JP4082919B2 - Intake valve opening timing detection device for the engine under test - Google Patents

Intake valve opening timing detection device for the engine under test Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近では、エンジンにおける吸気バルブの開タイミングを検出する場合に、テスト対象エンジンに対して、燃料を供給して実際に燃焼させるのではなく、外部駆動手段にてクランク軸を回転駆動させることによって、吸気バルブの開タイミングを検出するコールドテストが行われる場合がある。尚、このようなコールドテストにおいては、吸気バルブの閉タイミングや排気バルブの開閉タイミング等も合わせて検出する場合もある。
【0003】
ところで、上記したようなコールドテストは、例えば、燃料噴射ノズルやスパークプラグ等がまだ装着されていない組付け途中のエンジンについても、外部駆動手段にてクランク軸を回転駆動させることによってエンジンテストを行うことができるので、そのエンジンテストによる手直し作業を行う必要が生じても、手直し工数の削減などによりコストの低減を図ることができるものである。
【0004】
そして、このようなコールドテストにより、テスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミングを検出する構成として、従来では、例えば、特公平2−55738号公報に示されるように、テスト対象エンジンにおけるシリンダ内部空間を大気開放状態にして、そのシリンダに備えられる吸気ポートに向けて、エンジン外部に備えられた空気供給源からレギュレータを介してエアーを供給する構成とし、且つ、吸気ポート内の圧力変化を検出するための圧力検出手段を備えて、外部駆動手段にてクランク軸を回転させている状態において、圧力検出手段の検出情報に基づいて、吸気ポート内の圧力が急激に変化する位相を吸気バルブの開タイミングとして検出するように構成したものがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンは、複数のシリンダを備えるものが一般的であり、上記吸気ポートおよび吸気バルブは複数のシリンダに対して夫々各別に備えられるものであって、複数のシリンダ毎に備えられる複数の吸気ポートに対してエアークリーナからの燃焼用空気を分配供給するための吸気マニホールドが組み付けられることになる。
【0006】
しかし、上記従来構成においては、各シリンダ毎に各別に備えられる吸気ポートに対してエアーを供給して、吸気ポート内の圧力変化を検出することで吸気バルブの開タイミングを検出する構成であるから、上述したような吸気マニホールドが組み付けられた状態ではバルブタイミングの検出処理を行うことが出来ないので、吸気バルブおよび排気バルブが備えられるシリンダヘッドを組み付けて上記したようなバルブタイミングの検出処理を行った後の別工程にて吸気マニホールドを組み付ける必要があり、シリンダヘッドを組み付ける作業工程にて吸気マニホールドを合わせて組み付けることが出来ないので、エンジンの組み立て工程における生産性を低下させる要因となっていた。
【0007】
又、上記従来構成においては、複数のシリンダを備えるエンジンであれば、複数の吸気ポートに対して夫々各別にエアー供給用配管を接続したり、圧力検出手段を備えさせる必要があり、それらの作業に時間がかかり、エンジンの組み立て工程における生産性を低下させるおそれがあった。
【0008】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、エンジンの組み立て工程における生産性を向上させることが可能となるテスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置を提供する点にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のテスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置は、複数のシリンダ夫々に吸気バルブおよび排気バルブがクランク軸の回転に伴って開閉されるように組付けられ、且つ、吸気マニホールドが組み付けられたテスト対象エンジンにおける前記クランク軸に接続されて、そのクランク軸を強制的に回転させる外部駆動手段と、前記クランク軸の回転位相を検出する回転位相検出手段と、前記吸気マニホールドの内部圧力を検出する圧力検出手段と、前記吸気マニホールドの吸気部を閉じた状態で、前記外部駆動手段にて前記クランク軸を回転させている状態における、前記圧力検出手段の検出情報、及び、前記回転位相検出手段の検出情報に基づいて、前記吸気マニホールドの内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相を、前記吸気バルブの開タイミングとして検出するタイミング検出手段とを備えて構成されていることを特徴とする。
【0010】
すなわち、吸気バルブや排気バルブだけでなく、吸気ポートに吸気マニホールドが接続される状態で組み付けられているテスト対象エンジンのクランク軸を、外部駆動手段にて回転させている状態において、吸気マニホールドの吸気部を閉じた状態で、その吸気マニホールドの内部圧力を圧力検出手段にて検出するとともに、回転位相検出手段にてクランク軸の回転位相を検出する。そして、圧力検出手段にて検出される吸気マニホールドの内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相を、吸気バルブの開タイミングとして検出するのである。
【0011】
説明を加えると、外部駆動手段にてクランク軸が回転すると、テスト対象エンジンが、吸気バルブを開いている状態でシリンダ内でピストンが下降して吸気ポートからシリンダ内に空気を吸入する吸入行程、吸気バルブおよび排気バルブを閉じた状態でシリンダ内でピストンが上昇してシリンダ内の空気を圧縮する圧縮行程、吸気バルブおよび排気バルブを閉じた状態でピストンが下降してシリンダ内の空気が膨張する膨張行程、排気バルブを開いている状態でシリンダ内でピストンが上昇してシリンダ内の空気を排気ポートから排出させる排気行程の夫々の行程を実行することになる。
そして、吸気バルブが開作動する動作タイミングは、排気行程においてピストンが上昇してほぼ上死点に近づいているときであり、吸気バルブが開くことによって、ピストンの上昇操作による押し出される空気が吸気マニホールド側に押し出されることにより、吸気マニホールドの内部の圧力が一時的に高い圧力に上昇することになるが、その後は、吸入行程を実行することで吸入動作によって吸気マニホールドの内部圧力が低下していくことになる。この吸入行程を実行することによる圧力の減少と、吸気バルブが開作動することによる圧力の上昇とが繰り返し行われるが、圧力検出手段にて検出される吸気マニホールドの内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相が吸気バルブが開作動する動作タイミングに対応するものとなるのである。
【0012】
このように吸気マニホールドを組み付けた状態であっても吸気バルブの開タイミングを検出することができ、吸気バルブや排気バルブを組み付ける作業工程にて吸気マニホールドを合わせて組み付けることが可能となる。
しかも、吸気マニホールドの内部圧力に基づいて、吸気バルブの開タイミングを検出する構成であるから、複数のシリンダを備えるエンジンであっても、上記従来構成のように、複数の吸気ポートの夫々に各別に圧力検出手段を備えさせるといった煩わしい作業が不要で、作業能率を向上させることが可能となる。
【0013】
従って、エンジンの組み立て工程における生産性を向上させることが可能となるテスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置を提供できるに至った。
【0014】
請求項2に記載のテスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置は、請求項1において、前記タイミング検出手段が、前記吸気マニホールドの内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化した後における単位時間あたりの変化量が設定値になったか否かを判別する上昇状態判別処理と、その上昇状態判別処理にて前記内部圧力の単位時間あたりの変化量が設定値になったことを判別すると、その変化量が設定値になったときの回転位相から設定量分だけ回転方向上手側の回転位相を、前記減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相として求める位相算出処理とを夫々実行するよう構成されていることを特徴とする。
【0015】
上記したように吸気バルブが開作動することにより吸気マニホールドの内部圧力が上昇するので、この内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化するときが吸気バルブの開タイミングであるが、このような吸気バルブの開に伴って圧力が上昇し始めるときを圧力検出値の検出結果に基づいて精度よく検出することは難しい。
