JPH05332886A - 内燃機関を診断する方法と装置 - Google Patents

内燃機関を診断する方法と装置

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JPH05332886A
JPH05332886A JP2405251A JP40525190A JPH05332886A JP H05332886 A JPH05332886 A JP H05332886A JP 2405251 A JP2405251 A JP 2405251A JP 40525190 A JP40525190 A JP 40525190A JP H05332886 A JPH05332886 A JP H05332886A
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internal combustion
engine
combustion engine
cylinder
crank angle
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JP2405251A
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Hans-Michael Koegeler
ハンス−ミッヒエル・ケーゲレル
Wilhelm Kunzfeld
ウイルヘルム・クンツフエルト
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AVL List GmbH
AVL Gesellschaft fuer Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH
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    • G01M15/042—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の個別シリンダを診断する方法とそ
の装置を提供することを目的とする。 【構成】 一定のクランク角度位置に対して、それぞれ
内燃機関の少なくとも一個の部品のところで、その都度
角速度を測定し、内燃機関の具体的なデータからその時
の全慣性モーメントを検出し、これ等の慣性モーメント
を角速度に結び付けて、内燃機関の各全エネルギを検出
する。シリンダ固有のクランク角度範囲でこれ等の全エ
ネルギを比較して、個別シリンダの診断が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、動作特性量、特にシ
リンダ固有の動作特性量を連続測定し、測定結果を評価
し、配分して個別シリンダのトルクまたは出力を測定す
る、内燃機関、特に多気筒内燃機関に対する診断方法に
関する。更に、この発明はシリンダ固有の動作特性量を
連続測定する測定装置と、この測定装置に連結し、個別
シリンダの出力を表す測定結果を評価し、配分して表示
する評価装置とを用いて、内燃機関を診断するのに相応
しい装置にも関する。
【０００２】
【従来の技術】上に述べた様式の方法と装置は公知であ
るが、今日では通常新しいエンジンまたはその部品を作
製したり開発する場合にのみ採用されている。これ等の
公知の装置と方法では、特に個別シリンダの出力または
トルクを測定するのに、個々のシリンダに関してそれぞ
れ独立したガス圧の測定を必要とすると言う状況が不利
である。時間ないしはクランク角度に依存するガス圧変
化はエンジンの対応する構造量と共に調べる出力または
トルクに関連付けることができる。このガス圧測定は構
造ないしは組立に大きな経費を必要とし、既に動作中の
エンジンを周期的に検査あるいは監視するために稀な場
合にしか行われない。何故なら、測定値検出器用に少な
くとも独立した検査穴を設ける必要があり、このことが
全体としてこの種の診断可能性の連続使用を妨げてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、上
に述べた難点を除去し、特に簡単で、コストに見合っ
た、それでいて重要な方法で出力またはトルクに対する
個別シリンダの診断を実行できる、冒頭に述べた様式の
方法と装置を改良することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、冒頭に述
