JP2006017040A

JP2006017040A - ディーゼル燃料フィルタと該ディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路

Info

Publication number: JP2006017040A
Application number: JP2004196395A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ikeda; 晃浩池田; Hiroyuki Kawahara; 博幸河原; Manabu Fujii; 学藤井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2006-01-19
Also published as: CN1715636A; EP1612397A2

Abstract

【課題】低温時の燃料ワックスによるフィルタエレメントの詰まりを防止できる、ディーゼル燃料フィルタ、および、該ディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路の提供。
【解決手段】燃料還流通路５に還流バルブ８と逆止弁９を設けたディーゼル燃料フィルタ７および該ディーゼル燃料フィルタ７を含む燃料経路であって、燃料還流通路５における還流バルブ８と逆止弁９の配置順序を、燃料還流通路５における還流燃料の流れ方向に逆止弁９、還流バルブ８の順としたディーゼル燃料フィルタ７、および該ディーゼル燃料フィルタ７を含む燃料経路。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼル燃料フィルタと該ディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路に関し、とくに、フィルタの燃料ワックスによる詰まりを防止できる、ディーゼル燃料フィルタと該ディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路に関する。

特開２００２−２５６９９５号公報は、図７に示すように、ディーゼル燃料フィルタを含む従来の燃料経路構成を示している。該燃料経路は、燃料タンク１から燃料噴射ポンプ２への送り通路３と、燃料噴射ポンプ２から燃料タンク１への燃料リターン通路４と、リターン通路４から送り通路３に燃料を還流させる還流通路５とを有する。送り通路３の途中には、燃料圧送ポンプ６、燃料フィルタ７が設けられ、燃料フィルタ７は燃料中の異物を濾過する。還流通路５には、還流燃料の流れ方向に還流バルブ８、逆止弁９が順に設けられている。
特開２００３−２９３８８４号公報は、図６に示すように、燃料フィルタ７のハウジング１０内に、フィルタエレメント１１、還流通路５の少なくとも一部、還流バルブ８、逆止弁９を設けた燃料フィルタ７を開示している。還流通路５には、図７の場合と同様、還流燃料の流れ方向に還流バルブ８、逆止弁９が順に設けられている。燃料の流れの経路としては、図７と同じである。
図６、図７の何れの燃料経路および燃料フィルタ７においても、燃料の温度をバイメタル式の還流バルブ８が感知し、燃料の温度が低い時は還流バルブ８が開になり、燃料リターン通路４を流れる温まった燃料が送り通路３に流れる。これによって、送り通路３を流れる低温の燃料の温度が上がり、フィルタエレメント１１に捕捉されているワックスが溶融し、ワックスによるフィルタエレメント１１の目詰まりが防止される。燃料の温度が高くなると、還流バルブ８が閉となり、燃料リターン通路４を流れる燃料は全量が燃料タンク１へと戻る。これを繰り返しているうちに、燃料系の温度が上がって安定し、還流バルブ８が閉となる（還流燃料による、送り燃料の温めがオフとなる）。
特開２００２−２５６９９５号公報特開２００３−２９３８８４号公報

しかし、従来のディーゼル燃料フィルタおよび燃料経路では、逆止弁９の還流燃料流れ方向上流側に還流バルブ８が配置されているため、還流バルブ８が閉じ後、逆止弁９が閉じたままで、斜線部（逆止弁９と還流バルブ８の間の、還流通路５）には温かい燃料が残り、燃料タンク１からワックスを含む低温燃料がハウジング１０内に流入しても、還流バルブ８に触れることはなくフィルタエレメント１１へと流れ、還流バルブ８はすぐには開とならない。しかも、還流バルブ８はリターン通路４の温かい燃料に連通しているので、還流バルブ８は開となりにくい。したがって、還流バルブ８の開閉が、燃料フィルタ７内部の燃料温度変化にレスポンス良く追従できない。その結果、還流バルブ８が閉じ後、フィルタエレメント１１にワックスが詰まり、フィルタ出口負圧が増大し（図５の特性Ａのように、高負圧となり）、車両の走行が不良となるという課題が生じる。

本発明の目的は、低温時の燃料ワックスによるフィルタエレメントの詰まりを防止できる、ディーゼル燃料フィルタ、および、該ディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路を提供することにある。

