JP4951328B2

JP4951328B2 - エンジンオイル漏れ試験システム及び方法

Info

Publication number: JP4951328B2
Application number: JP2006339971A
Authority: JP
Inventors: ブレント・シー・ランキン; ヘザー・ダブリュ・トーマス; チャック・ホーク
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2026-12-18
Also published as: JP2007183261A

Description

本発明は、エンジンの製造及び試験方法に関し、詳しくは、生産ライン上にあるエンジンに対して試験を行ってオイル漏れを検出するシステム及び方法に関する。

エンジンの製造中において、各種のオイルシールのいずれかがオイル漏れを起こしているかどうかを判別するために、組み立てられたエンジンを試験することは望ましいことである。このオイル漏れは、エンジンの組み立てミス、損傷したシール、或いは、シール表面の汚れが原因で起こり得る。しかし、エンジンの製造効率の点からも求められるような、迅速に実行できるエンジンの漏れ試験方法の開発は、近年のエンジンの構造が原因で困難であることが分かっている。

効果的な漏れ試験方法を開発する際に遭遇する問題点は、加圧空気が加えられる箇所がエンジンには非常に多く、また、加圧されたエンジンから空気が流出する場所の数が加圧空気が加えられる箇所と同様に多数あることである。空気は、インテークマニホールド、エキゾーストマニホールド、エンジンオイル充填部、及び、ヘッドカバーに形成された１つ或いはそれ以上のポートに加えられる。また、空気は、加圧されたエンジンのインテークマニホールド、エキゾーストマニホールド、及び、排気ガス再循環（EGR）バルブから漏出する。

従来、オイル漏れ試験は、手作業によって行われてきており、エンジンの生産ラインにいる従業者が手を使ってエンジンにフローリークテスターを接続し、該フローリークテスターがオイル路から流出する空気の量を測定していた。該空気の流量が所定の限度レベルよりも高い場合、アラームが鳴り、エンジンは修理場所に送られて検査を受ける。エンジンは従業者の手によって漏れ試験を受けている際に完全にシールされた状態ではないので、空気がピストンリングを通って燃焼室に流れ込み、開いた排気弁及び吸気弁との両方から流出する。ピストンリングを通る空気の量は、不可能ではないにしても制御が困難な変動要因に依存する。この変動要因は、例えば、ピストン及びピストンリングに付いているオイルの量、エンジンが生産ライン上に配置された時間の長さ、及びクランクシャフトの向きである。

上記の制御不可能な要因が原因で、従業者の手による漏れ試験方法では、ピストンリングを通り過ぎる空気（以降、“ブローバイ”と称することにする）の量と、該ブローバイの量が不安定に変化すること、とを補うために、アラームが鳴り始める限度レベルを高く設定する必要がある。オイル漏れの多くはその量がブローバイよりも少ないので、手作業によって行われる漏れ試験方法では少量のオイル漏れを多く検出することができない。

従って、エンジンのオイル漏れを正確に且つ確実に検出する方法及びシステムが当業界では求められている。

本発明は、エンジンのオイル漏れを検出するためにエンジンを試験する方法を提供することを課題とする。更に、本発明は、起こり得るオイル漏れを検出するためにエンジンを加圧する方法であって、EGRバルブに生じる特有の空気漏れを補うために相殺される圧力を供給する工程を含む方法を提供することを課題とする。

本発明によると、エンジンは加圧空気で充填される一方で、EGRバルブの吸気側には加圧空気が供給されて、EGRバルブに生じる特有の空気漏れを相殺即ち補償する。エンジンが加圧されると、エンジンへの加圧空気の供給は打ち切られて、エンジン内における圧力降下が所定期間だけ測定又は監視される。測定された圧力降下は、エンジンから漏れる空気の流量を決定するために使用される。エンジン内における圧力降下が所定の限度レベルを超えているとき、それは、オイル漏れを起こすエンジンオイルシールの存在を示す。

また、本発明は、起こり得るオイル漏れを検出するためにエンジンを試験する方法及びシステムを提供する。該システムは自動化されており、該方法は、エンジン生産工程を中断させることなく、エンジンの生産ライン上で実行される。

更に本発明によると、漏れ試験ユニット及びEGR補償ユニットが提供される。漏れ試験ユニットはエンジンの加圧を制御し、加圧されたエンジン内の空気圧の低下を検知するために用いられている。この空気圧の低下は、起こり得るオイルシールにおけるオイル漏れを示す。EGR補償ユニットは、EGRバルブに流れる空気の流量を監視するために用いられ、欠陥が生じている可能性のあるEGRバルブの存在を示す流量で空気がEGRバルブから漏れているか否かを判断するように動作することができる。

本発明の上記特徴及び更なる特徴は添付の図面を参照すれば明白となる。

図１〜図３を参照すると、エンジン１０は、鋳造されたエンジンブロック１２と、クランクケース１４と、吸気ベース１６と、一対のエキゾーストマニホールド１８と、第１及び第２のヘッドカバー２０、２２と、EGRバルブ２４と、を備えている。

EGRバルブ２４は、排気ガスがエンジン１０の１つ或いはそれ以上のシリンダの排気部から吸気ベース１６を経由してインテークマニホールド（図示せず）に戻されることを可能にし、該排気ガスが新鮮な空気と混合されることによって、エンジンの効率を改善する。EGRバルブ２４は、エンジン１０の排気部と連通している排気側と、EGRポート（EGR吸気ポート）２６を介してインテークマニホールドと連通している吸気側と、を有している。EGRポート２６は、図２に示されるように、吸気ベース１６の上面に形成されている。

