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  • 特開-燃料噴射弁及び内燃機関 図1
  • 特開-燃料噴射弁及び内燃機関 図2
  • 特開-燃料噴射弁及び内燃機関 図3
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024125830
(43)【公開日】2024-09-19
(54)【発明の名称】燃料噴射弁及び内燃機関
(51)【国際特許分類】
   F02M 61/16 20060101AFI20240911BHJP
   F02M 37/34 20190101ALI20240911BHJP
【FI】
F02M61/16 C
F02M37/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023033920
(22)【出願日】2023-03-06
(71)【出願人】
【識別番号】316015888
【氏名又は名称】三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】SSIP弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】小川 久雄
【テーマコード(参考)】
3G066
【Fターム(参考)】
3G066AA07
3G066AB02
3G066BA32
3G066CB05
3G066CD11
(57)【要約】
【課題】燃料噴射ノズルが燃料を噴射できない状態に陥るリスクを低減可能な燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】内燃機関用の燃料噴射弁であって、燃料噴射ノズルと、燃料噴射ノズルに燃料を供給するための燃料流路と、燃料流路に設けられたエッジフィルタと、を備え、エッジフィルタは、エッジフィルタ本体と、燃料流路におけるエッジフィルタ本体の上流側に設けられた鍔部と、を含み、燃料流路は、エッジフィルタ本体に嵌合する嵌合穴を含み、鍔部の鍔径は、嵌合穴の穴径より大きい。
【選択図】 図2

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関用の燃料噴射弁であって、
燃料噴射ノズルと、
前記燃料噴射ノズルに燃料を供給するための燃料流路と、
前記燃料流路に設けられたエッジフィルタと、
を備え、
前記エッジフィルタは、エッジフィルタ本体と、前記燃料流路における前記エッジフィルタ本体の上流側に設けられた鍔部と、を含み、
前記燃料流路は、前記エッジフィルタ本体に嵌合する嵌合穴を含み、
前記鍔部の鍔径は、前記嵌合穴の穴径より大きい、燃料噴射弁。
【請求項2】
前記鍔部は、前記エッジフィルタの中心軸線を中心として放射状に延びる複数の凸形状部を含む、請求項1に記載の燃料噴射弁。
【請求項3】
前記鍔部と前記嵌合穴の入口を形成する壁面との間に第1隙間が形成された、請求項1に記載の燃料噴射弁。
【請求項4】
前記エッジフィルタ本体の下流側の端部と前記嵌合穴の出口を形成する壁面との間に第2隙間が形成されており、
前記第1隙間は前記第2隙間より小さい、請求項3に記載の燃料噴射弁。
【請求項5】
前記嵌合穴の入口を形成する前記壁面は、前記エッジフィルタの中心軸線と直交する平面に沿って形成された、請求項3に記載の燃料噴射弁。
【請求項6】
請求項1乃至5の何れか1項に記載の燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁によって噴射された燃料を燃焼させるための燃焼室と、
を備える、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、燃料噴射弁及び内燃機関に関する。
【背景技術】
【0002】
ディーゼル機関における燃料噴射弁では、燃料フィルタでろ過された燃料が高圧ポンプで昇圧されて燃料噴射ノズルから噴射される。例えば燃料流路における燃料フィルタよりも下流側に設けられた装置等(例えば高圧ポンプ等)からの加工バリの脱落等によって異物が発生すると、この異物が燃料噴射ノズルの噴口に詰まってしまい、燃料噴射ノズルの噴射性能が低下してディーゼル機関の出力の低下や燃料噴射ノズルの破損等の不具合が生じる恐れがある。
【0003】
