(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【0011】
(第1の実施形態)
本発明を適用した第1の実施形態について、
図1〜
図4を参照して説明する。
【0012】
図4に示すように、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、燃料タンク2と、サプライポンプ3と、コモンレール4と、インジェクタ5と、燃料タンク2とサプライポンプ3との間に介装された燃料フィルタ装置1と、を備えている。
【0013】
サプライポンプ3は、具体的な構成の図示を省略しているが、フィードポンプ(低圧給送ポンプ)、流量制御装置としての電磁弁、および、高圧ポンプ等から構成されている。フィードポンプには、例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。また、高圧ポンプには、例えばプランジャ式ポンプを用いることができる。
【0014】
サプライポンプ3が作動すると、燃料タンク2の内部に蓄えられた常圧の燃料が吸引され、燃料配管6内を流通してコモンレール4内に供給される。その際に、燃料フィルタ装置1において燃料中から水が分離され、燃料中の異物が捕捉される。
【0015】
コモンレール4は、内部にサプライポンプ3の高圧ポンプで加圧された燃料を蓄圧状態で保持する。コモンレール4には、エンジンの各気筒の内部へ燃料を噴射するインジェクタ5が気筒数に応じて接続されている。コモンレール4内部に蓄圧状態で保持された燃料は、インジェクタ5から噴射される。コモンレール4には還流配管7が接続されている。コモンレール4で余剰となった燃料は還流配管7を経由して燃料タンク2へ還流される。
【0016】
各インジェクタ5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5低圧ポートから排出される低圧燃料、および、サプライポンプ3からのリーク燃料等の低圧燃料も、還流配管7に合流して燃料タンク2へ還流する。
【0017】
また、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムには制御手段である図示を省略したECUが接続されている。このECUは、入力されるコモンレール4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等に基づいてサプライポンプ3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4に接続されているインジェクタ5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ならびに燃料噴射量が制御される。
【0018】
図1に示すように、燃料フィルタ装置1は、ハウジング10、通路部20、水分離部30、フィルタ部材40、仕切り部材50、下キャップ60等から構成されている。ハウジング10には、フィルタ部材40の収容室を含む燃料通路19が内部に形成されている。
【0019】
ハウジング10は、ケース11およびカバー12を備えている。ケース11は、外殻を構成する、例えば金属薄板材からなるカップ状体(有底筒状体)である。カバー12は、例えば金属製の円環板材からなり、ケース11の上方開口端に取り付けられている。燃料フィルタ装置1は、例えば、ケース11の軸方向がほぼ鉛直方向と一致するように、図示下方を重力方向として、車両に搭載されている。
【0020】
ケース11には、軸方向の中央部に、内方へ突出する支持部15が形成されている。ケース11の底部16には開口が形成されており、この開口を閉塞するように下キャップ60が装着されている。
【0021】
カバー12は、中央部に導入口13を有している。導入口13には、燃料タンク2から延びる配管が接続され、燃料タンク2内の燃料が流入する。カバー12は、導入口13の外周側に、複数の導出口14を有している。導出口14には、サプライポンプ3へ延びる配管が接続され、サプライポンプ3へ向かって燃料を流出させる。
【0022】
通路部20は、導入部材21および板ばね22を備えている。導入部材21は、例えば樹脂製の円筒体であり、ケース11に同軸上に収容されている。導入部材21の上端部は、シール部材を介してカバー12の導入口13に接続している。導入部材21の下端部は、水分離部30に接続している。導入部材21内部の導入通路21aは、導入口13から流入した燃料を水分離部30へ導く。
【0023】
板ばね22は、例えば金属製の円環板状体であり、ケース11に同軸上に収容されている。板ばね22の外周縁部は、ケース11の支持部15に係止されている。板ばね22の内周縁部は、導入部材21の下端を係止している。板ばね22は、導入部材21を導入口13側(図示上方)へ付勢している。板ばね22には、例えば径方向に延びる複数のスリットが形成されており、水分離部30から流出した燃料をフィルタ部材40側へ導入可能となっている。
【0024】
