JPS5934866B2 - エンジンに取り付けられた燃料ポンプのための試験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧力一時間燃料供給システムを備えた内燃
機関に関するものであり、特にその燃料ポンプを試験す
るための装置に関するものである。

４シリンダ機関、８シリンダ機関等、多シリンダ機関に
燃料を供給するシステムとして、エンジン燃料ポンプを
エンジンに取り付け、エンジンによって機械的に駆動す
るようにしたものが一般に使用されている。

エンジンに供給される燃料の流量と圧力は燃料ポンプの
速度によって決定される。

燃料ポンプはエンジンによって駆動されるため、燃料ポ
ンプの速度はエンジンの速度に対応する。

この種の燃料供給システムは圧力一時間燃料供給システ
ム（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｔｉｍｅｆｕｅｌ ｓｕｐｐ
ｌｙｓｙｓｔｅｍ）と呼はれているのは周知のとおりで
ある。

エンジン燃料ポンプは普通は゛オフ エンジン″の状態
で試験され、燃料ポンプはエンジンカラ取り外され、特
定の試験スタンドに取り付けられる。

このような試験装置の一例が米国特許第 ３３４０７２８号明細書に記載されており、ここでは試
験スタンドはポンプの流れ特性を測定するためのゲージ
と組み合わせて試験時にポンプ速度を制御するための速
度可変駆動装置を含む。

さらに好ましい試みとして最近は燃料ポンプを゛オンエ
ンジン″の状態で、すなわちポンプはエンジンに取り付
けられエンジンによって１駆動される状態のままで、試
験することができる技術が開発されてきた。

燃料はポンプからエンジンに供給される。゛オン エン
ジン″燃料ポンプ試験装置は米国特許第３７４５８１８
号明細書に記載され、ここには調節が必要な場合に燃料
ポンプをエンジンに取り付けたままで燃料の流量および
圧力を選定されたエンジン速度で測定することによって
燃料ポンプの校正（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ）を決定
するためのポータプルな装置が開示されている。

米国特許第３７４５８１８号明細書に記載されている種
類の装置はポンプをエンジンからテストスタンドに移し
再びエンジンに返す作業に必要な時間を除去することに
より燃料ポンプの的確な１点検および校正に要する時間
をいちじるしく短縮することができる。

このような作業は実際の燃料ポンプの試験よりも長時間
を要する。

１オン エンジン″燃料ポンプ試験装置は多くの種類の
エンジンの場合に適し、精巧な燃料噴射システムを備え
たエンジンにも適しているが、ポンプによってエンジン
に供給される燃料の圧力によって速度が制御される内燃
機関に対して゛オンエンジン″燃料ポンプ試験を行なう
場合は特別な問題が生じる。

このようなエンジンの一例は米国特許第３１２８７５０
号明細書に記載されている。

燃料ポンプの校正についての製造者の仕様書にはしはし
はポンプを複数のチェックポイント速度で校正すること
が要求されている。

エンジンに取り付けたままでこのような燃料ポンプの校
正を行なうには、普通のエンジンスロットルとは異なっ
た手段を設け、エンジン速度を選択的に制御し、これに
よってエンジンに燃料ポンプを各チェックポイント速度
で駆動させ、必要な流量および圧力測定値を得ねばなら
ない。

米国特許第３５７７７７６号明細書には速度が燃料の圧
力に応答するエンジンのための燃料ポンプ試験方法およ
び装置が記載され、エンジン速度は”オン エンジン”
燃料ポンプ試験時に補助圧力燃料源を設けることによっ
て制御される。

この燃料源はエンジンの普通の燃料供給システムから完
全に分離され、それ自体のモータによって１駆動される
補助燃料ポンプと制御された燃料圧力をエンジンに選択
的に供給するための手動操作制御バルブとを含み、これ
によってエンジン速度は独立して制御することができる
。

完全に分離した燃料供給システムが必要であるため、米
国特許第３５７７７７６号明細書に記載されている装置
は高価で重くかつ複雑になる傾向があり、従って゛オン
エンジン″燃料ポンプ試験の利点の多くは取り除かれ
る。

米国特許第３５７７７７６号明細書のシステムの補助燃
料ポンプと同様の補助駆動装置を必要とするものは゛オ
ン エンジン″試験では試験スタンドを除去することが
できるという利点を事実上無効にする。

さらに、燃料ポンプを一定のチェックポイント速度で動
作させることに関係する燃料ポンプ試験の正確さは明ら
かに速度を一定に維持することができる程度によって決
まる。

