JP4102576B2 - Compression top dead center detector for the engine under test - Google Patents

Compression top dead center detector for the engine under test Download PDF

Info

Publication number
JP4102576B2
JP4102576B2 JP2002060368A JP2002060368A JP4102576B2 JP 4102576 B2 JP4102576 B2 JP 4102576B2 JP 2002060368 A JP2002060368 A JP 2002060368A JP 2002060368 A JP2002060368 A JP 2002060368A JP 4102576 B2 JP4102576 B2 JP 4102576B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
top dead
dead center
compression top
crankshaft
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002060368A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003254146A (en
Inventor
学 山西
嘉之 山村
奨 窪田
健吾 足達
公博 吉田
久雄 辻井
健二 池田
佳史 奥田
弥彦 岩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daifuku Co Ltd
Kubota Corp
Original Assignee
Daifuku Co Ltd
Kubota Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daifuku Co Ltd, Kubota Corp filed Critical Daifuku Co Ltd
Priority to JP2002060368A priority Critical patent/JP4102576B2/en
Publication of JP2003254146A publication Critical patent/JP2003254146A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4102576B2 publication Critical patent/JP4102576B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

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の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、前記テスト対象エンジンのシリンダ内の圧力を検出する圧力検出手段と、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いて、前記圧力検出手段及び前記回転位相検出手段の検出情報に基づいて、前記エンジンの圧縮上死点を求める演算手段とが備えられたテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近では、エンジンのテストを行う場合に、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、吸気バルブや排気バルブ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が行われる場合があるが、上記構成のテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置は、このようなコールドテストにおいて、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを検出するための基準となる回転位相として、エンジンの圧縮上死点を求めるようにしたものである。
【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、このようなテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置として、従来では、例えば、特開2000−82238号公報に示される構成のものがあった。すなわち、燃料噴射ノズルやスパークプラグ等の取付孔を利用してシリンダ内の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサを取り付け、テスト対象エンジンのクランク軸をモータ等の外部駆動手段により回転駆動させて、そのクランク軸に対して検出作用する回転位相検出手段としての回転センサによりクランク軸の回転位相を検出することにより、エンジンの1サイクル中での圧力センサによる最高圧力値に対応するクランク軸の最高圧力点位相を検出し、その最高圧力点位相に基づいて圧縮上死点を検出する構成である。具体的には、クランク軸を外部駆動手段により低速から高速まで複数の回転速度の夫々において回転駆動させて、各回転速度ごとの最高圧力点位相を求め、それら最高圧力点位相と回転速度との関係を数値解析して、回転速度を無限大にしたときに所定の漸近線を持つような実験式を求め、その漸近線に相当する位相を圧縮上死点位相として検出するようにしている。尚、前記エンジンの1サイクルとは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の夫々の行程が一巡する周期に対応するものである。又、クランク軸は、正規の回転方向、つまり、エンジンが燃焼によって回転する通常の回転方向に駆動される。
【0005】
説明を加えると、クランク軸を回転させた場合において、圧縮行程においてピストンが上死点にあるとき、すなわち、圧縮上死点にあるときに、シリンダ内の圧力は最大値になると考えられるが、実際のエンジンにおいては、圧縮漏れや放熱等の要因によって、シリンダ内の圧力が最大になる位相と圧縮上死点に対応する位相とは少しズレるので、このようなズレを少なくするために、上記従来技術においては、シリンダ内の圧力が最大になる位相、つまり、前記最高圧力点位相に対して補正を加えて圧縮上死点位相を求めるようにしたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術においては、複数の回転速度ごとの最高圧力点位相を求めて、それら最高圧力点位相と回転速度との関係を数値解析して回転速度を無限大にしたときに所定の漸近線を持つような実験式を演算にて求める構成であることから、次のような不利な点があった。
【0007】
すなわち、上述したような最高圧力点位相と回転速度との関係を数値解析して得られる実験式は、上記したようなエンジンにおける種々の要因による位相ズレを数式で表すための近似式であり、漸近線に相当する位相を圧縮上死点に対応する位相として検出するようにしても、それが正確な圧縮上死点の位相であるとは限らず誤差を含むおそれがある。
又、この構成により圧縮上死点位相を正確に求めるためには、シリンダ内の圧力が最大になる位相についての検出データの個数を極力多くさせる必要があるが、そのように検出データを多くさせるためには、クランク軸の回転速度を異ならせて最高圧力点位相を求める処理を多数回行わなければならず、検出処理に長い時間を要するものとなり、例えば、エンジンの製造工程中において多数のエンジンを順次検査するような場合には適用し難いものであった。
【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、検出処理に要する時間を長くさせることなく、正確な圧縮上死点を検出することが可能となるテスト対象エンジンの圧縮上死点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の圧縮上死点検出装置は、テスト対象エンジンの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、前記テスト対象エンジンのシリンダ内の圧力を検出する圧力検出手段と、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いて、前記圧力検出手段及び前記回転位相検出手段の検出情報に基づいて、前記エンジンの圧縮上死点を求める演算手段とが備えられたものであって、
前記外部駆動手段が、前記クランク軸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、前記演算手段が、前記外部駆動手段にて前記クランク軸を前記正規の回転方向に回転させている状態において、前記圧力検出手段にて検出される圧力検出値に基づいて、前記テスト対象エンジンの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前記クランク軸の回転位相を第1の予備圧縮上死点として求め、且つ、前記外部駆動手段にて前記クランク軸を前記逆回転方向に回転させている状態において、前記圧力検出手段にて検出される圧力検出値に基づいて、前記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前記クランク軸の回転位相を第2の予備圧縮上死点として求め、更に、前記第1の予備圧縮上死点と前記第2の予備圧縮上死点との中央に位置する前記クランク軸の回転位相を、前記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とを特徴とする。
尚、前記1サイクルというのは、クランク軸に回転に伴って、テスト対象エンジンが、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。
【0010】
すなわち、外部駆動手段にてクランク軸を正規の回転方向に回転させる状態において、前記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の回転位相を第1の予備圧縮上死点として求める。又、外部駆動手段にてクランク軸を逆回転方向に回転させる状態において、前記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の回転位相を第2の予備圧縮上死点として求める。そして、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。
【0011】
説明を加えると、クランク軸を正規の回転方向に回転させる状態で、シリンダ内の圧力が最大値になるときのクランク軸の回転位相を求めた場合、上述したように、圧縮漏れや放熱等の要因によって、シリンダ内の圧力が最大になる回転位相と圧縮上死点に対応する回転位相とは少しズレるので、前記第1の予備圧縮上死点は圧縮上死点とはズレが生じていることになる。具体的には、第1の予備圧縮上死点は圧縮上死点よりも回転方向上手側の位相となる。
又、クランク軸を逆回転方向に回転させた状態で検出した場合にも、同様にして、前記第2の予備圧縮上死点は圧縮上死点とはズレが生じて、第2の予備圧縮上死点は圧縮上死点よりも回転方向上手側の位相となるが、この場合、回転方向は逆であるから、第2の予備圧縮上死点は、正規の回転方向を基準として考えると、圧縮上死点よりも回転方向下手側の位相となるのである。
【0012】
つまり、正規の回転方向を基準として考えると、第1の予備圧縮上死点は圧縮上死点よりも回転方向上手側に位置し、第2の予備圧縮上死点は、圧縮上死点よりも回転方向下手側に位置することになる。しかも、それらは圧縮上死点に対するズレ量はほぼ同じであると考えられるから、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の回転位相を、エンジンの圧縮上死点として求めることによって正確な圧縮上死点を求めるのである。つまり、エンジンのシリンダ内の圧力が最大になる位相と圧縮上死点に対応する位相とのズレが、正規回転方向と逆回転方向で位相のズレる方向が反対となるので、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を求めることで、両者のズレを相殺して、極力、正確な圧縮上死点を求めることができるのである。
