JP3758274B2

JP3758274B2 - 燃料フィルタ

Info

Publication number: JP3758274B2
Application number: JP03040897A
Authority: JP
Inventors: 一二皆川; 真三輪; 清利大井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: US5758627A; JPH09310648A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料中の異物を除去する燃料フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、燃料ポンプにより燃料タンクから汲み上げた燃料の供給圧を所定圧に保持する目的で、燃料ポンプから吐出された燃料中の異物を除去する燃料フィルタの燃料上流側にプレッシャレギュレータを設けた燃料供給装置が知られている。このように、プレッシャレギュレータにより燃料ポンプからの燃料供給圧を調整する燃料供給装置に用いる燃料ポンプには通常定電圧が印加される。
【０００３】
また、プレッシャレギュレータよりもさらに高精度に燃料供給圧を制御する目的で、インジェクタへの燃料供給系に圧力センサを配設することなく、燃料ポンプに供給する電流値を調整することにより燃料ポンプから吐出する燃料供給圧を制御する燃料供給装置を出願人は提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プレッシャレギュレータを用いるものも、供給電流値を調整することにより燃料ポンプからの燃料供給圧を制御するものも、長年使用すると燃料フィルタに堆積する異物により燃料フィルタの圧損が増加する。すると、燃料フィルタの燃料下流側の燃料圧力が低下するのでインジェクタへの燃料供給量が低減し、特に高出力域において空燃比Ａ／Ｆが大きくリーンになるという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するため、インジェクタへの燃料供給用、および燃料中に含まれる異物除去用にそれぞれ濾材を設け、互いの燃料が濾材間で混合しないようにすることにより燃料供給側の濾材による圧損の上昇を抑制することも考えられるが、部品点数が増加し、コスト高になるという欠点がある。
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、簡単な構成で燃料フィルタの燃料供給部における圧損上昇を抑制する燃料フィルタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料フィルタによると、濾材を通過して各燃料出口に向かう燃料流れの混合が分流手段により抑制されるので、各燃料出口に向かう燃料流れが濾材内に形成される。したがって、各燃料出口から流出する燃料の用途に合わせて一つの濾材を使い分けることができる。また、分流手段として仕切り壁を設けるとうい簡単な構成で燃料流れを分流することができる。
【０００７】
本発明の請求項２記載の燃料フィルタによると、第１の燃料出口に接続する燃料通路に設けた絞りの絞り量を調整することにより、各燃料出口から流出する燃料の分流比を制御することができる。
【０００８】
本発明の請求項３記載の燃料フィルタによると、隔壁によりハニカムフィルタの各燃料通孔が仕切られているので、各燃料通孔間での燃料混合を抑制できる。したがって、各燃料出口に向かう燃料がハニカムフィルタを通過するときの区域が明確に区切られるので、各燃料出口に向かう燃料流れ用に一つのハニカムフィルタを使い分けることができる。
【０００９】
本発明の請求項４記載の燃料フィルタによると、燃料フィルタからの燃料流出を停止しても、第２の燃料出口下流側の配管内圧力をチェック弁により保持することができる。本発明の請求項６記載の燃料供給装置によると、燃料フィルタ内の濾材をインジェクタへの燃料供給用、および燃料中の異物除去用に使い分けできるので、濾材の燃料供給部の圧損上昇を抑制するとともに、濾材の異物除去部で燃料中の異物を除去できる。
【００１０】
