JP2005098772A - エンジンアセンブリリークテスト合否判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンアセンブリとして構成される被テスト体に対して、正確な判定結果を得ることが可能なリークテストの合否判定方法を提供する。
【解決手段】テスト品と同型の合格品エンジンアセンブリ１を用いて、ブリーザチューブ接続口２１からの供給エア流量Ｆａと、インテークマニホールド４に連なるスロットルボディ５及びエキゾーストマニホールド５の各開口３ａ、５ａからの排出エア合計流量（Ｆｂ＋Ｆｃ）との流量差ｋが平衡状態に到達するまでの経時変化を測定し、この平衡状態時の流量差を含む流量差範囲内で、実際のオイル充填時に油漏れを生じない平衡状態時の最大流量差ｋＭＡＸを特定すると共に、経時変化中の流量差が平衡状態を開始する時点から所定時間経過するまでを監視時間として設定する。そして、テスト品での供給エア流量Ｆａ及び合計流量（Ｆｂ＋Ｆｃ）の流量差が、この監視時間中に亘って最大流量差ｋＭＡＸ以下を維持するか否かをリークテストの合否判定基準とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンアセンブリ、特に、スロットルボディをアセンブリ構成品とするエンジンアセンブリをリークテストする際の合否判定方法に関する。

自動車用エンジンは、シリンダブロック、ピストン、クランクシャフト等で構成され、これらの構成部品の接合部分には、油漏れ対策のため接合部分形状に適合した各種シール部材を装填するのが通例である。しかし、自動車エンジンは精密部品であり、各種構成部品の寸法誤差、組付け誤差や引け巣、ピンホールなどの構成上の欠陥から外部との間に隙間や通孔を生じることがある。このような構造的欠陥に起因する隙間や通孔は、エンジン本体内にオイルを充填して行う実機稼動の際に油漏れの要因となるため、出荷前の精査が重要となる。

この種のエンジン内の隙間や通孔の検査には、シリンダヘッドカバーの一部からエンジン本体内に、例えば、０．２ｋｇｆ/ｃｍ²程度の一定圧力のエアを注入し、リークテスタによりエア漏れを検出する方法が用いられる。

例えば特許文献１に示すものでは、シリンダヘッドカバーのブリーザチューブ接続口にリークテスト装置のホースを接続してエアを供給する際に、インテークマニホールド及びエキゾーストマニホールドの両端面からもエア供給を行うことによりこれらを密封し、この状態で、エア漏れに対応して変化するブリーザチューブ接続口からのエア流量をリークテスタにより検出する。

ところで、内部の隙間や通孔検査が重要であることは、自動車用エンジンにスロットルボディなどの付属接続品を取付けた状態で構成されるエンジンアセンブリにおいても同様である。特にスロットルボディに関しては、エンジン本体への吸入量を制御する部品であるという構造上の観点からも、また、エンジン組立ライン中の比較的後段の工程で取付けることが多いという工程上の観点からも、これを装着したエンジンアセンブリ構成に対して、上記のようなリークテストを行うのが作業効率上有利である。

この種のエンジンアセンブリに対して行うリークテスト方法として、例えば特許文献２に示すものがある。このものは、スロットルボディなどの構成部品が、充填オイルを想定しない非密封構造であるため、リークテストのエア供給時にエア通流路へのエア漏れが不可避であることを考慮し、最初に、スロットルバルブの回動支軸やその軸孔の間隙からのエア吹き抜け量を測定しておき、その後、これを除外して正味のエア漏れ量を確定する。
特開昭６１-１９６１３２号公報（第１図） 特開平７-４９２８６号公報（図２）

上記したように、エンジンアセンブリ内の隙間や通孔の有無を調べるため、リークテストにより行われる精査の位置付けは重要である。しかし、スロットルボディなどオイル充填を想定しない部品において、エア通流路によるエア吹き抜け量がノイズ要因などで変動することは、エア漏れ量の確定値の精度低下を招くことになる。これは、リークテストの信頼性を損なう原因となるため、特に望ましくなく、そのような変動を確実に防止することが必要である。

本発明は上記問題点に鑑み、エンジンアセンブリとして構成される被テスト体に対して、正確な判定結果を得ることが可能なリークテストの合否判定方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、オイル充填前のエンジン本体内にシリンダヘッドカバーの一部からエアを供給してエンジンアセンブリのリークテストを行う際の合否判定方法として、シリンダヘッドカバーからの供給エアを、エンジンアセンブリに連通するインテークマニホールド及びエキゾーストマニホールドの各開口から排出し、その供給エアの流量と、各開口からの排出エアの合計流量との両流量差を合否判定基準とするものである。

これによれば、ブリーザチューブ接続口に、例えば、流量計付きのチューブを接続し、ここから一定圧力でエアを供給したときに流量計で計測されるエア流量の計測値をＦａとするとき、インテークマニホールド及びエキゾーストマニホールドの各開口に、流量計付きのチューブを接続し、これらからエンジンアセンブリ内を巡回したエアを排出したときに各流量計で計測されるエア流量をそれぞれＦｂ、Ｆｃとする。

このとき、
Ｆａ＝Ｆｂ＋Ｆｃ ・・・（１）
が成立すると、上記式中の左辺と右辺との間で流量差が生じず、エンジンアセンブリ内でエア漏れがない理想的な状態であると判定できる。当然ながら、オイル充填時にもオイルリークのない合格品であると認定でき、これが本発明における原則となる。

ところで、上記した従来例のエンジンアセンブリ内を密閉する方法では、巡回するエアの流速が抑止されるのに対し、大気開放式の本方法では、装置構成が簡単になると共に、エア流速をある程度確保できるという利点がある。

即ち、エンジンアセンブリの構成を、例えばスロットルバルブに依るものとする場合、スロットルバルブの回動支軸やその軸孔の間隙に対するエア圧力が大幅に低下することになる。これにより、納品時にバルブ支軸に付着されている油脂（グリース）の表面張力以下までエア圧力が低下すると、従来、変動要因とされていたエア吹き抜け量を低減し、さらに、そのばらつきを抑制することができる。

エア吹き抜け量が存在すると、上記式（１）は成立しない。これは、この吹き抜け量が左辺Ｆａと右辺（Ｆｂ＋Ｆｃ）との間の流量差に相当するためである。このため、その低減及びばらつきの抑制は、上記両者間の流量差を安定化することに貢献し、この流量差を合否判定基準とする本発明に望ましい条件となる。即ち、このようなアセンブリ仕様を利用することにより、リークテストの精度向上が可能となるのである。

この場合、両流量差による合否判定基準の実際は、あらかじめ、テスト品と同型の合格品エンジンアセンブリを用いたときの供給エア流量Ｆａ及び排出エア合計流量（Ｆｂ＋Ｆｃ）の流量差が平衡状態に到達するまでの経時変化を測定し、平衡状態時の流量差を含む範囲内で流量差を段階的に変更し、各流量差のうち、実際のオイル充填時に油漏れを生じない平衡状態時の最大流量差を特定すると共に、経時変化中の流量差が平衡状態を開始する時点から所定時間経過するまでを監視時間として設定する。そして、実際にテスト品での供給エア流量Ｆａ及び排出エア合計流量（Ｆｂ＋Ｆｃ）の流量差が、その監視時間中に亘って特定した最大流量差以下を維持するか否かを合否判定基準とする。

これによれば、実際のオイル充填時に油漏れを生じない平衡状態時の最大流量差には、上記した納品時の付着油脂による抑止効果も組み入れられているため、合否判定の許容範囲の上限値に相当する最大流量差により、正確な合否判定を行うことができるのである。

しかも、実際の流量測定は、供給エア流量Ｆａ及び排出エア合計流量（Ｆｂ＋Ｆｃ）の流量差が平衡状態に達し、お互いに安定した監視時間内に限定して行えば良く、これにより正確なリークテストを良好な作業効率で行うことができる。

