JP2018119419A - Fuel filter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料の流路に配置され、燃料に混ざっている異物を捕捉する燃料フィルタ装置に関する。 The present invention relates to a fuel filter device that is disposed in a fuel flow path and captures foreign matters mixed in fuel.
従来の燃料供給ポンプは、内燃機関の燃料噴射装置に設けられ、燃料タンクから燃料を汲み上げ、燃料噴射装置に所定の圧力で送っている。燃料タンク内にゴミ等の異物が混入している場合、その異物が燃料噴射装置へ送られることは好ましくない。そこで燃料供給ポンプの流入口には、異物を捕捉する燃料フィルタが設けられている。 A conventional fuel supply pump is provided in a fuel injection device of an internal combustion engine, pumps fuel from a fuel tank, and sends the fuel to the fuel injection device at a predetermined pressure. When foreign matter such as dust is mixed in the fuel tank, it is not preferable that the foreign matter is sent to the fuel injection device. Therefore, a fuel filter that captures foreign matters is provided at the inlet of the fuel supply pump.
しかし、異物が多く含まれる燃料が間違って燃料タンクに給油されてしまったり、冷間時に燃料に含まれるワックスが固化してしまうと、燃料フィルタが突発的な目詰まりを起こしてしまうことがある。燃料フィルタが目詰まりを起こすと、燃焼に必要な量の燃料を燃料供給ポンプで汲み上げることができず、内燃機関が停止してしまう。 However, if fuel containing a large amount of foreign matter is mistakenly supplied to the fuel tank or the wax contained in the fuel solidifies during cold weather, the fuel filter may suddenly become clogged. . When the fuel filter is clogged, the amount of fuel necessary for combustion cannot be pumped up by the fuel supply pump, and the internal combustion engine stops.
そこで特許文献1には、燃料フィルタが目詰まりした場合であっても、内燃機関の停止を一時的に防止するためのバルブ機構を有する燃料フィルタユニットが開示されている。具体的には、燃料フィルタが目詰まりした場合には、バルブ機構が開弁して燃料フィルタを迂回する経路によって燃料の供給を許容している。
Therefore,
前述の特許文献1に記載の燃料フィルタユニットでは、燃料フィルタの内部にバルブ機構を設けている。燃料フィルタの内部の小さい設置空間に、バルブ機構を設けているため、構成が複雑となり、部品点数が多くなっている。
In the fuel filter unit described in
そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、フィルタが目詰まりした場合に開弁する燃料フィルタ装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a fuel filter device that opens with a simple configuration when the filter is clogged.
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means in order to achieve the aforementioned object.
本発明は、燃料の流路に配置され、燃料に混ざっている異物を捕捉する燃料フィルタ装置(30)であって、
当接部(32a)は、弁体(32)の当接時に流入口(31a)から他方側への燃料の流れを遮断しており、
他方側において、収容空間(31b)の内壁と弁体の側壁との間には、弁体が変位可能な第1隙間(41)が設けられており、
一方側において、収容空間の内壁と弁体の側壁とは接触しており、またはこれらの壁の間には第2隙間(42)が設けられており、
弁体の当接部への当接時に、弁体の他方側の端部と収容空間の内壁との間には、燃料が流入可能な流入空間(35)が形成されており、
弁体の他方側には、流入空間に流入した燃料の圧力が作用する受圧部(51)を有し、
受圧部に燃料の圧力が作用して、スプリングの付勢に抗して一方側に弁体が変位した場合には、当接部が収容空間の内壁面から離間し、収容空間の内壁と弁体の他方側の端部との間に迂回流路(43)が形成され、迂回流路を経た燃料が弁体の他方側から弁体の内部に流入し、流出口に至る燃料フィルタ装置である。
The present invention is a fuel filter device (30) that is disposed in a fuel flow path and captures foreign matter mixed in fuel,
The contact portion (32a) blocks the flow of fuel from the inlet (31a) to the other side when the valve body (32) contacts,
On the other side, a first gap (41) in which the valve body can be displaced is provided between the inner wall of the housing space (31b) and the side wall of the valve body,
On one side, the inner wall of the accommodating space and the side wall of the valve body are in contact with each other, or a second gap (42) is provided between these walls,
An inflow space (35) into which fuel can flow is formed between the other end of the valve body and the inner wall of the accommodating space when the valve body is in contact with the contact portion.
The other side of the valve body has a pressure receiving portion (51) on which the pressure of the fuel flowing into the inflow space acts,
When the pressure of fuel acts on the pressure receiving part and the valve body is displaced to one side against the bias of the spring, the contact part is separated from the inner wall surface of the housing space, and the inner wall of the housing space and the valve In the fuel filter device, a bypass channel (43) is formed between the other end of the body and the fuel passing through the bypass channel flows into the valve body from the other side of the valve body and reaches the outlet. is there.
