JP4817383B2 - Inspection device for automobile fuel injection system - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置の検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection device for a fuel injection device of an internal combustion engine.
自動車に搭載されているある種の燃料噴射装置(例えば、ユニットインジェクタ)は、燃料噴射装置(ユニットインジェクタ)の製造メーカが外国であり、そのために、当該燃料噴射装置に不具合(例えば噴射不具合)が生じた場合の調査・検査は、その外国の製造メーカに装置を送り、当該メーカによって行われているのが実情である。
従って、不具合が生じてから調査・検査が行われ、装置がその装置を搭載した車両の所有者に戻るまで、甚だしきは数週間も要してしまう場合があり、膨大な検査費用及び長期間の休業補償等によって、装置(車両)の所有者は甚大な損害を蒙ることとなる。
ここで、燃料噴射系の不具合としては、燃料噴射装置の噴孔の孔詰まり、噴射量の異常、噴射角度の異状等が考えられる。また、不具合の発生時期は、車両に搭載し、車両の使用時に多いが、燃料噴射装置の製造過程にも起こりうる。
Certain types of fuel injection devices (for example, unit injectors) installed in automobiles are manufactured by foreign manufacturers of the fuel injection devices (unit injectors), and thus there are problems with the fuel injection devices (for example, injection failures). The actual situation is that the investigation / inspection in the case of occurrence is conducted by sending the device to the foreign manufacturer.
Therefore, it may take several weeks until the device is returned to the owner of the vehicle equipped with the device after investigation and inspection is performed after the failure occurs. Due to lost time compensation etc., the owner of the device (vehicle) will suffer serious damage.
Here, the malfunction of the fuel injection system may be a clogging of the injection hole of the fuel injection device, an abnormal injection amount, an abnormal injection angle, or the like. In addition, the occurrence time of the malfunction is often mounted when the vehicle is used and the vehicle is used, but it may also occur in the manufacturing process of the fuel injection device.
燃料噴射装置の検査装置として、検査対象である燃料噴射装置が組込まれているエンジンをそのまま検査装置の一部として用いる方法がある。この場合は、装置全体が大きくなりすぎる。 As an inspection device for a fuel injection device, there is a method in which an engine in which a fuel injection device to be inspected is incorporated is used as part of the inspection device. In this case, the entire apparatus becomes too large.
ここで、車両のエンジンから燃料噴射装置を分解することなく車両の燃料噴射システムを洗浄する方法及び装置が開示されている(例えば特許文献1参照)。
然るに、特許文献1は、出願人、及び発明者がアメリカ合衆国に属しており、上記問題点を何ら解決するものではない。
Here, a method and apparatus for cleaning a fuel injection system of a vehicle without disassembling the fuel injection apparatus from the engine of the vehicle is disclosed (for example, refer to Patent Document 1).
However,
上記とは別に、燃料を噴射するためのオリフィスを少なくとも1つ備えたノズルと燃料噴射弁とを有する燃料噴射機の性能をテストするための装置が開示されている(例えば特許文献2参照)。
特許文献2においても、特許文献1と同様の理由によって前記問題を解決するものではない。
Also in patent document 2, the said problem is not solved for the reason similar to
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、装置全体が小型で、目視で不具合現象が確認でき、操作が簡単で、検査期間を短縮でき、検査に要する費用を軽減することができる燃料噴射装置の検査装置の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and the entire apparatus is small in size, can visually confirm the trouble phenomenon, can be easily operated, can shorten the inspection period, and can be used for inspection costs. An object of the present invention is to provide an inspection device for a fuel injection device that can be reduced.
