(57)【要約】【課題】噴口毎の噴射量測定に際し高精度な測定を可能にする。【解決手段】多噴口燃料噴射ノズル１の各噴口４から噴射される流体Ｆの量を個別に測定するための装置において、各噴口４毎に個別に、流体管１２と、容器１３と、三方弁１７とを設け、それぞれの三方弁１７を一方側又は他方側に同時に切り換えるための切換手段１８とを設ける。全ての三方弁１７が同時に切り換えられて容器１３への流体貯留作業が行われるため、同一の測定条件下での測定が可能となり、測定精度が大幅に向上する。流体貯留前の初期重量と流体貯留後の貯留後重量とが各重量測定器１６により個別に測定され、これら重量の差に基づき、各噴口毎の噴射量バラツキが評価される。【選択図】　　　　図１
2004044464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の噴口を有する燃料噴射ノズルの各噴口から噴射される流体の量を個別に測定するための装置であって、
上記各噴口に対し個別に設けられ、上記噴口から噴射される流体を導入する入口及びその流体を排出する出口を有する複数の流体管と、
上記各流体管に対し個別に設けられ、上記流体管の出口から排出された流体を貯留するための複数の容器と、
上記各流体管にそれぞれ設けられ、上記流体管に導入された流体を上記流体管の出口側又は外部の排出側のいずれか一方に導くべく一方側又は他方側に切換可能な複数の三方弁と、
それぞれの上記三方弁を一方側又は他方側に同時に切り換えるための切換手段と
を備えたことを特徴とする燃料噴射ノズルの噴射量測定装置。
【請求項２】
上記各容器に対し個別に設けられ、上記容器及びこれに貯留された流体の重量を測定するための複数の重量測定手段をさらに備えた請求項１記載の燃料噴射ノズルの噴射量測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料噴射ノズルの噴射量測定装置を用いて上記燃料噴射ノズルの上記各噴口毎の噴射量を測定する方法であって、
上記切換手段により全ての上記三方弁を同時に他方側に切り換えるステップと、
上記燃料噴射ノズルに流体を供給して上記各噴口から流体を噴射させると共に、それら噴射された流体を上記各流体管及び上記各三方弁を通じさせた後外部に排出するステップと、
上記各重量測定手段により上記各容器毎の初期重量をそれぞれ測定するステップと、
上記切換手段により全ての上記三方弁を同時に一方側に切り換え、上記各流体管に導入される燃料を上記各容器に排出させ、上記各容器に流体を溜めるステップと、
上記三方弁を一方側に切り換えた時から所定時間経過後、上記切換手段により全ての上記三方弁を同時に他方側に切り換え、上記各流体管に導入される燃料を外部に排出することにより上記各容器への流体の貯留を停止するステップと、
上記各重量測定手段により上記各容器毎の貯留後重量を測定し、上記貯留後重量と上記初期重量との差を上記各容器毎に算出して上記各噴口毎の噴射量を測定するステップと
を備えたことを特徴とする燃料噴射ノズルの各噴口毎噴射量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等に用いられる多噴口燃料噴射ノズルの各噴口毎の噴射量を個別に測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズルでは、複数且つ比較的細径の噴口がノズル先端に穿設され、これら複数の噴口から同時に燃料を噴射するようになっている。
【０００３】
図３に示されるように、従来の燃料噴射ノズルの噴射量測定装置は、タンク５１に貯留された流体Ｆをポンプ５２により供給管５５を通じて燃料噴射ノズル５３に圧送供給し、燃料噴射ノズル５３の各噴口から流体Ｆを噴射させると共に、その噴射された流体Ｆをタンク５１に回収し、ポンプ５２と燃料噴射ノズル５３との間に設けられた流量測定器５４により全噴口から噴射される噴射量の合計（合計流量）を測定するようになっていた。なお特開平８−１２１２８７号公報にも同様の技術が開示されている。