このような本発明に従えば、弁体には、当接部が当接時に燃料の流れを遮断し、当接部が離間しているときには燃料が流入可能な流入空間が形成されている。流入口から流入空間に至る経路は、弁体が変位可能な第1隙間が設けられている。フィルタ部が目詰まりするまでは、フィルタ部を優先して流下し、弁体の内部を一方側に流れて、流出口から流出する。しかしフィルタ部が目詰まりすると第1隙間を介して、流入空間に燃料が流入する。すると、流入空間の燃料の圧力が弁体の受圧部に作用し、スプリングの付勢に抗して一方側に弁体が変位する。そして収容空間の内壁と弁体の他方側の当接部との間には、第1隙間よりも大きい流路断面積の迂回流路が形成される。これによって燃料は、流入口から迂回流路を経て、弁体の他方側から弁体の内部に流入し、流出口に至ることになる。したがってフィルタ部が目詰まりしても、弁体が変位することでフィルタ部を迂回する迂回流路が形成されるので、燃料の流れが停止することを抑制することができる。このようにフィルタ部が設けられる弁体自体が変位するので、フィルタ部とは別に弁機構を設ける構成よりも構成を簡素化でき、部品点数を少なくすることができる。 According to the present invention as described above, the valve body is formed with an inflow space in which the flow of fuel is blocked when the contact portion comes into contact and into which fuel can flow when the contact portion is separated. The path from the inflow port to the inflow space is provided with a first gap in which the valve body can be displaced. Until the filter section is clogged, the filter section is preferentially flowed down, flows inside the valve body to one side, and flows out from the outlet. However, when the filter portion is clogged, fuel flows into the inflow space through the first gap. Then, the pressure of the fuel in the inflow space acts on the pressure receiving portion of the valve body, and the valve body is displaced to one side against the bias of the spring. A bypass channel having a channel cross-sectional area larger than the first gap is formed between the inner wall of the housing space and the contact portion on the other side of the valve body. As a result, the fuel flows from the inlet to the inside of the valve body from the other side of the valve body through the bypass flow path, and reaches the outlet. Therefore, even if the filter part is clogged, the bypass flow path that bypasses the filter part is formed by the displacement of the valve body, so that it is possible to prevent the fuel flow from stopping. Thus, since the valve body itself provided with the filter portion is displaced, the configuration can be simplified and the number of parts can be reduced as compared with the configuration in which the valve mechanism is provided separately from the filter portion.
なお、前述の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一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each above-mentioned means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施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、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described using a plurality of embodiments with reference to the drawings. In some embodiments, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiments may be given the same reference numerals, or one letter may be added to the preceding reference numerals, and overlapping descriptions may be omitted. In addition, when a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those of the embodiment described in advance. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination does not hinder the combination.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に関して、図1〜図7を用いて説明する。図1に示すように、燃料噴射装置は、図示しないエンジンの各気筒に燃料噴射を行うシステムであり、コモンレール1、インジェクタ2、サプライポンプ3、ECU4、EDU5等から構成される。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the fuel injection device is a system that injects fuel into each cylinder of an engine (not shown), and includes a
コモンレール1は、インジェクタ2に供給する高圧燃料を蓄圧室に蓄える蓄圧容器である。コモンレール1は、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように高圧ポンプ配管6を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ3の吐出口と接続される。またコモンレール1は、各インジェクタ2へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管7が接続されている。
