JP5152005B2 - フィルタ装置および燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体中に含まれる異物を除去するフィルタを流体通路内に設置したフィルタ装置に関するもので、特に燃料中に含まれる異物を除去するフィルタ装置を燃料導入通路内に設置した燃料噴射装置に係わる。

［従来の技術］
従来より、例えばディーゼルエンジン用の燃料噴射装置として知られるコモンレール式燃料噴射装置は、燃料供給ポンプから供給された燃料を蓄圧すると共に、この蓄圧された燃料を複数のインジェクタに分配供給するコモンレールを備え、インジェクタから所定のタイミングでエンジンの気筒に燃料を噴射供給するように構成されている。
このようなコモンレール式燃料噴射装置では、インジェクタの各部（少なくともインジェクタの内部に設けられる燃料溜まり室、圧力制御室、ノズル噴孔部等）に異物が入らないように、燃料中に含まれる異物を除去するフィルタを燃料導入通路内に設置している。

ここで、インジェクタに内蔵されるフィルタには数種類あるが、その中で、図５（ａ）に示したように、中空有底円筒状のマルチホールフィルタ（ＭＨＦ）１００を燃料導入通路１０１内、特に燃料入口部に設置したインジェクタが存在する（例えば、特許文献１及び２参照）。
このＭＨＦ１００は、内部に燃料流路１０２が形成される筒壁部１０３を有している。この筒壁部１０３には、内周面と外周面とを連通する複数の細孔１０４が形成されている。そして、ＭＨＦ１００に形成された細孔１０４の孔径を除去したい異物よりも小さく形成することで、インジェクタの燃料入口部に流入した燃料中に含まれる異物を確実に除去するように構成されている。

［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１及び２に記載のＭＨＦ１００においては、細孔１０４よりも大きな異物を除去する場合には大変有効であるが、一旦ＭＨＦ１００の筒壁部１０３内に捕集された異物が細孔１０４付近で滞留し堆積すると、異物により細孔１０４が詰まったり、異物が細孔１０４を塞いでしまったりする可能性がある。
このようにＭＨＦ１００の筒壁部１０３内に捕集された異物が細孔１０４に詰まったり、細孔１０４を塞いでしまったりするような異常が生じた場合、ＭＨＦ１００の筒壁部１０３よりも上流側と下流側との差圧によってＭＨＦ１００の筒壁部１０３が破損する可能性がある（図５（ｂ）参照）。その場合には、ＭＨＦ１００の筒壁部１０３内に捕捉されていた多量の異物が放出され、それらの異物がインジェクタの摺動部や弁部に入り込んでしまう。

例えばインジェクタのノズルニードルとノズルボディとの摺動部や弁部に異物が入り込んだり、また、インジェクタのノズルボディの先端に形成される噴射孔に異物が入り込んだりすると、インジェクタの摺動部や噴射孔が異物による摩耗等で傷付けられたり、また、ノズルニードルとノズルボディとの摺動部および弁部に異物が噛み込んだりする。これにより、インジェクタの経時変化（経時劣化：噴射孔の孔径の増大化）が進行したり、インジェクタの摺動不良に伴い動作不良が発生したり、インジェクタが故障（全量噴射）したりするという問題が生じる。

特開２００４−１２２１００号公報 特開２００８−１６３８１１号公報

本発明の目的は、フィルタで捕捉された異物が細孔に詰まったり、異物が細孔を塞いでしまったりした場合でも、フィルタが破損する等の不具合の発生を抑制することのできるフィルタ装置および燃料噴射装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、フィルタで捕捉された異物が細孔に詰まったり、異物が細孔を塞いでしまったりした場合でも、フィルタが破損しないようにするという目的で、複数の細孔が形成された有底筒状のフィルタの中に（１個または複数個の）ボールを移動自在に収納している。
フィルタの中に入れられたボールは、例えば流体の圧力脈動または流体制御弁の開閉に伴い、フィルタ内を不規則に動き回る。これにより、フィルタに捕集された異物が細孔に詰まったり、細孔を塞いでしまったりした場合でも、細孔に詰まった異物や細孔を塞いだ異物、更に、フィルタ内を浮遊している異物をボールにより粉砕することが可能となる。
これによって、フィルタが破損する等の不具合の発生を抑制することができる。
また、本発明によれば、フィルタの閉塞端側に底部を有している。なお、フィルタの底部は、フィルタの筒部と比べて強度が低いので、フィルタの底部に細孔を形成しないことが望ましい。
さらに、本発明によれば、フィルタの閉塞端側に設けられた底部とフィルタの筒部に設けられた絞り部との間の空間内にボールを閉じ込めることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、複数の細孔の孔径よりもボールの直径を大きくすることにより、フィルタ内を浮遊している、細孔の孔径よりも大きい異物を粉砕することが可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、フィルタ（の筒部）よりも柔らかい材料によりボールを形成することにより、ボールがフィルタに衝突してもフィルタが破損する等の不具合の発生を抑制することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、仮にフィルタが破損しても異物が例えば流体制御弁または流体制御装置または燃料噴射弁または燃料噴射装置の摺動部や弁部に流れ込まなくするという目的で、フィルタよりも流体流方向の下流側の流体通路の通路断面積を、ボールの直径よりも小さくしたことにより、仮にフィルタが破損しても、フィルタよりも流体流方向の下流側の流体通路を、有底筒状のフィルタの中に入れたボールにより塞ぐことが可能となる。
これによって、フィルタに捕集された異物が、フィルタよりも流体流方向の下流側に設けられる摺動部や弁部に流れ込まなくなる。