燃料圧力に応答するエンジンの選定された速度の高い程
度の一定性を得るには、液圧を制御バルブにフィードバ
ックさせる必要があり、ポンプ試験時にエンジンに供給
される燃料圧力のきわめて正確な制御を維持するための
圧力感知フィードバック制御装置と組み合わせた速度可
変補助燃料ポンプ駆動装置を使用する必要がある。

このような正確な制御装置がない場合はエンジンを燃料
ポンプ試験時に完全に一定の選択速度で動作させること
はむつかしい。

しかしながら、このような正確な燃料圧力制御を得るこ
とができる装置は高価であり、複雑であり、この点が完
全に分離された補助燃料供給システムを使用する時の欠
点に付加される。

従って、この発明は、燃料ポンプを゛オン エンジン″
の状態のままで試験し、試験時にその燃料ポンプを利用
してエンジンに燃料を供給し、しかも燃料ポンプの速度
をあらかじめ設定された複数のチェックポイント速度に
任意に調節できるようにすることを目的とするものであ
る。

燃料ポンプはエンジンに取り付けられ、エンジンによっ
て駆動される。

従って、燃料ポンプの速度はエンジンの速度に対応する
。

燃料ポンプの速度を調節するには、エンジンの速度を調
節せねばならない。

常時は燃料ポンプの燃料の出口はエンジンに接続され、
エンジンの速度は燃料ポンプから供給される燃料の圧力
と流量によって決定される。

エンジンに供給される燃料の圧力と流量は、燃料ポンプ
の速度、従ってエンジンの速度によって決定される。

このため、そのままでは燃料ポンプの速度をチェックポ
イント速度に調節することはできない。

従来は試験時に補助燃料ポンプによってエンジンに燃料
を供給し、補助燃料ポンプを制御することによってエン
ジンの速度および試験する燃料ポンプの速度を調節して
いたのは前述したとおりである。

この発明は、燃料ポンプの全燃料出力を直接エンジンに
供給するのではなく、全燃料出力を一旦試験装置の燃料
入口手段に受けさせ、全燃料出力の一部を燃料出口手段
からエンジンに供給することを基本的な特徴とするもの
である。

燃料出口手段からエンジンに供給される燃料の圧力は調
節バルブ等の調節手段によって調節される。

これによって、エンジン速度、および燃料ポンプの速度
をチェックポイント速度に任意に調節することができる
。

従って、前記従来の補助燃料ポンプを特別に使用するこ
となく、燃料ポンプを゛オン エンジン″の状態で試験
することができるものである。

以下この発明の実施例を図面について説明する。

第１図はこの発明の実施例を示すもので、これによって
内燃機関燃料ポンプを比較的簡単な試験装置によって試
験することができ、燃料ポンプは燃料が燃料ポンプによ
って供給される内燃機関に取り付けられ内燃機関（こよ
って駆動される状態のまま保持される。

利点は試験される燃料ポンプによって内燃機関を操作す
るに必要な燃料を供給し続けることによって得られ、第
１図に示されているエンジンは、その速度が燃料ポンプ
によって供給される燃料の圧力の関数である種類のもの
であっても達成される。

第１図において、燃料ポンプ試験ユニット２が点線内に
示されている。

この試験ユニットはエンジン６に取付けられ、駆動され
る燃料ポンプ４に流体圧的に、かつ電気的に接続され、
エンジン６はその速度が燃料ポンプ４によって燃料ライ
ン８を経て普通に供給される燃料の圧力によって直接制
御される種類のものである。

このようなエンジンの一例として、カミンス エンジン
カンパニイ インコーホレイテッドによって製造され
たモテル、％ＮＴＣ−３５０のティーゼルエンジンがあ
る。

燃料ポンプ４は米国特許第３１３９８７５号明細書に記
載された種類のもので、エンジンによって直接駆動され
、エンジン速度に直接応答する。

燃料ポンプ４から燃料が共通のライン（レールライン）
を経てエンジンの各燃料シリンダに供給され、エンジン
の速度は燃料ポンプ４から供給される燃料の圧力、流量
等の出力によって決定される。

燃料タンク１０からの燃料は燃料ポンプ人口１２に供給
ライン１４を介して普通に供給される。

燃料ポンプの出口１６は燃料ライン８にカップリング１
８によって普通に接続されている。

燃料ライン８はエンジンのレールラインに接続されてい
る。

燃料ポンプ試験ユニット２は可撓性のある導管２０．２
４及び２８が接続された流体回路制御装置３０と、燃料
ポンプ４の種々の燃料送り特性（流量及び圧力を含む）
を測定し、燃料ポンプの校正、すなわち交換の必要を決
定するための測定回路３２とを含む２つの主要な要素か
らなる。

