JP3666561B2 - Injection hole inspection apparatus and injection hole inspection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、噴孔から噴射される液柱を測定することにより噴孔の加工状態を検査する噴孔検査装置および噴孔検査方法に関する。液柱とは、噴孔から噴射されても霧状にならずに進行する柱状の液体を表す。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境汚染防止の観点から排ガス低減、燃費向上等の要望がなされている。内燃機関(以下、「内燃機関」をエンジンという。)に用いられる燃料噴射装置の噴孔から燃料を噴射して形成する噴霧の濃度や拡散状態は、排ガス低減、燃費向上に深く関係している。そこで、特開平10−148599号公報に開示されるように、燃料噴霧を検査する装置および方法が種々開示されている。
【0003】
噴霧特性は燃料を噴射する噴孔の加工状態、つまり噴孔の数、噴射位置を決定する噴孔の傾斜角度および形成位置、噴孔の大きさおよび形状等により変動するので、噴霧特性に加え、噴孔の加工状態を正確に検査することが重要である。しかし、燃料噴射装置から液体を噴射しその噴霧を測定しても、噴孔の加工状態を検査することはできない。
【0004】
従来、噴孔の加工状態の検査は、次の▲1▼および▲2▼の方法により行われることが一般的である。▲1▼燃料噴射装置の外側から表面的な噴孔の形状を顕微鏡等で拡大し観察する。▲2▼噴孔を有するノズル部を切断し、噴孔内部の形状、向き、燃料上流側の燃料通路と噴孔との相対位置関係を測定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述した▲1▼の方法では、噴孔内部の形状が検査不能である。▲2▼の方法では、ノズル部を切断するので良品であっても製品として使用不能になる。さらに、検査に長い時間を要するという問題がある。また、多数の噴孔を有する燃料噴射装置の場合、▲2▼の方法によってすべての噴孔を検査することは困難である。
本発明の目的は、噴射装置を破損させることなく、噴孔の加工状態を高精度に検査する噴孔検査装置および噴孔検査方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の噴孔検査装置によると、液体供給装置から噴射装置に供給される液体の圧力は、噴孔から液柱状に液体を噴射させるように設定されている。この液柱を平面状のシート光に照射された被測定断面において測定し噴孔の加工状態を検査している。被測定断面における液柱を測定することにより、噴孔の数、噴孔の傾斜角度および形成位置、噴孔の大きさおよび形状を検査できる。したがって、噴孔を有するノズル部を切断することなく、噴孔内部を含む噴孔の加工状態を、短時間で容易に高精度に検査できる。多孔式の燃料噴射装置であっても各噴孔から噴射される液柱は互いに衝突しないので、各噴孔の加工状態について高精度に検査できる。さらに、検査が容易であるから、抜き取り検査ではなく全数検査が可能になる。
【0007】
また、噴孔から噴射される液体の噴射圧を噴射装置の実使用時よりも低くし、噴射される液体を液柱にしている。
本発明の請求項2記載の噴孔検査装置は、内燃機関用燃料噴射装置の噴孔の加工状態を検査するために請求項1記載の噴孔検査装置を用いたものである。燃料噴射装置の実使用時よりも噴射圧を低くし、0.5kgf/cm2〜1.2kgf/cm2の圧力で液体を噴射することにより液体を噴霧ではなく液柱にしている。
【0008】
本発明の請求項3記載の噴孔検査方法によると、噴孔から噴射される液柱を平面状のシート光に照射された被測定断面において測定することにより噴孔の加工状態を検査している。液柱を測定することにより、噴孔の数、噴孔の傾斜角度および形成位置、噴孔の大きさおよび形状を検査できる。したがって、噴孔を有するノズル部を切断することなく、噴孔内部を含む噴孔の加工状態を、短時間で容易に高精度に検査できる。
【0009】
また、実使用時よりも噴射時間を長くすることにより、噴射期間に撮像期間を容易に合わせることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図に基づいて説明する。
本発明の一実施例による噴孔検査装置を図1に示す。
本実施例による噴孔検査装置は、ガソリンエンジン用燃料噴射装置1の噴孔の加工状態を検査する装置である。噴孔検査装置は、液体供給装置10、第1投光部20、第2投光部30、撮像部40、データ処理部50を備えており、レーザシート光によって照射される燃料の液柱から発散される散乱光の強度を測定することにより各噴孔の加工状態を検査する装置である。
【0011】
燃料噴射装置1は合計12個の噴孔を有し、6個ずつの噴孔により2方向噴射を行う。液体供給装置10は、測定用の液体であるドライソルベルトの圧力を調圧し燃料噴射装置1に供給する装置である。液体供給装置10は、液体ポンプ、調圧弁および圧力計等を有し、調圧弁で調圧された出力圧を圧力計で測定することにより燃料噴射装置1に供給する液体の圧力を調圧する。燃料噴射装置1は、液体供給装置10から供給される液体を噴霧ではなく液柱2、3として各噴孔から噴射する。ドライソルベルトは、粘度がガソリンとほぼ等しく引火しにくいので、燃料噴射装置の噴射検査用に一般に用いられている。
【0012】
第1投光部20および第2投光部30は、それぞれが投光するレーザシート光が液柱2、3の被測定断面で重なるように液柱2、3の両側に向かい合って設置されている。第1投光部20および第2投光部30は実質的に同じ構成であり、それぞれ半導体レーザ発振器21、31、ならびに円筒面レンズの組み合わせからなるテレセントリック光学系を応用したシート化手段22、32を備えている。シート化手段22、32は、半導体レーザ発振器21、31が発生するレーザビームを、所定の広がりと厚みをもち、被測定断面と平行な面における強度が面均一な平面状のレーザシート光に加工して出力する。