請求項５に記載の発明によれば、複数の細孔が形成された有底筒状のフィルタの中にボールを移動自在に収納したことにより、フィルタに捕集された異物が細孔に詰まったり、細孔を塞いでしまったりした場合でも、細孔に詰まった異物や細孔を塞いだ異物、更に、フィルタ内を浮遊している異物をボールにより粉砕することが可能となる。
これによって、フィルタが破損する等の不具合の発生を抑制することができるので、燃料噴射装置の摺動部や弁部に異物が流れ込まなくなる。したがって、燃料噴射装置の経時変化（経時劣化：噴射孔の孔径の増大化）が進行したり、燃料噴射装置の摺動不良に伴う動作不良が発生したり、インジェクタが故障（全量噴射）したりする等の不具合の発生を抑制することができる。

ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁（インジェクタ）を示した断面図である（実施例１）。 インジェクタの燃料入口部に設置されたフィルタ装置を示した断面図である（実施例１）。 インジェクタの燃料入口部に設置されたフィルタ装置を示した断面図である（実施例１）。 インジェクタの燃料入口部に設置されたフィルタ装置を示した断面図である（実施例２）。 （ａ）、（ｂ）はインジェクタの燃料入口部に設置されたマルチホールフィルタ（ＭＨＦ）を示した断面図である（従来の技術）。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、フィルタ内に捕捉された異物が細孔に詰まったり、異物が細孔を塞いでしまったりした場合でも、フィルタが破損する等の不具合の発生を抑制するという目的を、複数の細孔が形成された有底筒状のフィルタの中にボールを移動自在に収納し、かつフィルタの閉塞端側に設けられた底部とフィルタの筒部に設けられた絞り部との間の空間内にボールを閉じ込めることで実現した。また、仮にフィルタが破損した場合でも、フィルタに捕集された異物が例えば流体制御弁または流体制御装置または燃料噴射弁または燃料噴射装置の摺動部等に流れ込まないようにするという目的を、有底筒状のフィルタの中に入れたボールによりフィルタよりも流体流方向の下流側の流体通路を塞ぐことで実現した。
なお、以下の各実施例において、実施例１は本発明が適用されてない参考例を示し、実施例２は本発明が適用された具体例を示すものである。

［実施例１の構成］
図１ないし図３は実施例１の説明に供するもので、図１はディーゼルエンジン用の燃料噴射弁（インジェクタ）を示した図である。

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。
コモンレール式燃料噴射システムは、燃料タンクから燃料フィルタ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）と、このサプライポンプの吐出口から高圧燃料が導入されるコモンレールと、このコモンレール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（燃料噴射弁）と、燃料タンクから複数個のインジェクタまで延びる燃料供給配管と、サプライポンプ、コモンレールおよび各インジェクタ等の燃料供給機器（燃料噴射機器）から溢流または排出された余剰燃料を燃料タンクに戻す燃料戻し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、コモンレールの内部に蓄圧された高圧燃料を各インジェクタ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。

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は、図１に示したように、コモンレール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。このインジェクタは、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１およびこのノズルニードル１に連結するコマンドピストン２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。
電磁弁は、エンジン制御ユニット（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、インジェクタから燃料噴射される燃料噴射量および噴射時期が制御される。

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１と、このノズルニードル１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２と、ノズルニードル１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３と、コマンドピストン２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）４とを備えている。
また、燃料噴射ノズルのロアボディ４は、コモンレールより分岐する複数の分岐配管の燃料流方向の下流端に接続される円筒状の配管継ぎ手を有している。この配管継ぎ手の内部には、コモンレールからインジェクタの各部に導入される燃料中に含まれる異物を除去するフィルタ装置が設置されている。このフィルタ装置は、インジェクタの燃料入口部に相当する燃料導入通路（燃料流路孔：流体通路）６に形成されたフィルタ装着孔７内に組み付けられた金属製のマルチホールフィルタ（以下ＭＨＦと呼ぶ）９を備えている。このＭＨＦ９は、有底円筒状の第１、第２筒壁部１１、１２を有している。そして、第２筒壁部１２には、ＭＨＦ９の内周面と外周面とを連通する複数の細孔１３が形成されている。また、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２の中には、複数個の異物破砕用セラミックボール（以下ボールと呼ぶ）１４〜１６が挿入されている。
なお、本実施例のフィルタ装置の詳細は後述する。