第１図に示されているように、測定回路３２は燃料ポン
プ速度感知器３４に電気接続部３６によって接続されて
いる。

後述するように、燃料ポンプ４はカップリング１８をポ
ンプ出口１６から取外し、可撓性のある入口導管２０の
一端をポンプ出口１６に導管カップリング２２によって
接続することによって開示された装置を使用する試験及
び校正のための準備を非常に簡単に行なうことができる
。

この構成によって燃料ポンプ試験ユニットは、後述する
ように、燃料ポンプ４からの全燃料出力を受け、この燃
料の一部は導管カップリング２６によって燃料ライン８
に接続された可撓性のある出口導管２４によって燃料ラ
イン８に帰還される。

燃料ポンプ４の出口の残りの部分は、燃料ポンプ試験ユ
ニットとエンジン燃料タンク１０の間に伸びる可撓性の
ある第３導管２８を介して燃料タンクに帰還する。

燃料ポンプによって可撓性のある入口導管２０に供給さ
れる燃料の圧力は、流体回路制御装置３０と測定回路３
２を接続する流体信号ライン３８を介して測定回路３２
に伝達される流体信号によって決定される。

燃料ポンプから可撓性のある入口導管２０を通る燃料の
すべての流れは、流体回路制御装置内で測定され、電気
信号ライン４０を介して測定回路に伝達される電気信号
を発生ずる。

燃料ポンプ試験ユニットの測定回路を操作するための電
力は、プラグ４４によってバッテリーまたは標準の市販
されている電源に接続されるに適した動力ライン４２を
介して供給することができる。

第１図には示されていないが、燃料ポンプ試験ユニット
２はハウジング（点線４３によって示す）内に導管２０
，２４及び２８、及び電気ライン３６及び動力ライン４
２と組合せて収容することができる。

後述するように、この試験ユニット２は、燃料ポンプを
内燃機関に取付け、それによって駆動させて試験するに
適しており、内燃機関の速度はそれに供給される燃料の
圧力に応答する。

第２図を参照すると、流体回路制御装置３０の詳細な構
成が示されている。

可撓性のある入口導管２０は燃料ポンプ４の全出力をフ
ロスカン インストルメント カンパニイ インコーホ
レイテッド モデルＡ３００−３によって製造されたタ
ービンメーターなどの流量感知器４６に通して供給し、
感知器４６は導管２０を通る流量を表わす信号ライン４
０の電気信号を発生する。

この電気信号は普通は複数の電気パルスの形を取り、そ
の周波数は燃料の流量に直接比例する。

流量感知器４６を通過した後、燃料は導管４８を通り、
ポイント５０で分割され、その一部は燃料供給導管５２
を通って可撓性のある出口導管２４を通ってエンジンに
供給され、燃料の残りの部分はドレン導管５４を通り、
可撓性のある第３導管２８を通って燃料タンク１０に帰
還する。

エンジンに供給される燃料の圧力を制御するため調節可
能な圧力調節器５６（例えはワトスコ圧力調節器ＲＷ−
１１０−Ｂ）が設けられ、これは燃料供給導管５２を通
って供給される燃料の圧力に関係なく、可撓性のある導
管２４に供給される燃料の圧力を制御する。

内部に流体回路制御装置が取付けられているハウジング
４３の外部から操作することができる手動圧力制御ノブ
５８（点線で示す）が設けられ、これは試験を行なう作
業者が可撓性のある出口導管２４を通って供給される・
燃料の圧力を選択的に調節し、これによって内燃機関６
が燃料ポンプ４を駆動する速度を選定することを可能に
する。

供給圧力が増加すると、エンジン速度が増加するという
圧力調節器５６の特性及び燃料ポンプ４の傾向があるた
め、圧力調節器を所望の圧力に調節すると非常に安定し
たエンジン速度を得ることができる。

