JP3745956B2

JP3745956B2 - エンジン性能計測方法

Info

Publication number: JP3745956B2
Application number: JP2000349148A
Authority: JP
Inventors: デイヴィッド・ジェイムズ・ホーゲン
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: CA2302657A1; EP1102051A3; ATE237127T1; DE50001691D1; JP2001182551A; ES2191590T3; US6216668B1; ZA200006566B; EP1102051B1; EP1102051A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン性能を計測するための方法に関し、更に詳細には、圧縮ブレーキユニット（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｂｒａｋｅｕｎｉｔ）を持つ電子制御式燃料噴射エンジンの容量を使用するエンジン性能計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
代表的には、エンジンの性能は、エンジンを試験セル内に置いてこれをダイナモメーターに接続することによって計測される。燃料噴射装置及びエンジン圧縮ブレーキユニットを制御する電子式制御ユニットを持つ商業的に入手可能な内燃エンジンが周知である。エンジン圧縮ブレーキシステムは、その作動時にエンジンを動力発生装置から動力吸収装置に変換する。エンジン圧縮ブレーキのこの動力吸収性は、異なる数の圧縮ブレーキユニットを作動させることによって変化させることができる。各エンジン圧縮ブレーキユニットは、エンジンの一つ又はそれ以上のシリンダを動力吸収ユニットに変換する。ダイナモメーターを必要とすることなくエンジン性能を計測するため、エンジン圧縮ブレーキユニットの容量及び電子式制御装置を使用するのが望ましい
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、ダイナモメーターを必要とすることなくエンジン性能を計測するための方法を提供することである。
【０００４】
本発明の別の目的は、燃料噴射及び圧縮ブレーキを制御する電子式制御ユニットを持つ燃料噴射式圧縮ブレーキエンジンの容量を使用するこのような方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
これらの及び他の目的は本発明によって達成される。本発明では、内燃エンジンは、複数のシリンダ、複数の燃料噴射装置、シリンダと作動的に関連した圧縮ブレーキユニット、エンジン速度センサ、及び少なくとも検出されたエンジン速度の関数として燃料噴射装置及び圧縮ブレーキユニットを制御するためのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を含む。エンジンの性能を計測する方法は、エンジンを無負荷状態で特定の速度で作動させる工程、圧縮ブレーキユニットと関連したシリンダのうちの一つのシリンダと関連した燃料噴射装置のうちの選択された一つの燃料噴射装置が送出する燃料流量をゼロに設定する工程、エンジンが特定のエンジン速度で作動するように燃料噴射装置のうちの他の燃料噴射装置が送出する燃料の流量を第１量だけ増大する工程、選択された燃料噴射装置と関連した圧縮ブレーキユニットを、これと関連したシリンダが動力を吸収するように作動する工程、及び燃料噴射装置のうちの他の燃料噴射装置が送出する燃料の流量を、エンジンが特定のエンジン速度で作動するように、第２量だけ増大する工程を含む。燃料流量の第２量の増大により、エンジンの性能特性を表す。
【０００６】
【発明の実施の形態】
