JPS59135341A - エンジン試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジン試験装置に関・する改良に係わる。

ここで「エンジン試験」には、特に、（ピストンエンジ
ンのピストンが、最大圧縮位置にある時の）「上死点」
の検出、燃料噴射の検出、燃料噴射角またはタイミング
の測定、ピストンリングの検出およびピストン側圧もし
くはスジツブの検出が含ｆｆＬる。

参考文献として、英国特許願第ｇ／−０２００弘ｔ／−
コｇと７６およびｇ／−３０９７θ号条明、＃Ｉ書が挙
げらｎる。

非常に多数のエンジンを試験しなければならないエンジ
ン製造産業ならびに完全な自動化が実際上容易ではない
エンジン修理分野双方において、内燃機関もしくはエン
ジンの迅速で容易な試験が益々望まれるようになって来
ている。

現在のエンジン製造においては、個々の各エンジンの試
験が標本エンジン試験よりも好ましいとされている。そ
の理由は、標本エンジン試験の場合欠陥のあるエンジン
が誤って設置された場合にはそ社を交換するのに高い費
用が付くからである。しかしながら、このことは必ずし
も、所与のエンジンを試験するのに利用可能な時間が限
られていることを意味するものではない。

完全に自動化することはできない現在のエンジン修理工
場においては手作業による労働の費用が高く、シかも大
きなオーバーヘッドのために所与のエンジン試験に割く
ことができる時間が制限さ扛ている。

したがって、上死点、燃料噴射タイミング、ピストン側
圧等の迅速で手数のかからない試験を行なうことができ
れば、これは非常に望ましいことである。

本発明の第１の様相によれば、シリンダ内で往復動しク
ランク軸に連結されている少なくとも１つのピストンを
有するピストンエンジンのクランク軸の予め定められた
位置を表示する方法であって、シリンダ内のピストン行
程の端間の中間場所に超音波信号を伝送しそして受信し
上記ピストンの第１および第２の相続く行程に際して上
記場所におけるピストンの一部分の通過に起因する受信
超音波信号の第１．および第２の変化に応答する第１お
よび第２の電気信号を発生し、該クランク軸の増分的回
転位置に対応する第３の電気信号を発生する手段と、第
１゜第一および第３の電気信号から予め定められた位置
を決定するための処理手段とを有し、上記超音波信号を
一連のパルスとして送信しかつ受信し、上記第１および
第一の電気信号の各々を、受信超音波信号を対応の電気
信号に変換して調時された時点で対応の電気信号を標本
化することにより上記第１および第一の電気信号を求へ
上記調時された時点は、上記対応の電気信号の標本化さ
ｔ’Ｌｆｃ部分が、受信した超音波信号の上記第１およ
び第２の変化に対応する変化を示す部分であるようにし
たピストンエンジンのり之ンク軸の所定位置を表示する
方法が提案さする。

本発明の第一の様相によれば、シリンダ内で往復動可能
であってクランク軸に連結された少なくとも７つのピス
トンを有するピストンエンジンのクランク軸の予め定め
られた位置を表示するための装置において、上記シリン
ダ内における上記ピストンの行程の端間の中間の場所に
超音波信号をそれぞｎ送信し且つ受信するための超音波
送信手段および受信手段と、上記ピストンの第１および
第２の相続く行程で上記場所を上記ピストンの一部が通
過することによる受信超音波信号の第１および第一の変
化に応答して第１および第２の電気信号を発生するため
の手段と、上記り之ンク軸の増分回転位置に対応する第
３の電気信号を発生するための手段と、上記第１１第２
および第３の電気信号から予め定められた位置を決定す
るための処理手段とを有し、上記超音波送信および受信
手段は、上記超音波信号を一連のパルスとして送信し且
つ受信するように適応され、上記第１および第一の電気
信号発生手段は、受信超音波信号を対応の電気信号に変
換するための手段と、超音波パルスが送信される都度時
間遅延を発生して、該時間遅延の経過時に上記対応の電
気信号を後本化する手段とを有している装置が提案され
る０第１および第一の信号を発生するのに用いられる超
音波技術は、パルスエコー法、通し伝搬法、共振法ある
いはそｎらの組合わせのいずれであっても良い。しかし
ながらパルスエコー技術が好まれる。また、超音波ビー
ムがエンジンシリンダの内孔表面における焦点または焦
点領域に集束する集束系を用いるのが好ましい。

ピストンおよび（または）ピストンリング（単数または
複数）を、上記第１および第一の信号を得るための超音
波反射手段として用いることができる。この方法は、被
験エンジンにおいてシリンダブロックがシリンダ孔と超
音波ビームが受けら詐るエンジンの外面との間に中実の
材料ウェブを有しているような事例において可能である
。さらに、上記中実のウェブは、超音波ビームがピスト
ンの行程端間の中間点でシリンダに指向されるような位
置に在るべきである。

これと関連して、超音波グローブ（探子）を、例えば油
その他・の結合媒体によってエンジンブロックの外部表
面に結合し、超音波ビームをシリンダに対し半径方向の
平面内でシリンダ孔に対する接線に対し直角に指向する
ように配向することができる。

しかしながら、よυ好ましい方法においては、超音波ビ
ームは上述の仕方でシリンダに指向されるが、しかしな
がらその場合ピストンおよび（または）ピストンリング
（単数または複数）によシ、シリンダの内孔表面から受
信される信号の減衰を利用するのが望ましい。したがっ
て、ピストンまたはそのリングが超音波ビーム内に存在
しない場合には、超音波信号はシリンダの内孔表面から
反射し戻されて超音波トランスジューサによって検出さ
れる。しかしながらピストンまたはそのリングがビーム
を横切る時には、超音波信号はピストンまたはリングに
よって減衰さｔ、その結果トランスジューサに反射さす
る信号のレベルは相当に減少される。この方法の利点は
、上記の方法において要求さ詐るような中実材料のウェ
ブが超音波ビームの導入′もしくは伝搬に利用し得ない
ようにシリンダを囲繞する水ジャケット等を介して超音
波ビームを指向する場合にも動作が可能であると言う点
にある。したがって、超音波ビームが通過しなければな
らないような水ジャケットが存在し、そハにより成る程
度の超音波ビームの減衰か生ぜし込らｎるにも拘わらず
、この減衰で充分に良好な第１および第２の信号を発生
することが可能となｐｌしたがって本発明はシリンダブ
ロックの実際の形態の如何に拘わらず実質的に有らゆる
形態のピストンおよびシリンダエンジンに適用可能とな
る○である。この方法はまた、エンジンに任意のシリン
ダ２イナ（内張り）を用いることを可能にすると言う利
点を有する。したがって本発明はシリンダに湿式ライナ
おるいは乾式ライナが設けられているエンジンに同等に
超音波ビームの周波数は／　）ｉＤ（ｚより大きくする
のが好ましい。しかしながらこの周波数は必要に応じて
変えることができ、実際に用いら扛る周波数は成る程度
試験しようとする特定のエンジンに依存する。

本発明の第３の様相によれば、ピストンエンジンのシリ
ンダ内のピストンのピストンリングを検出する方法であ
って、エンジンのシリンダブロックを通してシリンダに
向けて超音波ビームを指向し、シリンダ内でピストンを
動かし、そして上記ピストンリングの特性を表わす超音
波信号をシリンダから受信し検査して、超音波ビームお
よび超音顎信号をパルス列の形態で送信および受信し、
各受信超音波パルスを対応の電気信号パルスに変換し、
各電気信号パルスを、各電気パルスの標本化された部分
が値に関して超音波ビーム内にピストンリングが存在す
るかあるいは存在しないかに依存するように調時さｉた
時点で標本化するピストンのピストンリング位置の検出
方法が提案さｒる。

不発明の第グの様相によれば、ピストンエンジンのシリ
ンダ内のピストンのピストンリングを検出するための装
置において、上記エンジンのシリンダブロックを通して
該シリンダに超音波ビームを送信し且つ該シリンダか・
らの超音波イｄ号を受信するための超音波トランスジュ
ーサ手段および関連の回路と、受信した超音波信号をピ
ストンリングの特性に関して検査するための手段とを備
え、上記超音波トランスジューサ手段および関連の回路
は、上記超音波ビームおよび信号を一連のパルスとして
送信し受信すると共に各受信超音波信号）くルスを対応
の電気信号に変換するように適応さ口、上記検査手段は
超音波パルスが送信さ扛る都度遅延時間を設定して該遅
延時間の経過時に上記電気信号ノくルスの各々を標本化
するための手段を有し、上記採取された標本は、超音波
ビーム内におけるピストンリングの存在および不在にそ
れぞｔ依存する変化を示すシリンダ内のピストンのピス
トンリングの検出装置が提案さｐ、る。

