JP4059511B2 - 流量計測装置および流量計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体噴射弁が噴射する噴射流量を計測する流量計測装置および流量計測方法に関する。

流体噴射弁の噴射流量を計測する流量計測装置において、特許文献１に開示されているような歯車ポンプを用いて流量を計測することが考えられる。
特許文献１では、流路中に歯車ポンプを設置し、歯車ポンプの上流と下流との間に生じる圧力差により移動するピストンの位置を検出し、ピストンを基準位置に戻すように歯車ポンプの歯車をモータで回転させる。流路を流れる噴射流量が増えると、歯車ポンプの上流と下流との圧力差が大きくなるので、この圧力差を解消してピストンを基準位置に戻すために歯車の回転数が増加する。したがって、歯車ポンプの歯車の回転数に基づいて流量を計測することができる。

実公昭５１−３８７７７号公報

しかしながら、特許文献１のように歯車ポンプを用いて流量を計測する場合、歯車が回転するときに圧力脈動が生じるので、ピストンの位置が不安定になる。その結果、歯車の回転数に基づいて流量を計測する歯車ポンプを用いた流量計測装置では、計測する流量の精度に限界がある。
また、歯車ポンプを用いる流量計測装置は、流路を連続して流れる流体の単位時間あたりの流量計測には適しているが、例えば、内燃機関用の燃料噴射弁のように断続して噴射を繰り返す流体噴射弁の噴射流量を計測する場合、高精度に流量を計測することは困難である。

また、流量を計測するために流体噴射弁が噴射を開始し、歯車ポンプの上流と下流との間に生じる圧力差を検出してから、モータを駆動して歯車が圧力差を解消する回転数になるまでに応答遅れが生じる。したがって、この応答遅れの間に検出される歯車の回転数は、正確な流量を表していない。それ故、正確な流量を計測するためには、応答遅れ中の歯車の回転数の検出値を採用せず、流体噴射弁が噴射を開始し所定時間経過してからの歯車の回転数を検出値として採用するか、あるいは応答遅れ中も含めて噴射回数を多くし、応答遅れによる誤差を吸収することが考えられる。しかし、いずれにしても、流量の計測時間が長くなるという問題がある。
本発明の目的は、短い計測時間で高精度に流体噴射弁の噴射流量を計測する流量計測装置および流量計測方法を提供することにある。

請求項１から１４記載の発明によると、流体供給源から流体噴射弁に噴射流体を供給する流体通路にハウジングを設置し、ハウジングの内部空間を隔壁で第１流体室と第２流体室とに分離し、この隔壁に第１流体室側および第２流体室側に摺動自在に可動部材が設置されている。そして、両流体室の一方に流体供給源から流体が供給されると両流体室の他方から流体噴射弁に流体が供給される。この構成により、流体噴射弁が噴射すると第１流体室と第２流体室との間に圧力差が生じ、この圧力差により可動部材は変位する。

ここで、隔壁で分離された第１流体室と第２流体室との間に生じる圧力差は、流体噴射弁が噴射する噴射流量に応じて変化するので、可動部材は流体噴射弁の噴射流量に応じて変位する。したがって、可動部材の変位量に基づいて流体噴射弁が噴射する噴射流量を高精度に計測できる。
言い換えると、流体噴射弁の噴射回数に関わらず、流体噴射弁が噴射した噴射流量の合計量に応じて可動部材の変位量が決定されるので、少ない噴射回数であっても、流体噴射弁の噴射流量を高精度に計測できる。したがって、計測時間を短縮できる。

また、例えば、１００回の噴射回数であれば殆ど噴射流量に差が生じない流体噴射弁同士であっても、各回の噴射流量のばらつきにより数回の噴射回数であれば噴射流量に差が生じることがある。したがって、少ない噴射回数で流体噴射弁の噴射流量を高精度に計測できることにより、流体噴射弁の噴射流量のばらつきを、より正確に計測できる。

請求項２記載の発明によると、可動部材は密封された中空筒状部材であるから、例えば、中空筒状部材の肉厚を調整することにより、内部空間の容積も含めた中空筒状部材の比重を噴射流体の比重に一致させることが可能となる。これにより、隔壁に摺動自在に設置された可動部材が噴射流体中で上昇および下降せず、滑らかに移動する効果を期待できる。

請求項３記載の発明によると、可動部材を摺動自在に支持する隔壁の支持部は可動部材と同一材質であるから、可動部材と隔壁の支持部との膨張率が一致する。これにより、温度変化が生じても、隔壁の支持部と可動部材との摺動クリアランスが変化することを防止できるので、可動部材が滑らかに移動する。
請求項５記載の発明によると、第１開閉弁および第２開閉弁を開弁すれば、流体噴射弁の噴射に伴い可動部材が一方向に移動し、この可動部材の変位量に基づいて流体噴射弁の噴射流量を計測できる。

