JP2007218141A

JP2007218141A - 耐久評価装置

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Publication number: JP2007218141A
Application number: JP2006038079A
Authority: JP
Inventors: Akio Tanaka; 章雄田中; Hiroyuki Nishimura; 裕行西村; Masaaki Kato; 正明加藤; Hidenori Kosake; 英範小酒
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【課題】従来の耐久評価装置は、２つの部材を押し付けながら摺動させる構造であり、離間と当接を繰り返して燃料の噴射と停止を行うインジェクタの耐久評価ができない。また、温度管理はなされておらず、内燃機関運転時における再現性がない。
【解決手段】噴射容器１１にインジェクタ１を組み付け、実際にインジェクタ１から噴射を行わせて耐久評価を行うことにより、ノズルボディ４とニードルの当接部の耐久評価を行うことができる。また、ノズル部２に設けたノズル加熱ヒータ３５により、ノズルボディ４の弁座の温度を内燃機関運転時と略同じ温度に加熱して耐久評価テストを行うため、内燃機関運転時に模擬した高い再現性に基づいて、ノズルボディ４とニードルの当接部の耐久評価を行うことができ、耐久評価の精度を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射手段（例えば、インジェクタ、あるいはインジェクタのノズル部のみ等）の耐久評価装置に関する。

（第１の従来技術）
耐久評価装置として、図５に示す高速往復摩擦試験装置（ＨＦＲＲ）が一般的に知られている。この高速往復摩擦試験装置（ＨＦＲＲ）は、試験球Ｊ１とテスト資料（平板）Ｊ２をテスト媒体（オイル、燃料等）Ｊ３中で当接させた状態で、試験球Ｊ１を一定荷重でテスト試料Ｊ２に押し付けながら高周波で往復運動させる装置であり、テスト試料Ｊ２についた摩耗痕の大きさから摩耗量を判断するものである。

上記高速往復摩擦試験装置（ＨＦＲＲ）は、簡便ではあるが、試験球Ｊ１をテスト試料Ｊ２に押し付けながら摺動させる構造であったため、インジェクタのノズルボディとニードルが離間と当接による衝撃を繰り返すテスト品（燃料噴射手段）に対して耐久評価ができない。
また、実際の燃料噴射手段は、内燃機関に搭載されて噴射作動を行うものであり、特にノズル部が燃焼室に挿入された状態で運転を行う場合、ノズル部の温度が数百℃に達する。しかし、このような厳しい条件を実現あるいは相似できる試験装置は存在しないため、内燃機関運転時（内燃機関の暖機が完了して通常運転している時）に対応した耐久評価を実施することができない。

上記高速往復摩擦試験装置（ＨＦＲＲ）に用いられるテスト媒体３は、容器Ｊ４内に溜めておかれるだけで温度管理ができないため、テスト媒体Ｊ３の温度の影響が摩耗量に影響を及ぼすことになり、評価精度にかける。特に、内燃機関運転時にインジェクタに供給される燃料温度は常温ではなく、常温より高い温度の燃料がインジェクタに供給される。しかし、内燃機関運転時に対応した燃料温度により耐久試験を行う試験装置は存在しないため、内燃機関運転時に対応した耐久評価を実施することができない。

なお、上記高速往復摩擦試験装置（ＨＦＲＲ）は、上記の不具合の他に、次の問題もある。
・試験球Ｊ１とテスト資料Ｊ２の摩耗の進行に従って、接触部の面圧が低下していくため、結果のバラツキが大きい。
・試験球Ｊ１とテスト資料Ｊ２の摺動部位の潤滑性を摩耗量で評価するが、摩耗が少ない場合か、摩耗が飽和している条件以外では、摩耗量のバラツキが大きく再現性がない。
・テスト媒体Ｊ３は、容器Ｊ４内に溜めておかれるだけであり、試験球Ｊ１とテスト資料Ｊ２の摺動部位に摩耗粉が滞留するため、摩耗粉により摩耗量にバラツキが生じる不具合がある。
・テスト媒体Ｊ３は、容器Ｊ４内に溜めておかれるだけの開放状態であるため、蒸発しやすいテスト媒体（例えば、低臨界燃料、気体燃料等）で耐久試験を行うことができない。

（第２の従来技術）
上記高速往復摩擦試験装置（ＨＦＲＲ）では、上述したように、ノズルボディとニードルが離間と当接を繰り返すテスト部品に対して耐久評価ができない。
そこで、内燃機関を電動モータによって駆動し、各部の摩耗量を評価する装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１の技術は、内燃機関を電動モータにて回転駆動してシリンダライナー部の耐久評価を行うものであり、潤滑剤に腐食剤を混ぜ、シリンダライナー部の摩耗を加速させる技術である。
特許文献２の技術は、内燃機関を電動モータにて回転駆動して潤滑剤（エンジンオイル）の耐久評価を行うものであり、潤滑剤に空気または水を混入させて再現性を高める技術である。

