JP4305805B2 - 噴射量測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射装置(以下、「燃料噴射装置」をインジェクタという)の燃量噴射量を測定する噴射量測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示す噴射量測定装置１１０は、インジェクタ１００の噴射量を測定する噴射量測定装置全体の一部である。図示しないポンプ等から流体供給路１１５を通りインジェクタ１００に試験流体が供給される。引火等を防止するため燃料とほぼ同一の粘性を有する不燃性の流体を試験流体として用いている。
【０００３】
インジェクタ１００は、ニードル１０２が弁座１０３から離座することにより噴孔１０４から試験流体を噴射する。コイル１０５への通電をオンすることにより、スプリング１０６の付勢力に抗してニードル１０２は弁座１０３から離座する。スプリング１０６は、弁座１０３に着座する方向、つまり噴孔１０４を閉塞する方向にニードル１０２を付勢している。スプリング１０６の付勢力はアジャスティングパイプ１０７の送り量により調整される。
【０００４】
噴射量測定装置１１０の弁部材１１１は、スプリング１１２により図３の下方に付勢されている。噴射量測定装置１１０にインジェクタ１００を取り付けることにより弁部材１１１は図３の上方に移動し、弁部材１１１に形成されている流体流路１１６と流体供給路１１５とが連通する。流量計１２０は流体供給路１１５を流れる試験流体の流量、つまりインジェクタ１００の噴射量を測定し、圧力計１２１は流体供給路１１５に試験流体の圧力を測定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示すパルス信号をコイル１０５に加え、ニードル１０２を往復移動させる。パルス信号のオン、オフによりニードル１０２が弁座１０３からの離座と弁座１０３への着座とを繰り返すと、インジェクタ１００内の流体に透過波と反射波が生じ、図４に示すようにインジェクタ１００内の流体に圧力脈動が生じる。試験流体に圧力脈動が発生すると、インジェクタ１００の噴射毎に測定噴射量が異なる恐れがある。インジェクタ１００の噴射回数を増やし、噴射量を平均することにより噴射量を高精度に測定することはできる。しかし、噴射量の測定時間が長くなるという問題がある。
【０００６】
圧力脈動の周波数、圧力波形の形状または圧力波形の振幅は、インジェクタ１００に試験流体を供給する配管の長さまたは形状等により変化する。噴射量測定装置を複数設置し、インジェクタ１００に試験流体を供給する配管の長さまたは形状等が噴射量測定装置毎に異なると、噴射量測定装置毎に周波数、圧力波形の形状または圧力波形の振幅が異なる圧力脈動が発生する。インジェクタ１００が噴射する試験流体の圧力脈動が噴射量測定装置毎に異なると、同じインジェクタ１００を用い、インジェクタ１００のコイル１０５に同じ周波数、同じパルス幅、同じ振幅のパルス信号を加え同じ圧力の試験流体を供給しても、噴射量測定装置毎に噴射量の測定結果が異なるという問題がある。
また、インジェクタ１００に供給するパルス信号の設定値、または流体圧力等の測定設定値を変更すると、同じ測定設定値にも関わらず噴射量測定装置毎に測定噴射量が異なることがある。
【０００７】
本発明の目的は、短時間で高精度にインジェクタの噴射量を測定する噴射量測定装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数の装置で均一な噴射量測定結果を得る噴射量測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の噴射量測定装置によると、流体供給手段側から容積拡大室に流体が流入する流体流入路と容積拡大室からインジェクタ側に流体が流出する流体流出路より、容積拡大室の流路面積が大きい。インジェクタの弁部材が流体噴射を断続することによりインジェクタ内の流体に生じた圧力脈動が流体流出路から容積拡大室に達すると、流体の圧力脈動が低減する。インジェクタから流体を噴射している間、インジェクタに供給される流体圧力の変動を低減できるので、少ない噴射回数で高精度に噴射量を測定できる。したがって、測定作業を短時問で行うことができる。
【０００９】
また、複数の噴射量測定装置を設置し、噴射量測定装置毎に流路部材の長さ、または形状等が異なっても、インジェクタに供給する流体の圧力、および電気駆動手段に加える制御信号の設定値が同じであれば、同じインジェクタに対し噴射量測定装置毎に生じる測定噴射量のばらつきが小さくなる。したがって、噴射量測定装置の設置条件の自由度が増加する。
【００１０】
また、噴射量を測定しながら所望の噴射量を実現するようにアジャスティングパイプの送り量を調整するので、短時間でインジェクタの噴射量を調整できる。
本発明の請求項２記載の噴射量測定装置によると、インジェクタの燃料入口近傍に容積拡大室が形成されているので、インジェクタ内の流体に発生する圧力脈動が瞬時に低減する。複数の燃料噴射装置毎に流路部材の長さおよび形状等が異なっても、インジェクタに供給する流体の圧力、および電気駆動手段に加える制御信号の設定値が同じであれば、同じインジェクタに対し噴射量測定装置毎に生じる測定噴射量のばらつきをさらに小さくできる。
【００１１】
本発明の請求項３記載の噴射量測定装置によると、容積拡大室の流体流入路と流体流出路とは異なる直線上にあるので、インジェクタから流体流出路を通り容積拡大室に伝搬した圧力脈動が流体流入路側に伝搬しにくい。したがって、容積拡大室で効果的に圧力脈動を低減できる。
本発明の請求項４記載の噴射量測定装置によると、流体流入路と流体流出路とは直交しているので、インジェクタから流体流出路を通り容積拡大室に伝搬した圧力脈動が流体流入路側に伝搬しにくい。したがって、容積拡大室で確実に圧力脈動を低減できる。
【００１２】
【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。
図に示すように、本発明の一実施例による噴射量測定装置は、ポンプ２０、流量計２２、圧力計２３、背圧弁２４、モータ３０、モータギア３１、ねじギア３２、送りギア３３、シリンダ４０、開閉ロッド４１、開閉弁部材４３、容積部材５０を備えている。
【００１３】
インジェクタ１０は、ガソリンエンジン用であり、弁部材としてのニードル１２が弁座１１ａから離座することにより噴孔１３から試験流体を噴射する。試験流体として、引火等を防止するため燃料とほぼ同一の粘性を有する不燃性の流体を用いている。付勢手段としてのスプリング１４は、弁座１１ａに着座する方向、つまり噴孔１３を閉塞する方向にニードル１２を付勢している。付勢手段としてのスプリング１４の付勢力はアジャスティングパイプ１５の送り量により調整される。ここで送り量とは、初期位置からアジャスティングパイプ１５が送り込まれた位置までの変位を表している。アジャスティングパイプ１５は圧入によりインジェクタ１０のハウジング１１内に送られ、送り量が確定するとかしめ等によりハウジング１１に固定される。電気駆動手段としてのコイル１６に電流を供給すると、スプリング１４の付勢力に抗し図１の上方にニードル１２を吸引する磁気力が発生し、ニードル１２が弁座１１ａから離座する。
【００１４】
アジャスティングパイプ１５の送り量を大きくするとスプリング１４の付勢力が増加する。すると、同じ周波数、同じパルス幅、同じ振幅の制御パルス電流をコイル１６に供給する場合、インジェクタ１０の一回の開弁時間は長くなり、閉弁時間は短くなるので、インジェクタ１０から一回に噴射する試験流体の噴射量が減少する。したがって、流量計２２が出力する流量信号により制御手段としてのパーソナルコンピュータ（以下、「パーソナルコンピュータ」をＰＣという）７０で測定する流量も減少する。開弁時間とは、コイル１６への通電をオンしてからニードル１２がストッパ１７に係上されるまでの時間を表し、閉弁時間とは、コイル１６への通電をオフしてからニードル１２が弁座１１ａに着座するまでの時間を表す。
【００１５】
流体供給手段としてのポンプ２０はタンク２１から吸い上げた試験流体を流体供給路８０を通してインジェクタ１０に供給する。流量計２２は、流体供給路８０を流れる試験流体の流量、つまりインジェクタ１０が噴射する試験流体の噴射量を測定する。流量計２２は、例えば流量に応じ単位時問当たりに発生するパルス信号のパルス数を流量信号としてＰＣ７０に出力する。流量計２２が出力するパルス数が多いほど流量、つまりインジェクタ１０の噴射量が多い。圧力計２３はインジェクタ１０に供給する流体圧力を測定する。背圧弁２４は、インジェクタ１０に供給される流体圧力を所定圧に調圧する。背圧弁２４に代え減圧弁を用いてもよい。
【００１６】
電気送り手段としてのモータ３０とともに回転するモータギア３１はねじギア３２と噛み合っている。ねじギア３２は送りねじ３３とねじ結合しており、ねじギア３２が回転すると、送りねじ３３が図１の上方または下方に移動する。送りねじ３３が図１の下方に移動することによりアジャスティングパイプ１５の送り量が増加する。
【００１７】
シリンダ４０内に図示しないピストンが往復移動可能に収容されており、ピストンの往復移動に伴い開閉ロッド４１は支点４２を中心に回動する。開閉弁部材４３は開閉ロッド４１に連結されており、容積部材５０の流体流出路５３を開閉する。開閉弁部材４３は送りねじ３３と独立して図１の上下に移動する。
【００１８】
容積部材５０は、ポンプ２０からインジェクタ１０に試験流体を供給する流路部材の一部を構成しており、インジェクタ１０の燃料入口の上流側近傍に設置されている。容積部材５０には容積拡大室５１が形成されている。容積拡大室５１にポンプ２０側から試験流体が流入する流体流入路５２と、容積拡大室５１からインジェクタ１０側に試験流体が流出する流体流出路５３より、容積拡大室５１の流路面積は大きい。。流体流入路５２と流体流出路５３とは同一直線上になく、ほぼ直交した位置に形成されている。
【００１９】
ダミーインジェクタ６０は、流量を測定するインジェクタ１０と同型のインジェクタである。測定用のインジェクタ１０の測定を始めてから終了するまでの間、ダミーインジェクタ６０のコイル１６への通電をオフする。そして、測定用のインジェクタ１０の噴射量測定を終了し、次のインジェクタ１０と交換して測定を開始するまでの間、ダミーインジェクタ６０のコイル１６への通電をオンし、ダミーインジェクタ６０から試験流体を噴射する。測定用のインジェクタ１０の測定が行われていない間も流体供給路８０を試験流体が流れるので、流量計２２の流量測定値が０近くに低下することを防止する。流体供給路８０の流量が０近くに低下すると、インジェクタ１０を交換しインジェクタ１０から試験流体を噴射しても、測定値として採用できる流量に上昇するまでに時間を要する。そこで、測定用のインジェクタ１０を交換している間にダミーインジェクタ６０から試験流体を噴射することにより、流体供給路８０に試験流体を流し続け、インジェクタ１０を交換してもすぐに流量測定ができるようにしている。
【００２０】
ＰＣ７０は、測定用のインジェクタ１０、ダミーインジェクタ６０およびモータ３０に駆動回路７１から供給する制御電流を制御する。ＰＣ７０は、流量計２２が出力する流量信号を判定し、インジェクタ１０の噴射量が設定値になるように駆動回路７１からモータ３０に供給する制御電流を制御し、アジャスティングパイプ１５の送り量を決定する。インジェクタ１０の噴射量は、送りねじ３３でアジャスティングパイプ１５の送り量を増加し、スプリング１４の付勢力を増加することにより調整する。流量計２２の流量測定値が目標値になる位置でアジャスティングパイプ１５を固定する。
【００２１】
本実施例では、インジェクタ１０の燃料入口近傍に容積拡大室５１を有する容積部材５０を設置している。容積拡大室５１の流路面積は、流体流入路５２および流体流出路５３よりも大きく、容積拡大室５１は大きな容積を有している。ニードル１２が噴孔１３を開閉するときにインジェクタ１０内の試験流体に透過波および反射波が生じインジェクタ１０内に圧力脈動が発生しても、圧力脈動は流体流出路５３から容積拡大室５１に伝搬することにより低減する。したがって、インジェクタ１０内の流体圧力は、図２に示すように、パルス電流の立ち上がり、すなわちニードル１２が弁座１１ａから離座した直後を除き、噴孔１３が開放されている間ほぼ一定している。噴射毎の流体噴射量がばらつかないので、少ない噴射回数で流体噴射量を短時間に高精度に測定できる。これにより、流体噴射量を測定しながらアジャスティングパイプ１５を送り込み、目標噴射量に短時間で到達できる。
【００２２】
また、容積拡大室５１がインジェクタ１０で発生する試験流体の圧力脈動を低減し、ポンプ２０側に圧力脈動を伝搬させないので、噴射量測定装置の流路部材の長さ、曲がり等を変更しても、インジェクタ１０に供給する制御電流の周波数、パルス幅および振幅が同じであればインジェクタ１０の噴射量は噴射量測定装置差毎に変化しない。また、インジェクタ１０に供給する流体圧力を変更しても、噴射量測定装置毎にインジェクタ１０の噴射量がばらつくことを防止する。したがって、噴射量測定装置の設置条件の自由度が向上する。
【００２３】
また開閉弁部材４３の端部が容積拡大室５１の流体流出路５３側に位置しているので、インジェクタ１０から容積拡大室５１に伝搬した圧力脈動を低減しやすい。また、試験流体が容積拡大室５１から流体流出路５３に流出する位置に開閉弁部材４３の端部が位置しているので、容積拡大室５１から流体流出路５３に流れる試験流体に渦流が発生すること防止し、インジェクタ１０の噴射量を高精度に測定している。
【００２４】
本実施例の噴射量測定装置では、インジェクタ１０の噴射量を測定しながら、インジェクタ１０のアジャスティングパイプ１５の送り量を調整したが、噴射量だけを測定する装置であってもよい。また、ガソリンエンジン用のインジェクタ１０の噴射量を測定したが、アジャスティングパイプのないディーゼルエンジン用のインジェクタの噴射量を測定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるインジェクタの噴射量測定装置を示す模式的構成図である。
【図２】本実施例のコイルに供給するパルス電流と流体圧力との関係を示す特性図である。
【図３】従来例による噴射量測定装置の一部を示す模式的構成図である。
【図４】従来例のコイルに供給するパル電流と、流体圧力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０ インジェクタ(燃料噴射装置)
１１ ハウジング
１１ａ 弁座
１２ ニードル（弁部材）
１３ 噴孔
１４ スプリング（付勢手段）
１５ アジャスティングパイプ
１６ コイル（電気駆動手段）
２０ ポンプ（流体供給手段）
２２ 流量計
２３ 圧力計
３０ モータ（電気送り手段）
５０ 容積部材（流路部材）
５１ 容積拡大室（流体供給路）
５２ 流体流入路
５３ 流体流出路
８０ 流体供給路

Claims (4)

1. 往復移動することにより弁座に着座または弁座から離座し燃料噴射を断続する弁部材と、前記弁部材の往復移動を駆動する電気駆動手段と、前記弁部材を往復移動方向の一方に付勢する付勢手段と、前記付勢手段と当接し前記付勢手段の付勢力を調節するアジャスティングパイプとを備え、前記電気駆動手段は前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁部材を吸引する吸引力を発生する燃料噴射装置の噴射量測定装置であって、
   前記燃料噴射装置に流体を供給する流体供給手段と、
   前記流体供給手段から前記燃料噴射装置に流体を供給する流体供給路を形成している流路部材と、
   前記流体供給手段から供給され前記燃料噴射装置から噴射される流体の噴射量を測定する流量計と、
   前記アジャスティングパイプの送り量を調整する電気送り手段と、
   前記電気駆動手段および前記電気送り手段に供給する制御電流をそれぞれ制御する制御手段とを備え、
   前記流路部材は前記流体供給路中に容積拡大室を有し、前記容積拡大室は、前記流体供給手段側から前記容積拡大室に流体が流入する流体流入路と前記容積拡大室から前記燃料噴射装置側に流体が流出する流体流出路より流路面積が大きく、
   前記電気送り手段は、送りねじを介し前記アジャスティングパイプを送り、前記送りねじは、前記容積拡大室の中を通っていることを特徴とする噴射量測定装置。
2. 前記容積拡大室は、前記燃料噴射装置の燃料入口近傍に形成されていることを特徴とする請求項１記載の噴射量測定装置。
3. 前記流体流入路と前記流体流出路とは異なる直線上にあることを特徴とする請求項１または２記載の噴射量測定装置。
4. 前記流体流入路と前記流体流出路とは直交していることを特徴とする請求項３記載の噴射量測定装置。

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