【0013】
撮像部40は、被測定断面よりも燃料噴射装置1の噴孔側に設置され、燃料噴射装置1の軸に対し45度の角度から液柱2、3の被測定断面を撮影する。撮像部40は集光レンズ、CCD等を備え、被測定断面における液柱の散乱光を受光して光電変換することによりデータ処理部50に散乱光の強度を表わすデータ信号を送信する。
【0014】
データ処理部50は、撮像部40から入力したデータ信号を所定のアルゴリズムに従い処理するマイクロコンピュータを有する。表示装置51はデータ処理部50に接続され、図2に示すようにレーザシート光100により照射された被測定断面における液柱の断面形状が画面に表示される。
【0015】
以下、上述の噴孔検査装置の作動について説明する。
噴孔から被測定断面までの距離を決めて燃料噴射装置1を設置し、所定時刻に液体を噴射させる。液体供給装置10から燃料噴射装置1に供給される液体の圧力は、実使用時に燃料噴射装置1からガソリンを噴射する圧力(約3kgf/cm2)よりも低く、0.5kgf/cm2〜1.2kgf/cm2の範囲に設定されている。本実施例では、0.8kgf/cm2に設定している。このように実使用時よりも噴射圧を低下させることにより、各噴孔から噴霧ではなく液柱として液体が噴射される。
【0016】
燃料噴射装置1から噴射される噴射時間は、実使用時における燃料噴射装置1の噴射時間よりも長く設定してある。撮像部40で液柱2、3を撮影する露光時間と噴射時間とを合わせ易くなっている。例えば撮像部40による複数回の連続する撮影中、液体を噴射し続けることも可能である。噴射から所定時間経過後同時に第1投光部20および第2投光部30から液柱2、3にレーザシート光を投光する。
【0017】
半導体レーザ発振器21、31に送出する制御信号を調整することにより、第1投光部20および第2投光部30はレーザシート光をパルス光または連続光として出力できる。第1投光部20および第2投光部30から投光されるレーザシート光は、液柱2、3の進行方向に垂直な平面状の光であって、液柱2、3を被測定断面で切断するように液柱2、3に進入する。それぞれのレーザシート光は、液柱2、3を通過することにより減衰しながら進む。第1投光部20および第2投光部30が被測定断面で重なるように反対方向から相手に向けてレーザシート光を照射することにより、被測定断面においてほぼ均一な強度のレーザシート光を形成できる。
【0018】
レーザシート光を受光した液柱2、3は、全方向に散乱光を発散する。散乱光を受光した撮像部40は、散乱光の強度を表わすデータ信号をデータ処理部50に送信する。撮像部40の露光時間は、1/100〜1/2秒の範囲で設定されている。液柱2、3の噴射位置は一点にとどまっておらず、液柱同士で衝突することなく或る範囲内でばらついている。したがって、前述した時間内で露光時間を長くすることにより、露光時間内においてばらつく各液柱2、3の噴射位置を平均し、各液柱2、3の噴射位置を高精度に測定できる。液柱2、3の噴射位置を測定することにより、噴孔の傾斜角度および形成位置を高精度に検査できる。前述した時間内で露光時間を短くすると、液柱2、3の噴射位置のばらつきが小さいので、液柱2、3の噴射位置を高精度に測定できなくなる恐れはある。しかし、各液柱2、3の噴射位置のばらつきが小さくなるので、被測定断面において各液柱2、3の大きさおよび形状、つまり各噴孔の大きさおよび形状を高精度に検査できる。
【0019】
データ処理部50は、撮像部40から受信したデータ信号に対し、燃料噴射装置1の軸方向と撮像部40が被測定断面を撮影する角度に基づいて座標の補正を幾何学的に実行する。すなわち、被測定断面を斜め方向から撮影することに起因して被測定断面において円周上に六角形状に分布する液柱2、3が歪んで撮影されているため、これを補正するための処理を実行する。撮像部40で複数回撮影した散乱光の画像データをデータ処理部50に入力し、各撮像点における画像データを平均して散乱光のばらつきを低減してもよい。
データ処理部50で上述の処理によって算出された測定値は表示装置51にデータ信号として送信され、表示装置51の画面上に被測定断面上の液柱画像が表示される。
【0020】
本実施例による噴孔検査装置および噴孔検査方法によると、燃料噴射装置1から噴射する液体を噴霧ではなく液柱にし、液柱の被測定断面を測定することにより、噴孔数、噴孔の傾斜角度および形成位置、噴孔の大きさおよび形状を燃料噴射装置を切断することなく、短時間に、容易に、高精度に検査できる。
【0021】
また、互いに向き合う2方向からレーザシート光を液柱に投光するため、液柱によるレーザシート光の減衰に起因する測定誤差を減少し、解析精度の高い測定をすることができる。
またさらに、テレセントリック光学系を応用したシート化手段22、32を用いてレーザシート光を投光するため、レーザシート光の強度むらによる測定誤差を減少させ、解析精度の高い測定をすることができる。
【0022】
本実施例では、第1投光部20および第2投光部30を用いて液柱にレーザシート光を照射した。しかし、1つの投光部で液柱にレーザシート光を照射してもよい。また、燃料噴射装置1の軸に対し、ほぼ対称な位置にそれぞれ撮像部40を配置し、被測定断面における液柱の像を撮影してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による噴孔検査装置を示すブロック図である。
【図2】被測定面における液柱の位置を示す説明図である。
【符号の説明】
1 燃料噴射装置
10 液体供給装置
20 第1投光部
30 第2投光部
