JPH0335606B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料噴射量測定装置に関し、詳しくは
実際の燃料噴射に則した条件で燃料噴射量を測定
しえる燃料噴射量測定装置に関する。

［従来の技術］ 燃料の供給を燃料噴射によつて行なう場合、例
えば直噴型デイーゼルエンジンやEFIを行なうガ
ソリンエンジン等においては、噴射される燃料量
を精度良く制御しなければならないことから、燃
料噴射量を正確に測定する燃料噴射量測定装置が
開発・設計や検査等において必要となる。そこで
従来より種々の燃料噴射量測定装置が知られてお
り、例えば次の三種類が用いられている。

(1) ばねで全閉方向に付勢されたピストンを有す
るシリンダを燃料噴射弁の噴出側に接続し、噴
射された燃料量によるピストンの変位量ｄを検
出し、この変位量ｄとシリンダの断面積Ｓとの
積（Ｓ×ｄ）から燃料噴射量を測定する。以
下、これをピストン型燃料噴射量測定装置と呼
ぶ。

(2) 実際に燃料噴射が行なわれる燃焼室等の圧力
（これを背圧と呼ぶ）に相当する圧力で燃料を
詰めた密閉容器（体積Vo）内へ燃料噴射を行
なつて、容器内の圧力Ｐの変化から、噴射され
た燃料の体積Vbを、 dVb／dt＝（Vo／Ｅ）×（dP／dt） により求める。（ここでＥは燃料の体積弾性率
［Kg／cm²］である。）これを圧力式燃料噴射量測
定装置と呼ぶ。

(3) 一定時間内に噴射された燃料の量を積算して
検出し、これを噴射回数で除して燃料噴射１回
当りの燃料量を求める。これを蓄積型燃料噴射
量測定装置と呼ぶ。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、これら種々の燃料噴射量測定装
置には、一長一短ともいうべき以下の問題があ
り、猶一層の改良が望まれていた。

(1‐a) ピストン型燃料噴射量測定装置のように、
変位量ｄを求めて、シリンダの断面積Ｓとか
ら噴射燃料量を求めるものでは、測定の分解
能を上げるためには断面積を小さくしなけれ
ばならない。ところが、微小な燃料量、例え
ば0.1mm³程度の燃料量を正確に求めようとす
ると最大測定燃料量を大きくすることが極め
て困難となつてしまう。従つて、燃料噴射装
置の噴射しえる燃料量の範囲（例えば０〜
100mm³／ストローク）に亘つて、これを精度
良く測定することができないという問題があ
つた。

(1‐b) また、ピストンを用いた場合には、ピスト
ンの慣性によつて測定にオーバシユートを生
じてしまい、これが安定となるまで燃料噴射
量の正確な測定ができない。従つて測定の応
答性が低く、高回転で内燃機関を運転するよ
うな状況での燃料噴射量の測定に供すること
ができないという問題もあつた。

(1‐c) ピストンはばねによつて付勢されるので、
燃料噴射が行なわれるシリンダ内の圧力（背
圧）を一定に保つたり、燃料噴射条件のひと
つとしてこれを自在に設定することが極めて
困難であつた。従つて現実の燃料噴射の条件
に則した実験・測定ができないという問題が
あつた。

(1‐d) 更に、ピストンを用いた場合には、ピスト
ンに摺動抵抗があつて燃料噴射量の正確な測
定がむずかしいという問題があつた。摺動抵
抗を減らそうとすると一般にシール性が犠牲
にされるので、燃料のリーク量が増え燃料噴
射量の測定精度が悪化する要因となつてしま
う。

(2) 一方、圧力式燃料噴射量測定装置は、容器内
の圧力変化から噴射燃料量を求めるので、気泡
が混入すると測定精度が悪くなるという問題が
あつた。これは燃料噴射によつて生じた圧力波
が容器内の気泡で反射して、この反射波が測定
上の誤差となつて表われるためである。

(3) 更に、蓄積型燃料噴射量測定装置では、一定
時間内に蓄積された燃料量から１回当りの燃料
噴射量を求めているので、燃料噴射系の動的な
特性、例えば内燃機関の振動（ラフネス等）に
大きな影響を与える噴射燃料量の変動等は測定
することができないという問題があつた。ま
た、この方式では測定の精度を上げるためには
噴射燃料量の蓄積回路（ストローク数）を大き
くとらねばならず、特に内燃機関が低回転で運
転されている状態に対応した燃料噴射を行なつ
ている場合には、噴射燃料量の測定、ひいては
調整に長大な時間を要するという問題があつ
た。この結果、燃料噴射装置の生産性が低下す
る要因ともなつていた。

