JP2008163811A - フィルタおよびそれを備えた燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によるフィルタの破損を抑える。
【解決手段】フィルタ１は、流体通路１４内に設置され、有底筒体からなるフィルタ１であって、流体通路１４の入口部となる開口部２１と、複数の細孔３１がろ過孔として形成された筒部３と、閉鎖端側に形成された底部４とを備え、筒部３の外周面３２において少なくとも細孔３１が形成されている領域であって周方向の一部の領域を、流体通路１４の第１内周面１４１に対する圧入面３３として形成している。これにより、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によるフィルタの破損を抑えることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体通路内に設置されて燃料等の流体中の異物を捕集するために用いられるフィルタ、およびこのフィルタを備えた燃料噴射弁に関するものである。

近年、ディーゼルエンジンの排ガス規制強化に対応すべく、高噴射圧化ならびに電子制御化が検討されている。燃料噴射装置においても、電子制御式のノズルを備えた燃料噴射弁が主流となってきており、燃料噴射弁の内部において摺動部と電磁弁とオリフィス部等を保護する目的で、燃料中の異物を捕捉するフィルタが必要となっている。

このフィルタは二種類に大別され、その一方は、燃料中に定常的に存在する異物を除去するための燃料フィルタであり、その他方は、燃料噴射弁の配管作業時等に発生する突発的異物を除去するために燃料噴射弁の入口部に設置されるフィルタである。後者のフィルタは、高圧燃料通路内に設置されるため、圧力損失が小さいことと、より小さな異物を捕捉できることとを必要とする。

本出願人は、この要求を満足する後者のフィルタを提案している（特許文献１を参照）。このフィルタは、二段径の有底筒体からなるフィルタであって、通路の入口部となる開口端側の大径部と、複数の細孔がろ過孔として形成された大径部より小径の筒部と、閉鎖端側に形成された底部とを備える。また、大径部を通路内に固定することによってフィルタを通路内に固定し、筒部の外周面と通路の内周面との間の隙間を通路として利用する。これにより、高い異物捕捉能力と圧力損失の低減を両立させることを狙っている。
特開２００４−１２２１００号公報

特許文献１では記述されていないが、燃料フィルタによる異物除去が不十分な場合、フィルタの筒部において細孔が異物によって塞がれ、これにより、フィルタの上流（開口部側）と下流（底部の下流側）との間に大きな差圧が生じる恐れがある。この差圧は、開口部側が高圧であるため、開口部側から底部側へ向かう荷重として、細孔が形成されて耐荷重性の低い筒部に対して作用する。

このため、この差圧は、引張応力を筒部に対して作用させ、この差圧が大きくなれば、フィルタを筒部において破損させる恐れがある。これにより、フィルタに捕捉されていた多量の異物が燃料噴射弁の内部に放出され、燃料噴射弁の品質を損なう恐れもある。従って、フィルタの開口部側と底部側の間に大きな差圧が生じても、フィルタを破損させ難いようにするか、または、これによってフィルタが破損してもフィルタに捕捉されていた多量の異物が燃料噴射弁の内部に放出されないようにすることが求められる。

この要求は、燃料噴射弁の高圧燃料通路内に設置されるフィルタに限って求められるものでない。流体通路内に設置され、有底筒体からなるフィルタであって、流体通路の入口部となる開口部と、複数の細孔がろ過孔として形成された筒部と閉鎖端側に形成された底部とを備えたフィルタに対して共通して求められる要求である。

本発明は、上記点に鑑み、流体通路内に設置され、有底筒体からなるフィルタであって、複数の細孔が形成された筒部を備えたフィルタ、および、これを備えた燃料噴射弁において、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によるフィルタの破損を抑えることを第１の目的とする。

また、本発明は、流体通路内に設置され、有底筒体からなるフィルタであって、複数の細孔が形成された筒部を備えたフィルタ、および、これを備えた燃料噴射弁において、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によってフィルタが破損しても、フィルタに捕捉されていた異物が外部へ放出されないようにすることを第２の目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載のフィルタは、流体通路内に設置され、有底筒体からなるフィルタであって、流体通路の入口部となる開口部と、複数の細孔がろ過孔として形成された筒部と、閉鎖端側に形成された底部とを備え、筒部の外周面において少なくとも細孔が形成されている領域であって周方向の一部の領域を、流体通路の第１内周面に対する圧入面として形成していることを特徴とする。

