(57)【要約】  本発明は、液体を通す部材、特に内燃機関用の燃料噴射弁の液漏れ率を検出する方法及び装置であって、検査体（２）に液体を通す部材（１）が挿入され、該液体を通す部材（１）に試験液（１０）が所定の圧力下で供給され、検査体（２）の流路（４）内にキャリアガス流（５）が準備され、液体を通す部材（１）の後ろで蒸気混合物（６）が取り出されて、アナライザ（７）にまで送られ、蒸気混合物（６）における試験液（１０）の濃度に関して、液体を通す部材（１）の液漏れ率が、アナライザ（７）を用いて測定及び分析されており、そしてノズル体（１１）を介して、液体を通す部材（１）の漏れ箇所の直ぐ近くに、キャリアガス流（５）がもたらされ、かつ／又は液体を通す部材（１）の後ろで蒸気混合物（６）が加熱されて、気相への完全な転換が達成されるようになっている。検査装置は特に、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置において使用される燃料噴射弁における漏れ測定のために適している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を通す部材、特に内燃機関用の燃料噴射弁の液漏れ率を検出する方法であって、下記の方法ステップ、すなわち、
検査体（２）に液体を通す部材（１）を挿入し、
該液体を通す部材（１）に試験液（１０）を所定の圧力下で供給し、
検査体（２）の流路（４）内にキャリアガス流（５）を準備し、
液体を通す部材（１）の後ろで蒸気混合物（６）を取り出して、アナライザ（７）にまで送り、
蒸気混合物（６）における試験液（１０）の濃度に関して、液体を通す部材（１）の液漏れ率を、アナライザ（７）を用いて測定及び分析する
という方法ステップを有する形式の方法において、
ノズル体（１１）を介して、液体を通す部材（１）の漏れ箇所の直ぐ近くに、キャリアガス流（５）をもたらし、かつ／又は
液体を通す部材（１）の後ろで蒸気混合物（６）を加熱する
という方法ステップを特徴とする、液体を通す部材、特に内燃機関用の燃料噴射弁の液漏れ率を検出する方法。
【請求項２】
試験液（１０）としてn-ヘプタンを使用する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
キャリアガス（５）として窒素を使用する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
試験液（１０）及びキャリアガス（５）をそれぞれ−４０℃〜１４０℃の温度範囲で準備し、試験液（１０）を１〜２００バールよりも低い範囲における圧力で、液体を通す部材（１）内にもたらし、キャリアガス（５）を０.５〜２バールの圧力範囲で吹き込む、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
送られるキャリアガス流（５）の量が０.５〜１０Normliter/minの間の値である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
蒸気混合物（６）の加熱を加熱エレメント（１４）、特に加熱チューブを用いて行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
アナライザ（７）が水素炎イオン化検出器及び／又はガスクロマトグラフィとして形成されていて、該水素炎イオン化検出器及び／又はガスクロマトグラフィを用いて、蒸気混合物（６）中におけるＨＣ濃度を測定して、液体を通す部材（１）の液漏れ率を分析する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
液体を通す部材（１）として少なくとも１つの燃料噴射弁を備えた内燃機関を運転する方法であって、
請求項１から７までのいずれか１項記載の、液体を通す部材（１）の液漏れ率を検出する方法を、少なくとも１つの燃料噴射弁（１）において、内燃機関への組付け前に使用し、予め規定された漏れ率限界値よりも低い液漏れ率を有する燃料噴射弁（１）だけを、内燃機関に組み付けることを特徴とする、内燃機関を運転する方法。
【請求項９】