超音波ビームは、シリンダブロックの一但りに接触して
配置された超音波トラシスジューサによって発生するこ
とができ、そしてさらに、ＷＩＪの超音波トランスジュ
ーサを、シリンダを介して伝達さ詐る超音波を受信する
ためにシリンタ゛フ゛ロンクの他側と接触して配置する
ことができる０別法として、超音波ビームをシリンダに
向けて送信し且つ反射された超音波ビームを受信するた
めに、シリンダブロックの一側に単一の超音波トランス
ジューサを配置するこドア５５でキル。′ピストンは、
通常シリンダ内孔内にクリアランスをもって嵌着されて
おり、通常、ピストンの環状溝内に座着されている環状
ピストン１ノングを有している。そして該環状ピストン
リングはシリンダ孔と密に接触してピストンの上包０に
画定される燃焼室を密封する。

ピストンがシリンダ内を超音波ビームラ横切って移動す
ると、ピストンとシリンダ内孔との間のクリアランスも
しくは間隙か超音波を減衰して、その結果比較的小さい
振幅の信号が送信もしくは反射さｎると考えられる。し
かしながら、ピストンリングが超音波ビームを横切る時
には減衰は比較的小さい。その理由は、す゛ングとシリ
ンダ内孔との間における接触が密であって、比較的大き
い振幅の信号か伝送または反射さ朴るからである。ピス
トンリングを特徴的に表わすこの信号は容易に検出して
該ピストンリングの存在の表示に用いることかで゛きる
。

例えば、内燃機関の場合、各ピストンには通常３つのピ
ストンリングが設けられている。したがって、リングの
不在に起因する燃焼ガスの漏洩を表示するようなりラン
クケース内へのガスの流入をチェックし、以ってリング
の存在を検出するのにエンジンを分解したシ取外す必要
は無くなる。３つのピストンリングは通常ピスト／ヘッ
ド近傍に配置されて矩形断面を有するΩつの圧縮リング
と、外面に環状溝が形成されている環状のリングからな
る油制御もしくは油掻きリングから構成さ扛ている。油
掻きリングによシ伝送もしくは反射される超音波信号は
したがって、他のａつの圧・縮リングによって発生され
る信号と異なるコつの隣接した振幅ピークを有する信号
形態をとる。したがって、油掻きリングの存在を検出し
、該リングがピストン上の他のリングに対して適正な位
置に在るかどうかを決定することが可能となる。

反射または伝送超音波信号の検査ば、オシロスコープの
ような電子的手段によって行なうことができる。例えば
帰還信号またはその包絡線をオシロスコープのスクリー
ン上に表示してピストンリングに対応するピークを観察
することができる。跡験中エンジンは、転倒した状態あ
るいは正常態で運転することができ、またこのエンジン
は試験台上に取付けたり或いは車輛に取付けた状態のま
まで試験することができる。

オシロスコープは記憶型のものとすることができ、そし
て超音波ビームを通ってのピストンの単一の上方向運動
から得られる信号を蓄積もしくは記憶し表示するように
トリガすることができる占 各超音波トランスジューサは容易に取外し可能な仕方で
シリンダブロックに取付けることができるようにして配
設することができる。′この場合には、複シリンダエン
ジンの全べてのピストンリングを迅速に且つ容易にチェ
ックす、ることか可能となる。

本発明の第５の様相に従かえば、シリンダ内で往復動し
回転可能なりランク軸に連結さ九て、既知の位置に既知
の数のピストンリングを備えているピストンを有するピ
ストンエンジンのシリンダ内におけるピストンの側圧（
ＳＪａｐ）の発生を決定する方法であって、上記シリン
ダの壁の所与の領域に向けて上記シリンダ内にパルス状
超音波ビームを送信し、該シリンダ壁領域からの反射超
音波パルスを受信し、その場合各受信超音波信号パルス
は、ピストンのどの部分も上記シリンダ領域と密に接触
していない場合の正常の値と、ピストンの一部が上記シ
リンダ壁領域と密に接触している場合の異なった特性値
を有し、さらに各受信超音波信号パルスを正常ｆ　・Ｊ の特性または異なった特性に対応する電気信号パルスに
変換し、各電気信号パルスが正常の特性かまｔは異なっ
た特性を有するかどうかを判定し、上記判定結果から、
ピストンの成る部分が上記シリンダ壁領域と密に接触し
ていることの表示を発生し１、そして該表示から上記シ
リンダ壁領域と密に接触しているピストンリングである
ピストン部分を、ピストン側圧に起因して上記シリンダ
壁領域と密に接触しているピストン部分から識別するピ
ストン側圧の発生を決定する方法が提案される。

本発明の第６番目の様相によ肛ば、シリンダ内で往復運
動し、既知の位置に既知の数のピストンリングを有し、
回転するクランク軸に連結さｎたピストンを有するピス
トンエンジンにおけるピストンの側圧の発生を決定する
のに用いらｎる装置において、上記シリンダの壁の所与
の領域に向は上記シリンダ内にパルス超音波ビームを送
信して上記シリンダ壁領域から反射された超音波信号パ
ルスを受ける手段を有し、上記受信超音波信号パルスの
各々は、ピストンのどの部分も上記シリンダ壁領域と密
に接触していない場合に正常の特性を有し、上記ビス・
トンの一部が上記シリンダ領域と密に接触している時に
は異なった特性゛を有し、さらに、各受信超音波パルス
を、それぞれ正常の特性または異なった特性を有する対
応の電気信号に変換するための手段と、各電気信号パル
スが正常の特性かまたは異なった特性のいずれを有する
かを決定するための手段と、上記決定に基すいて、ピス
トンの部分が上記シリンダ壁領域と密に接触しているこ
とを表わす表示を発生し、該表示から、上記シリンダ壁
領域と密に接触しているピストンのピストンリングであ
る部分を、ピストン側圧に由り上記シリンダ壁領域と密
に接触している部分から識別することを可能にした装置
が提案さ扛る。

本発明の第７番目の様相によｎば、電気音響トランスジ
ューサを燃料噴射器に設け、該トランスジューサの゛出
力信号のレベルを監視して燃料噴射器の開成を表わすレ
ベル増大を検出することを含む燃料噴′射器の開成検出
方法が提案される。

本発明の第ｇ番目ｂ：様相によれば、燃料噴射器に取付
けらｎ且・つ出力信号を発生するように構成された電気
音響トランスジューサと、該トランスジューサの出力信
号レベルをモニタして燃料噴射器の開成を表わすレベル
増加を検出するモニタ（監視）回路を含む装置が提案さ
ｎる。

本発明の第９番目の様相に従かえば、超音波ビームをピ
ストン行程の端間の中間位置に向けてエンジスのシリン
ダ内に指向け、ピストンビームの該超音波ビームの通過
に対応する信号を発生し、そしてエンジン速度の尺度を
得るために予め定められた期間中上記信号を計数するこ
とを含むピストンエンジンの速度の測定方法が提案さ詐
る。

本発明の第１Ｏ番目の様相に従かえば、ピストン行程の
端間の中間位置に向はエンジンのシリンダ内に超音波ビ
ームを伝送するための手段と、ピストンの該超音波ビー
ムの通過に対応してシリンダから反射される超音波信号
を受信するための手段と、予め定められた期間上記信号
を計数してエンジン速度の尺度を与える手段とを含むピ
ストンエンジン速度の測定装置が提案される。

好ましい実施例の説明 一般的説明 本発明の好ましい実施例は、特に、上死点（既に説明し
た）、燃料噴射、燃料噴射角またはタイミング（時期）
、ピストンリングおよびピストンの側圧前−を検出する
ためにエンジン６（第２図）の試験で用いられる装置ｌ
（・第１図）である。

追って詳細に説明するように、装置／は、任意点に対す
るエンジンのクランクシャフトの瞬時位置を決定するた
めの軸符号化器もしくはエンコーダ７コ（第２１図およ
び第一一図）、エンジンのピストンの運動を検出するた
めの超音波トランスジューサｇおよび燃料噴射を検出す
るためのマイクロホンｒ／（または／／、第６図〕と関
連して用いられる。