本出願人による実験データに基づいて説明を加えると、図9に示すように、吸気マニホールドの内部圧力が上昇するので、この内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化する時点(X2)から吸気マニホールド内の圧力の単位時間あたりの変化量が設定値になる時点(X1)までには少し時間遅れがあり、吸気バルブが開作動した時点直後の圧力検出値は緩やかな変化であり、吸気バルブの開に伴って圧力が上昇し始めるときを精度よく検出することは難しいものである。
【0016】
そこで、内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化した後における単位時間あたりの変化量が設定値になった時点の回転位相を求めて、その回転位相から設定量分だけ回転方向上手側の回転位相を、減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相として求めるのである。
【0017】
このようにして、吸気マニホールドの内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相を、吸気バルブの開タイミングに対応するものとして、極力精度よく検出することができ、請求項1を実施するのに好適な手段が得られる。
【0018】
請求項3に記載のテスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置は、請求項1又は2において、前記タイミング検出手段が、前記圧力検出手段にて検出される圧力検出値を設定周期毎にサンプリングするとともに、そのサンプリングされたサンプリング値の設定個数づつの移動平均値を求め、その移動平均値が減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相を、前記吸気バルブの開タイミングとして検出するよう構成されていることを特徴とする。
【0019】
すなわち、設定周期毎にサンプリングされた圧力検出値についてのサンプリング値の設定個数づつの移動平均値を求めるようにしているので、例えば、圧力検出手段にて検出される圧力検出値が、外乱に起因して一時的に大きく変化する値が検出されたような場合であっても、移動平均値を求めることで、検出値を平均化させて均すようにしているので、外乱に起因した一時的に大きく変化する値をそのまま用いることがなく、そのことによる誤差の発生を抑制でき、請求項1又は2を実施するのに好適な手段が得られる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるテスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置を備えたエンジンテスト装置について図面に基づいて説明する。
このエンジンテスト装置は、図1に示すように、パレットPに取り付けられたテスト対象エンジン1のクランク軸4に接続し、そのクランク軸4を強制的に回転させる電動モータ2を備えた外部駆動手段3、クランク軸4に対して検出作用してクランク軸4の回転位相を検出する回転位相検出手段としてのエンコーダ5、電動モータ2の回転速度を制御するとともに、テスト対象エンジン1などに設置された後述するような各種センサ類Sやエンコーダ5の検出情報に基づいて吸気バルブや排気バルブの開閉作動のタイミングが適正であるか否かの判別を行う制御部Hなどから構成されている。
【0021】
前記エンコーダ5は、回転位相の基準とするためにクランク軸4が1回転する毎に1パルスの基準信号を出力するとともに、クランク軸4が所定単位角度回転する毎に1パルスづつ出力するタイミングパルスを出力するように構成されている。尚、このタイミングパルスは1回転当たり3600パルス出力するようになっている。
【0022】
このエンジンテスト装置では、前記テスト対象エンジン1が、パレットPに取り付けられた状態でコンベヤなどの搬送装置により所定のテスト用設定位置に搬送され、作業員によって外部駆動手段3における電動モータ2の回転軸2aを連結具CPを介してクランク軸4に連結させるようになっており、このようにテスト対象エンジン1がテスト用設定位置に搬送されたときに、バーコードにて予め付与されているテスト対象エンジンの管理用の識別情報IDがバーコードセンサ30にて読み込まれ、その識別情報IDが制御部に入力される構成となっている。
前記外部駆動手段3は、クランク軸4を正規の回転方向に回転させる状態と逆回転方向に回転させる状態とに切り換え自在に構成され、夫々異なる回転速度でクランク軸4を回転させることができる構成となっている。
【0023】
そして、このように外部駆動手段3が連結された状態で、操作指令に基づいて、制御部Hが、電動モータ2の回転速度をテスト用の回転速度になるように制御し、その電動モータ2の回転作動により、クランク軸4を強制的に回転させることにより、図3に示すように、ピストン7が上下動されるとともに、吸気バルブ9および排気バルブ10が開閉操作され、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を順次繰り返し行い、実際に燃焼させずに、吸気バルブ9や排気バルブ10の開閉タイミングなどの各種のエンジンテストを行うコールドテストを行うようにしている。
【0024】
また、このエンジンテスト装置では、上述のコールドテストを行うに当たって、テスト対象エンジンの圧縮上死点が各種の計測の基準となるために、先ず、テスト対象エンジン1の4つのシリンダ6のうち基準となる基準シリンダ6aの圧縮上死点TDCを求め、その基準シリンダ6aの圧縮上死点を基準点として、各シリンダ6に装着されている吸気バルブ9や排気バルブ10の開閉操作タイミングを計測して、その開閉操作タイミングが適正範囲内に入っているか否かによってテスト対象エンジンの合否を判定するようになっている。
【0025】
前記テスト対象エンジン1は、図2に示すように、4気筒4サイクル式のディーゼルエンジンであり、各シリンダ6のピストン7とコネクティングロッド8を介して連結されたクランク軸4と、吸気バルブ9および排気バルブ10を開閉するためのカムを有するカム軸11とが設けられ、クランク軸4とカム軸11とがギア式連動機構12により連結されている。このギア式連動機構12は、クランク軸4に設けられたクランク軸ギア12aと、カム軸11に設けられたカム軸ギア12cとを、中継用ギア12bを介してギア同士の噛み合いにより連動回転させる構成となっており、クランク軸4が2回転するとカム軸11が同方向に1回転するようにギアの歯数が設定されている。
そして、クランク軸4の回転に伴って、各シリンダ6のピストン7を上下動させるとともに、カム軸11を回転させて、吸気バルブ9および排気バルブ10を開閉するように組付けられているが、シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルはこのテスト段階では装着されていない。そして、この燃料噴射ノズルを装着するための装着用孔13を利用して、センサ類Sの一つであるシリンダ内の圧力を検出するための圧力センサ14を接続する構成となっている。
【0026】
前記圧力センサ14の接続構成について説明すると、図3に示すように、基準シリンダ6aに対して、前記装着用孔13に対して接続用治具15を用いて長さが約800〜900mm程度の長さの油圧ホース16を接続して、その油圧ホース16の先端に圧力センサ14を接続する構成としている。このように油圧ホース16を介して圧力センサ14を接続するのは、シリンダ6a内の圧力が高圧となるから検査作業中に接続箇所が誤って外れたり、破損したりしないように、耐圧性に優れ、しかも、柔軟で作業が行い易い油圧ホース16を利用して、シリンダ内の高い圧力を減圧させるべく緩衝機能を発揮させる構成としている。この圧力センサ14は、油圧ホース16を通して接続される基準シリンダ6a内の圧力をそのまま検出する構成となっており、基準シリンダ6aの圧縮上死点を検出する処理に使用する構成となっている。
前記基準シリンダ6a以外の他の3つのシリンダ6に対しては、前記装着用孔13を閉塞部材にて閉塞させる構成としている。
【0027】
又、各吸気バルブ9を通して空気を各シリンダ6内に供給するための吸気マニホールド17の吸気口18に対して、接続用治具19を用いて長さが約800〜900mm程度の長さの油圧ホース20を接続して、その油圧ホース20の先端に吸気マニホールド17の内部圧力を検出するセンサ類の一つであり圧力検出手段の一例としての圧力センサ21を接続している。この圧力センサ21は、吸気バルブ9の開閉のタイミングを検査する処理に使用する。
【0028】
次に、このエンジンテスト装置による処理手順について説明する。
図4に示すように、前記テスト対象エンジン1がテスト用設定位置に搬送され、外部駆動手段3がクランク軸4に接続される(ステップ1)。このとき、テスト対象エンジン1の管理用の識別情報IDが読み込まれ、その識別情報IDが制御部Hに入力される(ステップ2)。そして、外部駆動手段3の接続作業が終了して、作業員が検出開始を指令すると、制御部Hが圧縮上死点TDCの検出処理(以下、TDC検出処理と略称する)を実行する(ステップ3)。そして、TDC検出処理が終了すると、その圧縮上死点TDCを基準としてバルブタイミングを検出する。つまり、吸気バルブ9の開タイミングを検出する処理、吸気バルブ9の閉タイミングを検出する処理、排気バルブ10の開タイミングを検出する処理の夫々を実行し、前記各バルブ9、10の開閉タイミングが適正な状態であるか否かによりテスト対象エンジン1の合否を判定する処理を実行する(ステップ4〜7)。