以上説明したように、従来の燃料噴射量測定装
置では、高い測定精度、広い測定範囲及び測定の
高い応答性の三者を満足することができなかつ
た。こうした問題は、この他の種々の燃料噴射量
測定装置にあつても大同小異である。この結果、
検査・測定・調整において、燃料噴射系の性能
を、ともすると、定量的に把握できないことが考
えられた。そこで本発明は前記の問題を解決し、
燃料噴射量を好適に測定しえる燃料噴射量測定装
置を提供することを目的としてなされた。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は問題点を解
決するための手段として、次の構成をとつた。即
ち、第１図に例示する如く、 燃料噴射弁Ｍ１の噴射側に接続された燃料噴射
室Ｍ２と所定の圧力に保持された背圧室Ｍ３とを
ダイヤフラムＭ４により接続すると共に、上記ダ
イヤフラムＭ４の変位量を検出する変位量検出手
段Ｍ５を設けた燃料室容積検出部Ｍ６と、 燃料の流量を調整する流量調整手段Ｍ７を有
し、上記燃料噴射室Ｍ２に接続されて燃料噴射室
Ｍ２内の燃料を該調整された流量で吐出する燃料
吐出手段Ｍ８と、 該燃料吐出手段Ｍ８によつて吐出される燃料量
を検出する吐出燃料量検出手段Ｍ９と、 燃料噴射室Ｍ２への燃料噴射が行なわれた時、
上記変位量検出手段Ｍ５によつて検出されたダイ
ヤフラムＭ４の変位量に基づいて求められる上記
燃料噴射室Ｍ２の容積変化量と、上記吐出燃料量
検出手段Ｍ９によつて検出された燃料噴射時の吐
出燃料量とから、燃料噴射量を求める燃料噴射量
演算手段Ｍ１０と、 該求められた燃料噴射量に基づいて上記燃料吐
出手段Ｍ８の流量調整手段Ｍ７を制御する吐出量
制御手段Ｍ１１と、 を備えた燃料噴射量測定装置の構成がそれであ
る。

ここで、燃料容積検出部Ｍ６は、噴射された燃
料量をダイヤフラムＭ４の変位量に変換して検出
するものであり、燃料噴射室Ｍ２と背圧室Ｍ３と
両室を隔てるダイヤフラムＭ４とを有する。燃料
噴射室Ｍ２の容積やダイヤフラムＭ４の径等は、
噴射される燃料量の測定上の上限に合わせて定め
ればよい。また背圧室Ｍ３は所定の圧力に保たれ
るが、これは応答性の良いレギユレータや定差減
圧弁等を背圧室側の圧力系に設けるといつた構成
により実現してもよいし、気体により背圧室の圧
力を設定し、所定の体積を有する気体部分の低い
体積弾性率によつて見掛け上一定に保つよう構成
してもよい。

変位量検出手段Ｍ５はダイヤフラムＭ４の変位
量を検出するものであつて、直接ダイヤフラムＭ
４の変位量（通常は中心位置での変位量）を種々
のセンサ、例えば差動トランスやポテンシヨメー
タのような機械的なセンサや光学式センサ等によ
り検出するよう構成してもよいし、金属薄膜等で
形成されたダイヤフラムＭ４を用い電極間との静
電容量の変化やコイルとの間の相互インダクタン
スの変化等により電気的、磁気的に検出するよう
構成してもよい。後者にあつては、非接触式であ
る上、ダイヤフラムＭ４全体の変位が反映される
ので測定精度を高くすることができるといつた利
点を有する。

燃料吐出手段Ｍ８とは、燃料噴射室に貯溜され
た燃料を吐出する手段であつて、吐出する燃料の
流量を調整する流量調整手段Ｍ７を備えたもので
ある。流量調整手段Ｍ７としては、定流量弁等の
他、開口面積を可変しえるニードル弁等の絞り弁
や可変オリフイスあるいは燃料噴射室との差圧を
可変する構成等、種々のものが考えられる。また
燃料は所定の吐出容器内に吐出するように構成す
ることが考えられる。

吐出燃料量検出手段Ｍ９は上記燃料吐出手段に
よつて吐出される燃料量を検出するものであつ
て、基本的には、吐出燃料量を、流量調整手段Ｍ
７によつて調整された流量の所定時間内の累積値
として検出するよう構成することができる。流量
調整手段Ｍ７が単なる絞り弁等であれば、その前
後の差圧や開口面積、流量係数、燃料比重等より
燃料噴射時間内の流量を求めるよう構成すること
ができる。

燃料噴射量演算手段Ｍ１０は、燃料噴射時に変
位量検出手段Ｍ５によつて検出されたダイヤフラ
ムＭ４の変位量に基づいて求められる燃料噴射室
Ｍ２の容積変化と、吐出燃料量検出手段Ｍ９によ
つて検出された燃料噴射時の吐出燃料量とから燃
料噴射量を求める手段である。前者、即ち燃料噴
射室Ｍ２の容積変化は、予め燃料噴射室Ｍ２の容
積に対するダイヤフラムＭ４の変位量を実験的も
しくは理論的に求めておき、これを参照して演算
するよう構成することができる。ダイヤフラムＭ
４の変位量と噴射燃料室Ｍ２の容積との間にリニ
アな（一次の）関係やその他の比較的明確な関
係、例えば二次の関係等があれば燃料噴射量演算
手段Ｍ１０はこれをデイスクリートな回路構成に
より求めることもできる。一方、両者の関係が複
雑な場合には、燃料噴射演算手段Ｍ１０を論理演
算回路として構成し、マツプ等により燃料噴射室
Ｍ２の容積変化を求めるよう構成することもでき
る。従つて、こうして求めた燃料噴射室Ｍ２の容
積変化に燃料噴射時の吐出燃料量を加えることに
より、実際の燃料噴射量を求めることができる。

