JPS62135730A - 燃料噴射量測定装置 - 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】 １１Ｌ１圧 ［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ＯＡ装置を喝えたガソ
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ｄ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、例えば次の三種類が用いられて
いる。

（１）ばねで全・閉方向に付勢されたピストンを有する
シリンダを燃料噴射弁の噴出側に接続し、噴射された燃
料間によるピストンの変位ｆｉｄを検出し、この変位量
ｄとシリンダの断面積Ｓとの積（ＳＸｄ　）から燃料噴
射量を測定する。以下、これをピストン型燃料噴射伝測
定装置と呼ぶ。

〈２）実際に燃料噴射が行なわれる燃焼室等の圧力（こ
れを背圧と呼ぶ）に相当する圧力で燃料を詰めた密閉容
器（体積Ｖｏ　）内へ燃料噴射を行なって、容器内の圧
力Ｐの変化から、噴射された燃料の体積ｖｂを、 ｄ　Ｖｂ　／ｄｔ＝　（Ｖｏ　／Ｅ　）　ｘ　（ｄ　Ｐ
／ｄｔ）により求める（Ｅは燃料の体積弾性率［Ｋｇ／
ＣＸＡ］）。これを圧力式燃料噴射量測定装置と呼ぶ。

（３）一定時間内に噴射された燃料の間を積算して検出
し、これを噴射回数で除して燃料噴射１回当りの燃料間
を求める。これを蓄積型燃料噴射量測定８置と呼ぶ。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、これら種々の燃料噴射量測定装置には、
一長一短ともいうべき以下の問題があり、猶一層の改良
が望まれていた。

（１−ａ＞ピストン型燃料噴ＱＪ量測定装五のように、
変位１ｄを求めて、シリンダの断面積Ｓとから噴射燃料
量を求めるものでは、測定の分解能を上げるためには断
面積を小さくしなければならない。ところが、微小な燃
料量、例えば０．１ｍｍ″゛程度の燃料間を正確に求め
ようとすると最大測定燃料量を大きくすることが摸めて
困難となってしまう。従って、燃料噴射装置の噴射しえ
る燃料間の範囲（例えばＯ〜１００ｍｎ＋Ｖストローク
）に亘って、これを精度良く測定することができないと
いう問題があった。

（１−ｂ）また、ピストンを用いた場合には、ピストン
の慣性によって測定にオーバシュー１・を生じてしまい
、これが安定となるまで燃料間Ｏｆｆ　ｈｔの正確な測
定ができない。従って測定の応答性が低く、高回転で内
燃機関を運転するような状況での燃料噴射量の測定に供
することができないという問題もあった。

（１−ｃ）ピストンはばねによって付勢されるので、燃
料噴射が行なわれるシリンダ内の圧力（背圧）を一定に
保ったり、燃料噴射条件のひとつとしてこれを自在に設
定することが極めて困難であった。従って現実の燃料噴
射の条件に則した実験・測定ができないという問題があ
った。

（１−ｄ）更に、ピストンを用いた場合には、ピストン
に摺動抵抗があって燃料噴射量の正確な測定がむずかし
いという問題があった。摺動抵抗を減らそうとすると一
般にシール性が犠牲にされるので、燃料のリーク吊が増
え燃料噴射量の測定精度が悪化する要因となってしまう
。

（２）一方、圧力式燃料間［測定装置は、容器内の圧力
変化から噴射燃料量を求めるので、気泡が混入すると測
定精度が悪くなるという問題があった。これは燃料噴射
によって生じた圧力波が容器内の気泡を反射して、この
反射波が測定上の誤差となって表われるためである。

