JP4242177B2 - Fuel filter clog prevention device - Google Patents

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JP4242177B2
JP4242177B2 JP2003049393A JP2003049393A JP4242177B2 JP 4242177 B2 JP4242177 B2 JP 4242177B2 JP 2003049393 A JP2003049393 A JP 2003049393A JP 2003049393 A JP2003049393 A JP 2003049393A JP 4242177 B2 JP4242177 B2 JP 4242177B2
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力機械を寒冷地で使用した場合に、燃料（主に軽油）中に析出した蝋状の固形成分（ワックス）により燃料フィルタの濾材が目詰まりする不具合を防止する燃料フィルタの目詰まり防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽油を燃料として作動する動力機械、及びガソリンを燃料として作動する動力機械の一部のエンジンには、燃料を霧状にしてシリンダ内若しくは吸気ポート中に供給する燃料噴射供給システムが備えられている。この燃料噴射供給システムは燃料タンク、燃料噴射ポンプ及びノズルを備えてなり、燃料タンクと燃料噴射ポンプとの間の流路中には、燃料タンク内の燃料中に含まれるごみや埃等の異物を除去するための燃料フィルタが設けられている。この燃料フィルタ内には濾紙等により構成された濾材を有してなるフィルタエレメントが交換自在に取り付けられており、目詰まりしたときには容易に交換することができるようになっている。
【０００３】
また、軽油を燃料として作動する動力機械を寒冷地で使用する場合には、燃料（軽油）中に蝋状の固形成分（ワックス）が析出するため、フィルタエレメントの目詰まりが著しい。このようにフィルタエレメントが目詰まりし易くなると、フィルタエレメントの交換を頻繁に行う必要が出てくるため、不経済であるとともに作業効率を大きく低下させる。このため従来、燃料フィルタの目詰まりを防止する装置が種々考案されており、その一つとして、燃料フィルタの近傍にヒータを設置し、これにより燃料フィルタ全体を暖めてフィルタエレメントに付着したワックスを除去する（溶かす）構成のものが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５７−１０２５５３号公報
【特許文献２】
特開平４−３１７２６号公報
【特許文献３】
特開平３−７３７５４号公報
【特許文献４】
特公平６−６５８６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の目詰まり防止装置に用いられるヒータは電気配線が必要であるため取り扱いがしにくいうえ、ヒータに電力を供給する必要もあることからコスト高であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、従来に比して取り扱いが容易であるとともに、製造コストを安価にすることが可能な構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置は、燃料タンクと、燃料噴射ポンプと、燃料タンクと燃料噴射ポンプとの間に設けられ、燃料噴射ポンプにより吸い上げられた燃料タンク内の燃料の濾過を行うフィルタエレメントを有する燃料フィルタと、燃料噴射ポンプから燃料タンクへの戻り燃料流路中に介装され、戻り燃料流路の上流側と繋がる戻り燃料流入路、戻り燃料流路の下流側と繋がる戻り燃料流出路及び燃料フィルタと繋がるフィルタ直結路を有し、燃料フィルタ内の燃料の温度が燃料中に固形成分（ワックス）が析出することのない温度として定められた所定温度よりも低いときには、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路及びフィルタ直結路の双方と連通する位置にスプールを位置させ、燃料フィルタ内の燃料の温度が所定温度よりも高いときには、戻り燃料流入路とフィルタ直結路との連通が遮断され、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路のみと連通する位置にスプールを位置させる温度依存形流路切換バルブ（例えば、実施形態におけるサーモバルブ１０）とを備え、温度依存形流路切換バルブは、燃料フィルタ内のフィルタエレメントから燃料噴射ポンプへ通じる燃料フィルタ内の燃料室内の温度に伴ってスプールを移動させる。
また、燃料室には、スプールを移動させるバイメタルが設けられている。
さらに、温度依存形流路切換バルブは、戻り燃料流入路、戻り燃料流出路及びフィルタ直結路を有する室と燃料室とにスプールにより区画されている。
【０００８】
本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、燃料フィルタ内の燃料の温度が燃料中に固形成分（ワックス）が析出することのない温度として定められた所定温度よりも低いときには、温度依存形流路切換バルブは、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路及びフィルタ直結路の双方と連通する位置にスプールを位置させて、燃料噴射ポンプからの戻り燃料の一部を燃料フィルタ内に流入させるようになっており、燃料フィルタ内の燃料の温度が上記所定温度よりも高いときには、戻り燃料流入路とフィルタ直結路との連通が遮断され、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路のみと連通する位置にスプールを位置させて、燃料噴射ポンプからの戻り燃料を全て燃料タンクに戻すようになっている。
【０００９】
このように、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、燃料フィルタが設置される動力機械のエンジンの始動時に外気温が低く、燃料タンク内の燃料中に析出した固形成分（ワックス）がエンジンの運転とともに燃料フィルタの濾材に堆積していくような場合であっても、燃料フィルタ内の燃料の温度が低い間は、燃料噴射ポンプを経由して或る程度温まった燃料噴射ポンプからの戻り燃料の一部が燃料フィルタ内に送り込まれて、濾材に付着した固形成分が徐々に溶かされることとなるので、濾材が目詰まりして燃料噴射ポンプによる燃料の吸い上げができなくなるような事態が防止される。また、これにより燃料フィルタの濾材の交換を頻繁に行う必要がなくなるので経済的であり、作業効率も向上する。
【００１０】
また、エンジンが十分に暖機されて燃料タンク内の燃料の温度も或る程度上がり、燃料フィルタ内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料噴射ポンプからの戻り燃料は燃料フィルタに送り込まれることなく、全てが燃料タンクに戻される（適度に冷やされる）ので、エンジンの効率よい運転を行うことができるようになる。このような構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置では、従来のように電気配線が必要なヒータを用いていないため取り扱いが容易であり、簡単かつ安価に構成できることから製造コストを低く抑えることができる。
【００１１】
