JP6306983B2 - Injection measurement device and injection measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、噴射計測装置における計測精度向上の技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for improving measurement accuracy in an injection measurement device.
噴射計測装置としては、図４に示すように、検査液体を充填したシリンダ形状の測定容器１００と、測定容器１００内に検査液体を噴射するノズル（弁ニードル）１０１と、測定容器１００内の検査液体の測定容器１００の長手方向の軸に沿って振動する第１圧力固有振動１０２の節に配置した圧力センサ１０３とを備えた噴射計測装置が知られている（特許文献１）。 As the injection measuring device, as shown in FIG. 4, a cylinder-shaped measurement container 100 filled with a test liquid, a nozzle (valve needle) 101 for spraying the test liquid into the measurement container 100, and a test in the measurement container 100 There is known an injection measuring device including a pressure sensor 103 disposed at a node of a first pressure natural vibration 102 that vibrates along a longitudinal axis of a liquid measurement container 100 (Patent Document 1).
ここで、この噴射計測装置においては、測定容器１００内へのノズル１０１からの検査液体の噴射に伴う圧力変動を圧力センサ１０３で検出し、検出した圧力変動を周波数分析して、第１圧力固有振動１０２の第１高調波の周波数と、測定容器１００の長手方向の距離より推定した第１高調波の波長である推定波長により音速を求める。そして、求めた音速と、測定容器１００の容積と、圧力センサ１０３で検出した測定容器１００内の検査液体の圧力上昇量とから、ノズル１０１から測定容器１００内へ噴射された検査液体の噴射量を算出する。 Here, in this injection measurement device, the pressure fluctuation accompanying the injection of the inspection liquid from the nozzle 101 into the measurement container 100 is detected by the pressure sensor 103, the detected pressure fluctuation is subjected to frequency analysis, and the first pressure inherent The sound speed is obtained from the estimated wavelength, which is the wavelength of the first harmonic estimated from the frequency of the first harmonic of the vibration 102 and the distance in the longitudinal direction of the measurement container 100. Then, from the calculated sound velocity, the volume of the measurement container 100, and the pressure increase amount of the test liquid in the measurement container 100 detected by the pressure sensor 103, the injection amount of the test liquid injected from the nozzle 101 into the measurement container 100 Is calculated.
このような噴射計測装置によれば、測定容器１００内の検査液体の測定容器１００の長手方向の軸に沿って振動する第１圧力固有振動１０２の節に圧力センサ１０３を配置しているので、圧力センサ１０３への第１圧力固有振動の影響は抑制される。よって、圧力変動の検出の際に、第１圧力固有振動の周波数成分をノイズとしてフィルタによって除去する必要が無くなり、当該第１圧力固有振動の周波数成分を含む広い周波数範囲において検査液体の圧力変動を検出することができる。 According to such an injection measurement device, since the pressure sensor 103 is arranged at the node of the first pressure natural vibration 102 that vibrates along the longitudinal axis of the measurement container 100 of the test liquid in the measurement container 100, The influence of the first pressure natural vibration on the pressure sensor 103 is suppressed. Therefore, it is not necessary to remove the frequency component of the first pressure natural vibration as noise when detecting the pressure variation, and the pressure variation of the test liquid can be detected in a wide frequency range including the frequency component of the first pressure natural vibration. Can be detected.
上述のような圧力固有振動の周波数と圧力固有振動の推定波長より音速を測定し、測定した音速を用いて検査液体の噴射量を測定する噴射計測装置によれば、圧力固有振動の推定波長の実際の波長に対する相違による誤差等、個々の噴射装置の特性等に応じた測定誤差が発生してしまうことがある。 According to the jet measurement device that measures the speed of sound from the frequency of pressure natural vibration and the estimated wavelength of pressure natural vibration as described above, and measures the injection amount of the test liquid using the measured speed of sound, the estimated wavelength of the pressure natural vibration is Measurement errors may occur depending on the characteristics of the individual injection devices, such as errors due to differences in actual wavelengths.
そこで、本発明は、圧力固有振動の周波数と圧力固有振動の推定波長より求まる音速を用いて検査液体の噴射量を測定する噴射計測装置において、より適正な計測を行えるようにすることを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to enable more appropriate measurement in an injection measurement apparatus that measures the injection amount of a test liquid using the speed of sound obtained from the frequency of pressure natural vibration and the estimated wavelength of pressure natural vibration. To do.