【0029】
前記制御部Hは、前記TDC検出処理を実行する場合に、外部駆動手段3にてクランク軸4を正規の回転方向に回転させている状態において、圧力センサ14にて検出される圧力検出値に基づいて、基準シリンダ6aの1サイクル中でシリンダ内の圧力が最大値になるときのクランク軸4の回転位相を第1の予備圧縮上死点として求め、且つ、外部駆動手段3にてクランク軸4を逆回転方向に回転させている状態において、圧力センサ14にて検出される圧力検出値に基づいて、1サイクル中でシリンダ内の圧力が最大値になるときのクランク軸4の回転位相を第2の予備圧縮上死点として求め、更に、第1の予備圧縮上死点と第2の予備圧縮上死点との中央に位置するクランク軸4の回転位相を、エンジンの圧縮上死点として求めるように構成されている。ここで、前記1サイクルとは、クランク軸4に回転に伴って、テスト対象エンジン1が、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の夫々の行程を実行する周期に対応するものである。つまり、この1サイクル中にクランク軸4は2回転することになる。
【0030】
又、前記第1の予備圧縮上死点を求める場合、及び、前記第2の予備圧縮上死点を求める場合の夫々において、圧力センサ14にて検出される圧力検出値を設定周期毎にサンプリングするとともに、そのサンプリングされたサンプリング値の設定個数づつの移動平均値を求め、その移動平均値が1サイクル中で最大値になるときのクランク軸4の回転位相を、1サイクル中でシリンダ内の圧力が最大値になるときのクランク軸4の回転位相として求めるよう構成されている。
【0031】
次に、制御部Hによる前記TDC検出処理について、図5に示すフローチャートに基づいて説明する。
外部駆動手段3にてクランク軸4を正規の回転方向(以下、正転方向という)に回転させ、エンコーダ5の検出情報に基づいて、クランク軸4の回転速度が1分あたり60回転する回転速度(60rpm)になるように速度制御する(ステップ31)。そのような設定速度で正転方向へ回転している状態において、基準シリンダ6aのシリンダに接続された圧力センサ14における圧力検出値を設定単位時間毎にサンプリングするとともに、そのサンプリングした値を所定個数(51個)づつ移動平均値を求める処理を逐次実行する(ステップ32、33)。尚、この移動平均値は、エンコーダ5がタイミングパルスを出力する毎に求めるようになっている。
【0032】
又、制御部Hは、エンコーダ5から出力されるタイミングパルスを積算する処理を継続して実行するとともに、1回転毎に出力される基準信号が入力されると、その時点でタイミングパルスの積算値をゼロにリセットするようになっており、このような処理を繰り返し実行することになる。そして、1サイクル中において前記移動平均値が最大となるときのクランク軸4の回転位相を第1の予備圧縮上死点TDC(Y1)として求める処理を実行する(ステップ34)。このように第1の予備圧縮上死点TDC(Y1)を求めるまでステップ31〜34を繰り返し実行する。
【0033】
第1の予備圧縮上死点TDC(Y1)が求められると、次に、外部駆動手段3にてクランク軸4を逆転方向に回転させ、1分あたり60回転する回転速度(60rpm)になるように速度制御して、その逆転方向への回転状態において、上述の正転状態での処理と同様にして、圧力検出値をサンプリングするとともに、そのサンプリングした値を所定個数(51個)づつ移動平均値を求める処理を逐次実行し(ステップ35、36、37、38)、1サイクル中において前記移動平均値が最大となるときのクランク軸4の回転位相を第2の予備圧縮上死点TDC(Y2)として求める(ステップ39)。そして、第2の予備圧縮上死点TDC(Y2)を求めるまでステップ36〜39を繰り返し実行する。
第2の予備圧縮上死点TDC(Y2)が求められると、電動モータ2の回転作動を停止して、第1の予備圧縮上死点と第2の予備圧縮上死点との中央に位置するクランク軸4の回転位相を、エンジンの圧縮上死点として求めるのである(ステップ40、41、42)。
【0034】
説明を加えると、図7に、エンコーダ5の出力値と圧力検出値(移動平均値)とを回転位相を対応させた状態で示している。そのうち図7(イ)には正転方向への回転状態における変化を示しており、図7(ロ)には逆転方向への回転状態における変化を示している。
4サイクルエンジンでは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を行う間にピストン7が2往復するために、圧縮行程と排気行程の2つの上死点が存在することになるが、このうち、排気行程においては、排気バルブ10が開状態であるからシリンダ内の圧力は高圧にはならず、シリンダ内の圧力が最大になるのは圧縮行程での上死点(圧縮上死点)だけであるから、図に示すようにクランク軸4が2回転する間に1回のシリンダ内の圧力は最大になる点(圧縮上死点)が存在する。
そこで、正転状態での圧力が1サイクル中で最大となる点(第1の予備圧縮上死点)とそれよりも回転方向上手側の基準信号との間での角度情報(A)と、逆転状態での圧力が1サイクル中で最大となる点(第2の予備圧縮上死点)とそれよりも回転方向下手側の基準信号との間での角度情報(B)とを、エンコーダ5のタイミングパルスの積算値の情報より夫々求めて、図6(ハ)に示すように、正転状態を基準として角度情報(A)と角度情報(B)との平均値となる角度に対応する位相、すなわち、第1の予備圧縮上死点と第2の予備圧縮上死点との中央に位置するクランク軸4の回転位相を真の圧縮上死点TDCとして求めるのである。このようにして求めた圧縮上死点TDCをエンコーダ5の検出信号による求められる回転位相に対応させて記憶するようにしている。その後、このようにして求められた圧縮上死点を基準として、吸気バルブ9や排気バルブ10の動作のタイミングを検出するようにしている。
従って、前記制御部Hを利用してテスト対象エンジンの圧縮上死点を求める演算手段100が構成されることになる。
【0035】
又、前記制御部Hは、吸気バルブ9の開タイミングを検出する処理を実行する場合において、外部駆動手段3にてクランク軸4を回転させている状態において、圧力センサ21の検出情報、及び、エンコーダ5の検出情報に基づいて、圧力センサ21にて検出される吸気マニホールド17の内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相を、吸気バルブ9の開タイミングとして検出するよう構成されている。説明を加えると、圧力センサ21にて検出される吸気マニホールド17の内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化した後における単位時間あたりの変化量が設定値になったか否かを判別する上昇状態判別処理と、その上昇状態判別処理にて内部圧力の単位時間あたりの変化量が設定値になったことを判別すると、その変化量が設定値になったときの回転位相から設定量分だけ回転方向上手側の回転位相を、減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相として求める位相算出処理とを夫々実行するよう構成されている。
【0036】
次に、制御部Hによる吸気バルブの開タイミング検出処理について、図6に示すフローチャートに基づいて説明する。
外部駆動手段3にてクランク軸4を正転方向に回転させ、エンコーダ5の検出情報に基づいて、クランク軸4の回転速度が1分あたり60回転する回転速度(60rpm)になるように速度制御する(ステップ51)。そのような設定速度で正転方向へ回転している状態において、吸気マニホールド17に接続された圧力センサ21における圧力検出値を設定単位時間毎にサンプリングするとともに、そのサンプリングした値を所定個数(51個)づつ移動平均値を求める処理を逐次実行する(ステップ52、53)。尚、この移動平均値は、エンコーダ5がタイミングパルスを出力する毎に求めるようになっている。
【0037】
そして、求められる移動平均値の単位時間あたりの上昇変化量を求める処理を実行し(ステップ54)、移動平均値が減少傾向から上昇傾向に変化した後、単位時間あたりの上昇変化量が設定値以上になったか否かを判別するようにしている(ステップ55)。この処理が上昇状態判別処理に対応する。単位時間あたりの上昇変化量が設定値以上になったこと判別するまでは、ステップ51〜54を繰り返し実行することになる。そして、単位時間あたりの上昇変化量が設定値以上になったことを判別すると、その上昇変化量が設定値になったときの回転位相から設定量分だけ回転方向上手側の回転位相を、前記減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相として求める位相算出処理を実行する(ステップ56)。
このようにして、圧力センサ21における圧力検出値が減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相を、上記TDC検出処理にて検出された圧縮上死点を基準として、吸気バルブ9の開タイミングとして検出するのである。
従って、前記制御部Hを利用して吸気バルブの開タイミングを検出するタイミング検出手段101が構成されることになる。
