JP4487893B2 - 燃料消費量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料消費量特性を測定する燃料消費量測定装置に関し、詳しくは、内燃機関からのリターン燃料の脈動による影響を受けることなく精度の高い燃料消費量測定を行えるようにする対策に係わる。

一般に、内燃機関の運転状態に応じた燃料消費量の特性を詳細に測定する上で、マスビューレット式の燃料消費量測定装置が用いられている。この燃料消費量測定装置は、燃料を貯留する燃料タンクと、この燃料タンクの出口に接続され、内燃機関に対し燃料を供給する燃料出口配管と、上記燃料タンク内に連通し、所定の流体物によって基準圧に保持されているサブタンクと、上記燃料タンク内の燃料と上記サブタンク内の流体物との比重差圧を測定する差圧測定手段とを備え、この差圧測定手段により測定された差圧に基づいて上記燃料タンク内の燃料の消費量を測定するようにしている。

また、このような差圧測定手段を、燃料噴射弁や流量制御弁などの検査対象物を出荷時などに液密検査する液密検査装置に適用したものも従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、検査対象物に供給される試験液を試験液貯留容器に貯留し、この試験液貯留容器の試験液を実際に使用される圧力と同圧のガスにより加圧し、そのときの検査対象物からの洩れ量を試験液貯留容器内の試験液の水頭（液面）とガス圧との差圧を測定することによって得るようにしている。
特開２００４−２７０５６２号公報

ところで、電子制御式の燃料噴射装置にあっては、燃料噴射装置により噴射されなかった燃料が内燃機関からのリターン燃料として戻されるため、燃料タンク内の燃料の消費量を正確に測定する上で、燃料消費量測定装置の燃料出口配管に対し内燃機関からのリターン燃料を戻すリターン燃料戻し管を接続する必要がある。

その場合、燃料消費量測定装置では、燃料タンク内の燃料を一度に使い切ってしまうようなエンジン回転数が高い内燃機関の運転状態であればその運転状態に応じた燃料消費量の特性を問題なく測定できるものの、エンジン回転数が低い内燃機関の運転状態（図２に斜線で示す領域での運転状態）であれば、その運転状態に応じた燃料消費量の特性が燃料タンク内の燃料を複数回に分けて使用することで測定されるため、リターン燃料の脈動が燃料タンク内で徐々に少なくなる燃料に伝播すると、差圧測定手段による燃料タンク内の燃料とサブタンク内の流体物との比重差圧の測定に影響を及ぼすおそれがある。これは、燃料タンク内の燃料量が少なくなると、リターン燃料の脈動が燃料タンク内の少ない燃料に伝播した際にその伝播による影響を少ない燃料では受け易いためと考えられる。

このとき、上記従来のもののように、試験液貯留容器の試験液を実際に使用される圧力と同圧のガスにより加圧していても、燃料タンク内の燃料が少なくなれば加圧するガスの圧力も低下することが否めず、リターン燃料の脈動が燃料タンク内の少ない燃料に伝播した際にその伝播による影響を同様に受け易いものとなる。

かかる点から、燃料タンク内の燃料が少なくなると、リターン燃料の脈動による影響を受けて測定値にバラツキが生じ、精度の高い燃料消費量測定を行うことができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、リターン燃料の脈動による影響を受けることなく燃料タンク内の少ない燃料であっても精度の高い燃料消費量測定を行うことができる燃料消費量測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、燃料消費量の特性を測定する燃料消費量測定装置であって、燃料を貯留する燃料タンクと、この燃料タンクの出口に接続され、内燃機関に対し燃料を供給する燃料出口配管と、この燃料出口配管に対し内燃機関からのリターン燃料を戻すリターン燃料戻し管と、上記燃料タンク内に連通し、所定の流体物によって基準圧に保持されているサブタンクと、上記燃料タンク内の燃料が複数回に分けて使用された場合に使用された燃料の量に応じて、燃料タンク内の燃料に対し印加する圧力を調整することでその燃料タンク内の燃料の圧力を常時所定圧に保持する圧力保持手段と、上記燃料タンク内の燃料と上記サブタンク内の流体物との比重差圧を測定する差圧測定手段とを備え、この差圧測定手段により測定された差圧に基づいて上記燃料タンク内の燃料の消費量を測定するようにしている。