べた様式の診断方法の場合、特定のクランク角度に対し
て、それぞれ、 a) 内燃機関の少なくとも一個の部品のところで、それ
ぞれ回転数または角速度を測定し、 b) 内燃機関の具体的なデータから、振動する物質の影
響を一緒に検出するクランク角度に依存する補足慣性モ
ーメントＩ（α）を形成し、 c) 関係式Ｅgesamt＝Ｅkin ＋Ｅpot により、内燃機関
に蓄えられた各全エネルギを全運動エネルギで近似し、
Ｅkin が関係式Ｅkin ＝Ｉ（α）・ω2/２によって求め
られ、 d) シリンダ固有のクランク角度の範囲でこれ等の全エ
ネルギを比較して、個別シリンダのトルクまたは出力を
測定する、ことによって解決されている。
【０００５】更に、上記の課題は、冒頭に述べた様式の
診断装置の場合、測定装置に内燃機関の回転数または角
速度を連続測定する測定ユニットと、このユニットに連
結し、各測定結果を内燃機関の特定のクランク角度位置
に対応させる付属ユニットとが配設してあり、評価装置
に特定なクランク角度位置に対して各補足慣性モーメン
トＩ（α）を含む記憶ユニットがあり、この評価ユニッ
トに更に内燃機関の各全エネルギを検出する結合ユニッ
トがあり、シリンダ固有のクランク角度範囲内のこれ等
の全エンルギを比較して、個別シリンダのトルクまたは
出力を決定する評価ユニットに比較ユニットが装備して
あることによって解決されている。この場合、Ｉ（α）
は入力され、場合によっては中間記憶されたエンジンデ
ータから手動で突き止められている。
【０００６】
【作用】この発明による内燃機関の個別シリンダを検査
するため、特定なクランク角度位置に対してそれぞれ、
この内燃機関の少なくとも一個の部品のところで、各角
速度を測定し、この内燃機関の具体的なデータから各全
体の慣性モーメントを検出し、これ等の慣性モーメント
を角速度に結び付けて、内燃機関のその時の全エンルギ
を検出する。シリンダ固有のクランク角度範囲でのこれ
等の全エネルギを比較して、個々のシリンダの診断が行
える。
【０００７】
【実施例】Ｉ（α）の上記「記憶ユニット」には、図６
に示すこの発明による装置のブロック回路図により種々
の異なった信号検出ないしは入力能力があり、これによ
って、例えば直列接続された結合ユニット中でＩ（α）
を検出できると言う解決策もある。入力ユニット１を介
して、エンジン固有なエンジンデータ、特にＩ0,ｌ，
ｒ，ｍosあるいはエンジンのスタート時のｐr 測定用の
ｐi(ｎ）の値（詳しくは以下を参照）を入力できる。評
価装置２には、これ等全てのデータからＩ（α）を突き
止め、ここには詳しく図示していない記憶ユニット中に
少なくとも１周期の間、中間記憶される。センサに関し
ては、エンジンの回転数または角速度を連続測定する測
定ユニット３と、このユニット３の各測定結果を配分す
るためのシリンダ識別用ユニット４（例えば、クランプ
検出器または点火電圧信号発生器）がこの発明による方
法のためにのみ必要である。トリガーマーク発生器に
は、図６で記号５が付けてある。油温センサには記号６
が、また水温センサには記号７が付けてある。これ等の
センサは以下に説明する摩擦測定に関連して重要であ
る。排気温度センサには記号８が、また燃料制御器を調
節する距離検出器には記号９が付けてある。これ等のユ
ニットの信号を用いて、調べるエンジンを直接駆動する
平均出力が少なくとも近似的に測定できる。
【０００８】最後に、図６には、潜在動力を測定したり
計算に入れるため必要となるような、エンジンの動作の
別な箇所での各角速度の変化を測定するため可能性のあ
る他のセンサに一般に記号１０が付けてある。
【０００９】次いで、上に述べた全ての測定ユニットな
いしはセンサを評価ユニット２に接続するのに信号処理
用ユニット１１が記入してある。この評価ユニット２に
後続する、例えばテレビ画面、プリンター、データキャ
リヤ、インターフェース等のような出力ユニットに記号
１２が付けてある。
【００１０】従って、この発明は、個別シリンダをトル
クまたは出力に関して検査するため、エンジンのクラン
ク駆動での各動特性に対して重要な回転数または角速度
のみをエンジンのクランクの角度位置に応じて検出し、
クランク角度に関連する各全体の慣性モーメントＩ
（α）をエンジンに貯えられた各全体のエネルギを結び
つけることから出発している。クランク角度を介して決
