JP5071364B2 - Fuel supply device - Google Patents
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Description
本発明は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel supply device that supplies fuel to an internal combustion engine such as a diesel engine.
[従来の技術]
従来より、自動車等の車両に設置された燃料タンクから汲み上げた燃料を燃料ポンプで加圧して燃料噴射ノズルから、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)の各気筒毎の燃焼室に噴射供給する内燃機関の燃料供給装置として、燃料ポンプから吐出された燃料を蓄圧するコモンレールを備え、このコモンレール内に蓄圧された燃料を、エンジンの気筒毎に搭載された燃料噴射弁(インジェクタ)に分配供給し、各インジェクタの軸線方向の先端側に形成された噴射孔からエンジンの各気筒毎の燃焼室に燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置が知られている。
[Conventional technology]
Conventionally, fuel pumped up from a fuel tank installed in a vehicle such as an automobile is pressurized by a fuel pump and injected from a fuel injection nozzle into a combustion chamber of each cylinder of an internal combustion engine (engine) such as a diesel engine. As a fuel supply device for an internal combustion engine, a common rail for accumulating fuel discharged from a fuel pump is provided, and the fuel accumulated in the common rail is distributed and supplied to a fuel injection valve (injector) mounted for each cylinder of the engine. An accumulator fuel injection device that injects fuel into a combustion chamber of each cylinder of an engine from an injection hole formed on the tip end side in the axial direction of each injector is known.
このような燃料供給装置においては、燃料タンクからインジェクタまで延びる燃料供給経路中で、燃料が接触する燃料供給配管(金属パイプ)等から燃料中に金属イオンが溶出する。この金属イオンは、インジェクタの内部流路に送られて、インジェクタの摺動部等の微小クリアランス部に析出・堆積する可能性がある。
また、インジェクタからエンジンに噴射供給される燃料は、世界各地域において性状の異なる燃料が使用されて、燃料の多様化が進んでいる。また、元々燃料中には、不純物として多様な金属成分(例えば極微量のNa、K等の金属イオン)が含まれる一方、潤滑剤としてオレイン酸等の脂肪酸が添加されている。このため、燃料中で、金属成分と燃料中成分との予期せぬ反応物が生成される可能性がある。例えば金属イオンと脂肪酸との間に塩反応が起こり、脂肪酸金属塩が生成される可能性がある。
In such a fuel supply apparatus, metal ions are eluted into the fuel from a fuel supply pipe (metal pipe) or the like in contact with the fuel in a fuel supply path extending from the fuel tank to the injector. This metal ion may be sent to the internal flow path of the injector and may be deposited and deposited on a minute clearance portion such as a sliding portion of the injector.
In addition, as fuel injected from an injector to an engine, fuels having different properties are used in various regions of the world, and fuel diversification is progressing. In addition, the fuel originally contains various metal components as impurities (for example, trace amounts of metal ions such as Na and K), while a fatty acid such as oleic acid is added as a lubricant. For this reason, an unexpected reaction product of a metal component and a component in the fuel may be generated in the fuel. For example, a salt reaction may occur between a metal ion and a fatty acid, and a fatty acid metal salt may be generated.
以上のような金属成分と燃料中成分との予期せぬ反応物が、例えばインジェクタの摺動部等の微小クリアランス部に析出・堆積すると、インジェクタの動作不良を引き起こすという問題がある。
そこで、燃料タンクからインジェクタまでの燃料供給経路、特に燃料タンクと燃料フィルタとを接続する燃料供給配管中に設置されて、燃料中に含まれる金属イオンを燃料から分離除去する金属イオン除去手段を有する燃料供給装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この金属イオン除去手段は、燃料タンクと燃料フィルタとを接続する燃料供給配管の途中に一体的に形成されたハウジング、およびこのハウジングの充填室内に充填された複数のイオン交換樹脂粒子等によって構成されている。
When such an unexpected reaction product of the metal component and the component in the fuel is deposited and deposited in a minute clearance portion such as a sliding portion of the injector, there is a problem that the injector malfunctions.
In view of this, a fuel supply path from the fuel tank to the injector, in particular, a fuel supply pipe connecting the fuel tank and the fuel filter is provided, and metal ion removing means for separating and removing metal ions contained in the fuel from the fuel is provided. A fuel supply device has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The metal ion removing means includes a housing integrally formed in the middle of a fuel supply pipe connecting the fuel tank and the fuel filter, and a plurality of ion exchange resin particles filled in a filling chamber of the housing. ing.
[従来の技術の不具合]
ところが、特許文献1に記載の燃料供給装置においては、複数のイオン交換樹脂粒子よりなる金属イオン除去手段を、燃料供給配管中にどのように設置するのか、具体的な実施方法が示されていない。
また、特許文献1に記載の燃料供給装置においては、燃料タンクからインジェクタまでの燃料供給経路、特に燃料タンクと燃料フィルタとを接続する燃料供給配管中に、複数のイオン交換樹脂粒子よりなる金属イオン除去手段を設置する構成が開示されている。この場合には、燃料タンクからエンジンに向かう燃料流に対する圧力損失が大きく、燃料ポンプのポンプ効率に対するエネルギー損失が多いという問題がある。
[Conventional technical problems]
However, in the fuel supply device described in Patent Document 1, a specific implementation method is not shown as to how the metal ion removing means composed of a plurality of ion exchange resin particles is installed in the fuel supply pipe. .
In the fuel supply device described in Patent Document 1, a metal ion made of a plurality of ion exchange resin particles is provided in a fuel supply path from the fuel tank to the injector, particularly in a fuel supply pipe connecting the fuel tank and the fuel filter. The structure which installs a removal means is disclosed. In this case, there is a problem that the pressure loss with respect to the fuel flow from the fuel tank to the engine is large and the energy loss with respect to the pump efficiency of the fuel pump is large.
また、金属イオン除去手段の性能を向上させるという目的で、燃料供給配管中におけるイオン交換樹脂粒子の搭載量を多くすると、燃料供給配管の流路抵抗が増加するため、イオン交換樹脂の搭載量を十分に確保することができない。これにより、金属イオンの除去効果の更なる向上が望めないという問題がある。
また、特許文献1に記載の燃料供給装置においては、燃料タンクからインジェクタまで延びる燃料供給配管の配管レイアウトを、既存の配管レイアウト(従来より実施されていた配管レイアウト)に対して大きく変更しなければならず、コストアップとなるという問題がある。
Further, in the fuel supply device described in Patent Document 1, the pipe layout of the fuel supply pipe extending from the fuel tank to the injector must be changed significantly from the existing pipe layout (pipe layout conventionally implemented). However, there is a problem that the cost increases.
本発明の目的は、燃料タンクから内燃機関に供給される燃料流に対する圧力損失をなくすことのできる燃料供給装置を提供することにある。また、燃料戻し配管の配管レイアウトを、既存の配管レイアウトに対して最小限の変更で対応可能とすることのできる燃料供給装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel supply device that can eliminate a pressure loss with respect to a fuel flow supplied from a fuel tank to an internal combustion engine. Further, the piping layout of the fuel return pipe, is to provide a fuel supply apparatus capable of making it possible to correspond with minimal changes to existing piping layout.
請求項1に記載の発明によれば、燃料供給機器からの(余剰)燃料を燃料タンクに戻す燃料戻し配管中に、燃料中に溶出した金属成分(金属イオン)を除去する金属イオン除去手段を配置することにより、燃料タンクから内燃機関に供給される燃料流に対して圧力損失や流路抵抗を増加させる要因をなくすことができる。また、燃料戻し配管の配管レイアウトを、既存の配管レイアウトに対して最小限の変更で対応可能(燃料戻し配管中に金属イオン除去手段を設置することが可能)となるので、コストダウンを図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the metal ion removing means for removing the metal component (metal ions) eluted in the fuel in the fuel return pipe for returning the (surplus) fuel from the fuel supply device to the fuel tank. By disposing, it is possible to eliminate factors that increase pressure loss and flow path resistance with respect to the fuel flow supplied from the fuel tank to the internal combustion engine. In addition, the pipe layout of the fuel return pipe can be accommodated with minimal changes to the existing pipe layout (metal ion removal means can be installed in the fuel return pipe), thus reducing costs. Can do.
そして、本発明によれば、燃料供給機器は、燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプ、この低圧燃料ポンプから供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプ、およびこの高圧燃料ポンプから供給された燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁を有している。また、これらの燃料供給機器に加えて、高圧燃料ポンプから供給された燃料を燃料噴射弁に供給するコモンレールを高圧燃料ポンプと燃料噴射弁との間に設置しても良い。また、燃料供給機器に、燃料タンクまたは低圧燃料ポンプから高圧燃料ポンプを経て燃料噴射弁まで延びる燃料供給配管を加えても良い。 According to the present invention , the fuel supply device includes a low-pressure fuel pump that pumps fuel from the fuel tank, a high-pressure fuel pump that pressurizes the fuel supplied from the low-pressure fuel pump, and fuel supplied from the high-pressure fuel pump. It has a fuel injection valve that injects into the internal combustion engine. In addition to these fuel supply devices, a common rail that supplies fuel supplied from the high-pressure fuel pump to the fuel injection valve may be installed between the high-pressure fuel pump and the fuel injection valve. Further, a fuel supply pipe extending from the fuel tank or the low pressure fuel pump to the fuel injection valve through the high pressure fuel pump may be added to the fuel supply device.
