JP2019203408A - 弁装置の特性調整装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 流体の流通特性の調整時間を短縮可能な弁装置の特性調整装置を提供する。【解決手段】 燃料噴射弁5の流量調整装置1は、ポンプ11、ポンプ11が供給する試験油が流れる試験油供給管13、試験油を試験油供給管13の外側に排出可能なダミー弁装置15、燃料噴射弁5を試験油供給管13に接続可能な接続部17、燃料噴射弁5の試験油の流通特性を変更可能な調整部19、試験油供給管13を流れる試験油の流量を検出可能な流量計21、切替弁27、及び、制御部30を備える。切替弁27は、ダミー弁装置15と燃料噴射弁5との間の試験油供給管13に設けられ、試験油供給管13を流れる試験油の流入先をダミー弁装置15または燃料噴射弁5に切替可能である。制御部30は、流量計21が出力する信号に基づいて調整部19を制御するとともに、切替弁27の状態に応じてダミー弁装置15から排出される試験油の量を制御する。【選択図】 図1

Description

本発明は、弁装置の特性調整装置に関する。
従来、弁装置の弁部材の位置を調整し、当該弁装置の流量特性を調整する弁装置の特性調整装置が知られている。例えば、特許文献1には、流体を流通可能な配管、配管に設けられる流量計、調整対象の弁装置を配管に接続可能な接続部、調整対象の弁装置の流量特性を調整可能な調整部、流量計と接続部との間の配管に設けられ配管と調整対象の弁装置とを遮断または連通を切り替え可能な切替弁、及び、流量計と切替弁との間の配管に設けられるダミー弁装置を備える弁装置の特性調整装置が記載されている。
特開2000−18138号公報
特許文献1に記載の弁装置の特性調整装置では、調整対象の弁装置が接続部から取り外されるとき、切替弁によって調整対象の弁装置への流体の流入を停止し、ダミー弁装置から流体を噴射する。しかしながら、切替弁の切替によって流体が流通可能な体積が変化するため、流量計の値が不安定になるおそれがある。このため、流量計の値が安定するまで弁装置を調整することができないため、弁装置の調整に比較的時間がかかる。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体の流通特性の調整時間を短縮可能な弁装置の特性調整装置を提供することにある。
本発明は、弁装置(5)の特性調整装置であって、流体供給部(11)、流体供給管(13)、排出部(15,16)、接続部(17)、調整部(19)、流量検出部(21)、切替弁(27)、及び、制御部(30)を備える。
流体供給管は、流体供給部が供給する流体が流通可能である。
排出部は、流体供給管に接続され、流体供給管を流れる流体を流体供給管の外側に排出可能である。
接続部は、流体供給管を流れる流体から見て排出部の下流側に設けられ、調整対象の弁装置を接続可能である。
調整部は、弁装置の流体の流通特性を変更可能である。
流量検出部は、流体供給部と排出部との間の流体供給管に設けられ、流体供給管を流れる流体の流量を検出可能である。
切替弁は、排出部と弁装置との間の流体供給管に設けられ、流体供給管を流れる流体の流入先を排出部または弁装置に切替可能である。
制御部は、調整部、排出部、流量検出部、及び、切替弁に電気的に接続し、流量検出部が出力する信号に基づいて調整部を制御するとともに、切替弁の状態に応じて排出部から排出される流体の量を制御する。
本発明の弁装置の特性調整装置では、流体供給部が供給する流体が流通可能な流体供給管には、排出部が接続され、弁装置が接続部を介して接続可能となっている。制御部は、切替弁の状態に応じて排出部から排出される流体の量を制御可能となっている。例えば、本発明の弁装置の特性調整装置では、制御部は、切替弁の状態にともなって変化する流体が流通可能な体積の増減にあわせて排出部が排出する流体の量を増減するよう制御する。これにより、流量検出部を通る流体の流量が比較的安定するため、流量検出部の値が安定するまでの時間が短くなり、弁装置の調整にかかる時間を短縮することができる。したがって、本発明の弁装置の特性調整装置は、弁装置における流体の流通特性の調整時間を短縮することができる。
