JP5185866B2 - エンジンの燃料通路用逆止弁 - Google Patents

Description

本発明はエンジンの燃料通路用逆止弁の構造に関する。

ディーゼルエンジンの場合、例えば図８に示すように、燃料タンク(101)と燃料噴射ポンプ(102)とを燃料供給路(103)で連通連結し、燃料噴射ポンプ(102)と燃料噴射ノズル(104)とを燃料噴射路(105)で連通連結し、燃料噴射ポンプ(102)からのオーバーフロー燃料を燃料返送路(106)を介して燃料タンク(101)連通させ、この燃料返送路(106)の途中に各燃料噴射ノズル(104)を直列に位置させ、各燃料噴射ノズル(104)からのオーバーフロー燃料を燃料噴射ポンプ(102)からのオーバーフロー燃料と合流させて、燃料返送路(106)を介して燃料タンク(101)に返送するようになっている。

そして、このようなディーゼルエンジンの燃料供給系では、燃料返送路(106)での燃料噴射ノズル(104)の上流側部分に逆止弁(107)を介装して、エンジン停止操作時に燃料返送路(106)から燃料が逆流することを防止している。この逆止弁(107)として、近年、構造が簡単でありながら確実な作動が期待でき、かつ組み付けスペースを小さくできるものとして、例えば特許文献１あるいは特許文献２に開示されているような、平面円形のシール部と、このシール部の中心に位置する軸部とを備えた弾性材料からなる茸状の弁本体、及び、弁体支持孔と、この弁体支持孔を中心とし前記弁本体のシール部が当接する流体流通孔とを隔壁とを備えた構造の逆止弁が使用されるようになっている。
ガソリンエンジンについても事情は同様である。

特開平１１−１５３２３９号公報 特開２００５−１７２２０６号公報

ところが、前記従来の逆止弁では、弁本体を合成ゴムや天然ゴム等の弾性材料で構成してあり、また、弁ケースを樹脂で構成していることから、高温・高圧に耐えることができず、信頼性が低いという問題があった。また、バルブの耐油性についても制約条件が大きく、近年使用され始めたバイオ燃料などへの対応は難しく、大幅なコストアップを伴うという問題を有している。更に、排ガス規制対応で、燃料噴射圧力は上昇してきており、耐圧性の面でもレベルアップが求められている。

本発明は、このような点に着目してなされたもので、各種燃料に対応することができながらも、高温・高圧に耐えることのできるエンジンの燃料通路用逆止弁を提供することを目的とする。

(請求項１に係る発明)
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、次の構成を備えている。
金属製の入口側ブロックと金属製の出口側ブロックとで構成した弁ケースの内部に金属製リード弁を装着して構成した。

金属製リード弁は金属製板材に弁体とその弁口とが設けられ、この金属製板材の周縁部が前記両ブロック間に挟みつけられるガスケットに構成した。

弁体を備えた弁体付き板材と、弁口を備えた弁口付きの板材とで金属製板材を構成した。

弁体付き板材と弁口付き板材の各周縁部で構成されるガスケットがいずれもステップ形状のハーフビードとされている。

(請求項２に係る発明)
請求項２に記載の発明は、次の構成を備えている。
金属製の入口側ブロックと金属製の出口側ブロックとで構成した弁ケースの内部に金属製リード弁を装着して構成した。
出口側ブロックに出口側燃料通路を設け、入口側ブロックに入口側通路を設け、出口側燃料通路の弁体寄り開口周縁部のうち、弁体と対面する個所に、開弁した弁体の基部と先端部とをそれぞれ受け止める基端側ストッパ面と先端側ストッパ面を形成している。