【０００４】
しかし、近年では排ガス規制の要求により噴口が微小化し、加工が難しくなってきている。この現状で各噴口からの燃料噴射量を均一にするには、噴口毎に噴射量を測定し、各噴射量のバラツキを評価する必要がある。逆にこれを行わないと、ノズル全体の噴射量が適正値に合致していても、噴口毎に噴射量がバラツキ、ひいては燃料噴霧状態がバラついてしまう。その結果排ガスの悪化を招いてしまう。なお実験によれば噴口毎に基準噴射量に対する２０％以上のバラツキが生じる場合がある。
【０００５】
この観点から、従来では図４に示すような噴射量測定装置もある。即ち、前記同様に燃料噴射ノズル５３に流体を供給し、噴口から噴射される流体Ｆを噴口５６毎に個別にストロー状のパイプ５７を介してメスシリンダ５８に導き、一定時間の間にメスシリンダ５８に溜まる流体Ｆの体積を測定し、噴口毎の各体積同士を比較して噴口毎の噴射量のバラツキを評価する、というものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法によれば、流体をメスシリンダに溜める作業を噴口毎に順番に時間を変えて行っていたため、流体供給ポンプからの流体供給量のバラツキや貯留時間のバラツキ等、測定条件のバラツキが生じやすく、測定精度を確保するのが困難である。
【０００７】
そこで、以上の問題に鑑みて本発明は創案され、その目的は、噴口毎の噴射量測定に際し高精度な測定を可能にすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の噴口を有する燃料噴射ノズルの各噴口から噴射される流体の量を個別に測定するための装置であって、上記各噴口に対し個別に設けられ、上記噴口から噴射される流体を導入する入口及びその流体を排出する出口を有する複数の流体管と、上記各流体管に対し個別に設けられ、上記流体管の出口から排出された流体を貯留するための複数の容器と、上記各流体管にそれぞれ設けられ、上記流体管に導入された流体を上記流体管の出口側又は外部の排出側のいずれか一方に導くべく一方側又は他方側に切換可能な複数の三方弁と、それぞれの上記三方弁を一方側又は他方側に同時に切り換えるための切換手段とを備えたことを特徴とする燃料噴射ノズルの噴射量測定装置が提供される。
【０００９】
本発明に係る燃料噴射ノズルの噴射量測定装置は、好ましくは、上記各容器に対し個別に設けられ、上記容器及びこれに貯留された流体の重量を測定するための複数の重量測定手段をさらに備える。
【００１０】
さらに本発明によれば、上記燃料噴射ノズルの噴射量測定装置を用いて上記燃料噴射ノズルの上記各噴口毎の噴射量を測定する方法であって、上記切換手段により全ての上記三方弁を同時に他方側に切り換えるステップと、上記燃料噴射ノズルに流体を供給して上記各噴口から流体を噴射させると共に、それら噴射された流体を上記各流体管及び上記各三方弁を通じさせた後外部に排出するステップと、上記各重量測定手段により上記各容器毎の初期重量をそれぞれ測定するステップと、上記切換手段により全ての上記三方弁を同時に一方側に切り換え、上記各流体管に導入される燃料を上記各容器に排出させ、上記各容器に流体を溜めるステップと、上記三方弁を一方側に切り換えた時から所定時間経過後、上記切換手段により全ての上記三方弁を同時に他方側に切り換え、上記各流体管に導入される燃料を外部に排出することにより上記各容器への流体の貯留を停止するステップと、上記各重量測定手段により上記各容器毎の貯留後重量を測定し、上記貯留後重量と上記初期重量との差を上記各容器毎に算出して上記各噴口毎の噴射量を測定するステップとを備えたことを特徴とする燃料噴射ノズルの各噴口毎噴射量測定方法が提供される。
【００１１】
本発明によれば、各噴口に対し流体管、三方弁及び容器が設けられると共に、全ての三方弁が同時に切り換えられて容器への流体貯留作業が行われるため、各噴口に対する噴射量測定作業が一時期に同時に行われ、同一の測定条件下での測定が可能となり、測定精度が大幅に向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