前記課題達成のために、本発明は、所定圧力で液体を内部空間に充填した密閉容器と、前記密閉容器の内部空間に向かって液体を噴射するノズルと、前記密閉容器の内部空間内の液体の圧力を検出する複数の圧力センサと、波長を設定する波長設定手段と、前記波長設定手段によって設定された波長を用いて液体の噴射量を計測する計測手段とを備えた噴射計測装置を提供する。ただし、前記複数の圧力センサは、各圧力センサの測定子と前記ノズルの噴射口との間の距離が相互に異なるように配置されている。また、前記波長設定手段は、前記ノズルから液体を噴射させ、当該噴射による圧力変化の各圧力センサにおける検出時刻の時間差と、各圧力センサの測定子と前記ノズルの噴射口との間の距離の差によって音速を算出すると共に、当該噴射による圧力の変動を前記複数の圧力センサのうちの少なくとも一つの圧力センサを用いて計測し、計測した圧力の変動が表す圧力振動の周波数を算定し、算定した音速をcd、算定した周波数をｆdとして、波長λを
λ= cd/ｆd
により設定するものである。また、前記計測手段は、前記ノズルから液体を噴射させ、当該液体の噴射による圧力の変動を前記複数の圧力センサのうちの少なくとも一つの圧力センサを用いて計測すると共に、計測した圧力の変動が表す圧力振動の周波数と、計測した圧力の上昇量を算定し、算定した周波数をｆ、算定した圧力の上昇量をΔP、前記密閉容器の容積をVとして、液体の噴射量Iqを、前記波長設定手段によって設定された波長λを用いて、
Iq = (ΔP×V) / （ｆ2×λ2 ）
により算出するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a sealed container filled with liquid at a predetermined pressure, a nozzle for ejecting liquid toward the inner space of the sealed container, and a liquid in the inner space of the sealed container. An injection measuring device comprising a plurality of pressure sensors for detecting the pressure of the liquid, a wavelength setting means for setting the wavelength, and a measuring means for measuring the liquid injection amount using the wavelength set by the wavelength setting means To do. However, the plurality of pressure sensors are arranged such that the distances between the measuring elements of the pressure sensors and the injection ports of the nozzles are different from each other. Further, the wavelength setting means ejects liquid from the nozzle, and detects a time difference between detection times of each pressure sensor of a pressure change caused by the ejection, and a distance between a measuring element of each pressure sensor and an ejection port of the nozzle. Calculate the speed of sound based on the difference, measure the pressure fluctuation due to the injection using at least one of the plurality of pressure sensors, and calculate the frequency of the pressure vibration represented by the measured pressure fluctuation. the velocity of sound c d, to calculate the frequency as f d, the wavelength λ λ = c d / f d
Is set by. In addition, the measuring unit ejects a liquid from the nozzle, measures a pressure variation due to the ejection of the liquid using at least one pressure sensor of the plurality of pressure sensors, and the measured pressure variation is Calculate the frequency of pressure vibration to be expressed and the amount of increase in the measured pressure, where f is the calculated frequency, ΔP is the amount of increase in the calculated pressure, and V is the volume of the sealed container. Using the wavelength λ set by the setting means,
Iq = (ΔP × V) / (f 2 × λ 2 )
It is calculated by.
ここで、このような噴射計測装置は、前記密閉容器の内部空間を球形状とし、前記ノズルを、前記密閉容器の前記内部空間の球形状の球面に対して凹凸を形成しないように配置し、前記圧力センサを、前記密閉容器の前記内部空間の球形状の球面に対して凹凸を形成しないように配置することが好ましい。 Here, such an injection measurement device has a spherical inner space of the sealed container, and the nozzle is disposed so as not to form irregularities on the spherical spherical surface of the inner space of the sealed container, It is preferable that the pressure sensor is arranged so as not to be uneven with respect to the spherical spherical surface of the inner space of the sealed container.
このようにすることにより、液体の噴射によって発生する振動を乱れのない単一のモードの振動とすることができ、精度よく液体の振動の周波数を算出することができるようになる。また、この結果、液体の噴射量または噴射率を良好に測定できるようになる。 By doing so, the vibration generated by the ejection of the liquid can be made into a single mode vibration without disturbance, and the frequency of the liquid vibration can be calculated with high accuracy. As a result, it is possible to satisfactorily measure the liquid ejection amount or ejection rate.
また、このような噴射計測装置が噴射量を計測する液体は、自動車エンジンやその他の燃料であってよい。
以上のような噴射計測装置によれば、圧力変化の各圧力センサにおける時刻検出に適した噴射パターンで液体を噴射して適切な波長λを設定すれば、以降は、任意の測定対象の噴射パターンの噴射に対して、圧力センサを用いて高速かつ適正に噴射量の計測を行うことができる。
In addition, the liquid for which the injection measuring device measures the injection amount may be an automobile engine or other fuel.
According to the above-described injection measuring apparatus, if an appropriate wavelength λ is set by injecting liquid with an injection pattern suitable for time detection in each pressure sensor of pressure change, an arbitrary injection pattern to be measured thereafter. The injection amount can be measured appropriately at high speed using a pressure sensor.
以上のように、本発明によれば、圧力固有振動の周波数と圧力固有振動の推定波長より求まる音速と、測定容器の容積より検査液体の噴射量を測定する噴射計測装置において、煩雑な作業を必要とすることなく適正な計測を行えるようになる。 As described above, according to the present invention, in the injection measuring device that measures the injection speed of the test liquid from the sound velocity obtained from the frequency of the pressure natural vibration and the estimated wavelength of the pressure natural vibration, and the volume of the measurement container, complicated work is performed. Appropriate measurement can be performed without need.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に本実施形態に係る噴射計測装置の構成を示す。
図示するように、噴射計測装置は、燃料で満たされた密閉容器１、密閉容器１内に燃料を噴射するインジェクションノズル２、インジェクションノズル２に噴射する燃料を供給するインジェクションポンプ３、密閉容器１内の燃料の圧力を検出する二つの圧力センサ４、連結管を介して密閉容器１に連結された排出バルブ５、排出バルブ５に連結され排出バルブ５が開状態にある期間中、密閉容器１内の燃料の圧力が規定背圧Pbとなるまで密閉容器１内の燃料を排出するリリーフバルブ６、測定制御装置７とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 shows the configuration of an injection measuring apparatus according to this embodiment.