装置／はフロントパネルコを有しており、このフロント
パネルλ上には、グつのブツシュボタンスイッチの形態
にあるオペレータ制御部３、ディジタルディスプレイ（
表示部）弘およびカ−ドリーダ（カード読取り器）Ｓが
設けられている。

試験されるエンジン 第一図および第３図は、装置ｌによって試験されるエン
ジン６を示す。

エンジン６は、１つまたは２つ以上の気筒もしくはシリ
ンダ６Ｂが形成されているシリンダブロック６Ａを有す
る。シリンダ６Ｂは慣用の仕方でシリンダライナ（図示
せず）で内張すすることができる。各シリンダＡＢは、
ピストン６Ｄ上（図示せず）によってクランクシャフト
（図示せず）に連結されているピストン６Ｄを有してい
る。ピストンＡＤはそのヘッドに隣接して３つの環状溝
を有しており、これら環状溝にはピストンリングｚｃ、
、ｘｃ、およびＡＣ，が座着されている。ピストンヘッ
ドに近い方のピストンリングＡＣ，および４Ｃ，は、圧
縮リングであって、その目的とするところは本質的に、
ピストンスカートとシリンダ孔との間に密封を行い、ピ
ストン上方の燃焼室を密封遮断することにある。図にお
いて最下位のリン／、ＡＣ，は油掻きリングであって、
１その目的とするところはシリンダ孔から油を掻き取っ
てり・ランクケースまたはエンジンの油溜めに戻すこと
である。ピストンリングＡＣ，および６Ｃ２の各々は矩
形の横断面を有しており、他方油掻きリングＡＣ，の横
断面は矩形の形態を有しており、そしてその外側部の矩
形部分が除去されている。即ち、油掻きリング６Ｃ５に
は外部環状溝が形成されている。

したがって、油掻きリングＡＣ，は、短い距離でピスト
ンの縦軸方向に離間した２つの環状表面でシリンダ孔と
接触する。

超音波トランスジューサｇは、超音波ビーム（変調ビー
ムでもパルスビームでもその可否は問わない〕を例えば
第１シリンダＣｌｌ６／）ＡＢに指向し、超音波ビーム
がシリンダＡＢに対しダ６Ｂ内のピストン６Ｄ上の（３
つの）ピストンリング６Ｃが該超音波ビームを通過する
ような位置でエンジン乙のシリンダブロックＡＡ（第３
図）の外部に配設されている。第３図は、シリンダＡＢ
を囲繞す、ろ水ジャケット６Ｅを示しまたピストン６Ｄ
のピストンピン６Ｆをも示している。

超音波ビームは中実のシリンダブ、ロックＡＡならびに
それと密着しているシリンダライナ（設けられていれば
である）を通して、比較的減衰を伴わずに伝搬するもの
と考えられる。超音波ビームがピストン６Ｄと整列して
おらずシリンダ孔に達した時には、超音波放射がシリン
ダ内に伝送されてその比較的小さい部分かトランスジュ
ーサｇに向けて反射し戻される。この反射された放射は
トランスジューサｇで受信されて対応の電気信号に変換
され、この信号は導体ｇＡを介して信号処理装置に供給
される。

本発明の方法を実施するに当っては、エンジンは車輌に
設置した状態にしたままで始動し通常のように運転する
ことが許される。別法として、エンジンを試験台に取付
けて該エンジンを通、常のよ′うに運転もしくは駆動す
ることを可能にする適当なサービス装置に連結してもよ
い。

所望ならば、エンジンのクランクシャフトは電動機また
は油圧モータによって回転してもよい。

超音波信号また′はその包絡線信号を表示するのにオシ
ロスコープを用いることができる。このオシロスコープ
は記憶屋のものとすることができ、超音波ビームを横切
ってピストンが一回上方に通過する開信号またはその包
結線信号を記憶し表示するように構成することができる
。

別法として、非記憶型のオシロスコープの場合には、該
オシロスコープはピストンの各上行行程の予め定められ
た位置でトリガすることができよう。

油掻きリングＡＣ，がシリンダ孔と密に接触するコつの
環状表面を有しているので、帰還超音波信号の振幅の増
大には、油掻きリング４Ｃ，がビームを通過するのに対
応して一つのピークが含まれるはずである。したがって
このリングＡＣ，は、導体もしくはり一ド線ｆｆＡに接
続された装置によって明瞭に識別可能であるはずである
。したがって本方法は、各ピストンに正しい数のリング
が設げられていること４をチ・ニックしたり、油掻きリ
ングがピストン上の正しい位置に在ることをチェックす
るのに用いることができる。トランスジューサｇは、複
シリンダ内燃機関の各シリンダの位置に隣接してシリン
ダブロック６Ａに手で保持することができろし、そして
また、この位置に該トランスジューサラ保持するための
手段を設けて、エンジンの各ピストンのリングを迅速且
つ容易にチェックできるようにすることが可能である。

したがってピストンリングをチェックもしくは点検する
ためにエンジンを取外す必要はない。さらに、リングは
この方法で直接的にチェックすることができるので、リ
ングのうちの７つまたは２つ以上のものが外れているこ
とを示唆するようなりランクケース内における燃焼ガス
の存在のような正しくないピストンリング配列による二
次的効果について検査する必要はない。したがって、こ
の方法によれば、エンジンのヒストンのリングをチェッ
ク′するた、めの迅速で、廉価でしかも信頼性の高い方
法が達成される。

トランスジューサｇは、第３図の実線で示す・ような反
射超音波に応答する型のものが好ましい。したがってト
ランスジューサざは、エンジン乙の隣接のシリンダ、４
Ｂに双方共に向けられた超音波送信部および超音波受信
部を有している。別法として、トランスジユーザはシリ
ンダの両側に配設された超音波送信部（第３図のｇ〕お
よび超音波受信部（第３図に点線ｇ′で示す）する。

信号を発生するのに用いられる超音波技術はパルスエコ
ー技術、通し伝搬技術、共振法またはそれらの組合であ
ってよい。しかしながらパルスエコー法が好まれる。

ピストン６Ｄおよび／またはピストンリング６Ｃを、計
数される信号を発生するための超音波反射手段として用
いることができる。この方法もしくは技術は特に、被験
エンジンが第１Ｉ図に示すように、シリンダブロックＡ
’ＡがシリンダＡ’Ｂ　のシリンダ孔と超音波ビームが
栄ゆられるエンジンの外部との間に中実の材料ウェブＡ
’Ｇ　　を有しているエンジンの場合、に特に可能であ
る。さらに、中実のウェブＡ’Ｇ　はピストンＡ’Ｄ　
　の行程端間の中間点で超音波ビームがシリンダ６′Ｂ
　に指向けられるような位置になければならない。これ
と関連して、超音波プローブ（探子）が通常、例えば泊
あるいはグリースｇ“または他の結合媒体によりエンジ
ンブロックの外７１５表面に結合されておって、超音波
ビームをシリンダに対し半径方向の平面（第３図の６Ｂ
および第７図の６′Ｂ）内でシリンダ孔に対する接線に
対し直角に導（ように配位されている。

しかしながら好ましい方法においては、上に述べたよう
に超音波ビームをシリンダに指向けることと関連して、
シリンダの孔表面から受信される信号をピストンＡＤ、
Ａ’Ｄおよび／またはピストンリングＡＣ，Ａ’Ｃが変
更もしくは変調することが利用される゛。したがって、
ピストンまたはそのリングが超音波ビーム内に存在しな
い場合には超音波信号はシリンダの孔表面から反射され
て超音波トランスジューサにより検出される。しかし女
がらピスト：／ＡＤ、Ａ’ＤまたはリングＡＣ，Ａ’　
Ｃがビームを通過すると、超音波信号は該ピストンまた
はリングにより変更もしくは変調されて、トランスジュ
ーサに対して反射される信号のレベルは相当に変化する
。

この方法を採用する上で得られる利点は、超音波ビー゛
ムを水ジャケント（第３図／、Ｅ）またはシリンダを取
巻（類似物を介して指向ける場合に、上述の方法で必要
とされるよう彦中実材料のウェブが超音波ビームの伝搬
に利用し得ない場合でも実施が可能であるという点にあ
る。したがって、水ジャケットが存在すれば、そこを通
る超音波ビームは成る程度の減衰を免れないが、この方
法では十分に良好な信号を得ることができ、したがって
この方法はシリンダブロックの実際の形態の如何を問わ
ず、実質的にあらゆる形態のピストン−シリンダエンジ
ンに適用可能である。またこの方法には５．のよう、な
エンジンにどのような型のシリンダライナが設けられて
いても本方法を適用可能であ、るという利点がある。し
たがってこの方法は湿式ライナあるいは乾式ライナが設
げられているシリンダのエンジンにも同等に採用するこ
とができる。超音波ビームの周波数は一般に／　ＭＨｚ
よりも高い。