ここで、インジェクタは、燃料噴射ノズルのハウジングであるロアボディ４と電磁弁のハウジングであるバルブボディ１７との間にオリフィスプレート１８を挟み込んだ状態で、ロアボディ４の軸線方向の後端部の外周にリテーニングナット１９を締め付け固定することで、燃料噴射ノズルと電磁弁とが一体的に結合されている。
電磁弁は、燃料噴射ノズルのロアボディ４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１８）と、このオリフィスプレート１８に対して着座、離脱することが可能なセラミックボールバルブ（電磁弁の弁体：以下ボールバルブと呼ぶ）２０と、このボールバルブ２０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１８には、内部に通過する燃料の流量を調節する入口側、出口側オリフィスが形成されている。なお、出口側オリフィスは、電磁弁の弁孔を構成している。

電磁アクチュエータは、燃料噴射ノズルのロアボディ４との間にオリフィスプレート１８を挟み込む円筒状のバルブボディ１７、このバルブボディ１７の中央部を軸線方向に貫通する摺動孔内に摺動自在に支持されるアーマチャ２１、このアーマチャ２１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。
電磁石は、通電されると周囲に磁束を発生するソレノイドコイル（電磁コイル）２２、この電磁コイル２２に接続される外部接続端子（ターミナル）２３、および電磁コイル２２に励磁電流（インジェクタ駆動電流）が流れると磁化されるステータ２４等によって構成されている。
電磁石のステータ２４の磁極面に所定のギャップを隔てて対向配置されるアーマチャ２１は、内部にコイルスプリング２５を収容する円筒状のストッパ２６によりフルリフト位置が規制されている。また、アーマチャ２１のステータ側に対して逆側には、バルブボディ１７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２７が一体的に形成されている。また、コイルスプリング２５は、ボールバルブ２０およびアーマチャ２１をオリフィスプレート１８の弁座に押し付ける方向（閉弁作動方向）に付勢するバルブ付勢手段である。

本実施例の燃料噴射ノズルは、内部にノズルニードル１を収容するノズルボディ３と、内部にコマンドピストン２を収容するロアボディ４との間にチップパッキン３１を挟み込んだ状態で、ロアボディ４の軸線方向の前端部（図示下端部）の外周にリテーニングナット３２を締め付け固定することで一体化されている。
燃料噴射ノズルのノズルニードル１は、ノズルボディ３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）３３、およびこの径大部３３の図示下端部から軸線方向に延びる軸方向部（径小部）３４を有し、ノズルボディ３のシート面に対して着座、離脱して、ノズル噴孔部（複数の噴射孔）を閉鎖、開放する。つまり、ノズルニードル１は、複数の噴射孔を開閉する。このノズルニードル１の先端部には、概略１段または概略２段の円錐形状面が設けられており、１つの円錐形状面または２つの円錐形状面間に設けられる円環状の稜線（エッジ）またはその近傍には、ノズルボディ３のシート面に液密的に接触（着座）するシート部が形成されている。

また、ノズルボディ３の軸線方向の先端側には、内部に円錐形状空間を形成する逆円錐形状のシート面（弁座）が設けられている。このシート面には、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に燃料を噴射するためのノズル噴孔部、つまり複数の噴射孔が設けられている。また、ノズルボディ３の軸線方向の図示上端側には、ノズルニードル１の径大部３３が摺動する摺動孔（ニードルガイド）が形成されている。また、ノズルボディ３の軸線方向の図示下端側には、ノズルボディ３の軸線方向に延びる軸方向孔が形成されている。
コマンドピストン２は、ロアボディ４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）３５を有し、ノズルニードル１と連動して図示上下方向に動作する。
また、ロアボディ４の軸線方向の図示上端側には、コマンドピストン２の径大部３５が摺動する摺動孔（ピストンガイド）が形成されている。また、ロアボディ４の軸線方向の図示下端側には、ロアボディ４の軸線方向に延びる軸方向孔（スプリング収納室）が形成されている。

