JP3303731B2 - エンジンのリークテスト方法 - Google Patents

エンジンのリークテスト方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
の燃料供給装置における密閉性(気密性又は液密性)を
検査するリークテスト方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年では、ガソリンエンジンにおいて
も、ディーゼルエンジンと同様に、燃料を直接シリンダ
内に噴射する筒内噴射ガソリンエンジンの生産化が実現
されている。このような筒内噴射ガソリンエンジンで
は、機関の運転状態に応じて燃料噴射タイミングを大き
く変更することが可能となり、機関の性能を向上させな
がら排出ガス中の有害成分を低減することができるよう
になる。
【0003】しかしながら、例えば圧縮行程時に燃料を
噴射する場合は、高い燃料噴射圧力が必要であり、ま
た、過給機構を備えたエンジンでは、過給時には過給圧
に応じて高い燃料噴射圧力が要求される。そこで、筒内
噴射ガソリンエンジンにおける燃料供給装置は、十分に
高い(例えば数十気圧程度)燃料噴射圧力が得られるよ
うに、燃料タンク内の低圧燃料ポンプで加圧された燃料
を高圧燃料ポンプでさらに加圧して燃料噴射弁(インジ
ェクタ)に供給するように構成されている。
【0004】この高圧燃料ポンプは、エンジン駆動ポン
プが用いられており、当然ながら、エンジンの作動と直
接連動して作動し、エンジンの回転速度に応じた吐出流
量を発生し、吐出圧はレギュレータにより所定圧に調整
されるようになっている。また、燃料供給装置における
燃料通路には、高圧燃料ポンプから送出された燃料の逆
流を防止すべく逆止弁が設けられている。
【0005】ところで、このような筒内噴射ガソリンエ
ンジンにおける燃料供給装置においては、高圧燃料ポン
プ,デリバリーパイプ,インジェクタ等の高圧がかかる
部品を燃料パイプでつなぐ構造のため、そのつなぎ部分
の保証にはシリンダヘッド本体にすべての部品を組み付
けた状態で総合的に、しかも高圧下でリークテストをす
る必要がある。
【0006】そこで、従来は図3に示す方法で、燃料供
給装置のリークテストを行っていた(本出願人提出の特
願平8−66855号参照)。先ず、図3を用いて燃料
供給装置100の作動モードを簡単に説明すると、通常
運転時は、図示しない電動フィードポンプによって燃料
タンクから0.33MPa で供給された燃料は、高圧燃料ポン
プ101により5MPaまで昇圧され、デリバリーパイプ1
02に圧送される。その後、必要量がインジェクタ10
3から噴出し、残りは高圧レギュレータ104を経由し
て燃料タンクへリターンする。一方、始動時は、エンジ
ンに直結した高圧燃料ポンプ101の回転数が低いた
め、十分な流量と圧力を発生できないことから、逆止弁
107bを介して高圧燃料ポンプ101をバイパスし、
電動フィードポンプからデリバリーパイプ102に燃料
が直接供給される。従って、燃料圧力も0.33MPa の低圧
に制御される。尚、始動時には燃圧切換電磁弁105を
開いてデリバリーパイプ102下流の残留燃料が燃料タ
ンク側に戻される。始動後、エンジン回転が上昇して高
圧燃料ポンプ101が作動し始めると、燃圧切換電磁弁
105が閉じ、高圧レギュレータ104が有効に作動し
て燃料圧力が5MPaに制御される。
【0007】そして、この燃料供給装置100のリーク
テストにあたっては、燃料戻り通路106B側(燃料リ
ターン口側)に差圧リークテスタ110を介して空気圧
力源111が接続される。また、前記差圧リークテスタ
110には前記燃料供給装置100と同一の内部容積を
有するマスタ112が接続される。一方、高圧燃料ポン
プ101上流の燃料送り通路106Aは大気に開放され
ると共に当該通路106Aに流量計(フローテスタ)1
13が介装される。
【0008】この状態で、燃料供給装置100に、燃圧
切換電磁弁105を開いた状態で、燃料戻り通路106
B側から空気圧力源111によって、燃料供給装置10
0の通常動作時に高圧燃料ポンプ101の下流側にかか
る圧力程度に加圧された高圧の空気を供給するととも
に、マスタ112にも空気圧力源111により差圧リー
クテスタ110を介して同じ圧力に加圧された高圧の空
気を供給する。
【0009】次に、前記差圧リークテスタ110によ
り、空気圧力源111により燃料供給装置100へ供給