本発明の請求項７記載の燃料供給装置によると、燃料ポンプを停止し燃料フィルタからの燃料流出を停止しても、第２の燃料出口下流側の配管内圧力をチェック弁により保持することができる。本発明の請求項８記載の燃料供給装置によると、燃料ポンプから供給する燃料圧力を所定圧に制御することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の燃料フィルタを内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の燃料供給装置に適用した一実施例を図２に示す。
燃料ポンプ１１０および燃料フィルタ１２０は燃料タンク１００内に収容されている。電子制御手段８から電流制御回路９に送出される制御信号により燃料ポンプ１１０は燃料供給圧力を調整することができる。したがって、燃料ポンプ１１０は自身で燃料供給圧を制御できる。燃料フィルタ１２０により異物を除去された燃料は燃料配管２から蓄圧管５に供給され、蓄圧管５内に形成された図示しない蓄圧室で一定の所定圧に蓄圧される。蓄圧室で蓄圧された燃料は、インジェクタ６からエンジンの運転条件にあわせて制御される噴射パルスで図示しない吸気管に噴射される。
【００１２】
図１に示すように、燃料タンク１００の開口部１０２を塞ぐ蓋１０４に、燃料供給系の機能部品としての燃料ポンプ１１０、燃料フィルタ１２０、燃料液面計１４０（図３に示す）、電気コネクタ１５０（図３に示す）、さらに燃料配管１３２が一体的に組付けられユニット化されている。
燃料フィルタ１２０は、ハウジング１２２と、ハウジング１２２内に収容された濾材としての濾過エレメント１２４とから構成される。
【００１３】
ハウジング１２２は上ハウジングとしての蓋１０４と下ハウジング１２６とからなる。蓋１０４は絶縁性の樹脂製であって燃料配管１３２が一体に成形されている。下ハウジング１２６は、樹脂材料に炭素繊維または炭素粉等の導電材料を含有させて成形されているので導電性を有している。蓋１０４と下ハウジング１２６は境界部１２８で液密に密着されている。
【００１４】
図３に示すように、ハウジング１２２は完全な環状ではなく、一部にほぼ９０°にわたる空間部１２２ａを有し、断面Ｃ字状に成形されている。下ハウジング１２６は濾過エレメント１２４を収容して固定する断面Ｃ字状のカップ状部分をもっている。ハウジング１２２の空間部１２２ａには燃料液面計１４０が設置されている。この燃料液面計１４０からは図示しないフロートが延びており、液面に応じた抵抗値を示す。
【００１５】
燃料フィルタ１２０のハウジング１２２には、一つの燃料入口と二つの燃料出口が設けられている。図１に示すように、燃料入口を有する入口管１３４は下ハウジング１２６の上方内周側に成形されており、燃料ポンプ１１０の燃料吐出管１１２と接続されている。二つの燃料出口のうちの第１の燃料出口を有する絞りとしてのオリフィス３６は下ハウジング１２６の底壁に燃料タンク１００内に開口するように形成されている。二つの燃料出口のうちの第２の燃料出口を燃料配管１３２側に有する燃料配管１３６は、下ハウジング１２６のカップ状部分に隣接して一体的に成形されており、ハウジング１２２の空間部１２２ａに位置している。燃料配管１３６は、蓋１０４に設けられた燃料配管１３２に接続されており、濾過後の燃料をインジェクタに供給する燃料通路１３８を形成している。
【００１６】
燃料ポンプ１１０はハウジング１２２の内周側に収容されている。燃料ポンプ１１０はカップ状のポンプホルダ１１４により下側から支持されている。下ハウジング１２６の下方内周側に延在するスカート部には周方向に分散して複数の孔１１６が形成されており、この孔１１６にポンプホルダ１１４の爪１１７が係止されている。これにより、燃料ポンプ１１０はハウジング１２２に脱着可能に取付けられている。燃料ポンプ１１０の上部には燃料吐出管１１２が突出しており、燃料吐出管１１２はガスケット１５６を介して入口管１３４に接続されている。ポンプホルダ１１４には樹脂製の網状フィルタ１１８が取付けられており、燃料ポンプ１１０の下側にポンプホルダ１１４を取付けることで燃料ポンプ１１０の下側に開口された吸入口が網状フィルタ１１８の内側に連通するように構成されている。燃料吐出管１１２には図示しないチェックバルブが収容されており、燃料ポンプ１１０の停止時、燃料配管中の燃料残圧を保持する。
【００１７】
濾過エレメント１２４は、濾過対象物に対して親和性の高い繊維を主原料としており、特に水に対して親和性の高いガラス繊維が混ぜられている。したがって、燃料中に混入した水分はガラス繊維に付着して水滴化され、燃料と分離し易い状態となってハウジング１２２の下部に流れ出ている。