この特定事項により、燃料タンク内の燃料の圧力は、圧力保持手段による圧力の印加によって常時所定圧に保持されているので、エンジン回転数が低い内燃機関の運転状態（図２に斜線で示す領域での運転状態）に応じた燃料消費量の特性を繰り返し測定する際に燃料タンク内の燃料が複数回に分けて使用されて徐々に少なくなってきても、燃料タンク内の燃料の圧力が低下することがなく、所定圧に保持されることになる。そのため、リターン燃料の脈動が燃料タンク内の少ない燃料に伝播しても、その伝播による影響を受け難くなり、差圧測定手段による燃料タンク内の燃料とサブタンク内の流体物との比重差圧の測定値にバラツキが生じることがなく、燃料タンク内の少ない燃料でも精度の高い燃料消費量測定を行うことが可能となる。
ここで、当該燃料消費量測定装置は、内燃機関の回転数が所定値よりも低い運転状態の燃料消費量の特性を測定するのに用いることが可能である。また、上記基準圧として、内燃機関からのリターン燃料の脈動による上記比重差圧の測定バラツキを抑制可能な圧力を採用することが可能である。

特に、圧力保持手段を特定するものとして、以下の構成が掲げられる。

つまり、圧力保持手段に、上記燃料タンク内の燃料が複数回に分けて使用された場合に使用された燃料の量に応じた圧力を燃料タンク内の燃料に印加する圧力印加手段と、この圧力印加手段により印加された燃料タンク内の燃料の圧力が所定圧を超えたときにその燃料タンク内の燃料の圧力をリークする圧力リーク手段とを設けている。

この特定事項により、燃料タンク内の燃料の圧力を迅速に所定圧に保持することが可能となる上、燃料タンク内の燃料の圧力が所定圧を超えたときの安全性を確保することが可能となる。

更に、圧力印加手段によって、サブタンク内の流体物にも圧力を印加して基準圧に保持するようにしている場合には、単一の圧力印加手段によって燃料タンク内の燃料とサブタンク内の流体物との双方に対し圧力が印加され、サブタンク内の所定の流体物を基準圧に保持する加圧手段を廃止して、装置の簡略化およびコストダウンを図ることが可能となる。

以上、要するに、燃料タンク内の燃料の圧力を常時所定圧に保持することで、燃料タンク内で少なくなった燃料の圧力を低下させることなく所定圧に保持してリターン燃料の脈動による影響を受け難くし、燃料タンク内の少ない燃料でも精度の高い燃料消費量測定を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係わる燃料消費量測定装置の概略構成図を示している。

図１に示すように、燃料消費量測定装置１は、燃料Ｇを貯留する燃料タンクとしてのビューレット１１と、このビューレット１１に接続され、内燃機関としてのエンジンＥに対し燃料クーラ２１を介して燃料Ｇを供給する燃料出口配管１２と、この燃料出口配管１２に接続され、エンジンＥからのリターン燃料を戻すリターン燃料戻し管１３と、上記ビューレット１１内に連通し、所定の流体物としてのシリコンオイルＳによって基準圧に保持されているサブタンク１４と、上記ビューレット１１内の燃料Ｇに対し圧力を印加してそのビューレット１１内の燃料Ｇの圧力を常時所定圧に保持する圧力保持手段１５と、上記ビューレット１１内の燃料Ｇと上記サブタンク１４内のシリコンオイルＳとの比重差圧を測定する差圧測定手段としての差圧センサ１６とを備えている。そして、この燃料消費量測定装置１では、差圧センサ１６により測定された差圧に基づいて上記ビューレット１１内の燃料Ｇの消費量を測定するようにしている。この場合、ビューレット１１、サブタンク１４および差圧センサ１６は、燃料消費量測定装置１の本体ケーシング１０内に収容されている。