された空気圧とマスタ112へ供給された空気圧との圧
力差を検出する。この場合、内部リーク及び外部リーク
が生じていなければ、燃料供給装置100及びマスタ1
12の内部の圧力は平衡状態となり、圧力差は生じな
い。尚、前記外部リークとは燃料供給装置100の前述
した部品間のつなぎ部分から外部へのリークをいい、内
部リークとは燃料供給装置100の内部でのリークで主
にリークテスト時にリークする。ここで、内部でリーク
する場合としては、例えば、燃料供給装置100の逆止
弁107a,107b,107cからのリークが考えら
れる。また、前記差圧リークテスタ110により検出さ
れた圧力差は流量に変換されるようになっている。一
方、リーク(外部リーク又は内部リーク)が生じている
場合は、燃料供給装置100側には圧力降下が生じるこ
とになるため、燃料供給装置100の内部の圧力とマス
タ112の内部の圧力との間に圧力差を生じることにな
る。
【0010】また、燃料送り通路106A側に設けた流
量計113を通じて大気中に排出される空気量、即ち、
内部リーク(低圧側リーク)による空気量を流量計11
3により検出する。ここで、大気中に排出される空気
量、即ち、内部リークが0の場合、前述したステップで
検出された圧力差は外部リークのみによるものと考えら
れる。
【0011】次に、前述の各検出における各検出結果の
差に基づいて燃料供給装置100の外部へのリーク(高
圧側リーク)の有無を判定する。この結果、圧力差に基
づいて求められた空気量と大気中に排出される空気量
(内部リーク)との差が外部リークである。また、圧力
差に基づいて求められた空気量と大気中に排出される空
気量(内部リーク)との差が0の場合、外部リークは生
じていないことになる。尚、図中106Cは燃料排出
(ドレーン)通路である。
【0012】従って、このリークテスト方法では、燃料
供給装置100における全ての部品を組み付けた状態で
リークテストを行うことができるため、リークテストが
容易であるという利点がある。また、差圧リークテスタ
110により全体の漏れ量(内部リーク及び外部リー
ク)を計測する一方、流量計113により燃料入口側か
ら出てくる漏れ量(内部リーク)を計測してその差を外
部への漏れ(外部リーク)として計測するので、外部リ
ークを正確に検出することができる利点がある。さら
に、構造上上流側から高圧をかけられない高圧燃料ポン
プ101は、その上流側を大気開放状態としてリークテ
ストを行うことができるため、高圧燃料ポンプ101の
耐圧性能が十分でない部分(部品ではオイルシール等)
を破損することなく、燃料供給装置100の通常使用時
における燃料圧力と同等以上の圧力をかけることにより
リークテストを行うことができる利点もある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな燃料供給装置100においては、昨今、高圧燃料ポ
ンプ101の構造変更により装置全体にも若干の改良が
施された。即ち、図4に示すように、高圧燃料ポンプ1
01が斜板式アキシャルプランジャーポンプ方式からシ
ングルプランジャーポンプ方式に変更されたため、高圧
燃料ポンプ101上流の燃料送り通路106Aにはパル
セーションダンパ108が介装されて電動フィードポン
プからの燃料圧力の脈動を押さえると共に、高圧燃料ポ
ンプ101下流の燃料送り通路106Aにはレゾネータ
109が介装されて当該高圧燃料ポンプ101からデリ
バリーパイプ102へ燃料が定圧で供給されるようにな
っている。また、コスト削減のために、従来用いていた
燃圧切換電磁弁105(図3参照)が廃止されて逆止弁
107dを有したチェック用ポートに変更された。尚、
図中114は燃圧センサで、その検出値は種々の制御目
的に供される。
【0014】ところが、上記のような燃料供給装置10
0において、図3と同じような方法でリークテストを行
うと以下のような問題点があった。 燃圧切換電磁弁105が廃止されたことにより、チ
ェック用ポートにテスト圧をかけることになるが、該ポ
ートは逆止弁107dで閉じられることから、逆止弁1
07dの作動圧(例えば0.2 kg/cm2)以上の差圧が発生
しないと検出できない。例えば100cc/min 以上の漏れ量
があってはじめて検出することが可能となり、目標とす
る漏れ量5cc/min (ガソリンの漏れ量に換算すると5mcc
/min)という検出能力は到底発揮できない。 高圧の燃料送り通路106Aにレゾネータ109が
