JPH066935B2 - ディーゼルエンジン用燃料フィルタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明はディーゼルエンジンの燃料供給系に設けた燃料
フィルタ装置に関する。

〈背景技術〉 ディーゼルエンジン用燃料として用いられる軽油を主成
分とした燃料は、低温時例えば−10℃程度以下でワック
スが析出し、これが燃料フィルタエレメントに付着して
目詰まりを生じ易い。このような現象が生じるとエンジ
ンへ供給される燃料流が断たれ、その結果エンジンの出
力不足、停止、車両の失速、停止という不都合が発生す
る。

かかる不都合を解消しようとしたものに特開昭５５−４
６０９３号公報開示の如き燃料濾過装置が従来から知ら
れている。これを第１図及び第２図により説明する。

燃料タンク１内の燃料を噴射ポンプ２へ供給通路３を介
して供給し、これより図示しない噴射ノズルを介してデ
ィーゼルエンジンの各気筒に燃料を噴射供給する。供給
通路３には調整弁４及び濾過器５がこの順に介装され、
濾過器５において燃料を濾過する。一方噴射ポンプ２か
らオーバーフローする燃料は戻り通路６を通じ逆止弁７
を介して燃料タンク１に戻される。オーバーフロー燃料
は噴射ポンプ２の機械的仕事を受けて昇温しており、そ
の一部はＡ部より分岐して加温燃料通路８を通じ調整弁
４のポート４ａに導かれる。調整弁４はサーモワックス
等の感温膨張部材４ｂに接続された弁体４ｃが前記ポー
ト４ａを開閉自由に対峙しており、調整弁４内を流通す
る燃料温度が所定値以上のときに感温膨張部材４ｂがこ
れを感温して前記ポート４ａを閉弁するようになってい
る。

従ってエンジン冷間時には調整弁４が開弁していて噴射
ポンプ２からの昇温したオーバーフロー燃料が供給通路
３内に導入されるから、燃料のワックス分が固化するこ
となく円滑に濾過器５を通過してこれを目詰まりさせる
ことがない。

ところでこのような燃料濾過装置における調整弁４の作
動は、ワックス材等のような感温膨張部材４ｂにより開
弁面積を増減させるようになっているから、弁体４ｃの
初期位置設定に固体間のバラツキがあり、その調整が極
めて困難である。更に、燃料温度が上昇して感温膨張部
材４ｂが膨張し弁体４ｃが閉弁着座しても、なおかつそ
の膨張があれば、弁体４ｃ及び感温膨張部材４ｂに過大
応力がかかって破損につながるおそれがなる。これを防
止するには弁体４ｃの最大リフト時の位置がポート４ａ
に丁度着座するような正確な設定をしなければならず、
これは至難な業である。そして多くは前記破損をおそれ
るあまり閉弁しない状態を招くような設定となるもので
あった。

このような不都合を防止するため、ワックスに代えてバ
イメタル（例えば日本電装公開技報 整理番号０４−０
５７参照）で調整弁４を作動することも考えられるが、
このようにすると、バイメタルに弁体が一体的に取付け
られていて、所定温度到達時に閉弁した後の高温領域に
おいてもバイメタルの変形が継続して進行することとな
って、バイメタルが歪み、その後は、弁体が弁座から離
間してしまうような状態が発生して、機関に供給される
燃料温度が上昇し過ぎて、機関出力の低下を招来すると
共に噴射ポンプの各運動部分の燃料潤滑に悪影響を与え
るおそれがある。

〈発明の目的〉 本発明は上記従来装置の不都合を解消するもので、噴射
ポンプに燃料を導く供給通路に、燃料ポンプからのオー
バーフロー燃料の一部を導入する量を、燃料温度に応じ
て制御若しくは遮断することにより燃料フィルタエレメ
ントの低温目詰まりを防止する燃料フィルタ装置に関し
て、温度上昇に対しても構成部品の破損を招かないもう
にすると共に、燃料温度の感温精度を向上させることを
目的とする。