吐出量制御手段Ｍ１１は、上記燃料噴射量演算
手段Ｍ１０により求められた燃料噴射量に基づい
て燃料吐出手段Ｍ８の流量調整手段Ｍ７を制御す
るものであり、流量調整手段Ｍ７が絞り弁等であ
ればその開口面積を可変し、流量調整手段Ｍ７が
その前後の差圧により流量を調整するタイプであ
れば差圧を調整することにより吐出量を制御する
よう構成することができる。

尚、吐出量制御手段Ｍ１１は、燃料噴射量演算
手段Ｍ１１と同様、デイスクリートな回路もしく
は論理演算回路として構成してもよく、更に燃料
噴射量演算手段と一体に論理演算回路として構成
することもできる。

［作用］ 本発明の燃料噴射量測定装置は、燃料容積検出
部Ｍ６の燃料噴射室Ｍ２に噴射された燃料による
燃料噴射室Ｍ２の容積変化を燃料噴射室Ｍ２と背
圧室Ｍ３とを隔てるよう設けられたダイヤフラム
Ｍ４の変位によつて検出する。一方、燃料噴射室
Ｍ２に噴射された燃料は燃料吐出手段Ｍ８より外
部へ吐出されているが、この吐出量は流量調整手
段Ｍ７によつて調整可能であり、しかもこの吐出
量は、吐出燃料量検出手段Ｍ９によつて検出され
る。従つて、本発明の燃料噴射量測定装置は、燃
料噴射量演算手段Ｍ１０により、燃料噴射時にお
ける燃料噴射室Ｍ２の容積変化と吐出燃料量検出
手段Ｍ９によつて検出された燃料量とから、燃料
噴射量を求めるよう働く。加えて、本発明の燃料
噴射量測定装置は、吐出量制御手段Ｍ１１によ
り、上記求めた燃料噴射量に基づいて燃料吐出手
段Ｍ８の流量調整手段Ｍ７を制御するので、繰り
返し行なわれる燃料噴射において、燃料噴射室の
容積を燃料噴射の直前にはもとの容積に回復させ
て、引き続き燃料噴射量の測定を行なえる状態と
する。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成を一層明らかにする
為に、次に本発明の好適な実施例について説明す
る。第２図は本発明の一実施例としての燃料噴射
量測定装置の概略構成図である。

図示するように、本実施例の燃料噴射量測定装
置は、燃料容積検出部１、噴射された燃料を吐出
する吐出容器３、燃料噴射量の測定制御を行なう
計測制御部５、吐出容器内に設けられた吐出ノズ
ル７を介して吐出される燃料の流量を制御する絞
り弁９、絞り弁９の制御とドレインバルブ１２の
開閉とを行なうバルブドライブユニツト１４を中
心に構成されている。ここで計測制御部５は燃料
噴射量演算手段及び吐出量制御手段として働く。
実施例において燃料噴射量の測定に供される燃料
噴射ポンプVEは４気筒デイーゼルエンジン用の
分配型ポンプであり、測定用のベンチに配設さ
れ、実使用における駆動源としてのデイーゼルエ
ンジンに替えてモータ１５がそのドライブシヤフ
ト１７に結合されている。ドライブシヤフト１７
には、３種類のロータ１８ａ，１９ａ，２０ａが
固定されており、ロータ１８ａ，１９ａ，２０ａ
に対向して設けられた電磁式ピツクアツプコイル
１８ｂ，１９ｂ，２０ｂと共に、各々回転数セン
サ１８、気筒判別センサ１９、TDC検出センサ
２０を形成している。

分配型の燃料噴射ポンプVEは、図示しない内
部のフイードポンプによつて燃料タンク２２より
燃料を吸い上げ、周知の加圧ポンプ室内へ送り込
む。図示しないプランジヤによつて加圧された燃
料は、４気筒分用意されたデリバリバルブ２３の
ひとつを介して燃料噴射弁２４へ圧送される。第
１図にはデリバリバルブ２３と燃料噴射弁２４と
は１系統のみを示した。尚、オーバフローした燃
料はオーバフローパイプ２６により燃料タンク２
２に戻される。

燃料噴射弁２４の噴射側は燃料容積検出部１の
燃料噴射側ポート３０に配管されている。燃料容
積検出部１は、ダイヤフラム３１を備えたダイヤ
フラム室３３を中心に伝播通路３４，３５を介し
て燃料噴射室３６と背圧室３７とをほぼ対称に配
した構成を有する。

燃料噴射室３６は、燃料噴射側ポート３０の反
対側に排出ポート３７を備え、側壁の一部がガス
テンレス薄膜の隔壁３９をなしている。尚、燃料
噴射室３６には燃料の温度を検出する燃料温度セ
ンサ４０が設けられている。

