JP5012844B2 - Fuel supply device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料供給装置に関し、例えば内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to a fuel supply device, and is suitable for application to a fuel supply device that supplies fuel to, for example, an internal combustion engine.
従来、燃料タンク内の燃料を燃料タンク外の内燃機関に供給する燃料供給装置としては、燃料タンク内の燃料を汲み上げるフィードポンプと、フィードポンプによって汲み上げられた燃料を加圧し、内燃機関に向けて高圧燃料を吐出する高圧ポンプとを備えた燃料供給装置が知られている。この種の燃料供給装置は、燃料タンクとフィードポンプとの間に、燃料中に含まれる異物を除去する燃料フィルタが設けられている。 Conventionally, as a fuel supply device that supplies fuel in a fuel tank to an internal combustion engine outside the fuel tank, a feed pump that pumps up the fuel in the fuel tank, and pressurizes the fuel pumped up by the feed pump, toward the internal combustion engine There is known a fuel supply device including a high-pressure pump that discharges high-pressure fuel. In this type of fuel supply apparatus, a fuel filter that removes foreign matters contained in the fuel is provided between the fuel tank and the feed pump.
フィードポンプから高圧ポンプ側へ供給する燃料流量は、内燃機関の出力に必要な筒内燃料噴射量より数倍多い流量が供給され、高圧ポンプまたは内燃機関側の燃料噴射弁においてその燃料流量のうちの余剰燃料分が再び燃料タンクに戻される。 The flow rate of fuel supplied from the feed pump to the high-pressure pump is several times greater than the in-cylinder fuel injection amount required for the output of the internal combustion engine. The excess fuel is returned to the fuel tank again.
そのため、上記燃料フィルタは、燃料流量に応じた濾過容量の燃料フィルタが設定されると共に、濾過機能を維持するために所定の保守間隔で交換する必要がある。 For this reason, the fuel filter having a filtration capacity corresponding to the fuel flow rate is set, and it is necessary to replace the fuel filter at a predetermined maintenance interval in order to maintain the filtration function.
このような燃料供給装置の一種として特許文献1に開示の装置では、内燃機関側の燃料噴射弁での余剰燃料分を、フィードポンプと高圧ポンプとの間に戻すようにしている。この技術では、フィードポンプの燃料流量を少なくすることにより、燃料フィルタの大型化抑制が可能となる。
In the apparatus disclosed in
近年、ディーゼル機関の燃料噴射装置に用いられる燃料供給装置では、変質により燃料不溶解成分が発生し易いバイオ燃料が燃料として用いられるため、運転中に燃料不溶解成分などの微細粒子が生成され、燃料中の微細粒子量が増加するおそれがある。 In recent years, in a fuel supply device used for a fuel injection device of a diesel engine, a biofuel that easily generates a fuel insoluble component due to alteration is used as a fuel, so that fine particles such as a fuel insoluble component are generated during operation. The amount of fine particles in the fuel may increase.
そのような燃料フィルタには、装置保護のために微細粒子について高い濾過精度が要求されている。言い換えると、微細粒子をも除去する高い濾過効率が要求されている。 Such a fuel filter is required to have high filtration accuracy for fine particles in order to protect the device. In other words, high filtration efficiency that removes fine particles is also required.
上記特許文献1による従来技術では、燃料流量を少なくし、その燃料流量に応じた濾過容量の燃料フィルタを設定するので、燃料フィルタの小型化が可能となるものの、濾過効率向上が図れるというものではない。また、燃料噴射弁からの高温な余剰燃料を高圧ポンプの燃料入口側に戻すことになるので、高圧ポンプの耐久性の低下を招く懸念がある。
In the prior art disclosed in
濾過効率を向上させる方法としては、濾紙等の濾過体において濾孔径を小さくすることが考えられる。しかしながら、この方法では、濾過効率を向上させようとすると、燃料フィルタの寿命が短くなることになる。例えば粗悪な燃料が使用される環境では、濾過体の早期目詰まりを誘発し頻繁な燃料フィルタの交換を必要としたり、大容量の濾過面積を有する大型の燃料フィルタが必要となる場合がある。 As a method for improving the filtration efficiency, it is conceivable to reduce the filter pore diameter in a filter body such as filter paper. However, in this method, if the filtration efficiency is improved, the life of the fuel filter is shortened. For example, in an environment where poor fuel is used, there is a case where the filter body is prematurely clogged and the fuel filter needs to be frequently replaced, or a large fuel filter having a large filtration area is required.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、濾過効率の向上と、濾過寿命の向上とを両立させる燃料供給装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel supply device that can achieve both improved filtration efficiency and improved filtration life.
発明者は、濾過の原理に立ち返ると、(1)濾過精度及び濾過寿命が、いずれも濾過体の濾過面を通過する燃料の流速の影響を受け易いこと、(2)燃料タンク内の燃料を内燃機関側の燃料噴射弁などの燃料噴射系要素に供給する燃料供給装置では、燃料流量のうち、内燃機関の出力に必要な筒内燃料噴射量より多い流量部分が、燃料タンク及び燃料噴射系要素の間を繰返し還流すること、等に着目し、還流する燃料のうちの一部の流れに限定し、限定する流れ、言い換えると分流する流れを低流速で濾過することが有効であることを見出だした。 The inventor goes back to the principle of filtration. (1) Both the filtration accuracy and the filtration life are easily affected by the flow rate of the fuel passing through the filtration surface of the filter body. (2) The fuel in the fuel tank is reduced. In a fuel supply device that supplies fuel injection system elements such as a fuel injection valve on the internal combustion engine side, a portion of the fuel flow rate that is larger than the in-cylinder fuel injection amount required for the output of the internal combustion engine is a fuel tank and a fuel injection system. Focusing on recirculation between elements repeatedly, etc., limiting to a part of the recirculating fuel, limiting the flow, in other words, filtering the diverted flow at a low flow rate is effective. I found it.
そこで、本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。 Therefore, the present invention includes the following technical means to achieve the above object.
第1の発明、即ち請求項1乃至6、及び請求項8乃至11に記載の発明では、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射系要素を備える燃料噴射装置に用いられ、燃料タンク内の燃料を、燃料噴射系要素に供給する燃料供給装置において、燃料タンク内の燃料を汲み上げるフィードポンプと、フィードポンプによって汲み上げられた燃料を加圧し、加圧した燃料を燃料噴射系要素に向けて圧送する高圧ポンプと、燃料タンクとフィードポンプとの間を接続する燃料低圧系回路に配置され、フィードポンプに吸入される燃料中に含まれる異物を除去するフィルタエレメントを有する第1燃料フィルタと、高圧ポンプ及び燃料噴射系要素の燃料の一部を燃料タンクに戻すリターン回路とを備える燃料供給装置であって、
リターン回路は、本体回路部と、本体回路部と燃料タンクとの間に接続される分流回路部であって、分流回路部を流れる燃料の流量を制限する流量制限手段と、流量制限手段によって流量が制限された燃料中に含まれる異物を除去するフィルタエレメントを有する第2燃料フィルタとを有する分流回路部と、を備えていることを特徴とする。
In the first invention, that is, the invention described in
The return circuit is a main circuit unit, a diversion circuit unit connected between the main circuit unit and the fuel tank, and a flow rate limiting unit that limits a flow rate of fuel flowing through the diversion circuit unit, and a flow rate by the flow rate limiting unit. And a shunt circuit section having a second fuel filter having a filter element that removes foreign matters contained in the restricted fuel.
これによると、高圧ポンプ及び燃料噴射系要素での燃料のうち、「余剰燃料」としての一部が燃料タンクに戻されるリターン回路は、本体回路部と、本体回路部と燃料タンクとの間に接続される分流回路部とで構成されている。分流回路部を流れる燃料は、流量制限手段によって流量が制限されるので、その燃料流れを比較的低い流速にすることが可能となる。 According to this, the return circuit in which part of the fuel in the high-pressure pump and the fuel injection system element as “surplus fuel” is returned to the fuel tank is between the main body circuit portion and the main body circuit portion and the fuel tank. And a shunt circuit unit to be connected. Since the flow rate of the fuel flowing through the diversion circuit section is limited by the flow rate limiting means, the fuel flow can be set to a relatively low flow rate.
