JPH07159286A - 機関を試験する方法および装置 - Google Patents

機関を試験する方法および装置

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JPH07159286A
JPH07159286A JP6237782A JP23778294A JPH07159286A JP H07159286 A JPH07159286 A JP H07159286A JP 6237782 A JP6237782 A JP 6237782A JP 23778294 A JP23778294 A JP 23778294A JP H07159286 A JPH07159286 A JP H07159286A
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pressure
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スコーツ ジョージ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 試験する内燃機関をその駆動軸と連結された
電動機またはその他のモータにより駆動することにより
機関を自力で発生する動力で運転するときに行い得ない
多数の試験を行うことが可能な試験方法および装置を提
供する。 【構成】 吸入弁15および排気弁16によりそれぞれ
開閉される吸入口および排気口と連絡する可変容積燃焼
室8を形成する往復動可能なピストン7を有する1個ま
たはそれ以上のシリンダ2を備えた内燃機関1を試験す
る装置はシリンダ2を選択的に排気しまたは加圧する変
速モータ44で駆動される空気ポンプ42と、ピストン
7が往復動する間に空気ポンプとシリンダ2の各々との
間に連絡を確立しかつ維持するカップリング装置、すな
わち、マニホルド36、入口37および38、導管39
および40、供給管41を備えている。ピストンの往復
動による弁の開閉により、検知されかつ分析される圧力
パルスが発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は機関を試験する方法およ
び装置に関し、さらに特定すると、内部に往復動可能な
ピストンが装着されかつ吸入弁および排気弁を備えた少
なくとも1個のシリンダを有する内燃機関を試験する方
法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用およびその他の用途の内燃機関
を自力で発生する動力で運転することにより、または試
験する機関のクランク軸をその機関の回転部分および往
復動部分を駆動可能にする電動機またはその他の駆動モ
ータと連結することにより機関を試験することが慣行で
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】自力で発生する動力で
運転される機関を試験するためには、ある機構、例え
ば、その機関に負荷を加えるための動力計を使用するこ
とが必要である。この動力計は、慣行によれば、交流ま
たは直流発電機であるか、またはプロニーブレーキであ
る。動力計を使用することが必要であるために、機関を
試験するために必要なコストおよび時間が増大する。
【0004】機関を自力で発生する動力で運転されてい
る間に試験することにより、例えば、馬力出力、燃料消
費、排気放出等のようないくつかの試験を行うことが可
能である。しかしながら、機関を自力で発生する動力で
運転するためには、燃料、冷却液、潤滑油を供給する装
置を設けかつ騒音低減装置を設けることが必要である。
それに加えて、機関を自力で発生する動力で運転するた
めには、機関の排気を処理(accomodate)さ
せるために精巧な換気装置が必要である。
【0005】自力で発生する動力で運転されている機関
を試験することにより多くの所望の試験を行うことがで
きるけれども、機関に加えられる負荷がその機関が許容
可能なレベルを超えて増大するときにその機関が失速す
る傾向があるために、弁列、カム軸、エンジンブロック
およびシリンダヘッドに対して行うことができる欠陥検
出試験(integrity tests)は制限され
る。それに加えて、ある欠陥、例えば、弁およびピスト
ンリングの欠陥は、その欠陥がかなりの程度でない限り
