JP2008128152A - 自動車用燃料噴射装置の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体が小型で、目視で不具合現象が確認でき、操作が簡単で、検査期間を短縮でき、検査に要する費用を軽減することができる燃料噴射装置の検査装置の提供。
【解決手段】燃料噴射装置（１）を固定する治具（２）と、燃料噴射装置先端の噴射機構（１１）を収容し且つ透明な材質で構成されている容器（３）と、燃料噴射装置（１）に燃料を供給する燃料供給機構（５）と、燃料噴射装置（１）を加圧する加圧装置（６、９）と、燃料噴射装置（１）に燃料を噴射する旨の制御信号を出力する制御装置（２１）、とを有することを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置の検査装置に関する。

自動車に搭載されているある種の燃料噴射装置（例えば、ユニットインジェクタ）は、燃料噴射装置（ユニットインジェクタ）の製造メーカが外国であり、そのために、当該燃料噴射装置に不具合（例えば噴射不具合）が生じた場合の調査・検査は、その外国の製造メーカに装置を送り、当該メーカによって行われているのが実情である。
従って、不具合が生じてから調査・検査が行われ、装置がその装置を搭載した車両の所有者に戻るまで、甚だしきは数週間も要してしまう場合があり、膨大な検査費用及び長期間の休業補償等によって、装置（車両）の所有者は甚大な損害を蒙ることとなる。
ここで、燃料噴射系の不具合としては、燃料噴射装置の噴孔の孔詰まり、噴射量の異常、噴射角度の異状等が考えられる。また、不具合の発生時期は、車両に搭載し、車両の使用時に多いが、燃料噴射装置の製造過程にも起こりうる。

燃料噴射装置の検査装置として、検査対象である燃料噴射装置が組込まれているエンジンをそのまま検査装置の一部として用いる方法がある。この場合は、装置全体が大きくなりすぎる。

ここで、車両のエンジンから燃料噴射装置を分解することなく車両の燃料噴射システムを洗浄する方法及び装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
然るに、特許文献１は、出願人、及び発明者がアメリカ合衆国に属しており、上記問題点を何ら解決するものではない。

上記とは別に、燃料を噴射するためのオリフィスを少なくとも１つ備えたノズルと燃料噴射弁とを有する燃料噴射機の性能をテストするための装置が開示されている（例えば特許文献２参照）。
特許文献２においても、特許文献１と同様の理由によって前記問題を解決するものではない。
特表平８−５０６６３９号公報 特表平３−５０６０６２号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、装置全体が小型で、目視で不具合現象が確認でき、操作が簡単で、検査期間を短縮でき、検査に要する費用を軽減することができる燃料噴射装置の検査装置の提供を目的としている。

本発明の検査装置（１００）は、燃料噴射装置（例えば、ユニットインジェクタ１）を固定する治具（保持台２）と、燃料噴射装置先端の噴射機構（ノズル本体１１）を収容し且つ透明な材質で構成されている容器（アクリル槽３）と、燃料噴射装置（１）に燃料を供給する燃料供給機構（５）と、燃料噴射装置（１）を加圧する加圧装置（カム機構６、カム駆動用電動モータ９）と、燃料噴射装置（１）に燃料を噴射する旨の制御信号を出力する制御装置（コントロールユニット２１）、とを有することを特徴としている（請求項１）。

前記加圧装置はカム（６１）或いはカムによって揺動するロッカーアーム（図示せず）を備えており、そのカム（６１）或いはカムによって揺動するロッカーアーム、前記制御装置（コントロールユニット２１）及び燃料供給機構（５）の燃料清浄部（燃料フィルタ５６）は、燃料噴射装置（ユニットインジェクタ１）が組み込まれている車両で使用されているものと同一種類の製品で構成されている（請求項２）。

前記同一種類の製品とは、カム（６１）或いはカムによって揺動するロッカーアーム、カムギア（８）、カム角度センサ（Ｓｃ）、コントロールユニット（２１）、及び燃料フィルタ（５６）である（請求項３）。

上述する構成を具備する本発明によれば、内燃機関の燃料噴射装置の検査装置（以下、「内燃機関の燃料噴射装置の検査装置」を検査装置と略記する：１００）は、燃料噴射装置（例えば、ユニットインジェクタ１）を固定する治具（ユニットインジェクタ保持台２）と、燃料噴射装置先端の噴射機構（ノズル本体１１）を収容し且つ透明な材質で構成されている容器（アクリル槽３）とを有しているため、該容器（アクリル槽３）によって検査状態が可視化され、問題点の摘出が確実に行われる。