燃料タンク及びフィードポンプ間の燃料低圧系回路に設けられる第1燃料フィルタとは別に、分流回路部に、第2燃料フィルタを設ける構成とするので、分流回路部の燃料流れに限定し、流量制限手段によって低流速に制御された燃料を第2燃料フィルタのフィルタエレメントで濾過することになる。 Separately from the first fuel filter provided in the fuel low-pressure circuit between the fuel tank and the feed pump, the second fuel filter is provided in the shunt circuit section, so that the flow is limited to the fuel flow in the shunt circuit section. The fuel controlled to a low flow rate by the means is filtered by the filter element of the second fuel filter.
このような第2燃料フィルタは、第1燃料フィルタに対して例えば濾紙などで構成されるフィルタエレメントを燃料が通過する速度(以下、フィルタエレメントを燃料が通過する速度を、単に「通油速度」という)を充分に低くすることにより、分流回路部を通過する燃料中に含まれる異物に対し微細粒子についても濾過精度を高めることができる。 Such a second fuel filter has a speed at which fuel passes through a filter element made of, for example, filter paper with respect to the first fuel filter. Is sufficiently low, it is possible to improve the filtration accuracy for fine particles with respect to the foreign matters contained in the fuel passing through the flow dividing circuit section.
さらに、第2燃料フィルタは、従来技術のように燃料供給装置へ供給する燃料を全量濾過するために比較的高い通油速度で用いられるものに対して、充分に低い通油速度で用いることで、寿命に至るまでのフィルタエレメントの濾過面積あたりの異物捕捉量を増やすことができ、ひいては濾過寿命を向上させることが可能である。 Further, the second fuel filter is used at a sufficiently low oil flow rate as compared with the conventional one used at a relatively high oil flow rate for filtering the entire amount of fuel supplied to the fuel supply device. It is possible to increase the amount of foreign matter trapped per filtration area of the filter element until the end of its life, thereby improving the filtration life.
以上の請求項1の記載の発明によれば、濾過効率の向上と濾過寿命の向上とが両立し得るのである。 According to the first aspect of the present invention, the improvement in filtration efficiency and the improvement in filtration life can be achieved at the same time.
なお、高濾過精度に濾過される燃料は、燃料タンク及び燃料噴射系要素の間を還流する上記燃料の一部のうちの、分流回路部を通過する燃料に限定されるものの、還流する燃料を繰返し第2燃料フィルタで濾過することにより、燃料タンク内の残存燃料に対し高濾過精度に濾過される燃料の割合を増大できる。 The fuel that is filtered with high filtration accuracy is limited to the fuel that passes through the shunt circuit portion of the part of the fuel that recirculates between the fuel tank and the fuel injection system element. By repeatedly filtering with the second fuel filter, it is possible to increase the ratio of fuel that is filtered with high filtration accuracy to the remaining fuel in the fuel tank.
また、請求項2に記載の発明では、流量制限手段は、本体回路部と第2燃料フィルタとの間に設けられていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the flow rate limiting means is provided between the main body circuit portion and the second fuel filter.
これによると、流量制限手段の配置は、第2燃料フィルタの上流側であればよいので、例えば、本体回路部と第2燃料フィルタとの間に設けることで、第2燃料フィルタに流れ込む燃料流量が制限され、それによって第2燃料フィルタの通油速度が低流速となる。 According to this, since the arrangement of the flow restricting means may be on the upstream side of the second fuel filter, for example, the fuel flow rate flowing into the second fuel filter by being provided between the main body circuit portion and the second fuel filter. Is limited, thereby lowering the oil passage speed of the second fuel filter.
また、請求項3に記載の発明では、流量制限手段は、第2燃料フィルタの上流に設けられた絞り部であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the flow restriction means is a throttle portion provided upstream of the second fuel filter.
これによると、分流回路部の流路断面積が、絞り部の部位で絞られる構成とするだけでよいので、簡単かつ安価に流量制限手段を設けることができる。 According to this, the flow path cross-sectional area of the shunt circuit portion only needs to be restricted at the restricting portion, so that the flow restricting means can be provided easily and inexpensively.
絞り部は、絞り部の下流側を減圧できるために第2燃料フィルタのフィルタエレメントの濾過面が受ける背圧を小さくできるとともに、上流側で急峻な圧力変動(圧力脈動)が生じる場合であっても絞り部の下流側ではその変動を平滑化することが可能である。そのような絞り部によって、第2燃料フィルタのフィルタエレメントによる濾過を安定的に続けることができるので、濾過効率を更に向上させることができる。 The throttle part can reduce the back pressure received by the filtration surface of the filter element of the second fuel filter because the downstream side of the throttle part can be depressurized, and a sudden pressure fluctuation (pressure pulsation) occurs on the upstream side. However, it is possible to smooth the fluctuation on the downstream side of the throttle portion. With such a throttle portion, filtration by the filter element of the second fuel filter can be continued stably, so that the filtration efficiency can be further improved.
また、請求項4に記載の発明では、燃料タンクは、燃料タンクの内側にあり燃料タンクの内部を区分けする壁部であって、区分けされた内側空間間の燃料の流れを制限する壁部を備えていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the fuel tank is a wall portion that is located inside the fuel tank and that separates the inside of the fuel tank, and that restricts the flow of fuel between the divided inner spaces. It is characterized by having.
ここで、第2燃料フィルタを通油することにより高濾過精度に濾過される燃料が燃料タンクに戻される際に、燃料タンク内の全残存燃料中へ戻される場合が考えられる。この場合、高濾過精度に濾過される燃料が全残存燃料中で希釈されるので、燃料供給装置が内燃機関に供給する燃料として有効に利用されにくい。 Here, when the fuel filtered with high filtration accuracy by passing through the second fuel filter is returned to the fuel tank, it may be returned to all remaining fuel in the fuel tank. In this case, since the fuel filtered with high filtration accuracy is diluted in the total remaining fuel, it is difficult for the fuel supply device to be effectively used as the fuel supplied to the internal combustion engine.
これに対し請求項4に記載の発明によれば、燃料タンク内に貯留されるべき燃料を、壁部によって区分けされる内側空間ごとに滞留させることができる。上記高濾過精度に濾過される燃料を、例えば内側空間のちのいずれかの特定内側空間に戻すことにより、特定内側空間に、高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めて滞留させることが可能となる。そのため、高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めた滞留燃料を、内燃機関に供給する燃料として有効に利用可能である。 On the other hand, according to the fourth aspect of the present invention, the fuel to be stored in the fuel tank can be retained for each inner space divided by the wall portion. By returning the fuel filtered with the above high filtration accuracy to, for example, one of the specific inner spaces of the inner space, the ratio of the fuel filtered with the high filtration accuracy can be increased and retained in the specific inner space. It becomes. Therefore, it is possible to effectively use the staying fuel in which the ratio of the fuel filtered with high filtration accuracy is increased as the fuel to be supplied to the internal combustion engine.
また、請求項5に記載の発明では、壁部で区分けされ、燃料が貯留される内側空間のうち、分流回路部の開口部と燃料低圧系回路の開口部とが同一の内側空間に配置されていることを特徴とする。 In the invention according to claim 5, the opening of the shunt circuit portion and the opening of the fuel low-pressure system circuit are arranged in the same inner space among the inner spaces that are divided by the wall portion and store the fuel. It is characterized by.
これによると、分流回路部の開口部と燃料低圧系回路の開口部とが同一の内側空間に配置される構成する。それ故に、その内側空間に、分流回路部の開口部を通じて高濾過精度に濾過された燃料の割合を高めて滞留させることができる。さらに、その高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めた滞留燃料を、燃料低圧系回路の開口部を通じてフィードポンプによって吸い上げ、高圧ポンプ及び燃料噴射系要素に供給する燃料として有効に利用できる。 According to this, the opening part of the shunt circuit part and the opening part of the fuel low-pressure system circuit are arranged in the same inner space. Therefore, the ratio of the fuel filtered with high filtration accuracy through the opening of the shunt circuit portion can be increased and retained in the inner space. Further, the staying fuel with a higher ratio of fuel filtered with high filtration accuracy can be effectively used as fuel to be sucked up by the feed pump through the opening of the fuel low-pressure system circuit and supplied to the high-pressure pump and the fuel injection system elements.