一方、背圧室３７も２つのポート４１，４２を
備え、その側壁の一部が同様の隔壁４３をなして
いる。これらの隔壁３９，４３は、燃料噴射室３
６、背圧室３７を伝播通路３４，３５から各々隔
てている。伝播通路３４，３５及びダイヤフラム
室３３内には絶縁性が高く所定の誘電率を有する
液体、ここではシリコン油が充填・封入されてお
り、燃料噴射弁２４より燃料噴射室３６に圧送さ
れた燃料による隔壁３９の変位、即ち、燃料噴射
室３６の容積変化は伝播通路３４のシリコン油を
介してダイヤフラム３１に伝達され、ダイヤフラ
ム３１を変位させる。ダイヤフラム３１の変位
は、伝播通路３５のシリコン油を介して今ひとつ
の隔壁４３に伝達されて隔壁４３を変位させ、背
圧室３７の容積を変化させる。ここで、背圧室３
７は、背圧室３７に設けられたポート４１が定圧
力配管４５に連通され、定圧の窒素ガス（N₂）
により満たされている。従つて、ダイヤフラム３
１の変位によつて隔壁４３が押されても、気体
（N₂）の低い体積弾性率と背圧室３７の十分なデ
ツドボリユームとによつて背圧室３７の圧力は測
定において無視できる程度にしか上昇しない（背
圧の1/100程度）。窒素ガスの圧力は燃料噴射量の
測定条件のひとつとして10〜60Kg／cm²の間で任意
に設定可能であるが、誤つて過大な圧力が加わつ
た場合を考慮して、背圧室３７の今ひとつのポー
ト４２には動作圧力100Kg／cm²の安全弁４７が備
えられている。

ダイヤフラム室３３は、第３図として示した拡
大図に明らかなように、中央に厚さ100μｍオー
ダの金属薄膜のダイヤフラム３１を備えており、
ダイヤフラム３１に対抗する両サイドの内壁には
独立した２つの電極５１，５２がダイヤフラム３
１と同心円上に蒸着により形成されている。ダイ
ヤフラム室３３を満たすシリコン油は、高い絶縁
と一定の誘電率とを有するので、金属薄膜のダイ
ヤフラム３１と各電極５１，５２間にはその離間
距離に応じた容量が存在する。ダイヤフラム３１
及び電極５１，５２に接続された伝送部５５は、
この容量を検出するものである。容量の検出方法
については後述する。

燃料噴射によつて燃料噴射室３６へ送り込ま
れ、隔壁３９を押して燃料噴射室３６の容積を変
化させた燃料は、後述する燃料量の測定が終了す
ると排出ポート３８より吐出パイプ５６を介し
て、内圧を背圧室３７と一定差圧に保たれた吐出
容器３に排出される。この一定差圧は定圧力配管
４５と吐出容器３とを接続する接続配管５８の途
中に設けられた定差減圧弁５９により実現され
る。燃料噴射室３６は吐出パイプ５６を介して吐
出容器５７に連通しているが、吐出パイプ５６の
途中には絞り弁９が設けられている。絞り弁９は
ステツピングモータを内臓したニードル弁であ
り、バルブコントロールユニツト１４からの制御
信号を受けてニードルのリフト量、即ち開口面積
を緻密に調整するよう構成されている。従つて、
燃料噴射室３６より吐出パイプ５６を介して吐出
容器３内へその吐出ノズル７より吐出される燃料
は、絞り弁９によつて、流量を調整されることに
なる。

計測制御部５は、既述した回転数センサ１８、
気筒判断センサ１９、TDCセンサ２０や伝送部
５５からの信号を入力し、ドライブユニツト１４
を介して上述した絞り弁９の開度を制御すると共
に、燃料噴射室ポンプVEの燃料噴射量をほぼリ
アルタイムで計測し、計測結果をCRTデイスプ
レイ７０上に表示するよう構成されている。ま
た、計測制御部５は、更に他の制御装置、例えば
ホストコンピユータ等に測定結果等を出力する。
そこで次に、計測制御部５及びバルブドライブユ
ニツト１４の内部構成を、伝送部５５の回路構成
と共に、第４図に依拠して説明する。

伝送部５５は発振器Os、２つのオペアンプOP
１，OP２、除算器Dv、補償増幅器Ag、Ｖ／Ｉ
変換器Cv及び同一の抵抗値を有する３個の精密
抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３から構成されている。発
振器Osの設地側の端子はダイヤフラム室３３の
ダイヤフラム３１に接続されており、他端は精密
抵抗器Ｒ１を介して、他の２つの精密抵抗器Ｒ
２，Ｒ３及びオペアンプOP１に接続されている。
精密抵抗器Ｒ２，Ｒ３の他端は、ダイヤフラム３
１に対向する電極５１，５２に各々接続されてい
る。既述したように、ダイヤフラム３１と電極５
１，５２の間にはその離間距離ｄに応じた容量が
存在するので、これを第３図では可変容量コンデ
ンサＣ１，Ｃ２として示した。

