JP2013217353A

JP2013217353A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2013217353A
Application number: JP2012090989A
Authority: JP
Inventors: Shinshi Komatsu; 新始小松; Junji Migite; 潤二右手; Yoshihiko Oya; 芳彦大矢
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: JP5754408B2

Abstract

【課題】燃料濾過器の長寿命化を図る。
【解決手段】不織布よりなる第１フィルタ３４の上流側で且つ第１フィルタ３４の下方に、圧縮コイルばね３６１と底板３６２とからなる第２フィルタ３６を配置する。内燃機関の運転中は圧縮コイルばね３６１の内周側と外周側との間に発生する差圧によって圧縮コイルばね３６１が縮み、巻線間隙間が小さくなるため、巻線間隙間よりも粒径の大きいダストは圧縮コイルばね３６１の外周面に捕捉される。内燃機関の停止によりポンプが停止されると、差圧がなくなって圧縮コイルばね３６１は自然長まで伸びるため、圧縮コイルばね３６１の外周面に捕捉されたダストは圧縮コイルばね３６１から分離し、そのダストは自重によって沈降して燃料濾過器３の下部空間に堆積する。
【選択図】図２

Description

本発明は、高圧燃料を内燃機関に供給する燃料噴射装置に関するものである。

従来の燃料噴射装置は、燃料を濾過する燃料濾過器を備えている。特許文献１に記載の燃料濾過器は、燃料濾過器内の各部位における燃料流速を均一にすることにより、フィルタ濾紙の全域に均一にダストが捕捉されるようにして、燃料濾過器の長寿命化を図っている。

特開２００９−１９７６８６号公報

しかしながら、従来の燃料濾過器は、最終的にはすべてのダストがフィルタ濾紙に捕捉されるため、燃料濾過器の寿命はフィルタ濾紙のダスト捕集最大容量で決定される。

本発明は上記点に鑑みて、燃料濾過器のさらなる長寿命化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、燃料濾過器（３）にて濾過した燃料をポンプ（４）にて高圧化して内燃機関（１）に供給する燃料噴射装置において、燃料濾過器は、不織布よりなる第１フィルタ（３４）と、下方に燃料流入孔（３５１ｂ）が形成されて第１フィルタを収容するフィルタホルダ（３５）と、第１フィルタの上流側で且つ第１フィルタの下方に配置された第２フィルタ（３６）とを備え、第２フィルタは、上端側が燃料流入孔を囲んでフィルタホルダに密着された圧縮コイルばね（３６１）と、圧縮コイルばねの下端側を閉塞する底板（９）３６２とを備え、燃料は圧縮コイルばねの外周側から圧縮コイルばねの巻線間を通過して圧縮コイルばねの内周側に流入するように構成されていることを特徴とする。

これによると、燃料が圧縮コイルばねの巻線間を通過する際の流通抵抗により、圧縮コイルばねの内周側と外周側との間に差圧が発生し、その差圧によって圧縮コイルばねが縮み、圧縮コイルばねの巻線間隙間が小さくなるため、燃料に含まれるダストのうち巻線間隙間よりも粒径の大きいダストは圧縮コイルばねの外周面に捕捉される。

そして、内燃機関の停止によりポンプが停止されると、圧縮コイルばねの内周側と外周側との間に差圧が発生しなくなり、圧縮コイルばねは自然長まで伸びるため、圧縮コイルばねの外周面に捕捉されたダストは圧縮コイルばねから分離し、そのダストは自重によって沈降して燃料濾過器の下部空間に堆積する。

したがって、第２フィルタにて捕捉された粒径の大きいダストは燃料濾過器の下部空間に貯留され、第１フィルタは第２フィルタで捕捉しきれなかった粒径の小さなダストのみを捕捉することになるため、第１フィルタの長寿命化につながる。また、燃料濾過器全体としてのダスト捕集最大容量は第１フィルタ単体のダスト捕集最大容量よりも多くなるため、燃料濾過器の長寿命化を図ることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図である。図１の燃料濾過器における内燃機関運転中の状態を示す断面図である。図１の燃料濾過器における内燃機関停止時の状態を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置における燃料濾過器の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１に示すように、内燃機関１（より詳細にはディーゼルエンジン）に燃料を供給する燃料噴射装置は、燃料を溜めておく燃料タンク２、燃料タンク２から汲み上げられた燃料を濾過する燃料濾過器３、燃料濾過器３にて濾過された燃料を高圧化して圧送するサプライポンプ４、サプライポンプ４にて高圧化された燃料を蓄えるコモンレール５、コモンレール５から供給された高圧燃料を内燃機関１の燃焼室に噴射するインジェクタ６、コモンレール５内の燃料を燃料濾過器３に戻す戻し経路７、戻し経路７を開閉する戻し経路開閉弁８、戻し経路開閉弁８等の作動を制御する電子制御装置９を備えている。