また、請求項6に記載の発明では、壁部で区分けされ、燃料が貯留される内側空間のうち、分流回路部の開口部と本体回路部の開口部とが異なる内側空間に配置されていることを特徴とする。 In the invention described in claim 6, the opening of the shunt circuit portion and the opening of the main body circuit portion are arranged in different inner spaces among the inner spaces that are divided by the wall portion and store the fuel. It is characterized by that.
これによると、分流回路部の開口部と本体回路部の開口部とが異なる内側空間に配置される構成とするので、分流回路部の開口部が配置される一方の内側空間には、高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めた滞留燃料を、効果的に貯留することができる。 According to this, since the opening part of the shunt circuit part and the opening part of the main body circuit part are arranged in different inner spaces, a high filtration is provided in one inner space where the opening part of the shunt circuit part is arranged. The staying fuel in which the ratio of the fuel that is accurately filtered can be effectively stored.
また、請求項7に記載の発明では、壁部は、上方が開口し有底筒状に形成され、燃料タンク内の燃料を一時的に貯留するサブタンクであることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 7 is characterized in that the wall portion is a sub-tank that opens upward and is formed in a bottomed cylindrical shape, and temporarily stores the fuel in the fuel tank.
これによると、燃料タンクの内側に設ける壁部を、上方が開口し有底筒状を呈するサブタンクで構成するだけでよいので、簡単かつ安価に壁部を燃料タンク内に設置することができる。 According to this, the wall portion provided inside the fuel tank only needs to be constituted by a sub-tank having an open top and a bottomed cylindrical shape, so that the wall portion can be easily and inexpensively installed in the fuel tank.
また、請求項8乃至10に記載の発明では、分流回路部が、燃料低圧系回路のうち、第1燃料フィルタの上流側の回路部分に接続されていることを特徴とする。 The invention according to claims 8 to 10 is characterized in that the shunt circuit portion is connected to a circuit portion upstream of the first fuel filter in the fuel low-pressure system circuit.
これによると、分流回路部を通過し高濾過精度に濾過される燃料を、燃料タンク内の残存燃料に一旦戻すことなく、燃料低圧系回路に直接流れ込ませる構成とする。故に、高濾過精度に濾過される燃料を、直接的に内燃機関に供給する燃料として有効に利用可能となる。 According to this, the fuel that passes through the diversion circuit section and is filtered with high filtration accuracy is directly flowed into the fuel low-pressure circuit without once returning to the remaining fuel in the fuel tank. Therefore, fuel that is filtered with high filtration accuracy can be effectively used as fuel that is directly supplied to the internal combustion engine.
また、請求項9乃至10に記載の発明では、燃料低圧系回路の前記回路部分と、分流回路部のうちの第2燃料フィルタの下流側の回路部分との間には、第2燃料フィルタを通過した燃料を冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする。 In the invention according to claims 9 to 10 , a second fuel filter is disposed between the circuit portion of the fuel low-pressure circuit and a circuit portion downstream of the second fuel filter in the shunt circuit portion. A cooling means for cooling the fuel that has passed is provided.
このような構成によると、分流回路部を通過し高濾過精度に濾過される燃料を、冷却手段により冷却した後に、燃料低圧系回路を通じてフィードポンプによって吸い上げ、高圧ポンプ及び燃料噴射系要素に供給する燃料として有効に利用できる。 According to such a configuration, the fuel that passes through the shunt circuit section and is filtered with high filtration accuracy is cooled by the cooling means, then sucked up by the feed pump through the fuel low-pressure system circuit, and supplied to the high-pressure pump and the fuel injection system element. It can be used effectively as fuel.
また、請求項11に記載の発明では、第2燃料フィルタの上流側には、液体と気体を分離する気液分離装置が設けられていることを特徴とする。 The invention according to claim 11 is characterized in that a gas-liquid separation device for separating liquid and gas is provided upstream of the second fuel filter.
ここで、第2燃料フィルタのフィルタエレメントの濾過面に、細かな気泡(気体)が成長し凝集された気泡が付着すると、燃料が通過する濾過面積が低下する懸念がある。そのため、流量制限手段によって流量制限され低流速となる燃料であっても、燃料中に気泡(気体)が過度に含まれる燃料である場合には、濾過面積低下により相対的に濾過面を通過する流速が高めることになるので、狙いの高濾過精度が阻害される可能性がある。 Here, when fine bubbles (gas) grow and agglomerated bubbles adhere to the filtration surface of the filter element of the second fuel filter, there is a concern that the filtration area through which the fuel passes decreases. Therefore, even if the fuel is flow rate limited by the flow rate limiting means and has a low flow rate, if the fuel contains excessive bubbles (gas), it will pass through the filtration surface relatively due to a decrease in the filtration area. Since the flow rate is increased, the target high filtration accuracy may be hindered.
これに対し請求項11に記載の発明によれば、第2燃料フィルタの上流側に、液体と気体を分離する気液分離装置を設ける構成とするので、凝集し大きな気泡になるおそれのある過度な気泡(気体)を、気液分離装置により燃料から分離することができる。これにより、第2燃料フィルタは、高濾過精度を安定して維持し得るのである。 On the other hand, according to the invention described in claim 11 , since the gas-liquid separation device for separating the liquid and the gas is provided on the upstream side of the second fuel filter, it is excessively likely to aggregate and become large bubbles. Bubbles (gas) can be separated from the fuel by a gas-liquid separator. Thereby, the 2nd fuel filter can maintain high filtration accuracy stably.