【0013】
従って、従来技術のように検出データの数値解析に基づいて近似式を求めるような構成に比べて、少なくとも第1の予備圧縮上死点と第2の予備圧縮上死点とを1回づつ検出することで圧縮上死点を求めることが可能であり、検出処理に要する時間を長くさせることなく、正確な圧縮上死点を検出することが可能となるテスト対象エンジンの圧縮上死点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の圧縮上死点検出装置は、請求項1に記載のテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置において、前記演算手段が、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、前記圧力検出手段にて検出される前記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、その移動平均値が前記1サイクル中で最大値になるときの前記クランク軸の回転位相を、前記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前記クランク軸の回転位相として求めるよう構成されていることを特徴とする。
【0015】
すなわち、前記圧力が最大値になるときのクランク軸の回転位相として求めるために、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を実施するのに好適な手段が得られる。
【0016】
請求項3に記載のテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置は、請求項1又は2に記載のテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置において、前記圧力検出手段が、検出対象である前記エンジンのシリンダに対して、減圧用の緩衝部を介して接続されるように構成されていることを特徴とする。
【0017】
すなわち、テスト対象エンジンのシリンダ内の圧力を検出するために、圧力検出手段をエンジンのシリンダに対して接続させる必要があるが、このとき、減圧用の緩衝部を介して接続される構成となっている。つまり、クランク軸を外部駆動手段により強制的に回転させるとシリンダ内部がピストンの圧縮作用により一時的に高い圧力になるが、減圧用の緩衝部を介して接続されるようになっているので、その減圧用の緩衝部によってシリンダ内部の高い圧力がそのまま接続箇所を通して圧力検出手段に伝わることがない。尚、圧力の絶対値でなく減圧した値であっても、前記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の回転位相を検出することができる。
【0018】
従って、圧力検出手段とエンジンのシリンダとの接続箇所が上記したような高い圧力に起因して破損したり外れてしまうといった不利を未然に回避させることができ、請求項1を実施するのに好適な手段が得られる。
【0019】
【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の圧縮上死点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テストを行う制御部Hなどから構成されている。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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検出手段としての圧力センサ14を接続する構成となっている。
【0025】
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。つまり、この油圧ホース16が減圧用の緩衝部として機能することになる。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。
【0026】
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る圧力センサ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。
【0027】
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)を実行する(ステップ3)。そして、圧縮上死点TDCの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の操作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)。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。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。
【0031】
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)。
【0032】
説明を加えると、図6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6(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6(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。
【0033】
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を利用してエンジンの圧縮上死点を求める演算手段が構成されることになる。
【0034】
次に、それらの複数のバルブタイミング検出処理のうち、吸気バルブ9の開タイミングの検出処理を一例として説明し、その他のバルブの動作のタイミングの検出処理については説明は省略する。
吸気バルブ9の開タイミングは、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、1分あたり30回転する回転速度(30rpm)になるように速度制御した状態において、吸気マニホールド17の吸気口18に接続されている圧力センサ21の検出値を、TDC検出処理のときと同様に、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、その移動平均値に基づいて、吸気バルブ9の開タイミングを検出する構成となっている。すなわち、制御部Hは、前記圧力センサ21の圧力検出値(移動平均値)が最も低い値になった時点から圧力検出値が上昇し始めるタイミングが各シリンダ6において吸気バルブ9が開弁するタイミングであるとして検出するようになっている。尚、タイミングを判別するときは、TDC検出処理に求めた基準シリンダ6aの圧縮上死点の回転位相を基準とする。
【0035】
説明を加えると、図7に、クランク軸4の回転角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7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。
【0036】
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、前記圧縮上死点の検出処理において、1サイクル中において、第1の予備圧縮上死点TDC(Y1)及び第2の予備圧縮上死点TDC(Y2)を夫々1個づつ求め、それらから圧縮上死点を求めるようにしたが、そのような構成に限らず、上記したような第1の予備圧縮上死点TDC(Y1)を求める処理、及び、第2の予備圧縮上死点TDC(Y2)を求める処理を複数回繰り返して実行し、その複数の第1の予備圧縮上死点の平均値と複数の第2の予備圧縮上死点の平均値とに基づいて、圧縮上死点を求めるようにしてもよい。
【0037】
(2)上記実施形態では、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。
【0038】
(3)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て、燃料噴射ノズルを装着するための装着用孔13を利用して圧力検出手段としての圧力センサ14を接続する構成としたが、テスト対象エンジンとして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く、その場合、スパークプラグを装着するための装着用孔を利用して圧力検出手段を接続する構成としてもよい。
【0039】
(4)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。
【0040】
(5)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。
【0041】
(6)上記実施形態では、テスト対象エンジンとして、4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。
【0042】
(7)上記実施形態では、本発明にかかるテスト対象エンジンの圧縮上死点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の圧縮上死点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】圧縮上死点検出におけるタイミングチャート
【図7】エンジン作動状態と圧力変動との関係を示すグラフ
【符号の説明】
1 テスト対象エンジン
2 電動モータ
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
14 圧力検出手段
16 減圧用の緩衝部
H 演算手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an external drive means that is connected to a crankshaft of a test target engine and forcibly rotates the crankshaft, a pressure detection means that detects a pressure in a cylinder of the test target engine, In a state where the crankshaft is rotated by the external drive unit and a rotation phase detection unit that detects a rotation phase, the compression of the engine is increased based on detection information of the pressure detection unit and the rotation phase detection unit. The present invention relates to a compression top dead center detecting device for a test target engine provided with a calculation means for obtaining a dead center.
[0002]
[Prior art]