サプライポンプ４は、燃料タンク２から燃料を汲み上げるフィードポンプ４１、フィードポンプ４１から供給される燃料を加圧してコモンレール５へ圧送する高圧ポンプ４２、フィードポンプ４１から高圧ポンプ４２へ供給される燃料流量を調整する吸入調量弁４３等を備えている。

フィードポンプ４１および高圧ポンプ４２は、内燃機関１によって駆動される。吸入調量弁４３は、印加電流に応じて弁開度を連続的に変更可能に構成されたリニアソレノイド式の電磁弁であって、電子制御装置９によって制御される。

電子制御装置９は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行う。

この電子制御装置９は、コモンレール５内の実レール圧が噴射圧力に相当する目標レール圧に追従するように高圧ポンプ４２の目標吐出量を算出し、その目標吐出量となるように吸入調量弁４３の開度を制御する。

また、電子制御装置９は、各種入力信号に基づいて、内燃機関１の運転状態に応じた最適な噴射時期や噴射量等を決定してインジェクタ６を駆動する。さらに、電子制御装置９は、各種入力信号に基づいて、戻し経路開閉弁８を駆動する。

図２、図３に示すように、燃料濾過器３は、円柱状で、使用時に軸方向が重力方向となるように設置される。また、燃料濾過器３は、車両の車体に装着される。

燃料濾過器３は、内部に円柱状空間を形成するケース３１を備えている。ケース３１の上部には、燃料タンク２からの燃料が流入する燃料入口管３２と、フィードポンプ４１に向けて燃料が流出する燃料出口管３３が設けられている。なお、燃料入口管３２は、例えばケース３１の下部に設けてもよい。

ケース３１の内部には、燃料中に混入したダストを捕集する不織布よりなる第１フィルタ３４と、この第１フィルタ３４を収容するフィルタホルダ３５と、燃料中に混入したダストを捕集する第２フィルタ３６が配置されている。

フィルタホルダ３５は、ケース３１の内部空間を上下に２分割する円盤状のホルダプレート３５１と、ホルダプレート３５１の上方に配置された有底円筒状のホルダカップ３５２とからなる。そして、ホルダプレート３５１とホルダカップ３５２とによって形成された空間に、第１フィルタ３４が収容されている。

ホルダプレート３５１の外周側には、ケース３１の上部空間と下部空間とを連通させて燃料を通過させる燃料通過孔３５１ａが複数形成されている。ホルダプレート３５１の径方向中心部には、第１フィルタ３４が収容された空間に燃料を流入させる燃料流入孔３５１ｂが形成されている。

ホルダカップ３５２は、開口端が燃料流入孔３５１ｂを囲んでホルダプレート３５１に接合され、底部に燃料出口管３３が接続されている。

第２フィルタ３６は、ケース３１の下部空間に配置されており、より詳細には、第１フィルタ３４の上流側で且つ第１フィルタ３４の下方に配置されている。

第２フィルタ３６は、圧縮コイルばね３６１と、圧縮コイルばね３６１の下端側を閉塞する底板３６２とを備えている。圧縮コイルばね３６１の上端側は、燃料流入孔３５１ｂを囲んでホルダプレート３５１に密着状態で接合されている。そして、燃料は、圧縮コイルばね３６１の巻線間を通過するようになっている。

次に、本実施形態の作動を説明する。なお、図２、図３中の矢印は燃料の流れを示している。

まず、内燃機関１の運転中は、フィードポンプ４１にて燃料タンク２から燃料が汲み上げられる。燃料タンク２から汲み上げられた燃料は、燃料入口管３２から燃料濾過器３内に流入する。