また、燃料消費量測定装置１は、ビューレット１１内にその下端より燃料Ｇを充填する燃料充填管１７が接続されている。この燃料充填管１７の上流端は、燃料貯留源に接続されている。そして、燃料充填管１７の下流端には、その管路を開閉する電磁弁１７ａが設けられている。

ここで、燃料消費量測定装置１の各構成要件について詳細に説明する。

ビューレット１１は、略円筒形状を呈し、略１０００ｍｌの燃料Ｇが貯留されるようになっている。このビューレット１１の上端面は上方に開口している。

燃料出口配管１２は、ビューレット１１の最下端に開口する出口１１ａに上流端が接続されている。この燃料出口配管１２からの燃料Ｇは、燃料クーラ２１により冷却されて調温されてからエンジンＥに供給されるようになっている。

リターン燃料戻し管１３は、エンジンＥの燃料噴射装置により噴射されなかったエンジンＥからのリターン燃料を燃料出口配管１２に戻すためのものであって、その下流端が燃料クーラ２１よりも上流側に位置する燃料出口配管１２の途中に接続されている。

サブタンク１４は、直径が略３ｍｍの細い円管状物よりなり、その上端面がビューレット１１の上端面と同じ高さ位置で上方に開口している。この場合、サブタンク１４内にシリコンオイルＳを貯留したが、劣化せずに品質が安定し易い流体であればなんでもよい。

圧力保持手段１５は、ビューレット１１内の燃料Ｇおよびサブタンク１４内のシリコンオイルＳに対しそれぞれ背圧を作用させるようにそのビューレット１１の上端面およびサブタンク１４の上端面と連通する背圧空間１５ａを有している。また、圧力保持手段１５は、ビューレット１１内の燃料Ｇに圧力を印加する圧力印加手段１５ｂと、この圧力印加手段１５ｂにより印加されたビューレット１１内の燃料Ｇの圧力が所定圧（例えば２０ＫＰａ）を超えたときにそのビューレット１１内の燃料Ｇの圧力をリークする圧力リーク手段１５ｃとを備えている。

圧力印加手段１５ｂは、背圧空間１５ａに対し加圧エアＡを供給する加圧エア供給管１５ｄを備えている。この加圧エア供給管１５ｄの上流端は、不純物を９９．９９９％含まない純粋エアＡを提供する工場エア供給源に接続されている一方、下流端が上記背圧空間１５ａに接続されている。また、加圧エア供給管１５ｄは、工場エア供給源からの純粋エアＡを２０ＫＰａに加圧するレギュレータ１５ｅと、このレギュレータ１５ｅの下流側において加圧エア供給管１５ｄの開度を調整する第１電磁弁１５ｆとを備えている。そして、工場エア供給源からの純粋エアをレギュレータ１５ｅにより２０ＫＰａに加圧し、ビューレット１１内の燃料Ｇの減少に伴って開放する第１電磁弁１５ｆにより背圧空間１５ａおよびビューレット１１内の燃料Ｇの油面までの空間を常時２０ＫＰａの加圧エアＡによって充満させるようにしている。この場合、圧力印加手段１５ｂは、ビューレット１１内の燃料Ｇおよびサブタンク１４内のシリコンオイルＳに対しそれぞれ背圧を作用させ、ビューレット１１内の燃料Ｇの圧力を常時２０ＫＰａの所定圧に、サブタンク１４内のシリコンオイルＳの圧力を常時２０ＫＰａの基準圧にそれぞれ保持している。