また、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、上記温度依存形流路切換バルブが燃料フィルタと一体に構成されていることが好ましい。このような構成であれば、温度依存形流路切換バルブと燃料フィルタとの間の配管を簡単なものとすることができるので、これら両者の取り扱いが更に容易になり、温度依存形切換バルブの所定位置への設置及び取り外しとメンテナンスに要する作業をより簡単にすることができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置が適用された燃料噴射供給システムの簡略構成図である。ここに示す燃料噴射供給システムは車両用ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に用いられるものの一例であり、燃料タンク１内の燃料（軽油）を燃料噴射ポンプ２により吸い上げ、これを噴射ノズル（インジェクター）４よりエンジンのシリンダ室（図示せず）内に噴霧供給させる構成を有する。
【００１３】
燃料タンク１は車体（図示せず）内に設置されており、ここにはディーゼルエンジンの燃料である軽油が蓄えられている。燃料噴射ポンプ２と燃料タンク１とは燃料供給路２１，２２により接続されており、これら両路２１，２２の間には燃料フィルタ５及び温度依存形流路切換バルブであるサーモバルブ１０が介装されている。また、燃料噴射ポンプ２と噴射ノズル４とは燃料供給路２３により繋がれている。
【００１４】
燃料噴射ポンプ２の戻り流路３には戻り燃料流路２４が接続されており、この戻り燃料流路２４は戻り燃料流路２５を介して燃料タンク１と繋がっている。また、噴射ノズル４からの戻り燃料流路２６は上記戻り燃料流路２４に合流しており、戻り燃料流路２５を介して燃料タンク１に繋がっている。サーモバルブ１０は燃料フィルタ５と一体に構成されており（但し、図１では構成を判り易くするため、燃料フィルタ５とサーモバルブ１０とは離して描いている）、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料流路２４，２５の間に位置している。
【００１５】
図２は上記サーモバルブ１０の構成を断面図により示したものである。このサーモバルブ１０は内部に円筒状のバルブ穴１１ａが形成されたバルブボディ１１と、バルブ穴１１ａ内に挿設された円筒状のスプール１２と、バルブ穴１１ａ内に縮設されてスプール１２をバルブ穴１１ａの一方側（図２では紙面右側）に付勢するスプリング１３と、周囲温度の上昇に伴って下端部が図２の左方に撓み変形し、スプリング１３の付勢力に抗してスプール１２をバルブ穴１１ａの他方側（図２では紙面左側）に移動させるバイメタル１４とを有して構成されている。
【００１６】
バルブボディ１１には戻り燃料流入路１５、戻り燃料流出路１６及びフィルタ直結路１７が図２のように設けられている。戻り燃料流入路１５には、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料流路２４が連結され、戻り燃料流出路１６には、燃料タンク１への戻り燃料流路２５が連結される。また、フィルタ直結路１７には、フィルタ５の燃料流入口５ａと繋がる流路２７が連結される（図１参照）。また、図２に示すように、バルブボディ１１の紙面右側端部には燃料室１８が設けられており、バイメタル１４はこの燃料室１８内に晒された状態でバルブボディ１１に取り付けられている。なお、この燃料室１８にはフィルタ５と繋がる流路２８を介してフィルタ５内の燃料が導かれ、更に燃料室１８に導かれた燃料は上述の燃料供給路２２を介して燃料噴射ポンプ２へ送られるようになっている。
【００１７】
図２に示すように、スプール１２の紙面右側端部は燃料室１８内に突出しており、変形していない状態のバイメタル１４に図の左方から接触している（若干離間していてもよい）。ここで、燃料室１８内の燃料の温度が低く（すなわちフィルタ５内の燃料の温度が低く）、バイメタル１４が変形していない状態では、スプール１２は戻り燃料流入路１５が戻り燃料流出路１６及びフィルタ直結路１７の双方と連通する位置に位置し（図２（Ａ）参照）、燃料室１８内の燃料の温度が所定温度よりも高い状態では、バイメタル１４の変形（反り）によりスプール１２はスプリング１３の付勢力に抗して図２の左方へ移動して、戻り燃料流入路１５とフィルタ直結路１７との連通が遮断され、戻り燃料流入路１５が戻り燃料流出路１６のみと連通する位置に位置する（図２（Ｂ）参照）。
【００１８】
図３は、燃料フィルタ５内の温度（すなわちサーモバルブ１０の燃料室１８内の温度）とサーモバルブ１０のスプール１２の移動量との関係を示すグラフである。ここで、スプール１２の移動量とは、スプール１２がバルブボディ１１の当接部１１ｂに当接した状態を基準として測るスプール１２の移動量であり、図２（Ｂ）中に示す距離Δに相当する量である。このようにサーモバルブ１０では、燃料フィルタ５内の燃料の温度が上昇するのに伴ってスプール１２の移動量が増大する構成となっており、また、この図３のような特性となるように、バイメタル１４を構成する２種の材料及びその寸法・形状等が選択される。
【００１９】
ここで、図３のグラフ中に示す温度Ｔ0は燃料中に蝋状の固形成分（ワックス）が析出する温度範囲の最高値（摂氏０度前後）であり、同じく図３のグラフ中に示す温度Ｔは上記温度Ｔ0よりも高い温度、すなわち燃料中に蝋状の固形成分が析出することのない温度として選択した一つの基準温度（以下、この温度を所定温度Ｔと称する）である。当然ではあるが、燃料の温度がこの温度Ｔよりも高い温度のときには少なくともワックスが析出することはない。
【００２０】
ここで、サーモバルブ１０は、燃料室１８内の温度が低温域から上昇して図２の左方に移動してきたスプール１２が、初めてフィルタ直結路１７を完全に閉塞するときの移動量と、燃料フィルタ５内の燃料の温度が所定温度Ｔであるときのスプール１２の移動量（図３中に示すスプール１２の移動量ｍ）とが一致するように種々の条件が設定されている。
【００２１】
次に、本実施形態に示された燃料噴射供給システムの動作について説明する。エンジンのクランク軸（又は図示しない動力源）により燃料噴射ポンプ２が回転駆動されると、この燃料噴射ポンプ２は燃料供給路２１，２２を介して燃料タンク１内より燃料を吸い上げ、これを噴射ノズル４に圧送する。噴射ノズル４は燃料噴射ポンプ２より圧送されてきた燃料を図示しない制御装置（例えば電子制御装置）により制御された噴射タイミングでエンジンのシリンダ室内に燃料を霧状にして噴射する。
【００２２】
ここで、燃料噴射ポンプ２が燃料タンク１から吸い上げた燃料は、燃料供給路２１から燃料フィルタ５の燃料流入口５ａを通って内部に設けられたフィルタエレメント５ｃ（図1参照）を通過した後、流路２８よりサーモバルブ１０の燃料室１８を経由し、燃料供給路２２を通って燃料噴射ポンプ２に供給される。フィルタエレメント５ｃは燃料がここを通過するときに燃料中に含まれるごみや埃等を除去（濾過）するが、低温時には燃料タンク１内の燃料中にワックスが析出するため、このようなワックスも併せて除去する。なお、フィルタエレメント５ｃは消耗品であり、濾材が目詰まりしたり、定められた所定の期間が経過したりしたときには新品と交換される。
【００２３】
燃料噴射ポンプ２及び噴射ノズル４において余った燃料は戻り燃料流路２４を通ってサーモバルブ１０の戻り燃料流入路１５からバルブボディ１１のバルブ穴１１ａ内に流入する。ここで、エンジンの始動時（すなわち燃料噴射ポンプ２の始動時）において、燃料フィルタ５内の燃料の温度が、燃料中にワックスが析出することのない温度として定められた図３のグラフ中における所定温度Ｔよりも低くなっているときには、スプール１２の移動量がグラフ中に示す移動量ｍよりも小さくなるため、戻り燃料流入路１５は戻り燃料流出路１６及びフィルタ直結路１７の双方と連通する（図２（Ａ）参照）。これにより、燃料フィルタ５内には、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料の一部が、フィルタ直結路２７を経て流入する。また、戻り燃料の残りの一部はサーモバルブ１０の戻り燃料流出路１６より戻り燃料流路２５を経て燃料タンク１内に戻される。
【００２４】
一方、燃料フィルタ５内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも高くなっているときには、スプール１２の移動量が図３のグラフ中に示す移動量ｍよりも大きくなるため、戻り燃料流入路１５とフィルタ直結路１７との連通は遮断され、戻り燃料流入路１５は戻り燃料流出路１６のみと連通する。これにより、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料の全ては、サーモバルブ１０の戻り燃料流出路１６から戻り燃料流路２５を経て燃料タンク１内に戻され、燃料フィルタ５内には、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料は流入しない。
【００２５】
図２（Ａ），（Ｂ）は、前述の図３に示すグラフ中の点Ａ及び点Ｂに対応するサーモバルブ１０の状態にそれぞれ対応している。ここで、グラフ中の点Ａは、燃料フィルタ５内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも低く、燃料噴射ポンプ５からの戻り燃料の一部が燃料フィルタ５内に流入する状態であり、グラフ中の点Ｂは、燃料フィルタ５内の燃料の温度が上記所定温度Ｔよりも高く、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料が燃料フィルタ５内に流入しない（戻り燃料の全量が燃料タンク１に戻される）状態である。
【００２６】
このように、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、燃料フィルタ５内の燃料の温度が燃料中にワックスが析出することのない温度として定められた所定温度Ｔよりも低いときには、温度依存形流路切換バルブであるサーモバルブ１０は、戻り燃料流入路１５が戻り燃料流出路１６及びフィルタ直結路１７の双方と連通する位置にスプール１２を位置させて、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料の一部を燃料フィルタ５内に流入させるようになっており、燃料フィルタ５内の燃料の温度が所定温度Ｔよりも高いときには、戻り燃料流入路１５とフィルタ直結路１７との連通が遮断され、戻り燃料流入路１５が戻り燃料流出路１６のみと連通する位置にスプール１２を位置させて、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料の全てを燃料タンク１に戻すようになっている。このため、エンジンの始動時に外気温が低く、燃料タンク１内の燃料中に析出したワックスがエンジンの運転とともに燃料フィルタ５の濾材（フィルタエレメント５ｃ）に堆積していくような場合であっても、燃料フィルタ５内の燃料の温度が低い間は、燃料噴射ポンプ２を経由して或る程度温まった燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料の一部が燃料フィルタ５内に送り込まれて、濾材に付着したワックスが徐々に溶かされることとなるので、燃料フィルタ５の濾材が目詰まりして燃料噴射ポンプ２による燃料の吸い上げができなくなるような事態が防止される。また、これにより燃料フィルタ５の濾材の交換（フィルタエレメント６０の交換）を頻繁に行う必要がなくなるので経済的であり、作業効率も向上する。
【００２７】
また、エンジンが十分に暖機されて燃料タンク１内の燃料の温度も或る程度上がり、燃料フィルタ５内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料噴射ポンプ２からの戻り燃料は燃料フィルタ５に送り込まれることなく、全てが燃料タンク１に戻される（適度に冷やされる）ので、エンジンの効率よい運転を行うことができるようになる。このような構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置では、従来のように電気配線が必要なヒータを用いていないため取り扱いが容易であり、簡単かつ安価に構成できることから製造コストを低く抑えることができる。
【００２８】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態において示されたものに限定されない。例えば、上述の実施形態においては、温度依存形流路切換バルブであるサーモバルブ１０のスプール１２はバイメタル１４により移動される構成であったが、これは一例であり、他の構成であってもよい。例えば、燃料フィルタ５内の燃料の温度を温度センサ等により検知し、電気力により駆動する手段等を用いてスプール１２を移動させる構成とすることもできる。
【００２９】
また、上述の実施形態においては、温度依存形流路切換バルブであるサーモバルブ１０が燃料フィルタ５と一体に構成されていたが、これは必須の要件ではなく、サーモバルブ１０を燃料フィルタ５とは別個の構成部品としてもよい。しかし、上述の実施形態において示したように、サーモバルブ１０が燃料フィルタ５と一体に構成されれば、サーモバルブ１０と燃料フィルタ５との間の配管を簡単なものとすることができるので、これら両者１０，５の取り扱いが更に容易になり、所定位置への設置及び取り外しとメンテナンスに要する作業をより簡単にすることができるようになる。
【００３０】
また、上述の実施形態においては、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置が用いられる対象が、軽油を燃料として動作するディーゼルエンジンであるとして説明したが、これは一例であり、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置は、軽油を燃料として動作する他の動力機械にも用いることができる。また、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置は、上述の実施形態に示したような、軽油の濾過を目的として用いる燃料フィルタに対して使用されるものに限定されず、低温時に固形成分が析出する他の燃料の濾過を目的として用いる燃料フィルタにも使用することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、燃料フィルタが設置される動力機械のエンジンの始動時に外気温が低く、燃料タンク内の燃料中に析出した固形成分（ワックス）がエンジンの運転とともに燃料フィルタの濾材に堆積していくような場合であっても、燃料フィルタ内の燃料の温度が低い間は、燃料噴射ポンプを経由して或る程度温まった燃料噴射ポンプからの戻り燃料の一部が燃料フィルタ内に送り込まれて、濾材に付着した固形成分が徐々に溶かされることとなるので、濾材が目詰まりして燃料噴射ポンプによる燃料の吸い上げができなくなるような事態が防止される。また、これにより燃料フィルタの濾材の交換を頻繁に行う必要がなくなるので経済的であり、作業効率も向上する。また、エンジンが十分に暖機されて燃料タンク内の燃料の温度も或る程度上がり、燃料フィルタ内の燃料の温度が十分に上昇した後は、燃料噴射ポンプからの戻り燃料は燃料フィルタに送り込まれることなく、全てが燃料タンクに戻される（適度に冷やされる）ので、エンジンの効率よい運転を行うことができるようになる。このような構成の燃料フィルタの目詰まり防止装置では、従来のように電気配線が必要なヒータを用いていないため取り扱いが容易であり、簡単かつ安価に構成できることから製造コストを低く抑えることができる。
