(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃料噴射角度、点火プラグの放電ギャップ、吸排気バルブの開閉タイミング、燃料噴射形状、吸気ポート形状、及び燃料噴射量が全て正常である一のエンジンと上記エンジンの燃料噴射角度、点火プラグの放電ギャップ、吸排気バルブの開閉タイミング、燃料噴射形状、吸気ポート形状、又は燃料噴射量のうちの少なくとも一つが異常である他のエンジンとについて、それぞれエンジンの燃料噴射時期又は点火時期のうちの少なくとも一つをパラメータとして失火発生率を測定し、次いで、求められた失火発生率を所定の基準値に基づいて失火発生率の高い領域と低い領域とに区分すると共に、上記一のエンジンの失火発生率の低い領域であって、かつ上記他のエンジンの失火発生率の高い領域を、上記エンジンの燃料噴射角度、点火プラグの放電ギャップ、吸排気バルブの開閉タイミング、燃料噴射形状、吸気ポート形状、又は燃料噴射量のうちの少なくとも一つに異常が有ることを判定するための判定領域とし、更に、試験対象となるエンジンの燃料噴射時期又は点火時期のうちの少なくとも一つを上記判定領域内に設定してその失火発生率を上記基準値と比較することにより、該エンジンにおける異常の有無を判定することを特徴とするエンジンの試験方法。
【請求項２】
前記エンジンは燃焼室内に燃料を直接噴射して点火する筒内噴射式エンジンであることを特徴とする請求項１記載のエンジンの試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの試験方法に関する。詳しくは、希薄燃焼における燃焼安定性の試験に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
省エネルギーや地球環境改善等の社会的なニーズから、クリーンな排気ガス特性を維持しつつ、理論空燃比を越えた希薄燃焼（リーンバーン）を可能とするエンジンの開発が進んでいる。
特に、燃焼室内に燃料を直接噴射して点火する筒内噴射式エンジンにおいては、高負荷域では吸気工程で燃料を均一に混合させて理論空燃比付近で燃焼させて高出力を得る一方、部分負荷域では、圧縮工程後期に燃料を層状に噴射し、希薄燃焼させて省燃費を実現することができる。
【０００３】
このような筒内噴射式エンジンは、希薄燃焼時において、点火プラグの近傍に霧化した燃料が集中的に供給されるため、燃焼が安定しており失火しにくいという好ましい特性を持つが、エンジンの燃料噴射角度、点火プラグの放電ギャップ又は吸気バルブの開閉タイミング等により、失火発生率が影響を受けることも事実である。
そこで、エンジンの品質管理の面から、図３（ａ）に示すような、燃焼安定性の試験を実施している。
【０００４】
この試験では、図３（ａ）に示すように、先ずエンジンを始動し、次に暖気運転した後、判定領域に到達するよう、部分負荷運転を行い、その後、判定領域において失火検知を行なう。
判定領域としては、実車における希薄燃焼の状況を考慮し、図２に示すようにエンジン回転２０００ｒｐｍ、６馬力のエンジン出力（マッチングポイント）としている。
【０００５】
失火検知としては、一定時間当たりに発生する失火回数を計測して、その失火回数が所定値を越えるようであると、エンジンの燃焼が不安定であると判定する。
このような燃焼安定性の試験により、エンジンの燃焼が不安定であると判断された場合には、失火発生率に影響を及ぼす要素、例えば、エンジンの燃料噴射角度、点火プラグの放電ギャップ又は吸排気バルブの開閉タイミングの何れかに不良がある可能性が高いとして再検査を実施している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、筒内噴射式エンジンでは、希薄燃焼時において非常に安定して燃焼し、基本的に失火しにくいという特性を有するため、エンジンの燃料噴射角度等に多少不具合があったとしても、失火しにくく、エンジンの不具合が発見しにくいという側面を持っている。
つまり、筒内噴射式エンジンの優れた特性が、その他の不具合を抑え込んで、表面に表れないのである。
【０００７】
しかし、そのようなエンジンの不具合が発見されないまま出荷した後に、上記不具合が進行した場合には、筒内噴射式エンジンであっても、希薄燃焼時において、安定して燃焼せず、アイドリングが不調となり、エンストを起こす恐れがある。
そこで、出荷前において、そのような不具合が発見できるように、上記燃焼試験における判定基準を種々検討したものの、適切な判定基準の設定は困難であった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、実車における希薄燃焼時の条件よりもより厳しい条件を課することにより、燃焼安定性の試験においてエンジンの不具合をより確実に検出することが可能なエンジンの試験方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する本発明の請求項１に係るエンジンの試験方法は、エンジンの燃料噴射角度、点火プラグの放電ギャップ、吸排気バルブの開閉タイミング、燃料噴射形状、吸気ポート形状、及び燃料噴射量が全て正常である一のエンジンと上記エンジンの燃料