なお、既知の合格品で上記の流量差を段階的に変更するには、構成部品接合用の取付けボルトを弛緩するなどの方法を用いるのが良い。

本発明のリークテスト合否判定方法は、大気開放式であるため、装置構成が簡単になるだけでなく、エア流速をある程度確保できる。そして、アセンブリの一例たるスロットルバルブの回動支軸やその軸孔の間隙に対するエア圧力が大幅に低下し、特に、その低下の程度は、納品時にバルブ支軸に付着されている油脂の表面張力以下となる水準であるため、エア吹き抜けを発生せずにエア漏れ量の変動要因を確実に防止できる。したがって、リークテストの精度向上が実現する。

しかも、実際のリークテスト時の流量測定は、供給エア流量及び排出エア合計流量の流量差が平衡状態に達し、お互いに安定した監視時間内に限定して行えば良いため、リークテストの作業効率は良好である。

図１は、本発明によりリークテストの合否判定を行うエンジンアセンブリ１の略断面図である。エンジンアセンブリ１は、エンジン本体２とスロットルボディ３とにより構成される。本構成をさらに詳述すると、エンジン本体２には、左右側面にインテークマニホールド４とエキゾーストマニホールド５とが設けられ、延伸するインテークマニホールド４とスロットルボディ３との間にサージタンク６が介在している。

一方、エンジン本体２は、その外形をシリンダヘッドカバー７、シリンダヘッド８、シリンダブロック９、オイルパン１０等により形成し、その内部に、ピストン１１、クランクシャフト１２などの各種構成部品が取り付けられている。即ち、シリンダブロック９のスカート部１３内に回転可能に軸支されたクランクシャフト１２に、コンロッド１４を介してピストン１１が取り付けられる。このピストン１１は、シリンダブロック９のシリンダボア１５内を摺動自在に設けられる。シリンダヘッド８は、燃焼室１６と、この燃焼室１６に連通する吸気ポート１７及び排気ポート１８が設けられ、それぞれ図外のカムシャフトにより駆動される吸気弁１９及び排気弁２０により吸気ポート１７及び排気ポート１８がそれぞれ開閉する。さらに、吸気ポート１７はインテークマニホールド４と、排気ポート１８はエキゾーストマニホールド５と接続される。

そして、リークテストのために、シリンダヘッドカバー７のキャップ部分のブリーザチューブ接続口２１に、流量計２２を付属したゴム製チューブ（図示せず）を接続してエア供給路２３を確立する。エア供給路２３の実際は、エア源２４からのエア流量をレギュレータ２５で流量調整してブリーザチューブ接続口２１に供給するもので、流量計２２で供給エア流量Ｆａをモニタできる構成である。同じくリークテストのために、さらにエキゾーストマニホールド５の開口部５ａ及びスロットルボディ３の開口部３ａにそれぞれゴム製チューブ（図示せず）を接続してエア排出路２６ａ、２６ｂを確立する。両エア排出路２６ａ、２６ｂは、延長方向でエア排出路２６として合流し、排出路２６に付属した流量計２７により、エア排出路２６ａ、２６ｂを通流する排出エア流量Ｆｂ、Ｆｃの合計量（Ｆｂ＋Ｆｃ）をモニタできるように構成されている。