弁体の開弁時に、弁体の弁口寄りの背後に弁体背後空間が形成されるようにし、先端側ストッパ面は開弁時に湾曲する弁体に沿うように基端部側ストッパ面よりも弁体開弁方向に大きく進出させ、先端側ストッパ面から弁体の基部とは反対側に進出面を延長し、この進出面の弁口寄りの背後に進出面背後空間が形成されるようにし、弁体と対面しない出口側燃料通路の弁体寄り開口周縁部から出口側燃料通路の通路形成方向に向かって、出口側燃料通路から径方向に膨出する膨出通路が形成され、弁口から流出した燃料が、進出面背後空間から膨出通路を介することにより、弁体を迂回して出口側燃料通路に流入するようにしている。

弁口の中心が出口側燃料通路の中心軸よりも弁体基部寄りに配置されている。

入口側ブロックと出口側ブロックと金属製板材とにそれぞれ周方向に複数のボルト挿通孔を所定間隔を保持して設け、位置合わせしたボルト挿通孔に挿通された取り付けボルトで両プロックを連結するにあたり、入口側ブロックに対して、金属製板材と出口側ブロックが適正な姿勢で取り付けられた場合にのみ、入口側ブロックと出口側ブロックと金属製板材の各ボルト挿通孔の位置が合致するように、各ボルト挿通孔が配置されている。

周方向に配置した複数のボルト挿通孔のうち、一つのものの出口側燃料通路の中心軸からの離間距離が他のものの出口側燃料通路の中心軸からの離間距離とは異なっている。

(請求項１に係る発明)
《効果１−１》
本発明では、弁ケース及び弁ケース内に配置したリード弁を金属製としてあるので、高温・高圧に耐えることができ、信頼性が高くなる上、バイオ燃料にも対応することができる。

《効果１−２》
金属板材にリード弁の弁体とその弁口とを設け、この金属板材の周縁部を両ブロック間に挟み付けられるガスケットとしたので、リード弁を省スペースで配置することができるうえ、エンジンの部品点数を少なくすることができる。

《効果１−３》
また、リード弁を構成する金属製板材を、弁体を備えた弁体付きの板材と、弁口を備えた弁口付き板材とで構成したので、リード弁を安価に製造することができる。

《効果１−４》
そして、弁体付き板材と弁口付き板材の各周縁部で構成されるガスケットをいずれもステップ形状のハーフビードとしたので、ガスケットとしての封止性を高めることができる。

(請求項２に係る発明)
請求項１に係る発明の効果１−１に加え、次の効果を奏する。
《効果２−１》
出口側ブロックに形成されている出口側燃料通路の弁体寄り開口周縁部のうちの弁体と対面する個所に開弁した弁体の基部と先端部とを受け止める基部側ストッパ面及び先端側ストッパ面とを形成したので、弁体の過剰な変位を防止することができ、弁体の破損を防止することができる。

《効果２−２》
弁体の開弁時に、弁体の弁口寄りの背後に弁体背後空間が形成されるようにし、先端側ストッパ面は開弁時に湾曲する弁体に沿うように基端部側ストッパ面よりも弁体開弁方向に大きく進出させ、先端側ストッパ面から弁体の基部とは反対側に進出面を延長し、この進出面の弁口寄りの背後に進出面背後空間が形成されるようにし、弁体と対面しない出口側燃料通路の弁体寄り開口周縁部から出口側燃料通路の通路形成方向に向かって、出口側燃料通路から径方向に膨出する膨出通路が形成され、弁口から流出した燃料が、進出面背後空間から膨出通路を介することにより、弁体を迂回して出口側燃料通路に流入するように構成したので、弁体の開弁時に弁口から弁体背後空間に流出した燃料が弁体に邪魔されることなくスムーズに出口側燃料通路に流入できるようになる。

《効果２−３》
弁口の中心が出口側燃料通路の中心よりも弁体基部寄りに配置されているので、閉弁時に弁口を封止している弁体先端部を出口側燃料通路の中心軸に近い位置にさせることができ、先端側ストッパ面からの進出面を出口側燃料通路の中心軸に近い位置に留めることができ、弁ケースを小型化させることができる。