なお、ロアボディ４の軸線方向の前端部とチップパッキン３１の軸方向孔との間に形成されるスプリング収納室内には、コイルスプリング３６が収容されている。このコイルスプリング３６は、ノズルニードル１のシート部をノズルボディ３のシート面に押し付ける方向（閉弁作動方向）に付勢するニードル付勢手段である。
そして、ノズルボディ３、ロアボディ４およびチップパッキン３１の内部には、配管継ぎ手のインレットポート５から、燃料導入通路６を経て、高圧燃料が導入される燃料導入通路４１〜４５が形成されている。これらの燃料導入通路４１〜４５は、フィルタ装置を内蔵する燃料導入通路６の下流端よりも燃料流方向の下流側の流体通路（燃料供給通路）を構成している。また、燃料導入通路４１〜４５は、インジェクタの各部（インジェクタの内部に設けられる燃料溜まり室５１、入口側オリフィス、圧力制御室５２、出口側オリフィス、クリアランス５３、ノズル噴孔部等）に高圧燃料を導入（供給）するための高圧燃料通路である。

燃料溜まり室５１は、ノズルボディ３の軸線方向の中央部に形成されている。この燃料溜まり室５１は、燃料導入通路４１、４３〜４５に連通している。また、燃料溜まり室５１は、ノズルニードル１の径小部３４の外周とノズルボディ３の軸方向孔の孔壁面との間に形成されるクリアランス（燃料通路）５３に連通している。
圧力制御室５２は、ロアボディ４の軸線方向の後端側（図示上端側）に形成されている。この圧力制御室５２は、オリフィスプレート１８に形成された入口側オリフィスを介して燃料導入通路４１、４２に連通している。また、圧力制御室５２は、オリフィスプレート１８の中央部に形成された出口側オリフィスを介してバルブボディ１７に形成された燃料排出通路５４に連通している。燃料排出通路５４は、ロアボディ４の摺動孔の側方に形成された燃料排出通路５５に連通している。
また、ロアボディ４の内部には、ノズルボディ３の摺動孔、ロアボディ４の摺動孔、チップパッキン３１の軸方向孔から溢流または排出された余剰燃料、あるいは燃料排出通路５４、５５から排出された余剰燃料を回収する燃料回収通路５６が形成されている。
燃料回収通路５６内に流入した余剰燃料は、燃料戻し配管を経て燃料タンクに戻される。

ここで、燃料導入通路６、４１、４４〜４５は、ロアボディ４の配管継ぎ手に形成されるインレットポート５から燃料溜まり室５１に高圧燃料を供給するための第１燃料供給通路を構成している。また、燃料導入通路６、４１、４２は、インレットポート５から圧力制御室５２に高圧燃料を供給するための第２燃料供給通路を構成している。
また、燃料導入通路６は、インレットポート５から燃料導入通路４１に高圧燃料を導入する第１燃料導入通路（第１流体通路）である。この燃料導入通路６の下流端を除く燃料導入通路６の大部分には、ＭＨＦ９を装着するフィルタ装着孔７が形成されている。なお、フィルタ装着孔７の開放端側には、ＭＨＦ９を圧入嵌合により固定するための圧入孔が形成されている。
また、燃料導入通路４１〜４５のうちの燃料導入通路４１は、燃料導入通路６の下流端から燃料導入通路４２、４３に高圧燃料を導入する第２燃料導入通路（第２流体通路）であって、燃料導入通路６よりも通路断面積が小さくなっている。また、燃料導入通路４１は、フィルタ装置よりも燃料流方向の下流側の流体通路であって、燃料導入通路４１の通路断面積は、ＭＨＦ９の中に収容されるボール１４〜１６の直径よりも小さくなっている。また、燃料導入通路６の下流端と燃料導入通路４１の上流端との接続部には、滑らかに通路壁面を繋ぐためのテーパ状の段差面が形成されている。

次に、本実施例のフィルタ装置の詳細を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。ここで、図２および図３はインジェクタの燃料入口部に設置されたフィルタ装置を示した図である。
フィルタ装置は、上述したように、有底中空円筒形状のＭＨＦ９と、このＭＨＦ９の第１、第２筒壁部（筒部）１１、１２の中に収容された複数個のボール１４〜１６とを備え、インジェクタの燃料入口部に相当する燃料導入通路６内に形成されているフィルタ装着孔７に設置（装着）されている。
ＭＨＦ９は、一端（開放端）が開放され、他端（閉鎖端）が閉塞された有底中空円筒体（有底中空円筒形状のフィルタ本体）であって、例えばステンレス鋼等の金属材料により形成されている。このＭＨＦ９は、インジェクタの各部（燃料溜まり室５１、入口側オリフィス、圧力制御室５２、出口側オリフィス、クリアランス５３、ノズル噴孔部等）に導入される燃料中に含まれる異物を捕捉するフィルタ本体（円筒部）を有している。このフィルタ本体は、内部に第１、第２燃料流路（流体流路）６１、６２が形成された中空円筒形状の第１、第２筒壁部（筒部）１１、１２を有している。