（３）更に、蓄積型燃料噴射量測定装置では、一定時間
内に蓄積された燃料量から１回当りの燃料噴射けを求め
ているので、燃料噴射系の動的な特性、例えば内燃機関
の振動（ラフネス等）に大きな影響を与える噴射燃料間
の変動等は測定することができないという問題があった
。また、この方式では測定の精度を上げるためには噴射
燃料量の蓄積回数（ストローク数）を大きくとらねばな
らず、特に内燃機関が低回転で運転されている状態に対
応した燃料噴射を行なっている場合には、噴射燃料量の
測定、ひいては調整に長大な時間を要するという問題が
あった。この結果、燃料噴射装置の生産性が低下する要
因ともなっていた。

以上説明したように、従来の燃料噴射量測定装置では、
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かできなかった。こうした問題は
、この他の種々の燃料噴射量測定装置にあっても大同小
異である。この結果、検査・測定・調整において、燃料
噴射系の性能を、ともすると、定量的に把握できないこ
とが考えられた。そこで本発明は前記の問題を解決し、
燃）１噴用はを好適に測定しえる燃料噴Ｄｉ１量測定装
置を一提供することを目的としてなされた。

１１列１ｉ ［問題点を解決するだめの手段］ 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、 燃料噴射弁の噴射側に接続された燃料噴射室をダイヤフ
ラムを介して背圧室に接続すると共に、前記ダイヤフラ
ムの変位量を検出する変位量検出手段を設けた燃料容積
検出部と、 前記背圧室を加圧する背圧室加圧手段と、前記燃料噴射
室に接続された吐出弁と該吐出弁により燃料を吐出され
る吐出室とを備えた燃料吐出部と、 加圧された前記背圧室の圧力より一定圧低い圧力に前記
吐出室の圧力を保持する差圧保持手段と、前記燃料噴射
室への燃料噴射が行なわれた時、前記検出されたダイヤ
フラムの変位量に基づいて燃料噴射量を演算する燃料排
出制御手段と、前記燃料噴射の終了後、前記演算された
燃料噴射量に応じて前記燃料吐出手段を制御し、噴射さ
れた燃料を前記燃料量ａＡｖより前記吐出室に排出する
燃料排出制御手段と、 を備えた燃料量！）１量測定装置の構成がそれである。

ここで、燃料容積検出部は、噴射された燃料量をダイヤ
フラムの変位量に変換して検出するものであり、燃料噴
射室と背圧室と両室を隔てるダイヤフラムとを有する。

燃料噴射室の容積やダイヤフラムの径等は、噴射される
燃料量の測定上の上限に合わせて定めればよい。

変位量検出手段はダイヤフラムの変位量を検出するもの
であって、直接ダイヤフラムの変位量（通常は中心位置
での変位量）を種々のセンサ、例えば差動トランスやポ
テンショメータのような灘械的なセンサや光学式センサ
等により検出するよう構成してもよいし、金属薄膜等で
形成されたダイヤフラムを用い電極間との静電容量の変
化やコイルとの間の相互インダクタンスの変化等により
電気的、磁気的に検出するよう構成してもよい。

後者にあっては、非接触式である上、ダイヤフラム全体
の変位が反映されるので測定精度を高くすることができ
るといった利点を有する。

吐出弁は、燃料噴射室内の燃料を吐出室に吐出するもの
であればどのような構成でもよく、例えば、吐出室に吐
出弁を接続し吐出室にン）熱料を吐出するようにしても
よく、または吐出空白に燃料噴射室と接続されたデリバ
リパイプを設け、このデリバリパイプに２以上の吐出弁
を取付けた構成としてもよい。また、これら２以上の吐
出弁の開口面積は、全て同一でもよく、更には全て異な
るものでもよい。

差圧保持手段は背圧室と吐出室とを一定の圧力差に保持
する手段であればどのようなものでもよく、例えば、気
体により加圧された背圧室と吐出室とを定差減圧弁を介
して配管により接続してもよく、背圧室と吐出室との圧
力を各々検出して両室を一定差圧となるよう電磁弁等を
制御する構成としてもよい。

