JP3797777B2 - バルブリフト量計測装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体回路に用いられる各種弁の弁体の動き、つまりバルブリフト量を計測する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
精密な流れ制御が要求される流体回路に用いられる弁、特に内燃機関の燃料噴射系のデリバリーバルブと呼ばれている弁体の変位挙動は、排ガス、燃費、騒音低減に極めて重要な役割を果たしている燃焼室内における時間的及び空間的な噴射燃料分布に密接な関係があることから、その変位挙動を知る必要がある。
最近、コンピュータシミュレーション技術が飛躍的に発展したことから、燃料噴射系を構成する各流体要素をモデル化し、シュミレーションによって燃料の噴霧・燃焼が解析されている。このようなシュミレーションの信頼性を上げるためには、計算結果の検証実験が必須となる。この検証実験の1つとして、実際に燃料などの流体を供給する際の弁体の変位が計測される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の流体回路に組み込まれた弁体の変位を正確に計測するには、流体要素に組み込まれる計測要素が流体の流れの状態に影響を与えないこと、十分な耐久性をもつこと、さらに流体回路が高圧の場合計測要素と外部の検出回路との間を接続するケーブルの埋設にともなうリークがないことなどの仕様がバルブリフト量計測装置に課せられることになる。現状では、上述したような仕様を満たせるバルブリフト量計測装置がなかった。
本発明の目的は、内燃機関の燃料噴射系などの流体回路のシュミレーション結果の向上ための検証実験に適用できるバルブリフト量計測装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるバルブリフト量計測装置では、一端を弁体に取り付けられるとともにこの弁体の変位方向に延びたセンサーロッドと、前記センサーロッドの変位を電気量の変化として検出するように前記センサーロッドを外嵌するセンサーコイルと、弁ハウジングに設置されるとともに前記センサーコイルを保持するコイルホルダーとを備えており、前記コイルホルダーには前記弁体の変位にともなって前記センサーロッドが進入可能な孔が設けられており、前記孔は前記弁体によって制御される流体の流通を許す貫通孔として形成され、前記コイルホルダーには前記弁体によって制御される流体の流れを調整するため前記貫通孔と連通する調整流路が形成されている。
【0005】
この構成では、弁体にしっかりと取り付けられたセンサーロッドとコイルホルダーを介して弁ハウジングに安定的に保持されたセンサーコイルによってインダクタンス変化型の変位検出センサーを構築することで、弁体の動き、つまりバルブリフト量を正確に計測することができ、シミュレーション結果の検証精度を向上させることができた。また、前記コイルホルダーの孔が前記弁体によって制御される流体の流通を許す貫通孔として形成されている。これにより、上述したようなインダクタンス変化型の変位検出センサーを構築するために必要なコイルホルダーの孔を通じて弁体によって制御される流体が流通できるので、このコイルホルダーの存在が流体の流れに影響を与えることが抑制される。さらに、センサーホルダーに弁体によって制御される流体の流れを調整するためコイルホルダーに形成された貫通孔に連通する調整流路が形成されているので、弁ハウジングへのコイルホルダーの組み込みによる流体の流れへの悪影響が避けられる。つまり、この調整流路は弁体によって制御される流体を流すための貫通孔を補助するものであり、この調整流路の形状寸法を適切に選択することにより、このバブルリフト量計測装置の存在にもかかわらず、実際に弁内を流体が流れる状態に等価な流れを作り出すことができる。
【0007】
本発明の別な好適実施形態として、前記コイルホルダーの外周面に凹部が設けられ、この凹部に前記センサーコイルが装着されるならば、センサーコイルがコイルホルダーに確実に安定的に収納保持され、弁体によって制御される流体の流れに正面から直接さらされることがなく、流体の流れの点からも、そしてセンサーコイルの安定的な保持の点からも利点が得られる。
【0009】
さらに、弁体が操作バネによって付勢されているような構成の場合、この操作バネの一端を接当保持するためのバネ押さえ部をコイルホルダーに形成することで、被計測体としての弁とバブルリフト量計測装置の構造的一体化が計られ、バブルリフト量計測装置の装着による違和感が減じられる。
【0010】
さらに、本発明の別な好適実施形態として、センサーコイルがコイルホルダーと弁ハウジングを貫通して外部の検出回路に接続されるような構成を採用するならば、センサーコイルの端部をコイルホルダーで保護しながら、弁ハウジングの高圧シーリングに好都合な箇所に設けられた貫通孔を介して外部に出すことができる。これにより、高圧流体によりセンサーコイルの損傷や高圧流体の弁ハウジングからのリークを極力抑えることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に説明される本発明に基づくバブルリフト量計測装置の一例は、直噴式ディーゼルエンジンの燃料噴射系のデリバリーバルブと呼ばれている弁体の変位を計測するものであり、この弁体は燃料噴射系のインラインポンプを構成する要素の1つである。