図１に本実施形態に係る燃料噴射量測定装置を示す。１が測定対象となる燃料噴射ノズルで、これは一部のみが図示される。図示されるのは燃料噴射ノズル１のノズルボディ２のみが評価される場合であり、この場合には内部の針弁やリターンスプリング等が取り除かれる。ノズルボディ２は図示しない手段により一定位置に固定される。ノズルボディ２の先端の尖頭状部分３に、比較的細径（例えばφ０．１〜０．３ｍｍ）の複数（例えば５〜８個）の噴口４が、斜め下向きに穿設される。ノズルボディ２の中心部には針弁及びリターンスプリングを収容するための針弁室５が形成され、針弁室５の途中には針弁のテーパ部（圧力作用部）を収容するための油溜まり室６が形成され、油溜まり室６には燃料導入通路７が連通される。本来、燃料噴射ノズルでは燃料導入通路７から油溜まり室６に導入された燃料の圧力で針弁を上昇させ、噴口４から燃料噴射を行うが、この測定試験時においては燃料導入通路７が図示しない手段により閉塞され、針弁室５に試験用流体Ｆ（本実施形態ではオイル）が供給され、流体Ｆが各噴口４から同時に噴射される。
【００１４】
なお、針弁等の影響を合わせて評価される場合もあり、この場合には針弁室５に針弁及びリターンスプリング（図示せず）がセットされ、図に破線で示されるように燃料導入通路７に流体Ｆが供給される。
【００１５】
流体Ｆはタンク８に貯留されている。タンク８には温度制御装置が備えられ、流体Ｆの温度を調節できると共に、その温度を一定に保てるようになっている。タンク８に溜められた流体Ｆはポンプ９により供給管１０を通じて燃料噴射ノズル１に圧送される。ポンプ９は高圧ポンプとされ、流体Ｆの圧力を所定の高圧（例えば１０〜１６０ＭＰａ）まで高めて圧送する。これは実際の燃料噴射時と同条件に近付けるためである。ポンプ９には圧力制御装置が備えられ、流体Ｆの圧力を調節できると共に、その圧力を一定に保てるようになっている。供給管１０の途中には、全噴口４の合計の噴射量を測定するための合計噴射量測定手段、本実施形態では合計の噴射流量を測定するための流量測定器１１が設けられる。供給管１０は針弁室５に連通され、針弁室５に流体Ｆを直接供給する。
【００１６】
なお、タンク８、ポンプ９、供給管１０及び流量測定器１１からなる流体供給装置の構成は、図３に示した従来の装置と同様である。
【００１７】
噴口４から噴射された流体Ｆは流体管１２を通じて容器１３に溜められる。但し本実施形態では従来（図４）と異なり、各噴口４或いは全ての噴口４に対し流体管１２と容器１３とが個別に設けられる。即ち、流体管１２と容器１３とは、一つの噴口４に対し１つずつ、噴口数と同数設けられる。なお図では二つの流体管１２と容器１３のみが代表的に明瞭に描かれる。
【００１８】
流体管１２は、例えば金属管からなり、図示例では直管であるが、湾曲管、屈曲管等を適宜用いることもできる。流体管１２は適宜な固定手段により一定位置に固定される。流体管１２は、噴口４から噴射された流体Ｆを導入する入口１４と、その流体Ｆを排出する出口１５とを有し、少なくとも出口１５が入口１４の下方に位置され、管内で流体Ｆを重力により流下させるようになっている。本実施形態では流体管１２が流体流れ方向に沿って斜め下向きになるよう傾斜して配置される。入口１４は、噴口４から噴射された流体Ｆを漏れなく導入するよう、噴口４にできるだけ接近され、又は噴口４の周囲の尖頭状部分３に接触される。
【００１９】
容器１３は、上方が開放された有底筒体状のものであり、出口１５の真下に位置され、出口１５から排出されて流下する流体Ｆを上方の開口部から導入する。容器１３及びこれに貯留された流体Ｆの重量を測定するための重量測定手段、即ち重量測定器１６が設けられる。重量測定器１６は各容器１３に対し個別に設けられ、即ち、一つの容器１３に対し１つずつ、容器数（即ち噴口数）と同数設けられる。各容器１３は各重量測定器１６の上に載置される。本実施形態では高精度の測定を行えるようにするため、重量測定器１６として電子天秤が用いられる。