燃料噴射量演算手段は、ダイヤフラムの変位量から噴射
燃料量を演算する手段であって、予め燃料噴射室に噴ｑ
１される燃料の体（青変化に対するダイヤフラムの変位
量を実験的もしくは理論的に求めておき、これを参照し
て演算するよう構成することができる。ダイヤフラムの
変位量と噴射燃料量との間にリニアな（−次の）関係や
その他の比較的明確な関係、例えば二次の関係等があれ
ば燃料噴射量演算手段はディスクリートな回路構成によ
り実現することもできる。一方、両者の関係が凌雑な場
合には、燃料噴射演算手段を論理演算回路として構成し
、マツプ等により燃料噴射量を求めるよう構成すること
もできる。

燃料排出制御手段は、燃料噴射室に噴射された燃料を排
出する手段であって、燃料噴射量演算手段によって求め
られた燃料量Ｉｔ　ｆｉに応じて、燃料噴射室に設けら
れた吐出弁を燃料噴射後に開弁する制御手段である。従
って、燃料量０１量演算手段と同様、ディスクリートな
回路もしくは論理演算回路として構成することができ、
更に両者を一体に構成することも同等差支えない。

［作用］ 前記構成を有する本発明の燃料噴射世測定装置は、燃料
容積検出部の燃料噴射室に噴射された燃料量を燃料噴射
室と背圧室とを隔てるよう設けられたダイヤフラムの変
位によって検出する。燃料容積検出部の背圧室は、所定
の圧力に加圧されており、背圧室は燃料噴射室に、ダイ
ヤスラムを介して接゛続されている。しかも、この背圧
室の圧力と燃料の吐出が行なわれる吐出室の圧力とは、
差圧保持手段により一定の差圧に保持されている。

従って、本発明の燃料噴射量測定装置は、燃料噴射量に
応じた前記ダイヤフラムの変位けを変位最検出手段によ
って検出し、この変位量に基づいて燃料噴射ｆｆｉを燃
料噴射量演算手段によって求めると共に、燃料排出制御
手段によって、燃料噴射の終了後、演算された燃料量！
）１ｆｆｉに応じて吐出弁を開弁制御することによって
、噴射された燃料量に等しい燃料を正確に吐出し、燃料
ｏｎ　ｍ　ｙの容積を燃料噴射前の容積に回復し、正確
な燃料噴射量の測定を続行するよう働く。

［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１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
を中心に構成さ机ている。ここで計測制御部５（よ燃料
噴射量演算手段として、またバルブドライブユニット１
４と共に燃料排出制御手段としても動（。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
気筒デイ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、１
９ｂ、２０ｂと共に、各々回転数センサ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
、周知の加圧ポンプ至内へ送り込む。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至３３を中心
に伝播通路３４．３５をｆＦして燃ｒ４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。

燃料量！）ｊ空３６は、燃料噴射側ボート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ｖ４
３をなしている。これらの隔壁３９．４３は、燃料噴射
室３６．背圧至３７を伝播通路３４．３５から各々隔て
ている。伝播通路３４．３５及びダイヤフラム至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
はシリコン油が充頃・封入されており、燃料量）ｊ弁２
４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ｖ
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１／１
００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／−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１００
ｋ（１／ｃｎ’の安全弁４７が備えられている。本実施
例では、これが背圧室加圧手段として働く。

ダイヤフラム７３３は、第２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ｆｆ１５
１．５２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。ダイヤフラム至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５５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３
９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５
８の途中に設けられ差圧保持手段として動く定差減圧弁
５つにより実現される。燃料噴射室３６は吐出パイプ５
６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７，８．９．１
０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６
５と安全弁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、一旦燃料噴射至３６の容ｆ＾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１１Ｑ
射ポンプＶＥの作動に同期して行なわれる燃料噴射室３
６の容積変化の検出や上述した吐出弁７．８，９．１０
の開弁１ｉ１１　ｉｌｌ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。

δｔ　、１ｌｉｌ制御部５は、既述した回転敢センサ１
８゜気筒判別センサ１９．ＴＤＣセンサ２０や伝送部５
５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７
０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２１１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、（
云送部５５の回路構成と共に、第３図に依随して説明す
る。