【0012】
まず、図1の模式図を用いてこの直噴式ディーゼルエンジンの燃料噴射系を簡単に説明する。
この燃料噴射系は、インラインポンプ10、高圧パイプ20及びノズル30から構成された、典型的なインラインポンプベースの系であって、ここでは、カムプレート11が回転するのに伴って、カムプレート11がプランジャ12を強制的に移動させ、これによりポンプ室13内の燃料を圧縮する。この燃料はまず弁体としてのデリバリバルブ14を介して燃料系の残余に供給され、それから高圧パイプ20を介して5ホール傾斜ノズル30に供給される。ノズル室31内の圧力がノズルオープン圧力に達したときにニードル32が上昇する。スピルポートがオープンした時点で、ポンピングが終了する。燃料は溝16及びスピルポートを通り、徐々にその圧力が低下する。ノズル室31内の圧力がノズルオープン圧力よりも小さくなったときには、ニードル32がその弁座に復帰する。
【0013】
図2、3、4には、インラインポンプ10のデリバリバルブ14が詳細に示されており、図3は図2のIII −III 断面図であり、図4は図2のIV−IV断面図である。
【0014】
このデリバリバルブ14は典型的なものであり、退却ストローク約2.5mmである。図3から明らかなように、下端部14aは十字型断面となっており、図4に示された中間部14bの切り欠きによって形成される隙間領域14dとポンプ室13が連通することを許している。この中間部14bの切り欠きは片側のみから機械加工され、バルブのリフトが退却ストリークよりも小さいときにこの隙間領域14dを通って燃料が流れ得るようになっている。このデリバリバルブ14の上方にはRFRバルブと称する別のより小さな補助弁体17があり、これは二次的な噴射の影響を防止してパイプ内の残留圧を制御するために、高圧パイプ20のすぐ上流側に置かれている。デリバリバルブ14と補助弁体17は、それぞれ一端を弁ハウジング18に接当保持させた操作バネ19aと19bによってクローズ位置に付勢されている。
【0015】
図5に示されたバルブリフト量計測装置50は、上述したデリバリバルブ14のリフト量を計測するように設計されている。弁ハウジング51は、インラインポンプ10の弁ハウジング18と実質的には変わらないが、0.5〜0.6mmの間で変動するような補助弁体17の高圧パイプ内の残留圧に対する影響はほとんど無視できることがわかっているので、このバルブリフト量計測装置50では補助弁体17が省略されており、それにともなって一部形状が変更されている。バルブリフト量計測装置50のベース部材であるコイルホルダー52は、弁ハウジング51の上部チャンバー13aに装着されている。コイルホルダー52は、上部チャンバー13aの径に合わせた外径をもつヘッド部52aと上部チャンバー13aの径より小さな外径をもつホルダー部52bとからなる。コイルホルダー52は、ホルダー部52bがデリバリバルブ14の上部14cに向かい合うように配置されており、ホルダー部52bと弁ハウジング51との間にリング状の空間ができる。このリング状の空間にデリバリバルブ14をクローズ位置に付勢する操作バネ19aが配置される。この操作バネ19aの一端はデリバリバルブ14の上部14cに接当しており、その他端はコイルホルダー52のヘッド部52aの下面に形成されたバネ押さえ部52cに接当する。
【0016】
コイルホルダー52の中心軸に沿って貫通孔53が設けられている。この貫通孔53は2段形成であり、ヘッド部52a領域の大径孔53aとホルダー部52b領域の小径部53bとからなる。コイルホルダー52のホルダー部52bの外周面には所定幅の全周凹部54が形成されており、この凹部54にエナメル線からなるセンサーコイル55が挿入されている。
【0017】
デリバリバルブ14の上部14cの端面には、透磁率の高い材料からなるセンサーロッド56が垂直に取り付けられている。このセンサーロッド56がコイルホルダー52の貫通孔53、正確には小径部53bに入り込んでおり、結果的にセンサーロッド56がセンサーコイル55の中に挿入されることとなり、センサーロッド56とセンサーコイル55によって、インダクタンス変化型の変位検出センサーが構築される。このために、コイルホルダー52は通常硬質樹脂などの非磁性材料で作られる。
【0018】
センサーコイル55の端部はコイルホルダー52と弁ハウジング51を通り抜けて外部の検出回路60に接続されている。センサーコイル55の弁ハウジング51の貫通部は高圧シーリングが施され、燃料のリークを防止している。
【0019】
コイルホルダー52のヘッド部52cからホルダー部52bへの移行領域に凹部54と大径孔53aを連通する調整流路57は、デリバリバルブ14によって制御される流体を流すための貫通孔53を補助するものであり、この調整流路57の形状寸法を適切に選択することにより、このバブルリフト量計測装置の存在にもかかわらず、実際に弁内を流体が流れる状態に等価な流れを作り出すことができる。
【0020】