【0038】
説明を加えると、図8に、クランク軸4の回転位相の情報を基準にして、外部駆動手段3によりクランク軸4を正転方向に回転させたときの前記圧力センサ21の圧力検出値の変化を、各シリンダ内部の圧力の変化及び吸気バルブ9、排気バルブ10の作動タイミングと対応付けて表している。ちなみに、図8において、♯1は基準シリンダ6aを示し、♯2は第2番目のシリンダ6、♯3は第3番目のシリンダ6、♯4は第4番目のシリンダ6であることを示し、「EX」は各シリンダ6における排気バルブ10が開弁している状態を示し、「IN」は各シリンダ6における吸気バルブ9が開弁している状態を示している。この図から明らかなように、いずれかのシリンダ6において吸気バルブ9が開作動するときには吸気マニホールド17の内部の圧力が上昇し始めるのである。つまり、そのシリンダにおいてはピストンが上昇してほぼ上死点に近づいているときであり、吸気バルブ9が開くことによって、ピストンの上昇操作による押し出される空気が吸気マニホールド17側に押し出されることにより、吸気マニホールド17の内部の圧力が一時的に上昇するからであり、その後は、吸入動作によって徐々に低下していくことになる。
【0039】
又、図9には、図8における吸気バルブ9が開弁するタイミングを含む所定の領域Qにおける拡大図を示しており、この図から明らかなように、吸気バルブ9が開弁するタイミングと想定される時点では、圧力検出値が減少傾向から上昇傾向に変化することになるが、その変化が緩やかであり、その圧力検出値の情報からそのまま開タイミングを検出することは難しいので、単位時間あたりの上昇側への変化量が設定値になったときの回転位相X1から設定量Cだけ回転方向上手側の回転位相X2を、前記減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相として求めるようにしているのである。
【0040】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【0041】
(1)上記実施形態では、前記タイミング検出手段が、吸気マニホールドの内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化した後における単位時間あたりの変化量が設定値になったか否かを判別する上昇状態判別処理と、その上昇状態判別処理にて前記内部圧力の単位時間あたりの変化量が設定値になったことを判別すると、その変化量が設定値になったときの回転位相から設定量分だけ回転方向上手側の回転位相を、前記減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相として求める位相算出処理とを夫々実行する構成としたが、このような構成に代えて、次のように構成するものでもよい。
すなわち、吸気バルブの開タイミングを含む所定の位相範囲内を対象として、圧力検出値(移動平均した値)が検出される設定単位時間毎に、1個前のデータと比較して上昇判別用設定量以上増加しているか否かを判別し、上昇判別用設定量以上増加していれば、その時点における回転位相とする前記減少傾向から上昇傾向に変化し始める回転位相として求めるようにしてもよい。
【0042】
(2)上記実施形態では、圧力検出値を設定周期毎にサンプリングするとともに、そのサンプリングされたサンプリング値の設定個数づつの移動平均値を求めるようにしたが、このような処理に代えて、検出値の変化率が設定値以上となるような局所的に変化する特異なデータを除去するような処理としたり、高周波成分を除去するようなローパスフィルタを通して制御部に入力するような構成など、各種の形態で実施することができる。
【0043】
(3)上記実施形態では、テスト対象エンジンにおいて、排気バルブの開タイミングを検出するための基準となる圧縮上死点(TDC)を求める構成として、エンジンを正規の回転方向及び逆回転方向夫々に回転させたときにおける、シリンダ内の圧力を検出する圧力センサの検出値及び回転位相検出手段としてのエンコーダの検出情報に基づいて制御部が演算により圧縮上死点を求める構成を例示したが、このような構成に限らず、カム軸の回転位相の情報や、燃料噴射ノズルに対する制御情報等から圧縮上死点を検出する構成や他の構成でもよく、各種の形態で実施することができる。
【0044】
(4)上記実施形態では、テスト対象エンジンとしてディーゼルエンジンを例示したが、ディーゼルエンジンに限らずガソリンエンジンであってもよい。
【0045】
(5)上記実施形態では、テスト対象エンジンを搬送装置により所定のテスト用設定位置に搬送して位置固定させた状態でテストを行う構成としたが、このような構成に代えて、例えば、搬送コンベア等によってテスト対象エンジンが搬送されている状態で、その搬送されるエンジンに対して、搬送コンベアと同期させた状態で移動しながら、エンジンのテストを行うエンジンテスト装置に適用してもよい。又、クランク軸と外部駆動手段との接続作業や各種のセンサ類の接続作業等も手作業で行うものに代えて自動接続装置を用いて自動で行うようにしてもよい。
【0046】
(6)上記実施形態では、前記圧力検出手段が、検出対象である吸気マニホールドに対して、減圧用の緩衝部を介して接続されるように構成されるものとしたが、このような構成に限らず、吸気マニホールドの吸気口に直接、接続させて圧力を検出する構成としてもよい。
【0047】
(7)上記実施形態では、外部駆動手段が、電動モータの回転作動によりクランク軸を回転させるようにしているが、例えば、油圧モータを用いるなど、各種の駆動手段が適応可能である。
【0048】
(8)上記実施形態では、テスト対象エンジンとして、4本シリンダのエンジンを例示したが、テスト対象とするエンジンのシリンダの数については、適宜変更が可能であり、また、テスト対象とするエンジンの吸気バルブおよび排気バルブの数についても適宜変更が可能であり、各種のエンジンをテスト対象エンジンとして適応することが可能である。
【0049】
(9)上記実施形態では、本発明にかかるテスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置をエンジンテスト装置に適応した例を示したが、テスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミングを検出する専用の装置とすることも可能で、エンジンテストに関する各種の装置に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】エンジンテスト装置の概略図
【図2】テスト対象エンジンの概略図
【図3】圧力センサの接続状態を示す図
【図4】制御動作のフローチャート
【図5】制御動作のフローチャート
【図6】制御動作のフローチャート
【図7】圧縮上死点検出におけるタイミングチャート
【図8】エンジン作動状態と圧力変動との関係を示すグラフ
【図9】図8における一部の拡大図
【符号の説明】
1 テスト対象エンジン
3 外部駆動手段
4 クランク軸
5 回転位相検出手段
9 吸気バルブ
10 排気バルブ
17 吸気マニホールド
21 圧力検出手段
101 タイミング検出手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake valve opening timing detection apparatus in a test target engine.
[0002]
[Prior art]
Recently, when detecting the opening timing of the intake valve in the engine, by supplying fuel to the test target engine and actually burning it, by rotating the crankshaft by external drive means, A cold test may be performed to detect the opening timing of the intake valve. In such a cold test, the closing timing of the intake valve and the opening / closing timing of the exhaust valve may be detected together.
[0003]
By the way, in the cold test as described above, for example, an engine test is performed by rotating the crankshaft by an external drive means even for an engine in the middle of assembly where a fuel injection nozzle, a spark plug or the like is not yet mounted. Therefore, even if it is necessary to carry out a rework work by the engine test, it is possible to reduce the cost by reducing the number of rework steps.
