JP3141651B2 - Engine measuring device - Google Patents

Engine measuring device

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JP3141651B2
JP3141651B2 JP05274013A JP27401393A JP3141651B2 JP 3141651 B2 JP3141651 B2 JP 3141651B2 JP 05274013 A JP05274013 A JP 05274013A JP 27401393 A JP27401393 A JP 27401393A JP 3141651 B2 JP3141651 B2 JP 3141651B2
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engine
measuring
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measured
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンが組み立て
られた状態で、その排気量や圧縮比といった各諸元を計
測する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring various parameters such as a displacement and a compression ratio of an engine in an assembled state.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のエンジン計測装置としては、例え
ば特開昭60−76623号公報に記載されてものがあ
る。この装置は、ヘルムホルツ共鳴器を利用した音響式
の容積測定装置を用いて、エンジンを組み付けた状態
で、ピストンが上死点位置にある場合の燃焼室の容積
(狭義の燃焼室容積)を測定するものである。他のエン
ジン計測装置としては、小野測器株式会社の圧縮比計V
M−7100が市販されている。これは、音圧を計測す
ることによって容積を測定する音響式の容積測定装置を
用いて、ピストンが上死点位置にある場合の燃焼室の容
積を測定し、この測定値と予め設定されている行程容積
とを用いて気筒毎の圧縮比を測定するものである。
2. Description of the Related Art A conventional engine measuring device is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-76623. This device measures the volume of the combustion chamber when the piston is in the top dead center position (in a narrow sense, the volume of the combustion chamber) using an acoustic volume measurement device that uses a Helmholtz resonator with the engine assembled. Is what you do. Other engine measuring devices include Ono Sokki Co., Ltd. compression ratio meter V
M-7100 is commercially available. This is to measure the volume of the combustion chamber when the piston is at the top dead center position using an acoustic volume measuring device that measures the volume by measuring the sound pressure, and this measured value is set in advance. The compression ratio of each cylinder is measured using the stroke volume of the cylinder.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のごとき従来のエ
ンジン計測装置においては、エンジンが組み立てられた
状態で、ピストンが上死点位置にある場合の燃焼室の容
積、すなわち狭義の燃焼室容積を測定することはできる
が、ピストンが下死点位置にある場合の燃焼室容積を測
定することは出来なかったので、実際の排気量を求める
ことができず、また下死点における燃焼室容積を用いて
演算する実圧縮比を求めることもできなかった。上記の
ごとく下死点における燃焼室容積が測定できない理由は
次のとおりである。すなわち、音響式の計測装置を用い
る場合には、測定対象が密閉容器であることが必要とさ
れるが、エンジンの燃焼室には吸気バルブと排気バルブ
(以下、吸排気バルブと略記する)とが設けられてお
り、それらの両方が閉じて燃焼室が密閉状態になるの
は、クランク角度が上死点位置を中心とした所定の角度
以内にある場合だけであり、ピストンが下死点位置にあ
る場合には上記バルブが開いているので、音響式の計測
を行なうことが出来ないのである。
In the conventional engine measuring device as described above, the volume of the combustion chamber when the piston is at the top dead center position in a state where the engine is assembled, that is, the combustion chamber volume in a narrow sense is determined. Although it is possible to measure, the combustion chamber volume when the piston is at the bottom dead center position could not be measured, so the actual displacement could not be obtained, and the combustion chamber volume at the bottom dead center was calculated. It was not possible to determine the actual compression ratio to be calculated using this. The reason why the volume of the combustion chamber at the bottom dead center cannot be measured as described above is as follows. That is, when an acoustic measuring device is used, it is necessary that the measurement target is a closed container, but an intake valve and an exhaust valve (hereinafter, abbreviated as an intake / exhaust valve) are provided in a combustion chamber of the engine. It is only when the crank angle is within a predetermined angle around the top dead center position that the combustion chamber is closed when both of them are closed, and the piston is moved to the bottom dead center position. In this case, since the valve is open, acoustic measurement cannot be performed.

【0004】本発明は、上記のごとき従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、エンジンが組み立
てられた状態において、排気量や圧縮比といったエンジ
ンの実際の各諸元を計測することのできるエンジン計測
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to measure actual parameters of an engine such as a displacement and a compression ratio in a state where the engine is assembled. It is an object of the present invention to provide an engine measuring device capable of performing the following.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項1に記載の発明にお
いては、エンジンが組み立てられた状態において、エン
ジンの燃焼室の容積を測定する容積測定手段と、クラン
クシャフトの回転角度を測定する回転角度測定手段と、
上記容積測定手段と上記回転角度測定手段の測定結果を
入力し、吸排気バルブが閉じているクランクシャフトの
回転角度の範囲における複数の異なった回転角度におい
て計測した燃焼室容積の複数の計測値を用いて、上記エ
ンジンの排気量と、圧縮比と、ストロークと、コンロッ
ド長と、クランク半径と、シリンダ・ボア径と、のうち
の少なくとも一つを求める演算手段と、を備えるように
構成している。なお、上記エンジンの排気量は、各気筒
毎の排気量すなわち行程容積と全気筒の排気量すなわち
総行程容積との少なくとも一方であればよい。上記の回
転角度測定手段は、後記図3の実施例に記載のように、
クランクシャフトにロータリーエンコーダのような角度
検出手段を取り付けて直接に角度を検出してもよいし、
或いは請求項2に記載のように、モータ等でクランクシ
ャフトを一定速度で回転させ、その回転時間から回転角
度を測定するものでもよい。或いは、モータでクランク
シャフトを所定の角度回転させた後に停止させ、そのと
き上記容積測定手段で測定を行い、再びクランクシャフ
トを所定角度回転させる、という動作を所定の回数繰り
返して行うことにより、計測を自動化するように構成し
てもよい。また、請求項3に記載の発明は、請求項1に
おけるクランク角度の代わりに、ピストン移動量を測定
するピストン移動量測定手段の測定結果を用いるもので
ある。また、請求項1または請求項2における容積測定
手段は、例えば請求項4に記載のように、ヘルムホルツ
共鳴器を利用した音響式測定手段であり、エンジンの点
火プラグ孔を介して装着するものである。また、請求項
5に記載の発明は、請求項1〜請求項4に記載の発明の
構成に加えて、上記演算手段の演算結果に基づいて、被
測定物であるエンジンについての計測値が所定の基準範
囲の値であるか否かを判定する判定手段と、上記判定結
果を表示する表示手段と、を設けたものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is, in the invention described in claim 1, in a state where the engine is assembled, a volume measuring means for measuring a volume of a combustion chamber of the engine, a rotation angle measuring means for measuring a rotation angle of a crankshaft,
The measurement results of the volume measurement means and the rotation angle measurement means are input, and a plurality of measured values of the combustion chamber volume measured at a plurality of different rotation angles in the range of the rotation angle of the crankshaft with the intake and exhaust valves closed. Using, computing means for obtaining at least one of the displacement of the engine, the compression ratio, the stroke, the connecting rod length, the crank radius, and the cylinder bore diameter, I have. The engine displacement may be at least one of the displacement of each cylinder, that is, the stroke volume, and the displacement of all cylinders, that is, the total stroke volume. The above-mentioned rotation angle measuring means, as described later in the embodiment of FIG.
Angle detection means such as a rotary encoder may be attached to the crankshaft to detect the angle directly,
Alternatively, the crankshaft may be rotated at a constant speed by a motor or the like, and the rotation angle may be measured from the rotation time. Alternatively, measurement is performed by repeating the operation of rotating the crankshaft by a predetermined number of times, rotating the crankshaft by a predetermined angle, stopping the motor after rotating the crankshaft by a predetermined angle, measuring by the volume measuring means, and rotating the crankshaft again by a predetermined angle. May be configured to be automated. According to a third aspect of the present invention, a measurement result of a piston movement amount measuring means for measuring a piston movement amount is used instead of the crank angle in the first aspect. The volume measuring means according to claim 1 or 2 is an acoustic measuring means using a Helmholtz resonator as described in claim 4, and is mounted via a spark plug hole of an engine. is there. According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first to fourth aspects of the present invention, a measured value of the engine to be measured is determined based on a calculation result of the calculation means. And a display for displaying the result of the determination.