第一実施形態による弁装置の特性調整装置の模式図である。 第一実施形態による弁装置の特性調整装置における弁装置の特性調整方法のメインフローである。 第一実施形態による弁装置の特性調整装置における弁装置の特性調整方法のサブフローである。 第一実施形態による弁装置の特性調整装置の特性図である。 第一実施形態による弁装置の特性調整装置の作用図である。 第二実施形態による弁装置の特性調整装置の模式図である。
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第一実施形態)
第一実施形態による弁装置の特性調整装置を図1〜5に基づいて説明する。第一実施形態による「弁装置の特性調整装置」としての流量調整装置1は、ガソリンを燃料とするエンジンに設けられる「弁装置」としての燃料噴射弁5に対して、「流体の流通特性」としてのガソリンの噴射量を調整する装置である。本実施形態では、特に、比較的高圧のガソリンを噴射可能な燃料噴射弁5のガソリンの噴射量を調整することを目的としている。
ここで、燃料噴射弁5の構成について説明する。燃料噴射弁5は、コイルに電流を流すと固定コイルと可動コイルとの間に発生する磁気吸引力によって弁部材を移動し燃料を噴射可能な噴孔を開閉する。燃料噴射弁5では、磁気吸引力が発生していないとき弁部材によって噴孔が閉じられるよう弁部材を付勢するばねを有する。ばねの付勢力は、燃料噴射弁5のハウジングに対して圧入されている図示しないアジャスティングパイプのハウジングに対する位置によって決定される。すなわち、燃料噴射弁5のガソリンの噴射量は、ハウジングに対するアジャスティングパイプの位置を調整することによって決定される。流量調整装置1は、燃料噴射弁5のガソリンの噴射量が所望の噴射量となるよう、ハウジングに対するアジャスティングパイプの位置を調整する。
次に、流量調整装置1の構成を図1に基づいて説明する。流量調整装置1は、「流体供給部」としてのポンプ11、「流体供給管」としての試験油供給管13、「排出部」としてのダミー弁装置15、接続部17、調整部19、「流量検出部」としての流量計21、上流側絞り部23、下流側絞り部25、切替弁27、及び、制御部30を備える。図1に示す点線矢印F1は、流量調整装置1における試験油の流れを示す。
ポンプ11は、燃料噴射弁5の流量調整に利用する流体である試験油を貯留可能な貯留タンク110に接続している。ポンプ11は、制御部30に電気的に接続している。ポンプ11は、制御部30が出力する指令信号にしたがって貯留タンク110内の試験油を加圧する。
試験油供給管13は、ポンプ11に接続されている。試験油供給管13は、ポンプ11が加圧した試験油が流通可能に形成されている。試験油供給管13には、試験油供給管13の各所の試験油の圧力を検出可能な三つの圧力センサ131,132,133、及び、背圧弁14が設けられている。圧力センサ131,132,133は、制御部30に電気的に接続され、試験油供給管13の各所における試験油の圧力に応じた信号を制御部30に出力する。背圧弁14は、圧力センサ131と圧力センサ132との間に設けられている。背圧弁14は、試験油供給管13を流れる試験油の圧力が燃料噴射弁5に設定されている噴射圧力に比べやや高い圧力となるよう調整する。
ダミー弁装置15は、図1に示すように、試験油供給管13に接続されている。具体的には、ダミー弁装置15は、試験油供給管13から分岐するダミー供給管151に設けられている。ダミー弁装置15は、調整対象の燃料噴射弁5と同じ構成を有する弁装置であって、制御部30に電気的に接続している。ダミー弁装置15は、制御部30が出力する指令信号にしたがって試験油供給管13を流れる試験油を試験油供給管13の外側に排出可能である。
接続部17は、試験油供給管13のポンプ11に接続されている側とは反対側の端部に設けられている。具体的には、接続部17は、試験油供給管13を流れる流体から見てダミー供給管151の下流側に設けられている。接続部17は、調整対象の燃料噴射弁5を接続可能である。試験油供給管13を流れる試験油は、接続部17を介して燃料噴射弁5内に流入する。