このシステムの特長は後述する。第１図に示されている
種類の燃料ポンプはポンプを複数のチェックポイント条
件の下で動作させることによって校正される。

適正に動作する校正された燃料ポンプの各条件での対応
送り特性は知られている。

エンジンスルットルがその最大開位置にセットされると
、圧力調節器５６はエンジンが燃料ポンプを特定のチェ
ックポイント速度で駆動するように調節することができ
る。

さらに、可変抵抗バルブ６０がドレン導管５４と可撓性
のある第３導管２８の間に位置し、このバルブ６０は手
動制御ノブ６１によって操作される。

バルブ６０は燃料ポンプの流体出口回路の流れに対する
調節可能な抵抗を作る。

圧力調節器５６及び可変制限パルフロ０が実質−１−独
立して動作し、燃料ポンプ速度及び燃料ポンプ流量をそ
れぞれ制御する場合は、これらのバルブの動作の間に幾
らかの相互作用が生じ、したがって、燃料ポンプを選定
されたチェックポイント条件の下で動作させるための付
随の調節が必要である。

燃料ポンプが選定されたチェックポイントで適正に動作
しているときに、ポンプの出力の静圧力が測定される。

この目的をもって単一の流体ライン３８がポイント６２
において可撓性のある入口導管２０に接続され、後述す
るように、流体信号が測定回路に伝達される。

第３図に示されているように、測定回路３２は燃料ポン
プ試験ユニット２内に取付けられている。

特に、測定回路３２は燃料流量または燃料圧力の一方を
目で読み取ることができるディジタル表示を表わす第１
表示器６４を含み、第２表示器６６はエンジン速度、し
たがって燃料ポンプが駆動される速度を目で読み取るこ
とのできるディジタル表示を示すように設計される。

各表示器は入力端子を入力端子の大きさを表わす数の表
示に変換するディジクルパネルメーターであってもよい
。

流体信号ライン３８を通って供給される静流体圧力信号
は圧カドランスデューサー６８に受けられ、これは流体
信号ライン３８の静流体圧力信号を電気信号ライン７２
を通ってアンブリファイア７０に伝達される電気信号に
変換することができる。

アンブリファイア７０の出力はフィルター１１を通過し
、スイッチが第３図に示されている位置にあるときには
、電気接続部７４及び表示スイッチ７６を通って第１表
示器６４に送られる。

電気信号ライン４０に受けられた流量感知器４６のパル
ス信号は電圧変換器７８での周波数によって電圧信号に
変換され、出力電圧信号の振幅が流量を表わす。

変換器７８の出力は表示スイッチ７６が第３図に点線で
示されている位置に動作しているときは、第１表示器６
４に適当なフィルター７９及び出力ライン８０を通って
供給することができる。

燃料ポンプ速度信号は電気接続点３６によって電気パル
スの形で供給され、その周波数は燃料ポンプ駆動速度を
表わす。

このパルス信号は電圧変換器８２に伝達され、受理され
たパルスを電圧に変換し、その大きさは電気接続部３６
の信号の周波数を表わし、したがって燃料ポンプがエン
ジンによって駆動される速度を表わす。

この電圧信号は第２表示器６６に過当なフィルター及び
電気接続部８４を介して供給される。

算出回路を設けて電気エンジン速度信号を算出し、燃料
ポンプが取付けられている特定のエンジンに応じて真エ
ンジン速度表示信号を与えるようにしてもよい。

この特徴は燃料ポンプ速度が１：１以外のエンジン速度
の一定の比率をもって１駆動される場合ｔｃ特に有利で
ある。

電力はプラグ４４及び電力ライン４２を介して電圧変換
器７８．８２およびアンブリファイア−７０に供給され
る。

この動作電力は電力線８８を介して供給される。

第４図は圧力調節バルブ５６の特性を示す。

横軸は燃料供給導管５２から調節バルブ５６に供給され
る入力圧力を示し、縦軸は調節パ゛ルブ５６から導管２
４を経てエンジン６に供給される出力圧力を示す。

ライン５８ａによって示されているように、制御ノブ５
８を操作し、調節バルブ５６の設定圧を２０ ｐ、ｓ、
ｉ Ｊこ設定すると、出力圧力（縦軸）は２０ｐ、ｓ、
ｉ、に達するまでは入力圧力（横軸）が上昇するに従っ
て上昇する。