As shown in the figure, the injection measuring device includes a sealed container 1 filled with fuel, an injection nozzle 2 for injecting fuel into the sealed container 1, an injection pump 3 for supplying fuel to be injected into the injection nozzle 2, and an inside of the sealed container 1 Two pressure sensors 4 for detecting the pressure of the fuel, a discharge valve 5 connected to the sealed container 1 via a connecting pipe, and the closed valve 1 connected to the discharge valve 5 while the discharge valve 5 is open. A relief valve 6 for discharging the fuel in the sealed container 1 and a measurement control device 7 are provided until the fuel pressure reaches the specified back pressure Pb.
次に、測定制御装置７は、測定シーケンスの制御を行うシーケンス制御部７１と、測定シーケンスに従って燃料の噴射量や噴射率の測定を行う測定部７２とを備えている。
次に、図２ａに、密閉容器１の形状と、密閉容器１に対するインジェクションノズル２と圧力センサ４の配置を示す。
図示するように、密閉容器１は、球形状の内部空間１１と、内部空間１１に連結する排出流路１２とが設けられており、内部空間１１、排出流路１２には、燃料が満たされている。そして、図１に示すように、排出流路１２には連結管を介して上述した排出バルブ５が連結されている。
Next, the measurement control device 7 includes a sequence control unit 71 that controls the measurement sequence, and a measurement unit 72 that measures the fuel injection amount and the injection rate according to the measurement sequence.
Next, FIG. 2 a shows the shape of the sealed container 1 and the arrangement of the injection nozzle 2 and the pressure sensor 4 with respect to the sealed container 1.
As shown in the figure, the sealed container 1 is provided with a spherical internal space 11 and a discharge flow path 12 connected to the internal space 11, and the internal space 11 and the discharge flow path 12 are filled with fuel. ing. And as shown in FIG. 1, the discharge valve 5 mentioned above is connected with the discharge flow path 12 via the connection pipe.
また、密閉容器１には、インジェクションノズル２が、先端の噴射口が内部空間１１の球形状の球面に対して凹凸なく位置するように固定されており、インジェクションノズル２から燃料が内部空間１１に噴射される。 In addition, an injection nozzle 2 is fixed to the sealed container 1 such that the injection port at the tip thereof is positioned without unevenness with respect to the spherical spherical surface of the internal space 11, and fuel is injected from the injection nozzle 2 into the internal space 11. Be injected.
そして、二つの圧力センサ４は、先端の測定子が内部空間１１の球形状の球面に対して凹凸なく位置するように固定されている。
ここで、以上のように本実施形態では、密閉容器１の燃料が充填される内部空間１１の形状を球形状とし、インジェクションノズル２の先端と二つの圧力センサ４の先端を内部空間１１の球形状の球面の一部を形成するように配置している。よって、密閉容器１の内部空間１１の球形状の内部には燃料以外の異物は存在せず、インジェクションノズル２から燃料を内部空間１１内に噴射すると、単一のモードの固有振動が、球形状の内部空間１１内の異物によって乱されない形態で発生する。よって、圧力センサ４で固有振動を他の振動に妨げられない形態で良好に検出することができる。
The two pressure sensors 4 are fixed so that the probe at the tip is positioned without unevenness with respect to the spherical spherical surface of the internal space 11.
Here, as described above, in the present embodiment, the shape of the internal space 11 in which the fuel in the sealed container 1 is filled is spherical, and the tip of the injection nozzle 2 and the tip of the two pressure sensors 4 are connected to the sphere of the internal space 11. It arrange | positions so that a part of spherical shape may be formed. Therefore, there is no foreign matter other than fuel inside the spherical shape of the internal space 11 of the sealed container 1, and when the fuel is injected from the injection nozzle 2 into the internal space 11, the single mode natural vibration is It is generated in a form that is not disturbed by foreign matter in the internal space 11. Therefore, the natural vibration can be favorably detected by the pressure sensor 4 in a form that is not hindered by other vibrations.
さて、二つの圧力センサ４は、インジェクションノズル２の先端の噴射口と圧力センサ４の先端の測定子との間の距離が、二つの圧力センサ４で異なるように配置される。すなわち、インジェクションノズル２の先端の噴射口と圧力センサ４の先端の測定子との間の距離が一方の圧力センサではL1となり、他方の圧力センサではL2（L2＞L1）となるように、二つの圧力センサ４を配置する。 Now, the two pressure sensors 4 are arranged so that the distance between the injection port at the tip of the injection nozzle 2 and the probe at the tip of the pressure sensor 4 is different between the two pressure sensors 4. That is, the distance between the nozzle at the tip of the injection nozzle 2 and the probe at the tip of the pressure sensor 4 is L1 for one pressure sensor and L2 (L2> L1) for the other pressure sensor. Two pressure sensors 4 are arranged.
たとえば、図２ａに示すように、インジェクションノズル２の噴射口が配置されている位置を密閉容器１の内部空間１１の中心の上方向として、一方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心の横方向に、他方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心斜め下方向に配置する。 For example, as shown in FIG. 2 a, the position where the injection port of the injection nozzle 2 is disposed is the upper direction of the center of the inner space 11 of the sealed container 1, and one pressure sensor 4 is set in the inner space 11 of the sealed container 1. The other pressure sensor 4 is disposed obliquely downward in the center of the inner space 11 of the sealed container 1 in the center lateral direction.
ただし、二つの圧力センサ４の配置は、インジェクションノズル２の先端の噴射口と圧力センサ４の先端の測定子との間の距離が、二つの圧力センサ４で異なる配置であればよく、たとえば、図２ｂ-ｆに示すように配置してもよい。 However, the arrangement of the two pressure sensors 4 may be any arrangement in which the distance between the injection port at the tip of the injection nozzle 2 and the probe at the tip of the pressure sensor 4 is different between the two pressure sensors 4. It may be arranged as shown in FIGS.
すなわち、図２ｂは、一方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心の横方向に、他方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心の下方向に配置した例を表しており、図２ｃは、一方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心の斜め上方向に、他方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心の下方向に配置した例を表しており、図２ｄは、一方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心の斜め上方向に、他方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心斜め下方向に配置した例を表しており、図２ｅは、一方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心の斜め下方向に、他方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心の下方向に配置した例を表しており、図２ｆは、一方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心の斜め上方向に、他方の圧力センサ４を密閉容器１の内部空間１１の中心の横方向に配置した例を表している。 That is, FIG. 2 b shows an example in which one pressure sensor 4 is arranged in the lateral direction of the center of the inner space 11 of the sealed container 1 and the other pressure sensor 4 is arranged in the lower direction of the center of the inner space 11 of the sealed container 1. FIG. 2 c shows an example in which one pressure sensor 4 is disposed obliquely above the center of the inner space 11 of the sealed container 1 and the other pressure sensor 4 is disposed below the center of the inner space 11 of the sealed container 1. 2d, one pressure sensor 4 is disposed obliquely upward in the center of the inner space 11 of the sealed container 1, and the other pressure sensor 4 is disposed obliquely downward in the center of the inner space 11 of the sealed container 1. FIG. 2e shows one pressure sensor 4 in a diagonally downward direction at the center of the inner space 11 of the sealed container 1, and the other pressure sensor 4 in the lower direction at the center of the inner space 11 of the sealed container 1. Fig. 2f shows one of the pressures The sensor 4 obliquely upwardly of the center of the interior space 11 of the closed casing 1, and represents an example in which the horizontal center of the inner space 11 of the closed casing 1 and the other pressure sensor 4.
次に、図３に、測定制御装置７の測定部７２の機能構成を示す。
図示するように、測定制御装置７の測定部７２は、FFT処理部７２１、ピーク周波数算出部７２２、フィルタ７２３、上昇圧力算出部７２４、噴射測定部７２５、遅延時間算出部７２６、音速算出部７２７、波長設定部７２８を備えている。
Next, FIG. 3 shows a functional configuration of the measurement unit 72 of the measurement control device 7.
As shown in the figure, the measurement unit 72 of the measurement control device 7 includes an FFT processing unit 721, a peak frequency calculation unit 722, a filter 723, a rising pressure calculation unit 724, an injection measurement unit 725, a delay time calculation unit 726, and a sound velocity calculation unit 727. , A wavelength setting unit 728 is provided.
以下、このような噴射計測装置の、燃料の噴射量（質量）の測定原理について説明する。
密閉容器１の容積をVとし、Kを燃料の体積弾性係数とすると、燃料を体積ΔVだけ密閉容器１内に噴射したときの密閉容器１内の燃料の圧力上昇ΔPは、式（１）で表される。
Hereinafter, the measurement principle of the fuel injection amount (mass) of such an injection measuring device will be described.
When the volume of the sealed container 1 is V and K is the bulk modulus of the fuel, the pressure increase ΔP of the fuel in the sealed container 1 when the fuel is injected into the sealed container 1 by the volume ΔV is expressed by the equation (1). expressed.
ΔP＝（K×ΔV）/V …（１）
一方、液体中の音速cは、ρを燃料の密度として、式（２）によって表される。
c ＝ ( K/ρ )1/2 …（２）
よって、式（１）と式（２）より、燃料の噴射量Iqは、式（３）で示される。
Iq = ΔV×ρ =(ΔP×V) / c2 …（３）
ここで、密閉容器１の球形状の内部空間１１の燃料中の音速cは、λを内部空間１１の燃料の基本振動の波長、ｆを内部空間１１の燃料の基本振動の周波数として式（４）によって表される。
ΔP = (K × ΔV) / V (1)
On the other hand, the speed of sound c in the liquid is expressed by equation (2), where ρ is the fuel density.
c = (K / ρ) 1/2 (2)
Therefore, the fuel injection amount Iq is expressed by Expression (3) from Expression (1) and Expression (2).
Iq = ΔV × ρ = (ΔP × V) / c 2 (3)
Here, the speed of sound c in the fuel in the spherical inner space 11 of the sealed container 1 is expressed by the equation (4) where λ is the wavelength of the fundamental vibration of the fuel in the inner space 11 and f is the frequency of the fundamental vibration of the fuel in the inner space 11. ).
c ＝ｆ×λ …（４）
そして、式（４）を式（３）に代入すると、式（５）が得られる。
Iq = (ΔP×V) / （ｆ2×λ2 ）…（５）
ここで、基本振動の波長λは、基本振動の周波数fと異なり、温度などによって変化する燃料の体積弾性係数や密度に依存せずに、密閉容器１毎に固定的に定まる定数であるため、式（５）より、予め、密閉容器１の容積Vと、波長λを求めて設定しておけば、液体の噴射量Iqは、燃料の基本振動の周波数fと、液体の圧力上昇ΔPより適正に算出することができる。
c = f × λ (4)
Substituting equation (4) into equation (3) yields equation (5).