調整部19は、調整対象の燃料噴射弁5に接続可能に形成されている。調整部19は、燃料噴射弁5のアジャスティングパイプを押し込み可能な構成となっている。調整部19は、燃料噴射弁5とともに制御部30に電気的に接続している。調整部19は、制御部30の指令信号にしたがって燃料噴射弁5におけるハウジングに対するアジャスティングパイプの位置を変更し、燃料噴射弁5のガソリンの噴射量が規定範囲内の噴射量となるよう調整する。
流量計21は、試験油供給管13の圧力センサ132と切替弁27との間に設けられている。流量計21は、試験油供給管13を流れる試験油の流量を検出可能である。流量計21は、検出した試験油の流量に応じた信号を、電気的に接続している制御部30に出力する。
上流側絞り部23は、試験油供給管13の圧力センサ132と流量計21との間に設けられている。上流側絞り部23は、流量計21の上流側において試験油供給管13を流れる試験油の圧力変動を抑制する。
下流側絞り部25は、試験油供給管13の圧力センサ132と切替弁27との間に設けられている。下流側絞り部25は、流量計21の下流側において試験油供給管13を流れる試験油の圧力変動を抑制する。
切替弁27は、試験油供給管13の下流側絞り部25と接続部17との間に設けられている。切替弁27は、いわゆる、サーボ弁であって、制御部30に電気的に接続している。切替弁27は、制御部30の指令信号にしたがって試験油供給管13の試験油の流れを制御可能である。
制御部30は、演算手段としてのCPU、並びに、記憶手段としてのRAM及びROMを有するマイクロコンピュータなどから構成されている。制御部30は、ポンプ11、圧力センサ131,132,133、ダミー弁装置15、調整部19、流量計21、及び、切替弁27に電気的に接続している。また、制御部30は、調整対象の燃料噴射弁5に電気的に接続可能に形成されている。制御部30は、流量計21が検出する試験油の流量に基づいてアジャスティングパイプの位置を調整するよう調整部19に指令を出力する。また、制御部30は、切替弁27の状態に応じてダミー弁装置15の作動を制御する。
次に、流量調整装置1による燃料噴射弁5の流量調整方法について図2〜4に基づいて説明する。図2には、燃料噴射弁5の流量調整方法のメインフローを示す。図3には、燃料噴射弁5の流量調整方法のサブフローを示す。図4には、燃料噴射弁5の流量調整方法の作用を説明する特性図を示す。なお、図2に示すメインフローのスタート時では、流量調整装置1に燃料噴射弁5は取り付けられていない。
最初に、ステップ(以下、単に「S」という)1において、ダミー弁装置15から試験油を排出する。制御部30は、切替弁27が閉弁されている状態においてダミー弁装置15に試験油を供給する。制御部30は、ダミー弁装置15に開弁の指令信号を出力し、ダミー弁装置15から試験油が排出される。
次に、S2において、ダミー弁装置15からの試験油の排出量が一定の流量範囲内にあることを確認する。
次に、S3において、調整対象の燃料噴射弁5を流量調整装置1に取り付ける。具体的には、燃料噴射弁5を接続部17に接続するとともに、調整部19を燃料噴射弁5にセットする。また、制御部30と燃料噴射弁5とを電気的に接続する。このとき、流量調整装置1では、切替弁27は、閉じられたままとなっている。
次に、S4において、試験油の漏れチェックを行う。制御部30は、切替弁27を開くとともに、ダミー弁装置15における試験油の排出量を変更する。切替弁27を開くと、ポンプ11が加圧する試験油は、切替弁27と接続部17との間の試験油供給管13を流れ、燃料噴射弁5内に供給される。切替弁27を開いた後、接続部17と燃料噴射弁5との接続箇所などから試験油が漏れていないか否かをチェックする。S4における制御部30によるダミー弁装置15の制御の詳細は後述する。
次に、S5において、フラッシングを行う。具体的には、制御部30は、切替弁27を開いたまま、燃料噴射弁5を開閉する信号を燃料噴射弁5に出力する。これにより、燃料噴射弁5から試験油が一定時間噴射され、燃料噴射弁5内の空気が除去される。
次に、S6において、燃料噴射弁5の流量調整を行う。制御部30は、流量計21が検出する試験油の流量に基づいて燃料噴射弁5の流量調整を行う。S6における燃料噴射弁5の流量調整の方法について、図3,4に基づいて説明する。図3には、図2のS6における燃料噴射弁5の流量調整の方法のサブフローを示している。
