JP4821994B2

JP4821994B2 - ガスインジェクタの特性測定試験装置および特性測定試験方法

Info

Publication number: JP4821994B2
Application number: JP2006230241A
Authority: JP
Inventors: 満銀屋
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-08-28
Also published as: JP2008051057A

Description

この発明は、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）などを燃料とするガスエンジンの吸気管噴射や筒内噴射（直噴：ＤＩ）などに用いられるガスインジェクタの特性測定試験装置および特性測定試験方法に関するものである。

エンジンの筒内噴射（直噴：ＤＩ）などに用いられるインジェクタは、製造時のバラツキが避けられず、個体差が生じてしまう。多気筒エンジンでは、このインジェクタのバラツキによって各気筒間の動作がばらついて、出力低下や排気ガスの悪化を招くという問題がある。特に最近の環境対策として排気ガス規制は益々激しくなっており、各気筒のバラツキをなくすため、個々の噴射インジェクタの特性（噴射率、噴射量など）を把握し、噴射時に補正を行うことが行われている。このための液体燃料用インジェクタの特性測定試験を行う装置が提案されており、具体的には、容器内に設置したダイヤフラムやベローズの変位量を換算して、液体燃料の噴出量を算出する装置や筒体内に配置したピストンの移動量によって液体燃料の噴出量を測定する装置が知られている（特許文献１、２、３参照）。

また、最近のインジェクタでは、液体燃料の噴射の他に、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）等のガスを吸気管噴射や筒内噴射するもの（以下ガスインジェクタという）もあり、液体噴射用のインジェクタと同様に個体差の補正のために各インジェクタの特性を測定することが必要とされている。従来、ガスインジェクタの特性測定試験装置としては、マスフローメータを用いて複数回のガス噴射を行い、その結果得られるマスフローメータの指示値を噴射回数（ショット数）で除することで噴射１回当たりの平均値を算出するものが提案されている。
特開平６−８１７５１号公報特開昭６２−２８８５２３号公報特開２００５−６９１２８号公報

しかし、マスフローメータを用いたガスインジェクタの特性測定試験装置では、１ショット噴射時の少量の噴射量の測定や噴射量のバラツキ特性の評価ができないという問題があり、インジェクタの特性を詳細に把握することが困難であるという問題がある。
また、ガスインジェクタの場合、気柱振動が大きいなどの事情により、上記した液体燃料用インジェクタの特性測定試験装置をガス用にそのまま流用することも困難である。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、ガスインジェクタの１ショット毎の噴射量やショット毎の噴射量のバラツキ特性などの評価が可能なガスインジェクタの特性測定試験装置および特性測定試験方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のガスインジェクタの特性測定試験装置のうち請求項１記載の発明は、ガスインジェクタの特性を測定する測定試験装置において、前記ガスインジェクタの下流側に、それぞれ空間を残して非圧縮性流体が封入され、該非圧縮性流体上に前記空間の圧力を前記非圧縮性流体に付加するフロートが浮かべられた第１のチャンバーと前記非圧縮性流体上に該非圧縮性流体の圧力を前記空間に付加するフロートが浮かべられた第２のチャンバーとが設けられており、前記第１のチャンバーは、前記ガスインジェクタのガス噴射によるガスが前記フロート上の前記空間に導入されるように該インジェクタに連結され、前記第２のチャンバーは前記第１のチャンバーとの間で前記第１のチャンバーへの前記ガスの導入に伴い前記第１のチャンバー内の前記非圧縮性流体が前記第２のチャンバー内のフロート下方で前記非圧縮性流体中に移動するように前記第１のチャンバーに連結されていることを特徴とする。
請求項２記載のガスインジェクタの特性測定試験装置の発明は、ガスインジェクタの特性を測定する測定試験装置において、前記ガスインジェクタの下流側に、それぞれ空間を残して非圧縮性流体が封入され該非圧縮性流体にフロートが浮かべられた第１のチャンバーと第２のチャンバーとが設けられており、前記第１のチャンバーは、前記ガスインジェクタのガス噴射によるガスが前記フロート上の空間に導入されるように該インジェクタに連結され、前記第２のチャンバーは前記第１のチャンバーとの間で前記非圧縮性流体が移動可能となるように前記第１のチャンバーに連結されており、
前記ガスインジェクタと前記第１のチャンバーとが噴射室を介して前記連結がなされており、前記第１のチャンバーに対する前記ガスの導入方向が該第１のチャンバー内壁の接線方向に略沿い、かつ水平方向に略沿っていることを特徴とする。
請求項３記載のガスインジェクタの特性測定試験装置の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記第１のチャンバーと第２のチャンバーとは、流量制御弁を介して前記連結が行われていることを特徴とする。
請求項４記載のガスインジェクタの特性測定試験装置の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
前記第２のチャンバーのフロートの位置を検出する位置センサと、該第２のチャンバー内の空間圧力を検出する圧力センサと、前記位置センサと前記圧力センサの検出結果に基づいて第１のチャンバーに導入されたガスの噴射量を算出する噴射量演算部とを有することを特徴とする。
請求項５記載のガスインジェクタの特性測定試験装置の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１のチャンバーの横断面積が前記第２のチャンバーの横断面積よりも大きく設定されていることを特徴とする。