また、上記気液分離装置は、燃料タンク及び燃料噴射系要素の間を繰返し還流する燃料から、気泡(気体)を除去することを可能とするので、例えば燃料供給装置及び燃料噴射系要素の安定した運転状態を維持することができる。 In addition, the gas-liquid separator can remove bubbles (gas) from the fuel that repeatedly recirculates between the fuel tank and the fuel injection system element. For example, the fuel supply apparatus and the fuel injection system element can be stabilized. The operating state can be maintained.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the component corresponding in each embodiment.
(第1実施形態)
図1は、本実施形態による燃料供給装置10を示しており、当該燃料供給装置10を適用する蓄圧式燃料噴射装置1の全体構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a
本実施形態の燃料供給装置10は、例えば4気筒の内燃機関(本実施例では、ディーゼル機関、以下、単にエンジンという)2に使用されるもので、エンジン2に高圧燃料を噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置1に用いられる。
A
図1に示すように、蓄圧式燃料噴射装置1は、エンジン2の各気筒に燃料噴射を行なうシステムであり、高圧燃料を蓄えるコモンレール40と、コモンレール40より供給される高圧燃料をエンジン2の気筒内に噴射する燃料噴射弁50と、コモンレール40に燃料を供給する燃料供給装置10とを備えている。また、この蓄圧式燃料噴射装置1は、燃料供給装置10及び燃料噴射弁50を駆動制御する制御回路200を備えており、制御回路200によって燃料供給装置10及び燃料噴射弁50が制御される。
As shown in FIG. 1, an accumulator
コモンレール40は、燃料供給装置10より供給された高圧燃料を貯留し、目標とする燃料噴射圧力相当の燃料圧力(以下、単に「目標コモンレール圧」という)まで蓄圧する。目標コモンレール圧は、エンジン2の運転状態(例えば、アクセル開度とエンジン回転速度)に基づいて、制御回路200により設定される。このコモンレール40には、コモンレール40内の燃料の一部を逃がす減圧弁41が設けられており、減圧弁41は燃料を排出することでコモンレール40内の圧力を減圧する。この減圧弁41は、コモンレール40に燃料を供給する燃料供給装置10の燃料供給機能とは別に、制御回路200により制御されることにより、コモンレール圧を所定圧力に調節することが可能である。
The
減圧弁41には燃料タンク30に通じる燃料配管43が接続されている。減圧弁41が開弁すると、燃料配管43が開放され、コモンレール40に蓄えられた燃料は、燃料配管43を通って燃料タンク30に戻る。
A
燃料噴射弁50は、エンジン2の各気筒にそれぞれ取り付けられ、高圧配管51を介してコモンレール40に接続されている。燃料噴射弁50は、コモンレール40内の蓄圧した燃料を、気筒の燃焼室に噴射供給するものである。燃料噴射弁50は、燃料の噴射時期および「筒内燃料噴射量」としての噴射量が制御回路200によって制御される。燃料噴射弁50には、燃料タンク30に通じる燃料配管52が接続されている。コモンレール40から供給された燃料のうち、噴射に寄与しない余剰燃料は、燃料配管52を通って燃料タンク30に戻る。
The
ここで、コモンレール40、燃料噴射弁50は請求範囲に記載の燃料噴射系要素に相当する。
Here, the
以上、燃料供給装置10を主たる構成とする蓄圧式燃料噴射装置1の全体構成を説明した。以下、燃料供給装置10の基本構成について説明する。
(燃料供給装置10の基本構成)
燃料供給装置10は、燃料タンク30内の燃料を汲み上げ、加圧した燃料をコモンレール40に供給し、コモンレール40、燃料噴射弁50などの燃料噴射系要素に供給された燃料のうちの余剰燃料を燃料タンク30に戻す。言い換えると、燃料供給装置10を主たる構成とする蓄圧式燃料噴射装置1は、燃料噴射系要素から燃料タンクへ燃料を還流させる。
Heretofore, the overall configuration of the pressure accumulation type
(Basic configuration of the fuel supply device 10)
The
ここで、コモンレール40、燃料噴射弁50などの燃料噴射系要素での燃料のうちの余剰燃料、つまり燃料噴射系要素からの排出燃料は、請求範囲に記載の燃料の一部に相当する。
Here, surplus fuel out of the fuel in the fuel injection system elements such as the
燃料供給装置10は、燃料を加圧してコモンレール40に圧送する高圧ポンプ60と、この高圧ポンプ60に燃料を供給するフィードポンプ70と、フィードポンプ70から高圧ポンプ60へ供給される燃料量を調整する吸入調整弁74とを備えている。
The
フィードポンプ70は、高圧ポンプ60及び吸入調整弁74とともに一体的にポンプ部をなしている。なお、このようにポンプ部にフィードポンプ70と高圧ポンプ60とが一体的に構成されるものに限らず、フィードポンプ70と高圧ポンプ60とが別体に構成されるものであってもよい。
The
高圧ポンプ60は、エンジン2の図示しないクランクシャフトの駆動力を受けて回転するカム軸601、およびカム軸601に駆動されてシリンダ607の内部を往復移動するプランジャ604を備え、プランジャ604の往復移動に応じて燃料の吸入および加圧し、加圧した燃料をコモンレール40に供給する。なお、プランジャ604は、カム軸601の径方向に複数個(本実施例では2個)設けられており、交互に燃料の吸入および加圧を行う。
The high-
カム軸601およびプランジャ604は、図示しないポンプハウジングに収容されている。カム軸601は、カム軸601と共に回転するカム602を有している。カム602は、ポンプハウジングに形成されるカム室608に収容されている。カム602の外周には、メタルブッシュを介して相対回転可能に嵌合するカムリング603が設けられている。
The
プランジャ604は、ポンプハウジングに形成されるシリンダ607に、往復移動可能に支持されている。プランジャ604には、カム軸601側の端部にタペット605が一体に設けられており、このタペット605がスプリング606に付勢されてカムリング603の外周面に押圧されている。これにより、プランジャ604は、カム軸601が回転すると、カム602の偏心回転がカムリング603を介して直線運動に変換され、その直線運動がタペット605に伝達されることで、シリンダ607の内部を往復移動する。
The
シリンダ607の内部には、プランジャ604の往復移動に応じて容積変化する加圧室609が形成されている。加圧室609には、吸入通路62と吐出通路63とが接続されている。
Inside the
吸入通路62には、加圧室609に燃料が吸入されるときに開弁する吸入弁621が設けられ、吐出通路63には、加圧室609より燃料が吐出されるときに開弁する吐出弁631が設けられている。また、吐出通路63は、コモンレール40に接続されている燃料配管42が接続されている。
The
プランジャ604がシリンダ607の内部をカム軸601側へ移動すると、加圧室609の容積が拡大して加圧室609の圧力が低下する。これにより、フィードポンプ70より吸入通路62に供給される燃料は、吸入弁621を押し開いて加圧室609に吸入される。
When the
また、プランジャ604がシリンダ607の内部を反カム軸側へ移動すると、加圧室609の容積が縮小し、加圧室609に吸入されている燃料が加圧される。そして、その燃料圧力が吐出弁631の開弁圧を超えると、加圧室609の燃料が吐出弁631を押し開いて、吐出通路63よりコモンレール40に向けて吐出される。
Further, when the
フィードポンプ70は、例えば、周知のトロコイドポンプであり、高圧ポンプ60とともにポンプハウジングに収容されている。フィードポンプ70は、カム軸601によって駆動されることで、燃料配管71を介して燃料タンク30より汲み上げた燃料を高圧ポンプ60に向けて吐出する。燃料配管71には、燃料中に含まれる異物を除去する第1燃料フィルタ20が設けられている。
The
第1燃料フィルタ20は、燃料タンク30とフィードポンプ70との間に設けられ、燃料タンク30より吸い上げられる燃料中に含まれる異物を除去し、当該燃料をフィードポンプ70に供給する。第1燃料フィルタ20は、フィルタエレメント21と、フィルタエレメント21を収容するフィルタハウジング(図示せず)を備えている。
The
フィルタエレメント21は、燃料中の物質粒子を捕捉する「濾過体」としての濾材で形成されている。濾材は例えば不織布や濾紙などで構成され、物質粒子を捕捉可能な濾孔径を有する濾紙または不織布が用いられている。また、濾材の形状としては、円筒型、渦巻き型、あるいは菊花型のいずれか(本実施例では、例えば円筒型)であってよい。
The
また、濾材は、異なる濾孔径を有する複数層が層状をなす濾過体であってもよい。例えば比較的細い繊維材を使用する不織布と比較的太い繊維材を使用する不織布とで二層に形成され、この二層は、比較的太い繊維材の不織布により比較的大きな粒子を捕捉可能な疎層と、比較的細い繊維材の不織布により比較的微細な粒子を捕捉可能な密層とからなる層構造を構成する。 Further, the filter medium may be a filter body in which a plurality of layers having different filter pore diameters are layered. For example, a non-woven fabric using a relatively thin fiber material and a non-woven fabric using a relatively thick fiber material are formed in two layers. A layer structure composed of a layer and a dense layer capable of capturing relatively fine particles by a nonwoven fabric of relatively thin fiber material is formed.