伝送部５５は発振器Ｏｓ、２つのオペアンプＯＰ１　、
ＯＦ２　、除算器Ｄ■、補ｔｉ増幅器Ａす、Ｖ／Ｉ変換
器Ｃ■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Ｑｓの接地側の端子はダイヤフラム窄３３のダイ
ヤフラム３１に接続されており、他端は？＋Ｉｉ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
の離間路ｌｄに応じた容量が存在するので、これを第３
図では可変容量コンデンサＣＩ　、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ｖｉ密抵抗＋ａＲ３
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ＣＩ　、
Ｃ２が形成する回路に発振８０Ｓより流れる電流１１．
１２に基づいて、オペアンプＯＰ１．○Ｐ２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１はに１を比例係数として、 Ｖｌ　＝に１　ｘ　（１１＋１２　） 一方、オペアンプＯＰ２の出力電圧ｖ２はに２を比例定
数として、 Ｖ２　＝に２　ｘ　（１１−Ｉ２　） となる。そこで両オペアンプＯＰＩ、’ＯＰ２の出力を
除算器［）Ｖに入力して除ＩＱＶ２　／Ｖ１を行ない、
その出力を補償増幅器Ａｇによって？ｔｉ償すると、（
Ｎ−１＞／　（１１＋１２　＞に比例した出力電圧ＶＯ
を１りることができる。電流１．１　、　　［２は、各
々ダイヤフラム３１が電ｆｆ１５１．５２との間に形成
する容ｆｆ１ｃ１．０２に対応しているので、結果的に
出力電圧ＶＯは（ＣＩ　−０２）　／（ＣＩ　＋Ｃ２）
に比例していることになる。この出力電圧■０はＶ／Ｉ
変換器Ｑｖを介して計フ１１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４−４−２Ｏ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、Ｒ
ＡＭ７３を中心に論理演韓回路として構成されている。

ＣＰＵ７１は、バス７５により８０Ｍ７２．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
入力ポードア７゜アナログ入力ポードア８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８
０゜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クーミナル入出
カポ−１へ８４がある。ＣＰＵ７１は、予めＲＯＭ７２
に格納されたプログラムに従って、データの演算や各ボ
ートを介したデータの入出力等を実行する。パルス入力
ポードア７には、既述した回転数センサ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はパルス入カポ−１−７７を介して、燃
料噴ｑ４ポンプＶＥの回転数Ｎやと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りあるいは燃料
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。一方、アナロ
グ入力ポードア８は、伝送部５５より送られる４−４−
２Ｏの電流信号を電圧信号に変換するｌ／■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（ＣＩ　−Ｃ２）　／’　（Ｃ１→Ｃ
２）をこのアナログ入力ポードア８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３ｎ、燃料
噴ｔＡ量信号Ｓτ、警告信号３ｗｎ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８７．８８，８
９．９０に接続されており、ＣＰＵ　７１は吐出弁制御
出力ポート８１を介して制御１１ｔ＝号を出力すること
により、駆動回路８７．８Ｂ、８９．９０に各々ｆｌ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人力ＮＡＮＤゲート９２と駆動
回路９４とが内蔵されており、２人力ＮＡＮ［）ゲート
９２の一方の入力がオーバノロ−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は閉弁される。

次に、計測制御部５による燃料噴射量の計測について、
第４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、ＣＰｔＪ　７１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い
、続くステップ１１０では、燃料噴射量の計測における
零点較正のための零点読取タイミングや燃料噴射排出タ
イミングの設定等の処理が次のように行なわれる。