第１のヘッドカバー２０はオイル供給チューブ２８を備えており、第２のヘッドカバー２２は、ブリーザーポートと称されることもあるポート（ヘッドカバーポート）３０を備えている。

吸気ベース１６はインテークマニホールド（図示せず）から、新鮮な空気と、再循環した排気ガスと、を受け取り、混合気を各シリンダに送り込む。吸気ベース１６は、連設された吸気通路３１を備えており、各吸気通路３１は特定のシリンダに繋がっている。

各エキゾーストマニホールド１８は、エンジン１０の対応する側部にあるシリンダから排気ガスを受け取る。また、各エキゾーストマニホールド１８は、排気ポート３２を備えており、該排気ポート３２は、車両の排気システム（図示せず）に接続されており、排気ガスは該排気ポート３２を通過する。

エンジン１０において上記の構造は当業界では比較的周知の従来の構造であり、エンジン１０のこの構造は本発明を形成するものではない。更に、本発明のエンジンオイル漏れ試験システム及び方法は、本書に記載されたエンジンの構造に限定して適用されるものではなく、本書開示のエンジンの構造は例示的なものにすぎない。当業者であれば、本書に記載された本発明の原理に基づいて、本発明のシステム及び方法を他のエンジン構造に容易に適用できることは明白である。

エンジン１０は、オイルシールを複数備えている。該オイルシールは、クランクケース１４内に溜められておりエンジン１０内全体（即ちオイルシステム）に配分されるエンジンオイルがエンジン１０から漏出することを防止する。これらのオイルシールは、１つ又はそれ以上の数のシールであり、該シールは、エンジンブロック１２及びクランクケース１４内に設置され、また、ヘッドカバー２０、２２とエンジンブロック１２との間に設置されている。試験ステーションは、オイルシールにおけるオイル漏れを検出するために該オイルシールを試験する。この試験は、エンジン１０を加圧して、１つ又はそれ以上のエンジンオイルシールにおけるオイル漏れを示す空気漏れを検出するために、該加圧されたエンジンを監視することによって行われる。

図１〜図３を参照すると、加圧装置の一部が試験されるエンジン１０とともに概略的に示されている。この加圧装置は、（後述する）漏れ試験ステーション１５０に組み込まれていることが好ましい。加圧装置は、複数の圧力コネクタ、即ち、複数の空気圧コネクタを備えている。該圧力コネクタは、エンジン１０の対応する部分にシール係合して、エンジン１０内に加圧空気を導入してオイルシステムとエンジン１０の吸気通路及び排気通路とを加圧するために使用される。

圧力コネクタは、１対のエキゾーストマニホールドシールヘッドユニット４０と、エンジンオイル供給チューブシールヘッドユニット４２と、ヘッドカバーポートシールヘッドユニット４４と、インジェクターベースシールヘッドユニット４５と、によって構成されている。以下の説明から明らかなように、インジェクターベースシールヘッドユニット４５は、個々の吸気通路３１に対応する圧力コネクタと、EGRポート２６に対応する圧力コネクタと、を備えている。吸気通路３１に対応する圧力コネクタ及びEGRポート２６に対応する圧力コネクタは、共に、インジェクタベースシールヘッドユニット４５に設けられているが、説明の便宜上、吸気通路３１に対応する圧力コネクタは吸気シールヘッドユニットによって構成されており、EGRポート２６に対する圧力コネクタはEGRポートシールヘッドユニットによって構成されているものとする。

エキゾーストマニホールドシールヘッドユニット４０は、エキゾーストマニホールド１８とシール係合するようになされており、エンジンオイル供給チューブシールヘッドユニット４２は、オイル供給チューブ２８とシール係合するようになされており、ヘッドカバーポートシールヘッドユニット４４は、ヘッドカバーポート（ブリーザーポート）３０とシール係合するようになされており、インジェクタベースシールヘッドユニット４６は、吸気ベース１６に形成されている吸気通路３１とシール係合するようになされており、EGRポートシールヘッドユニット４８は、吸気ベース１６に形成されているEGRポート２６とシール係合するようになされている。

後述するが、シールヘッドユニット４０、４２、４４、４５はそれぞれ対応する機械部品に設けられ、エンジン１０に向かう方向に移動したりエンジン１０から離れる方向に移動可能である。従って、シールヘッドユニット４０、４２、４４、４５は、通常、漏れ試験の各工程同士の間の期間中、比較的後退した位置にあり、漏れ試験の各工程中においては、延出位置に移動してエンジン１０の対応する機械部品にシール係合する。該シール係合の直後に、加圧空気源から加圧空気がシールヘッドユニット４０、４２、４４、４６を介しエンジン１０内に導入される。