【0006】[0006]

【作用】本発明においては、例えば、ヘルムホルツ共鳴
器を利用した音響式の容積測定手段を用いて、燃焼室の
容積を求める。しかし、エンジンの排気量等を定めるた
めに必要な下死点における燃焼室容積は、下死点では吸
排気バルブが開いているため、直接には計測することが
できない。そのため、本発明においては、燃焼室が密閉
状態にあるとき、すなわち吸排気バルブが全閉になって
いるクランク角度範囲において、複数の異なった回転角
度での燃焼室容積を計測し、その複数個(例えば3個)
の計測値から例えば後記(数1)式および(数2)式の
未知数L、r、A等を求めることによって、(数1)式
から下死点における燃焼室容積を求める。次に、上記の
演算で求めた下死点における燃焼室容積から、計測で求
めた上死点における燃焼室容積(上死点では燃焼室が密
閉状態のため、直接に計測可能)を減算することによ
り、その気筒における排気量(行程容積)が求められ
る。したがってその排気量の値に気筒数nを乗算する
か、或いは全ての気筒で計測と演算を行って各気筒の排
気量を求め、それらを加算することにより、エンジン全
体の排気量(総行程容積)を求めることができる。上記
のように本発明においては、排気量として、各気筒毎の
排気量すなわち行程容積と全気筒の排気量すなわち総行
程容積とのいずれでも計測することができる。また、圧
縮比は下死点における燃焼室容積と上死点における燃焼
室容積との比で求められる。また、コンロッド長L、ク
ランク半径rおよびシリンダ・ボア断面積Aは、上記の
燃焼室容積を演算する過程で求められる。そしてシリン
ダ・ボア径Bは、シリンダ・ボア断面積Aから例えば後
記(数9)式によって求められる。また、ストロークs
は、上死点におけるピストン位置を基準としてクランク
シャフトを下死点まで回転させたときのピストン移動量
に相当する。この値は直接に計測可能であるが、後記図
4に示すように、s=2rの関係があるので、下死点に
おける燃焼室容積を演算する過程で求めたクランク半径
rの値を用いて演算することも可能である。本発明にお
いては、従来は計測できなかったエンジン組立状態での
実排気量、実圧縮比等のエンジン諸元を正確かつ容易に
測定することができるので、エンジンの実験、研究、工
場ラインでの検査等に活用できるのは勿論、従来は困難
であった車検時における違法改造車や輸入車の検査など
も容易に行うことが可能になる。
In the present invention, for example, the volume of the combustion chamber is determined by using an acoustic volume measuring means utilizing a Helmholtz resonator. However, the volume of the combustion chamber at the bottom dead center required for determining the engine displacement and the like cannot be directly measured at the bottom dead center because the intake and exhaust valves are open. Therefore, in the present invention, when the combustion chamber is in a closed state, that is, in the crank angle range in which the intake and exhaust valves are fully closed, combustion chamber volumes at a plurality of different rotation angles are measured, and (For example, three)
For example, the unknowns L, r, A, and the like in Equations (1) and (2) described below are obtained from the measured values, and the combustion chamber volume at the bottom dead center is obtained from Equation (1). Next, the combustion chamber volume at the top dead center obtained by measurement (which can be directly measured at the top dead center because the combustion chamber is in a closed state) is subtracted from the combustion chamber volume at the bottom dead center obtained by the above calculation. Thus, the displacement (stroke volume) in the cylinder is obtained. Therefore, by multiplying the value of the displacement by the number n of cylinders, or by measuring and calculating all the cylinders to obtain the displacement of each cylinder and adding them, the displacement of the entire engine (total stroke volume) is obtained. ). As described above, in the present invention, it is possible to measure, as the displacement, either the displacement of each cylinder, that is, the stroke volume, or the displacement of all cylinders, that is, the total stroke volume. The compression ratio is determined by the ratio between the volume of the combustion chamber at the bottom dead center and the volume of the combustion chamber at the top dead center. The connecting rod length L, the crank radius r, and the cylinder-bore cross-sectional area A are obtained in the process of calculating the combustion chamber volume. The cylinder / bore diameter B is obtained from the cylinder / bore cross-sectional area A by, for example, Expression (9) below. Also, the stroke s
Corresponds to the piston movement amount when the crankshaft is rotated to the bottom dead center with reference to the piston position at the top dead center. Although this value can be measured directly, as shown in FIG. 4 described below, since there is a relationship of s = 2r, the value of the crank radius r obtained in the process of calculating the combustion chamber volume at the bottom dead center is used. It is also possible to calculate. In the present invention, the engine specifications such as the actual displacement and the actual compression ratio in the engine assembled state, which could not be measured conventionally, can be accurately and easily measured. Not only can it be used for inspection and the like, but also inspection of illegally modified vehicles and imported vehicles can be easily performed at the time of vehicle inspection, which was difficult in the past.

【0007】[0007]

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施例の断面図である。図1におい
て、エンジン1は組み立てられた状態であり、かつ停止
した状態である。2はエンジン・ブロック、2aはシリ
ンダ、3はガスケット、4はシリンダヘッド、5はヘッ
ドカバーである。6はピストン、7はコンロッドであ
り、ピストン6は上死点位置で停止した状態である。こ
の場合には吸気バルブおよび排気バルブ(共に図示せ
ず)は全閉状態であり、燃焼室8は外部に対して閉じた
空間となっている。また、9は容積測定手段のセンサヘ
ッドであり、その内部において、長さd'で内容積V'の
円筒状の空洞12と、長さdで内部断面積Sの音響管1
3とでヘルムホルツ共鳴器が構成されている。このセン
サヘッド9はエンジン1の点火プラグ孔14に差し込ま
れており、空洞12、音響管13および燃焼室8によっ
て主音響共振器(管の両端に空洞が接続された外部に対
して閉じた音響系)が構成されている。なお、センサヘ
ッド9の接続部には点火プラグと同形状のネジが加工さ
れており、点火プラグ孔14にねじ込んで接続するよう
になっている。また、11は音源で、上記主音響共振器
の内部の空気を音響的に駆動する。10はマイクロホン
で、上記主音響共振器の内部の音圧を検出するものであ
り、図示のような位置に取り付けられている。上記のよ
うに、主音響共振器が外部と閉じた空間である理由は、
外乱(外部からの騒音など)の侵入を防ぎ、精度よく安
定した測定を行なうためである。ただし、上記主音響共
振器が完全に密閉されていると、クランクシャフト7a
を回転させてピストン6の位置を移動させた場合に、燃
焼室8内の気圧と温度が変化し、それによって測定が変
動するので、それを防ぐため、空気導入管30を設けて
いる。この空気導入管30は、例えば細いパイプであっ
て、音響的には大きな抵抗となってほぼ密閉状態とみな
すことができ、かつクランクシャフト7aを緩やかに回
転させた場合には、それに応じて空気が出入りし、内部
の気圧を大気圧に保つことができるようになっている。
なお、空気導入管30が音響的に無視できない場合であ
っても、その空気導入管30を設けた状態で較正(後
述)すれば問題ない。また、図1においては、センサヘ
ッド9の上端部に空気導入管30を設けた場合を例示し
たが、他の部分に設けても勿論よい。また、7aはクラ
ンクシャフトであり、この回転角度を検出するための回
転角度検出器7bが取り付けられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention. In FIG. 1, the engine 1 is in an assembled state and is in a stopped state. 2 is an engine block, 2a is a cylinder, 3 is a gasket, 4 is a cylinder head, and 5 is a head cover. Reference numeral 6 denotes a piston, 7 denotes a connecting rod, and the piston 6 is stopped at the top dead center position. In this case, the intake valve and the exhaust valve (both not shown) are fully closed, and the combustion chamber 8 is a space closed to the outside. Reference numeral 9 denotes a sensor head of a volume measuring means, in which a cylindrical cavity 12 having a length d 'and an internal volume V' and an acoustic tube 1 having a length d and an internal cross-sectional area S are provided.
3 together form a Helmholtz resonator. The sensor head 9 is inserted into a spark plug hole 14 of the engine 1, and has a main acoustic resonator (an acoustic closed to the outside having a cavity connected to both ends of the tube) by a cavity 12, an acoustic tube 13 and a combustion chamber 8. System) is composed. The connection portion of the sensor head 9 is formed with a screw having the same shape as that of the ignition plug, and is screwed into the ignition plug hole 14 for connection. A sound source 11 acoustically drives air inside the main acoustic resonator. Reference numeral 10 denotes a microphone for detecting a sound pressure inside the main acoustic resonator, which is attached at a position as shown in the figure. As described above, the reason that the main acoustic resonator is a space closed to the outside is as follows.
This is to prevent the intrusion of disturbance (such as noise from the outside) and perform accurate and stable measurement. However, if the main acoustic resonator is completely sealed, the crankshaft 7a
When the position of the piston 6 is moved by rotating, the air pressure and temperature in the combustion chamber 8 change, and the measurement fluctuates due to the change. The air introducing pipe 30 is provided to prevent the fluctuation. The air introduction pipe 30 is, for example, a thin pipe, has a large acoustic resistance, can be regarded as a substantially sealed state, and when the crankshaft 7a is slowly rotated, the air is accordingly supplied. Comes in and out, and the internal pressure can be maintained at atmospheric pressure.
Even if the air introduction tube 30 cannot be ignored acoustically, there is no problem if calibration (described later) is performed with the air introduction tube 30 provided. FIG. 1 illustrates the case where the air introduction pipe 30 is provided at the upper end of the sensor head 9, but may be provided at another part. A crankshaft 7a is provided with a rotation angle detector 7b for detecting the rotation angle.