請求項６記載の発明によると、第３開閉弁および排出弁を開弁することにより、可動部材を初期位置に戻すことができる。これにより、初期位置に可動部材を戻さず同じ方向に変位する可動部材の変位量で複数の流体噴射弁の噴射流量を計測する場合に比べ、可動部材の変位量の範囲が狭くなる。したがって、ハウジングおよび可動部材を有する流量計測装置本体を小型化できる。

請求項７記載の発明によると、第１開閉弁および第２開閉弁を開弁し第３開閉弁および第４開閉弁を閉弁すれば、流体噴射弁の噴射に伴い可動部材が一方向に移動し、第３開閉弁および第４開閉弁を開弁し第１開閉弁および第２開閉弁を閉弁すれば、流体噴射弁の噴射に伴い可動部材が反対方向に移動する。したがって、可動部材が移動する双方向の各変位量に基づいて流体噴射弁の噴射流量を計測できる。

ところで、第１流体室または第２流体室に空気が混入すると、温度変化または圧力により空気の体積が変化するので、流体噴射弁の噴射流量に対して可動部材の変位量がばらつく恐れがある。
そこで、請求項８記載の発明によると、空気抜き弁を開弁することにより、両流体室から空気を排出し、両流体室を噴射流体で満たすことができる。これにより、流体噴射弁の噴射流量に対して可動部材の変位量がばらつくことを防止し、可動部材の変位量に基づいて高精度に噴射流量を計測できる。

請求項１１および１３記載の発明によると、可動部材の一方向の変位量に基づいて噴射流量を計測する場合も、可動部材の双方向の各変位量に基づいて噴射流量を計測する場合も、各流体噴射弁の計測を開始する前に、初期位置に可動部材を移動する。これにより、初期位置に可動部材を移動せず同じ方向に変位する可動部材の変位量で複数の流体噴射弁の噴射流量を計測する場合に比べ、可動部材の変位量の範囲が狭くなる。したがって、ハウジングおよび可動部材を有する流量計測装置本体を小型化できる。
請求項１４記載の発明によると、流体噴射弁から噴射を開始する前に、両流体室から空気を排出するので、流体噴射弁の噴射流量に対して可動部材の変位量がばらつくことを防止し、可動部材の変位量に基づいて高精度に噴射流量を計測できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による流量計測装置を図２に示す。図２に示す流量計測装置は、燃料噴射弁１の噴射流量を計測しながら、燃料噴射弁１のアジャスティングパイプ１４の圧入位置を調整しスプリング１２の付勢力を調整することにより、燃料噴射弁１に要求される動的流量を調整するシステムに用いられている。図２は、燃料噴射弁１から噴射している状態を示している。

動的流量とは、ニードル２２の１回の開閉動作である１ストローク当たりに噴射される噴射流量を表す。燃料噴射弁１は、ニードル２２が弁座２０から離座することにより噴孔１８から噴射流体として試験流体を噴射する。試験流体としては、引火等を防止するため燃料とほぼ同一の粘性を有する不燃性の液体を用いる。スプリング１２は、弁座２０に着座する方向、つまり噴孔１８を閉塞する方向にニードル２２を付勢している。アジャスティングパイプ１４は圧入により燃料噴射弁１のハウジング１０内に送られ、圧入位置が確定し目標の動的流量が得られると、かしめ等によりハウジング１０に固定される。コイル２４に電流を供給すると、スプリング１２の付勢力に抗し固定コア１６側にニードル２２を吸引する磁気力が発生し、ニードル２２が弁座２０から離座する。ニードル２２の最大リフト量は固定コア１６の位置により規定される。

モータ３０とともに回転するモータギア３２はねじギア３４と噛み合っている。ねじギア３４は送りねじ３６とねじ結合しており、ねじギア３４が回転すると、送りねじ３６はアジャスティングパイプ１４側またはその反対側に移動する。送りねじ３６がアジャスティングパイプ１４側に移動すると、アジャスティングパイプ１４はハウジング１０内に送り込まれる。パーソナルコンピュータ（以下、「パーソナルコンピュータ」をＰＣという）４０は、流量計測装置から送出される検出信号を入力し、現在のアジャスティングパイプ１４の圧入位置における動的流量を計測する。ＰＣ４０は、算出した動的流量と目標の動的流量との差に基づき駆動回路４２を制御することにより駆動回路４２からモータ３０に供給する制御電流を制御し、アジャスティングパイプ１４の次回の圧入位置を算出する。

