与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器的制作方法

本发明涉及与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器(diesel fuel filter，柴油滤清器)，并且更具体地，涉及这样一种与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器：其中，车辆燃料系统的燃料泵与柴油过滤器结合，由此改进碰撞事故时的安全性以及在倾斜道路上行驶时燃料提供的可靠性。

背景技术：

通常，由于柴油发动机的高热效率和低燃料成本，其被广泛用于工业机械、船舶、车辆等。已经进行对燃料喷射和发动机旋转的研究，并且该研究引起对改进的柴油发动机(其具有提高的输出性能以及降低的废气)的开发。因此，改进的柴油发动机的应用范围和对象正在扩大。

此外，用作柴油发动机的燃料的柴油包含大量杂质和水。因此，需要用于清除杂质和水的过滤处理，并且使用执行过滤处理的燃料过滤器。例如，柴油车辆的燃料供应系统包括燃料箱、燃料泵、燃料过滤器、喷射泵、喷射嘴等。燃料供应系统执行如下一系列处理：过滤燃料箱中的燃料，将燃料馈送至发动机单元的喷射泵，基于发动机单元的操作状态调整燃料喷射的量和时间，以及通过喷射嘴将燃料喷射至燃烧室。

在许多情况下，在柴油发动机中使用的燃料过滤器安装至车辆的发动机舱内的支柱外壳或前围板(dash panel)。然而，随着在市场上引入相对紧凑的车辆并且最近开发的车辆被设计为改进车辆的乘客舱中的乘客舒适度，发动机舱中的可用空间逐渐减小，并且因此用于在发动机舱中安装燃料过滤器的空间也逐渐减小。具体地，由于燃料过滤器与外围部件之间的间隙减小，在车辆碰撞事故中，燃料过滤器有可能被直接施加至燃料过滤器的冲击力损坏，这可导致燃料从燃料过滤器泄漏并且甚至导致燃烧或爆炸的严重危险。例如，北美柴油车辆小重叠碰撞测试(North American diesel vehicle small overlap crash test)结果显示，由于发动机舱中的安全部件的严重损坏车，导致车轮的分离、A柱的倒塌、车门的分离以及柴油从柴油机过滤器的泄漏。因此，需要防止有关燃料过滤器的问题的更根本的方法。

在该部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，并且因此这可能包含不构成在本国对于本领域技术人员来说已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于车辆的柴油系统的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器，该燃料过滤器具有如下的创新结构：其中，用于移除水和杂质的燃料过滤器以及用于供应燃料的燃料泵相结合并且安装在燃料箱中，由此防止对燃料过滤器的损坏并且确保车辆碰撞事故中的安全性，并且进一步满足北美柴油车辆小重叠碰撞测试的要求。

本发明的另一目的是提供一种与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器，该燃料过滤器可包括：用于收集从燃料中过滤出的水的单元，用于感测收集的水并且传输表示水清除的警报信号的单元，以及用于能够进行水移除工作的流动通道切换单元，由此在合适的时间清除水并且进一步改进包括柴油过滤器的柴油系统的性能。

在一个方面中，本发明提供一种与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器，该燃料过滤器可包括：过滤器模块，具有燃料入口、燃料出口和多个过滤纸，该过滤器模块安装在贮液杯中；以及泵模块，具有与贮液杯的内部空间连通的燃料吸入开孔以及与燃料入口连通的燃料排出开孔，该泵模块安装在过滤器模块中，并且该泵模块与过滤器模块组合到一起并且安装在燃料箱中。

在示例性实施方式中，该过滤器模块可进一步包括：网孔状的过滤器引导件、用于过滤燃料的初级过滤纸和次级过滤纸；以及由上过滤盖和下过滤盖覆盖的外壳，过滤器引导件、次级过滤纸、初级过滤纸和外壳从内部向外部同中心且按顺序布置。

在另一个示例性实施方式中，与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器可进一步包括水收集模块，该水收集模块构造为收集从燃料中过滤出的水，该水收集模块包括：水分配器和水存储杯，依次耦接至过滤器模块的下端；水流动管，连接至水存储杯的第一侧并且向上延伸；以及水传感器，安装在水存储杯中以感测水量。