The
コモンレール1とインジェクタ配管7の接続部分には、フローダンパ20が設けられている。フローダンパ20は、コモンレール1からインジェクタ2に流れる燃料の流量が異常増加したときに、コモンレール1からインジェクタ2に至る燃料通路を閉じる機能を有する。
A
コモンレール1から燃料タンク8へ燃料を戻すリリーフ配管9には、プレッシャリミッタ10が取り付けられている。このプレッシャリミッタ10は圧力安全弁であり、コモンレール圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール圧を限界設定圧以下に抑える。また、コモンレール1には、減圧弁11が取り付けられている。この減圧弁11は、ECU4から与えられる開弁指示信号によって開弁してリリーフ配管9を介してコモンレール圧を急速に減圧するものである。このように、コモンレール1に減圧弁11を搭載することによって、ECU4はコモンレール圧を車両走行状態に応じた圧力へ素早く低減制御できる。
A
インジェクタ2は、エンジンの各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものである。インジェクタ2は、コモンレール1より分岐する複数のインジェクタ配管7の下流端に接続されている。インジェクタ2は、コモンレール1に蓄圧された高圧燃料を各気筒内に噴射供給する燃料噴射ノズル、およびこの燃料噴射ノズル内に収容されたニードルのリフト制御を行う電磁弁等を搭載している。インジェクタ2からのリーク燃料も、リリーフ配管9を経て燃料タンク8に戻される。
The
サプライポンプ3は、コモンレール1へ高圧燃料を圧送する高圧燃料ポンプである。サプライポンプ3は、燃料タンク8内の燃料をプレフィルタ12を介してサプライポンプ3へ吸引するフィードポンプを搭載している。サプライポンプ3は、フィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール1へ圧送する。フィードポンプおよびサプライポンプ3は共通のカムシャフト13によって駆動される。カムシャフト13は、エンジンによって回転駆動されるものである。
The
サプライポンプ3には、燃料を高圧に加圧する加圧室内に燃料を導く燃料流路に、その燃料流路の開度度合を調整するためのSCV(吸入調量弁)14が搭載されている。SCV14は、ECU4からのポンプ駆動信号によって制御されることにより、加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整し、コモンレール1へ圧送する燃料の吐出量を変更するバルブである。SCV14は、コモンレール1へ圧送する燃料の吐出量を調整することにより、コモンレール圧を調整するものである。したがってECU4はSCV14を制御することにより、コモンレール圧を車両走行状態に応じた圧力に制御するものである。
The
またサプライポンプ3には、燃料を高圧に加圧する加圧室内に燃料を導く燃料流路に、メインフィルタ16が設けられる。メインフィルタ16は、フィードポンプによって吸い上げられた燃料に含まれる異物を捕捉する。
The
ECU4は、記憶媒体に記憶されているプログラムを実行し、各部を制御する。ECU4は、少なくとも1つの演算処理装置(CPU)と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体とを有する。制御装置は、たとえばコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって実現される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムおよびデータを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって実現される。ECU4に読み込まれたセンサ類の信号、たとえばエンジンパラメータ、乗員の運転状態、エンジンの運転状態等に応じた信号に基づいて各種の演算処理を行うようになっている。なお、ECU4には、運転状態等を検出する手段として、コモンレール圧を検出するレール圧センサ15の他に、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、エンジン回転数を検出する回転数センサ、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ等のセンサ類が接続されている。
The ECU 4 executes a program stored in the storage medium and controls each part. The ECU 4 includes at least one arithmetic processing unit (CPU) and a storage medium that stores programs and data. The control device is realized by, for example, a microcomputer provided with a computer-readable storage medium. The storage medium is a non-transitional physical storage medium that stores a computer-readable program and data in a non-temporary manner. The storage medium is realized by a semiconductor memory or a magnetic disk. Various arithmetic processes are performed based on signals of sensors read into the ECU 4, for example, signals according to engine parameters, occupant operating conditions, engine operating conditions, and the like. In addition to the
ECU4における具体的な演算の一例を示すと、ECU4は、インジェクタ2の駆動制御を行うインジェクタ制御系、およびSCV14の駆動制御を行うレール圧制御系の制御を実施する。インジェクタ制御系は、燃料の噴射毎に、ROMに記憶されたプログラムと、RAMに読み込まれたセンサ類の信号とに基づいて、噴射形態、目標噴射量、噴射開始時期を算出し、インジェクタ開弁信号を算出する。レール圧制御系は、ROMに記憶されたプログラムと、RAMに読み込まれたセンサ類の信号とに基づいて、目標レール圧を算出し、レール圧センサ15から算出される実レール圧を目標レール圧に一致させるためのSCV駆動信号を算出する。
An example of a specific calculation in the ECU 4 will be described. The ECU 4 performs control of an injector control system that performs drive control of the
EDU5は、ECU4から与えられるインジェクタ開弁信号に基づいてインジェクタ2の電磁弁へ開弁駆動電流を与えるインジェクタ駆動回路と、ECU4から与えられるSCV駆に基づいてSCV14へ駆動電流値を与えるポンプ駆動回路とを備える。なお、このEDU5は、ECU4と同一のケース内に搭載されるものであっても良い。
The