しかし、特許文献１、２に開示された技術は、次の問題点を有している。
・実際の内燃機関をそのまま使用するため、耐久評価装置が大型になるとともに、費用がかかり、試験数を増加させることが困難となる。
・内燃機関の回転速度（単位時間当たりの回転数）に制限があるため、試験時間が長くなり、短時間で評価を行うことができない。
・内燃機関は電動モータで駆動されるものであって、噴射系に燃料は供給されないため、噴射系の信頼性を評価することができない。なお、実際に噴射系から燃料を噴射させて、噴射系の摩耗評価を行うことは一般に実施されるが、やはり駆動装置が大型になり、回転速度に制限がある。

（従来技術のまとめ）
（１）高速往復摩擦試験装置（ＨＦＲＲ）は、簡便ではあるが、ノズルボディとニードルが離間と当接を繰り返す燃料噴射手段に対して耐久評価ができない。（２）ノズルボディとニードルの当接部、および当接部を通過する燃料の温度管理がともになされないため、内燃機関運転時における燃料噴射手段の評価ができない。（３）特許文献１、２に開示された耐久評価装置は、実際の内燃機関をそのまま使用するため、耐久評価に要するコストが高くなってしまうとともに、内燃機関の回転速度に制限があるため、試験時間が長くなり、短時間で評価を行うことができず、さらには、摩耗部位の温度管理ができないことで内燃機関運転時の評価ができない。
特開平１１−２８１５３１号公報特開平７−６３７４８号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズルボディとニードルが離間と当接を繰り返す燃料噴射手段を、内燃機関運転時に模擬した高い再現性において評価が可能な耐久評価装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する耐久評価装置は、ノズルボディを内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能なノズル加熱ヒータを備える。
これにより、ノズルボディの温度を内燃機関運転時と略同じ温度で耐久評価を行うことができる。即ち、内燃機関運転時に模擬した高い再現性に基づいて、燃料噴射手段の耐久評価を行うことができ、耐久評価の精度を高めることができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する耐久評価装置は、燃料噴射手段によって噴射される燃料を内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能な燃料加熱ヒータを備える。
これにより、燃料噴射手段によって噴射される燃料の温度を内燃機関運転時と略同じ温度で耐久評価を行うことができる。即ち、内燃機関運転時に模擬した高い再現性に基づいて、燃料噴射手段の耐久評価を行うことができ、耐久評価の精度を高めることができる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する耐久評価装置は、ノズルボディを内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能なノズル加熱ヒータと、燃料噴射手段によって噴射される燃料を内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能な燃料加熱ヒータとを備える。
これにより、ノズルボディの温度を内燃機関運転時と略同じ温度で耐久評価を行うことができるとともに、燃料噴射手段によって噴射される燃料の温度を内燃機関運転時と略同じ温度で耐久評価を行うことができる。即ち、内燃機関運転時に模擬した高い再現性に基づいて、燃料噴射手段の耐久評価を行うことができ、耐久評価の精度を高めることができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する耐久評価装置は、燃料噴射手段が噴射した燃料を回収して、再び燃料噴射手段へ供給する閉ループの噴射燃料循環手段と、燃料噴射手段が燃料噴射を行う噴射空間内に不活性ガスを充填させる不活性ガス充填手段とを備える。
このように、閉ループの噴射燃料循環手段によって、燃料噴射手段が噴射した燃料を回収して、再び燃料噴射手段へ供給することにより、耐久評価装置の外部へ燃料が漏れる不具合が生じないとともに、テスト燃料を無駄に消費することがない。
また、噴射燃料循環手段は、閉ループであるため、テスト燃料として、軽油などの通常燃料はもちろん、低臨界燃料（例えば、ガソリンやアルコール燃料等の常温常圧で蒸発しやすい燃料）を用いて試験を行うことが可能になる。
さらに、不活性ガス充填手段によって、噴射空間内に不活性ガスが充填されるため、ノズル加熱ヒータ等により燃料が燃焼する不具合を回避できる。また、不活性ガスの充填により燃料が酸化するなどして燃料が傷む不具合を回避できる。これによって、噴射燃料循環手段を循環する燃料の初期性能を、長期にわたり維持することができる。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する耐久評価装置は、燃料噴射手段の噴射制御を行う制御装置を備え、この制御装置は、燃料噴射手段の噴射時期、噴射期間、噴射回数を固定設定するものである。
これにより、燃料噴射手段の制御が簡便となり、制御プログラムの作成を簡素化することができる。

