JPH034847B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流量計に関するものである。

従来提案されているある種の流量計において
は、計量ピストンの静止位置からの始動、計量を
開始するためのソレノイド弁の開放により生ずる
流体の運動、ソレノイド弁開放時におけるシヤト
ル移動限定時間、そしてピストンまたはプランジ
ヤの移動が毎回の連続的噴射における燃料噴射量
に正確に比例する状態に流体流量が達するまでに
若干の遅延を生じさせるシステムについてのいわ
ゆる“ポンプアツプ”効果等のために、いわゆる
“エンド効果”といわれるある種の誤差が測定に
導入される。

本発明の目的は上記の“エンド効果”を排除、
もしくは少なくとも低減させることにある。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図には、流量計の８個のソレノイド作動ス
プリング偏向３ポート式２路シヤツトル弁１６に
ダクト１４を介して連接した８個の噴射出口１２
を有する８管式燃料噴射方式の噴射ブロツク１０
が示されている。各シヤツトル弁１６は、それぞ
れ流体をタンクまたは貯蔵槽に戻すための戻り管
１８に、あるいは流体を流量計の計量器２２に流
すための入力管２０に選択的に流すことができ
る。シヤツトル弁１６においては、通常、噴射出
口１２を戻り管１８に連通するためにスプリング
偏向されているが、シヤツトル弁１６が作動する
と噴射出口１２を入力管２０に連通する。

計量器２２には逆流熱交換器または中間冷却器
２４およびインラインフイルタ２６を介してダク
ト２３により入力管２０が連通されている。中間
冷却器２４には、ナイロン管内に同軸に延設され
ている銅管と、コイル状配合管（図示せず）とが
設けられている。

ダクト２３には銅管を流れる流体を測定すべく
中間冷却器２４が連通されている。

前記ダクト２３は第１加圧スプリング負荷弁２
８に導かれており、該弁２８にはソレノイド作動
２ポート式シヤツトル弁３０の一方のポートと、
シリンダブロツク３４の流体受け室たる上側室２
３とが連通されている。前記弁３０の他方のポー
トはダクト３６を通じてシリンダブロツク３４の
下側室３８に連通している。前記シリンダブロツ
ク３４の下側にはテストスタンドの燃料系（図示
せず）のタンクに流体を戻すため第２加圧スプリ
ング負荷ボール弁４２を通じて戻りライン４０が
連通されている。

前記シリンダブロツク３４内には下端が開口し
た中空ピストンまたはプランジヤ４４が垂直方向
に摺動可能に配設されている。前記プランジヤ４
４にはピストンロツド４６が固定されており、プ
ランジヤ４４の摺動はピストンロツド４６によつ
て案内される。ピストンロツド４６はシリンダブ
ロツク３４の下端５０に形成されたピストンロツ
ド４６と略同寸法の内腔４８を通つて摺動するよ
う貫通されている。プランジヤ４４内にはコイル
圧縮スプリング５２が配設されており、該スプリ
ング５２の上端はフランジヤ４４の上端内壁１６
８（第２図参照）に当接され、下端は下側室３８
の下端壁５０に配置されており、該スプリング５
２によりプランジヤ４４は上側室３２側へ押圧さ
れている。シリンダブロツク３４の上側室３２と
下側室３８との間には密封リング５４が介装され
ており、該密封リング５４の内周面はプランジヤ
４４の外周面に密着されており、これにより上側
室３２と下側室３８との間で流体が交換されない
ように構成されている。

プランジヤ４４の移動は、該移動を電気信号に
変換する可変容量変換器５５により正確に監視さ
れる。

前記ピストンロツド４６の下端には片持ちばり
６０の一端が固着されており、他端の自由端には
前記可変容量変換器５５が配置されている。すな
わち、可変容量変換器５５にはその本体５７の軸
線方向に滑動自在な軸５６が設けられており、該
軸５６は本体５７から更に突出するようスプリン
グ５８により外方へ押圧されている。

前記軸５６はスプリング偏向されてその端部５
９が前記片持ちばり６０の自由端に対して軽く押
圧されている。従つて軸５６の位置はプランジヤ
４４の位置により決定され、また軸５６の位置
は、変換器の容量値を決定する。この容量値は変
換器５５内の金属管（図示せず）と軸５６の重な
り度合により決定される。軸５６と金属管との間
には誘電スリーブ（図示せず）が延設されてい
る。