サプライポンプ3は、燃料フィルタ装置30を備える。燃料フィルタ装置30は、コモンレール1へ圧送される前に燃料に混ざっている異物を捕捉する装置である。燃料フィルタ装置30は、図1に示すように、燃料の流路にバンジョーフィットにて配置される。
The
バンジョーは、燃料フィルタ装置30の本体部31にボルト固定される目玉部と、燃料配管の端部に締め固定されるソケット部と、目玉部とソケット部とを接続するパイプ部とを含んで構成される。目玉部は、本体部31を通す挿通孔を有し、その挿通孔の軸方向と垂直方向に延出されるようにパイプ部が一体に接続されている。パイプ部は中空に形成されており、目玉部には、パイプ部の中空部と連通し、挿通孔の内壁に開口する接続孔が形成されている。
The banjo includes an eyeball portion that is bolted to the
燃料フィルタ装置30の本体部31は、外観がボルト形状であり、燃料を通す流入口31aが形成されたバンジョーボルトと呼ばれる。バンジョーの目玉部を本体部31で固定すると、バンジョーの目玉部に形成された接続孔が本体部31の流入口31aに連通される。
The
燃料フィルタ装置30は、図2に示すように、本体部31、弁体32、フィルタ部33、およびスプリング34を含んで構成される。本体部31は、図3に示すように、一端部が開口し、他端部が閉塞された筒状に形成されている。本体部31の内部には、軸方向Lに延びる収容空間31bが形成されている。また本体部31の外壁には、外壁を貫通する流入口31aが複数、本実施形態では4つ形成されている。4つの流入口31aは、周方向を4等分する位置、換言すると90度毎に形成されている。燃料は、軸方向Lに交差する方向に流れて、流入口31aから収容空間31bに流入する。本実施形態では、流入口31aは、軸方向Lに直交する径方向に延びるように外壁を貫通している。
As shown in FIG. 2, the
また本体部31の一端部は開口しており、この開口は収容空間31bから燃料が外部に流出する流出口31cである。また本体部31の一端側には、スプリング34が載置される載置部31dが固定されている。載置部31dは、環状の部材であって、内側に段差を有する。段差の部分がスプリング34が載置される部分である。また載置部31dの軸方向Lの他方側L2の面部は、弁体32の軸方向Lの一方側L1への変位を規制する部分となる。また収容空間31bの他端部は、閉塞している。収容空間31bの他端部は、弁体32の他端部が当接する当接面31eを内壁に形成している。
One end of the
弁体32は、筒状であって、たとえば樹脂からなる。弁体32は、図5に示すように、収容空間31bに軸方向Lに変位可能に設けられている。したがって弁体32の軸方向Lの寸法は、収容空間31bの軸方向Lの寸法よりも小さい。弁体32の両端部は、径方向の外方に凸となるように形成されている。したがって弁体32の中間部の側壁は、両端部の側壁よりも径方向の内側に位置している。弁体32の両端部は、収容空間31bの内壁に近接している。
The
弁体32の軸方向Lの他方側L2にて径方向に凸となっている部分を受圧部51と称する。また弁体32の軸方向Lの一方側L1にて径方向に凸となっている部分をシール部52と称する。受圧部51と収容空間31bとの内壁との間には、流入空間35が形成されている。弁体32は、スプリング34による付勢力のみが作用している場合には、他方側L2の端部が収容空間31bの当接面31eに当接する。弁体32のうち当接面31eに当接する部分を当接部32aと称する。当接部32aは、受圧部51の一部である。したがって流入空間35は、当接部32aが当接面31eに当接している図2に示す位置にある状態において、弁体32の他方側L2の端部と収容空間31bの内壁との間に形成されている。
A portion that protrudes in the radial direction on the other side L2 of the
受圧部51の軸方向Lの他方側L2の面部には、弁体32の内部と連通する開口部32cが形成されている。したがって流入空間35と弁体32の内部とは、連通している。受圧部51の軸方向Lの他方側L2の面積をA2、受圧部51の軸方向Lの一方側L1の面積をA1とする。ここで面積A1は、圧力が作用する面積とし、軸方向Lに投影した面積である。シート部の軸方向Lの他方側L2の面積は、A1で受圧部51の軸方向Lの一方側L1の面積と等しい。またシート部の軸方向Lの一方側L1の面積をA3とする。本実施形態では、A1<A2<A3の関係である。
An
フィルタ部33は、メッシュ状に形成された平板状の部材を円筒状に巻いて形成したものであり、両端部が開口されている。フィルタ部33は、メッシュ部分で異物を捕捉し、燃料だけを通過させる。フィルタ部33は、弁体32の内部に固定されている。これによってフィルタ部33は、弁体32の側壁の貫通孔32dを通過する燃料中の異物を捕捉する。また弁体32が変位すると、一体のフィルタ部33も変位する。フィルタ部33のメッシュサイズは、たとえば77μmである。フィルタ部33のメッシュ部分がフィルタ孔である。
The
スプリング34は、収容空間31bに設けられ、弁体32を軸方向Lの他方側L2(図2の左側)に向けて付勢する。スプリング34は、たとえばコイルばねから形成されている。スプリング34は、一端が本体部31の軸方向Lの一方側L1の載置部31dに取り付けられ、他端が弁体32に取り付けられている。スプリング34は、自身が有する弾性力により、弁体32を常に軸方向Lの他方側L2に付勢している。
The
燃料フィルタ装置30は、図3および図4に示すように、締結部材36によって、サプライポンプ3の燃料流路に固定されている。締結部材36は、環状の部材であって、外側に段差を有する。したがって締結部材36は、2段円筒状である。締結部材36の内側には、雌ねじ36aが形成されている。また本体部31の外側には、締結部材36の雌ねじ36aに螺合する雄ねじ37が形成されている。したがって図3に示すように、本体部31の軸方向L一端部側を締結部材36の内側に挿入して螺合し、本体部31と締結部材36とを固定する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
またサプライポンプ3の取付部38は、図4に示すように、取付穴38aが形成されている。取付穴38aの内側には、雌ねじ38cが形成されている。また締結部材36の外側には、取付穴38aの雌ねじ38cに螺合する雄ねじ36bが形成されている。したがって図4に示すように、締結部材36の軸方向L一端部側を取付穴38aの内側に挿入して螺合し、締結部材36と取付穴38aとを固定する。これによって本体部31が取付穴38aに固定されるので、燃料フィルタ装置30がサプライポンプ3に固定される。
Further, the mounting
次に、弁体32の動作に関して説明する。弁体32の軸方向Lの他方側L2の端部(図2の左側の端部)では、収容空間31bの内壁と弁体32の側壁とは、フィルタ部33のフィルタ間隔、たとえば77μmよりも狭い第1隙間41が設けられている。また弁体32の軸方向Lの一方側L1の端部(図2の右側の端部)では、収容空間31bの内壁と弁体32の側壁とは、第1隙間41以下の隙間を有する第2隙間42が設けられている。したがって第2隙間42は、フィルタ部33のフィルタ間隔を通過しない大きさの異物を通さない大きさの隙間を有する。
Next, the operation of the
