JP4776029B2 - コールドテストベンチのパワステオイル循環系統 - Google Patents

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本発明は、エンジンのコールドテスト(モータリングテスト)を実施する試験装置であるコールドベンチにおけるパワステオイルの循環系統に関する。
エンジンの性能テストには、エンジンに燃料を供給し、エンジン内で燃料を燃焼して行うタイプの試験(いわゆる「ホットテスト」)と、エンジン内では燃料を燃焼せずに、エンジンの動力伝達系統に電動モータを結合し、電動モータによりエンジンを回転するコールドテスト(モータリングテスト)とが存在する。
コールドテストの概念については、図3で表示する。
図3において、コールドテストベンチのフロアFには、試験対象であるエンジン1と、エンジン1の出力軸側に直列に接続された電動モータ2が配置されている。コールドテストでは、上述したように、エンジンに燃料を供給しないで、電動モータ2によってエンジン1が回転駆動させられる。
コールドテストにおいては、電動モータ2によりエンジン1を回転する際におけるフリクショントルクや、油圧等を計測し、以って、エンジン1の特性(の一部)を測定する。
コールドテストでは、燃料(軽油)の消費がなく、昨今のエネルギー事情では、電力の方が、軽油よりも安いので、エンジンの性能試験に係るコストを節減することが可能である。
パワーステアリングで用いられる油圧(いわゆる「パワステオイル」の圧力)を発生するためのポンプ(いわゆる「パワステポンプ」)は、エンジンに取り付けられている。そして、コールドテストにおいては、パワステポンプにパワステオイルを供給して、パワステオイルが作動するか否かを確認する。
そのため、コールドテストに使用される試験装置であるコールドテストベンチには、パワステオイルの供給系統が設けられている。
しかし、従来のコールドテストベンチでは、そこに設けられているパワステオイルの供給系統は、単に、パワステポンプへパワステオイルを流入させるだけのものなので、コールドテストの際に、パワステポンプがどの程度の吐出圧であるのかを計測することが出来なかった。
そして、パワステポンプの吐出圧を計測することが出来ないので、パワステポンプの吐出圧が所定範囲内であるか否かを確認することは出来ず、パワステポンプの機能確認や機能保証は不可能であり、パワステポンプの機能的な不具合を検出することも出来なかった。
また、従来のコールドテストベンチにおけるパワステオイルの供給系統では、コールドテストベンチ上のエンジンを始動するに当たって、パワステポンプにパワステオイル供給配管を接続する。
しかし、パワステオイル供給配管を接続したのみでは、パワステオイルがパワステポンプ内に到達しておらず、パワステポンプ内にはパワステオイルが供給されていない。そのため、テスト開始時には、パワステポンプの潤滑が不十分な状態であり、コールドテストでパワステポンプが回転すると、焼き付いてしまう可能性がある。
さらに、エンジンのコールドテスト終了後に、パワステポンプから、パワステオイル供給用配管カプラ及びパワステオイル排出用配管カプラを取り外す際に、従来のコールドテストベンチにおけるパワステオイルの供給系統では、パワステポンプ内に残留したパワステオイルが配管カプラから漏れ出てしまい、その分だけ、パワステオイルを浪費してしまう。
さらに、配管カプラから漏れ出たパワステオイルが、コールドテストベンチやその他の床面を汚してしまうという問題がある。
その他の従来技術として、シミュレーションにより発進・変速時の動的負荷を求めることが出来るエンジンベンチが提案されている(特許文献1参照)。
しかし、係る従来技術(特許文献1)は、ダイナモメータが発生するトルク負荷を求めるものであり、パワステポンプの特性を計測するものではない。そのため、上述した従来技術の問題点を解消することはできない。
特開平11−326138号公報
