JP2011094560A - 建設機械の燃料管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料フィルタを交換した際に、異物が混入された燃料がエンジンに供給されるのを防ぎ、これによって該エンジンの損傷を防止できるようにする建設機械の燃料管理システムを提供する。
【解決手段】エンジン１１と、該エンジン１１に供給する燃料を蓄える燃料タンク１２と、該燃料タンク１２内の燃料を前記エンジン１１に向けて送り出す燃料ポンプ１３と、前記エンジン１１と前記燃料タンク１２の間を連結している送油管１４,１６に配設された燃料フィルタ１５,１７とを備える建設機械の燃料管理システムにおいて、燃料ポンプ１３からエンジン１１に向けて送り出された燃料の流れを燃料フィルタ１７とエンジン１１との間で遮断し、かつ、燃料を燃料フィルタ１７の上流側に戻して循環させる切換可能なバイパス手段２９を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は建設機械の燃料管理システムに関するものであり、特に、油圧ショベル等の建設機械において燃料を浄化する燃料フィルタを交換した直後に運転をする際、エンジンに異物(「コンタミ」とも言う)が侵入するのを防止することができる建設機械の燃料管理システムに関するものである。

従来、自動車や建設機械等においては、例えば異物が混入した燃料をエンジンにそのまま供給してしまうと、該異物によってエンジンが損傷を受けやすく、エンジン故障を引き起こす原因となる。このため、エンジンに燃料を供給する燃料供給装置では、エンジンの燃料供給ラインにおいて、燃料中に混入した異物を除去する燃料フィルタが一般に設けられている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、図３に示すように、従来の燃料供給装置では、エンジン１１に供給する燃料を蓄える燃料タンク１２と、該燃料タンク１２内の燃料を前記エンジン１１に向けて送り出す燃料ポンプ１３と、前記燃料タンク１２と前記燃料ポンプ１３の間を連結している上流側送油管１４に配設された燃料プレフィルタ１５と、前記エンジン１１と前記燃料ポンプ１３の間を連結している下流側送油管１６に配設された燃料メインフィルタ１７と、前記エンジン１１と前記燃料ポンプ１３の間を連結しているリターン油管１８に設けられ、該エンジン１１から該リターン油管１８を通って前記燃料タンク１２に戻る余剰燃料を冷却する水冷式の燃料クーラ１９とを備えている。

そして、この燃料供給装置は、前記燃料ポンプ１３が駆動されると、燃料が前記燃料タンク１２から吸引され、該燃料が燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７を通った後、前記エンジン１１に供給されるようになっている。これにより、前記燃料プレフィルタ１５及び前記燃料メインフィルタ１７で燃料が濾過され、異物が取り除かれた清浄な燃料を前記エンジン１１に供給することができる。

ところで、このような燃料供給装置では、燃料中に混入している異物を捕捉した燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７を定期的に新しいものと交換を必要とする。この場合、前記エンジン１１及び前記燃料ポンプ１３を停止し、該燃料プレフィルタ１５及び該燃料メインフィルタ１７の交換作業を行った後に再び駆動するようにしている。

特表２００２−５０６５０１号公報。

上述したように、従来の燃料供給装置では、燃料中に混入している異物を捕捉した燃料プレフィルタ及び燃料メインフィルタを定期的に新しいものと交換をする場合、エンジン及び燃料ポンプを停止し、各フィルタの交換作業を行った後、燃料ポンプを駆動して燃料を該燃料プレフィルタ及び該燃料メインフィルタを介してエンジンに供給するようにしている。このため、特に燃料メインフィルタの交換時に、該燃料メインフィルタの周辺で燃料内に異物が混入され、該燃料がそのままエンジン等に供給されてしまい、結果的にエン
ジンの損傷を招くといった事態を引き起こす問題があった。

そこで、燃料フィルタを交換した際に、異物が混入された燃料がエンジンに供給されるのを防ぎ、これによって該エンジンの損傷を防止できるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、エンジンと、該エンジンに供給する燃料を蓄える燃料タンクと、該燃料タンク内の燃料を前記エンジンに向けて送り出す燃料ポンプと、前記エンジンと前記燃料タンクの間を連結している送油管に配設された燃料フィルタとを備える建設機械の燃料管理システムにおいて、前記燃料ポンプから前記エンジンに向けて送り出された燃料の流れを前記燃料フィルタと前記エンジンとの間で遮断し、かつ、該燃料を前記燃料フィルタの上流側に戻して循環させる切換可能なバイパス手段を設けた建設機械の燃料管理システムを提供する。