[0004]
As a configuration for detecting the opening timing of the intake valve in the test target engine by such a cold test, conventionally, as shown in, for example, Japanese Patent Publication No. 2-55738, the cylinder internal space in the test target engine is reduced. In order to detect the pressure change in the intake port, in a state where air is released and air is supplied from an air supply source provided outside the engine to the cylinder through a regulator toward the intake port provided in the cylinder. When the crankshaft is rotated by the external drive means, the intake valve opening timing is determined based on the detection information of the pressure detection means based on the detection information of the pressure detection means. There was something configured to detect as.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the engine is generally provided with a plurality of cylinders, and the intake port and the intake valve are provided separately for each of the plurality of cylinders, and a plurality of intake air provided for each of the plurality of cylinders. An intake manifold for distributing and supplying combustion air from the air cleaner to the port is assembled.
[0006]
However, in the above-described conventional configuration, air is supplied to the intake port provided for each cylinder, and the opening timing of the intake valve is detected by detecting the pressure change in the intake port. Since the valve timing detection process cannot be performed in the state where the intake manifold as described above is assembled, the valve timing detection process as described above is performed by assembling the cylinder head provided with the intake valve and the exhaust valve. After that, it is necessary to assemble the intake manifold in a separate process, and in the process of assembling the cylinder head, it is impossible to assemble the intake manifold together, which has been a factor in reducing productivity in the engine assembly process. .
[0007]
Further, in the above-described conventional configuration, if the engine has a plurality of cylinders, it is necessary to individually connect an air supply pipe to each of the plurality of intake ports or to provide a pressure detection means. It took a long time and there was a risk of reducing productivity in the engine assembly process.
[0008]
The present invention has been made paying attention to such a point, and an object of the present invention is to provide an intake valve opening timing detection device in a test target engine that can improve productivity in an engine assembly process. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The intake valve opening timing detection device for a test engine according to claim 1 is assembled to each of a plurality of cylinders such that an intake valve and an exhaust valve are opened and closed as the crankshaft rotates, and an intake manifold Connected to the crankshaft in the engine to be tested, forcibly rotating the crankshaft, rotational phase detecting means for detecting the rotational phase of the crankshaft, and the interior of the intake manifold Pressure detection means for detecting pressure, detection information of the pressure detection means in a state in which the crankshaft is rotated by the external drive means with the intake portion of the intake manifold closed, and the rotation Based on the detection information of the phase detection means, the internal pressure of the intake manifold tends to increase from a decreasing trend The rotational phase change, characterized in that it is constituted by a timing detection means for detecting as an open timing of the intake valve.
[0010]
That is, not only the intake valve and exhaust valve but also the crankshaft of the engine under test assembled with the intake manifold connected to the intake port is rotated by the external drive means, With the part closed, the internal pressure of the intake manifold is detected by the pressure detecting means, and the rotational phase of the crankshaft is detected by the rotational phase detecting means. Then, the rotational phase at which the internal pressure of the intake manifold detected by the pressure detecting means changes from a decreasing tendency to an increasing tendency is detected as the intake valve opening timing.
[0011]
In other words, when the crankshaft is rotated by the external driving means, the intake stroke in which the piston under test in the cylinder under test with the intake valve opened and the air is sucked into the cylinder from the intake port, A compression stroke in which the piston rises in the cylinder and compresses the air in the cylinder with the intake valve and exhaust valve closed, and the piston descends and the air in the cylinder expands with the intake valve and exhaust valve closed The expansion stroke and the exhaust stroke in which the piston rises in the cylinder and the air in the cylinder is discharged from the exhaust port while the exhaust valve is open are executed.
The operation timing at which the intake valve opens is when the piston rises and approaches the top dead center in the exhaust stroke. When the intake valve is opened, the air pushed out by the piston raising operation becomes the intake manifold. The pressure inside the intake manifold temporarily increases to a high pressure by being pushed out to the side, but thereafter, the internal pressure of the intake manifold decreases due to the intake operation by executing the intake stroke. It will be. The pressure decrease due to the execution of the intake stroke and the pressure increase due to the intake valve opening operation are repeated, but the internal pressure of the intake manifold detected by the pressure detection means tends to increase due to the decreasing trend. The rotational phase that changes to corresponds to the operation timing at which the intake valve opens.
[0012]
Even when the intake manifold is assembled as described above, the opening timing of the intake valve can be detected, and the intake manifold can be assembled together in the work process of assembling the intake valve and the exhaust valve.
In addition, since the opening timing of the intake valve is detected based on the internal pressure of the intake manifold, even in an engine including a plurality of cylinders, each of the plurality of intake ports is provided for each of the plurality of intake ports as in the conventional configuration. There is no need for troublesome work such as providing a separate pressure detecting means, and work efficiency can be improved.
[0013]
Therefore, it has become possible to provide an intake valve opening timing detection device in a test target engine that can improve productivity in an assembly process of the engine.
[0014]
An intake valve opening timing detection apparatus for an engine to be tested according to claim 2 is the apparatus according to claim 1, wherein the timing detection unit is configured to detect the timing per unit time after the internal pressure of the intake manifold changes from a decreasing tendency to an increasing tendency. When an increase state determination process for determining whether or not the change amount of the internal pressure has reached a set value, and when the change amount per unit time of the internal pressure is determined to be the set value in the increase state determination process, the change And a phase calculation process for obtaining a rotation phase on the upper side in the rotation direction by the set amount from the rotation phase when the amount reaches the set value as a rotation phase that changes from the decreasing tendency to the rising tendency. It is characterized by being.
[0015]
As described above, when the intake valve is opened, the internal pressure of the intake manifold rises. Therefore, when the internal pressure changes from a decreasing tendency to an increasing tendency, the intake valve opening timing is the same. It is difficult to accurately detect when the pressure starts to increase with the opening of the pressure based on the detection result of the pressure detection value.
If explanation is added based on the experimental data by the present applicant, as shown in FIG. 9, the internal pressure of the intake manifold rises. Therefore, the intake manifold starts from the time (X2) when the internal pressure changes from a decreasing tendency to an increasing tendency. There is a slight time delay until the change amount per unit time of the internal pressure reaches the set value (X1), and the pressure detection value immediately after the intake valve is opened is a gradual change. It is difficult to accurately detect when the pressure starts to increase with opening.
[0016]
Therefore, the rotation phase at the time when the amount of change per unit time after the internal pressure changes from a decreasing trend to an increasing trend becomes the set value is obtained, and the rotation phase on the upper side in the rotation direction is calculated from the rotation phase by the set amount. Is obtained as a rotational phase that changes from a decreasing tendency to an increasing tendency.
[0017]
Thus, the rotational phase at which the internal pressure of the intake manifold changes from a decreasing tendency to an increasing tendency can be detected as accurately as possible corresponding to the opening timing of the intake valve. A suitable means is obtained.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the opening timing detection device for an intake valve in an engine to be tested according to the first or second aspect, wherein the timing detection means samples a pressure detection value detected by the pressure detection means at every set period. In addition, a moving average value for each set number of the sampled sampling values is obtained, and a rotational phase at which the moving average value changes from a decreasing tendency to an increasing tendency is detected as an opening timing of the intake valve. It is characterized by being.
[0019]
That is, since the moving average value is obtained for each set number of sampling values for the pressure detection values sampled at each set cycle, for example, the pressure detection value detected by the pressure detection means is caused by disturbance. Even if a value that changes greatly temporarily is detected, the detected value is averaged and averaged by obtaining the moving average value. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of errors due to this, and to obtain a suitable means for implementing the first or second aspect.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an engine test apparatus including an intake valve opening timing detection apparatus in a test target engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, this engine test apparatus is connected to a crankshaft 4 of a test target engine 1 attached to a pallet P, and has an external drive means including an electric motor 2 for forcibly rotating the crankshaft 4. 3. The encoder 5 as a rotation phase detecting means for detecting the rotation phase of the crankshaft 4 by detecting the rotation of the crankshaft 4; the rotation speed of the electric motor 2 is controlled; The control unit H is configured to determine whether or not the timing of opening / closing operation of the intake valve and the exhaust valve is appropriate based on detection information of various sensors S and the encoder 5 as described later.