本発明によれば、検査対象である燃料噴射装置(1)がボディー(10)とノズル本体(11)とを有し、ボディー(10)には電磁弁(12)と圧力室(13)と、その圧力室(13)を加圧するプランジャ(15)が設けられ、ノズル本体(11)の下部にニードルバルブ(14)が上下移動可能に設けられ、燃料噴射時には電磁弁(12)が閉じ、プランジャ(15)が圧力室(13)内の燃料を高圧でニードルバルブ(14)を押し上げて噴孔(111)から燃料を噴射するものであり、前記燃料噴射装置(1)を保持する保持台(2)と、その保持台(2)が上面に配置され内部に燃料噴射装置のノズル(11)から燃料噴射が行われ透明材で形成された容器(3)と、燃料噴射装置(1)へ燃料を供給する燃料供給機構(5)と、燃料噴射装置(1)の燃料を加圧する加圧装置(18)と、前記燃料噴射装置(1)及び加圧装置(18)を制御する制御装置(21)とを備えた自動車用燃料噴射装置の検査装置(100)において、前記燃料供給機構(5)は燃料タンク(54)から燃料フィルタ(56)と燃料ポンプ(55)とを介して燃料噴射装置(1)へ燃料供給ライン(51)が接続され、前記加圧装置(18)はカムシャフト(62)に設けた複数のカム(61)と、該カムシャフト(62)の一端に設けたフライホイール(7)とカムギヤ(8)とそのカムシャフト(62)を回転するカム駆動用電動モータ(9)とより成り、カムシャフト(62)の回転を計測するための回転速度センサ(Sr)と、カム角度を計測するためのカム角度センサ(Sc)が配置され、前記カム(61)とカムギヤ(8)とカム角度センサ(Sc)とは燃料噴射装置(1)が組込まれている車両で使用されているものと同一のものであり、前記加圧装置(18)はカム駆動用電動モータ(9)で駆動されるカムシャフト(62)のカム(61)によって直接、或いはロッカーアームを介して燃料噴射装置(1)のプランジャ(15)を作動しており、前記透明材製容器(3)には、その底部(33)から燃料タンク(54)への戻りライン(53)と、側面に設けられた燃料噴霧吸引装置(32)から前記燃料噴射装置(1)のオーバーフローと合流して燃料タンク(54)へ戻るオーバーフローライン(52)とが接続されており、前記制御装置(21)は前記加圧装置(18)に設けられた回転速度センサ(Sr)とカム角度センサ(Sc)とからの検出値に基づいて燃料噴射装置の電磁弁(12)、加圧装置のカム駆動用電動モータ(9)および燃料ポンプ(55)が制御されるようになっている。 According to the present invention, a fuel injection device (1) to be inspected has a body (10) and a nozzle body (11), and the body (10) includes an electromagnetic valve (12) and a pressure chamber (13). A plunger (15) for pressurizing the pressure chamber (13) is provided, a needle valve (14) is provided at the lower part of the nozzle body (11) so as to be movable up and down, and the electromagnetic valve (12) is closed during fuel injection, A plunger (15) pushes up the fuel in the pressure chamber (13) at a high pressure to push up the needle valve (14) to inject the fuel from the injection hole (111), and holds the fuel injection device (1). (2), a container (3) formed of a transparent material by injecting fuel from the nozzle (11) of the fuel injection device, the holding table (2) being arranged on the upper surface, and the fuel injection device (1) Fuel supply mechanism (5) for supplying fuel to A fuel injection device for an automobile comprising a pressurization device (18) for pressurizing the fuel of the fuel injection device (1), and a control device (21) for controlling the fuel injection device (1) and the pressurization device (18). In the inspection apparatus (100), the fuel supply mechanism (5) is connected to the fuel injection device (1) from the fuel tank (54) through the fuel filter (56) and the fuel pump (55). The pressure device (18) includes a plurality of cams (61) provided on the camshaft (62), a flywheel (7) provided on one end of the camshaft (62), and a cam gear (8). A cam driving electric motor (9) that rotates the cam shaft (62), a rotational speed sensor (Sr) for measuring the rotation of the cam shaft (62), and a cam angle for measuring the cam angle. Sensor (Sc) The cam (61), the cam gear (8), and the cam angle sensor (Sc) are the same as those used in the vehicle in which the fuel injection device (1) is incorporated, and the pressurization The device (18) operates the plunger (15) of the fuel injection device (1) directly by the cam (61) of the camshaft (62) driven by the cam drive electric motor (9) or via the rocker arm. In the transparent material container (3), the fuel injection from the return line (53) from the bottom (33) to the fuel tank (54) and the fuel spray suction device (32) provided on the side surface An overflow line (52) that joins the overflow of the device (1) and returns to the fuel tank (54) is connected, and the control device (21) is a rotation speed sensor provided in the pressurization device (18). (S r) and the solenoid valve (12) of the fuel injection device, the electric motor (9) for driving the cam of the pressurizing device, and the fuel pump (55) are controlled based on the detected values from the cam angle sensor (Sc). It has become.