しかしながら、出力圧力が２０ｐ、ｓ、ｉ、に達すると
、それ以上入力圧力が上昇しても、出力圧力は上昇しな
い。

従って、出力圧力が２０ ｐ、ｓ、ｉ 、に制限される
ものである。

入力圧力（横軸）が３０ｐ、ｓ、ｉ、を越えてさらに上
昇し続けると、出力圧力（縦軸）は逆にわずかに減少し
てゆく。

図示されているように、入力圧力が１６０ｐ、ｓ、ｉ、
に達すると、出力圧力は１５ｐ、ｓ、ｉ。

程度にまで減少する。

これは、一般に使用されている圧力調節バルブがもって
いる特性であって、普通は好ましくないものになってい
る。

ライン５８ｂ 、５８ｃ 、５８ｄに示されているよう
に、調節バルブ５６の設定圧を３５ｐ、ｓ、ｉ、、５０
ｐ、ｓ、ｉ。

６５ｐ、ｓ、ｉ、に設定したときも同様である。

しかしながら、このように調節バルブ５８の入力圧力が
上昇するに従ってその出力圧力がわすかに減少する特性
は、この燃料ポンプ試験装置の場合は好ましい結果を得
る。

例えは、燃料調節バルブ５８の設定値を２０ｐ、ｓ、ｉ
、に設定して試験している時に、エンジン６の速度およ
び燃料ポンプ４の速度が上昇すると、燃料ポンプ４から
供給導管５２を通って調節バルブ５６に供給される入力
圧力も上昇する。

従って、調節バルブ５６から導管２４を通ってエンジン
４に供給される出力圧力は調節バルブ５６の特性によっ
てわずかに降下する。

このため、エンジン４の速度は下降する。

エンジン６の速度、および燃料ポンプ４の速度が下降す
ると、調節バルブ５６の入力圧力も下降し、エンジン６
に供給される出力圧力はわずかに上昇する。

従って、エンジン４の速度は下降する。

要するに、一般には好ましくないと考えられている調節
バルブ５６の’Ｗ性によって、エンジン６の速度が上昇
した時にこれを低下させることができ、エンジン６の速
度が低下した時にこれを上昇させることができ、エンジ
ン６の速度およびポンプ４の速度を一定に維持すること
ができるものである６、 エンジン６の速度、および燃料ポンプの速度は、エンジ
ン６に供給される燃料の圧力と流量によって決定される
。

燃料の圧力は調節バルブ５０の制御ノブ５８を操作する
ことによって調節することができ、燃料の流量は可変制
御バルブ６０の制御ノブ６１を操作することによって調
節することができる。

以上説明したようｌこ、この発明は燃料ポンプの全燃料
出力を一旦試験装置の燃料入口手段に受けさせ、全燃料
出力の一部を燃料出口手段からエンジンに供給するよう
にしたから、エンジンの速度および燃料ポンプの速度を
チェックポイント速度に任意に調節することができる。

従って、補助燃料ポンプを特別に使用することなく、燃
料ポンプをパオン エンジン“の状態で試、験すること
かでき、所期の目的を達成できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従った燃料ポンプ試験システムが内
燃機関に取り付けられそれによって１駆動される燃料ポ
ンプを試験するように接続された状態を示す説明図、第
２図は第１図に示されている試験装置に使用される流体
制御システムの流体回路図、第３図は第１図の試験装置
に使用される電気試、験回路の電気回路図、第４図は第
２図に示されている圧力調節バルブの入口供給圧力と出
口調節圧力の関係を示すグラフである。 ２・・・・・・燃料ポンプ試験ユニット、４・・・・・
・燃料ポンプ、６・・・・・・エンジン、１２・・・・
・・燃料ポンプ入口、１６・・・・・・燃料ポンプ出口
、３０・・・・・・流体回路制御装置、３２・・・・・
・測定回路、３４・・・・・・燃料ポンプ速度感知器、
４３・・・・・・ハウジング、４６・・・・・・流量感
知器、５６・・・・・・圧力調節器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力一時間燃料供給システムを備え、前記燃料供給
   システムを通ってエンジンに供給される燃料の圧力を調
   節することによってエンジン速度を制御することができ
   る内燃機関の燃料ポンプを試験するための装置であって
   、 （ａ） エンジン燃料ポンプをエンジンに取り付はエ
   ンジンによって機械的に駆動できるようにしたままで、
   エンジン燃料ポンプに流体接続して燃料ポンプの全燃料
   出力を受けるに適した燃料入口手段と、 （ｂ） 前記燃料入口手段に流体接続されており、燃
   料供給システムに流体接続して熱料供給システムの少な
   くとも一部をエンジン内での燃焼のため供給するに適し
   た燃料出口手段と、 （Ｃ） 前記燃料入口手段および前記燃料出口手段に
   流体接続されており、前記出口手段に供給される燃料の
   圧力を調節してエンジンが燃料ポンプを複数のあらかじ
   め設定された速度で選択的に駆動させるようにするため
   の圧力調節手段と、（ｄ） 燃料ポンプの送り特性を
   燃料ポンプが駆動されるあらかじめ設定された各速度で
   測定するための感知手段とからなる試験装置。