これによって図6に示すように、通常時、フィルタ部33に目詰まりが発生していない状態では、弁体32はスプリング34の付勢力と、弁体32の両端部の燃料圧力差による作用力が軸方向Lの他方側L2に働くので、軸方向Lの他方側L2に押圧されている。したがって弁体32の当接部32aは、収容空間31bの当接面31eに当接している。当接部32aは、弁体32の当接時に流入口31aから軸方向Lの他方側L2への燃料の流れを遮断している。そして流入口31aから流入した燃料は、収容空間31bを得て、主にフィルタ部33を通過して、弁体32の内部に流れる。その後、弁体32の内部を、軸方向Lの一方側L1に流れて、流出口31cから外部である取付部38の取付穴38aに流出する。これによって燃料中の初期異物は、フィルタ部33を通過するので、フィルタ部33によって異物を捕捉することができる。
As a result, as shown in FIG. 6, when the
さらに説明すると、受圧部51に作用する開弁力は、燃料フィード圧P1と面積A2との積になる。開弁力は、弁体32を軸方向Lの一方側L1に押圧する力である。またシール部52に作用する閉弁力は、燃料フィード圧P1と面積A3との積、およびスプリング34の付勢力との合力となる。閉弁力は、開弁力とは逆に、弁体32を軸方向Lの他方側L2に押圧する力である。閉弁時は、スプリング34の付勢力によって、閉弁力が大きくなり、弁体32が閉弁している。
More specifically, the valve opening force acting on the
しかし、フィルタ部33が目詰まりした場合には、フィルタ部33を燃料を通過することができなくなる。フィルタ部33の目詰まりは、たとえばエンジン始動時に燃料に含まれるワックスがフィルタ部33に付着する場合も起こる。燃料ワックスなどがフィルタ部33を目詰まりさせると、燃料がフィルタ部33を通過できなくなり、フィルタ部33の下流の圧力P3が低下し、最終的にはサプライポンプ3の吸引力により負圧となり得る。ここでフィルタ部33の下流側とは、フィルタ部33の軸方向Lの一方側L1と同義である。またフィルタ部33の上流側とは、フィルタ部33の軸方向Lの他方側L2と同義である。またフィルタ部33の上流側では、図7に示すように、第1隙間41を通過して徐々に流入空間35への燃料の回り込みが発生し、上流側にスプリング34の付勢力に抗する燃料圧力による開弁力が発生する。また図7では、燃料の流れがわかりやすくなるように、各部材の間隔を広くして誇張して示している。
However, when the
さらに説明すると、受圧部51に作用する開弁力は、流入空間35に燃料圧P2と面積A20との積になる。面積A20は、図7に示すように、流路断面積V1の第1隙間41を最初に通過して回り込んだ燃料が受圧部51に作用する面積である。面積A20は、受圧部51の外周部であって、面取りがされている部分の面積である。このときシール部52に作用する閉弁力は、燃料不足により大気圧から負圧に低下した圧力P3と面積A3との積、およびスプリング34の付勢力との合計から、サプライポンプ3の吸引力を差し引いた値となる。したがって開弁力が閉弁力を上回り、フィルタ閉塞時に弁体32のスライド変位が開始される。
More specifically, the valve opening force acting on the
弁体32が図6に示すように、リフト量S1にわたってスライド変位すると、第1隙間41と流入空間35とが連通して、流入空間35への燃料の流入が開始されて、流入空間35の燃料圧力が燃料フィード圧P1となる。これによって受圧部51に作用する開弁力は、燃料フィード圧P1と面積A2との積になる。さらに弁体32の下流側の圧力低下または負圧発生等により、弁体32は開弁力によって、スプリング34の付勢力に抗して下流側へ自身がスライド変位する。そして開弁しているときは、弁体32の軸方向Lの一方側L1へも燃料が回り込むが、サプライポンプ3の容積が大きいので圧力上昇ができない。これによって第1隙間41であるクリアランスシール部は、流路断面積V2の迂回流路43として燃料が通過する主たる燃料経路となっていく。迂回流路43の流路断面積V2は、第1隙間41の流路断面積V1よりも大きい。ここでスライドするリフト量S1は、弁体32の上流と下流との燃料圧力による作用力とスプリング34の付勢力とがつり合う位置となるか、載置部31dに当たるまでとなるかは、目詰まり状況や運転状況により異なる。
As shown in FIG. 6, when the
図7に示すように、弁体32が一方側L1へスライド変位して開弁し、迂回流路43が形成されて、流入燃料は弁体32の上流側の開口部32cに達する。これによって目詰まりを起こしたフィルタ部33を通過することなく、十分な燃料が弁体32の内部を通過して流出口31cに至る。そして取付部38の取付穴38aを介して、燃料がサプライポンプ3の加圧室へと供給される。
As shown in FIG. 7, the
燃料ワックスによる目詰まりの場合、時間が経過すると、燃料温度が上昇し燃料ワックスが溶解し、ワックスによるフィルタ部33の目詰まりも解消されると、燃料がフィルタ部33を通過するようになる。すると、流入空間35への燃料供給が少なくなり、弁体32の下流側への燃料供給が十分になると、弁体32の軸方向Lの一方側L1の燃料による軸方向Lの他方側L2への作用力が発生し、さらにサプライポンプ3の吸引力による負圧が解消する。これによって弁体32は、閉弁力が開弁力を上回り、スプリング34の付勢力により軸方向Lの他方側L2にスライド変位することで閉弁位置に原点復帰する。これによって迂回流路43がなくなり、再び第1隙間41が形成されて、通常時のクリアランスシール状態に戻る。
In the case of clogging with fuel wax, when the time elapses, the fuel temperature rises, the fuel wax is dissolved, and when the clogging of the
以上説明したように本実施形態の燃料フィルタ装置30は、弁体32の当接部32aが収容空間31bの当接面31eと当接している状態では流れを遮断し、当接部32aが当接面31eと離間している状態では燃料が流入可能な流入空間35が形成されている。流入口31aから流入空間35に至る経路は、フィルタ部33のフィルタ間隔よりも狭い第1隙間41が設けられている。したがってフィルタ部33を通過する方が抵抗が小さいので、フィルタ部33が目詰まりするまでは、フィルタ部33を優先して流下し、弁体32の内部を一方側L1に流れて、流出口31cから流出する。しかしフィルタ部33が目詰まりすると、第2隙間42よりも大きい第1隙間41を介して、流入空間35に燃料が流入する。すると、流入空間35の燃料の圧力が弁体32の受圧部51に作用し、スプリング34の付勢に抗して一方側L1に弁体32が変位する。そして収容空間31bの内壁と弁体32の他方側L2の端部との間には、第1隙間41の流路断面積V1よりも大きい流路断面積V2の迂回流路43が形成される。これによって燃料は、流入口31aから迂回流路43を経て、弁体32の他方側L2から弁体32の内部に流入し、流出口31cに至ることになる。
As described above, the
したがってフィルタ部33が目詰まりしても、弁体32が変位することでフィルタ部33を迂回する迂回流路43が形成されるので、燃料の流れが停止することを抑制することができる。このようにフィルタ部33が設けられる弁体32自体が変位するので、フィルタ部33とは別に弁機構を設ける構成よりも構成を簡素化でき、部品点数を少なくすることができる。
Therefore, even if the
特に、燃料ワックスによる目詰まりの場合、燃料温度の上昇によりワックスが溶解し、ワックスによるフィルタ部33の目詰まりも解消され、本来のフィルタ機能を回復することができる。
In particular, in the case of clogging with fuel wax, the wax is dissolved by the increase in fuel temperature, the clogging of the