また、オペアンプOP２の入力端子は、一方が
前記精密抵抗器Ｒ２及び電極５１に、他方が精密
抵抗器Ｒ３及び電極５２に接続されている。この
結果、前記精密抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及び可変
容量コンデンサＣ１，Ｃ２が形成する回路に発振
器Osより流れる電流Ｉ１，Ｉ２に基づいて、オ
ペアンプOP１，OP２の出力電圧が定まることに
なる。即ち、オペアンプOP１の出力電圧Ｖ１は
Ｋ１を比例係数として、 V1＝K1×（I1＋I2） 一方、オペアンプOP２の出力電圧Ｖ２はＫ２
を比例定数として、 V2＝K2×（I1−I2） となる。そこで両オペアンプOP１，OP２の出力
を除算器Dvに入力して除算V2／V1を行ない、そ
の出力を補償増幅器Agによつて補償すると、（I1
−I2）／（I1＋I2）に比例した出力電圧Voを得
ることができる。電流I1，I2は、各々ダイヤフラ
ム３１が電極５１，５２との間に形成する容量Ｃ
１，Ｃ２に対応しているので、結果的に出力電圧
Voは（Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）に比例し
ていることになる。この出力電圧VoはＶ／Ｉ変
換器Cvを介して計測制御部５に出力されるが、
Ｖ／Ｉ変換器Cvは、伝送における耐ノイズ性を
良好なものにするために、出力電圧Voを４−20
ｍＡの電流信号に変換するものである。

計測制御部５は、周知のCPU７１、ROM７
２、RAM７３、タイマ７４を中心に論理演算回
路として構成されている。CPU７１は、バス７
５によりROM７２、RAM７３やデータの入出
力を行なう各ポートと相互に接続されている。デ
ータの入力を行なう入力ポートとしてはパルス入
力ポート７７、アナログ入力ポート７８が、一方
データの出力を行なう出力ポートとしては外部出
力ポート８０、絞り制御出力ポート８１が、更に
は入出力を共に行なうものとしては、CRTデイ
スプレイ７０やキーボードパネル８３とデータを
遺り取りするターミナル入出力ポート８４があ
る。CPU２１は、予めROM７２に格納されたプ
ログラムに従つて、データの演算や各ポートを介
したデータの入出力等を実行する。パルス入力ポ
ート７７には、既述した回転数センサ１８、気筒
判別センサ１９、TDCセンサ２０が各々接続さ
れているので、CPU２１はパルス入力ポート７
７を介して、燃料噴射ポンプVEの回転数Ｎやど
の気筒が燃料噴射タイミングにあるかといつた気
筒判別信号Ｄあるいは燃料噴射の行なわれる気筒
のピストンが上死点に至つたタイミングTDC等
を読み取ることができる。一方、アナログ入力ポ
ート７８は、伝送部５５より送られる４−20ｍＡ
の電流信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換器８
５と燃料温度センサ４０とに接続されており、
CPU７１は、ダイヤフラム３１の変位に応じた
信号（Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）と燃料温度
Tfとをこのアナログ入力ポート７８を介して入
力する。

外部出力ポート８０は、図示しないプリンタ、
モニタテレビ、警告灯あるいはホストコンピユー
タ等に接続されており、CPU７１の指令に応じ
て、プリント信号Prnt、ビデオ信号Vd、回転数
信号Sn、燃料噴射量信号Sτ、警告信号Swn等を
出力するのに供される。また、絞り弁制御出力ポ
ート８１は、バルブユニツト１４内のステツピン
グモータ駆動回路８８に接続されており、CPU
７１は絞り弁制御出力ポート８１を介して制御信
号を出力することにより、ステツピングモータ駆
動回路８８より所定のパルス信号を出力して該回
路８８に接続された絞り弁９の開度、即ち吐出燃
料の流量を調整することができる。

尚、バルブドライブユニツト１４には、ドレイ
ンバルブ１２を駆動するための２入力NANDゲ
ート９２と駆動回路９４とが内臓されており、２
入力NANDゲート９２の一方の入力がオーバフ
ロースイツチ６２に、他方の入力が手段操作スイ
ツチ９６に各々接続されている。従つて、吐出容
器３内の燃料が増えてオーバフロースイツチ６２
がオンとなるか手動操作スイツチ９６がオン操作
された時、ドレインバルブ１２は開弁される。

次に、計測制御部５による燃料噴射量の計測に
ついて、第５図のフローチヤートを用いて説明す
る。計測制御部５は、電源が投入されるとステツ
プ100より処理を開始する。まず、ステツプ100で
は、CPU７１の内部レジスタ等のクリアなど所
謂初期化の処理が行なわれ、続くステツプ110で
は、燃料噴射前のダイヤフラム３１の変位量を零
点として読み取るカム角度θ０や燃料噴射後の噴
射量計測カム角度θ１の設定が次のように行なわ
れる。