《効果２−４》
入口側ブロックと出口側ブロックと金属製板材とにそれぞれ複数のボルト挿通孔を周方向で所定間隔を保持して設け、位置合わせしたボルト挿通孔に挿通された取り付けボルトで両プロックを連結するにあたり、入口側ブロックに対して、金属製板材と出口側ブロックとが適正な姿勢で取り付けられた場合にのみ、入口側ブロックと出口側ブロックと金属製板材の各ボルト挿通孔の位置が合致するように、各ボルト挿通孔を配置したので、入口側ブロックに対する金属製板材及び出口側ブロックの取り付け間違いを防止することができる。

《効果２−５》
さらに、周方向に配置した複数のボルト挿通孔のうち、一つのものの出口側燃料通路の中心軸からの離間距離が他のものの出口側燃料通路の中心軸からの離間距離とは異なっているので、弁口の中心を出口側燃料通路の中心よりも弁体基部寄りに偏芯させた場合でも隣り合うボルト挿通孔同士間での密封性を略同等に維持することができることになる。

(請求項３に係る発明)
請求項２に係る発明の効果に加え、請求項１に係る発明の効果１−２を奏する。
(請求項４に係る発明)
請求項３に係る発明の効果に加え、請求項１に係る発明の効果１−３を奏する。
(請求項５に係る発明)
請求項４に係る発明の効果に加え、請求項１に係る発明の効果１−４を奏する。

本発明の一実施形態を示すディーゼルエンジンの燃料供給装置の概略説明図である。 逆止弁部分の取出断面図である。 金属製板材を示す図であり、図３(Ａ)は弁体付き板材の正面図、図３(Ｂ)は図３(Ａ)でのＢ−Ｂ線断面図、図３(Ｃ)は弁口付き板材の正面図、図３(Ｄ)は図３(Ｃ)のＤ−Ｄ線断面図である。 出口側ブロックを示す図であり、図４(Ａ)は中央縦断面図、図４(Ｂ)は出口側ブロックの左側面図、図４(Ｃ)は出口側ブロックの右側面図である。 参考形態での逆止弁部分の取出断面図である。 図５に示す逆止弁の分解図である。 図５に示す逆止弁での金属製板材を示し、図７(Ａ)は弁体付き板材の正面図、図７(Ｂ)は図７(Ａ)での中央縦断断面図、図７(Ｃ)は弁口付き板材の正面図、図７(Ｄ)は図７(Ｃ)の中央縦断断面図である。 従来技術を説明する図１対応図である。

この燃料供給装置の構成は次の通りである。
ボッシュ型の燃料噴射ポンプ(１)の燃料入口部(２)と燃料タンク(３)とを燃料供給路(４)を介して連通させてある。燃料供給路(４)の途中には、燃料フィルター(５)及びフィードポンプ(６)を介装してある。そして、燃料噴射ポンプ(１)の燃料出口部(７)は燃料噴射路(８)を介して各燃料噴射ノズル(９)に連通させてある。また、燃料噴射ポンプ(１)のオーバーフロー流出部(10)と燃料タンク(３)とは燃料返送路(11)を介して連通させてある。この燃料返送路(11)の途中には、各燃料噴射ノズル(９)を直列状に介装してある。各燃料噴射ノズル(９)からのオーバーフロー燃料は、燃料噴射ポンプ(１)からのオーバーフロー燃料と合流し、燃料返送路(11)を介して燃料タンク(３)に返送される。

このオーバーフロー燃料を燃料タンク(３)に返送する燃料返送路(11)での燃料噴射ノズル(９)の上流側には、逆止弁(12)が介装してあり、当該逆止弁(12)で燃料返送路(11)から燃料噴射ポンプ(１)への燃料の逆流を阻止するように構成してある。