さらに本実施形態では、スプリング34を収容空間31bに設けて、弁体32を他方側L2に付勢しているので、スプリング34を弁体32の内部に配置するよりも、スプリング34の設置空間を大きくすることができる。これによってスプリング34のストローク量を充分に確保することができ、高い信頼性でフィルタ部33が目詰まりしたときに弁体32を変位させることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
また本実施形態では、弁体32においてフィルタ部33が設けられている側壁は、第1隙間41および第2隙間42を形成する側壁よりも内側に位置している。これによって弁体32の貫通孔32dを大きくして、フィルタ部33の領域を広く設けることができる。したがってフィルタ部33の通過時の圧損を通過する流路面積を大きくすることで抑制することができる。
In the present embodiment, the side wall on which the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に関して、図8を用いて説明する。本実施形態では、受圧部512が金属、たとえば炭素鋼からなる点に特徴を有する。受圧部512が金属からなるので、樹脂よりも加工精度を向上することができる、第1隙間41の精度を向上することができる。また受圧部512の耐摩耗性も向上することができる。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に関して、図9を用いて説明する。本実施形態では、シール部523が金属、たとえば炭素鋼からなる点に特徴を有する。シール部523は、弁体32のうち第2隙間42を形成している部分である。シール部523が金属からなるので、樹脂よりも加工精度を向上することができる、第2隙間42の精度を向上することができる。またシール部523の耐摩耗性も向上することができる。またシール部523は、スプリング34と接触する部分である。このような部分の強度を向上することによって、弁体32の損傷を抑制することができる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that the
より具体的には、弁体32は、樹脂製の基部と金属製のシール部523を有し、シール部523は基部の外周面を取り囲むように環状に設けられている。シール部523の外周面は、本体部31の内周面との間に第2隙間42を形成する。シール部523の底面であって軸方向Lに対して垂直に拡がる面は、スプリング34の端部に接触する。
More specifically, the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に関して、図10を用いて説明する。本実施形態では、受圧部514の形状に特徴を有し、受圧部514が二段円柱状に形成されている点に特徴を有する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized by the shape of the
受圧部514は、軸方向Lの他方側L2の面部から、軸方向Lの他方側L2に凸となる凸部53を有する。凸部53の側壁には、内部と連通する開口部32cが形成されている。また流入空間35には、縮径部35aが設けられる。縮径部35aは、流入空間35の軸方向他方側L2を部分的に縮径した部分である。縮径部35aは、凸部53が挿入可能な寸法および形状を有する。凸部53は、図10に示すように、閉弁時には縮径部35aに配置されて、凸部53の先端部が流入空間35の一部を形成する。凸部53は、当接部32aが当接面31eに当接している状態において、縮径部35a内に位置または接触する。さらに凸部53は、弁体32における軸方向一方側L1への変位量が最大時においても縮径部35a内に位置または接触する。これによって弁体32がスライド変位するときに、弁体32が径方向にずれることを抑制することができる。
The
このように凸部53は、受圧部514に作用した圧力によって一方側L1に変位する場合に、流入空間35の縮径部35a内に位置または接触して変位を案内する案内部として機能する。また開弁時には、凸部53の側壁に形成された開口部32cから、燃料が弁体32の内部に流入する。これによって凸部53の先端に開口部32cを形成するよりも、円滑に燃料を弁体32の内部に流すことができる。
As described above, when the convex portion 53 is displaced to the one side L1 by the pressure applied to the
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態に関して、図11を用いて説明する。本実施形態では、シール部52にシール材55が設けられている点に特徴を有する。シール材55は、シール部52に形成されている凹部56に配置されている。シール材55は、円環状であって、摺動性を有する材料からなる。シール材55は、たとえばポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene:PTFE)からなる。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that a sealing material 55 is provided on the
シール材55を設けることによって、シール材55が弁体32の側壁として機能し、収容空間31bの内壁と接触するので、第2隙間42をなくして、燃料の流下を防ぐことができる。またシール材55は、摺動性を有するので、スライド変位するときの抵抗となることを抑制することができる。
By providing the sealing material 55, the sealing material 55 functions as a side wall of the
これによってフィルタ部33が目詰まりしたときに、より円滑に第1隙間41から燃料を流入空間35に流入させて、弁体32をスライド変位させることができる。これによって弁体32の開弁の信頼性を向上することができる。
As a result, when the
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態に関して、図12を用いて説明する。本実施形態では、第1実施形態の弁体32の開口部32cにサブフィルタ部57が設けられる点に特徴を有する。サブフィルタ部57は、図12に示すように、フィルタ部33と同様のメッシュ部分を有する。サブフィルタ部57は、弁体32の開口部32cに設けられるので、開弁時に開口部32cから弁体32の内部に流入する燃料に含まれる異物を捕捉する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that a
これによって開弁時に、初期異物の捕捉機能を一定量確保することができる。サブフィルタ部57のメッシュサイズは、たとえばフィルタ部33のメッシュサイズよりも粗くなるように選択される。したがってたとえばフィルタ部33のメッシュサイズが、#200メッシュの場合、たとえばサブフィルタ部57のメッシュサイズは、#32メッシュまたは#100メッシュが選択される。
As a result, a certain amount of initial foreign matter capturing function can be secured when the valve is opened. The mesh size of the
したがって開弁時であっても、大きい異物を捕捉することができる。また開弁時にフィルタ部33のように小さい異物は捕捉できないが、サブフィルタ部57は大きさが小さいので、短期間で目詰まりすることを抑制することができる。