詳しくは、加圧空気は、オイル供給チューブ２８と、エキゾーストマニホールドの排気ポート３２と、吸気通路３１と、ヘッドカバーポート３０と、を介してエンジン１０内に導入される。オイル供給チューブ２８と、エキゾーストマニホールドの排気ポート３２と、吸気通路３１と、ヘッドカバーポート３０とを以降、エンジン１０を加圧するために使用されるエンジン加圧ポートと称することとする。加圧空気は、また、EGRポート２６及びEGRポートシールヘッドユニット４８を介してEGRバルブ２４に供給される。以下の説明から明らかなように、EGRポート２６を介して供給される加圧空気は、EGRバルブ２４に特有の空気漏れの発生を相殺即ち補償するために使用され、該加圧空気の使用によって、エンジンオイル漏れ試験方法において問題の原因である空気漏れが生じるEGRバルブ２４の影響を除外する。図４を参照すると、加圧システムの概略が示されている。プラント設備から供給される空気は、通常、約７kg/cm²と約８kg/cm²との間の圧力を有しており、ボリュームブースタに供給される。ボリュームブースタのオリフィスは、電子式圧力レギュレータによって電子的に制御されて、所定の低圧力の出力即ち試験用空気を提供する。好適な実施例において、質量流量計及びリークテスタは約0.2kg/cm²の空気を提供する。所定圧力の空気は、EGRポート２６を通過する空気の流れを監視する質量流量計を介してEGRポート２６に供給される。また、所定圧力の加圧空気は、リークテスタを介してエンジン加圧ポートに供給される。当業者には明らかであるように、リークテスタは、エンジン１０が加圧されると、エンジン１０内の圧力降下を検知又は測定することによって、加圧されたエンジン１０からの空気漏れを監視する。リークテスタとして適宜なものは、日本国の東京のコスモ・インストゥルメンツ社（Cosmo Instruments Co.,Ltd.）が販売するモデル番号LS-1842のリークテスタである。

詳しくは、所定圧力の空気は、エキゾーストマニホールド圧力コネクタ４０、エンジンオイル供給チューブ圧力コネクタ４２と、ヘッドカバーポート圧力コネクタ４４と、吸気圧力コネクタ４６と、によってエンジン加圧ポートを通ってエンジン１０内に導入される。導入された空気は、エンジン１０のオイルシステムと吸気通路及び排気通路とを加圧する。該排気通路内の加圧空気は、EGRバルブ２４の排気側に充填される。しかし、EGRバルブ２４は、流体漏れのない部材ではなく、通常は空気漏れを起こす部材である。EGRバルブ２４から漏れる空気は、起こり得るオイル漏れを示す流量の空気がエンジン１０から漏出しているか否かの判断を難しくさせるオイルシステム内の“ノイズ”即ち要因となっている。しかし、本発明において、前述のように、加圧空気は、吸気ベース１６に形成されたEGRポート２６を介してEGRバルブ２４の吸気側にも供給される。EGRポート２６を介してEGRバルブ２４に供給された加圧空気は、EGRバルブ２４で生じる空気漏れを補償することによって、後述するように、エンジンオイルシールがオイル漏れを起こすか否かを判断することを可能にする。

図５を参照すると、漏れ試験の手順を構成する各工程が示されている。最初、圧力コネクタをエンジンにシール係合させる（ステップ１００）。次いで、充填工程（ステップ１１０）において、加圧空気を圧力コネクタを介してエンジンに供給して該エンジンを加圧空気で充填する。充填工程において、加圧空気をエンジン加圧ポートとEGRポート２６とに供給する。好適な実施例において、エンジン加圧ポートに供給された空気の圧力とEGRポート２６に供給された空気の圧力とは等しい。

EGRポート２６に供給される空気の圧力を所望の圧力に維持するのに要する流量を充填工程の際に決定し、該流量を質量流量計でゼロで示される基準流量として使用する。質量流量計は、後に行われる工程の際、この基準流量であるゼロを維持する。オイルシステムを充填し、且つ、EGRバルブ２４における流量をゼロに調整してEGRバルブ２４からの空気漏れを補償することによって、オイルシステム内で“ノイズ”源となるEGRバルブの影響を除外する。このEGRバルブの“ノイズ”をオイルシステムから除去することによって、リークテスタは、後述から明らかとなるように、後の監視工程（ステップ１３０）において、エンジン内の圧力降下／エンジンから漏出する空気を正確に検知することができる。

その後、平衡工程（ステップ１２０）において、加圧空気をエンジン加圧ポートを介してエンジン１０に供給することは最早行わない。しかし、この平衡工程で決められた流量の加圧空気をEGRポート２６には流し続けてEGRバルブ２４内の所定の圧力を維持し、これによって、EGRバルブ２４における空気漏れを補償する。所定期間の経過後、エンジン１０内の圧力、即ち、エンジン１０内の空気圧は、エンジン１０からの空気漏れを確認するために該エンジンをその後監視できるように、平衡状態即ち均等化されていると考えられる。

平衡工程の後、リークテスタは、所定期間（検出サイクル）だけエンジンを監視してエンジン内の圧力降下を検知即ち測定し、それによって、もしエンジンが空気漏れを起こしている場合であれば、その空気の流量を決定する（ステップ１３０）。エンジンから漏出する空気の流量と相関関係にある測定された圧力降下が所定の限度レベル外であれば（ステップ１４０）、エンジンがオイル漏れを起こす可能性があると判断し、エンジンを製造ラインから除去して更に評価を行う（ステップ１７０）。圧力降下／エンジンから漏出した空気の流量が所定の限度レベル内であれば、製造ライン上のエンジンをそのまま通過させて更なる組み付け作業を行う（ステップ１６０）。