スロットルボディ３をアセンブリとして構成した図１のエンジンアセンブリ１に対するリークテストに際しては、吸気弁１９及び排気弁２０やスロットルバルブ２８などをすべて開弁した状態で、エア源２４からのエア流量をレギュレータ２５で調整し、例えば０．２ｋｇｆ/ｃｍ²程度の圧縮エアをエア供給路２３からブリーザチューブ接続口２１経由で、エンジン本体２内に注入する。注入された圧縮エアは、シリンダヘッドカバー７の内部に流入し、オイル戻し穴２９を通過してシリンダブロック９のスカート部１３やオイルパン１０内に流入し、シリンダボア１５内のピストン１１の下部までを満たす。その一方で、インテークマニホールド４及びエキゾーストマニホールド５方向に分岐して流入し、特にインテークマニホールド４方向に流入する圧縮エアは、サージタンク６経由でスロットルボディ３に到達する。そして、エキゾーストマニホールド５の開口部５ａ及びスロットルボディ３の開口部３ａから排気され、エア排出路２６ａ、２６ｂ経由で、合流排出路２６から排出される。

このような状態において、エンジンアセンブリ１が隙間や通孔のない理想的な合格品である場合に、供給エア流量Ｆａと排出エア流量Ｆｂ、Ｆｃとは、
Ｆａ＝Ｆｂ＋Ｆｃ ・・・（１）
となる。このとき、流量計２２及び流量計２７で計測されるエア流量の経時変化を測定すると、図２（ａ）に示すように、供給エア流量と排気エア合計流量とが測定当初の乖離状態から次第に接近し、最終的に合致した平衡状態で推移することは明らかである。

しかしながら、一方で実用上の合格品は上記の究極の合格品を極める必要はない。特に、スロットルボディ５のようなアセンブリは、もともと充填オイルを想定しない非密封部品の構造ゆえに、スロットルバルブ２８の回動支軸２９やその軸孔の間隙からのエア吹き抜けは不可避である。そして、このエア吹き抜けが存在すると、被試験体のエンジンアセンブリ１が例え合格品であっても、供給エア流量と排気エア合計流量とが合致することなく、ある程度の乖離量ｋを保って平衡状態に至る。そのような状態の一例を図２（ｂ）に示す。したがって、合格品として許容範囲にある乖離量を特定することが重要であり、このためには、乖離量の要因たるエア吹き抜けが大きく変動しないことが望ましい。

ところで、特にスロットルボディ５のようなアセンブリは、エア供給路２３、エア排出路２６ａ、２６ｂ及び合流排出路２６を、ゴムチューブなどによるもので構成するため、大気開放状態のままであり、一定水準以上のエア流速を伴う。このため、流入する圧縮エアは、スロットルバルブの回動支軸やその軸孔の間隙に対するエア圧力が大幅に低下し、例えば納品時にバルブ支軸に付着されているグリースの表面張力以下の水準までエア圧力が低下すると、従来、変動要因とされていたエア吹き抜け量の発生が抑制され、安定的になる。そして、エア吹き抜け量の安定化は、上記した許容範囲の乖離量の精度向上要因になり得ると考えられる。

そこで、本発明では、あらかじめ、テスト品と同型の合格品エンジンアセンブリ１を用いたときの供給エア流量Ｆａ及び排出エア合計流量（Ｆｂ＋Ｆｃ）の流量差が平衡状態に到達するまでの経時変化を測定することにより、平衡状態での両流量間の乖離量、即ち、流量差を得る。そして、合格品エンジンアセンブリ１の構成部品接合用の取付けボルトの固定状態を段階的に弛緩するなどして、平衡状態における乖離流量差を段階的に変更し、各種の流量差を得る。そして、これらの流量差のうち、実際のオイル充填時に油漏れを生じない平衡状態時の最大流量差を特定し、また、経時変化中の流量差が平衡状態を開始する時点から所定時間経過するまでを監視時間として設定する。例えば図２（ａ）及び図２（ｂ）の場合は、この平衡状態開始時点を測定開始から約９０秒と設定できる。そして、実際のテスト品でのリークテストに際しては、供給エア流量Ｆａ及び排出エア合計流量（Ｆｂ＋Ｆｃ）の流量差が、平衡状態開始時点たる測定開始約９０秒から始まる監視時間中に亘って、上記の最大流量差以下を保って推移するものを合格品と判定し、それ以外を不良品と判定する。