追加されたことにより、レゾネータ109の内部に残留
する試験油の影響で精密なリークテストを行うのは困難
である。即ち、リークテスト時の圧縮による高温の空気
で加熱されて前記残留試験油が蒸発し、この蒸気が空気
の温度が下がるにつれて液化することから、この液化す
るまでは漏れたようなデータしか出ないことになり、デ
ータの信憑性に欠けるのである。従って、空気の温度が
下がるのを待って検出することになるが、これだとリー
クテストに要する時間が長くなる。
【0015】そこで、本発明の目的は、このような燃料
供給装置に適用可能で、しかも高い検出能力で迅速且つ
正確に燃料のリークの有無を検出することができるエン
ジンのリークテスト方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、本発明の請求項1に係るエンジンのリークテスト方
法は、自動車用エンジンにおける燃料供給装置のリーク
の有無をテストする方法であって、クランク軸をエンジ
ン外の所定の駆動源により回転して燃料ポンプを駆動
し、該燃料が所定圧に達した時点で該燃料ポンプの駆動
を停止させ、その後の燃料圧の低下の状況により該燃料
のリークの有無を検出することを特徴とする。これによ
れば、燃料のリークテストが高い検出能力で迅速且つ正
確に行える。
【0017】本発明の請求項2に係るエンジンのリーク
テスト方法は、前記エンジンが、燃料ポンプにより昇圧
された燃料を燃料供給装置を介して燃焼室に直接噴射し
点火する筒内噴射ガソリンエンジンであることを特徴と
する。これによれば、高圧燃料ポンプを具えた当該エン
ジンにおける燃料のリークテストが高い検出能力で迅速
且つ正確に行える。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るエンジンのリ
ークテスト方法を実施例により図面を用いて詳細に説明
する。
【0019】[実施例]図1は本発明に係るエンジンの
リークテスト方法の一実施例を示すシステム構成図、図
2はエンジン回転数と燃料圧力(以下、燃圧という)と
燃料リークとの関係を示すグラフである。
【0020】図1において、1は組立てが終了した筒内
噴射ガソリンエンジンで、この筒内噴射ガソリンエンジ
ン1のシリンダヘッド1aには図4に示したものと同一
構成の燃料供給装置100が組み付けられる。従って、
この燃料供給装置100は高圧側の燃圧を検出する燃圧
センサ114と、筒内噴射ガソリンエンジン1のシリン
ダブロック1bに支持されたクランク軸2に図示しない
カム軸を介して連動する高圧燃料ポンプ101とを具え
る。そして、前記クランク軸2にはモータ(又は回転ヘ
ッダ)3の出力軸3aが接続されるようになっている。
【0021】前記モータ3はコントローラ4に駆動制御
され、このコントローラ4には前記燃圧センサー114
からの検出信号が入力されている。そして、前記コント
ローラ4は、前記モータ3に駆動信号を出力すること
で、前記クランク軸2を介して筒内噴射ガソリンエンジ
ン1をモータリングする一方、このモータリングで上昇
する燃料供給装置100の高圧側の燃圧が所定圧に達し
たら前記モータ3に停止信号を出力してモータリングを
止めるようになっている。
【0022】5は前記燃圧センサ114からの検出信号
により後述する燃圧降下における勾配を計測する勾配計
測手段で、6は勾配計測手段5の計測値を所定の基準値
と比較して燃料供給装置100における燃料リークの有
無を判定する比較手段で、7は比較手段6の比較結果に
より前記燃料リークの有無を表示する表示器である。ま
た、8は図示しないフィードポンプを具える燃料タンク
である。
【0023】このように構成されるため、燃料供給装置
100のリークテストを行うにあたっては、先ず、コン
トローラ4の駆動信号でモータ3により筒内噴射ガソリ
ンエンジン1を所定のエンジン回転数(例えが600rpm)
でモータリングする。
【0024】これにより、当該エンジン1に連動する高
圧燃料ポンプ101が稼働して燃料供給装置100の高
圧側の燃圧が上昇する。例えば、図2に示すように、燃
料タンク8のフィードポンプで予め11.8kg/cm2まで高め
られた燃圧は約2.5 秒で49.1kg/cm2(高圧レギュレータ
の設定圧)まで高められる。
【0025】前記燃圧が所定圧に達したら、これを燃圧
センサ114により検知したコントローラ4は前記モー
タ3に停止信号を出力して筒内噴射ガソリンエンジン1
のモータリングを停止する。