シリンダブロツク３４の下部には片持ばり側に
突出してマイクロスイツチ６３が設けられてお
り、プランジヤ４４の始動端で片持ばり６０に接
触するよう構成されている。

DC−DC信号調整器（図示せず）の回路には変
換器５５から延設されている３個のフライングリ
ード６１により本体５７内の可変静電容量および
基準静電容量（図示せず）が接続されている。

前記信号調整器のBNCソケツト（図示せず）
にはコネクタ（図示せず）によりフライングリー
ドが接続されている。信号調整器の回路は、軸５
６の本体５７内に完全に引込んだ位置からの移動
量に比例するdc出力を与える。

変換器５５、ピストン戻りマイクロスイツチ６
３からの信号、弁３０の状況を示す信号、および
テストスタンド駆動ハブ（図示せず）からの信号
を処理するため後述する電子制御回路が接続され
ている。前記ハブは燃料噴射ポンプ（図示せず）
を駆動する軸へ連設され、かつ第１ａ図に示すよ
うにデイスタンス部材６４によつて延設されてい
る。

前記デイスタンス部材６４は、前記ハブによつ
て燃料噴射ポンプ駆動軸に連結されており、デイ
スタンス部材６４が支持している外部スリーブ６
５には鋼鉄製のペグ６７が取り付けられている。
外部スリーブ６５の側部に近接して設けられてい
る磁気ピツクアツプ６６は、ペグ６７に感応し、
デイスタンス部材６４の１回転、すなわち燃料噴
射ポンプ駆動軸の１回転に応じて１つのパルスを
発生するようになつている。

従つて、１つのパルスの発生は、燃料噴射ポン
プにより１回の燃料噴射が行なわれたことを示
す。

流量計は燃料噴射システムを試験するため使用
するとき次の通り作動する。

噴射燃料が弁１６へ連接されている管（ライ
ン）からダクト２３により中間冷却器２４および
インラインフイルタ２６を通じて計量器２２へ供
給されるよう弁１６の一つが励磁される。弁１６
は１本のみ励磁され順次他の管が“ライン”モー
ドで作動されるか、あるいは“トータライズ”モ
ードで８本全部が励磁され、８本全部の出力の総
量が計量される。

噴射ブロツク１０から噴射された燃料は最初中
間冷却器２４に供給されて燃料の温度が約40℃に
安定化される。中間冷却器２４に供給される冷媒
は、40±２℃内に保持されるよう制御された温度
のテストスタンド燃料系（図示せず）からのテス
トオイルである。

中間冷却器２４からの噴射燃料は次に第１加圧
スプリング負荷弁２８に達する前にインラインフ
イルタ２６を通過する。前記弁２８は約7.0Kg／
cm²（約100p.s.i.）の背圧を生じ噴射中に燃料に溶
解しているガスが気体となるのを防止する。

この段階でシヤツトル弁３０が励磁されて開く
と、ダクト２３から噴射燃料がダクト３６に供給
され、更に下側室３８へ供給され、計量器２２を
加熱し、戻り管４０の第２加圧スプリング負荷ボ
ール弁４２を通じてタンクに戻される。計量サイ
クルが開始すると、弁３０のソレノイドが励磁停
止されて、弁３０が閉じ噴射燃料がシリンダブロ
ツク３４の上側室３２に流れプランシヤ４４がス
プリング５２に抗して下方に変位される。その結
果、変換器５５からの出力信号がプランジヤ４４
の位置に応じて変化する。

流量計の制御回路の中に組み込まれたプレカウ
ンタがピツクアツプスイツチ６６からのパルスを
計数しポンプ駆動の予め決められた10回の軸回転
を予め計数する。第10番目のパルスが計数される
と、流量計の制御回路の中に組み込まれたＡ／Ｄ
変換器は可変容量変換器の容量値の読みを開始す
る。この読みは精度を高めるための２回の噴射の
間でプランジヤ４４が停止している瞬間に正確に
行なわれる。それでも、燃料はすでに上側室３２
に流入し始めているので、従つて、シリンダへの
流入量が一定になつた、いわゆる“フライング−
スタート”の状態で計量がスタートし、制御回路
のプレカウンタがピツクアツプスイツチ６６の発
生するパルスを燃料噴射ポンプの軸回転が燃料噴
射量の計量に必要な所定回転数になるまで計数し
続ける。プレカウンタが前記所定回転数を計数し
終えた瞬間に、しかも弁３０が励磁される直前に
Ａ／Ｄ変換器による可変容量変換器の容量値の第
２回目の読みが行なわれ、これによりシリンダへ
の流入量が未だ一定の状態で計量を終了する、い
わゆる“フライング−フイニツシユ”の状態で計
量が終了することになる。第２回目の読みの後、
ソレノイド弁３０が励磁されプランジヤ４４がス
プリング５２により始動位置に戻される。上側室
３２の燃燃料はスプリング５２により更にダクト
３６に流入され、下側室３８を通じてタンクへ戻
されるので、プランジヤ４４が始動位置へ戻さ
れ、その時マイクロスイツチ６３がトリガーさ
れ、次の計量サイクルが始まる。