Iq = (ΔP × V) / (f 2 × λ 2 ) (5)
Here, the wavelength λ of the fundamental vibration is different from the frequency f of the fundamental vibration, and is a constant that is fixedly determined for each sealed container 1 without depending on the bulk elastic modulus or density of the fuel that varies depending on the temperature. If the volume V of the sealed container 1 and the wavelength λ are determined in advance from the equation (5), the liquid injection amount Iq is more appropriate than the frequency f of the basic vibration of the fuel and the liquid pressure increase ΔP. Can be calculated.
また、噴射量Iqを時間微分することにより、燃料の噴射率を算出することもできる。
以下、噴射計測装置において、以上のような式（４）、（５）を利用して燃料の噴射量を計測する動作について説明する。
さて、噴射量の算出は、燃料の噴射量の計測動作の実行前に行う基本振動の波長λを設定するために行うキャリブレーション動作と、基本振動の波長λの設定後に行う燃料の噴射量の計測動作とより実現される。
Further, the fuel injection rate can be calculated by differentiating the injection amount Iq with respect to time.
Hereinafter, the operation of measuring the fuel injection amount using the equations (4) and (5) as described above in the injection measuring device will be described.
The injection amount is calculated by performing a calibration operation for setting the fundamental vibration wavelength λ before performing the fuel injection amount measurement operation, and a fuel injection amount performed after setting the fundamental vibration wavelength λ. More realized with measurement operation.
まず、キャリブレーション動作について説明する。
キャリブレーション動作において、測定制御装置７のシーケンス制御部７１は、インジェクションポンプ３を駆動し、インジェクションノズル２から密閉容器１内に所定のキャリブレーション動作用の噴射パターンで燃料を噴射する。
First, the calibration operation will be described.
In the calibration operation, the sequence control unit 71 of the measurement control device 7 drives the injection pump 3 and injects fuel from the injection nozzle 2 into the sealed container 1 with a predetermined injection pattern for the calibration operation.
一方、キャリブレーション動作において、測定制御装置７の測定部７２は、シーケンス制御部７１の制御下で、以下のように基本振動の波長λを設定する。
すなわち、遅延時間算出部７２６は、二つの圧力センサ４から出力される二つの圧力信号に基づいて、キャリブレーション動作用の噴射パターンの噴射によって発生した圧力変動の二つの圧力センサ４への到達時間の差を遅延時間Dtとして算出する。
On the other hand, in the calibration operation, the measurement unit 72 of the measurement control device 7 sets the wavelength λ of the fundamental vibration under the control of the sequence control unit 71 as follows.
That is, the delay time calculation unit 726 arrives at the two pressure sensors 4 when the pressure fluctuations generated by the injection of the injection pattern for the calibration operation are based on the two pressure signals output from the two pressure sensors 4. Is calculated as the delay time Dt.
ここで、二つの圧力センサ４から出力される二つの圧力信号に基づく遅延時間Dtの算出は、たとえば、二つの圧力信号が表す圧力が有意に上昇した時刻の差、すなわち、インジェクションノズル２の燃料の噴射により発生した圧力波が二つの圧力センサ４の測定子に到達した時刻の差を遅延時間Dtとして算出することにより行う。なお、各圧力信号が表す圧力が有意に上昇した時刻は、圧力信号が燃料噴射前の圧力（規定背圧Pb）から所定値以上増加した時刻として求めるようにしてもよいし、圧力信号を微分した信号の値が所定値を超えた時刻として求めるようにしてもよい。 Here, the calculation of the delay time Dt based on the two pressure signals output from the two pressure sensors 4 is, for example, the difference in time at which the pressures represented by the two pressure signals significantly increased, that is, the fuel of the injection nozzle 2. This is performed by calculating the difference in time when the pressure wave generated by the injection of the two reaches the probe of the two pressure sensors 4 as the delay time Dt. The time at which the pressure represented by each pressure signal significantly increases may be determined as the time at which the pressure signal has increased by a predetermined value or more from the pressure before fuel injection (the specified back pressure Pb), or the pressure signal may be differentiated. You may make it obtain | require as the time when the value of the signal which exceeded the predetermined value.
そして、音速算出部７２７は、遅延時間算出部７２６が算出した遅延Dtから音速cdを、インジェクションノズル２の先端から二つの圧力センサ４の先端の測定子までの距離L2、L1（L2＞L1）を用いて、
cd = (L2-L1)／Dt
によって算出する。
The sound velocity calculation unit 727, the sound velocity c d from the delay Dt delay time calculating unit 726 is calculated, the distance from the tip of the injection nozzle 2 to the measuring element of two of the pressure sensor 4 tip L2, L1 (L2> L1 )Using,
c d = (L2-L1) / Dt
Calculated by
一方、FFT処理部７２１は、キャリブレーション動作用の噴射パターンの噴射に対して、二つの圧力センサ４のうちの所定の一つの圧力センサ４から出力される、密閉容器１内の燃料の圧力変動を表す圧力信号をFFT処理し、容器内燃料の圧力振動の各周波数成分の大きさを算出し、ピーク周波数算出部７２２に出力する。ピーク周波数算出部７２２は、FFT処理部７２１が算出した燃料の圧力振動の各周波数成分の大きさがピーク(最大)となる周波数を、燃料の基本振動の周波数fdとして算出する。 On the other hand, the FFT processing unit 721 changes the pressure of the fuel in the sealed container 1 that is output from a predetermined one of the two pressure sensors 4 with respect to the injection of the injection pattern for the calibration operation. Is processed by FFT, the magnitude of each frequency component of the pressure vibration of the fuel in the container is calculated, and output to the peak frequency calculation unit 722. The peak frequency calculation unit 722 calculates the frequency at which the magnitude of each frequency component of the pressure vibration of the fuel calculated by the FFT processing unit 721 reaches a peak (maximum) as the frequency f d of the basic vibration of the fuel.