〈発明の構成〉 そのために本発明では、燃料噴射ポンプへ燃料を供給す
る供給通路に介装された燃料フィルタ装置において、フ
ィルタエレメントを収納するフィルタボディ上端を保持
するアッパーカバーに、燃料タンクより導かれた燃料を
フィルタエレメント上流側に導く燃料供給口と、フィル
タエレメント下流側に配置され燃料を吐出する燃料吐出
口と、燃料噴射ポンプを経由することによって加熱さ
れ、これよりオーバーフローする燃料の一部をフィルタ
エレメント上流側に導く加温燃料通路と、前記加温燃料
通路から流入する加温燃料と前記燃料供給口から流入す
る燃料とを合流させる合流通路とを形成し、前記合流通
路内を流れる燃料に略全面が直接接触して該燃料の温度
を感温するバイメタルを配設し、同時に前記加温燃料通
路に前記バイメタルとは別体にチェックバルブを配設
し、前記バイメタルは燃料低温時には前記チェックバル
ブを押圧して開弁させ、高温時にはチェックバルブから
離間して閉弁可能に熱変形することを特徴とするディー
ゼルエンジン用燃料フィルタ装置を提供する。

これにより、合流通路内において低温燃料と加温燃料と
を混合させて該混合燃料の温度を均一化することができ
ると共に、該混合燃料に略全面が直接接触するバイメタ
ルを配置することにより、該バイメタルは燃料フィルタ
エレメントに流入する該燃料の温度を正確に感温して、
チェックバルブを精度良く開閉制御することが可能にな
る。そして、チェックバルブとバイメタルとを別体と
し、燃料温度低温時はバイメタルがチェックバルブを押
圧して加温燃料通路を開弁する一方、燃料温度高温時は
バイメタルが低温時とは逆方向に変形して、チェックバ
ルブに対する押圧を解除すると共にチェックバルブから
離間することによって、チェックバルブが、バイメタル
からの押圧力を受けることなしに加温燃料通路を閉弁す
ることを可能にする。こうして、閉弁完了後の燃料温度
がより高い領域でのバイメタルの自由変形及び、チェッ
クバルブの着座状態の安定維持を得る。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図に示す一実施例において、燃料タンク11内の燃料
は供給通路12を介し本発明に係る燃料フィルタ13で濾過
された後、例えば分配型燃料噴射ポンプ等の噴射ポンプ
14に吸引される。噴射ポンプ14内にはフィードポンプ及
びプレッシャレギュレータが備えてあり、フィードポン
プにより吸引した燃料をプレッシャレギュレータにより
適圧に保持して運動各部の潤滑及び冷却に供すると共に
ポンプ部に導く。

ポンプ部内に吸入された燃料は分配圧送されてディーゼ
ルエンジンの各気筒に配設された噴射ノズル15に導かれ
これより噴射供給される。

噴射に供されない余剰の燃料及び噴射ポンプ14内の燃料
は夫々戻り通路16，17，18を介し燃料タンク11内に戻さ
れる。このオーバーフロー燃料は噴射ポンプ14の機械的
仕事を受けて加熱され、昇温しているから、通常は燃料
タンク11において放熱される。

前記戻り通路18に介装した気液分離兼逆止装置19は、第
４図に示すようにフロート室21とチェックバルブ22とか
らなり、オーバーフロー燃料は該フロート室21に流入し
てここで比重差による気液分離を行って、上部の気泡を
伴った燃料のみ、チェックバルブ22を押し開して燃料タ
ンク11に放出される。フロート室21にはフロート23が浮
かんでおり、オーバーフロー燃料の貯留量が所定値以下
に低下したときにフロート23が液面と共に下降して底壁
に突出して形成した弁座すなわち出口ポート24を底面の
平坦なフロート23で塞ぎ、空気の吸入を防止する。一
方、フロート23が浮いているときは、出口ポート24から
空気の混入のないオーバーフロー燃料のみ導き出すよう
になっている。

フロート室21の出口ポート24は加温燃料通路25を介し
て、前記燃料フィルタ13の導入口13ａに接続される。燃
料フィルタ13の詳細を第５図及び第６図に示す。

図においてフィルタボディ31中央部には円筒状のフィル
タエレメント32がセンタパイプ33と同心に配設される。
フィルタボディ31上端に接続されたアッパカバー34には
燃料タンク11側の供給通路12に接続する供給口13ｂ，噴
射ポンプ14側の供給通路12に接続する吐出口13ｃが開設
され、前記導入口13ａ及び供給口13ｂは前記センタパイ
プ33に合流通路48を介して連通する一方吐出口13ｃはフ
ィルタエレメント32の下流側に連通している。

すなわち燃料は供給口13ｂからセンタパイプ33に導か
れ、その下端からフィルタエレメント32を経由してここ
で濾過された後、吐出口13ｃから噴射ポンプ14に導かれ
るのであって、前記加温燃料通路25を通じて送られる昇
温した燃料はフィルタエレメント32の上流側に導かれる
こととなる。

前記加熱燃料（オーバーフロー燃料）の導入口13ａは前
記加温燃料通路25の一部を構成するといえるものであっ
て、この導入口13ａに感温バルブ装置40を介装する。こ
れを第６図に拡大して示す。感温バルブ装置40は主とし
てチェックバルブ41と、これとは別体に形成され、チェ
ックバルブ41を開閉制御するバイメタル42と、該バイメ
タル42の位置決め調整装置とからなる。

チェックバルブ41はアッパカバー34の導入口13ａ内に装
着され、流れ方向に離間して一体構成された弁座43とス
トッパー44との間を遊動する弁体45を備え、該弁体45か
ら突出するロッド46の先端が弁座43に開口する弁孔を貫
通して弁座43下流側に延びている。前記弁座43とストッ
パー44との一体構成体は、加温燃料通路25を導入口13ａ
にコネクタを介して連結する際に圧縮セットされるスプ
リング47の反力で導入口13ａ内壁に押圧位置決めされ
る。

バイメタル42はその先端がチェックバルブ41のロッド46
を押圧接触及び離間可能に配設されており、他端はアッ
パカバー34にビス止めされる。具体的に述べると、導入
口13ａとセンタパイプ33とを連通すべくアッパカバー34
のボス部34ａに合流通路48が形成されており、該ボス部
34ａ下流に嵌入しかつカシメ固定されたステイ49にバイ
メタル42の下端がバックアッププレート50と共にビス51
により固定される。

バイメタル42は合流通路48を流れる燃料タンク11からの
低温燃料と加温燃料通路25から導かれる比較的高温のオ
ーバーフロー燃料との混合燃料の温度を、該混合燃料に
略全面が直接接するように合流通路48内に配置されてい
るので、精度よく正確に感温することができると同時
に、該混合燃料の温度に応じて熱変形することができる
ものであり、低温時には第６図に示すようにその温度に
応じロッド46を介して弁体45を図で左方に押圧し通路開
弁面積を可変制御する。

このときの合流燃料温度はオーバーフロー燃料の流入量
に対し第８図に示すような関連をもち、所定温度ＴＩ
（例えば約０℃）以下ではチェックバルブ41が全開とな
り、これより高い所定温度Ｔ２（例えば30〜40℃）以上
では、バイメタル42がロッド46から離間して自由変形
し、オーバーフロー燃料流により弁体45を全閉する。

バイメタル42はＴ２よりも燃料温度が上昇すると更に熱
変形（図で右方）するが、この変形はこれを遮するもの
がなくて全く自由である。バイメタル42の特性が固体間
にバラツキなきようにするため、バイメタル42のチェッ
クバルブ41とは反対の面に前記バックアッププレート50
を接触して配設しており、バイメタル42の初期セット位
置を決めるようになっている。そして前記ステイ49に進
退自由に螺じ込んで調整ねじ53を前記バックアッププレ
ート50のバイメタル42とは反対面に圧接させ、調整ねじ
53の回動調整によりバックアッププレート50の設定位置
を定めて間接的にバイメタル42の位置決め調整を行う。

尚第５図において61は供給口13ｂと吐出口13ｃとをフィ
ルタエレメント32を経由することなくバイパスさせるオ
ーバーフロー通路であり、オーバーフロー通路61にチェ
ックバルブ62，63が介装されている。従ってフィルタエ
レメント32の目詰まり等が生じると供給口13ｂ側の燃料
圧が上昇してチェックバルブ62，63を開き、噴射ポンプ
14に濾過することなく燃料流を導いてエンジン停止を防
止する。65は燃料ラインの空気抜き操作用の手動ポン
プ、66は比重差により水分を分離貯留する水分離器、67
は該水分離器66に溜まった水位を感知し警告するための
水位センサ、68はドレンコックである。

