(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に新品の燃料噴射弁を組み付けた状態で前記燃料噴射弁を作動させて実施する製品検査において、前記燃料噴射弁の噴射量または前記噴射量に関連する物理量の測定値を取得する測定値取得手段と、
前記燃料噴射弁の作動時間が経過するにしたがい前記燃料噴射弁の接触箇所および摺動箇所がなじむことにより前記測定値が変化して一定値に達するために必要な所定時間が経過する前に、前記測定値取得手段が取得する前記測定値と、正常な前記燃料噴射弁であれば達する予め設定された判定値との差が所定範囲内であるか否かに基づいて、前記燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射弁検査装置。
【請求項２】
前記測定値取得手段が取得する前記測定値の時間変化量を算出する変化量算出手段を備え、
前記判定手段は、前記所定時間が経過する前に、前記変化量算出手段が算出する前記時間変化量と予め設定された判定値とを比較することにより前記燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁検査装置。
【請求項３】
前記物理量は、前記内燃機関の排気温度または出力トルクであることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造された燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを検査する燃料噴射弁検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製造された燃料噴射弁を出荷する前に実際に作動させることにより、燃料噴射弁が正常に作動するか否かを検査することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、内燃機関に燃料噴射弁を組み付け、燃料噴射弁が実際に使用される環境で燃料噴射弁の噴射量または噴射量に関連する物理量を測定することが考えられる。測定値と測定値に対応する目標値とを比較することにより、燃料噴射弁が正常であるか否かを検査する。
【０００３】
しかし、燃料噴射弁が正常であるか否かを出荷前の新品の状態で検査する場合、燃料噴射弁を作動させてすぐに測定した測定値と目標値とを比較しても、燃料噴射弁が正常か異常かを正確に検査することはできない。
【０００４】
これは、例えば、燃料噴射弁の噴孔を開閉するノズルニードルと弁座との接触箇所、ならびに可動部材と支持部材との摺動箇所が摩耗等でなじむことにより、噴射量が噴射指令値に対応する目標噴射量に達して一定になるからである。
【０００５】
したがって、測定値と測定値に対応する目標の一定値とを比較して燃料噴射弁を検査するためには、測定値が一定値に達するまでの慣らし時間の間、慣らし運転をする必要がある。これに対し、慣らし運転を開始してすぐに噴射量または噴射量に関連する物理量を測定し、測定値と目標の一定値とを比較して燃料噴射弁が正常か異常かを判定すると、誤判定する恐れがある。
【０００６】
そこで、正常な燃料噴射弁について慣らし運転を行って測定値が一定値に達するまでの所定の慣らし時間を予め測定しておき、慣らし時間が経過したときの測定値に基づいて、燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを判定することが考えられる。
【０００７】
正常な燃料噴射弁であれば、慣らし時間が経過すると接触箇所および摺動箇所がなじみ、測定値が一定値に達する。一方、燃料噴射弁が異常な場合、接触箇所および摺動箇所のなじむ程度が早すぎるか遅すぎるために、慣らし時間が経過する前に一定値に達したり、慣らし時間が経過しても一定値に達しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３２８８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、燃料噴射弁の出荷前の製品検査のために慣らし時間が経過するまで燃料噴射弁を作動させると、検査時間が長くなるという問題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、燃料噴射弁の検査時間を極力短くする燃料噴射弁検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１から３に記載の発明によると、新品の燃料噴射弁の製品検査において、噴射量または噴射量に関連する物理量の測定値を取得し、燃料噴射弁の作動時間が経過するにしたがい燃料噴射弁の接触箇所および摺動箇所がなじむことにより測定値が変化して一定値に達するために必要な所定時間が経過する前に、測定値と、正常な燃料噴射弁であれば達する予め設定された判定値との差が所定範囲内であるか否かに基づいて、燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを判定する。