【0008】図3は、回転角度検出器7bとしてロータ
リーエンコーダを用いた場合の斜視図である。図3にお
いて、クランクシャフト7aに治具7cを介して回転角
度検出器7bを接続する。そして固定用治具7dによっ
て周囲の適当な箇所に固定する。また、治具7cに例え
ば六角レンチ7eを噛み合わせて回転させることによ
り、クランクシャフト7aを回転させてピストン6の位
置を移動させることが出来る。なお、図3においては、
クランクシャフト7aに治具7cを介して回転角度検出
器7bを接続する前の状態を示している。
FIG. 3 is a perspective view when a rotary encoder is used as the rotation angle detector 7b. In FIG. 3, a rotation angle detector 7b is connected to a crankshaft 7a via a jig 7c. Then, it is fixed to an appropriate surrounding area by a fixing jig 7d. In addition, the position of the piston 6 can be moved by rotating the crankshaft 7a by rotating the jig 7c with, for example, a hexagon wrench 7e. In FIG. 3,
This shows a state before a rotation angle detector 7b is connected to a crankshaft 7a via a jig 7c.

【0009】次に、図2は演算手段の構成を示す一実施
例のブロック図である。図2において、15は発振器で
あり、この出力信号Es(t)は、音源用アンプ16を介し
て音源11を駆動すると共に、FFTアナライザ(高速
フーリエ変換解析器)17に入力される。また、18は
マイクロホン用アンプであり、マイクロホン10の出力
信号Em(t)を適当なレベルに増幅し、FFTアナライザ
17に送る。また、19はCPUであり、FFTアナラ
イザ17、発振器15、メモリ20のすべての動作を制
御し、また、測定値を用いて所定の演算を行い、その結
果を表示装置21に出力する。この表示装置21として
は、例えば液晶表示装置のような表示器、或いはプリン
タのようなハードコピーを送出する装置、またはそれら
の両方を用いることが出来る。また、22は、回転角度
検出器7b用の処理回路であり、これを介してクランク
シャフト7aの回転角度情報がCPU19に送られる。
また、23はキーボードであり、外部から演算手段に対
して各種のデータや指令信号を入力するものである。
Next, FIG. 2 is a block diagram of one embodiment showing the configuration of the calculating means. In FIG. 2, reference numeral 15 denotes an oscillator. The output signal Es (t) drives the sound source 11 via a sound source amplifier 16 and is input to an FFT analyzer (fast Fourier transform analyzer) 17. Reference numeral 18 denotes a microphone amplifier, which amplifies the output signal Em (t) of the microphone 10 to an appropriate level and sends it to the FFT analyzer 17. Reference numeral 19 denotes a CPU, which controls all operations of the FFT analyzer 17, the oscillator 15, and the memory 20, performs a predetermined operation using the measured value, and outputs the result to the display device 21. As the display device 21, for example, a display device such as a liquid crystal display device, a device for transmitting a hard copy such as a printer, or both of them can be used. Reference numeral 22 denotes a processing circuit for the rotation angle detector 7b, through which rotation angle information of the crankshaft 7a is sent to the CPU 19.
Reference numeral 23 denotes a keyboard for externally inputting various data and command signals to the operation means.

【0010】次に作用を説明する。まず始めに、測定す
る気筒の点火プラグを外し、その気筒が上死点となるよ
うにクランクシャフト7aを回転させる。この場合に
は、前記のように六角レンチ7eなどを用いて回転さ
せ、後記図5に示すようなピストン位置の測定を行なう
ことによって正確に上死点位置に合わせることが出来
る。図7は、4サイクルエンジンにおける燃焼室8の容
積Vとクランクシャフト7aの回転角度θとの関係を示
した図である。図7において、VTは上死点での容積、
Bは下死点での容積であり、上死点においてθ=0(d
eg)とする。図7のV−θの関係は、一般的なレシプロ
エンジンの場合、ピストン位置xの一般式を用いると下
記(数1)式および(数2)式で表される。 V=(L+r−x)A+VT …(数1) x=rcosθ+√(L2−r2sin2θ) …(数2) ただし、L:コンロッド長、r:クランク半径、A:シ
リンダのボア断面積なお、上記ピストン位置x、コンロ
ッド長L、クランク半径r、クランクシャフト回転角度
θなどの関係は、図4に示すとおりである。また、上記
(数1)式および(数2)式の関係は、例えば「“自動
車技術ハンドブック基礎・理論編”自動車技術会出
版,71頁〜72頁」に記載されている。
Next, the operation will be described. First, the ignition plug of the cylinder to be measured is removed, and the crankshaft 7a is rotated so that the cylinder becomes the top dead center. In this case, the piston can be rotated using the hexagon wrench 7e or the like, and the piston position can be measured as shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the volume V of the combustion chamber 8 and the rotation angle θ of the crankshaft 7a in a four-cycle engine. In FIG. 7, V T is the volume at top dead center,
V B is the volume at the bottom dead center, and θ = 0 (d
eg). In the case of a general reciprocating engine, the relationship of V-θ in FIG. 7 is expressed by the following (Equation 1) and (Equation 2) using the general expression of the piston position x. V = (L + r−x) A + V T (Equation 1) x = r cos θ + √ (L 2 −r 2 sin 2 θ) (Equation 2) where L: connecting rod length, r: crank radius, A: cylinder bore FIG. 4 shows the relationship among the piston position x, connecting rod length L, crank radius r, crankshaft rotation angle θ, and the like. Further, the relationship between the above-mentioned equations (1) and (2) is described in, for example, "" Automotive Technology Handbook Fundamentals / Theory ", Japan Society of Automotive Engineers, pages 71 to 72".