まる全エネルギのシリンダ固有のクランク角度範囲で
は、この全エネルギを簡単に主に生じる個別シリンダに
付属させることができるので、それに応じた比較によっ
て個別シリンダの特性を測定できる。
【００１１】この場合、エンジンに固有な一定値に関し
ては、全ての回転エンジン部品の慣性モーメント（クラ
ンク軸の回転数で換算されている）、連接棒の比（連接
棒の長さとストローク）およびシリンダ当たりの振動物
質の和のみが既知である必要がある。基本的には、全出
力高速運転（一定の回転数範囲、主として（必ずしも必
要ではないが）エンジンの外部負荷以外）での個別シリ
ンダを検査するためこの発明による方法とその装置を検
討する。特に低回転数範囲で高精度のため、アイドリン
グ運転でのシリンダ間の相違を診断することも容易に行
える。更に、基本的には、エンジンの運転期間中、エン
ジンの機械的な損失モーメントを測定することもでき、
あるは全出力高速運転期間中に個別シリンダの内部トル
クの変化を測定することもできる。
【００１２】原理的には、個別シリンダの有効トルクの
変化は、シリンダの作用によって蓄えられた運動エネル
ギの増加から発生することになる。全体の内燃機関を機
械的に開放された系と見做すと、以下のエネルギ収支が
定まる。
【００１３】 Δ（Ｅkin ＋Ｅpot ）＋Ｗload ＝Ｗi −Ｗf 式１ａ あるいは、アイドリングしているエンジンに対して、 Δ（Ｅkin ＋Ｅpot ）＝Ｗi −Ｗf 式１ｂ ここで、 Ｗi ・・・・・ガス圧の機械的な仕事 Ｗf ・・・・・損失モーメントの機械的な仕事 Ｗload・・・・外に向けて出力される仕事 （アイドリングの場合、Ｗload＝０） Ｅkin ・・・・エンジン内部に蓄えた運動エネルギ これはωとαの関数である。
【００１４】Ｅpot ・・・・エンジン内部に蓄えた位置
エネルギ 弾性的なエンジン部品の回転または伸びによって短時間
エネルギも蓄えられる。
【００１５】この成分はより高い回転数の場合に初めて
ω変化に影響を与える。
【００１６】更に、測地上の高度に起因して振動する物
質に貯えられるエネルギがこれに付属する。
【００１７】これ等の関係は、任意の差角度に対して当
てはまる。内燃機関に対して、Ｗi またはＷf をエンジ
ンのあるサイクルの間にわたって測定し、昇降ストロー
クに関連させるのが普通である。即ち、単一シリンダエ
ンジンに対して、 720°のクランク角度範囲を考える場
合、式１ａまたは１ｂを通常の形に記述できる。つま
り、 ｐe ＝ｐi −ｐf 式１ｃ ここで、 ｐe ・・・・・・有効平均圧力
【００１８】
【外１】 この場合、 ｖh ・・・・・・シリンダの一ストロークの体積 ｐgas ・・・・・シリンダ内部のガス圧の変化 （通常、固有の検査穴に装着した圧力検出器で測定され
る）および、
【００１９】
【外２】 この場合、 Ｍf ・・・・・・フライホィールに作用するエンジン中
の機械的な全ての摩擦損失の回転モーメント α・・・・・・・クランク軸の角度位置 これ等の値はそれぞれ一個のシリンダに対して当てはま
る。しかし、エンジン中に蓄えられた全エネルギは全て
のシリンダに共通に影響を与える。もちろん、これ等の
シリンダは動作過程で種々の状況にある。
【００２０】従って、４サイクル式で４気筒シリンダの
エンジンには、例えばΔα＝ 720/4＝ 180°の間隔で蓄
えたエネルギの差が生じる。この場合、基本的には全て
のシリンダによるが、主に高圧ループの異なった部分に
あるシリダンによって影響される「混合平均圧力」が生
じる。これ等の「混合平均圧力」には記号＊を付ける
（“ｊ”は考えているシリンダの添字である）。
【００２１】
【外３】 ｐi* J ＝ｐe* j ＋ｐf* j 式３ａ エネルギレベルの変化から運転特性量が導ける。この特
性量は一定の仮定の下で正確に（以下を参照）「有効平
均圧力」あるいは、エンジンの摩擦を考慮した場合、一
定のシリンダの「内部平均圧力」に相当する。
【００２２】従来行われた研究では、エネルギレベルの
変化を測定する場合、捩じり振動（Ｅpot ）の影響が無
視でき、その場合、高速回転になって初めて、水晶圧力
検出器で測定される基準値に対する顕著なずれとなるこ
とが示されている。
【００２３】この場合、
【００２４】
【外４】 となる。
【００２５】「エネルギ評価」の測定技術法では、第一
段階でエンジンの慣性モーメントが最も集中した場所、