[0021]
The encoder 5 outputs a reference signal of one pulse every time the crankshaft 4 makes one rotation to be a reference for the rotation phase, and outputs a pulse one by one every time the crankshaft 4 rotates by a predetermined unit angle. Is configured to output. This timing pulse is output at 3600 pulses per revolution.
[0022]
In this engine test apparatus, the engine 1 to be tested is transported to a predetermined test setting position by a transport device such as a conveyor while being mounted on the pallet P, and rotation of the electric motor 2 in the external drive means 3 is performed by an operator. The shaft 2a is connected to the crankshaft 4 via a connecting tool CP. When the test target engine 1 is thus transported to the test setting position, a test given in advance with a barcode is performed. The identification information ID for management of the target engine is read by the barcode sensor 30, and the identification information ID is input to the control unit.
The external drive means 3 is configured to be switchable between a state in which the crankshaft 4 is rotated in a normal rotation direction and a state in which the crankshaft 4 is rotated in a reverse rotation direction, and can rotate the crankshaft 4 at different rotational speeds. It has become.
[0023]
Then, with the external drive means 3 connected in this manner, the control unit H controls the rotational speed of the electric motor 2 to be the rotational speed for testing based on the operation command, and the electric motor 2 By forcibly rotating the crankshaft 4 by the rotational operation, the piston 7 is moved up and down and the intake valve 9 and the exhaust valve 10 are opened and closed as shown in FIG. Then, an expansion stroke and an exhaust stroke are sequentially repeated, and a cold test is performed in which various engine tests such as opening and closing timings of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 are performed without actually burning.
[0024]
Further, in this engine test apparatus, when performing the above-described cold test, the compression top dead center of the test target engine becomes a reference for various measurements. The compression top dead center TDC of the reference cylinder 6a is obtained, and the opening / closing operation timing of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 mounted on each cylinder 6 is measured using the compression top dead center of the reference cylinder 6a as a reference point. The pass / fail of the test target engine is determined based on whether the opening / closing operation timing is within an appropriate range.
[0025]
As shown in FIG. 2, the test target engine 1 is a four-cylinder four-cycle diesel engine, and includes a crankshaft 4 connected to a piston 7 of each cylinder 6 via a connecting rod 8, an intake valve 9, and A camshaft 11 having a cam for opening and closing the exhaust valve 10 is provided, and the crankshaft 4 and the camshaft 11 are connected by a gear-type interlocking mechanism 12. This gear-type interlocking mechanism 12 rotates a crankshaft gear 12a provided on the crankshaft 4 and a camshaft gear 12c provided on the camshaft 11 in an interlocking manner by meshing the gears via a relay gear 12b. The number of gear teeth is set so that when the crankshaft 4 rotates twice, the camshaft 11 rotates once in the same direction.
As the crankshaft 4 is rotated, the piston 7 of each cylinder 6 is moved up and down, and the camshaft 11 is rotated to open and close the intake valve 9 and the exhaust valve 10. The fuel injection nozzle that injects fuel into the cylinder is not installed at this test stage. And it is the structure which connects the pressure sensor 14 for detecting the pressure in the cylinder which is one of the sensors S using the mounting hole 13 for mounting | wearing with this fuel-injection nozzle.
[0026]
The connection configuration of the pressure sensor 14 will be described. As shown in FIG. 3, the length of the reference cylinder 6a is about 800 to 900 mm with respect to the mounting hole 13 using a connection jig 15. A length of the hydraulic hose 16 is connected, and the pressure sensor 14 is connected to the tip of the hydraulic hose 16. The pressure sensor 14 is connected through the hydraulic hose 16 in this way because the pressure in the cylinder 6a is high, so that the connection location is not accidentally disconnected or damaged during inspection work. The hydraulic hose 16 which is excellent and flexible and easy to work is used to exhibit a buffer function so as to reduce the high pressure in the cylinder. The pressure sensor 14 is configured to detect the pressure in the reference cylinder 6a connected through the hydraulic hose 16 as it is, and is configured to be used for processing for detecting the compression top dead center of the reference cylinder 6a.
For the other three cylinders 6 other than the reference cylinder 6a, the mounting hole 13 is closed by a closing member.
[0027]
Further, a hydraulic pressure having a length of about 800 to 900 mm using a connecting jig 19 with respect to an intake port 18 of an intake manifold 17 for supplying air into each cylinder 6 through each intake valve 9. A hose 20 is connected, and a pressure sensor 21, which is one of sensors for detecting the internal pressure of the intake manifold 17, is connected to the tip of the hydraulic hose 20. The pressure sensor 21 is used for processing for inspecting the opening / closing timing of the intake valve 9.
[0028]
Next, a processing procedure by the engine test apparatus will be described.
As shown in FIG. 4, the test target engine 1 is transported to the test setting position, and the external drive means 3 is connected to the crankshaft 4 (step 1). At this time, the identification information ID for management of the test target engine 1 is read, and the identification information ID is input to the control unit H (step 2). When the connection work of the external drive means 3 is completed and the worker commands the start of detection, the control unit H executes a detection process of the compression top dead center TDC (hereinafter abbreviated as a TDC detection process) (step). 3). When the TDC detection process ends, the valve timing is detected with reference to the compression top dead center TDC. That is, a process for detecting the opening timing of the intake valve 9, a process for detecting the closing timing of the intake valve 9, and a process for detecting the opening timing of the exhaust valve 10 are executed. The process which determines the pass / fail of the test object engine 1 by whether it is an appropriate state is performed (steps 4-7).
[0029]
When the control unit H executes the TDC detection process, the control unit H sets the pressure detection value detected by the pressure sensor 14 in a state where the crankshaft 4 is rotated in the normal rotation direction by the external driving unit 3. Based on this, the rotational phase of the crankshaft 4 when the pressure in the cylinder reaches the maximum value in one cycle of the reference cylinder 6a is obtained as the first preliminary compression top dead center, and the external drive means 3 In the state in which 4 is rotated in the reverse rotation direction, the rotation phase of the crankshaft 4 when the pressure in the cylinder reaches the maximum value in one cycle is determined based on the pressure detection value detected by the pressure sensor 14. Obtained as the second preliminary compression top dead center, and further, the rotational phase of the crankshaft 4 positioned at the center between the first preliminary compression top dead center and the second preliminary compression top dead center is determined as the compression top dead center of the engine. As you ask It has been made. Here, the one cycle corresponds to a cycle in which the test target engine 1 performs each of the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke as the crankshaft 4 rotates. That is, the crankshaft 4 rotates twice during this one cycle.
[0030]
In addition, when the first preliminary compression top dead center is obtained and when the second preliminary compression top dead center is obtained, the pressure detection value detected by the pressure sensor 14 is sampled every set period. At the same time, a moving average value is obtained for each set number of sampled sampling values, and the rotational phase of the crankshaft 4 when the moving average value reaches the maximum value in one cycle is determined in the cylinder. The rotation phase of the crankshaft 4 when the pressure reaches the maximum value is obtained.
[0031]
Next, the TDC detection processing by the control unit H will be described based on the flowchart shown in FIG.
Rotational speed at which the crankshaft 4 is rotated in the normal rotation direction (hereinafter referred to as the forward rotation direction) by the external drive means 3 and the rotation speed of the crankshaft 4 is 60 rotations per minute based on the detection information of the encoder 5 The speed is controlled so as to be (60 rpm) (step 31). In a state of rotating in the forward direction at such a set speed, the pressure detection value in the pressure sensor 14 connected to the cylinder of the reference cylinder 6a is sampled every set unit time, and the sampled value is a predetermined number. The process of obtaining the moving average value (51 pieces) is sequentially executed (steps 32 and 33). This moving average value is obtained every time the encoder 5 outputs a timing pulse.