【００３２】
また、本発明に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置では、上記温度依存形流路切換バルブが燃料フィルタと一体に構成されていることが好ましく、このような構成であれば、温度依存形流路切換バルブと燃料フィルタとの間の配管を簡単なものとすることができるので、これら両者の取り扱いが更に容易になり、温度依存形切換バルブの所定位置への設置及び取り外しとメンテナンスに要する作業をより簡単にすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料フィルタの目詰まり防止装置を備えた燃料噴射供給システムの簡略構成図である。
【図２】上記目詰まり防止装置を構成する温度依存形流路切換バルブ（サーモバルブ）の構成の一例を示す断面図であり、（Ａ）は燃料室内の燃料の温度が低く、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路及びフィルタ直結路の双方と連通した状態を示す図、（Ｂ）は燃料室内の燃料の温度が所定温度よりも高く、戻り燃料流入路が戻り燃料流出路のみと連通した状態を示す図である。
【図３】燃料フィルタ内の温度とサーモバルブのスプールの移動量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 燃料タンク
２ 燃料噴射ポンプ
４ 噴射ノズル
５ 燃料フィルタ
１０ サーモバルブ
１１ バルブボディ
１２ スプール
１３ スプリング
１４ バイメタル
１５ 戻り燃料流入路
１６ 戻り燃料流出路
１７ フィルタ直結路
１８ 燃料室
２１，２２，２３ 燃料供給路
２４，２５ 戻り燃料流路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel filter that prevents a problem that a filter medium of a fuel filter is clogged by a waxy solid component (wax) precipitated in fuel (mainly light oil) when the power machine is used in a cold region. The present invention relates to a clogging prevention device.
[0002]
[Prior art]
Some engines of a power machine that operates using light oil as fuel and a part of a power machine that operates using gasoline as a fuel include a fuel injection supply system that supplies fuel in a mist form into a cylinder or into an intake port. . The fuel injection supply system includes a fuel tank, a fuel injection pump, and a nozzle. In the flow path between the fuel tank and the fuel injection pump, foreign matter such as dust and dust contained in the fuel in the fuel tank is provided. A fuel filter is provided for removing water. In the fuel filter, a filter element having a filter medium made of filter paper or the like is attached so as to be replaceable, and can be easily replaced when clogged.
[0003]
In addition, when a power machine that operates using light oil as a fuel is used in a cold region, a waxy solid component (wax) precipitates in the fuel (light oil), and thus the filter element is clogged significantly. When the filter element is easily clogged in this way, it is necessary to frequently replace the filter element, which is uneconomical and greatly reduces work efficiency. For this reason, various devices for preventing clogging of the fuel filter have been devised, and as one of them, a heater is installed in the vicinity of the fuel filter, thereby warming the whole fuel filter and removing the wax adhering to the filter element. The thing of the structure removed (dissolved) is known (for example, refer patent documents 1-4).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-57-102553 [Patent Document 2]
JP-A-4-31726 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-73754 [Patent Document 4]
Japanese Examined Patent Publication No. 6-65867
[Problems to be solved by the invention]
However, the heater used in the conventional clogging prevention device has a problem that it is difficult to handle because electric wiring is required, and it is necessary to supply electric power to the heater, resulting in high cost.