【0026】この停止後、もし燃料供給装置100に漏
れ(従来技術で説明した内部リーク及び外部リークを含
む)があれば、当然燃圧は降下する。例えば、図2に示
すように、内部リークのみがある場合は、図中二点鎖線
で示す勾配の小さい燃圧変化特性を示し、内部リークと
外部リークの両方がある場合は、図中実線で示す勾配の
大きい燃圧変化特性を示すことが実験等で明らかになっ
ている。尚、図2の実線で示す燃圧変化特性は、定量的
な漏れの状況をインジェクタによる燃料噴射でダミー形
成したものであり、漏れ量と燃圧降下とがはっきり比例
していることが判る。
【0027】そこで、本実施例では、この燃圧降下状況
を燃圧センサ114を介して検出して、その勾配を勾配
計測手段5で計測する。そして、この勾配計測手段5の
計測値を所定の基準値(例えば、内部リークのみがある
場合と内部リークと外部リークの両方がある場合とを区
別できる最小値)と比較して燃料供給装置100におけ
る燃料リークの有無を比較手段6で判定するのである。
その判定結果は、表示器7で表示される。
【0028】このように本実施例では、燃料系における
全ての部品を組み立てた後に、リークテストを行うの
で、検査箇所の漏れをなくして正確且つ容易にリークテ
ストを行える。また、燃料でのリークテストであるた
め、気体による従来法と異なり熱による影響を受けない
ので、迅速且つ高精度にリークテストを行えると共に、
燃料ポンプメーカーでのリークテストデータとの相関が
良いという利点がある。
【0029】尚、本発明は上記実施例に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能である
ことは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、自動車用エンジンにおける燃料供給装置のリーク
の有無をテストする方法において、クランク軸をエンジ
ン外の所定の駆動源により回転して燃料ポンプを駆動
し、該燃料が所定圧に達した時点で該燃料ポンプの駆動
を停止させ、その後の燃料圧の低下の状況により該燃料
のリークの有無を検出するようにしたので、燃料のリー
クテストが高い検出能力で迅速且つ正確に行える。
【0031】請求項2の発明によれば、請求項1の発明
を燃料ポンプにより昇圧された燃料を燃料供給装置を介
して燃焼室に直接噴射し点火する筒内噴射ガソリンエン
ジンに適用したので、高圧燃料ポンプを具えた当該エン
ジンにおける燃料のリークテストが高い検出能力で迅速
且つ正確に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエンジンのリークテスト方法の一
実施例を示すシステム構成図である。
【図2】同じくエンジン回転数と燃料圧力と燃料リーク
との関係を示すグラフである。
【図3】従来のリークテスト方法のシステム構成図であ
る。
【図4】従来の異なったリークテスト方法のシステム構
成図である。
【符号の説明】
1 筒内噴射ガソリンエンジン 2 クランク軸 3 モータ 4 コントローラ 5 勾配計測手段 6 比較手段 7 リーク有・無表示器 8 燃料タンク 100 燃料供給装置 101 高圧燃料ポンプ 114 燃圧センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 3/26 G01M 15/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クランク軸に連動して駆動される燃料ポ
    ンプを有し、該燃料ポンプにより昇圧された燃料を燃料
    供給装置を介して燃焼室に供給する自動車用エンジンに
    おける上記燃料供給装置のリークの有無をテストする方
    法であって、上記クランク軸をエンジン外の所定の駆動
    源により回転して上記燃料ポンプを駆動し、該燃料が所
    定圧に達した時点で該燃料ポンプの駆動を停止させ、そ
    の後の燃料圧の低下の状況により該燃料のリークの有無
    を検出することを特徴とするエンジンのリークテスト方
    法。
  2. 【請求項2】 前記エンジンが、燃料ポンプにより昇圧
    された燃料を燃料供給装置を介して燃焼室に直接噴射し
    点火する筒内噴射ガソリンエンジンであることを特徴と
    する請求項1記載のエンジンのリークテスト方法。
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