(57)【要約】  本発明は、流体がその中に噴射される測定チャンバ（２）と、測定チャンバ（２）内に流体を噴射する装置（３）と、測定チャンバ（２）内に設置され、測定チャンバ（２）内の圧力を測定する少なくとも１つの圧力センサ（４）とを備えた、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）であって、測定チャンバ（２）が、第１焦点および第２焦点（Ｆ１、Ｆ２）を有する概ね楕円体、特に回転楕円体の形状を有し、噴射装置（３）が測定チャンバ（２）の第１焦点（Ｆ１）に位置する噴射オリフィス（３２）を有し、圧力センサ（４）が測定チャンバ（２）の第２焦点（Ｆ２）に位置していることを特徴とする、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）に関する。本発明は、ヒートエンジンの燃料噴射装置の分野において有用である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体がその中に噴射される測定チャンバ（２）と、前記測定チャンバ（２）内に前記流体を噴射する装置（３）と、前記測定チャンバ（２）内に設置され、前記測定チャンバ（２）内の圧力を測定する少なくとも１つの圧力センサ（４）とを備えた、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）であって、前記測定チャンバ（２）が、第１焦点および第２焦点（Ｆ１、Ｆ２）を有する概ね楕円体、特に回転楕円体の形状を有し、前記噴射装置（３）が前記測定チャンバ（２）の前記第１焦点（Ｆ１）に位置する噴射オリフィス（３２）を有し、前記圧力センサ（４）が前記測定チャンバ（２）の前記第２焦点（Ｆ２）に位置していることを特徴とする、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項２】
請求項１において、前記測定チャンバ（２）内に設置され、該測定チャンバ（２）内の温度を測定する温度センサ（５）をさらに備え、前記温度センサ（５）もまた、前記測定チャンバ（２）の前記第２焦点（Ｆ２）に位置し、前記圧力センサ（４）に隣接している、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項３】
請求項１または２において、前記測定チャンバ（２）の前記第２焦点（Ｆ２）に位置し、前記圧力センサ（４）に隣接している排出オリフィス（６２）を有する、前記測定チャンバ（２）の排出装置（６）をさらに備えた、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記測定チャンバ（２）を密閉するように貫通し、前記測定チャンバ（２）の前記第１焦点および前記第２焦点（Ｆ１、Ｆ２）にそれぞれ位置する自由端（３５、４５）を有し、前記噴射オリフィス（３２）および前記圧力センサ（４）をそれぞれ支持する、第１および第２の中空支持体（３０、４０）をさらに備えた、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項５】
請求項２、３および４において、前記第２支持体（４０）は、その自由端（４５）において、前記温度センサ（５）および／または前記排出オリフィス（６２）をさらに支持する、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項６】
請求項４または５において、前記支持体（３０、４０）と前記測定チャンバ（２）との間に配置された封止ガスケット（４７、５７）を備え、前記封止ガスケット（４７、５７）は流体ガスケットである、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記測定チャンバ（２）内に設置され、前記２つの焦点（Ｆ１、Ｆ２）を直接的に結ぶ仮想線上で前記２つの焦点（Ｆ１、Ｆ２）の間に配置されたスクリーン（８）をさらに備えた、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項８】