燃料濾過器３に流入した燃料は、第２フィルタ３６における圧縮コイルばね３６１の外周側から圧縮コイルばね３６１の巻線間を通過して圧縮コイルばね３６１の内周側に流入する。

この際、図２に示すように、燃料が圧縮コイルばね３６１の巻線間を通過する際の流通抵抗により、圧縮コイルばね３６１の内周側と外周側との間に差圧が発生し、その差圧によって圧縮コイルばね３６１が縮み、圧縮コイルばね３６１の巻線間隙間が小さくなるため、燃料に含まれるダストのうち巻線間隙間よりも粒径の大きいダストは圧縮コイルばね３６１の外周面に捕捉される。

圧縮コイルばね３６１の内周側に流入した燃料は、ホルダプレート３５１の燃料流入孔３５１ｂを介して第１フィルタ３４が収容された空間に流入し、第２フィルタ３６で捕捉しきれなかった粒径の小さなダストが第１フィルタ３４にて捕捉される。

第１フィルタ３４を通過した燃料は、燃料出口管３３からフィードポンプ４１に向けて流出する。

内燃機関１が停止されると、フィードポンプ４１も停止するため、圧縮コイルばね３６１の内周側と外周側との間に差圧は発生せず、したがって、図３に示すように、圧縮コイルばね３６１は自然長まで伸びる。

そして、圧縮コイルばね３６１が伸びるときに圧縮コイルばね３６１が上下方向に振動することにより、圧縮コイルばね３６１の外周面に捕捉されていたダストが圧縮コイルばね３６１から分離し、そのダストは自重によって沈降してケース３１の下部に堆積する。

なお、第２フィルタ３６の底板３６２の板厚を部位によって異ならせて、底板３６２の重心を圧縮コイルばね３６１の軸に対して偏芯させることにより、圧縮コイルばね３６１が伸びるときに圧縮コイルばね３６１が水平方向にも振動し、ダストの分離が促進される。

さらに、内燃機関１が停止されると、電子制御装置９は戻し経路開閉弁８を開弁作動させる。この戻し経路開閉弁８の開弁作動により、コモンレール５内の燃料が戻し経路７を介して燃料濾過器３に戻され、その燃料は第１フィルタ３４を通過して圧縮コイルばね３６１の内周側に流入する。また、圧縮コイルばね３６１の内周側に流入した燃料が、圧縮コイルばね３６１の巻線間を通過して圧縮コイルばね３６１の外周側に流入する。

そして、圧縮コイルばね３６１の巻線間を通過する燃料の流れにより、圧縮コイルばね３６１の外周面に捕捉されていたダストの分離が促進される。また、圧縮コイルばね３６１の内周側から外周側に向かう燃料の流れにより、ダストの沈降過程での圧縮コイルばね３６１の内周側へのダストの流入が抑制される。

本実施形態によると、第２フィルタ３６にて捕捉された粒径の大きいダストは燃料濾過器３の下部に貯留され、第１フィルタ３４は第２フィルタ３６で捕捉しきれなかった粒径の小さなダストのみを捕捉することになるため、第１フィルタ３４の長寿命化につながる。

また、燃料濾過器全体としてのダスト捕集最大容量は第１フィルタ単体のダスト捕集最大容量よりも多くなるため、燃料濾過器３の長寿命化を図ることができる。

因みに、差圧によって圧縮コイルばね３６１が縮んだ際の圧縮コイルばね３６１の巻線間隙間を１３μｍに設定した場合、燃料中のダストのうち約３０％が第２フィルタ３６で捕捉され、約７０％が第１フィルタ３４で捕捉された。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、燃料濾過器３の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図４に示すように、第２フィルタ３６の底板３６２には、圧縮コイルばね３６１の内周側と圧縮コイルばね３６１の外部とを連通させる開口部３６２ａが形成されている。この開口部３６２ａは、フラップ３７にて開閉されるようになっている。また、フラップ３７は、開口部３６２ａを閉じる向きにフラップ用ばね３８にて付勢されている。

フラップ用ばね３８は、両端にアーム部を有するねじりばねであり、一方のアーム部が底板３６２に接合され、他方のアーム部がフラップ３７に接合されている。

次に、本実施形態の作動を説明する。内燃機関１（図１参照）の運転中は、フラップ用ばね３８にて付勢されてフラップ３７が開口部３６２ａを閉じている。したがって、第１実施形態と同様に、圧縮コイルばね３６１の内周側と外周側との間に発生する差圧によって圧縮コイルばね３６１が縮み、燃料に含まれるダストのうち巻線間隙間よりも粒径の大きいダストは圧縮コイルばね３６１の外周面に捕捉される。