【００１１】
本願発明者は、正常な燃料噴射弁であれば、所定時間が経過して噴射量または噴射量に関連する物理量の測定値が一定値に達するまでの間、燃料噴射弁毎に測定値がばらばらに変化して一定値に達するのではなく、時間経過とともに所定範囲内で変化して一定値に達することに着目した。
【００１２】
これにより、例えば正常な燃料噴射弁の測定値として、所定時間が経過する前の値を判定値として予め設定できる。その結果、測定値が一定値に達するために必要な所定時間が経過する前であっても、測定値と予め設定された判定値とを比較することにより燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを判定できるので、燃料噴射弁の検査時間を短縮できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、所定時間が経過する前に、測定値の時間変化量と予め設定された判定値とを比較することにより、燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを判定する。
【００１４】
前述したように、測定値は時間経過とともに所定範囲内で変化するので、検査開始後に測定値の時間変化量が安定すれば、検査開始後の極力早い時期に測定値の時間変化量と予め設定された判定値とを比較することにより、燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを判定できる。
【００１５】
また、測定値自体に誤差があっても、燃料噴射弁が正常であれば測定値の時間変化量は所定範囲内に収まっているはずである。したがって、測定値の時間変化量と判定値とを比較することにより、所定時間が経過する前に燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを高精度に判定できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によると、噴射量に関連する物理量は、内燃機関の排気温度または出力トルクである。
排気温度および出力トルクは噴射量に応じて増減するので、排気温度または出力トルクを測定して燃料噴射弁を検査できる。また、通常の排気系には排気センサが設置されているので、排気温度であれば検査用の測定装置を用意することなく燃料噴射弁を検査できる。
【００１７】
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組合せにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態による燃料噴射弁の検査システムを示すブロック図。
【図２】検査処理を示すフローチャート。
【図３】燃料噴射弁の作動時間と測定値との関係を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１に示す検査システム２は、例えばディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」とも言う。）１０用の燃料噴射弁２０に対して出荷前の製品検査を行うシステムであり、エンジン１０、燃料噴射弁２０、流量測定装置３０、トルク測定装置４０、および電子制御装置（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）５０から構成されている。燃料噴射弁２０は、所定個数のグループ毎に検査用に抽出されてエンジン１０に取付けられる。
【００２０】
エンジン１０には、実際に使用される構成と同様に、吸排気システム、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム、過給システム、コモンレール式の燃料供給システムが設置されている。
【００２１】
ポンプ２２から供給される燃料は図示しないコモンレールで蓄圧され、燃料噴射弁２０に供給される。流量測定装置３０は、ポンプ２２からエンジン１０側に供給される燃料流量と、エンジン１０側からリターンされる燃料流量との差から、４気筒の各気筒に設置された燃料噴射弁２０から噴射される噴射量を測定する。
【００２２】
トルク測定装置４０は、エンジン１０のクランクシャフトに接続され、エンジン１０の出力トルクを測定する。
ＥＣＵ５０は、通常の運転時はエンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵであり、図示しない温度センサ、圧力センサ、吸気量センサから、排気温度、過給圧、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等の排気浄化装置の差圧、コモンレール圧、吸気量等のエンジン運転状態を検出するための信号を入力する。
【００２３】