最良の形態１〜３の耐久評価装置は、固定部材であるノズルボディと、可動部材であるニードルとの離間と当接により燃料の噴射と遮断を行う。
最良の形態１の耐久評価装置は、ノズルボディを内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能なノズル加熱ヒータを備える。
最良の形態２の耐久評価装置は、燃料噴射手段によって噴射される燃料を内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能な燃料加熱ヒータを備える。
最良の形態３の耐久評価装置は、ノズルボディを内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能なノズル加熱ヒータと、燃料噴射手段によって噴射される燃料を内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能な燃料加熱ヒータとを備える。

実施例１を図１〜図３を参照して説明する。なお、この実施例１では、本発明をコモンレール式燃料噴射装置に搭載されるインジェクタの耐久評価装置に適用した例を示す。
＜耐久評価テストを受ける燃料噴射手段の説明＞
耐久評価装置で試験される燃料噴射手段は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射供給するためのインジェクタ１である。なお、インジェクタ１を構成するノズル部２（例えば、ノズルアッシー）だけを用いて耐久評価を行う試験装置としても良い。

インジェクタ１は、電磁インジェクタ、ピエゾインジェクタなど、駆動形式が限定されるものではなく、噴射信号（噴射パルスのＯＮ信号：図３参照）が与えられると、ノズル部２から燃料噴射を行うものである。
ノズル部２は、インジェクタボディ３に固定されたノズルボディ４と、ノズルボディ４内において軸方向に移動可能に支持されたニードル（図示しない）とを備え、インジェクタ１に与えられる噴射信号に基づいてノズルボディ４内でニードルが駆動されて、ノズルボディ４とニードルが離間および当接を行うものである。具体的には、ノズルボディ４の弁座と、ニードルのシート部とが、離座および着座を行うものである。
そして、ノズルボディ４の弁座からニードルのシート部が離座することにより、ノズルボディ４の先端部に形成された噴孔と、インジェクタ１内の高圧供給部とが連通して、噴孔から高圧燃料を噴射する。また、ノズルボディ４の弁座にニードルのシート部が着座することにより、ノズルボディ４の先端部の噴孔と、インジェクタ１内の高圧供給部との連通が遮断されて、燃料噴射を停止する。

＜耐久評価装置の概略説明＞
耐久評価装置は、インジェクタ１から実際に燃料噴射を行わせてインジェクタ１の摺動部や、離間および当接を繰り返す部分の当接部の耐久評価を行う装置であり、試験用のインジェクタ１を作動させるための燃料噴射装置の他に、インジェクタ１の噴射空間に不活性ガスを充填させる不活性ガス充填手段５と、耐久評価装置の運転制御を行う試験装置用制御装置（以下、マスター制御装置と称する）６とを備える。
なお、耐久評価装置は、不活性ガス充填手段５、マスター制御装置６および後述する噴射系制御装置１４を除く全ての構成装置が、外部から密閉された防音パージケース７内に収容されている。

（試験用の燃料噴射装置の概略説明）
燃料噴射装置は、インジェクタ１が取り付けられる噴射容器１１の他に、車両に搭載される装置と略同等のコモンレール１２、このコモンレール１２に高圧燃料を供給するサプライポンプ１３、および燃料噴射装置を制御する噴射系制御装置１４を備える。

（噴射容器１１の説明）
噴射容器１１は、図２に示されるように、各インジェクタ１から燃料が噴射される噴射空間を形成する。この実施例の噴射容器１１は、噴射ベース容器１５とインジェクタホルダ１６とを組み合わせて構成され、噴射ベース容器１５とインジェクタホルダ１６の間に噴射空間が形成される。噴射ベース容器１５は、噴射空間内に噴射された燃料を下部に集めるロート形状を呈した燃料収集部１７を備える。なお、この燃料収集部１７には、後述する回収配管４２が接続される。

インジェクタホルダ１６の上部には、インジェクタ１を収容保持するインジェクタ収容部１８が形成されており、インジェクタ収容部１８にインジェクタ１を挿入して、インジェクタクランプ１９を締結することにより、インジェクタ１がインジェクタホルダ１６に固定される。なお、インジェクタクランプ１９の締結力により、内燃機関に搭載された場合と同様の負荷がインジェクタ１に加えられるようになっている。
なお、この実施例１では、同時に複数のインジェクタ１の耐久試験を実施できるように、複数（例えば、６機）のインジェクタ１が噴射容器１１に搭載できるようになっている。

（コモンレール１２の説明）
コモンレール１２は、インジェクタ１に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように高圧ポンプ配管２１を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ１３の吐出口と接続されるとともに、インジェクタ１へ高圧燃料を供給するインジェクタ配管２２が接続されている。

このコモンレール１２には、プレッシャリミッタ（安全弁）を兼ねた減圧弁２３が取り付けられている。この減圧弁２３は、噴射系制御装置１４から与えられる開弁指示信号によって開弁してリリーフ配管２４を介してコモンレール圧を急速に減圧するものである。また、コモンレール１２には、コモンレール圧センサ２５が取り付けられており、蓄圧するコモンレール圧が噴射系制御装置１４によって検出される。

（サプライポンプ１３の説明）
サプライポンプ１３は、コモンレール１２へ高圧燃料を圧送する高圧ポンプと、燃料タンク２６内の燃料ポンプ２７から燃料フィルタ２８を介して汲み上げられた燃料を高圧ポンプへ供給するフィードポンプとを内蔵し、フィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧ポンプで高圧に圧縮してコモンレール１２へ圧送する。
フィードポンプおよび高圧ポンプは共通のシャフト３１によって駆動される。なお、このシャフト３１は、通電により回転動力を発生する電動モータ３２によって回転駆動される。

サプライポンプ１３には、燃料を高圧に加圧する加圧室内に燃料を導く燃料流路に、その燃料流路の開度度合を調整するためのＳＣＶ（吸入調量弁）が搭載されている。このＳＣＶは、噴射系制御装置１４からのポンプ駆動信号によって制御されることにより、加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整し、コモンレール１２へ圧送する燃料の吐出量を変更する調量バルブであり、コモンレール１２へ圧送する燃料の吐出量を調整することにより、コモンレール圧を調整するものである。このＳＣＶは、噴射系制御装置１４によって所定のコモンレール圧となるように制御される。
サプライポンプ１３の内部は潤滑のために、フィードポンプの吐出する燃料の一部が導かれて満たされており、サプライポンプ１３内から溢れる燃料は、サプライポンプ１３のオーバーフロー部からオーバーフロー配管３３を介してリリーフ配管２４へ導かれる。
なお、この実施例では、高圧燃料圧送ポンプの一例として、サプライポンプ１３を用いるが、他の形式の高圧ポンプ（例えば、プレストローク型高圧ポンプ等）であっても良い。

（噴射系制御装置１４の説明）
噴射系制御装置１４は、ＥＣＵとＥＤＵより構成される。
ＥＣＵは、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路を含んで構成される周知構造のコンピュータよりなる。
ＥＣＵは、読み込まれたセンサ類の信号（車両に搭載される場合はエンジンパラメータであるが、耐久評価装置の場合は、マスター制御装置６から与えられる試験に適したテスト用パラメータ）に基づいて各種の演算処理を行い、インジェクタ１の噴射制御およびＳＣＶの開度制御を行う。
なお、噴射系制御装置１４には、車両に搭載されるものとは違う機能として、燃料噴射装置を手動停止させるための非常停止スイッチが設けられている。

（ノズル部２の加熱手段の説明）
耐久評価装置は、ノズルボディ４の弁座の温度を内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能なノズル加熱ヒータ３５を備える。
このノズル加熱ヒータ３５は、通電により発熱する電気ヒータであり、図２に示されるように、ノズル部２の周囲に装着される。

ノズルボディ４の弁座の温度、即ち、ノズル加熱ヒータ３５に与えられる電力は、マスター制御装置６により制御される。
インジェクタホルダ１６には、ノズル部２の温度を検出するノズル温度センサ（例えば、熱電対）３６が設置されている。このノズル温度センサ３６の検出信号は、ノズル温度計３７により温度変換された後に、マスター制御装置６に出力される。
マスター制御装置６は、ノズル温度に基づいてノズル加熱ヒータ３５と電源３８との断続を行うことで、ノズルボディ４の弁座の温度を予め設定された所定温度（内燃機関運転時と略同じ温度：例えば３００℃）に制御する。
ノズルボディ４の弁座の温度と、ノズル温度センサ３６による検出温度との温度相関は、事前計測により把握することができ、ノズルボディ４の弁座の温度を直接計測しなくても、ノズル温度センサ３６の検出温度に基づいて、ノズルボディ４の弁座の温度を所定の温度に制御することができる。

インジェクタホルダ１６の内部には、ノズル部２の先端部が挿入される内部ケース４１が配置されている。この内部ケース４１は、噴射空間を上側の空間（以下、上部チャンバα）と、下側の空間（以下、下部チャンバβ）とに区画する区画壁であり、ノズル部２から噴射された燃料がノズル加熱ヒータ３５に直接触れるのを防ぐ。このように、ノズル部２から噴射された燃料がノズル加熱ヒータ３５に直接触れないようにすることで、ノズル部２に急速な温度変化が生じるのを防ぐことができる。