主としてフライホィールでのωが測定される。更に、好
ましくは固有の評価ユニットによって噴射出力の圧力信
号あるいは点火電圧信号を用いて正に燃焼しているシリ
ンダを検出する。ω波形とクランク角度αとの間の正確
な対応は、主としてトリガーマークで行われる。他の結
果では、測定データから直接算出されたω波形を平滑化
すると有利である。トリガーマークがないと、クランク
軸の角度（α）をω波形に付属させることは、手でもω
波形の相対最小値に合わせることができる。アイドリン
グ運転では、ω波形の相対最小値は必ずＯＴの直ぐ近く
にある。
【００２６】この情報と共に、振動物質の運動エネルギ
を一緒に考慮でき、エネルギレベルの波形を計算でき
る。
【００２７】七つの基本的な差形成方法から、ｐe* j と
対応する、例えば水晶圧力検出器で検出したｐe j との
間の最良の一致を算出できる方法が選択される。
【００２８】回転数の検出は、主にクランクマークとし
て使用される輪歯車の歯によって行われる。角速度はω
＝Δα／Δｔによって与えられる。
【００２９】 ここで、Δα・・・（例えば 108個の歯の場合、3.33
°) Δｔ・・・二つの歯の間の時間差 である。
【００３０】データ検出装置は、この角度ステップ内で
は、例えば１°ＫＷの測定分解能で内挿する。
【００３１】しかし、フライホィールの輪歯車には、何
らかの製造許容誤差があり、時間測定も飛び飛びのステ
ップ（例えば、μsec のステップ）で行われる。従っ
て、通常ω波形には高周波雑音が生じる。
【００３２】図１Ａと図１Ｂには、検出された測定デー
タから直接判るように、例えば通常の方法で検出された
複数のシリンダのガス圧から算出されたω波形に比べ
て、クランク角度αに対するω波形の例が示してある
（図１Ａは回転数 770/minで、図１Ｂは回転数 3740/mi
n である）。例えば、（±５点にわたる）平滑にした平
均値形成によって平滑にした後、非常に改善された波形
が生じる。例えば、同じ方向の第二の平滑化の後に、ω
波形は「エネルギレベル・アルゴリズム」を用いて評価
するために引用される（これに関しては、図２Ａと図２
Ｂを参照、再び図２Ａは回転数 770/minで、図１Ｂは回
転数 3740/min である）。
【００３３】ω波形から、アイドリング運転時に、上部
死点の角度位置を判定できる。実際に試験するエンジン
に対して、ω波形の相対最小値は常時ＯＴの後１°で良
好な状態にある。
【００３４】悪い状態でも、シリンダ３が例えば既に全
出力の約 33 ％で運転され、シリンダ４に負荷が加わ
り、最早直接アイドリング運転できないにも係わらず、
この最小値はＯＴの後の＋１°から＋４°の範囲内にあ
る。この場合、対応する評価装置はアイドリング運転で
もこの方法デＯＴの位置を判定するか、同調させること
ができる。実行する測定では、ＯＴの位置をトリガーマ
ークで検出する。シリンダのＯＴ位置が（上記の方法で
何時でも）判っていれば、エンジンに蓄えた運動エネル
ギを計算できる。この場合、振動運動する物質の計算は
振動運動する物質の影響を計算に入れる角度依存する補
助慣性モーメントを導入して行われる。一般的には、ｎ
気筒昇降ピストンエンジンの場合、 Ｉ(n) ＝Ｉ0 ＋Ｉos(n) ここで、 Ｉ0 ・・・回転するエンジン部品の全ての慣性モーメン
ト ＩOS・・・振動する物質を計算に入れるための仮想的な
慣性モーメント成分 式として、
【００３５】
【外５】 あるいは、シリンダｊに対して式、
【００３６】
【外６】
【００３７】
【外７】 が当てはまる。ここで、
【００３８】
【外８】
【００３９】
【外９】
【００４０】
【外１０】 と
【００４１】
【外１１】 を用いて、
【００４２】
【外１２】
【００４３】
【外１３】
【００４４】
【外１４】
【００４５】
【外１５】 ｎ昇降ピストンエンジンには、全ての振動慣性物質の和
がクランクの各角度位置αj を考慮して働く。
【００４６】
【外１６】 ここで、 mos ・・・シリンダ当たりの振動物質 ｒ・・・・ストロークの半分 ｌ・・・・連接棒の長さ λ＝ｒ/l α＝シリンダｊのクランク角度 図３には、例えばクランク角度αの関数として具体的な
エンジンの上記慣性モーメントＩ（α）の波形が示して
ある。これは回転数に無関係である。
【００４７】エネルギレベルの波形は、
【００４８】
【外１７】 から生じる。
【００４９】図４には、通常の方法で測定したシリンダ