[0006]
The present invention has been made in view of such problems, and provides a fuel filter clogging prevention device that is easier to handle than conventional ones and can be manufactured at a low cost. The purpose is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a fuel filter clogging prevention device according to the present invention is provided between a fuel tank, a fuel injection pump, and between the fuel tank and the fuel injection pump, and is sucked up by the fuel injection pump. A fuel filter having a filter element that filters the fuel in the fuel tank, and a return fuel inflow passage that is interposed in the return fuel flow path from the fuel injection pump to the fuel tank and is connected to the upstream side of the return fuel flow path, It has a return fuel outflow path connected to the downstream side of the return fuel flow path and a filter direct connection path connected to the fuel filter, and the temperature of the fuel in the fuel filter is determined as a temperature at which the solid component (wax) does not precipitate in the fuel. When the temperature is lower than the predetermined temperature, the spool is positioned at a position where the return fuel inflow path communicates with both the return fuel outflow path and the filter direct connection path. When the temperature of the fuel in the filter is higher than the predetermined temperature, the communication between the return fuel inflow path and the filter direct connection path is cut off, and the spool is positioned at a position where the return fuel inflow path communicates only with the return fuel outflow path. And a temperature-dependent channel switching valve according to the temperature in the fuel chamber in the fuel filter leading from the filter element in the fuel filter to the fuel injection pump. Before moving the spool Te.
The fuel chamber is provided with a bimetal that moves the spool.
Further, the temperature-dependent flow path switching valve is partitioned by a spool into a chamber having a return fuel inflow path, a return fuel outflow path, and a filter direct connection path, and a fuel chamber.
[0008]
In the clogging prevention device for a fuel filter according to the present invention, when the temperature of the fuel in the fuel filter is lower than a predetermined temperature determined as a temperature at which the solid component (wax) does not precipitate in the fuel, a temperature-dependent type is provided. The flow path switching valve has a spool located at a position where the return fuel inflow path communicates with both the return fuel outflow path and the filter direct connection path so that a part of the return fuel from the fuel injection pump flows into the fuel filter. When the temperature of the fuel in the fuel filter is higher than the predetermined temperature, the communication between the return fuel inflow path and the filter direct connection path is interrupted, and the return fuel inflow path communicates only with the return fuel outflow path. The spool is positioned to return all the fuel returned from the fuel injection pump to the fuel tank.
[0009]
Thus, in the fuel filter clogging prevention device according to the present invention, the external temperature is low at the start of the engine of the power machine in which the fuel filter is installed, and the solid component (wax) deposited in the fuel in the fuel tank is present. Even when the fuel is deposited on the filter medium as the engine is operating, the fuel injection pump from the fuel injection pump that has been warmed to a certain degree while the temperature of the fuel in the fuel filter is low. Part of the return fuel is sent into the fuel filter, and the solid components adhering to the filter medium are gradually dissolved. Therefore, the filter medium is clogged and the fuel injection pump cannot suck up the fuel. Is prevented. In addition, this eliminates the need for frequent replacement of the filter material of the fuel filter, which is economical and improves work efficiency.
[0010]
In addition, after the engine is sufficiently warmed up and the temperature of the fuel in the fuel tank rises to some extent and the temperature of the fuel in the fuel filter rises sufficiently, the return fuel from the fuel injection pump is sent to the fuel filter. Therefore, everything is returned to the fuel tank (cooled appropriately), so that the engine can be operated efficiently. The fuel filter clogging prevention device having such a configuration is easy to handle because it does not use a heater that requires electrical wiring as in the prior art, and can be configured simply and inexpensively, so that the manufacturing cost can be kept low. .
[0011]
In the fuel filter clogging prevention device according to the present invention, it is preferable that the temperature-dependent flow path switching valve is integrally formed with the fuel filter. With such a configuration, the piping between the temperature-dependent flow path switching valve and the fuel filter can be simplified, so that both of them can be handled more easily, and the temperature-dependent switching valve Work required for installation, removal and maintenance at a predetermined position can be made easier.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a simplified configuration diagram of a fuel injection supply system to which a fuel filter clogging prevention device according to the present invention is applied. The fuel injection supply system shown here is an example used for a fuel injection device of a vehicular diesel engine. The fuel (light oil) in the fuel tank 1 is sucked up by a fuel injection pump 2 and is supplied from an injection nozzle (injector) 4. It has a configuration in which spray is supplied into a cylinder chamber (not shown) of the engine.
[0013]
The fuel tank 1 is installed in a vehicle body (not shown), in which light oil that is a fuel for a diesel engine is stored. The fuel injection pump 2 and the fuel tank 1 are connected by fuel supply passages 21 and 22, and a fuel filter 5 and a thermo valve 10 that is a temperature-dependent flow path switching valve are interposed between these passages 21 and 22. It is disguised. The fuel injection pump 2 and the injection nozzle 4 are connected by a fuel supply path 23.
[0014]
A return fuel passage 24 is connected to the return passage 3 of the fuel injection pump 2, and the return fuel passage 24 is connected to the fuel tank 1 via a return fuel passage 25. The return fuel passage 26 from the injection nozzle 4 merges with the return fuel passage 24 and is connected to the fuel tank 1 via the return fuel passage 25. The thermo valve 10 is configured integrally with the fuel filter 5 (however, in order to make the configuration easy to understand, the fuel filter 5 and the thermo valve 10 are illustrated separately from each other), and the return from the fuel injection pump 2 is achieved. It is located between the fuel flow paths 24 and 25.
[0015]
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the thermo valve 10. The thermo valve 10 includes a valve body 11 having a cylindrical valve hole 11a formed therein, a cylindrical spool 12 inserted into the valve hole 11a, and a spool 12 which is contracted into the valve hole 11a. The spring 13 urged to one side of the valve hole 11a (the right side in FIG. 2), and the lower end of the spring 13 is bent to the left in FIG. 2 as the ambient temperature rises, and resists the urging force of the spring 13 The bimetal 14 is configured to move the spool 12 to the other side of the valve hole 11a (the left side in FIG. 2).
[0016]
The valve body 11 is provided with a return fuel inflow passage 15, a return fuel outflow passage 16, and a filter direct connection passage 17 as shown in FIG. A return fuel flow path 24 from the fuel injection pump 2 is connected to the return fuel inflow path 15, and a return fuel flow path 25 to the fuel tank 1 is connected to the return fuel outflow path 16. Further, a flow path 27 connected to the fuel inlet 5a of the filter 5 is connected to the filter direct connection path 17 (see FIG. 1). Further, as shown in FIG. 2, a fuel chamber 18 is provided at the right end of the valve body 11 in the drawing, and the bimetal 14 is attached to the valve body 11 while being exposed to the fuel chamber 18. . The fuel in the filter 5 is guided to the fuel chamber 18 through a flow path 28 connected to the filter 5, and the fuel guided to the fuel chamber 18 is further supplied to the fuel injection pump 2 through the fuel supply path 22. To be sent to.
[0017]
As shown in FIG. 2, the right end portion of the spool 12 on the paper surface protrudes into the fuel chamber 18 and is in contact with the bimetal 14 in an undeformed state from the left side of the drawing (may be slightly separated). ). Here, when the temperature of the fuel in the fuel chamber 18 is low (that is, the temperature of the fuel in the filter 5 is low) and the bimetal 14 is not deformed, the spool 12 returns the return fuel inflow path 15 to the return fuel outflow path 16. When the temperature of the fuel in the fuel chamber 18 is higher than a predetermined temperature, the spool 12 is deformed (warped) by the bimetal 14 when the temperature of the fuel in the fuel chamber 18 is higher than a predetermined temperature. 2 moves to the left in FIG. 2 against the urging force of the spring 13, the communication between the return fuel inflow path 15 and the filter direct connection path 17 is cut off, and the return fuel inflow path 15 becomes only the return fuel outflow path 16. It is located at a communicating position (see FIG. 2B).
[0018]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature in the fuel filter 5 (that is, the temperature in the fuel chamber 18 of the thermo valve 10) and the amount of movement of the spool 12 of the thermo valve 10. Here, the amount of movement of the spool 12 is the amount of movement of the spool 12 measured on the basis of the state in which the spool 12 is in contact with the contact portion 11b of the valve body 11, and is the distance Δ shown in FIG. The corresponding amount. As described above, the thermo valve 10 is configured such that the amount of movement of the spool 12 increases as the temperature of the fuel in the fuel filter 5 rises, and the characteristics shown in FIG. 3 are obtained. The two kinds of materials constituting the bimetal 14 and their dimensions and shapes are selected.
[0019]
Here, the temperature T 0 shown in the graph of FIG. 3 is the maximum value (around 0 degrees Celsius) of the temperature range in which the waxy solid component (wax) precipitates in the fuel, and is also shown in the graph of FIG. The temperature T is one reference temperature selected as a temperature higher than the temperature T 0 , that is, a temperature at which no waxy solid component is deposited in the fuel (hereinafter, this temperature is referred to as a predetermined temperature T). Naturally, when the temperature of the fuel is higher than the temperature T, at least the wax does not precipitate.
[0020]
Here, the thermo valve 10 has a movement amount when the spool 12 that has moved from the low temperature region and moved to the left in FIG. 2 completely closes the filter direct connection path 17 for the first time. Various conditions are set so that the amount of movement of the spool 12 when the temperature of the fuel in the fuel filter 5 is the predetermined temperature T (the amount of movement m of the spool 12 shown in FIG. 3) matches.
[0021]
Next, the operation of the fuel injection supply system shown in the present embodiment will be described. When the fuel injection pump 2 is rotationally driven by an engine crankshaft (or a power source not shown), the fuel injection pump 2 sucks up fuel from the fuel tank 1 through the fuel supply paths 21 and 22 and injects it. Pump to nozzle 4. The injection nozzle 4 injects the fuel pressure-fed from the fuel injection pump 2 into the cylinder chamber of the engine in the form of a mist at an injection timing controlled by a control device (not shown) such as an electronic control device.
[0022]
Here, the fuel sucked from the fuel tank 1 by the fuel injection pump 2 passes through the fuel inlet 5a of the fuel filter 5 from the fuel supply passage 21 and passes through the filter element 5c (see FIG. 1) provided therein. The fuel is supplied from the flow path 28 to the fuel injection pump 2 via the fuel supply path 22 via the fuel chamber 18 of the thermo valve 10. The filter element 5c removes (filters) dust, dust, and the like contained in the fuel when the fuel passes through the filter element 5c. However, since the wax is precipitated in the fuel in the fuel tank 1 at a low temperature, such a wax is also used. Remove together. The filter element 5c is a consumable item, and is replaced with a new one when the filter medium is clogged or a predetermined time period has passed.
