JP2001082238A - 往復動圧縮機関の上死点位相決定方法 - Google Patents
往復動圧縮機関の上死点位相決定方法Info
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- JP2001082238A JP2001082238A JP26033199A JP26033199A JP2001082238A JP 2001082238 A JP2001082238 A JP 2001082238A JP 26033199 A JP26033199 A JP 26033199A JP 26033199 A JP26033199 A JP 26033199A JP 2001082238 A JP2001082238 A JP 2001082238A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正確な上死点位相を容易に決定する。
【解決手段】 本発明に係る往復動圧縮機関の上死点位
相決定方法は、往復動圧縮機関１の最高圧力点位相
θ01，θ02，θ03を複数の機関回転数Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3
毎に求め、これら最高圧力点位相θ01…と機関回転数Ｎ
1 …との関係を数値解析して機関回転数Ｎが無限大∞の
とき所定の漸近線Ｌを持つような実験式θ＝ｆ（Ｎ）を
求め、その漸近線Ｌに相当する位相θを機関上死点位相
θTDC として決定するようにしたものである。
相決定方法は、往復動圧縮機関１の最高圧力点位相
θ01，θ02，θ03を複数の機関回転数Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3
毎に求め、これら最高圧力点位相θ01…と機関回転数Ｎ
1 …との関係を数値解析して機関回転数Ｎが無限大∞の
とき所定の漸近線Ｌを持つような実験式θ＝ｆ（Ｎ）を
求め、その漸近線Ｌに相当する位相θを機関上死点位相
θTDC として決定するようにしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジ
ン、ガソリンエンジン、空気圧縮機等の往復動圧縮機関
における上死点位相決定方法に関する。
ン、ガソリンエンジン、空気圧縮機等の往復動圧縮機関
における上死点位相決定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の往復動圧縮機関におい
て、クランクシャフトの上死点位相を決定する方法とし
ては以下の方法が採用されていた。
て、クランクシャフトの上死点位相を決定する方法とし
ては以下の方法が採用されていた。
【０００３】(1) 往復動ピストンの機械的変位を直接測
定する方法 これは、クランクシャフトを回転させたときの往復動ピ
ストン頂部の変位を変位測定器（ダイヤルゲージ等）で
機械的に測定し、ピストンが最も上昇したときのクラン
クシャフト位相を上死点位相とするものである。
定する方法 これは、クランクシャフトを回転させたときの往復動ピ
ストン頂部の変位を変位測定器（ダイヤルゲージ等）で
機械的に測定し、ピストンが最も上昇したときのクラン
クシャフト位相を上死点位相とするものである。
【０００４】(2) 機関圧縮室内の圧力変化を検出する方
法 これは、クランクシャフトを回転させたときの圧縮室内
の圧力変化を圧力センサで検出し、そのときの最高圧力
点を基準に上死点位相を決定するものである。圧縮漏れ
なく圧縮熱の流出もない理想機関では最高圧力点がその
まま上死点になるが、実際の機関では圧縮漏れや放熱が
あるため、最高圧力点は上死点位相からずれてしまう。
このため、(1) で求めた上死点位相を基準にずれ量を実
験的に求め、補正を加えるのが本方法である。
法 これは、クランクシャフトを回転させたときの圧縮室内
の圧力変化を圧力センサで検出し、そのときの最高圧力
点を基準に上死点位相を決定するものである。圧縮漏れ
なく圧縮熱の流出もない理想機関では最高圧力点がその
まま上死点になるが、実際の機関では圧縮漏れや放熱が
あるため、最高圧力点は上死点位相からずれてしまう。
このため、(1) で求めた上死点位相を基準にずれ量を実
験的に求め、補正を加えるのが本方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の決定方法には以下のような欠点がある。
来の決定方法には以下のような欠点がある。
【０００６】(1) の方法について シリンダヘッド等を組み立てて圧縮室を構成した後
ではピストン頂部の変位を検出するのが多くの場合困難
である。
ではピストン頂部の変位を検出するのが多くの場合困難
である。
【０００７】 ピストンの揺動により誤差を生ずるこ
とがある。
とがある。
【０００８】 ピストン頂部は平面とは限らず変位測
定器による検出では誤差が発生する可能性がある。
定器による検出では誤差が発生する可能性がある。
【０００９】 基本的に圧縮室を開放して測定するた