最初の変換器の読みは、所定回数回転した軸回
転数のピストンの変位値を計算するため第２回目
の読みから減算される。この値が第３図に示され
ているデイジタル表示器に表示され各計量サイク
ルの終りに更新される。パイロツトランプは表示
器が更新される毎に点灯される。

変換器の読みはソレノイド弁が励磁停止され噴
射燃料がプランジヤ４４を下降させフライング−
スタートおよびフライング−フイニツシユの計量
技術を与えるように行なわれるので、“エンド効
果”が除去される。従つてこの計量技術は正確な
流量の計量が可能で、正確度を上げるために必要
なインジエクタの行程数を減少することができ
る。

計量サイクル中、第２加圧弁４２はプランジヤ
４４の下側で約1.4Kg／cm²（約20p.s.i.）の背圧を
保持する。従つて、計量のプランジヤ上の圧力
は、プランジヤ４４の下側の圧力とスプリング５
２を圧縮するのに必要なな圧力を加えた圧力と釣
合うのに必要な圧力である。この圧力値は実際に
は約2.8Kg／cm²（約40p.s.i.）ないし約3.5Kg／cm²
（約50p.s.i.）内であり、スプリング５２の圧縮度
に応じて変化する［プランジヤ４４の移動０で約
2.8Kg／cm²（約20p.s.i.）］、プランジヤ４４の25mm
移動により約3.5Kg／cm²（約50p.s.i.）になる。

前記したごとく第２加圧弁で発生した背圧は約
1.4Kg／cm²（約20p.s.i.）であるが実際には約０
Kg／cm²（約0p.s.i.）ないし4.2Kg／cm²（約60p.s.i.）
で変化し計量流体により適宜変化する。この背圧
は弁３０のシヤツトルを離す圧力差を越えてはな
らず、同時に第１加圧弁２８の下流に溶液からガ
スが出ないように十分な圧力値に保持されなけれ
ばらない。

第２図は第１図の計量器２２の詳細な構造を示
すものである。シリンダブロツク３４は、上部材
１００、下部材１０２、アダプタ部１０４よりな
る、後述するように、計量器の各部材を備えるた
め各部品に各種孔が穿設されている。

ソレノイド作動部３０は上部材１００の上面に
ボルト締めされており、弁スリーブ１１８の各部
ねじれ端にねじ込まれる内部ねじ山フランジ１１
６を有する基部１１４が設けられている。シヤツ
トル弁１２０は弁スリーブ１１８の内側で滑動自
在に保持されている。シヤツトル弁１２０にはシ
ヤツトル弁１２０を下方に押圧する偏向スプリン
グ１２３により通常基部１１４の円筒形シート１
２２に接触している端面が設けられている。前記
シート１２２は基部１１４の第１内腔１２４の一
端に設けられている。他の孔１２６が基部１１４
を貫通して延設されている。両孔は弁スリーブ１
１８と基部１１４との間の孔１２８に開口されて
いるが、孔１２４は通常シヤツトル弁１２０によ
り閉塞されている。ソレノイド（図示せず）が励
磁されると、シヤツトル弁１２０がソレノイドを
流れる電流により生起した磁力により偏向スプリ
ングに対向して上昇されて、シヤツトル弁１２０
の端面がシート１２２を離れて上昇され、孔１２
４，１２６が孔１２８を介して互いに連通され
る。弁３０はシリンダブロツク３４に配置され、
弁３０の基部１１４の孔１２４，１２６が弁ブロ
ツク３４の上部１００の各孔１３０，１３２と一
致する。Ｏリング１３４（図示せず）はブロツク
の孔１３０，１３２と、弁の孔１２４，１２６と
の間を密封する。