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、エンジンのコールドテストで、パワステポンプを焼き付かせること無く、その吐出圧を計測することが出来て、しかも、テスト終了後にパワステオイルが漏出してしまうことを防止することが出来るコールドテストベンチのパワステオイル循環系統の提供を目的としている。
本発明のコールドテストベンチのパワステオイル循環系統は、パワステオイル循環系統(Lp)におけるパワステポンプ(4)吐出側の領域(第3の流路切換えバルブ13〜オイルタンク5の間の領域)におけるパワステオイルの圧力を計測する圧力計測装置(圧力センサ14)と、試験するべきエンジン(Aエンジン1A、Bエンジン1B)のパワステポンプ側へパワステオイルを送り出すためのオイル供給装置(ポンプ16)と、試験するべきエンジン(Aエンジン1A、Bエンジン1B)のパワステポンプ(4)側へパワステオイルと圧縮空気の何れかを供給する様に構成されている流路切換装置(第1の流路切換えバルブ8)とを備えており、流路切換装置(第1の流路切換えバルブ8)は、(ポンプ16及オイルタンク5側からパワステオイルを供給する配管Lpと共に)圧縮空気の供給系統(エア配管La)と接続されていることを特徴としている(請求項1)。
本発明において、パワステオイルの流量を調整する流量制御機構(流量制御弁15)を介装することが好ましい(請求項2)。
また本発明において、試験するべきエンジン(Aエンジン1A、Bエンジン1B)のパワステポンプ(4)側へパワステオイルと圧縮空気の何れかを供給する流路が複数に分岐して、再び合流する様に構成されているのが好ましい(請求項3)。
その場合、分岐点及び合流点には流路切換装置(分岐点における第2の流路切換えバルブ9と、合流点における第3の流路切換えバルブ13)が設けられているのが好ましい(請求項4)。
さらに本発明において、前記オイル供給装置(ポンプ16)をバイパスする配管(逆止弁17を介装した配管Lb)を設けることが好ましい(請求項5)。
コールドテストに際しては、電動モータによりエンジンが回転しており、パワステポンプ(4)が回転しているので、前記オイル供給装置(ポンプ16)を作動させる必要が無いからである。
それに加えて本発明において、流路切換装置(第1の流路切換えバルブ8)に接続されている圧縮空気の供給系統(エア配管La)は、減圧装置(図示しない減圧用レギュレータ、圧力調整機構21)を設けているのが好ましい(請求項6)。
圧縮空気の圧力が高圧である場合(例えば、工場の圧縮空気源の場合)に、そのままパワステポンプ(4)に供給した場合には、パワステポンプ(4)が破損する恐れがある。そのため、コールドベンチへ圧縮空気を供給する以前の段階で、圧縮空気の空気圧を減圧するのが望ましい。
上述する構成を具備する本発明のコールドテストベンチのパワステオイル循環系統によれば、パワステオイル循環系統(Lp)におけるパワステポンプ吐出側の領域(第3の流路切換えバルブ13〜オイルタンク5の間の領域)にパワステオイルの圧力を計測する圧力計測装置(圧力センサ14)を介装しており、パワステポンプ吐出圧を計測できる様に構成されているので、エンジン(1A、1B)のコールドテストの際に、パワステポンプ(4)の吐出圧を計測し、その計測値が所定範囲内であるか否かを確認して、パワステポンプ(4)の機能確認及び機能保証が出来る。
換言すれば、本発明によれば、パワステポンプ(4)の吐出圧を計測することにより、コールドベンチテストを実施しているエンジン(1A、1B)のパワステポンプ(4)の機能的な不具合を検出することが出来る。
また、本発明のコールドテストベンチのパワステオイル循環系統(Lp)によれば、試験するべきエンジン(Aエンジン1A、Bエンジン1B)のパワステポンプ(4)側へパワステオイルを送り出すためのオイル供給装置(ポンプ16)を介装しているので、エンジン(1A、1B)のコールドテストを開始する以前の段階で、オイル供給装置(ポンプ16)を作動して、エンジンのパワステポンプ(4)にパワステオイルを供給することが出来る。そのため、エンジン(1A、又は1B)のコールドテストの開始時には、パワステポンプ(4)にはパワステオイルが到達しており、十分に潤滑が為される状態となっているので、コールドテストの開始直後にパワステポンプ(4)が潤滑不足で焼き付いてしまうことを防止できる。