め、圧縮加圧時と各部クリアランスが違う等の理由によ
りピストンの挙動が異なることがある。
め、圧縮加圧時と各部クリアランスが違う等の理由によ
りピストンの挙動が異なることがある。
【００１０】(2) の方法について 機関の種類により圧縮漏れ、放熱の程度が異なるた
め、その種類毎に補正量を実験的に求める必要がある。
め、その種類毎に補正量を実験的に求める必要がある。
【００１１】 同一種類の機関であっても個体差によ
り実際の補正量が異なり、正確を期すためには個体毎に
補正量を実験的に求める必要があり、作業量が膨大とな
る。
り実際の補正量が異なり、正確を期すためには個体毎に
補正量を実験的に求める必要があり、作業量が膨大とな
る。
【００１２】 機関回転数により圧縮漏れ、放熱量が
変化するので、機関回転数毎に補正量を実験的に求める
必要がある。
変化するので、機関回転数毎に補正量を実験的に求める
必要がある。
【００１３】 (1) の方法で求められた上死点位相を
基準とするので、その基準自体に誤差を含んでいる。
基準とするので、その基準自体に誤差を含んでいる。
【００１４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、正確な上死点位相を容易に決定できる往復動圧縮機
関の上死点位相決定方法を提供することにある。
し、正確な上死点位相を容易に決定できる往復動圧縮機
関の上死点位相決定方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る往復動圧縮
機関の上死点位相決定方法は、往復動圧縮機関の最高圧
力点位相を複数の機関回転数毎に求め、これら最高圧力
点位相と機関回転数との関係を数値解析して機関回転数
が無限大のとき所定の漸近線を持つような実験式を求
め、その漸近線に相当する位相を機関上死点位相として
決定するようにしたものである。
機関の上死点位相決定方法は、往復動圧縮機関の最高圧
力点位相を複数の機関回転数毎に求め、これら最高圧力
点位相と機関回転数との関係を数値解析して機関回転数
が無限大のとき所定の漸近線を持つような実験式を求
め、その漸近線に相当する位相を機関上死点位相として
決定するようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】図２に本発明決定方法に関わる往復動圧縮
機関のモデルを示す。図示するように、往復動圧縮機関
１は密閉状のシリンダ２内にピストン３を有し、ピスト
ン３のシリンダ軸線方向に沿った往復運動を、コンロッ
ド４を介してクランクシャフト５の回転運動に変換する
ようになっている。シリンダ２とピストン３とで圧縮室
６が区画形成され、圧縮室６に臨ませて圧力センサ７が
取り付けられている。クランクシャフト５に図示しない
パルスリングが取り付けられ、パルスリングに対向して
回転センサ８が固定して設けられる。圧力センサ７と回
転センサ８とが図示しない演算処理装置に接続され、圧
縮室６の圧力（即ち筒内圧）と、クランクシャフト５の
回転位相（即ちクランク位相或いは機関位相）とを検出
できるようになっている。また演算処理装置は回転セン
サ８の出力を基にクランクシャフト５の回転数（即ち機
関回転数）を演算する。
機関のモデルを示す。図示するように、往復動圧縮機関
１は密閉状のシリンダ２内にピストン３を有し、ピスト
ン３のシリンダ軸線方向に沿った往復運動を、コンロッ
ド４を介してクランクシャフト５の回転運動に変換する
ようになっている。シリンダ２とピストン３とで圧縮室
６が区画形成され、圧縮室６に臨ませて圧力センサ７が
取り付けられている。クランクシャフト５に図示しない
パルスリングが取り付けられ、パルスリングに対向して
回転センサ８が固定して設けられる。圧力センサ７と回
転センサ８とが図示しない演算処理装置に接続され、圧
縮室６の圧力（即ち筒内圧）と、クランクシャフト５の
回転位相（即ちクランク位相或いは機関位相）とを検出
できるようになっている。また演算処理装置は回転セン
サ８の出力を基にクランクシャフト５の回転数（即ち機
関回転数）を演算する。
【００１８】往復動圧縮機関１がディーゼル又はガソリ
ンエンジンの場合、圧力センサ７は噴射ノズル又は点火
プラグの取付穴を利用して取り付けることができる。圧
力センサ７は高応答タイプのものであるのが好ましい。
ンエンジンの場合、圧力センサ７は噴射ノズル又は点火
プラグの取付穴を利用して取り付けることができる。圧
力センサ７は高応答タイプのものであるのが好ましい。
【００１９】この往復動圧縮機関１において、外部から
モータ等によりクランクシャフト５を回転駆動すると、
ピストン３がシリンダ２内を往復動し圧縮室６を圧縮膨
張させる。この様子が図３に示され、ピストン３の往復
動に伴って筒内圧Ｐが変化し、ピストン３の上昇につれ
筒内圧Ｐが高まり、筒内圧Ｐは所定のクランク位相θ0
で最高値となる。このクランク位相θ0 を最高圧力点位
相という。
モータ等によりクランクシャフト５を回転駆動すると、