（燃料循環手段の説明）
耐久評価装置は、インジェクタ１が噴射した燃料を回収して、再びインジェクタ１へ供給する閉ループの噴射燃料循環手段を採用している。具体的に耐久評価装置は、噴射容器１１の燃料収集部１７で収集した燃料を、燃料収集部１７の下部に接続した回収配管４２から、インジェクタ１のリーク配管４３に導いて、燃料タンク２６へ戻す構成を採用している。
ここで、燃料タンク２６へ戻される全ての燃料は、燃料クーラ４４を通過するように設けられている。この燃料クーラ４４は、燃料タンク２６に戻される燃料を冷却するものであり、この実施例では、燃料と冷却水とを熱交換して燃料の温度を下げる水冷式クーラが採用されている。燃料クーラ４４の冷却能力は、燃料クーラ４４を通過する冷却水通路４４ａに設けられた冷却水制御弁４５の開度を調整することにより制御される。

燃料クーラ４４の冷却能力は、マスター制御装置６が冷却水制御弁４５の開度を制御することによりなされる。
燃料タンク２６の内部には、燃料温度に応じた信号を出力するタンク燃料温度センサ４６（熱電対等）が設置されている。このタンク燃料温度センサ４６の検出信号は、タンク燃料温度計４７により温度変換された後に、マスター制御装置６に出力される。
マスター制御装置６は、燃料温度に基づいて燃料タンク２６内の燃料温度が予め設定された所定温度（例えば２０℃）になるように燃料クーラ４４（具体的には冷却水制御弁４５の開度）を制御する。

（不活性ガス充填手段５の説明）
耐久評価装置は、インジェクタ１が燃料噴射を行う噴射空間内に不活性ガスを充填させる不活性ガス充填手段５を備える。
この実施例の不活性ガス充填手段５は、高圧窒素を蓄える窒素ボンベ５０に接続された窒素ガス配管５１、およびインジェクタホルダ１６に設けられた窒素供給口５２を介して噴射容器１１内に窒素ガスを供給する。
窒素供給口５２は、内部ケース４１で区画された上部チャンバα内に開口している。ここで、内部ケース４１は、ノズル部２との間に環状隙間γを形成している。この環状隙間γは、窒素ガスの流速が十分に確保されるように設けられている。例えば、上部チャンバαと下部チャンバβの圧差を１ｋＰａ、環状隙間γを４ｍｍ²とすると、環状隙間γを約４００３ｃｍ³／ｍｉｎの窒素ガスが流れる。
このように、上部チャンバα内に供給された窒素ガスは、環状隙間γを通過して下部チャンバβへ流下するため、下部チャンバβから燃料が上部チャンバαへ吹き上がることがない。
また、上部チャンバα内には、窒素ガスが充満しているため、通電により発熱するノズル加熱ヒータ３５に燃料が触れたとしても、燃料が燃焼することが防がれる。

なお、インジェクタホルダ１６とインジェクタ１との着座部には、ガスケット５３が配置されており、上部チャンバα内の窒素ガスがインジェクタ収容部１８を介して外部へ漏れ出ないように設けられている。また、インジェクタホルダ１６と噴射ベース容器１５との締結面には、Ｏリング５４が配置されており、ボルト（図示しない）によりインジェクタホルダ１６を噴射ベース容器１５に締結した状態において、噴射空間内の窒素ガスが外部へ漏れ出ないように設けられている。

ここで、噴射空間に供給された窒素ガスの一部は、燃料とともに燃料タンク２６に導かれる。燃料タンク２６の上部には、燃料タンク２６内に導かれた窒素ガスを密閉された防音パージケース７内に排出するタンク内窒素排出弁５５が取り付けられている。このタンク内窒素排出弁５５は、燃料タンク２６内の圧力が所定圧力（燃料タンク２６内の燃料の温度に相当する蒸気圧より高い圧力）に達すると開弁して、燃料タンク２６内の窒素ガスを防音パージケース７内に排出するものである。
具体的なタンク内窒素排出弁５５の開弁圧は、例えば、２０℃の軽油の蒸気圧は８９２Ｐａであるため、開弁圧はそれより高い例えば１ｋＰａに設定され、８０℃の軽油の蒸気圧は３９６６Ｐａであるため、開弁圧はそれより高い例えば４ｋＰａに設定されるものである。

燃料タンク２６内とタンク内窒素排出弁５５との間には、ミスト回収器５６が配置されており、このミスト回収器５６によって蒸発燃料を燃料タンク２６内に戻すように設けられている。
このように、燃料タンク２６内の窒素ガスがタンク内窒素排出弁５５を介して防音パージケース７内に排出されるため、防音パージケース７内に燃料が例え漏れたとしても、防音パージケース７内における燃料の燃焼が防がれる。