ポンプ２００はタンク２０２から試験流体を吸い上げ燃料噴射弁１に供給する。圧力計２０４は燃料噴射弁１に供給する流体圧力を計測する。背圧弁２０６は、燃料噴射弁１に供給される流体圧力を所定圧に調圧する。背圧弁２０６に代え減圧弁を用いてもよい。
流量計測装置は、パソコン（ＰＣ）４０、流量計測装置本体５０、発光部７０、受光部７２、電磁弁１４０、１４２、１４４、１４６、１５０、１５２、絞り１４５、１４７、１５１を有している。

図１に示すように、流量計測装置本体５０は、ハウジング５２、隔壁５４、ストッパ６２、６４、およびフロート６６からなる。ハウジング５２は、隔壁５４を挟んだ２個の筒状部材からなる。そして、２部材からなるハウジング５２の内部に形成された内部空間５６は、隔壁５４により第１流体室５７と第２流体室５８とに分離されている。

第１流体室５７を形成しフロート６６の変位方向と交差する方向で互いに向き合うハウジング５２の対向壁に、光透過部６０がそれぞれ設けられている。光透過部６０は、光を透過する透明な材質で形成されている。ストッパ６２、６４は、フロート６６を係止し、第１流体室５７側および第２流体室５８側へのフロート６６の移動を規制する。

フロート６６は、隔壁５４と同じ材質の、例えばステンレスにより密封されて形成された中空筒状部材である。フロート６６は、内部空間を含んだ比重が試験流体と同じ比重になるように肉厚を調整されている。また、フロート６６は、第１流体室５７側および第２流体室５８側に摺動自在ではあるが、隔壁５４との摺動箇所を通り第１流体室５７と第２流体室５８との間で漏れがない程度のクリアランスで隔壁５４に支持されている。

図１に示す発光部７０および受光部７２は検出手段を構成しており、それぞれ光透過部６０の外側に設置されている。発光部７０から照射された平行光は、向かい合う光透過部６０、第１流体室５７の流体中を通過して受光部７２に受光される。受光部７２は、発光部７０が照射する平行光をフロート６６が遮ることにより、平行光とフロート６６の影との境界を検出し、検出信号としてＰＣ４０に出力する。この受光部７２が検出する平行光とフロート６６が平行光を遮る影との境界がフロート６６の変位位置を表している。フロート６６の第１流体室５７側の端部は、受光部７２が平行光とフロート６６が平行光を遮る影との境界を検出できる範囲内を移動する。

図２に示す電磁弁１４０、１４２、１４４、１４６、１５０、１５２は、それぞれ設置されている流路を開閉する開閉弁である。フロート６６の一方向の変位量を検出する第１実施形態では、電磁弁１４０は第１開閉弁に、電磁弁１４２は第２開閉弁に、電磁弁１４４、１５０は空気抜き弁に、電磁弁１４６は排出弁に、電磁弁１５２は第３開閉弁にそれぞれ対応する。

電磁弁１４０は、流体供給源であるポンプ２００から第１流体室５７に試験流体を供給する流路に設置され、電磁弁１４２は、第２流体室５８から燃料噴射弁１に試験流体を供給する流路に設置されている。電磁弁１４４および電磁弁１４６は、第１流体室５７を大気開放する流路に設置され、電磁弁１５０は、第２流体室５８を大気開放する流路に設置されている。電磁弁１５２は、ポンプ２００から第２流体室５８に試験流体を供給するときに使用する電磁弁である。

また、絞り１４５、１５１は、それぞれ第１流体室５７、第２流体室５８から空気および蒸発した試験流体を排出するときの排出量を調整する。また絞り１４７は、フロート６６を初期位置に戻すときに第１流体室５７から排出される試験流体の排出量を調整し、フロート６６が初期位置に戻る戻り時間を調整する。

次に、流量計測装置を用いた流量計測方法について図１から図３に基づいて説明する。以下に述べるステップ番号は図３のフローチャートの各ステップに対応する。また、ここでは流量計測方法についてだけ説明し、流量を計測しながらどのようにアジャスティングパイプ１４の圧入量を調整するかについては説明を省略する。以下に説明する電磁弁１４０、１４２、１４４、１４６、１５０、１５２、燃料噴射弁１の制御はＰＣ４０からの制御信号により行われる。

（１）まず、ワークである燃料噴射弁１をセットする（ステップ３００）。このとき、電磁弁１４０、１４２、１４４、１４６、１５０、１５２は閉弁している。
（２）次に、電磁弁１４０、１４２、１４４、１５０、１５２を開弁することにより、ポンプ２００から第１流体室５７および第２流体室５８に試験流体を供給し、第１流体室５７および第２流体室５８に混入している空気および蒸発した試験流体を大気側に排出する（ステップ３０２）。

