JP2958575B2 - 往復動エンジンの圧縮比測定装置 - Google Patents

往復動エンジンの圧縮比測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、往復動エンジンの圧縮比測定装置に関す
る。
〔従来の技術〕
往復動エンジンの圧縮比測定は、ピストンの下死点に
おけるシリンダ容積と上死点におけるシリンダ容積との
比を求めることによる。
ピストンの下死点におけるシリンダ容積は、大容積で
あるので、ピストンの上死点におけるシリンダ容積と設
計値から求めたエンジンの行程容積との和として求めて
も差支えないが、ピストンの上死点におけるシリンダ容
積は、エンジン自体において実測する必要がある。
従来の技術による往復動エンジンのピストンの上死点
におけるシリンダ容積の測定は、エンジンシリンダブロ
ックからシリンダヘッドを取外し、シリンダヘッド部の
中空部及びピストンの上死点におけるシリンダ本体の中
空部にビュレットを用いて油を注いで満たし、その満た
すのに要した油の全量をビュレットにおける油量の差と
して測定し、その油の量をピストンの上死点におけるシ
リンダ容積としている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の技術による往復動エンジンの圧縮比測定には、
次のような問題がある。
先ず、エンジンシリンダブロックからシリンダヘッド
を取外す必要があり、更にシリンダヘッド部の中空部及
びピストンの上死点におけるシリンダ本体の中空部から
油が漏洩してしまわないように漏洩隙間を充填封鎖する
必要があり、非常に手間がかかる。
充填油量をビュレットにおける油量の差として測定す
るので、充填後のビュレットの油面の目盛読みは、ビュ
レット内面に付着した油が完全に流下した後で行う必要
があり、時間がかかる。
シリンダヘッド部の中空部及びピストンの上死点にお
けるシリンダ本体の中空部にビュレットを用いて油を注
いで満たす作業において、充填油面を中空部頂面と一致
させることは、非常に困難であり、熟練を要する。
〔課題を解決するための手段〕
この発明による往復動エンジンの圧縮比測定装置は、
筒形のケーシング、筒形のケーシングの底部から外方に
開口して突出形成され、エンジンのシリンダヘッドにお
ける取付孔に取付けられる取付け管部、ケーシングの底
部の内面に内方に突出形成され、外面に開口している加
圧用ピストン・シリンダのシリンダ、加圧用ピストン・
シリンダのピストンを往復動させる駆動手段、及びケー
シングの底部の外面に露出している微小圧力センサから
構成されている。
更に微小圧力センサの保護のために、ケーシングの底
部の内面に内方に突出形成され、外面に開口し、中間部
に安全逃し用の切欠穴が開口したシリンダと安全逃し用
の切欠穴の両側に変位されるピストンから成る安全逃し
用ピストン・シリンダを設けてもよく、又は、加圧用ピ
ストン・シリンダのシリンダの中間部に安全逃し用の切
欠穴が開口され、切欠穴を外部と連通させる位置にピス
トンの位置を変位させる変位手段を備えてもよい。
又、加圧用ピストン・シリンダのシリンダにピストン
の行程を測定するピストン変位検出器を備えてもよい。
〔作用〕
ケーシングの取付け管部をエンジンのシリンダヘッド
における取付孔に取付ける。すると、エンジンのシリン
ダ中空部は、ケーシングの底部により外部に対し閉塞さ
れ、加圧用ピストン及び微小圧力センサは、取付け管部
によりエンジンのシリンダ中空部と連通する。
エンジンのピストンを上死点に位置決めする。
加圧用ピストン・シリンダにおいて駆動手段によりピ
ストンを往復動させる。
すると、エンジンのピストンの上死点におけるシリン
ダ容積Vminに対し、加圧用ピストンの行程と加圧用ピス
トンの断面積との積に相当する微少体積変化が加えられ
る。すると、エンジンのシリンダ中空部内に微少圧力変
化(ΔP)をもたらす。
微少体積変化が加えられるエンジンのシリンダ中空部
内が断熱変化をしているとすると、 Vmin×ΔP=C(一定)の関係が成立する。
Cの値は、校正容積を用いて予め求めておくことがで
き、ΔPは、微小圧力センサによって検出されるので、
ピストンの上死点におけるシリンダ容積Vminは、Vmin=
C/ΔPとして算出される。
そして、エンジンの行程容積Vstは、ピストン外径及
びピストン行程から算出される。
従って、圧縮比eは次式により算出される。
e=(Vmin+Vst)/Vmin エンジンのシリンダ中空部内の圧力が過大になった場
合には、それに対応するべく安全逃し用ピストン、又は