圧力の変化ｐに対する上記エネルギレベルの経過の例が
示してある。つまり、低速回転数（図４のＡ）および高
速回転数（図４のＢ）の場合が再び示してある。個々の
シリンダの役目はエネルギレベルの波形の差から判定で
きる。
【００５０】差をとるのは、この場合、基本的に７種の
異なった方式で行われる。即ち、 １．最大値の判定 1.a) 連続する二つの相対最大値の間の差 1.b) 一つの最大値とその前から 180°KWにあるエネル
ギレベルの値との間の差 1.c) 最大値と 180°KW後にあるエネルギレベルの値と
の間の差 ２．最小値の判定 2.a) 連続する二つの相対最小値の間の差 2.b) 一つの最小値とその前から 180°KWにあるエネル
ギレベルの値との間の差 2.c) 最小値と 180°KW後にあるエネルギレベルの値と
の間の差 ３．上部死点のエネルギレベル値の比較 方法1.a)〜1.c)はかなり不正確な結果と考えられるが、
方法2.a)〜2.c)および３はほぼ同じようにな正確さであ
る。最良の一致は方法2.b)で達成される。
【００５１】前記「混合平均圧力」ｐe* j またはｐi* j
は、次のように表せる。即ち、単一シリンダのトルクの
測定、例えばシリンダ１のトルクを測定する間、４気筒
直列エンジン（点火順序：１，２，３，４）の場合、 圧縮、 シリンダ２ 膨張、 シリンダ１ 排気 シリンダ３および 吸引 シリンダ４ となっている。全ての圧力変化は共通にフライホィール
の回転運動に影響を与えている。
【００５２】この例で測定されたシリンダの圧力変化
は、図５にｐ−Ｖグラフにして示してある。シリンダ１
の全サイクルに対する圧力変化は点線で記入されてい
る。更に、区間Ｓ１からＥ１までは、シリンダ１のガス
圧の変化の開始と終了を意味し、区間Ｓ２からＥ２まで
は、シリンダ２のガス圧の変化の開始と終了を意味し、
Ｓ３からＥ３までは、シリンダ３のガス圧の変化の開始
と終了を、またＳ４からＥ４までは、シリンダ４のガス
圧の変化の開始と終了を意味する。シリンダ１の膨張ス
トロークには記号Ａが付けてあり、シリンダ２の圧縮ス
トロークには記号Ｂが、シリンダ３の排気ストロークに
は記号Ｃが、またシリンダ４の吸引ストロークには記号
Ｄが付けてある。
【００５３】シリンダ１の点線で記入した波形は、シリ
ンダ２，３と４の圧力変化の対応する部分に、チャージ
入換のときの僅かな相違を除いて一致していることが判
る。それ等が完全に一致していれば、ｐi* は定義によ
りｐi に等しい。従って、ここで考えている、エネルギ
レベル法によるこの発明による個別シリンダのトルク測
定の場合、全てのシリンダの圧縮圧力曲線が似ている、
チャージ入換で個々のシリンダの間に大きな相違がな
い、ことを前提にしている。
【００５４】この所謂エネルギレベル法は、更に、エン
ジン始動時に各エンジンサイクルで個々のエンジンの有
効混合平均圧力（ｐe* ）を測定することにもなる。即
ち、 ｐe* J ＝ｐi* j −ｐf* j 式３ａ ここで、ｐi* j はエンジン始動時で負で、チャージ入換
での損失と高圧期間での壁昇温損失から主に構成されて
いる。エンジン摩擦の試験の枠内で、各シリンダｊのｐ
i* j はエンジンのタイプ固有な形でエンジン回転数とエ
ンジン温度の関数として測定できる。この情報を用い
て、潤滑剤の圧力ｐf* j の曲線がエンジン始動時の間、
エンジン固有なものとして測定できる。
【００５５】エネルギレベル法は基本的にｐe* J または
Ｍe* をもたらす。エンジンの始動時には、ｐf* j また
はＭf* j を回転数の関数として測定すれば、次のエンジ
ンの加速で、あるいはアイドリング運転でもｐi* j また
はＭi* j を算出できる。即ち、 Ｍi* j ＝Ｍe* ＋Ｍf* j 式３ｂ この場合、Ｍf の出力依存性が再び無視されている。こ
のことは少なくとも完全に許容できる。Ｍi の助けによ
って、例えば注入した燃料をエンジンの摩擦の影響なし
に判断できる。
【００５６】更に、エネルギレベル法から、シリンダの
圧縮仕事の一部または膨張仕事の一部を表す（例えば、
図４のＡ、振幅Ａ）差も形成できる。燃焼が行われなけ
れば、即ち始動時またはエンジンの加速時に行われない
場合、この量はシリンダの相対圧縮に比べて非常に良好
に利用できる。燃焼している場合でも、振幅Ｂ（図４の
Ａ）を用いて連続的に、一様な圧縮条件が満たされてい
るか否を検査できる。
【００５７】上に述べたことは、基本的には自由走行し
ているエンジンに関する。しかし、式１ａにはＷloadで
負荷を受けているエンジンの場合が既に計算されてい
る。負荷を受けているエンジンに関する測定は、ω曲線
を同じ形で表すことを証明している。シリンダの相対圧
縮率、またはトルクの割合、あるいは出力成分は同じ方
法で負荷を受けているエンジンに対して測定できる。更
に、エンジンの平均出力も、例えば排気ガスの温度か
ら、あるいは燃料レバーの位置から、回転数と、一度エ
ンジンテストの状態で測定した対応するエンジン固有な
特性曲線に関連して近似されるなら、有効な単一シリン
ダトルクまたは有効な単一シリンダ出力が再び絶対的に
与えられる。即ち、
【００５８】
【外１８】 この場合、Ｅkin には当然全ての動力ベルトの運動エネ
ルギを計算に入れる必要がある。
【００５９】蓄積されたポテンシャル・エネルギは、場
合によっては以下のように計算される。即ち、
【００６０】
【外１９】 この時、Ｅpot は（振動物質の測地的な高度による）Ｅ
pot h と（未だ考慮していない弾性的なエンジン部材の
バネ蓄積エネルギ）Ｅpot c との和である。即ち、 Ｅpot ＝Ｅpot h ＋Ｅpot c 式７ 振動物質の測地的高度の成分が影響する場合、ｎ気筒昇
降ピストンエンジンに対して、
【００６１】
【外２０】 ここで、ｈj ＝シリンダｊの振動物質の重心の測地的高
度、がエネルギレベル法で計算される。内燃機関または
全体の駆動ベルトでの回転振動を計算することは、主に
角度依存するエンジンの慣性モーメントを２から有限な
多数（ｎ）の代表的な部分慣性モーメントに分割して行
われる。この場合、各場所ｋで波形ω（ｔ）が測定され
る。（これによって、Ｅkin も変わる）。
【００６２】質量のないと考えられる弾性的な連結部材
のバネ定数は、エネルギレベルを完全に測定するため、
既知である必要がある。
【００６３】減衰を計算する必要はない。何故なら、摩
擦損失に対応する損失を計算でき、蓄積したエネルギの
レベルに最早依存しない。即ち、弾性的とすると、
【００６４】
【外２１】
【００６５】
【外２２】 この発明の方法を検査する内部個別シリンダの回転モー
メントを冒頭に述べた既知の測定に対して、各シリンダ
のシリンダヘッドにガス圧変化用の水晶圧力検出器が装
備してある。ω測定用の角度信号は誘導検出器によって
発生する。こお検出器は輪歯車のヘッドリングの上約２
mm の間隔に組み込まれる。診断する平均圧力を計算で
きるため、測定された圧力変化にはできる限り正確に圧
縮ＯＴの角度位置が対応している。１°のクランク角の
誤差は、この場合、既にｐｉ誤差は既に 10 ％の程度に
なる。それ故、第二の誘導検出器でＯＴ信号またはトリ
ガ信号も検出される。信号はフライホィールに組み付け
た積層板を通過すると生じる。この積層体の調節は長穴
によって可能になる。
【００６６】圧縮ＯＴの正確な位置は、更に容量性ＯＴ
センサによって測定され、その後、積層体が調節され
る。この容量ＯＴセンサの精度は±0.1°のクランク角
より良い。
【００６７】水晶圧力検出器は独立した４個の電荷増幅
器を介して高速データ検出装置に接続している。誘導回
転検出器の圧力信号（± 10 ｖ）もこの装置によって検
出される。
【００６８】発生した測定データはＰＣ（ＡＴ− 386）
で更に処理される。通常の全出力の加速から検出した角
加速度を既知の補助物質をフライホィールに組み込んだ
第二の加速から求めた角加速度と比較すると、
【００６９】
【外２３】 からエンジンＩ0 の慣性モーメントが算出される。即
ち、
【００７０】
【外２４】 ここで、 Ｉ1 ・・・補助質量の既知慣性モーメント Ｍe ・・・全てのシリンダの有効エンジントルク である。
【００７１】統計的な方法の助けにより、この測定の多
数（例えば、５回の）繰り返しから真の慣性モーメント
が 95 ％の確率で存在する領域も与えられる。
【００７２】この場合、上記方法の可能性のある誤差
は、エンジンのトルクが急激な全出力加速でも遅い全出
力加速でも回転数の同じ関数であると仮定されている。
供給圧力に依存する噴射ポンプの制御部材（噴射駆動器
および全出力量の制御部）を機械的に遮断するにも係わ
らず、トルクは遅い加速で恐らく幾分大きい。
【００７３】それ故、以下の過程が選択される。即ち、
慣性モーメントと一致範囲は三個の補助質量を用いて判
定される。結果の値のこの補助質量の値に対する依存性
は遡及直線を介して補助質量の値０に外挿されせる。つ
まり、ここで例として考える全ての回転物質を備えたエ
ンジンの慣性モーメントは、クランク軸の回転数で換算
して、しかもカップリングなしで、 95 ％の確率で 0.2
93 kgm2 と 0.3257kgm2の間にある。平均値は 0.3087 k
gm2である。
【００７４】この平均値はωのシュミレーション計算で
低く過ぎる。即ち、計算したω波形は測定した値よりも
必ずかなり大きい。
【００７５】Ｉ＝ 0.3155 kgm2を用いて、計算したω波
形に対して測定した角加速度の同じ平均角加速が得られ
る。
【００７６】誤差関数をシュミレーションするため、シ
リンダ４のノズルに通ずる噴射導管に分岐を組み込む。
この分岐には第二の噴射ノズルが接続されている。
【００７７】このノズルの開圧力をずらすことによっ
て、噴射量とシリンダ４の個別シリンダの出力を変える
ことができる。
【００７８】
【発明の効果】出力またはトルクに対する上記の判断
は、特にエンジンのシリンダに特別な検査穴等を設ける
ことなく行えるので、ロット生産される大量のエンジン
のルーチン検査も実行できる点にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転数が 770/ 分（Ａ）と 3740/分（Ｂ）での
クランク角度に対する角速度（ω）の測定値を示すグラ
フである。
【図２】回転数が 770/ 分（Ａ）と 3740/分（Ｂ）での
クランク角度に対する角速度（ω）の平滑した測定値を
示すグラフである。
【図３】クランク角度αの関数にした慣性モーメントＩ
（α）のグラフである。
【図４】低速回転数（Ａ）および高速回転数（Ｂ）での
測定した、クランク角度に対する圧力変化ｐとエネルギ
レベルの波形を示すグラフである。
【図５】４個のシリンダの各工程のシリンダ圧力の変化
を示すｐ−Ｖグラフを示す。
【図６】この発明による測定装置のブロック回路図であ
る。
【図７】振動物質の慣性モーメントを計算するための作
図を示す。
【図８】ｎ個の代表的な部分慣性モーメントに角度に依
存するエンジン慣性モーメントを分割して、エンジンの
回転振動を計算する図式を示す。
【符号の説明】
１ 入力ユニット ２ 評価装置 ３ 測定ユニット ４ シリンダ識別ユニット ５ トリガーマーク検出器 ６ 油温センサ ７ 水温センサ ８ 排気温度センサ ９ 距離センサ １０ 角速度センサ １１ 信号処理ユニット
フロントページの続き (72)発明者 ウイルヘルム・クンツフエルト オーストリア国、グラーツ、シユテイフテ イングタールストラーセ、71

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動作特性量、特にシリンダ固有の動作特
    性量を連続測定を行い、測定結果の評価と対応によって
    個別シリンダのトルクあるいは出力を測定する内燃機
    関、特に多気筒内燃機関の診断方法において、特定のク
    ランク角度に対して、それぞれ、 a) 内燃機関の少なくとも一個の部品のところで、それ
    ぞれ回転数または角速度を測定し、 b) 内燃機関の具体的なデータから、振動する物質の影
    響を一緒に検出するクランク角度に依存する補足慣性モ
    ーメントＩ（α）を形成し、 c) 関係式Ｅgesamt＝Ｅkin ＋Ｅpot により、内燃機関
    に蓄えられた各全エネルギを全運動エネルギで近似し、
    Ｅkin は関係式Ｅkin ＝Ｉ（α）・ω2/２によって求め
    られ、 d) シリンダ固有のクランク角度の範囲でこれ等の全エ
    ネルギを比較して、個別シリンダのトルクまたは出力を
    測定する、ことを特徴とする診断方法。
  2. 【請求項２】 クランク軸の端部に配設され、スタータ
    の輪歯車を有するフライホィールを備えた内燃機関に対
    して、ステップ a) での角速度は、フライホィールの輪
    歯車のところで、主として無接触誘導近似測定によって
    測定される請求項１の診断方法。
  3. 【請求項３】 測定した回転数または角速度をそれぞれ
    のクランク角度に付属させることは、クランク軸のトリ
    ガーマークと点火または噴射信号によって行われる請求
    項１または２の診断方法。
  4. 【請求項４】 特異なクランク角度位置、特にＯＴの出