は、比較的に低い運転速度での機関の運転の間に必ずし
も検出することはできない。
【0006】機関を自力で発生する動力以外のある手段
で駆動することは機関のモータリング(motorin
g)として知られている。機関のモータリング(モータ
による駆動)は馬力出力、燃料消費、排気放出等のよう
な試験を行うことができないが、多数のその他の試験を
機関をモータで駆動することにより行うことができる。
また、機関をモータで駆動することにより、燃料の貯蔵
および送出装置を設ける必要をなくしかつ排気換気装置
を設ける必要を回避することができる。
【0007】
【課題を解決するための手段】内燃機関は、本発明によ
り、試験しようとする機関をその駆動軸と連結された電
動機またはその他のモータにより駆動することにより試
験することができる。機関がモータで駆動される間に、
その機関のシリンダを選択的に減圧または排気された
(evacuated)状態または加圧された状態に維
持することができ、それにより機関が自力で発生する動
力で運転されるときに行うことができない多数の試験を
行うことが可能になる。例えば、各々のシリンダの排気
口からの排気ガスの流れは排気口の下流側の制流子(r
estrictor)により制限し、または完全に阻止
することができ、それにより1個またはそれ以上の圧力
センサにより排気口と制流子との間に捕捉された空気に
より発生した圧力波形信号を監視することが可能にな
る。これにより、なかんずく、機関の低いモータリング
速度における弁の漏洩を毎分数立方センチメートルの感
度で検出することが可能になる。それと対照的に、自力
で発生する動力で運転される機関においては、排気ガス
を逃すことを可能にするために排気口からの排気ガスの
流れを制限することなく排出することが必要である。従
って、自力で発生する動力で運転される機関はいかなる
探知可能な性能の低下をも伴うことなく毎分数百立方セ
ンチメートルの漏洩を許容することができる。このよう
な捕らえにくい機関の欠陥は、たとえ機関が新しい間は
性能に実質的な影響をおよぼさないにしても、最終的に
は機関の耐用寿命を短縮するので、検出することが望ま
しい。
【0008】シリンダを排気することにより、弁の試験
を行うことが可能であるのみでなく、またその他の多く
の機能をも試験することが可能である。例えば、シリン
ダを排気することにより、ピストン圧縮リングおよびオ
イルリングの性能を検査することが可能である。もしも
真空が潤滑油をクランクケースから吸い上げる作用をす
れば、明らかに、オイルリングに欠陥がある。
【0009】また、シリンダを排気することにより、点
火プラグを取り外すことが不必要になり、それによりシ
リンダ中への異物の偶発的な侵入を回避することができ
る。
【0010】また、シリンダを排気することにより、そ
うでない場合よりも機関の摩擦をはるかに正確に測定す
ることが可能になる。シリンダを排気することにより、
機関をクランクで回転する間の作業負荷の空気/燃料圧
縮部分をなくすことができる。このような圧縮負荷をな
くすことにより、機関をクランクで回転する間に測定さ
れるトルクは機関の移動部分の摩擦のみに起因すること
になる。
【0011】シリンダを加圧することにより、動力計を
使用する必要をなくし、かつ依然として、シリンダブロ
ック、シリンダヘッド、軸受、連結棒およびすべてのそ
の他の回転部分および往復動部分の欠陥の有無および耐
久性に関する情報を得ることが可能になる。また、シリ
ンダを加圧することにより、圧縮ピストンリングの性能
を評価することが可能になると共に、ピストンリングの
紛失または破損を検出することが可能になる。
【0012】本発明による装置は吸入口、排気口および
このような吸入口および排気口を開閉する弁装置と連絡
するシリンダ内に収容された往復動ピストンを有する自
動車用機関またはその他の機関を試験するために特に適
応している。この装置はシリンダを選択的に加圧しかつ
減圧または排気する装置と、排気口を通してシリンダ中
に流入しかつシリンダ外に流出する空気の流れを可能に
しまたは禁止し(disable)かつ空気の流量を調
整する可変弁、すなわち、可変制流装置とを含む。
【0013】本発明により機関を試験する一つの方法は
排気口を通してのシリンダ中への空気の流れを制限し、
または完全に禁止し、かつピストンを往復動させる間に