そして、波長設定部７２８は、ピーク周波数算出部７２２が算出した周波数fdと、音速算出部７２７が算出した音速cdより、基本振動の波長λを算出して設定する。 Then, the wavelength setting unit 728 calculates and sets the fundamental vibration wavelength λ from the frequency f d calculated by the peak frequency calculation unit 722 and the sound speed c d calculated by the sound speed calculation unit 727.
すなわち、式（４）によって、
cd ＝ｆd×λ
の関係が成り立つので、波長設定部７２８は、
λ= cd/ｆd
により波長λを設定する。
That is, according to equation (4)
c d = f d × λ
Therefore, the wavelength setting unit 728
λ = c d / f d
To set the wavelength λ.
以上、キャリブレーション動作について説明した。
ここで、以上のキャリブレーション動作において用いるキャリブレーション動作用の噴射パターンは、各圧力センサ４において、明確な圧力変化パターンが観測できる噴射パターンとする。すなわち、たとえば、キャリブレーション動作用の噴射パターンとしては、パルス状に大圧力で燃料を噴射する噴射パターンとする。
The calibration operation has been described above.
Here, the injection pattern for the calibration operation used in the above calibration operation is an injection pattern in which a clear pressure change pattern can be observed in each pressure sensor 4. That is, for example, the injection pattern for the calibration operation is an injection pattern in which fuel is injected at a high pressure in a pulse shape.
また、以上のキャリブレーション動作においては、インジェクションノズル２に代えて、音源装置を密閉容器１に取り付けて、密閉容器1内に所定の音（たとえば、パルス音）を出射し、当該出射によって生じる圧力変化を圧力センサ４で検出して、上述のように音速cdや基本振動の周波数ｆdや波長λを算出するようにしてもよい。 In the above calibration operation, instead of the injection nozzle 2, a sound source device is attached to the sealed container 1 to emit a predetermined sound (for example, pulse sound) into the sealed container 1, and the pressure generated by the emission changes detected by the pressure sensor 4, may be calculated frequency f d and the wavelength λ of the sound speed c d and fundamental vibration as described above.
次に、このようにしてキャリブレーション動作によって波長λを設定したならば、以降は、以下のように燃料の噴射量の計測動作を行う。
すなわち、測定制御装置７のシーケンス制御部７１は、インジェクションポンプ３を駆動し、インジェクションノズル２から密閉容器１内に燃料を噴射し、排出バルブ５の開閉の制御を行い、密閉容器１内の燃料の圧力を規定背圧に復帰させる処理を一度もしくは繰返し行う。
Next, when the wavelength λ is set by the calibration operation as described above, the fuel injection amount measurement operation is performed as follows.
That is, the sequence control unit 71 of the measurement control device 7 drives the injection pump 3, injects fuel into the sealed container 1 from the injection nozzle 2, controls opening / closing of the discharge valve 5, and controls the fuel in the sealed container 1. The process of returning the pressure to the specified back pressure is performed once or repeatedly.
一方、測定制御装置７の測定部７２は、シーケンス制御部７１の制御下で、以下のように密閉容器１内への燃料の噴射の度に燃料の噴射量Iqを測定する。
すなわち、FFT処理部７２１は、二つの圧力センサ４のうちの前記所定の一つの圧力センサ４から出力される、密閉容器１内の燃料の圧力変動を表す圧力信号をFFT処理し、燃料の圧力振動の各周波数成分の大きさを算出し、ピーク周波数算出部７２２に出力する。
On the other hand, the measurement unit 72 of the measurement control device 7 measures the fuel injection amount Iq every time the fuel is injected into the sealed container 1 under the control of the sequence control unit 71 as follows.
That is, the FFT processing unit 721 performs FFT processing on the pressure signal that represents the pressure fluctuation of the fuel in the hermetic container 1 and is output from the predetermined one of the two pressure sensors 4, so that the pressure of the fuel The magnitude of each frequency component of vibration is calculated and output to the peak frequency calculation unit 722.
ピーク周波数算出部７２２は、FFT処理部７２１が算出した燃料の圧力振動の各周波数成分の大きさがピーク(最大)となる周波数を、燃料の基本振動の周波数fとして算出する。
一方、フィルタ７２３は、前記所定の一つの圧力センサ４から出力される圧力信号の高周波領域のノイズを除去して上昇圧力算出部７２４に出力し、上昇圧力算出部７２４はフィルタ７２３がノイズを除去した圧力信号から、密閉容器１内の燃料の圧力上昇ΔPを算出する。
The peak frequency calculation unit 722 calculates a frequency at which the magnitude of each frequency component of the pressure vibration of the fuel calculated by the FFT processing unit 721 reaches a peak (maximum) as the frequency f of the basic vibration of the fuel.
On the other hand, the filter 723 removes noise in the high frequency region of the pressure signal output from the predetermined one pressure sensor 4 and outputs the noise to the rising pressure calculation unit 724. The rising pressure calculation unit 724 removes the noise by the filter 723. The pressure increase ΔP of the fuel in the sealed container 1 is calculated from the pressure signal.