噴射角度、点火プラグの放電ギャップ、吸排気バルブの開閉タイミング、燃料噴射形状、吸気ポート形状、又は燃料噴射量のうちの少なくとも一つが異常である他のエンジンとについて、それぞれエンジンの燃料噴射時期又は点火時期のうちの少なくとも一つをパラメータとして失火発生率を測定し、次いで、求められた失火発生率を所定の基準値に基づいて失火発生率の高い領域と低い領域とに区分すると共に、上記一のエンジンの失火発生率の低い領域であって、かつ上記他のエンジンの失火発生率の高い領域を、上記エンジンの燃料噴射角度、点火プラグの放電ギャップ、吸排気バルブの開閉タイミング、燃料噴射形状、吸気ポート形状、又は燃料噴射量のうちの少なくとも一つに異常が有ることを判定するための判定領域とし、更に、試験対象となるエンジンの燃料噴射時期又は点火時期のうちの少なくとも一つを上記判定領域内に設定してその失火発生率を上記基準値と比較することにより、該エンジンにおける異常の有無を判定することを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成する本発明の請求項２に係るエンジンの試験方法は、請求項１において、前記エンジンが燃焼室内に燃料を直接噴射して点火する筒内噴射式エンジンであることを特徴とする。
【００１３】
〔作用〕
エンジンに不具合があると、希薄燃焼時において、安定して燃焼せず失火し易くなる。
例えば、点火時期、噴射終了時期を変化させた場合に、図１に示すように、エンジンの失火率の高い領域と低い領域とを区分すると、エンジンが正常であるときには、安定して燃焼できる領域Ａは広いが、エンジンに異常があるときには、安定して燃焼できる領域Ｂ（図中、斜線を入れて示す）は狭くなる。
【００１４】
実車における希薄燃焼の状況を考慮した点火時期、噴射終了時期であるマッチングポイントは、図１に示すように、上記領域Ａ及び上記領域Ｂの双方に含まれるため、失火率に影響及ぼす噴射時期等の要素に異常があっても、安定して燃焼し、上記異常を発見することができない。
【００１５】
そこで、本発明では、上記領域Ａには含まれ、且つ、上記領域Ｂに含まれない部分を、判定領域としたものである。
これにより、エンジンが正常であるとき以外、つまり、エンジンに異常があるときには安定して燃焼しなくなるため、上記異常を確実に発見することができるのである。
【００１６】
例えば、上記マッチングポイントから点火時期をずらして、上記領域Ａには含まれるが、上記領域Ｂに含まれない部分を判定領域とすると、噴射角度に異常があること、点火プラグの放電ギャップが小さいこと、吸排気バルブの開閉タイミングがずれていることが確実に検出できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
本発明の一実施例に係るエンジンの燃焼安定性の試験方法を図１〜図４に示す。本実施例は、筒内噴射式エンジンに適用したものである。
本実施例においては、図４に示すように、エンジン１に動力計２を接続し、エンジン１及び動力計２に対して、運転制御用ＥＣＵ３、制御用シーケンサー４を通じて、点火時期切替信号等を出力して、点火時期、噴射時期を予めセットしたポイントにずらして失火の有無を検知するものである。
【００１８】
例えば、図３（ｂ）に示すように、先ずエンジン１を始動し、次に暖気運転した後、判定領域に到達するよう、部分負荷運転を行い、更に、点火時期、噴射時期をずらして、失火検知を行なう。
ここでの、判定領域とは、図２に示すエンジン回転２０００ｒｐｍ、６馬力のエンジン出力（マッチングポイント）であるが、失火検知の際には、点火時期、噴射時期をずらして行なわれる。
点火時期、噴射時期は、実車における希薄燃焼時の条件よりもより厳しい条件とする。具体的には、図１に示すように、エンジンが正常であるときに安定して燃焼できる領域Ａには含まれるが、エンジンに異常があるときに安定して燃焼できる領域Ｂに含まれない範囲とする。
【００１９】
即ち、先ず、（１）実用上問題のない失火発生率の限界値を失火発生率の基準値（後述する判定失火発生率Ｐ）として予め設定し、また、（２）失火発生率に影響を及ぼす要素が全て正常であるエンジンと上記要素に異常要素を含むエンジンとを用意し、次に、（３）これらについて点火時期と燃料噴射時期とを共に変化させて各ポイントにおける失火発生率を調べ、引き続き、（４）上記基準値に基づいて各エンジンの失火発生率の高い領域と低い領域とを区分し、更に、（５）上記正常要素のエンジンについて失火発生率が低い領域であって、かつ、上記異常要素を含むエンジンについて失火発生率が高い領域を、試験対象となるエンジンにおける異常要素の有無を調べるための判定領域とする。
【００２０】
例えば、上記マッチングポイントより点火時期を早く、又は、遅く制御することにより、噴射角度に異常があること、点火プラグの放電ギャップが小さいこと、吸排気バルブの開閉タイミングがずれていることが確実に検出できる。
尚、失火検知としては、一定のエンジン回転数（回転速度ではない）における失火回数、つまり、エンジン回転速度が一定であれば一定時間当たり発生する失火回数を計測して、その失火回数が所定値を越えるようであると、エンジンの燃焼が不安定であると判定する。
【００２１】