最初に、S61において、試験油供給管13における試験油の圧力が安定するまで待つ。具体的には、圧力センサ131、132の値が安定するまで一定時間待機する。
次に、S62において、調整部19によって燃料噴射弁5内でのアジャスティングパイプの押し込みを開始する。
S62におけるアジャスティングパイプの押し込みによって流量計21の値が第一規定量Rr1(図4参照)に到達すると、S63において、アジャスティングパイプの押し込み速度を減速する。このとき、制御部30は、調整部19にアジャスティングパイプの押し込み速度を減速する減速信号を出力する(図4の時刻t11参照)。これにより、図4に示すように、試験油の流量の減少速度は低下する。
S63におけるアジャスティングパイプの押し込みによって流量計21の値が第二規定量Rr2(図4参照)に到達すると、S64において、アジャスティングパイプの押し込みを停止する。このとき、制御部30は、調整部19にアジャスティングパイプの押し込みを停止する停止信号を出力する(図4の時刻t12参照)。これにより、試験油の流量は、時刻t12からある程度の時間が経過した時刻t13において、仮の設定流量R0となる。
本実施形態では、制御部30は、流量計21から入力される一定時間のパルス信号数を計測することによって流量を確認し、流量を検出しつつ調整部19によってアジャスティングパイプを押し込む一連の動作を連続的に並行して行っている。なお、上述した第一規定流量及び第二規定流量は、実験などによって事前に求められたものである。
次に、図2に戻り、S7において、制御部30は、燃料噴射弁5の仮の設定流量R0が規定範囲内(図4の二本の二点鎖線RH0、RL0で挟まれる流量範囲参照)に入っているか否かを判定する。燃料噴射弁5の仮の設定流量R0が規定範囲内に入っている場合、S8に進む。S8において、制御部30は、燃料噴射弁5の仮の設定流量R0を真の設定流量とし、切替弁27を閉じるとともに、ダミー弁装置15における試験油の排出量を変更する。切替弁27を閉じた後、燃料噴射弁5を接続部17から外すとともに、調整部19を燃料噴射弁5から取り外す。また、制御部30と燃料噴射弁5との電気的な接続を解除する。S8における制御部30によるダミー弁装置15の制御の詳細は後述する。
また、S7において、燃料噴射弁5の仮の設定流量R0が規定範囲外である場合、S9に進む。S9において、制御部30は、アジャスティングパイプの押し込みの微調整を行う。アジャスティングパイプの押し込みの微調整を行った後、再度、S7において、制御部30は、燃料噴射弁5の仮の設定流量R0が規定範囲内に入っているか否かを判定する。
次に、本実施形態による流量調整装置1の効果について、図5に基づいて説明する。図5には、燃料噴射弁5の取り外し及び取り付けにおける燃料噴射弁5の試験油の噴射量及びダミー弁装置15の試験油の排出量の時間変化を示す。図5では、燃料噴射弁5の試験油の噴射量の時間変化を実線L5で示し、ダミー弁装置15の試験油の排出量の時間変化を点線L15で示す。
図5において、燃料噴射弁5の試験油の単位時間当たりの噴射量を噴射量Qm(mm3/s)とする。また、流量調整装置1において、切替弁27を開弁から閉弁、または、閉弁から開弁に切り替えたときの体積変化をV(mm3)とする。また、切替弁27が開弁状態から閉弁状態に切り替わるときにかかる時間をTc(s)とし、閉弁状態から開弁状態に切り替わるときにかかる時間をTo(s)とする。
図5において、流量調整装置1では、時刻t0から時刻t1までの間では、燃料噴射弁5は噴射量Qm(mm3/s)となる試験油を噴射している一方、ダミー弁装置15は排出量が0となっている。
時刻t1において、制御部30は、図2のS8における切替弁27の閉弁を行う。これにより、燃料噴射弁5への試験油の供給が停止し、噴射量は0となる。このとき、制御部30は、ダミー弁装置15の排出量が(Qm+V/Tc)(mm3/s)となるようダミー弁装置15を制御する。
時刻(t1+Tc)において、制御部30は、ダミー弁装置15の排出量がQm(mm3/s)となるようダミー弁装置15を制御する。この後、調整済みの燃料噴射弁5を流量調整装置1から取り外し、次の調整対象の燃料噴射弁5を流量調整装置1に取り付ける。