【0011】次に、図1に示した容積測定手段によって
上死点における燃焼室の容積を測定する手順について説
明する。図2のCPU19の指令により、発振器15は
周波数特性の平坦な信号、例えば正弦波合成波やホワイ
トノイズといった信号Es(t)を発振し、音源用アンプ1
6を介して音源11を駆動する。これにより、主音響共
振器には次のような共振が発生する。本実施例の主音響
共振器は、音響管13の両端に燃焼室8の空洞および円
筒状空洞12が接続されたものである。これは、1つの
音響管に2つの空洞が並列に接続されたもの、つまり上
記主音響共振器が、3つの音響要素で構成されているわ
けであり、その共振周波数f1は下記(数3)式に示す
ようになる。 f1=(c/2π)√〔S(V+V')/dVV'〕 …(数3) ただし、c:音速、S:音響管13の内部断面積、d:
音響管13の長さ、V:燃焼室8の容積、V':空洞1
2の容積 さらに、円筒状空洞12は両端閉止の音響管とみなされ
るので、その共振周波数f2は下記(数4)式で表され
る。 f2=c/2d'(および整数倍の周波数) …(数4) なお、共振周波数f2は上記(数4)式で示される値お
よびその整数倍の周波数であるが、以下においては、最
低次の周波数を用いて説明する。上記の管共振周波数f
2は、両端部で圧力振動が最大となるため、マイクロホ
ン10および音源11が図1に示すように円筒状空洞1
2の端部に取り付けられている。このときの主音響共振
器の内部の音圧をマイクロホン10で検出し、このマイ
クロホンの出力信号Em(t)を、マイクロホン用アンプ1
8を介してFFTアナライザ17に送る。ここで、CP
U19の指令により、FFTアナライザ17は、音源1
1への信号Es(t)を入力とし、マイクロホン出力信号E
m(t)を出力とする伝達関数を演算する。CPU19は、
この演算が終了すると発振器15の発振を停止させる。
ここまでのFFTアナライザ17、発振器15の動作
は、CPU19によって全て同期して行われる。上記の
ようにFFTアナライザ17で求めた伝達関数は、図6
に示すように、共振周波数f1において、振幅特性|H
|ではピーク、位相特性∠Hでは反転する特性となる。
なお、図6においては共振周波数f1についてのみ記載
しているが、共振周波数f2においても同様に測定す
る。これらの共振周波数f1、f2は、音響管13や空洞
12の寸法や測定時の温度から、上記(数3)式、(数
4)式を用いて、概略の値は予め予想可能である。CP
U19は、上記の伝達関数データを取り込み、振幅特性
のピーク周波数値または、予め実験等で求めておいた共
振点での位相φと上記位相特性との交点での周波数値か
ら、各共振周波数f1、f2を求める。上記2つの共振周
波数f1、f2から燃焼室の容積Vを求めるには次のよう
にする。すなわち、(数3)式、(数4)式から音速c
を消去すると、下記(数5)式が得られる。 V=k(f2/f12V'/{V'−k(f2/f12} …(数5) ただし、k=d'2S/π2d 上記(数5)式において、音響管13の内部断面積S、
音響管13の長さd、空洞12の容積V'は既知の値で
あるから、2つの共振周波数f1、f2を(数5)式に代
入することにより、燃焼室8の容積Vを求めることがで
きる。なお、この場合には、上死点における燃焼室の容
積であり、これをVTとする。ただし、(数3)式、
(数4)式は理想的な条件下での理論式であり、これら
から求めた上記(数5)式を用いた場合には、測定誤差
を生じる可能性がある。そのため、実際の計算式は、容
積、寸法が既知の容器を用いて較正実験を行い、そこで
実験的に求めた定数k'を用いた近似式であってもよ
い。
Next, a procedure for measuring the volume of the combustion chamber at the top dead center by the volume measuring means shown in FIG. 1 will be described. In response to a command from the CPU 19 of FIG. 2, the oscillator 15 oscillates a signal Es (t) having a flat frequency characteristic, for example, a signal Es (t) such as a sine wave composite wave or white noise.
The sound source 11 is driven via 6. As a result, the following resonance occurs in the main acoustic resonator. In the main acoustic resonator of this embodiment, a cavity of the combustion chamber 8 and a cylindrical cavity 12 are connected to both ends of an acoustic tube 13. This means that two cavities are connected in parallel to one acoustic tube, that is, the main acoustic resonator is composed of three acoustic elements, and its resonance frequency f 1 is given by ) Expression. f 1 = (c / 2π) √ [S (V + V ′) / dVV ′] (Expression 3) where c: sound velocity, S: internal cross-sectional area of the acoustic tube 13, d:
Length of acoustic tube 13, V: volume of combustion chamber 8, V ': cavity 1
2 volumes Furthermore, since the cylindrical cavity 12 is regarded as acoustic tube ends closed, the resonance frequency f 2 is expressed by the following equation (4) below. f 2 = c / 2d ′ (and an integer multiple of frequency) (Equation 4) Note that the resonance frequency f 2 is a value represented by the above (Equation 4) and a frequency that is an integral multiple of the value. Description will be made using the lowest order frequency. The above tube resonance frequency f
2 , the microphone 10 and the sound source 11 have cylindrical cavities 1 as shown in FIG.
2 at the end. At this time, the sound pressure inside the main acoustic resonator is detected by the microphone 10 and the output signal Em (t) of the microphone is output to the microphone amplifier 1.
8 to the FFT analyzer 17. Where CP
According to the command of U19, the FFT analyzer 17
1 to the microphone output signal Es (t).
Calculate the transfer function with m (t) as output. The CPU 19
When this calculation is completed, the oscillation of the oscillator 15 is stopped.
The operations of the FFT analyzer 17 and the oscillator 15 up to this point are all performed synchronously by the CPU 19. The transfer function obtained by the FFT analyzer 17 as described above is shown in FIG.
As shown in, at the resonant frequency f 1, the amplitude characteristics | H
| Indicates a peak, and the phase characteristic ΔH indicates a reversal characteristic.
Although in FIG. 6 describes only the resonance frequency f 1, it is also measured in the same manner at the resonance frequency f 2. The approximate values of these resonance frequencies f 1 and f 2 can be predicted in advance from the dimensions of the acoustic tube 13 and the cavity 12 and the temperature at the time of measurement, using the above equations (3) and (4). is there. CP
U19 fetches the above transfer function data and calculates each resonance frequency f from the peak frequency value of the amplitude characteristic or the frequency value at the intersection of the phase φ at the resonance point and the phase characteristic, which has been obtained in advance through experiments or the like. 1, determine the f 2. To determine the volume V of the combustion chamber from the above two resonance frequencies f 1 and f 2 , the following is performed. That is, the sound speed c is obtained from the equations (3) and (4).
Is eliminated, the following equation (5) is obtained. V = k (f 2 / f 1 ) 2 V ′ / {V′−k (f 2 / f 1 ) 2 } (Equation 5) where k = d ′ 2 S / π 2 d The above (Equation 5) In the formula, the internal cross-sectional area S of the acoustic tube 13 is
Since the length d of the acoustic tube 13 and the volume V 'of the cavity 12 are known values, the volume V of the combustion chamber 8 can be obtained by substituting the two resonance frequencies f 1 and f 2 into Equation (5). You can ask. In this case, the volume of the combustion chamber at the top dead center, which is referred to as V T. However, (Equation 3),
Equation (4) is a theoretical equation under ideal conditions, and if the above equation (5) obtained from these equations is used, there is a possibility that a measurement error may occur. Therefore, the actual calculation formula may be an approximate formula using a constant k 'experimentally obtained by performing a calibration experiment using a container having a known volume and dimensions.

【0012】次に、クランクシャフト7aを任意の角度
iだけ回転させた場合における燃焼室8の容積Viの測
定手順について説明する。ただし、本実施例では音響式
の容積測定手段を用いているので、被測定物である燃焼
室が外部から閉じた空間である必要がある。そのため、
角度iの取り得る範囲は、吸排気バルブが閉じている区
間に限られる。両バルブの全閉区間は、例えば図7に実
線で示したhの範囲であり、上死点を中心として±12
0°〜130°程度の範囲である。このような角度iで
測定するには、前記図3に示したように、六角レンチ7
e等を用いてクランクシャフト7aを任意の角度i〔de
g〕だけ回転させ、このときの燃焼室の容積Viの測定を
行う。測定の方法は、前記の上死点における測定と同様
である。また、回転角度iは回転角度検出器7bで検出
され、処理回路22を介してCPU19に送られる。上
記のような容積Vi、角度iの測定を、上死点を含めて
3カ所以上の角度で行い、得られた各測定値を前記(数
1)式および(数2)式に代入し、未知数である(数
1)式のコンロッド長L、クランク半径r、シリンダの
ボア断面積Aを求める。そして、その求めたL、r、A
と(数1)式からθ=180〔deg〕すなわち下死点に
おける燃焼室の容積VBを求めることができる。
[0012] Next, a description will be given of a measuring procedure of the volume V i of the combustion chamber 8 in the case of rotating the crankshaft 7a by an arbitrary angle i. However, in this embodiment, since the acoustic volume measuring means is used, the combustion chamber as the object to be measured needs to be a space closed from the outside. for that reason,
The range that the angle i can take is limited to the section where the intake and exhaust valves are closed. The fully closed section of both valves is, for example, a range of h shown by a solid line in FIG.
It is in the range of about 0 ° to 130 °. To measure at such an angle i, as shown in FIG.
e, etc., to set the crankshaft 7a at an arbitrary angle i [de
g] only rotate, the measurement of the volume V i of the combustion chamber at this time. The measurement method is the same as the measurement at the top dead center. The rotation angle i is detected by the rotation angle detector 7b and sent to the CPU 19 via the processing circuit 22. The measurement of the volume V i and the angle i as described above is performed at three or more angles including the top dead center, and the obtained measured values are substituted into the above equations (1) and (2). , The connecting rod length L, the crank radius r, and the bore area A of the cylinder are obtained from the unknown equation (Equation 1). Then, the obtained L, r, A
From equation (1), θ = 180 [deg], that is, the volume V B of the combustion chamber at the bottom dead center can be obtained.