このように構成されたバルブリフト量計測装置50を用いることにより、デリバリバルブ14の挙動は直接センサーコイル55のインダクタンスの変化として検出回路60に検出され、バルブリフト量に置き換えられる。これにより、カムプレート11の動きに応じたデリバリバルブ14のリフト量が、前述した燃料噴射系モデルのシュミレーション結果の検証精度を向上させる程度に正確に計測することができた。
【0021】
シミュレーションの手法に関しては本発明の主題から外れるので、その説明を省略するが、シミュレーション結果とこのバルブリフト量計測装置50を用いた計測結果の一例だけを図6に示しておく。図6において、細い線がシミュレーション結果を、太い線が計測結果を示している。
【0022】
上述した実施例では、1つのセンサーコイル55のインダクタンスの変化をバルブリフト量の計測に利用していたが、例えばコイルーホルダー52に一次コイルと二次コイルを配置して相互インダクタンスの変化をバルブリフト量の計測に利用しても良い。
さらに、センサーコイル55をコイルーホルダー52の外周面ではなく、内周面に配置させる構造を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】直噴式ディーゼルエンジンの燃料噴射系の模式図
【図2】インラインポンプのデリバリバルブを示す断面図
【図3】図2のIII −III 断面図
【図4】図2のIV−IV断面図
【図5】バルブリフト量計測装置の断面図
【図6】シミュレーション結果とバルブリフト量計測装置を用いた計測結果を示すグラフ
【符号の説明】
14 弁体
50 バルブリフト量計測装置
51 弁ハウジング
52 コイルホルダー
55 センサーコイル
56 センサーロッド
Claims (4)
- 一端を弁体に取り付けられるとともにこの弁体の変位方向に延びたセンサーロッドと、前記センサーロッドの変位を電気量の変化として検出するように前記センサーロッドを外嵌するセンサーコイルと、弁ハウジングに設置されるとともに前記センサーコイルを保持するコイルホルダーとを備えており、前記コイルホルダーには前記弁体の変位にともなって前記センサーロッドが進入可能な孔が設けられており、前記孔は前記弁体によって制御される流体の流通を許す貫通孔として形成され、前記コイルホルダーには前記弁体によって制御される流体の流れを調整するため前記貫通孔と連通する調整流路が形成されているバルブリフト量計測装置。
- 前記コイルホルダーの外周面に凹部が設けられ、この凹部に前記センサーコイルが装着されている請求項1に記載のバルブリフト量計測装置。
- 前記コイルホルダーには前記弁体の操作バネの一端と接当するバネ押さえ部が形成されている請求項1又は2に記載のバルブリフト量計測装置。
- 前記センサーコイルは前記コイルホルダーと前記弁ハウジングを貫通して外部の検出回路に接続されている請求項1〜3のいずれかに記載のバルブリフト量計測装置。
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JP00202998A JP3797777B2 (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | バルブリフト量計測装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP00202998A JP3797777B2 (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | バルブリフト量計測装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11201001A JPH11201001A (ja) | 1999-07-27 |
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Family
ID=11517917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP00202998A Expired - Lifetime JP3797777B2 (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | バルブリフト量計測装置 |
Country Status (1)
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KR100943818B1 (ko) | 2008-10-28 | 2010-02-25 | 현대제철 주식회사 | 플랩 밸브의 디스크 처짐량 모니터링 장치 |
KR101319804B1 (ko) * | 2012-04-10 | 2013-10-17 | (주)신우하이텍 | 오버플로우밸브의 검사시스템 |
-
1998
- 1998-01-08 JP JP00202998A patent/JP3797777B2/ja not_active Expired - Lifetime
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