請求項６記載のガスインジェクタの特性測定試験方法の発明は、互いに連結された二つのチャンバーにそれぞれ空間を残して非圧縮性流体を封入して該非圧縮性流体上にそれぞれフロートを浮かべ、一方の第１のチャンバーの空間に噴射ガスを導入し、該ガスの導入による圧力を前記フロートを介して前記非圧縮性流体に付加して該非圧縮性流体が他方の第２のチャンバー側で前記フロート下方の前記非圧縮性流体中に移動して前記フロートを介して変化する該第２のチャンバーの空間圧力と前記非圧縮性流体の移動量とを測定して前記導入ガスの噴射量を算出することを特徴とする。
請求項７記載のガスインジェクタの特性測定試験方法の発明は、請求項６記載の発明において、前記第１のチャンバーの横断面積を前記第２のチャンバーの横断面積よりも大きくして、前記第１のチャンバー側における前記非圧縮性流体の移動量を前記第２のチャンバー側で増幅して測定することを特徴とする。

本発明のガスインジェクタの特性測定試験装置によれば、インジェクタでガス噴射が行われると、該噴射によるガスが第１のチャンバー内の空間に導入され、第１チャンバー内のフロートに圧力が加わって該フロートを押し下げる。これに伴って非圧縮性流体が押し下げられるように移動する。該フロートは上記ガス導入による圧力を非圧縮性流体に均等に付加する機能を果たす。したがって、該フロートは非圧縮性流体の上面をできるだけ隙間なく覆っているのが望ましい。このためフロートは、非圧縮性流体よりも比重が小さくて、チャンバー内で縦方向への移動が円滑になされる範囲でその外周部分が第１のチャンバーの内壁に対しできるだけ小さな隙間となる大きさおよび形状で構成されているのが望ましい。したがって、通常は、フロートの周方向の外形は、チャンバーの内面形状に依って定められる。該小隙間では非圧縮性流体の表面張力によってフロートが全周に亘って略均等な小隙間でチャンバー内壁に対し位置する。なお、本発明のガスインジェクタの特性測定試験方法では、ガス導入による圧力を非圧縮性流体に均等に付加するという点で上記フロートが有益である。

上記非圧縮性流体の移動は、第１のチャンバーに連結されている第２のチャンバー内の非圧縮性流体に伝達され、第２のチャンバー内で非圧縮性流体を縦方向に移動させ、非圧縮性流体に浮いているフロートを押し上げる。このフロートの上昇に伴って第２のチャンバー内の空間が圧縮される。上記フロートは非圧縮性流体の移動による圧力をフロート上の空間に均等に付加する機能を果たす。したがって、第２のチャンバーにおいても該フロートは非圧縮性流体の上面をできるだけ隙間なく覆っているのが望ましい。このためフロートは、縦方向への移動が円滑になされる範囲でその外周部分が第２のチャンバーの内壁に対しできるだけ小さな隙間となる大きさおよび形状で構成されているのが望ましく、該小隙間では非圧縮性流体の表面張力によってフロートが全周に亘って略均等な小隙間でチャンバー内壁に対し位置している。上記のように非圧縮性流体は、第１のチャンバーおよび第２のチャンバーでそれぞれフロートによって挟まされた状態になり、各フロートは非圧縮性流体の圧力を均一にする作用を果たしている。