上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明はつぎの通りである。
（１）燃料還流通路に還流バルブと逆止弁を設けたディーゼル燃料フィルタであって、前記燃料還流通路における前記還流バルブと前記逆止弁の配置順序を、前記燃料還流通路における還流燃料の流れ方向に逆止弁、還流バルブの順としたディーゼル燃料フィルタ。
（２）燃料還流通路に還流バルブと逆止弁を設けたディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路であって、前記燃料還流通路における前記還流バルブと前記逆止弁の配置順序を、前記燃料還流通路における還流燃料の流れ方向に逆止弁、還流バルブの順としたディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路。
（３）ハウジングと、該ハウジング内に配置されたフィルタエレメントと、前記ハウジング内で前記フィルタエレメントの下方に形成されているスペースと、少なくとも一部が前記スペースに配置された燃料還流通路と、該燃料還流通路に設けられた還流バルブと逆止弁とを有するディーゼル燃料フィルタであって、前記燃料還流通路における前記還流バルブと前記逆止弁の配置順序を、前記燃料還流通路における還流燃料の流れ方向に逆止弁、還流バルブの順としたディーゼル燃料フィルタ。
（４）ハウジングと、該ハウジング内に配置されたフィルタエレメントと、前記ハウジング内で前記フィルタエレメントの下方に形成されているスペースと、少なくとも一部が前記スペースに配置された燃料還流通路と、該燃料還流通路に設けられた還流バルブと逆止弁とを有するディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路であって、前記燃料還流通路における前記還流バルブと前記逆止弁の配置順序を、前記燃料還流通路における還流燃料の流れ方向に逆止弁、還流バルブの順としたディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路。

上記（１）のディーゼル燃料フィルタ、上記（２）のディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路、上記（３）のディーゼル燃料フィルタ、上記（４）のディーゼル燃料フィルタの何れにおいても、燃料還流通路における逆止弁、還流バルブの配置順序を、還流燃料の流れ方向に逆止弁、還流バルブの順としたので、還流バルブは逆止弁より下流側（送り通路側）にあり、還流バルブが閉じた後も、還流バルブは常にディーゼル燃料フィルタ内の燃料（送り側の燃料）に触れることができ、送り側の燃料の温度変化にレスポンス良く反応することができる。その結果、還流バルブが閉じ後、送り側の燃料が低温の時は、還流バルブは燃料温度を感知して速やかに開き、還流燃料を流して送り側の低温の燃料の温度を上げて燃料中のワックスを溶融し、ワックスによるフィルタエレメントの詰まりを防止することができる。

以下に、本発明のディーゼル燃料フィルタ、および該ディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路を、図１〜図５を参照して説明する。図１〜図５中、図６、図７に示した従来のディーゼル燃料フィルタおよび該ディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路と同じ部品には、図６、図７の部品と同じ符号を付してある。

本発明のディーゼル燃料フィルタ７を含む燃料経路１２は、図４に示すように、燃料タンク１から燃料噴射ポンプ２への送り通路３と、燃料噴射ポンプ２から燃料タンク１への燃料リターン通路４と、リターン通路４から送り通路３に燃料を還流させる還流通路５とを有する。送り通路３の途中には、燃料圧送ポンプ６、燃料フィルタ７（のフィルタエェメント１１）が設けられ、燃料フィルタ７は燃料中の異物を濾過する。還流通路５は、燃料を、リターン通路４から送り通路３の燃料圧送ポンプ６と燃料圧送ポンプ６より下流の燃料フィルタ７との間の部分（合流点１５）に還流させる。送り通路３における燃料の流れ方向は、燃料タンク１から燃料噴射ポンプ２に向かう方向であり、リターン通路４における燃料の流れ方向は、燃料噴射ポンプ２から燃料タンク１に向かう方向であり、還流通路５における燃料の流れ方向は、リターン通路４から送り通路３に向かう方向である。還流通路５には、還流燃料の流れ方向に還流バルブ８、逆止弁９が、逆止弁９、還流バルブ８の順で、設けられている。本発明における還流バルブ８、逆止弁９の配置順序は、図６、図７における従来の、還流バルブ８、逆止弁９の配置順序と逆である。

本発明のディーゼル燃料フィルタ７は、図１〜図３に示すように、ハウジング１０と、ハウジング１０内に設けられた、燃料送り通路３の一部、該燃料送り通路３の一部に設けられたフィルタエレメント１１、還流通路５の少なくとも一部、還流バルブ８、逆止弁９を有している。還流通路５は、ハウジング１０外のリターン通路４の燃料を、ハウジング１０内の燃料送り通路３の一部の、燃料圧送ポンプ６と燃料圧送ポンプ６より下流の燃料フィルタ７との間の部分（合流点１５）に還流させる。送り通路３における燃料の流れ方向は、燃料タンク１から燃料噴射ポンプ２に向かう方向であり、リターン通路４における燃料の流れ方向は、燃料噴射ポンプ２から燃料タンク１に向かう方向であり、還流通路５における燃料の流れ方向は、リターン通路４から送り通路３に向かう方向である。還流通路５には、図４の場合と同様、還流燃料の流れ方向に逆止弁９、還流バルブ８が、逆止弁９、還流バルブ８の順で、設けられている。本発明における逆止弁９、還流バルブ８の配置順序は、図６、図７における、従来の、還流バルブ８、逆止弁９の配置順序と逆である。