この構成によれば、燃料フィルタを交換した際、該燃料フィルタの交換により異物が混入した虞のある燃料が、エンジンと燃料フィルタの間からなくなるのに必要な時間が経過するまでバイパス手段を開にし、燃料を燃料フィルタの上流側にバイパスさせて送り、該燃料フィルタを通って循環するようにして流す。これにより、エンジンと燃料フィルタとの間に残留していた異物混入の虞がある燃料は、この環により交換後の燃料フィルタを通って浄化される。また、このとき燃料フィルタの交換によって送油管内に侵入していたエアも抜くことができる。一方、上記時間が経過した後、バイパス手段を閉にして燃料をエンジン側に流すと、エンジンに向けて供給される燃料は、循環により交換後の燃料フィルタを通過して濾過された清浄な燃料だけがエンジンに供給されることになる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の建設機械の燃料管理システムにおいて、上記バイパス手段は、上記燃料フィルタと上記エンジンとの間の上記送油管に設けられ、該燃料フィルタを通って前記エンジンに流れる燃料を遮断する開閉可能なエンジン側開閉弁と、該エンジン側開閉弁と前記燃料フィルタの間で前記送油管から分岐して設けられ、該燃料フィルタを通った前記燃料を該燃料フィルタの上流側にバイパス案内するバイパス用油管と、該バイパス用油管を通ってバイパスする燃料を遮断する開閉可能なバイパス側開閉弁とを有する建設機械の燃料管理システムを提供する。

この構成によれば、燃料フィルタを交換した際、異物が混入した虞のある燃料がエンジンと燃料フィルタの間からなくなるのに必要とされる時間が経過するまで、エンジン側開閉弁を閉じ、かつ、バイパス側開閉弁を開くと、エンジンと燃料フィルタとの間に残留していた燃料がバイパス用油管を通って燃料フィルタの上流側に送られ、再び該燃料フィルタを通って循環するように流される。これにより、エンジンと燃料フィルタとの間に残留していた燃料は、交換後の燃料フィルタを通って浄化される。また、上記時間が経過した後、バイパス側開閉弁を閉じ、かつ、エンジン側開閉弁を開にして燃料をエンジン側に流すと、エンジンに向けて供給される燃料は交換後の燃料フィルタを通った異物混入の虞がない清浄な燃料だけがエンジンに供給される。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の建設機械の燃料管理システムにおいて、上記バイパス手段は、上記エンジンと上記燃料フィルタの間で上記送油管から分岐して設けられ、該燃料フィルタを通った上記燃料を該燃料フィルタの上流側にバイパス案内するバイパス用油管と、該バイパス用油管が前記送油管から分岐する箇所に対応して設けられ、前記燃料フィルタを通った燃料を前記エンジン側に流す燃料供給態様と前記バイパス用油管側に流す燃料バイパス態様の何れか一方に択一的に切換可能な態様切換弁とを有する建設機械の燃料管理システムを提供する。

この構成によれば、燃料フィルタを交換した際、異物が混入された燃料がエンジンと燃料フィルタの間からなくなるのに必要とされる時間が経過するまで、態様切換弁の選択を燃料バイパス態様側に切り換えると、エンジンと燃料フィルタとの間に残留していた燃料がバイパス用油管を通って燃料フィルタの上流側に送られ、再び該燃料フィルタを通って循環するように流される。これにより、エンジンと燃料フィルタとの間に残留していた燃料は、交換後の燃料フィルタを通って浄化される。また、上記時間が経過した後、態様切換弁の選択を燃料供給態様側に切り換えて燃料をエンジン側に流すと、エンジンに向けて供給される燃料は交換後の燃料フィルタを通った異物混入の虞がない清浄な燃料だけがエンジンに供給される。

請求項１記載の発明は、燃料を浄化する燃料フィルタを交換した直後に運転をする際、エンジンに燃料と共に異物が侵入するのを防ぐことができるので、エンジンの損傷を確実に防止することができるという効果が期待される。

請求項２記載の発明は、エンジン側開閉弁の開閉操作とバイパス側開閉弁の開閉操作とにより、燃料フィルタを交換した際に異物が混入された燃料がエンジンに供給されるのを防ぐことができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、切換操作の簡略化が図れるという効果が期待される。

請求項３記載の発明は、態様切換弁による態様切換操作により、燃料フィルタを交換した際に異物が混入された燃料がエンジンに供給されるのを防ぐことができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、切換操作の簡略化が図れるという効果が期待される。