エンジン／制御システム１０は、従来のディーゼルエンジン等の内燃エンジン１２を含む。複数の燃料噴射装置１４、１６、１８、２０、２２、及び２４の各々が、対応するエンジンシリンダ１５、１７、１９、２１、２３、及び２５と関連している。エンジン／制御システムは、更に、商業的に入手可能な圧縮ブレーキユニット２６、２８、及び３０を含む。これらのブレーキユニットの各々は、対応するシリンダ対と作動的に関連している。エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）３２が、クランクシャフトセンサ３４を含む様々なセンサから信号を受け入れる。クランクシャフトセンサは、エンジン速度信号及びクランクシャフト位置信号を供給する。ＥＣＵ３２は、燃料噴射装置１４−２４及び圧縮ブレーキユニット２６、２８、及び３０に制御信号を供給する。これらの構成要素により、以下の方法を実施することによってエンジン性能を計測できる。燃料供給パーセントについての合格／不合格の判断基準は、エンジンの摩擦及びブレーキ効率に応じてエンジン毎に異なる。
【０００７】
本方法を実施する前に以下に説明する状態が存在する。車輛速度を設定し、ゼロにとどめる。ＥＣＵ３２を、例えば１５００ｒｐｍの一定のエンジン速度を維持するように設定しなければならない。エンジン１２に負荷が加わらないようにするため、ＰＴＯ（図示せず）及びクラッチ（図示せず）が係合解除されていなければならない。エンジンオイル圧力は特定の範囲内になければならない。
【０００８】
本方法は工程１０２で開始する。この工程は、三つの圧縮ブレーキユニット２６−３０が全て不作動であり、６個の噴射装置１４−２４が全て作動しており、ブレーキ試験モード期間タイマー（ＢｒａｋｅＴｅｓｔＭｏｄｅＰｅｒｉｏｄｔｉｍｅｒ）が始動していることを確かめる。次いで、工程１０４で６つの噴射装置により消費される燃料を監視し、工程１０６で、ブレーキ試験平均遅延時間期間後に、ブレーキ試験モード期間中に全ての６個の噴射装置により消費される燃料を計算し、「試験燃料流０」として記憶する。
【０００９】
次いで、工程１０８で燃料噴射装置１４及び１６を消勢する。工程１１０は、「ブレーキ開始遅延」時間期間に亘って遅延を生じさせる。その後、工程１１２でエンジン圧縮ブレーキユニット２６（噴射装置１４及び１６、及びシリンダ１５及び１７と関連している）を作動し、「ブレーキ試験モード期間」タイマーを始動する。
【００１０】
次いで、工程１１４で、「ブレーキ試験平均遅延」期間後、ブレーキ試験モード期間中に４つの点火噴射装置１８−２４により消費される燃料を計算し、この結果を試験燃料流１及び２として記憶し、その後、工程１１６でエンジンブレーキユニット２６を消勢する。
【００１１】
工程１１８は、試験燃料流１及び２を試験燃料流０と比較し、試験燃料流０が試験燃料流１及び２の５１％以上でない場合（代表的なエンジンにおいて）には、工程１２０がエンジンブレーキ２６が不合格であると判断する。そうでない場合には、工程１２２を実行し、この工程１２２で試験燃料流０が試験燃料流１及び２の３８％以下でない場合には、工程１２４がエンジン故障があると判断し、試験を繰り返す。そうでない場合には、工程１２６がエンジンブレーキユニット２６が正しく作動していると判断する。以上、一つのブレーキユニットについての試験方法を例示する。全てのブレーキユニット及び対応するシリンダを試験するため、工程１０２乃至１１６を各ブレーキユニットについて繰り返した後、工程１１８乃至１２６をブレーキユニット２６、２８、及び３０の各々について１回づつ３回繰り返す。
【００１２】
次いで、ＥＣＵが燃料噴射装置１４及び１６（エンジン圧縮ブレーキユニット２６と関連した）の燃料流量をゼロに設定し、所定のエンジン速度を維持するため、残りの４つの噴射装置１８乃至２４の燃料流量を増大する。次いで、圧縮ブレーキユニット２６を作動し、所定のエンジン速度を維持するため、ＥＣＵ３２により残りの４つの噴射装置１８乃至２４の燃料流量を再び増大させる。かくして、噴射装置１４及び１６と関連した対をなした圧縮ブレーキシリンダを作動させる上で必要な燃料流量の増大を決定する。この第２の燃料流量の増大は、エンジンの性能特性を表す。エンジンのサイクル毎に各シリンダに送出される燃料の量が、各シリンダが発生する動力とほぼ比例するため、各シリンダが発生する動力を表すために電子式エンジン制御ユニットからの燃料流量信号を使用できる。上文中に説明した方法をＥＣＵ３２が実行するための標準的なコンピュータープログラム言語に変換することは、当業者には明らかである。
【００１３】