上記非圧縮性流体の移動に伴う上記空間の体積変化と圧力変化から第１のチャンバーに導入されたガスの体積変化、すなわち導入量を算出することができる。なお、ガスの導入量は１ショットによるものでもよく、また複数ショットによるものでもよい。また、ガス噴射を伴うことなく所定の時間を経てガス導入量の演算を行うことによりインジェクタでのリーク量を算出することも可能になる。上記演算では例えばボイルの法則式を用いることができる。また、温度変化を考慮したボイル・シャルルの法則式を用いることもできる。なお、上記空間の体積変化や圧力変化は、第１のチャンバー、第２のチャンバーのいずれのものを測定してもよく、また両方のチャンバーに係るものであってもよい。これらの変化量は、種々のセンサを用いて測定をすることができ、空間の体積変化は非圧縮性流体の移動量やフロートの変位量に基づいて導き出されるものであってもよい。

上記のように、ガス導入によるチャンバー内空間の体積変化や圧力変化は第１のチャンバー、第２のチャンバーのいずれであってもよいが、第２のチャンバーの横断面積を第１のチャンバーの横断面積よりも小さくすることで、非圧縮性流体の移動量を第２のチャンバー側で増幅し、よって空間の体積変化および圧力変化を第２のチャンバー側でより精度良く検出するのが望ましい。また、これにより第２のチャンバー側で間接的にガス噴射量を測定することで気柱振動などの問題をより効果的に排除することができる。上記空間の体積および圧力変化によるガス噴射量の算出は、噴射量演算部を用いて行うことができる。噴射量演算部は、例えばＣＰＵとこれを動作させるプログラムとを主として構成することができる。

本発明では、ガス導入量の測定に際し、非圧縮性流体の存在が必須となっている。非圧縮性流体には、上記ガスの導入によって実質的には体積変動を生じないと見なせるものであればよく、通常は液体が用いられる。該非圧縮性流体は、ガス導入に際し円滑に移動がなされるように低粘度のものが望ましく、例えばシリコンオイルを用いることができる。ただし、本発明としては非圧縮性流体の材質がシリコンオイルなどの特定のものに限定されるものではない。

また、第１のチャンバーに導入される噴射ガスは、インジェクタから直接導入されるものでもよいが、好適には噴射室を介してガスを導入するのが望ましい。すなわち、噴射室に向けてインジェクタからガスを噴射し、これにともなって移動するガスを噴射室から第１のチャンバーへ導入することで、安定したガス流が第１のチャンバーに流入することになり、気柱振動の発生などを確実に回避することができる。また、第１のチャンバーに噴射ガスを導入する際に、ガスが直接フロートに衝突して衝撃が加わるとフロートが噴流による衝撃で変位するなどして測定精度に影響が生じるので、インジェクタからの噴流のエネルギーの垂直成分を、直接第１のチャンバー内のフロートに加えないため、ガス導入方向は第１のチャンバーの内壁の接線方向に略沿い、かつ水平方向に略沿うようにするのが望ましい。これにより、導入ガスによる純粋な圧力変化のみでフロートを変位させることが可能になる。

また、ガス噴射に際しては、封止状態で非圧縮性流体が第１のチャンバーから第２のチャンバーに円滑に移動するように適宜の連結路などを設ける。また該連結路では、非圧縮性流体の脈動を抑制するように流量制御弁を介設するのが望ましい。