[0023]
Excess fuel in the fuel injection pump 2 and the injection nozzle 4 flows into the valve hole 11 a of the valve body 11 from the return fuel inflow path 15 of the thermo valve 10 through the return fuel flow path 24. Here, when the engine is started (that is, when the fuel injection pump 2 is started), the temperature of the fuel in the fuel filter 5 is defined as a temperature at which wax does not precipitate in the fuel. When the temperature is lower than the predetermined temperature T, the movement amount of the spool 12 is smaller than the movement amount m shown in the graph, so that the return fuel inflow passage 15 communicates with both the return fuel outflow passage 16 and the filter direct connection passage 17. (See FIG. 2A). As a result, part of the return fuel from the fuel injection pump 2 flows into the fuel filter 5 via the filter direct connection path 27. Further, the remaining part of the return fuel is returned from the return fuel outflow passage 16 of the thermo valve 10 into the fuel tank 1 through the return fuel passage 25.
[0024]
On the other hand, when the temperature of the fuel in the fuel filter 5 is higher than the predetermined temperature T, the moving amount of the spool 12 becomes larger than the moving amount m shown in the graph of FIG. And the filter direct connection path 17 are cut off, and the return fuel inflow path 15 communicates only with the return fuel outflow path 16. Thus, all of the return fuel from the fuel injection pump 2 is returned from the return fuel outflow passage 16 of the thermo valve 10 through the return fuel passage 25 into the fuel tank 1, and in the fuel filter 5, the fuel injection pump Return fuel from 2 will not flow.
[0025]
2A and 2B respectively correspond to the states of the thermovalve 10 corresponding to the points A and B in the graph shown in FIG. Here, the point A in the graph is a state in which the temperature of the fuel in the fuel filter 5 is lower than the predetermined temperature T, and a part of the return fuel from the fuel injection pump 5 flows into the fuel filter 5. A point B in the graph indicates that the temperature of the fuel in the fuel filter 5 is higher than the predetermined temperature T, and the return fuel from the fuel injection pump 2 does not flow into the fuel filter 5 (the entire amount of return fuel enters the fuel tank 1). Returned).
[0026]
Thus, in the fuel filter clogging prevention device according to the present invention, when the temperature of the fuel in the fuel filter 5 is lower than the predetermined temperature T determined as the temperature at which the wax does not precipitate in the fuel, the temperature The thermo-valve 10 that is a dependent flow path switching valve has a spool 12 positioned at a position where the return fuel inflow path 15 communicates with both the return fuel outflow path 16 and the filter direct connection path 17 to return from the fuel injection pump 2. A part of the fuel is allowed to flow into the fuel filter 5, and when the temperature of the fuel in the fuel filter 5 is higher than the predetermined temperature T, the communication between the return fuel inflow path 15 and the filter direct connection path 17 is cut off. The spool 12 is positioned at a position where the return fuel inflow path 15 communicates only with the return fuel outflow path 16, and all of the return fuel from the fuel injection pump 2 is supplied to the fuel tank. So that the return to 1. For this reason, even when the outside air temperature is low at the start of the engine and the wax precipitated in the fuel in the fuel tank 1 accumulates on the filter medium (filter element 5c) of the fuel filter 5 along with the operation of the engine. While the temperature of the fuel in the fuel filter 5 is low, part of the return fuel from the fuel injection pump 2 that has warmed up to a certain degree is sent into the fuel filter 5 via the fuel injection pump 2 and is passed through the filter medium. Since the adhering wax is gradually melted, a situation in which the filter medium of the fuel filter 5 is clogged and fuel cannot be sucked up by the fuel injection pump 2 is prevented. This also eliminates the need for frequent replacement of the filter medium of the fuel filter 5 (replacement of the filter element 60), which is economical and improves work efficiency.
[0027]
Further, after the engine is sufficiently warmed up and the temperature of the fuel in the fuel tank 1 rises to some extent, and the temperature of the fuel in the fuel filter 5 rises sufficiently, the return fuel from the fuel injection pump 2 is fuel. Since everything is returned to the fuel tank 1 without being fed into the filter 5 (cooled appropriately), the engine can be operated efficiently. The fuel filter clogging prevention device having such a configuration is easy to handle because it does not use a heater that requires electrical wiring as in the prior art, and can be configured simply and inexpensively, so that the manufacturing cost can be kept low. .
[0028]
Although the preferred embodiments of the present invention have been described so far, the scope of the present invention is not limited to those shown in the above-described embodiments. For example, in the above-described embodiment, the spool 12 of the thermo valve 10 that is a temperature-dependent flow path switching valve is configured to be moved by the bimetal 14, but this is an example, and other configurations may be used. Good. For example, the temperature of the fuel in the fuel filter 5 may be detected by a temperature sensor or the like, and the spool 12 may be moved using a means that is driven by electric force.
[0029]
In the above-described embodiment, the thermo valve 10 that is a temperature-dependent flow path switching valve is configured integrally with the fuel filter 5. However, this is not an essential requirement, and the thermo valve 10 is connected to the fuel filter 5. May be separate components. However, as shown in the above-described embodiment, if the thermo valve 10 is configured integrally with the fuel filter 5, the piping between the thermo valve 10 and the fuel filter 5 can be simplified. The handling of both 10 and 5 is further facilitated, and the work required for installation, removal and maintenance at a predetermined position can be further simplified.