しかしながらこの周波数は必要に応じて変えることがで
き、実際に用いられる周波数は成る程度被験エンジンに
依存する。

いずれにしても、トランスジューサｇは、ピストンが細
い超音波ビーム分通過し該ビームを遮断するような高さ
でシリンダブロック壁を通りシリンダを横切るように該
超音波ビームを指向するように取付ゆられる。

ピストンの他の位置、例えば下死点位置においては、ピ
ストンはトランスジューサｇによって発生される超音波
ビームの領域外にある。

トランスジューサｇは、超音波の不所望な減衰を阻止す
るように、エンジンの・シリンダブロックの側壁上に空
隙もしくはエアーギャップを持って取付けられる。超音
波は、ピストンがその上死点位置に接近する時または該
上死点位置から離れる時に、シリンダの内部表面と密に
接触しているピストンリングの７つを通ってピストンを
通過する。したがってトランスジューサざに反射し戻さ
れる超音波は相応に変調されている。ピストンが超音波
ビーム領域内にない位置にある時には、トランスジュー
サｇに反射し戻される超音波は当然異なり、対応の電気
信号を発生する。別法として、第グ図にｇおよびｇ′で
示す一つの部分からなるｌ・ランスジューサが設けられ
ている場合には、ピストン４’Ｄが超音波ビームを通過
すると、それによって送信部ｇから発射されて受信部３
′に達する超音波ビームは変更もしくは変調される。ピ
ストンＡ’Ｄ−が超音波ビーム外にある時には、受信部
ｇ′の出力信号のレベルが異なつでくる。何れの場合に
も、トランスジューサの出力信号のレベル差で、ピスト
ンリング６ＣまたはＡ’Ｃの超音波ビームの通過に対応
する信号が得られる。

第＜＜図において、シリンダブロック６′Ａ１シリンダ
乙／Ｂ１ピストンリング＆’Ｃ，４’Ｃおよ１．２ び４／　ｃ、　　、ピストン４’Ｄ　　およびピストン
Ａ’Ｆは、（上に述べた点以外では）第３図のシリンダ
ブロック６Ａ１シリンダＡＢ、ピストンリング６Ｃ，＋
ＸＣ２およびＡＣ，、ピストンＡＤならびにピストンピ
ン６Ｆに対応する。

燃料噴射検出マイクロホン 超音波周波数マイクロホンｊ／（第Ｓ図に詳細に示し追
って詳述する）は、燃料噴射器に隅接して配設されてお
り、クランプ７により固定保持されている。

第Ｓ図に示すように、マイクロホン５１は、エンジンの
シリンダ６Ｂの燃焼室３４に燃料Ｓ３が噴射される際に
発生する’Ｉ　ＯｋＨｚの周波数の音波を捕獲する目的
で燃°料噴射器（全体は図示せず）の燃料噴射ノズル５
−に向けられた非接触の指向性マイクロホンから構成さ
れる。

第Ｓ図はまたエンジン乙の空気流入弁ＡＨをも示してい
る。

第６図は上に述べたマイクロホン！ｆ／の代りに、トラ
ンスジューサのクランプ（締着〕アセンブリｌｌ／の／
っのジョーａＯに取付ゆられたトランスジューサ・ハウ
ジング３７内に収容されている指向性マイクロホン／ｌ
が用いられている別の構造例を示す。ジョーク□および
第一のショークコはそれぞれ、一つのハンドルｌＩ、？
および９グと一体に形成されており、そしてこれらハン
ドルは参照数字弘５で示すように枢着されておってばね
５６により〔ジョーク。およびグーが同じ方向に偏倚さ
れるように〕偏倚されている。トランスジューサｌ／を
トランスジューサ・へウジング３９内に座着するのに発
泡ゴム取付は部グアが用いられている。ジョーｌＩＯの
内部には、コっのジョークｏおよびクコ間の領域から高
周波数の音波がトランスジューサｌ／に達することがで
きるように開ログワが設けられた発泡ゴムシールｌＩｇ
が配設されている。第６図はまた、トランスジューサ／
／を装置／に接続するための導線ＳＯの一部を示してい
る。

アセンブリ弘／により、ジョーク、Ｏおよび’１２はば
ね弘６の力によって燃料供給パイプに圧着された発泡ゴ
ムシールｒｉｇと共に燃料の供給パイプ（図示せず）の
回りにクランプで締着することができ、トランスジュー
サｌ／はそれにより燃料の噴射で発生されるＩＩ　Ｏｋ
Ｈｚの周波数の音波を拾うことができる。別法として、
ジョーｑｏおよびダコは燃料噴射器の本体（図示せず）
に締着することができる。

電子回路 第７図に示すように、マイクロホン５１は超音波増幅器
６０を介して包結線検出器乙／の入力端に接続されてお
り、該検出器乙／の出力端は低域フィルタル＝を介して
比較器６３０）　’ＩＮ　／の入力端に接続されている
。比較器６３の第コの入力端は基準電圧設定用ポテンシ
ョメータ６弘に接続されている。マイクロホンＳ／の出
力信号は第９図にオシロスコープ上の軌跡で図示されて
いる。なお第９図には第１ピストン屋／の上死点タイミ
ングが示されている。比較器Ａ３の出力端はマイクロコ
ンピュータＡ　５　ｑ）　１つの入力端に接続されてい
る。

超音波トランスジューサｇはＲＦ増幅器Ａ乙の入力端に
接続されており、該増幅器ＡＡの出力端は標本化保持回
路即ちサンプル／ホールド回路６７の単一の入力端に接
続されている。該サンプル／ホールド回路の出力端は、
アナログ−ディジタル／ディジタル−アナログ変換器Ａ
ｇのアナログ入力端に接続されており、該変換器６ｇの
ディジタル人力／出力線路はマイクロコンピュータ６Ｓ
の両方向性データ母線に接続されている。

超音波トランスジューサｇはさらに、高圧パルス発生器
６ｑの出力端に接続されており、該パルス発生器６？の
トリガ入力端はエンコーダ論理回路／遅延発生器７０の
出力端に接続されている。このエンコーダ論理回路／遅
延発生器の７つの出力端はサンプル／ホールド回路Ａ７
の制御入力端に接続されており、さらに該発生器は軸エ
ンコーダ（符号化器）７．２（追って説明スル）の光学
的トランスジューサ、７／に接続されている入力を有す
る。論理回路／遅延発生器７０の７つの入力端は変換器
Ａｇのアナログ出力端に接続されており、制御線路７３
を介してマイクロコンピュータ６！ｒの制御下に置（こ
とができる。

マイクロコンピュータ６Ｓはオペレータ制御部３、ディ
ジタル表示器もしくはディスプレイブおよびカードリー
ダＳに接続されている。さらに、マイクロコンピュータ
６Ｓはエンジンのタイミング試験の制御および分析を中
央に集中化するのに用いられているホストコンピュータ
？４’に接続することができる。

第３図はエンコーダ論理回路／遅延発生器７０を若干詳
細に示す図である。

増幅器ｔコの出力端は一定のパルス幅の出力パルスを発
生するように構成された単安定回路ｇｅの入力端に接続
されている。該単安定回路の出力パルスは、高電圧発生
器６９０トリガ入力端ならびに電圧制御単安定回路ｆｆ
、ｌｔのトリガ入力端に供給される。単安定回路ｇｓの
出力端はサンプル／ホールド回路６りの制御入力端に接
続されている。単安定回路ｇｓの電圧制御入力端ｇ６は
変換器６１ｉのアナログ出力端に接続されている。

使用に当って、マイクロホンＳ／は、増幅器６０を介し
て第り図に示すような波形の信号を検出器６／に供給す
る。必要ならば、増幅器６０は、弘θｋＨｚの領域内の
周波数だけを実質的に通すようなる波機能を有すること
ができる。

なお上記周波数の信号は、試験中のエンジンのシリンダ
内に噴射される燃料の音に対応してマイクロホンにより
受ゆられる周波数の信号である。検出器！／によって発
生される包結線信号はフィルタ６−により平滑化されて
比較器６３に供給される。この比較器６３はマイクロホ
ンＳ／によって受けられろ信号のレベルが立上って燃料
噴射開始を表示する都度、出力信号をマイクロコンピュ
ータ６Ｓに発生する。