上述する構成を具備する本発明によれば、内燃機関の燃料噴射装置の検査装置(以下、「内燃機関の燃料噴射装置の検査装置」を検査装置と略記する:100)は、燃料噴射装置(例えば、ユニットインジェクタ1)を固定する治具(ユニットインジェクタ保持台2)と、燃料噴射装置先端の噴射機構(ノズル本体11)を収容し且つ透明な材質で構成されている容器(アクリル槽3)とを有しているため、該容器(アクリル槽3)によって検査状態が可視化され、問題点の摘出が確実に行われる。 According to the present invention having the above-described configuration, an inspection device for a fuel injection device for an internal combustion engine (hereinafter, “inspection device for a fuel injection device for an internal combustion engine” is abbreviated as an inspection device: 100) is a fuel injection device ( For example, a container (acrylic tank 3) that contains a jig (unit injector holding base 2) for fixing the unit injector 1) and an injection mechanism (nozzle body 11) at the tip of the fuel injection device and is made of a transparent material. Therefore, the inspection state is visualized by the container (acrylic tank 3), and the problem is reliably extracted.
また、燃料噴射装置(1)の加圧装置はカム(61)を備えており、そのカム(61)、カムギア(8)、カム角度センサ(Sc)、前記制御装置(コントロールユニット11)及び燃料供給機構(5)の燃料清浄部(燃料フィルタ55)は、燃料噴射装置(1)が組み込まれている車両で使用されているものと同一種類の製品で構成されているので、略、実態に即した燃料噴射装置の不具合の検査結果が得られる。即ち、実車両に対する再現性が高い。 Further, the pressurizing device of the fuel injection device (1) includes a cam (61), the cam (61), the cam gear (8), the cam angle sensor (Sc), the control device (control unit 11) and the fuel. Since the fuel purifier (fuel filter 55) of the supply mechanism (5) is composed of the same type of product as that used in the vehicle in which the fuel injection device (1) is incorporated, The inspection result of the failure of the corresponding fuel injection device can be obtained. That is, the reproducibility for an actual vehicle is high.
さらに、検査装置(100)全体として、実車両で使用している部材と同じ部材を多用するために、検査装置が廉価で且つ短期間で調達できる。 Furthermore, since the same member as the member currently used by the real vehicle is used extensively as a whole inspection apparatus (100), an inspection apparatus can be procured inexpensively and in a short period of time.
車両組み立てラインにおいて、車両の組立て完了直後に、当該検査装置によって燃料噴射装置を検査すれば、出荷前の燃料噴射装置の不具合を未然に摘出することができる。また、燃料噴射装置の不具合内容も正確に把握できるので、その後の対処が迅速に行える。 In the vehicle assembly line, if the fuel injection device is inspected by the inspection device immediately after the completion of the vehicle assembly, the malfunction of the fuel injection device before shipment can be identified in advance. Further, since the contents of the malfunction of the fuel injection device can be accurately grasped, the subsequent countermeasures can be performed quickly.
自動車のディーラーに、かかる廉価な検査装置を配備することにより、燃料噴射系に何らかのトラブルがある自動車の所有者に対して、迅速に検査を行うことが出来、当該自動車の所有者の費用負担を大幅に抑制できる。 By installing such an inexpensive inspection device at a car dealer, it is possible to quickly inspect the owner of a car that has some trouble with the fuel injection system, and the cost of the owner of the car is reduced. It can be greatly suppressed.