液体を通す部材、特に内燃機関用の燃料噴射弁の液漏れ率を検出する装置であって、検査体（２）が設けられていて、該検査体（２）に、検査対象である液体を通す部材（１）が挿入可能であり、該液体を通す部材（１）に試験液（１０）が供給可能であり、検査体（２）に流路（４）が設けられていて、該流路（４）内にキャリアガス流（５）が準備可能であり、かつ流路（４）が、液体を通す部材（１）の後ろで蒸気混合物（６）を取り出して、アナライザ（７）にまで送るために働く形式のものにおいて、
キャリアガス流（５）を用いて試験液（１０）を吹き飛ばして連行するためのノズル体（１１）が、液体を通す部材（１）の漏れ箇所の近傍に配置されており、かつ／又は、蒸気混合物（６）を加熱するための加熱エレメント（１４）が、液体を通す部材（１）の後ろに設けられていることを特徴とする、液体を通す部材、特に内燃機関用の燃料噴射弁の液漏れ率を検出する装置。
【請求項１０】
検査体（２）における流路（４）が、液体を通す部材（１）のための受容孔（３）に対して垂直に延びている、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
ノズル体（１１）が少なくとも１つのノズル開口（１２）を有していて、該ノズル開口（２）が、液体を通す部材（１）の漏れ領域の直ぐ近くに配置されている、請求項９又は１０記載の装置。
【請求項１２】
加熱エレメント（１４）が加熱チューブとして形成されている、請求項９から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
アナライザ（７）が、水素炎イオン化検出器及び／又はガスクロマトグラフィであり、、該水素炎イオン化検出器及び／又はガスクロマトグラフィを用いて、蒸気混合物（６）中におけるＨＣ濃度が測定可能である、請求項９から１２までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の方法、すなわち液体を通す部材、特に内燃機関用の燃料噴射弁の液漏れ率を検出する方法であって、検査体に液体を通す部材を挿入し、該液体を通す部材に試験液を所定の圧力下で供給し、検査体の流路内にキャリアガス流を準備し、液体を通す部材の後ろ、つまり下流で蒸気混合物を取り出して、アナライザにまで送り、蒸気混合物における試験液の濃度に関して、液体を通す部材の液漏れ率を、アナライザを用いて測定及び分析するという方法ステップを有する形式の方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、請求項９の上位概念部に記載された形式の装置、すなわち液体を通す部材、特に内燃機関用の燃料噴射弁の液漏れ率を検出する装置であって、検査体が設けられていて、該検査体に、検査対象である液体を通す部材が挿入可能であり、該液体を通す部材に試験液が供給可能であり、検査体に流路が設けられていて、該流路内にキャリアガス流が準備可能であり、かつ流路が、液体を通す部材の後ろ、つまり下流で蒸気混合物を取り出して、アナライザにまで送るために働く形式のものに関する。
【０００３】
ＤＥ４０２６２２８Ｃ１に基づいて、特に内燃機関用の燃料噴射弁の液漏れ率を検出する検出装置が既に公知である。この公知の検出装置は、液体を満たされた容器内に斜めに配置されており、この容器内には、遮断弁によって分離可能な補償容器と、ガラス製毛管として形成された上昇管とが開口しており、毛管の液面が光源によって照らされ、液面の検出が直線的なラインスキャンカメラによって行われる。毛管における開始液面を測定した後で、噴射弁には試験圧が負荷され、測定時間に応じて毛管内における液面の移動がラインスキャンカメラによって測定される。毛管における測定時間、横断面及び移動距離によって、噴射弁の漏れ率を計算することができる。このような検査装置は、その構造が複雑であり、完全に正確な測定結果を得ることができない。
【０００４】