図４に示すように、濾過エレメント１２４は、二枚の帯状濾紙の一方を波状に加工し、帯状濾紙と波状濾紙とを接合したものを積層後Ｃ字状に一体に成形されたものである。濾過エレメント１２４の一方の軸方向端部は積層する前に押しつぶして接合し、閉塞されている。この閉塞側が濾過エレメント１２４の出口側、つまり図１の下方になるようにハウジング１２２に収容されている。濾過エレメント１２４はハニカムフィルタであり、隔壁としての帯状濾紙と波状濾紙とにより画成され燃料流れ方向に延びる多数の燃料通孔１２４ａを有する。濾過エレメント１２４がハニカム状に形成されていることにより、積層後の変形加工が加えられても燃料通孔の変形が少なく濾過面積の減少が殆どない。
【００１８】
濾過エレメント１２４の図１の上方に位置する入口側端面とハウジング１２２の内壁とにより断面Ｃ字状の入口室３２が形成されている。濾過エレメント１２４の図１の下方に位置する出口側端面と下ハウジング１２６の内壁とで画成される断面Ｃ字状の出口室は、下ハウジング１２６と一体に成形された分流手段としての仕切り壁３４により第１の出口室３３と第２の出口室３５に仕切られている。
【００１９】
電気コネクタ１５０は、蓋１０４の絶縁性樹脂材料中に複数のターミナルピンを直接にインサート成形し蓋１０４と一体に成形されている。電気コネクタ１５０は燃料フィルタ１２０と軸方向に重ならない位置に配置されている。ターミナルピンの外周には樹脂材料との間のシール性を維持するためにシール剤が塗布されており、ターミナルピンには抜け防止加工が施されている。電気コネクタ１５０のターミナルピンは、燃料タンク外において電源と制御装置とに接続されている。また、燃料タンク１００内においては図示しないリード線を介して燃料ポンプ１１０の電気コネクタ部１１９に電気的に接続され、燃料ポンプ１１０内のモータに電力を供給するとともに、図示しないリード線を介して燃料液面計１４０に接続され液面高さを示す電気信号を伝える。
【００２０】
次に、燃料流れについて説明する。
エンジンの運転状態に基づき、燃料フィルタ１２０における圧損を考慮し所望の燃料供給圧で燃料配管２に燃料を供給できるように燃料ポンプ１１０に電気コネクタ１５０、電気コネクタ部１１９を通して電源が供給されると、燃料ポンプ１１０は網状フィルタ１１８を通して燃料を吸入し、燃料吐出管１１２から吐出する。このとき、エンジンの運転状態に基づき電子制御手段８から燃料ポンプ１１０の電流制御回路９に送出される制御信号により、燃料ポンプ１１０から吐出される燃料圧力が制御される。
【００２１】
燃料ポンプ１１０から吐出された燃料は入口室３２から濾過エレメント１２４内を図１の上方から下方に向けて流れ、濾過エレメント１２４を通過する間に燃料中の異物は濾過エレメント１２４の閉塞された出口側端部、および燃料通孔１２４ａを画成する隔壁により除去される。濾過エレメント１２４から流出した燃料は仕切り壁３４により第１の出口室３３および第２の出口室３５に分流される。したがって、濾過エレメント１２４の出口側端面から流出した燃料は仕切り壁３４により分流され互いに混合されない。濾過エレメント１２４の出口側端面から流出する燃料が仕切り壁３４で分流されていることに加え、濾過エレメント１２４はハニカムフィルタであり各燃料通孔が隔壁で仕切られていることにより燃料が周方向に流れにくいことから、濾過エレメント１２４内を流れる燃料も第１の濾過部１２４ｂと第２の濾過部１２４ｃにほぼ分かれて流れることとなる。
【００２２】
第１の濾過部１２４ｂを通過して第１の出口室３３に達した燃料は、オリフィス３６から燃料タンク１００内に還流される。本実施例では、還流燃料は燃料タンク１００内だけで循環され、エンジン側から還流されない。第２の濾過部１２４ｃを通過して第２の出口室３５に達した燃料は、燃料配管１３６、１３２を通って蓄圧管５に供給される。本実施例では、オリフィス３６の絞り径を０．５mm程度に調整することにより、２Ｌ（リットル）クラスのエンジンによる通常走行時、第１の濾過部１２４ｂの燃料流量を１０〜２０Ｌ／時、第２の濾過部１２４ｃの燃料流量を１〜１０Ｌ／時に設定している。これにより、燃料フィルタ１２０に流入する燃料は主に第１の濾過部１２４ｂを通過するので、燃料中の異物は第１の濾過部１２４ｂで主に除去される。第２の濾過部１２４ｃを通過する燃料流量は第１の濾過部１２４ｂよりも少ないので、第２の濾過部１２４ｃに堆積する異物はごく僅かである。