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。
先ず、実施形態の説明に入る前に、図2、図3の模式図を参照して、検査対象である燃料噴射装置(ユニットインジェクタ)の作動を簡単に説明する。
図2は、燃料を噴射している状態を、図3は燃料を噴射していない状態を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, before the description of the embodiment, the operation of the fuel injection device (unit injector) to be inspected will be briefly described with reference to the schematic diagrams of FIGS.
FIG. 2 shows a state where fuel is being injected, and FIG. 3 shows a state where fuel is not being injected.
図2において、ユニットインジェクタ1は、ボディー10とノズル本体11とを有している。ボディー10とノズル本体11とは、公知の手段、例えば図示しない雄ねじ、雌ねじの螺合によって結合されている。
In FIG. 2, the
ボディー10には、電磁弁12と圧力室13が設けられている。ノズル本体11とボディー10の下端部の一部をニードルバルブ14が上下方向に移動可能に配置されている。
圧力室13はボディー10の上面に開口し、圧力室13にはプランジャ16が挿入され、プランジャ16を下方に押し込むことによって、後述する条件の元で、圧力室13に溜まった燃料に高圧が発生するように構成されている。
The
The
図2に示すように、燃料噴射時には、電磁弁12が閉じ、カム61によってプランジャ15が下降すると、圧力室13に溜まった燃料が高圧となって、ノズル本体11のニードルバルブ14の開弁圧を上回り、ニードルバルブ14が上方に押し上げられ、高圧の燃料が複数の噴孔111から噴射される。
As shown in FIG. 2, at the time of fuel injection, when the
図3に示すように、非噴射時には、電磁弁12は開放され、燃料ポンプ55によって圧送された燃料は圧力室13に溜まる。燃料ポンプ55の吐出圧は、それほど高くなく、ニードルバルブ14の開弁圧以下であるため、ニードルバルブ14によって噴孔111側は閉塞されている。
この時のカム61は突出部611がプランジャ15と反対側に位置するため、プランジャ15はリターンスプリング16によって付勢され、上昇している。
As shown in FIG. 3, at the time of non-injection, the
At this time, since the
図2及び図3では、電磁バルブ12の構成を単なる開閉弁として示しているが、実際には、流量制御をも行うような複雑な機構となっている。すなわち、図2及び図3では流量制御機構を省略している。
In FIGS. 2 and 3, the configuration of the
図2、図3では、ユニットインジェクタ1のプランジャ15を押し込む機構として、カム61を用いているが、図示しないカムによって揺動運動する図示しないロッカーアームのアーム先端でプランジャ15を押し込むように構成することも出来る。
2 and 3, the
ここで、ユニットインジェクタ1では、通常の燃料噴射装置に対して、燃料の噴射圧は極めて高く設定されている。また、噴孔111の径も極めて細い。
これは、噴孔径を細くして、噴射圧を高めることにより、燃料噴霧の粒径を微細化し、燃焼状態を最適化するためである。燃焼状態の最適化は、燃費改善に直結するのみならず、排ガスをよりクリーンにできる。
Here, in the
This is for reducing the diameter of the fuel spray and increasing the injection pressure, thereby reducing the particle size of the fuel spray and optimizing the combustion state. The optimization of the combustion state not only directly improves the fuel consumption but also makes the exhaust gas cleaner.
ところで、噴孔径を細くし、噴射圧を極めて高くすると、燃料の管理をよほどうまく行わないと、噴孔の孔詰まりが生じる場合がある。
そのように燃料噴射系に不具合が生じた場合は、エンジン出力の低下等の現象が発生する。甚だしきは、エンジンストールさえ引き起こしかねない。
但し、エンジンの不調は、噴孔の孔詰まりばかりとは限らない。噴射量異常の場合もある。或いは、噴射角度が異常である場合もある。
このような不具合は、車両に搭載する前、即ち、噴射装置がエンジン組み立てラインに搬入する前から発生している場合もある。
By the way, if the diameter of the nozzle hole is reduced and the injection pressure is extremely increased, the nozzle hole may become clogged unless the fuel is managed very well.
When such a failure occurs in the fuel injection system, a phenomenon such as a decrease in engine output occurs. Hashidashi can even cause an engine stall.