請求項７において、前記スクリーン（８）は、前記測定チャンバ（２）および前記スクリーン（８）に固定された１つ以上のリンク（８０）によって、前記２つの焦点（Ｆ１、Ｆ２）の間に吊り下げられた状態で保持されている、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、外部筐体（９）をさらに備え、前記測定チャンバ（２）は、該測定チャンバ（２）および該外部筐体（９）に固定された可撓性、弾性または衝撃吸収性の１つ以上のリンク（９０）によって、前記外部筐体（９）に直接接触することなく前記外部筐体（９）内に吊り下げられた状態で保持されている、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項１０】
請求項９において、前記外部筐体（９）内に圧力調節システム（９１）をさらに備えた、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかにおいて、前記測定チャンバ（２）の壁に開口する少なくとも１つのヘルムホルツ共鳴器（１００）をさらに備えた、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかにおいて、ヒートエンジンに用いられるインジェクタから噴射される燃料の量を測定する装置を構成している、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置に関する。
本発明は特に、インジェクタから間欠的または漸次に噴射される流体の量を測定する装置に関する。
【０００２】
測定装置は、ヒートエンジンに使用される燃料噴射装置において、特に噴射される燃料の量を測定する装置として用いられる。しかしながら、本発明は、そのようなヒートエンジンでの用途に限定されず、液体状または気体状の流体の量を測定するその他の分野においても適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
燃料噴射装置の分野において、流体がその中へ噴射される測定チャンバと、流体を測定チャンバへ噴射する装置と、測定チャンバ内に設置され、この測定チャンバ内の圧力および温度をそれぞれ測定する圧力センサおよび温度センサとを有する測定装置を使用することが、特許文献１から特に公知である。
すなわち、流体がその中へ噴射される密閉された測定チャンバを使用し、その中で少なくとも圧力変化と、それを補完するものとしての温度とを測定することが通例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２７９５１３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら出願人は、圧力変化の測定が困難であることは、測定チャンバが、燃料噴射装置の場合と同様に間欠的または漸次に（パルス状に）測定チャンバへ噴射される少量の流体の圧力変化を測定する際の精度を制限してしまう圧力波源に起因することを確認した。すなわち、この極めて一時的な圧力測定の主たる問題は、測定チャンバ内で反射される圧力波にあり、この圧力波が測定を極めて困難かつ不正確にしてしまう。
本発明は、崩壊的な圧力波を減衰させることによって、測定チャンバ内での圧力変化の測定の精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のために、本発明は、流体がその中に噴射される測定チャンバと、測定チャンバに流体を噴射する装置と、測定チャンバ内に設置され、測定チャンバ内の主な圧力を測定する少なくとも１つの圧力センサとを有する、インジェクタから噴射される流体の量を測定する装置を提案する。該装置において注目すべき点は、測定チャンバが、第１および第２焦点を有する概ね楕円体、特に回転楕円体の形状を有すること、噴射装置が測定チャンバの第１焦点に位置する噴射オリフィスを有すること、そして圧力センサが測定装置の第２焦点に位置していることである。
２つの焦点を有する楕円体において、楕円体の包絡面（envelope）に一度反射した後の２つの焦点の間の経路長は、包絡面の反射箇所の位置に関わらず一定である。