【0013】なお、クランクシャフト7aの回転は、モ
ータ等を用いて自動的に行なうこともできる。そしてモ
ータでクランクシャフトを一定の角速度で回転させ、所
定の間隔毎に測定を行なえば、一定時間に回転するクラ
ンク角度は一定なので、クランク角度をその度に測定す
る必要が無くなる。したがって回転角度測定手段を不要
にすることが出来る。このようなモータによる定速回転
の駆動と一定時間ごとの測定とをCPU19によって制
御すれば、バルブ全閉区間内における複数点の測定を自
動的に行なうことができ、それらの値から下死点におけ
る燃焼室の容積VBを自動的に求めることができる。も
しくは、モータでクランクシャフトを所定の角度回転さ
せた後に停止させ、そのとき容積測定手段で測定を行
い、再びクランクシャフトを所定角度回転させる、とい
う動作を所定の回数繰り返して行うことにより、計測を
自動化するように構成してもよい。
The rotation of the crankshaft 7a can be automatically performed using a motor or the like. If the crankshaft is rotated at a constant angular velocity by the motor and the measurement is performed at predetermined intervals, the crank angle rotating for a predetermined time is constant, so that it is not necessary to measure the crank angle each time. Therefore, the rotation angle measuring means can be eliminated. If the CPU 19 controls the driving of the constant-speed rotation by the motor and the measurement at regular time intervals, the measurement at a plurality of points in the valve fully closed section can be performed automatically. the volume V B of the combustion chamber can be automatically determined in. Alternatively, measurement is performed by repeating the operation of rotating the crankshaft by a predetermined angle by a motor, stopping the rotation at that time, measuring by the volume measuring means at that time, and rotating the crankshaft by the predetermined angle again a predetermined number of times. You may comprise so that it may be automated.

【0014】次に、予めキーボード23を用いて設定し
たエンジン1の気筒数をnとすると、求めるエンジン1
の総排気量Wおよび圧縮比εは、下記(数6)式、(数
7)式で求められる。 W=n(VB−VT) …(数6) ε=VB/VT …(数7) さらに、前に求めたシリンダ2aのボア断面積Aと容積
測定値VB、VTとを用いて、下記(数8)式から被測定
気筒のストロークsも求めることができる。 s=(VB−VT)/A …(数8) また、下記(数9)式により、ボア断面積Aからボア径
Bを求めることもできる。 B=2√(A/π) …(数9) CPU19は、上記各計算結果を表示装置21に出力
し、表示装置21は画面上の表示またはハードコピーに
よって計算結果を表示する。
Next, assuming that the number of cylinders of the engine 1 set in advance using the keyboard 23 is n,
Is obtained by the following equations (Equation 6) and (Equation 7). W = n (V B −V T ) (Equation 6) ε = V B / V T (Equation 7) Further, the bore sectional area A and the measured volume values V B , V T of the cylinder 2a obtained previously are obtained. , The stroke s of the cylinder to be measured can also be obtained from the following equation (8). s = (V B −V T ) / A (Equation 8) Further, the bore diameter B can be obtained from the bore sectional area A by the following Equation (9). B = 2√ (A / π) (Equation 9) The CPU 19 outputs each calculation result to the display device 21, and the display device 21 displays the calculation result by display on a screen or hard copy.

【0015】なお、本実施例では、上死点と任意のクラ
ンク角度で2か所以上、全体で3か所以上における測定
値からVBやL等の未知数を求めたが、上死点を含まな
い任意のクランク角度であれば4か所以上での測定値か
ら上記各諸元を求めることができる。ただし、上記の測
定するクランク角度は、吸排気バルブが全閉状態になる
角度範囲であることは前記のとおりである。また、本実
施例における上死点の検出方法は、図5に示したよう
に、ダイヤルゲージ等の測定器24を用いて点火プラグ
の孔から直接に測定する方法を用いてもよいが、前記の
容積測定手段を利用しても検出可能である。すなわち前
記(数5)式における燃焼室の容積Vと共振周波数比
(f2/f12との関係より、(f2/f12が最小とな
るところが上死点となることを利用すれば、CPU19
で上死点を自動的に検出することができる。例えば(数
5)式の容積値Vもしくは共振周波数比(f2/f12
(なお、f2/f1でもよい)を外部モニタ(例えば表示
装置21)に出力し、作業者はこれを見ながら上記モニ
タ値が最小となるようクランクシャフト7aを回転させ
ればよい。図8は、これまで説明した本実施例の測定手
順を示すフローチャートである。なお、図8において
は、最初にステップS1で気筒数nをキーボード23か
ら入力するようになっている。また、ステップS5、S
6における角度iにおける測定は、少なくとも2度繰り
返すものとする。また、ステップS8においては、ステ
ップS4、S5、S7で求めたVT、i、Viから下死点
容積VB、コンロッド長L、クランク半径rおよびシリ
ンダ・ボア断面積Aを計算する。また、本実施例では、
排気量Wは1つの気筒での測定値と予め設定された気筒
数nから(数6)式で求めたが、上記の測定をすべての
気筒で行えば、さらに精度よく排気量Wを求めることが
できる。すなわち、すべての気筒に対して行程容積(V
B−VT)を求め、その総和が排気量となる。その場合、
容積測定手段を気筒数だけ用意し、各気筒の測定を同時
に行えば、容積計測手段を気筒ごとに取り外して移設す
る必要がないので、さらに短時間に測定することができ
る。なお、容積測定手段、共振周波数の測定方法および
容積計算式は、本実施例に記載したものに限定されるも
のではない。
[0015] In the present embodiment, more than two at the top dead center and an arbitrary crank angle, but the measurements at total three or more locations to determine the unknowns, such as V B and L, and the top dead center If the crank angle is not included, the above specifications can be obtained from the measured values at four or more locations. However, as described above, the crank angle to be measured is an angle range in which the intake and exhaust valves are fully closed. Further, the method of detecting the top dead center in the present embodiment may use a method of directly measuring from the hole of the spark plug using a measuring device 24 such as a dial gauge as shown in FIG. Can be detected even by using the volume measuring means. That is, from the relationship between the volume V of the combustion chamber and the resonance frequency ratio (f 2 / f 1 ) 2 in the equation (5), the point where (f 2 / f 1 ) 2 becomes minimum becomes the top dead center. If used, CPU 19
Can automatically detect the top dead center. For example, the volume value V or the resonance frequency ratio (f 2 / f 1 ) 2 in the expression (5)
(Note, may be f 2 / f 1) is output to the external monitor (for example, a display device 21), the operator may be rotated with a crankshaft 7a to the monitor value is minimized while watching this. FIG. 8 is a flowchart illustrating the measurement procedure of the present embodiment described above. In FIG. 8, first, the number n of cylinders is input from the keyboard 23 in step S1. Steps S5 and S5
The measurement at the angle i in 6 shall be repeated at least twice. Further, in step S8, step S4, S5, S7 in the obtained V T, i, V i the bottom dead center from the volume V B, connecting rod length L, to calculate the crank radius r and the cylinder bore cross-sectional area A. In this embodiment,
Although the displacement W was obtained from the measured value of one cylinder and the preset number of cylinders n by Expression (6), if the above measurement is performed for all the cylinders, the displacement W can be more accurately obtained. Can be. That is, the stroke volume (V
B− V T ) is obtained, and the sum thereof is the displacement. In that case,
If the volume measuring means is prepared by the number of cylinders and the measurement of each cylinder is performed at the same time, it is not necessary to remove and transfer the volume measuring means for each cylinder, so that the measurement can be performed in a shorter time. Note that the volume measuring means, the method of measuring the resonance frequency, and the volume calculating formula are not limited to those described in the present embodiment.