Recently, when the engine is tested, the fuel is not supplied and actually burned, but the crankshaft is driven to rotate by an external driving means, thereby various kinds of timing such as opening and closing timings of intake valves and exhaust valves. Although a cold test for performing an engine test may be performed, the compression top dead center detection device for the engine under test having the above configuration is a reference for detecting the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve in such a cold test. As the rotational phase, the compression top dead center of the engine is obtained.
[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 compression top dead center detection device for such a test target engine, there has conventionally been a configuration shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-82238. That is, a pressure sensor is installed as a pressure detection means for detecting the pressure in the cylinder using an attachment hole such as a fuel injection nozzle or a spark plug, and the crankshaft of the test target engine is driven to rotate by an external drive means such as a motor. By detecting the rotation phase of the crankshaft by a rotation sensor serving as a rotation phase detecting means that detects the crankshaft, the crankshaft corresponding to the maximum pressure value by the pressure sensor during one cycle of the engine is detected. In this configuration, the highest pressure point phase is detected, and the compression top dead center is detected based on the highest pressure point phase. Specifically, the crankshaft is driven to rotate at a plurality of rotational speeds from a low speed to a high speed by an external drive means, and a maximum pressure point phase for each rotational speed is obtained, and the maximum pressure point phase and the rotational speed are determined. The relationship is numerically analyzed to obtain an empirical formula having a predetermined asymptote when the rotational speed is infinite, and a phase corresponding to the asymptote is detected as a compression top dead center phase. One cycle of the engine corresponds to a cycle in which each of the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke is completed. The crankshaft is driven in a normal rotation direction, that is, a normal rotation direction in which the engine rotates by combustion.
[0005]
In addition, when the crankshaft is rotated, when the piston is at the top dead center in the compression stroke, that is, when the piston is at the compression top dead center, the pressure in the cylinder is considered to be the maximum value. In an actual engine, the phase in which the pressure in the cylinder becomes maximum and the phase corresponding to the compression top dead center are slightly shifted due to factors such as compression leakage and heat dissipation. In order to reduce such a shift, In the prior art, the phase at which the pressure in the cylinder becomes maximum, that is, the highest pressure point phase is corrected to obtain the compression top dead center phase.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above prior art, when the maximum pressure point phase for each of a plurality of rotation speeds is obtained and the relationship between the maximum pressure point phase and the rotation speed is numerically analyzed to make the rotation speed infinite, the predetermined asymptotics are obtained. Since the configuration is such that an empirical formula having a line is obtained by calculation, there are the following disadvantages.
[0007]
That is, the empirical formula obtained by numerical analysis of the relationship between the maximum pressure point phase and the rotational speed as described above is an approximate formula for expressing the phase shift due to various factors in the engine as described above, Even if the phase corresponding to the asymptote is detected as the phase corresponding to the compression top dead center, the phase is not necessarily an accurate compression top dead center phase and may include an error.
In addition, in order to accurately obtain the compression top dead center phase with this configuration, it is necessary to increase the number of detection data for the phase at which the pressure in the cylinder is maximum, but the detection data is increased in this way. In order to achieve this, the process for obtaining the maximum pressure point phase by varying the rotation speed of the crankshaft must be performed many times, which requires a long time for the detection process. It was difficult to apply in case of sequentially inspecting.
[0008]
The present invention has been made paying attention to such a point, and an object of the present invention is to improve the compression of a test target engine that can detect an accurate compression top dead center without increasing the time required for detection processing. It is in providing a dead point detection device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The compression top dead center detecting device for a test target engine according to claim 1 is connected to a crankshaft of the test target engine, forcibly rotates the crankshaft, and in the cylinder of the test target engine. Pressure detecting means for detecting the pressure of the crankshaft, rotational phase detecting means for detecting the rotational phase of the crankshaft, and in the state where the crankshaft is rotated by the external drive means, the pressure detecting means and the rotational phase Calculation means for obtaining a compression top dead center of the engine based on detection information of the detection means,
