JPH08128877A

JPH08128877A - エンジン計測装置

Info

Publication number: JPH08128877A
Application number: JP26678394A
Authority: JP
Inventors: Akinobu Moriyama; 明信森山; Kesao Sugano; 今朝雄菅野; Kouta Tsubomitsu; 鋼太坪光; Shigefumi Yasuhara; 成史安原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジンが組み立てられた状態で、排気量や圧
縮比といったエンジンの実際の各諸元を、短時間で容易
に計測できるエンジン計測装置を提供する。【構成】エンジンが組み立てられた状態で、燃焼室の容
積を測定する容積測定手段（１０、１１、１７など）
と、クランク角度を測定する回転角度測定手段７ｂと、
上記両手段の測定結果から、吸排気バルブが閉じている
クランク角度の範囲における複数の異なった回転角度で
計測した燃焼室容積の複数の計測値を用いて、エンジン
の排気量や圧縮比を求める演算手段（１９など）とを備
え、かつ、上記容積測定手段は、ヘルムホルツ共鳴器を
利用した音響式測定手段であって、点火プラグ孔を介し
て装着する音響式検出体と、該検出体内の温度とエンジ
ン内の温度とを測定する温度測定手段２４ａ、２４ｂ
と、燃焼室と大気とを連通する空気導入管と、該空気導
入管を開閉する電磁弁３０ａと、を備えた構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンが組み立て
られた状態で、その排気量や圧縮比といった諸元を計測
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジン計測装置としては、例え
ば特開昭６０−７６６２３号公報に記載されたものがあ
る。この装置は、ヘルムホルツ共鳴器を利用した音響式
の容積測定装置を用いて、エンジンを組み付けた状態
で、ピストンが上死点位置にある場合の燃焼室の容積
（狭義の燃焼室容積）を測定するものである。他のエン
ジン計測装置としては、小野測器株式会社の圧縮比計Ｖ
Ｍ−７１００が市販されている。これは、音圧を計測す
ることによって容積を測定する音響式の容積測定装置を
用いて、ピストンが上死点位置にある場合の燃焼室の容
積を測定し、この測定値と予め設定されている行程容積
とを用いて気筒毎の圧縮比を測定するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとき従来のエ
ンジン計測装置においては、エンジンが組み立てられた
状態で、ピストンが上死点位置にある場合の燃焼室の容
積、すなわち狭義の燃焼室容積を測定することはできる
が、ピストンが下死点位置にある場合の燃焼室容積を測
定することは出来なかったので、実際の排気量を求める
ことができず、また下死点における燃焼室容積を用いて
演算する実圧縮比を求めることもできなかった。上記の
ごとく下死点における燃焼室容積が測定できない理由は
次のとおりである。すなわち、音響式の計測装置を用い
る場合には、測定対象が密閉容器であることが必要とさ
れるが、エンジンの燃焼室には吸気バルブと排気バルブ
（以下、吸排気バルブと略記する）とが設けられてお
り、それらの両方が閉じて燃焼室が密閉状態になるの
は、クランク角度が圧縮上死点位置を中心とした所定の
角度以内にある場合だけであり、ピストンが下死点位置
にある場合には上記バルブが開いているので、音響式の
計測を行なうことが出来ないのである。また、上記のよ
うな音響式計測装置は、原理的に、被測定体内（この場
合は燃焼室内）の空気温度と計測装置内の空気温度との
差に影響を受け、その温度差が大きいほど測定精度が悪
化する。そのため、計測装置をセットしてから測定する
までに長時間放置して温度を均一にする必要があり、測
定に時間がかかるという問題があった。また、音響式計
測装置では、上記のように密閉状態で計測を行なうた
め、クランクシャフトを回転させてピストンを上下運動
させると、密閉された燃焼室内の圧力が変動して音響的
にも変化を生じ、それによって測定精度が低下する。さ
らに急激な圧力変化があると、測定用のスピーカやマイ
クロホン等の音響機器に特性変化を生じたり、甚だしい
場合には音響機器を損傷するおそれもある。また、密閉
状態でピストンを上下運動させる場合には、クランクシ
ャフトを回転させるために大きな力が必要となるという
問題もあった。

【０００４】本発明は、上記のごとき従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、エンジンが組み立
てられた状態において、排気量や圧縮比といったエンジ
ンの実際の各諸元を、短時間で容易に計測することので
きるエンジン計測装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項１に記載の発明にお
いては、エンジンが組み立てられた状態において、エン
ジンの燃焼室の容積を測定する容積測定手段と、クラン
クシャフトの回転角度を測定する回転角度測定手段と、
上記容積測定手段と上記回転角度測定手段の測定結果を
入力し、吸排気バルブが閉じているクランクシャフトの
回転角度の範囲における複数の異なった回転角度におい
て計測した燃焼室容積の複数の計測値を用いて、上記エ
ンジンの排気量と、圧縮比と、ストロークと、コンロッ
ド長と、クランク半径と、シリンダ・ボア径と、のうち
の少なくとも一つを求める演算手段と、を備え、かつ、
上記容積測定手段は、ヘルムホルツ共鳴器を利用した音
響式測定手段であって、エンジンの点火プラグ孔を介し
て装着する音響式検出体と、該音響式検出体内の空気温
度とエンジン内の空気温度とを測定する温度測定手段
と、上記音響式検出体に設けた大気と連通する空気導入
管と、該空気導入管を開閉する空気導入管開閉手段とを
備えるように構成している。なお、上記エンジンの排気
量は、各気筒毎の排気量すなわち行程容積と全気筒の排
気量すなわち総行程容積との少なくとも一方であればよ
い。上記の構成は、例えば後記図１および図２の実施例
に相当し、上記の温度測定手段は、シリンダ内の空気に
触れるように設けた第１の感温素子２４ａと、音響式検
出体（以下、センサヘッドと記す）内の空気に触れるよ
うに設けた第２の感温素子２４ｂとを備え、それぞれの
感温素子の信号から温度と温度差とを求めるものであ
る。

【０００６】また、請求項２に記載のように、上記空気
導入管開閉手段は、空気導入管の途中に設けた電磁弁
と、該電磁弁を駆動する電磁弁制御手段と、を備えたも
のである。また、請求項３に記載のように、上記回転角
度測定手段は、ピストンが上死点位置にあることを判定
する上死点位置判定手段と、該上死点位置判定手段の判
定結果に基づき、上死点における回転角度を０°とする
回転角度ゼロ設定手段と、を備えたものである。また、
請求項４に記載のように、上記上死点位置判定手段は、
上記容積測定手段で求めた燃焼室容積が最小値となるク
ランク回転角度を上死点と判定するものである。また、
請求項５に記載のように、上記演算手段は、複数の異な
ったクランクシャフト回転角度における燃焼室容積の計
測値と、それぞれに対応する燃焼室容積の計算値とに基
づいて排気量を算出するものである。また、請求項６に
記載のように、上記計算値は、コンロッド長Ｌと、クラ
ンク半径ｒと、シリンダ・ボア径Ｄとの３つの未知数値
に、それぞれ所定の値を与えて計算した場合の容積計算
値であり、上記演算手段は、該容積計算値が上記計測値
に最も近似する上記Ｌ、ｒ、Ｄを探査することによって
上記排気量を算出するものである。