ピストン３がシリンダ２内を往復動し圧縮室６を圧縮膨
張させる。この様子が図３に示され、ピストン３の往復
動に伴って筒内圧Ｐが変化し、ピストン３の上昇につれ
筒内圧Ｐが高まり、筒内圧Ｐは所定のクランク位相θ0
で最高値となる。このクランク位相θ0 を最高圧力点位
相という。
【００２０】既述したように、仮に機関１が理想機関だ
とすると最高圧力点位相θ0 がそのまま機関上死点位相
となる。なおここでいう機関上死点位相とはピストン３
が上死点に位置したときのクランク位相のことである。
しかし実際には、図２に示すように圧縮漏れや放熱があ
るため、最高圧力点位相θ0 は必ずしも機関上死点位相
と一致しない。このため、機関回転数毎の複数の最高圧
力点位相θ0 を用いて機関上死点位相を決定しようとい
うのが本発明の趣旨である。
とすると最高圧力点位相θ0 がそのまま機関上死点位相
となる。なおここでいう機関上死点位相とはピストン３
が上死点に位置したときのクランク位相のことである。
しかし実際には、図２に示すように圧縮漏れや放熱があ
るため、最高圧力点位相θ0 は必ずしも機関上死点位相
と一致しない。このため、機関回転数毎の複数の最高圧
力点位相θ0 を用いて機関上死点位相を決定しようとい
うのが本発明の趣旨である。
【００２１】具体的には以下のようにして機関上死点位
相を決定する。まず、クランクシャフト５を外部から駆
動し、機関１を低速から高速まで各種回転数で運転する
（所謂モータリング運転）。そして複数の機関回転数毎
に最高圧力点位相を求める。
相を決定する。まず、クランクシャフト５を外部から駆
動し、機関１を低速から高速まで各種回転数で運転する
（所謂モータリング運転）。そして複数の機関回転数毎
に最高圧力点位相を求める。
【００２２】図１は本発明方法の計算モデルを示すグラ
フである。これにおいては横軸に機関回転数Ｎ(rpm)
を、縦軸にクランク位相θをとっている。上記により決
定された機関回転数毎の最高圧力点位相をグラフ上に示
せば白丸のプロットの如くなる。各機関回転数をＮ1 ，
Ｎ2 ，Ｎ3 とし、これらに対応する各最高圧力点位相を
θ01，θ02，θ03とする。ここではプロット数を３とし
ているがこの数は任意に変更できる。
フである。これにおいては横軸に機関回転数Ｎ(rpm)
を、縦軸にクランク位相θをとっている。上記により決
定された機関回転数毎の最高圧力点位相をグラフ上に示
せば白丸のプロットの如くなる。各機関回転数をＮ1 ，
Ｎ2 ，Ｎ3 とし、これらに対応する各最高圧力点位相を
θ01，θ02，θ03とする。ここではプロット数を３とし
ているがこの数は任意に変更できる。
【００２３】次に、これら機関回転数Ｎ1 …と最高圧力
点位相θ01…との関係を数値解析し、機関回転数Ｎが無
限大∞のとき所定の漸近線Ｌを持つような実験式θ＝ｆ
（Ｎ）を求める。この実験式は例えば楕円の式、放物線
の式或いは tan関数等とすることができる。実験式を求
める際は、上記機関回転数Ｎ…1 と最高圧力点位相θ 01
…との関係を満たすか或いはそれらの関係に近似するよ
うにし、図１のグラフ上では実験式による線図が各プロ
ット上を通るか或いは接近するようにする。つまり、上
記関係に基づいて求められた近似式が上記実験式という
ことになる。
点位相θ01…との関係を数値解析し、機関回転数Ｎが無
限大∞のとき所定の漸近線Ｌを持つような実験式θ＝ｆ
（Ｎ）を求める。この実験式は例えば楕円の式、放物線
の式或いは tan関数等とすることができる。実験式を求
める際は、上記機関回転数Ｎ…1 と最高圧力点位相θ 01
…との関係を満たすか或いはそれらの関係に近似するよ
うにし、図１のグラフ上では実験式による線図が各プロ
ット上を通るか或いは接近するようにする。つまり、上
記関係に基づいて求められた近似式が上記実験式という
ことになる。
【００２４】こうして実験式θ＝ｆ（Ｎ）が求まれば、
その漸近線Ｌに相当するクランク位相を機関上死点位相
θTDC として決定することができる。即ち機関上死点位
相θTDC は次式により求まる。
その漸近線Ｌに相当するクランク位相を機関上死点位相
θTDC として決定することができる。即ち機関上死点位
相θTDC は次式により求まる。
【００２５】
【数１】
【００２６】ここで、機関回転数Ｎが無限大∞のときの
クランク位相を機関上死点位相θTDC とすることができ
る理由は、このとき圧縮漏れ、放熱ともに０になるから
である。
クランク位相を機関上死点位相θTDC とすることができ
る理由は、このとき圧縮漏れ、放熱ともに０になるから
である。
【００２７】このように、数学的理論計算処理を用いる
本発明の上死点位相決定方法には以下のような優れた利
点がある。
本発明の上死点位相決定方法には以下のような優れた利
点がある。
【００２８】 機関の完成状態、運転状態で上死点位
相を決定できるので実用的である。
相を決定できるので実用的である。
【００２９】 機関個体差を含んだ上死点位相を容易
に決定できる。
に決定できる。
【００３０】 数値処理によるので自動化が容易であ