The external drive means is configured to be switchable between a state in which the crankshaft is rotated in a normal rotation direction and a state in which the crankshaft is rotated in a reverse rotation direction, and the calculation means is configured to switch the crankshaft by the external drive means. The crank when the pressure in the cylinder reaches the maximum value in one cycle of the engine under test based on the pressure detection value detected by the pressure detection means in a state of rotating in the normal rotation direction. The pressure detected by the pressure detecting means in a state where the rotational phase of the shaft is obtained as a first precompression top dead center and the crankshaft is rotated in the reverse rotation direction by the external driving means. Based on the detected value, a rotation phase of the crankshaft when the pressure in the cylinder reaches a maximum value in the one cycle is obtained as a second precompression top dead center, and The rotation phase of the crankshaft positioned at the center between one preliminary compression top dead center and the second preliminary compression top dead center is determined as the compression top dead center of the engine. To do.
The one cycle corresponds to a cycle in which the engine to be tested performs each of the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke as the crankshaft rotates.
[0010]
That is, in a state where the crankshaft is rotated in the normal rotation direction by the external drive means, the rotation phase of the crankshaft when the pressure in the cylinder reaches the maximum value in the one cycle is defined as the first preliminary compression top dead center. Asking. Further, when the crankshaft is rotated in the reverse rotation direction by the external drive means, the rotation phase of the crankshaft when the pressure in the cylinder reaches the maximum value in the one cycle is set as the second preliminary compression top dead center. Ask. Then, the rotational phase of the crankshaft located at the center between the first preliminary compression top dead center and the second preliminary compression top dead center is obtained as the compression top dead center of the engine.
[0011]
In other words, when the crankshaft rotation phase is calculated when the crankshaft is rotated in the normal rotation direction and the pressure in the cylinder reaches the maximum value, as described above, compression leakage, heat dissipation, etc. Depending on the factor, the rotational phase at which the pressure in the cylinder becomes maximum and the rotational phase corresponding to the compression top dead center are slightly shifted, so the first preliminary compression top dead center is shifted from the compression top dead center. It will be. Specifically, the first preliminary compression top dead center is a phase on the upper side in the rotational direction than the compression top dead center.
Similarly, when the detection is performed while the crankshaft is rotated in the reverse rotation direction, the second preliminary compression top dead center is shifted from the compression top dead center. The top dead center is a phase on the upper side of the rotation direction than the compression top dead center. In this case, however, the rotation direction is opposite, so the second preliminary compression top dead center is considered based on the normal rotation direction. The phase is on the lower side in the rotational direction than the compression top dead center.
[0012]
That is, when the normal rotational direction is considered as a reference, the first preliminary compression top dead center is located on the upper side in the rotational direction than the compression top dead center, and the second preliminary compression top dead center is greater than the compression top dead center. Is also located on the lower side in the rotational direction. In addition, since it is considered that the amount of displacement with respect to the compression top dead center is substantially the same, the rotational phase of the crankshaft located at the center between the first preliminary compression top dead center and the second preliminary compression top dead center is determined. The exact compression top dead center is obtained by obtaining the compression top dead center of the engine. That is, the phase difference between the phase at which the pressure in the cylinder of the engine becomes maximum and the phase corresponding to the compression top dead center is opposite in the normal rotation direction and the reverse rotation direction. By obtaining the center between the top dead center and the second preliminary compression top dead center, it is possible to cancel the misalignment between them and obtain the most accurate compression top dead center as much as possible.
[0013]