【０００７】また、上記回転角度測定手段は、クランク
シャフトにロータリーエンコーダのような角度検出手段
を取付け、直接に角度を検出するが、その構造として
は、例えば、請求項７に記載のように、測定時に、クラ
ンクプーリに磁石で固着されるインナ部材と、該インナ
部材に固定された多数のスリットを有する円板と、微小
な間隔を隔てて上記円板を挾むように配設されたスリッ
ト孔検出体と、上記インナ部材とは回動自在に装着さ
れ、上記スリット孔検出体を保持するアウタ部材と、該
アウタ部材が回転しないように固定するアウタ固定部材
と、を備え、クランクプーリと一緒に回転する上記円板
のスリット孔を上記スリット孔検出体で検出することに
より、クランク角度を検出するものである。また、請求
項８に記載のように、上記インナ部材は、クランクプー
リに固着するための磁石を端部に設けた少なくとも３つ
の連結レバーと、インナ部材の中心点から各連結レバー
の端部までの長さを調節する連結レバー調節部と、を備
えたものである。なお、上記請求項８、請求項９に記載
の構成は、例えば後記図３、図４の実施例に相当する。

【０００８】また、請求項９に記載のように、上記演算
手段で用いる吸排気バルブが閉じているクランクシャフ
トの回転角度の範囲を計測する手段として、上記空気導
入管の空気の出入りを検出する手段と、ピストン移動中
に上記空気導入管に空気の出入りがある範囲を吸排気バ
ルブが閉じているクランクシャフトの回転角度の範囲で
あると判定する手段と、を設けている。また、請求項１
０に記載のように、上記空気導入管の空気の出入りを検
出する手段は、空気流量センサもしくは上記空気導入管
の空気の出入りに伴う音を検出するセンサである。

【０００９】

【作用】従来は、例えばヘルムホルツ共鳴器を利用した
音響式の容積測定手段を用いて、燃焼室の容積を求めて
いる。しかし、エンジンの排気量等を定めるために必要
な下死点における燃焼室容積は、下死点では吸排気バル
ブが開いているため、直接には計測することができな
い。そのため、本発明においては、燃焼室が密閉状態に
あるとき、すなわち吸排気バルブが全閉になっているク
ランク角度範囲において、複数の異なった回転角度での
燃焼室容積を計測し、その複数個（例えば１７個）の計
測値から、例えば後記（数７）式における未知数Ｌ、
ｒ、Ｄ（ただし、Ｌ：コンロッド長、ｒ：クランク半
径、Ｄ：シリンダ・ボア径）として現実的な数値を選択
して与えることによって燃焼室容積を演算し、その値が
実際の容積計測値に最も近似するＬ、ｒ、Ｄの値を探査
することにより、後記（数８）式からシリンダの容積す
なわち排気量を求めるものである。

【００１０】また、上記の容積計測値としては、温度測
定手段で求めた音響式検出体内の空気温度とエンジン内
の空気温度とから、後記（数１２）式によって温度補正
した値を用いる。また、エンジン全体の排気量（総行程
容積）は、測定した一つの気筒の排気量の値に気筒数ｎ
を乗算するか、或いは全ての気筒で計測と演算を行って
各気筒の排気量を求め、それらを加算することによって
求めることができる。上記のように本発明においては、
排気量として、各気筒毎の排気量すなわち行程容積と全
気筒の排気量すなわち総行程容積とのいずれでも計測す
ることができる。また、圧縮比は計測した狭義の燃焼室
容積と行程容積とから後記（数１０）式で求められる。
また、コンロッド長Ｌ、クランク半径ｒおよびシリンダ
・ボア径Ｄは、上記の燃焼室容積を演算する過程で求め
られる。また、ストロークｓは、上死点におけるピスト
ン位置を基準としてクランクシャフトを下死点まで回転
させたときのピストン移動量に相当する。この値は直接
計測可能であるが、後記図５に示すように、ｓ＝２ｒの
関係があるので、下死点における燃焼室容積を演算する
過程で求めたクランク半径ｒの値を用いて演算すること
も可能である。

【００１１】本発明においては、従来は計測できなかっ
たエンジン組立状態での実排気量、実圧縮比等のエンジ
ン諸元を正確かつ容易に測定することができるので、エ
ンジンの実験、研究、工場ラインでの検査等に活用でき
るのは勿論、従来は困難であった車検時における違法改
造車や輸入車の検査なども容易に行うことが可能にな
る。また、燃焼室内の空気温度と計測装置内の空気温度
との両方を測定し、それによる温度補正を行なうので、
両者の温度が均一になるまで放置する必要がなく、速や
かに計測を行なうことが出来る。また、ピストンの上下
運動時には、空気導入管開閉手段を開いて空気導入管を
介して燃焼室を大気に連通させることにより、燃焼室内
の圧力の変動を避けることが出来るので、測定用音響機
器の特性変化や損傷を防止することが出来ると共に、ク
ランクシャフトを小さな力で容易に回転させることが出
来る。

【００１２】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例の断面図、図２は演算手段のブ
ロック図である。図１において、エンジン１は組み立て
られた状態であり、かつ停止した状態である。２はエン
ジン・ブロック、２ａはシリンダ、３はガスケット、４
はシリンダヘッド、５はヘッドカバーである。６はピス
トン、７はコンロッドであり、ピストン６は上死点位置
で停止した状態である。この場合には吸気バルブおよび
排気バルブ（共に図示せず）は全閉状態であり、燃焼室
８は外部に対して閉じた空間となっている。また、９は
容積測定手段のセンサヘッドであり、その内部におい
て、長さｄ'で内容積Ｖ'の円筒状の空洞１２と、長さｄ
で内部断面積Ｓの音響管１３とでヘルムホルツ共鳴器が
構成されている。このセンサヘッド９はエンジン１の点
火プラグ孔１４に差し込まれており、空洞１２、音響管
１３および燃焼室８によって主音響共振器（管の両端に
空洞が接続された外部に対して閉じた音響系）が構成さ
れている。なお、センサヘッド９の接続部には点火プラ
グと同形状のネジが加工されており、点火プラグ孔１４
にねじ込んで接続するようになっている。

【００１３】また、燃焼室８内には第１の感温素子２４
ａが設けられ、センサヘッド９内には第２の感温素子２
４ｂが設けられ、それぞれの空気温度を計測するように
なっている。上記２つの感温素子の信号は、導線を介し
て外部（図２の温度測定回路２５）へ送られる。