そして、噴射測定部７２５は、キャリブレーション動作で設定された波長λと、ピーク周波数算出部７２２が算出した燃料の基本振動の周波数fと、上昇圧力算出部７２４が算出した圧力上昇ΔPと、別途予め設定しておいた密閉容器１の容積Vとから、式（５）に従って燃料の噴射量Iqを算出する。なお、噴射測定部７２５において、さらに、燃料の噴射量Iqを時間微分して燃料の噴射率（質量）を算出するようにしてもよい。 The injection measuring unit 725 includes the wavelength λ set by the calibration operation, the frequency f of the basic vibration of the fuel calculated by the peak frequency calculating unit 722, the pressure increase ΔP calculated by the rising pressure calculating unit 724, and From the volume V of the airtight container 1 set in advance, the fuel injection amount Iq is calculated according to the equation (5). The injection measurement unit 725 may calculate the fuel injection rate (mass) by differentiating the fuel injection amount Iq with respect to time.
以上、噴射計測装置において燃料の噴射量Iqを算出する動作について説明した。
なお、以上のキャリブレーション動作は、計測動作を行う度に行う必要はなく、噴射計測装置の校正時にのみ行えばよい。
また、以上の噴射計測装置は、FFT処理部７２１において、二つの圧力センサ４から出力される圧力信号を平均した信号を、FFT処理し、燃料の振動の各周波数成分の大きさを算出して、ピーク周波数算出部７２２へ出力するように構成してもよい。また、以上の噴射計測装置は、フィルタ７２３において、二つの圧力センサ４から出力される圧力信号を平均した信号の高周波領域のノイズを除去して上昇圧力算出部７２４に出力するように構成してもよい。
The operation for calculating the fuel injection amount Iq in the injection measuring device has been described above.
The calibration operation described above need not be performed every time the measurement operation is performed, and may be performed only when the injection measuring device is calibrated.
In the above-described injection measuring apparatus, the FFT processing unit 721 performs FFT processing on the signal obtained by averaging the pressure signals output from the two pressure sensors 4, and calculates the magnitude of each frequency component of the fuel vibration. The output may be made to the peak frequency calculation unit 722. Further, the above injection measuring apparatus is configured such that the filter 723 removes noise in the high frequency region of the signal obtained by averaging the pressure signals output from the two pressure sensors 4 and outputs the noise to the rising pressure calculation unit 724. Also good.
以上、本発明の実施形態について説明した。
このように本実施形態によれば、圧力変化の各圧力センサ４における時刻検出に適したキャリブレーション動作用の噴射パターンで燃料を噴射して適切な波長λを設定すれば、以降は、任意の測定対象の噴射パターンの噴射に対して、圧力センサ４を用いて高速かつ適正に噴射量の計測を行うことができるようになる。
The embodiment of the present invention has been described above.
As described above, according to the present embodiment, if the fuel is injected with the injection pattern for the calibration operation suitable for the time detection in each pressure sensor 4 of the pressure change and the appropriate wavelength λ is set, the arbitrary wavelength is set thereafter. With respect to the injection of the injection pattern to be measured, the pressure sensor 4 can be used to measure the injection amount at high speed and appropriately.
なお、本実施形態は、燃料以外の任意の液体の噴射量や噴射率の計測に同様に適用することができる。 Note that this embodiment can be similarly applied to measurement of the injection amount and injection rate of any liquid other than fuel.
１…密閉容器、２…インジェクションノズル、３…インジェクションポンプ、４…圧力センサ、５…排出バルブ、６…リリーフバルブ、７…測定制御装置、１１…内部空間、１２…排出流路、７１…シーケンス制御部、７２…測定部、７２１…FFT処理部、７２２…ピーク周波数算出部、７２３…フィルタ、７２４…上昇圧力算出部、７２５…噴射測定部、７２６…遅延時間算出部、７２７…音速算出部、７２８…波長設定部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Airtight container, 2 ... Injection nozzle, 3 ... Injection pump, 4 ... Pressure sensor, 5 ... Discharge valve, 6 ... Relief valve, 7 ... Measurement control apparatus, 11 ... Internal space, 12 ... Discharge flow path, 71 ... Sequence Control unit, 72 ... measurement unit, 721 ... FFT processing unit, 722 ... peak frequency calculation unit, 723 ... filter, 724 ... rising pressure calculation unit, 725 ... injection measurement unit, 726 ... delay time calculation unit, 727 ... sound speed calculation unit 728 ... Wavelength setting unit.