Therefore, at least the first preliminary compression top dead center and the second preliminary compression top dead center are detected at least once compared to a configuration in which an approximate expression is obtained based on numerical analysis of detection data as in the prior art. It is possible to obtain the compression top dead center, and it is possible to accurately detect the compression top dead center without increasing the time required for the detection process. I was able to provide.
[0014]
The compression top dead center detection apparatus for a test target engine according to claim 2 is the compression top dead center detection apparatus for a test target engine according to claim 1, wherein the calculation means includes the first preliminary compression top dead center. And when the second preliminary compression top dead center is obtained, the pressure detection value detected by the pressure detection means is sampled every set period, and the sampled sampling value The moving average value for each set number is obtained, the rotation phase of the crankshaft when the moving average value reaches the maximum value in the one cycle, and the pressure in the cylinder reaches the maximum value in the one cycle. It is comprised so that it may obtain | require as a rotational phase of the said crankshaft.
[0015]
That is, in order to obtain the rotation phase of the crankshaft when the pressure reaches the maximum value, the moving average value is obtained for each set number of sampling values for the pressure detection values sampled for each set period. For example, even if the pressure detection value detected by the pressure detection means is a value that temporarily changes greatly due to disturbance, the detection value is obtained by obtaining the moving average value. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of an error due to this, without using a value that temporarily changes greatly due to a disturbance, and suitable for carrying out the present invention. Can be obtained.
[0016]
The compression top dead center detection device for a test target engine according to claim 3 is the compression top dead center detection device for a test target engine according to claim 1 or 2, wherein the pressure detection means is the detection target. The cylinder is configured to be connected to the cylinder via a pressure reducing buffer.
[0017]
That is, in order to detect the pressure in the cylinder of the engine to be tested, it is necessary to connect the pressure detecting means to the cylinder of the engine. At this time, the pressure detecting means is connected via a buffer for reducing pressure. ing. That is, when the crankshaft is forcibly rotated by the external drive means, the inside of the cylinder temporarily becomes a high pressure due to the compression action of the piston, but since it is connected via a buffering part for decompression, The high pressure inside the cylinder is not transmitted as it is to the pressure detecting means through the connecting portion by the pressure reducing buffer. Even if the pressure is not an absolute value but a reduced value, it is possible to detect the rotation phase of the crankshaft when the pressure in the cylinder reaches the maximum value in one cycle.
[0018]
Therefore, it is possible to avoid the disadvantage that the connection portion between the pressure detection means and the cylinder of the engine is damaged or disconnected due to the high pressure as described above, which is suitable for implementing the first aspect. Can be obtained.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an engine test apparatus including a compression top dead center detection apparatus for 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 test 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.
[0020]
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.
[0021]
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.
[0022]
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.
[0023]
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.
[0024]
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 the structure which connects the pressure sensor 14 as a pressure detection means 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, It has become.
[0025]
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. That is, the hydraulic hose 16 functions as a buffer for reducing pressure. 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.
[0026]
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.
[0027]
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 referred to as a TDC detection process) (step 3). ). When the compression top dead center TDC detection process ends, the valve timing is detected based on 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).
[0028]
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.
[0029]
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.
[0030]
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. 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.
[0031]
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).
[0032]
In other words, FIG. 6 shows the output value of the encoder 5 and the pressure detection value (moving average value) in a state where the rotation phases correspond to each other. Among them, FIG. 6 (a) shows a change in the rotation state in the forward rotation direction, and FIG. 6 (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.
[0033]
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, a calculation means for obtaining the compression top dead center of the engine using the control unit H is configured.
[0034]
Next, among the plurality of valve timing detection processes, the opening timing detection process of the intake valve 9 will be described as an example, and the description of the other valve operation timing detection processes will be omitted.
The intake valve 9 is opened when the crankshaft 4 is rotated in the forward direction by the external drive means 3 and the intake manifold 17 is in the intake manifold 17 in a state where the speed is controlled to 30 rpm (30 rpm) per minute. The detection value of the pressure sensor 21 connected to the port 18 is sampled at every set cycle in the same manner as in the TDC detection process, and a moving average value for each set number of the sampled sampling values is obtained. The opening timing of the intake valve 9 is detected based on the moving average value. That is, the control unit H determines that the timing at which the pressure detection value starts to rise from the time when the pressure detection value (moving average value) of the pressure sensor 21 becomes the lowest value is the timing at which the intake valve 9 opens in each cylinder 6 Is detected as being. When determining the timing, the rotational phase of the compression top dead center of the reference cylinder 6a obtained in the TDC detection process is used as a reference.
[0035]
In addition, FIG. 7 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 information on the rotation angle 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. 7, # 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.
[0036]
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, in the compression top dead center detection process, the first preliminary compression top dead center TDC (Y1) and the second preliminary compression top dead center TDC (Y2) are respectively determined in one cycle. Although it calculates | requires one by one and calculates | requires compression top dead center from them, it is not restricted to such a structure, The process which calculates | requires 1st preliminary | backup compression top dead center TDC (Y1) as mentioned above, and 2nd The process of obtaining the preliminary compression top dead center TDC (Y2) is repeated a plurality of times, and the average value of the plurality of first preliminary compression top dead centers and the average value of the plurality of second preliminary compression top dead centers are Based on the above, the compression top dead center may be obtained.
[0037]
(2) In the above embodiment, when the first preliminary compression top dead center is obtained and when the second preliminary compression top dead center is obtained, the detected pressure value is sampled every set period. The moving average value for each set number of the sampled sampling values is obtained, but instead of such processing, a peculiar change that locally changes such that the rate of change of the detected value is equal to or greater than the set value. The present invention can be implemented in various forms such as a process that removes data or a configuration that inputs data to the control unit through a low-pass filter that removes high-frequency components.
[0038]
(3) In the above embodiment, the diesel engine is exemplified as the test target engine, and the pressure sensor 14 as the pressure detecting means is connected using the mounting hole 13 for mounting the fuel injection nozzle. The test target engine is not limited to a diesel engine, and may be a gasoline engine. In that case, the pressure detection means may be connected using a mounting hole for mounting a spark plug.
[0039]
(4) In the above-described 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.
[0040]
(5) In the above-described embodiment, the external drive means rotates the crankshaft by the rotation operation of the electric motor, but various drive means such as a hydraulic motor can be applied.
[0041]
(6) In the above embodiment, a four-cylinder engine has been exemplified as the test target engine. However, the number of cylinders of the engine to be tested can be changed as appropriate, and the intake air of the engine to be tested can be changed. The number of valves and exhaust valves can be changed as appropriate, and various engines can be adapted as test engines.
[0042]
(7) In the above embodiment, the example in which the compression top dead center detection device for the test target engine according to the present invention is applied to the engine test device has been described. It can also be applied to various devices related to engine testing.
[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] Timing chart for detection of compression top dead center [Fig. 7] Graph showing the relationship between engine operating condition and pressure fluctuation [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Test object engine 2 Electric motor 3 External drive means 4 Crankshaft 5 Rotation phase detection means 9 Intake valve 10 Exhaust valve 14 Pressure detection means 16 Buffer part H for pressure reduction Calculation means

Claims (3)

テスト対象エンジンの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、
前記テスト対象エンジンのシリンダ内の圧力を検出する圧力検出手段と、
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いて、前記圧力検出手段及び前記回転位相検出手段の検出情報に基づいて、前記エンジンの圧縮上死点を求める演算手段とが備えられたテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置であって、
前記外部駆動手段が、
前記クランク軸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、
前記演算手段が、
前記外部駆動手段にて前記クランク軸を前記正規の回転方向に回転させている状態において、前記圧力検出手段にて検出される圧力検出値に基づいて、前記テスト対象エンジンの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前記クランク軸の回転位相を第1の予備圧縮上死点として求め、且つ、
前記外部駆動手段にて前記クランク軸を前記逆回転方向に回転させている状態において、前記圧力検出手段にて検出される圧力検出値に基づいて、前記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前記クランク軸の回転位相を第2の予備圧縮上死点として求め、更に、
前記第1の予備圧縮上死点と前記第2の予備圧縮上死点との中央に位置する前記クランク軸の回転位相を、前記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テスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置。
An external drive means connected to the crankshaft of the engine under test and forcibly rotating the crankshaft;
Pressure detecting means for detecting a pressure in a cylinder of the engine under test;
Rotational phase detection means for detecting the rotational phase of the crankshaft;
Computation means for obtaining a compression top dead center of the engine based on detection information of the pressure detection means and the rotation phase detection means in a state where the crankshaft is rotated by the external drive means. A compression top dead center detection device for a test target engine,
The external driving means is
The crankshaft is configured to be switchable between a state of rotating the crankshaft in a normal rotation direction and a state of rotating in the reverse rotation direction,
The computing means is
In the state where the crankshaft is rotated in the normal rotation direction by the external drive means, the cylinder inside the cylinder in one cycle of the test target engine based on the pressure detection value detected by the pressure detection means. Determining the rotational phase of the crankshaft when the pressure of the engine reaches the maximum value as a first preliminary compression top dead center; and
In a state where the crankshaft is rotated in the reverse rotation direction by the external drive means, the pressure in the cylinder is maximized during the one cycle based on the pressure detection value detected by the pressure detection means. The rotational phase of the crankshaft when the second preliminary compression top dead center is obtained, and
A test object configured to obtain a rotational phase of the crankshaft positioned at the center between the first preliminary compression top dead center and the second preliminary compression top dead center as the compression top dead center of the engine. Engine compression top dead center detector.
前記演算手段が、
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、
前記圧力検出手段にて検出される前記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、その移動平均値が前記1サイクル中で最大値になるときの前記クランク軸の回転位相を、前記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前記クランク軸の回転位相として求め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の圧縮上死点検出装置。
The computing means is
When determining the first preliminary compression top dead center and when determining the second preliminary compression top dead center,
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 is maximum in the one cycle. 2. The engine under test according to claim 1, wherein the rotation phase of the crankshaft when the value reaches a value is obtained as the rotation phase of the crankshaft when the pressure in the cylinder reaches a maximum value during the one cycle. Compression top dead center detector.
前記圧力検出手段が、検出対象である前記エンジンのシリンダに対して、減圧用の緩衝部を介して接続されるように構成されている請求項1又は2記載のテスト対象エンジンの圧縮上死点検出装置。The compression top deadline inspection of the engine to be tested according to claim 1 or 2, wherein the pressure detecting means is configured to be connected to a cylinder of the engine to be detected via a buffer for reducing pressure. Out device.
JP2002060368A 2002-03-06 2002-03-06 Compression top dead center detector for the engine under test Expired - Fee Related JP4102576B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002060368A JP4102576B2 (en) 2002-03-06 2002-03-06 Compression top dead center detector for the engine under test