この逆止弁(12)は、図２〜図４に示すように、金属製の入口側ブロック(13)と金属製の出口側ブロック(14)とで構成した弁ケース(15)の内部に金属製リード弁(16)を装着して構成してある。
入口側ブロック(13)には入口側パイプとなる金属製パイプ(44)、出口側ブロック(14)には出口側パイプとなる金属製パイプ(45)を取り付けている。

金属製リード弁(16)は、弁体(18)を備えた弁体付き板材(19)と、弁口(20)を備えた弁口付きの板材(21)とからなる金属製板材(22)で構成してあり、この金属製板材(22)を構成している弁体付き板材(19)及び弁口付きの板材(21)の各周縁部をステップ形状のハーフビードに形成してあり、この金属製板材(22)の周縁部を前記両ブロック(13)(14)間に挟みつけることで、金属製板材(22)の周縁部分ガスケットに構成してある。

出口側ブロック(14)に出口側燃料通路(23)を設けるとともに、入口側ブロック(13)に入口側通路(24)を設け、出口側燃料通路(23)の弁体寄り開口周縁部のうち、弁体(18)と対面する個所に、開弁した弁体(18)の基部と先端部とをそれぞれ受け止める基端側ストッパ面(25)と先端側ストッパ面(26)が形成してある。

このように、出口側ブロック(14)の弁体より開口部分に、開弁した弁体(18)の基部と先端部とを受け止める基部側ストッパ面(25)及び先端側ストッパ面(26)が設けておくと、弁体(18)の過剰な変位を防止することができ、弁体(18)の破損を防止することができることになる。

そして、出口側ブロック(14)の弁体寄り開口部側には、弁体(18)の開弁時に、弁体(18)の弁口(20)寄りの背後に弁体背後空間(28)が形成されるようにし、先端側ストッパ面(26)は開弁時に湾曲する弁体(18)に沿うように基端部側ストッパ面(25)よりも弁体開弁方向に大きく進出させ、先端側ストッパ面(26)から弁体(18)の基部とは反対側に延長面(17)を形成し、この延長面(17)の弁口(20)寄りの背後に延長面背後空間(17a)が形成されるようにし、弁体(18)と対面しない出口側燃料通路(23)の弁体寄り開口周縁部から出口側燃料通路(23)の通路形成方向に向かって、出口側燃料通路(23)から径方向に膨出する膨出通路(29)が形成され、弁口(20)から弁体背後空間(28)に流出した燃料が、延長面背後空間(17a)から膨出通路(29)を介することにより、弁体(18)を迂回して出口側燃料通路(23)に流入するようにしてある。

そして、弁口付きの板材(21)に形成される弁口(20)はその中心(20a)を出口側燃料通路(23)の中心軸(23a)よりも弁体基部側に偏芯させて形成してある。

また、弁ケース(15)を構成している入口側ブロック(13)と出口側ブロック(14)と金属製板材(22)とにそれぞれ周方向に複数のボルト挿通孔(30)を所定間隔を保持して設け、位置合わせしたボルト挿通孔(30)に挿通された取り付けボルト(31)で両プロック(13)(14)を連結するにあたり、入口側ブロック(13)に対して、金属製板材(22)と出口側ブロック(14)とが適正な姿勢で取り付けられた場合にのみ、入口側ブロック(13)と出口側ブロック(14)と金属製板材(22)の各ボルト挿通孔(30)の位置が合致するように、周方向に配置した複数のボルト挿通孔(30)のうち、一つのものの出口側燃料通路(23)の中心軸(23a)からの離間距離が他のものの出口側燃料通路(23)の中心軸(23a)からの離間距離とは異なる状態に各ボルト挿通孔(30)が配置されている。すなわち、弁体(18)の基端側に位置するボルト挿通孔(30)の出口側燃料通路(23)の中心軸(23a)からの離間距離は、他のボルト挿通孔(30)のそれよりも長い。

