JP2004027941A - テスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射ノズルや点火プラグが装着されているか否かにかかわらず、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出すること。
【解決手段】吸気バルブ９および排気バルブ１０がクランクシャフトの回転に伴って開閉されるように組付けられたテスト対象エンジンについて、クランクシャフトに対して検出作用して、そのクランクシャフトにおける上死点位相を検出する上死点検出手段５と、エキゾーストポート１４に連通接続された排気通路１５内における排気圧を検出する排気圧検出手段１６とが設けられ、外部駆動手段にてクランクシャフトを回転させた状態において、上死点検出手段による上死点位相のうち、排気圧検出手段１６にて検出される排気圧が上昇したときの手前における上死点位相を、テスト対象エンジンの圧縮上死点として検出するように構成されている。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気バルブおよび排気バルブがクランクシャフトの回転に伴って開閉されるように組付けられたテスト対象エンジンについて、その圧縮上死点を検出するテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、テスト対象エンジンに対して、燃料などを供給せず、実際に燃焼させずに、クランクシャフトに接続して、そのクランクシャフトを強制的に回転させる外部駆動手段を設けて、その外部駆動手段にてクランクシャフトを回転駆動させることによって、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングや各性能などの各種のエンジンテストを行うコールドテストが行われている。
そして、このコールドテストは、すべての組付け工程が終了したエンジンだけをテスト対象とするのではなく、例えば、噴射ノズルや点火プラグがまだ装着されていないエンジンなど、組付け途中のエンジンについても、外部駆動手段にてクランクシャフトを回転駆動させることによって、各種のエンジンテストを行うことができるので、そのエンジンテストによる手直し作業を行う必要が生じても、手直し工数の削減を図ることができ、また、燃料を必要としないので、コストの低減を図ることができることになる。
【０００３】
このようにして、組立エリアや出荷エリアなどの各エリアにおいて、コールドテストにより、テスト対象エンジンに対する各種のエンジンテストが行われるのであるが、この各種のエンジンテストを行うときには、通常、そのテスト対象エンジンの圧縮上死点を基準として各種の計測を行うために、各種のエンジンテストを行う前に、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出することが求められる。上記のようなテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置は、上述の要望に応えるべく、テスト対象エンジンのクランクシャフトを回転させて、そのクランクシャフトの回転に伴って吸気バルブおよび排気バルブを開閉させた状態で、そのテスト対象エンジンの圧縮上死点に対応するクランクシャフトの圧縮上死点位相を検出することにより、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出するものである。
【０００４】
そして、この種のテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置は、噴射ノズルや点火プラグの取付孔を利用してシリンダ内の圧縮圧を検出する圧力センサを取り付け、テスト対象エンジンのクランクシャフトを外部からモータなどにより回転駆動させて、そのクランクシャフトに対して検出作用する回転センサによりクランクシャフトの回転位相を検出することにより、圧力センサによる最高圧力値に対応するクランクシャフトの最高圧力点位相を検出し、その最高圧力点位相に基づいて圧縮上死点位相を検出し、噴射ノズルや点火プラグがまだ装着されていない状態において、圧縮上死点を検出するようにしている（例えば、特開２００１−８２２３８号公報）。
【０００５】
ちなみに、上記特開２００１−８２２３８号公報においては、クランクシャフトを低速から高速まで各種回転速度で回転駆動させて、各回転速度ごとの最高圧力点位相を求め、それら最高圧力点位相と回転速度との関係を数値解析して回転速度を無限大のときの所定の漸近線を持つような実験式を求め、その漸近線に相当する位相を圧縮上死点位相として検出するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の各種のエンジンテストについては、噴射ノズルや点火プラグがまだ装着されていない状態に限って行われるものではなく、噴射ノズルや点火プラグを既に装着した状態においても、上述の各種のエンジンテストを行う必要が生じることがある。
したがって、各種のエンジンテストを行うために、噴射ノズルや点火プラグがまだ装着されていない状態に限らず、噴射ノズルや点火プラグを既に装着した状態においても、そのテスト対象エンジンの圧縮上死点を検出する必要が生じるので、噴射ノズルや点火プラグが装着されているときにも、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出することが求められている。
【０００７】
しかしながら、上記従来のテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置は、あくまで、噴射ノズルや点火プラグがまだ装着されていない状態において、その噴射ノズルや点火プラグの取付孔を利用して圧力センサを取り付けることによって、圧縮上死点の検出が実現できるものであるので、噴射ノズルや点火プラグを装着した状態については、圧力センサを取り付けることができないこともあり、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出できない虞がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、噴射ノズルや点火プラグが装着されている状態において、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出することが可能となるテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明によれば、吸気バルブおよび排気バルブがクランクシャフトの回転に伴って開閉されるように組付けられたテスト対象エンジンについて、その圧縮上死点を検出するテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置において、
テスト対象エンジンのクランクシャフトに接続されて、そのクランクシャフトを強制的に回転させる外部駆動手段と、前記クランクシャフトに対して検出作用して、そのクランクシャフトにおける上死点位相を検出する上死点検出手段と、エキゾーストポートに連通接続された排気通路内における排気圧を検出する排気圧検出手段とが設けられ、
前記外部駆動手段にて前記クランクシャフトを回転させた状態において、前記上死点検出手段による前記上死点位相のうち、前記排気圧検出手段にて検出される前記排気圧が上昇したときの手前における前記上死点位相を、前記圧縮上死点として検出するように構成されている。
【００１０】
すなわち、上死点検出手段が設けられているので、クランクシャフトにおける上死点位相を検出することが可能となるが、４サイクルエンジンでは、外部駆動手段にてクランクシャフトを回転させた状態において、圧縮行程および排気行程の２つの上死点が存在することになるので、上死点検出手段による上死点位相を検出するだけでは、圧縮上死点に対応する圧縮上死点位相を検出することができないことになる。
そこで、排気バルブの開弁に伴って、エキゾーストポートに連通接続された排気通路内における排気圧が上昇することに着目し、上死点検出手段による上死点位相のうち、排気圧検出手段にて検出される排気圧が上昇したときの手前における上死点位相を、圧縮上死点として検出するように構成することによって、テスト対象エンジンの圧縮上死点に対応するクランクシャフトの圧縮上死点位相の検出が可能となる。
【００１１】
説明を加えると、排気バルブが開弁されるのは、圧縮行程における上死点位相が現出してから、排気行程における上死点位相が現出するまでの間であり、その排気バルブの開弁により、シリンダ内の気体がエキゾーストポートを介して排気通路内に流動して、排気圧検出手段にて検出される排気圧が上昇することになる。
したがって、上死点検出手段により、圧縮工程における上死点位相と排気工程における上死点位相が検出されることになるが、それら２つの上死点位相のうち、排気圧検出手段にて検出される排気圧が上昇したときの手前における上死点位相が、圧縮工程における上死点位相となり、圧縮行程におけるクランクシャフトの上死点位相を検出することができることとなる。
【００１２】
以上のことをまとめると、請求項１に記載の発明によれば、噴射ノズルや点火プラグが装着されている状態において、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出することが可能となるテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置を提供できるに至った。
【００１３】
ちなみに、噴射ノズルや点火プラグがまだ装着されていないときにも、噴射ノズルや点火プラグの取付孔を閉塞することにより、排気バルブの開弁に伴い、排気通路内における排気圧が上昇することになるので、噴射ノズルや点火プラグがまだ装着されていないときでも、圧縮行程におけるクランクシャフトの上死点位相を検出することが可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、前記排気圧検出手段による検出作用位置よりも下流側の前記排気通路には、その排気通路面積を絞る絞り手段が設けられている。
【００１５】
すなわち、絞り手段にて、排気圧検出手段による検出作用位置よりも下流側の排気通路面積を絞っているので、排気圧検出手段による検出作用位置において、排気バルブの開弁に伴う排気圧の上昇度合いを大きくすることが可能となって、排気バルブの開弁に伴う排気圧の上昇を的確に検出することが可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、前記外部駆動手段が、電動モータの回転作動により前記クランクシャフトを回転させるように構成されている。
【００１７】
すなわち、電動モータの回転作動によりクランクシャフトを回転させることが可能となるので、クランクシャフトの回転速度の調整を行い易く、クランクシャフトをテスト用の所望の回転速度に調整し易くなって、テスト対象エンジンの圧縮上死点の検出が行い易いものとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置を備えたエンジンテスト装置について図面に基づいて説明する。
このエンジンテスト装置は、図１に示すように、パレットＰに取り付けられたテスト対象エンジン１のクランクシャフト４に接続し、そのクランクシャフト４を強制的に回転させる電動モータ２を備えた外部駆動手段３、電動モータ２の回転速度を制御するとともに、テスト対象エンジン１などに設置された後述する排気圧センサ１５などを含む各種センサ類Ｓの検出情報に基づいて、圧縮上死点を検出して、各種のエンジンテストを行う制御部Ｈなどから構成されている。
また、このエンジンテスト装置には、クランクシャフト４に対して検出作用して、クランクシャフト４の回転角度を検出するエンコーダ５が設けられ、制御部Ｈが、エンコーダ５の検出情報に基づいて、そのクランクシャフト４における上死点位相を検出するように構成され、エンコーダ５および制御部Ｈにて上死点検出手段が構成されている。
【００１９】
前記テスト対象エンジン１が、パレットＰに取り付けられた状態で、コンベヤなどの搬送装置により所定の位置に搬送され、外部駆動手段３がクランクシャフト４に設けられたフライホイール４ａに連結されて固定されるように構成されている。
そして、制御部Ｈが、電動モータ２の回転速度を制御し、その電動モータ２の回転作動により、クランクシャフト４を強制的に回転させるように構成されている。
【００２０】
前記テスト対象エンジン１は、図２に示すように、４シリンダ４サイクルエンジンで、各シリンダ６のピストン７とコネクティングロッド８を介して連結されたクランクシャフト４と、吸気バルブ９および排気バルブ１０を開閉するためのカムを有するカムシャフト１１とが設けられ、クランクシャフト４が２回転すると、カムシャフト１１が１回転するように、クランクシャフト４とカムシャフト１１とがタイミングベルト１２により連結されている。
そして、クランクシャフト４の回転に伴って、各シリンダ６のピストン７を上下動させるとともに、カムシャフト１１を回転させて、吸気バルブ９および排気バルブ１０を開閉するように組付けられ、点火プラグ１３も組付けられている。
【００２１】
また、テスト対象エンジン１には、４つのシリンダ６のうち、基準となる基準シリンダ６ａにおいて、エキゾーストポート１４に連通接続された排気通路１５内における排気圧を検出する排気圧検出手段としての排気圧センサ１６が設けられている。
そして、この排気圧センサ１６による検出作用位置よりも下流側の排気通路１５には、その排気通路面積を絞る絞り手段１７が設けられ、排気圧センサ１６にて排気通路１５内における排気圧の変動を的確に検出できるように構成されている。
【００２２】
このようにして、テスト対象エンジン１は、外部駆動手段３にてクランクシャフト４をテスト用回転速度にて回転させることにより、図３に示すように、ピストン７が上下動されるとともに、吸気バルブ９および排気バルブ１０が開閉され、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を順次繰り返し行い、実際に燃焼させずに、吸気バルブ９や排気バルブ１０の開閉タイミングや各性能などの各種のエンジンテストを行うコールドテストを行うようにしている。
【００２３】
また、このエンジンテスト装置では、上述のコールドテストを行うに当たって、テスト対象エンジンの圧縮上死点が各種の計測の基準となるために、まず、外部駆動手段３にてクランクシャフト４をテスト用回転速度にて回転させた状態において、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出するように構成されている。
説明を加えると、制御部Ｈは、基準シリンダ６ａおける上死点に相当するクランクシャフト４の上死点位相をエンコーダ５により検出するとともに、排気バルブ１０の開弁に伴う排気圧の上昇を検出して、エンコーダ５による上死点位相のうち、排気圧センサ１６にて検出される排気圧が上昇したときの手前における上死点位相を、圧縮上死点位相として検出するように構成されている。
【００２４】
前記テスト対象エンジンの圧縮上死点の検出について、ピストン７の位相、および、排気バルブ１０の開閉状態について、クランクシャフト４の位相との関係を示した図４のグラフに基づいて説明を加える。
４サイクルエンジンでは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を行う間に、ピストン７が２往復するために、圧縮行程と排気行程の２つの上死点が存在することになる。
したがって、外部駆動手段３にてクランクシャフト４を回転させた状態において、エンコーダ５によるピストン７の上死点に対応する上死点位相として、２つの上死点位相Ｔ１，Ｔ２が存在することになる。
そして、排気バルブ１０の開弁に伴って、エキゾーストポート１４に連通接続された排気通路１５内における排気圧が上昇することに着目し、エンコーダ５による上死点位相Ｔ１，Ｔ２のうち、排気圧センサ１６にて検出される排気圧が上昇したときの手前における上死点位相Ｔ１を、圧縮上死点位相として検出するようにしている。
ちなみに、図４において、ＥＸは排気バルブ１０が開弁している状態を示し、ＩＮは吸気バルブ９が開弁している状態を示している。
【００２５】
説明を加えると、排気バルブ１０が開弁されるのは、圧縮行程における上死点位相Ｔ１が現出してから、排気行程における上死点位相Ｔ２が現出するまでの間であり、その排気バルブ１０の開弁により、シリンダ６ａ内の空気がエキゾーストポート１４を介して排気通路１５内に流動して、排気圧センサ１６にて検出される排気圧が上昇することになる。
したがって、エンコーダ５により、圧縮工程における上死点位相Ｔ１と排気工程における上死点位相Ｔ２を検出した２つの上死点位相のうち、排気圧センサ１６にて検出される排気圧が上昇したときの手前における上死点位相Ｔ１が、圧縮工程における上死点位相となるので、圧縮行程におけるクランクシャフト４の上死点位相を検出することができることとなる。
【００２６】
このようにして、噴射ノズルや点火プラグ１３が装着されている状態において、エンコーダ５による上死点位相と排気圧センサ１６による排気圧の上昇とを検出して、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出することができることになるので、噴射ノズルや点火プラグが装着されている状態において、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出することができることになる。
【００２７】
ちなみに、噴射ノズルや点火プラグが装着されていないときにも、噴射ノズルや点火プラグの取付孔を閉塞することにより、排気バルブ１０の開弁に伴い、排気通路１５内における排気圧が上昇することになるので、噴射ノズルや点火プラグが装着されていないときでも、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出することが可能となる。
【００２８】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、クランクシャフト４における上死点位相を検出するためにエンコーダを設ける例を示したが、例えば、クランクシャフト４と同期して回転し、ピストン７の上死点位置に対応する箇所にスリットが形成された回転体を設けるととともに、発光手段および受光手段を用いて回転体のスリット位置に相当するクランクシャフト４の位相を検出することにより、上死点位相を検出するようにして実施することも可能であり、クランクシャフト４における上死点位相を検出するための構成については適宜変更が可能である。
【００２９】
（２）上記実施形態では、排気圧センサ１６による検出作用位置よりも下流側の排気通路１５には、絞り手段１７が設けられているが、必ずしも、この絞り手段１７を設けなくてもよい。
【００３０】
（３）上記実施形態では、外部駆動手段３が、電動モータ２の回転作動により、クランクシャフト４を回転させるようにしているが、例えば、油圧モータを用いるなど、各種の駆動手段が適応可能である。
【００３１】
（４）上記実施形態では、４つのシリンダ６のうち、基準シリンダ６ａのみについて、排気圧センサ１６および絞り手段１７を設けて、圧縮上死点を検出するようにしているが、圧縮上死点を検出する対象となるシリンダについて、排気圧センサ１６および絞り手段１７を設けることにより、その対象となるシリンダにおける圧縮上死点を検出することが可能であり、圧縮上死点を検出するシリンダの数については適宜変更が可能である。
【００３２】
（５）上記実施形態では、テスト対象エンジンとして、４シリンダのエンジンを例示したが、テスト対象とするエンジンのシリンダの数については、適宜変更が可能であり、また、テスト対象とするエンジンの吸気バルブ９および排気バルブ１０の数についても適宜変更が可能であり、各種のエンジンをテスト対象エンジンとして適応することが可能である。
【００３３】
（６）上記実施形態では、本発明にかかるテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置をエンジンテスト装置に適応した例を示したが、テスト対象エンジンの圧縮上死点を検出する専用の装置とすることも可能で、エンジンテストに関する各種の装置に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンテスト装置の概略図
【図２】テスト対象エンジンの概略図
【図３】テスト対象エンジンの要部を示す図
【図４】クランクシャフト位相と、ピストン位相および吸気バルブの開閉状態との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１　　　　　　　テスト対象エンジン
２　　　　　　　電動モータ
３　　　　　　　外部駆動手段
４　　　　　　　クランクシャフト
５，Ｈ　　　　　上死点検出手段
９　　　　　　　吸気バルブ
１０　　　　　　排気バルブ
１５　　　　　　排気通路
１６　　　　　　排気圧検出手段
１７　　　　　　絞り手段

Claims (3)

1. 吸気バルブおよび排気バルブがクランクシャフトの回転に伴って開閉されるように組付けられたテスト対象エンジンについて、その圧縮上死点を検出するテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置であって、
   テスト対象エンジンのクランクシャフトに接続されて、そのクランクシャフトを強制的に回転させる外部駆動手段と、
   前記クランクシャフトに対して検出作用して、そのクランクシャフトにおける上死点位相を検出する上死点検出手段と、
   エキゾーストポートに連通接続された排気通路内における排気圧を検出する排気圧検出手段とが設けられ、
   前記外部駆動手段にて前記クランクシャフトを回転させた状態において、前記上死点検出手段による前記上死点位相のうち、前記排気圧検出手段にて検出される前記排気圧が上昇したときの手前における前記上死点位相を、前記圧縮上死点として検出するように構成されているテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置。
2. 前記排気圧検出手段による検出作用位置よりも下流側の前記排気通路には、その排気通路面積を絞る絞り手段が設けられている請求項１に記載のテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置。
3. 前記外部駆動手段が、電動モータの回転作動により前記クランクシャフトを回転させるように構成されている請求項１または２に記載のテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置。

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