また、ＥＣＵ５０は、ＥＣＵ５０に接続された図示しないパーソナルコンピュータ等の操作端末からの指示により、通常の運転モードから燃料噴射弁２０の検査を実行するチェックモードに移行する。チェックモードにおいてＥＣＵ５０は、流量測定装置３０から燃料噴射量を入力し、トルク測定装置４０からエンジン１０の出力トルクを入力する。
【００２４】
（検査処理）
次に、燃料噴射弁２０の検査処理について図２のフローチャートに基づいて説明する。図２のフローチャートは、操作端末からの指示により燃料噴射弁２０を検査するチェックモードが指示されると、ＲＯＭに記憶された検査プログラムに基づいてＥＣＵ５０により実行される。
【００２５】
チェックモードが指示されると、ＥＣＵ５０は、（１）噴射量、（２）コモンレール圧、（３）ＥＧＲ弁、および（４）各種センサが正常であるか異常であるかを判定する。以下の各条件を満たすとき、正常と判定する。
（１）噴射量
噴射指令値が、フェールセーフ時の値ではなく正常な運転状態時の値である。
（２）コモンレール圧
実コモンレール圧と目標コモンレール圧との差が所定範囲内。
（３）ＥＧＲ弁
ＥＧＲシステムにおける排ガス循環量を制御するＥＧＲ弁が正常に開閉作動し、実開度と目標開度との差が所定範囲内。
（４）各種センサ
出力が低レベルまたは高レベルに固定されておらず、所定の範囲内で変化する。
【００２６】
上記判定で（１）〜（４）のいずれかの項目に異常がある場合（Ｓ４００：Ｎｏ）、チェックモードを中止し、フェールセーフ運転に移行する（Ｓ４０２）。
上記判定ですべての項目が正常である場合（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、吸気温度が所定範囲内であるか否か、つまり検査システム２の外部環境が検査に適しているか否かを判定する（Ｓ４０４）。吸気温度が所定範囲から外れており高すぎるか低すぎる場合（Ｓ４０４：Ｎｏ）、Ｓ４００に処理を移行し、吸気温度が所定範囲であれば（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、Ｓ４０６に処理を移行する。
【００２７】
次に、エンジン１０の運転状態が不安定な状態では燃料噴射弁２０の検査を適切に実行できないので、検査のための慣らし運転により燃料噴射弁２０の噴射量が増加することに応じてエンジン運転状態が安定して変化しているか否かを判定する（Ｓ４０６）。
【００２８】
エンジン運転状態が安定して変化しているか否かは、エンジン運転状態を表わすパラメータとして、吸気量、過給圧、ＤＰＦ等の排気浄化装置の差圧、排気温度等について、測定値と目標値との差が所定範囲内であるか否かを判定することにより行う。それぞれの測定値と比較する目標値は、エンジン回転数と目標噴射量とから参照するマップから取得する。
【００２９】
燃料噴射弁２０に対する噴射指令値に対応する目標噴射量は検査の経過時間に関わらず一定値であるが、検査時間が経過するにしたがい燃料噴射弁２０の接触箇所および摺動箇所がなじんで噴射量が増加する。噴射量の増加によりエンジン回転数が上昇すると、エンジン運転状態を表わすパラメータの目標値も上昇する。
【００３０】
エンジン運転状態を表わす上記パラメータのいずれかの測定値と目標値との差が所定範囲から外れている場合（Ｓ４０６：Ｎｏ）、Ｓ４００に処理を戻す。エンジン運転状態を表わす上記パラメータのすべての測定値と目標値との差が所定範囲内である場合（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、燃料噴射弁２０からの燃料噴射を所定の判定時間継続してエンジン１０を運転する（Ｓ４０８）。
【００３１】
このときの判定時間は、燃料噴射弁２０の接触箇所および摺動箇所が燃料噴射弁２０の作動とともに摩耗等によりなじみ、図３に示すように、噴射指令値に対して噴射量または噴射量に関連する物理量の測定値が変化して目標値である一定値に達するために必要な所定の慣らし時間よりも短い時間である。所定の慣らし時間は、正常な燃料噴射弁２０をエンジン１０に取付けて慣らし運転することにより予め測定して設定しておく。
【００３２】
所定の判定時間経過後、流量測定装置３０から取得する燃料噴射量、あるいはトルク測定装置４０から取得するエンジン１０の出力トルクまたは各気筒の排気管に設置されている排気温センサから取得する排気温度等の噴射量に関連して変化する物理量の測定値と、正常な燃料噴射弁２０であれば所定の判定時間経過後に達している判定値とを比較する（Ｓ４１０）。出力トルクおよび排気温度は、検査時間が経過し、噴射量が増加するにしたがい増加する。
【００３３】
測定値と判定値とを比較する場合、所定の判定時間経過後の測定値の値自体とそれに対応する判定値とを比較してもよいし、測定値の時間変化量とそれに対応する判定値とを比較してもよい。判定値は、正常な燃料噴射弁２０をエンジン１０に取付けて慣らし運転することにより予め測定して設定しておく。
【００３４】