【００２３】
第１の濾過部１２４ｂに異物が堆積し圧損が増加しても、燃料タンク１００内の燃料から異物を除去するために循環させているだけであるから、インジェクタ６に供給する燃料圧力を低下させることはない。一方、第２の濾過部１２４ｃには異物の堆積量は少ないため、第２の濾過部１２４ｃの圧損上昇が抑制される。したがって、電子制御手段８から燃料ポンプ１１０の電流制御回路９に送出される制御信号により、所望の燃料圧力で燃料ポンプ１１０から吐出された燃料は、第２の濾過部１２４ｃ固有の一定の圧損にわずかに堆積した異物による圧損を加えた分により所定の供給圧力を低下され、燃料配管２、蓄圧管５を経てインジェクタ６から所望の燃料噴射量で各気筒に燃料が噴射される。
【００２４】
図５は本実施例の効果を表すグラフである。横軸に異物の量を示し、縦軸に燃料フィルタによる圧力損失の値を示す。試験条件は以下の通りである。
通過流量・・・１２０Ｌ／時、
異物の種類・・・ダスト
油種類・・・軽油
油量・・・・１９Ｌ
図５は各濾過面積Ｓごとのフィルタを通過する異物の量がふえるにつれて飛躍的にその圧力損失が増加することが示されている。
【００２５】
従来のシステムである燃料フィルタ上流側にプレッシャーレギュレータを設け、エンジンからの余剰燃料をプレッシャーレギュレータから燃料タンクにリターンするいわゆるリターン方式システムに使われる従来の燃料フィルタでは、車両の一生分の異物は１３. ３ｇと見込まれる。それだけの異物が燃料フィルタに付着したさいに流量１２０Ｌ／時が流れると仮定して発生する圧力損失がフューエルポンプに余分にかかるため、従来ではこの圧力損失を０. ３ｋｇ／cm²に抑えるようにしている。この圧力損失とするためには９８０cm²の濾過面積が必要であった。
【００２６】
これに対し、本実施例の燃料フィルタではプレッシャーレギュレータを使わなく、エンジンからの余剰燃料の燃料タンクへのリターンがないいわゆるリターンレス方式に使われる。したがって前述したごとく燃料ポンプの吐出圧力を電子制御手段により制御したとしてもその下流側に設けられた燃料フィルタの圧力損失の増大によりインジェクタの燃料供給圧力が低下すると、その燃料供給圧力とかけあわせることにより噴射量を決定する噴射パルスはエンジンの運転条件によってのみ制御され、燃料フィルタの圧力損失の値に左右されないので、インジェクタの燃料噴射量が低下することになる。
【００２７】
このためこの燃料フィルタは一生の間の圧力損失の増加分は空燃比Ａ／Ｆに悪影響をあたえない程度に、より具体的にはＡ／Ｆ２％に相当する１０ＫＰａ（0.102kgf/ cm²）以下に小さくする必要がある。
そしてエンジン平均消費流量が２Ｌ／時、リターンシステムにおいてのタンクへのリターン流量が１０Ｌ／時であると仮定し、車両一生分の異物１３. ３ｇをこの比率で振り分けると、蓄圧管に供給される側の第２の濾過部１２４ｃ、燃料タンクに還流する側の第１の濾過部１２４ｂに車両一生の間に付着する異物の量はそれぞれ２. ２ｇ, １１. １ｇである。
【００２８】
したがって、第２の濾過部１２４ｂ側の圧力損失は同じ濾過面積を有する従来の燃料フィルタに比べてはるかに圧力損失を小さくできる。言い換えれば圧力損失を同じにするために必要な濾過面積ははるかに小さくする事ができる。
一方、一生の間の圧力損失の増加分0.102kgf/ cm²に対応する濾過面積をもとめるため、ここでは初期の圧力損失が0.07kgf/cm²であると仮定すると最期の圧力損失が0.172kgf/ cm²である。
【００２９】
これと異物量２. ２ｇに対応する濾過面積を図５より求めると３００cm²であることが判明した。
濾過エレメント１２４を通過燃料が激しく摩擦することにより静電気が発生するが、下ハウジング１２６が導電性樹脂により成形されているため、静電気はハウジング１２２に蓄積されることなく下ハウジング１２６外へ放電される。このとき、燃料タンク１００内に位置する電気的にフロートされた金属部品を下ハウジング１２６と接触させることで静電気の放電面積を増加させることができ、静電気の蓄積をより低いレベルに抑えることができる。例えば、電源の両極端子とも絶縁された燃料ポンプ１１０の金属製のケースに接触させることで放電面積の向上が図られ、燃料タンク１００内だけで静電気の低減を図ることができる。
【００３０】
