JP2015117615A - 燃料フィルタ、燃料フィルタユニット及び燃料フィルタの異常検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料フィルタが目詰まりした場合であっても、内燃機関の停止を一時的に防止し、その間に車両をメンテナンス工場等まで走らせることができるようにする。【解決手段】燃料の流路上に配置され、燃料に混ざった異物を捕捉する燃料フィルタ（１）であって、燃料フィルタ（１）は、本体部（１１）と、本体部（１１）に設けられ、異物を捕捉するフィルタ部（１２）と、本体部（１１）に設けられ、燃料の通過及び遮断の開閉動作を行うバルブ部（１３）と、を備える。また、燃料フィルタユニット（１０）は、燃料フィルタ（１）と、この燃料フィルタ（１）を収容する収容部（２）とを備えている。この燃料フィルタ（１）は、異常検知装置（５）によって目詰まりが検知され、ユーザに知らされる。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料に混ざった異物を捕捉する燃料フィルタ、燃料フィルタを備える燃料フィルタユニット、及び燃料フィルタの異常を検知する異常検知装置に関する。

内燃機関の燃料噴射装置に燃料を送る燃料供給ポンプが知られている。燃料供給ポンプは、燃料が貯留された燃料タンクから燃料を汲み上げ、燃料噴射装置に所定の圧力で送るものである。
燃料タンク内にゴミ等の異物が混入している場合、その異物が燃料供給ポンプから燃料噴射装置へ送られることは好ましくないため、燃料供給ポンプの燃料流入口には、燃料フィルタが設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１９８１３３号公報

しかし、異物が多く含まれる規格外の燃料が間違って燃料タンクに給油されてしまうと、燃料フィルタの突発的な目詰まりを起こしてしまうことがある。燃料フィルタが目詰まりを起こすと、燃焼に必要な量の燃料を燃料供給ポンプで汲み上げることができず、内燃機関が停止してしまう。
ユーザは、燃料フィルタがいつ目詰まりするのかを正確に把握することはできないため、走行中に突然燃料フィルタが目詰まりを起こしてしまうと、その時点で内燃機関は停止し、車両はその場から動くことができず、車両をメンテナンス工場等まで牽引する救援車両を呼ぶ必要がある。また、トラック等のように、大型の車両においては、このような牽引も困難であるため、道路上で動きがとれなくなってしまう。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、燃料フィルタが目詰まりした場合であっても、内燃機関の停止を一時的に防止し、その間に車両をメンテナンス工場等まで走らせることができる、燃料フィルタ、燃料フィルタユニット及び燃料フィルタの異常検知装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、燃料の流路上に配置され、燃料に混ざった異物を捕捉する燃料フィルタであって、本体部と、前記本体部に設けられ、異物を捕捉するフィルタ部と、前記本体部に設けられ、燃料の通過及び遮断の開閉動作を行うバルブ部と、を備えることを特徴としている。

この発明の一態様として、前記フィルタ部は、筒状に形成され、前記本体部は、前記フィルタ部の一端側の開口に設けられ、この開口に連通する孔を有する第１の支持部と、前記フィルタ部の他端側の開口に設けられ、この開口に連通する孔を有する第２の支持部と、を有し、前記第１の支持部の孔を覆うように前記バルブ部が設けられ、前記第２の支持部の孔が前記フィルタ部内を通過した燃料の排出口であることが好ましい。

この発明の一態様として、前記バルブ部は、燃料の流入孔が形成された基部と、前記流入孔を覆う位置と前記流入孔から離間した位置との間で移動自在とされた蓋部と、前記蓋部が前記流入孔を覆うように付勢すると共に、前記蓋部を介して所定の圧力が作用したときにその付勢力に抗して弾性変形する付勢部と、を備えることが好ましい。

また、本発明は、燃料フィルタと、前記燃料フィルタを収容し、燃料を内部に取り込む第１の開口と、前記第１の開口から取り込んで前記燃料フィルタを通過させた燃料を排出する第２の開口と、を有する収容部と、を備えることを特徴としている。

この発明の一態様として、前記収容部は、燃料タンクから燃料を汲み上げる燃料供給ポンプに設けられていることが好ましい。

この発明の一態様として、前記収容部は、前記燃料供給ポンプに着脱自在に螺合する螺合部を有していることが好ましい。

この発明の一態様として、前記本体部は、前記収容部に着脱自在に螺合する螺合部を有していることが好ましい。

この発明の一態様として、前記燃料フィルタは、前記フィルタ部が前記第１の開口に対向するように前記収容部内に配置されていることが好ましい。

この発明の一態様として、前記第１の開口の軸線と前記第２の開口の軸線とが直交していることが好ましい。

また、本発明は、燃料フィルタの異常検知装置であって、前記バルブ部の開閉を検知する検知部と、前記燃料フィルタの状態をユーザに報知する報知部と、前記検知部により前記バルブ部の開放が検知された場合に、前記燃料フィルタの異常を前記報知部によってユーザに報知させる制御部と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、燃料フィルタが目詰まりした場合であっても、内燃機関の停止を一時的に防止し、その間に工場等まで自走させることができる。

燃料フィルタユニットを断面視した燃料供給ポンプの側面図である。 燃料フィルタの斜視図である。 バルブ部が閉じている状態における燃料フィルタユニットの断面図である。 バルブ部が開いている状態における燃料フィルタユニットの断面図である。 燃料フィルタの異常検知装置の構成を示すブロック図である。 燃料フィルタの異常検知装置によって異常を検知する処理の流れを示すフローチャートである。

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとり得る。

＜燃料供給ポンプ＞
図１は、燃料供給ポンプ１００における燃料フィルタユニット１０を断面視した側面図である。
燃料供給ポンプ１００は、燃料が貯留された燃料タンク（図示略）から加圧室内に供給された燃料をプランジャの運動によって加圧し、燃料吐出弁を介してコモンレールに送るものである。
燃料供給ポンプ１００は、燃料の流入口を備えており、この流入口に燃料フィルタユニット１０が着脱自在に設けられている。

＜燃料フィルタユニット＞
図２は、燃料フィルタ１の斜視図である。図３は、バルブ部１３が閉じている状態における燃料フィルタユニット１０の断面図である。図４は、バルブ部１３が開いている状態における燃料フィルタユニット１０の断面図である。
燃料フィルタユニット１０は、燃料フィルタ１と、収容部２とを備えている。

（燃料フィルタ）
燃料フィルタ１は、燃料の燃料供給ポンプ１００内への流路上に配置されている。燃料フィルタ１は、燃料供給ポンプ１００に流入してくる燃料に混ざった異物、例えば、燃料タンク内のゴミ等を捕捉して、燃料供給ポンプ１００内への異物の侵入を防止するものである。
燃料フィルタ１は、図２に示すように、本体部１１と、フィルタ部１２と、バルブ部１３と、を備えている。

図２から図４に示すように、本体部１１は、フィルタ部１２を支持する部材であり、例えば、コストと強度のバランスに優れた炭素鋼等から形成されている。本体部１１は、筒状に形成されたフィルタ部１２の両端を支持しており、フィルタ部１２の一端部の開口に設けられた第１の支持部１１ａと、他端部の開口に設けられた第２の支持部１１ｂとを備えている。第１の支持部１１ａと第２の支持部１１ｂとは、互いに別個に形成されている。
第１の支持部１１ａは、フィルタ部１２の一端部を覆うように設けられている。第１の支持部１１ａには、フィルタ部１２の一端部に設けた際に、一端部の開口からフィルタ部１２内の空間に連通する孔１１ｃが形成されている。
第２の支持部１１ｂは、フィルタ部１２の他端部を覆うように設けられている。第２の支持部１１ｂには、フィルタ部１２の他端部に設けた際に、他端部の開口からフィルタ部１２内の空間に連通する孔１１ｄが形成されている。この孔１１ｄは、フィルタ部１２内を通過した燃料の排出口となる。第２の支持部１１ｂには、収容部２の内面に螺合する螺合部１１ｅが形成されている。第２の支持部１１ｂには、自身を収容部２に螺合する際に工具を係止するための溝１１ｆが形成されている。

フィルタ部１２は、メッシュ状に形成された平板状の部材を円筒状に巻いて形成したものであり、両端部が開口されている。フィルタ部１２は、例えば、コストと強度のバランスに優れたステンレス鋼等から形成されている。フィルタ部１２は、このメッシュ部分で異物を捕捉し、燃料だけを通過させる。各端部の開口は、上述したように、第１の支持部１１ａと第２の支持部１１ｂとによって覆われている。

バルブ部１３は、第１の支持部１１ａに形成された孔１１ｃを覆い、孔１１ｃの開閉を行う。バルブ部１３は、基部１３ａと、蓋部１３ｂと、付勢部１３ｃと、を備えている。
基部１３ａは、蓋部１３ｂ及び付勢部１３ｃを支持するものであり、第１の支持部１１ａに固定されている。基部１３ａは、第１の基部１３ｅと、第２の基部１３ｆとを備えている。
第１の基部１３ｅは、第１の支持部１１ａに固定された板状の部材である。第１の基部１３ｅは、複数回にわたって折り曲げられており、フィルタ部１２内に配置されるとともに、第１の支持部１１ａの孔１１ｃを覆っている。第１の基部１３ｅには、開口１３ｇが形成されており、燃料が通過できるようになっている。第１の基部１３ｅによって形成された空間は、蓋部１３ｂ及び付勢部１３ｃを収容する空間であると共に、蓋部１３ｂを移動させるための空間である。
第２の基部１３ｆは、略円板状に形成されており、第１の基部１３ｅによって外周縁を把持されている。第２の基部１３ｆには、燃料を通過させる開口１３ｈが形成されている。
従って、開口１３ｇ，１３ｈがフィルタ部１２内への燃料の流入孔となる。

蓋部１３ｂは、開口１３ｈよりも大きく形成された板状の部材であり、第２の基部１３ｆに隣接するように設けられている。蓋部１３ｂは、第２の基部１３ｆに当接する位置と、第２の基部１３ｆから離間する位置との間でフィルタ部１２の長手方向（軸線方向）に沿って、移動自在とされている。従って、蓋部１３ｂが第２の基部１３ｆに当接している場合には、バルブ部１３は閉じた状態となり、燃料がバルブ部１３からフィルタ部１２内に流入することを防止する。一方、蓋部１３ｂが第２の基部１３ｆから離間している場合には、バルブ部１３は開いた状態となり、燃料が基部１３ａの開口１３ｇ，１３ｈからフィルタ部１２内に流入することができる。

付勢部１３ｃは、蓋部１３ｂを第２の基部１３ｆに向けて付勢するものであり、例えば、コイルばねから形成されている。付勢部１３ｃは、一端が第１の基部１３ｅに取り付けられ、他端が蓋部１３ｂに取り付けられている。すなわち、付勢部１３ｃは、自身が有する弾性力により、蓋部１３ｂを常に第２の基部１３ｆに押さえつけており、蓋部１３ｂが開口１３ｈを閉じている。しかし、フィルタ部１２の目詰まりにより、収容部２内の圧力が上昇してくると、収容部２内の圧力が蓋部１３ｂを押す力が付勢部１３ｃの付勢力を上回った際に、付勢部１３ｃがその付勢力に抗して弾性変形し、蓋部１３ｂと第２の基部１３ｆとの間に隙間ができるようになっている。

（収容部）
収容部２は、燃料フィルタ１を収容するとともに、燃料供給ポンプ１００への接続部材としての機能も有している。
収容部２は、例えば、ボルトから形成されており、その内部には、燃料フィルタ１を収容する空間２１が形成されている。空間２１は、収容部２の長手方向に沿って延びるように形成されている。収容部２には、第１の開口２２と、第２の開口２３とが形成されている。

第１の開口２２は、収容部２の側面における長手方向中程に形成されており、収容部２の外部と空間２１とを連通している。第１の開口２２は、燃料タンクから送られてくる燃料を収容部２内に流入させる流入口として機能する。従って、燃料フィルタ１は、フィルタ部１２が第１の開口２２に対向するように収容部２内に配置されることになる。
第２の開口２３は、収容部２の長手方向一端部に形成されており、収容部２の外部と空間２１とを連通している。第２の開口２３は、燃料フィルタ１を空間２１内に挿入するための挿入孔、及び燃料を燃料供給ポンプ１００に排出する排出口として機能する。
従って、第１の開口２２と第２の開口２３とは、互いの軸線が直交するように形成されている。

収容部２における第２の開口２３近傍の外周面には、燃料供給ポンプ１００に着脱自在に螺合させるための第１の螺合部２４が形成されている。収容部２における第２の開口２３近傍の内周面（空間２１を形成する壁面）には、燃料フィルタ１の本体部１１の第２の支持部１１ｂを着脱自在に螺合させるための第２の螺合部２５が形成されている。
これにより、第２の支持部１１ｂに形成された螺合部１１ｅを収容部２の第２の螺合部２５に螺合させることで、燃料フィルタ１を収容部２に装着することができ、燃料フィルタ１を装着した収容部２の第１の螺合部２４を燃料供給ポンプ１００に螺合させることで、燃料フィルタユニット１０を燃料供給ポンプ１００に装着することができる。例えば、螺合部１１ｅ，２４は雄ねじとして形成されており、燃料供給ポンプ１００の螺合部及び螺合部２５は雌ねじとして形成されている。

収容部２を燃料供給ポンプ１００に装着する際には、図１に示すように、収容部２に燃料タンクから延びる給油管のアタッチメント３を通し、このアタッチメント３が第１の開口２２を覆うように配置する。そして、収容部２にアタッチメント３を通した状態で、収容部２を燃料供給ポンプ１００に装着する。アタッチメント３と収容部２とはシールされており、給油管から汲み上げられた燃料はアタッチメント３内の流路３１を介して収容部２の第１の開口２２から収容部２内に流入する。

＜異常検知装置＞
次に、燃料フィルタ１の異常を検知する異常検知装置について説明する。図５は、燃料フィルタの異常検知装置の構成を示すブロック図である。図６は、燃料フィルタの異常検知装置によって異常を検知する処理の流れを示すフローチャートである。
燃料フィルタ１の異常検知装置５は、検知部５１と、制御部５２と、報知部５３とを備えている。
検知部５１は、バルブ部１３の蓋部１３ｂの移動、すなわち、バルブ部１３の開閉を検知するものである。具体的に、検知部５１は、リフトセンサ等の蓋部１３ｂの位置の変化を検知できるセンサ等が用いられる。検知部５１は、例えば、収容部２において蓋部１３ｂに対向する位置に設けられている。
図６に示すように、制御部５２は、検知部５１によって検知された信号を受信し、この信号に基づいて蓋部１３ｂの位置の変化を判定する（ステップＳ１）。そして、制御部５２が、蓋部１３ｂが移動したと判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部５２は、内部メモリに記憶されているプログラムを実行することにより、報知部５３を動作させ（ステップＳ２）、燃料フィルタ１が目詰まりした旨の情報をユーザに知らせる。
報知部５３は、燃料フィルタ１の状態をユーザに知らせるものであり、制御部５２によって制御されるものである。具体的に、報知部５３は、車両の運転席前方に設けられているインナーパネルによる警告灯の表示、オーディオスピーカによる警報音の発生等による報知が挙げられる。

＜燃料フィルタユニットの動作＞
以上のような構成を有する燃料フィルタユニット１０によれば、燃料供給ポンプ１００の駆動により、燃料タンクから燃料を汲み上げると、燃料は給油管を通ってアタッチメント３から収容部２の第１の開口２２を通って、収容部２の空間２１に流入する。空間２１に流入した燃料は、フィルタ部１２のメッシュ部分を通って、孔１１ｄから燃料供給ポンプ１００内に流入する。燃料に含まれる異物はフィルタ部１２によって捕捉され、異物が取り除かれた燃料だけが燃料供給ポンプ１００内に送られる。
ここで、異物が多く含まれる規格外の燃料が間違って燃料タンクに給油されてしまうと、フィルタ部１２の突発的な目詰まりを起こし、燃料が燃料供給ポンプ１００に送れない状態となる。
この状態が続くと、収容部２の空間２１の圧力が上昇し、付勢部１３ｃが蓋部１３ｂを押す付勢力よりも空間２１内の燃料の圧力で蓋部１３ｂを押す力が大きくなると、付勢部１３ｃは、燃料の圧力に押されて縮み、蓋部１３ｂは第２の基部１３ｆから離間する。蓋部１３ｂが第２の基部１３ｆから離間すると、燃料は第２の基部１３ｆの開口１３ｈ、第１の基部１３ｅの開口１３ｇの順に開口を通過し、フィルタ部１２内に流入し、孔１１ｄから燃料供給ポンプ１００内に流入する。