さらに、本発明のコールドテストベンチのパワステオイル循環系統(Lp)によれば、パワステポンプ(4)側へ圧縮空気を供給可能に構成されている流路切換装置(第1の流路切換えバルブ8)が介装されており、流路切換装置(第1の流路切換えバルブ8)は、(圧縮空気の供給系統:エア配管La)と接続されているので、エンジン(1A、1B)のコールドテストの終了後に、パワステオイル循環系統(Lp)に圧縮空気を流すことにより、パワステポンプ(4)からパワステオイルを回収することが出来る。そして、パワステオイル回収後に、パワステポンプ(4)からオイル供給用配管のカプラ(10)とオイル回収用配管のカプラ(11)を外せば、パワステオイルがポンプ(4)やカプラ(10、11)から溢れ出してしまうことはない。
従って、従来技術のようなオイルの浪費が防止され、且つ、ポンプ(4)やカプラ(10、11)から溢れ出したパワステオイルにより、コールドベンチを汚してしまうことが防止できる。
ここで、本発明のパワステオイル循環系統(Lp)において、流量制御機構(流量制御弁15)を介装すれば、実車に近い環境で計測することが可能であるため、コールドベンチテストによる実験精度が向上する。
本発明において、試験するべきエンジン(Aエンジン1A、Bエンジン1B)のパワステポンプ(4)側へパワステオイルと圧縮空気の何れかを供給する流路が複数に分岐して、再び合流する様に構成すれば(請求項3)、分岐した複数の流路の各々において、それぞれ異なる種類のエンジン(Aエンジン1A、Bエンジン1B)の試験を行うことが可能となる。
そして、本発明において、上述した(請求項3における)分岐点及び合流点に、流路切換装置(分岐点における第2の流路切換えバルブ9と、合流点における第3の流路切換えバルブ13)を設ければ(請求項4)、分岐点及び合流点に設けた流路切換装置(分岐点における第2の流路切換えバルブ9と、合流点における第3の流路切換えバルブ13)を切り換えることによって、試験をするべきエンジンの種類を変えることが出来る。従って、従来技術の様に、コールドテストをする度毎に、パワステオイル循環系統における配管のカプラをパワステポンプに接続し直す作業を行う必要は無い。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るコールドベンチにおけるパワステオイル循環系統を示している。
図1では、コールドテストベンチが作動中であって、パワステオイルが循環している状態が示されている。
図1において、パワステポンプ4の取付位置が異なる2つの種類のエンジン(Aエンジン1AとBエンジン1B)がコールドテストベンチに取り付けられた状態が示されているが、これは、複数種類のエンジンのコールドテストが可能である旨を示す趣旨である。
なお、本明細書及び図1において、パワステポンプ4がエンジン正面から見て右側に付いているタイプのエンジンを、便宜的に、「Aエンジン」1Aと表示する。そして、パワステポンプ4がエンジン正面から見て左側に付いているタイプのエンジンを、便宜的に、「Bエンジン」1Bと表示する。
図1のパワステオイル循環系統において、オイルタンク5は、パワステオイルを貯留しているタンクである。パワステオイルはオイルタンク5に溜まっており、コールドテストテスト終了後に、オイルタンク5に戻される
エア配管Laは、オイル回収用の圧縮エアを、図1のパワステオイル循環系統へ供給する配管である。
エア配管Laの端部(図1では左端部)は、図示しない工場内の圧縮エア源である残圧対策用フィルターレギュレーターに、図示しない減圧機構(レギュレータ)を介して接続されている。減圧機構(レギュレータ)を仲介するのは、図示しない工場内の圧縮エア源である残圧対策用フィルターレギュレーターにおける圧力が高圧であるため、減圧しないでエア配管Laへ供給すると、エア配管Laに介装された各種機器が破損する恐れが存在するからである。