フィードポンプ70の出口側(吐出側)には、フィードポンプ70より吐出される燃料を、高圧ポンプ60側の吸入通路62に供給する吐出通路73が接続されている。
A
吸入調量弁74は、エンジン2の運転状態を基に、制御回路200により弁開度が制御される電磁弁であり、吸入通路62に設けられている。制御回路200は、吸入調量弁74の弁開度を制御することにより高圧ポンプ60の加圧室609に吸入される燃料量を調整する。
The
吸入通路62には、吸入調量弁74の上流側からカム室608に通じる燃料通路78が接続されており、フィードポンプ70より吐出された燃料の一部が、燃料通路78を通ってカム室608に潤滑油として供給される。カム室608に供給された燃料は、カム602及びプランジャ604などを潤滑したのち、燃料通路64および燃料配管65を通って燃料タンク30に戻る。
A
燃料通路78、カム室608、燃料通路64、および燃料配管65の途中には、弁などの燃料の流通を阻止するものは設けられておらず、燃料供給装置10が駆動しているときは常に燃料が流れるようになっている。
In the middle of the
圧力調整装置75は、フィードポンプ70の入口側と出口側とを接続する燃料通路77に設けられており、フィードポンプ70より吐出される燃料圧力が所定圧を超えないように調整する。圧力調整装置75は、フィードポンプ70より吐出される燃料の燃料圧力に応じて可動するピストン(図示しない)を内蔵している。フィードポンプ70の吐出圧が所定圧を超えると、ピストンが開弁し、吐出された燃料がフィードポンプ70の入口側に戻る。
The
なお、ここで、減圧弁41、燃料噴射弁50、高圧ポンプ60にそれぞれ設けられた燃料配管43、燃料配管52、及び燃料配管65は、余剰燃料を燃料タンク30に戻すリターン通路91を構成している。また、リターン通路91は請求範囲に記載のリターン回路に相当し、燃料配管71は請求範囲に記載の燃料低圧系回路に相当する。
Here, the
以上、燃料供給装置10の基本構成について説明した。以下、燃料供給装置10の特徴的構成について説明する。
(燃料供給装置10の特徴的構成)
リターン通路91は、燃料配管43、燃料配管52、及び燃料配管65の下流側の本体通路92と、本体通路92と燃料タンク30の間に接続される分流通路83とを備えている。分流通路83は本体通路92から分岐している。リターン通路91を流通する余剰燃料は、本体通路92を流れる余剰燃料と、分流通路83を流れる余剰燃料とに分岐され、分流される。ここで、本体通路92は請求範囲に記載の本体回路部に相当し、分流通路83は分流回路部に相当する。
The basic configuration of the
(Characteristic configuration of the fuel supply device 10)
The
分流通路83には、流量制御手段と、第2燃料フィルタ80とが設けられている。流量制御手段は、第2燃料フィルタ80を通過する燃料の流量を制限するものであって、例えば、分流通路83の通路径を絞る絞り部82である。これによると、絞り部82によって分流通路83を流れる流量が制限されるので、第2燃料フィルタ80を通油する燃料流れを比較的低い流速にすることが可能となる。それにより、第2燃料フィルタ80の通油速度を充分に低く抑えることが可能となる。
The
第2燃料フィルタ80は、絞り部82と燃料タンク30との間に設けられ、分流通路83の燃料中に含まれる異物を除去し、当該燃料を燃料タンク30に戻す。第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81は、第1燃料フィルタ20のフィルタエレメント21と同じ濾材により概ね同じ濾過面積を有している。言い換えると、第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81は、フィルタエレメント21と同じ濾濾容量を有している。
The
第2燃料フィルタ80と第1燃料フィルタ20は、フィルタエレメント21、81を通油する流速が同一の場合において濾過精度及び濾過寿命が概ね同じとなる。
The
本実施形態では、フィルタエレメント21、81を通油する各流速が以下のように設定されている。
In this embodiment, each flow velocity which passes the
即ち、第1燃料フィルタ20には、フィードポンプ70によって吸い上げられる燃料の流量、言い換えると、燃料噴射弁50から噴射する噴射量と、リターン通路91を流れる余剰燃料の流量との総和に相当する所定流量が通油される。フィルタエレメント21には、その流量に応じてフィルタエレメント21の濾過面に対し所定の流速の燃料が通過し、濾過される。
That is, the
これに対し第2燃料フィルタ80には、リターン通路91の余剰燃料の一部で、かつ絞り部82によって制限された流量が通油される。それ故に、フィルタエレメント81には、上記所定の流速より低い流速の燃料が通過し、濾過されることになる。言い換えると、第2燃料フィルタ80は、フィルタエレメント21に概ね同じであるフィルタエレメント81の濾過容量に比し、フィルタエレメント81を燃料が低流速で通過する。
On the other hand, the
ここで、図2は第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81を通油する燃料の流速と濾過性能の関係を示しており、図2(a)は流速と濾過効率、図2(b)は流速と異物の捕捉量の各関係を示す模式図である。濾過効率は、異物の粒度分布が所定分布を有する試験液(燃料)に対し、濾過により捕捉可能な異物の度合いを示している。図2(a)に示すように流速が低くなるほど、濾過効率が向上する。これは、例えばフィルタエレメント81の濾材である濾紙を低流速で通過しようとする異物粒子が、濾材繊維や後述の堆積した濾過ケーキ層に絡み易くなりことと、一旦濾材(濾紙)に捕捉した微細粒子が吹き抜け難くなるからである。
Here, FIG. 2 shows the relationship between the flow rate of the fuel passing through the
また、異物の捕捉量は、図2(b)に示すように流速が低くなるほど、微細な粒子が付着し易くなるため、増大する。これは、低流速で濾過すると捕捉された異物は、濾材(濾紙)の厚さ方向に浸透し難くなり、そのような異物が濾材表層で比較的疎な状態に堆積する濾過ケーキ層を形成するように捕捉されるためである。それ故に、同量の異物捕捉量であっても高流速下で捕捉粒子が濾材(濾紙)の層内に浸透して密な状態となる場合と比べて、同流量下での圧力損失の上昇が小さくなるため、所定の圧力損失に至るまでの寿命時間が延びるのである。即ち、濾材の単位面積あたりの異物捕捉量が増加する効果を得ることができる。 Further, the amount of trapped foreign matter increases as the flow rate decreases, as fine particles are more likely to adhere, as shown in FIG. This is because, when filtered at a low flow rate, the trapped foreign matter does not easily permeate in the thickness direction of the filter medium (filter paper), and forms a filter cake layer in which such foreign substances accumulate in a relatively sparse state on the filter medium surface layer. This is because it is captured. Therefore, even when the same amount of foreign matter is captured, the pressure loss increases at the same flow rate compared to the case where the trapped particles penetrate into the filter medium (filter paper) layer at a high flow rate and become dense. Therefore, the life time until reaching a predetermined pressure loss is extended. That is, the effect of increasing the amount of foreign matter captured per unit area of the filter medium can be obtained.
第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81では、フィルタエレメント81の濾過容量に比し、低流速となる燃料を濾過することになるので、図2の流速と濾過性能(濾過効率)の関係に示すように、濾過効率が向上する。言い換えると、燃料中に含まれる異物に対し微細粒子についても濾過精度を高めることができる。
Since the
ここで、図3(b)は第2燃料フィルタ80の濾過寿命を示しており、フィルタエレメント81を通油する際の圧力損失と濾過寿命の関係を時系列的に示している。図3(a)は、第2燃料フィルタ80の濾過寿命の向上効果を説明するための、比較例として第1燃料フィルタ20の濾過寿命を示している。
Here, FIG. 3B shows the filtration life of the
第1燃料フィルタ20のフィルタエレメント21では、所定の流速の燃料を濾過することにより初期の圧力損失Aが生じる。燃料を濾過し続けるとフィルタエレメント21に異物が捕捉されることにより、フィルタエレメント21の濾過面に目詰まりが生じ、圧力損失が増加する。増加した圧力損失が限界圧力損失Bに達すると、フィルタエレメント21の濾過寿命T1となる。限界圧力損失Bに達すると、エンジン2の運転状態の不調を招いたり、燃料供給装置10の吸入系でのキャビテーションにより燃料供給装置10の耐久性低下を招くからである。
In the
これに対し第2燃料フィルタ80では、低流速となる燃料を、フィルタエレメント81で濾過するので、初期圧力損失Cとなり、−Δ=C−A分だけ初期圧力損失が低減される。一方、リターン側で使用する場合は、第1燃料フィルタ20での限界圧力損失Bを超えたときのような不具合は生じないため、限界圧力損失は濾過流量を維持できる状態まで高く設定することができる。絞り部82の下流側の分流通路83内の背圧が増しても、後述のようにリーク通路91の主たる通路である本体通路92と、分流通路83の流量比は本体通路92の方が大きいため、分流通路83と本体通路92に分岐前のリーク通路91内の背圧上昇への影響を小さく抑えることができ、よってエンジン2の運転状態の不調を招くことはないからである。
On the other hand, in the
ここで、第2燃料フィルタ80の限界圧力損失をDとすると、Δ=D−A分だけ限界圧力損失の増加を許容できる。言い換えると、第2燃料フィルタ80では、圧力損失上昇に対する許容幅を、初期圧力損失による−Δと限界圧力損失によるΔとにより拡大することができる。