第１筒壁部１１の開放端には、入口部としての開口部６０が形成されている。
第１筒壁部１１の内部には、ロアボディ４の配管継ぎ手に形成されるインレットポート５から開口部６０を経て燃料が流入する第１燃料流路６１が形成されている。また、第２筒壁部１２の内部には、第１燃料流路６１から燃料が流入する第２燃料流路６２が形成されている。
第１筒壁部１１は、第２筒壁部１２よりも燃料流方向の上流側で、しかも開放端側（インレットポート側）に配置されて、第２筒壁部１２よりも肉厚が厚い厚肉部である。この第１筒壁部１１の外径は、燃料導入通路６に形成されているフィルタ装着孔７の孔径よりも大きく、フィルタ装着孔７の圧入孔壁面に圧入固定されている。

第２筒壁部１２は、第１筒壁部１１よりも燃料流方向の下流側で、しかも閉鎖端側に配置されて、第１筒壁部１１よりも肉厚が薄い薄肉部である。この第２筒壁部１２には、ＭＨＦ９の第２筒壁部１２の内外を連通する複数の細孔１３が穿設されている。これらの細孔１３は、第２筒壁部１２を径方向（肉厚方向）に貫通する円形状の貫通孔で、後述する底壁部を除く第２筒壁部１２のほぼ全面に均等に形成され、且つ孔径を除去しようとする異物（除去を希望する異物）よりも小さくなるように形成される。本実施例の複数の細孔１３は、各細孔１３の孔径を、少なくともノズル噴孔部（複数の噴射孔）の噴孔径よりも小さくすることで、第１燃料流路側から流入する燃料を通過させる間に燃料中に含まれる異物を捕捉する濾過孔として機能する。望ましくは、複数の細孔１３は、隣設する３つの細孔１３の中心が略正三角形に配置されるように形成する。このようにした場合、単位面積当たりの形成可能な細孔の個数を最大にすることができるので、複数の細孔１３を効率よく配置して小型化を可能にすると共に、第２筒壁部１２の強度の低下を防止することが可能となる。

ここで、ＭＨＦ９の第２筒壁部１２の外径は、燃料導入通路６のフィルタ装着孔７の孔径よりも小さくなっている。このため、フィルタ装着孔７の孔壁面と第２筒壁部１２の外周面との間には、内部に第２燃料流路（内部燃料通路）６２が形成される第２筒壁部１２の周囲を取り囲むように円筒状の第３燃料流路（外部燃料通路）６３が形成されている。これにより、第２筒壁部１２に形成される複数の細孔１３は、第２筒壁部１２の内周面よりも内部側に形成される第２燃料流路（内部燃料通路）６２と、第２筒壁部１２の外周面よりも外部側に形成される第３燃料流路６３とを連通する連通孔として機能する。

第２筒壁部１２の閉鎖端側の端部（以下底壁部と呼ぶ）６６は、第２燃料流路６２の図示右端側を閉塞する閉塞部（底部）であり、半球面形状に形成されている。これにより、複数の細孔１３を通過した後の第３燃料流路６３の流路断面積は、底壁部６６の外周において徐々に拡大する。すなわち、ＭＨＦ９の閉鎖端側において、燃料導入通路６の中流部（第３燃料流路６３）の流路断面積が急拡大することを抑制できるので、渦流が発生する等の不具合が抑制され、燃料導入通路６の中流部（第３燃料流路６３）から燃料導入通路６の下流部に向かう燃料流の圧力損失を小さくすることが可能となる。

１個または複数個（例えば３個）のボール１４〜１６は、ＭＨＦ９の第２筒壁部１２よりも柔らかい材料（例えばセラミックスまたは金属材料）により形成されている。これらのボール１４〜１６は、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２の中に移動自在に収納されている。そして、複数個のボール１４〜１６の直径は、ＭＨＦ９の第２筒壁部１２に形成される複数の細孔１３の孔径よりも大きくなっている。また、複数個のボール１４〜１６の直径は、燃料導入通路６よりも燃料流方向の下流側の燃料導入通路４１の通路断面積よりも大きくなっている。

［実施例１の作用］
次に、本実施例のインジェクタの作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。
インジェクタの電磁弁の電磁コイル２２が通電されると、電磁コイル２２およびステータ２４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２４の磁極面側にアーマチャ２１が吸引される。
そして、アーマチャ２１のステータ２４の磁極面側への移動（リフト）に伴って、ボールバルブ２０がオリフィスプレート１８の弁座から離脱して、オリフィスプレート１８の出口側オリフィスが開放される。したがって、圧力制御室５２の内部に充満していた燃料は、圧力制御室５２から出口側オリフィス→燃料排出通路５４→燃料排出通路５５→燃料回収通路５６を経て燃料タンクに戻される。

以上の電磁弁自身の開弁動作に伴って、圧力制御室５２内の燃料圧力（ノズルニードル１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５１内の燃料圧力（ノズルニードル１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５２内の燃料圧力にコイルスプリング３６の付勢力（ノズルニードル１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１がノズルボディ３の弁座（シート面）より離脱するため、複数の噴射孔が開放される。すなわち、燃料噴射ノズルの弁体（ノズルニードル１）が開弁し、コモンレールの内部に蓄圧された高圧燃料がエンジンの各気筒毎の燃焼室内に噴射供給される。よって、エンジンの各気筒毎の燃焼室内への燃料噴射が開始される。

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２２への通電が停止される。すると、アーマチャ２１がコイルスプリング２５の付勢力によってステータ２４の磁極面より遠ざかる方向へ移動し、ボールバルブ２０がオリフィスプレート１８の弁座に押し付けられる。これにより、出口側オリフィスが閉塞されるため、コモンレールから燃料導入通路６、４１、４２、入口側オリフィスを経由して圧力制御室５２内に供給される高圧燃料が圧力制御室５２内に充満する。これに伴って、圧力制御室５２内の燃料圧力が上昇し、圧力制御室５２内の燃料圧力にコイルスプリング３６の付勢力を加えた合力が燃料溜まり室５１内の燃料圧力よりも大きくなると、ノズルニードル１がノズルボディ３の弁座（シート面）に着座するため、複数の噴射孔が閉塞される。すなわち、燃料噴射ノズルの弁体（ノズルニードル１）が閉弁し、エンジンの各気筒毎の燃焼室内への燃料噴射が終了する。

そして、サプライポンプから圧送供給された燃料を蓄圧するコモンレールより分岐する分岐配管からインジェクタに供給される燃料は、インジェクタのインレットポート５に到達する。インレットポート５に到達した燃料は、インジェクタの燃料入口部に相当する燃料導入通路６のフィルタ装着孔７に装着されたＭＨＦ９の開口部６０から第１筒壁部１１の内周側（内部）に形成される第１燃料流路６１に流入する。そして、第１燃料流路６１に流入した燃料は、第１筒壁部１１の下流側に設けられる第２筒壁部１２の内周側（内部）に形成される第２燃料流路６２に流入する。そして、第２燃料流路６２に流入した燃料は、第２筒壁部１２の内周側と外周側とを連通するように、底壁部６６を除く第２筒壁部１２のほぼ全面に均等に形成された複数の細孔１３のうちのいずれかを通過して、第２筒壁部１２の外周側（外部）に形成される第３燃料流路６３に流出する。
そして、第３燃料流路６３に流出した燃料は、燃料導入通路６の下流部、燃料導入通路４１〜４５を経由してインジェクタの各部（燃料溜まり室５１、入口側オリフィス、圧力制御室５２、出口側オリフィス、クリアランス５３、ノズル噴孔部等）に導入（供給）される。
ここで、燃料中に含まれる異物は、細孔１３の入口側、つまりＭＨＦ９の第２筒壁部１２の内周側で捕捉される。ＭＨＦ９の第２筒壁部１２の内周側で捕捉された一部の異物は、燃料の流れにより第２筒壁部１２の端部である底壁部６６へ運ばれ、底壁部６６の内周側に捕集される。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のインジェクタは、インレットポート５から燃料導入通路６、４１〜４５を経て、インジェクタの各部（燃料溜まり室５１、入口側オリフィス、圧力制御室５２、出口側オリフィス、クリアランス５３、ノズル噴孔部等）に導入される燃料中に含まれる異物を除去するフィルタ装置を、インジェクタの燃料入口部に相当する燃料導入通路６のフィルタ装着孔７内に設置している。
そして、フィルタ装置は、一端が開放され、他端が閉塞された有底中空円筒状のＭＨＦ９、およびこのＭＨＦ９のフィルタ本体の中に収納された複数個のボール１４〜１６等によって構成されている。また、ＭＨＦ９のフィルタ本体は、インジェクタのインレットポート５から燃料が流入する第１、第２燃料流路６１、６２を内周側に形成する２つの第１、第２筒壁部１１、１２により構成されている。
そして、ＭＨＦ９の第２筒壁部１２には、少なくともノズル噴孔部（複数の噴射孔）の噴孔径よりも小さい孔径の細孔１３が多数形成されている。これにより、燃料中に含まれる異物がＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２の内周側、特に第２筒壁部１２の内周側に捕捉され、燃料の流れにより底壁部６６の内周側に捕集される。すなわち、細孔１３の孔径よりも大きいサイズの異物がＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２内に捕集される。

ここで、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２の中に収納された複数個のボール１４〜１６は、サプライポンプからインジェクタに供給される燃料の圧力脈動（圧送脈動）や、インジェクタの燃料噴射（複数の噴射孔の開閉）等を受けて、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２の中を不規則に動き回る。
すなわち、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２の中に、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２内を不規則に移動する複数個のボール１４〜１６を収納することにより、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２内に捕集された異物が細孔１３に詰まったり、細孔１３を塞いでしまったりした場合でも、細孔１３に詰まった異物や細孔１３を塞いだ異物、更に、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２内を浮遊している異物を、ＭＨＦ９内を不規則に移動する複数個のボール１４〜１６により粉砕することができる。
なお、サプライポンプからインジェクタに供給される燃料の圧力脈動（圧送脈動）や、インジェクタの燃料噴射（複数の噴射孔の開閉）等を受けて、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２の中を複数個のボール１４〜１６が不規則に動き回るため、ＭＨＦ９に特別な構造を持たせなくても、ＭＨＦ９内を不規則に移動する複数個のボール１４〜１６により異物を粉砕することができる。

これによって、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２に捕集された異物によりＭＨＦ９の細孔１３が詰まったり、あるいはＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２に捕集された異物により細孔１３を塞いだりすることで、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２、特に薄肉の第２筒壁部１２が、この第２筒壁部１２の上流と下流との間に発生する差圧により破損する等の不具合の発生を抑制することができるので、ＭＨＦ９よりも燃料流方向の下流側に設けられる、インジェクタの摺動部（電磁弁のバルブボディ１７の摺動孔の孔壁面とアーマチャ２１のシャフト２７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ニードル１の径大部３３の外周面とノズルボディ３の摺動孔の孔壁面との間に形成される摺動クリアランス）、インジェクタの弁部（電磁弁のボールバルブ２０とオリフィスプレート１８の弁座との間、または燃料噴射ノズルのノズルニードル１のシート部とノズルボディ３のシート面との間）、および燃料噴射ノズルのノズルニードル１の径小部３４の外周面とノズルボディ３の軸方向孔の孔壁面との間に形成されるクリアランス５３に異物が流れ込まなくなる。

ここで、本実施例のインジェクタは、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２で捕捉された異物が細孔１３に詰まったり塞いだりしてしまい、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２、特に薄肉の第２筒壁部１２が上流と下流との差圧により破損しないように、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２の中に収納した複数個のボール１４〜１６により異物を粉砕する構造に加えて、仮にＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２がＭＨＦ９の上流と下流との差圧により破損した場合でも、フィルタ装置を収容する燃料導入通路６よりも燃料流方向の下流側の燃料導入通路４１をボール１４〜１６により塞ぐ構造にして燃料噴射を止める構造を備えている。
すなわち、本実施例のインジェクタは、フィルタ装置を収容する燃料導入通路６よりも燃料流方向の下流側の燃料導入通路４１の通路断面積を、ボール１４〜１６の直径よりも小さくしている。これにより、仮にＭＨＦ９が破損しても、ＭＨＦ９よりも燃料流方向の下流側の燃料導入通路４１を、ＭＨＦ９の中に入れたボール１４〜１６により塞ぐことができるので、上述したように、インジェクタの摺動部や弁部およびクリアランス５３に異物が流れ込まなくなる。
したがって、インジェクタの摺動部や噴射孔が異物による摩耗等で傷付けられたり、また、インジェクタの摺動部や弁部に異物が噛み込んだりするという不具合の発生を抑制することができる。これにより、インジェクタの経時変化（経時劣化：噴射孔の孔径の増大化）が進行したり、インジェクタの摺動不良に伴う動作不良が発生したり、インジェクタが故障（全量噴射）したりする等の不具合の発生を抑制することができる。

図４は実施例２として本発明の主要部の説明に供するもので、インジェクタの燃料入口部に設置されたフィルタ装置を示した図である。

本実施例のＭＨＦ９は、インジェクタのインレットポート５から燃料が流入する第１、第２燃料流路６１、６２を内周側に形成する２つの中空円筒形状の第１、第２筒壁部１１、１２を有している。
そして、ＭＨＦ９の第２筒壁部１２には、少なくともノズル噴孔部（複数の噴射孔）の噴孔径よりも小さい孔径の細孔１３が多数形成されている。これにより、燃料中に含まれる異物がＭＨＦ９の第２筒壁部１２の内周側に捕捉され、燃料の流れにより底壁部６６の内周側に捕集される。すなわち、細孔１３の孔径よりも大きいサイズの異物がＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２内に捕集される。

第１筒壁部１１は、その開放端側に、ボール１４〜１６の直径よりも小さくなるように第１燃料流路６１の流路断面積を絞る絞り部６４を有している。この絞り部６４には、第１燃料流路６１の流路断面積を小さくする側に突出した環状の内周突起６５が形成されている。
第２筒壁部１２は、その閉鎖端側（第２燃料流路６２の図示右端側）を閉塞する底壁部６６を有している。
複数個のボール１４〜１６は、ＭＨＦ９の絞り部６４と底壁部６６との間の空間内に移動自在に収納されている。
以上のように、本実施例のインジェクタにおいては、実施例１の効果に加えて、ＭＨＦ９の第１筒壁部１１の開放端側に設けられた絞り部６４（内周突起６５）とＭＨＦ９の第２筒壁部１２の閉塞端側に設けられた底壁部６６との間の空間内、つまりＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２内に複数個のボール１４〜１６を閉じ込めることができる。

［変形例］
本実施例では、本発明のフィルタ装置を、燃料噴射弁（インジェクタ）の燃料入口部に相当する燃料導入通路（流体通路）６内に設置しているが、本発明のフィルタ装置を、燃料噴射弁（インジェクタ）の燃料導入通路（流体通路）４１〜４５内に設置しても良い。また、本発明のフィルタ装置を、サプライポンプ等の燃料噴射装置（燃料噴射機器）の燃料通路内に設置しても良い。また、本発明のフィルタ装置を、流体制御弁または流体制御装置の流体通路内に設置しても良い。

なお、内部にフィルタ装置を収納する燃料導入通路６よりも燃料流方向の下流側の燃料導入通路４１〜４５に、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２の中に収容されるボール１４〜１６の直径よりも小さくなるように通路断面積を絞る絞り部を設けても良い。また、燃料導入通路４１の通路断面積を、ボール１４〜１６の直径よりも大きくして、この燃料導入通路４１よりも燃料流方向の下流側の燃料導入通路４３〜４５のうちのいずれか、および燃料導入通路４２の通路断面積を、ボール１４〜１６の直径よりも小さくしても良い。
また、内部に燃料導入通路４４が形成された円環状のチップパッキン３１を設けなくても良い。
また、ＭＨＦ９の第１、第２筒壁部１１、１２の中に移動自在に収納されるボール１４〜１６の個数を、１個だけにしても構わないし、２個以上にしても構わない。

１ ノズルニードル
２ コマンドピストン
３ ノズルボディ
４ ロアボディ
６ 燃料導入通路（流体通路）
７ フィルタ装着孔
９ ＭＨＦ（マルチホールフィルタ、フィルタ本体）
１１ ＭＨＦ（フィルタ本体）の第１筒壁部（筒部）
１２ ＭＨＦ（フィルタ本体）の第２筒壁部（筒部）
１３ ＭＨＦ（フィルタ本体）の細孔（出口部）
１４ ボール（異物破砕用セラミックボール）
１５ ボール（異物破砕用セラミックボール）
１６ ボール（異物破砕用セラミックボール）
４１ 燃料導入通路（フィルタよりも燃料流方向の下流側の流体通路）
４２ 燃料導入通路（フィルタよりも燃料流方向の下流側の流体通路、分岐通路）
４３ 燃料導入通路（フィルタよりも燃料流方向の下流側の流体通路、分岐通路）
４４ 燃料導入通路（フィルタよりも燃料流方向の下流側の流体通路）
４５ 燃料導入通路（フィルタよりも燃料流方向の下流側の流体通路）
６０ ＭＨＦ（フィルタ本体）の開口部（入口部）
６１ ＭＨＦ（フィルタ本体）の第１燃料流路（流体流路）
６２ ＭＨＦ（フィルタ本体）の第２燃料流路（流体流路）
６３ ＭＨＦ（フィルタ本体）の第３燃料流路（流体通路）
６４ ＭＨＦ（フィルタ本体）の絞り部
６６ ＭＨＦ（フィルタ本体）の底壁部（底部）

Claims (5)

1. 複数の細孔が形成された有底筒状のフィルタを流体通路内に設置したフィルタ装置において、
   前記フィルタの中に移動自在に収納されたボールを備えており、
   前記フィルタは、その閉塞端側に底部を有すると共に、内部に流体流路が形成された筒部を有しており、
   前記筒部は、前記ボールの直径よりも小さくなるように前記流体流路の流路断面積を絞る絞り部を有しており、
   前記ボールは、前記底部と前記絞り部との間の空間内に移動自在に収納されていることを特徴とするフィルタ装置。
2. 請求項１に記載のフィルタ装置において、
   前記ボールは、その直径が、前記複数の細孔の孔径よりも大きいことを特徴とするフィルタ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のフィルタ装置において、
   前記ボールは、前記フィルタよりも柔らかい材料により形成されていることを特徴とするフィルタ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載のフィルタ装置において、
   前記流体通路は、前記フィルタよりも流体流方向の下流側の通路断面積を、前記ボールの直径よりも小さくしたことを特徴とするフィルタ装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載のフィルタ装置を燃料導入通路内に設置した燃料噴射装置。
   

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