【００１４】また、１１は音源で、上記主音響共振器の
内部の空気を音響的に駆動する。１０はマイクロホン
で、上記主音響共振器の内部の音圧を検出するものであ
り、図示のような位置に取り付けられている。上記のよ
うに、主音響共振器が外部と閉じた空間である理由は、
外乱（外部からの騒音など）の侵入を防ぎ、精度よく安
定した測定を行なうためである。ただし、上記主音響共
振器が完全に密閉されていると、クランクシャフト７ａ
を回転させてピストン６の位置を移動させた場合に、燃
焼室８内の気圧と温度が変化し、それによって測定が変
動する。また、密閉状態であるため、その中の空気が抵
抗となってクランクシャフトを回転させるために大きな
力が必要となる。それを防ぐため、空気導入管３０を設
け、この空気導入管３０に電磁弁３０ａを設けている。
この空気導入管３０は、音響的にも開放される程度の大
きさの孔であって、ピストン移動による空気の出入りを
容易にし、ピストン移動に伴う音響共振器内および燃焼
室内の圧力変動を小さくしている。

【００１５】この空気導入管３０の開閉は、図２のブロ
ック図に示すように、ＣＰＵ１９の指令に基づいて電磁
弁制御回路２７が作動し、電磁弁３０ａを開閉制御する
ことによって行なう。具体的には、キーボード２３から
測定開始信号が入力されると、電磁弁制御回路２７によ
って電磁弁３０ａへの電流を遮断して電磁弁３０ａを閉
じる。なお、この動作は、電磁弁３０ａが常閉型（ノー
マルクローズ）の場合であり、常開型（ノーマルオープ
ン）の場合には電流を流すことになる。それらは設計条
件に応じて適宜選択すればよい。また、７ａはクランク
シャフトであり、この回転角度を検出するための回転角
度検出器７ｂが取り付けられている。

【００１６】以下、本発明の排気量測定を説明する前
に、まず、回転角度検出器７ｂの詳細構造について説明
する。図３は、回転角度検出器７ｂとしてロータリーエ
ンコーダを用いた場合の斜視図である。図３において、
クランクプーリ７ｃはクランクボルト７ｅによってクラ
ンクシャフト７ａに固定されている。このクランクプー
リ７ｃに回転角度検出器７ｂを装着する。この回転角度
検出器７ｂは、３つの連結レバー４１ａ、４１ｂ、４１
ｃにそれぞれ設けられた磁石によってクランクプーリ７
ｃに固着される。この連結レバー４１ａ、４１ｂ、４１
ｃはインナ部材４２に固定され、またインナ部材４２と
回動自在にアウタ部材４３が設けられ、このアウタ部材
４３には固定部材４４ａ、４４ｂが取り付けられてい
る。この固定部材４４ａ、４４ｂの一端は周囲の適当な
個所に固定され、アウタ部材４３がインナ部材４２の回
転に引きづられて回転するのを止めている。また、クラ
ンクシャフト７ａを工具７ｄによって回転させることに
より、ピストン６の位置を移動させることが出来る。

【００１７】図４は、回転角度検出器７ｂの詳細構造を
示す図であり、（ａ）は回転角度検出器全体を装着面側
（クランクプーリ側）から見た図、（ｂ）は（ａ）のＳ
Ａ−ＳＡ断面図、（ｃ）はスリット円板と検出モジュー
ルを示す図である。

【００１８】図４（ａ）において、連結レバー４１ｂ
（他の２つの連結レバーも同じ）の端部には磁石４５ｂ
が取り付けられている。そして連結レバー４１ｂは、軸
ｘを中心として軸ｙの回動に応じてガイドスリットｚに
規制されながら回転することが出来るようになってい
る。すなわち、実線で示した４１ｂの位置が半径Ｒ₂が
最大となる位置であり、一点鎖線で示した４１ｂ'の位
置がＲ₂が最小となる位置である。また、軸ｘはインナ
リング４２ｂに固定され、軸ｙはインナリング４２ｂの
外周面上に回転自在に配置した調整リング４２ａに固定
されている。また、スリット円板４２ｄは、円板ホール
ドリング４２ｃに固定され、この円板ホールドリング４
２ｃはアウタケース４３ａの一部を挟むように、インナ
リング４２ｂと連結されている。また、アウタケース４
３ａはインナ部材４２とは回動自在に装着され、かつ外
部に固定されている。このアウタケース４３ａに固定さ
れた検出モジュール４３ｂは、所定の微小な間隔をおい
てスリット円板４２ｂを挟むように配置されている。

【００１９】次に、上記の構成の作用を説明する。測定
するエンジンのクランクプーリ７ｃは、一般にクランク
シャフト７ａを中心とした円である。したがってクラン
クプーリ７ｃの半径Ｒ₁を予め測定しておき、連結レバ
ー４１ａ、４１ｂ、４１ｃの半径Ｒ₂をクランクプーリ
の半径Ｒ₁と等しくなるように調整しておけば、クラン
クプーリ７ｃの外周面がガイドとなって、回転角度検出
器７ｂの回転中心をクランクシャフト７ａの回転中心に
容易に合わせることが出来る。また、連結レバー４１
ａ、４１ｂ、４１ｃの調整は、上記の構造から１つの連
結レバーの半径Ｒ₂をクランクプーリの半径Ｒ₁に合わせ
れば、他の２つの連結レバーの半径Ｒ₂も半径Ｒ₁に合う
ことになるので、調整作業が極めて容易になる。また、
ヒステリシスが皆無となるので、クランク角度測定精度
が格段に向上し、したがって排気量計測精度も向上す
る。

【００２０】次に、本発明の容積測定について説明す
る。図２は演算手段の構成を示す一実施例のブロック図
である。図２において、１５は発振器であり、この出力
信号Ｅs(t)は、音源用アンプ１６を介して音源１１を駆
動すると共に、ＦＦＴアナライザ（高速フーリエ変換解
析器）１７に入力される。また、１８はマイクロホン用
アンプであり、マイクロホン１０の出力信号Ｅm(t)を適
当なレベルに増幅し、ＦＦＴアナライザ１７に送る。ま
た、１９はＣＰＵであり、ＦＦＴアナライザ１７、発振
器１５、メモリ２０のすべての動作を制御し、また、測
定値を用いて所定の演算を行い、その結果を表示装置２
１に出力する。この表示装置２１としては、例えば液晶
表示装置のような表示器、或いはプリンタのようなハー
ドコピーを送出する装置、またはそれらの両方を用いる
ことが出来る。また、２２は、回転角度検出器７ｂ用の
処理回路である。また、２３はキーボードであり、外部
から演算手段に対して各種のデータや指令信号を入力す
るものである。また、第１の感温素子２４ａと第２の感
温素子２４ｂからの信号は温度測定回路２５へ送られ、
それぞれの温度を計測する。これらの回転角度情報およ
び温度情報は、インターフェイス２８を介してＣＰＵ１
９へ送られる。また、ＣＰＵ１９からの指令信号がイン
ターフェイス２８を介して電磁弁制御回路２７へ送ら
れ、その信号に従って電磁弁３０ａが開閉する。