更に、本発明によれば、燃料供給機器は、上記した構成に加えて、特に、低圧燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調圧する燃料調圧弁を有している。また、燃料戻し配管は、燃料調圧弁から流出した(余剰)燃料を燃料タンクに戻すリターン配管を有している。また、金属イオン除去手段は、リターン配管内に充填されるイオン交換樹脂を有している。これにより、燃料タンクから内燃機関に供給される燃料流に対して圧力損失や流路抵抗を増加させる要因をなくすことができる。また、リターン配管中へのイオン交換樹脂の配置が可能であるので、イオン交換樹脂の搭載量を十分に確保することができる。これにより、金属成分の除去効果の更なる向上を図ることができる。 Furthermore, according to the present invention , in addition to the above-described configuration , the fuel supply device particularly has a fuel pressure regulating valve that regulates the pressure of the fuel discharged from the low pressure fuel pump. The fuel return pipe has a return pipe that returns (surplus) fuel flowing out from the fuel pressure regulating valve to the fuel tank. Moreover, the metal ion removal means has an ion exchange resin filled in the return pipe. As a result, it is possible to eliminate factors that increase pressure loss and flow path resistance with respect to the fuel flow supplied from the fuel tank to the internal combustion engine. Further, since the ion exchange resin can be arranged in the return pipe, a sufficient amount of the ion exchange resin can be secured. Thereby, the further improvement of the removal effect of a metal component can be aimed at.
本発明を実施するための最良の形態は、燃料タンクから内燃機関に供給される燃料流に対する圧力損失をなくすという目的、また、燃料戻し配管の配管レイアウトを、既存の配管レイアウトに対して最小限の変更で対応可能とするという目的を、燃料供給機器からの(余剰)燃料を燃料タンクに戻す燃料戻し配管中に金属イオン除去手段を配置するという具体的な実施方法を採用することで実現した。
以下、具体的な実施の形態を、4つの実施例について図を参照しながら説明する。ただし、実施例1、3、4は、本発明が適用されていない例を示す参考例であり、実施例2は、本発明が適用された例を示す。
The best mode for carrying out the present invention is to eliminate the pressure loss with respect to the fuel flow supplied from the fuel tank to the internal combustion engine, and to minimize the piping layout of the fuel return piping relative to the existing piping layout. The purpose of making it possible to cope with this change was realized by adopting a specific implementation method of arranging metal ion removal means in the fuel return pipe that returns the (surplus) fuel from the fuel supply equipment to the fuel tank .
Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings for four examples. However, Examples 1, 3, and 4 are reference examples showing an example to which the present invention is not applied, and Example 2 shows an example to which the present invention is applied.
[実施例1の構成]
図1ないし図3は本発明の実施例1を示したもので、図1は内燃機関の燃料供給装置を示した図である。
[Configuration of Example 1]
1 to 3 show a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows a fuel supply device for an internal combustion engine.
本実施例の内燃機関の燃料供給装置は、自動車等の車両のエンジンルームに搭載されるもので、複数の気筒(例えば第1〜第4気筒)を有するディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム(蓄圧式燃料噴射装置)によって構成されている。このコモンレール式燃料噴射システムは、燃料タンクの燃料貯留室からエンジンに燃料を供給する燃料供給機器と、この燃料供給機器から溢流または排出された余剰燃料を燃料タンクの燃料貯留室に戻す燃料戻し配管と、この燃料戻し配管中に設置されたイオン交換フィルタとを備えている。
燃料タンクは、内部に燃料貯留室が形成されたタンク本体1を有している。燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室の内部には、ディーゼル燃料(軽油)が貯留されている。なお、燃料タンクのタンク本体1内にサブタンク2が設置されていても良い(図5ないし図7参照)。
イオン交換フィルタは、燃料戻し配管の一部を構成するハウジング3、およびこのハウジング3の樹脂充填室内に充填されるイオン交換樹脂粒子4等により構成されている。
A fuel supply device for an internal combustion engine according to this embodiment is mounted in an engine room of a vehicle such as an automobile, and is used for an internal combustion engine (engine) such as a diesel engine having a plurality of cylinders (for example, first to fourth cylinders). It is comprised by the common rail type fuel injection system (accumulation type fuel injection device) known as a fuel injection system. This common rail fuel injection system includes a fuel supply device that supplies fuel to the engine from the fuel storage chamber of the fuel tank, and a fuel return that returns excess fuel overflowed or discharged from the fuel supply device to the fuel storage chamber of the fuel tank. A pipe and an ion exchange filter installed in the fuel return pipe are provided.
The fuel tank has a tank body 1 in which a fuel storage chamber is formed. Diesel fuel (light oil) is stored in the fuel storage chamber of the tank body 1 of the fuel tank. A
The ion exchange filter is composed of a
燃料供給機器は、自動車等の車両のエンジンルームに搭載される燃料噴射機器であり、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室から燃料フィルタ11を介して低圧燃料を汲み上げる周知の構造のフィードポンプ(低圧燃料ポンプ)を内蔵したサプライポンプ(高圧燃料ポンプ)12と、このサプライポンプ12の吐出口から高圧燃料が導入されるコモンレール13と、このコモンレール13のリークポートに装着されたプレッシャリミッタ14と、コモンレール13の各燃料出口から高圧燃料が分配供給される複数個(本例では4個)のインジェクタ(燃料噴射弁)15と、燃料タンクから複数個のインジェクタ15まで延びる燃料供給配管とを備えている。
ここで、コモンレール式燃料噴射システムは、コモンレール13の内部に蓄圧された高圧燃料を各インジェクタ15を介してエンジンの各気筒毎の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
The fuel supply device is a fuel injection device mounted in an engine room of a vehicle such as an automobile, and is a feed pump having a known structure that pumps low-pressure fuel from a fuel storage chamber of a tank body 1 of a fuel tank through a fuel filter 11 ( A supply pump (high-pressure fuel pump) 12 having a built-in low-pressure fuel pump, a
Here, the common rail fuel injection system is configured to inject and supply high pressure fuel accumulated in the
燃料供給配管は、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室から燃料フィルタ11に低圧燃料を供給する燃料供給流路を形成する供給配管(低圧燃料配管)21と、燃料フィルタ11の出口ポートからサプライポンプ12に低圧燃料を供給する燃料供給流路を形成する供給配管(低圧燃料配管)22と、サプライポンプ12の吐出口からコモンレール13に高圧燃料を供給する燃料供給流路を形成する供給配管(高圧燃料配管)23と、コモンレール13の各燃料出口から各インジェクタ15に高圧燃料を供給する燃料供給流路を形成する分岐配管(高圧燃料配管)24とによって構成されている。
なお、燃料供給配管の供給配管21の燃料タンク側の先端部は、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内に貯留される燃料中に浸漬されている。つまり燃料供給配管の供給配管21は、供給配管21の燃料吸い込み口が、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内に貯留される燃料の液面レベルよりも車両上下方向の下方側に位置するように燃料タンクに取り付けられている。
The fuel supply pipe is supplied from a supply pipe (low pressure fuel pipe) 21 that forms a fuel supply passage for supplying low pressure fuel from the fuel storage chamber of the tank body 1 of the fuel tank to the
Note that the tip of the
燃料フィルタ11は、フィルタエレメント、およびこのフィルタエレメントを収容するフィルタケース等を有している。フィルタエレメントは、フィルタケース内に形成される内部空間に濾紙等の濾過材やハニカム状の濾過エレメントを設置したもので、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室から流入する燃料中に含まれる不純物(塵芥、錆等の固形物、カーボン、ガム状物質のようなスラッジおよび水分)を濾過または捕捉して燃料から分離除去する。また、フィルタケースには、供給配管21の燃料流方向の下流端に接続するインレット(入口ポート)と、供給配管22の燃料流方向の上流端に接続するアウトレット(出口ポート)とが形成されている。
The
サプライポンプ12は、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室から供給配管21、燃料フィルタ11、供給配管22を経て吸入した低圧燃料を加圧する圧送系統を1つまたは2つ(または3つ以上)備え、つまりポンプエレメントを1気筒または2気筒(または3気筒以上)備え、1つの電磁弁(図示せず)で、1つまたは2つ(または3つ以上)の圧送系統の燃料吐出量を、各燃料加圧室内に吸入される吸入燃料量を調量することで制御するタイプの高圧燃料ポンプである。このサプライポンプ12は、周知の構造のフィードポンプ(図示せず)と、このフィードポンプを駆動するポンプ駆動軸(カムシャフト:図示せず)と、ベアリングを介してポンプ駆動軸を回転自在に軸支するポンプハウジング(図示せず)と、ポンプ駆動軸により駆動されるカム(図示せず)と、このカムに駆動されて上死点と下死点との間を往復直線運動する1個または2個(または3個以上)のプランジャ(図示せず)と、ポンプハウジングに固定されて、内部に1個または2個(または3個以上)の燃料加圧室が形成されたシリンダヘッド(図示せず)とを備えている。
The
フィードポンプは、エンジンのクランクシャフトの回転に伴ってポンプ駆動軸が回転することで、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室から供給配管21、燃料フィルタ11、供給配管22を経て低圧燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプである。また、サプライポンプ12は、各プランジャがシリンダヘッド内を往復摺動することで、供給配管22からフィードポンプ、燃料吸入流路を経て1個または2個(または3個以上)の燃料加圧室内に吸入された低圧燃料を加圧して高圧化する高圧燃料ポンプである。
また、プランジャは、シリンダヘッドの摺動孔に摺動自在に支持されている。
そして、サプライポンプ12は、各燃料加圧室よりも燃料流方向の上流に、逆止弁構造の吸入弁が設置されている。また、サプライポンプ12は、各燃料加圧室よりも燃料流方向の下流に、逆止弁構造の吐出弁が設置されている。この吐出弁が開弁すると、サプライポンプ12の吐出口からコモンレール13に向けて高圧燃料が吐出される。
The feed pump pumps low pressure fuel from the fuel storage chamber of the tank body 1 of the fuel tank through the
The plunger is slidably supported in the sliding hole of the cylinder head.