【0016】次に、これまで説明した実施例は、3カ所
以上のクランク角での測定値から(数1)式の未知数を
求め、下死点での容積VBを求めるものである。しか
し、それほど高精度な測定が必要でない場合は、(数
1)式のV−θの関係式をサインカーブで近似させるこ
とにより、下記(数10)式のように表すこともでき
る。 V={−(VB−VT)/2}cosθ+(VB+VT)/2 …(数10) したがってクランク角度iにおける容積Viは、(数1
0)式から下記(数11)式に示すようになる。 Vi={−(VB−VT)/2}cosi+(VB+VT)/2 …(数11) (数11)式において、VT、Viおよびiは測定値とし
て得られるから、下死点での容積VBは、(数11)式
から下記(数12)式のように求められる。 VB={2Vi−VT(1+cosi)}/(1−cosi) …(数12) 上記のように、(数1)式のV−θの関係式をサインカ
ーブで近似させた場合には、上死点における容積VT
1カ所のクランク角度iにおける測定結果、すなわち合
計2カ所の測定結果によって下死点における燃焼室容積
Bを算出することができる。さらに、他の実施例とし
ては、次のようにして下死点における容積VBを推定す
る方法もある。すなわち、一般に下死点付近での燃焼室
容積の変化はクランク角θの変化に対して小さく、かつ
通常のエンジンのコンロッド長Lとクランク半径rとの
比はL/r=3.5〜4であることを利用し、容積Vの
測定を上死点とバルブ全閉区間h内の最も下死点に近い
クランク角θ≒±h/2との2カ所で行い、その測定結
果と上記L/r等の関係から下死点での容積VBを推定
することができる。なお、下死点容積VBの測定および
計算方法は、本実施例に限定されるものではない。
[0016] Next, the embodiments described heretofore, the measured value from equation (1) of the crank angle of at least three locations determined unknowns type, and requests the volume V B at the bottom dead center. However, when it is not necessary to perform measurement with such high accuracy, the relational expression of V-θ in the expression (1) can be expressed as the following expression (10) by approximating the relational expression of V-θ with a sine curve. V = {− (V B −V T ) / 2} cos θ + (V B + V T ) / 2 (Equation 10) Therefore, the volume Vi at the crank angle i is expressed by (Equation 1)
From the equation (0), the following equation (11) is obtained. V i = {− (V B −V T ) / 2} cosi + (V B + V T ) / 2 (Equation 11) In the equation (11), V T , V i and i are obtained as measured values. , The volume V B at the bottom dead center is obtained from the equation (11) as in the following equation (12). V B = {2V i -V T (1 + cosi)} / (1-cosi) ... ( Equation 12) as described above, when was approximated by the sine curve (number 1) relationship of the V-theta of the measurement result of the crank angle i of the volume V T and one position in the upper dead point, that it is possible to calculate the combustion chamber volume V B at the bottom dead center by the measurement results of the total two places. Further, as another example, there is a method of estimating the volume V B at the bottom dead center in the following manner. That is, generally, the change in the combustion chamber volume near the bottom dead center is smaller than the change in the crank angle θ, and the ratio of the connecting rod length L to the crank radius r of a normal engine is L / r = 3.5 to 4 , The measurement of the volume V is performed at two points of the top dead center and the crank angle θ ≒ ± h / 2 closest to the bottom dead center in the valve fully closed section h. / from the relationship, such as r can be estimated volume V B at the bottom dead center. The measurement and calculation of the bottom dead center volume V B is not limited to this embodiment.

【0017】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。本実施例は、クランクシャフト7aの回転角度θ
を測定する代わりにピストン6の移動量を測定し、その
測定値に基づいて排気量Wおよび圧縮比ε等を求めるも
のである。ピストン6の移動量を測定するピストン移動
量測定手段は、例えば図5に示すように、ダイヤルゲー
ジ等の測定器24であり、ピストン冠面6aから直接に
ピストン6の移動量を測定するものである。なお測定器
24は、超音波やレーザ等を用いた変位計や距離計であ
っても勿論よい。ピストン6の移動量をStとすると、
ピストン移動量Stとクランク角度θとの関係は図9に
示すようになり、図7のV−θ線図と同様な特性とな
る。したがってピストン移動量Stと燃焼室8の容積V
との関係は、図10に示すような比例関係となる。な
お、図9において、横軸の角度は上死点をθ=0〔de
g〕とし、縦軸のピストン移動量Stは上死点における
値を0としている。ここで下死点における移動量すなわ
ちストロークをs、任意のクランク角度jのときのピス
トン移動量をpとし、このときの燃焼室容積をVpとす
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the rotation angle θ of the crankshaft 7a is
Is measured instead of measuring the displacement of the piston 6, and the displacement W, the compression ratio ε, and the like are obtained based on the measured value. The piston displacement measuring means for measuring the displacement of the piston 6 is, for example, a measuring instrument 24 such as a dial gauge as shown in FIG. 5, and measures the displacement of the piston 6 directly from the piston crown surface 6a. is there. Note that the measuring device 24 may be a displacement meter or a distance meter using an ultrasonic wave, a laser, or the like. Assuming that the movement amount of the piston 6 is St,
The relationship between the piston movement amount St and the crank angle θ is as shown in FIG. 9, and has the same characteristics as the V-θ diagram in FIG. Therefore, the piston movement amount St and the volume V of the combustion chamber 8
Is a proportional relationship as shown in FIG. In FIG. 9, the angle on the horizontal axis indicates the top dead center as θ = 0 [de
g], and the piston movement amount St on the vertical axis has a value of 0 at the top dead center. Here the movement amount i.e. the stroke s of the bottom dead center, the piston movement of at any crank angle j and p, the combustion chamber volume at this time is V p.

【0018】以下、本実施例の測定方法を説明する。ま
ず、始めに、前記第1の実施例と同様に、測定器24を
用いて被測定気筒を上死点に合わせ、このときの燃焼室
8の容積VTを測定する。次に、クランクシャフト7a
をバルブ全閉区間h内において任意の角度jだけ回転さ
せ、このときのピストン6の移動量pを測定する。さら
にクランクシャフト7aを下死点まで回転させ、このと
きのピストン移動量、つまりストロークsを測定する。
ここで図10に示したV−Stの関係は、下記(数1
3)式で示される。 V={(Vp−VT)/p}St+VT …(数13) したがって下死点での燃焼室容積VBは、測定値VT、V
p、pと(数13)式から下記(数14)式のように求
められる。 VB={(Vp−VT)/p}s+VT …(数14) 上記のようにして求めた下死点での燃焼室容積VBから
前記(数6)式、(数7)式を用いて排気量Wおよび圧
縮比εを求めることができる。また、シリンダ2aのボ
ア径Bは、上記の測定値VB、VT、sから下記(数1
5)式で求められる。 B=2√〔(VB−VT)/sπ〕 …(数15) さらに前記(数1)式において、(L+r−x)はピス
トン移動量Stに等しい。すなわち(数1)式と(数1
3)式は同じことを示しているので、上記ピストン移動
量Stの測定値からコンロッドの長さLとクランク半径
rとを求めることができる。また、前記図4から、スト
ロークsは、s=2rの関係があるので、クランク半径
rから演算で求めることもできる。
Hereinafter, the measuring method of this embodiment will be described. First, First, the as in the first embodiment, the measured cylinder fit the top dead center by using the measuring instrument 24 measures the volume V T of the combustion chamber 8 at this time. Next, the crankshaft 7a
Is rotated by an arbitrary angle j within the valve fully closed section h, and the movement amount p of the piston 6 at this time is measured. Further, the crankshaft 7a is rotated to the bottom dead center, and the piston movement amount at this time, that is, the stroke s is measured.
Here, the relationship of V-St shown in FIG.
3) It is shown by the equation. V = {(V p −V T ) / p} St + V T (Equation 13) Therefore, the combustion chamber volume V B at the bottom dead center is measured values V T , V
It is obtained from p , p, and equation (13) as in equation (14) below. V B = {(V p −V T ) / p} s + V T (Equation 14) From the combustion chamber volume V B at the bottom dead center obtained as described above, the equation (Equation 6), the equation (Equation 7) The displacement W and the compression ratio ε can be obtained using the equations. The bore diameter B of the cylinder 2a is calculated from the above measured values V B , V T , and s by the following (Equation 1).
It is obtained by the expression 5). B = 2√ [(V B −V T ) / sπ] (Equation 15) In the equation (1), (L + r−x) is equal to the piston movement amount St. That is, (Equation 1) and (Equation 1)
Since the expression 3) indicates the same, the length L and the crank radius r of the connecting rod can be obtained from the measured value of the piston movement amount St. Further, from FIG. 4, since the stroke s has a relationship of s = 2r, it can be obtained by calculation from the crank radius r.