[0032]
Further, the control unit H continuously executes the process of integrating the timing pulses output from the encoder 5, and when the reference signal output every rotation is input, the integrated value of the timing pulses at that time Is reset to zero, and such processing is repeatedly executed. Then, a process of obtaining the rotational phase of the crankshaft 4 when the moving average value becomes maximum in one cycle as the first preliminary compression top dead center TDC (Y1) is executed (step 34). Thus, steps 31 to 34 are repeatedly executed until the first preliminary compression top dead center TDC (Y1) is obtained.
[0033]
When the first pre-compression top dead center TDC (Y1) is obtained, the crankshaft 4 is then rotated in the reverse direction by the external driving means 3 so that the rotational speed (60 rpm) is 60 revolutions per minute. In the rotation state in the reverse rotation direction, the pressure detection value is sampled and the sampled value is moved by a predetermined number (51) in the same manner as the processing in the normal rotation state. The processing for obtaining the value is sequentially executed (steps 35, 36, 37, 38), and the rotational phase of the crankshaft 4 when the moving average value becomes maximum in one cycle is determined as the second preliminary compression top dead center TDC ( Y2) is obtained (step 39). Then, Steps 36 to 39 are repeatedly executed until the second preliminary compression top dead center TDC (Y2) is obtained.
When the second preliminary compression top dead center TDC (Y2) is obtained, the rotation operation of the electric motor 2 is stopped, and the second preliminary compression top dead center is positioned at the center between the first preliminary compression top dead center and the second preliminary compression top dead center. The rotational phase of the crankshaft 4 is determined as the compression top dead center of the engine (steps 40, 41, 42).
[0034]
When the explanation is added, FIG. 7 shows the output value of the encoder 5 and the pressure detection value (moving average value) in a state in which the rotation phases correspond to each other. Of these, FIG. 7 (a) shows a change in the rotation state in the forward rotation direction, and FIG. 7 (b) shows a change in the rotation state in the reverse rotation direction.
In a 4-cycle engine, the piston 7 reciprocates twice during the intake stroke, compression stroke, expansion stroke, and exhaust stroke, so there are two top dead centers of the compression stroke and the exhaust stroke. In the exhaust stroke, the pressure in the cylinder does not become high because the exhaust valve 10 is open, and the pressure in the cylinder is maximized only at the top dead center (compression top dead center) in the compression stroke. Therefore, as shown in the figure, there is a point (compression top dead center) at which the pressure in the cylinder becomes maximum during one rotation of the crankshaft 4.
Therefore, angle information (A) between the point at which the pressure in the forward rotation state becomes maximum in one cycle (first preliminary compression top dead center) and the reference signal on the upper side in the rotational direction than that, The angle information (B) between the point at which the pressure in the reverse rotation state becomes the maximum in one cycle (second preliminary compression top dead center) and the reference signal on the lower side in the rotational direction is represented by the encoder 5. As shown in FIG. 6 (c), it corresponds to an angle that is an average value of the angle information (A) and the angle information (B) with reference to the normal rotation state. The phase, that is, the rotational phase of the crankshaft 4 positioned at the center between the first preliminary compression top dead center and the second preliminary compression top dead center is obtained as the true compression top dead center TDC. The compression top dead center TDC obtained in this way is stored in correspondence with the rotation phase obtained from the detection signal of the encoder 5. Thereafter, the operation timing of the intake valve 9 and the exhaust valve 10 is detected based on the compression top dead center thus obtained.
Therefore, the calculation means 100 for obtaining the compression top dead center of the test target engine using the control unit H is configured.
[0035]
Further, when the control unit H executes the process of detecting the opening timing of the intake valve 9, the detection information of the pressure sensor 21 in the state where the crankshaft 4 is rotated by the external drive means 3, and Based on the detection information of the encoder 5, the rotation phase at which the internal pressure of the intake manifold 17 detected by the pressure sensor 21 changes from a decreasing tendency to an increasing tendency is detected as the opening timing of the intake valve 9. . In other words, ascending state determination for determining whether or not the amount of change per unit time after the internal pressure of the intake manifold 17 detected by the pressure sensor 21 has changed from a decreasing tendency to an increasing tendency has become a set value. When it is determined that the amount of change in internal pressure per unit time has reached the set value in the processing and its rising state determination processing, the direction of rotation is the amount of the set amount from the rotation phase when the amount of change has reached the set value. Phase calculation processing for obtaining the rotation phase on the upper side as a rotation phase that changes from a decreasing tendency to an increasing tendency is performed.
[0036]
Next, intake valve opening timing detection processing by the control unit H will be described based on the flowchart shown in FIG.
The external drive means 3 rotates the crankshaft 4 in the forward rotation direction, and based on the detection information of the encoder 5, the speed control is performed so that the rotational speed of the crankshaft 4 becomes a rotational speed (60 rpm) of 60 revolutions per minute. (Step 51). In a state of rotating in the forward rotation direction at such a set speed, the pressure detection value in the pressure sensor 21 connected to the intake manifold 17 is sampled every set unit time, and the sampled value is a predetermined number (51 The processing for obtaining the moving average value is performed sequentially (steps 52 and 53). This moving average value is obtained every time the encoder 5 outputs a timing pulse.
[0037]
And the process which calculates | requires the raise variation | change_quantity per unit time of the calculated | required moving average value is performed (step 54), and after the moving average value changes from a decreasing tendency to an increasing tendency, the increasing change amount per unit time is set value. It is determined whether or not the above has been reached (step 55). This process corresponds to the rising state determination process. Steps 51 to 54 are repeatedly executed until it is determined that the amount of increase in change per unit time is equal to or greater than the set value. Then, when it is determined that the increase amount of change per unit time is equal to or greater than the set value, the rotation phase on the upper side in the rotation direction by the set amount from the rotation phase when the increase amount of change becomes the set value, A phase calculation process for obtaining a rotation phase that changes from a decreasing tendency to an increasing tendency is executed (step 56).
In this way, the rotational phase at which the pressure detection value in the pressure sensor 21 changes from a decreasing tendency to an increasing tendency is detected as the opening timing of the intake valve 9 on the basis of the compression top dead center detected in the TDC detection process. To do.
Accordingly, the timing detection means 101 that detects the opening timing of the intake valve using the control unit H is configured.
[0038]
In other words, FIG. 8 shows a change in the pressure detection value of the pressure sensor 21 when the crankshaft 4 is rotated in the forward rotation direction by the external driving means 3 with reference to the rotational phase information of the crankshaft 4. Is associated with the change in the pressure inside each cylinder and the operation timing of the intake valve 9 and the exhaust valve 10. Incidentally, in FIG. 8, # 1 indicates the reference cylinder 6a, # 2 indicates the second cylinder 6, # 3 indicates the third cylinder 6, and # 4 indicates the fourth cylinder 6, “EX” indicates a state where the exhaust valve 10 in each cylinder 6 is open, and “IN” indicates a state where the intake valve 9 in each cylinder 6 is open. As is apparent from this figure, when the intake valve 9 is opened in any of the cylinders 6, the pressure inside the intake manifold 17 begins to rise. That is, in the cylinder, when the piston rises and is almost close to top dead center, when the intake valve 9 is opened, the air pushed out by the piston raising operation is pushed out to the intake manifold 17 side. This is because the pressure inside the intake manifold 17 temporarily increases, and thereafter gradually decreases due to the intake operation.
[0039]
FIG. 9 shows an enlarged view in a predetermined region Q including the timing at which the intake valve 9 in FIG. 8 opens. As is apparent from this figure, the timing at which the intake valve 9 is opened is assumed. At that time, the pressure detection value will change from a decreasing trend to an increasing trend, but the change is slow and it is difficult to detect the opening timing from the pressure detection value information. The rotational phase X2 on the upper side in the rotational direction by the set amount C from the rotational phase X1 when the amount of change to the upward side becomes the set value is obtained as the rotational phase that changes from the decreasing tendency to the upward tendency. It is.