【００２１】次に作用を説明する。まず始めに、測定す
る気筒の点火プラグを外し、その気筒がほぼ圧縮上死点
となるようにクランクシャフト７ａを回転させる。この
場合には、前記図３に示したように工具７ｄなどを用い
て回転させ、図６に示すようなピストン位置の測定を行
なうことによって正確に上死点位置に合わせることが出
来る。ただし、図６のように、点火プラグ孔１４がピス
トン６ａに垂直である場合には、上記の方法は有効であ
るが、点火プラグ孔１４が斜めに配置されたようなエン
ジンにおいては、ピストンの上死点位置が検出しにく
い。また、本発明の測定時には、吸気弁と排気弁の両方
が閉じている圧縮上死点の近傍で計測を行なうが、上記
の方法においては、上死点が圧縮上死点と排気上死点の
どちらであるかを判別することも困難である。したがっ
て、まず、圧縮上死点位置を検出する方法について説明
する。

【００２２】図１の装置において、点火プラグ孔１４に
センサヘッド９を装着し、電磁弁３０ａを開き、空気導
入管３０を介してセンサヘッド９内を大気に連通させて
おく。この状態でクランクシャフト７ａを回転させる。
例えば、４サイクルエンジンの場合には、吸気→圧縮→
膨張（爆発）→排気の各行程が、クランクシャフト７ａ
が２回転する間に完了する。このうち圧縮→膨張行程中
で吸気弁と排気弁が共に閉じている間は、空気の出入口
は空気導入管３０のみである。そのため、クランクシャ
フト７ａを回転させてピストン６ａを上下運動させる
と、空気導入管３０の出入口から吸気音または排気音を
聞くことが出来る。なお、吸気弁や排気弁の開口面積
は、空気導入管３０の開口面積よりもかなり大きいの
で、吸気弁と排気弁との少なくとも一方が開いている場
合には、ピストンの上下運動に伴う空気の出入りは吸気
弁や排気弁を介して行なわれ、空気導入管３０を介して
の空気の出入りはほとんど無い。したがって、空気導入
管３０の出入口から空気が出入りしている場合には、吸
気弁と排気弁が共に閉じている状態であることが判る。
そしてクランクシャフト７ａをほぼ定速度で回転させる
と、音の強さは図７に示すようになる。すなわち、クラ
ンクシャフト７ａを圧縮→膨張行程の順序で回転させる
と、排気弁は既に閉じている状態から始まって、θa点
では吸気弁も閉じ、ピストンの上昇に伴って燃焼室内の
空気が空気導入管３０を介して大気側へ排出され、排気
音が発生する（θabの範囲）。また、上死点位置θbを
境にして大気側から燃焼室内へ空気が流入し、吸気音が
発生する（θbcの範囲）。この排気音と吸気音の音の強
さは、図示のような２つの山型となり、山と山の間の谷
の位置θbが圧縮上死点位置となる。この音の強さによ
って凡その圧縮上死点位置を検出することが出来る。な
お、排気上死点位置では、排気弁が開いているので、上
記のような音の谷は生じない。したがって圧縮上死点位
置と排気上死点位置とを簡単に見分けることが出来る。
上記のごとき音の谷の位置は、吸排気音を測定するマイ
クロホンと、音の強さを判定する回路とを設けることに
よって測定することが出来る。また、音の測定の代わり
に、空気導入管３０を流れる空気流量または流速を測定
するセンサを設けても同様に検出することが出来る。な
お、自動的に計測制御を行なうのでなければ、作業員が
上記の吸排気音を耳で聞いて判断することもできる。

【００２３】次に、容積測定値を用いて圧縮上死点位置
の正確な位置を検出する方法を説明する。上記のように
して凡その圧縮上死点位置を求め、吸気弁と排気弁が共
に閉じた状態とし、さらに電磁弁３０ａを閉じた状態
で、音響式測定（詳細後述）で燃焼室の容積を測定す
る。そしてクランクシャフト７ａを回しながら順次容積
を測定し、容積が最小となったクランクシャフト位置が
圧縮上死点位置である。この位置を回転角度＝０°とす
る。なお、正規に製造された通常のエンジンでは、一般
に第１番気筒の上死点合いマークが設けられているの
で、それを利用することが出来る。

【００２４】次に、容積測定について説明する。図８
は、４サイクルエンジンにおける燃焼室８の容積Ｖとク
ランクシャフト７ａの回転角度θとの関係を示した図で
ある。図８において、Ｖ_Tは上死点での容積、Ｖ_Bは下死
点での容積であり、上死点においてθ＝０（deg）とす
る。図８のＶ−θの関係は、一般的なレシプロエンジン
の場合、ピストン位置ｘの一般式を用いると下記（数
１）式および（数２）式で表される。Ｖ＝（Ｌ＋ｒ−ｘ）Ａ＋Ｖ_T …（数１）ｘ＝ｒcosθ＋√（Ｌ²−ｒ²sin²θ） …（数２）ただし、Ｌ：コンロッド長、ｒ：クランク半径、Ａ：シ
リンダのボア断面積なお、上記ピストン位置ｘ、コンロッド長Ｌ、クランク
半径ｒ、クランクシャフト回転角度θなどの関係は、図
５に示すとおりである。また、上記（数１）式および
（数２）式の関係は、例えば「“自動車技術ハンドブッ
ク基礎・理論編”自動車技術会出版，７１頁〜７２
頁」に記載されている。

【００２５】次に、図１に示したセンサヘッド９によっ
て上死点における燃焼室の容積を測定する手順について
説明する。図２のＣＰＵ１９の指令により、発振器１５
は周波数特性の平坦な信号、例えば正弦波合成波やホワ
イトノイズといった信号Ｅs(t)を発振し、音源用アンプ
１６を介して音源１１を駆動する。これにより、主音響
共振器には次のような共振が発生する。本実施例の主音
響共振器は、音響管１３の両端に燃焼室８の空洞および
円筒状空洞１２が接続されたものである。これは、１つ
の音響管に２つの空洞が並列に接続されたもの、つまり
上記主音響共振器が、３つの音響要素で構成されている
わけであり、その共振周波数ｆ₁は下記（数３）式に示
すようになる。ｆ₁＝（ｃ／２π）√〔Ｓ（Ｖ＋Ｖ'）／ｄＶＶ'〕 …（数３）ただし、ｃ：音速、Ｓ：音響管１３の内部断面積、ｄ：
音響管１３の長さ、Ｖ：燃焼室８の容積、Ｖ'：空洞１
２の容積さらに、円筒状空洞１２は両端閉止の音響管とみなされ
るので、その共振周波数ｆ₂は下記（数４）式で表され
る。ｆ₂＝ｃ／２ｄ'（および整数倍の周波数） …（数４）なお、共振周波数ｆ₂は上記（数４）式で示される値お
よびその整数倍の周波数であるが、以下においては、最
低次の周波数を用いて説明する。上記の管共振周波数ｆ
₂は、両端部で圧力振動が最大となるため、マイクロホ
ン１０および音源１１が図１に示すように円筒状空洞１
２の端部に取り付けられている。このときの主音響共振
器の内部の音圧をマイクロホン１０で検出し、このマイ
クロホンの出力信号Ｅm(t)を、マイクロホン用アンプ１
８を介してＦＦＴアナライザ１７に送る。ここで、ＣＰ
Ｕ１９の指令により、ＦＦＴアナライザ１７は、音源１
１への信号Ｅs(t)を入力とし、マイクロホン出力信号Ｅ
m(t)を出力とする伝達関数を演算する。ＣＰＵ１９は、
この演算が終了すると発振器１５の発振を停止させる。
ここまでのＦＦＴアナライザ１７、発振器１５の動作
は、ＣＰＵ１９によって全て同期して行われる。

【００２６】上記のようにＦＦＴアナライザ１７で求め
た伝達関数は、図９に示すように、共振周波数ｆ₁にお
いて、振幅特性｜Ｈ｜ではピーク、位相特性∠Ｈでは反
転する特性となる。なお、図９においては共振周波数ｆ
₁についてのみ記載しているが、共振周波数ｆ₂において
も同様に測定する。これらの共振周波数ｆ₁、ｆ₂は、音
響管１３や空洞１２の寸法や測定時の温度から、上記
（数３）式、（数４）式を用いて、概略の値は予め予想
可能である。ＣＰＵ１９は、上記の伝達関数データを取
り込み、振幅特性のピーク周波数値または、予め実験等
で求めておいた共振点での位相φと上記位相特性との交
点での周波数値から、各共振周波数ｆ₁、ｆ₂を求める。
上記２つの共振周波数ｆ₁、ｆ₂から燃焼室の容積Ｖを求
めるには次のようにする。すなわち、（数３）式、（数
４）式から音速ｃを消去すると、下記（数５）式が得ら
れる。Ｖ＝ｋ（ｆ₂／ｆ₁）²Ｖ'／｛Ｖ'−ｋ（ｆ₂／ｆ₁）²｝ …（数５）ただし、ｋ＝ｄ'²Ｓ／π²ｄ上記（数５）式において、音響管１３の内部断面積Ｓ、
音響管１３の長さｄ、空洞１２の容積Ｖ'は既知の値で
あるから、２つの共振周波数ｆ₁、ｆ₂を（数５）式に代
入することにより、燃焼室８の容積Ｖを求めることがで
きる。なお、この場合には、上死点における燃焼室の容
積であり、これをＶ_Tとする。ただし、（数３）式、
（数４）式は理想的な条件下での理論式であり、これら
から求めた上記（数５）式を用いた場合には、測定誤差
を生じる可能性がある。そのため、実際の計算式は、容
積、寸法が既知の容器を用いて較正実験を行い、そこで
実験的に求めた定数ｋ'を用いた近似式であってもよ
い。或いは、定数ｋ'の代わりに、共振周波数比（ｆ₂／
ｆ₁）²と容積Ｖとの関係をデータテーブルとして作成し
ておき、それから読み出して求めるように構成してもよ
い。

【００２７】次に、クランクシャフト７ａを任意の角度
θiだけ回転させた場合における燃焼室８の容積Ｖ_iの測
定手順について説明する。ただし、本実施例では音響式
の容積測定手段を用いているので、被測定物である燃焼
室が外部から閉じた空間である必要がある。そのため、
角度θiの取り得る範囲は、吸排気バルブが閉じている
区間に限られる。両バルブの全閉区間は、例えば図８に
実線で示したｈの範囲であり、一般には上死点を中心と
して±１２０°〜１３０°程度の範囲である。このよう
な角度θiで測定するには、前記図３に示したように、
工具７ｄ等を用いてクランクシャフト７ａを任意の角度
θi〔deg〕だけ回転させ、このときの燃焼室の容積Ｖi
の測定を行う。なお、クランクシャフト７ａを回転させ
る場合には、前記のように電磁弁３０ａを開けて空気導
入管３０を大気に連通させておく。容積測定の方法は、
前記の上死点における測定と同様である。また、回転角
度θiは回転角度検出器７ｂで検出され、処理回路２２
を介してＣＰＵ１９に送られる。この任意の角度θi〔d
eg〕は、本実施例では±１０５°の間に１５点設定し、
上死点付近に２点追加して、合計１７点で測定する。こ
の１７点での測定値（Ｖiとθi）から、最小２乗法を用
いてカーブフィットさせる。すなわち最小２乗法（６次
式）を用いて、下記（数６）式のＡ₀、Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃、
Ａ₄、Ａ₅、Ａ₆を導く。Ｙ＝Ａ₀＋Ａ₁ｘ＋Ａ₂ｘ²＋Ａ₃ｘ³＋Ａ₄ｘ⁴＋Ａ₅ｘ⁵＋Ａ₆ｘ⁶ …（数６）上記の（数６）式で、Ｙを最小とするｘを算出し、その
ときのＹを上死点位置における真の容積Ｖ_Tとする。ま
た、そのときのｘは、測定前に設定したクランク角度の
０点（上死点位置）のずれ角度θeであり、以後の演算
に用いる角度θiは、このずれ角度θe分の角度補正を施
す必要がある。

【００２８】次に、クランク角度θとその角度における
容積Ｖθとの関係は、前記（数１）式および（数２）式
から下記（数７）式で示される。

【００２９】

【数７】

【００３０】上記（数７）式において、Ｖ_Tは前記（数
６）式の最小２乗法で求めた値を用いるとすれば、未知
数は、シリンダボア径Ｄとクランク半径ｒとコンロッド
長Ｌの３つである。また、θは各点の測定値であるが、
前記のように、角度０点（上死点位置）のずれ角度θe
を補正した値である。

【００３１】任意の角度θi〔deg〕における燃焼室容積
Ｖiは、（数７）式において未知数Ｄ、ｒ、Ｌを与える
ことによって計算値として得られる。そして全測定点に
おいて、この計算値がその角度における容積の測定値に
最も近くなるＤ、ｒ、Ｌの組合せを探査する。このよう
にして求められたＤとｒから、その気筒の排気量（行程
容積）Ｖcは下記（数８）式で求められる。Ｖc＝πＤ²・ｒ／２ …（数８）エンジン全体の総排気量（総行程容積）Ｗは、各気筒毎
の排気量Ｖcの総和であるが、或る気筒排気量Ｖcから求
める場合は、エンジンの気筒数をｎ（予めキーボード２
３から入力する）とすれば、求める総排気量Ｗは下記
（数９）式で求められる。また、圧縮比εは下記（数１
０）式で求められる。Ｗ＝ｎ・Ｖc …（数９） ε＝（Ｖc／Ｖ_T）＋１ …（数１０）図２のＣＰＵ１９は、上記の各計算を行ない、計算結果
を表示装置２１に出力して表示し、或いは外部の表示装
置に与える。

【００３２】次に、温度補正について説明する。これま
で説明した容積測定値Ｖθは、全て以下に説明する温度
補正を施した値である。まず、燃焼室内に設置した第１
の感温素子２４ａによる温度測定値をＴ₁、センサヘッ
ド９内に設置した第２の感温素子２４ｂによる温度測定
値をＴ₂とすれば、燃焼室内温度とセンサヘッド内温度
との温度差Ｔ_DTは下記（数１１）式で示される。Ｔ_DT＝Ｔ₁−Ｔ₂ …（数１１）なお、センサヘッド内温度Ｔ₂を測定する位置は、エン
ジンからなるべく遠い方が望ましい。上記の温度差Ｔ_DT
と共振周波数比（ｆ₂／ｆ₁）²との関係は、常温付近に
おける温度幅５０℃程度の狭い範囲であれば、直線比例
関係とみなすことができ、下記（数１２）式で温度補正
後の共振周波数比ＦＲを求めることが出来る。ＦＲ＝（ｆ₂／ｆ₁）²（１＋ｋ_DT・Ｔ_DT） …（数１２）ただし、ｋ_DTは温度差補正係数であり、本実施例の場合
は、０.００１４〜０.００１６程度の値である。上記の
ようにして、温度補正後の共振周波数比ＦＲを求めた
後、予め温度差０における較正実験で求めた共振周波数
比（ｆ₂／ｆ₁）²と容積Ｖとの関係を記憶したデータテ
ーブルを用いて、上記の温度補正後の共振周波数比ＦＲ
に対応した容積Ｖを求めることにより、温度補正後の容
積を求めることが出来る。

【００３３】次に、図１０は、これまで説明した本実施
例の測定処理を示すフローチャートである。図１０にお
いて、まず、ステップＳ１では、測定する気筒を上死点
位置にし、その点をθ＝０とする。次に、ステップＳ２
では、電磁弁３０ａを開いて、空気導入管３０を介して
燃焼室を大気に連通させる。次に、ステップＳ３とステ
ップＳ４では、測定する角度θiを設定する。この方法
は、例えば、測定する角度θiをＣＰＵ１９から指示し
て表示装置２１に表示することによって測定者に示し、
測定者がクランクシャフトを回転させ、角度がその時の
指示値θiの所定範囲（例えば±１°程度）になった場
合にステップＳ３が“ＹＥＳ”となるようにする。

【００３４】次に、ステップＳ５では、測定する角度θ
iが設定された後、所定の待機時間を設ける。これはピ
ストンの上下運動によって空気が出入りした直後は、セ
ンサヘッド９内および燃焼室内が空気の流れ、圧力変
動、熱的変化等で不安定な状態になるので、この間は測
定を待つものである。なお、上記の待機時間は２〜５秒
程度の極めて短時間でよい。次に、ステップＳ６では、
電磁弁３０ａを閉じ、燃焼室およびセンサヘッド９を密
閉状態にする。次に、ステップＳ７では、前記の方法に
よってそれぞれの共振周波数ｆ₁、ｆ₂と温度Ｔ₁、Ｔ₂を
測定する。次に、ステップＳ８では、上記の共振周波数
ｆ₁、ｆ₂と温度Ｔ₁、Ｔ₂から、前記の方法によって角度
θiにおける容積Ｖi（温度補正後の値）を演算する。

【００３５】次に、ステップＳ９では、予め定めた測定
点数に達するまで、上記のステップＳ２〜Ｓ８を繰り返
す。上記のステップＳ２〜Ｓ８の繰返し（測定点数）
は、本実施例では１７点としている。この点数が多い方
が精度が向上することは当然であるが、要求精度内であ
れば点数の少ない方がメリットが大きい。したがってこ
の測定点数は、要求精度や許容測定時間等に応じて決定
する。次に、ステップＳ１０では、当該エンジンの気筒
数ｎをキーボード２３から入力する。

【００３６】次に、ステップＳ１１〜ステップＳ１３で
は、これまで測定した全データを用いて演算を行なう。
まず、ステップＳ１１では、最小２乗法を用いて測定デ
ータに最も適合するカーブ式（数６式）を導き、それを
用いて真の容積Ｖ_Tとずれ角度θeを算出する。次に、ス
テップＳ１２およびステップＳ１３では、シリンダボア
径Ｄとクランク半径ｒとコンロッド長Ｌの探査計算を行
なう。なお、ステップＳ１２における第１の探査計算で
は粗い計算を行ない、ステップＳ１３における第２の探
査計算では密な計算を行なう。上記の探査計算は、それ
ぞれの数値の範囲と計算ステップ量とを決定しておき、
その３つの数値Ｄ、ｒ、Ｌの組合せによって前記（数
７）式を計算し、測定データに最も適合するＤ、ｒ、Ｌ
の組合せを求める。なお、上記のＤ、ｒ、Ｌの数値範囲
は、現存するエンジンを参考として最小値と最大値とを
決定する。また、計算ステップ量（Ｄ、ｒ、Ｌの変更ピ
ッチ量）は小さいほど好ましいが、組合せ数が多くなる
ため計算時間が多くなる。そのため、本実施例において
は、上記のように、粗い計算を行なうステップＳ１２と
密な計算を行なうステップＳ１３とを設け、ステップＳ
１２では計算ステップ量を大きくして粗い計算を行な
い、暫定のＤ、ｒ、Ｌを求める。そしてステップＳ１３
では、暫定のＤ、ｒ、Ｌを中心として比較的狭い範囲で
ステップ量を小さくした密な計算を行ない、最終的な
Ｄ、ｒ、Ｌを求める。このように構成することにより、
数値の組合せ数を少なくして短時間で計算することが可
能となり、かつ探査精度を低下させることもない。

【００３７】次に、ステップＳ１４では、上記のように
して求めた真の容積Ｖ_T、ずれ角度θe、シリンダボア径
Ｄ、クランク半径ｒおよびコンロッド長Ｌに基づいて当
該気筒の排気量Ｖc（前記数８式）、エンジン全体の排
気量Ｗ（前記数９式）、圧縮比ε（前記数１０式）を計
算する。なお、本実施例では、排気量Ｗは１つの気筒で
の測定値と予め設定された気筒数ｎから（数８）式で求
めたが、上記の測定を全ての気筒で行えば、さらに精度
よく排気量Ｗを求めることができる。すなわち、すべて
の気筒に対して行程容積Ｖcを求め、その総和が排気量
となる。その場合、容積測定手段を気筒数だけ用意し、
各気筒の測定を同時に行えば、容積計測手段を気筒ごと
に取り外して移設する必要がないので、さらに短時間に
測定することができる。次に、ステップＳ１５では、こ
れまでの計算結果の記憶と表示（表示装置２１へ出力）
を行なう。最後にステップＳ１６では、再度測定を行な
うか否かを判定し、“ＹＥＳ”の場合はステップＳ１へ
戻って計算を繰返し、“ＮＯ”の場合は計算を終了す
る。なお、容積を測定する手段の構成、共振周波数の測
定方法および容積計算式は、本実施例に記載したものに
限定されるものではない。

【００３８】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。エンジンが十分に暖機された状態でエンジンを停
止すると、その直後におけるエンジン内部の温度は通常
８０℃程度である。このような高温状態のエンジンにセ
ンサヘッドを取り付けるとセンサヘッドの温度が上昇す
るが、センサヘッドに取り付けられたスピーカやマイク
ロホンの使用温度の定格は４０℃程度であり、それを大
幅に越えると測定精度の悪化を生じ、極端な場合には特
性変化や損傷を生じるおそれがある。なお、耐熱性のス
ピーカやマイクロホンも存在するが、高価なため好まし
くない。本実施例は上記の問題を解決するものである。
第２の感温素子２４ｂで測定される温度Ｔ₂は、センサ
ヘッドの上部（スピーカやマイクロホンの装着位置）の
温度とほぼ同じである。したがって、本実施例は、この
温度Ｔ₂に応じて測定可能か否かを判断するように構成
している。

【００３９】図１１は、本実施例の演算処理を示すフロ
ーチャートであり、前記図１０のフローチャートにおけ
るステップＳ７とＳ８との間に、ステップＳ７１とＳ７
２とを設けたものである。

【００４０】図１１において、まず、ステップＳ７１で
は、第２の感温素子２４ｂで測定された温度Ｔ₂が設定
温度以上か否かを判断する。なお、設定温度はセンサヘ
ッド内の音響機器の耐熱特性に応じて設定するが、本実
施例では、例えば４０℃とする。ステップＳ７１で“Ｎ
Ｏ”の場合は、ステップＳ８へ行き、前記と同様の演算
処理が行なわれる。一方、ステップＳ７１で“ＹＥＳ”
の場合は、ステップＳ７２へ行き、センサヘッドの取外
しを指示するメッセージを表示装置２１に出力した後、
測定を終了する。このように、エンジン温度が高くて測
定機器の精度や耐熱性に問題が生じるおそれのある場合
は、測定を中止させ、センサヘッドを取り外させること
により、測定精度を低下させることがなく、かつ測定機
器を損傷するおそれもなくなる。

【００４１】次に、図１２は、本発明の第３の実施例を
示すフローチャートである。エンジンにセンサヘッドを
装着した直後は、センサヘッドの温度Ｔ₂は外気温と同
じと考えれるから、エンジン温度Ｔ₁とセンサヘッドの
温度Ｔ₂との温度差Ｔ_DTが、例えば２０℃以上ある場合
には、外気温を２０℃とすれば、エンジン温度Ｔ₁は４
０℃以上であることになる。エンジン温度はエンジン停
止後に徐々に低下するが、センサヘッドの温度はエンジ
ン温度と平衡するまで上昇する。また、前記のごとき容
積測定値の温度補正においても温度差による補正量はで
きるだけ小さい方が測定精度上望ましい。上記のような
理由から、温度差Ｔ_DTが所定の設定値以上の場合には、
測定を中止した方がよい。

【００４２】図１２のフローは、前記図１０のステップ
Ｓ１の前に、ステップＳ０１、Ｓ０２およびＳ０３を追
加したものである。まず、ステップＳ０１では、第１の
感温素子２４ａで測定した温度Ｔ₁と第２の感温素子２
４ｂで測定した温度Ｔ₂との温度差Ｔ_DT（Ｔ_DT＝Ｔ₁−Ｔ
₂）を求める。次に、ステップＳ０２では、温度差Ｔ_DT
が所定の設定値（例えば２０℃）以上か否かを判定す
る。ステップＳ０２で“ＮＯ”の場合は、ステップＳ１
へ行き、前記と同様の演算処理が行なわれる。一方、ス
テップＳ０２で“ＹＥＳ”の場合は、ステップＳ０３へ
行き、センサヘッドの取外しを指示するメッセージを表
示装置２１に出力した後、測定を終了する。

【００４３】前記図１１においては、測定の途中で測定
の可否を判断しているので、その結果に応じて測定を中
止しても、それまでの測定は無駄になるが、図１２の場
合は、測定開始前に測定の可否の判断を行なうので、無
駄な作業を行なうことがない、という利点がある。な
お、図１２においては、温度差Ｔ_DTを用いて判断してい
るが、Ｔ₁またはＴ₂を用いてもよい。また、測定点数を
Ｎ個とした場合に、第１番目に測定した時点の温度差Ｔ
_DT1とＮ番目に測定した時点の温度差Ｔ_DTNとの変化量
（両者の差）に応じて測定の可否を判断することもでき
る。すなわち、測定中の温度変化が非常に大きい場合に
は測定精度が低下するので、上記の変化量が所定値以上
の場合には測定を中止することにより、測定精度を向上
させることが出来る。

【００４４】なお、これまで説明した実施例では、計測
結果を単純に表示装置２１で表示するものであったが、
測定値と基準値との関係を判断するように構成すること
もできる。すなわち、予めメモリ２０に、被測定物であ
るエンジンの設計値等を基準値として記憶させておく
か、もしくはキーボード２３から入力しておき、この基
準値と計測値とを比較し、比較結果が予め設定しておい
た設計規格等といった所定の許容範囲内にある場合は合
格、許容範囲内になければ被測定エンジンに異常がある
と判定し、表示装置２１へその異常内容を出力して表示
するように構成する。この構成により、当該エンジンが
設定規格に適合したものか、或いは違法改造されたもの
であるか等を簡単に判定することができる。これらの動
作は、ＣＰＵ１９が計測結果を用いて自動的に行なうよ
うにプログラムしておけばよい。また、比較内容や基準
値等は、用途に応じて適宜用意すればよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、吸排気バルブが全閉状態の範囲における複数個所
のピストン位置で燃焼室容積を測定し、それらの値から
気筒の行程容積を演算するように構成したことにより、
従来は計測できなかったエンジン組立状態での実排気
量、実圧縮比等のエンジン諸元を正確かつ容易に測定す
ることができる。また、エンジン燃焼室内温度と計測装
置内温度とに応じた温度補正を行なうように構成したこ
とにより、両者の温度が均一になるまで放置する必要が
なく、速やかに計測を行なうことが出来る。また、ピス
トンの上下運動時には、空気導入管開閉手段を開いて空
気導入管を介して燃焼室を大気に連通させることによ
り、燃焼室内の圧力の変動を避けることが出来るので、
測定用音響機器の特性変化や損傷を防止することが出来
ると共に、クランクシャフトを小さな力で容易に回転さ
せることが出来る、等の効果が得られる。したがって本
発明を用いることにより、エンジンの実験、研究、工場
ラインでの検査等に活用できるのは勿論、従来は困難で
あった車検時における違法改造車や輸入車の検査なども
容易に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の断面図。

【図２】演算手段の構成を示すブロック図。

【図３】回転角度検出器７ｂの取付け状態を示す斜視
図。

【図４】回転角度検出器７ｂの詳細構造を示す図であ
り、（ａ）は回転角度検出器全体を装着面側（クランク
プーリ側）から見た図、（ｂ）は（ａ）のＳＡ−ＳＡ断
面図、（ｃ）はスリット円板と検出モジュールを示す
図。

【図５】コンロッド長Ｌ、クランク回転角度θ、ピスト
ン位置ｘの関係を示す図。

【図６】ピストン移動量測定方法を示す断面図。

【図７】空気導入管を流れる空気音の強さとクランク角
度との関係を示す特性図。

【図８】燃焼室容積Ｖとクランク角度θとの関係を示す
Ｖ−θ特性図。

【図９】伝達関数の特性図。

【図１０】第１の実施例の測定手順を示すフローチャー
ト。

【図１１】第２の実施例の測定手順を示すフローチャー
トの一部。

【図１２】第３の実施例の測定手順を示すフローチャー
トの一部。

【符号の説明】

１…エンジン２…ブロック２ａ…シリンダ３…ガスケット４…シリンダヘッド５…ヘッドカバー６…ピストン６ａ…ピストン冠面７…コンロッド７ａ…クランクシャフ
ト７ｂ…回転角度検出器７ｃ…クランクプーリ７ｄ…回転用の工具７ｅ…クランクボルト８…燃焼室９…センサヘッド１０…マイクロホン１１…音源１２…空洞１３…音響管１４…点火プラグ孔１５…発振器１６…音源用アンプ１７…ＦＦＴアナライ
ザ１８…ヘッドカバー１９…ＣＰＵ２０…メモリ２１…表示装置２２…回転角度検出器用回路２３…キーボード２４…測定器２４ａ…第１の感温素
子２４ｂ…第２の感温素子２５…温度測定回路２７…電磁弁制御回路２８…インタフェース３０…空気導入管３０ａ…電磁弁

フロントページの続き (72)発明者安原成史東京都港区三田３−５−28 日産アルティア株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンが組み立てられた状態において、
エンジンの燃焼室の容積を測定する容積測定手段と、クランクシャフトの回転角度を測定する回転角度測定手
段と、上記容積測定手段と上記回転角度測定手段の測定結果を
入力し、吸排気バルブが閉じているクランクシャフトの
回転角度の範囲における複数の異なった回転角度におい
て計測した燃焼室容積の複数の計測値を用いて、上記エ
ンジンの排気量と、圧縮比と、ストロークと、コンロッ
ド長と、クランク半径と、シリンダ・ボア径と、のうち
の少なくとも一つを求める演算手段と、を備え、かつ、上記容積測定手段は、ヘルムホルツ共鳴器を利用
した音響式測定手段であって、エンジンの点火プラグ孔
を介して装着する音響式検出体と、該音響式検出体内の
空気温度とエンジン内の空気温度とを測定する温度測定
手段と、上記音響式検出体に設けた大気と連通する空気
導入管と、該空気導入管を開閉する空気導入管開閉手段
と、を備えたものである、ことを特徴とするエンジン計
測装置。
【請求項２】上記空気導入管開閉手段は、電磁弁と、該
電磁弁を駆動する電磁弁制御手段と、を備えたものであ
る、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン計測装
置。
【請求項３】上記回転角度測定手段は、ピストンが上死
点位置にあることを判定する上死点位置判定手段と、該
上死点位置判定手段の判定結果に基づき、上死点におけ
る回転角度を０°とする回転角度ゼロ設定手段と、を備
えたものである、ことを特徴とする請求項１に記載のエ
ンジン計測装置。
【請求項４】上記上死点位置判定手段は、上記容積測定
手段で求めた燃焼室容積が最小値となるクランク回転角
度を上死点と判定するものである、ことを特徴とする請
求項３に記載のエンジン計測装置。
【請求項５】上記演算手段は、複数の異なったクランク
シャフト回転角度における燃焼室容積の計測値と、それ
ぞれに対応する燃焼室容積の計算値とに基づいて排気量
を算出するものである、ことを特徴とする請求項１に記
載のエンジン計測装置。
【請求項６】上記計算値は、コンロッド長Ｌと、クラン
ク半径ｒと、シリンダ・ボア径Ｄとの３つの未知数値に
それぞれ所定の値を与えて計算した場合の容積計算値で
あり、上記演算手段は、該容積計算値が上記計測値に最
も近似する上記Ｌ、ｒ、Ｄを探査することによって上記
排気量を算出するものである、ことを特徴とする請求項
５に記載のエンジン計測装置。
【請求項７】上記回転角度測定手段は、測定時に、クランクプーリに磁石で固着されるインナ部
材と、該インナ部材に固定された多数のスリットを有する円板
と、微小な間隔を隔てて上記円板を挾むように配設されたス
リット孔検出体と、上記インナ部材とは回動自在に装着され、上記スリット
孔検出体を保持するアウタ部材と、該アウタ部材が回転しないように固定するアウタ固定部
材と、を備え、クランクプーリと一緒に回転する上記円板のス
リット孔を上記スリット孔検出体で検出することによ
り、クランクシャフトの回転角度を検出するものであ
る、ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の
エンジン計測装置。
【請求項８】上記インナ部材は、クランクプーリに固着
するための磁石を端部に設けた少なくとも３つの連結レ
バーと、インナ部材の中心点から各連結レバーの端部ま
での長さを調節する連結レバー調節部と、を備えたもの
である、ことを特徴とする請求項７に記載のエンジン計
測装置。
【請求項９】上記演算手段で用いる吸排気バルブが閉じ
ているクランクシャフトの回転角度の範囲を計測する手
段として、上記空気導入管の空気の出入りを検出する手
段と、ピストン移動中に上記空気導入管に空気の出入り
がある範囲を吸排気バルブが閉じているクランクシャフ
トの回転角度の範囲であると判定する手段と、を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン計測装置。
【請求項１０】上記空気導入管の空気の出入りを検出す
る手段は、空気流量センサもしくは上記空気導入管の空
気の出入りに伴う音を検出するセンサである、ことを特
徴とする請求項９に記載のエンジン計測装置。