以上説明したように、本発明のガスインジェクタの特性測定試験方法によれば、互いに連結された二つのチャンバーにそれぞれ空間を残して非圧縮性流体を封入して該非圧縮性流体上にそれぞれフロートを浮かべ、一方の第１のチャンバーの空間に噴射ガスを導入し、該ガスの導入による圧力を前記フロートを介して前記非圧縮性流体に付加して該非圧縮性流体が他方の第２のチャンバー側で前記フロート下方の前記非圧縮性流体中に移動して前記フロートを介して変化する該第２のチャンバーの空間圧力と前記非圧縮性流体の移動量とを測定して前記導入ガスの噴射量を算出するので、閉じた系内でインジェクタによるガスの噴射量を気柱振動の影響を受けずに測定することが可能であり、高精度な計測が可能となる。また、１ショットでの測定や噴射毎のバラツキ特性の評価が可能となり、静リークの測定も可能となる効果がある。

また、本発明のガスインジェクタの特性測定試験装置によれば、ガスインジェクタの特性を測定する測定試験装置において、前記ガスインジェクタの下流側に、それぞれ空間を残して非圧縮性流体が封入され、該非圧縮性流体上に前記空間の圧力を前記非圧縮性流体に付加するフロートが浮かべられた第１のチャンバーと前記非圧縮性流体上に該非圧縮性流体の圧力を前記空間に付加するフロートが浮かべられた第２のチャンバーとが設けられており、前記第１のチャンバーは、前記ガスインジェクタのガス噴射によるガスが前記フロート上の前記空間に導入されるように該インジェクタに連結され、前記第２のチャンバーは前記第１のチャンバーとの間で前記第１のチャンバーへの前記ガスの導入に伴い前記第１のチャンバー内の前記非圧縮性流体が前記第２のチャンバー内のフロート下方で前記非圧縮性流体中に移動するように前記第１のチャンバーに連結されているので、上記方法を容易に実行可能であり、上記効果が確実に得られる。

以下に、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
測定対象となるガス噴射用のインジェクタ１００は、噴射室２５に取り付けられており、該噴射室２５内にインジェクタ１００の噴射口（図示しない）が露出されている。該インジェクタ１００のガス導入部には、ガス供給流路２３が接続されており、該ガス供給流路２３の他端側は、減圧弁２２、開閉弁２１を介してガスタンク２０に接続されてインジェクタ１００への高圧ガスの供給が可能になっている。また、インジェクタ１００の噴射口開閉駆動部（図示しない）にはインジェクタドライバ３２が接続され、該インジェクタドライバ３２は、コントローラ３１を介してＰＣ（パーソナルコンピュータ）３０に接続されている。ＰＣ３０は、ＣＰＵとこれを動作させるプログラムとを備えており、インジェクタ１００への各種噴射命令をコントローラ３１に発行してインジェクタ１００の噴射制御を行う。なお、インジェクタ１００の動作電流は、電流計３３で測定され、デジタルオシロスコープ４８に出力されて測定結果の表示が可能になっており、さらに該測定データがデジタルオシロスコープ４８からＰＣ３０に送出されるように構成されている。

上記した噴射室２５の室内には、ガス導入管２６の一端が連結され、該ガス導入管２６の他端は第１のチャンバー１内の空間１ａに連通するように該第１のチャンバー１に連結されている。このガス導入管２６は、水平方向に沿って配置され、さらに図２に示すように、第１のチャンバー１の内周面の接線方向に沿って配置・連結されている。
第１のチャンバー１は、上下が封止された円筒形状を有しており縦方向に設置されている。該第１のチャンバー１内には、上方に小さな空間１ａを残してシリコンオイルなどの非圧縮性流体２が収容されており、該非圧縮性流体２に非圧縮性流体よりも比重が小さな円柱形状のフロート３が浮かばせてある。該フロート３の外径は、第１のチャンバー１の内径よりも僅かに小さく、非圧縮性流体２に浮かべた際に第１のチャンバー１の内壁と全周に亘って僅かな隙間を形成する。この結果、フロート３と第１のチャンバー１の内壁との間で全周に亘って作用する非圧縮性流体の表面張力によって該フロート３が第１のチャンバー１内で軸方向中心位置に維持される。

