JPH0676904B2 - 燃料噴射量測定装置 - 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って行なう場合、例えばディ
ーゼルエンジンや電子制御燃料噴射制御を行なうガソリ
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、代表的なものとして、ピストンの
変位量に基づいて測定するピストン式、一定容積の容器
の圧力変化に基づいて測定する圧力式、あるいは一定時
間内の燃料噴射量に基づいて測定する蓄積式のものなど
が知られていた。

しかし、こうした燃料噴射量測定装置は、高精度、高応
答性及び広測定範囲の個々については一長一短あるもの
の、三者を共に満足するものではなかった。こうした問
題は、その他の種々の燃料噴射量測定装置にあっても大
同小異であった。

そこで、これらの問題を解決するものとして、燃料噴射
装置の噴射側に接続された燃料噴射室と所定の圧力に保
たれた背圧室とをダイヤフラムを介して接続し、前記ダ
イヤフラムの変位量を検出して燃料噴射量を測定する燃
料噴射量測定装置（特願昭60−281426号公報）が提案さ
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のこうした燃料噴射量測定装置で
は、回転速度に応じて噴射進角を調整する燃料噴射装置
による燃料噴射量を測定すると、燃料噴射後の圧力波等
の影響によりダイヤフラムの変位にオーバシュートやア
ンダシュートを生じる不安定領域が、噴射進角の変化に
より移動する。

従って、ダイヤフラムの変位量を検出するタイミングを
回転速度と無関係に一定とすると、回転速度の増減での
噴射進角の変化による上記不安定領域が移動し、上記不
安定領域においてダイヤフラムの変位量を検出してしま
い、正確な測定を行なえないという問題があった。ま
た、ダイヤフラムの変位量を検出するタイミングを、測
定者が回転速度に応じて選択・設定することは、極めて
煩雑な操作であり、また、熟練を必要とした。更に、回
転速度を急速に変化させながら噴射量を測定しようとす
ると、時間の経過と共に検出タイミングを変更する操作
を行なわなければならず、該操作が時間的に困難なた
め、正確な測定を行なうことができないという問題があ
った。

そこで、本発明は上記問題点を解決し、回転速度に応じ
てダイヤフラム変位量の検出タイミングを求め、最適な
検出タイミングでダイヤフラム変位量を検出して燃料噴
射量を測定す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、次の構成をとった。即ち、第１図に例
示する如く、 内燃機関の回転速度に応じて燃料噴射の回転角位置を調
整する燃料噴射装置M1に対する燃料噴射量測定装置であ
って、上記燃料噴射装置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、上記両
室の境界壁を構成するダイヤフラムM4と、該ダイヤフラ
ムM4の変位量を検出して燃料噴射量を演算する燃料噴射
量演算手段M5と、を備えた燃料噴射量測定装置におい
て、 前記内燃機関又は仮想の内燃機関の回転基準位置及び回
転速度を検出する回転検出手段M6を有し、 前記燃料噴射量演算手段M5が前記燃料噴射装置M1で用い
られる回転速度と噴射の回転角位置との関係に基づき、
前記回転速度に応じて噴射の回転角位置を求め、更に該
回転角位置と所定関係にある角度を求め、前記回転検出
手段M6により検出された前記回転基準位置から前記所定
関係にある角度回転後に、前記ダイヤフラムM4の変位量
を検出する検出時期制御部M7を備えた、 ことを特徴とする燃料噴射量測定装置の構成がそれであ
る。

ここで、上記仮想の内燃機関とは、例えば、電動モー
タ、あるいは所定周期の信号を発生するものをいう。

［作用］ 上記構成を有する本発明の燃料噴射量測定装置は、回転
検出手段M6が内燃機関又は仮想の内燃機関の回転基準位
置及び回転速度を検出し、燃料噴射量演算手段M5の検出
時期制御部M7が燃料噴射装置M1で用いられる回転速度と
噴射の回転角位置との関係に基づき、前記回転速度に応
じて噴射の回転角位置を求め、更に該回転角位置と所定
関係にある角度を求め、前記回転検出手段M6により検出
された前記回転基準位置から前記所定関係にある角度回
転後に、ダイヤフラムM4を介して所定の圧力に保たれた
背圧室M3の背圧を受けた燃料噴射室２に噴射された燃料
によるダイヤフラムM4の変位量を検出し、燃料噴射量演
算手段M5が該検出結果から燃料噴射量を演算する。

従って、燃料噴射装置M1による燃料噴射終了後の圧力波
等により、ダイヤフラムM4が不安定な変位をする領域で
ダイヤフラムM4の変位量を検出することがなく、正確な
燃料噴射量を測定することができる。

［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、噴射された燃料が吐出される燃料吐出
部３、燃料噴射量の測定制御を行なう計測制御部５、及
び燃料吐出部３の吐出弁7,8,9,10とドレイン排出弁12と
の開閉を行なうバルブドライブユニット14を中心に構成
されている。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気筒ディ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ィーゼルエンジンに替えてモ
ータ15がそのドライブシャフト17に結合されている。ド
ライブシャフト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
れた電磁式ピックアップコイル18b,19b,20bと共に、各
々回転速度センサ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ィー
ドポンプによって燃料タンク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ャ
によっ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22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38を備え、側壁の一部がステンレス薄膜の隔壁39を
なしている。一方、背圧室37も２つのポート40,41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36,背圧室37を伝播通路3
4,35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37は、背圧室37に設けられたポート40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。従って、ダイヤフラム31の変位によっ
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の十分なデッドボリュームとによって背圧室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、誤って過大な圧力が加わった場合を考慮
して、背圧室37の今ひとつのポート41には作動圧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に対向する
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31と同心円状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5
5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。

燃料噴射によって燃料噴射室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57に排出される。この一定差圧は定圧力配管45と
吐出容器57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を介して容器内のデリバリパイプ60に連通してお
り、デリバリパイプ60には４個の吐出弁7,8,9,10が設け
られているので、この吐出弁7,8,9,10を開弁することに
より、燃料の吐出が行なわれる。この吐出弁7,8,9,10は
各々開口面積が異なる。吐出された燃料は吐出容器57の
底部に貯溜されるが、貯溜量が所定量以上となると、オ
ーバフロースイッチ62が作動してこれを検出し、バルブ
ドライブユニット14によりドレインバルブ12が開弁され
て燃料はドレイン通路63を介してリザーバタンク64に排
出される。尚、吐出容器57には容器内の圧力を検出する
圧力ゲージ65と安定弁66とが、ドレイン通路63には手動
バルブ68が、各々設けられている。

燃料噴射ポンプVEにより圧送される燃料は、以上説明し
たように、燃料容積検出部１の燃料噴射室36に送り込ま
れて、一旦燃料噴射室36の容積を変化させ、その後、燃
料吐出部３の吐出弁7,8,9,10を開くことにより、吐出容
器57内に吐出されるが、燃料噴射ポンプVEの作動に同期
して行なわれる燃料噴射室36の容積変化の検出や上述し
た吐出弁7,8,9,10の開弁制御等は、計測制御部５及びこ
れが駆動するドライブユニット14によって行なわれる。

計測制御部５は、既述した回転速度センサ18,気筒判別
センサ19,TDCセンサ20や伝送部55からの信号を入力し、
ドライブユニット14を介して吐出弁7,8,9,10を所定のタ
イミングで開弁制御すると共に、燃料噴射ポンプ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
ディスプレイ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
コンピュ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ット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OP1,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の接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R2,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31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51,52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４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A
gによって補償すると、（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C1,
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４−20mA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,ROM72,RAM73,タイミング
演算器74,瞬時値演算器75を中心に論理演算回路として
構成されている。CPU71は、バス76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,吐出
弁制御出力ポート81が、更には入出力を共に行なうもの
としては、CRTディスプレイ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。CPU71は、予めROM72に格納されたプログラムに従っ
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、既述した回転速
度センサ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、CPU71はパルス入力ポート77を介し
て、燃料噴射ポンプVEの回転速度Ｎやどの気筒が燃料噴
射タイミングにあるかといった気筒判別信号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った
タイミングTDC等を読み取ることができる。

RAM73には、予め燃料噴射ポンプVEの第５図に示す回転
速度Ｎと回転速度Ｎに応じて変わる燃料噴射の回転角位
置、即ち噴射進角θとの関係を表わすグラフが書き込ま
れている。この関係はある回転速度Naがより大きいある
回転速度Nbとなると、噴射進角θａもより大きい噴射進
角θｂとなるというものである。更に、第６図はクラン
ク角度とダイヤフラム変位量との関係を示すグラフであ
るが、この第６図に示すように、燃料噴射開始直前にダ
イヤフラム31の変位量の零点を読取るタイミングを決め
る時間幅tb、I/V変換器85から送出されるダイヤフラム3
1の変位量に対応した電圧信号の不安定領域の時間幅t
f、該電圧信号をA/D変換するのに要する時間Te、燃料を
噴射している期間に対応したクランク角度幅θｃが各々
予め実測されて、予めRAM73の所定番地に書き込まれて
いる。尚、上記クランク角度幅θｃは実際には一定では
ないがその変化幅は噴射進角の変化量に対して小さいの
で一定値として設定しても問題はない。また、実際のデ
ィーゼルエンジンでは上死点TDC前に燃料噴射が開始さ
れるが、測定上においては上死点TDC後に燃料噴射を行
ない、燃料噴射量を測定してもよいので、本実施例では
上死点TDCを回転基準位置として各制御を行なってい
る。

また、タイミング演算器74には、上死点TDCから零点読
取タイミングまでの時間幅to,上死点TDCから噴射後読取
タイミングまでの時間幅tm,上死点TDCから燃料吐出タイ
ミングまでの時間幅tdに各々対応した零点読取クランク
角度θo,噴射後読取クランク角度θm,燃料吐出クランク
角度θｄを算出する下記算出式が格納されている。

θｏ＝θ−td・ω …（１） θｍ＝θ＋θｃ＋tf・ω …（２） θｄ＝θｍ＋te・ω …（３） ここでωは後述する瞬時値演算器75で算出される燃料噴
射ポンプVEの回転角速度である。

このように零点読取クランク角度θｏは燃料噴射が行な
われる直前の角度であり、吐出弁7,8,9,10から燃料が吐
出された後の燃料噴射室36内の圧力波が十分に減衰した
角度でもある。また、噴射後読取クランク角度θｍは燃
料噴射により生じた圧力波が十分に減衰した角度となっ
ている。更に、燃料吐出クランク角度θｄは後述するダ
イヤフラム31の変位量測定完了直後の角度となってい
る。従って、吐出弁7,8,9,10による燃料吐出が次回の噴
射開始までに余裕をもって行なえる。

更に、瞬時値演算器75は回転速度センサ18により検出さ
れた燃料噴射ポンプVEの回転速度Ｎに応じたパルス信号
に基づいて回転角速度ωを検出する。

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85
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）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ュ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Sw
n等を出力するのに供される。また、吐出弁制御出力ポ
ート81は、バルブドライブユニット14内の４つの駆動回
路87,88,89,90に接続されており、CPU71は吐出弁制御出
力ポート81を介して制御信号を出力することにより、駆
動回路87,88,89,90に各々接続された吐出弁7,8,9,10を
開弁制御することができる。

尚、バルブドライブユニット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
内蔵されており、２入力NANDゲート92の一方の入力がオ
ーバフロースイッチ62に、他方の入力が手動操作スイッ
チ96に各々接続されている。従って、吐出容器３内の燃
料が増えてオーバフロースイッチ62がオンとなるか手動
操作スイッチ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７図のフローチャ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ップ100より処理を開始
する。まず、ステップ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を行なう。

続くステップ110では、吐出弁7,8,9,10の開弁時間Ｔと
吐出燃料量Qoutとを関係づける比例定数Ａ、伝送部55の
出力電圧である容積信号Ｖと燃料噴射室36内の燃料量と
を関係づける比例定数ｋ、燃料噴射前の零点における容
積信号Voの許容範囲を示す下限定数Vl,Vh（Vl＜Vh）及
び燃料噴射室36内に噴射された燃料噴射量が吐出すべき
量以上であるか否かを判定する基準量Qs等をキーボード
パネル83を用いて設定する。

ステップ115では、燃料の噴射回数を示す変数ｎを零に
戻す作業をする。これは、処理がステップ100の初期設
定から実行される場合及び燃料噴射室36内の燃料を吐出
後に計測を継続して実行する場合には、必ず実行されな
ければならない。次に、ステップ120では、モータ15が
起動されて計測が開始されると、回転速度センサ18によ
り検出された回転速度Ｎに応じた噴射進角θを、RAM73
に記憶された第５図の回転速度Ｎと噴射進角θとの関係
を示すグラフから読み取る。続いて、ステップ125で
は、上記回転速度Ｎから瞬時値演算器75により回転角速
度ωを算出及び該回転角速度ωと読み取った噴射進角θ
とに応じてタイミング演算器74に格納された上記
（１），（２），（３）式により零点読取クランク角度
θo,噴射後読取クランク角度θm,燃料吐出クランク角度
θｄを算出する処理が行なわれ、次回の上死点TDC送出
時にCPU71のレジスタに格納される。

続くステップ130では、現時点のクランク角度θｘが、
上記零点読取クランク角度θｏとなったか否かが判定さ
れ、クランク角度θｘが零点読取クランク角度θｏとな
るとステップ135へ進む。この現時点のクランク角度θ
ｘはTDCセンサ20による上死点TDC信号送出時からの回転
速度センサ18によるパルス数を計数して求めている。

このステップ135では、零点読取クランク角度θｏにお
いて零点の容積信号Voの読み取りが行なわれる。これ
は、燃料噴射直前におけるダイヤフラム31の変位量を燃
料噴射測定用の零点とし、計測系の各種のドリフトによ
る測定誤差を除くために行なわれる。この零点における
容積信号Voの読み取りを終えると、処理はステップ140
に進む。ステップ140では、容積信号Ｖと燃料噴射室36
内の燃料量とを関係づける比例定数ｋを用いて、零点の
容積信号Voに基づく燃料噴射室36内の燃料量F₀（＝ｋ×
V₀）を算出する。ここで、ダイヤフラム31の変位量が容
積信号Ｖに基づいて算出され、この容積信号Ｖと燃料噴
射室36内の燃料量Ｆとが比例関係にあることについて説
明する。

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
て読みこまれるが、伝送部55より入力される信号は、記
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C1,C2に関して、（C1−C2）／（C1＋C2）に
比例したものである。この容積C1,C2は、電極51,52の面
積をＡ、ダイヤフラム室33内の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×A/（do−Δｄ） …（４） C2＝ε×A/（do＋Δｄ） …（５） となる。従って、式（４），（５）より、 Δd/do＝（C1−C2）／（C1＋C2） …（６） を得る。距離doは定数なので、式（６）より伝送部55の
出力信号である容積信号Ｖはダイヤフラム31の変位量Δ
ｄに対応していることがわかる。

また、本実施例では、ダイヤフラム31の変位量Δｄと燃
料噴射室36内の燃料量Ｆとの間には、第８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、Ｆ＝k1×△ｄ（k1は係数）として表わさ
れ、更に、ダイヤフラム31の変位量△ｄは容積信号Ｖに
対応しているので、結果として、燃料量Ｆは、Ｆ＝ｋ×
Ｖとして表わされることになる。

ステップ140に続くステップ150ないし160では、ステッ
プ130で読み取られた零点における容積信号Voが零点と
しての許容範囲内か否かが判定される。許容範囲外であ
れば、吐出弁7,8,9,10の開弁時間Ｔと吐出燃料量Qoutと
を関係づける比例定数Ａを補正するべく以下の処理が実
行される。

ａ）まず、ステップ150で、容積信号Voが下限定数Vl未
満と判定されると、処理はステップ170ないし180に進
み、次のように比例定数Ａの補正が行なわれる。即ち、 α＝ｋ×（Vl−Vo）/T（ステップ170） このαを用いて、 Ａ＝Ａ＋α（ステップ180） とされる。これは、零点における容積信号Voが下限定数
Vl未満であることより、比例定数Ａを大きな値に補正し
ている。この比例定数Ａは後のステップにおいて使用さ
れる。また、この時の吐出弁7,8,9,10の開弁時間Ｔは、
ステップ110において設定した比例定数A,k及び基準量Qs
によって理論上又は実験的に定まるディフォルト値とす
る。

ｂ）次に、ステップ160で、容積信号Voが上限定数Vh以
上と判断されると、処理はステップ190ないし200に進
み、次のように比例定数Ａの補正が行なわれる。即ち、 α＝ｋ×（Vo−Vh）/T（ステップ190） このαを用いて Ａ＝Ａ−α（ステップ200） とされる。これは、零点における容積信号Voが上限定数
Vh以上であることより、比例定数Ａを小さな値に補正し
ている。

以上の如く、容積信号Voが下限定数Vl未満の時はａ）で
説明した処理（ステップ170ないし180）を、又、容積信
号Voが上限定数Vh以上の時はｂ）で説明した処理（ステ
ップ190ないし200）を実行し、あるいは、容積信号Voが
零点における許容範囲内にあるとき、つまり、Vl≦Vo≦
Vhを満足する時は比例定数Ａの値はその値を維持して次
のステップ210に進む。ステップ210以降では、噴射燃料
量の計測と燃料の吐出とが行なわれる。

まず、ステップ210では、燃料の噴射回数を示す定数ｎ
がインクリメントされる。次に、ステップ215では、回
転速度センサ18とTDCセンサ20とにより検出される上死
点TDCからの現時点のクランク角度θｘがステップ125の
処理により算出された噴射後読取クランク角度θｍとな
ったか否かを判定する。現時点のクランク角度θｘが噴
射後読取クランク角度θｍとなるとステップ220へ進
む。ステップ220では、噴射後読取クランク角度θｍで
燃料噴射後の容積信号Vnが読み取られる。このｎ回目の
燃料噴射における容積信号Vnは、前述したように、燃料
噴射室36内のダイヤフラム31の変位量を表わしている。
容積信号Vnが読み取られると、処理は、ステップ230に
進み、ステップ140と同様に、比例定数ｋを用いて、ｎ
回目の燃料噴射後における容積信号Vnに基づく燃料噴射
室36内の燃料量Fn（＝ｋ×Vn）を算出する。

ステップ240では、こうして求められたｎ回目の燃料噴
射後の燃料量Fnと前回の燃料量Fn−１（燃料噴射が１回
だけの時は、前回の燃料量はFo、つまり、零点における
燃料量となる。）との相対差により、ｎ回目の燃料噴射
量Qn（＝Fn−Fn−１）を求める。ステップ250では、こ
のｎ回目の燃料噴射量QnをCRTディスプレイ70上に表示
するべく出力している。

次に、ステップ260では、前記ステップ240で求められた
燃料噴射量Qnを用いて、ｎ回の燃料噴射による総噴射量
Qoutを算出している。即ち、総噴射量は、 として表わされる。

ステップ270では、こうして求められた総噴射量Qout
が、予め定められた基準量Qs以上か否かが判定される。
ここでの処理は、基準量Qsが総噴射量Qout以上であれ
ば、燃料噴射室36内の燃料は吐出しないで、更に、ステ
ップ210ないし260の処理を繰り返して、総噴射量Qoutが
基準量Qs以上になった時に初めて次のステップ275に進
むことを意味している。

ステップ275では、回転速度センサ18とTDCセンサ20とに
より検出される上死点TDCからの現時点のクランク角度
θｘがステップ125の処理により算出された燃料吐出ク
ランク角度θｄとなったか否かを判定する。現時点のク
ランク角度θｘが燃料吐出クランク角度θｄとなるとス
テップ280へ進む。ステップ280では、基準量Qs以上にな
った総噴射量Qoutを放出するために、吐出弁7,8,9,10の
開弁時間Ｔを比例定数Ａを用いて算出している。即ち、
吐出弁7,8,9,10の開弁時間Ｔは、 Ｔ＝Qout/A として算出される。

次に、ステップ290では、こうして求められた開弁時間
Ｔの間、吐出弁7,8,9,10を開弁して、燃料噴射室36内の
燃料を総噴射量Qoutだけ燃料吐出部３に吐出することに
なる。ここでステップ280ないし290の処理について詳述
する。

吐出弁7,8,9,10の開弁時間Ｔと放出すべき総噴射量Qout
との比例定数Ａは、零点における容積信号Voの値により
補正されている。これは、容積信号Voが下限定数Vl未満
であれば（ステップ150）、比例定数Ａの値を大きい値
に補正し（ステップ170ないし180）、吐出弁7,8,9,10の
開弁時間Ｔ（＝Qout/A）を短くして、吐出量を総噴射量
Qoutより少なくすることを意味している。これにより、
燃料噴射後の燃料噴射室36内の燃料量、換言すれば、次
の燃料噴射前の燃料噴射室36内の燃料量は前回の燃料量
より大きくされ零点の容積信号Voも高い値に修正され
る。また、容積信号Voが上限定数Vh以上であれば（ステ
ップ160）、比例定数Ａの値を小さい値に補正し（ステ
ップ190ないし200）、吐出弁7,8,9,10の開弁時間Ｔ（＝
Qout/A）を長くして、吐出量を総噴射量Qoutより大きく
することを意味している。これにより、燃料吐出後の燃
料噴射室36内の燃料量、換言すれば、次の燃料噴射前の
燃料噴射室36内の燃料量は前回の燃料量より小さくされ
零点の容積信号Voも低い値に修正される。従って、この
ステップ120ないし290の燃料噴射量計測処理を繰り返し
実行すると、零点における容積信号Voは下限定数Vl以
上、かつ、上限定数Vh以下を維持することになる。これ
を具体的に表わしたのが第９図のグラフである。この第
９図に例示したように、燃料噴射前の零点における容積
信号Voが予め設定された許容範囲（下限定数Vl以上、上
限定数Vh以下。）からズレていても燃料吐出量が調整さ
れるので、次第に零点の容積信号Voは許容範囲内の値と
なってゆく。また、第10図は、燃料噴射室36と燃料吐出
部３との圧力差がP1,P2及びP3である時の吐出弁7,8,9,1
0の開弁時間と吐出量との比例関係を表わしている。こ
れにより、所定圧力差においては、吐出量は吐出弁7,8,
9,10の開弁時間によることがわかる。

尚、ステップ290に続くステップ300では、115ないし290
の計測処理を継続するか否かが判断されている。判断が
「YES」の場合は、処理はステップ115に戻り、再度噴射
燃料量が計算されることになり、判断が「NO」の場合
は、処理はENDに抜けて本ルーチンを終了することにな
る。本実施例では上記ステップ130,135,215,220の処理
により検出時期制御部を構成する。

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、回転速度Ｎに応じた噴射進角θに基づいて
（ステップ120）、上死点TDCからの零点読取クランク角
度θo,噴射後読取クランク角度θm,燃料吐出クランク角
度θｄを各々算出する（ステップ125）。該算出後、現
時点のクランク角度θｘが零点読取クランク角度θｏと
なったときに（ステップ130）、燃料噴射直前の零点の
容積信号Voを読み取り（ステップ135）、現時点のクラ
ンク角度θｘが噴射後読取クランク角度θｍとなったと
きには（ステップ215）、燃料噴射後の容積信号Vnを読
み取り（ステップ220）、噴射量θｎを算出する（ステ
ップ250）。更に、総噴射量Qoutが基準量Qsを上回り
（ステップ270）、現時点のクランク角度θｘが燃料吐
出クランク角度θｄとなったときに（ステップ275）、
燃料を吐出する（ステップ290）。

従って、零点の容積信号Vo及び燃料噴射後の容積信号Vn
の読み取り時に、第６図に示すごとく、燃料噴射終了後
の圧力波の影響や燃料吐出後の圧力波の影響を受けるこ
となく、正確な各容積信号Vo,Vnを読み取ることができ
る。また、燃料噴射量測定終了直後の燃料吐出クランク
角度θｄとなったときに燃料を吐出するので、該吐出に
よる圧力波等の影響を受けることなく、次回の零点の容
積信号V₀を読み取ることができる。

このように、噴射進角θの移動による不安定領域におい
て、各容積信号Vo,Vnを読み取ることなく、容易に正確
な各容積信号Vo,Vnを読み取ることができる。また、回
転速度Ｎを急速に変化させながら、噴射量Qnを測定する
ことも容易に行なうことができる。

更に、燃料噴射室36内に燃料噴射を行ない、燃料噴射量
をダイヤフラム31の変位量相対差として検出する（ステ
ップ240 Qn＝Fn−Fn−１）ことから、広い測定範囲
（例えば０〜100mm³/ストローク）に亘って、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。しかも燃料噴射が終了すると直ちに燃料噴射量を
測定し、かつ測定後直ちに背圧室37と吐出室57との一定
差圧を利用し吐出弁7,8,9,10の開弁時間を補正しつつ燃
料を吐出するので、吐出後の零点における容積信号Voは
許容範囲内（Vl＜Vo＜Vh）に制御されることになる。こ
れにより燃料噴射量と吐出量とは一致するようになり、
燃料噴射室36の容積は燃料噴射量の測定後、すみやかに
燃料噴射前の容積に回復し正確な燃料噴射量の測定を連
続して行なうことができ、ディ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
可能となった。

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
構成をとった。従って、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、
誤って燃料噴射室36内が過大な圧力となっても隔壁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
いったことがなく、測定精度を劣化させることもない。

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共に、燃料噴射終了後
の圧力波等によるダイヤフラムの不安定な変位を測定す
ることなく、燃料噴射装置の回転速度に応じた正確な燃
料噴射量を容易に測定できるという効果を奏する。ま
た、燃料噴射量測定終了直後に燃料を吐出することによ
り、吐出後の圧力波等によるダイヤフラムの不安定な変
位を測定することなく、正確なダイヤフラムの零点変位
量を検出することができるという効果を奏する。従っ
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ブロック図、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図は本実施例における電気系
統を示すブロック図、第５図は回転速度と噴射進角との
関係を示すグラフ、第６図はクランク角度とダイヤフラ
ム変位量との関係を示すグラフ、第７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ャ
ート、第８図はダイヤフラムの変位量△ｄと燃料噴射室
内の燃料量との関係を示すグラフ、第９図は本実施例に
おける燃料噴射量と燃料吐出量の関係を示すグラフ、第
10図は吐出弁の開弁時間と燃料吐出量との関係を示すグ
ラフ、である。 １……燃料容積検出部、３……燃料吐出部 ５……計測制御部 7,8,9,10……吐出弁 12……ドレインバルブ 14……バルブドライブユニット 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 36……燃料噴射室、37……背圧室 39,43……隔壁、51,52……電極 55……伝送部、59……定差減圧弁 70……CRTディスプレイ 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高村 昭生 東京都大田区矢口１丁目27番４号 株式会 社小野測器技術センター内 (72)発明者 大森 幸光 東京都大田区矢口１丁目27番４号 株式会 社小野測器技術センター内 (56)参考文献 特開 昭62−138725（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−131723（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の回転速度に応じて燃料噴射の回
   転角位置を調整する燃料噴射装置に対する燃料噴射量測
   定装置であって、上記燃料噴射装置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、上
   記両室の境界壁を構成するダイヤフラムと、該ダイヤフ
   ラムの変位量を検出して燃料噴射量を演算する燃料噴射
   量演算手段と、を備えた燃料噴射量測定装置において、 前記内燃機関又は仮想の内燃機関の回転基準位置及び回
   転速度を検出する回転検出手段を有し、 前記燃料噴射量演算手段が前記燃料噴射装置で用いられ
   る回転速度と噴射の回転角位置との関係に基づき、前記
   回転速度に応じて噴射の回転角位置を求め、更に該回転
   角位置と所定関係にある角度を求め、前記回転検出手段
   により検出された前記回転基準位置から前記所定関係に
   ある角度回転後に、前記ダイヤフラムの変位量を検出す
   る検出時期制御部を備えた、 ことを特徴とする燃料噴射量測定装置。
2. 【請求項２】前記所定関係が、前記噴射の回転角位置か
   ら所定角度回転し、更に所定時間回転した回転位置関係
   である特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射量測定装
   置。
3. 【請求項３】前記燃料噴射量を演算する基準となる前記
   ダイヤフラムの零点変位量を検出する零点検出位置が、
   前記噴射の回転角位置から所定時間回転する前の回転位
   置である特許請求の範囲第１項及び第２項記載の燃料噴
   射量測定装置。