    現は角速度の変化から決定される請求項１または２の診
    断方法。
  5. 【請求項５】 ステップ a) での測定は、自由運転され
    ている内燃機関の全出力上昇で実行される請求項１〜４
    のいずれか１項の診断方法。
  6. 【請求項６】
  7. 【請求項７】 ステップ a) での測定は、自由運転され
    ている内燃機関の始動時に行われる及び／又はその場合
    シリンダ固有なエンジン摩擦が、主にエンジンのタイプ
    に対して検査状態で一度だけ定まるガス圧の変化でのエ
    ンジン特有な損失を考慮して定まる請求項１〜４のいず
    れか１項の診断方法。
  8. 【請求項８】 加算して少なくとも近似的に内部エンジ
    ントルクに相当する個別シリンダのトルクが測定される
    請求項５または６の診断方法。
  9. 【請求項９】 測定が負荷を受けている内燃機関で実行
    され、更に平均エンジン出力が個別シリンダのトルクの
    絶対値を決定するために測定される請求項１〜８のいず
    れか１項の診断方法。
  10. 【請求項１０】 回転数または角速度の測定値は、他の
    処理の前に、特に時間的な経過で平均化して、処理され
    る請求項１〜９のいずれか１項の診断方法。
  11. 【請求項１１】 特定のクランク角度位置が１°の間隔
    で使用される請求項１〜１０のいずれか１項の診断方
    法。
  12. 【請求項１２】 ステップ c) で蓄えた全エネルギは、
    Ｅgesamt＝Ｅkin ＋Ｅpot として定まり、Ｅpot ではエ
    ンジンの回転速度の特性が弾性的なエンジン部材でのバ
    ネ付勢エネルギ及び／又は振動する物質の測地的な高度
    として計算される請求項１〜１１のいずれか１項の診断
    方法。
  13. 【請求項１３】 蓄えたエネルギの変化から、相対圧縮
    の運転特性量を突き止め、ステップ d) で比較して計算
    される請求項１〜１２のいずれか１項の診断方法。
  14. 【請求項１４】 シリンダ固有の運転特性量を連続測定
    する測定装置と、この装置に接続し、個別シリンダの出
    力を表す測定結果を評価し、対応させて表示する評価装
    置とを備えた内燃機関の診断装置において、前記測定装
    置には、内燃機関の回転数または角速度を連続測定する
    測定ユニットと、このユニットに連結し、各測定結果を
    内燃機関の特定のクランク角度位置に対応させる付属ユ
    ニットとが配設してあり、前記評価装置には特定なクラ
    ンク角度位置に対して各補足慣性モーメントＩ（α）を
    含む記憶ユニットがあり、この評価ユニットには更に内
    燃機関の各全エネルギを検出する結合ユニットがあり、
    シリンダ固有のクランク角度範囲内のこれ等の全エンル
    ギを比較して、個別シリンダのトルクまたは出力を決定
    する評価ユニットには比較ユニットが装備してあること
    を特徴とする診断装置。
  15. 【請求項１５】 クランク軸の端部に配設され、スター
    ター輪歯車を有するフライホィールを備えた内燃機関に
    対する装置であり、測定すべき内燃機関のフライホィー
    ルの輪歯車の領域に、歯と協働する角速度センサ、主と
    して無接触で動作し、誘導性近接センサが配設してあ
    り、測定ユニットに接続されている請求項１４の装置。
  16. 【請求項１６】 更に、ＯＴセンサがライホィールに装
    備してあり、付属ユニットに接続されている請求項１５
    の装置。
  17. 【請求項１７】 測定ユニットまたは付属ユニットと評
    価ユニットとの間には、測定信号に対する演算処理ユニ
    ットが接続してある請求項１４〜１６のいずれか１項の
    装置。
  18. 【請求項１８】 検査すべき内燃機関は主にその都度既
    知の負荷を与える負荷装置に接続されている請求項１４
    〜１７のいずれか１項の装置。
  19. 【請求項１９】 個々のシリンダの相対圧縮率を測定す
    る独立装置が内燃機関に装備してあり、評価ユニットに
    接続されている請求項１４〜１８のいずれか１項の装
    置。
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