一方、防音パージケース７には、防音パージケース７内の窒素を外部へ排出する防音室内窒素排出弁５７が取り付けられている。この防音室内窒素排出弁５７は、防音パージケース７内の圧力が所定圧力（大気圧より高い圧力）に達すると開弁して、防音パージケース７内の窒素ガスを外部へ排出するものである。
具体的な防音室内窒素排出弁５７の開弁圧は、大気圧より少し高い圧力、例えば２０ｍｍａｑ程度に設定されるものであり、常に防音パージケース７内の窒素ガスと気化燃料を外部に排出するものである。

噴射容器１１に供給される窒素ガスの供給圧の制御は、マスター制御装置６が窒素ガス配管５１に設けられた調圧弁５８の開度を制御することによりなされる。
窒素ガス配管５１の途中には、窒素ガスの供給圧力に応じた信号を出力するガス圧力計５９が設置されている。このガス圧力計５９の検出圧力は、マスター制御装置６に出力される。
マスター制御装置６は、検出圧力に基づいて窒素ガスの供給圧が予め設定された所定圧力（タンク内窒素排出弁５５の開弁圧より、例えば１ｋＰａほど高い圧力）となるように、調圧弁５８の開度を制御する。

（マスター制御装置６の説明）
マスター制御装置６は、周知のコンピュータ装置であり、制御タワー６１、モニタ６２、キーボード６３等で構成されている。
このマスター制御装置６は、各種センサ類の検出信号（温度信号、圧力信号等）に基づいて各電気機能部品の通電制御を行うものであり、上述した「ノズル加熱ヒータ３５の通電制御によるノズル部２の加熱制御」、「冷却水制御弁４５の開度制御による燃料クーラ４４の能力制御」、「調圧弁５８の開度制御による窒素ガスの供給圧制御」の他に、サプライポンプ１３を駆動する「電動モータ３２の通電制御」と、「インジェクタ１の噴射制御を行う噴射系制御装置１４の制御機能」とを備える。

「電動モータ３２の通電制御」は、耐久評価テストの運転指示が与えられると、電動モータ３２に回転指示を与えるものであり、電動モータ３２は、マスター制御装置６から回転指示が与えられると、予め設置された所定の回転速度でサプライポンプ１３のシャフト３１を回転駆動する。

「インジェクタ１の噴射制御を行う噴射系制御装置１４の制御機能」は、単位時間当たり多数の噴射信号を噴射系制御装置１４からインジェクタ１に出力させるものである。
ここで、噴射系制御装置１４は、上述したように、車両に搭載されるものと略同等のものであり、噴射系制御装置１４に入力されるコモンレール圧の他に、マスター制御装置６から与えられるテスト用パラメータに基づいて、燃料噴射装置にかかる電気機能部品（インジェクタ１、ＳＣＶ等）を制御する。
ここで、既存の噴射系制御装置１４の中には、１サイクル中に５噴射などのマルチ噴射を実行するものがある。この実施例では、このようなマルチ噴射が可能な噴射系制御装置１４を利用して、より簡便な制御にて単位時間当たりの噴射回数を増加させて、試験時間の短縮を図っている。

この実施例の噴射系制御装置１４は、図３に示すように、サプライポンプ１３のシャフト３１が１回転する毎に、インジェクタ１へ３回の噴射信号（噴射パルス）を与えるように設けられている。
具体的にこの実施例では、試験サンプル数を増すために、２台のＥＤＵを用いて６機のインジェクタ１を試験可能なものであり、噴射系制御装置１４は、図３に示すように、サプライポンプ１３のシャフト３１が１回転する毎に、６機のインジェクタ１にそれぞれ３回の噴射を実行させるものである。
より具体的に説明すると、噴射系制御装置１４は、図３に示すように、マスター制御装置６から出力された疑似気筒判定パルスに基づき噴射制御を実施するものであり、各気筒の基準パルスが与えられるサイクル（図中、Ｔ−ＣＹＬ）毎に、一定の噴射間隔（図中、ＩＮＴ−Ｊ）を隔てた噴射制御を実施することにより、シャフト３１が１回転する毎に、６機のインジェクタ１がそれぞれ３回の噴射を実行するものである。

ここで、噴射系制御装置１４は、実内燃機関の運転状態の複雑な制御を廃止して、インジェクタ１の噴射時期、噴射期間、噴射回数を固定設定している。
具体的には、（１）マスター制御装置６から与えられるテスト用パラメータの１つである基準信号（気筒パルス：図３参照）に合わせて噴射信号を発生し、（２）各インジェクタ１の噴射期間が全て同じに設定され、（３）各インジェクタ１の噴射間隔も全て同じに設定されている。
このように、インジェクタ１の噴射時期、噴射期間、噴射回数を固定設定していることにより、耐久評価テストにかかるプログラムの構築が簡便となり、制御プログラムの作成を容易にすることができる。

なお、マスター制御装置６は、各インジェクタ１の噴射回数が所定回数（例えば１０⁷回）に達した場合、あるいは噴射試験の運転時間が所定時間（例えば５０時間）に達した場合に、耐久評価テストを自動停止するように設けられている。また、マスター制御装置６には、何らかの不具合を検出した場合に、耐久評価テストを停止し、停止した理由を記憶する自動停止機能も設けられている。
なお、耐久評価テストを終えたインジェクタ１は、分解されて各摺動部や、当接と離間を繰り返す部分における当接部の摩耗度合が粗さ計、拡大視認等によりチェックされる。そして、チェック結果に基づいてテスト燃料におけるインジェクタ部品の耐久性の評価を行う。

（実施例１の効果）
実施例１の耐久評価装置は、上述した構成を採用することにより、次の効果を得ることができる。
（１）噴射容器１１にインジェクタ１を組み付け、実際にインジェクタ１から噴射を行わせて耐久評価を行う。これにより、ノズルボディ４とニードルが離間と当接を繰り返す部位に燃料が触れる環境で、ノズルボディ４とニードルが離間と当接を繰り返すため、高速往復摩擦試験装置（ＨＦＲＲ）では評価が困難であったノズルボディ４とニードルの当接部の耐久評価を行うことができる。

（２）ノズル部２に設けたノズル加熱ヒータ３５により、ノズルボディ４の弁座の温度を内燃機関運転時と略同じ温度（例えば３００℃）に加熱して耐久評価テストを行うため、内燃機関運転時に模擬した高い再現性に基づいて、ノズルボディ４とニードルの当接部の耐久評価を行うことができ、耐久評価の精度を高めることができる。

（３）閉ループの噴射燃料循環手段により、インジェクタ１が噴射した燃料を回収して、再びインジェクタ１へ供給することにより、テスト燃料を無駄に消費しないとともに、インジェクタ１から噴射した燃料が直接的に外部へ漏れる不具合が生じない。

（４）不活性ガス充填手段５によって、噴射空間内に不活性ガスが充填されるため、ノズル加熱ヒータ３５等により燃料が燃焼する不具合を回避できる。
また、不活性ガスの充填により燃料が酸化するなどして燃料が傷む不具合を回避できる。これによって、噴射燃料循環手段を循環する燃料の初期性能を、長期にわたり維持することができる。

（５）インジェクタ１の噴射制御を行う噴射系制御装置１４は、燃料噴射手段の噴射時期、噴射期間、噴射回数を固定設定するものであるため、耐久評価テストにおけるインジェクタ制御が簡便となり、耐久評価テストにかかる制御プログラムの作成を簡素化することができる。

（６）実際の内燃機関を用いずにノズルボディ４とニードルとの離間と当接を繰り返えさせるため、耐久評価装置のコストを抑えることができるとともに、耐久評価装置の体格を小型化および軽量化することが可能になる。

（７）サプライポンプ１３が１回転する間に１つのインジェクタ１から複数回の燃料噴射を実行させるため、ノズルボディ４とニードルとの離間と当接を繰り返す速度が速まり、試験時間の短縮を図ることができる。

（８）インジェクタ１から実際に燃料を噴射させて耐久評価テストを行うものであるため、評価対象となるノズルボディ４とニードルの当接部に摩耗粉が滞留しない。このため、評価対象に滞留した摩耗分により摩耗量がバラツクことで耐久評価の精度が低下する不具合を回避することができる。

実施例２を図４を参照して説明する。なお、実施例２において、上記実施例１と同一符号は同一機能物を示す。また、実施例２では、実施例１に対して異なる部分について説明する。
上記の実施例１では、ノズル部２に設けたノズル加熱ヒータ３５の伝熱により、インジェクタ１から噴射される燃料をある程度加熱できるものの、内燃機関運転時と略同じ温度に達しているかは不明である。
そこで、この実施例２の耐久評価装置は、実施例１で示したノズル加熱ヒータ３５の他に、インジェクタ１から噴射される燃料を内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能な燃料加熱ヒータ６４を備えるものである。

実施例２の燃料加熱ヒータ６４は、インジェクタ１に供給される燃料を加熱することで、インジェクタ１から噴射される燃料を加熱するものであり、通電により発熱する電気ヒータを用いている。なお、この実施例２では、燃料加熱ヒータ６４を、燃料フィルタ２８とサプライポンプ１３の間のプライミング配管６５に設置する例を示すが、燃料加熱ヒータ６４の設置位置は燃料フィルタ２８とインジェクタ１の間であれば良い。