The
また、サプライポンプ12には、内部の燃料温度が高温にならないようにリークポートが設けられており、サプライポンプ12からのリーク燃料(余剰燃料)は、燃料戻し配管を経て燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻される。
ここで、サプライポンプ12の内部に形成される、フィードポンプから1個または2個(または3個以上)の燃料加圧室まで延びる燃料吸入流路の途中には、各吸入弁を介して各燃料加圧室内に吸入される吸入燃料量を調量する電磁弁が取り付けられている。この電磁弁は、エンジン制御ユニット(ECU)から印加されるポンプ駆動電流によって電子制御されるように構成されている。これにより、サプライポンプ12の吐出口より吐出される燃料吐出量が制御される。
Further, the
Here, in the middle of the fuel intake passage formed inside the
コモンレール13は、燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、供給配管23を介してサプライポンプ12の吐出口に接続される燃料入口(インレットポート)を有している。また、コモンレール13は、複数の分岐配管24を介して各インジェクタ15に接続される燃料出口(アウトレットポート)を有している。また、コモンレール13からのリーク燃料(余剰燃料)は、燃料戻し配管を経て燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻される。
ここで、コモンレール13のリークポートと燃料戻し配管との間には、プレッシャリミッタ14が液密的に取り付けられている。このプレッシャリミッタ14は、コモンレール13の内部圧力(所謂コモンレール圧力)が設定値(限界設定圧力)を超えた際に開弁してコモンレール13の内部圧力を限界設定圧力以下に抑えるための圧力安全弁である。
The
Here, a
エンジンの各気筒毎に対応して搭載される複数個のインジェクタ15は、図1ないし図3に示したように、コモンレール13の内部に蓄圧された高圧燃料を、直接燃焼室内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプの燃料噴射弁である。このインジェクタ15は、コモンレール13より分岐する複数の分岐配管24の燃料流方向の下流端に接続されて、エンジンの各気筒毎の燃焼室内への燃料噴射を行う燃料噴射ノズルと、この燃料噴射ノズルの弁体であるノズルニードル31およびこのノズルニードル31に連結するコマンドピストン32を開弁作動方向に駆動する電磁弁とにより構成された電磁式燃料噴射弁である。この電磁弁は、ECUから印加されるインジェクタ駆動電流によって電子制御されるように構成されている。これにより、インジェクタ15から噴射される燃料噴射量および噴射時期が制御される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the plurality of
燃料噴射ノズルは、複数の噴射孔を開閉するノズルニードル31と、このノズルニードル31の軸線方向の後端部(図示上端部)に連結されたコマンドピストン32と、ノズルニードル31を摺動自在に支持する摺動孔(軸方向孔)を有するノズルボディ33と、コマンドピストン32を摺動自在に支持する摺動孔(軸方向孔)を有するインジェクタボディ(以下ロアボディと呼ぶ)34とを備えている(図2および図3参照)。
ここで、本実施例のインジェクタ15は、燃料噴射ノズルのハウジングであるロアボディ34と電磁弁のハウジングであるバルブボディ35との間にオリフィスプレート36を挟み込んだ状態で、ロアボディ34の軸線方向の後端部の外周にリテーニングナット37を締め付け固定(締結固定)することにより、燃料噴射ノズルと電磁弁とが一体的に結合されている。
The fuel injection nozzle includes a
Here, the
電磁弁は、燃料噴射ノズルの軸線方向の後端部に組み付けられるバルブシート(オリフィスプレート36)と、このオリフィスプレート36に対して着座、離脱することが可能なバルブ(電磁弁の弁体)39と、このバルブ39を開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動する電磁アクチュエータとによって構成されている。また、オリフィスプレート36には、通過する燃料の流量を調節する入口側、出口側オリフィス41、42が形成されている。なお、出口側オリフィス42は、電磁弁の弁孔を構成している。
電磁アクチュエータは、ロアボディ34との間にオリフィスプレート36を挟み込む円筒状のバルブボディ35、このバルブボディ35の摺動孔内に摺動自在に支持されるアーマチャ43、およびこのアーマチャ43を引き寄せる電磁力を発生する円筒状の電磁石を有している。
The solenoid valve includes a valve seat (orifice plate 36) assembled at the rear end portion in the axial direction of the fuel injection nozzle, and a valve (solenoid valve body) 39 that can be seated on and removed from the
The electromagnetic actuator includes a
電磁石は、円筒状のコイルボビンに巻装されたソレノイドコイル(電磁コイル)44、この電磁コイル44に接続される外部接続端子(ターミナル)45、および電磁コイル44への通電により磁化されるステータ46等によって構成されている。
アーマチャ43は、内部にバルブ39およびアーマチャ43を閉弁方向に付勢するコイルスプリング47を収容する円筒状のストッパ48によりフルリフト位置が規制されている。
なお、アーマチャ43のステータ側に対して逆側には、バルブボディ35の軸線方向に延びる摺動孔内に摺動自在に支持されるシャフト49が一体的に形成されている。
The electromagnet includes a solenoid coil (electromagnetic coil) 44 wound around a cylindrical coil bobbin, an external connection terminal (terminal) 45 connected to the
The full lift position of the
A
燃料噴射ノズルのノズルニードル31は、ノズルボディ33の軸線方向に延びる摺動孔内に摺動自在に支持される胴体部(径大部)51を有し、ノズルボディ33に形成された複数の噴射孔を開閉する。また、コマンドピストン32は、ロアボディ34の軸線方向に延びる摺動孔内に摺動自在に支持される胴体部(径大部)52を有し、ノズルニードル31と連動して図示上下方向に動作する。なお、ロアボディ34の軸線方向の前端部(図示下端部)には、ノズルニードル31を閉弁方向に付勢するコイルスプリング53が収容されている。
そして、ノズルボディ33およびロアボディ34の内部には、コモンレール13に接続される配管継ぎ手のインレットポート54から、燃料中に混入した異物を捕捉するバーフィルタ55を経て、高圧燃料が導入される燃料供給通路56〜59が形成されている。この燃料供給通路56〜59は、燃料溜まり室61および圧力制御室62に高圧燃料を供給するための高圧燃料通路である。
The
The
燃料溜まり室61は、ノズルボディ33の軸線方向の中央部に形成されている。また、圧力制御室62は、ロアボディ34の軸線方向の後端側(図示上端側)に形成されている。そして、圧力制御室62は、オリフィスプレート36に形成された入口側オリフィス41を介して燃料供給通路56、57に連通している。また、圧力制御室62は、オリフィスプレート36に形成された出口側オリフィス42を介してバルブボディ35に形成された燃料排出通路63に連通している。
また、ロアボディ34の内部には、コイルスプリング53を収容するスプリング収容室64から余剰燃料が流れ込む燃料回収通路65が形成されている。
燃料回収通路65内に流入した余剰燃料は、電磁弁側の燃料排出通路66、67、リークポート68、アウトレットパイプ69、燃料戻し配管を経て燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻される。なお、電磁弁側の燃料排出通路66、67は、燃料排出通路63、出口側オリフィス42を介して圧力制御室62に連通している。
The
A
The surplus fuel that has flowed into the
燃料戻し配管は、サプライポンプ12、コモンレール13、複数個のインジェクタ15のうちのいずれか2つ以上の燃料供給機器のリークポートから溢流または排出される余剰燃料を燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻す複数のリターン配管71〜74等を有している。
リターン配管71の内部には、サプライポンプ12のリークポートからの余剰燃料が流通する第1燃料戻し流路が形成されている。また、リターン配管72の内部には、コモンレール13のリークポート(プレッシャリミッタ14)からの余剰燃料が流通する第2燃料戻し流路が形成されている。また、リターン配管73の内部には、複数個のインジェクタ15の各リークポート68からの余剰燃料が流通する第3燃料戻し流路が形成されている。
The fuel return pipe is configured to supply excess fuel that overflows or is discharged from the leak port of any two or more of the
Inside the
また、リターン配管74の内部には、サプライポンプ12、コモンレール13、複数個のインジェクタ15のうちのいずれか2つ以上の燃料供給機器のリークポート(またはプレッシャリミッタ14)からの余剰燃料を合流させた後に燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻す燃料戻し流路が形成されている。
なお、燃料戻し配管のリターン配管74の燃料タンク側の先端部は、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内に貯留される燃料中に浸漬されている。つまり燃料戻し配管のリターン配管74は、その吐き出し口が、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内に貯留される燃料の液面レベルよりも車両上下方向の下方側に位置するように燃料タンクに取り付けられている。
In addition, surplus fuel from the leak port (or the pressure limiter 14) of any two or more of the
The tip of the
イオン交換フィルタは、重力方向(車両上下方向)の上方から下方に燃料が流れるように、燃料戻し配管のリターン配管74の途中に設けられる筒状のハウジング3、およびこのハウジング3の樹脂充填室内に充填されるイオン交換樹脂粒子4等によって構成されている。
ハウジング3の樹脂充填室は、車両上下方向に沿う高さ方向のサイズが車両幅方向または車両前後方向に沿う横方向のサイズよりも大きく、しかもハウジング3よりも燃料流方向の上流側および下流側に形成されるリターン配管74の燃料戻し流路の流路断面積よりも大きい空間である。このハウジング3の燃料流方向の上流側には、樹脂充填室内に燃料を導入する燃料入口が形成されている。また、ハウジング3の燃料流方向の下流側には、樹脂充填室内から燃料を導出する燃料出口が形成されている。
The ion exchange filter has a
The resin filling chamber of the
そして、ハウジング3の燃料入口および燃料出口には、イオン交換樹脂粒子4の流出または飛散を防止すると共に、燃料の流通を確保するという目的でメッシュプレートまたはメッシュフィルタ(図示せず)がそれぞれ設置されている。
イオン交換樹脂粒子4は、燃料戻し配管内の燃料中に溶出している金属イオンを交換吸着等により捕捉する。つまり、イオン交換樹脂粒子4は、燃料中に含まれる金属成分(金属イオン)を燃料から分離除去することが可能な物質(球面体状の粒子)である。
A mesh plate or a mesh filter (not shown) is installed at the fuel inlet and the fuel outlet of the
The ion
[実施例1の作用]
次に、本実施例の内燃機関の燃料供給装置(コモンレール式燃料噴射システム)の作用を図1ないし図3に基づいて簡単に説明する。
[Operation of Example 1]
Next, the operation of the fuel supply device (common rail fuel injection system) for the internal combustion engine of this embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
サプライポンプ12のポンプ駆動軸がエンジンのクランクシャフトに駆動されて回転すると、ポンプ駆動軸の回転に伴って、サプライポンプ12に内蔵されたフィードポンプが回転する。これにより、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内に貯留されている低圧燃料が、供給配管21の燃料吸い込み口から吸い込まれて供給配管21を経て燃料フィルタ11の内部に流入する。
そして、フィルタケースのインレットから内部空間内に流入した低圧燃料は、内部空間に設置されたフィルタエレメントを通過する際に、燃料中に含まれた不純物が分離除去される。そして、フィルタエレメントで濾過されて清浄化された低圧燃料は、フィルタケースのアウトレットから流出する。
燃料フィルタ11から流出した低圧燃料は、供給配管22を経て、フィードポンプの内部に吸引される。そして、フィードポンプは、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室から吸入した低圧燃料を加圧して電磁弁側に吐出する。
When the pump drive shaft of the
When the low-pressure fuel that has flowed into the internal space from the inlet of the filter case passes through the filter element installed in the internal space, impurities contained in the fuel are separated and removed. Then, the low-pressure fuel that has been filtered and purified by the filter element flows out from the outlet of the filter case.
The low-pressure fuel flowing out from the
また、ポンプ駆動軸の回転に伴ってカムが回転し、このカムの回転に伴ってプランジャが往復移動する。カムの回転に伴って上死点にあるプランジャが下死点に向けて移動すると、フィードポンプから吐出された燃料が電磁弁、吸入弁を介して燃料加圧室に流入する。下死点に達したプランジャが再び上死点に向けて移動すると、吸入弁が閉じ、燃料加圧室の燃料圧力が上昇する。燃料加圧室の燃料圧力が上昇すると、吐出弁が開弁して、高圧燃料が吐出される。
このようにサプライポンプ12は、フィードポンプで汲み上げた低圧燃料を燃料加圧室内で加圧して高圧化し、この高圧燃料を吐出口から吐出して、高圧燃料をコモンレール13に供給する。
サプライポンプ12の吐出口より吐出された高圧燃料は、供給配管23を経て、燃料入口からコモンレール13の内部(蓄圧室)に流入し、この蓄圧室内で一時的に蓄圧される。
Further, the cam rotates with the rotation of the pump drive shaft, and the plunger reciprocates with the rotation of the cam. When the plunger at the top dead center moves toward the bottom dead center with the rotation of the cam, the fuel discharged from the feed pump flows into the fuel pressurizing chamber through the electromagnetic valve and the suction valve. When the plunger that has reached the bottom dead center moves again toward the top dead center, the intake valve closes and the fuel pressure in the fuel pressurizing chamber increases. When the fuel pressure in the fuel pressurizing chamber rises, the discharge valve opens and high pressure fuel is discharged.
In this way, the
The high-pressure fuel discharged from the discharge port of the
ここで、エンジンの複数の気筒(第1〜第4気筒)の中で第1気筒に搭載されたインジェクタ15の噴射時期になると、そのインジェクタ15の電磁弁の電磁コイル44への通電が開始される。このようにインジェクタ15の電磁弁の電磁コイル44が通電されると、電磁コイル44およびステータ46よりなる電磁石に電磁力が発生する。この電磁石の電磁力によってステータ46の磁極面側にアーマチャ43が吸引される。そして、アーマチャ43がステータ46の磁極面に近づく方向(軸線方向の一方側)へ移動して、アーマチャ43のアーマチャ本体がストッパ48のストッパ本体の規制面に当接する。これにより、アーマチャ43の位置がフルリフト位置にて規制される。
Here, at the injection timing of the
このとき、バルブ39よりも燃料流方向の上流側の圧力制御室62内には、コモンレール13から入口側オリフィス41を介して高圧燃料が導入されている。また、バルブ39よりも燃料流方向の下流側の燃料排出通路63内は、燃料排出通路66、67、リークポート68、アウトレットパイプ69を介して、燃料タンク(燃料系の低圧側)に連通している。
このため、バルブ39よりも燃料流方向の上流側の方が、バルブ39よりも燃料流方向の下流側よりも燃料圧力が高いので、アーマチャ43の軸線方向の上方側への移動(リフト)に伴って、バルブ39がオリフィスプレート36の弁座から離脱して、オリフィスプレート36の出口側オリフィス42が開放される。したがって、圧力制御室62の内部に充満していた燃料は、圧力制御室62から出口側オリフィス42→燃料排出通路63→燃料排出通路66、67→リークポート68→アウトレットパイプ69を経て燃料タンクに戻される。
At this time, high pressure fuel is introduced into the
For this reason, since the fuel pressure is higher on the upstream side in the fuel flow direction than on the
以上の電磁弁自身の開弁動作に伴って、圧力制御室62内の燃料圧力(ノズルニードル31を押し下げる方向(閉弁方向)に作用する油圧力)が低下し、燃料溜まり室61内の燃料圧力(ノズルニードル31を押し上げる方向(開弁方向)に作用する油圧力)が、圧力制御室62内の油圧力にコイルスプリング53の付勢力(ノズルニードル31を押し下げる方向(閉弁方向)に作用する付勢力)を加えた合力よりも大きくなる。
これにより、ノズルニードル31がノズルボディ33の弁座(シート面)より離脱するため、複数の噴射孔を開弁する。すなわち、エンジンの第1気筒に搭載されたインジェクタ15が開弁すると、コモンレール13の内部(蓄圧室)に蓄圧されていた高圧燃料が、分岐配管24を介して、インジェクタ15の内部(燃料供給通路56〜59、燃料溜まり室61、圧力制御室62等)に流れ込み、燃料溜まり室61を経て複数の噴射孔からエンジンの第1気筒の燃焼室内に噴射供給される。よって、エンジンの第1気筒の燃焼室内への燃料噴射が開始される。
Along with the opening operation of the solenoid valve itself, the fuel pressure in the pressure control chamber 62 (the oil pressure acting in the direction in which the
Thereby, since the
噴射タイミングから指令噴射期間が経過すると、電磁弁の電磁コイル44への通電が停止される。すると、アーマチャ43がコイルスプリング47の付勢力によってステータ46の磁極面より遠ざかる方向へ移動し、バルブ39がオリフィスプレート36の弁座に押し付けられる。
これにより、出口側オリフィス42が閉塞されるため、コモンレール13から燃料供給通路56、57、入口側オリフィス41を経由して圧力制御室62内に供給される高圧燃料が圧力制御室62内に充満する。これに伴って、圧力制御室62内の燃料圧力が上昇する。そして、圧力制御室62内の燃料圧力にコイルスプリング53の付勢力を加えた合力が燃料溜まり室61内の燃料圧力よりも大きくなると、ノズルニードル31がノズルボディ33の弁座(シート面)に着座するため、複数個の噴射孔が閉弁する。すなわち、エンジンの第1気筒に搭載されたインジェクタ15が閉弁すると、エンジンの第1気筒の燃焼室内への燃料噴射が終了する。
When the command injection period elapses from the injection timing, energization to the
As a result, the outlet-
したがって、本実施例の内燃機関の燃料供給装置(コモンレール式燃料噴射システム)では、インジェクタ15の電磁弁の電磁コイル44が通電されてノズルニードル31がノズルボディ33の軸線方向の先端部に形成された複数個の噴射孔を開弁している間、コモンレール13の内部(蓄圧室)に蓄圧された高圧燃料が、エンジンの第1気筒の燃焼室内に噴射供給される。
また、エンジンの第1気筒を除く他の気筒(第2〜第4気筒)に搭載されたインジェクタ15の内部(燃料供給通路56〜59、燃料溜まり室61、圧力制御室62等)に高圧燃料が分配供給され、エンジンの第2〜第4気筒の燃焼室内に順次噴射供給される。これにより、エンジンが運転される。
Therefore, in the internal combustion engine fuel supply device (common rail fuel injection system) of the present embodiment, the