Therefore, even when the valve is open, large foreign matters can be captured. Further, when the valve is opened, the small foreign matter cannot be captured like the
(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態に関して、図13を用いて説明する。本実施形態では、第1実施形態の弁体32の開口部32cよりも開口径が小さい点に特徴を有する。図13に示すように、開口径D1は、弁体32のフィルタ部33が配置される部分の内径D2よりも小さい。また受圧部514は、外径D3が円錐台状に形成されて、その先端に開口部32cが形成されている。また本実施形態では、受圧部514の先端が当接部32aとして機能する。これによって流入空間35の容積も、第1実施形態よりも小さくなっている。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that the opening diameter is smaller than the
開口径D1は、開弁時に、たとえばエンジンの始動時のアイドルに必要な流路面積が確保できる値以上に設定される。開口径D1を小さくすることによって受圧部514の面積A2は、第1実施形態より大きくすることができる。したがって目詰まりが発生し、燃料が第1隙間41を通過して、流入空間35に流入したとき、弁体32に作用する開弁力を大きくすることができる。これによって弁体32の開弁性を向上させ、開弁しないことによる燃料流れの遮断を回避できる。
The opening diameter D1 is set to a value larger than a value that can secure a flow path area necessary for idling when the engine is started, for example. By reducing the opening diameter D1, the area A2 of the
弁体32は、スライド変位する最大位置は、シート部が載置部31dに当たる位置である。したがって弁体32は、載置部31dによって、軸方向Lの一方側L1への変位が規制されている。弁体32が載置部31dに接触しなくとも、開弁力と閉弁力とが釣り合う位置で停止する。したがって弁体32のスライド変位する変位量は、開口径D1の大きさである程度の調整が可能である。
The maximum position where the
また開弁性を向上する方法として、スプリング34のセット荷重の低減およびばね定数低減により開弁性を向上させることができる。この場合は、燃料圧力や燃料圧力の脈動、使用条件により設定する必要がある。
Further, as a method of improving the valve opening performance, the valve opening performance can be improved by reducing the set load of the
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前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。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。 The structure of the above-described embodiment is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to the scope of these descriptions. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
前述の第1実施形態では、第1隙間41は、フィルタ孔であるメッシュの間隔を通過しない大きさの異物を通さない大きさであるが、このような大きさに限るものではない。第1隙間41は、たとえば弁体32が変位可能な隙間であればよい。したがって第1隙間41は、第2隙間42よりも大きい隙間であってもよい。
In the first embodiment described above, the
前述の第1実施形態では、バンジョーフィット構造であるが、このような構造に限るものではない。ボルトおよびナットなどの接続構造ではなく、他の接続構造によって燃料フィルタ装置30を燃料の流路に配置してもよい。
In the first embodiment described above, the banjo fit structure is used, but it is not limited to such a structure. The
前述の第1実施形態では、スプリング34は、弁体32の外側に配置されているが、このような構成に限るものではない。たとえばスプリング34の一端が、弁体32の内部に配置され、他端が弁体32の外部に配置してもよい。
In the first embodiment described above, the
前述の第1実施形態では、第1隙間41の流路断面積V1は、フィルタ部33のフィルタ間隔よりも狭く設定されているが、全てのメッシュの間隔よりも第1隙間41が小さくなくともよい。たとえばフィルタ部33の一部のメッシュが、第1隙間41よりも小さい間隔であってもよい。
In the first embodiment described above, the flow path cross-sectional area V1 of the
前述の第1実施形態では、弁体32はスプリング34の付勢力と燃圧によって、他方側L2に付勢されているがこのような構成に限るものではない。たとえば弁体32はスプリング34の付勢力のみで付勢されていてもよい。したがって燃料圧力の脈動等を考慮し決定すればよい。
In the first embodiment described above, the
前述の第1実施形態では、燃料フィルタ装置30は、サプライポンプ3の燃料経路に配置されているが、サプライポンプ3に限るものではない。他のポンプであってもよいし、燃料が流れる経路であれば、他の装置であってもよい。
In the first embodiment described above, the
前述の第1実施形態では、フィルタ部33は、弁体32の内部に収容されているがこのような構成に限るものではない。たとえば弁体32の外部に配置されていてもよく、弁体32の軸方向Lの他方側L2に突出して延びるように配置してもよい。フィルタ部33を他方側L2に突出している構成であると、弁体32がスライド変位したときに、目詰まりしていないフィルタ部33が登場するので、迂回流路43における異物を捕捉することができる。
In the first embodiment described above, the
30…燃料フィルタ装置 31…本体部 31a…流入口 31b…収容空間
31c…流出口 31d…載置部 32…弁体 32c…開口部 33…フィルタ部
34…スプリング 35…流入空間 41…第1隙間 42…第2隙間
43…迂回流路 51…受圧部 52…シール部 53…凸部(案内部)
55…シール材 56…凹部 57…サブフィルタ部 L…軸方向
DESCRIPTION OF
55 ... Sealing
Claims (10)
内部に軸方向(L)に延びる収容空間(31b)、前記軸方向に交差する方向に燃料が流れて前記収容空間に燃料を流入するための流入口(31a)、および前記軸方向の一方側(L1)に燃料が流れて前記収容空間から燃料が流出するための流出口(31c)が形成されている本体部(31)と、