水分離部30は、ガイド体31および水捕集フィルタ34を備えている。ガイド体31は、上ガイド32と下ガイド33とにより構成されている。上ガイド32は、例えば樹脂製であり、小径筒部32aおよび大径筒部32bを有する段付き円筒形状に形成されている。小径筒部32aは、導入部材21の内部に下端から同軸上に挿設されている。小径筒部32aは、上端部に係止爪部を有しており、この係止爪部が導入部材21の内周側の段部に係止して、上ガイド32は導入部材21に固定されている。
【0025】
下ガイド33は、例えば樹脂製であり、筒状部33a、フランジ部33b、および突出部33cを有している。筒状部33aは、上端が天井部で閉塞された有天の円筒体である。フランジ部33bは、筒状部33aの下端から全周に亘って径外方向に拡がっている。フランジ部33bには、周方向に複数の下方出口35が開口している。突出部33cは、筒状部33aの天井部の中央から上方に向かって突出して、小径筒部32a内に挿設されている。突出部33cは、軸線に直交する断面が十字形状をなしており、小径筒部32aとの間に燃料の流通路が形成されている。
【0026】
フランジ部33bには、下方出口35よりも外周側に係止孔が形成されており、この係止孔に上ガイド32の大径筒部32bの係止爪部が係止して、上ガイド32と下ガイド33とが組み付けられている。上ガイド32と下ガイド33と間、具体的には大径筒部32bと筒状部33aとの間には、水捕集フィルタ34の設置空間が形成されている。
【0027】
水捕集フィルタ34は、例えば親水性を有する繊維の不織布からなり、設置空間の形状に対応して円環状に形成されている。水捕集フィルタ34は、下方出口35の上方に配設されている。導入部材21の導入通路21aを流れて水分離部30へ導かれた燃料は、全てが水捕集フィルタ34を通過した後に、下方出口35から水分離部30の外部へ導出されるようになっている。
【0028】
なお、本実施形態の水分離部30では、ガイド体31の水捕集フィルタ34下方部位のみに下方出口35を設けていたが、下方出口35に加えて、水捕集フィルタ34の側方に側方出口を設けてもかまわない。
【0029】
フィルタ部材40は、芯部材41、および、ダスト捕集フィルタ42を備えている。芯部材41は、例えば樹脂製の円筒体であり、シール部材であるOリングを介設して導入部材21の外周側に配設されている。ダスト捕集フィルタ42は、例えばパルプ材等からなるハニカム状のフィルタである。ダスト捕集フィルタ42は、例えば、平板状濾材と波板状濾材とが接合されて形成されたチューブ状濾材が並列に接続されてなるシート体を、芯部材41の周囲に巻回して形成されている。
【0030】
フィルタ部材40は、板ばね22とカバー12の導出口14との間に配設されている。ダスト捕集フィルタ42は、ケース11の内周面と芯部材41の外周面との間の全域に配設されている。ダスト捕集フィルタ42は、外周面の上部がケース11の内周面と全周に亘って接着されている。
【0031】
フィルタ部材40がハウジング10内の所定位置に収容され、ハウジング10内のフィルタ部材40の上下に、上部空間10aおよび下部空間10bが形成されている。上部空間10aは、ダスト捕集フィルタ42の上方かつ導入部材21の外方の空間である。下部空間10bは、水分離部30が配設され、水分離部30から流出した燃料がダスト捕集フィルタ42へ向かって流れる空間である。
【0032】
導入通路21a、下部空間10b、および、上部空間10aは、ハウジング10内において導入口13から導出口14へ燃料を流通する燃料通路19を構成している。ハウジング10内において、下部空間10bよりも底部側には、水分離部30で燃料通路19を流通する燃料中から分離された水を貯留するための貯留空間である貯留部10cが形成されている。貯留部10cは、燃料通路19の一部である下部空間10bと、後述する水導入口53および開口部51aを介して連通している。
【0033】
仕切り部材50は、ハウジング10内において水分離部30の下方に配設されている。仕切り部材50は、例えば樹脂製であり、板状部51、円筒部52、突出部54、および、リブ55を備え、これらが一体成形されている。板状部51は、中央部に開口部51aが形成された円環状板である。板状部51は、ハウジング10の軸線方向に直交する方向に拡がっている。円筒部52は、板状部51の外周縁部の下面から下方に向かって延出されている。板状部51は、下部空間10bと貯留部10cとを仕切っている。
【0034】
図2および
図3にも示すように、板状部51には、周方向に複数の(本例では8つの)水導入口53が形成されている。水導入口53は、水分離部30で燃料中から分離された水を貯留部10cへ導入するための開口である。板状部51は、複数の水導入口53のそれぞれの周囲に、下方へ向かうほど縮径する円錐形状の漏斗部51bを有している。漏斗部51bは、水導入口53の周囲に形成された、下方に向かうほど水導入通路の断面積が漸次縮小する漏斗状部である。漏斗部51bは、水分離部30の下方出口35の下方に位置している。
【0035】
板状部51の外周側には、周方向において等間隔に、複数の(本例では4つの)突出部54が径外方向に突出している。