本発明の第１実施例として示す建設機械の燃料管理システムを適用した燃料供給装置の構成図。 本発明の第２実施例として示す建設機械の燃料管理システムを適用した燃料供給装置の構成図。 従来における燃料供給装置の構成図。

本発明は、燃料フィルタを交換した際に、異物が混入された燃料がエンジンに供給されるのを防ぎ、これによって該エンジンの損傷を防止できるようにするという目的を達成するために、エンジンと、該エンジンに供給する燃料を蓄える燃料タンクと、該燃料タンク内の燃料を前記エンジンに向けて送り出す燃料ポンプと、前記エンジンと前記燃料タンクの間を連結している送油管に配設された燃料フィルタとを備える建設機械の燃料管理システムにおいて、前記燃料ポンプから前記エンジンに向けて送り出された燃料の流れを前記燃料フィルタと前記エンジンとの間で遮断し、かつ、該燃料を前記燃料フィルタの上流側に戻して循環させる切換可能なバイパス手段を設けたことにより実現した。

以下、本発明の建設機械の燃料管理システムについて、好適な実施例を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施例として示す燃料管理システムを適用した燃料供給装置の構成図で、該燃料供給装置は例えば油圧ショベルに適用される。

同図において、燃料供給装置は、エンジン１１と、該エンジン１１に供給する燃料を蓄
える燃料タンク１２と、該燃料タンク１２内の燃料を前記エンジン１１に向けて送り出す燃料ポンプ１３と、前記燃料タンク１２と前記燃料ポンプ１３の間を連結している上流側送油管１４に配設された濾過手段としての燃料プレフィルタ１５と、前記エンジン１１と前記燃料ポンプ１３の間を連結している下流側送油管１６に配設された濾過手段としての燃料メインフィルタ１７と、前記エンジン１１と前記燃料タンク１２の間を連結しているリターン油管１８に設けられ、該エンジン１１から該リターン油管１８を通って前記燃料タンク１２に戻る余剰燃料を冷却する水冷式の燃料クーラ１９とを備えている。

また、前記上流側送油管１４には、前記燃料タンク１２と前記燃料プレフィルタ１５の間に、該上流側送油管１４内を流れる燃料を遮断可能な燃料タンク側開閉弁２０を設けている。該燃料タンク側開閉弁２０は、燃料プレフィルタ１５と燃料メインフィルタ１７を交換する際に上流側送油管１４を流れる燃料を遮断し、燃料タンク１２側に燃料が逆流するのを防止する。

一方、前記下流側送油管１６には、エンジン側開閉弁２１とバイパス用油管２２とバイパス側開閉弁２３が設けられている。該エンジン側開閉弁２１は、前記燃料メインフィルタ１７と前記エンジン１１の間に配設されており、該燃料メインフィルタ１７を通って該エンジン１１に流れる燃料を遮断する開閉可能な開閉弁である。前記バイパス用油管２２は、一端側が該エンジン側開閉弁２１と該燃料メインフィルタ１７との間で、該下流側送油管１６から分岐し、他端側が前記燃料ポンプ１３と前記燃料プレフィルタ１５との間で前記上流側送油管１４に連結して配設されており、該燃料メインフィルタ１７を通った前記燃料をバイパスさせて燃料ポンプ１３の上流側に戻す油管である。バイパス側開閉弁２３は、該バイパス用油管２２に配設されており、該バイパス用油管２２を通って前記燃料ポンプ１３の上流側に戻る燃料を遮断する開閉可能な開閉弁である。

すなわち、前記エンジン側開閉弁２１と前記バイパス用油管２２と前記バイパス側開閉弁２３は、前記燃料ポンプ１３から前記エンジン１１に向けて送り出された燃料を該エンジン１１の方向に送らず、バイパスさせて前記燃料ポンプ１３の上流側に戻し、これによって燃料ポンプ１３から燃料メインフィルタ１７を通って再び燃料ポンプ１３に戻る燃料循環路を形成するための切換可能なバイパス手段２４を構成している。そして、燃料メインフィルタ１７を通った燃料をバイパス用油管２２の方向に送らず、直接前記エンジン１１に供給するようにするときには、エンジン側開閉弁２１は開で、バイパス側開閉弁２３は閉とされる。反対に、燃料をバイパス用油管２２側に送って燃料ポンプ１３の上流側に戻し、燃料の循環を行わせて前記エンジン１１に燃料を供給しないようにするときには、エンジン側開閉弁２１は閉で、バイパス側開閉弁２３は開に切り換えられる。

