料フィルタ装置3へ排出している。そのため、水分を凝集する機能を燃料フィルタ装置3には持たせていない。したがって、水分凝集層70を燃料フィルタ装置3内部に設ける場合と比較して、燃料フィルタ装置3の小型化が実現できる。また、燃料フィルタ装置3内部に設けた手動バルブ32によって車両外部への排水機能を実現している。そのため、燃料フィルタ装置3に溜まった水分を排水するための構造として排水ポンプを用いなくてもよい。したがって、排水ポンプを設ける場合と比較して、燃料フィルタ装置3の構造簡素化を実現できる。さらに、排水ポンプが不要になる分、コスト削減が可能となる。
(1) A
(2)大径部721における第2燃料配管716の径は、小径部722における第2燃料配管716の径よりも大きい。また、大径部721は、接続部76の位置よりも第2燃料配管716の上流側に位置しており、一方、小径部722は、接続部76の位置に配置されている。そのため、水溜部78付近が高圧となるのに対して接続部76を低圧とすることができる。したがって、水溜部78に溜まった水分を吸い上げる動力としてポンプを用いなくとも、圧力差によって吸い上げることができ、構造簡素化及び低コストを実現できる。
(2) The diameter of the
(3)水溜部78が谷となるように容器底面723は傾斜している。そのため、傾斜していない場合と比較して、水溜領域715に移動した水分を確実に水溜部78に集約させる。したがって、水排出配管717から排出させることができ、水溜領域715内に凝集した水分が残留することを抑制できる。
(3) The
(4)接続部76は、燃料タンク2の外部に配置されている。接続部76においては、水排出配管717から吸い上げられる水分と、第2燃料配管716を通る燃料とが合流する部分であり、合流の際に騒音が発生する可能性がある。一般に、燃料タンク外で発生した騒音よりも燃料タンク内で発生した騒音のほうが車両内部にいる乗員に聞こえやすい。本実施形態の構成とすることで、接続部76が燃料タンク2の内部に配置されている構成と比較して、接続部76において発生する騒音が乗員に聞こえることを抑制することができる。
(4) The connecting
(他の実施形態)
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り、以下のように変形させてもよい。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited to the said Example, As long as it belongs to the technical scope of this invention, you may deform | transform as follows.
・上記実施形態においては、第2燃料配管716が、大径部721と、大径部721より径の小さい小径部722を備えることとしたが、図3のように、どの部分においても同径としてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態においては、接続部76は、燃料タンク2の天井面23よりも反リザーバ20側、つまり燃料タンク2の外部に存在している構成としたが、図3のように、天井面23よりもリザーバ20側、つまり燃料タンク2の内部に存在していてもよい。
In the above embodiment, the connecting
・上記実施形態においては、大径部721は、接続部76の位置よりも第2燃料配管716の上流側および下流側に位置しており、一方、小径部722は、接続部76の位置に配置されていることとした。しかし、図4のように、第2燃料配管716における、接続部76よりも上流側の位置に小径部722を形成してもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態においては、水分凝集装置7の一部を燃料タンク2の内部に配置するようにしたが、燃料タンク2の外部にあってもよい。
In the above embodiment, a part of the
1 コモンレール式燃料噴射システム、2 燃料タンク、3 燃料フィルタ装置、7 水分凝集装置、70 水分凝集層、71 ハウジング、711 水凝集容器、712 フランジ部、713 仕切板、716 第2燃料配管、717 水排出配管、721 大径部、722 小径部、76 接続部、77分離孔、78 水溜部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
凝集させた水分を燃料とともに、前記燃料フィルタ装置へ排出するための排出配管(716)を備えること、
を特徴とする水分凝集装置。 An aggregating member (70) for aggregating moisture in the fuel sucked up from the fuel tank outside the fuel filter device (3) for removing foreign matters contained in the fuel;
A discharge pipe (716) for discharging the agglomerated water together with the fuel to the fuel filter device;
A water aggregating apparatus characterized by
前記水溜部から水分を吸い上げるための水排出配管(717)と、
前記水排出配管と前記排出配管が接続される接続部(76)とを備え、
前記排出配管は、前記接続部における径が前記接続部の上流側における径よりも小さくなっていること、
を特徴とする請求項1に記載の水分凝集装置。 A water reservoir (78) for storing the condensed water;
A water discharge pipe (717) for sucking moisture from the water reservoir,
A connecting portion (76) to which the water discharge pipe and the discharge pipe are connected;
The discharge pipe has a diameter at the connection portion smaller than a diameter at the upstream side of the connection portion,
The water aggregating apparatus according to claim 1.
を特徴とする請求項2に記載の水分凝集装置。 The connecting portion is disposed outside the fuel tank;
The water aggregating apparatus according to claim 2.
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