(57)【要約】【課題】高度などが変化しても燃料フィルタの目詰り状態を正確に判断できる燃料供給回路における燃料フィルタ目詰り検出装置を提供する。【解決手段】  エンジン16に燃料を供給する燃料供給回路21は、燃料Ｆを貯留した燃料タンク22と、この燃料タンク22内から供給される燃料Ｆを濾過する燃料フィルタ23と、この燃料フィルタ23を経た燃料Ｆをエンジン16に加圧供給する燃料ポンプ24とを備えている。この燃料供給回路21において燃料フィルタ23の目詰りを検出して警告する燃料フィルタ目詰り検出装置31は、大気圧Ｐ1を検出する大気圧センサ32と、燃料フィルタ23の出口側圧力Ｐ2を検出するフィルタ出口圧センサ33と、大気圧Ｐ1と出口側圧力Ｐ2との差圧を演算して、この差圧から燃料フィルタ23の目詰り度を求め、この目詰り度が閾値を超えた場合は警告信号を出力する制御手段35とを具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を貯留した燃料タンクと、
この燃料タンク内から供給される燃料を濾過する燃料フィルタと、
この燃料フィルタを経た燃料をエンジンに加圧供給する燃料ポンプとを備えた燃料供給回路において、
大気圧を検出する大気圧センサと、
上記燃料フィルタの出口側に設けられ燃料フィルタの出口側圧力を検出するフィルタ出口圧センサと、
上記大気圧センサで検出された大気圧と上記フィルタ出口圧センサで検出された燃料フィルタの出口側圧力との差圧を演算して、この差圧から燃料フィルタの目詰り度を求め、この目詰り度が閾値を超えた場合は警告信号を出力する機能を備えた制御手段と
を具備したことを特徴とする燃料供給回路における燃料フィルタ目詰り検出装置。
【請求項２】
燃料の温度を検出する燃料温度センサを具備し、
制御手段は、
燃料温度センサにより検出された燃料の温度により燃料フィルタの目詰り度を補正する機能を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の燃料供給回路における燃料フィルタ目詰り検出装置。
【請求項３】
エンジンが搭載された機体と、
この機体に搭載された作業装置と、
上記エンジンに燃料を供給する燃料供給回路に設けられた請求項１または２記載の燃料フィルタ目詰り検出装置と
を具備したことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクから燃料フィルタを経て燃料ポンプに吸い込んだ燃料を、この燃料ポンプからエンジンに加圧供給する燃料供給回路において、燃料フィルタの目詰りを検出して警告する燃料フィルタ目詰り検出装置および作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば作業機械において、粗悪な燃料を用いると、燃料フィルタが目詰りしやくすく、また、その管理が十分でない場合はフィルタ交換の時期を把握しずらい。
【０００３】
従来は、燃料フィルタの入口側と出口側のフィルタ前後差圧を検出するとともに、燃料フィルタを通過した燃料ポンプ流量を算出し、フィルタ前後差圧と燃料ポンプ流量とによって、燃料フィルタの目詰り度を演算する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５７１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、作業機械は、海抜の低い場所から海抜の高い高地にわたる広範囲の現場で用いられるため、燃料タンクから供給される燃料を濾過する燃料フィルタは、作業現場の高度により異なる大気圧の影響を受けやすく、目詰り状態が同一であっても、フィルタ前後の差圧などが変化するため、目詰り状態を正確に判断できない。
【０００６】
さらに、作業機械は、寒冷地域または時期および温暖地域または時期にわたる広範囲の現場で用いられるため、それらの地域または時期によってエンジン始動前の燃料の温度が変化するとともに、エンジン始動後は燃料の温度が上昇するので、これらの温度変化によって燃料の粘度も変化し、粘度が変化すると、燃料フィルタの目詰り状態が同一であっても、フィルタ前後の差圧などが変化するため、目詰り状態を正確に判断できないおそれも生じる。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、高度などが変化しても燃料フィルタの目詰り状態を正確に判断できる燃料供給回路における燃料フィルタ目詰り検出装置および作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明は、燃料を貯留した燃料タンクと、この燃料タンク内から供給される燃料を濾過する燃料フィルタと、この燃料フィルタを経た燃料をエンジンに加圧供給する燃料ポンプとを備えた燃料供給回路において、大気圧を検出する大気圧センサと、上記燃料フィルタの出口側に設けられ燃料フィルタの出口側圧力を検出するフィルタ出口圧センサと、上記大気圧センサで検出された大気圧と上記フィルタ出口圧センサで検出された燃料フィルタの出口側圧力との差圧を演算して、この差圧から燃料フィルタの目詰り度を求め、この目詰り度が閾値を超えた場合は警告信号を出力する機能を備えた制御手段とを具備した燃料供給回路における燃料フィルタ目詰り検出装置である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の燃料供給回路における燃料フィルタ目詰り検出装置において、燃料の温度を検出する燃料温度センサを具備し、制御手段は、燃料温度センサにより検出された燃料の温度により燃料フィルタの目詰り度を補正する機能を備えたものである。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、エンジンが搭載された機体と、この機体に搭載された作業装置と、上記エンジンに燃料を供給する燃料供給回路に設けられた請求項１または２記載の燃料フィルタ目詰り検出装置とを具備した作業機械である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、制御手段が、大気圧センサで検出された大気圧とフィルタ出口圧センサで検出された燃料フィルタの出口側圧力との差圧を演算して、この差圧から燃料フィルタの目詰り度を求め、この目詰り度が閾値を超えた場合は警告信号を出力する機能を備えたので、高度が変化しても燃料フィルタの目詰り状態を正確に判断でき、フィルタ交換の適切な時期を正確に把握できる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、制御手段が、請求項１の機能に加えて、燃料温度センサにより検出された燃料の温度により燃料フィルタの目詰り度を補正する機能を備えたので、高度および燃料の温度が変化しても燃料フィルタの目詰り状態を正確に判断でき、フィルタ交換の適切な時期を正確に把握できる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、少なくとも作業機械が位置する高度が変化しても燃料フィルタの目詰り状態を正確に判断できるので、海抜の低い場所から海抜の高い高地にわたる広範囲の現場において、適正なタイミングでフィルタ交換を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る燃料供給回路における燃料フィルタ目詰り検出装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上検出装置の制御手段に記憶された差圧−目詰り度の関係を示す特性図である。
【図３】同上検出装置の制御手段にプログラムされた制御手順を示すフローチャートである。
【図４】同上検出装置を搭載した作業機械の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を、図１乃至図４に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。
【００１６】
図４に示されるように、作業機械としての油圧ショベル11は、下部走行体12に旋回部13を介して上部旋回体14が旋回可能に設けられ、これらの下部走行体12、旋回部13および上部旋回体14により機体15を形成している。上部旋回体14の後部上にはエンジン16およびこのエンジン16により駆動される油圧ポンプおよび燃料ポンプ（これらのポンプは図１に示されない）が搭載されているとともに、上部旋回体14の前部上には作業装置17およびキャブ18が搭載されている。
【００１７】
図１は、上記エンジン16に燃料を供給する燃料供給回路21を示し、この燃料供給回路21は、大気に連通された状態で燃料Ｆを貯留した燃料タンク22と、この燃料タンク22内から供給される燃料Ｆを濾過する燃料フィルタ23と、この燃料フィルタ23を経た燃料Ｆをエンジン16に加圧供給する燃料ポンプ24とを備えている。
【００１８】