（３）所定時間経過し第１流体室５７および第２流体室５８から空気および蒸発した試験流体を排出すると（ステップ３０４）、電磁弁１４０、１４４、１５０を閉弁し、電磁弁１４６を開弁する。電磁弁１４２、１５２は開弁したままである。これにより、ポンプ２００から電磁弁１４０を通り第１流体室５７への試験流体の供給を停止し、ポンプ２００から電磁弁１５２、１４２を通り第２流体室５８への試験流体の供給を継続する。その結果、第２流体室５８の圧力が第１流体室５７よりも高くなるので、フロート６６は第１流体室５７に向けて移動する（ステップ３０６）。フロート６６の移動により第１流体室５７の試験流体は電磁弁１４６、絞り１４７を通り大気側に流出する。

（４）フロート６６がストッパ６２に係止され初期位置に戻ると（ステップ３０８）、電磁弁１４２、１４６、１５２を閉弁する。このとき、フロート６６が初期位置に戻ったかどうかは、受光部７２から出力される検出信号に基づき、ＰＣ４０が判定する。
（５）図２に示すように電磁弁１４０、１４２を開弁し、ポンプ２００から電磁弁１４０を通り第１流体室５７に試験流体を供給する。そして、第２流体室５８から電磁弁１４２を通り燃料噴射弁１に試験流体が供給される。電磁弁１４０、１４２が開弁した状態で、所定開弁時間で燃料噴射弁１が複数回噴射するパルス信号をＰＣ４０の指示により駆動回路４２から燃料噴射弁１のコイル２４に供給する（ステップ３１０）。

燃料噴射弁１が１回噴射すると、１回分の噴射流量に応じて第２流体室５８の圧力が第１流体室５７よりも低くなるので、フロート６６は第１流体室５７から第２流体室５８側に移動する。
ここで、フロート６６の断面積をＳ、フロート６６の変位量をｔ、燃料噴射弁１の１回の噴射流量をＱとすると、Ｑ＝Ｓ×ｔを満たす変位量ｔをフロート６６が移動すると、第１流体室５７と第２流体室５８との圧力差が無くなり、フロート６６は停止する。したがって、燃料噴射弁１が所定回数噴射すると、ΣＱ＝Ｓ×ｔを満たす変位量ｔをフロート６６は移動する。ΣＱは燃料噴射弁１が所定回数噴射した噴射流量の合計である。

（６）燃料噴射弁１が所定回数噴射したら、電磁弁１４０、１４２を閉弁する。そして、フロート６６の変位量を検出し受光部７２が出力する検出信号に基づき、ＰＣ４０は、所定のｎ回噴射した燃料噴射弁１の噴射流量の合計ΣＱから、１回の噴射流量をΣＱ／ｎとして計測する（ステップ３１２）。
（７）ここで、例えば計測した１回の噴射流量、または１回毎のフロート６６の変位量が正常範囲から外れているかを判定する（ステップ３１４）。正常な計測値であれば、計測中の燃料噴射弁１を取り外し（ステップ３１６）、ステップ３００に戻る。

計測値が正常範囲から外れた異常値であり、この異常結果が所定回数目であれば（ステップ３１８）、計測異常を表示して計測中の燃料噴射弁１を取り外し（ステップ３１６）、ステップ３００に戻る。異常結果がまだ所定回数に達していないと、ステップ３０６に戻り、再度噴射流量を計測する。
（第２実施形態）

本発明の第２実施形態による流量計測装置および流量計測方法について図４、５、６に基づいて説明する。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。図４は、燃料噴射弁１から噴射している状態を示している。
第１実施形態では、燃料噴射弁１の流量計測を開始する毎に、フロート６６を第１流体室５７のストッパ６２に係止させて同じ初期位置に戻す。つまり、フロート６６の一方向への変位量だけを検出して燃料噴射弁１の噴射流量を計測する。これに対し第２実施形態では、一方向ではなく、第１流体室５７側から第２流体室５８側、ならびに第２流体室５８側から第１流体室５７側に変位するフロート６６の双方向の各変位方向においてフロート６６の変位量を検出し、燃料噴射弁１の噴射流量を計測する。

また、双方向の各変位方向においてフロート６６の変位量を検出する第２実施形態では、電磁弁１４０は第１開閉弁に、電磁弁１４２は第２開閉弁に、電磁弁１４４、１５０は空気抜き弁に、電磁弁１５２は第４開閉弁に、電磁弁１５４は第３開閉弁にそれぞれ対応する。
第２実施形態の流量計測装置が第１実施形態と異なる点は、ポンプ２００から電磁弁１５２に試験流体を供給する位置が、電磁弁１４０のポンプ２００側ではなく流量計測装置本体５０の第１流体室５７側であることと、電磁弁１４０のポンプ２００側から電磁弁１４２の第２流体室５８側に試験流体を供給する流路を設け、この流路に電磁弁１５４が設置されている点である。それ以外の構成は第１実施形態と実質的に同一である。