噴射装置１８乃至２４についての燃料流量の増加の割合が所定限度を越えない場合、これには二つの潜在的原因の可能性がある。第１の可能性は、エンジン圧縮ブレーキシステムに欠陥があるということ、第２の可能性は、４つの動力発生シリンダ１９乃至２５が、発生すべき動力よりも小さい動力しか送出しないということである。この試験を３つの圧縮ブレーキユニット２６、２８、及び３０を通して繰り返し行うことによって、特定対のシリンダの発生動力が小さい（各ブレーキユニットについて異なるシリンダ対が動力を発生するため）かどうか、又は特定の圧縮ブレーキユニットが吸収する動力が吸収しなければならない動力よりも小さいかどうかを判断できる。
【００１４】
かくして、ＥＣＵを使用して４つの動力発生シリンダの燃料流量を監視すると同時に圧縮ブレーキユニットによるシリンダの動力吸収作動を賦勢することによって、エンジン圧縮ブレーキシステムの機能性を試験でき、一対のエンジンシリンダが発生する動力が通常よりも低いかどうかを判断できる。この方法は、エンジンに追加の機器を設けることを全く必要としない。必要とされるのは、エンジン圧縮ブレーキシステム及びエンジン制御ユニットだけである。この方法は、製造後試験について使用できるばかりでなく、エンジン及び圧縮ブレーキを診断するための現場使用モードでの試験等で現場で性能を試験するのにも使用できる。
【００１５】
この方法は、幾つかのシリンダの燃料供給を独立して制御できると同時に他のシリンダに設けられたエンジン圧縮ブレーキを作動できるどのようなエンジンにも適用できる。更に、この概念は、各シリンダに別々のエンジン圧縮ブレーキが設けられたエンジンにも適用できる。例えば、６つのエンジン圧縮ブレーキユニットが設けられた６気筒エンジンでは、１つのブレーキが作動されており且つ他の５つのシリンダに燃料が供給されている場合、エンジンが送出する動力は、同じエンジン速度での全力動力の６８％乃至７１％程度である。一度に２つのシリンダを作動するエンジン圧縮ブレーキを備えた６気筒エンジンでは、他の４つのシリンダに燃料が供給されている場合、エンジンが送出する動力は、同じエンジン速度での全力動力の３６％乃至４２％程度である。一度に３つのシリンダを作動するエンジン圧縮ブレーキを備えた６気筒エンジンでは、他の３つのシリンダに燃料が供給されている場合、エンジンが送出する動力は、同じエンジン速度での全力動力の４％乃至１３％に過ぎない。一度に４つのシリンダを作動するエンジン圧縮ブレーキを備えた６気筒エンジンでは、残りの２つのシリンダは、代表的には、４つのブレーキシリンダによって吸収される動力を越えるのに十分な動力を提供できない。６気筒以上又はそれ以下のエンジンについて同様の計算を行うことができ、本発明はこのようなエンジンにも同様に適用できる。
【００１６】
エンジン圧縮ブレーキユニットを作動することによる動力吸収は、エンジン速度、吸気マニホールド（図示せず）内の圧力、エンジンの圧縮比、カムシャフト（図示せず）のリフト−プロファイル−タイミング（ｌｉｆｔ−ｐｒｏｆｉｌｅ−ｔｉｍｉｎｇ）、及び圧縮ブレーキユニットのラッシュ調節（図示せず）の関数である。エンジンの作動と関連して変化する唯一の変数はエンジン速度である。所与のエンジン速度について、一対の作動されたエンジン圧縮ブレーキユニットについて特定の動力吸収が起こらなければならない。
【００１７】
本発明を特定の実施例と関連して説明したが、当業者には、以上の説明を読むことにより、多くの変更、変形、等が明らかである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内の全てのこのような変更、変形、等を含もうとするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を使用したエンジン／圧縮ブレーキ制御システムの概略図である。
【図２】本発明の方法の工程の概略論理フローダイヤグラムである。
【符号の説明】
１０エンジン／制御システム
１２内燃エンジン
１４、１６、１８、２０、２２、２４燃料噴射装置
１５、１７、１９、２１、２３、２５エンジンシリンダ
２６、２８、３０圧縮ブレーキユニット
３２エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
３４クランクシャフトセンサ

Claims

複数のシリンダ、対応するシリンダと各々関連した複数の燃料噴射装置、前記シリンダのうちの少なくとも一つのシリンダと作動的に関連した少なくとも一つの圧縮ブレーキユニット、エンジン速度センサ、及び少なくとも検出されたエンジン速度の関数として前記燃料噴射装置及び前記圧縮ブレーキユニットを制御するためのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を持つ内燃エンジンの性能を計測する方法において、
