JP4280716B2 - 噴射装置の漏れの検出のため方法、装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

内燃機関のための燃料噴射装置は、構成成分として例えばコモンレール・インジェクター若しくは噴射弁を備えていて、作動時に密でなければならない。さらに燃料噴射装置は内燃機関の停止時にも、燃料が噴射装置若しくはインジェクターから漏れ出て、内燃機関に損傷を及ぼし若しくは人や環境に悪影響を及ぼすことを避けるために密でなければならない。このために燃料噴射装置を顧客へ引き渡す前に必要な漏れ検査は、これまで目視検査によって行われており、このために燃料噴射装置は所定の時間にわたって検査圧力で負荷されるようになっている。このような目視検査は、主観的な測定法であって、数量的な測定法ではなく、検査員に依存した測定結果をもたらすものである。さらに該漏れ検査の結果は数量化されるものではない。

本発明の課題は、自動的な検査方法を提供して、該検査方法によって自動的に客観的な測定結果を生ぜしめ、該測定結果は所定の限界値に基づき、検査されたインジェクター若しくは噴射弁が密であるか否かの一義的な決定につながるようにすることである。

前記課題は本発明に基づき次の手段によって解決され、即ち、噴射装置、特にインジェクター若しくは噴射ノズルを測定室に接続して、検査液体を測定室内に供給し、噴射装置若しくは測定室内の圧力を変化させ、次いで若しくは同時的に、測定室を少なくとも部分的に画定（画成）するピストンの運動量を検出装置によって検出し、該検出装置から送られた測定信号を評価する。

前記課題は本発明に基づき次の手段によっても解決され、即ち、噴射装置、特にインジェクター若しくは噴射ノズルを測定室に接続して、検査液体を測定室内に供給し、次いで若しくは同時的に、測定室を少なくとも部分的に画定（画成）するピストンの運動量を検出装置によって検出し、次いで該検出装置から送られた少なくとも１つの測定信号を、少なくとも１つの基準値との比較によって評価する。

前述の検査方法は、該検査方法の過程が比較的簡単であり、従って容易に自動化できる。さらに異なる圧力での測定信号の比較によって、若しくは基準値との比較によって、漏れは数量化され、かつ所定の限界値と関連して、検査された噴射装置は圧密であると見なされるか否かの決定が自動的に行われる。漏れ検査のこのような自動化によって、コストが削減され、引き渡される製品の品質が向上し、それというのは漏れ検査の際のミス若しくは誤差が排除されるからである。

本発明に基づく検査方法をさらに簡単にするために、検査液体は噴射装置若しくはインジェクター又は噴射ノズルから測定室内へ供給され、それというのは噴射装置及びその構成部分は、調量された燃料量を内燃機関の燃焼室内へ噴射するために用いられるものであるからである。即ち噴射装置は、測定室への検査液体の供給のための必要な機能性を備えている。

自動的な漏れ検査の評価は、検出装置から送られた測定信号の時系列を基準値の時系列との比較に基づき評価することによってさらに改善される。

本発明に基づく検査法によって行われる漏れ検査の信頼性は、噴射装置内に作用する検査圧力Ppruefを変化させて、各圧力にとって、検出装置から送られた少なくとも１つの測定信号を評価することによってさらに高められる。該方法は、測定値の時系列の検出と関連して行われてよい。

異なる検査圧力で得られた測定値の異なる時系列の評価から、噴射装置の漏れの原因を識別することができ、その結果、噴射装置の後の欠陥除去若しくは後の改善を容易にすることができる。

本発明の前記課題は、噴射装置の漏れの検出のため、特に自動車の内燃機関用のインジェクター及び噴射弁の特に製品検査時の漏れの検出のための装置であって、該装置が測定室を備えており、該測定室内に検査液体が噴射装置から噴射されるようになっており、さらにピストンを備えており、該ピストンが前記測定室を少なくとも部分的に画定（画成）していて、かつ検査液体に向けて初期荷重を掛けられており、さらに検出装置を備えており、該検出装置が前記ピストンの運動量を検出して、相応の測定信号若しくは測定信号の時系列を供給するようになっている形式のものによって解決され、このために該装置が、請求項１から７のいずれか１項に記載の検査方法の実施のために用いられるようになっている。

ドイツ連邦共和国特許第１００６４５１１Ｃ２号明細書により、いわゆるＥＭＩ(Einspritzmengenindikator 噴射量インジッケータ)は公知である。該ＥＭＩはケーシング及び該ケーシング内に案内されたピストンから成っている。ケーシングの内室内にピストンによって測定室を画成してある。測定室は開口を備えており、該開口に噴射装置若しくはインジェクターの噴射ノズルが圧密に装着されるようになっている。噴射装置によって燃料を測定室内に噴射すると、測定室内に存在する液体は圧縮される。これによって、ピストンは移動し、この移動は距離センサーによって検出される。ピストンの移動量から、測定室若しくはそこに受容された液体の体積変化、ひいては噴射された燃料量は求められる。ピストンの移動量の測定のために、公知の噴射量インジッケータは測定ロッド及び誘導式の距離測定装置を備えている。測定ロッドは走査部材として形成され若しくは、ピストンに堅く結合されている。従ってピストンの移動に際して、測定ロッドも移動させられ、測定ロッドの移動が検出されて、相応の信号が評価ユニットに伝達されるようになっている。

噴射量インジッケータは所定の条件下で噴射装置、特にインジェクター若しくは噴射ノズルによって噴射された燃料量を正確に測定するために用いられるものである。噴射量インジッケータは、本発明に基づく方法により噴射装置、特にインジェクター若しくは噴射ノズルの漏れを検出若しくは測定するために必要なすべての構成を備えており、噴射量インジッケータを本発明に基づく検出方法の実施のために用いることは推奨される。これによって付加的に経済的な利点を得ることができる。例えば、本発明に基づく方法の実施のために新たな装置を製作する必要がなく、さらに噴射装置の噴射量検査と漏れ検査とが、噴射装置の一回の装着によって同一の装置内で、即ち同一の噴射量インジッケータ内で順次に実施される。これによって、準備及び搬送時間が省略され、かつ噴射装置の検査過程の操作が著しく簡単になる。要するに、噴射装置の目視検査から本発明に基づく自動的な漏れ検査方法へ移行することによって経済的な著しい利点が得られる。

本発明に基づく検査方法の実施のために用いられる噴射量インジッケータは、減衰装置を含んでおり、該減衰装置はピストンの移動運動を少なくとも一時的に減衰するようになっている。この場合に有利には、減衰装置の減衰量は時間的に調節可能になっており、特に減衰量は制御及び調整装置によって制御可能になっており、その結果、減衰量の制御も完全に自動化されて、追加的な費用なしに実施される。

一義的な検査結果を得るために、ピストンにコイルばねによって検査液体へ向けて初期荷重を掛けてある。該手段と異なって若しくは該手段に追加的に、ピストンをガス圧力によって負荷してある。ばね定数及びガス圧力は分かっているので、測定室内の圧力は容易に算出され、測定された漏れ量から、検査された噴射装置の密閉性若しくは漏れに関する情報を得ることができる。

本発明はさらにコンピュータプログラムに関し、該コンピュータプログラムは本発明に基づく前述の検査方法に適合させられていて、コンピュータによって実施される。該コンピュータプログラムは記憶装置、特にフラッシュメモリーに蓄えられていると有利である。

次に本発明の実施例を添付の図面に則して詳細に説明する。図面において、
図１は内燃機関用の燃料噴射装置の噴射量の測定のための装置の断面図であり、
図２は本発明に基づく方法によって得られた測定信号及び基準値を時間にわたってプロットした線図である。

図１に示してあるように、噴射装置の噴射量の測定のための装置１０は、中央に配置された本体１２を有しており、本体は減衰装置１４に支持されており、減衰装置はスリーブ１６に保持されている。スリーブは底部プレート１８に支持されており、底部プレートは基礎に固定されている。中央の本体１２にはほぼ中央に孔２０を設けてある。孔の上側の領域内に、シリンダ状の挿入体２２を差し込んであり、挿入体は中央の本体１２に対してＯ・リングシール（符号省略）によって密閉されている。挿入体２２上にヘッド２４を圧密に装着してあり、ヘッド内に段付き孔２６を設けてあり、段付き孔は、図１に示す組立状態で中央の本体１２の孔２０に対して同軸的に延びている。

段付き孔２６内に上方からアダプター２８を差し込んで、段付き孔２６に対して密閉してある。アダプター２８内に噴射装置、実施例ではインジェクター３０の噴射ノズル（符号省略）を差し込んである。インジェクター３０は高圧・検査液体供給部（図示省略）に接続されている。インジェクター３０は図１には概略的に鎖線で示してある。ヘッド２４の段付き孔２６の下側の領域内には、噴射減衰器（図示省略）をはめ込んであってよい。

シリンダ状の挿入体２２内には孔３２を設けてあり、該孔は図１に示す組立状態で中央の本体１２の孔２０若しくはヘッド２４の段付き孔２６に対して同軸的に延びている。孔３２内にピストン３４を摺動可能に案内してある。ピストン３４はコイルばね３６によって上方へ押圧されている。コイルばねは下方で中間片４０の段付き孔３８の段部（符号省略）に支持されている。中間片４０は中央の本体１２の孔２０の下側の領域内に、即ちシリンダ状の挿入体２２の下側に受容されている。

（ピストン３４の図１に示す上側の終端位置で）ピストン３４の上側とヘッド２４との間で、ヘッド２４の段付き孔２６の区分と孔３２の区分とによって測定室４２を形成してある。測定室は検査液体（図示省略）、標準的には、実際の運転時にインジェクター３０から噴射される燃料の特性に著しく近い検査用油で満たされている。測定室４２内にある検査用油の温度は、温度センサー４４によって検出されるようになっており、温度センサーはヘッド２４内の斜めの孔内を外側から測定室４２まで導かれている。

ピストン３４は円筒形の中空体として形成されている。ピストン３４の下側の端部壁に押し棒４６を取り付けてあり、押し棒は管状に形成されていて、中間片４０の孔３８を下方へ貫通して中間片４０を越えて延びている。押し棒４６は、中間片４０の段付き孔３８の下側の領域に対してＯ・リングシール（符号省略）によって密閉されている。押し棒４６の下側の端部にロッド状の延長部４８を設けてあり、延長部は押し棒４６に対して同軸的に誘導式の距離センサー５０へ延びている。誘導式の距離センサーの代わりに別の形式の距離センサーを用いることもできる。

中央の本体１２の下側に配置された減衰装置１４は、次のように形成されており、即ち、押し棒４６若しくは延長部４８の両側でフレーム５２内に、互いに直径方向若しくは対角方向で相対して圧電部材５４を保持してある。圧電部材５４は、丸味の付けられた作動部分５６で以て操作アーム５８に作動するようになっている。両方の操作アーム５８は、該操作アームの図１で下側の端部に設けられた薄い材料ブリッジ部分６０を介してそれぞれベース部分６２に結合されており、ベース部分は同じくフレーム５２に堅くねじ結合されている。材料ブリッジ部分（一体枢着部）６０はヒンジを形成しており、該ヒンジは操作アーム５８のための、図１の図平面に対して垂直に延びるヒンジ軸（枢着軸）を規定している。材料ブリッジ部分６０は、操作アーム５８をそれぞれの圧電部材５４の作動部分５６に軽く締め付けている程度に十分に剛性である。

操作アーム５８はそれぞれ図１で上側の端部に、押し棒４６へ向けられた区分を有しており、該区分の押し棒４６に向いた端面６４は、図１に示す静止位置で、押し棒４６の表面に対してわずかな間隔を置いて配置されている。操作アーム５８の端面６４は摩擦面として形成されている。

装置１０は前述の減衰装置１４のほかに、付加的な減衰装置６６を有している。該減衰装置は、流れ制動装置であり、次のように構成されている。即ち、シリンダ状の挿入体２２の孔２０内のピストン３４の下側の端面の下方の空間、中間片４０の段付き孔３８の上側の領域、及び該領域から斜めに外側へ延びる穿孔通路は、検査用油で満たされていて、第１の流れ室６８を形成している。中間片４０の穿孔通路は、中央の本体１２内に設けられた絞り若しくはオリフィス７０に通じており、絞り若しくはオリフィスは調節ねじ７２を介して調節可能である。オリフィス７０は通路７４を介して上方へ第２の流れ室７６に接続されており、該流れ室は上側を、コイルばね７８で予め負荷された、即ち初期荷重の掛けられたピストン８０の端面によって画成されている。流れ室７６は弁８２を用いて排出されるようになっていてよい。

装置１０はさらに制御及び調整装置８４を有しており、制御及び調整装置は入力側で温度センサー４４及び誘導式の距離センサー５０に接続され、かつ出力側でマグネット弁（図示省略）及び両方の圧電部材５４に接続されている。

噴射装置３０の噴射量の測定のための図１に示す装置１０は、本発明に基づき噴射装置３０の漏れの検出のために次に述べるように用いられる。

制御及び調整装置８４の作動に基づき、検査液体（図示省略）は高圧・検査液体供給部からインジェクター３０及び該インジェクターの噴射ノズルに供給されかつ、実施例では検査液体で満たされている測定室４２内へ噴射される。測定室４２内への検査液体の該噴射によって、測定室４２内の検査液体体積は増大する。測定室４２内に付加的に流入した体積によって、ピストン３４は下方へコイルばね３６のばね力及びピストン３４の下側のガス圧に抗して加速される。

ピストンの下方への前記加速によって、押し棒４６、ひいては該押し棒に設けられた延長部４８は下方へ運動（移動）し、その結果、誘導式の距離センサー５０は延長部４８の移動距離に相応した測定信号を生ぜしめる。該測定信号から制御及び調整装置８４内に存在する処理ユニット内で特有の幾何学形状の特性を考慮して、噴射された検査液体体積を算出するようになっている。

前記算出に基づき、噴射装置３０から測定室４２内へ噴射された噴射量は決定され、本発明に基づく方法が噴射装置３０の密閉性の検査のために開始される。

本発明に基づく方法の実施のために、噴射装置３０は閉じられて、背圧（噴射圧力Ｐpruefとも称する）が噴射装置内に維持される。

噴射装置３０が百パーセント密に閉鎖されている場合には、測定室４２から噴射装置３０内へ検査液体は流れない。同様に、噴射装置３０内で検査圧力Ｐpruef下にある液体も測定室内へ流れることはない。

噴射量インジケータの内部の漏れ、例えばピストン３４と該ピストン３４の案内のための孔３２との間の漏れ、若しくは弁８２に生じ得る漏れに基づき、ピストン３４は、ピストン３４に作用するコイルばねの押圧力、並びにピストン３４の下側に必要に応じて存在するガス圧力によって押されて、出発位置へ戻される。この場合にピストン３４の運動の測定可能な距離・時間の特性は、噴射量インジケータの内部漏れの尺度である。

図２ａで左側に、噴射量インジケータの距離・時間の特性を線図で示してある。該距離・時間の特性は、噴射装置３０が密である場合で、符号Ｓrefを付けられていて、下り傾斜の直線である。

図２ａの右側に示してあるように、噴射量インジケータ（噴射量測定装置）１０に接続された噴射装置３０が密でない場合には、噴射装置３０内に作用する検査圧力Ｐpruefに基づき、検査液体は噴射装置３０から漏れ箇所を経て測定室４２内へ押し込まれる。このことは、検査圧力Ｐpruefが測定室４２内の圧力よりも高くなっていることを表している。ピストン３４の運動の距離・時間の特性は、測定室４２内への検査液体の漏れに基づき変化している。ｔ＝０の時点での同じ初期値から出発して、ピストン３４は低速でピストンの出発位置へ戻され、この運動経過は、噴射量インジケータを密な噴射装置３０に接続した場合に得られる基準値Ｓrefに比べて測定値Ｓｍの緩い勾配の下り傾斜によって表されている。