加圧用ピストンが変位され、安全逃し用シリンダ内、即
ちエンジンのシリンダ中空部は、安全逃し用の切欠穴を
介して外気と連通し、エンジンのシリンダ中空部内は直
ちに大気圧になり、微小圧力センサは保護される。加圧
用ピストンの往復動行程lがピストン変位検出器により
測定され、加圧用ピストンの断面積sとの積が、変化す
る微少体積となる。即ち、 ΔV=l×sとなる。
これによりピストンの上死点におけるシリンダ容積Vm
inに対し加えられる変化の微少体積ΔVを求めてもよ
く、先の微少体積ΔVを補正し、精度を向上することも
できる。
〔実 施 例〕
この発明の実施例の往復動エンジンの圧縮比測定装置
を図面に従って説明する。
第1図に示された第1の実施例において、往復動エン
ジンの圧縮比測定装置の長円筒形のケーシング1の底部
2からは、エンジンのシリンダヘッドHにおける取付け
ねじ孔、例えばプラグねじ孔hに螺合されるねじ管部3
が外方に開口して突出形成されている。ケーシング1の
底部2の内面には、振動加圧用ピストン・シリンダのシ
リンダ4及び安全逃し用ピストン・シリンダのシリンダ
5が内方に突出形成され、外面に開口しており、又、図
示しない測定装置に接続された微小圧力センサ6が取付
られ、微小圧力センサ6は、底部2の外面に露出してい
る。シリンダ4,5及び微小圧力センサ6は、ケーシング
1の底部に第2図に示すような平面的位置関係に取付け
られている。そしてシリンダ4にはピストン7が、中間
部に安全逃し用の切欠穴8が開口したシリンダ5にはピ
ストン9が夫々嵌装されている。
ケーシング1の頂部には、ブラケット10を介してモー
タ11及びリニアアクチュエータ12が取付けられている。
モータ11の水平方向のモータ軸には、偏心ピン13が取付
けられ、ピストン7の頂部と偏心ピン13とはケーシング
1の中間内周面に設けられた振止め管14に挿通された弾
性細軸15で連結されており、ピストン9の頂部とリニア
アクチュエータ12の上下方向出力端とは連結軸16で連結
されている。
ケーシング1の長さは、圧縮比測定装置を外部よりエ
ンジンに装着するのに十分な長さである。
上記の第1実施例の往復動エンジンの圧縮比測定装置
の操作・作用について説明する。
ケーシング1のねじ管部3をエンジンブロックのシリ
ダヘッドHにおけるプラグねじ孔hに螺着して圧縮比測
定装置をエンジンに取付ける。すると、エンジンのシリ
ンダ中空部は、ケーシング1の底部2により外部に対し
閉塞され、ピストン7,9及び微小圧力センサ6は、ねじ
管部3によりエンジンのシリンダ中空部と連通する。
エンジンのピストンPを上死点に位置決めする。
モータ11を始動すると、偏心ピン13の回動によりピス
トン7は、弾性細軸15を介してシリンダ4内を上下往復
動する。その際、弾性細軸15の上端の変位は、偏心ピン
13の回動で軸線方向のみでないが、その弾性撓みと振止
め管14の案内とにより、下端の変位は軸線方向のみとな
る。
すると、エンジンのピストンの上死点におけるシリン
ダ容積Vminに対し、偏心ピン13の偏心量dの2倍とピス
トン7の断面積sとの積に相当する微少体積(ΔV=2d
s)変化をモータ11の回転速度の周波数nで加える。す
ると、ピストン7は、エンジンのシリンダ中空部内に周
期的微少圧力(ΔP)変化をもたらす。
その際、エンジンのピストン・シリンダの微小隙間か
らの空気の漏洩は、周波数特性をもっているので、隙間
の遮断周波数より高い周波数の微少体積交番変化を与え
ると空気の漏洩は生じ難いので、無視し得る。
微少体積(ΔV=2ds)変化が加えられるシリンダ中
空部内が断熱変化をしているとし、断熱変化において、
体積をV、空気の比熱比をκ、圧力をPとすると、 PVκは一定であり、 シリンダ中空部内の容積をV、大気圧をP0とすると、 V=κ・(P0/ΔP)・ΔV となり、 Vmin×ΔP=C(一定)の関係が成立する。
Cの値は、既知の校正容積(例えばエンジンのシリン
ダ中空部に近似の円筒形容器)を用いて、既知の圧力変
化を与えて予め求めておくことができ、ΔPは、微小圧
力センサ6によって検出されて図示しない測定装置によ
り測定されるので、ピストンの上死点におけるシリンダ
容積Vminは、 Vmin=C/ΔPとして算出される。
そして、エンジンの行程容積Vstは、ピストン外径及
びピストン行程から算出される。
従って、圧縮比eは次式により算出される。
e=(Vmin+Vst)/Vmin エンジンのシリンダ中空部内の圧力が過大になった場
合には、それに対応するべくリニアアクチュエータ12が