[0040]
[Another embodiment]
Hereinafter, other embodiments are listed.
[0041]
(1) In the above embodiment, the timing detection means determines whether or not the amount of change per unit time after the internal pressure of the intake manifold has changed from a decreasing tendency to an increasing tendency has become a set value. When it is determined that the amount of change per unit time of the internal pressure has reached the set value in the processing and the rising state determination processing, the amount of rotation is rotated by the set amount from the rotation phase when the amount of change has reached the set value. Although the phase calculation processing for obtaining the rotational phase on the upper side in the direction as the rotational phase that changes from the decreasing tendency to the increasing tendency is executed, respectively, instead of such a configuration, the following configuration is also possible. Good.
That is, for the set phase time in which the pressure detection value (moving average value) is detected within a predetermined phase range including the opening timing of the intake valve, the setting for determining the rise is compared with the previous data. It is determined whether or not it has increased by an amount or more, and if it has increased by an amount greater than or equal to the increase determination set amount, it may be determined as a rotation phase that starts to change from the decreasing tendency to the increasing tendency at that time. .
[0042]
(2) In the above embodiment, the pressure detection value is sampled at each set cycle, and the moving average value for each set number of the sampled sampling values is obtained. However, instead of such processing, detection is performed. Various configurations such as processing that removes special data that changes locally such that the rate of change of the value is equal to or greater than the set value, and a configuration that inputs to the control unit through a low-pass filter that removes high-frequency components It can be implemented in the form.
[0043]
(3) In the above-described embodiment, as the configuration for obtaining the compression top dead center (TDC) as a reference for detecting the opening timing of the exhaust valve in the test target engine, the engine is operated in each of the normal rotation direction and the reverse rotation direction. The configuration in which the control unit obtains the compression top dead center by calculation based on the detection value of the pressure sensor that detects the pressure in the cylinder and the detection information of the encoder as the rotation phase detection means when rotating is illustrated. The present invention is not limited to such a configuration, and may be a configuration for detecting the compression top dead center from information on the rotational phase of the camshaft, control information for the fuel injection nozzle, and the like, and may be implemented in various forms.
[0044]
(4) In the said embodiment, although the diesel engine was illustrated as a test object engine, not only a diesel engine but a gasoline engine may be sufficient.
[0045]
(5) In the above embodiment, the test is performed in a state where the test target engine is transported to a predetermined test setting position by the transport device and fixed in position, but instead of such a configuration, for example, transport You may apply to the engine test apparatus which tests an engine, moving in the state synchronized with the conveyance conveyor with respect to the engine to be conveyed in the state in which the engine to be tested is conveyed by the conveyor etc. Further, the connection work between the crankshaft and the external drive means, the connection work of various sensors, and the like may be automatically performed using an automatic connection device instead of the manual work.
[0046]
(6) In the above embodiment, the pressure detection means is configured to be connected to the intake manifold, which is a detection target, via the buffer portion for pressure reduction. Not limited to this, the pressure may be detected by directly connecting to the intake port of the intake manifold.
[0047]
(7) In the above embodiment, the external drive means rotates the crankshaft by rotating the electric motor, but various drive means such as a hydraulic motor can be applied.
[0048]
(8) In the above embodiment, a four-cylinder engine is exemplified as the test target engine. However, the number of cylinders of the engine to be tested can be appropriately changed, and the engine to be tested The number of intake valves and exhaust valves can be changed as appropriate, and various engines can be applied as test target engines.
[0049]
(9) In the above embodiment, the example in which the intake valve opening timing detection device in the test target engine according to the present invention is applied to the engine test device has been described. It can also be a device, and can be applied to various devices related to engine tests.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an engine test apparatus. FIG. 2 is a schematic diagram of an engine to be tested. FIG. 3 is a diagram showing a connection state of a pressure sensor. FIG. 4 is a flowchart of a control operation. 6] Flow chart of control operation [FIG. 7] Timing chart in compression top dead center detection [FIG. 8] Graph showing the relationship between engine operating state and pressure fluctuation [FIG. 9] Partial enlarged view of FIG. ]
1 Test target engine 3 External drive means 4 Crankshaft 5 Rotation phase detection means 9 Intake valve 10 Exhaust valve 17 Intake manifold 21 Pressure detection means 101 Timing detection means

Claims (3)

複数のシリンダ夫々に吸気バルブおよび排気バルブがクランク軸の回転に伴って開閉されるように組付けられ、且つ、吸気マニホールドが組み付けられたテスト対象エンジンにおける前記クランク軸に接続されて、そのクランク軸を強制的に回転させる外部駆動手段と、
前記クランク軸の回転位相を検出する回転位相検出手段と、
前記吸気マニホールドの内部圧力を検出する圧力検出手段と、
前記吸気マニホールドの吸気部を閉じた状態で、前記外部駆動手段にて前記クランク軸を回転させている状態における、前記圧力検出手段の検出情報、及び、前記回転位相検出手段の検出情報に基づいて、前記吸気マニホールドの内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相を、前記吸気バルブの開タイミングとして検出するタイミング検出手段とを備えて構成されているテスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置。
A plurality of cylinders are assembled such that an intake valve and an exhaust valve are opened and closed as the crankshaft rotates, and connected to the crankshaft in the engine under test in which the intake manifold is assembled. External drive means for forcibly rotating
Rotational phase detection means for detecting the rotational phase of the crankshaft;
Pressure detecting means for detecting the internal pressure of the intake manifold;
Based on the detection information of the pressure detection means and the detection information of the rotation phase detection means in a state where the crankshaft is rotated by the external drive means with the intake portion of the intake manifold closed. And an intake valve opening timing detection in a test target engine configured to detect, as a timing for opening the intake valve, a rotation phase at which the internal pressure of the intake manifold changes from a decreasing tendency to an increasing tendency. apparatus.
前記タイミング検出手段が、
前記吸気マニホールドの内部圧力が減少傾向から上昇傾向に変化した後における単位時間あたりの変化量が設定値になったか否かを判別する上昇状態判別処理と、
その上昇状態判別処理にて前記内部圧力の単位時間あたりの変化量が設定値になったことを判別すると、その変化量が設定値になったときの回転位相から設定量分だけ回転方向上手側の回転位相を、前記減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相として求める位相算出処理とを夫々実行するよう構成されている請求項1記載のテスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置。
The timing detection means;
Ascending state determination processing for determining whether or not the amount of change per unit time after the internal pressure of the intake manifold has changed from a decreasing tendency to an increasing tendency has become a set value;
When it is determined that the amount of change per unit time of the internal pressure has reached the set value in the rising state determination process, the amount of change from the rotation phase when the amount of change has reached the set value is the upper side in the rotational direction. 2. The intake valve opening timing detection device for a test target engine according to claim 1, wherein a phase calculation process for obtaining the rotation phase of the engine as a rotation phase that changes from a decreasing tendency to an increasing tendency is performed.
前記タイミング検出手段が、
前記圧力検出手段にて検出される圧力検出値を設定周期毎にサンプリングするとともに、そのサンプリングされたサンプリング値の設定個数づつの移動平均値を求め、その移動平均値が減少傾向から上昇傾向に変化する回転位相を、前記吸気バルブの開タイミングとして検出するよう構成されている請求項1又は2記載のテスト対象エンジンにおける吸気バルブの開タイミング検出装置。
The timing detection means;
The pressure detection value detected by the pressure detection means is sampled at each set cycle, and a moving average value for each set number of the sampled sampling values is obtained, and the moving average value changes from a decreasing tendency to an increasing tendency. 3. The intake valve opening timing detection apparatus for an engine under test according to claim 1, wherein the rotation phase is detected as an opening timing of the intake valve.
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