(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射装置に形成されている噴孔の加工状態を検査する噴孔検査装置であって、
前記噴射装置に液体を供給する液体供給装置と、前記噴孔から噴射される液体の被測定断面に重なるように所定の厚みと広がりを有する平面状のシート光を照射する投光部と、前記シート光で照射された前記被測定断面の像を記録する撮像部と、前記撮像部で記録した前記像を解析するデータ処理部とを備え、
前記液体供給装置から前記噴射装置に供給する液体の圧力は、前記噴孔から液柱状に液体を噴射させるように設定されており、前記噴孔から噴射される液体の圧力は前記噴射装置の実使用時よりも低いことを特徴とする噴孔検査装置。
【請求項２】
内燃機関用燃料噴射装置の噴孔の加工状態を検査する噴孔検査装置として用い、０．５ｋｇｆ／ｃｍ2〜１．２ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で液体を噴射させることを特徴とする請求項１記載の噴孔検査装置。
【請求項３】
噴射装置の噴孔から液体を液柱状に噴射させる噴射時間を実使用時よりも長くし、所定の厚みと広がりを有する平面状のシート光に照射された被測定断面における液柱を測定することにより噴孔の加工状態を検査することを特徴とする噴孔検査方法。
【請求項４】
前記被測定断面における液柱の像を記録する撮像部の露光時間は、１／１００〜１／２秒の範囲で設定されていることを特徴とする請求項３記載の噴孔検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、噴孔から噴射される液柱を測定することにより噴孔の加工状態を検査する噴孔検査装置および噴孔検査方法に関する。液柱とは、噴孔から噴射されても霧状にならずに進行する柱状の液体を表す。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境汚染防止の観点から排ガス低減、燃費向上等の要望がなされている。内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという。）に用いられる燃料噴射装置の噴孔から燃料を噴射して形成する噴霧の濃度や拡散状態は、排ガス低減、燃費向上に深く関係している。そこで、特開平１０−１４８５９９号公報に開示されるように、燃料噴霧を検査する装置および方法が種々開示されている。
【０００３】
噴霧特性は燃料を噴射する噴孔の加工状態、つまり噴孔の数、噴射位置を決定する噴孔の傾斜角度および形成位置、噴孔の大きさおよび形状等により変動するので、噴霧特性に加え、噴孔の加工状態を正確に検査することが重要である。しかし、燃料噴射装置から液体を噴射しその噴霧を測定しても、噴孔の加工状態を検査することはできない。
【０００４】
従来、噴孔の加工状態の検査は、次の▲１▼および▲２▼の方法により行われることが一般的である。▲１▼燃料噴射装置の外側から表面的な噴孔の形状を顕微鏡等で拡大し観察する。▲２▼噴孔を有するノズル部を切断し、噴孔内部の形状、向き、燃料上流側の燃料通路と噴孔との相対位置関係を測定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した▲１▼の方法では、噴孔内部の形状が検査不能である。▲２▼の方法では、ノズル部を切断するので良品であっても製品として使用不能になる。さらに、検査に長い時間を要するという問題がある。また、多数の噴孔を有する燃料噴射装置の場合、▲２▼の方法によってすべての噴孔を検査することは困難である。
本発明の目的は、噴射装置を破損させることなく、噴孔の加工状態を高精度に検査する噴孔検査装置および噴孔検査方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の噴孔検査装置によると、液体供給装置から噴射装置に供給される液体の圧力は、噴孔から液柱状に液体を噴射させるように設定されている。この液柱を平面状のシート光に照射された被測定断面において測定し噴孔の加工状態を検査している。被測定断面における液柱を測定することにより、噴孔の数、噴孔の傾斜角度および形成位置、噴孔の大きさおよび形状を検査できる。したがって、噴孔を有するノズル部を切断することなく、噴孔内部を含む噴孔の加工状態を、短時間で容易に高精度に検査できる。多孔式の燃料噴射装置であっても各噴孔から噴射される液柱は互いに衝突しないので、各噴孔の加工状態について高精度に検査できる。さらに、検査が容易であるから、抜き取り検査ではなく全数検査が可能になる。