モータ１５が起動されて燃料噴射ポンプVEが
駆動されると計測が開始されるが、計測制御回路
５は、絞り弁９の開度Ａを適当なデイフオルト値
として燃料の吐出を行なわせながら、伝送部５５
より入力されたダイアフラム３１の変位量を
CRTデイスプレイ７０上に表示する。ダイヤフ
ラム３１の変位量の変化はクランク角度０〜720°
を横軸としてCRTデイスプレイ７０上に表示さ
れるので、測定者は、CRTデイスプレイ７０上
の表示されたダイヤフラム３１の変位量に基づい
て、燃料噴射開始直前のクランク角度を零点読取
カム角度θ０として、燃料噴射が終了した直後の
クランク角度を燃料噴射量計測カム角度θ１とし
て、各々キーボードパネル８３を用いて設定する
のである。

続くステツプ120では、絞り弁９の前後差圧
ΔP、即ち定差減圧弁５９の調整値を同じくキー
ボードパネル８３より入力する。ステツプ130で
は、ステツプ120で、入力された差圧ΔPに基づい
て絞り弁９の開度Ａを絞り弁制御出力ポート８１
及びバルブドライブユニツト１４を介して、デイ
フオルト値より変更し、計測のための初期値とす
る処理を行なう。

続くステツプ140では、ステツプ130で設定した
開度Ａを基に、ROM７２内に予め記憶しておい
たマツプから補正係数Ｈを定める処理を行なう。
このマツプは次式(1)により定めたものである。

Ｈ＝Ａ・Ｃ・√2 ……(1) ここで、Ｃは絞り弁９の開口部の形状等から定
まる絞り弁流量係数であり、ｇは重力加速度であ
る。ここでは補正係数を式(1)より定めているが、
この補正係数Ｈは、本来、燃料吐出量を調整する
絞り弁９の開度の補正に用いられるものである。
これについては後述する。

続くステツプ150では、アナログ入力ポート７
８を介して燃料温度センサ４０から燃料の温度
Tfを読み込む処理が行なわれる。燃料の比重γ
は燃料温度Tfに依存しているので、ステツプ160
において、測定中の燃料の比重γを、この温度
Tfよりマツプに基づいて定めるのである。

続くステツプ170では、クランク角度が零点読
取カム角度θ０に至つたか否かの判断が行なわれ
る。クランク角度は、TDCセンサ２０からパル
ス入力ポート７７を介して入力される上死点のタ
イミングTDCを基準とし、回転数センサ１８よ
り入力される回転数信号Ｎ（30°CA毎に出力され
る）を用いて検出することができる。クランク角
度が零点読取カム角度θ０になつた時、処理はス
テツプ180に進み零点の読み取りとタイマ７４か
ら時刻Tzを読み込む処理とが行なわれる。これ
は、燃料直前における燃料噴射室３６の容積Qz
をダイヤフラム３１の変位量を用いて燃料噴射量
測定用の零点として読み込み、これを計測系の各
種のドリフトによる測定誤差や後述する吐出燃料
量の誤差によるダイヤフラム３１の初期位置の誤
差等を除くのに供するために行なわれる。

続くステツプ190では、逐次ダイヤフラム３１
の変位量を用いた燃料噴射室３６の容積Qmの計
測とタイマ７４から時刻Tmを入力する処理とが
行なわれ、これはその後のステツプ200における
噴射量計測カム角度θ１に至つたか否かの判断が
「YES」となるまで繰返される。即ち、燃料噴射
が終了し、燃料噴射量の演算を行なうまで、ダイ
ヤフラム３１の変位量の変化と時刻とを逐次計
測・入力するのである。

ダイヤフラム３１の変位量はアナログ入力ポー
ト７８を介して読み込まれるが、伝送部５５より
入力される信号は、既述したように、ダイヤフラ
ム３１が電極５１，５２との間に形成する容量Ｃ
１，Ｃ２に関して、（Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ
２）に比例したものである。この容量Ｃ１，Ｃ２
は、電極５１，５２の面積をＢ、ダイヤフラム室
３３内に封入されたシリコン油の誘電率をε、ダ
イヤフラム３１と電極５１，５２との距離の平均
値をdo、噴射燃料量によるダイヤフラム３１の
変位量をΔdとすると、 C1＝ε×Ｂ／（do−Δd） ……(2) C2＝ε×Ｂ／（do＋Δd） ……(3) となる。従つて、式(2)、(3)より、 Δd／do＝（C1−C2）／（C1＋C2） ……(4) を得る。距離ｄは定数なので、式(4)より伝送部５
５の出力信号はダイヤフラム３１の変位量Δdに
対応していることがわかる。更に、ダイヤフラム
３１の変位量Δdと燃料噴射室３６の容積Qmとの
間には、第６図に示すように、比例関係が存在す
ることが予め実験的に確かめられているので、
Qm＝K3×Δd（K3は係数）として容易に燃料噴
射室３６の容積を読み込むことができる。

