(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送手段に支持されたエンジンを駆動するテストベンチと、
このテストベンチに固設されてエンジンのスロットルチャンバと接続される吸気ダクトとを備えて、エンジン回転数を設定値に維持してエンジンの無負荷運転試験を行う車両用エンジンの検査装置において、
前記スロットルチャンバに配設されてエンジンの最大回転数を規制する手段と、
前記吸気ダクトに介装されるとともに指令電流に応じて開度を変化させる比例制御弁と、
前記設定値に対応するエンジン回転数に応じた指令電流を前記比例制御弁へ送出する制御手段とを備え、
前記制御手段が、エンジンの回転数を検出する手段とエアクリーナの下流に配設されたエアフローメータとを備え、
前記エンジン回転数を前記設定値に移行させる際に、前記エンジン回転数の設定値と検出値とから前記比例制御弁への指令電流を演算するとともに、前記エアフローメータからの吸気量とエンジンの回転数の比例関係から指令電流を補正し、この補正値を前記比例制御弁へ出力することを特徴とする車両用エンジンの検査装置。
【請求項２】
搬送手段に支持されたエンジンの駆動を行うテストベンチに前記エンジンへの吸気を供給する吸気ダクトと、この吸気ダクトに介装されるとともに指令電流に応じて開閉する比例制御弁を備え、
前記エンジンのスロットルチャンバに最大回転数を規制する手段を介装した後に、前記エンジンのスロットルチャンバと前記吸気ダクトとを接続し、前記エンジンを始動するとともに、予め設定した設定値に対応するエンジンの回転数に応じた指令電流を前記比例制御弁へ送出する工程を含み、
前記指令電流は、前記エンジン回転数を前記設定値に移行させる際に、エンジンの回転数の検出値と、予め設定したエンジン回転数に基づいて演算するとともに、エアクリーナの下流に配設されたエアフローメータからの吸気量とエンジンの回転数の比例関係から指令電流を補正し、この補正値を前記比例制御弁へ出力することを特徴とする車両用エンジンの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用エンジンの完成検査ライン等において、エンジンを所定の回転数でファイアリングテストを行う検査装置に関し、特にエンジンの回転数制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両用エンジンの製造工程においては、組み立て完了後のエンジンの全数について、単体、無負荷で始動及び暖気運転を行うファイアリングテストにより完成検査を実施している。
【０００３】
ファイアリングテストでは、エンジンの回転数をアイドルから順次所定の回転数まで上昇あるいは下降させ、エンジンの状態（音、振動または油漏れ等）を評価するもので、このとき、エンジンの回転数は所定の回転数を維持する必要がある。
【０００４】
このようなエンジンの検査装置としては、図６に示すように、搬送されてきたエンジン１のスロットルチャンバ１０と接続するための吸気ダクト２には、第２のスロットルとしてスロットルチャンバ９０が設けられる。
【０００５】
このスロットルチャンバ９０のバタフライバルブ９１は、ワイア９５を介してサーボモータ９４に結合されたボールネジ９２で駆動されるリニアガイド９３と連結され、サーボモータ９４に駆動されたリニアガイド９３に応じて伸縮するワイア９５によってバタフライバルブ９１の開度が制御される。
【０００６】
サーボモータ９４はエンジン１の回転数センサ１２の出力からフィードバックを受けるコントローラ９６によって駆動され、コントローラ９６は指令値である所望の回転数となるようサーボモータ９４を駆動する。
【０００７】
吸気ダクト２に接続されたエンジン１のスロットルチャンバ１０は、バタフライバルブ１１を所定の開度に固定するためのシム４をワイヤードラム５と全閉点調整ネジ６との間に介装し、テストベンチ側のスロットルチャンバ９０の全開位置でエンジン１のオーバーレブを防いでいる。
【０００８】
なお、ワイヤードラム５は図示しないスロットルワイヤーを巻き付けるとともに、スロットルワイヤーの伸縮によって回動し、図示しないリターンスプリングによって常時全閉点調整ネジ６側へ付勢されるもので、シム４はこのリターンスプリングの付勢力によってワイヤードラム５と全閉点調整ネジ６との間に挟持される。
【０００９】
テストベンチへ送られて来たエンジン１は、バタフライバルブ１１にシム４を介装した後、テストベンチ側のスロットルチャンバ９０の開度を順次変化させて回転数を変化させ、任意の回転数、例えば、アイドリングから約３０００rpmの間で無負荷運転を所定時間づつ行い、上記のようにエンジン１の状態を評価するのである。
【００１０】
この他、エンジン１のファイアリングテストを行うものとしては、第２のスロットルチャンバ９０を設けずに、ワイア９５を直接エンジン１のバタフライバルブ１１に接続し、任意の回転数でファイアリングテストを行うものもある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンの無負荷運転では、図７に示すように、バタフライバルブ９１あるいは１１の微小な変位であっても敏感に反応するため、目標回転数を維持するためにはバタフライバルブ９１、１１の開度を高精度で制御する必要がある。
【００１２】
しかしながら、上記従来の装置では、エンジン１あるいはテストベンチ側のバタフライバルブ１１、９１をワイア９５を介してサーボモータ９４で開閉駆動するが、バタフライバルブには図８に示すように、開閉のための軸トルクと開度の関係にヒステリシスが存在し、さらに、ワイア９５はリニアガイド９５、バタフライバルブ９１との接続部位にガタがあるため、ワイア９５のストロークとバタフライバルブ９１の開度との関係には、図９に示すようなヒステリシスが存在する。このため、サーボモータ９４をコントローラ９６でフィードバック制御を行った場合、図７に示すように、バタフライバルブ９１の開度は約３０°から全閉位置近傍の５度の間で設定最大回転数（図中約３０００rpm）からアイドル回転数（同じく約７５０rpm）まで急激に変化し、さらに、上記バタフライバルブ９１及びワイヤ９５のヒステリシスが重なるために目標回転数を安定して維持できない場合があるだけでなく、目標回転数で安定するまでに時間を要するため、検査工程の生産性を低下させてしまう場合があった。
【００１３】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、エンジンの無負荷運転試験において、任意の回転数を高精度で維持するとともに、目標回転数へ迅速に制御可能な車両用エンジンの検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、搬送手段に支持されたエンジンを駆動するテストベンチと、このテストベンチに固設されてエンジンのスロットルチャンバと接続される吸気ダクトとを備えて、エンジン回転数を設定値に維持してエンジンの無負荷運転試験を行う車両用エンジンの検査装置において、前記スロットルチャンバに配設されてエンジンの最大回転数を規制する手段と、前記吸気ダクトに介装されるとともに指令電流に応じて開度を変化させる比例制御弁と、前記設定値に対応するエンジン回転数に応じた指令電流を前記比例制御弁へ送出する制御手段とを備え、前記制御手段が、エンジンの回転数を検出する手段とエアクリーナの下流に配設されたエアフローメータとを備え、前記エンジン回転数を前記設定値に移行させる際に、前記エンジン回転数の設定値と検出値とから前記比例制御弁への指令電流を演算するとともに、このエアフローメータからの吸気量とエンジンの回転数の比例関係から指令電流を補正し、この補正値を前記比例制御弁へ出力することを特徴とする。
【００１６】
また、第２の発明は、図５に示すように、搬送手段に支持されたエンジンの駆動を行うテストベンチに前記エンジンへの吸気を供給する吸気ダクトと、この吸気ダクトに介装されるとともに指令電流に応じて開閉する比例制御弁を備え、前記エンジンのスロットルチャンバに最大回転数を規制する手段を介装した後に（ステップＳ１）、前記エンジンのスロットルチャンバと前記吸気ダクトとを接続し（ステップＳ２）、前記エンジンを始動するとともに、予め設定した設定値に対応するエンジンの回転数に応じた指令電流を前記比例制御弁へ送出し（ステップＳ３、Ｓ６〜Ｓ８）、図４に示すように、前記指令電流は、前記エンジン回転数を前記設定値に移行させる際に、エンジンの回転数の検出値と、予め設定したエンジン回転数に基づいて演算するとともに（ステップＳ４）、エアクリーナの下流に配設されたエアフローメータからの吸気量とエンジンの回転数の比例関係から指令電流を補正し、この補正値を前記比例制御弁へ出力する。
【００１８】
【作用】
第１の発明は、搬送手段に支持されたエンジンのスロットルチャンバに最大回転数を規制する手段を介装してから、テストベンチの吸気ダクトを接続した後にエンジンを始動させる。エンジンの始動後は、制御手段からの指令電流に応じて比例制御弁が開弁して、エンジンは比例制御弁の開度に応じた回転数で運転され、比例制御弁の閉弁位置から全開位置との間で、エンジンをアイドルから最大回転数規制手段によって規制された所定の回転数の間の任意の回転数でファイアリングテストを行うことができる。また、前記制御手段は、エンジン回転数の設定値と検出値とから前記比例制御弁への指令電流を演算するため、設定されたエンジン回転数が変更された場合にも迅速に比例制御弁の開度を変更するとともに、移行した回転数でエンジンを安定して運転することができる。