図1に示すように、突出部54は、先端面がケース11の内周面に沿うように形成されており、ハウジング10内における仕切り部材50の径方向の位置決めを行う。
【0036】
円筒部52の下端は、ケース11の底部16上面に当接している。
図2および
図3にも示すように、板状部51の上面には、径方向に延びる複数の(本例では4つの)リブ55が、周方向において等間隔に立設されている。リブ55は、下方出口35からダスト捕集フィルタ42へ向かう燃料の流れを阻害しないように形成されている。リブ55は、立設方向の先端面が水分離部30の下面に沿うように形成されており、ハウジング10内における仕切り部材50の軸線方向の位置決めを行う。
【0037】
下キャップ60は、例えば樹脂製の本体部61およびリング部材62を備えている。本体部61は、ケース11との間にシール部材であるOリングを介装して、ケース11の底部16の開口を閉塞している。リング部材62は、ケース11内に配設されて本体部61の外周面に螺合し、下キャップ60をケース11に対して固定している。
【0038】
本体部61は、貯留部10cの水位を検出する水位センサ63を有している。水位センサ63は、フロート式のセンサであり、軸部材64、スイッチ部65およびフロート66を備えている。本体部61は、上方に向かって突出する中空状の軸部材64有しており、軸部材64の中空部内にスイッチ部65が配設されている。
【0039】
フロート66は、中心に貫通孔を有する、例えば樹脂製の中空状部材である。フロート66は、貫通孔内に軸部材64が配設され、軸部材64に沿って上下動が可能となっている。フロート66には、貫通孔に臨む比較的下方位置にリング状の磁石が配設されている。フロート66は、貯留部10cの水位に応じて移動し、軸部材64の先端ストッパに接触する位置に到達すると、磁石がスイッチ部65の接点対を接触状態とするようになっている。このスイッチ部65の動作に伴い出力される信号に基づいて、例えば車両運転席に設けられた警告手段が動作するようになっている。
【0040】
水位センサ63は、仕切り部材50の開口部51a内から水分離部30の下方凹部内にまで延設されている。水位センサ63は、フロート66が開口部51a内にまで移動可能となっていることで、貯留部10c内の比較的上部に設定された警告水位を検出可能となっている。
【0041】
本体部61には、貯留部10cに貯留された水をハウジング10の外部へ排出するためのドレン口67、および、ドレン口67を開閉するためのドレンプラグ68(ドレンコック)が設けられている。
【0042】
上述の構成の燃料フィルタ装置1では、
図4に示したサプライポンプ3が駆動すると、導入口13からハウジング10内へ燃料が導入される。導入された燃料は、導入通路21aを流れた後、水分離部30のガイド体31内へ流入する。ガイド体31内では、、水捕集フィルタ34が繊維表面で燃料中の水を捕捉し、捕捉された微小な水滴を凝集させて大きな水滴に成長させる。成長した水滴は、水捕集フィルタ34の繊維表面から離脱して、下方出口35を介して燃料とともに下部空間10bへ排出される。水滴は重力によって沈降し、水導入口53を通過して貯留部10cに底面側から貯留される。
【0043】
一方、下方出口35から下部空間10bへ排出された燃料は、水分離部30と仕切り部材50との間を径外方向に流れた後、上方へ向かって流れ、フィルタ部材40のダスト捕集フィルタ42を通過する。ダスト捕集フィルタ42を通過する際に、燃料中の異物が除去される。ダスト捕集フィルタ42中を通過した燃料は、上部空間10aから導出口14を介してハウジング10の外部へ導出される。
【0044】
上述の構成の燃料フィルタ装置1によれば、ハウジング10内に、燃料通路19を流通する燃料中から分離された水を貯留部10cへ導入する水導入口53を有し、燃料通路19と貯留部10cとを仕切る仕切り部材50を備えている。これによると、水導入口53を介して燃料通路19から導入された貯留部10c内の水は、振動等によって、水面が動くように移動したとしても、仕切り部材50に遮られて燃料通路19へ流出し難い。このようにして、貯留部10cに貯留された水が燃料通路19へ流出することを抑制することができる。
【0045】
また、仕切り部材50は、貯留部10cの上方を覆う板状部51を有し、板状部51の中央部には開口部51aが形成されている。
【0046】
貯留部10cの貯留水が移動するときには、貯留部10c内の周縁部の一部で水面が上昇する場合が多い。例えば、車両が発進や停止をしたり、旋回走行を行ったりした場合には、ハウジング10の軸線方向に直交する方向に対して水面が傾斜して、周縁部の周方向の一部で水面が上昇する。
【0047】
本実施形態によれば、仕切り部材50は、貯留部10cの上方のうち周縁部を覆う板状部51を有している。したがって、貯留部10cの周縁部で上昇する水面を板状部51で押さえ込むことで、貯留水が燃料通路19へ流出することを確実に抑制することができる。
【0048】
また、板状部51には、中央部に比較的開口面積が大きい開口部51aが形成されている。これによると、開口部51aも水導入口として機能させることが可能である。