軸符号化器もしくはエンコーダ７２は後述するように試
験中のエンジンのクランク軸に連結されておって、後述
するようにエンジンにより強制的に回転せしめられ、そ
の結果符号化円板ｇ３に設けられているスリットが次々
と発光ダイ・オードｇＱおよび光感知ダイオードｇＩ間
を通過する。スリットのトリガ縁がダイオードと整列す
る都度、ダイオードＳｌにより１つのパルスが発生され
て、増幅器ｇコにより増幅された後に単安定回路ｔｌＩ
をトリガする。単安定回路ｇｙからの出力パルスは高圧
パルス発生器６デをトリガし、後者は超音波トランスジ
ューサｇに高電圧パルスを供給する。該トランスジュー
サｇはその共振周波数、例えばｌ／、２ないし３　ＭＨ
ｚ　、好ましくはハ２　！；　ＭＨｚ　（但し成る程度
エンジンの種類に依存する）で共振し、超音波・ビーム
を発生する。このビームは試験中のエンジンのシリンダ
内に指向けられる。反射された超音波信号はトランスジ
ューサざにより受けられ、増幅器６６で増幅された後に
サンプル／ホールド回路６７に供給される。

単安定回路ｇｌｌからのパルスはまた電圧制御単安定回
路ｇ５をトリガするのにも用いられる。

該単安定回路ｇｓは遅延時間ｔを発生する。この遅延時
間の長さは、変換器６ｇおよび単安定回路ｇｓの制御電
圧入力ｇ６を介してマイクロコンピュータ６３により変
えられる。単安定回路ｇ５の出力信号は、サンプル／ホ
ールド回路６りによる入力信号の保持を制御し、そして
サンプル／ホールド回路６りの出力は変換器Ａｇを介し
てマイクロコンピュータ６ｊに供給すれる。

ピストンリング６Ｃ（Ａ’　Ｃ）がトランスジューサｇ
によって発光される超音波ビームを通過するのを検出す
るために、マイクロコンビ二一タＡＳは追って詳細に説
明するように信号を分析する。しかしながら実質的には
、マイクロコンピュータ乙Ｓは、超音波ビームを通過ス
ルヒストンリングＡＣ’（４’Ｃ）　　による反射に対
応してトランスジューサざに反射される超音波信号の特
定のパルスの振幅をサンプル／ホールド回路６りが標本
化し且つ保持するように遅延時間ｔを制御する。実際、
ピストンリングＡＣ（Ａ’Ｃ）がビームを通過すること
により、／／２ないし３ＭＨｚ　、好ましくはへコ５　
ＭＨｚ信号の幾つかのパルスもしくはサイクルが発生す
る。マイクロコンピュータＡＳは、装置のＳＮ比を最大
にするように、最も大きい割合もしくは大きさで変化す
る振幅を有するパルスをモニタ（監視〕するように構成
されている。したがって、マイクロコンピュータ６Ｓは
、約６ナノ秒の「捕捉」時間を有するサンプル／ホール
ド回路６７が特定のパルスのピーク値を記憶もしくは格
納するまで遅延時間ｔを変える。第１／図には、観察中
のシリンダにおけるヒストンのｌ完全サイクル、即ちｔ
つのピストン行程に亘りこのパルスの振幅が変化する模
様が示されている。なお第１１図中振幅は７度の間隔で
描かれている。超音波ビーム内にピストンリングが存在
しない時には、特定のピークの振幅は雑音の影響下でラ
ンダムに変わるが、それによる振幅の変化は比較的低レ
ベルである。しかしながらピストンリング４　ＯＣＡ’
Ｃ）が超音波ビームを横切ると、ピーク振幅ば平均振幅
レベルの上方および下方に変化し、容易に識・別するこ
とができる。第１／図は、ピストンが３つの、ピストン
リングを有しているエンジンについての信号が示されて
おり、ピーク振幅における３つの別々の変化が、最初か
ら３つのピストンリング表示信号’？／　ｌ　９．２お
よびｑ３の各々に明確に見ることができる。

さらに詳細に述べると、３対のピークａ　＋　ｋ）　ｒ
ｃ（ａ’・ｂ′・ｃ／　）　　を含む信号ｑ／は、ピス
トンの排気（通常は上向き）行程の際の３つのピストン
リングのトランスジューサｇの通過に対応するものと考
えられる。また信号９／に類似の信号９コはそれに続く
吸気（下向き）行程に対応し、そして（信号ｑ／および
９コの各々に類似の）信号９３はそれに続く圧縮行程に
対応するものである。マイクロコンピュータ６．５は、
正しい数のリングがピストン上に存在するか否かを認識
するようにプログラムして、お（ことができ、それによ
りエンジンの組立て中７つのピストンリングが省かれて
しまっているかあるいはまたピストンリングが破壊した
か企指示することができる。このような状態はまた、リ
ングからの超音波反射に対応する信号ａ（ａ”）＝ｂ（
ｂ’）ｃ（ｃ’）のうちの１つの信号の不在によって検
出可能である。

第１／図に参照数字９ｔＩで示す信号は、ピストンの燃
焼行程中の側圧前を表わす。この状態は、ピスト／のス
カートとシリンダ壁との間の接触に対応するもσ〕であ
って、この接触により、超音波ビームを通過する際にピ
ストンリングによって発生されるものに類似の超音波ビ
ームの反射が生ぜしめられる。マイクロコンピュータ６
Ｓは、エンジンのタイミングをチェックもしくは点検し
ている時には、ピストンの側圧前の作用を無視するよう
にプログラムされており、そしてまた好ましくは、ピス
トンの側圧前の存在を表示して試験中のエンジンの状態
に関する他の診断情報を提供するようにプログラムされ
ている。

第１／図に示した波形はオシロスコープ上に表示するこ
とができる。

エンジン速度の決定 次にマイクロコンピュータ６Ｓがトランスジューサｇの
エンジン速度を決定する仕方に関して説明する（なお第
一図、第３図および第１図を参照する）。

具体的に述へると、マイクロコンピュータ４５は本質的
に慣用の型のものとすることができるパルス計数器また
は周波数計数器を有している。

マイクロコンピュータ６Ｓはその入力部に、トランスジ
ューサｇの出力信号に応答してピストンＡＤ、Ａ’Ｄま
たはリング４ＣＩＡ’Ｃが超音波ビームを横切る都度そ
れを計数するための７つのパルスを発生する手段を有す
るのが好ましい。マイクロコンピュータｔＳのパルス計
数器は、個々の期間中におけるこのようなパルスの数を
計数してエンジンの速度の尺度を与える。トランスジュ
ーサｇがピストンＡＤ、４’Ｄの超音波ビームの通過毎
に７つの信号を発生する場合には、パルス計数器の前に
除数−の回路を殺げて、それによりマイクロコンピュー
タ乙Ｓのパルス計数器がエンジンのクランク軸の各回転
毎に７つの信号パルスを受けるようにすることができる
。また、例えば、ピストンＡＤ、ｔ’Ｄの各行程毎にピ
ストンＡＤ、／；’Ｄ上に設ケられている各ピストンリ
ングＡＣ，Ａ’Ｃの超音波ビームの通過に対応して幾つ
かの信号がトランスジューサｇにより受信される場合に
は、パルス計数器の前に分周器を前置接続して、こび）
分局器パルス計数器に対しピストンの連続する一つの行
程毎に１つのパルスを供給スるようにすることができる
。したがって、パルス計数器は各期間のｉ時に、該期間
中のエンジンのクランク軸の回転数を表わす計数を発生
することができる。この期間は所望の精度、分解能およ
び測定頻度を考慮して適当に選択することができる。

別法として、マイクロコンピュータ６Ｓは、マイクロホ
ン（ｓｉまたは／／）によって検出される燃料噴射頻度
を求めてそれ金兄に（燃料が各シリンダ毎コ回転毎に７
度噴射されるダ行程エンジンの場合には通例そうである
ように−の因数を乗することによ！ｌｌ）エンジン速度
を導出することができる。エンジンが火花点火式エンジ
ンである場合には、速度はまた点火ノ（ルス食を検出し
てその頻度もしくは周波数全測定することによシ決定す
ることができる。

フロー（論理）ダイアグラム 第１７図ないし第２θ図を参照してマイクロコンピュー
タ６左の制御下における装置の動作に関し説明する前に
、フローダイアグラムの解釈を例解するために第１コ図
ないし第１６図を参照して説明をする。