図６を参照すると、漏れ試験ステーション１５０の制御システムの概略が示されている。制御システムは、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）５０と、RFリーダ５２と、センサ及び遠隔入／出力装置５４と、EGR補償ユニット６０と、漏れ試験ユニット６２と、アクチュエータ６４と、ロボット６６と、を備えている。

RFリーダ５２は、RF制御盤５６と、RFアンテナ５８と、を備えている。センサ５４は、漏れ試験ステーションの入口におけるパレット／エンジンの存在を検出するセンサと、漏れ試験ステーション内の試験場所におけるパレット／エンジンの存在を検出するセンサと、漏れ試験ステーションを安全に稼働させるための各種センサ及びインターロックと、を備えている。

PLC５０は、RFリーダ５２の作動を制御し、RFリーダ５２（即ち、RF制御盤５６及びRFアンテナ５８）及びセンサ５４から情報を受け取り、所望の動作プログラムを開始させ、EGR補償ユニット６０及び漏れ試験ユニット６２等の漏れ試験ステーション１５０の構成部を制御して、後述するようにエンジンのオイル漏れ試験を自動的に行う。PLCのプログラムは、EGR補償ユニット６０及び漏れ試験ユニット６２の動作だけでなく、既述のシールヘッドユニット（即ち、エンジンオイル供給チューブシールヘッドユニット４２、ヘッドカバーポートシールヘッドユニット４４、インジェクタベースシールヘッドユニット４５）を移動させてそれぞれ対応するエンジン１０に形成されたポートにシール係合させるアクチュエータ６４、及び、既述のシールヘッドユニット（即ち、エキゾーストマニホールドシールヘッドユニット４０）を運搬するロボット６６等の漏れ試験ステーション１５０の可動部品の動作をも制御する。

図７を参照すると、漏れ試験ステーションの空気圧システムの概略が示されている。上記の漏れ試験ユニット６２及びEGR補償ユニット６０に加えて、空気圧システムは、急速充填バルブ６８と、圧力レギュレータ７０、７２と、を備えている。急速充填バルブ６８は、プラントから空気を受け取り、漏れ試験ユニット６２の制御の下で、所定の低い圧力で多量の空気をエンジン加圧ポートに出力して、エンジン１０内に導入させる。

同様に、漏れ試験ユニット６２は、圧力レギュレータ７２から低い圧力の空気を受け取り、該低圧力の空気をエンジン加圧ポートに供給する。好ましくは、急速充填バルブ６８及び漏れ試験ユニット６２の出力部は、エキゾーストマニホールドシールヘッドユニット４０と、エンジンオイル供給チューブシールヘッドユニット４２と、ヘッドカバーポートシールヘッドユニット４４と、吸気シールヘッドユニット４６と、に流体連通しており、これらのシールヘッドユニットにそれぞれ対応するエンジン加圧ポートに加圧空気を供給する。更に、急速充填バルブ６８を介してエンジン加圧ポートに供給された空気の圧力は、漏れ試験ユニット６２を介してエンジン加圧ポートに供給された空気の圧力と同じであり、後述から明らかとなるが、急速充填バルブ６８は、エンジン１０を加圧空気で急速に充満させる役割を担い、その後漏れ試験ユニット６２は加圧されたエンジンからの空気漏れを監視する役割を担う。

同様に、EGR補償ユニット６０は、圧力レギュレータ７０から低い圧力の空気を受け取り、この低圧空気をEGR吸気ポート２６にEGRポートシールヘッドユニット４８に供給する。EGR補償ユニット６０を介してEGR吸気ポート２６に供給された空気の圧力は、急速充填バルブ６８及び漏れ試験ユニット６２によってエンジン加圧ポートに供給された空気の圧力と同じであり、後述するように、EGR補償ユニット６０は、EGRバルブ２４からの空気の漏出を相殺即ち補償することによって、エンジンオイル漏れを正確に検出することができる。

図８〜図１０を参照すると、エンジンオイル漏れ試験ステーション１５０が組み込まれた生産ラインの一部の概略が示されている。生産ラインは、試験ステーション１５０内を通過するように延びている搬送ベルト１０２を備えている。パレット１１上には、一部が組み立てられた状態の複数のエンジン１０の各々が配置されており、搬送ベルト１０２は、該複数のエンジン１０を試験ステーション１５０に向かって輸送する。搬送ベルト１０２は、また、後述するように、オイル漏れ試験の結果次第で、試験を受けたエンジンに対して更なる組み立て作業を行うか或いは修理作業を行うために該エンジンを試験ステーションから遠ざけるように輸送する。