在又一个示例性实施方式中，与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器可进一步包括多个水回流防止阀，安装在水分配器的水出口中，每一个水回流防止阀均包括：外壳，该外壳具有形成在其上部中的水流入开孔以及形成在其下部中的水流出开孔；阀板，安装在外壳中以便竖直移动以打开和关闭水流入开孔；以及弹簧，安装在外壳中以便向上弹性支撑阀板。

在又一示例性实施方式中，与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器可进一步包括辅助贮液杯，该辅助贮液杯安装至过滤器模块的下端以存储预定量的燃料，并且该过滤器模块可进一步包括用于加热燃料的多个正温度系数(PTC)热量生成元件，该PTC热量生成元件安装至上盖且布置为紧邻泵模块的燃料排出开孔以及过滤器模块的燃料入口和燃料出口。

在又一示例性实施方式中，与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器可进一步包括流动通道切换阀，构造为选择性执行供应燃料的操作或清除水的操作，该流动通道切换阀包括：阀壳体，该阀壳体具有分别与过滤器模块的燃料出口连接以及与水收集模块的水流动管连接的两个入口以及连接至发动机的出口；活塞，安装在阀壳体中并且由弹簧支撑以便移动并选择性地阻挡阀壳体的两个入口；以及螺线管，用于操作活塞。

附图说明

现在将参考附图所示的本发明的示例性实施方式详细描述本发明的以上和其他特征，这些附图在下文中仅通过图示的方式给出，从而不限制本发明，并且在附图中：

图1A至图1B是示出根据本发明的示例性实施方式的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器的视图；

图2和图3是示出根据本发明的示例性实施方式的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器的截面图；

图4是示出根据本发明的示例性实施方式的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器的过滤器模块的立体图；

图5是示出根据本发明的示例性实施方式的安装至与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器的上盖的PTC热量生成元件的立体图；

图6是示出根据本发明的示例性实施方式的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器的水回流防止阀的立体图；并且

图7A至图7B是示出根据本发明的示例性实施方式的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器的流动通道切换阀的视图。

应理解，附图呈现了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的表示而不一定按比例绘制。如本文公开的本发明的具体设计特征(例如，包括具体尺寸、方位、位置以及形状)将部分地由特定预期应用和使用环境确定。在附图中，贯穿附图的几个图，参考标号指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

应理解，如本文使用的术语“车辆(vehicle)”或“车辆的(vehicular)”或其他类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆；包括各种小船、海船的船只；航天器等；并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃车、插入式混合动力车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，燃料来源于汽油以外的资源)。

尽管示例性实施方式描述为使用多个单元来执行示例性过程，然而，应理解，还可通过一个或多个模块来执行示例性过程。此外，应理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为存储模块，并且处理器特别地被配置为执行所述模块，以执行以下进一步描述的一个或多个过程。

本文使用的术语仅是用于描述具体实施方式的目的，而非旨在限制本发明。除非上下文明确表示相反，否则如本文使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式。应进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”规定了阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。如本文使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意和所有组合。

如本文所使用的，除非特别声明或可从上下文明显得出，否则术语“大约”应被理解为处于本领域中的正常公差的范围内，例如处于平均值的2标准差之内。“约”可理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另从上下文中清楚得知，否则本文中提供的所有数值都由术语“约”修饰。

在下文中，现在将详细参考本发明的各种示例性实施方式，其实例在附图中说明并在以下进行描述。虽然将结合示例性实施方式描述本发明，但是将理解，本描述并非旨在将本发明限于那些示例性实施方式。相反地，本发明旨在不仅涵盖示例性实施方式，而且还涵盖可包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替代、改变、等价物和其它实施方式。

图1A至图3是示出根据本发明的示例性实施方式的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器的立体图和截面图，并且图4是示出根据本发明的示例性实施方式的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器的过滤器模块的立体图。

如图1A至图4所示，与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器具有如下结构：其中，泵模块和过滤器模块可合并为单个组件，并且泵模块和过滤器模块的组件可安装在燃料箱中。因此，本发明的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器可包括过滤器模块14，该过滤器模块构造为过滤燃料。具体地，过滤器模块14可被构造为从燃料清除杂质，并且可包括燃料入口10、燃料出口11以及多个过滤纸12。容纳在贮液杯13中的过滤器模块14可安装在燃料箱中。