以下、第２実施形態の流量計測方法について具体的に説明する。尚、以下に述べるステップ番号は図５、６のフローチャートの各ステップに対応する。
（１）まず、ワークである燃料噴射弁１をセットする（ステップ４００）。このとき、電磁弁１４０、１４２、１４４、１４６、１５０、１５２、１５４は閉弁している。
（２）次に、電磁弁１４０、１４４、１５０、１５４を開弁することにより、ポンプ２００から第１流体室５７および第２流体室５８に試験流体を供給し、第１流体室５７および第２流体室５８に混入している空気および蒸発した試験流体を大気側に排出する（ステップ４０２）。

（３）所定時間経過し第１流体室５７および第２流体室５８から空気および蒸発した試験流体を排出すると（ステップ４０４）、電磁弁１４４、１５０、１５４を閉弁し、電磁弁１４２、１４６、１５２を開弁する。電磁弁１４０は開弁したままである。これにより、ポンプ２００から電磁弁１４０、１５２、１４２を通り第２流体室５８に試験流体を供給し、第１流体室５７から電磁弁１４６、絞り１４７を通り試験流体を大気側に排出する。その結果、第２流体室５８の圧力が第１流体室５７よりも高くなるので、フロート６６は第１流体室５７に向けて移動する（ステップ４０６）。

（４）フロート６６がストッパ６２に係止され第１初期位置に移動すると（ステップ４０８）、電磁弁１４０、１４２、１４６、１５２を閉弁する。このとき、フロート６６が第１初期位置に移動したかどうかは、受光部７２から出力される検出信号に基づき、ＰＣ４０が判定する。
（５）図４に示すように電磁弁１４０、１４２を開弁し、ポンプ２００から電磁弁１４０を通り第１流体室５７に試験流体を供給する。そして、第２流体室５８から電磁弁１４２を通り燃料噴射弁１に試験流体が供給される。電磁弁１４０、１４２が開弁した状態で、所定開弁時間で燃料噴射弁１が複数回噴射するパルス信号をＰＣ４０の指示により駆動回路４２から燃料噴射弁１のコイル２４に供給する（ステップ４１０）。

燃料噴射弁１が１回噴射すると、１回分の噴射流量に応じて第２流体室５８の圧力が第１流体室５７よりも低くなるので、フロート６６は第１流体室５７から第２流体室５８側に移動する。第１実施形態と同様に、Ｑ＝Ｓ×ｔを満たす変位量ｔをフロート６６が移動すると、第１流体室５７と第２流体室５８との圧力差が無くなり、フロート６６は停止する。したがって、燃料噴射弁１が所定回数噴射すると、ΣＱ＝Ｓ×ｔを満たす変位量ｔをフロート６６は移動する。

（６）燃料噴射弁１が所定回数噴射したら、電磁弁１４０、１４２を閉弁する。そして、フロート６６の変位量を検出し受光部７２が出力する検出信号に基づき、ＰＣ４０は、所定のｎ回噴射した燃料噴射弁１の噴射流量の合計ΣＱから、１回の噴射流量をΣＱ／ｎとして計測する（ステップ４１２）。
（７）そして、例えば計測した１回の噴射流量、または１回毎のフロート６６の変位量が正常範囲から外れているかを判定する（ステップ４１４）。正常な計測値であれば、計測中の燃料噴射弁１を取り外し（ステップ４１６）、図６のステップ４２２に移行する。

計測値が正常範囲から外れた異常値であり、この異常結果が所定回数目であれば（ステップ４１８）、計測異常を表示し（ステップ４２０）、計測中の燃料噴射弁１を取り外して（ステップ４１６）、図６のステップ４２２に移行する。異常結果がまだ所定回数に達していないと、図６のステップ４２８に移行し、再度噴射流量の計測を開始する。
（８）ステップ４２２において次に計測する燃料噴射弁１を取り付け、ステップ４２４、４２６において、ステップ４０２、４０４と同様に、第１流体室５７および第２流体室５８の空気および蒸発した試験流体を大気側に排出する。

（９）次に、電磁弁１４０、１５０を開弁し、ポンプ２００から電磁弁１４０を通り第１流体室５７に試験流体を供給する。これにより、第１流体室５７の圧力が第２流体室５８よりも高くなるので、フロート６６は第２流体室５８に向けて移動する（ステップ４２８）。フロート６６の移動により第２流体室５８の試験流体は電磁弁１５０、絞り１５１を通り大気側に流出する。