作動され、連結軸16を介してピストン9が切欠穴8より
上方に引上げられ、シリンダ5内、即ちエンジンのシリ
ンダ中空部は、切欠穴8を介して外気と連通し(第3図
参照)、シリンダ中空部内は直ちに大気圧になり、微小
圧力センサ6は保護される。
第2実施例の圧縮比測定装置おいては、第4図に示す
ように第1実施例のシリンダ4の外周にピストン7の変
位検出器17、例えば差動トランスが設けられている。
それによりピストン7の上下動行程lが測定され、ピ
ストン7の断面積sとの積が、変化する微少体積、即
ち、ΔV=l×s となる。
これによりピストンの上死点におけるシリンダ容積Vm
inに対し加えられる周期的変化の微少体積ΔVを求めて
もよく、又、第1実施例における微少体積ΔVを補正
し、精度を向上することもできる。
又、上記各実施例において、第5図に示すようにシリ
ンダ4の中間部に安全逃し用の切欠穴8′を開口して、
ピストン7のストローク位置を公知の機構により上方に
変位可能にすることにより、シリンダ5、ピストン9、
リニアアクチュエータ12及び連結軸16を省略することが
できる。この形式においては、エンジンのシリンダ中空
部内の圧力が過大になった場合には、それに対応するべ
く公知の機構が作動され、ピストン7が切欠穴8′より
上方に引上げられ、シリンダ4内、即ちエンジンのシリ
ンダ中空部は、切欠穴8′を介して外気と連通し、シリ
ンダ中空部内は直ちに大気圧になり、微小圧力センサ6
は保護される。
〔発明の効果〕
この発明の往復動エンジンの圧縮比測定装置によれ
ば、測定に際し、従来の測定と異なりシリンダの中空部
に測定用の油を充填しその油量を測定する必要がないの
で、エンジンシリンダブロックからシリンダヘッドを取
外す必要も、シリンダヘッド部の中空部の漏洩隙間を充
填封鎖する必要もない。
従って、高精度の測定が、組立てたままのエンジンに
おいて、簡単な操作で、熟練を要しないで可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明の第1実施例における往復動エンジ
ンの圧縮比測定装置の部分断面図、 第2図は、第1図のII−II線における断面図、 第3図は、この発明の第1実施例における往復動エンジ
ンの圧縮比測定装置の安全逃し用ピストン・シリンダの
断面図、 第4図は、この発明の第2実施例における往復動エンジ
ンの圧縮比測定装置の加圧用ピストンの変位検出器の断
面図、 第5図は、この発明の実施例における往復動エンジンの
圧縮比測定装置の安全逃し用ピストン・シリンダ変形例
の断面図である。 1:ケーシング、2:底部、3:ねじ管部 4,5:シリンダ、6:微小圧力センサ 7,9:ピストン、8,8′:切欠穴、10:ブラケット 11:モータ、12:リニアアクチュエータ 13:偏心ピン、14:振止め管、15:弾性細軸 16:連結軸、17:変位検出器 H:シリンダヘッド、h:プラグねじ孔

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒形のケーシング、筒形のケーシングの底
    部から外方に開口して突出形成され、エンジンのシリン
    ダヘッドにおける取付孔に取付けられる取付け管部、ケ
    ーシングの底部の内面に内方に突出形成され、外面に開
    口している加圧用ピストン・シリンダのシリンダ、加圧
    用ピストン・シリンダのピストンを往復動させる駆動手
    段、及びケーシングの底部の外面に露出している微小圧
    力センサから構成されている往復動エンジンの圧縮比測
    定装置
  2. 【請求項2】ケーシングの底部の内面に内方に突出形成
    され、外面に開口し、中間部に安全逃し用の切欠穴が開
    口したシリンダと安全逃し用の切欠穴の両側に変位され
    るピストンから成る安全逃し用ピストン・シリンダを備
    えた特許請求の範囲第1項に記載の往復動エンジンの圧
    縮比測定装置
  3. 【請求項3】加圧用ピストン・シリンダのシリンダの中
    間部に安全逃し用の切欠穴が開口され、切欠穴を外部と
    連通させる位置にピストンの位置を変位させる変位手段
    を備えた特許請求の範囲第1項に記載の往復動エンジン
    の圧縮比測定装置
  4. 【請求項4】加圧用ピストン・シリンダのシリンダにピ
    ストン変位検出器を備えた特許請求の範囲第1項乃至第
    3項に記載の往復動エンジンの圧縮比測定装置
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