第７．２図に示すダイアグラムは、ステップＡの実行中
にステップＢを実行しなければならないことを示す。

第１３図に示すダイアグラムは、ステップＡの実行中に
先ずステップＢｔ、次いでステップＣを実行しなければ
ならないことを示す。

第１１Ｉ図に示すダイアグラムは、ステップＡの実行中
に、ステップＢ１ｒ実行し、次いで菱形で示す試験を実
行することを示す。この試験の結果がｙであれば、ステ
ップＣも実行する。

第１左図に示すグイアゲラムは、ステップＡの実行中、
結果がＸまたはｙとなる試験を行なうことを示す。結果
がＸであれば、その時にはステップＢだけ全実行する。

また試験の結果がｙであれば、その時にはステップＣだ
けを実行する。

第１６図のダイアグラムは、ステップＡの実行中ステッ
プＢｉ実行することを表わす。次いでステップＣは、条
件２に依存する回数だけ実行される。

ソフトウェアおよび動作 第１り図はマイクロコンピュータ６Ｓのタイミング装置
のソフトウェア全図解する図である。

装置を最初に投入すると、いろいろな初期設定ルーチン
および設備のチェックが行なわれて装置を使用可能な状
態とすると共に、装置が正しく機能することを確認する
。何んらがの設備の故障が検出されるとマイクロプロセ
ッサは警報メツセージを出力し、このメッセージブディ
スプレイグに警報表示が与えられたりあるいは可聴警報
が発生される。設備故障が無い場合には、マイクロコン
ピュータはどの制御部がエンジンのタイミング測定の管
理に当るかを決定する。

例えばマイクロコンピュータ６左自体がこのような測定
の制御を行なっても良い。別法として、ホストコンピュ
ータ７弘が測定の制御を行うこともできる。次いでエン
ジン情報の決定が行なわれる。このことに関しては第１
ｇ図を参照して説明する。測定がホストコンピュータの
制御下に置かれるものとすると、マイクロコンピュータ
Ａ左はエンジンのデータをホストコンピュータに伝送す
る。

次いで、マイクロコンピュータはピストンの上死点位置
を決定し次いでタイミング角度およびエンジン速度をそ
れぞれ決定する。この決定は、オペレータ制御卓３の「
リセットボタン」の作動でリセット要求が発生されるま
で行なわれる。

第７３図は、エンジンの情報を求めるために行なわれる
ステップ金示す。第１ｇ図に示されているステップは、
有効な情報が受けられろ壕で繰返えされる。

最初に、カードに対する出力要求がディスプレイもしく
は表示装置ダによって提示され、使用者に対して、試験
されるエンジンに関する情報がパンチで符号化されてい
るカードを挿入すべきことが要求される。カードは被験
エンジンのブロックの厚さ、水ジャケットの厚さおよび
エンジン形態に関する情報を格納している。エンジン形
態に関連してクランク軸がオフセットである場合には、
上死点はピストンの上下位置間の中間には無く、シたが
ってカードの情報でこのことを補償するための補正が可
能になる。

カードはまた、例えば、問題のエンジンに対して正しい
カードが挿入されることを確保するためにホストコンピ
ュータで処理される一般的な情報音も格納していること
ができる。

カードが−Ｈカードリーグ（カード読取り器ンＳに挿入
され引出されたならば、ディジタル表示の要求は消去さ
れて、エンジン情報がマイクロコンピュータに読込まれ
る。そこでマイクロコンピュータはエンジン情報を有効
化して、例えば、「不可能な」データが誤って入れられ
なかったことを確認する。

第１９図は第１７図の上死点もしくはＴＤ（。

タイミング角および速度の決定ステップをより詳細に図
解するものである。マイクロコンピュータは、オペレー
タ制御卓３の「開始」ブツシュボタンから「開始」要求
が読込まれるまで待機する。「開始」または「リセット
」要求が存在せず、しかも誤ったメツセージが無いもの
と仮定すると、「開始」または「リセット」要求出力が
、要求が受取られるまでディジタルディスプレイによっ
て表示され、しかる後にグログラムは第１９図に示すよ
うに実行される。リセット要求が受けられると、装置は
、特にエンジンデータに関してクリヤされ、その結果新
しいカードを挿込んでエンジンデータを装置に・再ロー
ドしなければならない。開始要求が受付けられたと仮定
すると、第２０図と関連・して後述するように上死点が
決定される。

上死点が決定されると、マイクロコンピュータは、エン
ジンをしてそれ自身の動力で横転することを可能にする
「エンジン起動要求」スイッチ全作動する。そこでマイ
クロコンピュータは、オペレータ制御卓３の「横転」ブ
ツシュボタンから「横転もしくは運転」要求が読込まれ
るのを待機し、横転もしくは運転要求が受けられると、
点火／噴射検出器を設定する。これと関連して、上に述
べた実施例は特に圧縮点火エンジンと共に使用するよう
に企図されているが、燃料噴射器の音響センサの代りに
、シリンダ内の空燃混合物の点火を感知するための適当
な七ンサ全用いることが可能である。例えば、慣用の火
花点火ガソリンエンジン等の場合には、シリンダの点火
プラグに到るケーブルに容量性または誘導性トランジュ
ーサを取付けることができよう。別法として、添加の開
始を表示するのにシリンダの輝夏グローブ（探子）を用
いることも可能である。エンジン速度が予め定められた
限界値以下に落るまで、以下に述べるステップが実行さ
れる。即ち、噴射または点火が検出されるまで待機して
クランク角が読込まれる時ニタイミング角を算出する。

そこでエンジン速度を既述のようにして決定し、そして
ディズブレイが「凍結」モードに無いとする。即ち、オ
ペレータの制御卓３の「凍結」ブツシュボタンが作動さ
れていないとすると、タイミング角および速度が表示さ
れる。第７図のディジタルディスプレイｑには、典型的
な読取υ景が示されており、そのうち最初から３つの桁
は／２．９度のタイミング角を表わし、次の桁は［上死
点前Ｊであることを表わすｒＢＪを表示しくＦ　コは「
上死点後」を表示するのに用いられる）、そして次の３
つの数値もしくは桁は毎分９５０回転のエンジン速度を
示している。「凍結」ブツシュボタンが作動されると、
ディジタル表示は、該凍結モードが不能化されるまで凍
結された状態に留まる。

エンジン速度の決定（第１７図参゛照）に当りては、マ
イクロコンピュータＸｔ（第５図）は比較器Ａ３からの
燃料噴射応答パルスかまたは変換器６ｇからのピストン
運動応答パルス（トランジューサｇから得られる）のい
ずれかを用いる。いずれのパルスが用いられるにせよ、
マイクロコンピュータ６Ｓは、それ自身の内部クロック
を用いてパルス周波数（または平均周波数）を決定し、
該パルス周波数もしくは平均パルス周波数をエンジン速
度に変換するために必要な比例係数を乗じなければなら
ない。

第、２ＯＡ図、第２０Ｂ図および第２ｏＣ図は、第７９
図の［ＴＤ○（上死点λ決定」ステップをより詳細に示
す。ブロックの厚さ、水ジャケットの厚さ等のようなエ
ンジン４の明細に関するカードから読出されたデータを
基にして、遅延時間ｔで第１の近似が行なわれる。選択
された遅延時間に対して「定席」波形の最大振幅が求め
られ、そしてＲＦ増幅器６６の利得が、装置の飽和全阻
止するようにマイクロコンピュータによって調節される
。上記の最大値の決定が失敗した場合には、エラーメツ
セージ出方が形成されて警報が発生される。最大値が求
まると、マイクロコンピュータは「定常」波形のピーク
を識別して好ましいピークを同定する。波形のピーク（
価は、反射超音波信号の零通過点を検出して、隣接の零
通過点間の中間を遅延時間ｔの調整で補間することによ
り、サンプル／ホールド回路６７の出力にピーク値を経
ることによって求められる・次いで、上死点の決定で用
いられる好ましいピークが識別される。例えば、これは
、パンチカードのエンジンデータの一部として供給され
る情報の結果として求められる。遅延時間のこの第１の
近似はエンジンの定常状態で得られる。