ステツプ200の判断「YES」、即ちクランク角
度が噴射量計測角度θ１に至つたと判断された時
には、処理はステツプ210以下に進み、実燃料噴
射量Ｑの算出、及び燃料噴射量Ｑに応じて行なわ
れる絞り弁９の制御量を求める処理が行なわれ
る。

まずステツプ210では、ステツプ180で読み込ま
れた零点読取カム角度θ０における燃料噴射室３
６の容積Qz及びその時点の時刻Tzと、ステツプ
190にて読み込まれた噴射量計測カム角度θ１に
おける同じく容積Qm及び時刻Tmとから、燃料
噴射室３６の容積変化量Qoと計測時間ΔTとを求
める処理が行なわれる。即ち Qo＝Qm−Qz ΔT＝Tm−Tz が演算される。

続くステツプ220では、ステツプ210で求めた計
測時間Toに基づいて、吐出燃料量ΔQを算出する
処理、 ΔQ＝Ｈ・ΔT・√ が行なわれる。即ち、燃料噴射後のみならず燃料
噴射が行なわれている間も、燃料噴射室３６から
絞り弁９を介して燃料は吐出容器３へと吐出され
続けているので、零点読取カム角度θ０から、噴
射量計測カム角度θ１までの経過時間（つまり計
測時間）ΔTの間に、燃料噴射室３６から吐出さ
れた燃料量を求めるのである。既述したように、
ΔPは絞り弁９の前後の差圧、γは燃料比重、Ｈ
はステツプ140で求めた補正係数、である。ステ
ツプ210で求めた燃料噴射室の容積変化量Qoとス
テツプ220で求めた吐出燃料量ΔQとから、ステ
ツプ230では両者を加算して、実燃料噴射量Ｑを
求める処理が行なわれる。続くステツプ240では、
燃料噴射ポンプVEの回転数Npを算出する処理が
行なわれる。回転数Npは、 Np＝（Δθ／2π）／ΔT として求められる。尚、Δθとはカム角度θ１と
θ０との差（θ１−θ０）である。ステツプ250
では、こうして求めた回転数Npや実燃料噴射量
Ｑを、CRTデイスプレイ７０や外部のホストコ
ンピユータ等へ出力する処理が行なわれる。

続くステツプ260では、燃料の吐出時間Td、即
ち燃料噴射がなされておらず単に燃料噴射室３６
から吐出容器３への燃料の吐出が行なわれる時間
Tdを求める処理が行なわれる。即ち、 Td＝（１−Δθ／2π）／Np−Tυ の演算が行なわれる。尚、TυはCPU７１が、こ
れらの演算に要する時間であつて、有効な吐出時
間Tdを求めるために考慮されているものである。

続くステツプ270では補正係数Ｈを求める処理
が行なわれる。この補正係数Ｈは、ステツプ140
で初期値を設定したものであるが、上述したステ
ツプ210ないしステツプ260で求めた実燃料噴射量
Ｑや吐出時間Tdより、実際の燃料噴射の状況に
即した絞り弁９の開度Ａを求めるために、改めて
演算されるものである。

即ち、 Ｈ＝｛ｆ（Qz）・Ｑ｝／（√．Td） として補正係数Ｈは求められる。

ステツプ270に続くステツプ280で、この補正係
数Ｈに基づいてマツプより絞り弁９の開度Ａを求
め、更にステツプ290で絞り弁９の開度を絞り弁
制御出力ポート８１を介して制御・更新すること
により、絞り弁９を介して吐出容器３に吐出され
る燃料の流量は、丁度吐出時間Tdのうちに燃料
噴射室３６の容積を燃料噴射前の状態に回復する
ような量に調整されるのである。尚、ステツプ
270におけるｆ（Qz）は零点読取カム角度θ０に
おける燃料噴射室３６の容積Qzに基づいて定ま
る修正用係数であつて、補正係数Ｈによつても、
猶、燃料噴射前の容積Qzが長時間の計測に際し
て漸増もしくは漸減するような場合に、これを補
正するためのものである。

その後、ステツプ300では計測終了か否かの判
断が行なわれる。

計測終了でなければ、処理はステツプ150へ戻
つて、上述したステツプ150ないしステツプ300の
判断・処理を繰り返すが、計測終了、例えば計測
制御部５のキーボードパネル８３より計測終了の
キー操作がなされた時には、計測を終了するとし
て「END」へ抜け、本制御ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例の制御ルーチンが実行さ
れると、実燃料噴射量Ｑの測定が行なわれると共
に、燃料噴射量と吐出量とは１回の燃料噴射のサ
イクル内においてバランスするよう絞り弁９の開
度が制御されることが了解されよう。この様子を
示したのが第７図のタイミングチヤートである。