内燃機関１が停止されると、フィードポンプ４１（図１参照）も停止するため、圧縮コイルばね３６１の内周側と外周側との間に差圧は発生しない。したがって、第１実施形態と同様に、圧縮コイルばね３６１は自然長まで伸び、圧縮コイルばね３６１が上下方向に振動することにより、圧縮コイルばね３６１の外周面に捕捉されていたダストが圧縮コイルばね３６１から分離される。

さらに、内燃機関１が停止されると、第１実施形態と同様に、電子制御装置９（図１参照）は戻し経路開閉弁８（図１参照）を開弁作動させる。この戻し経路開閉弁８の開弁作動に伴う、圧縮コイルばね３６１の巻線間を通過する燃料の流れにより、圧縮コイルばね３６１の外周面に捕捉されていたダストの分離が促進される。

また、戻し経路開閉弁８の開弁作動により、コモンレール５（図１参照）内の燃料が戻し経路７（図１参照）を介して燃料濾過器３に戻され、圧縮コイルばね３６１の内周側の圧力が上昇する。そして、図４に示すように、圧縮コイルばね３６１の内周側と圧縮コイルばね３６１の外部との間の差圧により、フラップ３７はフラップ用ばね３８の付勢力に抗して開口部３６２ａを開く向きに作動する。これにより、底板３６２やフラップ３７の上面に堆積していたダストは開口部３６２ａから排出され、そのダストは自重によって沈降してケース３１の下部に堆積する。

ところで、内燃機関１を停止させた際に、圧縮コイルばね３６１の内周側に流入したダストや第１フィルタ３４から分離されたダストが底板３６２の上面に堆積する虞がある。そして、その堆積したダストの重量による圧縮コイルばね３６１に加わる力が、内燃機関１の運転中の差圧による力より大きくなると、圧縮コイルばね３６１が伸張して巻線間隙間が大きくなってしまい、圧縮コイルばね３６１にて本来捕捉すべき粒径のダストを捕捉できなくなる。

ここで、本実施形態では、内燃機関１が停止されるとフラップ３７が開口部３６２ａを開いて、底板３６２やフラップ３７の上面に堆積していたダストは開口部３６２ａから排出されるため、上記した堆積したダストの重量による不具合を回避することができる。

１内燃機関
３燃料濾過器
４ポンプ
３４第１フィルタ
３５フィルタホルダ
３６第２フィルタ
３６１圧縮コイルばね
３６２底板
３５１ｂ燃料流入孔

Claims

燃料濾過器（３）にて濾過した燃料をポンプ（４）にて高圧化して内燃機関（１）に供給する燃料噴射装置において、
前記燃料濾過器は、不織布よりなる第１フィルタ（３４）と、下方に燃料流入孔（３５１ｂ）が形成されて前記第１フィルタを収容するフィルタホルダ（３５）と、前記第１フィルタの上流側で且つ前記第１フィルタの下方に配置された第２フィルタ（３６）とを備え、
前記第２フィルタは、上端側が前記燃料流入孔を囲んで前記フィルタホルダに密着された圧縮コイルばね（３６１）と、前記圧縮コイルばねの下端側を閉塞する底板（３６２）とを備え、燃料は前記圧縮コイルばねの外周側から前記圧縮コイルばねの巻線間を通過して前記圧縮コイルばねの内周側に流入するように構成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
前記ポンプにて高圧化された燃料を蓄えるコモンレール（５）と、
前記コモンレール内の燃料を前記圧縮コイルばねの内周側に戻す戻し経路（７）と、
前記内燃機関を停止させたときに前記戻し経路を開く戻し経路開閉弁（８）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
前記底板に形成され、前記圧縮コイルばねの内周側と前記圧縮コイルばねの外部とを連通させる開口部（３６２ａ）と、
前記開口部を開閉するフラップ（３７）と、
前記フラップが前記開口部を閉じる向きに前記フラップを付勢するフラップ用ばね（３８）とを備えることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。