本発明の更に具体的な実施例について、図５を参照して説明する。
先ず、上記▲１▼〜▲５▼の準備作業を行った後、試験に適した運転条件（スロットル開度、エンジン回転数）を設定し（ステップＳ１）、次に、試験回転数Ｍ、判定領域数Ｎ、判定失火発生率Ｐをそれぞれ設定する（ステップＳ２）。
ここで、試験回転数Ｍとは、一つの判定領域当たりのエンジンの回転数（所定値）であり、判定領域数Ｎとは、図５中に示すように、判定領域Ａ１，Ａ２，…Ａｎの数である。
また、判定領域Ａ１，Ａ２，…Ａｎは、点火時期、燃料噴射時期からなり、予め設定してメモリに記憶されている。
判定失火発生率Ｐとは、失火発生率の判定値（所定値）である。
【００２２】
引き続き、メモリから判定領域Ａ１を読み出して設定し（ステップＳ３，Ｓ４）、（部分負荷）運転を行い（ステップＳ５）、回転信号（クランク角信号）の変動により失火を検出する（ステップＳ６）。
そして、エンジン回転数が所定回転数Ｍに到達するまでの失火発生数をカウントし（ステップＳ７）、失火発生率ｐを計算して（ステップＳ８）、判定失火発生率Ｐと比較する（ステップＳ９）。
その失火発生率ｐが判定失火発生率Ｐ以上であるときには、判定領域Ａ１では異常が検出されたと判定する（ステップＳ１１）。
このときはランプ又はブザー等の適当な手段により作業者に当該エンジンが不合格であることを通知し、当該エンジンの試験ステップを終了する。
【００２３】
一方、失火発生率ｐが判定失火発生率Ｐよりも小さくないとき、次の判定領域Ａ２に移り（ステップＳ１０）、ステップＳ４からステップＳ９までを繰り返すことにより、全ての判定領域Ａ１，Ａ２，…Ａｎについて失火発生率ｐを測定する。
全ての判定領域Ａ１，Ａ２，…Ａｎについて測定した失火発生率ｐが判定失火発生率Ｐよりも小さくないとき、失火率に関して正常であると判定する。
【００２４】
このように失火率に関して正常であると判定されれば、エンジンの失火発生率に影響を及ぼすエンジンの燃料噴射角度、点火プラグの放電ギャップ、又は吸排気バルブの開閉タイミング等については、不具合がないことが判り、逆に、上記判定領域Ａ１，Ａ２，…Ａｎの何れかにおいて異常であると判定されれば、上記要素のうちの何れかに不具合がある可能性が高くなる。
【００２５】
尚、本発明は、希薄燃焼時に安定して燃焼する筒内噴射型エンジンに適用して好適なものであるが、その他の希薄燃焼型のエンジンにおいても同様に適用でき、同様な効果を奏するものである。
また、上記実施例では、制御の容易さから、図１に示すようにエンジンの燃料噴射時期又は点火時期をパラメータとして制御することにより、失火発生率を測定していたが、必ずしもこれらに限るものではなく、失火発生率を測定できれば、その他の制御量をパラメータとして制御しても良い。
【００２６】
更に、失火発生率に影響を及ぼす要素としては、上記実施例で示したものに限らず、例えば、燃料噴射形状、吸気ポート形状、燃料噴射量等についても適用できるものと考えられる。
なお、これら失火発生率に影響を及ぼす要素のそれぞれについて各判定領域Ａ１，Ａ２，…Ａｎが１対１で対応するならば、どの領域で失火発生率が判定アウトになったかを知ることにより、どの要素が異常かを検出することが出来、迅速な点検改修の対応をとることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の請求項１の発明によれば、事前に選定された判定領域で失火発生率の確認を行うという簡単な作業により、エンジンの正常又は異常を確実に判定できる。上記領域の選定についても、少なくとも２種のエンジンを用意しその失火発生率を測定するのみであるから、極めて容易である。また、上記した判定領域の選定に際し、失火発生率に影響を及ぼす重要な要素を含めることにより、有意義で効果的な試験を行うことが出来る。また、失火発生率の測定に際し、制御容易なパラメータを用いることによって、試験作業性を一層高めることができる。更に請求項２の発明によれば、希薄燃焼時の失火発生を低減できるので、本発明方法の効果を良く発揮し得るエンジンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における通常の安定領域と不良時の安定領域を示すグラフである。
【図２】エンジンの性能曲線を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は従来例に係るエンジンの燃焼安定性の試験を示すフローチャート、図３（ｂ）は本発明の一実施例に係るエンジンの燃焼安定性の試験を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例に係るエンジンの燃焼安定性の試験に使用される設備の概略図である。
【図５】本発明の更に具体的な実施例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  エンジン
２  動力計
３  運転制御用ＥＣＵ
４  制御用シーケンサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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