その際、燃料内の異物も一緒に燃料供給ポンプ１００に流入することになるが、これはあくまで一時的なものであり、バルブ部１３が開いている間に早急にメンテナンス工場等に移動することが必要である。これにより、燃料フィルタ１の目詰まりによる内燃機関の停止により、車両が道路上で動けなくなることはない。
また、燃料フィルタ１の目詰まりが発生した場合には、蓋部１３ｂの移動を検知部５１によって検知することができるので、燃料フィルタ１の目詰まりを報知部５３によって運転者に視覚や聴覚を通じて即座に知らせることができるので、燃料供給ポンプ１００や燃料噴射装置の損傷を最小限に抑えることができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、バルブ部の構成、燃料フィルタの構成、収容部の構成等は、本発明の範囲を超えない範囲で適宜変更が可能である。

１ 燃料フィルタ
２ 収容部
５ 異常検知装置
１１ 本体部
１１ａ 第１の支持部
１１ｂ 第２の支持部
１１ｃ 孔
１１ｄ 孔
１２ フィルタ部
１３ バルブ部
１３ａ 基部
１３ｂ 蓋部
１３ｃ 付勢部
１３ｅ 第１の基部
１３ｆ 第２の基部
２１ 空間
２２ 第１の開口
２３ 第２の開口
２４ 第１の螺合部
２５ 第２の螺合部
５１ 検知部
５２ 制御部
５３ 報知部

Claims (10)

1. 燃料の流路上に配置され、燃料に混ざった異物を捕捉する燃料フィルタであって、
   本体部と、
   前記本体部に設けられ、異物を捕捉するフィルタ部と、
   前記本体部に設けられ、燃料の通過及び遮断の開閉動作を行うバルブ部と、
   を備えることを特徴とする燃料フィルタ。
2. 前記フィルタ部は、筒状に形成され、
   前記本体部は、前記フィルタ部の一端側の開口に設けられ、この開口に連通する孔を有する第１の支持部と、前記フィルタ部の他端側の開口に設けられ、この開口に連通する孔を有する第２の支持部と、を有し、
   前記第１の支持部の孔を覆うように前記バルブ部が設けられ、前記第２の支持部の孔が前記フィルタ部内を通過した燃料の排出口であることを特徴とする請求項１に記載の燃料フィルタ。
3. 前記バルブ部は、
   燃料の流入孔が形成された基部と、
   前記流入孔を覆う位置と前記流入孔から離間した位置との間で移動自在とされた蓋部と、
   前記蓋部が前記流入孔を覆うように付勢すると共に、前記蓋部を介して所定の圧力が作用したときにその付勢力に抗して弾性変形する付勢部と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料フィルタ。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の燃料フィルタと、
   前記燃料フィルタを収容し、燃料を内部に取り込む第１の開口と、前記第１の開口から取り込んで前記燃料フィルタを通過させた燃料を排出する第２の開口と、を有する収容部と、
   を備えることを特徴とする燃料フィルタユニット。
5. 前記収容部は、燃料タンクから燃料を汲み上げる燃料供給ポンプに設けられていることを特徴とする請求項４に記載の燃料フィルタユニット。
6. 前記収容部は、前記燃料供給ポンプに着脱自在に螺合する螺合部を有していることを特徴とする請求項５に記載の燃料フィルタユニット。
7. 前記本体部は、前記収容部に着脱自在に螺合する螺合部を有していることを特徴とする請求項４から６までのいずれか１項に記載の燃料フィルタユニット。
8. 前記燃料フィルタは、前記フィルタ部が前記第１の開口に対向するように前記収容部内に配置されていることを特徴とする請求項４から７までのいずれか１項に記載の燃料フィルタユニット。
9. 前記第１の開口の軸線と前記第２の開口の軸線とが直交していることを特徴とする請求項４から８までのいずれか１項に記載の燃料フィルタユニット。
10. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の燃料フィルタの異常検知装置であって、
    前記バルブ部の開閉を検知する検知部と、
    前記燃料フィルタの状態をユーザに報知する報知部と、
    前記検知部により前記バルブ部の開放が検知された場合に、前記燃料フィルタの異常を前記報知部によってユーザに報知させる制御部と、
    を備えることを特徴とする燃料フィルタの異常検知装置。

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