（１０）フロート６６がストッパ６４に係止され第２初期位置に移動すると（ステップ４３０）、電磁弁１４０、１５０を閉弁する。このとき、フロート６６が第２初期位置に移動したかどうかは、受光部７２から出力される検出信号に基づき、ＰＣ４０が判定する。
（１１）電磁弁１５２、１５４を開弁し、ポンプ２００から電磁弁１５４を通り第２流体室５８に試験流体を供給する。そして、第１流体室５７から電磁弁１５２を通り燃料噴射弁１に試験流体が供給される。電磁弁１５２、１５４が開弁した状態で、所定開弁時間で燃料噴射弁１が複数回噴射するパルス信号をＰＣ４０の指示により駆動回路４２から燃料噴射弁１のコイル２４に供給する（ステップ４３２）。

（１２）燃料噴射弁１が所定回数噴射したら、電磁弁１５２、１５４を閉弁する。そして、フロート６６の変位量を検出し受光部７２が出力する検出信号に基づき、ＰＣ４０は、燃料噴射弁１の噴射流量の合計から１回の噴射流量を計測する（ステップ４３４）。
（１３）そして、例えば計測した１回の噴射流量、または１回毎のフロート６６の変位量が正常範囲から外れているかを判定する（ステップ４３６）。正常な計測値であれば、計測中の燃料噴射弁１を取り外し（ステップ４３８）、図５のステップ４００に移行する。

計測値が正常範囲から外れた異常値であり、この異常結果が所定回数目であれば（ステップ４４０）、計測異常を表示し（ステップ４４２）、計測中の燃料噴射弁１を取り外して（ステップ４３８）、図５のステップ４００に移行する。異常結果がまだ所定回数に達していないと、図５のステップ４０６に移行し、再度噴射流量の計測を開始する。
第２実施形態では、フロート６６を第２初期位置に移動する場合、電磁弁１４０、１５０を開弁したが、電磁弁１４０、１４２を開弁し、燃料噴射弁１から噴射することによりストッパ６４にフロート６６を係止させ、第２初期位置にフロート６６を移動してもよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図７に基づいて説明する。尚、第２実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第３実施形態では、フロート６６をストッパ６４に係止させ第２初期位置に移動するために、図４に示す第２実施形態の流量計測装置にさらに電磁弁１６０、絞り１６１を追加した。
電磁弁１４０、１６０を開弁することにより、ポンプ２００から電磁弁１４０を通り第１流体室５７に試験流体を供給し、第２流体室５８から電磁弁１６０、絞り１６１を通り大気側に試験流体を排出する。これにより、第１流体室５７の圧力が第２流体室５８よりも高くなるので、フロート６６は第２流体室５８側に移動する。そして、フロート６６は、ストッパ６４に係止される第２初期位置まで移動する。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図８に基づいて説明する。尚、第１実施形態から第３実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。また、第１実施形態から第３実施形態において使用した流量計測装置本体５０を第４実施形態の流量計測装置本体１００と置き換える以外は、第１実施形態から第３実施形態と同一の流量計側装置の構成を採用できる。

流量計測装置本体１００は、ハウジング１０２、隔壁１０４、１０６、フロート１１０、ストッパ１１４、１１６からなる。ハウジング１０２は、隔壁１０４、１０６を交互に挟んだ３個の筒状部材からなる。そして、３部材からなるハウジング１０２の内部に形成された内部空間１２０は、隔壁１０４、１０６により、第１流体室１２１、第２流体室１２２、第１流体室１２１と第２流体室１２２の間の中間室１２３の３室に分離されている。

フロート１１０は、中空筒状部１１２と、中空筒状部１１２の軸方向中央部に向けられた円板部１１３とからなる。中空筒状部１１２は、隔壁１０４、１０６と同じ材質の、例えばステンレスにより密封されて形成されており、両端部で隔壁１０４、１０６に摺動時自在に支持されている。中空筒状部１１２の肉厚は、中空筒状部１１２の内部空間および円板部１１３を含んだフロート１１０の比重が試験流体と同じ比重になるように調整されている。

また、フロート１１０は、第１流体室５７側および第２流体室５８側に摺動自在ではあるが、第１流体室１２１と中間室１２３、ならびに第２流体室１２２と中間室１２３との間で漏れがない程度のクリアランスで隔壁１０４、１０６に支持されている。円板部１１３は中間室１２３内に設置されている。

中間室１２３を形成しフロート１１０の変位方向と交差する方向で互いに向き合うハウジング１０２の対向壁に、光透過部１０８がそれぞれ設けられている。光透過部１０８は、光を透過する透明な材質で形成されている。ストッパ１１４、１１６は、フロート１１０の両端を係止し、第１流体室１２１側および第２流体室１２２側へのフロート１１０の移動を規制する。