Further, high-pressure fuel is supplied to the inside of the injector 15 (
ここで、サプライポンプ12のリークポートから溢流または排出された余剰燃料(リターン燃料)は、リターン配管71を流通してリターン配管74に流れ込む。また、コモンレール13のリークポート(プレッシャリミッタ14)から溢流または排出された余剰燃料(リターン燃料)は、リターン配管72を流通してリターン配管74に流れ込む。また、複数個のインジェクタ15の各リークポート68および各アウトレットパイプ69から溢流または排出された余剰燃料(リターン燃料)は、リターン配管73を流通してリターン配管74に流れ込む。
そして、サプライポンプ12、コモンレール13、複数個のインジェクタ15のうちのいずれか2つ以上の燃料供給機器のリークポート(またはプレッシャリミッタ14)からの余剰燃料は、リターン配管74を経て、イオン交換フィルタの内部に流入する。
Here, surplus fuel (return fuel) overflowed or discharged from the leak port of the
Then, surplus fuel from the leak port (or pressure limiter 14) of any two or more fuel supply devices among the
そして、ハウジング3の燃料入口に保持固定されたメッシュプレートまたはメッシュフィルタを通過してハウジング3の樹脂充填室内に流入した余剰燃料は、樹脂充填室内に充填された多数のイオン交換樹脂粒子4に接触する。このとき、ハウジング3の樹脂充填室内に流入した余剰燃料中に溶出している金属成分(金属イオン)が、多数のイオン交換樹脂粒子4に交換吸着等により捕捉される。つまり、イオン交換樹脂粒子4のイオン除去能力により、余剰燃料中に含まれる金属成分(金属イオン)が余剰燃料から分離除去される。そして、イオン交換樹脂粒子4で金属成分(金属イオン)が分離除去された余剰燃料は、ハウジング3の燃料出口に保持固定されたメッシュプレートまたはメッシュフィルタを通過してハウジング3から流出する。
イオン交換フィルタから流出した余剰燃料は、リターン配管74を経て、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻される。
The surplus fuel that has passed through the mesh plate or mesh filter held and fixed to the fuel inlet of the
Excess fuel flowing out from the ion exchange filter is returned to the fuel storage chamber of the tank body 1 of the fuel tank via the
[実施例1の効果]
以上のように、本実施例の内燃機関の燃料供給装置(コモンレール式燃料噴射システム)においては、サプライポンプ12、コモンレール13、複数個のインジェクタ15のうちのいずれか2つ以上の燃料供給機器のリークポート(またはプレッシャリミッタ14)からの余剰燃料を合流させた後に燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻すための燃料戻し流路を形成する燃料戻し配管中にイオン交換フィルタを配置している。具体的には、燃料戻し配管のリターン配管74の途中にイオン交換フィルタのハウジング3を設置し、そのハウジング3の樹脂充填室内に、燃料中に溶出した金属イオンの除去能力に優れる多数のイオン交換樹脂粒子4を充填している。
[Effect of Example 1]
As described above, in the fuel supply device (common rail fuel injection system) for the internal combustion engine of this embodiment, any two or more of the fuel supply devices among the
これによって、内燃機関の燃料供給装置へのイオン交換フィルタの具体的な実施方法として、ハウジング3の樹脂充填室内にイオン交換樹脂粒子4を充填したイオン交換フィルタを燃料戻し配管中に配置する実施方法を採用(実施)している。これにより、燃料中に溶出している金属成分と燃料中成分との予期せぬ反応物、例えば脂肪酸金属塩が生成された場合であっても、燃料戻し配管中に配置されたイオン交換樹脂粒子4により交換吸着されて燃料から金属イオンが分離除去される。これにより、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内において燃料供給配管の供給配管21の燃料吸い込み口から、金属イオンが溶出されていない清浄な燃料を吸い込むことができる。
Thus, as a specific implementation method of the ion exchange filter for the fuel supply device of the internal combustion engine, an implementation method of arranging the ion exchange filter filled with the ion
したがって、金属成分と燃料中成分との予期せぬ反応物、例えば脂肪酸金属塩が、サプライポンプ12の摺動部(電磁弁、シリンダヘッドの摺動孔の孔壁面とプランジャの外周面との間に形成される摺動クリアランス)、あるいは複数個のインジェクタ15の摺動部(電磁弁のバルブボディ35の摺動孔の孔壁面とアーマチャ43のシャフト49の外周面との間に形成される摺動クリアランスまたは燃料噴射ノズルのノズルボディ33の摺動孔の孔壁面とノズルニードル31の胴体部51の外周面との間に形成される摺動クリアランスまたは燃料噴射ノズルのロアボディ34の摺動孔の孔壁面とコマンドピストン32の胴体部52の外周面との間に形成される摺動クリアランス)に析出または堆積するという不具合を抑えることができる。これにより、サプライポンプ12またはインジェクタ15の摺動部への金属成分の噛み込みによるサプライポンプ12またはインジェクタ15の動作不良等の不具合の発生を防止することができる。
Therefore, an unexpected reaction product of the metal component and the component in the fuel, such as a fatty acid metal salt, is generated by the sliding portion of the supply pump 12 (between the hole wall surface of the sliding hole of the solenoid valve and cylinder head and the outer peripheral surface of the plunger). Or a sliding portion formed between the sliding wall portion of the injector 15 (the wall surface of the sliding hole of the
これによって、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室からインジェクタ15に燃料を供給する燃料供給配管中にイオン交換樹脂粒子を設置する従来の技術と比べて、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室からインジェクタ15に供給される燃料流の圧力損失や流路抵抗を増加させる要因がなくなる。つまり燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室からエンジンの各気筒の燃焼室内への燃料供給に対する圧力ロスがなく、エネルギー損失が少なくなる。
また、サプライポンプ12、コモンレール13、複数個のインジェクタ15のうちのいずれか2つ以上の燃料供給機器のリークポート(またはプレッシャリミッタ14)から溢流または排出される余剰燃料を合流させた後に燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻す燃料戻し流路を形成するリターン配管71〜74の配管レイアウトを、既存の配管レイアウトに対して最小限の変更で対応可能(燃料戻し配管中にイオン交換フィルタを設置することが可能)となるので、コストダウンを図ることができる。
Accordingly, the fuel storage chamber of the tank body 1 of the fuel tank is compared with the conventional technique in which the ion exchange resin particles are installed in the fuel supply pipe for supplying fuel from the fuel storage chamber of the tank body 1 of the fuel tank to the
Further, after surplus fuel overflowed or discharged from the leak port (or the pressure limiter 14) of any two or more of the
また、イオン交換フィルタは、燃料戻し配管のリターン配管74の途中に設置されるハウジング3の樹脂充填室内に充填される多数のイオン交換樹脂粒子4により構成されている。
また、リターン配管74の途中に設置されるハウジング3の樹脂充填室内へのイオン交換樹脂粒子4の配置が可能であるので、燃料供給配管の燃料供給流路内を流通する燃料流の圧力損失および流路抵抗の増加への影響は非常に少ない。これにより、イオン交換樹脂粒子4と燃料との接触回数を増加させるという目的で、燃料戻し配管のリターン配管74中に、より多くのイオン交換樹脂粒子4を配置することが可能となるので、イオン交換樹脂粒子4の搭載量を十分に確保することができる。したがって、金属成分(金属イオン)の除去効果(能力)の更なる向上を図ることができる。
Further, the ion exchange filter is configured by a large number of ion
Further, since the ion
図4は本発明の実施例2を示したもので、内燃機関の燃料供給装置を示した図である。 本実施例の燃料供給機器は、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室から低圧燃料を汲み上げる周知の構造のフィードポンプ(低圧燃料ポンプ)5と、このフィードポンプ5から吐出された燃料の圧力を調圧する燃料調圧弁6と、燃料フィルタ11を介してフィードポンプ5から吐出された低圧燃料を吸入して加圧するサプライポンプ12と、このサプライポンプ12の吐出口から吐出された高圧燃料が導入されるコモンレール13と、このコモンレール13のリークポートに装着されたプレッシャリミッタ14と、コモンレール13の各燃料出口から高圧燃料が分配供給される複数個のインジェクタ15と、燃料タンクから複数個のインジェクタ15まで延びる燃料供給配管とを備えている。なお、サプライポンプ12に実施例1で示したようなポンプ駆動軸により駆動されるフィードポンプを内蔵しなくても良い。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention and shows a fuel supply device for an internal combustion engine. The fuel supply device of this embodiment includes a feed pump (low pressure fuel pump) 5 having a known structure that pumps low pressure fuel from the fuel storage chamber of the tank body 1 of the fuel tank, and the pressure of the fuel discharged from the