此外，过滤器模块14可包括网孔状过滤器引导件18、由非织物材料等制成的用来过滤燃料的初级过滤纸20和次级过滤纸19以及由上过滤盖21和下过滤盖22覆盖的外壳23。过滤器引导件18、次级过滤纸19、初级过滤纸20以及外壳23可具有柱形形状，并且可从内部(中心部分)向外部(外周边)同中心且按顺序布置，以便彼此间隔开预定距离。

例如，过滤器引导件18可布置为邻近于中心部分，次级过滤纸19和初级过滤纸20可布置为围绕过滤器引导件18，并且外壳23可布置为围绕过滤纸。过滤器引导件18、次级过滤纸19、初级过滤纸20以及外壳23的组件的上端和下端可由上过滤盖21和下过滤盖22覆盖。

上过滤盖21和下过滤盖22可包括多个燃料开孔34a和34b，该多个燃料开孔沿着周边在周围方向上布置以便彼此间隔开预定距离。已穿过燃料开孔34a的燃料可流入到限定在外壳23与初级过滤纸20之间的空间中，并且已穿过燃料开孔34b的水可输送至水分配器24(其将随后描述)。燃料入口10可形成在上过滤盖21中，并且可与泵模块17的燃料排出开孔16连接。从泵模块17泵出的燃料可流入燃料入口10。

因此，从泵模块17泵出以流入燃料入口10(其形成为邻近于上过滤盖21的中心部分)的燃料可通过沿着上过滤盖21的周边形成的燃料开孔34a而流入到外壳23与初级过滤纸20之间的空间中，可在依次穿过初级过滤纸20和次级过滤纸19之后流入到过滤器引导件18的内部空间中，并且随后可通过形成在上过滤盖21中的燃料出口11而馈送至流动通道切换阀31，其将随后描述。

竖直地布置在过滤器引导件18内部的燃料输送管35可安装在燃料出口11中以允许燃料通过燃料输送管35流至燃料出口11。本发明的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器可进一步包括构造为泵出燃料的泵模块17。泵模块17可包括：燃料吸入开孔15，形成在下端部分中并且构造为与贮液杯13的内部空间连通；以及燃料排出开孔16，形成在上端部分中并且构造为与燃料入口10连通。泵模块17可布置在过滤器模块14内部(即，过滤器引导件18内部)，并且可竖直延伸。泵模块17的顶部可由上盖33支撑，该上盖布置在上过滤盖21上方预定距离。

泵模块17的燃料排出开孔16可与形成在过滤器模块14的上过滤盖21中的燃料入口10连接。因此，通过燃料排出开孔16排出的燃料可流入到上过滤盖21与上盖33之间的空间中。泵模块17的燃料吸入开孔15可与这样的管连接，即，该管从布置在贮液杯13中的底部上的燃料预过滤器36向上竖直延伸。因此，贮液杯13中的由泵模块的操作而泵出的燃料可经由燃料预过滤器36、管和燃料吸入开孔15流入泵模块中，并且随后可通过燃料排出开孔16流出(例如，可被排出)。管可在穿透辅助贮液杯30和水收集模块28的同时，将燃料吸入开孔15与燃料预过滤器36相连接，其将随后描述。

本发明的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器可进一步包括辅助贮液杯30，在该辅助贮液杯中，可存储预定量的燃料。辅助贮液杯30可具有圆杯形状，并且可由支撑框架38支撑，该支撑框架从覆盖泵模块17的下端的下盖37的底部竖直延伸。辅助贮液杯30可用作过滤器模块14的底板，并且因此，辅助贮液杯30的外周表面可与耦接至过滤器模块14的下端的水分配器24的内周表面接触。

因此，即使当车辆在倾斜道路(例如，斜坡)上行驶时，并且因此燃料箱处于倾斜状态时，特定量的燃料可保留在贮液杯13和辅助贮液杯30中。借助于该双贮液杯结构，即使在低燃料液位状态(诸如当在倾斜道路上行驶时)，燃料提供的可靠性也可增强。

