第 3 世代コモンレールインジェクターストローク測定ツールセット – ピエゾ駆動ユニット用の適応型マルチポイントプロファイリング

第 3 世代 (Gen 3) では、ソレノイド駆動式からピエゾ-駆動式コモンレール インジェクターへの移行により、インジェクター ストロークの評価方法にパラダイム シフトが導入されました。ソレノイドはバイナリのオン/オフ スイッチとして動作するのに対し、ピエゾ アクチュエータは比例トランスデューサとして機能します。-アクチュエータは印加電圧に正比例して膨張し、その結果、離散的なリフト イベントではなく連続的なストローク カーブが生成されます。固定通電電流で単一の最大リフト値を取得する従来のストローク測定ツールは、第 3 世代インジェクターには根本的に不十分です。重要なパラメータは、最大リフトだけではなく、膨張曲線の形状、充電と放電の間のヒステリシス、電圧を除去した後の残留ストロークなどです。当社の第 3 世代-コモンレールインジェクターストローク測定ツールセットは、360 度の取得アプローチ: インジェクター軸の周りに放射状に配置された 6 つの誘導変位センサーが、アクチュエーターの膨張、ニードルバルブのリフト、および制御ピストンの動きを 1 秒あたり 1,000 サンプルで同時に捕捉します。これにより、単一の数値ではなく包括的な動的ストローク プロファイルが生成され、ワー​​クショップでピエゾ アクチュエータの応答が OEM の特性曲線と一致していることを検証できるようになります。-これまでは専門の校正センターのみが提供していたサービス機能です。

ツールセットの中核は、頑丈なアルミニウム製筐体に収められた 6 チャンネル取得モジュールです。-各チャンネルは、インジェクターの可動コンポーネントとの一定の接触を維持するバネ式誘導センサー (測定範囲 0 ～ 0.5 mm、分解能 0.5 μm) に接続されています。ピエゾ アクチュエーター スタック上の 3 つのセンサー (膨張中の傾きを検出するために 120 度間隔)、ニードル バルブ上の 1 つのセンサー、制御ピストン上の 1 つのセンサー、およびテスト中の熱膨張を補償するためにインジェクター本体に取り付けられた 1 つの基準センサーです。 6 つのチャネルはすべて共通のクロックに同期され、サンプリング レートは 1 kHz、分解能は 12 ビットです。データは Bluetooth 5.0 経由で Wi​​ndows{11}} ベースのタブレット（付属）にストリーミングされ、専用ソフトウェアがリアルタイムでストローク プロファイルを再構築し、ライブラリに保存されている OEM リファレンス カーブとオーバーレイします。システムは、ヒステリシス (フル ストロークの 3% 未満である必要があります)、最大リフト ドリフト (公称値の ±0.005 mm 以内である必要があります)、および応答時間 (信号から 90% リフトまでの < 150 μs である必要があります) の 3 つのカテゴリで偏差に自動的にフラグを立てます。この複数ポイントの同時取得により、単一ポイントの測定では達成できない総合的な健康評価が可能になります。-

第 3 世代インジェクターはメーカーによって大きく異なります。-ボッシュのピエゾ インジェクター (例: 0 445 120 xxx シリーズ) は、Delphi のインジェクター (例: DFI 2.xx シリーズ) と比較してスタック高さが異なりますが、デンソーとコンチネンタルはそれぞれ独自の形状を持っています。このツールセットには、それぞれ特定のインジェクターファミリーに対応する 5 つの交換可能なクランプリングを備えたモジュラー固定システムが含まれています。リングはインジェクターの上部フランジに係合し、中央のコレットはピエゾ アクチュエーターの電気コネクタを固定方向に保持します。クイックリリース機構（カメラの三脚マウントと同様）により、工具を使わずに 5 秒以内にリングを交換できます。-クランプ力は校正されたダイヤルで調整でき、推奨設定は 1.2 Nm- で、アクチュエーター ハウジングを変形させることなくインジェクターをしっかりと保持するのに十分です。この治具には、全長 120 mm ～ 180 mm のインジェクターに対応する高さ調整可能なプラットフォームが含まれており、現在の第 3 世代のすべてのバリエーションをカバーします。-

ピエゾ アクチュエータは、インジェクタの性能にとって重要な 2 つの微妙な動作を示します。それは、ヒステリシス (充電中と放電中の膨張曲線の差) とクリープ (電圧が安定した後にゆっくりと継続する膨張) です。当社のソフトウェアには、取得したストロークデータからこれらのパラメータを抽出する専用の分析モジュールが含まれています。このモジュールは、上昇ストローク曲線と下降ストローク曲線に多項式曲線を適合させ、それらの間の面積 (ヒステリシスエネルギー損失の尺度) を計算し、1- 秒の保持期間にわたるクリープ速度を計算します。両方のパラメータはユーザー定義の許容範囲と比較されます。ヒステリシスがストローク エネルギーの 5% を超えるか、クリープ レートが 0.5 μm/s を超える場合、インジェクターにはさらなる検査のフラグが立てられます。-このレベルの診断の詳細は、再構築ワークショップに実用的な洞察を提供し、ピエゾ アクチュエータ自体を交換する必要があるのか​​、それとも機械的リンケージに問題があるのか​​を判断できるようにします。