このように構成した逆止弁(12)では、構成部材が金属製であることから、高温・高圧に絶えることができ、信頼性が向上するとともに、成分的に安定性のないバイオ燃料に対しても充分対応することができることになる。また、金属製板材(22)にリード弁(16)の弁体(18)とその弁口(20)とを設け、この金属製板材(22)の周縁部を両ブロック(13)(14)間に挟み付けられるガスケットとしていることから、リード弁(16)を省スペースで配置することができるうえ、エンジンの部品点数を少なくすることができることになる。

図５〜図７は逆止弁の異なる参考形態を示している。この参考形態での逆止弁(12)は、一端部に径大の金属スリーブ(41)が設けられた第１の金属製パイプ(42)と、一端部に金属製フランジ(43)が設けられ第２の金属製パイプ(44)と、両金属パイプ(42)(44)同士間に挟持される金属製板材(22)とで構成され、金属製スリーブ(41)を有する第１の金属製パイプ(42)での金属パイプ部(45)と金属製スリーブ(41)とは金属製スリーブ端壁(46)で連続させてある。

金属製板材(22)は、弁体(18)を備えた弁体付きの板材(19)と、弁口(20)を供えた弁口付きの板材(21)とで構成されている。そして、金属製スリーブ(41)内にこの金属製板材(22)と前記第２金属パイプ(44)の金属製フランジ(43)とが挿入され、金属製スリーブ(41)の開口周縁部(47)が内側に折り曲げ加工されることにより金属製スリーブ(41)の開口周縁部(47)と金属製スリーブ端壁(46)との間に金属製フランジ(43)が挟みつけられて、金属製スリーブ(41)と金属製フランジ(43)とが連結されるとともに、金属製スリーブ端壁(46)と金属製フランジ(43)との間に金属製板材(22)の周縁部がガスケットとして挟み付けられ、一方の金属パイプ(44)が入口側パイプに、他方の金属パイプ(42)が出口側パイプとして作用する。

図中符号(48)は金属製スリーブ(41)の開口周縁部(47)と金属製フランジ(43)の裏面側杜の間に装着されるシール用Ｏリングである。

逆止弁(12)をこのように構成した場合には、一対の金属パイプが弁ケースとなリ、逆止弁体も金属製となることから、逆止弁として高温・高圧に耐えることができ、信頼性が高くなる上、バイオ燃料にも対応することができる。また、リード弁を省スペースで配置することができるうえ、エンジンの部品点数を少なくすることができることになる。

なお、上記の実施形態と参考形態では、燃料返送路での燃料噴射ノズルよりも上流側に逆止弁を装着するものについて説明したが、逆止弁は燃料返送路での燃料噴射ノズルよりも下流側に装着されていてもよい。

ディーゼルエンジンやガソリンエンジンの燃料通路に装着するものに使用することができる。

１…燃料噴射ポンプ、２…燃料噴射ポンプの燃料入口部、３…燃料タンク、４…燃料供給路、９…燃料噴射ノズル、11…燃料返送路、12…逆止弁、13…入口側ブロック、14…出口側ブロック、15…弁ケース、16…金属製リード弁、17…延長面、17a…延長面背後空間、18…弁体、19…弁体付き板材、20…弁口、20a…中心、21…弁口付きの板材、22…金属製板材、23…出口側燃料通路、23a…中心軸、24…入口側通路、25…基端側ストッパ面、26……先端側ストッパ面、27…弁口周縁部、28…弁体背後空間、29…膨出通路、30…ボルト挿通孔、31…取り付けボルト、41…金属スリーブ、42…第１の金属製パイプ、43…金属製フランジ、44…第２の金属製パイプ、45…第１金属パイプ部の金属パイプ部、46…金属製スリーブ端壁、47…金属製スリーブの開口周縁部

Claims (5)