Here, if the limit pressure loss of the
その結果、図2(b)に示すように、フィルタエレメント81で低流速となる燃料を濾過することにより、ΔT1の寿命延長が可能となる。更に、上述のように圧力損失上昇許容幅の拡大によりΔT2の寿命延長が可能となる。したがって、第2燃料フィルタ80では、比較例の第1燃料フィルタ20に比し、ΔT1及びΔT2の寿命延長が可能となる。
As a result, as shown in FIG. 2B, the life of ΔT1 can be extended by filtering the fuel having a low flow rate with the
これにより、比較例のようにフィードポンプ70によって吸い上げられる燃料の流量に応じてフィルタエレメント21の濾過容量を設定するものに比べて、第2燃料フィルタ80の濾過寿命が、上記寿命延長のΔT1及びΔT2分向上する。
As a result, compared to the case where the filtration capacity of the
なお、高濾過精度に濾過される燃料は、燃料タンク30及び燃料噴射系要素の間を還流する上記余剰燃料のうちの、分流通路83を通過する燃料に限定されるものの、還流する燃料を繰返し第2燃料フィルタ80で濾過することにより、燃料タンク30内の残存燃料に対し高濾過精度に濾過される燃料の割合を増大できる。
The fuel that is filtered with high filtration accuracy is limited to the fuel that passes through the
例えば本実施例では、第1燃料フィルタ20のフィルタエレメント21に対し概ね1〜3L/mim程度で燃料を通油する。これに対し第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81には、概ね0.05〜0.3L/mim程度の小流量の燃料を通油する。上記ポンプ部及び燃料噴射系要素へ吸入される燃料は、従来通りの所定流量(1〜3L/mim程度)がフィルタエレメント21で濾過される。一方、リターン通路91を流れる余剰燃料については、概ね20〜50%程度の余剰燃料部分を第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81で高濾過精度で濾過し、燃料タンク30に還流することを繰り返す。
For example, in this embodiment, the fuel is passed through the
これにより、ポンプ部及び燃料噴射系要素から排出された燃料不溶解成分や微細炭化物の一部をフィルタエレメント81で高濾過精度で濾過しつつ、燃料タンク30の残存燃料の初期状態からの清浄度向上を効果的に高め、ひいてはポンプ部及び燃料噴射系要素へ吸入される燃料の清浄度向上が可能となる。
Thereby, the degree of cleanliness of the fuel remaining from the initial state of the
以上説明した本実施形態において、図1に示すように、燃料タンク30内には、燃料タンク30内の燃料を一時的に貯留するサブタンク130を備えていることが好ましい。サブタンク130は上方が開口し、有底筒状に形成されている。上記高濾過精度に濾過される燃料をサブタンク130に戻すことにより、サブタンク130内の燃料を、高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めて滞留させることが可能となる。例えば、サブタンク130内の高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めた滞留燃料を、エンジン2に供給する燃料として有効に利用可能である。
In the present embodiment described above, as shown in FIG. 1, the
そこで、上記サブタンク130内には、分流通路83の開口部(出口部)と燃料配管71の開口部(吸入部)とが配置される構成としている。これにより、サブタンク130内に、高濾過精度に濾過された燃料の割合を高めて滞留させることができる。さらに、その高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めた滞留燃料を、燃料配管71を通じてフィードポンプ70によって吸い上げ、高圧ポンプ60及び燃料噴射系要素に供給する燃料として有効に利用できる。
In view of this, the sub-tank 130 is configured such that an opening (exit part) of the
さらに、本体通路92の開口部(出口部)は、サブタンク130外に配置されている。これによると、分流通路83の開口部(出口部)と本体通路92の開口部(出口部)とが、それぞれ、サブタンク130内、サブタンク130外に配置されるので、高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めた滞留燃料を、サブタンク130内に効果的に貯留することができる。
Further, the opening (exit part) of the
以上の構成により、ポンプ部及び燃料噴射系要素へ吸入される燃料の清浄度向上を効果的に高めることができる。 With the above configuration, it is possible to effectively improve the cleanliness of the fuel sucked into the pump unit and the fuel injection system element.
また、以上説明した本実施形態において、第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81が、安価な表面濾過方式の濾材で構成される場合であっても、分流通路83を流れる燃料は小流量でフィルタエレメント81を通油するので、濾材の上流側及び下流側の前後差圧を小さく、かつ通油流速を小さく抑えることができる。それ故に、濾材を構成する繊維材が効果的に微細な異物粒子についても捕捉できる。濾材の前後差圧を小さく、かつ通油流速を小さく抑えることにより、燃料不溶解成分や微細炭化物が濾材繊維や堆積した濾過ケーキ層に絡み易くなるからである。
Further, in the present embodiment described above, even when the
また、濾材の前後差圧を小さく、かつ通油流速を小さく抑えることにより、濾材の表層及び内部に一旦捕捉した微細粒子の吹き抜けを低減することができる。これにより、分流通路83を流れる小流量の燃料を濾過するフィルタエレメント81は、安定的に高濾過精度を維持できる。
In addition, by reducing the differential pressure across the filter medium and reducing the oil flow rate, the blow-through of fine particles once trapped in the surface layer and inside of the filter medium can be reduced. As a result, the
ここで、エンジン2の運転状態に応じてリターン通路91の余剰燃料の流量が変化する。言い換えると、この余剰燃料の流量のうち、分流通路83へ流れ込む余剰燃料分も急峻な変動を生じる可能性がある。しかしながら、分流通路83には、フィルタエレメント81の上流側に絞り部82が設けられているので、絞り部82により分流通路83の流量変化が小さく抑えられ、ひいては急峻な変動が防止される。これにより、フィルタエレメント81は、分流通路83の小流量の燃料を安定して濾過することができ、ひいては安定的に高濾過精度を維持できる。
Here, the flow rate of the surplus fuel in the
また、フィルタエレメント81が、分流通路83の小流量(低流速)の燃料を濾過することにより、以下の相乗効果を得ることができる。
Moreover, the following synergistic effect can be acquired when the
即ち、フィルタエレメント81の濾材の前後差圧を小さく抑えることができるので、捕捉された微細粒子などの異物が濾材の表層で濾過ケーキ層を形成し易くなる。それ故に、フィルタエレメント81の濾過効率を更に向上させることができる。また、小流量(低流速)の燃料をフィルタエレメント81が濾過することになるので、初期圧力損失を小さく抑えることができ、ひいては所定の濾過流量を維持できる限界圧力損失に至るまでの濾過寿命を延ばすことができる。
That is, since the differential pressure before and after the filter medium of the
また、比較例の第1燃料フィルタ20のフィルタエレメント21が所定流量(大流量)の燃料を濾過する場合と比較において、仮に圧力損失上昇の許容幅が同じであったとしても、第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81は、濾材の単位濾過面積当りの捕捉量を増大させることができるので、更なる濾過寿命の延長ができる。
Further, in comparison with the case where the
以上より、第1燃料フィルタ20のフィルタエレメント21に流れ込む燃料中の、目詰まりに影響したり、燃料供給装置10及び燃料噴射系要素の摺動部の信頼性を阻害する要因となる微細炭化物や燃料不溶解成分を、低減することが可能である。これにより、エンジン2の不調やポンプ部及び燃料噴射系要素の耐久性低下を招くおそれのある燃料配管71内の圧力低下を抑制し、第1燃料フィルタ20の濾過寿命を延ばすとともに、燃料供給装置10及び燃料噴射系要素へ供給する燃料の清浄度を向上させることが可能となる。
From the above, the fine carbides that affect clogging in the fuel flowing into the
以上説明した本実施形態では、濾過効率向上と濾過寿命向上とが両立し得る第2燃料フィルタ80は、上記第1燃料フィルタ20の濾過寿命に対しその数倍に延長することが可能である。これにより、例えば小型自動車に本実施形態による燃料供給装置10を搭載する場合、微細炭化物や燃料不溶解成分を濾過できる高濾過精度と、市場で実用的に認められる(交換期間より長い)優れた濾過寿命と、塔載スペースが制約される小型自動車への搭載性の向上とが両立可能である。
In the present embodiment described above, the
(第2実施形態)
第2実施形態を図4に示す。第2実施形態は第1実施形態の変形例である。第2実施形態では、分流通路83が、燃料配管71のうちの第1燃料フィルタ20の上流側の配管部分71aに接続される構成とする一例を示すものである。図4は、本実施形態による燃料供給装置10を示すものである。