ピエゾ アクチュエータは温度に敏感であり、その膨張係数は 1 度あたり約 0.1% 変化します。{0}再現性を確保するために、ツールセットにはインジェクターとセンサーにフィットする熱安定化シュラウドが含まれています。シュラウドは、発熱体とサーミスターが組み込まれた透明なアクリル管です。技術者はタブレット インターフェースを介して希望のテスト温度を設定します（通常、キャリブレーションの場合は 25 度、エンジンの動作条件をシミュレートする場合は 90 度）。シュラウドは、測定を開始する前に 5 分間のコンディショニング期間にわたってインジェクターをその温度に維持します。-実際の取得中に、ソフトウェアは特定のインジェクター タイプに合わせて校正された多項式モデルから導出されたリアルタイムの温度補償係数を適用します。熱ドリフトは自動的に差し引かれ、作業場が 15 度であっても 35 度であっても、一貫したストローク測定値が得られます。

Q1: 現在使用しているシングルポイント ダイヤル インジケーターでは、リフトの測定値が数秒で表示されます。-なぜ 6 つの同時チャンネルが必要なのでしょうか?
単一点測定では、1 つのコンポーネント（通常はニードル）の最大リフトのみが取得されます。ピエゾアクチュエータの膨張曲線、ニードルと制御ピストンの動きが同期しているかどうか、またはストローク中にアクチュエータが傾いているかどうかについては何もわかりません。 6 チャンネル システムは、時間の経過とともにピエゾ インジェクターで発生する微妙な性能低下を診断するために不可欠な完全な動的プロファイルを提供します。-単一点の読み取りは、タコメーターだけを見て車の速度をチェックするようなものです。ギアチェンジ、加速プロファイル、エンジン負荷を見逃してしまいます。

Q2: 熱シュラウドは複雑なようです-単純に周囲温度で測定して補正係数を適用できますか?
可能ですが、補正係数はストローク全体にわたって線形ではありません。ピエゾ材料には、印加電圧に応じて変化する非線形の温度応答があります。-シュラウドにより、この変動を排除して、一貫した制御された温度で測定できるようになります。これは、異なる日または異なる技術者によって測定された測定値を比較する必要がある場合に特に重要です。シュラウドのコストは、誤診されたインジェクターのコストと比較すると最小限です。

Q3: ソフトウェアは、OEM ライブラリにないインジェクターをどのように処理しますか?
このソフトウェアには、公称ストローク値と許容可能な許容範囲ウィンドウを手動で入力できる「カスタム インジェクター」モードが含まれています。また、既知の良好なインジェクターからの基準ストローク プロファイルを記録し、比較用のテンプレートとして使用することもできます。-これは、小規模メーカーのインジェクターやプロトタイプのアプリケーションに役立ちます。

Q4: ヒステリシス解析モジュールは「エネルギー損失」値を生成します。それをどう解釈すればいいでしょうか？
ヒステリシスエネルギー損失は、充電ストローク曲線と放電ストローク曲線の間に囲まれた面積です。これは、ピエゾ アクチュエータの結晶格子内で熱として放散されるエネルギーを表します。新しいアクチュエータでは、この損失は通常、総ストローク エネルギーの 2-3% です。アクチュエータが経年劣化すると、圧電材料に微小な亀裂が発生し、ヒステリシス損失が増加します。 8% を超える値は重大な劣化を示しており、アクチュエータを交換する必要があることを示唆しています。

Q5: このツールセットは、エンジンに取り付けられているインジェクターにも使用できますか?
この治具では、インジェクターの上部フランジと電気コネクタにアクセスする必要があります。-これには、シリンダー ヘッドからインジェクターを取り外した場合にのみアクセスできます。{0}}このツールセットは、車両テスト用ではなく、ワークショップベンチでの使用を目的として設計されています。-ただし、このフィクスチャではインジェクターをテストベンチに接続する必要はありません。ベア インジェクターで動作するため、完全なフロー テスト前の迅速な事前スクリーニングに適しています。-

Q6: 各測定後の誘導センサーの推奨洗浄手順は何ですか?
センサーの先端はステンレス鋼で、イソプロピル アルコールに浸した糸くずの出ない布で拭くことができます。{0}}研磨剤入りのクリーナーを使用したり、センサーを液体に浸したりしないでください。ひどい汚れ（カーボンの堆積など）の場合は、付属の柔らかいナイロン毛のブラシを使用してください。ゼロ点がずれていないことを確認するために、50 回の測定ごと、または溶剤を含む洗浄の直後に校正をチェックする必要があります。-

 

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