【０００７】
また、噴孔から噴射される液体の噴射圧を噴射装置の実使用時よりも低くし、噴射される液体を液柱にしている。
本発明の請求項２記載の噴孔検査装置は、内燃機関用燃料噴射装置の噴孔の加工状態を検査するために請求項１記載の噴孔検査装置を用いたものである。燃料噴射装置の実使用時よりも噴射圧を低くし、０．５ｋｇｆ／ｃｍ2〜１．２ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で液体を噴射することにより液体を噴霧ではなく液柱にしている。
【０００８】
本発明の請求項３記載の噴孔検査方法によると、噴孔から噴射される液柱を平面状のシート光に照射された被測定断面において測定することにより噴孔の加工状態を検査している。液柱を測定することにより、噴孔の数、噴孔の傾斜角度および形成位置、噴孔の大きさおよび形状を検査できる。したがって、噴孔を有するノズル部を切断することなく、噴孔内部を含む噴孔の加工状態を、短時間で容易に高精度に検査できる。
【０００９】
また、実使用時よりも噴射時間を長くすることにより、噴射期間に撮像期間を容易に合わせることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図に基づいて説明する。
本発明の一実施例による噴孔検査装置を図１に示す。
本実施例による噴孔検査装置は、ガソリンエンジン用燃料噴射装置１の噴孔の加工状態を検査する装置である。噴孔検査装置は、液体供給装置１０、第１投光部２０、第２投光部３０、撮像部４０、データ処理部５０を備えており、レーザシート光によって照射される燃料の液柱から発散される散乱光の強度を測定することにより各噴孔の加工状態を検査する装置である。
【００１１】
燃料噴射装置１は合計１２個の噴孔を有し、６個ずつの噴孔により２方向噴射を行う。液体供給装置１０は、測定用の液体であるドライソルベルトの圧力を調圧し燃料噴射装置１に供給する装置である。液体供給装置１０は、液体ポンプ、調圧弁および圧力計等を有し、調圧弁で調圧された出力圧を圧力計で測定することにより燃料噴射装置１に供給する液体の圧力を調圧する。燃料噴射装置１は、液体供給装置１０から供給される液体を噴霧ではなく液柱２、３として各噴孔から噴射する。ドライソルベルトは、粘度がガソリンとほぼ等しく引火しにくいので、燃料噴射装置の噴射検査用に一般に用いられている。
【００１２】
第１投光部２０および第２投光部３０は、それぞれが投光するレーザシート光が液柱２、３の被測定断面で重なるように液柱２、３の両側に向かい合って設置されている。第１投光部２０および第２投光部３０は実質的に同じ構成であり、それぞれ半導体レーザ発振器２１、３１、ならびに円筒面レンズの組み合わせからなるテレセントリック光学系を応用したシート化手段２２、３２を備えている。シート化手段２２、３２は、半導体レーザ発振器２１、３１が発生するレーザビームを、所定の広がりと厚みをもち、被測定断面と平行な面における強度が面均一な平面状のレーザシート光に加工して出力する。
【００１３】
撮像部４０は、被測定断面よりも燃料噴射装置１の噴孔側に設置され、燃料噴射装置１の軸に対し４５度の角度から液柱２、３の被測定断面を撮影する。撮像部４０は集光レンズ、ＣＣＤ等を備え、被測定断面における液柱の散乱光を受光して光電変換することによりデータ処理部５０に散乱光の強度を表わすデータ信号を送信する。
【００１４】
データ処理部５０は、撮像部４０から入力したデータ信号を所定のアルゴリズムに従い処理するマイクロコンピュータを有する。表示装置５１はデータ処理部５０に接続され、図２に示すようにレーザシート光１００により照射された被測定断面における液柱の断面形状が画面に表示される。
【００１５】
以下、上述の噴孔検査装置の作動について説明する。
噴孔から被測定断面までの距離を決めて燃料噴射装置１を設置し、所定時刻に液体を噴射させる。液体供給装置１０から燃料噴射装置１に供給される液体の圧力は、実使用時に燃料噴射装置１からガソリンを噴射する圧力（約３ｋｇｆ／ｃｍ2）よりも低く、０．５ｋｇｆ／ｃｍ2〜１．２ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲に設定されている。本実施例では、０．８ｋｇｆ／ｃｍ2に設定している。このように実使用時よりも噴射圧を低下させることにより、各噴孔から噴霧ではなく液柱として液体が噴射される。
【００１６】