発光部７０および受光部７２は、それぞれ光透過部１０８の外側に設置されている。発光部７０から照射された平行光は、向かい合う光透過部１０８、中間室１２３の試験流体中を通過して受光部７２に受光される。受光部７２は、発光部７０が照射する平行光をフロート１１０の円板部１１３が遮ることにより、平行光と円板部１１３の影との境界を検出し、検出信号としてＰＣ４０に出力する。この受光部７２が検出する平行光とフロート１１０の円板部１１３が平行光を遮る影との境界がフロート１１０の変位位置を表している。フロート１１０の円板部１１３は、受光部７２が平行光と円板部１１３が平行光を遮る影との境界を検出できる範囲内を移動する。
第４実施形態では、フロート１１０の両端部を隔壁１０４、１０６で支持したので、フロート１１０のがたつきを低減できる。

以上説明した上記複数の実施形態では、ハウジングの密封された内部空間を隔壁で第１流体室および第２流体室に分離し、両流体室で中空筒状部材であるフロートを摺動自在に支持した。両流体室の一方に試験流体が供給され、両流体室の他方から燃料噴射弁に試験流体が供給され、燃料噴射弁から試験流体が噴射されることにより、両流体室に圧力差が生じ、この圧力差によりフロートは移動する。フロートは、燃料噴射弁が噴射した噴射流量分を移動すると停止する。したがって、フロートの変位量とフロートの断面積とから、燃料噴射弁の噴射流量を高精度に計測できる。

さらに、上記複数の実施形態の流量計測装置本体では、両流体室の圧力差によりフロートが変位し両流体室の圧力差を解消するので、流量計測装置本体から圧力脈動が発生しない。その結果、フロートの位置がずれないので、フロートの変位量を高精度に検出し、噴射流量を高精度に計測できる。
このように、上記複数の実施形態では、燃料噴射弁の各噴射に対応してフロートが変位し噴射流量を高精度に計測できるので、少ない噴射回数であっても、燃料噴射弁の噴射流量を高精度に計測できる。したがって、各燃料噴射弁の噴射流量を短時間で計測できる。

また、燃料噴射弁の各噴射に対応してフロートが変位するので、複数回噴射した場合にも、フロートの変位量の変位率から１回の噴射毎の流量を計測できる。
また上記複数の実施形態では、各燃料噴射弁の計測を開始する前に、初期位置にフロートを移動するので、初期位置にフロートを移動せず同じ方向に変位するフロートの変位量で複数の燃料噴射弁の噴射流量を計測する場合に比べ、フロートの変位量の範囲が狭くなる。したがって、流量計測装置本体を小型化できる。
また、流量計測装置本体は可動部材としてのフロートを内部に収容し、光透過部を含むハウジングにより密封空間を形成しているので、ハウジングからの試験流体の漏れを防止する構造が簡単である。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、フロートの変位量を検出する検出手段として発光部７０および受光部７２からなる非接触の光センサを使用したが、フロートの変位量を検出できるのであれば、他の位置センサを使用してもよい。
上記複数の実施形態では、ステンレス製のフロートを中空筒状部材とすることによりフロートの比重を噴射流体である試験流体とほぼ同じにしたが、フロートの材質をステンレス等の金属ではなく他の材質に変更し、フロートを中実にして試験流体とほぼ同じ比重にしてもよい。また、フロートの比重と試験流体の比重が異なっていてもよい。
また、フロートを摺動自在に支持する隔壁の支持部とフロートとを異なる材質にしてもよい。

上記複数の実施形態では、フロートの一方向または双方向の変位において、１回の計測毎に初期位置にフロートを移動したが、初期位置までの移動量に余裕があれば、複数回計測してから初期位置にフロートを移動してもよい。
上記第４実施形態では、フロート１１０の変位位置に関わらず、フロート１１０の中空筒状部１１２の両端は、隔壁１０４、１０６から常に第１流体室１２１、第２流体室１２２に突出する構成とした。これに対し、例えばフロート１１０の中空筒状部１１２の長さを短くし、フロート１１０の変位位置によっては、中空筒状部１１２の両端が隔壁１０４、１０６内に収容され、隔壁１０４、１０６の軸受け部分が第１流体室１２１、１２２の一部を形成してもよい。また、フロート１１０の変位位置に関わらず、フロート１１０の中空筒状部１１２の両端が第１流体室１２１、第２流体室１２２に突出せずに常に隔壁１０４、１０６内に収容され、隔壁１０４、１０６の軸受け部分が第１流体室１２１、１２２の一部を形成してもよい。

本発明の第１実施形態による流量計測装置本体を示す模式的断面図である。 第１実施形態の流量計測装置を示す模式的構成図である。 第１実施形態の流量計測方法を示すフローチャートである。 第２実施形態の流量計測装置を示す模式的構成図である。 第２実施形態の流量計測方法を示すフローチャートである。 第２実施形態の流量計測方法を示すフローチャートである。 第３実施形態の流量計測装置を示す模式的断面図である。 第４実施形態の流量計測装置本体を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ 燃料噴射弁、５０、１００ 流量計測装置本体、５２、１０２ ハウジング、５４、１０４、１０６ 隔壁、５６、１２０ 内部空間、５７、１２１ 第１流体室、５８、１２２ 第２流体室、６０、１０８ 光透過部、６６、１１０ フロート、７０ 発光部（検出手段）、７２ 受光部（検出手段）