従って上記構成によると、燃料タンク11から吸い上げた
燃料は燃料フィルタ13のフィルタエレメント32により濾
過された供給通路12を通り噴射ポンプ14に導入される。
このとき燃料温度が所定温度Ｔ１以下の低温であると、
燃料のワックス分が析出しフィルタエレメント32の目詰
まりを生じ易くなる傾向となる。しかしこの場合にはバ
イメタル42がこの燃料温度を感知して第６図で左方に熱
変形しチェックバルブ41を第８図に示すように全開とす
るから、噴射ポンプ14内の比較的高温の燃料が加温燃料
通路25を介して導入口13ａからセンタパイプ33内に導入
され、燃料温度を上昇させて上記ワックス分の析出を防
止し、フィルタエレメント32の目詰まりが未然に防げ
る。このため噴射ポンプ14には円滑に燃料が供給される
からエンジン停止或いは出力低下を防止することができ
る。

燃料温度が徐々に上昇（Ｔ１〜Ｔ２）してくれば、燃料
加温のためのオーバーフロー燃料の導入量を徐々に減少
すればよい。

このときバイメタル42は燃料温度の上昇を感知して徐々
に第６図で右方向に熱変形するから、弁体45はオーバー
フロー燃料の動圧でこれに追随して右行し、開弁面積を
減少する。このためオーバーフロー燃料の導入量が徐々
に減少して燃料温度をＴ１〜Ｔ２の適温範囲内に納める
よう制御される。

燃料温度がＴ２以上にまで上昇してくると、噴射ポンプ
14の各運動部分の燃料潤滑に悪影響を与え、かつ燃料噴
射量（重量）も低減して出力低下を招き易くなる。この
ため噴射ポンプ14からの昇温したオーバーフロー燃料を
噴射ポンプ14に再び還流させることは避けなければなら
ず全量を燃料タンク11に導いて放熱させなければならな
い。このような場合本実施例ではバイメタル42が更に熱
変形して弁体45から離間し、チェックバルブ41を全閉と
して加温燃料通路25からのオーバーフロー燃料流を遮断
して上記要求に答える。燃料温度がＴ２を超えて上昇し
てもバイメタル42先端の熱変形を遮るものはないから、
バイメタル42に過大な熱応力がかかることがなく感温バ
ルブ装置40全体の熱破損を未然に防止できる。

尚、フィルタエレメント32が予期せず目詰まりを生じる
ようなこともあるが、このときにはフィルタエレメント
32下流圧が低下して燃料中に気泡が発生しこの気泡を含
む燃料が噴射ポンプ14からオーバーフローして加温燃料
通路25から燃料フィルタ13を介し再び噴射ポンプ14に供
給されるおそれや、燃料タンク11内の燃料が逆流して加
温燃料通路25を介して燃料フィルタ13内に導入されるお
それがあることも考えられる。しかし本実施例による
と、第４図に示すチェックバルブ22が燃料の逆流を防止
するから、燃料タンク11内の異物が逆流して燃料フィル
タ13内のチェックバルブ41がこれを噛み込み、作動不良
となるおそれはないし、噴射ポンプ14からオーバーフロ
ーする燃料中の気泡が気液分離兼逆止装置19内に導入さ
れ気液分離されて、該気泡を含む燃料が燃料タンク11へ
放出され、気泡を含まないオーバーフロー燃料のみが出
口ポート24を通じ燃料フィルタ13から噴射ポンプ14に供
給されるから、前記おそれがなくなる。

尚前記実施例において、チェックバルブ41の弁体45にス
プリング力を作用させないからバイメタル42の弁体押圧
力が小さくて足り、バイメタルそのものの小型化が図れ
る利点がある。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によると、フィルタエレメント
を収納するフィルタボディ上端を保持するアッパーカバ
ーに、燃料タンクより導かれた燃料をフィルタエレメン
ト上流側に導く燃料供給口と、フィルタエレメント下流
側に配置され燃料を吐出する燃料吐出口と、燃料噴射ポ
ンプを経由することによって加熱され、これよりオーバ
ーフローする燃料の一部をフィルタエレメント上流側に
導く加温燃料通路と、前記加温燃料通路から流入する加
温燃料と前記燃料供給口から流入する燃料とを合流させ
る合流通路とを形成し、前記合流通路内を流れる燃料に
略全面が直接接触して該燃料の温度を感温するバイメタ
ルを配設し、同時に前記加温燃料通路に前記バイメタル
とは別体にチェックバルブを配設する構成としたので、
合流通路内において低温燃料と加温燃料とを混合させて
該混合燃料の温度を均一化することができると共に、該
混合燃料に略全面が直接接触するバイメタルを配置する
ことにより、該バイメタルは燃料フィルタエレメントに
流入する該燃料の温度を正確に感温して、チェックバル
ブを精度良く開閉制御することが可能になる。

また、前記バイメタルは燃料低温時には前記チェックバ
ルブを押圧して開弁させ、高温時にはチェックバルブか
ら離間して閉弁可能に熱変形する構成としたので、燃料
温度高温時には、チェックバルブに対する押圧を解除す
ると共にチェックバルブから離間することによって、チ
ェックバルブが、バイメタルからの押圧力を浮けること
なしに加温燃料通路を閉弁するのを可能にする。こうし
て、閉弁完了後の、燃料温度がより高い領域でのバイメ
タルの自由変形及び、チェックバルブの着座状態の安定
維持が得られ、もって加温燃料の漏洩を確実に防止して
機関に供給される燃料温度の過昇を防止し、機関出力の
低下を未然に防ぐと共に、噴射ポンプの各運動部分の燃
料調整に悪影響を与えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料濾過装置の系統図、第２図は同上の
調整弁の断面図、第３図は本発明の燃料フィルタ装置の
実施例を示す系統図、第４図は同上の気液分離兼逆止装
置の拡大断面図、第５図は第３図における燃料フィルタ
の拡大断面図、第６図は同上における感温バルブ装置の
VI−VI拡大断面図、第７図は同上の作動説明図、第８図
は前記感温バルブ装置の作動特性を示すグラフである。 11…燃料タンク 12…供給通路 １３…燃料フィル
タ １３ａ…燃料導入口 １３ｂ…燃料供給口
１３ｃ…燃料吐出口 １４…噴射ポンプ 16，17，
18…戻り通路 25…加温燃料通路 ３２…フィルタ
エレメント ３４…アッパーカバー ４０…感温バ
ルブ装置 41…チェックバルブ 42…バイメタル
４５…弁体 ４８…合流通路 ４９…ステイ（固
定体） 50…バックアッププレート 53…調整ねじ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 喜憲 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ア ツギユニシア内 (72)発明者 桔梗原 直志 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ア ツギユニシア内 (56)参考文献 実開 昭58−146872（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭55−18525（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射ポンプへ燃料を供給する供給通路
   に介装された燃料フィルタ装置において、 フィルタエレメントを収納するフィルタボディ上端を保
   持するアッパーカバーに、 燃料タンクより導かれた燃料をフィルタエレメント上流
   側に導く燃料供給口と、 フィルタエレメント下流側に配置され燃料を吐出する燃
   料吐出口と、 燃料噴射ポンプを経由することによって加熱され、これ
   よりオーバーフローする燃料の一部をフィルタエレメン
   ト上流側に導く加温燃料通路と、 前記加温燃料通路から流入する加温燃料と前記燃料供給
   口から流入する燃料とを合流させる合流通路とを形成
   し、 前記合流通路内を流れる燃料に略全面が直接接触して該
   燃料の温度を感温するバイメタルを配設し、 同時に前記加温燃料通路に前記バイメタルとは別体にチ
   ェックバルブを配設し、 前記バイメタルが、燃料低温時には前記チェックバルブ
   を押圧して開弁させ、高温時にはチェックバルブから離
   間して閉弁可能に熱変形することを特徴とするディーゼ
   ルエンジン用燃料フィルタ装置。