図1のパワステオイル循環系統において、矢印Yは、パワステオイルの流れる方向を示している。
オイルタンク5の底部には、オイル排出用のドレンバルブ6が設けられている。
パワステオイル循環系統Lpにおいて、符号Paで示す個所(オイルタンク5の出口)と符号Pbで示す個所(後述する第1の流路切換えバルブ8の入口)との間の領域には、開閉バルブ7が介装されている。この開閉バルブ7は、パワステオイル循環系統Lpからタンク5を外した際に、パワステオイル循環系統Lp内のオイルが漏れ出さない様にするため、閉鎖される。
図1で示すパワステオイル循環系統Lpは、エンジン1A、エンジン1Bの何れか一方にパワステオイル(あるいは、圧縮エア)を供給するために、符号Cで示す様に、2系統に分岐している。
第1の流路切換えバルブ8は、符号Pa、Pb間の領域を介してタンク5から供給されるパワステオイルと、エア配管Laから供給されるエアとを、選択的にパワステオイル循環系統Lp内へ導入し、パワステオイル循環系統Lp内で流すために、介装されている。
第2の流路切換えバルブ9は、パワステオイル循環系統Lpにおいて、Aエンジン1A側の系統と、Bエンジン1B側の系統の何れか一方(符号Cで示す様に分岐している2系統)に、パワステオイル或いは圧縮エアを供給するのかを選択・制御するためのバルブである。
以下、Aエンジン1A側にパワステオイル或いは圧縮エアを供給する場合について説明する。換言すれば、図1は、Aエンジン1Aにパワステオイルを供給している状態が示されている。
カプラ10、11は、共に、パワステオイル循環系統Lpに設けられており、カプラ10は、パワステポンプ4のオイル吸込口4iに接続されるカプラであり、パワステオイル供給用のカプラである。カプラ11は、パワステポンプ4のオイル吐出口4oに接続されるカプラであり、パワステオイル排出用のカプラである。
パワステオイル循環系統Lpのカプラ11よりもタンク5側(図1では、カプラ11よりも左側)には、逆止弁12が設けられている。この逆止弁12は、パワステポンプ4の吐出口4oからパワステオイル排出用カプラ11を外した時に、パワステオイル循環系統Lpのタンク5側領域(図1において、逆止弁12の左側の領域)に存在するオイルが逆流して、カプラ11から漏れ出ない様に介装されている。
特に、コールドベンチの実機においては、タンク5がエンジン1A及びパワステポンプ4より高い位置に設けられるので、パワステポンプ4の吐出口4oからパワステオイル排出用カプラ11を外した時に、パワステオイルがカプラ11から漏れ出る可能性が高く、逆止弁12が必要である。
パワステオイル循環系統Lpに、Aエンジン1A側の系統と、Bエンジン1B側の系統(符号Cで示す様に分岐している2系統)とを合流させるのが、第3の流路切換えバルブ13である。
換言すれば、第3の流路切換えバルブ13は、エンジン1A側の系統から流れてくるパワステオイルと、エンジン1B側の系統から流れてくるパワステオイルとを、確実にタンク5側へ流すため、パワステオイルが吐出されるエンジンの側に切り換えられる。
従来のコールドテストベンチにおけるパワステオイル循環系統は、ホースのカプラを、コールドテストをする度毎に、エンジンへ取り付ける必要があった。従って、図1で示す様に、エンジン1A、エンジン1Bでテストを行う場合には、コールドテストの対象となるエンジンが変わる度毎に、パワステポンプにカプラを接続し直す必要があった。
それに対して、第2の流路切換えバルブ9及び第3の流路切換えバルブ13を有する図1のパワステオイル循環系統Lpでは、Aエンジン1Aにおけるコールドテストと、Bエンジン1Bにおけるコールドテストとを変える際に、第2の流路切換えバルブ9及び第3の流路切換えバルブ13を切り換えるのみで良い。
パワステオイル循環系統Lpにおけるパワステオイル吐出側の領域(パワステポンプのオイル吐出口4oから、タンク5との間の領域)には、パワステポンプ4の吐出圧を測定するための圧力センサ14(圧力計測装置)が設けられている。
圧力センサ14とタンク5との間の領域には、流量調整弁15が介装されている。流量調整弁15は、コールドテストベンチのパワステオイル循環系統Lpの圧力を、実車のパワステオイル循環系統の圧力に近づけるため、圧力を調整する様に構成されている。換言すれば、流量調整弁15は、コールドテストベンチのパワステオイル循環系統Lpにおいて、実車の抵抗を演出している。
コールドテストを開始する際に、パワステポンプ4が潤滑不足とならない様に、ポンプ16を作動して、パワステポンプ4へパワステオイルを供給する。すなわち、ポンプ16は、コールドテスト開始の際におけるパワステポンプ4の焼き付き防止のために設けられている。
ここで、ポンプ16は、コールドテスト開始の際にしか作動しない。それ以外の時は、コールドテスト中でも、停止している。コールドテストに際しては、図示しない電動モータによりエンジンが回転しており、パワステポンプ4が回転しているので、ポンプ16を作動させる必要が無い。
ポンプ16が停止している際には、パワステオイル循環系統Lpを循環するパワステオイルは、逆止弁17を設けたバイパスLb側を流れる。
圧力センサ14、流量調整弁15、ポンプ16は、従来のコールドテストベンチにおけるパワステオイル循環系統には、設けられていない構造である。
次に、エア配管Laを説明する。
図示しない工場内の圧縮エア源である残圧対策用フィルターレギュレーター(図示せず)に、図示しない減圧用レギュレータを介して接続されているエア配管Laには、圧力調整機構21、エア圧ゲージ22、ソレノイドバルブ23、逆止弁24が介装されている。
図示しない残圧対策用フィルターレギュレーターからの高圧エアが、図示しない減圧用レギュレータを通過しても依然として高圧である場合に、高圧のエアがパワステポンプ4を通過すると、当該ポンプ4が破壊する恐れがある。そのため、圧力調整機構21により、エア配管Laを流れるエア圧を調整している。
エア圧ゲージ22は、エア配管Laを流れるエア圧を計測している。明確には図示されていないが、圧力調整機構21はエア圧ゲージ22の計測結果に対応して圧力調整を行っており、圧力調整機構21とエア圧ゲージ22とにより、逆流機能付レギュレータを構成している。
ソレノイドバルブ23は、ソレノイドに通電することにより流路が開き、エアが流れるように構成されている。なお、図1の状態は、ソレノイドバルブ23は非通電時で、バルブ内の流路はバルブに内蔵した逆止弁でエアの通過が阻止されている。
逆止弁24は、パワステオイル循環系統Lpからエア配管La側へ、オイルが逆流するのを防止するために設けられている。
図2を参照して、図1で示すパワステオイル循環系統Lpを設けたコールドテストベンチを用いて、エンジンのコールドテストを行う場合の手順を説明する。
先ず、コールドテストベンチにエンジンをセットする(ステップS1)。ステップS2では、コールドテストを行うエンジンの機種を選択する。例えば、図1の場合であればAエンジン1Aを選択する。そして、エンジン1Aのパワステ4にパワステオイル配管カプラ10、11を取り付ける(ステップS3)。
ステップS4では、パワステオイルの給油ボタンを押し、パワステオイル循環系統Lpのポンプ16を作動させて、パワステポンプ4にパワステオイルを充填させる。
なお、コールドテスト開始に先立って、流量制御弁15を設定しておく。
コールドテストにおいては、電動モータ2を作動し(ステップS5)、エンジン1Aを回転する(モータリング:ステップS6)。モータリング中は、パワステオイル循環系統Lpに介装された圧力センサ14により、パワステオイルの圧力(パワステポンプ4の吐出圧)を計測しており、パワステオイルの吐出圧が、所定範囲内であるか否かを判断する(ステップS7)。
パワステオイルの吐出圧が所定範囲を示していれば(ステップS7がYES)、ステップS8に進む。パワステオイルの吐出圧が所定範囲外であれば(ステップS7がNO)、ステップS12に進む。
パワステオイルの吐出圧が所定範囲内にある(ステップS7がYES)ステップS8では、モータリングを終了し、パワステオイル回収ボタンを押して、第1の流路切換えバルブ8を作動させて、エア配管Laをパワステオイル循環系Lpに連通させる(ステップS9)。そして、圧縮空気をパワステオイル循環系Lpに供給し、パワステオイル循環系Lpに残留しているパワステオイルを、オイルタンク5に押圧して回収する。
パワステオイル循環系Lp内のパワステオイルを回収したならば、パワステオイル配管のカプラ10、11をAエンジン1Aから取り外し(ステップS10)、エンジン1Aをコールドベンチから搬出して(ステップS11)、エンジンのコールドテストに係る作業を終了する。
パワステオイルの吐出圧が所定範囲外(ステップS7がNO)のステップS12では、Aエンジン1Aに異常があると判断して、エンジン1Aの回転を停止し、パワステポンプ4を点検修理する(ステップS13)。そして、ステップS5以降を繰り返す。
上述した実施形態によれば、パワステポンプ4の吐出圧を計測(モニター)することにより、パワステポンプ4の機能不具合が検出できる。
また、エンジン始動時におけるパワステポンプ3の焼付が防止できる。
そして、パワステオイル循環系統Lpに介装された流量調整弁15を調整することにより、実車のパワステオイル循環系統の圧力に近づけることができ、精度の高い試験データが得られる。
それに加えて、コールドテスト終了後、パワステポンプ4内やパワステオイル循環系統Lpに残留するパワステオイルの量を最小限に抑えることが可能となり、パワステオイル供給・回収用カプラを脱着した際におけるオイル漏出量も少なくなる。
なお、圧縮エアをパワステオイル循環系統Lpへ導入して、パワステオイルをタンク5へ回収するに際して、図1の符号Pa〜Pb間の領域に存在するパワステオイルは、パワステオイル循環系統Lpの外部へ漏出してしまうことはないので、タンク5に戻す必要が無い。
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
本発明の実施形態を示すブロック図。 本発明の実施形態における作業手順を説明するフローチャート。 コールドテストの概念図。
符号の説明
1A、1B・・・エンジン
4・・・パワステポンプ
5・・・オイルタンク
6・・・ドレンバルブ
8・・・第1の流路切換えバルブ
9・・・第2の流路切換えバルブ
10、11・・・カプラ
12・・・逆止弁
13・・・第3の流路切換えバルブ
14・・・圧力センサ
15・・・流量制御弁
16・・・循環ポンプ
17・・・逆止弁
21・・・圧力調整機構
22・・・エア圧ゲージ
23・・・開閉弁/ソレノイドバルブ
24・・・逆止弁
La・・・エア配管
Lp・・・パワステオイル循環系統

Claims (6)

  1. パワステオイル循環系統におけるパワステポンプ吐出側の領域におけるパワステオイルの圧力を計測する圧力計測装置と、試験するべきエンジンのパワステポンプ側へパワステオイルを送り出すためのオイル供給装置と、試験するべきエンジンのパワステポンプ側へパワステオイルと圧縮空気の何れかを供給する様に構成されている流路切換装置とを備えており、流路切換装置は、圧縮空気の供給系統と接続されていることを特徴とするコールドテストベンチのパワステオイル循環系統。
  2. パワステオイルの流量を調整する流量制御機構を介装する請求項1のコールドテストベンチのパワステオイル循環系統。
  3. 試験するべきエンジンのパワステポンプ側へパワステオイルと圧縮空気の何れかを供給する流路が複数に分岐して、再び合流する様に構成されている請求項1、請求項2の何れかのコールドテストベンチのパワステオイル循環系統。
  4. 分岐点及び合流点には流路切換装置が設けられている請求項1〜請求項3の何れか1項のコールドテストベンチのパワステオイル循環系統。
  5. 前記オイル供給装置をバイパスする配管を設けている請求項1〜請求項4の何れか1項のコールドテストベンチのパワステオイル循環系統。
  6. 流路切換装置に接続されている圧縮空気の供給系統は、減圧装置を設けている請求項1〜請求項5の何れか1項のコールドテストベンチのパワステオイル循環系統。
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