燃料供給配管は、フィードポンプ5の吐出口から複数個のインジェクタ15に燃料を供給する供給配管21〜23および分岐配管24を有している。なお、本実施例の供給配管21の内部には、フィードポンプ5の吐出口から燃料フィルタ11に低圧燃料を供給する燃料供給流路が形成されている。燃料供給配管の供給配管21の途中には、T字型の分岐部25が設けられている。この分岐部25からは、分岐管26が分岐している。
燃料戻し配管は、サプライポンプ12、コモンレール13、複数個のインジェクタ15のうちのいずれか2つ以上の燃料供給機器のリークポート(またはプレッシャリミッタ14)から溢流または排出される余剰燃料を燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻すリターン配管71〜74、および燃料調圧弁6から流出した燃料を燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻すリターン配管75を有している。なお、リターン配管75は、燃料調圧弁6を介して、燃料供給配管の供給配管21の途中から分岐する分岐管26の燃料流方向の下流端に接続されている。
The fuel supply pipe has
The fuel return pipe is a fuel tank for surplus fuel that overflows or is discharged from the leak port (or the pressure limiter 14) of any two or more of the
フィードポンプ5は、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内に設置されるインタンク方式の電動燃料ポンプであり、インペラ等よりなるポンプ部をDCモータ等よりなるモータ部の駆動力により回転させることで、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内に貯留されている低圧燃料を吸い上げ(吸入し)、加圧して吐出する。
なお、フィードポンプ5は、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内に貯留される燃料中に浸漬されている。つまりフィードポンプ5は、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内に貯留される燃料の液面レベルよりも車両上下方向の下方側に位置するように燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内に設置されている。
The
The
燃料調圧弁6は、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に燃料を戻す燃料戻し配管の燃料流方向の上流端に設置されている。この燃料調圧弁6は、分岐管26とリターン配管75との間に配置されるバルブケース、このバルブケース内に形成される弁孔を開閉するバルブ7、およびこのバルブ7を閉弁作動方向に付勢するスプリング8等により構成されている。また、燃料調圧弁6のバルブ7は、フィードポンプ5から吐出された低圧燃料の圧力が設定値以上に上昇した際に、スプリング8の付勢力(スプリング荷重)に打ち勝って開弁する。
イオン交換フィルタは、燃料戻し配管のリターン配管75の途中に設置される筒状のハウジング3、およびこのハウジング3の樹脂充填室内に充填されるイオン交換樹脂粒子4等によって構成されている。
The fuel
The ion exchange filter includes a
以上のように、本実施例の内燃機関の燃料供給装置においては、燃料供給配管の供給配管21の途中から分岐する分岐管26の燃料流方向の下流端に接続された燃料調圧弁6のバルブ7が開弁することで、燃料調圧弁6のバルブケースから流出した低圧燃料を燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室に戻すための燃料戻し流路を形成する燃料戻し配管中にイオン交換フィルタを配置している。具体的には、燃料戻し配管のリターン配管75の途中にイオン交換フィルタのハウジング3を設置し、このハウジング3の樹脂充填室内に、燃料中に溶出した金属イオンの除去能力に優れる多数のイオン交換樹脂粒子4を充填することにより、実施例1と同様な効果を達成することができる。
As described above, in the fuel supply device for an internal combustion engine according to the present embodiment, the valve of the fuel
図5は本発明の実施例3を示したもので、内燃機関の燃料供給装置を示した図である。 本実施例の燃料タンクは、内部に燃料貯留室が形成されたタンク本体1を有している。この燃料タンクのタンク本体1内には、サブタンク2が設置されている。このサブタンク2は、その内部空間が燃料貯留室16と燃料戻り室17とに区画されている。また、サブタンク2の燃料貯留室16は、タンク本体1の燃料貯留室と連通しており、その燃料貯留室16にディーゼル燃料(軽油)が貯留されている。また、サブタンク2の燃料戻り室17は、タンク本体1の燃料貯留室およびサブタンク2の燃料貯留室16と区画されており、燃料戻し配管のリターン配管71〜74からサブタンク2の燃料貯留室16に向かう燃料が流通する燃料戻し流路を構成している。なお、サブタンク2の重力方向(車両上下方向)の上端は、燃料戻し配管のリターン配管74からサブタンク2の燃料戻り室17に燃料が流入する入口部となっている。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention and shows a fuel supply device for an internal combustion engine. The fuel tank of this embodiment has a tank body 1 in which a fuel storage chamber is formed. A
燃料供給機器は、実施例1と同様に、燃料フィルタ11、フィードポンプを内蔵したサプライポンプ12、コモンレール13、プレッシャリミッタ14、複数個のインジェクタ15および燃料供給配管を備えている。
燃料供給配管は、サブタンク2の燃料貯留室16から複数個のインジェクタ15に燃料を供給する供給配管21〜23および分岐配管24を有している。なお、燃料供給配管の供給配管21の燃料タンク側の先端部は、サブタンク2の燃料貯留室16内に貯留される燃料中に浸漬されている。つまり燃料供給配管の供給配管21は、その燃料吸い込み口が、サブタンク2の燃料貯留室16内に貯留される燃料の液面レベル(サブタンク2内に貯留される燃料の液面レベル)よりも車両上下方向の下方側に位置するようにサブタンク2に取り付けられている。
As in the first embodiment, the fuel supply device includes a
The fuel supply pipe has
燃料戻し配管は、サプライポンプ12、コモンレール13、複数個のインジェクタ15のうちのいずれか2つ以上の燃料供給機器のリークポート(またはプレッシャリミッタ14)から溢流または排出される余剰燃料をサブタンク2の燃料貯留室16に戻すリターン配管71〜74を有している。なお、燃料戻し配管のリターン配管74は、その燃料吐き出し口が、サブタンク2の燃料貯留室16内に貯留される燃料の液面レベル(サブタンク2内に貯留される燃料の液面レベル)よりも車両上下方向の上方側に位置するようにサブタンク2に取り付けられている。
The fuel return pipe supplies the excess fuel that overflows or is discharged from the leak port (or the pressure limiter 14) of any two or more of the
イオン交換フィルタは、燃料タンクのタンク本体1内に設置されるサブタンク2の燃料戻り室17内の樹脂充填室に充填されるイオン交換樹脂粒子4等によって構成されている。また、燃料戻り室17内の樹脂充填室の重力方向(車両上下方向)の上方側および下方側には、イオン交換樹脂粒子4の流出または飛散を防止すると共に、燃料の流通を確保するという目的でメッシュプレートまたはメッシュフィルタ(図示せず)がそれぞれ設置されている。なお、サブタンク2の重力方向(車両上下方向)の下方側に設置されるメッシュプレートまたはメッシュフィルタは、サブタンク2の内部空間を燃料貯留室16と燃料戻り室17とに区画する仕切り壁として機能する。また、サブタンク2の重力方向(車両上下方向)の上方側および下方側にそれぞれ設置されるメッシュプレートまたはメッシュフィルタ間には、多数のイオン交換樹脂粒子4を充填する樹脂充填室が形成される。
The ion exchange filter is constituted by ion
以上のように、本実施例の内燃機関の燃料供給装置においては、サプライポンプ12、コモンレール13、複数個のインジェクタ15のうちのいずれか2つ以上の燃料供給機器のリークポート(またはプレッシャリミッタ14)から余剰燃料をサブタンク2の燃料貯留室16に戻す燃料戻し配管のリターン配管74の車両上下方向の下方側にイオン交換フィルタを配置している。具体的には、燃料戻し配管のリターン配管74の車両上下方向の下方側に配置されるサブタンク2の燃料戻り室17、つまり燃料タンクのタンク本体1内に設置されるサブタンク2の中で燃料戻し配管のリターン配管74からサブタンク2の燃料貯留室16に向かう燃料が流通する燃料戻し流路を構成する燃料戻り室17内に、燃料中に溶出した金属イオンの除去能力に優れる多数のイオン交換樹脂粒子4を充填することにより、実施例1と同様な効果を達成することができる。
As described above, in the fuel supply device for the internal combustion engine of the present embodiment, the leak port (or the pressure limiter 14) of any two or more fuel supply devices among the
図6ないし図8は本発明の実施例4を示したもので、図6は内燃機関の燃料供給装置を示した図で、図7および図8はサブタンク内に設置されたイオン交換フィルタを示した図である。 6 to 8 show a fourth embodiment of the present invention, FIG. 6 shows a fuel supply device for an internal combustion engine, and FIGS. 7 and 8 show an ion exchange filter installed in the sub tank. It is a figure.