以上実施例としての燃料噴射量測定装置の構成
と計測制御部５が行なう処理について詳細に説明
したが、本実施例によれば、燃料噴射室３６内の
圧力を背圧室３７の圧力に保つたまま燃料噴射を
行なつて、燃料噴射量を、ダイヤフラム３１の変
位量に基づいて求められる燃料噴射室３６の容積
変化量Qoと計測時間ΔT内の吐出燃料量ΔQとか
ら求めることから、広い測定範囲（例えば０〜
100mm³／ストローク）に亘つて、精度良く（例え
ば±0.1mm³以内）燃料噴射量を測定することがで
きる。しかも、本実施例の燃料噴射量測定装置に
よれば、絞り弁９の開度Ａを緻密に制御して、噴
射燃料量と吐出燃料量とを燃料噴射の１サイクル
においてバランスするように構成しているので、
燃料噴射が終了すると直ちに燃料噴射量を測定す
ることができ、デイーゼルエンジンが高い回転数
で駆動されている場合に対応した状況でも、応答
性よく燃料噴射ポンプVEの燃料噴射量を測定す
ることができる。この結果、エンジンラフネスに
関与する燃料噴射量のバラツキ等も容易に測定す
ることができる上、燃料噴射ポンプVEの調整を
極めて短時間に完了させることも可能となつた。

更に背圧室３７の圧力を容易に変更しえること
から、燃料噴射室３６内の圧力を種々の条件とし
て燃料噴射量の測定ができ、より実機に近い条件
での燃料噴射量の測定を行なうことができる。

尚、本実施例では、噴射された燃料が測定用の
ダイヤフラム３１を直接押圧するのではなく、隔
壁３９と伝播通路３４内のシリコン油とを介して
ダイヤフラム３１を変位させる構成をとつた。従
つて、ダイヤフラム３１が電極５１，５２との間
に形成する容量を定める媒体の誘電率εは常に一
定に保たれており、測定の精度を向上させてい
る。また、誤つて燃料噴射室３６内が過大な圧力
となつても隔壁３９が一定以上には変形しないの
で、こうした場合にも測定用のダイヤフラム３１
が過大な圧力をうけて破損等に至るといつたこと
がなく、測定精度を劣化させることもない。更
に、本実施例ではダイヤフラム３１の変位量を逐
次測定しているので燃料噴射の過程に関するデー
タも得ることができ、燃料噴射ポンプVEの諸特
性を猶一層正確に把握することができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、
本発明はこの実施例に何等限定されるものではな
く、列型燃料噴射はもとよりガソリンエンジンに
おける燃料噴射装置の燃料噴射量の測定等産業上
の広い範囲で用いることができ、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において、更に種々なる態様で実
施しえることは勿論である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の燃料噴射量測定
装置は、高い測定精度、広い測定範囲及び測定の
高い応答性の三者を共に満足することができると
いう極めて優れた効果を奏する。従つて、これを
燃料噴射ポンプの検査・測定・調整に供すれば、
燃料噴射系の性能を定量的に正確に把握しえるば
かりでなく、燃料噴射ポンプの性能向上に資する
ことができ、更に調整時間を短縮して生産性を格
段に向上させることができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示する模式
図、第２図は本発明の一実施例としての燃料噴射
量測定装置の概略構成図、第３図は同じく実施例
におけるダイヤフラム室３３の断面拡大図、第４
図は実施例における電気系統を示すブロツク図、
第５図は計測制御部５の行なう燃料噴射量計測制
御ルーチンを示すフローチヤート、第６図はダイ
ヤフラムの変位量Δdと燃料噴射室容積との関係
を示すグラフ、第７図は実施例における制御の一
例を示すタイミングチヤート、である。 １……燃料容積検出部、３……吐出容器、５…
…計測制御部、９……絞り弁、１２……ドレイン
バルブ、１４……バルブドライブユニツト、２４
……燃料噴射弁、３１……ダイヤフラム、３３…
…ダイヤフラム室、３４，３５……伝播通路、３
６……燃料噴射室、３７……背圧室、３９，４３
……隔壁、４０……燃料温度センサ、５１，５２
……電極、５５……伝送部、５９……定差減圧
弁、７０……CRTデイスプレイ、７１……CPU、
８３……キーボードパネル、Ag……補償増幅器、
Op１，Op２……オペアンプ、Os……発振器、
VE……燃料噴射ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料噴射弁の噴射側に接続された燃料噴射室
   と所定の圧力に保持された背圧室とをダイヤフラ
   ムにより接続すると共に、上記ダイヤフラムの変
   位量を検出する変位量検出手段を設けた燃料容積
   検出部と、 燃料の流量を調整する流量調整手段を有し、上
   記燃料噴射室に接続されて燃料噴射室内の燃料を
   該調整された流量で吐出する燃料吐出手段と、 該燃料吐出手段によつて吐出される燃料量を検
   出する吐出燃料量検出手段と、 燃料噴射室への燃料噴射が行なわれた時、上記
   変位量検出手段によつて検出されたダイヤフラム
   の変位量に基づいて求められる上記燃料噴射室の
   容積変化量と上記吐出燃料量検出手段によつて検
   出された燃料噴射時の吐出燃料量とから、燃料噴
   射量を求める燃料噴射量演算手段と、 該求められた燃料噴射量に基づいて上記燃料吐
   出手段の流量調整手段を制御する吐出量制御手段
   と、 を備えた燃料噴射量測定装置。