【0019】次に、音響式容積測定手段のセンサヘッド
9の接続方法に関する他の実施例について説明する。図
11は、燃焼室8の上部付近の要部を示す断面図であ
る。前記図1においては、センサヘッド9の接続部には
点火プラグと同形状のネジが加工されており、点火プラ
グ孔14にねじ込んで接続するようになっている。本実
施例は、図1よりも簡単に測定の準備を行うためのもの
である。すなわち、図11に示すように、センサヘッド
9端部の径を点火プラグ孔14より少し小さくしておく
ことにより、ねじ込むことなく単に差し込み、面25で
密閉するものである。このときセンサヘッド9端部と点
火プラグ孔14の間に微小な隙間ができるが、これを含
んだ状態で前記のごとき較正を行えば問題ない。
Next, another embodiment relating to a method of connecting the sensor head 9 of the acoustic volume measuring means will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a main part near the upper portion of the combustion chamber 8. In FIG. 1, a screw having the same shape as the ignition plug is machined at the connection portion of the sensor head 9, and is screwed into the ignition plug hole 14 for connection. The present embodiment is for preparing for measurement more easily than in FIG. That is, as shown in FIG. 11, the diameter of the end portion of the sensor head 9 is made slightly smaller than that of the spark plug hole 14 so that the sensor head 9 is simply inserted without being screwed in and sealed with the surface 25. At this time, a minute gap is formed between the end of the sensor head 9 and the spark plug hole 14. However, there is no problem if the above-described calibration is performed in a state including the gap.

【0020】次に、容積測定手段の他の実施例について
説明する。図12は、容積測定手段の第2の実施例の断
面図である。本実施例は、燃焼室8の空洞と音響管13
とでヘルムホルツ共鳴器を構成し、音源11を上記共鳴
器の外部に配置して加振するものである。本実施例は、
図1の実施例において空洞12の容積V'が燃焼室8容
積Vに比べて十分大きくとれない場合に好適な例であ
り、音響管13の一端は孔26で大気に開放されてい
る。そして図1の実施例よりも再生音圧の高い大きな音
源を使用できるので、共振が良好に発生する。このとき
の共振周波数f1は、下記(数16)式に示すようにな
る。 f1=(c/2π)√(S/dV) …(数16) となる。また、音響管13にも共振が発生し、その共振
周波数f2は、下記(数17)式で示される。 f2=c/2d(およびその整数倍の周波数) …(数17) 上記(数16)式と(数17)式から音速cを消去すれ
ば、下記(数18)式に示すように容積Vが求められ
る。 V=k(f2/f12 …(数18) ただし、k=dS/π2 なお、(数16)式、(数17)式は理想的な条件下で
の理論式であり、これらから求めた(数18)式を用い
た場合には、測定誤差が発生する可能性がある。そのた
め実際の計算式は、容積、寸法が既知の容器を用いて較
正実験を行い、そこで実験的に求めた定数k'を用いた
近似式であってもよい。
Next, another embodiment of the volume measuring means will be described. FIG. 12 is a sectional view of a second embodiment of the volume measuring means. In this embodiment, the cavity of the combustion chamber 8 and the acoustic tube 13
Constitute a Helmholtz resonator, and the sound source 11 is arranged outside the resonator to vibrate. In this embodiment,
In the embodiment of FIG. 1, this is a preferred example when the volume V ′ of the cavity 12 cannot be made sufficiently large as compared with the volume V of the combustion chamber 8. One end of the acoustic tube 13 is opened to the atmosphere through a hole 26. Since a large sound source having a higher reproduction sound pressure than the embodiment of FIG. 1 can be used, resonance is favorably generated. The resonance frequency f 1 at this time is as shown in the following (Equation 16). f 1 = (c / 2π) √ (S / dV) (Equation 16) Further, the resonance is generated in the acoustic pipe 13, the resonance frequency f 2 is represented by the following equation (17). f 2 = c / 2d (and an integer multiple thereof) (Equation 17) If the sound velocity c is eliminated from the above (Equation 16) and (Equation 17), the volume becomes as shown in the following (Equation 18) V is required. V = k (f 2 / f 1 ) 2 (Equation 18) where k = dS / π 2 Equations (16) and (17) are theoretical equations under ideal conditions. If the equation (18) obtained from these equations is used, there is a possibility that a measurement error occurs. Therefore, the actual calculation formula may be an approximate formula using a constant k 'experimentally obtained by performing a calibration experiment using a container having a known volume and dimensions.

【0021】その他の構成、作用は、前記第1の実施例
と同様である。次に、図13は、容積測定手段の第3の
実施例の断面図である。この実施例は、図12のような
位置に音源11が配置できない場合に有効な実施例であ
る。これは音響管13をエンジン1の外部まで延長し、
さらにその外部に音源11を配置することにより、音源
11の寸法などの制約を受けることなくセンサヘッド9
を設計できるようにしたものである。その他は、図12
の実施例と同様なので説明は省略する。なお、図12お
よび図13の実施例において、大気に開放された孔26
が設けられているのは、等価容量の大きい音源11を使
用した場合でも、共振を良好に発生させるためである。
また、このように大気に開放された孔26が設けられて
いるので、図1の空気導入管30を設ける必要はない。
The other constructions and operations are the same as in the first embodiment. Next, FIG. 13 is a sectional view of a third embodiment of the volume measuring means. This embodiment is effective when the sound source 11 cannot be arranged at the position as shown in FIG. This extends the acoustic tube 13 to the outside of the engine 1,
Further, by disposing the sound source 11 outside thereof, the sensor head 9 can be mounted without being restricted by the size of the sound source 11 or the like.
Is designed to be designed. Others are shown in FIG.
The description is omitted because it is the same as that of the embodiment. In the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, the holes 26 opened to the atmosphere are used.
The reason is that resonance is favorably generated even when the sound source 11 having a large equivalent capacitance is used.
Further, since the hole 26 opened to the atmosphere is provided in this manner, it is not necessary to provide the air introduction pipe 30 of FIG.

【0022】次に、測定結果に基づいて被測定物である
エンジンについての計測値が所定の基準範囲の値である
か否かを判定する実施例について説明する。これまでの
実施例では、計測結果を単純に表示装置21で表示する
だけであった。この実施例では、予めメモリ20に、被
測定物であるエンジンの設計値等を基準値として記憶さ
せておくか、もしくはキーボード23から入力してお
き、この基準値と計測値とを比較し、比較結果が予め設
定しておいた設計規格等といった所定の許容範囲内にあ
る場合は合格、許容範囲内になければ被測定エンジンに
異常があると判定し、表示装置21へその異常内容を出
力して表示するように構成したものである。この構成に
より、当該エンジンが設定規格に適合したものか、或い
は違法改造されたものであるか等を簡単に判定すること
ができる。これらの動作は、CPU19が計測結果を用
いて自動的に行なうようにプログラムしておけばよい。
また、比較内容や基準値等は、用途に応じて適宜用意す
ればよく、本実施例に限定されるものではない。
Next, a description will be given of an embodiment in which it is determined whether or not the measured value of the engine to be measured is within a predetermined reference range based on the measurement result. In the embodiments described above, the measurement result is simply displayed on the display device 21. In this embodiment, the design value of the engine to be measured or the like is stored in advance in the memory 20 as a reference value, or is input from the keyboard 23, and the reference value and the measured value are compared. If the comparison result is within a predetermined allowable range such as a preset design standard or the like, it is judged as acceptable, and if not, it is determined that there is an abnormality in the engine to be measured, and the details of the abnormality are output to the display device 21. It is configured to be displayed. With this configuration, it is possible to easily determine whether the engine conforms to the set standard, is illegally modified, or the like. These operations may be programmed so that the CPU 19 automatically performs the operations using the measurement results.
Further, the content of the comparison, the reference value, and the like may be appropriately prepared according to the application, and are not limited to the present embodiment.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、吸排気バルブが全閉状態の範囲における複数個所
のピストン位置で燃焼室容積を測定し、それらの値から
下死点における燃焼室容積を演算するように構成したこ
とにより、従来は計測できなかったエンジン組立状態で
の実排気量、実圧縮比等のエンジン諸元を正確かつ容易
に測定することができる、という効果が得られる。した
がって本発明を用いることにより、エンジンの実験、研
究、工場ラインでの検査等に活用できるのは勿論、従来
は困難であった車検時における違法改造車や輸入車の検
査なども容易に行うことが可能になる。
As described above, according to the present invention, the volume of the combustion chamber is measured at a plurality of piston positions in the range where the intake / exhaust valve is in the fully closed state, and the combustion at the bottom dead center is determined from those values. The configuration that calculates the room volume has the effect of enabling accurate and easy measurement of engine specifications such as actual displacement and actual compression ratio in the engine assembled state, which could not be measured conventionally. Can be Therefore, by using the present invention, not only can it be used for engine experiments, research, inspections at factory lines, etc., but also it can easily inspect illegally modified vehicles or imported vehicles at the time of vehicle inspection, which was difficult in the past. Becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention.