さらに、噴射弁の漏れ率を測定するために使用される別の検査装置では、噴射弁は検査体に挿入され、噴射弁には試験液が圧力下で供給され、検査体内に流出した漏れ量が室内空気を用いて連行される。この場合漏れ率は、室内空気流における試験液の濃度をアナライザによって測定して評価することによって、検出することができる。このような検査装置には次のような欠点がある。すなわちこの公知の検査装置では、液漏れは、特に低い蒸気圧を有する液体では、蒸気相への転換が不完全かつ不安定であり、これによって検出された測定値もしくはその時間経過の精度が低下する。そして不都合にも、同じ測定過程中に、低すぎる漏れ流が示されたり、高すぎる漏れ流が示されたりする。さらに部分的に又は完全に生ぜしめられた蒸気相は漏れ箇所の後ろにおいて、特に検査体の低温箇所又は検査装置の別の箇所において凝縮することがあり、これによっても測定値の精度は低下する。この場合さらにまた、低すぎる及び／又は高すぎる漏れ流もしくは極めて強く変動する漏れ流が測定されるおそれもある。このような欠点は特に、測定条件下において所定の圧力、温度又は濃度によって凝縮する液体もしくは液体混合物を用いた測定時に生じる。
【０００５】
発明の利点
ゆえに本発明の課題は、上に述べた公知の検査方法もしくは検査装置における欠点を排除することである。
【０００６】
この課題を解決するために、本発明の方法では、冒頭に述べた形式の方法において、ノズル体を介して、液体を通す部材の漏れ箇所の直ぐ近くに、キャリアガス流をもたらし、かつ／又は液体を通す部材の後ろで蒸気混合物を加熱するようにした。
【０００７】
また、前記課題を解決するために本発明の装置では、キャリアガス流を用いて試験液を吹き飛ばして連行するためのノズル体が、液体を通す部材の漏れ箇所の近傍に配置されており、かつ／又は、蒸気混合物を加熱するための加熱エレメントが、液体を通す部材の後ろに設けられているようにした。
【０００８】
本発明による方法及び装置には、簡単かつ安価な形式で極めて正確な測定結果が得られるという利点がある。この場合有利な形式で、流出した漏れ液は完全に蒸気相に転換され、本来の濃度測定が行われるまで、その状態に保たれる。
【０００９】
そのために有利には、漏れ箇所を通って流出する試験液をキャリアガス流を用いて吹き飛ばしかつ連行するためのノズル体が、液体を通す部材の漏れ箇所の近くに位置決めされている。
【００１０】
請求項１記載の方法及び請求項９記載の装置の別の有利な構成は、それぞれの従属請求項に記載されている。
【００１１】
液体を通す部材、特に燃料噴射弁の漏れ箇所の後ろ、つまり下流に、加熱エレメントを設けると、特に有利である。検査体において十分に長い区間にわたってキャリアガス流を加熱することによって、蒸気相の再凝縮が阻止される。蒸気相は完全に、測定及び分析のために働くアナライザに導入されるまで、保たれる。加熱エレメントとしては、単純かつ安価な加熱チューブを使用すると有利である。
【００１２】
試験液の圧力は、１バール未満に極めて低く選択することができる。それというのは、漏れ箇所の近傍までノズル体を挿入しかつ漏れ箇所の後ろに加熱エレメントを設ける、本発明による処置によって、圧力を発生させることなしに漏れを測定することができるからである。
【００１３】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１４】
図１は、特に内燃機関用の噴射弁の液漏れ率を検出するための第１の装置を示す概略図であり、
図２は、特に内燃機関用の噴射弁の液漏れ率を検出するための第２の装置を示す概略図であり、
図３は、本発明による処置を用いた場合と使用しない場合における２つの測定曲線を示す線図であって、噴射弁の座漏れ箇所の後ろにおける蒸気混合物中のＨＣ濃度と測定時間との関係を示す線図である。
【００１５】
実施例の記載
図１には、噴射弁、特に内燃機関の噴射弁の液漏れ率を検出する第１の装置が略示されている。図１において輪郭が示されている燃料噴射弁１は、例えば、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置用の噴射弁の形をした、電磁作動式の弁として形成されている。このような燃料噴射弁１はアクチュエータとして、電磁コイル、内極として働くコア、外側の磁石構成部材及び可動子を備えた電磁回路を有しており、可動子は弁閉鎖体と作用結合されている。弁閉鎖体は、噴射弁を開閉するために固定の弁座と共働し、この場合弁座の下流には少なくとも１つの噴射開口が続いており、この噴射開口を介して所望のように燃料が噴射される。
【００１６】
燃料噴射弁１の励磁可能なアクチュエータとしては、電磁回路の代わりに、例えば圧電式又は磁歪式の駆動装置を設けることも可能である。
【００１７】
図１に示された燃料噴射弁１は、液体を通す部材のための特に適した例であり、液漏れ率を検出するための本発明による装置に組み込むことができ、かつこのような燃料噴射弁１において、漏れ率を測定する本発明による方法を実施することができる。しかしながら本発明は燃料噴射弁１に制限されるものではなく、他の多くの液体を流す部材においても使用することができ、そしてこのような部分、部材、ユニット、弁、ノズル等における漏れ箇所の状態を最適化することができる。
【００１８】
液体を流す部材、特に内燃機関用の燃料噴射弁の液漏れ率を検出する本発明による装置は、検査体２を有しており、この検査体２は液体を通す部材、ここでは燃料噴射弁１のための受容孔３を有している。受容孔３の方向付けに対してほぼ垂直に、検査体２を貫いて流路４が延びており、この流路４は、キャリアガス流の供給（図２の矢印５参照）及びアナライザ７への蒸気混合物の排出（図２の矢印６参照）のために働く。キャリアガス５、特に窒素Ｎ2は、図示されていないフィードポンプを介して検査体２に準備される。接続ユニット８を介してキャリアガス５は確実かつ漏れなしに検査体２の流路４内にもたらされることができる。
【００１９】
燃料噴射弁１の液漏れ率を検出するために、燃料噴射弁１には試験液（矢印１０参照）が供給される。試験液１０としては特にn-ヘプタン（Ｃ7Ｈ16）が使用される。しかしながら同様に試験液１０として、すべての純粋な液体の炭化水素、ベンジン又は純粋アルコールを使用することができる。実際の使用例では、試験液１０は１〜２００バールよりも低い範囲における圧力で、液体を通す部材、特に燃料噴射弁１内にもたらされる。試験液１０は最適には−４０℃〜１４０℃の温度範囲で使用される。圧力を加えられた状態で燃料噴射弁１内に与えられる試験液１０の作用下において、燃料噴射弁１の下流側端部にはある程度の漏れが発生し、この漏れは特に座漏れ箇所において流出し、かつ検査体２の流路４内に達する。
【００２０】
本発明の課題は、燃料噴射弁１の漏れの測定結果を、可能な限り最適化された変動のない極めて正確なものにすることである。そのために有利には、接続ユニット８を基点としてノズル体１１が流路４内に進入させられ、このノズル体１１の少なくとも１つのノズル開口１２は、漏れ領域の直ぐ近く、つまり燃料噴射弁１の座漏れ箇所の直ぐ近くに位置決めされている。これによりノズル体１１を介してキャリアガス５は、漏れ箇所の直ぐ近くまで運ばれるので、キャリアガス５はノズル開口１２の直ぐ後ろで漏れ液を吹き飛ばして、連行することができる。Ｎ2をキャリアガス５として使用する場合には、純度クラス５又はそれ以上を顧慮することが望ましい。実際の使用例ではキャリアガス５は、０.５〜２バールの圧力範囲において吹き込まれる。キャリアガス５もまた典型的には−４０℃〜１４０℃の温度範囲で使用されることができる。例えば連続的に搬送されるキャリアガス流５は、理想的には０.５〜１０Normliter/minの間の値である。漏れ箇所に向かって方向付けられたノズル体１１によって、流出する液漏れは完全に蒸気相に転換され、そして該蒸気相中に、本来の濃度測定がアナライザ７において行われるまで、保持される。検査される部材の漏れ箇所の直ぐそばでは、ノズル体１１のキャリアガス５の解放されたガス流によって、著しい濃度低下及び／又は大きな剥離力が生ぜしめられ、これによって漏れ液体の完全な気化が可能になる。漏れ箇所の不都合な機械的な接触又は変化はこのようにして排除される。
【００２１】
図２には、噴射弁、特に内燃機関用の噴射弁の液漏れを検出する第２の装置が略示されている。この場合検査体２には加熱エレメント１４が設けられている。特に有利な構成では、液体を通す部材、特に燃料噴射弁１の漏れ箇所の直ぐ後ろに加熱エレメント１４が配置されている。検査体２における十分に長い区間におけるキャリアガス流５もしくは蒸気混合物６の加熱によって、蒸気相の再凝縮つまり液化が阻止される。そして蒸気相は、測定及び分析のために働くアナライザ７への導入まで完全に維持される。
【００２２】
加熱エレメント１４としては、単純かつ安価な加熱チューブを使用すると有利である。
【００２３】
試験液１０の圧力は１バール未満の極めて低い圧力を選択することができる。それというのは、漏れ箇所の近傍にまでノズル体１１をもたらしかつ漏れ箇所の後ろに加熱エレメント１４を設ける本発明の処置によって、圧力を生ぜしめることなしに漏れを測定することができるからである。