ハウジング１０内にフィルタエレメント１１が配置され、ハウジング１０内の、フィルタエレメント１１の下方には燃料が流れるスペースが設けられ、このスペースに還流通路５の通路壁が設けられ、還流通路５の通路壁の内部に、還流バルブ８、逆止弁９が設けられる。還流通路５は、還流燃料の流れ方向の、下流側端で開口していて、ハウジング１０内の燃料送り通路３の一部の、燃料圧送ポンプ６とフィルタエレメント１１との間の部分（合流点１５）に連通し、合流している。

還流バルブ８は、送り通路３を流れる燃料の温度が低い時には開いて、リターン通路４を流れる温まっている（エンジン側からの戻りの燃料のため、温まっている）燃料の一部を送り通路３の低温の燃料に合流させて、フィルタエレメント１１より上流側で、燃料タンク１からの低温燃料の温度を上げ、低温で析出したワックスがフィルタエレメント１１に詰まらないようにし、送り通路３を流れる燃料の温度が低い時には閉じて、リターン通路４を流れる温まっている燃料を、全量、燃料タンク１側に戻すように、開閉するバルブである。

図１、図２は、還流バルブ８がバイメタル８Ａからなる場合を示し、バイメタル８Ａが接している燃料の温度が低い時は、還流通路５を開く側に曲がり、バイメタル８Ａが接している燃料の温度が高くなると、還流通路５を閉じる側に曲がる。ただし、還流バルブ８はバイメタルからなるものに限られるものではない。
還流バルブ８は、図３に示すように、還流通路５に配置された燃料温度センサ８Ｂと電磁弁８Ｃの組み合わせであってもよい。燃料温度センサ８Ｂを電磁弁８Ｃより送り通路３側に配置して、燃料温度センサ８Ｂが送り通路３の燃料の温度を感知できるようにする。燃料温度センサ８Ｂが送り通路３の燃料の温度が低温と感知した時には電磁弁８Ｃが開き、燃料温度センサ８Ｂが送り通路３の燃料の温度が高いと感知した時には電磁弁８Ｃが閉じるように設定しておく。

逆止弁９は、燃料がリターン通路４から送り通路３に流れるのは許すが、燃料が送り通路３からリターン通路４に流れるのは止める、一方向弁である。逆止弁９は、還流通路５内を燃料が逆流するのを防止する。
フィルタエレメント１１は、燃料中の異物、塵埃などを捕捉する。低温時、燃料の軽油にワックスが析出すると、フィルタエレメント１１に捕捉されて目詰まりを生じるおそれがあるが、燃料低温時には還流バルブ８が開くので、フィルタエレメント１１のワックスによる目詰まりはなくなる。

燃料圧送ポンプ６は、燃料系に燃料を充填する時にディーゼル燃料フィルタ７部位にまで燃料を吸引するためのもので、いったん燃料を充填した後は使用する必要がない。
ディーゼル燃料フィルタ７は、燃料に水が含まれている場合にそれを検知する検知装置（水がハウジング１０内の下部に溜まった時に浮き上がる浮き）１３と、溜まった水を抜く配管への接続部となる水抜き部１４を備えていてもよい。

つぎに、本発明の作用・効果を説明する。
本発明のディーゼル燃料フィルタ７および該ディーゼル燃料フィルタ７を含む燃料経路では、燃料還流通路５における逆止弁９、還流バルブ８の配置順序を、還流燃料の流れ方向に逆止弁９、還流バルブ８の順としたので、還流バルブ８が閉じた後も、還流バルブ８は常にディーゼル燃料フィルタ７内の燃料に触れることができ、送り側の燃料の温度変化にレスポンス良く反応することができる。還流バルブ８とリターン通路４との間に逆止弁９があるので、還流バルブ８が閉じて還流通路５を還流燃料が流れない状態では、還流バルブ８はリターン通路４を流れる温かい燃料に接触せず、温かい燃料の影響を受けない。その結果、還流バルブ８が閉じ後、送り側の燃料が低温の時（低温になった時を含む）は、還流バルブ８は、（リターン通路４の温かい燃料の影響をほとんど受けることなく）送り側の燃料の温度を感知して速やかに開くことができ、還流バルブ８が開くと同時に、リターン通路４からの温かい還流燃料を送り通路３に流して送り側の低温の燃料の温度を上げ、燃料ワックスを溶融し、ワックスによるフィルタエレメント１１の詰まりを防止することができる。

図６、図７の従来と比較すると、従来は、燃料還流通路５における還流バルブ８、逆止弁９の配置順序が、還流燃料の流れ方向に還流バルブ８、逆止弁９の順のため、還流バルブ８閉時には、還流バルブ８と逆止弁９との間に温かい燃料が残っていて、還流バルブ８が送り側の低温燃料に反応しにくく、還流通路５の壁を通しての熱伝導により還流バルブ８周辺の燃料の温度が下がってそれに反応して還流バルブ８が開くには時間がかかる。したがって、還流バルブ８の閉後の開きのレスポンスが悪く、送り側の燃料温度が上がるのに時間がかかる。その結果、送り側の燃料にワックスが析出し、それがフィルタエレメント１１の詰まりを生じると、フィルタエレメント１１の燃料負圧が高負圧となり、燃料噴射に悪影響を与え、場合によっては走行不良を生じる。
これに対し、本発明では、燃料還流通路５における逆止弁９、還流バルブ８の配置順序を、還流燃料の流れ方向に逆止弁９、還流バルブ８の順で、従来と逆の関係にあるので、還流バルブ８が閉じた後も、還流バルブ８は送り側の燃料と接触でき、送り側の燃料の温度変化にレスポンス良く反応し、低温の時にはすぐ開いて、送り側の燃料の温度を上げる。その結果、走行不良を生じない。

図５は、図６、図７の従来品と、図１〜図４の本発明品のそれぞれの、燃料ヒータ付車の、４０ｋｍ／ｈ定常における低温試験結果（フィルタ出口圧の時間変化）を示している。
従来品では、図５のＡのように、還流バルブ８が閉じた後、フィルタエレメント１１にワックスが詰まり、フィルタ出口負圧が増大し（高負圧となり）、走行不能に至った。
これに対し、本発明品では、図５の特性Ｂのように、還流バルブ８が一度閉じた後も、送り側の燃料の温度変化にレスポンス良く反応し、還流バルブ８のオン・オフが繰り返され、問題なく走行できた。

本発明のディーゼル燃料フィルタの還流バルブ近傍の簡略化した断面図である。本発明のディーゼル燃料フィルタの断面図である。本発明のディーゼル燃料フィルタの、もう一例の還流バルブ近傍の簡略化した断面図である。本発明の、ディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路の、簡略化した系統図である。本発明のディーゼル燃料フィルタおよび該ディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路と、従来のディーゼル燃料フィルタおよびそのディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路との、低温試験結果（フィルタ出口圧の時間変化）の比較を示すグラフである。従来のディーゼル燃料フィルタの還流バルブ近傍の簡略化した断面図である。従来の、ディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路の、簡略化した系統図である。

符号の説明

１燃料タンク
２燃料噴射ポンプ
３（燃料）送り通路
４（燃料）リターン通路
５（燃料）還流通路
６燃料圧送ポンプ
７ディーゼル燃料フィルタ（単に、燃料フィルタともいう）
８（燃料）還流バルブ
９逆止弁
１０ハウジング
１１フィルタエレメント
１２燃料経路
１３水検知装置
１４水抜き部
１５合流点

Claims

燃料還流通路に還流バルブと逆止弁を設けたディーゼル燃料フィルタであって、前記燃料還流通路における前記還流バルブと前記逆止弁の配置順序を、前記燃料還流通路における還流燃料の流れ方向に逆止弁、還流バルブの順としたディーゼル燃料フィルタ。
燃料還流通路に還流バルブと逆止弁を設けたディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路であって、前記燃料還流通路における前記還流バルブと前記逆止弁の配置順序を、前記燃料還流通路における還流燃料の流れ方向に逆止弁、還流バルブの順としたディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路。
ハウジングと、該ハウジング内に配置されたフィルタエレメントと、前記ハウジング内で前記フィルタエレメントの下方に形成されているスペースと、少なくとも一部が前記スペースに配置された燃料還流通路と、該燃料還流通路に設けられた還流バルブと逆止弁とを有するディーゼル燃料フィルタであって、前記燃料還流通路における前記還流バルブと前記逆止弁の配置順序を、前記燃料還流通路における還流燃料の流れ方向に逆止弁、還流バルブの順としたディーゼル燃料フィルタ。
ハウジングと、該ハウジング内に配置されたフィルタエレメントと、前記ハウジング内で前記フィルタエレメントの下方に形成されているスペースと、少なくとも一部が前記スペースに配置された燃料還流通路と、該燃料還流通路に設けられた還流バルブと逆止弁とを有するディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路であって、前記燃料還流通路における前記還流バルブと前記逆止弁の配置順序を、前記燃料還流通路における還流燃料の流れ方向に逆止弁、還流バルブの順としたディーゼル燃料フィルタを含む燃料経路。