前記収容空間に前記軸方向に変位可能に設けられている筒状の弁体(32)と、
前記弁体の側壁に設けられ、フィルタ孔を有し前記弁体の側壁を通過する燃料中の異物を捕捉するフィルタ部(33)と、
前記収容空間に設けられ、前記軸方向の他方側(L2)に前記弁体を付勢し前記弁体の端部の当接部(32a)を前記収容空間の内壁(31e)に当接させるスプリング(34)と、を含み、
前記当接部は、前記弁体の当接時に前記流入口から前記他方側への燃料の流れを遮断しており、
前記他方側において、前記収容空間の内壁と前記弁体の側壁との間には、前記弁体が変位可能な第1隙間(41)が設けられており、
前記一方側において、前記収容空間の内壁と前記弁体の側壁とは接触しており、またはこれらの壁の間には前記フィルタ孔を通過しない大きさの前記異物を通さない大きさの隙間を有する第2隙間(42)が設けられており、
前記弁体の前記当接部への当接時に、前記弁体の前記当接部と前記収容空間の内壁との間には、燃料が流入可能な流入空間(35)が形成されており、
前記弁体の前記他方側には、前記流入空間に流入した燃料の圧力が作用する受圧部(51)を有し、
前記受圧部に燃料の圧力が作用して、前記スプリングの付勢に抗して前記一方側に前記弁体が変位した場合には、前記当接部が前記収容空間の内壁面から離間し、前記収容空間の内壁と前記弁体の前記他方側の端部との間に迂回流路(43)が形成され、前記迂回流路を経た燃料が前記弁体の前記他方側から前記弁体の内部に流入し、前記流出口に至る燃料フィルタ装置。 A fuel filter device (30) that is disposed in a fuel flow path and captures foreign matter mixed in the fuel,
A housing space (31b) extending in the axial direction (L) inside, an inflow port (31a) for flowing fuel into the housing space in a direction crossing the axial direction, and one side in the axial direction A main body (31) in which an outflow port (31c) for allowing fuel to flow into (L1) and flowing out of the accommodation space is formed;
A cylindrical valve body (32) provided in the housing space so as to be displaceable in the axial direction;
A filter portion (33) provided on a side wall of the valve body, having a filter hole and capturing foreign matter in the fuel passing through the side wall of the valve body;
The valve body is provided in the housing space, urges the valve body to the other side (L2) in the axial direction, and the contact portion (32a) at the end of the valve body is brought into contact with the inner wall (31e) of the housing space. A spring (34),
The abutting portion blocks the flow of fuel from the inflow port to the other side when the valve body abuts.
On the other side, a first gap (41) in which the valve body can be displaced is provided between the inner wall of the housing space and the side wall of the valve body,
On the one side, the inner wall of the accommodating space and the side wall of the valve body are in contact with each other, or there is a gap that does not allow the foreign matter to pass through the filter hole between the walls. A second gap (42) is provided,
An inflow space (35) into which fuel can flow is formed between the contact portion of the valve body and the inner wall of the accommodating space when the valve body contacts the contact portion,
The other side of the valve body has a pressure receiving portion (51) on which the pressure of the fuel flowing into the inflow space acts,
When the pressure of fuel acts on the pressure receiving portion and the valve body is displaced to the one side against the bias of the spring, the contact portion is separated from the inner wall surface of the accommodating space, A detour channel (43) is formed between the inner wall of the housing space and the other end of the valve body, and fuel that has passed through the detour channel flows from the other side of the valve body to the valve body. A fuel filter device that flows into the interior and reaches the outlet.
前記シール材は、前記一方側において前記収容空間の内壁と接触している請求項1〜6のいずれか1つに記載の燃料フィルタ装置。 A seal material (55) provided on the side wall on the one side of the valve body;
The fuel filter device according to claim 1, wherein the sealing material is in contact with an inner wall of the housing space on the one side.
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