また、燃料噴射装置（１）の加圧装置はカム（６１）を備えており、そのカム（６１）、カムギア（８）、カム角度センサ（Ｓｃ）、前記制御装置（コントロールユニット１１）及び燃料供給機構（５）の燃料清浄部（燃料フィルタ５５）は、燃料噴射装置（１）が組み込まれている車両で使用されているものと同一種類の製品で構成されているので、略、実態に即した燃料噴射装置の不具合の検査結果が得られる。即ち、実車両に対する再現性が高い。

さらに、検査装置（１００）全体として、実車両で使用している部材と同じ部材を多用するために、検査装置が廉価で且つ短期間で調達できる。

車両組み立てラインにおいて、車両の組立て完了直後に、当該検査装置によって燃料噴射装置を検査すれば、出荷前の燃料噴射装置の不具合を未然に摘出することができる。また、燃料噴射装置の不具合内容も正確に把握できるので、その後の対処が迅速に行える。

自動車のディーラーに、かかる廉価な検査装置を配備することにより、燃料噴射系に何らかのトラブルがある自動車の所有者に対して、迅速に検査を行うことが出来、当該自動車の所有者の費用負担を大幅に抑制できる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、実施形態の説明に入る前に、図２、図３の模式図を参照して、検査対象である燃料噴射装置（ユニットインジェクタ）の作動を簡単に説明する。
図２は、燃料を噴射している状態を、図３は燃料を噴射していない状態を示す。

図２において、ユニットインジェクタ１は、ボディー１０とノズル本体１１とを有している。ボディー１０とノズル本体１１とは、公知の手段、例えば図示しない雄ねじ、雌ねじの螺合によって結合されている。

ボディー１０には、電磁弁１２と圧力室１３が設けられている。ノズル本体１１とボディー１０の下端部の一部をニードルバルブ１４が上下方向に移動可能に配置されている。
圧力室１３はボディー１０の上面に開口し、圧力室１３にはプランジャ１６が挿入され、プランジャ１６を下方に押し込むことによって、後述する条件の元で、圧力室１３に溜まった燃料に高圧が発生するように構成されている。

図２に示すように、燃料噴射時には、電磁弁１２が閉じ、カム６１によってプランジャ１５が下降すると、圧力室１３に溜まった燃料が高圧となって、ノズル本体１１のニードルバルブ１４の開弁圧を上回り、ニードルバルブ１４が上方に押し上げられ、高圧の燃料が複数の噴孔１１１から噴射される。

図３に示すように、非噴射時には、電磁弁１２は開放され、燃料ポンプ５５によって圧送された燃料は圧力室１３に溜まる。燃料ポンプ５５の吐出圧は、それほど高くなく、ニードルバルブ１４の開弁圧以下であるため、ニードルバルブ１４によって噴孔１１１側は閉塞されている。
この時のカム６１は突出部６１１がプランジャ１５と反対側に位置するため、プランジャ１５はリターンスプリング１６によって付勢され、上昇している。

図２及び図３では、電磁バルブ１２の構成を単なる開閉弁として示しているが、実際には、流量制御をも行うような複雑な機構となっている。すなわち、図２及び図３では流量制御機構を省略している。

図２、図３では、ユニットインジェクタ1のプランジャ１５を押し込む機構として、カム６１を用いているが、図示しないカムによって揺動運動する図示しないロッカーアームのアーム先端でプランジャ１５を押し込むように構成することも出来る。

ここで、ユニットインジェクタ１では、通常の燃料噴射装置に対して、燃料の噴射圧は極めて高く設定されている。また、噴孔１１１の径も極めて細い。
これは、噴孔径を細くして、噴射圧を高めることにより、燃料噴霧の粒径を微細化し、燃焼状態を最適化するためである。燃焼状態の最適化は、燃費改善に直結するのみならず、排ガスをよりクリーンにできる。