また、第１のチャンバー１の底部には、上記非圧縮性流体２が移動可能な連結路４が接続されており、該連結路４の他端が第２のチャンバー７に接続されている。なお、連結路４には、電磁弁５および脈動防止のための流量制御弁６が介設されている。
第２のチャンバー７は、前記第１のチャンバー１と同様に上下が封止された円筒形状を有しており、縦方向にして防振台９上に設置されている。該防振台９によって第２のチャンバー７の振動を防止することで測定精度を上げることができる。該第２のチャンバー７内には、上方に小さな空間７ａを残してシリコンオイルなどの非圧縮性流体２が収容され、該非圧縮性流体２に非圧縮性流体２よりも比重が小さな円柱形状のフロート８が浮かばせてある。フロート８の外径も、第２のチャンバー７の内径よりも僅かに小さく、非圧縮性流体２に浮かべた際に第２のチャンバー７の内壁と全周に亘って僅かな隙間を形成する。この結果、フロート８と第１のチャンバー１の内壁との間で全周に亘って作用する非圧縮性流体の表面張力によって該フロート８が第２のチャンバー７内で軸方向中心位置に維持される。
なお、第１のチャンバー１内の非圧縮性流体２と第２のチャンバー７の非圧縮性流体２とは、連結路４を通して連続しており、図３に示すように、第２のチャンバー７の内径断面積Ｂは、第１のチャンバー１の内径断面積Ａよりも相対的に小さくなっている。なお、この実施形態では、第１のチャンバー１、第２のチャンバー７ともに円筒形状を有するものについて説明したが、これに限定されるものではなく、また、両者間で断面積の相違を除いて横断面形状が異なるものであってもよい。

また、上記第１のチャンバー１および第２のチャンバー７には、それぞれの空間１ａ、７ａに連通するようにして背圧管１１、１２が連結されている。これら背圧管１１、１２は、それぞれ電磁弁１４、１５が介設されており、合流して背圧管１３に連結されている。背圧管１３には、電磁弁１６、リリーフ弁１７、流量制御弁１８が介設され、さらにマスフローメータ１９が接続されており、該マスフローメータ１９の排気側は大気開放されている。

上記構成の第２のチャンバー７には、前記フロート８の高さ位置における変位量を検知する変位センサ４０と、空間７ａ内の圧力を検知する圧力センサ４１と、空間７ａ内の温度を検知する温度センサ４２とが設けられており、変位センサ４０の検知結果は変位センサアンプ４３に出力されて増幅され、圧力センサ４１の検知結果は圧力センサアンプ４４に出力されて増幅される。また、温度センサ４２の出力は温度指示計４５に出力されて計測温度データが得られる。これら変位センサアンプ４３、圧力センサアンプ４４、温度指示計４５の出力はデジタルオシロスコープ４８に与えられている。デジタルオシロスコープ４８では、これらの出力値をデジタル化してデータ等の表示するとともに、該データを前記ＰＣ３０に出力する。ＰＣ３０は、少なくとも変位センサ４０と圧力センサ４１から得られるデータに基づいて、第１のチャンバー１内に導入されたガス噴射量を演算することができる。これに加えて温度センサ４２によるデータを付加することで、温度変化がある場合、演算結果をより正確にする。上記演算は、上記したＰＣ３０におけるＣＰＵとこれを動作させるプログラムによって行うことができる。したがって、上記ＣＰＵおよびプログラムは、本発明の噴射量演算部としての機能を有している。

次に、上記実施形態の作用について説明する。
初めに、インジェクタ１００の１ショットの噴射によるガス噴射量を測定する手順について説明する。
初期動作として、電磁弁５、電磁弁１４〜１６を開放し、第１のチャンバー１の空間１ａ内と第２のチャンバー７の空間７ａ内のガス圧を等しくする（ステップａ１）。この際に、背圧管１１、１２、１３における背圧はリリーフバルブ１７によって調整される。
次いで、電磁弁１４〜１６を閉じ、一方、ガス供給流路２３では開閉弁２１を開き、減圧弁２２で所定圧力に減圧した状態でガスタンク２０からインジェクタ１００に加圧ガスを供給する。インジェクタ１００では非動作時には噴射口は閉じられており、この状態により噴射待機状態になる（ステップａ２）。また、噴射待機状態では、変位センサ４０、圧力センサ４１、温度センサ４２がそれぞれ検知状態になっている。