弁３０が励磁されると、そのシヤツトル１２０
が上昇され、弁を開放し、ブロツク部１００を経
て入口孔（図示せず）を通つて上側室３２に入る
べき流体は、スプリング５２の力に抗して上側室
３２を充填するのに先立つて孔１３０，１２４，
１２６および１３２を経て出口路に流れる。入口
孔は加圧弁２８から延設され、弁２８は流体をア
ダプタブロツク１０４の入口開口から受ける。弁
２８は開放するのに約7.0Kg／cm²（約100p.s.i.）の
背圧を必要とする。

孔１３０，１２４，１２６，１３２を通り上側
室３２を出る流体は、ダクト３６を介して下側室
３８に流入し続け、出口ダクト（図示せず）を介
して第２加圧弁４２を通り、アダプタブロツク１
０４の出口に流れる。この出口は第１図の戻り管
４０に連通されている。弁４２は約０Kg／cm²（約
0p.s.i.）ないし約4.2Kg／cm²（約60p.s.i.）の間の背
圧を与えるように調整される。

流量計の制御および表示回路が第３図に示され
ている。変換器５５は増幅器２０２に接続され、
該増幅器２０２はピストンの変位を正確に振幅で
示すアナログ出力を発生する。増幅器２０２から
の信号はＡ／Ｄ変換器２０４に供給される。該変
換器２０４は、数＋マイクロ秒のオーダーのサン
プル時間を有している。

マイクロスイツチ６３から信号が生起されると
（ピストン変位０の時）、弁３０がインターロツク
および制御論理回路２０５により作動され、燃料
が例えば、第１図の上側室３２に供給される。同
時にプレカウンタ２０６が作動され、回転磁気ピ
ツクアツプスイツチ６６からの予め決められた10
回の信号を計数する。この計数の終りにＡ／Ｄ変
換器２０４がインターロツクおよび制御論理回路
２０５およびプレカウンタ２０６によりトリガー
され、Ａ／Ｄ変換器２０４は、約１ミリセカンド
以内に可変容量変換器５５の容量値を８回読み、
電子的に平均化する。この平均化は読みの値の精
度を高め、本計量開始時のピストン４４の位置を
正確に示すために行なわれる。計量はこのように
して“フライング−スタート”の状態で始められ
る。 本計量開始時のピストンの位置が正確に決
定されると、主回転数カウンタ２１０は、磁気ピ
ツクアツプスイツチ６６からの本計量に必要な予
め決められた信号数をカウントする。さらにこの
カウントが終るとＡ／Ｄ変換器２０４が再びトリ
ガーされ、可変容量変換器５５の容量値を８回読
み、それらは電子的に平均化される。燃料噴射量
の測定は以上のごとくして“フライング−フイニ
ツシユ”状態で終了する。可逆減算計数器２０８
は、“フライング−スタート”時のＡ／Ｄ変換器
２０４による可変容量変換器５５の容量値の最初
の読みの値と“フライング−フイニツシユ”時の
次の読みの値との差を計算し、主計数による燃料
噴射ポンプの噴射の数によつて生ずるピストンの
移動量を算出する。

主計数が終わると、確実に“フライング−フイ
ニツシユ”の状態で計量を終了させるために、更
に回転磁気ピツクアツプ信号を僅かな回数だけ計
数し、それが終るとカウントタ２０８の値がデイ
ジタル表示器９０に送られ、そして弁３０は変え
られ、流体はシリンダブロツクの上側室をバイパ
スして、上側室はスプリング５２の戻りにより空
になる。プランジヤ４４が零偏向位置になると、
マイクロスイツチ６３は再び作動し、この一連の
動作が繰り返えされる。

Ａ／Ｄ変換器２０４からの値は、一連の内部発
生クロツクパルスを使用して可逆減算計数器２０
８に送られる。クロツクパルスと変換器２０８内
にストアされた数との比は予め決められた方法に
よつて可変であり、これは、試験するシステムの
ライン数と読みの間の主計数によつて測定された
回転数の数を考慮するために必要な規模（スケー
リング）を与え、必要な工学的単位で表示器に表
示される。

一つの特定の形式の回路においては、一連の主
計数および一連のライン数はEPROMに電気的に
記憶されており、外部スイツチの作動により選択
されるので、試験条件を容易に変更できる。

またシステム始動スイツチ２１２も設けられて
おり、これによつて計量連続動作を任意に行なわ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は８本の計量モジユールを結合した流量
計の流体回路図、第１ａ図は第１図における流量
計に使用される検出装置の斜視図、第２図は流量
計の軸線上縦断面図、第３図は流量計の回路ブロ
ツク図である。 ２２：計量器、２３：ダクト、２８：第１加圧
スプリング負荷弁、３０：２ポート式シヤツトル
弁、３２：上側室、３４：シリンダブロツク、３
６：ダクト、３８：下側室、４２：第２加圧スプ
リング負荷ボール弁、４４：プランジヤ、４６：
ピストンロツド、５２：圧縮スプリング、５５：
可変容量変換器、６０：片持ばり、６３：マイク
ロスイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダ３４と、前記シリンダ３４に対して
   行程の両端の間で移動可能なピストン４４と、該
   ピストン４４を移動させるために入口路２３を通
   じシリンダ３４に、またはピストン４４を移動さ
   せずに入口路２３から流量計の出口路４０に流体
   の流れを選択的に制御するようにつくられた流量
   制御装置３０と、ピストン４４が移動する距離を
   測定するようにつくられた計量装置５５，２０
   ２，２０４，２０５および２０８と、流量制御装
   置３０が切換えられて流体をシリンダ３４内部に
   流入し、ピストン４４をその行程の両端のうちの
   一端から移動させた後に計量装置５５，２０２，
   ２０４，２０５および２０８に計量を開始させる
   ように計量装置５５，２０２，２０４，２０５お
   よび２０８に連接されたフライング−スタート装
   置６６，２０５および２０６とからなる流量計に
   おいて、 ピストン４４の一回の行程中に計量が完了する
   ようにピストン４４がその行程の両端のうちの他
   端に達する前に計量を終了させるようにつくられ
   た停止装置６６，２０５および２１０と、計量装
   置５５，２０２，２０４，２０５および２０８に
   よる各連続計量以前にピストン４４をその行程の
   始動端に戻すようにつくられた戻し装置を有し、
   すべての計量が同方向に移動するピストン４４に
   ついて行なわれることを特徴とする流量計。 ２ 前記停止装置６６，２０５および２１０が前
   記計量装置５５，２０２，２０４，２０５および
   ２０８に連接され、該計量装置５５，２０２，２
   ０４，２０５および２０８は、流量制御装置３０
   が切換えられて流体が入口路２３から出口路４０
   に流れる前に計量を終了し、計量がフラインブ−
   フイニツシユ状態で終了されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の流量計。 ３ 前記フライング−スタート装置６６，２０５
   および２０６は、流量計が使用されている時、流
   体を流量計に供給するポンプ軸の連続回転を検知
   し、ポンプ軸の回転が開始すると計量装置５５，
   ２０２，２０４，２０５および２０８に計量を開
   始させるようにつくられた検知装置からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流量
   計。 ４ 流量制御装置３０が切換えられて流体をシリ
   ンダ３４内部に流入し、ピストン４４を移動させ
   る時からポンプ軸が予め決められた数の回転を行
   なつた後に、前記フライング−スタート装置６
   ６，２０５および２０６が計量装置５５，２０
   ２，２０４，２０５および２０８に計量を開始さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の流量計。 ５ 前記戻し装置がコイル圧縮スプリング５２か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の流量計。 ６ 出口路４０が前記シリンダ３４の中の室３２
   に対向する側にピストン４４によつて限定された
   他の室３８を有していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の流量計。 ７ 前記シリンダ３４の中の室３２への入口路２
   ３に加圧弁２８が配設され、流量計が使用されて
   いる時に、該加圧弁２８がその上流側の流体の中
   に生ずるいかなるガスをも流体に戻すように確実
   に圧力差を生じさせるようにつくられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流量
   計。 ８ 流体の温度を予め決められた範囲内に維持す
   るために、前記室３２の上流側に配設された温度
   制御装置を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の流量計。 ９ 前記温度制御装置が２つの隣接する通路を有
   する中間冷却器２４からなり、流量計が使用され
   ている時に、流体間の熱交換を可能にするように
   前記通路の１つが予め決められた温度の流体を流
   し、他の通路が計量される流体を流すことを特徴
   とする特許請求の範囲第８項記載の流量計。 １０ ピストン４４を移動させずに流体を入口路
   から出口路に流すことができるようにつくられた
   流れバイアス装置３６，４０および４２と、出口
   路に配設された単一の開閉弁３０からなる流量制
   御装置を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の流量計。