燃料供給機器は、燃料タンクのサブタンク2の燃料貯留室16から低圧燃料を汲み上げる電動式のフィードポンプ5と、このフィードポンプ5から吐出された燃料の圧力を調圧する燃料調圧弁6と、燃料フィルタ11を介してフィードポンプ5から吐出された低圧燃料を吸入して加圧するサプライポンプ12と、このサプライポンプ12の吐出口から吐出された高圧燃料が導入されるコモンレール13と、このコモンレール13のリークポートに装着されたプレッシャリミッタ14と、コモンレール13の各燃料出口から高圧燃料が分配供給される複数個のインジェクタ15と、燃料タンクから複数個のインジェクタ15まで延びる燃料供給配管とを備えている。なお、サプライポンプ12に実施例1で示したようなポンプ駆動軸により駆動されるフィードポンプを内蔵しなくても良い。
燃料供給配管は、フィードポンプ5の吐出口から複数個のインジェクタ15に燃料を供給する供給配管21〜23および分岐配管24を有している。
燃料戻し配管は、サプライポンプ12、コモンレール13、複数個のインジェクタ15のうちのいずれか2つ以上の燃料供給機器のリークポート(またはプレッシャリミッタ14)から溢流または排出される余剰燃料をサブタンク2の燃料戻り室17に戻すリターン配管(第1リターン配管)71〜74、および燃料調圧弁6から流出した燃料をサブタンク2の燃料戻り室17に戻すリターン配管(第2リターン配管)75を有している。
The fuel supply device includes an
The fuel supply pipe has
The fuel return pipe supplies the excess fuel that overflows or is discharged from the leak port (or the pressure limiter 14) of any two or more of the
イオン交換フィルタは、燃料タンクのタンク本体1内に設置されるサブタンク2に一体的に形成されたハウジング3の燃料戻り室17内の樹脂充填室に充填されるイオン交換樹脂粒子4等によって構成されている。また、燃料戻り室17内の樹脂充填室の重力方向(車両上下方向)の上方側および下方側には、イオン交換樹脂粒子4の流出または飛散を防止すると共に、燃料の流通を確保するという目的でメッシュプレートまたはメッシュフィルタ76、77がそれぞれ設置されている。なお、サブタンク2の重力方向(車両上下方向)の下方側に設置されるメッシュプレートまたはメッシュフィルタ77は、サブタンク2の内部空間を燃料貯留室16と燃料戻り室17とに区画する仕切り壁として機能する。また、サブタンク2の重力方向(車両上下方向)の上方側および下方側にそれぞれ設置されるメッシュプレートまたはメッシュフィルタ76、77間には、多数のイオン交換樹脂粒子4を充填する樹脂充填室が形成される。
また、イオン交換樹脂粒子4は、燃料タンクのタンク本体1の燃料貯留室内の燃料残量が多い場合、サブタンク2内に貯留される燃料中に浸漬されるように構成されていても良い。この場合、サブタンク2の上方開口部は、タンク本体1の燃料貯留室内に貯留される燃料の液面レベルよりも車両上下方向の下方側に位置する。
The ion exchange filter is composed of ion
Further, the ion
フィードポンプ5は、サブタンク2の燃料貯留室16内に設置されるインタンク方式の電動燃料ポンプであり、インペラ等よりなるポンプ部をDCモータ等よりなるモータ部の駆動力により回転させることで、サブタンク2の燃料貯留室16内に貯留されている低圧燃料を、サクションフィルタ78を介して吸い上げ(吸入し)、加圧して吐出する。モータ部は、燃料タンク外に取り出されれるワイヤハーネス79を介してECUに電子制御されるモータ駆動回路に電気的に接続されている。
なお、フィードポンプ5は、サブタンク2の燃料貯留室16内に貯留される燃料中に浸漬されている。つまりフィードポンプ5は、サブタンク2の燃料貯留室16内に貯留される燃料の液面レベルよりも車両上下方向の下方側に位置するようにサブタンク2の燃料貯留室16内に設置されている。
The
The
燃料タンクのタンク本体1には、サブタンク2、イオン交換フィルタ、フィードポンプ5、燃料調圧弁6およびフランジ18、19等を備えたポンプモジュールが設置されている。このポンプモジュールのフランジ18は、燃料タンクのタンク本体1の上壁部に設けられた嵌合孔に嵌合され、ポンプモジュールの他の部品(サブタンク2、イオン交換フィルタ、フィードポンプ5、燃料調圧弁6およびフランジ19等)は、燃料タンクのタンク本体1内に設置されている。
フランジ18は、車両上下方向に延びる複数の支柱80を介してサブタンク2に結合している。このフランジ18には、燃料供給パイプ81の配管継ぎ手82に燃料供給ホース83を介して接続する配管継ぎ手84、および燃料供給パイプ85の配管継ぎ手86が設けられている。燃料供給パイプ85は、フランジ18よりもタンク本体1の内部側(車両上下方向の下方側)に配管継ぎ手84を有し、フランジ18よりもタンク本体1の外部側(車両上下方向の上方側)に配管継ぎ手86を有している。この配管継ぎ手86には、燃料フィルタ11のインレット(入口ポート)に接続する燃料供給ホース87が接続されている。
A tank body 1 of the fuel tank is provided with a pump module including a
The
また、フランジ19は、フィードポンプ5の吐出部20に結合される燃料供給パイプ81を有している。この燃料供給パイプ81の配管継ぎ手82には、燃料供給ホース83が接続されている。ここで、これらの燃料供給パイプ81、燃料供給ホース83、燃料供給パイプ85および燃料供給ホース87は、燃料供給配管の供給配管21を構成する。また、燃料供給パイプ81の途中には、分岐部25が設けられている。この分岐部25の流路壁面には、燃料供給パイプ81内の燃料供給流路から分岐する分岐流路27が開口している。
また、フランジ18は、燃料戻し配管のリターン配管74を構成する燃料戻しパイプ91が接続する配管継ぎ手92を有する燃料戻しパイプ93、およびこの燃料戻しパイプ93からサブタンク2の燃料戻り室17に向かう燃料の流れを所定の分流比率で、しかも2つ以上の燃料の流れに分流する燃料分流プレート(第1燃料分流手段)94を有している。この燃料分流プレート94は、円環状のベースプレート、およびこのベースプレートの外周部を図示上方に折り曲げるように屈曲した円筒状の外壁部95を有している。外壁部95には、サブタンク2の燃料戻り室17に燃料を滴下させる複数の燃料出口96が形成されている。
The
Further, the
また、フランジ19には、燃料調圧弁6が設置されている。燃料調圧弁6は、燃料タンクの燃料貯留室に燃料を戻す燃料戻し配管の燃料流方向の上流端に設置されている。この燃料調圧弁6は、燃料戻し配管のリターン配管75を構成するバルブケース、フランジ19に設けられる燃料供給パイプ81に形成される弁孔(分岐流路27)を開閉するバルブ7、およびこのバルブ7を閉弁作動方向に付勢するコイルスプリング8等により構成されている。また、燃料調圧弁6のバルブ7は、フィードポンプ5から吐出された低圧燃料の圧力が設定値以上に上昇した際に、スプリング8の付勢力(スプリング荷重)に打ち勝って開弁する。
また、フランジ19には、燃料戻し配管のリターン配管75を構成するバルブケースの燃料出口75aからサブタンク2の燃料戻り室17に向かう燃料の流れを所定の分流比率で、しかも2つ以上の燃料の流れに分流する燃料分流プレート(第2燃料分流手段)97を有している。この燃料分流プレート97は、燃料調圧弁6のバルブケースに一体的に形成された円環状のベースプレート、およびこのベースプレートの外周部を図示上方に折り曲げるように屈曲した円筒状の外壁部98を有している。外壁部98には、サブタンク2の燃料戻り室17に燃料を滴下させる複数の燃料出口99が形成されている。
The
Further, the
なお、燃料タンクのサブタンク2の燃料貯留室16を形成するタンク壁部には、タンク本体1の燃料貯留室内の燃料残量が少ない場合(サブタンク2の上方開口部よりもタンク本体1の燃料貯留室内に貯留される燃料の液面レベルが車両上下方向の下方側に位置する場合)でも、タンク本体1の燃料貯留室内に貯留されている燃料をサブタンク2の燃料貯留室16内に吸い込むことができるように燃料入口101が形成されている。また、サブタンク2に一体的に形成された複数の支柱80は、フランジ18の結合部102に対して軸線方向に摺動自在に取り付けられている。この場合、タンク本体1の燃料貯留室内に貯留される燃料の液面レベルに応じてサブタンク2の車両上下方向の位置を変えることができる。また、支柱80の周囲には、サブタンク2の上方開口部とフランジ18との距離を適正な位置に保持するためのコイルスプリング103が装着されている。
また、ハウジング3の図示下端には、樹脂充填室の燃料出口104が形成されている。
When the remaining amount of fuel in the fuel storage chamber of the tank main body 1 is small in the tank wall forming the
A
以上のように、本実施例の内燃機関の燃料供給装置においては、サプライポンプ12、コモンレール13、複数個のインジェクタ15のうちのいずれか2つ以上の燃料供給機器のリークポート(またはプレッシャリミッタ14)から余剰燃料をサブタンク2の燃料貯留室16に戻す燃料戻し配管のリターン配管74の車両上下方向の下方側にイオン交換フィルタを配置している。具体的には、燃料戻し配管のリターン配管74を構成する燃料戻しパイプ91が接続する燃料戻しパイプ93から燃料が戻される燃料分流プレート94の燃料出口96よりも車両上下方向の下方側に配置されるサブタンク2の燃料戻り室17内に、燃料中に溶出した金属イオンの除去能力に優れる多数のイオン交換樹脂粒子4を充填している。
As described above, in the fuel supply device for the internal combustion engine of the present embodiment, the leak port (or the pressure limiter 14) of any two or more fuel supply devices among the
また、燃料供給配管の供給配管21の途中、つまり燃料供給パイプ81の途中から分岐する分岐流路27を開閉する燃料調圧弁6のバルブ7を燃料戻し配管のリターン配管75を構成するバルブケース内に配置し、燃料調圧弁6のバルブケースから流出した低圧燃料をサブタンク2の燃料貯留室16に戻す燃料戻し配管のリターン配管75の車両上下方向の下方側にイオン交換フィルタを配置している。