図２ａの右側では、基準値Ｓrefが、上述の説明の理解を容易にするために破線で記入されている。

図２ｂには、図２ａに示す値の時間的な関数を線図で示してある。距離・時間の特性の時間的な関数は、漏れＬをｍｍ^３／ｓで表している。漏れＬは、圧密である噴射装置３０（図２ｂの左側の部分）の場合に所定の値Ｌ_１を有している。密でない噴射装置３０の場合には、漏れＬ_２は検査液体の流入に基づき、初めに述べた場合よりも小さくなっている。漏れＬ_２は漏れＬ_１よりも数値的に小さい。漏れＬ_１と漏れＬ_２との間の差ΔＬは弁の漏えい（漏れ）の尺度である。もちろん漏えいΔＬは、閉じられた噴射装置３０内に作用している検査圧力Ｐpruefにも依存している。変化する検査圧力Ｐpruefでの漏れＬ_２の検出によって、噴射装置３０の漏えいの尺度に関する別の特性値を得ることができる。例えば、変化した検査圧力Ｐpruefに関連した漏れΔＬの変化から、漏れの性質及び原因に関する情報を得ることができる。

図２で述べた方法の変化例では、噴射装置３０の密閉性は、噴射装置３０若しくは測定室４２内の圧力が変化することに基づいて検出されてよい。この場合に得られた測定信号Ｓｍ，ｉの評価の評価に基づき、噴射装置３０の密閉性は、異なる別の圧力で得られた測定信号Ｓｍ，ｉとの比較によって検出される。

内燃機関用の燃料噴射装置の噴射量の測定のための装置の断面図 検出装置の距離と時間との特性を表す線図 検出装置の距離と時間との特性の関数を表す線図

符号の説明

１０ 装置、 １２ 本体、 １４ 減衰装置、 １６ スリーブ、 １８ 底部プレート、 ２０ 孔、 ２２ 挿入体、 ２４ ヘッド、 ２６ 段付き孔、 ２８ アダプター、 ３０ インジェクター、 ３２ 孔、 ３４ ピストン、 ３６ コイルばね、 ３８ 段付き孔、 ４０ 中間片、 ４２ 測定室、 ４４ 温度センサー、 ４６ 押し棒、 ４８ 延長部、 ５０ 距離センサー、 ５２ フレーム、 ５４ 圧電部材、 ５６ 作動部分、 ５８ 操作アーム、 ６０ 材料ブリッジ部分、 ６２ ベース部分、 ６４ 端面、 ６６ 減衰装置、 ６８ 流れ室、 ７０ オリフィス、 ７２ 調節ねじ、 ７４ 通路、 ７６ 流れ室、 ７８ コイルばね、 ８０ ピストン、 ８２ 弁、 ８４ 制御及び調整装置

Claims (7)

1. 噴射装置（３０）の製品検査時の漏れの検出のための方法において、次のステップによって行われ、即ち、
   噴射装置（３０）を測定室（４２）に接続し、
   検査液体を測定室（４２）内へ供給し、
   測定室（４２）の少なくとも部分的な画定のためのピストン（３４）の運動量を検出装置（５０）によって検出し、
   検出装置（５０）から送られた測定信号の時系列（Sm(ｔ)）を少なくとも１つの基準値（Sref）との比較によって評価し、
   基準値（Sref）は、ピストン（３４）の運動の距離と時間との特性値によって規定されている、ことと特徴とする噴射装置の漏れの検出のため方法。
2. 噴射装置（３０）内に作用している圧力（Ppruef）にとって検出装置（５０）から送られた測定信号（Sm,i）を評価する請求項１に記載の方法。
3. 検査液体を噴射装置（３０）から測定室（４２）内へ供給する請求項１又は２に記載の方法。
4. 噴射装置（３０）内の圧力（Ppruef）を変化させ、かつ各圧力（Ppruef,i）にとって、検出装置（５０）から送られた少なくとも１つの測定信号（Smi）を生ぜしめる請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 噴射装置（３０）内の圧力（Ppruef）を変化させ、かつ各圧力（Ppruef,i）にとって、検出装置（５０）から送られた少なくとも１つの測定信号の時系列（Sm(ｔ)）を評価する請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. コンピュータプログラムにおいて、コンピュータプログラムは、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法の実施のために適合されていて、コンピュータ上で実行されるようになっていることを特徴とする、コンピュータプログラム。
7. コンピュータプログラムは記憶装置に蓄えられている請求項６に記載のコンピュータプログラム。

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