【0049】
また、燃料フィルタ装置1は、貯留部10c内の水位を検出する水位センサ63を備えており、水位センサ63は、仕切り部材50の開口部51a内に配設されている。これによると、貯留部10cの上方を覆う板状部51の開口部51aを利用して水位センサ63を配設することができる。したがって、水位センサ63を、貯留部10cの比較的上部の水位まで検出可能な位置に、容易に配設することができる。
【0050】
また、仕切り部材50は、水導入口53の周囲に、下方に向かうほど通路断面積が漸次縮小する漏斗部51bを有している。これによると、水導入口53の通路断面積を比較的小さくしても、燃料通路19で分離した水を水導入口53から貯留部10cへ導入し易い。これに加えて、貯留部10cの貯留水は、水導入口53を介して燃料通路19へ流出し難い。したがって、貯留部10cに貯留された水が燃料通路19へ流出することをより確実に抑制することができる。
【0051】
また、燃料フィルタ装置1は、燃料通路19のうち、燃料流れ方向において仕切り部材50の配設位置よりも下流側に設けられ、燃料中の異物を捕捉するフィルタ部材40を備えている。これによると、貯留部10cに貯留された水が燃料通路19に流出してフィルタ部材40に付着することを抑制することができる。したがって、フィルタ部材40の濾過性能の低下を抑制することができる。
【0052】
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について
図5〜
図7に基づいて説明する。
【0053】
第2の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、仕切り部材の構成が異なる。なお、第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。また、第1の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第2の実施形態において説明しない他の構成は、第1の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【0054】
図5に示すように、本実施形態においても、仕切り部材250は、ハウジング10内において水分離部30の下方に配設されている。仕切り部材250は、例えば樹脂製であり、板状部251、円筒部52、突出部54、リブ55、および、区画壁256を備え、これらが一体成形されている。また、仕切り部材250は、不織布251a(多孔体に相当)を備えている。
【0055】
図6および
図7にも示すように、板状部251には、周方向に複数の比較的開口面積が大きい水導入口253が形成されている。したがって、板状部251は、ハウジング10の軸線方向に直交する方向に拡がっているものの、実質的には不織布251aの上面を支持する枠体を形成している。不織布251aを備える板状部251が、本実施形態における板状部である。
【0056】
不織布251aは、例えば親水性を有する繊維からなり、外形が円環板状に形成されている。不織布251aは、複数の水導入口253の開口領域の全域と重なり合うように配設されている。不織布251aは、一部材からなるものに限定されず、複数の部材を組み合わせるものであってもよい。例えば、外形が扇形板状をなす複数の不織布を周方向に配列して、全体としての外形を円環板状としてもかまわない。複数の不織布を組み合わせる方が、仕切り部材250への不織布251aの装着が容易である。
【0057】
区画壁256(区画壁部に相当)は、円筒部52の内周面から内方に向かって延出されている。区画壁256は、円筒部52の内方において不織布251aの下方に設置されており、不織布251aの下面を支持している。複数の(本例では8つの)区画壁256は、周方向において等間隔に配設され、貯留部10c内の周縁部分を周方向に複数の領域に区画している。
【0058】
本実施形態の燃料フィルタ装置によれば、ハウジング10内に、燃料通路19を流通する燃料中から分離された水を貯留部10cへ導入する水導入口253を有し、燃料通路19と貯留部10cとを仕切る仕切り部材250を備えている。これによると、水導入口253を介して燃料通路19から導入された貯留部10c内の水は、振動等によって水面が動くように移動したとしても、仕切り部材250に遮られて燃料通路19へ流出し難い。このようにして、貯留部10cに貯留された水が燃料通路19へ流出することを抑制することができる。
【0059】
また、仕切り部材250は、貯留部10cの上方を覆う不織布251aを備える板状部251を有し、板状部251の中央部には開口部51aが形成されている。すなわち、仕切り部材250は、貯留部10cの上方のうち周縁部を覆う板状部251を有している。したがって、貯留部10cの周縁部で上昇する水面を板状部251で押さえ込むことで、貯留水が燃料通路19へ流出することを確実に抑制することができる。
【0060】