ＰＣ３０では、上記噴射待機状態に移行した後、予め定めた１ショットの噴射に応じた指令をコントローラ３１に発行する。コントローラ３１では、該指令に従って制御信号を生成し、インジェクタドライバ３２に送出する。該インジェクタドライバ３２では、制御信号に従って駆動信号（例えば１パルス）を生成し、インジェクタ１００に送出する。駆動信号を受けたインジェクタ１００では、１ショット指令に従って、所定の時間噴射口を開くことで、ガス供給流路２３から供給される圧力ガスが１ショットで噴射される（ステップａ３）。

ガスは、噴射室２５内に噴射され、該室内で拡散しつつ衝撃力が緩和されてガス導入管２６を通して第１のチャンバー１の空間１ａに導入される。なお、この際に、ガスは、ガス導入管２６の配置方向に沿って、水平かつ第１のチャンバー１の内周面の接線方向に沿って導入されるので、ガス流による衝撃がフロート３に直接加わることはなく、円滑かつ安定して空間１ａ内にガスを導入することができる。なお、フロート３にガス流の衝撃が加わると、該衝撃が第２のチャンバー側にまで波及して測定精度を低下させる。

第１のチャンバー１内では、背圧管１１は電磁弁１４で閉じられているため、上記ガスの導入に伴って、図３に示すように、ガス圧力がフロート３の上面に均等に加わり、フロート３が下方に押し下げられ、これに伴って非圧縮性流体２も押し下げられる。非圧縮性流体２の移動は、連結路４を通して第２のチャンバー７内の非圧縮性流体２に伝達される。なお、連結路４を非圧縮性流体が移動する際に、流量制御弁６を通過することによって圧力変動が抑制され、脈動の発生を防止する。すなわち、このとき流量制御弁６の調整によりオリフィスとしての作用が得られる。第２のチャンバー７内では、その内径断面積Ｂが第１のチャンバー１の内径断面積Ａよりも小さくなっており、その比率に従って、第１のチャンバー１内での非圧縮性流体２の下降移動量が第２のチャンバー７内で増幅されて大きく上昇する。非圧縮性流体２の上昇に伴ってフロート８が上昇し、背圧管１２が電磁弁１５で閉じられているため第２のチャンバー７内の空間７ａが圧縮されて圧力が上昇する。

第２のチャンバー７内の空間圧力は、圧力センサ４１で検知されて検知信号が圧力センサアンプ４４で増幅された後、デジタルオシロスコープ４８に入力されており、フロート８の変位量は変位センサ４０で検知されて変位センサアンプ４３で増幅された後、デジタルオシロスコープ４８に入力されている。また、第２のチャンバー７内の空間温度は、温度センサ４２で検知されて温度指示計４５で測温データとした後、デジタルオシロスコープ４８に入力されている。デジタルオシロスコープ４８では、これらのデータをデジタル化して画面表示することが可能であり、さらにデジタル化したデータがＰＣ３０に送出される。ＰＣ３０では、インジェクタ１００による１ショット以前のデータも保持しており、インジェクタ１００の噴射ガスによって変動する第２チャンバー７における、少なくとも空間７ａ内の圧力変動と、フロート８の変位量とに基づいて第１のチャンバー１内に導入されたガスの体積変化量からガス導入量、すなわちインジェクタ１００のガス噴射量を演算する（ステップａ５）。また、この際に温度センサ４２による測定結果を利用して温度変動も考慮して上記演算をすることで１ショットでの噴射量をより正確に演算することが可能になる。
上記演算後は、背圧管１１〜１３の電磁弁１４〜１６を開いて次の測定に備えることができる（ステップａ６）。