【００２０】
各流体管１２にはそれぞれ三方弁１７が設けられる。即ち三方弁１７は、一つの流体管１２に対し１つずつ、流体管１２の数（即ち噴口数）と同数設けられる。三方弁１７は排出ポート（図示せず）を有し、排出ポートは流体排出管１９を介してタンク８に接続される。
【００２１】
三方弁１７は本実施形態の場合電磁弁とされ、切換手段としてのコントローラ１８により全て同時にＯＮ／ＯＦＦされ、一方側Ａ又は他方側Ｂに切り換えられる。三方弁１７がＯＮされて一方側Ａに切り換えられたとき、流体管１２に導入された流体Ｆは流体管１２の出口１５側に導かれる。一方、三方弁１７がＯＦＦされて他方側Ｂに切り換えられたとき、流体管１２に導入された流体Ｆは、排出ポート及び流体排出管１９を通じてタンク８（即ち外部の排出側）に導かれる。
【００２２】
コントローラ１８は時間計測手段としてのタイマ２２を備え、三方弁１７のＯＮ／ＯＦＦの切換えをタイマ２２の設定時間経過と同時に自動的に行える。またコントローラ１８には手動スイッチ２３も設けられ、手動スイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦにより三方弁１７を手動でＯＮ／ＯＦＦすることもできる。
【００２３】
各容器１３の出口は排出管２０を介してタンク８に接続され、各容器１３内の流体Ｆをタンク８に戻せるようになっている。各容器１３から延出される排出管２０は途中で合流され、この合流部の下流側に切換弁２１が設けられる。測定時は切換弁２１が閉じられ、容器１３内への流体Ｆの貯留が可能とされる。そして測定時でない適当な時期に切換弁２１が開かれ、容器１３内の流体Ｆがタンク８に戻される。なお、切換弁２１は手動で開閉されても良いし、コントローラ１８により自動で開閉されても良い。
【００２４】
次に、本装置による各噴口毎噴射量測定方法、並びに各噴口毎噴射量評価方法を説明する。
【００２５】
まず、全ての三方弁１７を他方側Ｂに切り換えた状態でポンプ９により流体Ｆを燃料噴射ノズル１に連続的に供給する。すると流体Ｆが各噴口４から噴射され、各流体管１２に導入されると共に、各三方弁１７から流体排出管１９を通じてタンク８に戻される。この流体循環状態を所定時間継続し、全ての流体経路に流体Ｆを行き渡らせるウォーミングアップを行う。なお、このときからタンク８の温度制御装置及びポンプ９の圧力制御装置により流体Ｆの温度及び圧力が一定に制御され、流量測定器１１により全噴口４からの合計の噴射流量が常時測定される。
【００２６】
このウォーミングアップ中に、各重量測定器１６により各容器１３毎の重量即ち初期重量Ｗ０を測定する。なおここで測定されるのは容器１３とその中にある流体Ｆとの合計重量であるが、後に分かるように、容器１３の重量は減算されてしまう。
【００２７】
この後、タイマ２２を所定時間（例えば１分、これを測定時間という）にセットし、全ての三方弁１７を手動スイッチ２３により一方側Ａに同時に切り換える。すると、各噴口４から噴射され各流体管１２に導入された流体Ｆは、出口１５から排出され、各容器１３内に順次溜められていく。
【００２８】
前記測定時間が経過すると、コントローラ１８から全ての三方弁１７に自動的にＯＦＦ信号が送られ、全ての三方弁１７が自動的に他方側Ｂに同時に切り換えられる。これと同時に流体管１２に導入された流体Ｆはタンク８に導かれるようになり、容器１３への流体貯留作業が停止する。
【００２９】
この後、流体管１２における残留流体の滴下を待った後、各重量測定器１６により各容器１３毎の重量即ち貯留後重量Ｗ１を測定する。そして各容器１３毎に、貯留後重量Ｗ１から初期重量Ｗ０を減算してその差である測定重量Ｗ（＝Ｗ１−Ｗ０）を算出する。なお、貯留後重量Ｗ１も容器１３とその中にある流体Ｆとの合計重量であるから、この減算により容器１３の重量は差し引かれてしまい、実質的には、貯留作業で増加した分の流体Ｆの重量、即ち上記測定時間中に噴射された流体Ｆの噴射量のみが測定されることになる。
【００３０】