モータ１５が起動されて計測が開始されると、計重り制
御回路５は、適当なタイミング（デフォルトＩｍ　）で
吐出弁７，８．９．１０を間・閉弁しながら、伝送部５
５より入力されたダイヤフラム３１の変位間をＣＲＴデ
ィスプレイ７０上に表示する。ダイヤフラム３１の変位
量の変化はクランク角度Ｏ〜７２０°を横軸としてＣＲ
Ｔディスプレイ７０上に表示されるので、測定考は、Ｃ
ＲＴディスプレイ７０上に表示されたダイヤフラム３１
の変位量に樋づいて、燃料噴射開始直前のクランク角度
を零点読取タイミングとして、燃料噴射が終了した後の
適当なりランク角度を燃料排出タイミングとして、各々
キーボードパネル８３を用いて設定するのである。以上
の設定が終了すると、処理は、燃料噴射量の計測を行な
うべくステップ１２０以降に進む。

ステップ１２０では、クランク角度が零点読取タイミン
グに至ったか否かの判断が行なわれる。

クランク角度は、ＴＤＣセンサ２０からパルス入力ポー
ドア７を介して入力される上死点のタイミングＴＤＣを
基準とし、回転数センサ１８より入力される回転数信号
Ｎ（３０°ＣＡ毎に出力される）を用いて検出すること
ができる。

クランク角度が、ステップ１１０て設定された零点読取
タイミングに至ったことが検出されると、ステップ１２
０での判断はｒＹＥｓｊとなり、処理はステップ１３０
に進み零点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ｔＪ１
ｆｆｉ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。

続くステップ１４０では、逐次ダイヤフラム３１の変位
量の計測が行なわれ、これはその後のステップ１５０に
おける燃料排出タイミングに至ったか否かの判断がｒＹ
ＥｓＪとなるまで繰返される。即ち、燃料噴射が終了し
、燃料の排出を行なう直前までのダイヤフラム３１の変
位量の変化を逐次計測するのである。

ダイヤフラム３１の変位量はアナログ入力ポードア８を
介して読み込まれるが、伝送部５５より入力される信号
は、既述したように、ダイヤフラム３１が電極５１．５
２との間に形成する容量Ｃ１、Ｃ２に関して、（ＣＩ　
−０２）　／　（ＣＩ　＋０２）に比例したものである
。この容ｆｆ１ｃ１　、　Ｃ２は、電１４５１．５２の
面積を△、ダイヤフラム室３３内に封入されたシリコン
曲の誘電率をε、ダイヤフラム３１と電￥Ｍ５１．５２
との距離の平均値をｄＯ１噴０噴燃１燃料量るグイｒフ
ラム３１の変位間をΔｄとすると、 Ｃ１−εＸＡ／（ｄｏ−Δｄ）・・・（１）Ｃ２＝εＸ
Ａ／（ｄｏ＋Δｄ）・・・（２）となる。従って、式（
１）、（２）より、Δｄ　／ｄｏ　−（ＣＩ　−Ｃ２）
　／　（ＣＩ　＋０２　）・・・（３） を１！７る。距離ｄＯは定数なので、式（３）より伝送
部５５の出力信号はダイヤフラム３１の変位量Δｄに対
応していることがわかる。

ステップ１５０の判断がｒＹＥｓｊ　、即ちクランク角
度が燃料排出タイミングに至ったと判断された時には、
処理はステップ１６０に進み、燃１１噴ＯＡけτの算出
、及び燃料噴射量τに応じて１１なわれる吐出弁７，８
，９．１０の制Ｌｌｆｆｌを求めろ処理が行なわれる。

本実権例では、ダイヤフラム３１の変位量Δｄと燃料噴
射量τとの間には、第５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、τ−
に３ｘΔｄ　　（Ｋ３　ハＩＪＩ＋’Ｈ）　トシテ容易
に燃＄１　ｇＱ　０１ｆｉ　ｒ　ｆ　：ｊ；めることが
できる。また、ステップ１６０にちいて算出される吐出
弁７．８．９．１０の制御量とは、吐出弁７．８．９．
１０のうら吐出弁７は開弁時間を可変しえるが、他の吐
出弁８，９．１０の開弁時間は固定となっていることか
ら燃料噴射室３６に噴射された量の燃料をそのまま吐出
するために開弁ずべき吐出弁の数及び吐出弁７の開弁時
間である。この吐出弁の数及び吐出弁７の開弁時間の専
出については後述する。

続くステップ１７０では、ステップ１６０で求めた制御
量に従い、吐出弁制御出力ボート８１を介して各吐出弁
７，８．９．１０の開弁制御信号が出力される。この制
御信号はバルブドライブユニット１４に送られ、その駆
動回路８７．８８゜８９．９０によって吐出弁７．８．
９．１０用の駆動信号とされて答弁へ出力される。この
結果、吐出弁７，８，９．１０は適宜開弁され、燃料噴
射室３６内の燃料は噴射された量だけ正確に吐出される
。尚、このように燃料の吐出間を正確に制ｉｉＩ］する
のは、繰返し行なわれる燃料噴射に対して、燃料噴ｍ吊
の計測を精度良く行なうためであって、特に吐出弁７．
８，９．１０の開弁時間が過剰となった時に燃料噴射室
３６内の燃料に気泡を生じて測定精度を低下させる現象
の発生を防止しているのである。

ステップ１７０に続くステップ１８０では、燃料噴口４
至の計測を終了すべきか否かの判断が行なわれる。計測
終了でなければ、処理はステップ１２０へ戻って、上）
ホしたステップ１２０ないしステップ１８０の判断・処
理を繰返すが計測終了、例えば計測制御部５のキーボー
ドパネル８３より計測終了のキー操作がなされた時には
、計測を柊、了するとしてｒＥＮＤＪへ扱け、水制■ル
ーチンを終了する。

次に、ステップ１６０において算出される吐出弁の数と
吐出弁７の開弁時間について、第６図に示すタイミング
チャートに拠って説明する。吐出パイプ５６と吐出容器
５７とは定差減圧弁５９により一定の差圧に保持されて
いる。従って、吐出弁７．８．９．１０の吐出量は各々
の開口面積は固定であるからその各吐出弁の開弁時間の
みにより一義的に定まる。ここで吐出弁７は開弁時間を
可変として吐出量を変え、他の吐出弁８．９．１０の開
弁時間は固定として吐出量を一定としている。よって、
吐出弁７の開弁時間と他の吐出弁８゜９．１０の開閉を
制御することにより任意の吐出量を１ηることができる
。この吐出量は以下に示すごとく算出される。吐出弁７
の開弁時間をＴ１開口面積をＡ１、流石係故をα、吐出
量を０１とすれば、 △　Ｔ＝０１／（α×Ａ１）　・・・・・・（４）を得
る。また、吐出弁８，９．１０はその開弁時間を一定に
う制御されているからその吐出量は一定で、各々Ｑ２、
Ｑ３、Ｑ４である。ここで第６図に示すように燃料噴口
４至３６に噴射される１回の燃料噴射量τ　１が少なく
、その量が一定の容積ａより小さいとき、吐出弁７，８
，９．１０は開弁されず、積算された燃料噴射量τが容
積ａより大きくなるまで、燃料噴射室３６に燃料が噴射
され、測定が続けられる。

その後、積算された燃料噴射量τが容積ａより大きくな
ったときには、（４）式で求められる時間Ｔ１だけが吐
出弁７が開弁され、燃料量Ｑ１が吐出弁される。また１
回当りの燃料量［ｋτ２が大きい場合、例えば容積すよ
り大きく容積Ｃより小さいときには、吐出弁７．８が開
弁される。このときの吐出量は、吐出弁７による吐出弁
Ｑ１と吐出弁８による一定の吐出ＩＱ２との和である。