40 撮像部
50 データ処理部
100 レーザシート光[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection hole inspection apparatus and an injection hole inspection method for inspecting a processing state of an injection hole by measuring a liquid column injected from the injection hole. The liquid column represents a columnar liquid that proceeds without being atomized even when ejected from the nozzle hole.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been a demand for reducing exhaust gas and improving fuel consumption from the viewpoint of preventing environmental pollution. The concentration and diffusion state of the spray formed by injecting fuel from the injection hole of a fuel injection device used in an internal combustion engine (hereinafter referred to as “the internal combustion engine”) are deeply related to exhaust gas reduction and fuel efficiency improvement. . Therefore, as disclosed in JP-A-10-148599, various apparatuses and methods for inspecting fuel spray are disclosed.
[0003]
The spray characteristics vary depending on the processing conditions of the injection holes for fuel injection, that is, the number of injection holes, the inclination angle and formation position of the injection holes that determine the injection position, the size and shape of the injection holes, and so on. It is important to accurately inspect the processing state of the nozzle hole. However, even if the liquid is injected from the fuel injection device and the spray is measured, the processing state of the injection hole cannot be inspected.
[0004]
Conventionally, the inspection of the processing state of the nozzle hole is generally performed by the following methods (1) and (2). (1) Magnify and observe the shape of the surface injection hole from the outside of the fuel injection device with a microscope or the like. (2) The nozzle part having the injection hole is cut, and the shape and direction inside the injection hole and the relative positional relationship between the fuel passage on the upstream side of the fuel and the injection hole are measured.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above method (1), the shape inside the nozzle hole cannot be inspected. In the method (2), since the nozzle portion is cut, even a good product cannot be used as a product. Furthermore, there is a problem that a long time is required for the inspection. In the case of a fuel injection device having a large number of injection holes, it is difficult to inspect all the injection holes by the method (2).