Claims (4)
前記密閉容器の内部空間に向かって液体を噴射するノズルと、
前記密閉容器の内部空間内の液体の圧力を検出する複数の圧力センサと、
波長を設定する波長設定手段と、
前記波長設定手段によって設定された波長を用いて液体の噴射量を計測する計測手段を有し、
前記複数の圧力センサは、各圧力センサの測定子と前記ノズルの噴射口との間の距離が相互に異なるように配置されており、
前記波長設定手段は、前記ノズルから液体を噴射させ、当該噴射による圧力の変化の各圧力センサにおける検出時刻の時間差と、各圧力センサの測定子と前記ノズルの噴射口との間の距離の差によって音速を算出すると共に、当該噴射による圧力の変動を前記複数の圧力センサのうちの少なくとも一つの圧力センサを用いて計測し、計測した圧力の変動が表す圧力振動の周波数を算定し、算定した音速をcd、算定した周波数をｆdとして、波長λを
λ= cd/ｆd
により設定し、
前記計測手段は、前記ノズルから液体を噴射させ、当該液体の噴射による圧力の変動を前記複数の圧力センサのうちの少なくとも一つの圧力センサを用いて計測すると共に、計測した圧力の変動が表す圧力振動の周波数と、計測した圧力の上昇量とを算定し、算定した周波数をｆ、算定した圧力の上昇量をΔP、前記密閉容器の容積をVとして、液体の噴射量Iqを、前記波長設定手段によって設定された波長λを用いて、
Iq = (ΔP×V) / （ｆ2×λ2 ）
により算出することを特徴とする噴射計測装置。
A sealed container filled with liquid at a predetermined pressure;
A nozzle for injecting liquid toward the internal space of the sealed container;
A plurality of pressure sensors for detecting the pressure of the liquid in the internal space of the sealed container;
Wavelength setting means for setting the wavelength;
Measuring means for measuring a liquid ejection amount using the wavelength set by the wavelength setting means;
The plurality of pressure sensors are arranged such that distances between the probe of each pressure sensor and the nozzle nozzle are different from each other,
The wavelength setting unit is configured to eject liquid from the nozzle and detect a time difference in detection time in each pressure sensor of a change in pressure due to the ejection, and a difference in distance between a measuring element of each pressure sensor and an ejection port of the nozzle. And calculating the speed of sound by measuring at least one pressure sensor of the plurality of pressure sensors and calculating the frequency of pressure vibration represented by the measured pressure fluctuation. The speed of sound is c d , the calculated frequency is f d , and the wavelength λ is λ = c d / f d
Set by
The measuring means ejects a liquid from the nozzle, measures a pressure variation due to the ejection of the liquid using at least one pressure sensor of the plurality of pressure sensors, and represents the pressure represented by the measured pressure variation. Calculate the frequency of vibration and the amount of increase in measured pressure, set the calculated frequency to f, ΔP as the calculated amount of increase in pressure, and V as the volume of the sealed container, and set the wavelength of the liquid injection amount Iq. Using the wavelength λ set by the means,
Iq = (ΔP × V) / (f 2 × λ 2 )
An injection measuring device characterized by the following calculation.
前記密閉容器の内部空間は球形状を有し、
前記ノズルは、前記密閉容器の前記内部空間の球形状の球面に対して凹凸を形成しないように配置されており、
前記圧力センサは、前記密閉容器の前記内部空間の球形状の球面に対して凹凸を形成しないように配置されてことを特徴とする噴射計測装置。
The injection measurement device according to claim 1,
The internal space of the sealed container has a spherical shape,
The nozzle is arranged so as not to form irregularities with respect to the spherical spherical surface of the inner space of the sealed container,
The injection sensor according to claim 1, wherein the pressure sensor is arranged so as not to form irregularities on the spherical spherical surface of the inner space of the sealed container.
前記液体は燃料であることを特徴とする噴射計測装置。
The injection measurement device according to claim 1 or 2,
An injection measuring apparatus, wherein the liquid is fuel.
前記密閉容器の内部空間に向かって液体を噴射するノズルと、
前記密閉容器の内部空間内の液体の圧力を検出する複数の圧力センサを備え、前記複数の圧力センサが、各圧力センサの測定子と前記ノズルの噴射口との間の距離が相互に異なるように配置されている噴射計測装置において、前記ノズルにより噴射された液体の噴射量を計測する噴射計測方法であって、
前記ノズルから液体を噴射させ、当該噴射による圧力変化の、各圧力センサにおける検出時刻の時間差と、各圧力センサの測定子と前記ノズルの噴射口との間の距離の差によって音速を算出すると共に、当該噴射による圧力振動の周波数を算定し、算定した音速をcd、算定した周波数をｆdとして、波長λを
λ= cd/ｆd
により設定するステップと、
前記ノズルから液体を噴射させ、当該液体の噴射による圧力の変動を前記圧力センサを用いて計測すると共に、計測した圧力の変動が表す圧力振動の周波数と、計測した圧力の上昇量を算定し、算定した周波数をｆ、算定した圧力の上昇量をΔP、前記密閉容器の容積をVとして、液体の噴射量Iqを、前記波長設定手段によって設定された波長λを用いて、
Iq = (ΔP×V) / （ｆ2×λ2 ）
により算出するステップを有することを特徴とする噴射計測方法。 A sealed container filled with liquid at a predetermined pressure;
A nozzle for injecting liquid toward the internal space of the sealed container;
A plurality of pressure sensors for detecting the pressure of the liquid in the internal space of the sealed container are provided, and the plurality of pressure sensors are configured such that distances between the probe of each pressure sensor and the nozzle nozzle are different from each other. An injection measurement method for measuring an amount of liquid injected by the nozzle,
While jetting liquid from the nozzle, the speed of sound is calculated from the time difference of the detection time of each pressure sensor of the pressure change due to the jetting, and the difference in distance between the probe of each pressure sensor and the nozzle nozzle. Then, the frequency of pressure vibration due to the injection is calculated, the calculated sound speed is c d , the calculated frequency is f d , and the wavelength λ is λ = c d / f d
Step to set by
The liquid is ejected from the nozzle, and the pressure variation due to the ejection of the liquid is measured using the pressure sensor, and the frequency of the pressure vibration represented by the measured pressure variation and the amount of increase in the measured pressure are calculated, Using the wavelength λ set by the wavelength setting means, where f is the calculated frequency, ΔP is the calculated amount of increase in pressure, V is the volume of the sealed container, and the liquid injection amount Iq is
Iq = (ΔP × V) / (f 2 × λ 2 )
An injection measurement method comprising the step of calculating by:
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