(Second Embodiment)
A second embodiment is shown in FIG. The second embodiment is a modification of the first embodiment. In the second embodiment, an example is shown in which the
図4に示すように、分流通路83の下流側の端部83aが、燃料配管71のうちの第1燃料フィルタ20の上流側の配管部分71aに接続している。
As shown in FIG. 4, the
これにより、分流通路83を通過し高濾過精度に濾過される燃料を、燃料タンク30内の残存燃料に一旦戻すことなく、燃料配管71に直接流れ込ませることができる。構成とする。それ故に、高濾過精度に濾過される燃料を、直接的にポンプ部及び燃料噴射系要素、つまりエンジン2に供給する燃料として有効に利用することができる。
As a result, the fuel that passes through the
ここで、リターン通路91の余剰燃料中に気泡が発生する懸念がある。余剰燃料が燃料タンク30内の残存燃料に一旦戻れずに分流通路83と燃料配管71とを直接的に接続する構成では、気泡がフィードポンプ70の入口側(吸入側)に流れ込むおそれがある。
Here, there is a concern that bubbles are generated in excess fuel in the
これに対し本実施形態では、第2燃料フィルタ80の上流側に、液体と気体を分離する周知の気液分離装置95を設ける構成とすることが好ましい。これにより、リターン通路91の余剰燃料中に発生した気泡が、フィードポンプ70の入口側(吸入側)に流れ込み運転の安定性や信頼性が低下するのを防止することができる。
On the other hand, in the present embodiment, it is preferable to provide a known gas-
また、ここで、第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81の濾過面に、細かな気泡(気体)が成長し凝集された気泡が付着すると、燃料が通過する濾過面積が低下する懸念がある。そのため、絞り部82によって流量制限され低流速となる燃料であっても、燃料中に気泡(気体)が過度に含まれる燃料である場合には、濾過面積低下により相対的に濾過面を通過する流速が高めることになるので、狙いの高濾過精度が阻害される可能性がある。
Here, if fine bubbles (gas) grow and agglomerated bubbles adhere to the filtration surface of the
これに対し本実施形態では、上述のように第2燃料フィルタ80の上流側に気液分離装置95を設ける構成とするため、凝集し大きな気泡になるおそれのある過度な気泡(気体)を、気液分離装置95により燃料から分離することができるので、第2燃料フィルタ80は、高濾過精度を安定して維持し得る。
In contrast, in the present embodiment, since the gas-
また、本実施形態では、分流通路83には、第2燃料フィルタ80と端部83aとの間に、分流通路83を流通する余剰燃料を冷却する冷却手段が設けられていることが好ましい。冷却手段は、比較的高温な余剰燃料を冷却するものであって、例えば螺旋状の分流通路部83bで構成されている。螺旋状の分流通路部83bを余剰燃料が通過することにより、熱交換部の面積や通過時間を大きくすることで分流通路部83bが浸かる燃料タンク30内の残存燃料により余剰燃料が冷却される。
In the present embodiment, the
以上の構成により、分流通路83を通過し高濾過精度に濾過される燃料を、螺旋状の分流通路部83bの通過により冷却した後に、燃料配管71を通じてフィードポンプ70によって吸い上げ、高圧ポンプ60及び燃料噴射系要素に供給することで、噴射性能や信頼性を低下させることなく有効に利用できる。ここで、冷却のための熱交換部の形態は通過断面形状を扁平にしたり、冷却フィンを追加したり、熱伝導率の良好な材質を用いたりする等を用いた構成としてもよい。
With the above configuration, the fuel that passes through the
なお、以上説明した本実施形態では、燃料タンク30の内側に設けられ、燃料タンク30内の燃料を一時的に貯留するサブタンクは不要となる。
In the present embodiment described above, the sub tank provided inside the
(第3実施形態)
第3実施形態を図5に示す。第3実施形態は第1実施形態の変形例である。第3実施形態では、分流通路83の燃料を低流速に流量制限する流量制限手段として、本体通路92と分流通路83に一体的に設けられ、吸引力により分流通路83の燃料流れを制御するポンプ装置96を備える構成とする一例を示すものである。図5は、本実施形態による燃料供給装置10を示すものである。
(Third embodiment)
A third embodiment is shown in FIG. The third embodiment is a modification of the first embodiment. In the third embodiment, the
図5に示すように、ポンプ装置96は、本体通路92に接続する分流通路83の端部83cと、本体通路92とに一体的に設けられている。ポンプ装置96は、本体通路92を流れる燃料により負圧を発生させ、発生した負圧による吸引力により分流通路83の燃料を、本体通路92に流れ込ませる構造を有する周知のジェットポンプである。
As shown in FIG. 5, the
このポンプ装置96が得られる吸引力は本体通路92の燃料の流れに支配されることになるため、吸引力により本体通路92に向けて流れる分流通路83の燃料は、その流量が本体通路92の燃料の流れに応じて制限される。
Since the suction force obtained by the
以上の構成により、分流通路83を流れる燃料は、ポンプ装置96の吸引力によって流量が制限されるので、その燃料流れを比較的低い流速にすることが可能となる。そのような分流通路83に設置される第2燃料フィルタ80は、そのフィルタエレメント81の濾過容量に比し、ポンプ装置96の吸引力によって流量制限され、低流速となる燃料を濾過することになる。
With the above configuration, the flow rate of the fuel flowing through the
以上説明した本実施形態において、燃料タンク30内に、サブタンク130を備え、サブタンク130内には、分流通路83の開口部(吸入部)と本体通路92の開口部(出口部)とが配置される構成とすることが好ましい。これにより、高圧ポンプ60及び燃料噴射系要素で生成され排出される微細炭化物や燃料不溶解成分を含む燃料を、それが拡散せずに滞留している空間であるサブタンク130から吸い上げて効果的に濾過することができる。
In the present embodiment described above, the
(第4実施形態)
第4実施形態を図6に示す。第4実施形態は第1実施形態の変形例である。第4実施形態では、分流通路として、燃料配管71のうちの第1燃料フィルタ20とフィードポンプ70との間に接続される分流通路183が設けられる構成とする一例を示すものである。図6は、本実施形態による燃料供給装置10を示すものである。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment is shown in FIG. The fourth embodiment is a modification of the first embodiment. In the fourth embodiment, an example is shown in which a
図6に示すように、燃料配管71は、第1燃料フィルタ20が配置される本体通路72と、分流通路183とを備え、本体通路72及び分流通路183の燃料をフィードポンプ70の入口側(吸入側)に導く。
As shown in FIG. 6, the
分流通路183は、本体通路72のうちの第1燃料フィルタ20の下流側の通路部分72aに接続されている。分流通路183は、流量制御手段と、第2燃料フィルタ80とが設けられている。流量制御手段は、第2燃料フィルタ80を通過する燃料の流量を制限するものであって、例えば、分流通路183の通路径を絞る絞り部82である。これによると、絞り部82によって分流通路183を流れる流量が制限されるので、第2燃料フィルタ80を通油する燃料流れを比較的低い流速にすることが可能となる。
The
また、上記絞り部82を、第2燃料フィルタ80の下流側に設ける構成とするので、分流通路183を流れ、かつ本体通路72側の通路部分72aに流れ込む燃料は、絞り部82によって制限される。それ故に、第1燃料フィルタ20の目詰まりによって燃料配管71内の負圧が大きくなっても、第2燃料フィルタ80の流量は過度に上昇することはなく、また第2燃料フィルタ80の目詰まり状態に至る場合であったとしてもフィルタエレメント81にかかる負圧は少流量下での自身の圧力損失のみとなるのである。これにより、本実施形態による燃料供給装置10では、第1実施形態と同様に第2燃料フィルタ80の限界圧力損失を高めに設定することが可能である。
Further, since the
以上の構成であっても、第2燃料フィルタ80は、濾過効率向上と濾過寿命向上とが両立し得る。その結果、第1燃料フィルタ20に流れ込む燃料は、目詰まりに影響する微細粒子となる微細炭化物や燃料不溶解成分が低減されることになるので、燃料配管71内の圧力低下を抑制するとともに、第1燃料フィルタ20の濾過寿命を延ばすことが可能となる。
Even with the above-described configuration, the
以上説明した本実施形態において、燃料タンク30内に、サブタンク130を備え、サブタンク130内には、分流通路83の開口部(吸入部)とリターン通路91の開口部(出口部)とが配置される構成とすることが好ましい。これにより、リターン通路91の燃料中に含まれる微細粒子を、サブタンク130内の残留燃料に滞留させると共に、滞留した微細粒子を、分流通路83に設置の第2燃料フィルタ80で、効果的に高濾過精度で濾過することが可能となる。
In the present embodiment described above, the
(他の実施形態)
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
(Other embodiments)
Although a plurality of embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not construed as being limited to these embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the present invention. .