1. 金属製の入口側ブロック(13)と金属製の出口側ブロック(14)とで構成した弁ケース(15)の内部に金属製リード弁(16)を装着して構成し、
   金属製リード弁(16)は金属製板材(22)に弁体(18)とその弁口(20)とが設けられ、この金属製板材(22)の周縁部が前記両ブロック(13)(14)間に挟みつけられるガスケットに構成し、
   金属製板材(22)が、弁体(18)を備えた弁体付き板材(19)と、弁口(20)を備えた弁口付きの板材(21)とで構成され、
   弁体付き板材(19)と弁口付き板材(21)の各周縁部で構成されるガスケットがいずれもステップ形状のハーフビードとされているエンジンの燃料通路用逆止弁。
2. 金属製の入口側ブロック(13)と金属製の出口側ブロック(14)とで構成した弁ケース(15)の内部に金属製リード弁(16)を装着して構成し、
   出口側ブロック(14)に出口側燃料通路(23)を設け、入口側ブロック(13)に入口側通路(24)を設け、出口側燃料通路(23)の弁体寄り開口周縁部のうち、弁体(18)と対面する個所に、開弁した弁体(18)の基部と先端部とをそれぞれ受け止める基端側ストッパ面(25)と先端側ストッパ面(26)を形成し、
   弁体(18)の開弁時に、弁体(18)の弁口(20)寄りの背後に弁体背後空間(28)が形成されるようにし、先端側ストッパ面(26)は開弁時に湾曲する弁体(18)に沿うように基端部側ストッパ面(25)よりも弁体開弁方向に大きく進出させ、先端側ストッパ面(26)から弁体(18)の基部とは反対側に延長面(17)を延長し、この延長面(17)の弁口(20)寄りの背後に延長面背後空間(17a)が形成されるようにし、弁体(18)と対面しない出口側燃料通路(23)の弁体寄り開口縁部から出口側燃料通路(23)の通路形成方向に向かって、出口側燃料通路(23)から径方向に膨出する膨出通路(29)が形成され、弁口(20)から弁体背後空間(28)に流出した燃料が、延長面背後空間(17a)から膨出通路(29)を介することにより、弁体(18)を迂回して出口側燃料通路(23)に流入するようにし、
   弁口(20)の中心(20a)が出口側燃料通路(23)の中心軸(23a)よりも弁体基部寄りに配置され、
   入口側ブロック(13)と出口側ブロック(14)と金属製板材(22)とにそれぞれ周方向に複数のボルト挿通孔(30)を所定間隔を保持して設け、位置合わせしたボルト挿通孔(30)に挿通された取り付けボルト(31)で両プロック(13)(14)を連結するにあたり、入口側ブロック(13)に対して、金属製板材(22)と出口側ブロック(14)が適正な姿勢で取り付けられた場合にのみ、入口側ブロック(13)と出口側ブロック(14)と金属製板材(22)の各ボルト挿通孔(30)の位置が合致するように、各ボルト挿通孔(30)が配置され、
   周方向に配置した複数のボルト挿通孔(30)のうち、一つのものの出口側燃料通路(23)の中心軸(23a)からの離間距離が他のものの出口側燃料通路(23)の中心軸(23a)からの離間距離とは異なっているエンジンの燃料通路用逆止弁。
3. 金属製リード弁(16)は金属製板材(22)に弁体(18)とその弁口(20)とが設けられ、この金属製板材(22)の周縁部が前記両ブロック(13)(14)間に挟みつけられるガスケットに構成してある請求項２に記載したエンジンの燃料通路用逆止弁。
4. 金属製板材(22)が、弁体(18)を備えた弁体付き板材(19)と、弁口(20)を備えた弁口付きの板材(21)とで構成されている請求項３に記載したエンジンの燃料通路用逆止弁。
5. 弁体付き板材(19)と弁口付き板材(21)の各周縁部で構成されるガスケットがいずれもステップ形状のハーフビードとされている請求項４に記載したエンジンの燃料通路用逆止弁。

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