この構成では、筒部の外周面において少なくとも細孔が形成されている領域であって周方向の一部の領域を、流体通路の第１内周面に対する圧入面として形成している。これにより、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によって引張応力が筒部に作用しても、この引張方向において筒部の圧入面が拘束されているため、筒部が、細孔が形成されている領域において破損し難くなる。従って、細孔が形成されて耐荷重性の低い筒部が破損し難くなるため、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によるフィルタの破損を抑えることができる。

請求項２に記載のフィルタは、外周面において周方向の残部と対向する第１内周面に、細孔と底部の下流側との間の通路を残部とによって構成する第１溝を形成していることを特徴とする。これにより、簡易な構成で、上述の効果を得つつ、細孔と底部の下流側と間の通路を確保できる。即ち、簡易な構成で、上述の効果を得つつ、フィルタの機能を確保できる。

請求項３に記載のフィルタは、流体通路内に設置され、有底筒体からなるフィルタであって、流体通路の入口部となる開口部と、複数の細孔がろ過孔として形成された筒部と、閉鎖端側に形成された底部とを備え、流体通路の第２内周面と当接することによって底部が流体通路の下流側へ移動することを阻止するストッパ部を、底部に形成していることを特徴とする。

この構成では、底部が流体通路の第２内周面と当接することによって底部が流体通路の下流側へ移動することを阻止するストッパ部を、底部に形成している。これにより、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によって引張応力が筒部に作用しても、底部が流体通路の下流側へ移動することを阻止するストッパ部によって、筒部が引張方向に伸張することが抑えられる。このため、細孔が形成されて耐荷重性の低い筒部が破損し難くなり、この結果、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によるフィルタの破損を抑えることができる。

請求項４に記載のフィルタは、細孔と底部の下流側との間の通路を構成する第２溝を、ストッパ部に形成していることを特徴とする。これにより、簡易な構成で、上述の効果を得つつ、細孔と底部の下流側と間の通路を確保できる。即ち、簡易な構成で、上述の効果を得つつ、フィルタの機能を確保できる。

請求項５に記載のフィルタは、流体通路内におけるフィルタの設置状態が、フィルタの許容荷重より低い荷重によって流体通路内でフィルタが滑動可能に調整され、流体通路の第２内周面と当接することによってストッパ部が流体通路の下流側を塞ぐようにストッパ部が形成されていることを特徴とする。

これにより、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧が、フィルタの許容荷重に達する以前に流体通路内でフィルタが滑動し、ストッパ部が流体通路の第２内周面と当接する。即ち、フィルタが破損する以前に、ストッパ部が第２内周面と当接することによって流体通路の下流側を塞ぐため、フィルタに捕捉されていた異物が外部へ放出されないようにできる。即ち、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によってフィルタに捕捉されていた異物が外部へ放出されることを、防止できる。

請求項６に記載のフィルタは、耐荷重性が低い低荷重部を筒部に形成し、低荷重部で割れて本体部から離れた割裂部のストッパ部が流体通路の下流側を塞ぐようにストッパ部が形成されていることを特徴とする。

これにより、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によってフィルタが破損しても、低荷重部で割れて本体部から離れたストッパ部が流体通路の下流側を塞ぐ。このため、フィルタに捕捉されていた異物が下流側へ放出されない。即ち、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によってフィルタが破損しても、フィルタに捕捉されていた異物が外部へ放出されないようにできる。

請求項７に記載の燃料噴射弁は、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のフィルタを、燃料導入通路内に設置していることを特徴とする。これにより、フィルタに捕捉されていた多量の異物が燃料噴射弁の内部に放出されることを防止でき、従って、燃料噴射弁の品質を損なうことを防止できる。

本発明の一実施形態によるフィルタを、燃料噴射装置の燃料噴射弁内に設置した場合を例に図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１に示す燃料噴射弁１０は、例えば、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムに適用される。燃料噴射弁１０は、インジェクタボディ１０ａの内部に形成されている摺動穴１３内において図中の上下方向へ摺動部１２が摺動可能に構成される。摺動部１２を上下方向へ摺動させることによって先端（図において下側の端部）の噴射孔から燃料を噴射させるように構成される。

略円筒状のインジェクタボディ１０ａの外周面から側方に突出する導入部１１が、インジェクタボディ１０ａに一体的または別部品で形成される。インジェクタボディ１０ａ内と導入部１１内に、流体通路である燃料導入通路１４が形成され、導入部１１内において燃料導入通路１４内に後述するフィルタ１が設置される。導入部１１は図示しないコモンレールに接続される。

フィルタ１は、図２と図３に示すように、燃料導入通路１４内に設置され、有底筒体からなるフィルタであって、具体的に、二段径の有底中空円筒体からなるフィルタであって、燃料導入通路１４の入口部となる開口部２１側（図の左端側）の大径部２と、筒部である小径部３と、閉鎖端側に形成された底部４とを備える。フィルタ１は、金属材料、例えば、ステンレス鋼から冷間鍛造等により製造される。

大径部２は、燃料導入通路１４に圧入されて燃料導入通路の固定され、燃料導入通路１４内に設置される。具体的に、大径部２の外周面を、燃料導入通路１４に形成されている設置用内周面１４ａに対する圧入面２２として形成する。即ち、フィルタ１は、圧入面２２で燃料導入通路に固定される。

フィルタ１の内外を連通する多数の略円形断面の細孔３１は、ろ過孔として小径部３に形成される。これらの多数の細孔３１は、略同一の内径を有し、大径部２側と底部４側とを除くほぼ全域に均等に形成され、かつ、その内径を除去しようとする異物よりも小さくなるように形成する。これにより、細孔３１は、大径部２の開口部２１側から流入する燃料を通過させる間に燃料中の異物を捕捉するろ過孔として機能する。細孔３１を通過した燃料は、通路１４ｂを通って底部４の下流側（図３において右側）に流れる。

小径部３の外周面３２において少なくとも細孔３１が形成されている領域（図３の矢印Ａで示す領域）であって周方向の一部の領域（図４の矢印Ｂで示す領域）を、燃料導入通路１４の第１内周面１４１に対する圧入面３３として形成する。また、小径部３の外周面３２において周方向の残部である非圧入面３４と対向する第１内周面１４１に第１溝１４１ａを形成する。小径部３の非圧入面３４と第１溝１４１ａとによって通路１４ｂを構成する。

次に、本発明の一実施形態によるフィルタ１の効果について図３と図４に基づいて説明する。

図３において、図示しない燃料フィルタによる異物除去が不十分な場合等では、細孔３１が異物によって塞がれ、大径部２の開口部２１側と底部４の下流側との間に大きな差圧が生じる恐れがある。この差圧は、開口部２１側が高圧であるため、開口部２１側から底部４側へ向かう荷重として、圧入面２２で燃料導入通路に固定されているフィルタ１に対して作用し、これによって、開口部２１側から底部４側へ向かう荷重として小径部３に作用する。即ち、引張応力が、細孔３１が形成されて耐荷重性の低い小径部３に作用する。

これに対して、本実施形態によるフィルタ１では、小径部３の外周面３２において少なくとも細孔３１が形成されている領域であって周方向の一部の領域を、燃料導入通路１４の第１内周面１４１ａに対する圧入面３３として形成している。このため、細孔３１が形成されて耐荷重性の低い小径部３に引張応力が作用しても、この引張方向において小径部３の圧入面３３が拘束されているため、小径部３が、細孔３１が形成されている領域において破損し難くなる。従って、細孔３１が形成されて耐荷重性の低い小径部３が破損し難くなるため、フィルタ１の開口部２１側とフィルタ１の底部４の下流側との間に生じた差圧によるフィルタ１の破損を抑えることができる。

また、小径部３の外周面３２において周方向の非圧入面３４と対向する第１内周面１４１に第１溝１４１ａを形成し、小径部３の非圧入面３４と第１溝１４１ａとによって通路１４ｂを構成する。これにより、第１溝１４１ａを形成するという簡易な構成で、上述の効果を得つつ、細孔３１と底部４の下流側と間の流通を、通路１４ｂとして確保できる。即ち、簡易な構成で、上述の効果を得つつ、フィルタの機能１を確保できる。

また、本実施形態によるフィルタ１を燃料導入通路１４内に設置している燃料噴射弁１０では、フィルタ１の破損を抑えることができるため、フィルタ１に捕捉されていた多量の異物が燃料噴射弁１０の内部に放出されることを抑えることができ、従って、燃料噴射弁１０の品質を損なうことを抑えることができる。

尚、圧入面３３を、小径部３の外周面３２において細孔３１が形成されている領域に限らないで、外周面３２において細孔３１が形成されていない大径部２側と底部４側まで形成することも可能である。

（第２実施形態）
第１実施形態では、引張方向において圧入面３３を拘束することよって小径部３を破損し難くしている。これに対して、第２実施形態では、図５と図６に示すように、燃料導入通路１４の第２内周面１４２と当接することによって底部４が燃料導入通路１４の下流側（図６において右側）へ移動することを阻止するストッパ部４１を、底部４に形成する。

これにより、フィルタ１の開口部２１側とフィルタ１の底部４の下流側（図６において右側）との間に生じた差圧によって引張応力が小径部３に作用しても、底部４が燃料導入通路１４の下流側へ移動することを阻止するストッパ部４１によって、小径部３が引張方向に伸張することが抑えられる。このため、細孔３１が形成されて耐荷重性の低い小径部３が破損し難くなり、この結果、フィルタ１の開口部２１側とフィルタ１の底部４の下流側との間に生じた差圧によるフィルタ１の破損を抑えることができる。

また、図６と図７に示すように、細孔３１と底部４の下流側（図６において右側）との間の通路を構成する第２溝４２を、ストッパ部４１に形成する。第２溝４２は、軸方向（図６において左右方向、図７の紙面に垂直な方向）にテーパ状に形成されたテーパ溝である。これにより、第２溝４２を形成するという簡易な構成で、上述の効果を得つつ、細孔３１と底部４の下流側と間の通路を確保できる。即ち、簡易な構成で、上述の効果を得つつ、フィルタ１の機能を確保できる。

（変形例）
図８に示す第１変形例では、燃料導入通路１４におけるフィルタ１の設置状態が、フィルタ１の許容荷重より低い荷重によって燃料導入通路１４内でフィルタ１が滑動可能に調整される。即ち、フィルタ１の開口部２１側とフィルタ１の底部４の下流側（図８において右側）との間に生じた差圧によって小径部３に作用する引張応力が、フィルタ１の許容荷重より低い場合において、この差圧によって燃料導入通路１４内でフィルタ１が滑動可能に、圧入面２２ａと設置用内周面１４ｃとの圧入状態を調整する。具体的に、図８における圧入面２２ａと設置用内周面１４ｃとの圧入シロを、図３と図６における圧入面２２と設置用内周面１４ａとの圧入シロより、小さく設定する。

また、燃料導入通路１４の第２内周面１４２と当接することによってストッパ部４１ａが燃料導入通路１４の下流側（図８において右側）を塞ぐようにストッパ部４１ａが形成される。尚、図８において、ストッパ部４１ａは、底部４のストッパ面として形成されているが、これに限らない。

これにより、フィルタ１の開口部２１側とフィルタ１の底部４の下流側（図８において右側）との間に生じた差圧が、フィルタ１の許容荷重に達する以前に燃料導入通路１４内でフィルタ１が滑動し、ストッパ部４１ａが燃料導入通路１４の第２内周面１４２と当接する。即ち、フィルタ１が破損する以前に、ストッパ部４１ａが第２内周面１４２と当接することによって燃料導入通路１４の下流側を塞ぐため、フィルタ１に捕捉されていた異物が外部へ放出されないようにできる。即ち、フィルタ１の開口部２１側とフィルタ１の底部４の下流側との間に生じた差圧によってフィルタ１に捕捉されていた異物が外部へ放出されることを、防止できる。

図９に示す第２変形例では、耐荷重性が低い低荷重部３ａを小径部３に形成し、低荷重部３ａで割れて本体部から離れた割裂部５のストッパ部４１ａが燃料導入通路１４の下流側（図９において右側）を塞ぐようにストッパ部４１ａが形成される。具体的に、低荷重部３ａにおいて細孔３１に対して細孔３１ａを追加し、これによって、低荷重部３ａの耐荷重性を、周囲より低くする。

尚、割裂部５は、低荷重部３ａで割れた右側の小径部３と底部４とストッパ部４１ａから構成され、本体部は、フィルタ１から割裂部５を差し引いた部分である。また、図９においても、ストッパ部４１ａは、底部４のストッパ面として形成されているが、これに限らない。