る。
る。
【００３１】 気筒毎の上死点も容易に求められる。
【００３２】 ＯＢＤ用圧力センサにより生産ライン
への適用に適しており、より高精度な内燃機関燃焼制御
に貢献できる。
への適用に適しており、より高精度な内燃機関燃焼制御
に貢献できる。
【００３３】 既述(1) の方法によらないので極めて
正確な値が得られる。
正確な値が得られる。
【００３４】なお、特開昭55-44934号公報には圧力二次
曲線の最大値から上死点位相を求める技術が開示されて
いるが、この値自体が元々センサの配管による応答遅れ
を含んだ値であることから、この値をそのまま上死点位
相として用いることはできない。またこの値は本願の最
高圧力点位相に相当するが、前述の通りこの値が機関回
転数毎に変化することから、上記最大値をそのまま基準
上死点位相（本願の機関上死点位相θTDC ）として採用
することはできない。
曲線の最大値から上死点位相を求める技術が開示されて
いるが、この値自体が元々センサの配管による応答遅れ
を含んだ値であることから、この値をそのまま上死点位
相として用いることはできない。またこの値は本願の最
高圧力点位相に相当するが、前述の通りこの値が機関回
転数毎に変化することから、上記最大値をそのまま基準
上死点位相（本願の機関上死点位相θTDC ）として採用
することはできない。
【００３５】元々、この従来技術は基準上死点位相に対
する応答遅れを測定しようというものである。しかし、
その基準上死点位相の決定方法は開示されておらず、お
そらく既述の機械的方法によるものと考えられる。一
方、本発明はその基準上死点位相自体を求めようとする
もので、従来技術とは根本的に技術思想が異なる。従来
技術の基準上死点位相の値は既述のように誤差を含んで
おり正確ではない。これに対し本発明では回転数毎の最
高圧力点位相から極限値としての基準上死点位相を求め
ており、実測のみでは求められない基準上死点位相を数
値解析を利用して仮想的に求めるようにしている。圧力
センサは直接圧縮室内に臨ませてあるので応答遅れの心
配がない。こういった点で本発明は従来技術より正確に
上死点を求めることができるものである。
する応答遅れを測定しようというものである。しかし、
その基準上死点位相の決定方法は開示されておらず、お
そらく既述の機械的方法によるものと考えられる。一
方、本発明はその基準上死点位相自体を求めようとする
もので、従来技術とは根本的に技術思想が異なる。従来
技術の基準上死点位相の値は既述のように誤差を含んで
おり正確ではない。これに対し本発明では回転数毎の最
高圧力点位相から極限値としての基準上死点位相を求め
ており、実測のみでは求められない基準上死点位相を数
値解析を利用して仮想的に求めるようにしている。圧力
センサは直接圧縮室内に臨ませてあるので応答遅れの心
配がない。こういった点で本発明は従来技術より正確に
上死点を求めることができるものである。
【００３６】以上、本発明の実施形態は他にも種々考え
られる。
られる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば正確な上死点位相を容易
に決定できるという優れた効果が発揮される。
に決定できるという優れた効果が発揮される。
【図１】本発明の実施形態に係る計算モデルを示すグラ
フである。
フである。
【図２】本発明の実施形態に係る往復動圧縮機関のモデ
ル図である。
ル図である。
【図３】ピストン往復に伴う筒内圧変化の様子を示すグ
ラフである。
ラフである。
１ 往復動圧縮機関 Ｌ 漸近線 Ｎ，Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 機関回転数 θ0 ，θ01，θ02，θ03 最高圧力点位相 θTDC 機関上死点位相
Claims (1)
- 【請求項１】 往復動圧縮機関の最高圧力点位相を複数
の機関回転数毎に求め、これら最高圧力点位相と機関回
転数との関係を数値解析して機関回転数が無限大のとき
所定の漸近線を持つような実験式を求め、その漸近線に
相当する位相を機関上死点位相として決定するようにし
たことを特徴とする往復動圧縮機関の上死点位相決定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26033199A JP2001082238A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 往復動圧縮機関の上死点位相決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26033199A JP2001082238A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 往復動圧縮機関の上死点位相決定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001082238A true JP2001082238A (ja) | 2001-03-27 |