特許文献1に記載の燃料噴射弁は、このような不具合の発生を抑制するために、燃料フィルタよりも下流側で発生する異物を燃料噴射ノズルの上流側で除去するためのエッジフィルタを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表第2002-521605号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に記載の燃料噴射弁では、燃料流路の途中に燃料流路の基本通路径よりも内径を拡大した挿入穴が設けられており、エッジフィルタは圧入されている。しかしながら、燃料噴射弁における燃料の噴射圧力が高圧化すると、燃料流路の内径が高圧によって拡大してエッジフィルタに作用する静止摩擦力が低下する。このため、燃料噴射ノズルから燃料を噴射した際にエッジフィルタの下流側で燃料の圧力が低下すると、エッジフィルタが燃料噴射ノズル側にずれて燃料流路を閉塞する恐れがあり、燃料噴射ノズルが燃料を噴射できない状態に陥るリスクがある。
【0006】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、燃料噴射ノズルが燃料を噴射できない状態に陥るリスクを低減可能な燃料噴射弁及びこれを備える内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る燃料噴射弁は、
内燃機関用の燃料噴射弁であって、
燃料噴射ノズルと、
前記燃料噴射ノズルに燃料を供給するための燃料流路と、
前記燃料流路に設けられたエッジフィルタと、
を備え、
前記エッジフィルタは、エッジフィルタ本体と、前記燃料流路における前記エッジフィルタ本体の上流側に設けられた鍔部と、を含み、
前記燃料流路は、前記エッジフィルタ本体に嵌合する嵌合穴を含み、
前記鍔部の鍔径は、前記嵌合穴の穴径より大きい。
【0008】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る内燃機関は、
上記燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁によって噴射された燃料を燃焼させるための燃焼室と、
を備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、燃料噴射ノズルが燃料を噴射できない状態に陥るリスクを低減可能な燃料噴射弁及びこれを備える内燃機関が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】一実施形態に係る燃料噴射弁2の構成を模式的に示す概略断面図である。
図2図1に示した燃料流路6の一部とエッジフィルタ10とを示す概略断面図である。
図3図2に示すエッジフィルタ10と嵌合穴24とをエッジフィルタ10の上流側からエッジフィルタ10の中心軸線O1に沿って視た図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0012】
図1は、一実施形態に係る燃料噴射弁2の構成を模式的に示す概略断面図である。
図1に示すように、燃料噴射弁2は、内燃機関としてのディーゼル機関100の燃焼室3に燃料を噴射する燃料噴射ノズル4と、燃料噴射ノズル4に燃料を供給するための燃料流路6と、燃料噴射ノズル4の先端に形成された複数の噴孔5を開閉するニードル弁8(弁体)と、燃料流路6に設けられたエッジフィルタ10とを備える。
【0013】
燃料噴射ノズル4の内部にはニードル弁8の先端部が収容されるチャンバー12が形成されており、燃料流路6の下流端はチャンバー12に接続している。燃料流路6におけるエッジフィルタ10の上流側には、不図示の高圧ポンプが設けられており、高圧ポンプで昇圧された高圧の燃料は、燃料流路6を通ってエッジフィルタ10でろ過された後にチャンバー12に流入する。
【0014】
ニードル弁8は、不図示のコイルばねによって複数の噴孔5側(燃料噴射ノズル4の先端側)に付勢されており、チャンバー12内の燃料の圧力が上昇すると、ニードル弁8がコイルバネの付勢力に抗して複数の噴孔5から離れる方向に移動し、複数の噴孔5が開放されてチャンバー12内の燃料が噴孔5を通って燃焼室3へ噴射される。
【0015】
図2は、図1に示したエッジフィルタ10と燃料流路6の一部とを示す概略断面図である。
図2に示すように、エッジフィルタ10は、略円柱状のエッジフィルタ本体20と、燃料流路6におけるエッジフィルタ本体20の上流側にエッジフィルタ本体20に隣接して設けられた鍔部22とを含む。燃料流路6は、エッジフィルタ10が挿入されるエッジフィルタ挿入穴23と、エッジフィルタ挿入穴23の下流端23aとチャンバー12(図1参照)とを接続する接続流路28とを含む。エッジフィルタ挿入穴23と接続流路28とは、燃料の流れ方向に直列に接続されており、エッジフィルタ挿入穴23及び接続流路28の各々は、燃料流路6の一部の区間を構成する。エッジフィルタ挿入穴23を形成するエッジフィルタ挿入穴形成部46と接続流路28を形成する接続流路形成部48とは一体で構成されていてもよい。
【0016】
図示する例示的形態では、エッジフィルタ挿入穴23の中心軸線O1は直線状に延在している。エッジフィルタ挿入穴23は、エッジフィルタ本体20が圧入されてエッジフィルタ本体20に嵌合する本体嵌合穴24と、鍔部22を収容する鍔部収容穴26とを含む。鍔部収容穴26は本体嵌合穴24の上流側に本体嵌合穴24に隣接して設けられており、鍔部収容穴26及び本体嵌合穴24の各々は中心軸線O1に沿って延在している。鍔部収容穴26と本体嵌合穴24と接続流路28とは、燃料の流れ方向に直列に接続されており、鍔部収容穴26及び本体嵌合穴24の各々は、燃料流路6の一部の区間を構成する。エッジフィルタ挿入穴23の中心軸線O1とエッジフィルタ10の中心軸線O1とは一致している。
【0017】
以下では、特記しない限り、「軸方向」とは、中心軸線O1に平行な方向を意味し、「周方向」とは、中心軸線O1の周りの周方向を意味し、「径方向」とは、中心軸線O1を中心とする径方向を意味する。また、以下では、特記しない限り、「上流」とは、燃料流路6の燃料の流れの方向の上流を意味し、「下流」とは、燃料流路6の燃料の流れの方向の下流を意味する。
【0018】
図示する例示的形態では、本体嵌合穴24における中心軸線O1に直交する断面形状は円形であり、本体嵌合穴24の穴径D1は、燃料流路6の基本流路径D0よりも大きい。また、鍔部22の鍔径D2は、本体嵌合穴24の穴径D1よりも大きい。なお、燃料流路6の基本流路径D0とは、燃料流路6における基本となる流路径であり、例えば接続流路28の流路径である。また、鍔径とは、軸方向視における鍔部の直径を意味し、流路径とは、流路の内径すなわち流路の直径を意味し、穴径とは穴の内径すなわち穴の直径を意味する。
【0019】
また、本体嵌合穴24の穴径D1は中心軸線O1に沿って一定となっており、本体嵌合穴24の内周面24iと接続流路28の内周面28iとは段差面24bによって接続されている。段差面24bは、本体嵌合穴24の出口24c(接続流路28の入口)を形成する壁面であり、図示する例では、段差面24bは下流側に向かうにつれて中心軸線O1との距離が小さくなるように傾斜している。
【0020】
また、鍔部収容穴26における中心軸線O1に直交する断面形状は円形であり、鍔部収容穴26の穴径D3は、本体嵌合穴24の穴径D1より大きい。また、鍔部収容穴26の穴径D3は鍔部22の鍔径D2よりも大きい。また、エッジフィルタ挿入穴23の内周面23iは、本体嵌合穴24の内周面24iと、鍔部収容穴26の内周面26iと、内周面24iと内周面26iとを接続する段差面26a(鍔部収容穴26における下流側の端面)とを含む。すなわち、エッジフィルタ挿入穴23は、段差面26aを有する段差穴として形成されている。段差面26aは、本体嵌合穴24の入口24a(接続流路28の入口)を形成する壁面であり、図示する例では、中心軸線O1に直交する平面H1に沿って形成されている。また、鍔部22における本体嵌合穴24側を向く面22aも中心軸線O1に直交する平面に沿って形成されており、段差面26aは、鍔部22における本体嵌合穴24側を向く面22aと対向する鍔部対向面として構成されている。鍔部22における本体嵌合穴24側を向く面22aと段差面26aとの間には軸方向の隙間g1が形成されている。
【0021】
また、エッジフィルタ本体20の下流側の端部20aと段差面26a(本体嵌合穴24における下流側の端面)との間には軸方向の隙間g2が形成されている。ここで、鍔部22における本体嵌合穴24側を向く面22aと段差面26aとの間に形成される軸方向の隙間g1の大きさは、エッジフィルタ本体20の下流側の端部20aと段差面24bとの間に形成される軸方向の隙間g2の大きさより小さい。なお、図示する例では、段差面24bが傾斜しているため、上記隙間g2の大きさは、端部20aと段差面24bとの間に形成される軸方向の隙間g2の大きさの最小値を意味する。
【0022】
図2に示すように、エッジフィルタ本体20の外周面30には、複数の溝32が形成されている。複数の溝32の各々は、軸方向に沿って延在しており、複数の溝32は、周方向に間隔を空けて配置されている。また、エッジフィルタ本体20の外周面30には、複数の溝32における周方向に隣り合う溝32同士をそれぞれ仕切る複数の仕切壁34が形成されており、仕切壁34の各々の先端(径方向の外側端)は、本体嵌合穴24の内周面24iに微小な隙間を介して対向している。このため、燃料流路6を流れる燃料がエッジフィルタ10を通過する際に、エッジフィルタ本体20の各仕切壁34の先端と本体嵌合穴24の内周面24iとの間の隙間よりも大きな異物は、当該隙間を通過することができずに溝32に捕集され、燃料がろ過される。
【0023】
上記燃料噴射弁2によれば、エッジフィルタ10の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧によってエッジフィルタ10が燃料流路6の下流側(図1の燃料噴射ノズル4側)へずれたとしても、エッジフィルタ本体20の下流側の端部20aが段差面24b(本体嵌合穴24の出口24cを形成する壁面)に当接して燃料流路6を閉塞する前に鍔部22が段差面26a(本体嵌合穴24の入口24aを形成する壁面)に当接して止まるため、エッジフィルタ本体20が燃料流路6を閉塞することがない。このため、燃料噴射ノズル4が燃料を噴射できない状態に陥るリスクを低減することができる。
【0024】
また、鍔部22における本体嵌合穴24側を向く面22aと段差面26aとの間に軸方向の隙間g1が形成されており、エッジフィルタ本体20を本体嵌合穴24に圧入する際に段差面26aに鍔部22が当接しないため、段差面26aと鍔部22との当接に起因して段差面26a又は鍔部22に打痕が形成されたり金属粉が発生したりするリスクを低減することができる。これにより、燃料噴射ノズル4の燃料噴射性能を安定させることができる。
【0025】
また、段差面26aが中心軸線O1に直交する平面H1に沿って形成されているため、エッジフィルタ10の鍔部22と段差面26aを形成する壁面との隙間の大きさを管理することが容易となる。
【0026】
図3は、図2に示したエッジフィルタ10と本体嵌合穴24とをエッジフィルタ10の上流側からエッジフィルタ10の中心軸線O1に沿って視た図である。
図3に示すように、鍔部22は、中心軸線O1を中心として放射状に延びる複数の凸形状部40を含む。図3に示す例示的形態では、鍔部22は、中心軸線O1を中心として放射状に延びる4つの凸形状部40によって構成されており、凸形状部40の各々は、周方向における90°毎に設けられ、径方向の外側に向けて径方向に沿って延在している。また、周方向における隣り合う凸形状部40の間の空間42は、上述の各溝32の内部空間に連通している。
【0027】
図3に示す例示的形態では、各凸形状部40の先端40a(各凸形状部40における径方向の外側端)と中心軸線O1との距離をrとすると、上述した鍔部22の鍔径D2は、距離rを2倍した値に相当し、D2=2rを満たす。従って、鍔部22の鍔径D2が本体嵌合穴24の穴径D1よりも大きいことは、上記距離rが本体嵌合穴24の半径よりも大きいことを意味する。
【0028】
図3に示す構成によれば、中心軸線O1を中心として放射状に延びる複数の凸形状部40を鍔部22が含むため、周方向における隣り合う凸形状部40の間の空間42を通って燃料をエッジフィルタ10に供給することができる。このため、エッジフィルタ本体20への燃料の供給が鍔部22によって阻害されることを抑制することができる。
【0029】
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0030】
例えば、図2に示した構成では、段差面26aは軸方向に垂直な平面H1に沿って形成されていたが、他の実施形態では、段差面26aは、例えば燃料流路6の上流側に向かうにつれて中心軸線O1との距離が大きくなるように傾斜していてもよい。
【0031】
また、エッジフィルタ10のエッジフィルタ本体20の構成は、上述した構成に限らず、任意の既知の構成を採用可能である。例えば、図3に示した構成では、鍔部22を構成する凸形状部40の数は4つであったが、鍔部22を構成する凸形状部40の数は2以上の任意の数であってもよい。
【0032】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0033】
(1)本開示の少なくとも一実施形態に係る燃料噴射弁は、
内燃機関用の燃料噴射弁(例えば上述の燃料噴射弁2)であって、
燃料噴射ノズル(例えば上述の燃料噴射ノズル4)と、
前記燃料噴射ノズルに燃料を供給するための燃料流路(例えば上述の燃料流路6)と、
前記燃料流路に設けられたエッジフィルタ(例えば上述のエッジフィルタ10)と、
を備え、
前記エッジフィルタは、エッジフィルタ本体(例えば上述のエッジフィルタ本体20)と、前記燃料流路における前記エッジフィルタ本体の上流側に設けられた鍔部(例えば上述の鍔部22)と、を含み、
前記燃料流路は、前記エッジフィルタ本体に嵌合する嵌合穴(例えば上述の本体嵌合穴24)を含み、
前記鍔部の鍔径は、前記嵌合穴の穴径より大きい。
【0034】
上記(1)に記載の燃料噴射弁によれば、エッジフィルタの上流側の圧力と下流側の圧力との差圧によってエッジフィルタが燃料流路の下流側へずれたとしても、嵌合穴の出口側でエッジフィルタ本体が燃料流路を閉塞する前に、嵌合穴の入口を形成する壁面にエッジフィルタの鍔部が当接して止まるため、エッジフィルタが燃料流路を閉塞することがない。このため、燃料噴射ノズルが燃料を噴射できない状態に陥るリスクを低減することができる。
【0035】
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載の燃料噴射弁において、
前記鍔部は、前記エッジフィルタの中心軸線(例えば上述の中心軸線O1)を中心として放射状に延びる複数の凸形状部(例えば上述の複数の凸形状部40)を含む。
【0036】
上記(2)に記載の燃料噴射弁によれば、周方向における隣り合う凸形状部の間の空間を通って燃料をエッジフィルタに供給することができるため、エッジフィルタの上流側からエッジフィルタ本体への燃料の供給が鍔部によって阻害されることを抑制しつつ、上記(1)に記載の構成の効果を得ることができる。
【0037】
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載の燃料噴射弁において、
前記鍔部と前記嵌合穴の入口を形成する壁面(例えば上述の段差面26a)との間に第1隙間(例えば上述の隙間g1)が形成される。
【0038】
上記(3)に記載の燃料噴射弁によれば、エッジフィルタ本体を嵌合穴に圧入する際に、嵌合穴の入口を形成する壁面に鍔部が当接しないため、該壁面と鍔部との当接に起因して該壁面又は鍔部に打痕が形成されたり金属粉が発生したりするリスクを低減することができる。これにより、燃料噴射ノズルの燃料噴射性能を安定させることができる。
【0039】
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかに記載の燃料噴射弁において、
前記エッジフィルタ本体の下流側の端部(例えば上述の端部20a)と前記嵌合穴の出口を形成する壁面(例えば上述の段差面24b)との間に第2隙間(例えば上述の隙間g2)が形成されており、
前記第1隙間は前記第2隙間より小さい。
【0040】
上記(4)に記載の燃料噴射弁によれば、エッジフィルタの上流側の圧力と下流側の圧力との差圧によってエッジフィルタが燃料流路の下流側へずれたとしても、嵌合穴の出口を形成する壁面にエッジフィルタ本体の下流側の端部が当接する前に、嵌合穴の入口を形成する壁面にエッジフィルタの鍔部が当接して止まるため、エッジフィルタが燃料流路を閉塞することがない。このため、燃料噴射ノズルが燃料を噴射できない状態に陥るリスクを低減することができる。
【0041】
(5)幾つかの実施形態では、上記(3)又は(4)に記載の燃料噴射弁において、
前記嵌合穴の入口を形成する前記壁面(例えば上述の段差面26a)は、前記エッジフィルタの中心軸線と直交する平面(例えば上述の平面H1)に沿って形成される。
【0042】
上記(5)に記載の燃料噴射弁によれば、エッジフィルタの鍔部と嵌合穴の入口を形成する壁面との隙間の大きさを管理することが容易となる。
【0043】
(6)本開示の少なくとも一実施形態に係る内燃機関(例えば上述のディーゼル機関100)は、
上記(1)乃至(5)の何れかに記載の燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁によって噴射された燃料を燃焼させるための燃焼室(例えば上述の燃焼室3)と、
を備える。
【0044】
上記(6)に記載の内燃機関によれば、上記(1)乃至(5)の何れかに記載の燃料噴射弁を備えるため、燃料噴射ノズルが燃料を噴射できない状態に陥るリスクを低減することができる。
【符号の説明】
【0045】
2 燃料噴射弁
3 燃焼室
4 燃料噴射ノズル
5 噴孔
6 燃料流路
8 ニードル弁
10 エッジフィルタ
12 チャンバー
20 エッジフィルタ本体
20a 端部
22 鍔部
22a 面
23 エッジフィルタ挿入穴
23a 下流端
23i,24i,26i,28i 内周面
24 本体嵌合穴
24a 入口
24b,26a 段差面
24b 端面
24c 出口
26 鍔部収容穴
28 接続流路
30 外周面
32 溝
34 仕切壁
40 凸形状部
40a 先端
42 空間
46 エッジフィルタ挿入穴形成部
48 接続流路形成部
100 ディーゼル機関
図1
図2
図3