However, engine malfunctions are not limited to clogged nozzle holes. There may be an abnormal injection amount. Alternatively, the injection angle may be abnormal.
Such a problem may occur before being mounted on the vehicle, that is, before the injection device is carried into the engine assembly line.
使用過程車においてエンジン不調があった場合、ドライバーはエンジン不調の原因が特定できない場合も多く、そのような場合は、自動車の販売元であるディーラーに車両を持ち込み、ディーラーによって不具合の検査を行うこととなる。 If there is an engine malfunction in a car that is in use, the driver may not be able to determine the cause of the engine malfunction. It becomes.
しかしながら、従来技術でも述べたように、かかるユニットインジェクタの検査方法は、国内では未だ確立していない。
以下に詳述する本発明の実施形態は、かかる検査を、車両(エンジン)の組立て前、或いは、ディーラー等によって、容易に実行できるように構成している。
However, as described in the prior art, such a unit injector inspection method has not yet been established in Japan.
The embodiment of the present invention described in detail below is configured so that such inspection can be easily executed before the assembly of the vehicle (engine) or by a dealer or the like.
図1において、検査装置100は、検査対象であるユニットインジェクタ1とユニットインジェクタ1を保持する保持台2と、透明のアクリル槽3を有している。保持台2はアクリル槽3の上面に配置され、ユニットインジェクタ1はクランプ4によって保持台2に固定されている。
In FIG. 1, an
検査装置100は、カム機構6と、フライホイール7と、カムギア8と、カム駆動用電動モータ9と、操作盤20と備えている。
カム機構6は、複数のカム61と、複数のカム61を固着させたカムシャフト62によって構成されている。
カムシャフト62の一方の端部には駆動用電動モータ9の図示しない回転軸が接続されている。カムシャフト62におけるカム61と駆動用電動モータ9との間には、フライホイール7とカムギア8が固着されている。
The
The
A rotating shaft (not shown) of the driving electric motor 9 is connected to one end of the
フライホイール7の外周近傍には、カムシャフトの回転を計測するための回転速度センサSrが配置されている。カムギア8の外周近傍には、カム角度を計測するためのカム角度センサScが配置されている。
A rotation speed sensor Sr for measuring the rotation of the camshaft is disposed in the vicinity of the outer periphery of the flywheel 7. A cam angle sensor Sc for measuring the cam angle is disposed in the vicinity of the outer periphery of the
操作盤20は、制御手段であるコントロールユニット21と、操作部22とを備えている。
コントロールユニット21は、回転速度センサSr及びカム角度センサScと入力信号ラインLiによって接続され、電動モータ9及びユニットインジェクタ1の電磁弁12(図2参照)と制御信号ラインLoによって接続されている。
The
The
更に検査装置100は、燃料供給機構5が装備されている。燃料供給機構5は、燃料供給ライン51と、オーバーフローライン52と、戻りライン53と、燃料タンク54を有している。燃料供給ライン51は、燃料タンク54とユニットインジェクタ1の燃料供給孔10Aとを接続している。燃料供給ライン51には、燃料ポンプ55が介装されている。また、燃料供給ライン51の燃料タンク54と燃料ポンプ55との間の領域には、燃料フィルタ56が介装されている。
Further, the
オーバーフローライン52は、ユニットインジェクタ1のオーバーフロー排出口10Bと、燃料タンク54内部とを接続している。また、オーバーフローライン52はアクリル槽3の側壁31に装備された燃料噴霧吸引装置32から延在する噴霧排出管57と合流している。戻りライン53は一端がアクリル槽3の底部33に接続され、他端が燃料タンク53の内部に解放されている。
燃料噴霧吸引装置32は、ノズル本体11の噴孔111(図2参照)からアクリル槽3に噴霧され、槽内に残った燃料噴霧を吸引して燃料タンク54に戻す機能を果たす。
The
The fuel
検査装置100において、カム61と、カムギア8と、カム角度センサScと、コントロールユニット21と、燃料フィルタ56とが、ユニットインジェクタ1が組込まれている車両で使用されているものと同一製品であるものを使用している。
また、燃料ポンプ55を制御信号ラインLoでコントロールユニット21と接続し、実車両と同じように、燃料ポンプ55の回転数をカム駆動用電動モータ9の回転数と同期化(シンクロナイズ)するのが好ましい。
フライホイール7は、図1の例では直径が300mmの鋼製の円盤を用いている。
In the
Further, the
In the example of FIG. 1, the flywheel 7 uses a steel disk having a diameter of 300 mm.