(1)例えば以上説明した本実施形態では、流量制御手段を、絞り部82で構成した。流量制御手段はこれに限らず、第2燃料フィルタ80を通油する燃料の流量を制限するものであればいずれの構造であってもよい。
(1) For example, in the present embodiment described above, the flow rate control means is configured by the
(2)また、以上説明した本実施形態では、上記絞り部82が第2燃料フィルタ80の上流側に配置されていることが好ましい。これにより、第2燃料フィルタ80に流れ込む燃料流量が制限され、それによって第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81の濾過面を通過する燃料が低流速となると共に、フィルタエレメント81の前後差圧を小さくすることができる。
(2) In the present embodiment described above, it is preferable that the
(3)上記流量制御手段を絞り部82で構成するので、分流通路の流路断面積が、絞り部82の部位で絞られる構成とするだけでよいので、簡単かつ安価に流量制限手段を設けることができる。
(3) Since the flow rate control means is constituted by the
また、絞り部82は、絞り部82の下流側を減圧でき、また上流側の圧力変動(圧力脈動)を緩和できるため、第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81の濾過面が受ける背圧を小さくし、また圧力変動を平滑化できるので、濾過効率を更に向上させることができる。
In addition, since the
(4)また、以上説明した本実施形態では、上記絞り部82は、本体通路92、72と第2燃料フィルタ80との間に配置されている。これにより、第2燃料フィルタ80は、濾過効率向上と濾過寿命向上とが両立し得る。その結果、第1燃料フィルタ20に流れ込む燃料は、第2燃料フィルタ80で捕捉される異物量が低減されることになるので、燃料配管71内の圧力低下を抑制するとともに、第1燃料フィルタ20の濾過寿命を延ばすことが可能となる。
(4) In the present embodiment described above, the
(5)また、以上説明した本実施形態においては、第2燃料フィルタ80のフィルタエレメント81の形態を、コストや交換部品の調達性の面から第1燃料フィルタ20のフィルタエレメント21と概ね同等品であると説明した。第2燃料フィルタ80の形態は、これに限定されるものではなく、例えば微細粒子の捕捉性や寿命向上を更に図るためにはデプス・タイプやその他の濾過体を用いるフィルタエレメントを適用してもよい。
(5) Further, in the present embodiment described above, the form of the
(6)また、以上説明した本実施形態では、燃料タンク30内の燃料を貯留する内側空間のうち、特定内側空間に、高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めた滞留燃料を貯留する方法として、サブタンク130を燃料タンク30内に設置した。これに限らず、燃料タンク30の内側にあり燃料タンク30の内部を区分けする壁部を設ける構成としてもよい。この壁部は、区分けした内側空間間の燃料流れを制限する壁部である。
(6) Moreover, in this embodiment demonstrated above, the staying fuel which raised the ratio of the fuel filtered with high filtration precision is stored in specific inner space among the inner space which stores the fuel in the
これによれば、高濾過精度に濾過される燃料を内側空間のうちの特定内側空間に戻すことにより、特定内側空間に、高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めて滞留させることが可能となる。 According to this, by returning the fuel filtered with high filtration accuracy to the specific inner space of the inner space, it is possible to increase the ratio of fuel filtered with high filtration accuracy and stay in the specific inner space. It becomes.
これにより、一実施形態として、例えば特定内側空間に、高濾過精度に濾過される燃料の割合を高めて滞留させて、フィードポンプ70で吸入される燃料配管71に効率的に吸入させる構成としたり、また別の一実施形態として、リターン通路91に排出される微細炭化物や燃料不溶解成分が燃料タンク30に還流された後に、燃料配管71の主たる配管(本体通路72)から吸入される割合を低減して第2燃料フィルタ80に効率的に吸入させる構成とすることができる。
As a result, as an embodiment, for example, the
また別の一実施形態として、第2燃料フィルタ80に濾過させたい、高圧ポンプ60及び燃料噴射系要素で生成され排出される微細炭化物や燃料不溶解成分を含む燃料を、拡散させずに吸い上げて効果的に濾過するために、排出燃料(余剰燃料)を滞留させる内側空間を区画する壁部としてサブタンク130を設定する構成としてもよい。
In another embodiment, the fuel containing fine carbides and fuel-insoluble components generated and discharged by the high-
(7)なお、上記燃料タンク30の内側に設ける壁部の構成を、サブタンク130で実現することが好ましい。これによると、上記壁部を、上方が開口し有底筒状を呈するサブタンク130で構成するだけでよいので、簡単かつ安価に壁部を燃料タンク30内に設置することができる。
(7) It is preferable that the configuration of the wall provided inside the
また、分離の効率を向上させるために壁部を増やし、かつ壁部の鉛直方向の最上部にエア抜き穴と、残存燃料レベルが低いときのためのバイパス穴を設けたセミクローズ・タイプのサブタンクを採用してもよい。 Semi-closed type sub-tank with increased wall to improve separation efficiency, air vent hole at the top of the wall in the vertical direction, and bypass hole for low residual fuel level May be adopted.
(8)また、以上説明した第2実施形態においては、分流通路83に設置の「熱交換部」としての分流通路部83bの冷媒として、燃料タンク30内の残存燃料を用いる構成とした。冷媒としては、これに限らず、「熱交換部」を燃料タンク30の外部へ露出させて大気冷却とする構成であってもよく、また外部のその他の冷媒を用いる構成とするものであってもよい。
(8) Further, in the second embodiment described above, the remaining fuel in the
1 蓄圧式燃料噴射装置
2 エンジン(内燃機関)
10 燃料供給装置
20 第1燃料フィルタ
30 燃料タンク
40 コモンレール
43 燃料配管
50 燃料噴射弁
52 燃料配管
60 高圧ポンプ
601 カム軸
604 プランジャ
608 カム室
609 加圧室
62 吸入通路
63 吐出通路
65 燃料配管
70 フィードポンプ
71 燃料配管(燃料低圧系回路)
74 吸入調量弁
80 第2燃料フィルタ
81 フィルタエレメント
82 絞り部(流量制御手段)
83 分流通路(分流回路部)
91 リターン通路(リターン回路)
92 本体通路(本体回路部)
130 サブタンク(壁部)
200 制御回路
1 Accumulated
DESCRIPTION OF
74
83 Dividing path (Diverting circuit part)
91 Return passage (return circuit)
92 Body passage (Body circuit section)
130 Sub tank (wall)
200 Control circuit
Claims (11)
前記燃料タンク内の燃料を汲み上げるフィードポンプと、
前記フィードポンプによって汲み上げられた燃料を加圧し、加圧した燃料を前記燃料噴射系要素に向けて圧送する高圧ポンプと、
前記燃料タンクと前記フィードポンプとの間を接続する燃料低圧系回路に配置され、前記フィードポンプに吸入される燃料中に含まれる異物を除去するフィルタエレメントを有する第1燃料フィルタと、
前記高圧ポンプ及び前記燃料噴射系要素の燃料の一部を前記燃料タンクに戻すリターン回路とを備える燃料供給装置であって、
前記リターン回路は、
本体回路部と、
前記本体回路部と前記燃料タンクとの間に接続される分流回路部であって、前記分流回路部を流れる燃料の流量を制限する流量制限手段と、前記流量制限手段によって流量が制限された燃料中に含まれる異物を除去するフィルタエレメントを有する第2燃料フィルタとを有する分流回路部と、
を備えていることを特徴とする燃料供給装置。 In a fuel injection device including a fuel injection system element for injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine, and supplying fuel in a fuel tank to the fuel injection system element,
A feed pump for pumping fuel in the fuel tank;
A high-pressure pump that pressurizes the fuel pumped by the feed pump and pumps the pressurized fuel toward the fuel injection system element;
A first fuel filter having a filter element that is disposed in a fuel low-pressure circuit that connects between the fuel tank and the feed pump and that removes foreign matters contained in the fuel sucked into the feed pump;
A fuel supply device comprising a return circuit for returning a part of the fuel of the high-pressure pump and the fuel injection system element to the fuel tank,
The return circuit is
Main circuit section,
A shunt circuit part connected between the main circuit part and the fuel tank, the flow restricting means for restricting the flow rate of the fuel flowing through the shunt circuit part, and the fuel whose flow rate is restricted by the flow restricting means A shunt circuit portion having a second fuel filter having a filter element for removing foreign matter contained therein,
A fuel supply device comprising:
前記燃料タンクの内側にあり前記燃料タンクの内部を区分けする壁部であって、区分けされた内側空間間の燃料の流れを制限する壁部を備えていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の燃料供給装置。 The fuel tank is
The wall part which divides the inside of the said fuel tank inside the said fuel tank, Comprising: The wall part which restrict | limits the flow of the fuel between the divided inner spaces is provided. Item 4. The fuel supply device according to any one of Items 3 to 3.
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