図８及び図９並びに図１１のフローチャートを参照すると、漏れ試験ステーション１５０は、エンジンの生産ラインと一体化しているか又は組み込まれており、完全に自動化されたステーションである。エンジン１０は、エンジンパレット１１上に配置されており、漏れ試験ステーションを通り過ぎるように動く搬送ベルト１０２とともに移動する。試験を受けるエンジン１０が載せられているパレット１１は搬送ベルト１０２で試験ステーションの入口に到達する。エンジン１０及びパレット１１が試験ステーション１５０の入口にて検出されたとき、PLCプログラムが動作を開始してRF制御盤５６に出力を送り、エンジンパレットRF読み取りサイクルを開始させて、パレット１１の側部に位置するRFデータ保管タグ（図示せず）からエンジンのシリアルナンバーを読み取る。RFタグ上にある情報はRFアンテナ５８によって読み取られてRF制御盤５６に読み込まれる。エンジンのデータはPLC５０に移されて、PLC５０はエンジンのシリアルナンバーを復号してエンジンの型の種類を特定する（ステップ２００）。PLC５０は、エンジンの型の種類と、PLCメモリ内或いはその他の場所に保管されたエンジンの型に関するルックアップテーブルにおける情報と、を比較して、この型の種類が有効であることを確認する（ステップ２０２）。このエンジンの型の種類がPLCルックアップテーブルに存在しない場合、PLC５０は、エンジンを除去する必要があることを示すアラーム出力を発して（ステップ２０４）、自動化された試験のサイクルを停止する。エンジンの型の種類がPLCルックアップテーブルに存在する場合、PLC５０は、そのエンジンの型の種類用の所定の試験プログラムを選択してロードし、ロボット６６及びアクチュエータ６４の以降の動作だけでなく、漏れ試験ユニット６２及びEGR補償ユニット６０の以降の動作を制御する（ステップ２０６）。

例えば、所定の試験プログラムは、様々なエンジンの型の種類に応じて変更可能である。このプログラム変更は、（エンジンの型の違いから生じるオイルシステムの内部容積の違いに対応するために）エンジンに加圧流体を充填する所定時間を変更することと、エキゾーストマニホールドシールヘッドユニット４０をエキゾーストマニホールド１８に正しく取り付けるため且つ（異なるエキゾーストマニホールドの形状、即ち、後述する図１０に示されるエキゾーストマニホールドの形状にも対応するために）ロボット６６の動作を変更することと、によって可能となる。エンジンの型の種類を表示或いは入力する方法としては、他の方法も採用でき、例えば、バーコードスキャナ或いはそれに等しい光学的な方法等を採用してもよく、また、所定の試験プログラムは、エンジンの組み立てラインが取り扱うエンジンの型の数がわずか１つ或いは限られた数しかない場合、デフォルトプログラム又はユーザーが選択したプログラムでもよい。

エンジンの型の番号が有効な場合（即ち、その番号が型に対応するルックアップテーブルにある場合）、PLCプログラムは、エンジン１０及びパレット１１を開放して試験ステーション１５０内に移動させる。エンジン１０及びパレット１１は、試験ステーションの入口から、試験ステーション１５０内にある作業場所に移動する。エンジンが作業場所にて検出されると、PLCプログラムは、圧力コネクタを、即ち、シールヘッドユニットをエンジンに係合させる（ステップ２０８）。

詳しくは、PLCプログラムは、最初、適当なアクチュエータ６４を起動させることによって、インジェクタベースシールヘッドユニット４５を吸気ベース１６まで前進させる。吸気ベース１６のEGRポート（EGRポート開口）２６及び吸気通路（吸気ポート）３１は、それぞれ、対応するアクチュエータ６４が作動すると、インジェクタベースシールヘッドユニット４５から成る圧力コネクタによってシールされる。前述の通り、吸気通路３１に接続される複数の圧力コネクタは、インジェクタベースシールヘッドユニット４５内に設けられていることが好ましい空気圧回路によって、互いに空気圧が伝達されるように接続されている。その一方で、EGRポート２６に接続される圧力コネクタは、吸気通路３１に接続される複数の圧力コネクタから流体が伝達されないように隔絶されている。エンジンオイル供給チューブシールヘッドユニット４２は、対応するアクチュエータ６４が作動することによって、前進してオイル供給チューブ２８をシールする。PLCプログラムは、次いで、適当なアクチュエータ６４を起動させてヘッドカバーポートシールヘッドユニット４４を前進させてヘッドカバーポート３０をシールする。

PLCプログラムは、エキゾーストマニホールドシールロボット６６にロボットサイクル開始信号を送る。その際、ロボット６６は、前進してエキゾーストマニホールドシールヘッドユニット４０を移動させてエキゾーストマニホールド１８（排気ポート３２）にシール係合させる。この時点で、空気を大気中に漏出させる可能性のあるエンジン１０の開口は全てシールされ、PLCプログラムは、漏れ試験ユニット６２に開始信号を送る。

その後、充填工程（ステップ２１０）を開始させることによって、漏れ試験ユニット６２は急速充填バルブ６８を起動させて所定の圧力で多量の空気を提供して、漏れ試験を受けるエンジン１０を該空気で短時間で充満させる。急速充填バルブ６８の出力空気配管はエンジン加圧ポート用のシールヘッドユニットの全て（即ち、エキゾーストマニホールドシールヘッドユニット４０、吸気シールヘッドユニット４６、エンジンオイル供給チューブシールヘッドユニット４２、ブリーザポートシールヘッドユニット４４）に接続されている。この空気圧系統の構成によって、エンジンのオイルシステムを急速に且つ均等に加圧することができる。急速充填バルブは、所定時間だけオン状態であり、その後、オフ状態となる。一方で、漏れ試験ユニット６２は、漏れ試験の充填サイクルの期間中、所定の空気圧を所定の充填時間だけエンジン１０に供給し続ける。