したがって、２つの焦点を有する（故に非球形である）楕円体状の測定チャンバの内部において、開始地点（第１焦点に位置する噴射オリフィス）と測定地点（第２焦点に位置する圧力センサ）との間の圧力波の経路は全て、測定チャンバの内壁で最初に反射した後は同一の長さを有している。したがって、流体は、楕円体の第１焦点において噴射され、圧力測定は第２焦点において行われる。このように、圧力波はその発生源（第１焦点に位置する噴射オリフィス）と、その到達地点（第２焦点に位置する圧力センサ）との間で、同一長さの経路に従って分散され、測定チャンバの内壁で最初に反射した後に同等に遅延するため、圧力波の悪影響が制限され、測定の精度が向上する。
一つの特徴によれば、該装置は、測定チャンバ内に設置され、測定チャンバ内の主な温度を測定する温度センサをさらに備え、この温度センサもまた、測定チャンバの第２焦点に位置し、圧力センサに隣接している。
このように、温度センサが第２焦点に位置していることにより、温度測定の精度もまた向上する。
別の特徴によれば、該装置は、測定チャンバの第２焦点に位置し、圧力センサに隣接している排出オリフィスを有する、測定チャンバの排出装置をさらに備えている。
このように、測定を行う箇所および圧力波の出口において直接流体が排出されるので、崩壊的な波の発生が制限され、測定の精度が向上する。
焦点は、正確かつ厳密な位置を構成しており、関連する焦点における噴射オリフィス、圧力センサ、温度センサおよび／または排出オリフィスの位置は、焦点内の位置、または厳密な焦点の直近の位置を意味する。
特定の実施形態において、該装置は、測定チャンバを密閉するように貫通し、測定チャンバの第１および第２焦点にそれぞれ位置する自由端を有し、噴射オリフィスおよび圧力センサをそれぞれ支持する第１および第２の中空支持体をさらに備えている。
このような支持体は、装置の噴射ダクトの少なくとも一部が第１支持体の内部に延び、かつ圧力センサの接続部（制御システムおよび／または給電システムとの電気接続のための）の少なくとも一部が第２支持体の内部に設置された状態で、圧力センサおよび噴射オリフィスを各焦点の所定の位置に保持することを可能にする。
有利なこととして、第２支持体は、その自由端において、温度センサおよび／または排出オリフィスをさらに支持し、このことによって、第２支持体は、圧力センサと温度センサの両方および／または排出オリフィスを第２焦点に配置することができる。第２支持体はその中に、温度センサの接続部（制御システムおよび／または給電システムとの電気接続のための）および／または排出ダクトを収容することができる。
特定の実施形態において、該装置は、支持体と測定チャンバとの間に配置された封止ガスケットを備え、封止ガスケットは好ましくは流体ガスケットである。
測定チャンバを貫通する支持体の通路に設置されるこれらの封止ガスケットは、測定チャンバの外側から内側への振動の伝達を回避するために有利に設けられる。
流体ガスケットの使用は、支持体によって伝達しうる振動を減少させるのに特に有利である。より詳細には、噴射装置は、それが燃料噴射装置である場合には、実際に振動を発生させるものであるため、その噴射装置の一部を支持する第１支持体によって伝達しうる振動を減少させるのに、特に有利である。このような振動は、圧力センサによる圧力測定の乱れを引き起こし、ひいては測定の精度を損なわせる原因となる。しかしながら、このような流体ガスケットにより、支持体と測定チャンバとの間の機械的で強固な接触を全て排除できる。
本発明の一つの可能性によれば、該装置は、測定チャンバ内に設置され、２つの焦点を直接的に結ぶ仮想線上で２つの焦点の間に配置されたスクリーンをさらに備えている。
このように、このスクリーンは、測定チャンバの内壁に少なくとも最初に反射した圧力波のみを優先するために、２つの焦点の間を直接的に流れる圧力波を排除することを可能にする。
このスクリーンは、これらの直接的な圧力波の急速な減衰に寄与するために、圧力波吸収材料からなるか、そのような材料からなる被膜で覆われていることが好ましい。
有利なこととして、このスクリーンは、測定チャンバおよびスクリーンに固定された１つ以上のリンクによって、２つの焦点の間に吊り下げられた状態で保持される。
本発明の別の可能性によれば、該装置は、外部筐体をさらに備え、測定チャンバは、測定チャンバおよび外部筐体に固定された好ましくは可撓性、弾性または衝撃吸収性の１つ以上のリンクによって、外部筐体に直接接触することなく外部筐体内に吊り下げられた状態で保持される。
測定チャンバを外部筐体内に吊り下げることは、測定チャンバが、特に衝撃および振動などの外部影響から分断される点、ヒートエンジンの燃料噴射装置に応用された場合には一般に２００バールにまで達する流体の静圧を外部筐体が阻止するため、測定チャンバの設計が簡素化される点で有利である。
また、外部筐体に、運転時の最大圧よりもわずかに高く、例えば上記した２００バールに対して２２０バールに校正された、圧力が過剰になった場合に外部筐体の圧力を逃がすための安全バルブを設けることも有利である。
外部筐体を備えたこの構成において、興味深いのは以下の点である。
−上記ガスケットが流体ガスケットである場合、測定チャンバと外部筐体との間の均衡は、これらのガスケットでの漏出によって自動的に行われる。実際には、これらの流体ガスケットは、測定チャンバ内の圧力の低域フィルタリングを行い、測定チャンバ内の急速な圧力変化と、外部筐体内の緩慢な圧力変化の両方が考慮される。
−上記ガスケットが、可撓性かつ耐水性の材料からなる固体ガスケットである場合、圧力が過剰になった時に測定チャンバから外部筐体へ安全に圧力を逃がすことができるように、測定チャンバ内に安全バルブを設けることが好ましい。
本発明のさらに別の有利な特徴によれば、該装置は、外部筐体内に圧力調節システムをさらに備えている。
簡素かつ安価な実施形態では、該装置は、この外部筐体を備えておらず、その場合には、測定チャンバは周囲環境ならびに衝撃および振動の発生源である流体噴射装置に直接接触する。また、測定チャンバは、燃料噴射装置の場合には先述のように２００バールにまで達しうる流体の静圧に耐えられるように設計されなければならない。また、この簡素な例の場合にも、圧力が過剰になった時に測定チャンバから安全に圧力を外部へ逃がすことができるように、測定チャンバ内に安全バルブを設けることが好ましい。
有利なこととして、測定チャンバの壁に開口するヘルムホルツ共鳴器を設けて圧力波を減衰することが可能である。このようなヘルムホルツ共鳴器を測定チャンバ内で用いることは、楕円形状以外の形状を有する測定チャンバにおいても想定することができる。
このようなヘルムホルツ共鳴器の使用は、少なくとも共鳴器の共鳴周波数において比較的有効である。このため、測定チャンバ内での主要な問題となる周波数群を減衰するために、異なる共鳴周波数を有する複数のヘルムホルツ共鳴器を用いることによって、圧力波の減衰を十分に改善することができる。
圧力センサによる測定を事後的にデジタル処理する（digital processing a posteriori）ことに関して、１つ以上のヘルムホルツ共鳴器を用いることの利点は、共鳴器の共鳴周波数が、液体の密度および圧縮性が変化する際に測定チャンバ内で減衰することが求められる周波数と同様に変化することである。これらの変化は、温度および圧力の変化によって、より長期的には通気の変化および／または流体の経年劣化によって、継続的に発生する。したがって、ヘルムホルツ共鳴器は、流体の固有の特徴に自己適応する。
本発明はさらに、ヒートエンジンに用いられるインジェクタから噴射される燃料の量を測定する装置を構成する、本発明の装置にも関する。
それ故、本発明は、該装置を、ヒートエンジンに用いられるインジェクタから噴射される燃料の量を測定する装置として使用することにも関する。
本発明のその他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら提示される２つの非限定的な実施形態についての以下の詳細な記載を読解することにより明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明による第１の測定装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明による第２の測定装置の概略図である。
【図３】図３は、本発明による第３の測定装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明を、それぞれ第１、第２および第３の実施形態を開示する図１〜図３を参照しながら説明する。明示的または暗黙的な記載のない限り、図１〜図３において構造的または機能的に同一または類似の部材、部品、装置または要素は、同一の符号によって示される。
図１〜図３において、インジェクタから噴射される流体の量を測定するための本発明による測定装置１は、流体がその中に噴射され、内部に閉空間を定める壁によって区切られる測定チャンバ２と、第１支持体３０により支持され、測定チャンバ２内に位置する噴射オリフィス３２を終端とする噴射ダクト３１を有し、測定チャンバ２へ流体を噴射する装置３と、測定チャンバ２内に設置され、第２支持体４０により支持される圧力センサ４と、測定チャンバ２内に設けられ、第２支持体４０により支持される温度センサ５と、第２支持体４０に支持され、測定チャンバ２内に位置する排出オリフィス６２を始端とする排出ダクト６１を有し、測定チャンバ２内の流体を排出する測定チャンバ２の排出装置６と、特に電子制御式の測定制御システム７とを備えている。
測定チャンバ２は、概ね楕円体の形状を有し、言い換えれば、その壁は非球形の楕円体状であって、第１および第２の焦点Ｆ１、Ｆ２を有している。特定の実施形態において、測定チャンバ２は、一般的な回転楕円体の形状を有している。この測定チャンバ２は、その壁に、例えばねじ切りされたオリフィスのような、支持体３０、４０の密閉された経路のための交差オリフィスと称する２つのオリフィスを有している。
噴射装置３は、流体の入口ダクト３４を介して流入する流体の流量および圧力を調節する、特にアクチュエータ式の調節装置３３と、調節装置３３の入力側にある入口ダクト３４と、調節装置３３の出力側にあって、噴射オリフィス３２を終端とする噴射ダクト３１とを有している。
調節装置３３は、制御システム７（接続部７１とともに図１および図２に示す）または外部制御システムによって駆動される。
排出装置６は、排出ダクト６１から流出する流体の流量および圧力を調節する、特にアクチュエータ式の調節装置６３と、調節装置６３の入力側にあって、排出オリフィス６２を始端とする排出ダクト６１と、調節装置６３の出力側にある出口ダクト６４とを有している。
調節装置６３は、制御システム７（接続部７２とともに図１および図２に示す）または外部制御システムによって駆動される。
第１支持体３０は、測定チャンバ２の壁を密閉するように貫通する中空管によって構成され、噴射ダクト３１の一部がその中に配置されている。この第１支持体３０は、測定チャンバ２の第１焦点Ｆ１に位置する自由端３５を有している。噴射オリフィス３２は、この自由端３５を密閉するように開口している。この自由端３５は、流体が中空支持体３０の内部へ戻るのを防ぐために閉じられている。このように、噴射オリフィス３２はこの第１焦点Ｆ１に位置している。
第２支持体４０は、測定チャンバ２の壁を密閉するように貫通する中空管によって構成され、排出ダクト６１の一部がその中に配置されている。この第２支持体４０は、測定チャンバ２の第２焦点Ｆ２に位置する自由端４５を有している。排出オリフィス６２は、この自由端４５を密閉するように開口している。この自由端４５は、流体が中空の第２支持体４０の内部へ戻るのを防ぐために閉じられている。このように、排出オリフィス６２はこの第２焦点Ｆ２に位置している。さらに、圧力センサ４および温度センサ５もまたこの自由端４５に設けられ、これら２つのセンサ４、５もまたこの第２焦点Ｆ２に位置している。
センサ４、５は、それぞれ接続部７４、７５を介して制御システム７に接続され、センサ４、５への給電および測定データの制御システム７への伝達を確実にしている。
装置１は、支持体３０、４０の交差オリフィスにおいて、支持体３０、４０と測定チャンバ２の壁との間に配置された封止ガスケット３７、４７をさらに備えている。封止ガスケット３７、４７は、流体ガスケットであってもよく、特に交差オリフィスが支持体３０、４０とともにねじ切りされていて、支持体３０、４０が交差オリフィスにねじ込み式に取り付けられる場合には、特に流体ガスケットペーストを塗布することによって形成されていてもよい。別の例として、これらのガスケットは、固形ガスケットであって、耐水性かつ可撓性の材料によって形成されていてもよい。
図１〜図３に示すように、装置１は、測定チャンバ２内に設置され、２つの焦点Ｆ１、Ｆ２を直接的に結ぶ仮想線上で２つの焦点Ｆ１、Ｆ２の間に配置されたスクリーン８をさらに備えている。このスクリーンは、測定チャンバ２の壁で反射せずに第１焦点Ｆ１から第２焦点Ｆ２へ直行する圧力波を排除して、この壁に少なくとも最初に反射する圧力波を優先する機能を有している。
このスクリーン８は、その全体が圧力波吸収材料で形成されていてもよく、または圧力波吸収材料からなる被膜を有していてもよく、測定チャンバ２の壁とスクリーン８とに固定された少なくとも１つのリンク８０によって、２つの焦点Ｆ１、Ｆ２の間に吊り下げられた状態で保持される。１または複数のこのリンク８０は、例えばスチール製の硬質リンク、可撓性で弾性を有するリンク、または衝撃吸収型リンクであってもよい。スクリーン８は、測定チャンバ２内で少なくとも１回反射する圧力波を妨害しないように、その寸法は、例えば、２つの焦点Ｆ１、Ｆ２間の距離の４０％、または３０％より小さい寸法となるように限定されている。一般に、このスクリーン８は測定チャンバ２の壁に直接接触しない。
図１および図３に示す第１および第３の実施形態において、測定装置１は外部筐体９をさらに備え、測定チャンバ２は、測定チャンバ２および外部筐体９に固定された複数のリンク９０によって、外部筐体９に直接接触することなく外部筐体９内に吊り下げられた状態で保持される。
外部筐体９の主たる目的は、特に衝撃および振動等の外部影響から測定チャンバ２を隔離することである。したがって、これらのリンク９０は、外部筐体９が受ける振動および衝撃を吸収する一方で、測定チャンバ２が外部筐体９をノッキングするのを防ぐように構成されている可撓性、弾性または衝撃吸収性のリンクであることが好ましい。
第１の実施形態において、装置１は、外部筐体９内に圧力調節システム９１をさらに有している。該システムは、外部筐体９の内側に開口している調節ダクト９３を介して外部筐体９内の流体圧力を調節する、特にアクチュエータ式の調節装置９２と、調節装置９２の入力側にある流体入口ダクト９４と、調節装置９２の出力側にある流体出口ダクト９５とを組み込んでいる。
調節装置９２は、制御システム７（接続部７３とともに図１および図２に示す）または外部制御システムによって駆動される。
この制御システム９１は、外部筐体９内に設置され、それぞれ外部筐体９内の圧力および温度を測定する圧力センサ９６と温度センサ９７とをさらに有している。これらのセンサ９６、９７は、それぞれ接続部７６、７７を介して制御システム７に接続され、センサ９６、９７への給電および測定データの制御システム７への伝達を確実にしている。
この第１の実施形態において、支持体３０、４０は、外部筐体９を密閉するように貫通している。
圧力が過剰になった時に外部筐体９および／または測定チャンバ２の外側へ安全に圧力を逃がすことができるように、外部筐体９内に安全バルブ（図示せず）および／または測定チャンバ２内に安全バルブ（図示せず）を設けることも可能である。
図３に示すように、圧力波を減衰するために、測定チャンバ２の壁に開口する１つ以上のヘルムホルツ共鳴器１００を設けることも可能である。このようなヘルムホルツ共鳴器１００は、外部筐体９とともに用いてもよいし、外部筐体９無しで用いてもよい。
１または複数のヘルムホルツ共鳴器１００はそれぞれ、長さＬおよび断面Ｓを有する管１０２、または吸収すべき圧力波の波長に比べて上記寸法が小さい共鳴器ネックを介して、測定チャンバ２の内部と連絡し、容量Ｖを有する閉キャビティ１０１を有している。
制御システム７は、測定を可能にし、測定条件の制御および管理を可能にする。制御システムは、例えばオペレータ、あるいは高次の制御システムまたは自動化システム等の外部と接続されている。したがって、制御システム７は指令を受けて調節装置３３、６３、９２を駆動し、センサ４、５ならびに９６、９７の測定データを受けて測定結果（噴射された流体の量）を計算し、その結果を外部へ供給する。
当然のことながら、上記の実施形態は限定的ではなく、装置にその他の安全要素を追加することができる本発明の文脈から大きく逸脱することなく、本発明の測定装置にその他の改良および詳細を加えてもよい。
【図１】
2015529777.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015529777.tif 000005
【国際調査報告】
2015529777.tif 000006
2015529777.tif 000007
2015529777.tif 000008
2015529777.tif 000009