The objective of this invention is providing the nozzle hole inspection apparatus and nozzle hole inspection method which test | inspect the process state of a nozzle hole with high precision, without damaging an injection device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the nozzle hole inspection device of the first aspect of the present invention, the pressure of the liquid supplied from the liquid supply device to the ejection device is set so that the liquid is ejected from the nozzle hole in a liquid column shape. The liquid column is measured in a cross section to be measured irradiated with a planar sheet light to inspect the processing state of the nozzle hole. By measuring the liquid column in the measurement cross-section, the number of injection holes, the inclination angle and the forming position of the injection hole can be tested the size and shape of the injection hole. Therefore, it is possible to easily and accurately inspect the processing state of the nozzle hole including the inside of the nozzle hole without cutting the nozzle portion having the nozzle hole. Even in the case of a porous fuel injection device, the liquid columns injected from the injection holes do not collide with each other, so that the processing state of each injection hole can be inspected with high accuracy. Furthermore, since inspection is easy, 100% inspection can be performed instead of sampling inspection.
[0007]
Further, the injection pressure of the liquid ejected from the nozzle hole is made lower than that during actual use of the ejection device, and the ejected liquid is used as a liquid column.
Injection hole inspection apparatus according to
[0008]
According to the injection hole inspection method according to
[0009]
In addition, by setting the injection time longer than that during actual use, the imaging period can be easily adjusted to the injection period .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, examples showing embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
An injection hole inspection apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG.
The injection hole inspection apparatus according to the present embodiment is an apparatus that inspects the processing state of the injection hole of the fuel injection device 1 for a gasoline engine. The injection hole inspection device includes a
[0011]
The fuel injection device 1 has a total of twelve injection holes, and performs two-way injection with six injection holes. The
[0012]
The first
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
Hereinafter, the operation of the above-described injection hole inspection apparatus will be described.
The fuel injection device 1 is installed by determining the distance from the injection hole to the cross section to be measured, and the liquid is injected at a predetermined time. The pressure of the liquid supplied from the
[0016]
The injection time injected from the fuel injection device 1 is set longer than the injection time of the fuel injection device 1 during actual use. It is easy to match the exposure time and the ejection time for photographing the
[0017]
By adjusting the control signals sent to the
[0018]
The
[0019]
The
The measurement value calculated by the above-described processing in the
[0020]
According to the injection hole inspection apparatus and injection hole inspection method according to the present embodiment, the liquid injected from the fuel injection device 1 is not a spray but a liquid column, and the measured cross section of the liquid column is measured, whereby the number of injection holes and the injection hole It is possible to easily and accurately inspect the inclination angle and formation position of the nozzle and the size and shape of the nozzle hole in a short time without cutting the fuel injection device.
[0021]
Further, since the laser sheet light is projected onto the liquid column from the two directions facing each other, measurement errors due to the attenuation of the laser sheet light by the liquid column can be reduced, and measurement with high analysis accuracy can be performed.
Furthermore, since the laser sheet light is projected by using the
[0022]
In this example, the liquid column was irradiated with laser sheet light using the first
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an injection hole inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the position of a liquid column on a surface to be measured.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記噴射装置に液体を供給する液体供給装置と、前記噴孔から噴射される液体の被測定断面に重なるように所定の厚みと広がりを有する平面状のシート光を照射する投光部と、前記シート光で照射された前記被測定断面の像を記録する撮像部と、前記撮像部で記録した前記像を解析するデータ処理部とを備え、
前記液体供給装置から前記噴射装置に供給する液体の圧力は、前記噴孔から液柱状に液体を噴射させるように設定されており、前記噴孔から噴射される液体の圧力は前記噴射装置の実使用時よりも低いことを特徴とする噴孔検査装置。An injection hole inspection device for inspecting the processing state of the injection hole formed in the injection device,
A liquid supply device that supplies liquid to the ejection device, a light projecting unit that irradiates planar sheet light having a predetermined thickness and spread so as to overlap a cross section to be measured of the liquid ejected from the nozzle hole, An imaging unit that records an image of the measured cross section irradiated with sheet light, and a data processing unit that analyzes the image recorded by the imaging unit,
The pressure of the liquid supplied from the liquid supply device to the ejection device is set so that the liquid is ejected in a liquid column shape from the nozzle hole, and the pressure of the liquid ejected from the nozzle hole is the actual pressure of the ejection device. A nozzle inspection device characterized by being lower than in use .
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