Claims (14)

1. 流体噴射弁が噴射する噴射流量を計測する流量計測装置において、
   流体供給源から前記流体噴射弁に噴射流体を供給する流路に連通する内部空間を有し、前記内部空間は第１流体室と第２流体室とに分離され、前記両流体室の一方に前記流体供給源から流体が供給され、前記両流体室の他方から前記流体噴射弁に流体が供給されるハウジングと、
   前記内部空間を前記両流体室に分離する隔壁と、
   前記隔壁に前記第１流体室側および前記第２流体室側に摺動自在に設置され、前記両流体室の圧力差により前記第１流体室側および前記第２流体室側に往復移動する可動部材と、
   前記可動部材の変位量を検出する検出手段と、
   を備えることを特徴とする流量計測装置。
2. 前記可動部材は密封された中空筒状部材であることを特徴とする請求項１記載の流量計測装置。
3. 前記可動部材を摺動自在に支持する前記隔壁の支持部は前記可動部材と同一材質であることを特徴とする請求項１または２記載の流量計測装置。
4. 前記可動部材の変位方向と交差する方向で互いに向き合う前記ハウジングの対向壁に前記対向壁の一部を構成する光透過部を設け、
   前記検出手段は、互いに向き合う前記光透過部の一方の外側に設置された発光部、ならびに前記光透過部の他方の外側に設置され前記発光部が照射する光を受光する受光部を有し、
   前記発光部から前記受光部に向かう光を遮って前記可動部材は変位することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の流量計測装置。
5. 前記流体供給源から前記両流体室の一方に噴射流体を供給する流路を開閉する第１開閉弁と、
   前記両流体室の他方から前記流体噴射弁に噴射流体を供給する流路を開閉する第２開閉弁と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の流量計測装置。
6. 前記流体供給源から前記他方の流体室に噴射流体を供給する流路を開閉する第３開閉弁と、
   前記一方の流体室から大気側に噴射流体を排出する流路を開閉する排出弁と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の流量計測装置。
7. 前記流体供給源から前記両流体室の一方に噴射流体を供給する流路を開閉する第１開閉弁と、
   前記両流体室の他方から前記流体噴射弁に噴射流体を供給する流路を開閉する第２開閉弁と、
   前記流体供給源から前記他方の流体室に噴射流体を供給する流路を開閉する第３開閉弁と、
   前記一方の流体室から前記流体噴射弁に噴射流体を供給する流路を開閉する第４開閉弁と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の流量計測装置。
8. 前記両流体室から空気を排出する空気抜き弁をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の流量計測装置。
9. 流体噴射弁が噴射する噴射流量を計測する流量計測方法において、
   流体供給源から前記流体噴射弁に噴射流体を供給する流路に連通する内部空間を有し、前記内部空間は第１流体室と第２流体室とに分離され、前記両流体室の一方に前記流体供給源から流体が供給され、前記両流体室の他方から前記流体噴射弁に流体が供給されるハウジングと、
   前記内部空間を前記両流体室に分離する隔壁と、
   前記隔壁に前記第１流体室側および前記第２流体室側に摺動自在に設置され、前記両流体室の圧力差により前記第１流体室側および前記第２流体室側に往復移動する可動部材と、
   を備える流量計測装置を用い、
   前記流体噴射弁の噴射に伴い変位する前記可動部材の変位量に基づいて前記流体噴射弁の噴射流量を計測することを特徴とする流量計測方法。
10. 前記両流体室の一方から他方側に変位する前記可動部材の一方向の変位量に基づいて前記流体噴射弁の噴射流量を計測することを特徴とする請求項９記載の流量計測方法。
11. 各流体噴射弁の計測を開始する前に、前記他方の流体室から前記一方の流体室側の初期位置に前記可動部材を移動することを特徴とする請求項１０記載の流量計測方法。
12. 前記第１流体室側から前記第２流体室側、ならびに前記第２流体室側から前記第１流体室側前に変位する前記可動部材の各変位方向における変位量に基づいて前記流体噴射弁の噴射流量を計測することを特徴とする請求項９記載の流量計測方法。
13. 各流体噴射弁の計測を開始する前に、前回計測した変位方向側の初期位置に前記可動部材を移動することを特徴とする請求項１２記載の流量計測方法。
14. 各流体噴射弁の計測を開始する前に、前記両流体室から空気を抜くことを特徴とする請求項９から１３のいずれか一項記載の流量計測方法。
    

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