【００２０】
また、第２の発明は、搬送手段に支持されたエンジンのスロットルチャンバに最大回転数を規制する手段を介装してから、テストベンチの吸気ダクトを接続した後にエンジンを始動させ、比例制御弁は予め設定した回転数に応じた指令電流によって開弁して、エンジンは比例制御弁の開度に応じた回転数で運転され、比例制御弁の閉弁位置から全開位置との間で、エンジンをアイドルから最大回転数規制手段によって規制された所定の回転数の間の任意の回転数でファイアリングテストを行うことができる。また、エンジン回転数の設定値と検出値とから前記比例制御弁への指令電流を演算するため、予め設定されたエンジン回転数が変更された場合にも迅速に比例制御弁の開度を変更するとともに、所定の回転数でエンジンを安定して運転することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は前記従来例と同様のエンジン１の完成検査ラインのファイアリングテストを行うテストベンチを示し、２はテストベンチに固設された吸気ダクトで、図示しないパレットなどによって単体で搬送されて来たエンジン１のスロットルチャンバ１０に接続される。
【００２４】
吸気ダクト２には、エアクリーナ２０の下流に第２の絞り弁として、コントローラ５からの電流に応じて開閉する比例制御弁３が介装される。
【００２５】
この比例制御弁３は、弁体３０を弁座３１へ向けて伸縮駆動することで流路面積を制御するもので、電流値ｉに比例して流路面積を連続的に変化させることができる。
【００２６】
そして、この比例制御弁３を駆動するコントローラ５は、エンジン１に設けられた回転数センサ１２の検出値Ｎと設定値に基づいて比例制御弁３のフィードバック制御を行う。なお、コントローラ５は、詳述はしないが、ＰＩＤ制御等によって検出値Ｎが設定値に等しくなるような電流値ｉを演算すると共に、比例制御弁３へ出力する。
【００２７】
ここで、搬送されて来たエンジン１のスロットルチャンバ１０には、吸気ダクト２と接続する以前に、段取り工程等で予めバタフライバルブ１１を所定の開度で固定するためのシム４を図２、図３に示すように、ワイヤードラム５と全閉位置調整ネジ６との間に介装し、バタフライバルブ１１は所定の開度θ0で開弁し、エンジン１の最大回転数を規制するものである。
【００２８】
なお、図示はしないが、テストベンチには燃料系、潤滑系、冷却系、電装系を備えており、パレットなどで搬送されて来たエンジン１にそれぞれ接続される。
【００２９】
このような構成のテストベンチへ送られて来たエンジン１は、バタフライバルブ１１にシム４を介装して所定の開度θ0に開弁した後、テストベンチの吸気ダクト２とエンジン１のスロットルチャンバ１０を接続すると始動が行われてファイアリングテストが開始される。
【００３０】
コントローラ５はエンジン１の回転数の設定値を読み込むと、比例制御弁３の開度とエンジン１の回転数が比例することから、指令電流ｉを演算する。
【００３１】
次に、回転数センサ１２の検出値Ｎを読み込むとともに、設定値と比較して偏差を算出し、この偏差に基づく補正値Δｉを比例制御弁３へ出力し、エンジン１を任意の設定値へ迅速に移行させるとともに、この設定値を安定して保持する。
【００３２】
ここで、比例制御弁３の指令電流ｉとエンジン１の回転数Ｎとの関係は、本願出願人の実験によれば、図４に示すように、指令電流ｉを約４〜２０ｍＡの間で変化させることにより、比例制御弁３は開度を約１〜９６％の間で緩やかに変化する。なお、指令電流ｉが約１８ｍＡを越えると開度９０％以上においては、エンジン１の回転数はバタフライバルブ１１に介装したシム４によって規制され、バタフライバルブ１１の開度θ0に応じて吸気流量が規制されてエンジン１は設定最大回転数で運転され、この場合、約３２００rpmとなる。
【００３３】
一方、指令電流ｉを最小値約１．３ｍＡとすると、比例制御弁３の開度は１．３％となり、このときの回転数はアイドル状態の約７５０rpmとなり、エンジン１は比例制御弁３の指令電流ｉに応じてアイドル回転数から所定の最大回転数まで高精度で制御することが可能となり、前記従来例のようなバタフライバルブの微小な変位によるエンジン回転数の変動を抑制して、比例制御弁３の開度に呼応するエンジン１の回転数Ｎを任意の設定値で安定させるとともに、設定値へ迅速へ移行することができるのである。
【００３４】
さらに、コントローラ５の回転数の設定値を所定時間ごとに所定の回転数で段階的に変更することで、エンジン１のファイアリングテストの自動化を実現することができ、例えば、１５秒ごとに２００ないし３００rpmづつ変化させれば、アイドル回転数から設定最大回転数までを決め細かく、自動的に、かつ迅速に試験することが可能となって、自動化による省力化に加えてファイアリングテストの精度を向上させることが可能となり、製造コストを低減しながら製品の信頼性を向上させることが可能となるのである。