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002060368A JP4102576B2 (en) 2002-03-06 2002-03-06 Compression top dead center detector for the engine under test

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003254146A JP2003254146A (en) 2003-09-10
JP4102576B2 true JP4102576B2 (en) 2008-06-18

Family

ID=28669754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002060368A Expired - Fee Related JP4102576B2 (en) 2002-03-06 2002-03-06 Compression top dead center detector for the engine under test

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4102576B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100551793C (en) * 2004-01-23 2009-10-21 丰航快运株式会社 Freight container
WO2014174881A1 (en) * 2013-04-24 2014-10-30 本田技研工業株式会社 Piston top-dead-center detection method and device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4684944B2 (en) * 2006-05-22 2011-05-18 本田技研工業株式会社 Control device for internal combustion engine
CN109991010B (en) * 2019-04-30 2024-01-02 广西玉柴机器股份有限公司 Automatic system and detection method for detecting rotation of engine crankshaft

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100551793C (en) * 2004-01-23 2009-10-21 丰航快运株式会社 Freight container
WO2014174881A1 (en) * 2013-04-24 2014-10-30 本田技研工業株式会社 Piston top-dead-center detection method and device
JP2014215122A (en) * 2013-04-24 2014-11-17 本田技研工業株式会社 Detection method of piston top dead center and device therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003254146A (en) 2003-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6785986B2 (en) A method of monitoring deviations occurring in a valve drive of an internal combustion engine and an electronic engine control device that implements the method.
JP6805339B2 (en) A method of distinguishing the intake valve stroke phase difference and the exhaust valve stroke phase difference of an internal combustion engine in combination using lines having the same amplitude.
KR102030300B1 (en) Method of confirming combination of piston stroke phase difference, intake valve stroke phase difference, and discharge valve stroke phase difference of internal combustion engine
US10669965B2 (en) Method for an internal combustion engine
CN109790789B (en) Method for detecting a phase difference between an inlet valve stroke and an outlet valve stroke of an internal combustion engine
US20200200113A1 (en) Method for checking the function of a pressure sensor in the air intake tract or exhaust gas outlet tract of an internal combustion engine in operation and engine control unit
JP5648040B2 (en) Internal EGR amount calculation device for internal combustion engine
JP4102576B2 (en) Compression top dead center detector for the engine under test
JP4179815B2 (en) Compression top dead center detector for the engine under test
CN111065805A (en) Method and device for controlling internal combustion engine
JP4082919B2 (en) Intake valve opening timing detection device for the engine under test
JP4014426B2 (en) Exhaust valve opening timing detection device for the engine under test
JP4070484B2 (en) Inlet valve closing timing detection system for the engine under test
US11905902B2 (en) Method for managing start up of a four-stroke engine
JP3929363B2 (en) Inspection equipment for engines
KR100187081B1 (en) Interferometry of intake/exhaust valve and piston
RU2170915C1 (en) Mwthod of determination of phase of internal combustion engine working cycle
RU2242734C2 (en) Method to determine phase of working cycle of internal combustion engine
RU2242732C2 (en) Method to determine phase of working cycle of internal combustion engine
JP2000008935A (en) Movement confirmation method of variable valve timing device
JPH10132709A (en) Method for inspecting internal combustion engine for improper assembly
KR19980027194A (en) Interference measuring device between intake and exhaust valve and piston
JP2002508051A (en) Method and apparatus for starting a four-cycle injection engine
FR2937090A1 (en) METHOD FOR CONTROLLING IGNITION AND / OR INJECTION IN A GAS ENGINE WITH INDIRECT INJECTION

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080313

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080324

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110328

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120328

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120328

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130328

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140328

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees