(57)【要約】【課題】  測定中において常に一定圧力の液体が噴射ノズルへ供給されるようにして、噴射ノズルのニードルリフト量に対する噴出液体流量を正確に実測することができる噴射ノズル特性測定装置を提供する。【解決手段】  本噴射ノズル特性測定装置は、噴射ノズル２へ液体を供給するための液体供給経路３と、液体供給経路内の圧力を検出するための圧力検出手段１１と、噴出液体流量を検出するための流量検出手段９と、圧力検出手段の出力に基づき液体供給経路内の圧力が一定となるように、流量検出手段によってニードルリフト量に対する噴出液体流量を測定している間において液体供給経路内へ必要量の液体を連続的に圧送可能な連続圧送手段４とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射ノズルにおけるニードルリフト量に対する噴出液体流量を測定するための噴射ノズル特性測定装置であって、前記噴射ノズルへ液体を供給するための液体供給経路と、前記液体供給経路内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記噴出液体流量を検出するための流量検出手段と、前記圧力検出手段の出力に基づき前記液体供給経路内の圧力が一定となるように、前記流量検出手段によってニードルリフト量に対する噴出液体流量を測定している間において前記液体供給経路内へ必要量の液体を連続的に圧送可能な連続圧送手段とを具備することを特徴とする噴射ノズル特性測定装置。
【請求項２】
前記連続圧送手段はシリンダ機構であることを特徴とする請求項１に記載の噴射ノズル特性測定装置。
【請求項３】
前記シリンダ機構のピストンは電気モータにより駆動され、前記電気モータのインバータ制御により前記ピストンの位置が制御されて必要量の液体を前記液体供給経路へ連続的に圧送することを特徴とする請求項２に記載の噴射ノズル特性測定装置。
【請求項４】
前記噴射ノズルへ供給される液体の圧力をさらに一定とするために前記液体供給経路には圧力微調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の噴射ノズル特性測定装置。
【請求項５】
前記圧力検出手段は、前記液体供給経路の前記圧力微調整手段より上流側に配置され、前記圧力微調整手段は、前記流体供給経路の前記圧力微調整手段より下流側に配置されたもう一つの圧力検出手段の出力に基づき液体の圧力を微調整することを特徴とする請求項４に記載の噴射ノズル特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射ノズル特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
噴射ノズルとして、特に、内燃機関の燃料噴射弁は、必要量の燃料を正確に噴射することが望まれており、そのためには、燃料噴射弁の特性、すなわち、ニードルリフト量と燃料噴射率との関係が正確に把握されていなければならない。この関係は噴孔の内側面取り等の僅かな形状の違いによっても変化するものであるために、この関係を正確に推定することは困難である。それにより、燃料噴射弁の型式毎に、及び、必要に応じて同型式であっても燃料噴射弁毎に、特性を実測することが必要となる。
【０００３】
このための噴射ノズル特性測定装置は、各ニードルリフト量に対しての燃料噴射率、すなわち、噴射燃料流量を流量計により測定するものである。この噴出燃料流量は燃料圧力によって変化するものであるために、測定中において燃料噴射弁へ常に一定圧力の燃料が供給されるようにしなければならない。そのために、燃料噴射弁へ燃料を供給するためのリザーバタンクを設けて、リザーバタンク内の燃料圧力を電動ポンプにより加圧すると共に、リザーバタンクに接続された圧力発生シリンダによってリザーバタンク内の燃料圧力を微調整することにより、リザーバタンク内を一定圧力に維持することが提案されている（例えば、特許文献１又は２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第２７４８６７３号公報
【特許文献２】特許第２８１９８８５号公報
【特許文献３】特開平０５−１８０１２１号公報
【特許文献４】特開平０８−１２１２８７号公報
【特許文献５】特開平１１−０４４２４７号公報
【特許文献６】特開２００２−３２７６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の背景技術において、噴射ノズル特性を測定する間に、電動ポンプは間欠的に燃料を吐出し、このような燃料吐出によってリザーバタンク内の燃料圧力は変動する。この圧力変動を抑制してリザーバタンク内の燃料圧力を一定に維持するためには、圧力発生シリンダのピストンを非常に素早く繰り返し往復運動させなければならない。しかしながら、このようなピストン制御は困難であり、実際には、リザーバタンク内の燃料圧力が一定に維持されていない可能性がある。こうして、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が一定でなければ、正確な噴射ノズル特性を測定することはできない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、測定中において常に一定圧力の液体が噴射ノズルへ供給されるようにして、噴射ノズルのニードルリフト量に対する噴出液体流量を正確に実測することができる噴射ノズル特性測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による請求項１に記載の噴射ノズル特性測定装置は、噴射ノズルにおけるニードルリフト量に対する噴出液体流量を測定するための噴射ノズル特性測定装置であって、前記噴射ノズルへ液体を供給するための液体供給経路と、前記液体供給経路内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記噴出液体流量を検出するための流量検出手段と、前記圧力検出手段の出力に基づき前記液体供給経路内の圧力が一定となるように、前記流量検出手段によってニードルリフト量に対する噴出液体流量を測定している間において前記液体供給経路内へ必要量の液体を連続的に圧送可能な連続圧送手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による請求項２に記載の噴射ノズル特性測定装置は、請求項１に記載の噴射ノズル特性測定装置において、前記連続圧送手段はシリンダ機構であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による請求項３に記載の噴射ノズル特性測定装置は、請求項２に記載の噴射ノズル特性測定装置において、前記シリンダ機構のピストンは電気モータにより駆動され、前記電気モータのインバータ制御により前記ピストンの位置が制御されて必要量の液体を前記液体供給経路へ連続的に圧送することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による請求項４に記載の噴射ノズル特性測定装置は、請求項１に記載の噴射ノズル特性測定装置において、前記噴射ノズルへ供給される液体の圧力をさらに一定とするために前記液体供給経路には圧力微調整手段が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による請求項５に記載の噴射ノズル特性測定装置は、請求項４に記載の噴射ノズル特性測定装置において、前記圧力検出手段は、前記液体供給経路の前記圧力微調整手段より上流側に配置され、前記圧力微調整手段は、前記流体供給経路の前記圧力微調整手段より下流側に配置されたもう一つの圧力検出手段の出力に基づき液体の圧力を微調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による請求項１に記載の噴射ノズル特性測定装置によれば、連続圧送手段が、圧力検出手段の出力に基づき液体供給経路内の圧力が一定となるように、流量検出手段によってニードルリフト量に対する噴出液体流量を測定している間において液体供給経路内へ必要量の液体を連続的に圧送可能であるために、間欠的な液体圧送のように液体供給経路内の圧力を変動させることはなく、測定中において液体供給経路内の圧力を一定に維持することができる。それにより、測定中において常に一定圧力の液体が噴射ノズルへ供給され、噴射ノズルのニードルリフト量に対する噴出液体流量を正確に実測することができる。
【００１３】
また、本発明による請求項２に記載の噴射ノズル特性測定装置によれば、請求項１に記載の噴射ノズル特性測定装置において、連続圧送手段はシリンダ機構であるために、連続圧送手段を簡単な構成とすることができる。
【００１４】
また、本発明による請求項３に記載の噴射ノズル特性測定装置によれば、請求項２に記載の噴射ノズル特性測定装置において、シリンダ機構のピストンは電気モータにより駆動され、電気モータのインバータ制御によりピストンの位置が制御されて必要量の液体を液体供給経路へ連続的に圧送するようになっており、シリンダ機構とされた連続圧送手段の連続的な液体圧送制御を簡単に実現することができる。
【００１５】
また、本発明による請求項４に記載の噴射ノズル特性測定装置によれば、請求項１に記載の噴射ノズル特性測定装置において、噴射ノズルへ供給される液体の圧力をさらに一定とするために液体供給経路には圧力微調整手段が設けられている。それにより、測定中において常に一定圧力の液体が噴射ノズルへ供給され、噴射ノズルのニードルリフト量に対する噴出液体流量をさらに正確に実測することができる。
【００１６】
また、本発明による請求項５に記載の噴射ノズル特性測定装置によれば、請求項４に記載の噴射ノズル特性測定装置において、圧力検出手段は、液体供給経路の圧力微調整手段より上流側に配置され、圧力微調整手段は、流体供給経路の圧力微調整手段より下流側に配置されたもう一つの圧力検出手段の出力に基づき液体の圧力を微調整する。それにより、連続圧送手段は液体供給経路の自身近くの液体圧力に基づき必要量の液体を正確に連続的に圧送することができ、また、圧力微調整手段は噴射ノズルへ流入する直前の液体圧力に基づき圧力の正確な微調整が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明による噴射ノズル特性測定装置の概略構成図である。同図において、１は特性が測定される噴射ノズル２を取り付ける取付部であり、３は取付部１へ取り付けられた噴射ノズル２へ特性測定に使用される液体を供給するための液体供給経路である。この液体は、噴射ノズル２によって実際的な噴射が意図された液体とすることが好ましく、噴射ノズル２が内燃機関の燃料噴射弁の場合には、この内燃機関の燃料を使用することが好ましい。もちろん、得られた噴射ノズル特性を実際的な噴射が意図された液体の場合へ正確に補正可能であれば、それ以外の液体を使用しても良い。
【００１８】
４は液体供給経路３へ液体を供給するための連続圧送手段である。本実施形態においては、連続圧送手段としてシリンダ機構４が使用され、シリンダ機構４の吐出口４ａと液体供給経路３とが接続されている。シリンダ機構４の吸入口４ｂは吸入経路５を介して液体タンク６へ接続されている。吸入経路５には、液体タンク６からシリンダ機構４への液体流れのみを許容する逆止弁５ａが配置されている。
【００１９】
液体供給経路３におけるシリンダ機構４の直下流側には、噴射ノズル２への液体流れのみを許容する逆止弁３ａが配置されている。また、この逆止弁３ａの直下流側において、液体供給経路３と液体タンク６とはリリーフ弁７ａを有するリリーフ経路７によって接続されている。リリーフ弁７ａは液体供給経路３内において意図されていない高い所定圧力で開弁するものであり、それにより、何らかの要因によってシリンダ機構４からの液体の圧送量が過剰となった時にも液体供給経路３内の液体圧力が異常に高まることを防止することができる。
【００２０】
液体供給経路３におけるリリーフ経路７の下流側には、圧力微調整手段としてのサーボ弁８が配置されている。サーボ弁８からの戻し経路８ａは液体タンク６へ通じている。液体供給経路３におけるサーボ弁８の下流側には、流量検出手段としての流量計９が配置されている。また、液体供給経路３におけるサーボ弁８の上流側及び下流側には、それぞれ、液体の圧力検出手段としての第一圧力計１０及び第二圧力計１１が配置されている。
【００２１】
例えば、内燃機関の燃料噴射弁において、正確な燃料噴射量制御のためには、燃料噴射弁の正確な特性、すなわち、ニードルリフト量に対する燃料噴射率を把握していなければならない。この特性は、燃料噴射弁の型式毎に異なるのは当然であるが、同じ型式であっても燃料噴射弁毎に異なることがあり、本噴射ノズル特性測定装置は、特性の把握が必要な実際の燃料噴射弁を部分的に使用して実際に液体を噴出させることにより、この燃料噴射弁の特性を測定するものである。
【００２２】
取付部１には、噴射ノズル２として、例えば、実際の燃料噴射弁における本体先端部分２ａとニードル弁２ｂとが取り付けられる。本体先端部分２ａには、噴孔２ｃと、ニードル弁２ｂのシート部２ｄと、噴孔２ｃへ通じる燃料通路２ｅとが設けられている。このような本体先端部分２ａを取付部本体１ａに形成された環状螺合部１ｂの内側に配置し、押え部材１ｃを環状螺合部１ｂに螺合させる。それにより、本体先端部分２ａの肩部を利用して押え部材１ｃにより本体先端部２ａを取付部本体１ａに固定する。この固定によって、本体先端部分２ａの燃料通路２ｅは、液体供給経路３に接続された取付部本体１ａの液体経路１ｄと連通する。
【００２３】
ニードル弁２ｂは、第一作動装置１２の操作ロッド１２ａの先端と接触している。操作ロッド１２ａの基端側（噴孔２ｃ側の先端側とは反対側）は、円盤状の歪測定部１２ｂを有する接続部１２ｃを介して、ボールネジ構造の作動機構１２ｄへ接続されている。１２ｅは作動機構１２ｄの電気モータである。１２ｆは電気モータ１２ｅのための電源である。ニードル弁２ｂの開弁時において、液体の流入によりニードル弁２ｂは第一作動装置の操作ロッド１２ａの先端と接触しながら離れることなく下方へ移動する。ニードル弁２ｂの閉弁時においては、操作ロッド１２ａはニードル弁２ｂを押しながら上昇する。
【００２４】
一方、シリンダ機構４のピストン４ｃも同様なボールネジ構造を有する第二作動装置１３へ接続される。１３ａは第二作動装置１３の電気モータであり、１３ｂは電気モータ１３ａのための電源である。１４はサーボ弁８のサーボ制御装置であり、１５は第一作動装置１２及び第二作動装置１３の各電源１２ｆ及び１３ｂを制御するための制御装置である。制御装置１５は流量計９の出力集計も担当する。
【００２５】
制御装置１５によって第一作動装置１２の電源１２ｆをインバータ制御することにより、電気モータ１２ｅはボールネジ機構１２ｄを介してニードル弁２ｂを所望リフト量（ニードル弁の閉弁位置からの変位量）に正確に位置させることができる。ニードル弁２ｂの各リフト量に対して流量計９によって通過流量を測定すれば、これが噴射ノズル２の特性、すなわち、ニードルリフト量に対する噴出液体流量となる。
【００２６】
この測定を正確なものとするためには、各噴出液体流量を測定する間において、一定圧力の液体が常に噴射ノズル２へ供給されなければならない。例えば、間欠的な吐出を繰り返す通常のポンプによって液体が液体供給経路３へ供給されると、液体供給経路３内の液体圧力はポンプの間欠的な吐出によって変動するために、一定圧力の液体を噴射ノズル２へ供給することができない。
【００２７】
これに対して、本実施形態では、比較的大きな容量を有するシリンダ機構４によって液体供給経路３への連続的な液体の供給が可能となるために、液体供給経路３内の液体圧力を一定に維持することができる。具体的には、噴射ノズル２の特性を測定している間において、液体供給経路３内の液体圧力は、噴射ノズル２からの実際の液体噴出によって、そのままでは低下してしまうが、第一圧力計１０によって燃料供給経路３のシリンダ機構近傍の圧力を監視し、この圧力を予め定めた設定圧力に維持するように、必要量の液体、すなわち、噴射ノズル２から噴出された液体量（もちろん、ニードルリフト量毎に異なる量である）をシリンダ機構４から連続的に圧送する。この連続的な液体圧送は、第二作動装置１３のボールネジ機構を介してシリンダ機構４のピストン４ｃ位置を制御することにより実施され、そのためには、制御装置１５によって、第二作動装置１３の電気モータ１３ａの電源１３ｂをインバータ制御する。このように、噴射ノズル２から噴出されたと同時に同量の液体をシリンダ機構４から液体供給経路３へ圧送するようにして、液体供給経路３内の液体圧力を変動させることなく一定に維持している。
【００２８】
本実施形態では、噴射ノズル２へ供給される液体の圧力をさらに一定とするために、燃料供給経路３に配置されたサーボ弁８によって液体圧力を微調整している。具体的には、サーボ制御装置１４が、第二圧力計１１により噴射ノズル２の直上流側における燃料供給経路３内の液体圧力を監視し、この圧力が設定圧力となるようにサーボ弁８を制御し、不必要な液体量を戻し経路８ａを介して液体タンク６へ戻すようにしている。こうして、さらに正確に噴射ノズル特性を測定することができる。
【００２９】
サーボ弁８によっては、液体圧力を昇圧することはできないために、サーボ弁８より上流側の液体圧力が設定圧力を下回らないようになっていることが好ましい。そのためには、第一圧力センサ１０により検出される液体圧力が設定圧力を僅かに上回るように、制御装置１５によってシリンダ機構４を制御するようにしても良い。
【００３０】
図２の実線は、本噴射ノズル特性測定装置を使用し、第一作動装置１２によってニードル弁２ｂが所定速度で開弁された時、すなわち、ニードルリフト量が徐々に増加する時の噴射ノズル２より噴出する液体の流量変化を示すグラフである。こうして得られた流量変化は、本噴射ノズル特性測定装置によれば、測定中において常に設定圧力の液体が噴射ノズル２へ供給されているために圧力変化を含まない正確なものである。また、図２の点線は、ニードル弁２ｂの各リフト量において、ニードル弁２ｂが液体圧力により受けるリフト力であり、第一作動装置１２の操作ロッド１２ａの基端側に取り付けられた歪測定部１２ｂがリフト力によって変形することにより測定される。
【００３１】
こうして、例えば、実際の燃料噴射弁の正確な特性が得られれば、必要な特性が得られるように噴孔の内側面取りを再加工したり、噴孔径を変更したり、又は、噴孔の直上流側の燃料溜形状を変更したりすることができる。また、多気筒内燃機関において、同じ特性を有する燃料噴射弁を選択して各気筒に配置するようにすることも可能である。
【００３２】
ところで、本実施形態において、第一圧力計１０を省略し、第二圧力計１１の出力に基づき設定圧力を維持するようにシリンダ機構４を制御するようにしても良い。また、サーボ弁８を省略し、シリンダ機構４だけによって燃料供給通路３内の液体圧力を設定圧力に維持することも可能である。流量計９は任意の位置に配置可能であり、例えば、噴射ノズル２のから噴出した後の液体流量を測定するようにしても良い。但し、戻し経路８ａを有するサーボ弁８が設けられている時には、流量計９をサーボ弁８の上流側に配置させることはできない。また、噴射ノズル２から噴射された液体を液体タンク６へ戻すようにすることも可能である。
【００３３】
本実施形態において、連続圧送手段はシリンダ機構４としたが、これは本発明を限定するものではなく、液体供給経路３内の圧力が一定となるように、測定中において液体供給経路内へ必要量の液体を連続的に圧送可能なものであれば、例えば、ピストンのように直線運動ではなく、回転運動により液体を圧送する機構としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による噴射ノズル特性測定装置の概略図である。
【図２】本発明による噴射ノズル特性測定装置を使用して得られる噴射ノズル特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１…取付部
２…噴射ノズル
３…液体供給経路
４…シリンダ機構
８…サーボ弁
９…流量計
１０…第一圧力計
１１…第二圧力計
１２…第一作動装置
１２ｅ…電気モータ
１３…第二作動装置
１３ａ…電気モータ
【図１】
2005256772.tif 000003
【図２】
2005256772.tif 000004