【００３５】
なお、上記実施例において、コントローラ５は回転数センサ１２に基づいて指令電流を補正したが、図示はしないが、エアクリーナ２０の下流にエアフローメータを配設し、このエアフローメータからの吸気量とエンジン１の回転数の比例関係から指令電流を補正してもよく、あるいは、エンジン１の図示しない点火プラグに供給される電流の脈動に発生するピークの間隔、あるいは、点火パルスの周期からエンジン１の回転数を演算し、この回転数に基づいて上記指令電流を補正してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように第１の発明は、制御手段からの指令電流に応じて比例制御弁が開弁し、エンジンは比例制御弁の開度に応じた回転数で確実に運転することができ、前記従来例のような機械的なヒステリシスを排除することが可能となって、比例制御弁の閉弁位置から全開位置との間で、エンジンをアイドルから最大回転数規制手段によって規制された所定の回転数の間の任意の回転数で安定したファイアリングテストを行うことができるとともに、設定回転数を変更した場合にも比例制御弁の特性に応じて迅速かつ高精度でエンジンの回転数を追従させることが可能となり、無負荷運転によるエンジンの検査工程の自動化を推進するとともに、ファイアリングテストの精度を向上させることが可能となって、製造コストを低減しながら製品の信頼性を向上させることが可能となるのである。また、前記制御手段は、エンジン回転数の設定値と検出値とから前記比例制御弁への指令電流を演算するため、設定値を変更した場合にも迅速にエンジン回転数を追従させるとともに、安定して維持することが可能となり、複数の回転域でのファイアリングテストを迅速に行って、検査の精度を向上させながらタクトタイムの増大を抑制して生産性を確保することができる。
【００３８】
また、第２の発明は、指令電流に応じて比例制御弁が開弁し、エンジンは比例制御弁の開度に応じた回転数で確実に運転するため、前記従来例のような機械的なヒステリシスを排除することができ、比例制御弁の閉弁位置から全開位置との間で、エンジンをアイドルから最大回転数規制手段によって規制された所定の回転数の間の任意の回転数で安定したファイアリングテストを行うことができるとともに、設定回転数を変更した場合にも比例制御弁の特性に応じて迅速かつ高精度でエンジンの回転数を追従させることが可能となり、無負荷運転によるエンジンの検査工程の自動化を推進するとともに、ファイアリングテストの精度を向上させることが可能となって、製造コストを低減しながら製品の信頼性を向上させることが可能となるのである。また、エンジン回転数の設定値と検出値とから前記比例制御弁への指令電流を演算するため、設定値を変更した場合にも迅速にエンジン回転数を追従させるとともに、安定して維持することが可能となり、複数の回転域でのファイアリングテストを迅速に行って、検査の精度を向上させながらタクトタイムの増大を抑制して生産性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すテスベンチの概略構成図である。
【図２】シムの介装位置を示すスロットルチャンバの概略図である。
【図３】同じくバタフライバルブを示すスロットルチャンバの断面図である。
【図４】電磁弁の電流値とエンジンの回転数の関係を示すグラフである。
【図５】ファイアリングテストの手順を示すフローチャートである。
【図６】従来のテストベンチを示す概略構成図である。
【図７】バタフライバルブの開度とエンジンの回転数の関係を示すグラフである。
【図８】バタフライバルブの開度と軸トルクとの関係を示すグラフである。
【図９】バタフライバルブの開度とワイアのストロークの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２  吸気ダクト
３  比例制御弁
４  シム
５  コントローラ
１０  スロットルチャンバ
１１  バタフライバルブ
１２  回転数センサ
【図１】
0003716004.tif 000002
【図２】
0003716004.tif 000003
【図３】
0003716004.tif 000004
【図４】
0003716004.tif 000005
【図５】
0003716004.tif 000006
【図６】
0003716004.tif 000007
【図７】
0003716004.tif 000008
【図８】
0003716004.tif 000009
【図９】
0003716004.tif 000010