具体的には、燃料戻し配管のリターン配管75を構成するバルブケースの燃料出口75aから燃料が戻される燃料分流プレート97の燃料出口99よりも車両上下方向の下方側に配置されるサブタンク2の燃料戻り室17内に、燃料中に溶出した金属イオンの除去能力に優れる多数のイオン交換樹脂粒子4を充填することにより、実施例1と同様な効果を達成することができる。
Further, the
Specifically, the fuel in the
また、本実施例の燃料タンク、特にタンク本体1の上壁部に設けられた嵌合孔に嵌合されるフランジ18には、燃料戻し配管のリターン配管74を構成する燃料戻しパイプ91からサブタンク2の燃料戻り室17に向かう燃料の流れを所定の分流比率で、しかも2つ以上の燃料の流れに分流する燃料分流プレート94が設けられている。これにより、リターン配管74を構成する燃料戻しパイプ91からサブタンク2の燃料戻り室17に向かう燃料と、サブタンク2の燃料戻り室17内に充填されるイオン交換樹脂粒子4との接触回数が増えるので、イオン交換樹脂粒子4の性能、つまり金属イオンの除去効果の向上を図ることができる。
また、本実施例の燃料タンク、特にサブタンク2内に設置されるフィードポンプ5の吐出部20に結合されるフランジ19には、燃料戻し配管のリターン配管75を構成するバルブケースから、サブタンク2の燃料戻り室17に向かう燃料の流れを所定の分流比率で、しかも2つ以上の燃料の流れに分流する燃料分流プレート97が設けられている。これにより、リターン配管75を構成するバルブケースからサブタンク2の燃料戻り室17に向かう燃料と、サブタンク2の燃料戻り室17内に充填されるイオン交換樹脂粒子4との接触回数が増えるので、イオン交換樹脂粒子4の性能、つまり金属イオンの除去効果の向上を図ることができる。
なお、本実施例では、燃料タンクに2つの燃料分流プレート94、97を設置しているが、燃料タンクに2つの燃料分流プレート94、97のうちのいずれか一方のみを設置するようにしても良い。
In addition, the fuel tank of this embodiment, in particular, the
Further, the fuel tank of this embodiment, particularly the
In this embodiment, the two
[変形例]
本実施例では、イオン交換樹脂を、粒子状のイオン交換樹脂によって構成しているが、イオン交換樹脂を、粉体状のイオン交換樹脂によって構成しても良い。また、イオン交換樹脂粒子4の代わりにキレート樹脂または活性炭等の活性粒子を用いても良い。また、イオン交換樹脂粒子4の形状が、粒子状の他に、粉体状または繊維状または膜状のいずれかの形状であっても良い。
本実施例では、燃料供給機器としてコモンレール13を設置しているが、コモンレール13を設けなくても良い。また、プレッシャリミッタ14の代わりに減圧弁をコモンレール13等に設置しても良い。また、インジェクタ15の代わりに燃料噴射ノズルを用いても良い。また、サプライポンプ12の代わりに列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプを用いても良い。
[Modification]
In this embodiment, the ion exchange resin is made of particulate ion exchange resin, but the ion exchange resin may be made of powder ion exchange resin. Further, instead of the ion
In this embodiment, the
1 燃料タンクのタンク本体
2 燃料タンク(ポンプモジュール)のサブタンク
3 イオン交換フィルタ(金属イオン除去手段)のハウジング(フィルタケース)
4 イオン交換フィルタ(金属イオン除去手段)のイオン交換樹脂粒子
5 電動式のフィードポンプ(低圧燃料ポンプ、燃料供給機器)
6 燃料調圧弁(燃料供給機器)
11 燃料フィルタ(燃料供給機器)
12 サプライポンプ(高圧燃料ポンプ、燃料供給機器)
13 コモンレール(燃料供給機器)
14 プレッシャリミッタ(燃料供給機器)
15 インジェクタ(燃料噴射弁、燃料供給機器)
16 サブタンクの燃料貯留室
17 サブタンクの燃料戻り室
21 供給配管(燃料供給配管)
22 供給配管(燃料供給配管)
23 供給配管(燃料供給配管)
24 分岐配管(燃料供給配管)
26 分岐管(燃料供給配管)
71 リターン配管(燃料戻し配管)
72 リターン配管(燃料戻し配管)
73 リターン配管(燃料戻し配管)
74 リターン配管(燃料戻し配管、第1リターン配管)
75 リターン配管(燃料戻し配管、第2リターン配管)
94 燃料分流プレート(第1燃料分流手段)
97 燃料分流プレート(第2燃料分流手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tank body of
4 Ion exchange resin particles of ion exchange filter (metal ion removing means) 5 Electric feed pump (low pressure fuel pump, fuel supply equipment)
6 Fuel pressure regulating valve (fuel supply equipment)
11 Fuel filter (fuel supply equipment)
12 Supply pump (high pressure fuel pump, fuel supply equipment)
13 Common rail (fuel supply equipment)
14 Pressure limiter (fuel supply equipment)
15 Injector (fuel injection valve, fuel supply equipment)
16 Subtank
22 Supply piping (fuel supply piping)
23 Supply piping (fuel supply piping)
24 Branch piping (fuel supply piping)
26 Branch pipe (fuel supply pipe)
71 Return piping (fuel return piping)
72 Return piping (fuel return piping)
73 Return piping (fuel return piping)
74 Return piping (fuel return piping, first return piping)
75 Return piping (fuel return piping, second return piping)
94 Fuel distribution plate (first fuel distribution means)
97 Fuel diversion plate (second fuel diversion means)
Claims (1)
(a)前記燃料タンクから前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給機器と、
(b)この燃料供給機器から前記燃料タンクに燃料を戻す燃料戻し配管と、
(c)燃料中の金属成分を除去する金属イオン除去手段と
を備え、
前記燃料供給機器は、前記燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプ、この低圧燃料ポンプから供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプ、前記低圧燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を調圧する燃料調圧弁、および前記高圧燃料ポンプから供給された燃料を前記内燃機関に噴射する燃料噴射弁を有し、
前記燃料戻し配管は、前記燃料調圧弁から流出した燃料を前記燃料タンクに戻すリターン配管を有し、
前記金属イオン除去手段は、前記燃料戻し配管中に配置され、前記リターン配管内に充填されるイオン交換樹脂を有していることを特徴とする燃料供給装置。 In a fuel supply device that supplies fuel stored in a fuel tank to an internal combustion engine,
(A) a fuel supply device for supplying fuel from the fuel tank to the internal combustion engine;
(B) a fuel return pipe for returning fuel from the fuel supply device to the fuel tank;
(C) a metal ion removing means for removing metal components in the fuel,
The fuel supply device includes a low pressure fuel pump that pumps fuel from the fuel tank, a high pressure fuel pump that pressurizes fuel supplied from the low pressure fuel pump, and a fuel pressure regulating valve that regulates the pressure of fuel discharged from the low pressure fuel pump. And a fuel injection valve that injects fuel supplied from the high-pressure fuel pump into the internal combustion engine,
The fuel return pipe has a return pipe for returning the fuel flowing out from the fuel pressure regulating valve to the fuel tank,
The metal ion removing means is disposed in the fuel return pipe and has an ion exchange resin filled in the return pipe .
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