吐出ｆｆ１Ｑ１はＱｌ　＝τ−Ｑ２で求められ、また吐
出弁７の開弁時間は（４）式に前記Ｑ１＝τ−０２を代
府して求められる時間Ｔ２である。同様に燃料噴射量τ
　３が容積Ｃより大きく容積ｄより小さいときは、吐出
弁７，８．９が開弁される。このときの吐出量は、Ｑｌ
　、Ｑ２　、Ｑ３の和であり、吐出量Ｑ１はＱ１＝τ−
（Ｑ２　＋Ｑ３　）で求められ、吐出弁７の開弁時間は
（４〉式に前記Ｑ１−で−（Ｑ２　＋０３　＞を代入し
て求められる時間Ｔ３である。また燃料噴射量τ４が容
Ｖ？Ｉｄより大きく容積ｅより小さいときは、吐出弁７
．８．９゜１０が開弁される。このときの吐出間はＱｌ
　、　Ｑ２　、Ｑ３　、Ｑ４の和であり、吐出弁Ｑ１は
Ｑ１＝τ〜（Ｑ２　＋Ｑ３　＋Ｑ４　）で求められ、吐
出弁７の開弁時間は（４）式に代入して求められる時間
Ｔ４である。ここで容１％ｅが１１１に吐出できる上限
であり、本実施例における燃料噴射量測定装置の最大測
定限界でもある。上述したごとく、吐出弁７，８，９．
１０の制ｍ＋ｉである燃料噴射量τに応じて開弁ずべき
吐出弁と吐出弁７の開弁時間Ｔとが求められる。

以上実施例としての燃料噴ｌＩｎｆｆ１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、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の変位量として検
出することから、広い測定範囲〈例えばＯ〜１００ｍ〜
ストローク）に亘って、精度良く（例えば±Ｑ、ｉｍｍ
’以内）燃料噴射間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間を測定し、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を制御して燃料噴射量に応じ
た燃料を正確に吐出室５７に吐出するので、燃料噴射室
３６の容積は燃料噴射前の容積に回復し、正確な燃料噴
ｔＡ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ｔＡ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ｖ３７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。更に、本実施例ではダイヤフラム３１の変
位量を逐次測定しているので燃料噴射の過程に関するデ
ータも得ることができ、燃料噴射ポンプＶＥの緒特性を
猶一層正確に把握することができる。

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、別型燃料噴
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。

１１へＬＬ 以Ｐ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いう極めて優れた効果
を秦する。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図は本発明の一実施例としての燃料噴射量測定装置
の概略構成図、第２図は同じ〈実施例におけるダイヤフ
ラム室３３の断面拡大図、第３図は実施例における電気
系統を示すブロック図、第４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
５図はダイヤフラムの変位量△ｄと燃料噴０４出τとの
関係を示すグラフ、第６図は燃料噴射間τと吐出弁との
関係を示すタイミングチャート、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ＯＪ弁 ３１・・・ダイヤフラム ３３・・・タイヤフラム至 ３４．３５・・・伝播通路 ３６・・・燃料噴射至　　　３７・・・背圧室３９．４
３・・・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 Ａｑ・・・？ＩＩｉ償増幅器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料噴射弁の噴射側に接続された燃料噴射室をダイヤフ
   ラムを介して背圧室に接続すると共に、上記ダイヤフラ
   ムの変位量を検出する変位量検出手段を設けた燃料容積
   検出部と、 前記背圧室を加圧する背圧室加圧手段と、 前記燃料噴射室に接続された吐出弁と該吐出弁により燃
   料を吐出される吐出室とを備えた燃料吐出部と、 加圧された前記背圧室の圧力より一定圧低い圧力に前記
   吐出室の圧力を保持する差圧保持手段と、前記燃料噴射
   室への燃料噴射が行なわれた時、前記検出されたダイヤ
   フラムの変位量に基づいて燃料噴射室を演算する燃料噴
   射量演算手段と、前記燃料噴射の終了後、前記演算され
   た燃料噴射量に応じて前記吐出弁を開弁し、噴射された
   燃料を前記燃料噴射室より前記吐出室に排出する燃料排
   出制御手段と、 を備えた燃料噴射量測定装置。