この燃料ポンプ24は、低圧ポンプ、高圧ポンプ、およびこれらのポンプ間に設けられたメインの燃料フィルタなどを有しており、さらに、この燃料ポンプ24（高圧ポンプ）から吐出された燃料Ｆは、コモンレール25を介して複数の燃料噴射器（インジェクタ）26に分配され、各燃料噴射器26からそれぞれのタイミングでエンジン16内の各燃焼室に噴射される。
【００１９】
燃料ポンプ24、コモンレール25および各燃料噴射器26から排出された余剰燃料は、戻り通路27により燃料タンク22に戻される。
【００２０】
このような燃料供給回路21において、燃料フィルタ23の目詰りを検出して警告する燃料フィルタ目詰り検出装置31が設けられている。
【００２１】
この燃料フィルタ目詰り検出装置31は、例えばインテーク・マニホールドに設置されたエンジンコアセンサなどの、大気圧Ｐ1を検出する大気圧センサ32と、上記燃料フィルタ23の出口側に設けられ燃料フィルタ23の出口側圧力Ｐ2を検出するフィルタ出口圧センサ33と、上記大気圧センサ32で検出された大気圧Ｐ1と上記フィルタ出口圧センサ33で検出された燃料フィルタ23の出口側圧力Ｐ2との差圧ΔＰを演算して、この差圧ΔＰから燃料フィルタ23の目詰り度を求め、この目詰り度が閾値を超えた場合は警告ブザー、警告ランプまたはモニタなどの警告手段34に警告信号を出力する機能を備えた電子制御モジュール（ＥＣＭ）などの制御手段35とを具備している。
【００２２】
制御手段35は、エンジン回転数センサ36によりエンジン回転速度を検出しながら、アクセルダイヤル（図示せず）で設定された目標エンジン回転数などに基づき、燃料噴射器26の燃料噴射タイミングおよび噴射量などを制御する本来機能を備えている。制御手段35は、燃料ポンプ24を制御して燃料ポンプ流量を調整する機能も備えている。
【００２３】
上記燃料フィルタ23の出口側には、燃料Ｆの温度ｔを検出する燃料温度センサ37が設けられ、この燃料温度センサ37は上記制御手段35に接続され、この制御手段35は、上記機能に加えて、燃料温度センサ37により検出された燃料Ｆの温度ｔにより燃料フィルタ23の目詰り度を補正する機能を備え、燃料Ｆの粘度が温度ｔの上昇により低下する温度依存性を補償する機能がある。
【００２４】
すなわち、図２に示される特性図のように、制御手段35のメモリには、特定の燃料ポンプ流量における、大気圧Ｐ1と燃料フィルタ23の出口側圧力Ｐ2との差圧ΔＰに対する燃料フィルタ23の目詰り度Ｄの関係が、燃料Ｆの温度ｔごとに、マッピングまたは数式により格納されている。
【００２５】
図２において、差圧ΔＰが同一であっても、例えば燃料Ｆの温度ｔが低温（ｔ1）の場合より高温（ｔ2）の場合の方が、温度上昇分だけ燃料Ｆの粘度が低下し、燃料Ｆが燃料フィルタ23を通過し易くなっている分、燃料目詰り状態は、より進行しているので、燃料フィルタ23の目詰り度Ｄはより高く判定される。
【００２６】
なお、図２は、エンジン始動から特定時間経過後の無負荷状態での特定の目標エンジン回転数（アクセルダイヤル値）における、すなわち特定の燃料ポンプ流量における差圧ΔＰ−目詰り度Ｄの特性であるが、異なる燃料ポンプ流量ごとに図２に示された差圧ΔＰ−目詰り度Ｄの特性を予め測定して制御手段35のメモリに格納しておくことにより、任意の燃料ポンプ流量において差圧ΔＰと温度ｔから目詰り度Ｄを求めることができる。要するに、制御手段35は、燃料ポンプ24を制御する信号から燃料ポンプ流量を常に把握しているので、閾値を燃料ポンプ流量で補正することもできる。
【００２７】
次に、図３に示されたフローチャートに基づき、制御手段35にプログラムされた制御手順を説明する。なお、このプログラムは、一定の燃料ポンプ流量を用いてフィルタ目詰り度をチェックするため、無負荷状態で特定の目標エンジン回転数（アクセルダイヤル値）において実行されるものとする。
【００２８】
（ステップＳ1）
エンジンキーがオン位置に操作されたか否かを判断する。
【００２９】
（ステップＳ2）
キーオン操作により、大気圧センサ32によって検出された大気圧Ｐ1を読み込む。
【００３０】
（ステップＳ3）
エンジンキーがオン位置からスタート位置に操作されてエンジン16が始動し、Ｔ1秒（数秒〜数十秒）経過したか否かを判断する。
【００３１】
（ステップＳ4）
エンジン始動からＴ1秒経過後は、燃料フィルタ23の出口側に設けられた燃料温度センサ37により燃料タンク22内の燃料Ｆの温度ｔを検出できるので、その燃料Ｆの温度ｔを読み込む。
【００３２】
（ステップＳ5）
燃料Ｆの温度ｔが基準温度ｔo℃以上か否かを判断する。
【００３３】
（ステップＳ6）
エンジン16が始動してからＴ2秒（数百秒）経過したか否かを判断する。
【００３４】
（ステップＳ7）
ステップＳ5およびＳ6の判断をクリアすることで、燃料フィルタ23の出口側圧力Ｐ2が安定する状態を待ち、その燃料フィルタ23の出口側圧力Ｐ2を読み込む。
【００３５】
（ステップＳ8）
大気圧Ｐ1と燃料フィルタ23の出口側圧力Ｐ2との差圧ΔＰ（＝Ｐ1−Ｐ2）を演算する。
【００３６】
（ステップＳ9）
差圧ΔＰと燃料Ｆの温度ｔから、制御手段35のメモリに格納された図２の関係より、燃料フィルタ23の目詰り度Ｄを求める。
【００３７】
（ステップＳ10）
この目詰り度Ｄが、予め設定された閾値より大きいか否かを判断する。
【００３８】
（ステップＳ11）
目詰り度Ｄが閾値より大きい場合は、警告用の信号を出力し、警告ブザー、警告ランプまたはモニタなどの警告手段34を作動させ、オペレータなどに燃料フィルタ23を交換する時期にきていることを報せる。
【００３９】
次に、図示された実施の形態の作用効果を説明する。
【００４０】
図４に示された油圧ショベル11は、海抜０ｍの低い場所から海抜５５００ｍの高地にわたる広範囲の現場で用いられる可能性がある。
【００４１】
海抜０ｍと海抜５５００ｍとで大気圧は５０kＰaも変化するが、大気圧Ｐ1と燃料フィルタ23の出口側圧力Ｐ2との差圧ΔＰから目詰り度Ｄを求める手法は、予め大気圧Ｐ1をパラメータとして作成された特性を利用しているので、高度の変化の影響（圧力差５０kＰa）にも対応できる。
【００４２】
よって、制御手段35は、大気圧センサ32で検出された大気圧Ｐ1とフィルタ出口圧センサ33で検出された燃料フィルタ23の出口側圧力Ｐ2との差圧ΔＰを演算し、この差圧ΔＰから燃料フィルタ23の目詰り度Ｄを求め、この目詰り度Ｄが閾値を超えた場合は警告信号を警告手段34に出力する機能を備えたので、高度が変化しても燃料フィルタ23の目詰り状態を正確に判断でき、要するに大気圧Ｐ1の変化を補償しつつ、フィルタ交換の適切な時期を正確に把握できる。
【００４３】
また、異なる燃料ポンプ流量Ｑごとに、図２に示された差圧ΔＰ−目詰り度Ｄの特性を予め測定して制御手段35のメモリにマッピングしておくことにより、燃料ポンプ24を制御する信号から燃料ポンプ流量Ｑを常に把握している制御手段35は、燃料ポンプ流量Ｑが変化しても、その変化した流量における差圧ΔＰと温度ｔから目詰り度Ｄを求めることができ、要するに燃料ポンプ流量Ｑの変化を補償しつつ、フィルタ交換の適切な時期を正確に把握できる。
【００４４】
さらに、各温度で燃料Ｆの粘性による差圧変化を考慮して図２に示されるようにマッピングされたメモリを備えた制御手段35は、上記大気圧Ｐ1の変化を補償する機能に加えて、燃料温度センサ37により検出された燃料Ｆの温度ｔにより燃料フィルタ23の目詰り度を補正する機能を備えたので、燃料Ｆの温度ｔが変化しても、この温度変化の影響を受けずに燃料フィルタ23の目詰り状態を正確に判断でき、要するに燃料Ｆの温度変化を補償しつつ、フィルタ交換の適切な時期を正確に把握できる。
【００４５】
このように、作業機械が位置する高度や燃料温度などが変化しても燃料フィルタ23の目詰り状態を正確に判断できるので、海抜の低い場所から海抜の高い高地にわたる広範囲の現場において、あるいは寒冷地域または時期から温暖地域または時期にわたる広範囲の現場において、適正なタイミングでフィルタ交換を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、燃料供給回路における燃料フィルタ目詰り検出装置や、この目詰り検出装置を備えた作業機械を製造、販売などしている事業者にとって、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４７】
11    作業機械としての油圧ショベル
15    機体
16    エンジン
17    作業装置
21    燃料供給回路
22    燃料タンク
23    燃料フィルタ
24    燃料ポンプ
31    燃料フィルタ目詰り検出装置
32    大気圧センサ
33    フィルタ出口圧センサ
35    制御手段
37    燃料温度センサ
Ｆ    燃料
Ｐ1   大気圧
Ｐ2   燃料フィルタの出口側圧力
ΔＰ  差圧
Ｄ    目詰り度
ｔ    燃料の温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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