また、板状部251には、中央部に比較的開口面積が大きい開口部51aが形成されている。これによると、開口部51aも水導入口として機能させることが可能である。
【0061】
また、本実施形態では、水位センサ63は、仕切り部材250の開口部51a内に配設されている。これによると、貯留部10cの上方を覆う板状部251の開口部51aを利用して水位センサ63を配設することができる。したがって、水位センサ63を、貯留部10cの比較的上部の水位まで検出可能な位置に、容易に配設することができる。
【0062】
また、仕切り部材250は、貯留部10c内の周縁部分を周方向に区画する区画壁256を有している。これによると、貯留部10c内の周縁部分の一部で水面が上昇するように貯留部10c内で貯留水が移動するときに、貯留水が一箇所に集中することを抑制することができる。例えば、車両が発進や停止をしたり、旋回走行を行ったりした場合には、ハウジング10の軸線方向に直交する方向に対して水面が傾斜して、周方向の一箇所に貯留水が集中しようとする。区画壁256は、この貯留水の集中を抑制する。したがって、貯留部10cに貯留された水が燃料通路19へ流出することを一層確実に抑制することができる。
【0063】
また、仕切り部材250は、貯留部10cに貯留された水を繊維間の孔内に捕捉して貯留された水の移動を抑制する不織布251aを有している。これによると、不織布251aは、貯留部10c内の水を孔内に捕捉することで、貯留部10cにおける貯留水の移動を抑制する。したがって、貯留部10cに貯留された水が燃料通路19へ流出することを確実に抑制することができる。
【0064】
さらに、不織布251aは、貯留部10c内の周縁部分の上方を覆うように配設されている。これによると、貯留部10c内の周縁部で水面が上昇するように貯留水が移動した際に、この貯留水を不織布251aが捕捉することで、貯留水が燃料通路19へ流出することを一層確実に抑制することができる。
【0065】
また、本実施形態では、燃料通路19のうち、燃料流れ方向において仕切り部材250の配設位置よりも下流側に、燃料中の異物を捕捉するフィルタ部材40が設けられている。これによると、第1の実施形態と同様に、貯留部10cに貯留された水が燃料通路19に流出してフィルタ部材40に付着することを抑制することができる。したがって、フィルタ部材40の濾過性能の低下を抑制することができる。
【0066】
なお、本実施形態では、多孔体として不織布251aを採用していたが、これに限定されるものではない。例えば、連泡構造の孔を多数有するスポンジ状の多孔体であってもかまわない。また、貯留部10cに対する多孔体の配設位置も、貯留部10cの周縁部上方に限定されるものではない。貯留水を孔内に捕捉することで、貯留部10cにおける貯留水の移動を抑制することが可能な多孔体であればよい。
【0067】
(他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【0068】
上記第2の実施形態では、仕切り部材250が多孔体である不織布251aを有していたが、これに限定されるものではない。例えば、
図8および
図9に示す不織布を有しない仕切り部材350であってもかまわない。仕切り部材350は、区画壁356(区画壁部に相当)を具備している。
【0069】
区画壁356は、円筒部52の内周面から内方に向かって延出されている。区画壁356は、円筒部52の内方において、円筒部52の軸線方向の全域に設けられている。複数の(本例では8つの)区画壁356は、周方向において等間隔に配設され、貯留部10cの周縁部分を周方向に区画している。区画壁356は、第2の実施形態における区画壁256と同様の効果を奏する。
【0070】
また、上記第1の実施形態では、仕切り部材50は不織布を具備していなかったが、これに限定されるものではない。仕切り部材50に不織布等の多孔体を組み合わせてもかまわない。
【0071】
また、上記各実施形態では、仕切り部材は、ケース11の底部16上に置かれていたが、これに限定されるものではない。例えば、ケース11の側壁に内方に向かって突出する係止部を設け、この係止部に係止して燃料通路と貯留部とを仕切る仕切り部材であってもかまわない。
【0072】
また、上記各実施形態では、貯留部10c内の貯留水位を検出する水位センサ63を設けていたが、これに限定されるものではなく、水位センサを備えていなくてもかまわない。水位センサを備えない場合には、仕切り部材に開口部51aを形成しなくてもかまわない。
【0073】
また、上記各実施形態では、燃料フィルタ装置は、ディーゼルエンジンに燃料を供給するコモンレール式燃料噴射システムに用いられるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、分配型ポンプを用いたディーゼルエンジンへの燃料供給系に採用するものであってもよいし、ガソリンエンジンへの燃料供給系に採用するものであってもかまわない。
【0074】
また、上記各実施形態では、本発明を適用した水分捕集器を備える燃料フィルタ装置について説明したが、燃料フィルタ装置とは別体である水分捕集器であっても本発明は適用して有効である。