遅延時間での第１の近似が成功したならば、マイクロコ
ンピュータは「エンジンクランク」要求を送出し、エン
ジンのクランク軸はそこでクランキングされる。マイク
ロコンピユー′夕はそこで、過速度限界を最小エンジン
速度に設定して、過速度割込みを可能化する。々イクロ
コンピュータはエンジン速度が設定された最小限界より
も大きくなるまで待機し、大きくなるとタイマを起動す
る。エンジン速度は、設定された最小限界および最大限
界間で安定になるまでまたはタイマの設定時間が経過す
るまで読込まれる。上記速度限界間でエンジン速度が不
安定である場合には、「不安定速度エラー」メツセージ
が出力される。上記限界値間でエンジン速度が安定であ
る時には、マイクロコンピュータは、不足速度限界を最
小値に設定し、そして過速度限界を最大値に設定すると
共に、「ＴＤＣ決定」出力メツセージをディジタルディ
スプレイ（表示装置〕に供給する。

エンジン速度が最大限界値および最小限界値間に留まる
限りにおいては、近似上死点位置は決定されていないの
で、信号が出され、そして最大数の遅延が行なわれてい
ない場合には、マイクロコンピュータは遅延値ｔ’ｌ設
定し、比較的低い分解能で波を走査して値を記憶し、近
似上死点位置を算出する。走査の低分解能は、クランク
軸回転の１度毎に超音波トランスジューサｇをトリガす
る。即ち光学的トランジューサク／のｉｏ番目毎の出力
パルスで超音波トランスジューサｇｔトリガすることに
対応するものである。ピストンの上死点位置の低分解能
表示を与えるために計算を行なう。エンジン速度が限界
範囲内になると、「不安定速度エラー」出力が発生され
る。信号が存在しなかりたりあるいはまた最大数の遅延
値が試みられたならば、マイクロコンピュータは「デー
タ無し」メツセージを出力する。

近似上死点位置が計算されたならば、マイクロプロセッ
サはアナログ／ディジタル変換器６ｇをセットして受信
データを標準化し、変換器の利得全最適値にセットし、
そして波形をよシ高い分解能で走査し、（ｖＬを記憶す
る。この高い分解能の走査は、クランク軸の０．１度の
増分位置における超音波トランスジューサのトリガに対
応し、トランスジューサは光学的トランスジューサ７／
の各出力パルスにょっ゛てトリガされることになる。こ
の高い分解能での走査中、速度限界割込みが可能化され
次いで不能化される。

次いで、マイクロコンピュータは、試験中のエンジンに
関するパンチカードから読取られたクランク軸のオフセ
ットデータを考慮して、上死点位置を計算する。メツセ
ージｒＴＤｃ（上死点）が決定された」が出力される。

最後に、エンジンクランキング要求が取払われる。

マイクロコンピュータ６５は、所望ならは車輛内に配設
されているエンジンの速度の測定を行い、それによりエ
ンジンの可動部にアクセスするためにエンジンを取外す
必要なくあるいはエンジンを分解したシ他の駆、動連鎖
部を取外すことなくエンジン速度の決定全可能にするよ
うに構成することができる。トランスジューサｇは、シ
リンダに隣接してシリンダブロックに取付けることが可
能である。その場合、エンジンは通常の仕方で運転する
ことができ、そしてマイクロコンピュータ６３はトラン
ジューサｇからの出力信号を処理して、その出力に、エ
ンジン速度を表す信号を発生する。例えば、マイクロコ
ンピュータ６Ｓからの出力信号をディジタル・ディスプ
レイダ（第１図）に供給して、エンジン速度の可視表示
を与えることができる。

別法として、マイクロコンピュータ乙５の出力信号を後
続の処理のために格納することができるしあるいはまた
、車輛に取付けた状態でエンジンの試験全行うのに用い
ることができる他の装置に供給することも可能である。

しかしながら、装置ｌは主として、例えば試験台に取付
けられるように車輛等から取外されたエンジンと共に用
いられるように、または組立ラインで次々と新たに製作
されるエンジン全試験するのに用いられるように設計さ
れている。

、軸エンコーダ（符号化器） 軸エンコーダ（符号化器）７２は、例えば英国の、Ｇａ
ｅｂｒｉ、ｄ、ｇｅ　Ｌｔｄ社より「４＆Ｉ（Ｄ型」′
として製造されているものかまたは英国のＦｅｒｒａｎ
ｔｉＬｔａ社より［２３Ｌダ７　／　Ｍ　／ａｌ型」と
して製作されている市販品として入手可能な軸エンコー
ダとするのが有利である。この軸エンコーダ７．２は、
３ＡＯＯの「計数もしくはカウント」ヲ与えるように適
応されている。即ち、エンジンのクランク軸の位置を７
度の１０分の／に分解するように適応されている。軸エ
ンコーダ７．２は例えば、エンジンのクランク軸と共に
回転するように該クランク軸に直接連結された（または
連結可能なＪ円板ｇ３（第ｇ図］を有することができ、
この円板は、クランク軸位置を±００１０への分解を可
能にするためにその周辺に３ＡＯθ箇のトリガ縁（例え
ば回転方向に３Ａ００箇のスロットの前縁）を有してい
る。図示の例においては、軸エンコーダ’７２は発光ダ
イオードｇｏ（第ｇ図）と、円板ｇ３をその間に薗いて
配設された光感知ダイオードｇｉとを有するものとして
図示されている。したがって（エンジンクランク軸の１
回転で）円板ｇ３が７回転すると、ダイオードｇ／から
３６００箇のパルスが発生され、これらパルスは増幅器
ｇ２の入力端に供給される。

第、２７図および第、２２図を参照するに、軸エンコー
ダ７２は、ソレノイド作動弁ＩＯ’ｌによって制御され
る復動空圧ジヤツキ１０３により、軸エンコーダ７ユの
軸方向に往復摺動可能なように摺動部１０／に取付けら
れている支持体１００に取付けられている。回転可能な
ジヤツキ軸／ＱＳは、軸エンコーダ７．２と同軸関係で
支持体／θθに支承されておって、軸エンコーダ７コと
ジヤツキ軸ｉｏｓとの間に限られた量の相対的軸方向運
動を可能にする型式のたわみ性カンプリングを介して軸
エンコーダ７２に連結されている。ジヤツキ軸／θＳの
前端には結合されたゴムー金属カップリング部材１０り
が取付けられておって、空圧ジヤツキ１０３が弁１０１
１によって作動されて支持体／θＯｆエンジン乙（第２
１図および第ココ図には示してない）に向けて駆動する
と、エノシン乙（常ユ図）ノ（軸エンコーダクコおよび
ジヤツキ軸／θＳと同軸関係にある）クランク軸の一端
に直接係合する。部材／θ７のゴム／θｇは準硬質であ
って、心出しく即ちエンジンのクランク軸とジヤツキ軸
ｉｏｓとを同軸関係にする）ｋ容易にするためにその前
面に円錐形の凹み１０９が設けられている。

変形例 本発明の範囲内でいろいろな変形が可能である。例えば
、バンチカードの代りに磁気カードを用いることもでき
る。また軸エンコーダ７２を用いる換りに、装置を、例
えばスタータ・リングのような歯付きリングから作動し
、歯間で補間を行って、歯付きリングで通常得られるも
のよりも高い精度を達成することが可能である。

超音波トランスジューサおよび／または高周波マイクロ
ホン全、エンジンブロックおよび燃料噴射器に関して自
動接触位置関係で配設することができる。さらに、装置
は、ロボ、ツ・トの技術分野で用いられているタイミン
グ調整器と組合せて使用可能である。また装置は、例え
ばエンジン組立または製造ラインの端で、エンジンの完
全に自動的なタイミング調節全行うために、適当なホス
トコンピュータと組合せて用いることができる。

装置全手動で操作している場合には、一般に、マイクロ
コンピュータに対して、超音波トランスジューサがピス
トンリング行程の上半分かまたは下半分の倒れに配置さ
れているかを指示して、現在計算されているのが上死点
であるか下死点であるか全マイクロコンピュータに報知
する必要があろう。例えば、超音波ビームがピストンリ
ング行程の上半分でシリンダを横切るとすると、マイク
ロコンピュータは、リングがビームを横切って通過する
ことに対応してコクの信号を識別し得ろ。これら２つの
信号は［非常に接近しており］、シたがって上死点はこ
れらコクの位置間の中心に該当し、それにより可能なり
ランク軸のオフセットを許容し得る。しかしながら、超
音波ビームが行程の下半分を゛通過した場合には、比較
的大きい間隔にある２つのピストンリング信号間の中間
点が上死点に対応することになる。