【図2】演算手段の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a calculation unit.

【図3】回転角度検出装置の取付け状態を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a mounted state of the rotation angle detecting device.

【図4】コンロッド長L、クランク回転角度θ、ピスト
ン位置xの関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship among a connecting rod length L, a crank rotation angle θ, and a piston position x.

【図5】ピストン移動量測定方法を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a method of measuring the amount of movement of a piston.

【図6】伝達関数の特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram of a transfer function.

【図7】燃焼室容積Vとクランク角度θとの関係を示す
V−θ特性図。
FIG. 7 is a V-θ characteristic diagram showing a relationship between a combustion chamber volume V and a crank angle θ.

【図8】第1の実施例の測定手順を示すフローチャー
ト。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a measurement procedure according to the first embodiment.

【図9】ピストン移動量Stとクランク角度θとの関係
を示すSt−θ特性図。
FIG. 9 is a St-θ characteristic diagram showing a relationship between a piston movement amount St and a crank angle θ.

【図10】燃焼室容積Vとピストン移動量Stとの関係
を示すV−St特性図。
FIG. 10 is a V-St characteristic diagram showing a relationship between a combustion chamber volume V and a piston movement amount St.

【図11】センサヘッドの接続方法の他の実施例を示す
断面図。
FIG. 11 is a sectional view showing another embodiment of a method of connecting a sensor head.

【図12】センサヘッドの第2の実施例の断面図。FIG. 12 is a sectional view of a second embodiment of the sensor head.

【図13】センサヘッドの第3の実施例の断面図。FIG. 13 is a sectional view of a third embodiment of the sensor head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン 2…ブロック 2a…シリンダ 3…ガスケット 4…シリンダヘッド 5…ヘッドカバー 6…ピストン 6a…ピストン冠面 7…コンロッド 7a…クランクシャフ
ト 7b…回転角度検出器 7c…治具 7d…固定用治具 7e…六角レンチ 8…燃焼室 9…センサヘッド 10…マイクロホン 11…音源 12…空洞 13…音響管 14…点火プラグ孔 15…発振器 16…音源用アンプ 17…FFTアナライ
ザ 18…ヘッドカバー 19…CPU 20…メモリ 21…表示装置 22…回転角度検出器用回路 23…キーボード 24…測定器 25…面 26…孔 30…空気導入管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine 2 ... Block 2a ... Cylinder 3 ... Gasket 4 ... Cylinder head 5 ... Head cover 6 ... Piston 6a ... Piston crown surface 7 ... Connecting rod 7a ... Crankshaft 7b ... Rotation angle detector 7c ... Jig 7d ... Fixing jig 7e hexagon wrench 8 combustion chamber 9 sensor head 10 microphone 11 sound source 12 cavity 13 acoustic tube 14 spark plug hole 15 oscillator 16 sound source amplifier 17 FFT analyzer 18 head cover 19 CPU 20 Memory 21 ... Display device 22 ... Rotation angle detector circuit 23 ... Keyboard 24 ... Measurement device 25 ... Surface 26 ... Hole 30 ... Air introduction pipe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01F 17/00 G01M 15/00 F02B 77/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F01F 17/00 G01M 15/00 F02B 77/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エンジンが組み立てられた状態において、
エンジンの燃焼室の容積を測定する容積測定手段と、 クランクシャフトの回転角度を測定する回転角度測定手
段と、 上記容積測定手段と上記回転角度測定手段の測定結果を
入力し、吸排気バルブが閉じているクランクシャフトの
回転角度の範囲における複数の異なった回転角度におい
て計測した燃焼室容積の複数の計測値を用いて、上記エ
ンジンの排気量と、圧縮比と、ストロークと、コンロッ
ド長と、クランク半径と、シリンダ・ボア径と、のうち
の少なくとも一つを求める演算手段と、 を備えたことを特徴とするエンジン計測装置。
1. When the engine is assembled,
Volume measurement means for measuring the volume of the combustion chamber of the engine; rotation angle measurement means for measuring the rotation angle of the crankshaft; input of the measurement results of the volume measurement means and the rotation angle measurement means; Using a plurality of measured values of the volume of the combustion chamber measured at a plurality of different rotation angles in the range of the rotation angle of the crankshaft, the displacement of the engine, the compression ratio, the stroke, the connecting rod length, and the crank An engine measuring device comprising: a calculating means for obtaining at least one of a radius and a cylinder / bore diameter.
【請求項2】上記回転角度測定手段は、クランクシャフ
トを一定速度で回転させ、その回転時間から回転角度を
測定するものである、ことを特徴とする請求項1に記載
のエンジン計測装置。
2. The engine measuring device according to claim 1, wherein said rotation angle measuring means measures a rotation angle based on a rotation time of the crankshaft rotating at a constant speed.
【請求項3】エンジンが組み立てられた状態において、
エンジンの燃焼室の容積を測定する容積測定手段と、 ピストン移動量を測定するピストン移動量測定手段と、 上記容積測定手段と上記ピストン移動量測定手段の測定
結果を入力し、吸排気バルブが閉じているピストン位置
の範囲における複数の異なったピストン位置において計
測した燃焼室容積の複数の計測値を用いて、上記エンジ
ンの排気量と、圧縮比と、ストロークと、コンロッド長
と、クランク半径と、シリンダ・ボア径と、のうちの少
なくとも一つを求める演算手段と、 を備えたことを特徴とするエンジン計測装置。
3. When the engine is assembled,
Volume measuring means for measuring the volume of the combustion chamber of the engine; piston moving amount measuring means for measuring the piston moving amount; input of the measurement results of the volume measuring means and the piston moving amount measuring means; Using a plurality of measured values of the combustion chamber volume measured at a plurality of different piston positions in the range of the piston position that is, the displacement of the engine, the compression ratio, the stroke, the connecting rod length, the crank radius, An engine measuring device comprising: a calculating means for obtaining at least one of a cylinder bore diameter and at least one of the following.
【請求項4】上記容積測定手段は、ヘルムホルツ共鳴器
を利用した音響式測定手段であり、エンジンの点火プラ
グ孔を介して装着するものである、ことを特徴とする請
求項1乃至請求項3のいずれかに記載のエンジン計測装
置。
4. The volume measuring means is an acoustic measuring means utilizing a Helmholtz resonator, and is mounted via a spark plug hole of an engine. The engine measuring device according to any one of the above.
【請求項5】上記演算手段の演算結果に基づいて、被測
定物であるエンジンについての計測値が所定の基準範囲
の値であるか否かを判定する判定手段と、 上記判定結果を表示する表示手段と、 を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいず
れかに記載のエンジン計測装置。
5. A judging means for judging whether or not a measured value of an engine as an object to be measured is a value within a predetermined reference range based on a calculation result of the calculating means, and displaying the judgment result. The engine measuring device according to any one of claims 1 to 4, further comprising: display means.
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