次に、連続ショットの際の測定手順を図５に沿って説明する。
先ず、１ショット時と同様に、初期動作として、電磁弁５、電磁弁１４〜１６を開放し、第１のチャンバー１の空間１ａ内と第２のチャンバー７の空間７ａ内のガス圧を等しくする（ステップｂ１）。背圧管１１、１２、１３における背圧はリリーフバルブ１７によって調整される。その後、電磁弁１４、１６は開いたままにして、電磁弁５、１５を閉じて連続噴射に備える（ステップｂ２）。この際にマスフローメータ１９では、ガス流量の測定が可能になっている。この状態で設定回数の連続噴射を開始する（ステップｂ３）。
ＰＣ３０では、上記連続噴射の開始に伴って、予め定めた連続ショットの噴射に応じた指令をコントローラ３１に発行する。コントローラ３１では、該指令に従って制御信号を生成し、インジェクタドライバ３２に送出する。該インジェクタドライバ３２では、制御信号に従って駆動信号（複数パルス）を生成し、インジェクタ１００に送出する。駆動信号を受けたインジェクタ１００では、連続ショット指令に従って、所定の時間間隔で所定の時間噴射口を開くことで、ガス供給流路２３から供給される圧力ガスが連続ショットで噴射される。このショットによるガスは、第１のチャンバー１の空間１ａを経て背圧管１１、背圧管１３を通ってさらにリリーフバルブ１７、流量制御弁１８を通してマスフローメータ１９に導入される。この際にガス流は流量制御弁１８によって連続流に整流される。マスフローメータ１９では、複数回のショットによるガスが連続流としてガス流量が測定されている（ステップｂ４）。したがって、この測定流量をショット回数で除することで、１ショット当たりの平均ガス噴射量を算出することができる（ステップｂ５）。

上記連続噴射時に適宜のタイミングで、電磁弁１５を閉じたままで電磁弁１４の閉と電磁弁５の開とを同時に行い、変位センサ４０、圧力センサ４１、温度センサ４２をそれぞれ検知状態にする（ステップｂ６）。
インジェクタ１００では、その後も連続噴射が行われ、上記で説明したように噴射に伴ってフロート３の下降、非圧縮流体２の移動、フロート８の上昇がショット毎に連続して生じ、その度に、上記１ショット時と同様に第２のチャンバー７内の空間圧力、フロート８の変位量、第２のチャンバー７内の空間温度が測定されてＰＣ３０でデータが取得される（ステップｂ７）。ＰＣ３０では、各ショット時における空間７ａ内の圧力変動と、フロート８の変位量とに基づいて第１のチャンバー１内に導入されたガスの体積変化量から噴射量を演算する（ステップｂ８）。また、この際に１ショット時と同様に温度センサ４２による測定結果を利用して温度変動も考慮して噴射量をより正確に演算することも可能になる。該演算は、ショット毎に行ってもよく、また、上記データを適宜のメモリ、ＨＤＤなどの記録手段に記録しておき、これを適宜読み出して演算を行うようにしてもよく、連続噴射終了の後に演算を行ってもよい。設定回数で連続ショットを行うことにより測定を終了し（ステップｂ９）、各電磁弁を開いて待機状態にする（ステップｂ１０）。この連続ショット時の測定によりショット毎のバラツキを測定することができる。この際に上記マスフローメータ１９で測定した平均噴射量を参考にして評価を行うことができる。

また、上記ショット時以外では、第１のチャンバー１、第２のチャンバー７の背圧を上記と同様に調整した後、電磁弁１４、１５を閉、電磁弁５を開にして、経時的に、空間７ａ内の圧力変動と、フロート８の変位量、空間７ａ内の温度変化をそれぞれ圧力センサ４１、変位センサ４０、温度センサ４２によって測定する。ＰＣ３０では、圧力変動、フロート８の変位量が認められると、これに基づいて第１のチャンバー１へのガス流入量を演算する。このガス流入量が、経過時間におけるガスのリーク量に相当する。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態で説明された内容に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜の変更が可能である。

本発明の一実施形態におけるインジェクタの特性測定試験装置の概略を示す図である。同じく、第１のチャンバー周辺を示す平面断面図である。同じく、第１のチャンバーと第２のチャンバー間でのガス噴射時の挙動を示す概略図である。同じく、インジェクタ１ショット時の測定手順を示すフローチャートである。同じく、インジェクタ連続１ショット時の測定手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１第１のチャンバー
１ａ空間
２非圧縮性流体
３フロート
４連結路
５電磁弁
６減圧弁
７第２のチャンバー
７ａ空間
８フロート
１１背圧管
１２背圧管
１３背圧管
１４電磁弁
１５電磁弁
１６電磁弁
２５噴射室
３０ＰＣ
４０変位センサ
４１圧力センサ
４２温度センサ
１００インジェクタ

Claims

ガスインジェクタの特性を測定する測定試験装置において、前記ガスインジェクタの下流側に、それぞれ空間を残して非圧縮性流体が封入され、該非圧縮性流体上に前記空間の圧力を前記非圧縮性流体に付加するフロートが浮かべられた第１のチャンバーと前記非圧縮性流体上に該非圧縮性流体の圧力を前記空間に付加するフロートが浮かべられた第２のチャンバーとが設けられており、前記第１のチャンバーは、前記ガスインジェクタのガス噴射によるガスが前記フロート上の前記空間に導入されるように該インジェクタに連結され、前記第２のチャンバーは前記第１のチャンバーとの間で前記第１のチャンバーへの前記ガスの導入に伴い前記第１のチャンバー内の前記非圧縮性流体が前記第２のチャンバー内のフロート下方で前記非圧縮性流体中に移動するように前記第１のチャンバーに連結されていることを特徴とするガスインジェクタの特性測定試験装置。
ガスインジェクタの特性を測定する測定試験装置において、前記ガスインジェクタの下流側に、それぞれ空間を残して非圧縮性流体が封入され該非圧縮性流体にフロートが浮かべられた第１のチャンバーと第２のチャンバーとが設けられており、前記第１のチャンバーは、前記ガスインジェクタのガス噴射によるガスが前記フロート上の空間に導入されるように該インジェクタに連結され、前記第２のチャンバーは前記第１のチャンバーとの間で前記非圧縮性流体が移動可能となるように前記第１のチャンバーに連結されており、
前記ガスインジェクタと前記第１のチャンバーとが噴射室を介して前記連結がなされており、前記第１のチャンバーに対する前記ガスの導入方向が該第１のチャンバー内壁の接線方向に略沿い、かつ水平方向に略沿っていることを特徴とするガスインジェクタの特性測定試験装置。
前記第１のチャンバーと第２のチャンバーとは、流量制御弁を介して前記連結が行われていることを特徴とする請求項１または２に記載のガスインジェクタの特性測定試験装置。
前記第２のチャンバーのフロートの位置を検出する位置センサと、該第２のチャンバー内の空間圧力を検出する圧力センサと、前記位置センサと前記圧力センサの検出結果に基づいて第１のチャンバーに導入されたガスの噴射量を算出する噴射量演算部とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガスインジェクタの特性測定試験装置。
前記第１のチャンバーの横断面積が前記第２のチャンバーの横断面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガスインジェクタの特性測定試験装置。
互いに連結された二つのチャンバーにそれぞれ空間を残して非圧縮性流体を封入して該非圧縮性流体上にそれぞれフロートを浮かべ、一方の第１のチャンバーの空間に噴射ガスを導入し、該ガスの導入による圧力を前記フロートを介して前記非圧縮性流体に付加して該非圧縮性流体が他方の第２のチャンバー側で前記フロート下方の前記非圧縮性流体中に移動して前記フロートを介して変化する該第２のチャンバーの空間圧力と前記非圧縮性流体の移動量とを測定して前記導入ガスの噴射量を算出することを特徴とするガスインジェクタの特性測定試験方法。
前記第１のチャンバーの横断面積を前記第２のチャンバーの横断面積よりも大きくして、前記第１のチャンバー側における前記非圧縮性流体の移動量を前記第２のチャンバー側で増幅して測定することを特徴とする請求項６記載のガスインジェクタの特性測定試験方法。