ａ）前記エンジンを無負荷状態で特定の速度で作動させる工程、
ｂ）前記圧縮ブレーキユニットと関連した前記シリンダのうちの一つのシリンダと関連した燃料噴射装置のうちの選択された一つの燃料噴射装置が送出する燃料流量をゼロまで減少する工程、
ｃ）前記エンジンが前記特定のエンジン速度で作動するように前記燃料噴射装置のうちの他の燃料噴射装置が送出する燃料の流量を第１量だけ増大する工程、
ｄ）前記選択された燃料噴射装置と関連した前記圧縮ブレーキユニットを、これと関連したシリンダが動力を吸収するように作動する工程、及び
ｅ）前記燃料噴射装置のうちの前記他の燃料噴射装置が送出する燃料の流量を、前記エンジンが前記特定のエンジン速度で作動するように、第２量だけ増大する工程を含み、前記第２量の増大は前記エンジンの性能特性を表す、方法。
前記燃料噴射装置のうちの選択された一つの異なる燃料噴射装置について工程ａ）乃至ｅ）を繰り返す工程を含む、請求項１に記載の方法。
エンジンが無負荷状態で前記特定速度で作動しているとき、所定の期間中に全ての燃料噴射装置によって消費された燃料を表す第１試験燃料値を計算し記憶する工程を更に有する、請求項１に記載の方法。
前記燃料噴射装置のうちの前記他の燃料噴射装置が送出した燃料流量を増大させた後、前記所定の期間中に前記燃料噴射装置のうちの前記他の燃料噴射装置によって消費された燃料を表す第２試験燃料値を計算し記憶する工程を更に有する、請求項３に記載の方法。
第１試験燃料値が第２試験燃料値の特定のパーセンテージ以上である場合に、作動させた圧縮ブレーキユニットが故障していると判断する工程を更に有する、請求項４に記載の方法。
第１試験燃料値が第２試験燃料値の前記特定のパーセンテージ以下の所定のパーセンテージ以下である場合に、エンジンの故障が起こっていると判断する工程を更に有する、請求項４に記載の方法。
複数のシリンダ、対応するシリンダと各々関連した複数の燃料噴射装置、一対のシリンダと各々作動的に関連した複数の圧縮ブレーキユニット、エンジン速度センサ、及び少なくとも検出されたエンジン速度の関数として前記燃料噴射装置及び前記圧縮ブレーキユニットを制御するためのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を持つ内燃エンジンの性能を計測する方法において、
ａ）前記エンジンを無負荷状態で特定の速度で作動させる工程、
ｂ）前記圧縮ブレーキユニットのうちの選択された一つの圧縮ブレーキユニットと関連した前記シリンダと関連した選択された対をなした燃料噴射装置が送出する燃料流量をゼロに設定する工程、
ｃ）前記エンジンが前記特定のエンジン速度で作動するように前記燃料噴射装置のうちの他の燃料噴射装置が送出する燃料の流量を第１量だけ増大する工程、
ｄ）選択された圧縮ブレーキユニットを、この圧縮ブレーキユニットと関連した対をなしたシリンダが動力を吸収するように作動する工程、及び
ｅ）前記燃料噴射装置のうちの前記他の燃料噴射装置が送出する燃料の流量を、前記エンジンが前記特定のエンジン速度で作動するように、第２量だけ増大する工程を含み、前記第２量の増大は前記エンジンの性能特性を表す、方法。
前記圧縮ブレーキユニットのうちの選択された一つの異なる圧縮ブレーキユニットについて工程ａ）乃至ｅ）を繰り返す工程を含む、請求項７に記載の方法。
エンジンが無負荷状態で前記特定速度で作動しているとき、所定の期間中に全ての燃料噴射装置によって消費された燃料を表す第１試験燃料値を計算し記憶する工程を更に有する、請求項７に記載の方法。
前記燃料噴射装置のうちの前記他の燃料噴射装置が送出した燃料流量を増大させた後、前記所定の期間中に前記燃料噴射装置のうちの前記他の燃料噴射装置によって消費された燃料を表す第２試験燃料値を計算し記憶する工程を更に有する、請求項９に記載の方法。
第１試験燃料値が第２試験燃料値の特定のパーセンテージ以上である場合に、作動させた圧縮ブレーキユニットが故障していると判断する工程を更に有する、請求項１０に記載の方法。
第１試験燃料値が第２試験燃料値の前記特定のパーセンテージ以下の所定のパーセンテージ以下である場合に、エンジンの故障が起こっていると判断する工程を更に有する、請求項１０に記載の方法。