また、圧力リーク手段１５ｃは、背圧空間１５ａから加圧エアＡを排出する加圧エア排出管１５ｇを備えている。この加圧エア排出管１５ｇの上流端は、上記背圧空間１５ａに接続されている。この加圧エア排出管１５ｇは、背圧空間１５ａ内の加圧エアＡの背圧を加圧エア排出管１５ｇ内において検出する圧力センサ１５ｈと、この圧力センサ１５ｈの下流側において加圧エア排出管１５ｇの開度を調整する第２電磁弁１５ｉと、この第２電磁弁１５ｉの下流側において加圧エア排出管１５ｇ内の加圧エアＡの圧力（背圧）が２０ＫＰａを超えたときに開放するチェックバルブ１５ｊとを備えている。上記圧力センサ１５ｈの検出値はＣＰＵよりなる制御部１８に出力され、この制御部１８によって、上記第１電磁弁１５ｆおよび第２電磁弁１５ｉの開度調整が制御されるようになっている。そして、上記ビューレット１１内の燃料Ｇがなくなって燃料充填管１７からビューレット１１内に燃料Ｇが充填される際にビューレット１１内の燃料Ｇの減少に伴いその燃料Ｇの油面まで下方に充満していた加圧エアＡの圧力に抗して燃料Ｇが充填されるために上昇する加圧エアＡの背圧を圧力センサ１５ｈが検出すると、制御部１８からの指令により、第１電磁弁１５ｆの開度が全閉するように制御される一方、第２電磁弁１５ｉの開度が全開するように制御されてチェックバルブ１５ｊが開放し、加圧エアＡがキャニスタ１９を介して排出されるようになっている。

差圧センサ１６は、歪みゲージよりなり、ビューレット１１下端の燃料圧力検出部１１ｂと、この燃料圧力検出部１１ｂと対面するサブタンク１４下端のシリコンオイル圧力検出部１４ａとの間に設けられている。そして、互いに対面する燃料圧力検出部１１ｂとシリコンオイル圧力検出部１４ａとに挟まれた差圧センサ１６によって、ビューレット１１内の燃料Ｇとサブタンク１４内のシリコンオイルＳとの比重差圧が測定されるようになっている。

したがって、上記実施形態では、圧力保持手段１５のレギュレータ１５ｅによる圧力の印加によって、ビューレット１１内の燃料Ｇに対し背圧空間１５ａの背圧を作用させてそのビューレット１１内の燃料Ｇの圧力が常時２０ＫＰａの所定圧に保持されているので、エンジン回転数が低い内燃機関の運転状態（図２に斜線で示す領域での運転状態）に応じた燃料消費量の特性を繰り返し測定する際にビューレット１１内の燃料Ｇが複数回に分けて使用されて徐々に少なくなってきても、ビューレット１１内の燃料Ｇの減少に伴って開放する第１電磁弁１５ｆにより背圧空間１５ａおよびビューレット１１内の燃料Ｇの油面までの空間が２０ＫＰａの加圧エアＡによって迅速に充満されてビューレット１１内の燃料Ｇの圧力が低下することがなく、ビューレット１１内での燃料Ｇの残量に拘わらず燃料Ｇの圧力が所定圧（２０ＫＰａ）に常時保持されることになる。そのため、リターン燃料戻し管１３から戻されるリターン燃料の脈動がビューレット１１内の少ない燃料Ｇに伝播しても、その伝播による影響を受け難くなり、互いに対面する燃料圧力検出部１１ｂとシリコンオイル圧力検出部１４ａとに挟まれた差圧センサ１６によるビューレット１１内の燃料Ｇとサブタンク１４内のシリコンオイルＳとの比重差圧の測定にバラツキが生じることがなく、ビューレット１１内の少ない燃料Ｇでも精度の高い燃料消費量測定を行うことができる。

しかも、ビューレット１１内の燃料Ｇがなくなって燃料充填管１７からビューレット１１内に燃料Ｇが充填される際にビューレット１１内の燃料Ｇの減少に伴いその燃料Ｇの油面まで下方に充満していた加圧エアＡの圧力に抗して燃料Ｇが充填されるために上昇する加圧エアＡの背圧を圧力センサ１５ｈが検出すると、制御部１８からの指令により、第１電磁弁１５ｆの開度が全閉するように制御される一方、第２電磁弁１５ｉの開度が全開するように制御されてチェックバルブ１５ｊが開放し、加圧エアＡが排出されるようになっているので、ビューレット１１内の燃料Ｇの圧力が所定圧（２０ＫＰａ）を超えたときの燃料消費量測定装置１の安全性を確保することができる。