時間変化量と判定値とを比較する場合、Ｓ４０６においてエンジン運転状態が安定して変化していると判定してから所定の判定時間が経過するまでの間の平均の時間変化量を判定値と比較してもよいし、所定の判定時間が経過したそのときの時間変化量を判定値と比較してもよい。
【００３５】
図３において、実線は燃料噴射弁２０が正常な場合の測定値の基準特性値２００を示し、点線および一点鎖線は検査対象である燃料噴射弁２０の実際の測定値２０２、２０４の一例を示している。所定の判定時間が経過したときに、測定値２０２のように、判定値である基準特性値２００との値自体または時間変化量の差が所定範囲内であれば（Ｓ４１２：Ｙｅｓ）、燃料噴射弁２０は正常であると判定する（Ｓ４１４）。この場合、該当する燃料噴射弁２０のグループは出荷される。
【００３６】
測定値２０４のように、判定値である基準特性値２００との値自体または時間変化量の差が所定範囲から外れていれば（Ｓ４１２：Ｎｏ）、燃料噴射弁２０は異常であると判定する（Ｓ４１６）。この場合、該当する燃料噴射弁２０のグループの出荷は一旦中止される。
【００３７】
尚、測定値として排気温度を使用する場合は各気筒の排気管に設置された排気温センサから排気温度を取得するので、排気温度に基づいて燃料噴射弁２０の正常、異常を気筒毎に判定できる。一方、噴射量または出力トルクは４気筒全体の合計として取得される。つまり、４気筒のうちすべての燃料噴射弁２０が正常であるか、いずれかの燃料噴射弁２０が異常であると判定できるが、どの気筒の燃料噴射弁２０が異常であるかは特定できない。
【００３８】
したがって、異常な燃料噴射弁２０を特定する点では、排気温度に基づいて検査することが有効である。また、排気温センサはエンジン運転状態を制御するために通常設置されているセンサであるから、燃料噴射弁２０を検査するために新たに測定装置を設置する必要がない。
【００３９】
一方、燃料噴射弁２０の正常、異常を高精度に検査する点からは、噴射量を測定値とすることが有効である。この場合、気筒毎の噴射量が測定できる構成であれば望ましい。
以上説明した上記実施形態では、正常な燃料噴射弁２０であれば、製造された新品の状態で慣らし運転をすると、時間経過とともに接触箇所および摺動箇所が摩耗等によりなじみ、噴射量または噴射量に関連する物理量が初期値から徐々に変化して一定値に達する所定の慣らし時間を予め測定しておき、慣らし運転の経過時間が慣らし時間になる前に、燃料噴射弁２０の噴射量または噴射量に関連する物理量の測定値が判定値に対して所定範囲内であるか否かに基づいて燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを判定した。これにより、慣らし時間経過後に燃料噴射弁２０の測定値が一定値に達しているか否かを判定する場合に比べ、燃料噴射弁２０の検査時間を短縮できる。
【００４０】
上記実施形態では、所定の慣らし時間が本発明の所定時間に相当し、ＥＣＵ５０が本発明の燃料噴射弁検査装置に相当する。そして、ＥＣＵ５０は、本発明の測定値取得手段、判定手段および変化量算出手段として機能する。
【００４１】
また、図２のＳ４１０において燃料噴射量、出力トルクまたは排気温度の測定値を取得する処理は本発明の測定値取得手段が実行する機能に相当し、Ｓ４１０において燃料噴射量、出力トルクまたは排気温度の測定値から時間変化量を算出する場合、その処理は本発明の変化量算出手段が実行する機能に相当し、Ｓ４１２の処理は本発明の判定手段が実行する機能に相当する。
【００４２】
［他の実施形態］
上記実施形態では、ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁２０の検査に本発明を適用したが、製造された出荷前の燃料噴射弁が正常であるか異常であるかを検査するのであれば、本発明の検査対象はディーゼルエンジン用の燃料噴射弁に限らず、例えばガソリンエンジン用の燃料噴射弁であってもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、エンジン制御用のＥＣＵ５０が燃料噴射弁２０の検査装置を兼ねているが、燃料噴射弁２０の製品検査専用の装置で燃料噴射弁２０の正常または異常を判定してもよい。
【００４４】
上記実施形態では、測定値取得手段、判定手段および変化量算出手段の機能を、検査プログラムにより機能が特定されるＥＣＵ５０により実現している。これに対し、上記複数の手段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。
【００４５】
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０：エンジン（内燃機関）、２０：燃料噴射弁、５０：ＥＣＵ（燃料噴射弁検査装置、測定値取得手段、判定手段、変化量算出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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