漏れ試験ユニット６２の充填サイクル期間中における所定の時間において、PLCプログラムは、EGRバルブ２４の吸気側を通って漏出する空気の流量を測定しEGR補償ユニット６０の内側にある空気質量流量計の目盛りをゼロに調整するために、EGR補償ユニット６０に開始信号を送る。EGRバルブ２４の吸気側に供給された空気は、漏れ試験ユニット６２がバルブ２４が接続されたエンジン１０を経由してEGRバルブ２４の排気側に供給した空気と等しい圧力を有しており、また、多量である。

EGR補償ユニット６０内の流量の測定値がゼロに調整された後で、漏れ試験ユニット６２が充填サイクルを終了させたとき（即ち、所定時間の経過後）、漏れ試験ユニット６２は、エンジン加圧ポートを介して行われるエンジンへの加圧空気の供給を中止する。また、漏れ試験ユニット６２は、エンジン内の空気圧が均等即ち平衡状態になるようにするために所定時間だけ休止する。この間、EGR補償ユニット６０からEGRバルブ２４への加圧空気の流入は維持される（ステップ２１２）。

平衡工程の後、漏れ試験ユニット６２は所定期間だけエンジン内部の圧力を監視して、エンジン内部に閉じこめられた空気の圧力の変化を検出する（以降、検出サイクルと呼ぶ）。検出サイクルにおける空気圧の変化（降下）は、漏れ試験ユニット６２によって、所定のアラーム限度レベルと比較される。空気圧の変化が所定のアラーム限度レベルを越えた場合、漏れ試験ユニット６２は、PLC５０にアラーム信号を送る。同時に（即ち、EGR補償ユニット６０が空気質量流量計の目盛りをゼロに調整するゼロ信号をPLC５０から受け取った後）、EGR補償ユニット６０からの空気の流量は、空気質量流量計によって、測定及び監視され、所定の上方のアラーム限度レベル及び所定の下方のアラーム限度レベルと比較される（ステップ２１４）。EGR補償ユニット６０からの空気の流量が（ゼロ調整後の）試験中においてアラーム限度レベルを越えている場合、EGR補償ユニット６０からPLC５０にアラーム出力が送られる。詳しくは、EGR補償ユニット６０を通る空気の流量が所定の上方のアラーム限度レベル及び所定の下方のアラーム限度レベルよりも高い流量であることは、EGRバルブ２４内に問題が生じていることと符合しており、また、エンジンに対して更なる組み立て作業を行うために該エンジンを製造ライン上を通過させる前に、更なる検査を行うことに対する正当性を示すものである。

PLC５０は、EGR補償ユニット６０及び漏れ試験ユニット６２から試験結果を受け取る（ステップ２１６）。良好でない試験結果が出た場合（即ち、上記の複数あるアラーム限度レベルのうちの一つが越えられた場合）、PLCプログラムは、ロボット６６及びアクチュエータ６４を作動させることによって、シールヘッドユニットを元の位置まで戻して、パレット修理ピンセットの出力を行い、パレット１１に修理ピンを設置する（良好でない試験結果が発生したことを示す）（ステップ２１８）。EGR補償ユニット６０及び漏れ試験ユニット６２からの試験結果が上記の複数あるアラーム限度レベルを超えなかった場合（即ち、試験結果が“良”である場合）、PLC５０は、全てのシールヘッドユニットを元の位置に戻す。試験結果が“良”である場合、パレット修理ピンは設置されない（ステップ２２０）。

PLC５０は、（パレットRFタグによって事前に読み取られ）一時的に保管されたエンジンのシリアルナンバーを検索して、該シリアルナンバーとEGR補償ユニット６０及び漏れ試験ユニット６２からの試験結果のデータとを合わせる。合わせられたエンジンのシリアルナンバーと試験結果のデータとは、PLCプログラムによって所定のフォーマットにコンパイルされてプリンタ８０とデータ保管システム８２（図６）とに伝送される。そしてエンジンは、試験ステーション１５０から開放され、PLCプログラムは、初期状態即ち開始時点の状態に戻り、他のエンジンを受け取り該エンジンに対する試験に備える。

本発明のエンジンオイル漏れ試験方法及びシステムは、数多くの異なるエンジンに使用でき、また、エンジンの組み立てにおいて各種異なる段階で使用可能である。例えば、図１０は、別のエンジン１０’を示しており、該エンジン１０’には、漏れ試験が開始する前にエキゾーストマニホールド延長部材１８aが組み付けられている。エンジンの製造の観点から、漏れ試験を行う前に、この延長部材１８aを設置することが望ましい。図示された延長部材１８aは、酸素センサ等のセンサを収容する開口ポートを備えている。開口ポートから空気が漏れることを防止するために、変更が施されたエキゾーストマニホールドシールヘッドユニット４０aが提供されており、該ユニット４０aは、開口ポートに嵌入されるプラグ４０aと、延長部材１８aの開口端部とシール係合する圧力接続部４０a’’と、を備えている。該圧力接続部４０a’’を介して、加圧空気はエキゾーストマニホールド１８内に導入される。本発明の方法及びシステムを用いて、延長部材１８aを有するエンジン１０’のRFタグ／エンジンのシリアルナンバーが漏れ試験ステーションの入口にて検出される場合、ロボット６６は、エキゾーストマニホールドシールヘッドユニット４０を、変更が施されたエキゾーストマニホールドシールヘッドユニット４０aに交換することが好ましく、また、所定の動作プログラムは、ロボット６６を起動させて、上述のように、ヘッドユニット４０aを適宜に配置して延長部材１８aにシール係合させる。