この後各容器１３毎、即ち各噴口４毎の測定重量Ｗを比較することにより、各噴口４毎の噴射量のバラツキを評価する。このとき各噴口４毎の測定重量Ｗを測定時間で割って、流量の単位として比較、評価を行っても良い。
【００３１】
この後、同一の測定作業を繰り返したい場合は、貯留後重量Ｗ１を初期重量Ｗ０に置き換えて前記作業を繰り返せばよい。また必要に応じて切換弁２１を開き、容器１３内の流体Ｆをタンク８に排出し、容器１３内に次回の測定分の流体Ｆを溜められるようにしておく。少なくとも貯留作業中に重量測定器１６の許容荷重を越えぬよう、容器１３内の流体Ｆを排出する必要があるが、許容荷重を越えそうでない場合は必ずしも流体Ｆを毎回排出する必要はない。
【００３２】
図２に本装置及び方法を用いて行った測定試験の結果の一例を示す。試験は６噴口の燃料噴射ノズルに対して行い、噴口毎の測定重量Ｗを測定時間で割って流量の単位として比較を行ってみた。また測定は複数回行った。グラフの横軸が噴口Ｎｏ．、縦軸が流量（ｇ／ｍｉｎ）である。この結果から、Ｎｏ．１の噴口が他の噴口に比べて流量のバラツキが大きく、不良であることが分かる。
【００３３】
以上のように、本実施形態にかかる噴射量測定装置によれば、全ての噴口に対し噴射量測定が同時に実施されるため、測定条件のバラツキが無くなり、同一条件で測定が行えるようになる。これにより測定精度を大幅に向上することができる。
【００３４】
また各噴口毎の噴射量バラツキの評価も高精度で行えるので、排ガスの清浄化に大きく寄与することができる。
【００３５】
そして、全噴口分の測定を一時期に行えるため、噴口毎に順番に測定する場合に比べて全測定時間が大幅に短縮でき、量産ラインへの適用及び量産ライン中での全数検査が可能になり、量産品の信頼性をも大いに向上できる。
【００３６】
また、本実施形態の装置は、タンク８から燃料噴射ノズル１に至るまでの流体供給装置の構成が図３に示した従来装置と同様なので、従来装置の流用が可能であり、また、大幅な装置改造やサイクルタイムの増加を免れることができる。そして燃料噴射ノズル単体での或いは全噴口からの合計噴射量も測定できるため、燃料噴射ノズル単体としての評価や管理も従来通り行える。
【００３７】
なお、本発明の実施の形態は他にも様々なものが考えられる。例えば、試験流体としてはオイル以外の液体を用いることができ、或いは空気等の気体を用いることもできる。気体を用いた場合、容器を密閉容器とすると共に容器内の圧力を測定し、噴射に伴う容器内の圧力増加を噴射量とみなして測定を行うことが可能である。三方弁は電磁弁に限らず機械式の弁であっても良い。そして各三方弁を同時に切り換える切換手段も、手動操作により各弁を切り換えるような機械的機構であっても良い。本実施形態では容器に溜められた流体の重量を測定するようにしたが、流体の容積を測定するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、燃料噴射ノズルの各噴口毎の噴射量を測定するに際し、測定精度を大幅に向上できるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る噴射量測定装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る噴射量測定装置を用いて行った測定試験の結果を示すグラフである。
【図３】従来の噴射量測定装置を示す構成図である。
【図４】従来の噴射量測定装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１　燃料噴射ノズル
４　噴口
８　タンク
９　ポンプ
１２　流体管
１３　容器
１４　入口
１５　出口
１６　重量測定器
１７　三方弁
１８　コントローラ
２２　タイマ
Ａ　一方側
Ｂ　他方側
Ｆ　流体
Ｗ０　初期重量
Ｗ１　貯留後重量
【図１】
2004044464.tif 000003
【図２】
2004044464.tif 000004
【図３】
2004044464.tif 000005
【図４】
2004044464.tif 000006