更に、圧力印加手段１５ｂによってビューレット１１内の燃料Ｇおよびサブタンク１４内のシリコンオイルＳに対しそれぞれ背圧を作用させて、ビューレット１１内の燃料Ｇの圧力を常時２０ＫＰａの所定圧に、サブタンク１４内のシリコンオイルＳの圧力を常時２０ＫＰａの基準圧にそれぞれ保持しているので、単一の圧力印加手段１５ｂによってビューレット１１内の燃料Ｇとサブタンク１４内のシリコンオイルＳとの双方に対し圧力が印加され、サブタンク１４内のシリコンオイルＳを基準圧に保持する加圧手段を設ける必要がなくなって、燃料消費量測定装置１の簡略化およびコストダウンを図ることができる。

本発明の実施形態に係る燃料消費量測定装置の概略構成図である。 エンジン回転数に対する燃料噴射量特性でのリターン燃料による測定時のバラツキが生じ易い領域を示す特性図である。

符号の説明

１ 燃料消費量測定装置
１１ ビューレット（燃料タンク）
１１ａ 出口
１２ 燃料出口配管
１３ リターン燃料戻し管
１４ サブタンク
１５ 圧力保持手段
１５ｂ 圧力印加手段
１５ｃ 圧力リーク手段
１６ 差圧センサ（差圧測定手段）
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｇ 燃料
Ｓ シリコンオイル（所定の流体物）

Claims (5)

1. 燃料消費量の特性を測定する燃料消費量測定装置であって、
   燃料を貯留する燃料タンクと、
   この燃料タンクの出口に接続され、内燃機関に対し燃料を供給する燃料出口配管と、
   この燃料出口配管に対し内燃機関からのリターン燃料を戻すリターン燃料戻し管と、
   上記燃料タンク内に連通し、所定の流体物によって基準圧に保持されているサブタンクと、
   上記燃料タンク内の燃料が複数回に分けて使用された場合に使用された燃料の量に応じて、燃料タンク内の燃料に対し印加する圧力を調整することでその燃料タンク内の燃料の圧力を常時所定圧に保持する圧力保持手段と、
   上記燃料タンク内の燃料と上記サブタンク内の流体物との比重差圧を測定する差圧測定手段と
   を備え、
   上記差圧測定手段により測定された差圧に基づいて上記燃料タンク内の燃料の消費量を測定するようにしたことを特徴とする燃料消費量測定装置。
2. 上記請求項１に記載の燃料消費量測定装置において、
   当該燃料消費量測定装置は、内燃機関の回転数が所定値よりも低い運転状態の燃料消費量の特性を測定するのに用いられることを特徴とする燃料消費量測定装置。
3. 上記請求項１または２に記載の燃料消費量測定装置において、
   上記基準圧は、内燃機関からのリターン燃料の脈動による上記比重差圧の測定バラツキを抑制可能な圧力であることを特徴とする燃料消費量測定装置。
4. 上記請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料消費量測定装置において、
   圧力保持手段は、上記燃料タンク内の燃料が複数回に分けて使用された場合に使用された燃料の量に応じた圧力を燃料タンク内の燃料に印加する圧力印加手段と、この圧力印加手段により印加された燃料タンク内の燃料の圧力が所定圧を超えたときにその燃料タンク内の燃料の圧力をリークする圧力リーク手段とを備えていることを特徴とする燃料消費量測定装置。
5. 上記請求項４に記載の燃料消費量測定装置において、
   圧力印加手段は、サブタンク内の流体物にも圧力を印加して基準圧に保持するようにしていることを特徴とする燃料消費量測定装置。

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