次に、第１実施例の構成における燃料供給装置の動作について説明する。

（１）通常運転時；
燃料タンク側開閉弁２０及びエンジン側開閉弁２１は共に開で、バイパス側開閉弁２３は閉に保持される。そして、燃料ポンプ１３が駆動されると、燃料が燃料タンク１２から吸引され、該燃料が燃料プレフィルタ１５、燃料メインフィルタ１７を介してエンジン１１に供給される。これにより、燃料は燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７で濾過され、異物が取り除かれて清浄な燃料をエンジン１１に供給することができる。また、エンジン１１での余剰燃料はリターン油管１８を通り、かつ、途中の燃料クーラ１９で冷却されて燃料タンク１２に戻される。

（２）燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７を交換する時；
燃料タンク側開閉弁２０及びエンジン側開閉弁２１を共に閉、バイパス側開閉弁２３を開に操作した状態でフィルタ交換を行う。

（３）フィルタ交換直後のプレ運転時；
フィルタを交換して最初に運転するときにはプレ運転を行う。プレ運転は、エンジン側開閉弁２１は閉で、かつ、燃料タンク側開閉弁２０及びバイパス側開閉弁２３を共に開に操作した状態で、燃料ポンプ１３を所定の時間駆動して行う。このプレ運転では、下流側送油管１６と上流側送油管１４の内部に滞留していた燃料及びエアと、燃料タンク１２から吸引された燃料の一部が、燃料プレフィルタ１５、燃料メインフィルタ１７、バイパス用油管２２を通って燃料ポンプ１３の上流側に戻る系路で循環され、循環の途中で燃料の異物及びエア等が取り除かれる。なお、このプレ運転を行う時間は、該燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７の交換により異物混入の虞がある燃料が、燃料メインフィルタ１７とエンジン１１との間からなくなるのに必要とされる時間である。これにより、燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７の交換で異物が混入された燃料及びエアが、そのままエンジン１１に供給されることがなくなる。

また、プレ運転が終了したら前記燃料タンク側開閉弁２０及びエンジン側開閉弁２１を共に開、バイパス側開閉弁２３を閉に切り換えて上記通常運転に戻る。

したがって、第１実施例における燃料供給装置では、燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７の交換、特に燃料メインフィルタ１７を交換した際に、異物が混入された燃料及びエアがそのままエンジン１１に供給されるのを防ぐことができるので、エンジン１１の損傷等を確実に防止することができる。

次に、本発明の第２実施例における燃料管理システムを適用した燃料供給装置について図２を参照して説明する。この第２実施例における燃料供給装置も例えば油圧ショベルに適用されるもので、図１に示した構成のエンジン側開閉弁２１及びバイパス側開閉弁２３を省略し、代わりに前記下流側送油管１６からバイパス用油管２２が分岐する箇所に対応して態様切換弁２６を設けたものであり、他の構成は図１と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。

前記態様切換弁２６は、前記燃料ポンプ１３から前記エンジン１１に向けて送り出された燃料をバイパスさせ、該燃料が該エンジン１１に供給されないようにするための切換可能なバイパス手段２９を構成しているものである。該態様切換弁２６は、スプリング２７と電磁切換弁２８とを備え、該スプリング２７と電磁切換弁２８とによって図中ａ位置（燃料供給態様）からｂ位置（燃料バイパス態様）、または、その逆に切り換わる。該電磁切換弁２８は、切換信号を外部から入力する図示しない速度切換スイッチと接続されている。そして、通常運転時は、態様切換弁２６がａ位置に保持されている。

次に、第２実施例の構成における燃料供給装置の動作について説明する。

（１）通常運転時；
燃料タンク側開閉弁２０は開で、態様切換弁２６はａ位置に保持される。そして、燃料ポンプ１３が駆動されると、燃料が燃料タンク１２から吸引され、該燃料が燃料プレフィルタ１５、燃料メインフィルタ１７を介してエンジン１１に供給される。これにより、燃料は燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７で濾過され、異物が取り除かれて清浄な燃料をエンジン１１に供給することができる。また、エンジン１１での余剰燃料はリターン油管１８を通り、かつ、途中の燃料クーラ１９で冷却されて燃料タンク１２に戻される。

（２）燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７を交換する時；
燃料タンク側開閉弁２０は閉で、態様切換弁２６はｂ位置に切り換え操作した状態でフ
ィルタ交換を行う。

（３）フィルタ交換直後のプレ運転時；
フィルタを交換して最初に運転するときにはプレ運転を行う。プレ運転は、燃料タンク側開閉弁２０は開で、かつ、態様切換弁２６はｂ位置に切り換え保持操作した状態で燃料ポンプ１３を所定の時間駆動して行う。このプレ運転では、下流側送油管１６と上流側送油管１４の内部に滞留していた燃料及びエアと、燃料タンク１２から吸引された燃料が、燃料プレフィルタ１５、燃料メインフィルタ１７、バイパス用油管２２を通って燃料ポンプ１３の上流側に戻る系路で循環され、循環の途中で燃料の異物及びエア等が取り除かれる。なお、このプレ運転を行う時間も、該燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７の交換により異物混入の虞がある燃料が、燃料メインフィルタ１７とエンジン１１との間からなくなるのに必要とされる時間である。これにより、燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７の交換で異物が混入された燃料及びエアが、そのままエンジン１１に供給されることがなくなる。

また、プレ運転が終了したら前記燃料タンク側開閉弁２０は開で、態様切換弁２６をａ位置に切り換えて上記通常運転に戻る。

したがって、第２実施例における燃料供給装置でも、燃料プレフィルタ１５及び燃料メインフィルタ１７の交換、特に燃料メインフィルタ１７を交換した際に、異物が混入された燃料及びエアがそのままエンジン１１に供給されるのを防ぐことができるので、エンジン１１の損傷等を確実に防止することができることになる。

なお、第２実施例の燃料供給装置では、態様切換弁２６の切り換え操作を電磁切換弁２８による操作で切り換える構造を開示したが、電磁切換弁２８を用いる以外に、油圧装置を使用して切り換えを行う、あるいは手動による切り換えを行う等の手段を採用してもよいものである。

また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。例えば、上記各実施例では、燃料プレフィルタ１５と燃料メインフィルタ１７を備えた燃料供給装置について説明したが、燃料プレフィルタ１５は設けず、燃料メインフィルタ１７だけを使用した場合にも同様にして適用できるものである。

本発明は油圧ショベルの建設機械に適用した場合について説明したが、油圧ショベル以外の建設機械における燃料供給装置の燃料管理システムにも応用できる。

１１ エンジン
１２ 燃料タンク
１３ 燃料ポンプ
１４ 上流側送油管
１５ 燃料プレフィルタ
１６ 下流側送油管
１７ 燃料メインフィルタ
１８ リターン油管
１９ 燃料クーラ
２０ 燃料タンク側開閉弁
２１ エンジン側開閉弁
２２ バイパス用油管
２３ バイパス側開閉弁
２４ バイパス手段
２６ 態様切換弁
２７ スプリング
２８ 電磁切換弁
２９ バイパス手段

Claims (3)

1. エンジンと、該エンジンに供給する燃料を蓄える燃料タンクと、該燃料タンク内の燃料を前記エンジンに向けて送り出す燃料ポンプと、前記エンジンと前記燃料タンクの間を連結している送油管に配設された燃料フィルタとを備える建設機械の燃料管理システムにおいて、
   前記燃料ポンプから前記エンジンに向けて送り出された燃料の流れを前記燃料フィルタと前記エンジンとの間で遮断し、かつ、該燃料を前記燃料フィルタの上流側に戻して循環させる切換可能なバイパス手段を設けたことを特徴とする建設機械の燃料管理システム。
2. 上記バイパス手段は、上記燃料フィルタと上記エンジンとの間の上記送油管に設けられ、該燃料フィルタを通って前記エンジンに流れる燃料を遮断する開閉可能なエンジン側開閉弁と、該エンジン側開閉弁と前記燃料フィルタの間で前記送油管から分岐して設けられ、該燃料フィルタを通った前記燃料を該燃料フィルタの上流側にバイパスさせて戻すバイパス用油管と、該バイパス用油管を通ってバイパスする燃料を遮断する開閉可能なバイパス側開閉弁とを有することを特徴とする請求項１記載の建設機械の燃料管理システム。
3. 上記バイパス手段は、上記エンジンと上記燃料フィルタの間で上記送油管から分岐して設けられ、該燃料フィルタを通った上記燃料を該燃料フィルタの上流側にバイパスさせて戻すバイパス用油管と、該バイパス用油管が前記送油管から分岐する箇所に対応して設けられ、前記燃料フィルタを通った燃料を前記エンジン側に流す燃料供給態様と前記バイパス用油管側に流す燃料バイパス態様の何れか一方に択一的に切換可能な態様切換弁とを有することを特徴とする請求項１記載の建設機械の燃料管理システム。

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