【００２４】
漏れ箇所の近傍にまでノズル体１１をもたらしかつ漏れ箇所の後ろに加熱エレメント１４を設ける本発明の処置は、もちろん一緒に検査体２において使用することができ、この場合両方の処置を組み合わせることによって、蒸気相への試験液１０の完全な転換を極めて効果的に行うことができる。
【００２５】
燃料噴射弁１の漏れを測定するために、蒸気混合物６はアナライザ７にもたらされ、このアナライザ７は、蒸気混合物６において蒸気相内に試験液１０が含まれている場合にはその試験液１０を検知するために働く。アナライザ７としては特に、主流運転又は分流運転される水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）もしくはガスクロマトグラフィ（ＧＣ）が適している。水素炎イオン化検出器は、ガスクロマトグラフィとの関連においても使用することができる有機化合物（炭化水素）のための検出器である。水素炎イオン化検出器の機能原理は、燃焼ガスとしての水素である水素炎中で物質を燃焼させ、この際に発生するプラズマ電子を２つの電極の間において測定する。分析される物質はキャリアガスによって水素炎内に運ばれ、そこで熱によりイオン化される。これによって電圧場では測定可能なイオン流が生ぜしめられ、このイオン流は、接続された記録器又はデータ系において記録される。蒸気混合物６のＨＣ濃度は、このようにして極めて簡単かつ正確に測定することができ、これによって、検査すべき液体を通す部材の漏れの値を正確に突き止めることができる。
【００２６】
図３には、燃料噴射弁１の座漏れ箇所の後ろにおける蒸気混合物６におけるＨＣ濃度に関する２つの測定曲線、つまり本発明による処置を使用した場合と使用しなかった場合との２つの測定曲線を、水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）を用いて検出した線図が示されている。この線図では、５００ｓの測定時間にわたって、蒸気混合物６内に含まれたＨＣ濃度が示されている。両方の測定曲線は、試験液１０の種類、圧力及び温度並びにキャリアガス５の種類、圧力及び温度のような比較可能な基本条件の下で、同一の燃料噴射弁１において示されたものである。燃料噴射弁１の液漏れ率を測定するために水素炎イオン化検出器の形のアナライザ７を用いたＨＣ濃度測定は、この場合一方は、ノズル体１１及び加熱エレメント１４が設けられていない検査体２を用いて行われ（測定曲線Ａ）、かつ他方は、ノズル体１１及び加熱エレメント１４が組み込まれた検査体２を用いて行われた（測定曲線Ｂ）。
【００２７】
本発明による特徴を有しない検査装置では液漏れは不完全にかつ規定されずに蒸気相に転換されるので、アナライザ７によって検出された測定値もしくはその時間的な変化は、ある程度不正確である。図３の線図から明らかなように、同一測定過程中に、一部では低すぎる漏れ流が示され、一部では高すぎる漏れ流が示されており、しかもこれらの漏れ流は著しく変動している。これに対して、ノズル体１１及び加熱エレメント１４を使用することによって、ＨＣ濃度を極めて正確に測定することができ、この場合測定曲線Ｂが示すように、約１２０ｓの測定時間経過後には測定値は大きな変動なしに一定である。
【００２８】
液体を通す部材、ここでは燃料噴射弁１の液漏れ率を検出する方法は、次のように使用される。すなわちこの場合少なくとも１つの燃料噴射弁１が、内燃機関への取付けの前に本発明におけるように検査され、次いで、予め規定された漏れ率限界値よりも低い液漏れ率を有する燃料噴射弁１だけが、内燃機関に組み付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】特に内燃機関用の噴射弁の液漏れ率を検出するための第１の装置を示す概略図である。
【図２】特に内燃機関用の噴射弁の液漏れ率を検出するための第２の装置を示す概略図である。
【図３】本発明による処置を用いた場合と使用しない場合における２つの測定曲線を示す線図であって、噴射弁の座漏れ箇所の後ろにおける蒸気混合物中のＨＣ濃度と測定時間との関係を示す線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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