なお、上記した許容範囲の乖離流量差として、実際のオイル充填時に油漏れを生じない平衡状態時の最大流量差をそのまま適用することは、許容範囲の限界点を用いることになり、実用上のリスクが高い。このため、許容範囲の乖離流量差としては、上記最大流量差ｋＭＡＸに安全率Ｓを乗じた、
ｋｓ＝ｋＭＡＸ/Ｓ
を実際の許容値として用いるのが良い。

なお、本形態において、流量計２２及び流量計２７の２個の流量計を設置し、流量計２７により、排出エア合計流量（Ｆｂ＋Ｆｃ）を直接測定するものとしたが、エア排出路２６ａ、２６ｂにそれぞれ別個に流量計を設置して、排出エア流量Ｆｂ、Ｆｃを個別に測定する構成としても良いことはもちろんである。

また、本形態中で記載した流量などの数値は本発明を限定するものでなく、流入する圧縮エアが所定の流速を伴ってエンジンアセンブリ内を通流する数値範囲内のものであれば本発明に適用可能であることは言うまでもない。

図１の装置構成において、流量計２２及び流量計２７として、ＳＭＣ株式会社製デジタルフロースイッチＰＦ２Ａを用いた。そして、合格品エンジンアセンブリ１内の構成部品接合用の取付けボルトの固定状態を段階的に弛緩することにより、上記の平衡状態における乖離流量差を、０〜０．８（Ｌ/分）まで段階的に変化させた。このとき、５０個の合格品エンジンアセンブリ１に対して、上記のリークテストを行ったところ、図４に示すように０．５（Ｌ/分）を境界として合格品の品数分布がばらつくようになった。

このため、安全係数を考慮して、この場合の許容乖離流量差ｋｓを０．５（Ｌ/分）に設定することにしたところ、この数値を用いたリークテスト合否判定が正確に行われることを確認できた。

本発明は、大気開放状態でチューブ接続することにより、装置構成を簡略にできるため、スロットルボディなどを付属したエンジンアセンブリ以外にも、種々の被試験体に対するリークテストに活用することができる。

エンジンアセンブリの略断面図 供給エア流量及び排気エア流量の経時変化を示すグラフ図 乖離流量差及び合格品品数の分布を示すグラフ図

符号の説明

１ エンジンアセンブリ
２ エンジン本体
３ スロットルボディ
３ａ 開口
４ インテークマニホールド
５ エキゾーストマニホールド
５ａ 開口
７ シリンダヘッドカバー
２１ ブリーザチューブ接続口
２２ ２７ 流量計
Ｆａ 供給エア流量
Ｆｂ 排出エア流量
Ｆｃ 排出エア流量

Claims (2)

1. オイル充填前のエンジン本体内にシリンダヘッドカバーの一部からエアを供給して行うエンジンアセンブリのリークテストの合否を判定する方法において、前記シリンダヘッドカバーからの供給エアを、前記エンジンアセンブリに連通するインテークマニホールド及びエキゾーストマニホールドの各開口から排出し、前記供給エアの流量と、前記各開口からの排出エアの合計流量との両流量差を合否判定基準とすることを特徴とするエンジンアセンブリリークテストの合否判定方法。
2. 請求項１に記載のエンジンアセンブリのリークテスト合否判定方法において、あらかじめ、テスト品と同型の合格品エンジンアセンブリを用いたときの前記供給エア流量及び前記合計流量の流量差が平衡状態に到達するまでの経時変化を測定し、該平衡状態時の流量差を含む流量差範囲内で、実際のオイル充填時に油漏れを生じない平衡状態時の最大流量差を特定すると共に、前記経時変化中の流量差が平衡状態を開始する時点から所定時間経過するまでを監視時間として設定し、前記合否判定基準として、前記テスト品での前記供給エア流量及び前記合計流量の流量差が、前記監視時間中に亘って前記最大流量差以下を維持するか否かを用いることを特徴とするエンジンアセンブリリークテストの合否判定方法。
   
   

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