シリンダ内に大気圧よりも低い圧力(subatmos
pheric pressure)を維持することであ
る。
【0014】別の一つの方法は排気口を通してのシリン
ダ外への空気の流出を禁止しかつピストンの往復動の間
にシリンダを超大気圧力(superatmosphe
ric pressure)に維持することである。
【0015】各々の方法においては、ピストンが往復動
するときの吸入弁および排気弁の開閉は機関の性能に関
するデータを得るために検出しかつ分析することができ
る圧力変化パルス、すなわち、信号を発生する。
【0016】
【実施例】本発明の現在好ましい一実施例を添付図面に
開示してある。本発明の好ましい実施例により構成され
かつ本発明の方法を実施可能である装置は慣用の4サイ
クル内燃機関1と共に使用されるようになっている。内
燃機関1は複数個のシリンダを有し、そのうちの1個の
シリンダは、図2において、油だめ4と、冷却ジャケッ
ト5と、シリンダヘッド6とを有するエンジンブロック
3の内部の一つの位置を占めるように符号2で示してあ
る。シリンダ2の内部には、ピストン7が往復動可能に
装着されている。ピストン7は、慣行のように、シリン
ダヘッド6とピストン7との間に可変容積の燃焼室8を
形成するようにシリンダヘッド6から隔置される。
【0017】ピストン7は、慣行のように、複数個の外
側リング9を担持しかつ連結棒11により回転クランク
軸12と連結されるピストンピン10を有している。
【0018】燃焼室8には、流体吸入通路13および排
気出口通路14が連絡している。通路13および14は
吸入弁15および排気弁16によりそれぞれ開閉される
吸入口および排気口を有している。吸入弁15および排
気弁16はそれらの閉じた位置にばね17および18に
より偏位せしめられているが、それらの開いた位置に弁
アクチュエータ20および21に作用する回転カム軸1
9により移動可能である。慣行のように、点火プラグ2
2がシリンダ2の内部に装入された可燃性の空気/燃料
混合物に点火するために燃焼室8と連絡している。エン
ジンブロック2に装着された弁は、慣行により、カバー
(図示せず)により密閉されている。
【0019】クランク軸12の一方の端部には、はずみ
車25が固定されている。この機関が車両内に据え付け
られている場合には、クランク軸12はトランスミッシ
ョンと連結されている。しかしながら、この開示した実
施例においては、クランク軸12は慣用のカップリング
26によりトルクトランスジュ−サ27と連結されてい
る。また、トルクトランスジューサ27は別の1個の慣
用のカップリング29により変速型の好ましくは電動の
駆動モータ28と連結されている。駆動軸12の反対側
の端部はプーリ30に固定されており、そしてこのよう
なプーリは表示器(indicia)31を有してい
る。表示器31は、慣行のように、駆動軸12の角度位
置を目視により決定することを可能にする。
【0020】駆動モータ28は慣用の構造の駆動コント
ローラ32と連結されている。駆動コントローラ32は
駆動モータ28の速度を制御するための既知の可変周波
数またはその他の好適な装置を備えることができる。
【0021】駆動速度コントローラ32は慣用のコンピ
ュータ33によりプログラムされている。駆動軸12の
角度位置を常に決定することを可能にするために、慣用
の軸エンコーダ34が駆動速度コントローラ32および
コンピュータ33と結合されている。
【0022】機関1はマニホルド38を有する慣用の四
サイクルV−8型機関である。マニホルド38により、
流体、例えば、空気を慣用の通路13を通して各々のシ
リンダの吸入口に送入することができる。開示した実施
例においては、マニホルド36は左側の列のシリンダの
空気吸入通路と慣用の態様で連絡する入口37と、右側
の列のシリンダの空気吸入通路と慣用の態様で連絡する
第2入口38とを有している。入口37および38は導
管39および40のそれぞれにより供給管41と連結さ
れている。供給管41は可逆流体ポンプまたは空気ポン
プ42およびフィルタ43を介して大気中に延びてい
る。
【0023】空気ポンプ42は変速電動機またはその他
の型式のモータ44により駆動されかつ図1に矢印Aお
よびBで示すように二つの異なる方向のうちの選択され
た一つの方向に空気を流すことが可能であるように調節
可能である。マニホルド36内の空気の圧力は供給管4
1と結合された既知の構造の圧力トランスジューサ45
により決定することができる。圧力トランスジューサ4
5は、よく知られているように、吸入弁15および排気
弁16の開閉およびピストン7の往復動から生ずる供給
管41内の圧力の変化により発生したパルスを検出しか
つ測定することができる。
【0024】潤滑油の圧力および量は導管47により機
関1と結合された慣用の圧力トランスジューサ46によ
り監視される。トランスジューサ46は通常の態様で潤
滑油の適切なまたは不適切な供給を指示する作用をす
る。
【0025】V型機関の一方の側における排気通路は慣
行により排気マニホルドと接続され、かつこのような機
関の反対側の排気通路は別の一つの排気マニホルドと接
続されている。しかしながら、本発明により機関を試験
するときには、多シリンダ四サイクル機関の排気弁の開
きには所定のオーバラップがあるので、各々の排気マニ
ホルドが除去され、かつ各々のシリンダの排気通路がそ
れ自体の導管により可変の制流子または弁と接続されて
いる。この可変の制流子または弁は関連したシリンダの
燃焼室からの排気の流れまたは該燃焼室への排気の流れ
を全流量、無流量およびそれらの間の任意の選択された
流量に変更するように調節することを可能にする。例示
の目的のために、左側の列のシリンダの排気通路は、図
1において、符号E1ないしE4で示してあり、そして
右側の列のシリンダの排気通路は符号E5ないしE8で
示してある。それぞれの排気通路は導管C1ないしC8
によりそれぞれの調節可能な制流子R1ないしR8と結
合されている。各々の排気口と関連した制流子との間に
は、圧力トランスジューサが設けられている。これらの
圧力トランスジューサは符号P1ないしP8で示してあ
る。これらの圧力トランスジューサP1ないしP8の各
々は同じ構造でありかつそれぞれの導管内の圧力変化に
よりひき起こされるパルスをよく知られた一般的な態様
で検出するように作用することができる。
【0026】もしも各々のシリンダの燃焼室が排気され
た状態で機関1を試験することが所望されれば、制流子
R1ないしR8を閉ざしかつポンプ42をモータ44に
より矢印Aの方向におけるポンプ42を通しての空気の
流れをひき起こす方向に駆動することができる。これに
より、各々の燃焼室が排気され、大気圧に対して負の圧
力に維持される。もしもそのときに駆動モータ28がク
ランク軸12を駆動するように運転されれば、ピストン
の各々が往復動しかつ各々のシリンダと関連したそれぞ
れの吸入弁15および排気弁16が慣行のように交互に
開閉される。
【0027】特定のシリンダと関連した吸入弁が作動す
る都度、供給管41内にパルス、すなわち、信号が発生
し、この信号は圧力トランスジューサ45により検出し
かつ測定することができる。このような圧力の変化によ
り発生した信号は慣用の態様でコンピュータ33に送ら
れ、コンピュータ33において、吸入弁および排気弁が
適切に着座しているか否か、そしてピストンリング、特
にピストンにより担持された最下位置のオイルリングが
適切に作用しているか否かを決定するために、これらの
信号を監視しかつ評価することができる。
【0028】各々のシリンダの燃焼室が大気圧よりも低
い圧力に維持されるので、このような室内に含まれる空
気は極めて微少量である。その結果、慣行的な圧縮行程
における関連したピストン7の移動により圧縮される空
気は殆どないか、または全くなく、従って、各々のピス
トンにより圧縮行程においてなされる仕事は無視してよ
い。その結果、トルクコンバータ27により測定される
機関のトルクはこの機関の移動部分に起因する摩擦に殆
ど完全によるものである。
【0029】もしもピストンリングが破損するか、また
は紛失した結果、空気が燃焼室内に侵入することが可能
になれば、各々のシリンダ内の圧力が上昇するので、各
々のシリンダを排気することにより、ピストン圧縮リン
グの破損または紛失を検出することができる。
【0030】もしも試験の目的のために機関1のシリン
ダ内に正圧を発生させることが所望されれば、ポンプ4
2が空気を矢印Bの方向に吸入マニホルド36の中に導
入するために調節されかつ制流子R1ないしR8のすべ
てが完全にまたは部分的に閉ざされる。駆動モータ28
によるクランク軸12の回転によりピストン7が例によ
って往復動するが、各々のシリンダの燃焼室内の超大気
圧力は機関を自力で発生する動力により運転することに
より得られる圧力よりもかなり高くなる。
【0031】各々のピストン7が往復動するときに、そ
れぞれの吸入弁および排気弁が交互に開閉し、それによ
りそれぞれの導管C1ないしC8内にパルスを発生し、
これらのパルスを関連した圧力トランスジューサP1な
いしP8により検知しかつ測定することができる。機関
が駆動モータ28により駆動されるときに各々のシリン
ダ内にこのような超大気圧力をひき起こしかつ維持する
ことにより、すべての回転部分および往復動部分、例え
ば、ピストン、連結棒、クランク軸および軸受にその他
の方法で発生させることができる負荷よりも高い負荷を
加えることが可能になる。その結果、弁、カム軸、クラ
ンク軸、エンジンブロック、シリンダヘッドおよび同様
な部分の欠陥の有無および耐久性を機関を自力で発生す
る動力により運転するときに可能な範囲よりも広い範囲
で動力計を使用する必要なく試験することができる。
【0032】ピストンの往復動および吸入弁および排気
弁の開閉に応じて各々のシリンダ内に発生したパルス
は、機関およびその構成部分のコンピュータによる分析
を可能にするために、それぞれの圧力トランスジューサ
P1ないしP8により検知することができる。例えば、
任意の関連したシリンダの圧力トランスジューサにより
検出された超大気圧力の低下は排気弁の欠陥、ピストン
リングの破損または紛失および/または弁の作動不良を
指示することがある。シリンダおよび導管C1ないしC
8内の空気がこの機関自体が自力で発生する動力で運転
されるときに通常の状態で発生する圧力よりもかなり高
い圧力に保持されるので、検出された圧力の変化によ
り、その他の方法による場合よりもはるかに感度の高い
試験を行うことが可能になる。
【0033】シリンダが排気されまたは加圧される間に
機関が駆動モータで駆動されるか否かとは関係なく、点
火プラグを取り外す必要がなく、また機関のモータによ
る駆動が燃料の燃焼を必要としないので、燃料を供給し
かつ排気ガスを処理する換気装置を設ける必要がない。
【0034】本発明による装置および方法の別の一つの
利点は試験の間に機関を自力で発生する動力により運転
する必要がないので、自力で発生する動力で運転される
機関の試験に付随する騒音レベルを著しく減少すること
ができることである。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関のシリンダを選択的に排気しまたは加
圧することができる装置の図解図。
【図2】本発明により構成された装置が使用されるよう
に適合した種類の代表的な往復動ピストンエンジンシリ
ンダの図解用断面図。
【符号の説明】
1 機関 2 シリンダ 3 エンジンブロック 6 シリンダヘッド 7 ピストン 8 燃焼室 10 ピストンピン 11 連結棒 12 クランク軸 13 流体吸入通路 14 排気通路 15 吸入弁 16 排気弁 27 トルクトランスジューサ 28 駆動モータ 32 駆動コントローラ 33 コンピュータ 34 軸エンコーダ 36 マニホルド 39 導管 40 導管 41 供給管 42 空気ポンプ 43 フィルタ 44 モータ 45 圧力トランスジューサ 46 圧力トランスジューサ R1 制流子 R2 制流子 R3 制流子 R4 制流子 R5 制流子 R6 制流子 R7 制流子 R8 制流子 P1 圧力トランスジューサ P2 圧力トランスジューサ P3 圧力トランスジューサ P4 圧力トランスジューサ P5 圧力トランスジューサ P6 圧力トランスジューサ P7 圧力トランスジューサ P8 圧力トランスジューサ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1個またはそれ以上のシリンダ(2)
    と、前記シリンダの各々に流体を送入するために前記シ
    リンダの各々と連絡する吸入装置(13)と、前記シリ
    ンダの各々からの排気ガスを送出するために前記シリン
    ダの各々と連絡する排気装置(14)と、前記シリンダ
    の各々内に往復動可能に収容されたピストン(7)と、
    前記ピストンの各々を往復動させるための駆動装置(1
    0,11,12)とを有する機関(1)を試験するため
    に用いる装置において、前記シリンダの各々を選択的に
    減圧しまたは加圧するためのポンプ装置(42)と、前
    記ピストンが往復動している間に前記ポンプ装置と前記
    シリンダの各々との間に連絡を確立しかつ維持するカッ
    プリング装置(36,37,38,39,40,41)
    とを備えていることを特徴とする機関(1)を試験する
    ために用いる装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、前記カ
    ップリング装置が前記シリンダの各々の吸入装置と連絡
    するマニホルド(36)を含む装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の装置において、前記ポ
    ンプ装置が正圧ポンプである装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の装置において、ポンプ
    装置が真空ポンプである装置。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の装置において、前記シ
    リンダの各々からの排気ガスの流れを選択的に禁止しか
    つ可能にしかつ排気ガスの流量を変更するために前記排
    気装置の各々と連絡する調節可能な弁装置(R1ないし
    R8)を含む装置。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の装置において、前記駆
    動装置が変速モータ(28)を含む装置。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の装置において、前記ピ
    ストンの各々の往復動により圧力信号を発生させ、さら
    に前記圧力信号を検知する装置(P1ないし8)を含む
    装置。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の装置において、前記圧
    力信号を分析する装置(33)を含む装置。
  9. 【請求項9】 各々の内部に往復動可能なピストン
    (7)が収容された1個またはそれ以上のシリンダ
    (2)を有する内燃機関(1)にして、前記シリンダの
    各々が関連したピストンから隔置されたヘッド(6)を
    有しかつヘッド(6)と共に可変容積の室(8)を形成
    し、前記シリンダの各々が関連した室と連絡する吸入通
    路(13)および排気通路(14)を有し、かつ前記ピ
    ストンの各々が関連したシリンダ内で往復動可能である
    内燃機関(1)を試験する方法において、関連したピス
    トンを往復動させる間に前記室の各々内に大気圧に対し
    て選択的に正または負である圧力を確立しかつ維持し、
    前記ピストンの各々の往復動に応じて圧力パルスを発生
    させ、前記パルスを検知し、そして検知したパルスを分
    析することを特徴とする方法。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の方法において、前記
    ピストンの各々の往復動速度を変更することを含む方
    法。
  11. 【請求項11】 請求項9に記載の方法において、前記
    室の各々からの排気ガスの流量を制御することを含む方
    法。
  12. 【請求項12】 請求項9に記載の方法において、その
    他のシリンダと関連したパルスと関係なく前記シリンダ
    の各々と関連したパルスを検知することを含む方法。
  13. 【請求項13】 請求項9に記載の方法において、前記
    シリンダの各々内に維持される圧力が大気圧よりも低い
    方法。
  14. 【請求項14】 請求項9に記載の方法において、前記
    シリンダの各々内に維持される圧力が大気圧よりも高い
    方法。
  15. 【請求項15】 請求項9に記載の方法において、関連
    した排気口を通して各々の室中への流体の流入を禁止す
    ることを含む方法。
  16. 【請求項16】 請求項9に記載の方法において、関連
    した室の排気口を通して各々の室外への排気ガスの流れ
    を禁止することを含む方法。
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