燃料噴射装置１から噴射される噴射時間は、実使用時における燃料噴射装置１の噴射時間よりも長く設定してある。撮像部４０で液柱２、３を撮影する露光時間と噴射時間とを合わせ易くなっている。例えば撮像部４０による複数回の連続する撮影中、液体を噴射し続けることも可能である。噴射から所定時間経過後同時に第１投光部２０および第２投光部３０から液柱２、３にレーザシート光を投光する。
【００１７】
半導体レーザ発振器２１、３１に送出する制御信号を調整することにより、第１投光部２０および第２投光部３０はレーザシート光をパルス光または連続光として出力できる。第１投光部２０および第２投光部３０から投光されるレーザシート光は、液柱２、３の進行方向に垂直な平面状の光であって、液柱２、３を被測定断面で切断するように液柱２、３に進入する。それぞれのレーザシート光は、液柱２、３を通過することにより減衰しながら進む。第１投光部２０および第２投光部３０が被測定断面で重なるように反対方向から相手に向けてレーザシート光を照射することにより、被測定断面においてほぼ均一な強度のレーザシート光を形成できる。
【００１８】
レーザシート光を受光した液柱２、３は、全方向に散乱光を発散する。散乱光を受光した撮像部４０は、散乱光の強度を表わすデータ信号をデータ処理部５０に送信する。撮像部４０の露光時間は、１／１００〜１／２秒の範囲で設定されている。液柱２、３の噴射位置は一点にとどまっておらず、液柱同士で衝突することなく或る範囲内でばらついている。したがって、前述した時間内で露光時間を長くすることにより、露光時間内においてばらつく各液柱２、３の噴射位置を平均し、各液柱２、３の噴射位置を高精度に測定できる。液柱２、３の噴射位置を測定することにより、噴孔の傾斜角度および形成位置を高精度に検査できる。前述した時間内で露光時間を短くすると、液柱２、３の噴射位置のばらつきが小さいので、液柱２、３の噴射位置を高精度に測定できなくなる恐れはある。しかし、各液柱２、３の噴射位置のばらつきが小さくなるので、被測定断面において各液柱２、３の大きさおよび形状、つまり各噴孔の大きさおよび形状を高精度に検査できる。
【００１９】
データ処理部５０は、撮像部４０から受信したデータ信号に対し、燃料噴射装置１の軸方向と撮像部４０が被測定断面を撮影する角度に基づいて座標の補正を幾何学的に実行する。すなわち、被測定断面を斜め方向から撮影することに起因して被測定断面において円周上に六角形状に分布する液柱２、３が歪んで撮影されているため、これを補正するための処理を実行する。撮像部４０で複数回撮影した散乱光の画像データをデータ処理部５０に入力し、各撮像点における画像データを平均して散乱光のばらつきを低減してもよい。
データ処理部５０で上述の処理によって算出された測定値は表示装置５１にデータ信号として送信され、表示装置５１の画面上に被測定断面上の液柱画像が表示される。
【００２０】
本実施例による噴孔検査装置および噴孔検査方法によると、燃料噴射装置１から噴射する液体を噴霧ではなく液柱にし、液柱の被測定断面を測定することにより、噴孔数、噴孔の傾斜角度および形成位置、噴孔の大きさおよび形状を燃料噴射装置を切断することなく、短時間に、容易に、高精度に検査できる。
【００２１】
また、互いに向き合う２方向からレーザシート光を液柱に投光するため、液柱によるレーザシート光の減衰に起因する測定誤差を減少し、解析精度の高い測定をすることができる。
またさらに、テレセントリック光学系を応用したシート化手段２２、３２を用いてレーザシート光を投光するため、レーザシート光の強度むらによる測定誤差を減少させ、解析精度の高い測定をすることができる。
【００２２】
本実施例では、第１投光部２０および第２投光部３０を用いて液柱にレーザシート光を照射した。しかし、１つの投光部で液柱にレーザシート光を照射してもよい。また、燃料噴射装置１の軸に対し、ほぼ対称な位置にそれぞれ撮像部４０を配置し、被測定断面における液柱の像を撮影してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による噴孔検査装置を示すブロック図である。
【図２】被測定面における液柱の位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１    燃料噴射装置
１０    液体供給装置
２０    第１投光部
３０    第２投光部
４０    撮像部
５０    データ処理部
１００    レーザシート光
【図１】
0003666561.tif 000002
【図２】
0003666561.tif 000003