ユニットインジェクタ1の燃料噴射タイミングは、カム角度センサScでカム61位置を検出しており、電動モータ9を駆動させ、カム61が所定の位置に達すると、コントロールユニット21は、カム角度センサScから得た情報によって、制御信号をユニットインジェクタ1の電磁バルブ12(図2参照)に送り、電磁バルブ12が開放され、ノズル本体11の噴孔111から燃料が噴射される。
The fuel injection timing of the
検査装置100でユニットインジェクタ1を検査するに際して、コントロールユニット21には、例えば、予め各種の運転モードに即した複数の燃料噴射パターンが記憶されており、操作部22を操作することによって、該当する噴射パターンを選び、試験を開始する。なお、噴射パターンの選定には、問題が生じたと思われる運転モードにおける噴射パターンが選べるように、運転パターンをベースとしている。
When the
上述の構成を具備した本発明の実施形態によれば、検査装置100は、透明な材質で構成されているアクリル槽3を有し、ユニットインジェクタ1のノズル本体11がアクリル槽3内に露出しているため、燃料噴射の状態が確実に視認できる。
即ち、複数の噴孔111の一部が詰まっていれば、詰まっている噴孔111からは噴霧が見えない。噴孔111の孔詰まりの他に噴射量異常の場合もある。或いは、噴射角度が異常である場合もある。これらの不具合内容も、透明のアクリル槽3を用いているため、確実に視認できる。
According to the embodiment of the present invention having the above-described configuration, the
That is, if some of the plurality of nozzle holes 111 are clogged, the spray cannot be seen from the clogged nozzle holes 111. In addition to the clogging of the
一方、全ての噴孔111から所定量の噴霧が確認されれば、エンジンの不具合が、ユニットインジェクタ1に起因しないと判断される。
On the other hand, if a predetermined amount of spray is confirmed from all the nozzle holes 111, it is determined that the engine malfunction is not caused by the
また、ユニットインジェクタ1の加圧装置としてカム61を備えており、そのカム61、カムギア8、カム角度センサSc、コントロールユニット21及び燃料フィルタ56は、ユニットインジェクタ1が組み込まれている車両で使用されているものと同一種類の製品で構成されているので、略、実態に即した検査結果が得られる。
Further, a
さらに、検査装置100全体として、実車両で使用している部材と同じ部材を多用するために、検査装置が廉価で且つ短期間で調達できる。
Further, since the
車両組み立てラインにおいて、車両の組立て完了直後に、当該検査装置によってユニットインジェクタ1を検査すれば、出荷前のユニットインジェクタの不具合を未然に摘出することができる。また、ユニットインジェクタの不具合内容も正確に把握できるので、その後の対処が迅速に行える。
In the vehicle assembly line, if the
また、自動車のディーラーに当該検査装置100を配備することにより、燃料噴射系に何らかのトラブルがある自動車の所有者に対して、迅速に検査を行うことが出来、当該自動車の所有者の費用負担を大幅に抑制できる。また、ユニットインジェクタの不具合内容も正確に把握できるので、その後の対処が迅速に行える。
In addition, by deploying the
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旨を付記する。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
1・・・燃料噴射装置/ユニットインジェクタ
2・・・保持台
3・・・容器/アクリル槽
4・・・クランプ
5・・・燃料供給系
6・・・カム機構
7・・・フライホイール
8・・・カムギア
9・・・カム駆動用電動モータ
10・・・ボディー
11・・・ノズル本体
12・・・電磁弁
20・・・操作盤
21・・・コントロールユニット
22・・・操作部
54・・・燃料タンク
55・・・燃料ポンプ
56・・・燃料フィルタ
100・・・検査装置
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