従って、上記の漏れ試験ステーション及び方法によって、一部が製造されたエンジンのオイル漏れ試験を自動で行うことができる。エンジンを検出してからエンジンを開放するまでの時間である全体の試験時間は、ほんの約20〜30秒しかない。（漏れを検出する）実際の加圧工程及び試験工程は約12〜17秒で行われる。従って、漏れ試験ステーションは生産ラインを組み込むことができ、漏れ試験方法は、生産ラインの速度を落とすことなく、各エンジンに対して実行可能である。更に、エンジン内で圧力は比較的に低いので（即ち、約0.20kg/cm²）、エンジンに加圧空気を充填する時間も比較的短く、オイルシールに掛かる圧力は、該オイルシールに掛かる圧力の限度レベルである定格レベルよりも低い。

エンジン及び加圧装置の概略的な前面図。エンジン及び加圧装置の一部の概略的な平面図。エンジン及び加圧装置の一部の概略的な側面図。本発明に係わるエンジン加圧・監視システムの概略図。本発明の方法を構成する工程の詳細に示すフローチャート。漏れ試験ステーションの制御システムの概略図。漏れ試験ステーションの空気圧接続部の概略図。漏れ試験を行う前の漏れ試験ステーション及びエンジンを概略的に示した図。漏れ試験中における上記漏れ試験ステーションに類似した漏れ試験ステーション及びエンジンを概略的に示した図。エキゾーストマニホールドが固定された状態のエンジン用のアダプタを備える図９に示されたような漏れ試験ステーションを概略的に示した図。本発明に係わる漏れ試験方法を構成する工程を示すフローチャート。