[0030]
Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the object for which the clogging prevention device for a fuel filter according to the present invention is used is a diesel engine that operates using light oil as a fuel, this is an example, and the present invention Such a clogging prevention device for a fuel filter can also be used for other power machines that operate using light oil as fuel. Further, the clogging prevention device for a fuel filter according to the present invention is not limited to the one used for the fuel filter used for the purpose of filtering light oil, as shown in the above-described embodiment, and is a solid component at a low temperature. It can also be used for a fuel filter used for the purpose of filtering other fuels on which precipitation occurs.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, in the fuel filter clogging prevention device according to the present invention, the solid component (wax) deposited in the fuel in the fuel tank is low when the outside air temperature is low when starting the engine of the power machine in which the fuel filter is installed. ) Accumulates on the filter material of the fuel filter as the engine operates, while the fuel temperature in the fuel filter is low, the fuel injection pump is heated to some extent via the fuel injection pump. Since part of the return fuel from the fuel is sent into the fuel filter and the solid components adhering to the filter medium are gradually dissolved, the filter medium is clogged and the fuel injection pump cannot suck up the fuel. Things are prevented. In addition, this eliminates the need for frequent replacement of the filter material of the fuel filter, which is economical and improves work efficiency. In addition, after the engine is sufficiently warmed up and the temperature of the fuel in the fuel tank rises to some extent and the temperature of the fuel in the fuel filter rises sufficiently, the return fuel from the fuel injection pump is sent to the fuel filter. Therefore, everything is returned to the fuel tank (cooled appropriately), so that the engine can be operated efficiently. The fuel filter clogging prevention device having such a configuration is easy to handle because it does not use a heater that requires electrical wiring as in the prior art, and can be configured simply and inexpensively, so that the manufacturing cost can be kept low. .
[0032]
Further, in the fuel filter clogging prevention device according to the present invention, it is preferable that the temperature-dependent flow path switching valve is configured integrally with the fuel filter. Since the piping between the switching valve and the fuel filter can be simplified, both of them can be handled more easily, and the work required for installation, removal and maintenance of the temperature-dependent switching valve at a predetermined position is facilitated. You can make it easier.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified configuration diagram of a fuel injection supply system including a fuel filter clogging prevention device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a temperature-dependent flow path switching valve (thermo valve) constituting the clogging prevention device, where (A) shows that the temperature of the fuel in the fuel chamber is low and the return fuel flows in. The figure which shows the state which the path | route connected to both the return fuel outflow path and the filter direct connection path, (B) is that the temperature of the fuel in a fuel chamber is higher than predetermined temperature, and the return fuel inflow path connected only to the return fuel outflow path It is a figure which shows a state.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a temperature in a fuel filter and a moving amount of a spool of a thermo valve.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel tank 2 Fuel injection pump 4 Injection nozzle 5 Fuel filter 10 Thermo valve 11 Valve body 12 Spool 13 Spring 14 Bimetal 15 Return fuel inflow path 16 Return fuel outflow path 17 Filter direct connection path 18 Fuel chambers 21, 22, 23 Fuel supply path 24, 25 Return fuel flow path

Claims (3)

燃料タンクと、
燃料噴射ポンプと、
前記燃料タンクと前記燃料噴射ポンプとの間に設けられ、前記燃料噴射ポンプにより吸い上げられた前記燃料タンク内の燃料の濾過を行うフィルタエレメントを有する燃料フィルタと、
前記燃料噴射ポンプから前記燃料タンクへの戻り燃料流路中に介装され、前記戻り燃料流路の上流側と繋がる戻り燃料流入路、前記戻り燃料流路の下流側と繋がる戻り燃料流出路及び前記燃料フィルタと繋がるフィルタ直結路を有し、前記燃料フィルタ内の燃料の温度が燃料中に固形成分が析出することのない温度として定められた所定温度よりも低いときには、前記戻り燃料流入路が前記戻り燃料流出路及び前記フィルタ直結路の双方と連通する位置にスプールを位置させ、前記燃料フィルタ内の燃料の温度が前記所定温度よりも高いときには、前記戻り燃料流入路と前記フィルタ直結路との連通が遮断され、前記戻り燃料流入路が前記戻り燃料流出路のみと連通する位置に前記スプールを位置させる温度依存形流路切換バルブとを備え、
前記温度依存形流路切換バルブは、前記フィルタエレメントから前記燃料噴射ポンプへ通じる前記燃料フィルタ内の燃料室の温度に伴って前記スプールを移動させるように構成され、
前記燃料室には、前記スプールを移動させるバイメタルが設けられていることを特徴とする燃料フィルタの目詰まり防止装置。 A fuel tank,
A fuel injection pump;
A fuel filter provided between the fuel tank and the fuel injection pump and having a filter element for filtering the fuel in the fuel tank sucked up by the fuel injection pump;
A return fuel inflow passage connected to an upstream side of the return fuel passage, a return fuel outflow passage connected to a downstream side of the return fuel passage, interposed in a return fuel passage from the fuel injection pump to the fuel tank; When the temperature of the fuel in the fuel filter is lower than a predetermined temperature determined as a temperature at which solid components do not deposit in the fuel, the return fuel inflow passage has a filter direct connection path connected to the fuel filter. When the spool is located at a position communicating with both the return fuel outflow path and the filter direct connection path, and the temperature of the fuel in the fuel filter is higher than the predetermined temperature, the return fuel inflow path and the filter direct connection path A temperature-dependent flow path switching valve that positions the spool at a position where the return fuel inflow path communicates only with the return fuel outflow path,
The temperature-dependent flow path switching valve is configured to move the spool in accordance with the temperature of a fuel chamber in the fuel filter that communicates from the filter element to the fuel injection pump .
A fuel filter clogging prevention device, wherein the fuel chamber is provided with a bimetal for moving the spool. 前記温度依存形流路切換バルブは、前記戻り燃料流入路、前記戻り燃料流出路及び前記フィルタ直結路を有する室と前記燃料室とに前記スプールにより区画されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料フィルタの目詰まり防止装置。The temperature-dependent shape flow path switching valve, the return fuel inflow passage, claim, characterized in that said partitioned by the spool said return chamber having a fuel outlet passage and said filter direct path and the fuel chamber 1 preventing clogging of a fuel filter according to. 前記温度依存形流路切換バルブが前記燃料フィルタと一体に構成されていることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の燃料フィルタの目詰まり防止装置。 3. The fuel filter clogging prevention device according to claim 1, wherein the temperature-dependent flow path switching valve is integrally formed with the fuel filter.
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