ところで、噴孔径を細くし、噴射圧を極めて高くすると、燃料の管理をよほどうまく行わないと、噴孔の孔詰まりが生じる場合がある。
そのように燃料噴射系に不具合が生じた場合は、エンジン出力の低下等の現象が発生する。甚だしきは、エンジンストールさえ引き起こしかねない。
但し、エンジンの不調は、噴孔の孔詰まりばかりとは限らない。噴射量異常の場合もある。或いは、噴射角度が異常である場合もある。
このような不具合は、車両に搭載する前、即ち、噴射装置がエンジン組み立てラインに搬入する前から発生している場合もある。

使用過程車においてエンジン不調があった場合、ドライバーはエンジン不調の原因が特定できない場合も多く、そのような場合は、自動車の販売元であるディーラーに車両を持ち込み、ディーラーによって不具合の検査を行うこととなる。

しかしながら、従来技術でも述べたように、かかるユニットインジェクタの検査方法は、国内では未だ確立していない。
以下に詳述する本発明の実施形態は、かかる検査を、車両（エンジン）の組立て前、或いは、ディーラー等によって、容易に実行できるように構成している。

図１において、検査装置１００は、検査対象であるユニットインジェクタ１とユニットインジェクタ１を保持する保持台２と、透明のアクリル槽３を有している。保持台２はアクリル槽３の上面に配置され、ユニットインジェクタ１はクランプ４によって保持台２に固定されている。

検査装置１００は、カム機構６と、フライホイール７と、カムギア８と、カム駆動用電動モータ９と、操作盤２０と備えている。
カム機構６は、複数のカム６１と、複数のカム６１を固着させたカムシャフト６２によって構成されている。
カムシャフト６２の一方の端部には駆動用電動モータ９の図示しない回転軸が接続されている。カムシャフト６２におけるカム６１と駆動用電動モータ９との間には、フライホイール７とカムギア８が固着されている。

フライホイール７の外周近傍には、カムシャフトの回転を計測するための回転速度センサＳｒが配置されている。カムギア８の外周近傍には、カム角度を計測するためのカム角度センサＳｃが配置されている。

操作盤２０は、制御手段であるコントロールユニット２１と、操作部２２とを備えている。
コントロールユニット２１は、回転速度センサＳｒ及びカム角度センサＳｃと入力信号ラインＬｉによって接続され、電動モータ９及びユニットインジェクタ１の電磁弁１２（図２参照）と制御信号ラインＬｏによって接続されている。

更に検査装置１００は、燃料供給機構５が装備されている。燃料供給機構５は、燃料供給ライン５１と、オーバーフローライン５２と、戻りライン５３と、燃料タンク５４を有している。燃料供給ライン５１は、燃料タンク５４とユニットインジェクタ１の燃料供給孔１０Ａとを接続している。燃料供給ライン５１には、燃料ポンプ５５が介装されている。また、燃料供給ライン５１の燃料タンク５４と燃料ポンプ５５との間の領域には、燃料フィルタ５６が介装されている。

オーバーフローライン５２は、ユニットインジェクタ１のオーバーフロー排出口１０Ｂと、燃料タンク５４内部とを接続している。また、オーバーフローライン５２はアクリル槽３の側壁３１に装備された燃料噴霧吸引装置３２から延在する噴霧排出管５７と合流している。戻りライン５３は一端がアクリル槽３の底部３３に接続され、他端が燃料タンク５３の内部に解放されている。
燃料噴霧吸引装置３２は、ノズル本体１１の噴孔１１１（図２参照）からアクリル槽３に噴霧され、槽内に残った燃料噴霧を吸引して燃料タンク５４に戻す機能を果たす。

検査装置１００において、カム６１と、カムギア８と、カム角度センサＳｃと、コントロールユニット２１と、燃料フィルタ５６とが、ユニットインジェクタ１が組込まれている車両で使用されているものと同一製品であるものを使用している。
また、燃料ポンプ５５を制御信号ラインＬｏでコントロールユニット２１と接続し、実車両と同じように、燃料ポンプ５５の回転数をカム駆動用電動モータ９の回転数と同期化（シンクロナイズ）するのが好ましい。
フライホイール７は、図１の例では直径が３００ｍｍの鋼製の円盤を用いている。