撫料噴射の検出と関連してここに開示した装置の部分は
、「工ｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｏｒ　ｒｅｌａ
ｔｉｎｇｔｏ　ｄｅｔθｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｕｅ］−
１ｎｊｅｃｔｉｏｎＪの名称の下に７９ｇ３年９月に出
願した英国特許願明細書に開示されてへる教示に従って
有利に変更することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例による装置を示す図、
第二図は、被験エンジンに対する超音波マイクロホンお
よび超音波トランスジューサの配置を図解する図、第３
図は第２図に示したシリンダの横断面を示す図であって
、トランスジューサの配置をより明瞭に示す図、第を図
は第３図に対応する図であって、水ジヤツキが無いエン
ジンについて示す図、第３図は第２図に示したエンジン
の／リンダの横断面を示す図であって、マイクロホンの
配置をより明瞭に図解する図、第６図は超音波マイクロ
ホンの別の１）」能な形態盆ボす図、第７図は第１図の
装置のブロックダイアグラム、第ｇ図ケよ、第７図で示
した回路の一部をより詳細に示すブロックダイアグラム
、第７図は第５図のマイクロホンの出力の典型的なオシ
ロスコープ記録信号を示す図、第１Ｏ図は、第３図の超
音波トランスジューサからの連続する出力信号を示す図
、第１／図は、／完全エンジンザイクル（幾つかのサイ
クルに渡って平均化したサイクル）におけるトランスジ
ューサの出力信号の１つの特定のピークの振幅変化を示
すグラフ、第１Ｕ図ないし第１６図は第７７図ないし第
、２１Ｃ図に示したフローチャートの解釈全説明するた
めのダイアグラム、第７７図ないし第−ｏＡ図、第２０
Ｂ図および第スＯａ図は第１図の装置の動作を図解する
７０−チャ−１・であって、第２０Ａ図、第２θＢ図お
よび第、、２ｏｃ図はこの順序で左から右に並べて一枚
の図面を構成し、そして第、２７図は軸エンコーダの取
付は構造を示す倒立面図、そして第、２．２図は第２７
図の線−Ｘ　Ｘ　ｉｒにおける断面図である。 ／・・試験装置、λ・・フロントパネル、３・・オペレ
ータ制御部、グ・・ディジタルディスプレイ、５・・カ
ードリーダ、乙・・エンジン、７・・クランプ、ｇ・・
トランスジユーザ、ｌ／・・指向性マイクロホン、乙ａ
・・シリンダブロック、ＡＢ・・シリンダ、ＡＣ・・ピ
ストンリング、乙Ｄ・　・ピストン、乙Ｅ・　・水ジャ
ケット、４Ｆ・　・ピストンピン、３９・　・トランス
ジューサハウジング、り／・・アッセンブリ、り／・・
マイクロホン、乙。・・超音波増幅器、４／・・包絡線
検出器、乙３・・比較器、４弘・・ポテンショメータ、
Ａ！・・マイクロコンピュータ、Ａ６・・ＲＦ増幅器、
乙７・・サンプル／ホールド回路、Ａｇ・・変換器、−
６９・・高圧ハルス発生器、７θ・・エンコーダ論理回
路／遅延発生器、クト・光学的トランスジューサ、７ユ
・・軸エンコーダ（符号化”４７）、７’ｌ・・ホスト
コンピュータ、ｇＯ・・発光ダイオード、ｇｌ・・光感
知ダイオード、ｇ：ｌ・・増幅器、ｇ３・・符号化円板
、ｇり・・増安定回路、ｔｒｓ・・電圧制御単安定回路
。 ＦＩＧ、Ｉ４．　　　　　　　　　　　　　ＲＧ、１５
゜ＦＩＧ、旧。 手続補正書Ｃ方へ） 昭和５９年３月１日 特許庁長官　殿 １、事件の表示 昭和５８年特許顧第１６７６３０号 ２、発明の名称 エンジン試験装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　　　　　７ラウド・コンサイン・リミテッド４、
代理人 住所　東京都千代田区丸の内二丁目４番１号丸の内ビル
ディング４階 昭和５９年　１月３１日 ６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 ７、補正の内容

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　シリンダ（６Ｂ）内で往復動可能であってり
   ２ン・り軸に連結された少なくとも７つのピストン（６
   Ｄ）を有するピストンエンジンのクランク軸の予め定め
   らｎた位置を表示するための装置において、前記シリン
   ダ（６Ｂ）内における前記ピストン（６Ｄ）の行程の端
   間の中間の場所に超音波信号をそれぞれ送信し且つ受信
   するための超音波送信手段および受信手段（ざ、６９）
   と、前記ピストン（６Ｄ）の第１および第コの相続く行
   程で前記場所を前記ピストン（６Ｄ）の一部が通過する
   ことによる受信超音波信号の第１および第コの変化に応
   答して第１および第２の電気信号を発生するための手段
   （ε、ｂｂ、ｂｇ）　と、前記クランク軸の増分回転位
   置に対応する第３の電気信号を発生するための手段（７
   ユ）と、酌記第１、第コおよび第３の電気信号から予め
   定められた位置を決定するための処理手段（６よ）とを
   有し前記超音波送信および受信手段（ｇ、　ｂ　ｙ）　
   　は、前記超音波信号を一連のパルスとして送信し且つ
   受信するように適応さｎ１前記第１および第コの電気信
   号発生手段（ｔＢｂｂ、ｂｔｒ）は、受信超音波信号を
   対応の電気信号に変換するための手段（８）と、超音波
   パルスが送信さ扛る都度時間遅延を発生して、該時間遅
   延の経過時に前記対応の電気信号を標本化する手段（６
   ７）とを有しているととを特徴とするエンジンのクラン
   ク軸の所定位置を表示するための装置。
2. （２）　　ピストンエンジン（６）のシリンダＤ　Ｂ）
   内のピストンＤ　Ｄ）のピストンリング＜ｈａ＞を検出
   するための装置において、前記エンジン（６）のシリン
   ダブロック（６Ａ）を通して該シリンダ（６Ｂ）に超音
   波ビームを送信し且つ該シリンダからの超音波信号を受
   信するｔめの超音波トランスジューサ手段（８）および
   関連の回路（６ロークコ）と、受信した超音波信号をピ
   ストンリング（ルＣ）の特性に関して検査するための手
   段とを備え、前記超音波トランスジューサ手段（８）お
   よび関連の回路（６４−７，２）は・、前記超音波ビー
   ムおよび信号を一連のパルスとして送信し受信すると共
   に各受信超音波・信号パルスを対応の電気信号に変換す
   るように適応され、前記検査手段は、超音波パルスが送
   信される都度遅延時間を設定して該遅延時間の経過時に
   前記電気信号パルスの各々を標本化するための手段（６
   ７）を有し、前記採取さねた標本は、超音波ビーム内に
   おけるピストンリングの存在および不在にそれぞれ依存
   する変化を示すことを特徴とするシリンダ内のピストン
   のピストンリングの検出装置。
3. （３）　　シリンダ（６Ｂ）内で往復運動し、既知の位
   置に既知の数のピストンリングＤＣＩ　Ｆ　”１１６Ｃ
   ｓ）を有し７、回転するクランク軸に連結されたピスト
   ンＤ　Ｄ）を有するピストンエンジン（６）におけるピ
   ストンの側圧の発生を決定するのに用いられる装置にお
   いて、前記シリンダ（６Ｂ）の壁の所与の領域に向は前
   記シリンダ（６Ｂ）内にパルス超音波ビームを送信して
   前記シリンダ壁領域から反射された超音波信号パルスを
   受ける手段（ｒ、’６ｑ、ｒのを有し前記受信超音波信
   号パルスの各々は、ピストン（６Ｄ）のどの部分も前記
   シリンダ壁領域と密に接触していない場合に正常の特性
   を有し前記ピストン（６Ｄ）の一部が前記シリンダ壁領
   域と密に接触している時には異なった特性を有し、さら
   に、各受信超音波パルスを、それぞれ正常の特性または
   異なった特性を有する対応の電気信号に変換するための
   手段（８）と、各電気信号パルスが正常の特性かまたは
   異なった特性のいず八を有するかを決定するための手段
   （ｂｓ−ｂｇ）と、前記決定に基すいて、ピストン（６
   Ｄ）の部分が前記シリンダ壁領域と密に接触しているこ
   とを表わす表示を発生し、該表示から、前記シリンダ壁
   領域と密に接触しているピストン（６Ｄ）のピストンリ
   ング（６ＣＩ　＋　６Ｃ＊　＋　”ｌ）である部分を、
   ピストン側圧に由り前記シリンダ壁領域と密に接触して
   いる部分から識別することを可能にしたことを特徴とす
   る装置。