次の調整対象の燃料噴射弁5を流量調整装置1に取り付けた後、時刻t2において制御部30は、図2のS4における切替弁27の開弁を行う。このとき、制御部30は、燃料噴射弁5の噴射量がQm(mm3/s)となるよう燃料噴射弁5を制御するととともに、ダミー弁装置15の排出量が(Qm−V/To)(mm3/s)となるようダミー弁装置15を制御する。時刻(t2+To)において、燃料噴射弁5の噴射量がQm(mm3/s)となるとき、制御部30は、ダミー弁装置15の排出量が0となるようダミー弁装置15を制御する。これにより、時刻(t2+To)以降、燃料噴射弁5は噴射量がQm(mm3/s)となり、燃料噴射弁5の流量調整が可能となる。
第一実施形態による流量調整装置1では、燃料噴射弁5が接続部17を介して接続可能となっている試験油供給管13にはダミー弁装置15が接続されている。流量調整装置1では、燃料噴射弁5またはダミー弁装置15への試験油の供給の切替は、切替弁27によって行っている。切替弁27によって切り替えると、試験油が流通可能な体積が変換する。制御部30では、燃料噴射弁5の交換に際し、切替弁27の状態に応じてダミー弁装置15から排出される試験油の量を制御する。具体的には、制御部30は、切替弁27の状態にともなって変化する試験油が流通可能な体積の増減がキャンセルされるよう、ダミー弁装置15が排出する試験油の量を増減する。これにより、流量計21を通る試験油の流量は比較的安定するため、燃料噴射弁5の調整にかかる時間を短縮することができる。したがって、第一実施形態は、燃料噴射弁5における試験油の噴射量の調整時間を短縮することができる。
第一実施形態による流量調整装置1では、制御部30は、切替弁27の閉弁を行うとき、ダミー弁装置15の排出量が切替弁27の切替による体積の増減分V(mm3)及び切替弁27が開弁状態から閉弁状態に切り替わるときにかかる時間Tc(s)から算出される(Qm+V/Tc)(mm3/s)となるようダミー弁装置15を制御する。また、切替弁27の開弁を行うとき、ダミー弁装置15の排出量が体積の増減分V(mm3)及び切替弁27が閉弁状態から開弁状態に切り替わるときにかかる時間To(s)から算出される(Qm−V/To)(mm3/s)となるようダミー弁装置15を制御する。このように、ダミー弁装置15は、切替弁27の切替における体積の増減分V(mm3)及び切替にかかる時間Tc(s),To(s)から算出される値に基づいて制御される。これにより、流量計21を通る試験油の流量はさらに短時間で安定するため、燃料噴射弁5の調整にかかる時間をさらに短縮することができる。したがって、第一実施形態は、燃料噴射弁5における試験油の噴射量の調整時間をさらに短縮することができる。
また、第一実施形態による流量調整装置1では、切替弁27は、サーボ弁となっている。これにより、V/Tc(mm3/s)やV/To(mm3/s)がダミー弁装置15の単位時間当たりの排出量を上回る場合、制御部30は、切替弁27の開閉にかかる時間Tc(s),To(s)を制御することによって一つのダミー弁装置15によって試験油を排出可能とすることができる。また、切替弁27の開弁速度及び閉弁速度を高精度に制御することができるため、より高精度に試験油の排出量を制御することができる。これにより、第一実施形態は、流量計21を通る試験油の流量をさらに短時間で安定させることができるため、燃料噴射弁5における試験油の噴射量の調整時間をさらに短縮することができる。
(第二実施形態)
次に、第二実施形態による弁装置の特性調整装置を図6に基づいて説明する。第二実施形態は、第二流体供給部の構成が第一実施形態と異なる。
第二実施形態による「弁装置の特性調整装置」としての流量調整装置2は、ポンプ11、試験油供給管13、「排出部」としてのダミー弁装置15,16、接続部17、調整部19、流量計21、上流側絞り部23、下流側絞り部25、切替弁27、及び、制御部30を備える。図6に示す点線矢印F2は、流量調整装置2における試験油の流れを示す。