此外，本发明的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器可包括PTC加热器，例如，构造为以低温加热燃料的多个PTC热量生成元件32。如图5所示，构造为当外部功率(未示出)施加至PTC热量生成元件时生成热量的PTC热量生成元件32可容纳在上盖33中或者可附接至上盖33的底表面，该PTC热量生成元件布置为紧邻泵模块17的燃料排出开孔16以及过滤器模块14的燃料入口10和燃料出口11。因此，由于燃料可通过PTC热量生成元件32(布置为紧邻泵出的燃料流入和流出所通过的部件)的加热生成作用而被加热，所以可改进冷启动操作。

新型柴油过滤器可进一步包括水收集模块28，该水收集模块构造为收集从燃料中过滤出的水。水收集模块28可包括：水分配器24，构造为收集从过滤器模块14落下(例如，排出)的水；以及水存储杯25，构造为存储从水分配器24输送的水。水分配器24可具有环形杯状，并且可耦接至过滤器模块14的下端(即，下过滤盖22的底表面)。因此，水分配器24可被构造为接收由于比重(specific gravity)差而通过形成在下过滤盖22中的燃料开孔34b滴下或流下的水。水存储杯25可具有圆杯形状，并且可耦接至水分配器24的下端以便存储通过水分配器24的出口(例如，通过将随后描述的水回流防止阀29)向下移动的水。

配置为感测水量的水传感器27可安装在水存储杯25的底部中。水传感器27可被配置为检测存储在水存储杯25中的水何时达到预定水平，并且可被配置为向控制器39传输检测结果。响应于接收到检测结果，控制器39可被配置为操作警报灯(未示出)以使其打开。替换地，控制器可被配置为操作能够提供检测结果的指示的另一设备。水传感器可体现为配置成感测水位的典型传感器。

水流动管26可连接至水存储杯25的侧表面。此外，水流动管26可在过滤器模块14的外壳23附近(例如，紧邻该外壳)竖直延伸，并且可经由水软管连接至流动通道切换阀31，其将随后描述。构造为防止水存储杯25中的水反向流动的多个水回流防止阀29可安装在水分配器24的水出口中。水回流防止阀29中的每一个均可包括外壳29c、阀板29d以及弹簧29e。

如图6所示，外壳29c可安装在水分配器24的每个水出口中，即，形成在水分配器24的底部中的开孔。外壳29c可包括：水流入开孔29a，形成在该外壳的上部中；以及水流出开孔29b，形成在该外壳的下部中。阀板29d可安装在外壳29c内，以便竖直移动(例如，向上和向下)以打开和关闭水流入开孔29a。弹簧29e可布置在阀板29d下方。此外，弹簧29e可被构造为向阀板29d施加弹力以便向上推动阀板29d。

当在水分配器24中收集预定量的水时，阀板29d可通过水的重量抵抗弹簧的弹力而向下移动，由此打开水流入开孔。因此，水可流入水存储杯25。然后，可通过阀板29d经由弹簧29e的弹力关闭水流入开孔，来防止水存储杯25中的水反向流动。

本发明的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器可进一步包括具有三通阀构造的流动通道切换阀31，该流动通道切换阀被构造为选择性执行向发动机供应燃料的操作或者向外部排出水的操作。流动通道切换阀可体现为电磁阀，该电磁阀被构造为基于电力是否施加至该电磁阀而被打开/关闭，由此打开和关闭流动通道。流动通道切换阀31可由盖体40支撑、安装在与泵模块17整体形成的过滤器模块14上方。控制器39也可安装至盖体40。

此外，流动通道切换阀31可包括阀壳体31d、活塞31f、弹簧31e以及螺线管31g。阀壳体31d可包括两个入口31a和31b(与过滤器模块14的燃料出口11连接的第一入口31a，以及与水收集模块28的水流动管26连接的第二入口31b)以及连接至发动机(或外部)的出口31c。入口31a与燃料出口11可经由燃料软管彼此连接，并且入口31b与水流动管26可经由水软管彼此连接。

活塞31f(其被构造为移动以便在由后端的弹簧31e支撑的同时，选择性阻挡入口31a和31b)可安装在阀壳体31d中，并且螺线管31g(其由控制器39操作并且通过杆(未示出)连接至活塞31f)可安装在阀壳体31d的第一端处。因此，当启动螺线管31g时，活塞31f可被构造为向前移动，由此关闭入口31a以接收燃料并且打开入口31b以接收水。具体地，当执行维护和修理工作时，水可被排出至外部。