特別に電気的な接続構造を設ける必要はあるが、電気コネクタ１５０内の接地電極と下ハウジング１２６とを接続して静電気を逃がすように構成してもよい。以上説明した本発明の上記実施例では、濾過エメント１２４の出口側端面と下ハウジング１２６の内壁とにより出口室を画成したが、下ハウジングの底部内壁に濾過エレメントを押しつけ、濾過エレメントの出口側端面から出口室を経ないで直接各燃料出口に分流させることも可能である。この場合、下ハウジングに設けた仕切り壁に濾過エレメントの出口側端部を差し込み、濾過エメント内で仕切り壁により燃料流れを分流する構成も可能である。ハニカムフィルタに代えて網状のフィルタを用いてもよい。
【００３１】
また、吐出する燃料圧力を電流供給値により調整する燃料ポンプに代えて、定電圧を印加され一定の燃料圧力で燃料を吐出する燃料ポンプを用い、燃料ポンプの吐出側と燃料フィルタの入口側との間に圧力制御手段としてのプレッシャレギュレータを配設することにより、燃料フィルタに供給する燃料圧力を定圧に制御することも可能である。
【００３２】
また、第２の燃料出口を有する燃料配管１３６の下流側である燃料配管１３２にチェック弁を配設し、燃料ポンプ１１０停止後の配管内圧力を保持することも考えられる。燃料配管１３２に代えて第２の燃料出口への燃料通路を形成する燃料配管１３６にチェック弁を配設することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による燃料フィルタを示す断面図である。
【図２】本実施例の燃料フィルタを用いた燃料供給装置を示す模式図である。
【図３】本実施例の燃料フィルタを示す平面図である。
【図４】本実施例の濾過エレメントを示す平面図である。
【図５】本実施例の効果を表すグラフである。
【符号の説明】
５蓄圧管
６インジェクタ
３３第１の出口室（出口室）
３５第２の出口室（出口室）
３６オリフィス（絞り）
１００燃料タンク
１０４蓋（ハウジング）
１１０燃料ポンプ
１２０燃料フィルタ
１２２ハウジング
１２４濾過エレメント（濾材）
１２６下ハウジング（ハウジング）
１３４入口管
１３６燃料配管

Claims

一つの燃料入口から流入した燃料中の異物をハウジングに収容した濾材により除去し、第１の燃料出口および第２の燃料出口から燃料を流出する燃料フィルタであって、
前記濾材は一体に形成されており、前記濾材から前記第１の燃料出口および前記第２の燃料出口に向かうそれぞれの燃料流れの混合を抑制する分流手段を有し、
前記分流手段は、前記ハウジング内部に設けた仕切り壁であり、
前記仕切り壁は、前記濾材の下方に位置する燃料出口側端面と前記ハウジングの内壁とにより画成した出口室に設けられ、前記出口室を前記仕切り壁で仕切り、仕切られた前記出口室の各室は、前記第１の燃料出口および前記第２の燃料出口のいずれか一方とそれぞれ連通し、
前記燃料入口から流入した燃料は、前記一体に形成された濾材を通過した後、前記出口室に流入し、前記出口室に設けられている前記仕切り壁により前記第１の燃料出口および前記第２の燃料出口に向かうそれぞれの燃料流れの混合が抑制されることを特徴とする燃料フィルタ。
前記濾材の燃料出口側端面と前記第１の燃料出口とを接続する燃料通路に絞りを設けることを特徴とする請求項１記載の燃料フィルタ。
前記濾材は、隔壁と、この隔壁により燃料流れ方向に延びるように画成された複数の燃料通孔とを有するハニカムフィルタであることを特徴とする請求項１または２記載の燃料フィルタ。
前記濾材の燃料出口側端面と前記第２の出口とを接続する燃料通路にチェック弁を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の燃料フィルタ。
請求項１〜４のいずれか一項に記載した燃料フィルタの前記燃料入口側に燃料ポンプを接続することを特徴とする燃料供給装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載した燃料フィルタの前記燃料入口側に燃料ポンプを接続し、前記第１の燃料出口から燃料タンク内に燃料が還流され、前記第２の燃料出口からインジェクタに燃料を供給することを特徴とする燃料供給装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載した燃料フィルタの前記第２の燃料出口の下流側にチェック弁を設けることを特徴とする燃料供給装置。
前記燃料フィルタの前記燃料入口の上流側に圧力調整手段を設けることを特徴とする請求項５、６または７記載の燃料供給装置。