インジェクタ１から噴射される燃料の温度、即ち、燃料加熱ヒータ６４に与えられる電力は、マスター制御装置６により制御される。
インジェクタ１の高圧燃料入り口には、インジェクタ１に供給される燃料の温度を検出する噴射燃料温度センサ（例えば、熱電対）６６が設置されている。この噴射燃料温度センサ６６の検出信号は、噴射燃料温度計６７により温度変換された後に、マスター制御装置６に出力される。マスター制御装置６は、インジェクタ１に供給される燃料温度に基づいて燃料加熱ヒータ６４と電源６８との断続を行うことで、インジェクタ１から噴射される燃料の温度を予め設定された所定温度（内燃機関運転時と略同じ温度：例えば８０℃）に制御する。
インジェクタ１から噴射される燃料の温度と、噴射燃料温度センサ６６による検出温度との温度相関は、事前計測により把握することができ、インジェクタ１のノズル部２を流れる燃料の温度を直接計測しなくても、噴射燃料温度センサ６６の検出温度に基づいて、インジェクタ１のノズル部２を流れる燃料の温度を、内燃機関運転時と略同じ温度に加熱制御することができる。

（実施例２の効果）
上記実施例２の構造を採用する耐久評価装置は、上記実施例１の効果に追加して、次の効果を得ることができる。
インジェクタ１に燃料を供給する燃料輸送途中に設けた燃料加熱ヒータ６４により、インジェクタ１から噴射される燃料の温度、即ち、インジェクタ１のノズル部２を流れる燃料の温度を、予め設定された内燃機関運転時と略同じ温度（例えば８０℃）に加熱して耐久評価テストを行うことができる。このため、内燃機関運転時に模擬した高い再現性に基づいて、ノズルボディ４とニードルの当接部の耐久評価を行うことができ、耐久評価の精度を高めることができる。

［変形例］
上記の実施例では、インジェクタ１をそのまま用いてノズルボディ４とニードルの当接部の耐久評価を行う例を示したが、ノズルボディ４とニードルよりなるノズルアッシーのみを用いて耐久評価を行うようにしても良い。即ち、ノズルボディ４とニードルの離間および当接を繰り返す部分に燃料を流しながら、当接駆動手段によりニードルをノズルボディ４内で往復移動させて、ノズルボディ４とニードルの離間および当接を繰り返して耐久評価を行うように設けても良い。

上記の実施例では、コモンレール式燃料噴射装置に用いられるインジェクタ１の耐久評価を行う例を示したが、コモンレール式燃料噴射装置とは異なる燃料噴射装置のインジェクタ１の耐久評価を行うものに本発明を適用しても良い。即ち、軽油以外の燃料（例えば、ガソリン等）の噴射を行うインジェクタ１の耐久評価を行うものに本発明を適用しても良い。

耐久評価装置の概略構成図である（実施例１）。インジェクタが装着された噴射容器の断面図である（実施例１）。６つのインジェクタにそれぞれ与えられる駆動信号のタイムチャートである（実施例１）。耐久評価装置の概略構成図である（実施例２）。高速往復摩擦試験装置の概略構成図である（従来例）。

符号の説明

１インジェクタ（テスト対象となる燃料噴射手段）
４ノズルボディ
５不活性ガス充填手段
１４噴射系制御装置（燃料噴射手段の噴射制御を行う制御装置）
３５ノズル加熱ヒータ
６４燃料加熱ヒータ

Claims

固定部材であるノズルボディと、可動部材であるニードルとの離間と当接により燃料の噴射と遮断を行う燃料噴射手段の耐久評価装置であって、
この耐久評価装置は、前記ノズルボディを内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能なノズル加熱ヒータを備えることを特徴とする耐久評価装置。
固定部材であるノズルボディと、可動部材であるニードルとの離間と当接により燃料の噴射と遮断を行う燃料噴射手段の耐久評価装置であって、
この耐久評価装置は、前記燃料噴射手段によって噴射される燃料を内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能な燃料加熱ヒータを備えることを特徴とする耐久評価装置。
固定部材であるノズルボディと、可動部材であるニードルとの離間と当接により燃料の噴射と遮断を行う燃料噴射手段の耐久評価装置であって、
この耐久評価装置は、
前記ノズルボディを内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能なノズル加熱ヒータと、
前記燃料噴射手段によって噴射される燃料を内燃機関運転時と略同じ温度に加熱可能な燃料加熱ヒータと、
を備えることを特徴とする耐久評価装置。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の耐久評価装置において、
この耐久評価装置は、
前記燃料噴射手段が噴射した燃料を回収して、再び前記燃料噴射手段へ供給する閉ループの噴射燃料循環手段と、
前記燃料噴射手段が燃料噴射を行う噴射空間内に不活性ガスを充填させる不活性ガス充填手段と、
を備えることを特徴とする耐久評価装置。
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の耐久評価装置において、
この耐久評価装置は、前記燃料噴射手段の噴射制御を行う制御装置を備え、
この制御装置は、前記燃料噴射手段の噴射時期、噴射期間、噴射回数を固定設定することを特徴とする耐久評価装置。