ダミー弁装置16は、図1に示すように、試験油供給管13から分岐するダミー供給管161に設けられている。ダミー弁装置16は、調整対象の燃料噴射弁5と同じ構成を有する弁装置であって、制御部30に電気的に接続している。ダミー弁装置16は、ダミー弁装置15とともに制御部30が出力する指令信号にしたがって試験油供給管13を流れる試験油を試験油供給管13の外側に排出可能である。
第二実施形態による流量調整装置2では、燃料噴射弁5が接続部17を介して接続可能となっている試験油供給管13には二つのダミー弁装置15,16が接続されている。制御部30は、切替弁27の状態にともなって変化する試験油が流通可能な体積の増減にあわせてダミー弁装置15,16が排出する試験油の量を増減するよう制御する。これにより、第二実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
また、第二実施形態による流量調整装置2では、二つのダミー弁装置15,16を備える。これにより、切替弁27の切替における体積の増減が比較的大きい場合でも、ダミー弁装置15,16によって試験油を確実に排出することができる。したがって、第二実施形態は、流量計21を通る試験油の流量を確実に安定させることができるため、燃料噴射弁5における試験油の噴射量の調整時間を確実に短縮することができる。
(他の実施形態)
上述の実施形態では、「弁装置」として、ガソリンを燃料とするエンジンに設けられる燃料噴射弁であるとした。しかしながら、「弁装置」はこれに限定されない。流体の流れを制御可能な装置であればよい。また、「弁装置」を流れる流体はガソリンに限定されない。例えば、軽油であってもよいし、気体であってもよい。
上述の実施形態では、切替弁は、サーボ弁であるとした、切替弁は、サーボ弁でなくてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
1,2・・・・流量調整装置(弁装置の特性調整装置)
11・・・ポンプ(流体供給部)
13・・・試験油供給管(流体供給管)
15,16・・・ダミー弁装置(排出部)
19・・・流量計(流量検出部)
27・・・切替弁
30・・・制御部

Claims (4)

  1. 弁装置(5)の特性調整装置であって、
    流体供給部(11)と、
    前記流体供給部が供給する流体が流通可能な流体供給管(13)と、
    前記流体供給管に接続され、前記流体供給管を流れる流体を前記流体供給管の外側に排出可能な排出部(15,16)と、
    前記流体供給管を流れる流体から見て前記排出部の下流側に設けられ、調整対象の前記弁装置を接続可能な接続部(17)と、
    前記弁装置の流体の流通特性を変更可能な調整部(19)と、
    前記流体供給部と前記排出部との間の前記流体供給管に設けられ、前記流体供給管を流れる流体の流量を検出可能な流量検出部(21)と、
    前記排出部と前記弁装置との間の前記流体供給管に設けられ、前記流体供給管を流れる流体の流入先を前記排出部または前記弁装置に切替可能な切替弁(27)と、
    前記調整部、前記排出部、前記流量検出部、及び、前記切替弁に電気的に接続し、前記流量検出部が出力する信号に基づいて前記調整部を制御するとともに、前記切替弁の状態に応じて前記排出部から排出される流体の量を制御する制御部(30)と、
    を備える弁装置の特性調整装置。
  2. 前記弁装置の流体の流通量をQmとし、前記切替弁の切替によって変化する体積をVとし、前記切替弁が開弁状態から閉弁状態に切り替わるときにかかる時間をTcとし、前記切替弁が閉弁状態から開弁状態に切り替わるときにかかる時間をToとすると、
    前記制御部は、前記切替弁の切替によって前記弁装置への流体の供給を停止するとき前記排出部の流体の流通量が(Qm+V/Tc)となるよう前記排出部を制御し、前記切替弁の切替によって前記弁装置への流体の供給を開始するとき前記排出部の流体の流通量が(Qm−V/To)となるよう前記排出部を制御する請求項1に記載の弁装置の特性調整装置。
  3. 前記排出部を複数備える請求項1または2に記載の弁装置の特性調整装置。
  4. 前記切替弁は、サーボ弁である請求項1〜3のいずれか一項に記載の弁装置の特性調整装置。
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