符合の説明

１０エンジン
３２排気ポート
３１吸気通路

Claims

オイル漏れを起こすオイルシールを検出するためにエンジンに対して圧力試験を行う方法であって、
前記エンジンの排気ポートと吸気通路とオイル供給チューブとヘッドカバーのポートとを含むエンジン加圧ポートを加圧空気源に接続するステップと、
EGRバルブのEGR吸気ポートを前記加圧空気源にシール接続するステップと、
前記エンジン内に加圧空気を充填して前記エンジンのオイルシステム内の圧力を所定の圧力にするステップと、
前記EGR吸気ポートに加圧空気を供給するステップと、
前記オイルシステムの圧力を前記所定の圧力にした後、前記EGR吸気ポートに加圧空気を供給し続けて前記EGRバルブにて特有に起こる空気漏れを補償しながら、前記オイルシステム内の圧力を所定の期間だけ監視して前記オイルシステム内の圧力降下を検出するステップと、
１つ以上のオイルシールにおけるオイル漏れを示す流量で空気が前記エンジンから漏出しているか否かを判別するために、前記検出された圧力降下を利用するステップと、
から成る方法。
オイル漏れを起こすオイルシールを検出するためにエンジンに対して圧力試験を行う方法であって、
前記エンジンの排気ポートと吸気通路とオイル供給チューブとヘッドカバーのポートとを含むエンジン加圧ポートを加圧空気源に接続するステップと、
EGRバルブの吸気側部を前記加圧空気源にシール接続するステップと、
前記エンジン加圧ポートを介して前記エンジンのオイルシステム内に所定の圧力の加圧空気を充填するステップと、
前記EGRバルブの前記吸気側部に加圧空気を供給することによって、前記EGRバルブに特有に起こる空気漏れを補償するステップと、
前記オイルシステム内の圧力が所定の圧力になった後、前記エンジン加圧ポートへの加圧空気の供給を中止し、前記EGRバルブの前記吸気側部への前記加圧空気の供給を継続させ、前記エンジン内の圧力を所定の期間だけ監視して前記エンジン内の圧力降下を測定するステップと、
１つ以上のオイルシールにおけるオイル漏れを示す流量で空気が前記エンジンから漏出しているか否かを判別するために、前記測定した圧力降下を利用するステップと、
から成る方法。
起こり得るオイル漏れを検出するためにエンジンを試験するエンジンオイル漏れ試験ステーションであって、
前記エンジンは、吸気ベースと、エキゾーストマニホールドと、吸気側部を有するEGRバルブと、ヘッドカバーと、から成り、前記ヘッドカバーは、オイル供給チューブ及び少なくとも１つのポートを備えており、前記エンジンオイル漏れ試験ステーションは、
前記試験を開始させるように動作可能なコントローラと、
複数のシールヘッドユニットと、
漏れ試験ユニットと、
EGR補償ユニットと、
前記複数のシールヘッドユニットのうちの少なくともいくつかに対応するアクチュエータと、
を備えており、
前記アクチュエータは、前記コントローラによる制御下で動作して前記少なくともいくつかのシールヘッドユニットを移動させて前記エンジンの対応する部分にシール係合させたり、前記少なくともいくつかのシールヘッドユニットを移動させて前記エンジンの対応する部分とのシール係合から開放させ、
前記複数のシールヘッドユニットは、前記試験が開始する際に、前記エンジンの対応する部分をシールして、前記吸気ベースと前記エキゾーストマニホールドと前記オイル供給チューブと前記ポートと前記EGRバルブの前記吸気側部とを介して前記エンジン内に加圧空気を導入し、
前記漏れ試験ユニットは、前記エンジン内の圧力の変化を検知するように動作可能であり、
前記EGR補償ユニットは、前記試験中に前記EGRバルブから漏出する空気を補償するために、前記EGRバルブの吸気側部に加圧空気を供給し続けるように動作可能であるエンジンオイル漏れ試験ステーション。
前記エンジンオイル漏れ試験ステーションは、更に、前記複数のシールヘッドユニットのうちの少なくとも１つに対応する少なくとも１つのロボットから成り、前記少なくとも１つのロボットは、前記コントローラによる制御下で動作して前記少なくとも１つのシールヘッドユニットを移動させて前記エンジンの対応する部分にシール係合させたり、前記少なくとも１つのシールヘッドを移動させて前記エンジンの対応する部分とのシール係合から開放する請求項３に記載のエンジンオイル漏れ試験ステーション。
前記エンジンオイル漏れ試験ステーションは、更に、前記吸気ベースと前記エキゾーストマニホールドと前記エンジンオイル供給チューブと前記ポートとのうちの１つ以上を介して前記エンジン内に加圧空気を導入するように動作可能な急速充填バルブから成る請求項３に記載のエンジンオイル漏れ試験ステーション。
前記コントローラは、前記エンジンの型の種類に基づく所定の制御プログラムを開始させて、前記エンジンの型の種類は前記コントローラに自動的に伝えられる請求項３に記載のエンジンオイル漏れ試験ステーション。
前記エンジンオイル漏れ試験ステーションは、更に、前記エンジンの型の種類を検知する手段から成り、前記コントローラは、前記エンジンの型の種類を利用して、前記エンジンの型の種類用に設計された所定の制御プログラムを複数の所定のプログラムから選択する請求項６に記載のエンジンオイル漏れ試験ステーション。
前記エンジンオイル漏れ試験ステーションは、更に、急速充填バルブを備えており、前記急速充填バルブは、前記吸気ベースと前記エキゾーストマニホールドと前記オイル供給チューブと前記ポートとのそれぞれを介して前記エンジン内に加圧空気を導入するように動作可能である請求項３に記載のエンジンオイル漏れ試験ステーション。
前記エンジンオイル漏れ試験ステーションは、更に、前記複数のシールヘッドユニットのうちの少なくともいくつかに対応するアクチュエータから成り、前記アクチュエータは、前記コントローラによる制御下で動作して前記少なくともいくつかのシールヘッドユニットを移動させて前記エンジンの対応する部分にシール係合させたり、前記少なくともいくつかのシールヘッドユニットを移動させて前記エンジンの対応する部分とのシール係合から開放させる請求項８に記載のエンジンオイル漏れ試験ステーション。
前記エンジンオイル漏れ試験ステーションは、更に、前記複数のシールヘッドユニットのうちの少なくとも１つに対応する少なくとも１つのロボットから成り、前記少なくとも１つのロボットは、前記コントローラによる制御下で動作して前記少なくとも１つのシールヘッドユニットを移動させて前記エンジンの対応する部分にシール係合させたり、前記少なくとも１つのシールヘッドユニットを移動させて前記エンジンの対応する部分とのシール係合から開放させる請求項９に記載のエンジンオイル漏れ試験ステーション。
起こり得るオイル漏れを検出するためにエンジンを試験する方法であって、前記エンジンは、吸気ベースと、エキゾーストマニホールドと、吸気側部を有するEGRバルブと、ヘッドカバーと、から成り、前記ヘッドカバーは、オイル供給チューブと、少なくとも１つのポートと、を備えており、前記方法は、
試験を受ける前記エンジンの型の種類に基づいて、複数の制御プログラムから１つの制御プログラムを選択するステップと、
前記選択された制御プログラムを開始するステップと、
前記吸気ベースと前記エキゾーストマニホールドと前記オイル供給チューブと前記ポートと前記EGRバルブの前記吸気側部とのそれぞれに加圧空気源をシール接続するステップと、
前記吸気ベースと前記エキゾーストマニホールドと前記オイル供給チューブと前記ポートとのうちの少なくとも１つを介して加圧空気を前記エンジン内に導入することによって前記エンジンを加圧するステップと、
前記EGRバルブの前記吸気側部に加圧空気を供給するステップと、
前記エンジンが加圧された後、前記EGRバルブの前記吸気側部に加圧空気を供給し続けて前記EGRバルブにおける空気漏れを補償しながら、前記エンジン内の圧力を所定の期間だけ監視して前記エンジン内の圧力降下を検出するステップと、
前記エンジンがオイル漏れを起こす可能性があるか否かを判別するために、前記検出された圧力降下を利用するステップと、
から成る方法。
前記方法は、更に、前記エンジン内の圧力を監視している間、前記EGRバルブの吸気側に供給される前記加圧空気の流量を測定するステップと、
前記EGRバルブが適切に機能しているか否かを判別するために、前記測定された流量を利用するステップと、
から成る請求項１１に記載の方法。
前記１つの制御プログラムを選択するステップは、前記エンジンの型の種類を決定するステップを含んでおり、前記エンジンの型の種類を決定することによって前記エンジンの型の種類のデータはデータ保管装置に保管されて、前記エンジンの型の種類の決定は、前記データ保管装置にあるエンジンの型の種類のデータにアクセスすることによって行われる請求項１１に記載の方法。