ユニットインジェクタ１の燃料噴射タイミングは、カム角度センサＳｃでカム６１位置を検出しており、電動モータ９を駆動させ、カム６１が所定の位置に達すると、コントロールユニット２１は、カム角度センサＳｃから得た情報によって、制御信号をユニットインジェクタ１の電磁バルブ１２（図２参照）に送り、電磁バルブ１２が開放され、ノズル本体１１の噴孔１１１から燃料が噴射される。

検査装置１００でユニットインジェクタ１を検査するに際して、コントロールユニット２１には、例えば、予め各種の運転モードに即した複数の燃料噴射パターンが記憶されており、操作部２２を操作することによって、該当する噴射パターンを選び、試験を開始する。なお、噴射パターンの選定には、問題が生じたと思われる運転モードにおける噴射パターンが選べるように、運転パターンをベースとしている。

上述の構成を具備した本発明の実施形態によれば、検査装置１００は、透明な材質で構成されているアクリル槽３を有し、ユニットインジェクタ１のノズル本体１１がアクリル槽３内に露出しているため、燃料噴射の状態が確実に視認できる。
即ち、複数の噴孔１１１の一部が詰まっていれば、詰まっている噴孔１１１からは噴霧が見えない。噴孔１１１の孔詰まりの他に噴射量異常の場合もある。或いは、噴射角度が異常である場合もある。これらの不具合内容も、透明のアクリル槽３を用いているため、確実に視認できる。

一方、全ての噴孔１１１から所定量の噴霧が確認されれば、エンジンの不具合が、ユニットインジェクタ１に起因しないと判断される。

また、ユニットインジェクタ１の加圧装置としてカム６１を備えており、そのカム６１、カムギア８、カム角度センサＳｃ、コントロールユニット２１及び燃料フィルタ５６は、ユニットインジェクタ１が組み込まれている車両で使用されているものと同一種類の製品で構成されているので、略、実態に即した検査結果が得られる。

さらに、検査装置１００全体として、実車両で使用している部材と同じ部材を多用するために、検査装置が廉価で且つ短期間で調達できる。

車両組み立てラインにおいて、車両の組立て完了直後に、当該検査装置によってユニットインジェクタ１を検査すれば、出荷前のユニットインジェクタの不具合を未然に摘出することができる。また、ユニットインジェクタの不具合内容も正確に把握できるので、その後の対処が迅速に行える。

また、自動車のディーラーに当該検査装置１００を配備することにより、燃料噴射系に何らかのトラブルがある自動車の所有者に対して、迅速に検査を行うことが出来、当該自動車の所有者の費用負担を大幅に抑制できる。また、ユニットインジェクタの不具合内容も正確に把握できるので、その後の対処が迅速に行える。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。

本発明の実施形態の全体構成を示したブロック図。 ユニットインジェクタを模式的に示した断面図で噴射時の図。 ユニットインジェクタを模式的に示した断面図で非噴射時の図。

符号の説明

１・・・燃料噴射装置／ユニットインジェクタ
２・・・保持台
３・・・容器／アクリル槽
４・・・クランプ
５・・・燃料供給系
６・・・カム機構
７・・・フライホイール
８・・・カムギア
９・・・カム駆動用電動モータ
１０・・・ボディー
１１・・・ノズル本体
１２・・・電磁弁
２０・・・操作盤
２１・・・コントロールユニット
２２・・・操作部
５４・・・燃料タンク
５５・・・燃料ポンプ
５６・・・燃料フィルタ
１００・・・検査装置

Claims (3)

1. 燃料噴射装置を固定する治具と、燃料噴射装置先端の噴射機構を収容し且つ透明な材質で構成されている容器と、燃料噴射装置に燃料を供給する燃料供給機構と、燃料噴射装置を加圧する加圧装置と、燃料噴射装置に燃料を噴射する旨の制御信号を出力する制御装置、とを有することを特徴とする自動車用燃料噴射装置の検査装置。
2. 前記加圧装置はカム或いはカムによって揺動するロッカーアームを備えており、そのカム或いはカムによって揺動するロッカーアーム、前記制御装置及び燃料供給機構の燃料清浄部は、燃料噴射装置が組み込まれている車両で使用されているものと同一種類の製品で構成されている請求項１の自動車用燃料噴射装置の検査装置。
3. 前記同一種類の製品とは、カム或いはカムによって揺動するロッカーアーム、カムギア、カム角度センサ、コントロールユニット、及び燃料フィルタである請求項２の自動車用燃料噴射装置の検査装置。

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