例如，当诸如软管的连接线(未示出)与出口31c分离，并且额外的水排出软管(未示出)可连接至出口31c时，水可排出至外部。此外，当螺线管31g关闭时，活塞31f可被构造为通过弹簧31e的拉力而向后移动，由此打开入口31a以接收燃料并且关闭入口31b以接收水。具体地，燃料可正常供应至发动机。当有关水清除的警报灯亮起并且需要用于清除水的维护和修理工作时，燃料线路的快速连接器(未示出)(其降低燃料压力)可在发动机停止状态或发动机怠速状态时断开连接。

随后，可确定燃料量是否小于预定量，在该预定量处，燃料警报灯被设为打开。当燃料量小于预定量时，预定量的燃料(例如，约3L)可被喷射，并且随后可重复以上确定过程。当燃料量超过预定量(在该预定量处，燃料警报灯被设为打开)时，可确定燃料压力是否小于预定压力(例如，约2bar)。当燃料压力大于预定压力时，燃料线路的快速连接器可被解耦(uncoupled)或断开连接。当燃料压力小于预定压力时，可开始用于清除水的维护和修理操作。

此外，为了清除水，额外的开关(未示出)可被操纵以打开流动通道切换阀31的螺线管，并且外部软管可连接至出口31c以便向外部排出水收集模块28的水存储杯25中的水。可通过泵模块17的操作来实现水排出过程。例如，当流动通道切换阀31的螺线管处于启动状态时(例如，用于接收燃料的入口关闭并且用于接收水的入口打开的状态)，当操作泵模块17时，由于燃料流出所通过的入口关闭，所以可在包括贮液杯13的过滤器模块14中生成预定压力，并且因此由于在过滤器模块中生成的压力，水存储杯25中的水可通过流动通道切换阀31排出至外部。

在下文中，将说明如上构成的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器的操作。

参考图2和图3，在与安装在燃料箱中的燃料泵整体形成的柴油过滤器中，当操作泵模块17时，贮液杯13中的燃料可依次穿过燃料预过滤器36、燃料吸入开孔15、燃料排出开孔16和燃料入口10，并且流入上过滤盖21与上盖33之间的空间中。

随后，燃料可通过上过滤盖21的燃料开孔34a流入外壳23与初级过滤纸20之间的空间中，并且可依次穿过初级过滤纸20、次级过滤纸19以及过滤器引导件18以便被过滤以从其中清除杂质。过滤后的燃料可流入过滤器引导件18的内部空间中。然后，过滤后的燃料可通过燃料输送管35和燃料出口11流出，并且可在依次穿过流动通道切换阀31的入口31a、阀壳体31d和出口31c之后供应至发动机。

此外，流动通道切换阀31可处于螺线管关闭的状态，并且因此，用于接收燃料的入口31a可处于打开状态。已流入外壳23与初级过滤纸20之间的空间中的包含在燃料中的水可由于比重差而通过下过滤盖22的燃料开孔34b流入水分配器24，并且可通过水回流防止阀29聚集或收集在水存储杯25中。

如上所述，由于本发明的与燃料泵整体形成的柴油过滤器可布置在燃料箱中，所以可解决由于车辆碰撞、防冻剂以及石头碎片对燃料过滤器的损害的问题。即使当车辆在倾斜道路上行驶(此时燃料箱处于倾斜状态)时，也可由于由贮液杯和辅助贮液杯实现的双贮液结构来可靠地提供燃料。

根据本发明的与燃料泵整体形成的新型柴油过滤器具有以下优点。

首先，由于与燃料泵整体形成的柴油过滤器可布置在燃料箱中，所以可解决由于车辆碰撞、防冻剂以及石头碎片对燃料过滤器的损害的问题，并且可改进车辆碰撞事故中的安全性。

其次，可通过在合适的时间使用水清除功能和水清除警报系统来清除水而改进柴油系统的性能。

最后，由于双贮液杯结构，即使在低燃料液位状态(诸如当在倾斜道路上行驶时)，燃料提供的可靠性也可增强。

已参考本发明的示例性实施方式详细描述了本发明。然而，本领域的技术人员应理解的是，在不背离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施方式进行变化，在所附权利要求及其等同物中限定本发明的范围。