これにより、フィルタ１の開口部２１側とフィルタ１の底部４の下流側（図９において右側）との間に生じた差圧によってフィルタ１が破損しても、低荷重部３ａで割れて本体部から離れたストッパ部４１ａが燃料導入通路１４の下流側を塞ぐ。このため、フィルタ１に捕捉されていた異物が下流側へ放出されない。即ち、フィルタ１の開口部２１側とフィルタ１の底部４の下流側との間に生じた差圧によってフィルタ１が破損しても、フィルタ１に捕捉されていた異物が外部へ放出されないようにできる。

以上、本発明によるフィルタ１は、流体通路である燃料導入通路１４内に設置され、有底筒体からなるフィルタ１であって、燃料導入通路１４の入口部となる開口部２１と、複数の細孔３１がろ過孔として形成された筒部である小径部３と、閉鎖端側に形成された底部４とを備え、小径部３の外周面３２において少なくとも細孔３１が形成されている領域であって周方向の一部の領域を、燃料導入通路１４の第１内周面１４１に対する圧入面３３として形成している。これにより、フィルタの開口部側とフィルタの底部の下流側との間に生じた差圧によるフィルタの破損を抑えることができる。

尚、上述した例に限らないで、これらの組み合わせや、他の種々の変形例が考えられる。

図１は、本発明の第１実施形態によるフィルタ１を設置した燃料噴射弁１０の模式図である。 図２は、本発明の第１実施形態によるフィルタ１を設置した燃料噴射弁１０の導入部１１を示す、図１中のＩＩ部の拡大図である。 図３は、本発明の第１実施形態によるフィルタ１を設置した燃料噴射弁１０の導入部１１を示す、図２の横断面図である。 図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図５は、本発明の第２実施形態によるフィルタ１を設置した燃料噴射弁１０の導入部１１を示す拡大図である。 図６は、図５の横断面図である。 図７は、図５中のフィルタ１のＶＩＩ矢視図である。 図８は、図６の第１変形例を示す横断面図である。 図９は、図６の第２変形例を示す横断面図である。

符号の説明

１ フィルタ、２ 大径部、２１ 開口部、２２，２２ａ 圧入面
３ 小径部（筒部）、３ａ 低荷重部、３１，３１ａ細孔、３２ 外周面
３３ 圧入面、３４ 非圧入面（残部）、４ 底部、４１，４１ａ ストッパ部
４２ 第２溝、５ 割裂部、１０ 燃料噴射弁、１０ａ インジェクタボディ
１１ 導入部、１２ 摺動部、１３ 摺動穴、１４ 燃料導入通路（流体通路）
１４ａ、１４ｃ 設置用内周面、１４ｂ 通路、１４１ 第１内周面
１４１ａ 第１溝、 １４２ 第２内周面

Claims (7)

1. 流体通路内に設置され、有底筒体からなるフィルタであって、
   前記流体通路の入口部となる開口部と、
   複数の細孔がろ過孔として形成された筒部と、
   閉鎖端側に形成された底部とを備え、
   前記筒部の外周面において、少なくとも前記細孔が形成されている領域であって周方向の一部の領域を、前記流体通路の第１内周面に対する圧入面として形成していることを特徴とするフィルタ。
2. 前記外周面において前記周方向の残部と対向する前記第１内周面に、前記細孔と前記底部の下流側との間の通路を該残部とによって構成する第１溝を形成していることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
3. 流体通路内に設置され、有底筒体からなるフィルタであって、
   前記流体通路の入口部となる開口部と、
   複数の細孔がろ過孔として形成された筒部と、
   閉鎖端側に形成された底部とを備え、
   前記流体通路の第２内周面と当接することによって該底部が該流体通路の下流側へ移動することを阻止するストッパ部を、該底部に形成していることを特徴とするフィルタ。
4. 前記細孔と前記底部の下流側との間の通路を構成する第２溝を、前記ストッパ部に形成していることを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
5. 流体通路内におけるフィルタの設置状態は、フィルタの許容荷重より低い荷重によって、該流体通路内でフィルタが滑動可能に調整され、
   前記流体通路の第２内周面と当接することによって前記ストッパ部が前記流体通路の下流側を塞ぐように該ストッパ部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
6. 耐荷重性が低い低荷重部を前記筒部に形成し、
   前記低荷重部で割れて本体部から離れた割裂部の前記ストッパ部が前記流体通路の下流側を塞ぐように該ストッパ部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のフィルタを、燃料導入通路内に設置していることを特徴とする燃料噴射弁。

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