Family
ID=17346519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26033199A Pending JP2001082238A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 往復動圧縮機関の上死点位相決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001082238A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6910369B2 (en) | 2002-06-25 | 2005-06-28 | Daifuku Co., Ltd | Apparatus for detecting compression top dead center of an engine |
| JP2010127229A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2014080918A (ja) * | 2012-10-16 | 2014-05-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の筒内圧検出装置 |
| CN104704225A (zh) * | 2012-10-16 | 2015-06-10 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的缸内压力检测装置 |
| KR101865023B1 (ko) * | 2018-04-23 | 2018-06-07 | 정균식 | 대형 저속 2행정 엔진의 출력측정시스템 및 출력측정방법 |
| KR101913070B1 (ko) * | 2018-04-23 | 2018-10-29 | 정균식 | 대형 저속 4행정 엔진의 출력측정 및 연소분석을 위한 1사이클 데이터 수집방법 |
| CN112697441A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-23 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种检测活塞上止点偏差的方法及系统 |
-
1999
- 1999-09-14 JP JP26033199A patent/JP2001082238A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6910369B2 (en) | 2002-06-25 | 2005-06-28 | Daifuku Co., Ltd | Apparatus for detecting compression top dead center of an engine |
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| KR101913070B1 (ko) * | 2018-04-23 | 2018-10-29 | 정균식 | 대형 저속 4행정 엔진의 출력측정 및 연소분석을 위한 1사이클 데이터 수집방법 |
| CN112697441A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-23 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种检测活塞上止点偏差的方法及系统 |
| CN112697441B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-06-28 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种检测活塞上止点偏差的方法及系统 |
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Legal Events
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Effective date: 20060331 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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Effective date: 20080722 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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Effective date: 20081118 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |