JPS62138725A - 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】 ｍ婬 ［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（１で燃１３１噴ＤＡｆｆｉ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装置を行なうガソリ
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Ａ゛）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）ばねで全開方向に付勢されたビスｈンを打づろシ
リンダを燃ｔ＋＋噴射弁の噴出側に接続し、１！貞０・
１された燃料間によるピストンの変位量ｄを検出し、こ
の変位ｊｌ（Ｉとシリンダの断面積Ｓとの積（ＳＸｄ　
）から燃わｌ噴射量を測定する。以下、これをピストン
型置２１噴射最測定装首と呼ぶ。

く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、次式 ％式％） により求める（Ｅは燃料の体積弾性率［ｋｇ／　ａＡ　
］　）。これを］圧力式燃料噴Ｑ−１吊測定菰と呼ぶ。

（３〉一定時間内に噴射された燃料の量を積算して検出
し、これを噴射回数で除して燃料噴射１回当りの燃＄！
１吊を求める。これを蓄積型燃わｌ噴射量測定装置と呼
ぶ。

［発明が解決しようとする問題点１ しかしながら、これら秤々の燃料間Ｄｊ　ｆｆｉ測定装
貿には、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Ｉζ。

（１−ａ＞ピストン型燃料噴射量測定装置のように、変
位ｆｆ１ｄを求めて、シリンダの断面積Ｓとから噴射燃
料間を求めるしのでは、測定の分解１１ヒを上げるため
には断面積を小さくしなければならない。ところが、微
小な燃料間、例えばｏ、１ｍｎｒ’程度の燃Ｆ４はを正
確に求めようとげると最大測定燃料量を大きクツ°るこ
とが極めて困難となってしまう。従って、燃料噴射１回
の噴０・ｊシえる燃料間の範囲（例えばＱ〜１００ＩＩ
ｌ−／ストローク）に〕つで、これを精度良く測定する
ことができ４ｒ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コートを生じてしまい、
これが安定となるまで燃料噴射系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Ｊ：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
定することがルめて困難であった。従って填実の燃料噴
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
に囲動抵抗があって燃わＩ噴射間の正確なｉ１１＋１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Ｉｔの
リーク量が増え燃料噴射系の測定精度が悪化Ｖる要因と
なってしまう。

（２）一方、圧力式燃料噴射量測定装置は、容器内の圧
力変化から噴射燃料量を求めるので、気泡が温入すると
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、Ｍ積型燃料噴射量測定装置では、一定口、
１間内に蓄積された燃料間から１回当りの燃料間０１　
ｆｆｉ　”２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づ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
げるためには噴射量Ｉｔ　１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ｔｉ
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、従来の燃料間ＤＩ　１５を測定装
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ができなかった。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間かを
解決し、燃料噴射系を好適に測定しえる燃料噴射量測定
装置を提供することを目的としてなされた。

ＲＪＬ医眉」Ｌ ［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、 燃料噴削弁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する変位量検出手段を
設けた燃１１容積検出部と、前記燃ＩＩ噴削室内の燃料
を外部に吐出ザる燃料叶出手段と、 前記燃料噴射室への燃料噴用が行なわれる前の前記検出
されたダイ１７フラム変位最と前記燃料噴射が行なわれ
た（９の１）η記検出されたダイヤフラム変位量との変
位量相対差に基づいて燃料噴ｌ３ｆｆｆｉを演Ｃ）する
燃料噴ｆＪＪ旦演算手段と、前記演算された燃料噴射層
を前記検出された燃籾哨ｑ４前の前記ダイヤフラム変位
量に基づいて補正し、これを吐出燃料量とする吐出燃料
量算出手段と、 前記燃料噴射の終了後、該算出された吐出燃料量に応じ
て前記叶出手段を制用１し、燃ｉ′８１の吐出量を制御
する燃料吐出量制御手段と、 を備えた燃料噴Ｄｊ吊測定駅首の（構成がそれである。

ここで、燃ね容積検出部は、噴射された燃ｒ１吊をダイ
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■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機械的なセンサや光学式センサ
等により検出づ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。

燃料叶出手段は、燃料噴ｔＡ室内の燃料を外部に吐出す
るものであればどのような構成でもよく、例えば、吐出
弁を用いて外部に熱料を吐出するようにしてもよく、ま
たは燃料噴射室と接続されたデリバリバイブを設け、こ
のデリバリバイブに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以上の吐出弁の間口面積は、
全て同一でもよく、更には全て異なるものでもよい。

燃料噴ｆ：Ｊ１ａ演算手段は、燃料噴射前のダイヤフラ
ムの変位量と燃料噴射後のダイヤフラム変位ｍとの両者
の差である変位量相対差から噴射燃料量を演ｎする手段
であって、予め燃ｒ１噴射室に噴射される燃料の体積変
化に対するダイヤフラムの変位量相対差を実験的もしく
は理論的に求めておぎ、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相対差と噴
射燃ｒｌ量との間にリニアな（−次の）関係やその他の
比較的明確なｒＩＡ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突
環することもできる。一方、両者の関係が複雑な場合に
は、燃料噴射油筒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Ｉｔ　ｆｆｉを求めるよう構成する
こともできる。

吐出燃料量算出手段は、燃料噴射量演算手段により求め
られた燃料噴射量を、燃料噴射前のダイヤフラム変位量
に基づいて補正し、これを吐出燃料■どする手段であり
、燃料噴射出演算手段と同様、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
者を一体に構成してもよい。

燃料叶出手段口１１手段は、燃料叶出手段を用いて燃料
噴射室に噴射された燃料を外部に吐出する手段であって
、吐出燃料１１出手段により求められた吐出燃料量に応
じて、燃料叶出手段を制御する手段である。従って、燃
料噴割量演算手段又は吐出燃料量算出手段と同様、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、これら三者を一体に構成することも
同等差し支えない。

なお、燃料の吐出は、燃ｖ１噴則毎に実行する必要はな
く、所定回数の燃料噴射毎に実行してもよいことはもち
ろ／υのことである。

し作用１ 前記構成を有する本発明の燃ｔ１１！ｆ’ｌ射吊測定装
置は、燃料容積検出部の燃料噴射室に噴射された燃料量
を燃料噴射の行なわれる燃料噴射室と所定の圧力に保た
れた背圧室とを隔てるよう設けられたダイヤフラムの変
位によって検出部る。

即ら、本発明の燃料噴！ｌ）１　ｆｆｉ測定装置は、変
位伍倹、出手段により燃料噴射前のダイヤフラム変位量
と燃料噴！）１後のダイヤフラム変位量とを求め、この
差である変位量相対差に基づいて燃料噴射量を燃料噴射
量演算手段により求める。しかも、こうして求めた燃料
噴射量を、燃料噴射前のダイヤフラム変位量に基づいて
吐出燃料量算出手段により補正し、これを吐出燃料量と
する。このｎ出された吐出燃料量に応じて、燃料吐出量
制御手段は燃わ１叶出手段を制御して噴０１された燃料
を燃料噴射室Ｊ：り外部に吐出し、燃料噴射前のダイヤ
フラム変位量を所定の値に制御するよう働く。

［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わ１噴射最測定装置の概略構
成図である。

図示するように、本実施例の燃料噴射用測定装置は、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７８．９．１０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。ここで計測制御部５は燃料噴射
量演算手段及び吐出燃料ｆｆ１Ｒ出手段として、またバ
ルブドライブユニット１４と共に燃料吐出量制御手段と
しても働く。実施例において燃料噴！）Ｉｆｆｉ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１
８ａ、１９ａ　、２０ａに対向して設けられた？［式ピ
ックアップコイル１８ｂ、１９ｂ、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。

分配型の燃料噴射ボ、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ＩＩを吸い
」−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２
４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ｒ１はオーパフ【」−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
側ボート３０に配管されている。燃料量　　□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、燃料噴射側ボート３０の反対側に排
出ボート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つのボート
４０．４１をα＾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及びダイヤフラム空３３内に
は、絶縁性が高く所定の誘電率を有づ“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Ｉｔによる隔壁３つ
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
積を変化さぼる。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＠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ｊ：って背圧室３７の圧力は測定
において無視できる程麿にしか上昇しない（背圧の１　
、／　１００程度）。窒素ガスの圧力は燃料噴射ｍの測
定条件のひどつとして１０〜６０　ｋ（］／ｃｎ’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の今ひとつのボート４１
には作動圧１００ｋｊｌ／ａδの安全弁４７が描えられ
ている。

ダイヤフラム室３３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１００μｌオーグの金属薄膜
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１１５１
．５２がダイヤフラム３１と同心固状に蒸石により形成
されている。ダイヤフラｊＸ室３３を満たすシリコン油
は、高い絶縁と一定の銹電十とを右づるので、金属薄膜
のダイヤフラム３１と各電４４５１．５２間にはその前
間圧対］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）工部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Ｊ：って燃料噴射室３６へ送り込まれ、ＦＡ
ＡｓＯ２押して燃料量１＞Ｉ室３６の容積を変化させた
燃料は、後述で−る燃料量の測定が終了づると排出ボー
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
バリバイブ６０に連通しており、デリバリバイブ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５
７の底部に貯溜されるが、貯溜吊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を聞くこ
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量Ｉｌｌ！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、既述した回転数センサ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の燃料量１１ｆｆｉ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、對測制御部５は、
更に伯の制御装置、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、δ１測副制御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３図に依拠して説明する。

伝送部５５は発振器Ｏ３，２つのオペアンプＯＰ１　、
ＯＦ２　、除算器Ｄ■、補償増幅器ＡＱ　、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Ｏ５の接地側の端子はダイヤフラム室３３のグイ
Ｖ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Ａベア
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
その離間外１！１ｌｌｄ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Ｃ４、Ｃ２どして
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、使方が精密抵抗器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及び可変容重コンデンサＣＩ　、Ｃ２
が形成する回路に発振器Ｑｓより流れる電流７１．７２
に基づいて、オペアンプ○Ｐ１．○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ｖ
１＋：ｉ　Ｋ　１を比例係数として、 Ｖｌ　＝に１　ｘ　（Ｎ　＋１２　） 一方、オペアンプ○Ｐ２の出力電圧ｖ２はに２を比例定
数として、 Ｖ２　＝に２　Ｘ　（１１−１２＞ となる。そこで両オペアンプ○ＰＩ、○Ｐ２の出力を除
隙器Ｄｖに入力して除ＬｉＶ２／’Ｖｌを行ない、その
出力を補償増幅器へ〇によって補償すると、（＋１−１
２　＞／（ＩＩ　＋１２　）に比例した出力電圧Ｖｏを
得ることができる。電流１１．■２は、各々ダイヤフラ
ム３１がｆｆ１（１５１，５２どの間に形成する容ｆｆ
１ｃ１　、Ｃ２に対応しているので、結果的に出力電圧
０は（ＣｌＯ２）／（ＣＩ　＋０２　）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／ｒ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０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、ＲＡ
Ｍ７３を中心に論理演算回路として構成されている。Ｃ
ＰＵ７１は、バス７５によりＲＯＭ７２．ＲＡＭ７３や
データの入出力を行なう各ボ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ボ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ボート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７゜やキーボー
ドパネル８３とデータを通り取りするターミナル入出力
ボート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）ホした回転数センサ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はパルス入力ポードア７を介して、燃料噴
射ポンプ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（ＣＩ　−０２）　／　（ＣＩ　＋０２　）
をこのアナログ入力ポードア８を介して入力づる。

外部出力ボート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
噴射組信号Ｓτ、警告信号Ｓｗｎ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１１ｉ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入力ＮＡＮＤゲート９
２の一方の入力がオーバフロースイッチ６２に、使方の
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Ａ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ｔ；１噴１１１　ｆｆｉ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。１測１１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要点読取タイミングＡ
５燃料噴躬後のダイヤフラム３１、の変位量である容積
信号Ｖの読取タイミング及び燃料吐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、計測制御
回路５は、適当なタイミング（デフォルト１ｌａ）で吐
出弁７，８，９．１０を間・閉弁しながら、伝送部５５
より入力されたグイセフラム３１の変位量をＣＲＴディ
スプレイ７０上に表示する。ダイ）７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、測定者は、Ｃ
ＲＴディスプレイ７０上に表示されたグイセフラム３１
の変位量に基づいて、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、燃料量＋１）Ｊ　４Ｇの
容積信号Ｖが一定レベルに落ち着く適当なりランク角度
を燃料１１７１射侵読取タイミングとして、また、叶出
寸べき燃料間が次に述べる基準量Ｑｓ以上になった時の
適当なりランク角度を燃料吐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、処理はステップ１１５に進む。

ステップ１１５では、吐出弁７，８，９．１０の開弁時
間Ｔと吐出燃料間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３
６内の燃＄’！ｌ　ｆｆｉとを関係づける比例定数ｋ、
燃料噴射前の零点にＪ３Ｇプる容梢信＠ｖＯの許容範囲
を示す下限定数Ｖｌ、Ｖ’ｈ（Ｖｌ　＜Ｖｈ　）及び燃
料噴射室３６内に噴射された燃ｒ１噴射量が吐出すべき
量以、Ｌであるか否かを判定ザる基準ｆｆ１Ｑｓ等をキ
ーボードパネル８３を用いて設定する。前記ステップ１
１０ないし１１５の各設定が終了すると、処理は、燃料
噴射Ｍの計ヨ１１を行なうべくステップ１２０以降に進
む。

ステップ１２０では、燃料の噴射回数を示す変数ｎを零
に房す作業をする。これは、処理がステップ１ｏＯ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
を吐出模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、処理はステップ１３０に
進み、ステップ１１０において設定された零点読取タイ
ミングのクランク角度において零点の容積信号Ｏの読み
取りが行なわれる。これは、燃料噴射直前におけるグイ
セフラム３１の変位量を燃料噴射測定用の♂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■○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と燃料噴用室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Ｖ○に基づ
く燃料噴射室３６内の燃料量Ｆｏ（＝ｋＸＶＯ）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「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ドア８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、グイセフラム３１が電［！５１．
５２との間に形成する容ｆｆ１Ｃ１、Ｃ２に関して、（
Ｃ１−０２）／　（Ｃ１＋０２）に比例したちのである
。この容積Ｃ１，Ｃ２は、電極電極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浦の誘
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ｄＯ１噴射燃料量にＪこるダイヤフラム３１
の変位量をΔｄとすると、 Ｃ１＝ε×Δ／（ｄＯ−Δ（１）・・・（１）Ｃ２−ε
×△／（ｄｏ＋Δ（１）・・・　（２）となる。従って
、式（１）、（２）より、△ｄ　、−’ｄｏ＝　（ＣＩ
　　−Ｃ２）　／　（Ｃ１トＣ２）・・・（３） を１′７る。距離ｄＯは定数なので、式（３）より伝送
部５５の出力信号である容積信号Ｖ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。

また、本実施例では、ダイヤフラム３１の変位量△ｄと
燃料噴射室３６内の燃料量Ｆとの間には、第５図に示づ
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＝に１Ｘ△ｄ（ｋｌは係数）として
表わされ、更に、ダイヤ、フラｔ＼３１の変位量Δｄは
容積信号Ｖに対応しているので、結果として、燃料量「
は、Ｆ−ｋｘＶ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７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の量弁時間
Ｔと吐出燃料ｆｆ１Ｑ。

ｕｔとを関係づ（プる比例定数Δを補正ザるべく以下の
処理が実行される。

ａ）まず、ステップ１５０で、容ｆ＾信弓Ｖｏが下限定
数Ｖ１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。叩も、 α−ｋｘ　（Ｖｌ　−Ｖｏ）　／Ｔ　　（ステン７１７
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ｖ１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。この比例定数へ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
弁時間下は、ステップ１１５において設定した比測定＠
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＝ｋｘ　（Ｖｏ−Ｖｈ　）　／Ｔ　＜ステップ１９０
）このαを用いて △＝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Ｖ１未満の時はａ
）で説明した処Ｌ！Ｉ！　（ステップ１７０ないし１８
ｏ）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が零点におりるＦ［容範
囲内にあるとぎ、つまり、Ｖ１≦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２
１０に進む。

ステップ２１０以降では、噴射燃料量の計測と燃２Ｆ＋
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
、燃料が燃料噴射室３６内に噴射されるタイミングまで
ウェイトをかけることになり、燃料が噴射されるクラン
ク角になって初めて次のステップに進むことになる。ス
テップ２２０では、同じくステップ１１０において設定
された燃料量！）Ｊ後読取タイミングを示づクランク角
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Ｖｌ−１は、前述したよ
うに、燃料噴射室３６内のダイレフラム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【プる容積
信号Ｖｎに基づく燃料噴射室３６内の燃料量Ｆｎ　（＝
ｋｘｖｎ）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Ｆ？１Ｆｎ−１（燃料
噴射が１回だけの時は、前回の燃料量はＦＯｌ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ｆｆｉＱｎ（＝Ｆｎ−Ｆｎ−１）を求める
。ステップ２５０では、このｎ回目の燃料量０１ｊｆｆ
ｉ　Ｑ　ｎ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ｆｆ１Ｑｎを用いて、ｎ回の燃事３］噴
射による総量ＯＪ吊Ｑｏｕｔを咋出している。

即ち、総量制量は、 Ｑｕｔ＝ΣＱｉ ｊ＊ｌ 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量射帛Ｑ　
ＯＬＪ　ｔ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ｆｆ１ＱＳが総量用
量Ｑｏｕｔ以上であれば、燃籾噴用空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、総量用量Ｑｏｕｔが基準ｆｆ１Ｑｓ以上
になった「Ｘに初めて次のステップ２８０に進むことを
意味１ノでいる。

ステップ２８Ｏｒは、基準ｆｆ１Ｑｓ以上になった総噴
ＤｊｆｆｉＱｏｕｔ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。即ら、ｌＩｌ出弁７．８．９．１０の開弁時間Ｔは
、 Ｔ＝Ｑｏｕｔ／Ａ として締出される。

次に、ステップ２９０では、こうして求められた量弁１
１．’Ｊ間丁の間、吐出弁７，８，９．１０を開弁じて
、燃料噴射室３６内の燃料を総量用量Ｑ○ｕｔだけ燃料
吐出部３に吐出づることになる。ここでステップ２８０
　’Ｊいし２９０の処理について詳述する。

吐出弁７，８．９．１０の開弁時間下と放出４べき総量
ｏＡｆｆｉＱｏｕｔとの比例定数△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＠ｖｏが下限定数ｖｌ末）−１であれば
（ステップ１５０）　、比例定数△の伯を大きい値に補
正しくステップ１７０ないし１８０　）　、ＩＩＩ出弁
７，８，９．１０の開弁時間Ｔ　（＝Ｑｏｕ　ｔ／Ａ）
を短くして、吐出量を総噴ｆＪ１吊Ｑ’ｏ　ｕ　ｔ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
後の燃料量）ｊ室３６内の燃料量、換言づれば、次の燃
料噴射前の燃料噴ｔＪＪ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Ｖ○も高い値に修正さ
れる。また、容積信号Ｖ。

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くステップ１９０ないし
２００）、吐出弁７．８．９．１０の開弁時間Ｔ　（＝
Ｑｏｕ　ｔ／Ａ）を良くして、吐出量を総量１１ＦＩ吊
Ｑｏｕｔより大ぎくすることを意味している。これによ
り、燃料吐出後の燃料量）１室３６内の燃料量、換言す
れば、次の燃ｒ［噴射前の燃１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２
９０の燃Ｆｌ噴橿１１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７１以上、かつ、上
限定数ｖｈ以下を相持することにイ＾る。これを具体的
に表わしたのが第６図のグラフである。この第６図に例
示したように、燃料噴射前の零点に、［Ｊる容積信号ｖ
Ｏが予め設定された許容範囲〈下限定数Ｖ１以上、上限
定数ｖｈ以下、、）からズしていても燃１１１７１出串
が調整されるので、次第に零点の容積信＠ＶＯは許容範
囲内の値となってゆく。また、第７図は、燃料量）ｊ室
３６と燃ｔ’ｌ吐出部３との圧力差がＰｉ、Ｐ２及びＰ
３である時の吐出弁７，８．９．１０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
時間ににることがわかる。

尚、ステップ２９０に続くステップ３００では、１２０
ないし２９０の計測処理を継続するか否かがてり断され
ている。判断がｒＹＥｓＪの場合は、処理はステップ１
２０に戻り、百度噴ａ１燃料半が計算されることになり
、判断がｒＮＯＪの場合は、処理はＥＮＤに１友けて本
ルーチンを終了することになる。

以上実施例どしての燃ｔ８１ＩｌｎｒＡ量測定装置の構
成と開側制御部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の変位量相対差
として検出するくステップ２４ＯＱｎ＝Ｆｎ−Ｆｎ−１
＞ことから、広イ測定範囲（例えば○〜１００ｍＩｎ！
／ストローク）に亘って、精度良く（例えば±０．１ｍ
♂以内）燃料噴射量を測定することができる。しかも燃
１１噴射が終了すると直ちに燃料噴ｆｊ４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３４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の容積は燃料量ｏ４
ｆｆｉの測定後、すみやかに燃ｒ８１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Ｖ
Ｅ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（幾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ｆ
ｆ１ｌＵ５１．５２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、朝型燃料噴
射はもとにリガソリンエンジンにおける燃料噴射装置の
燃ｒ１噴射吊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悲立１ 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いう極めて優れた効果
を総する。従って、これを燃料置割ポンプの検査・測定
・調整に供ずれば、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ＦＪＪｔＩｉ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総す
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７０−チ１ｒ−ト、
第５図はダイヤフラムの変位量Δｄと燃料噴射室内の燃
料量との関係を示すグラフ、第６図は本実施例におｔプ
る燃料量！ｌ）ｉｌＭと燃料吐出部の関係を示すグラフ
、第７図は吐出弁の開弁時間と燃料吐出部との関係を示
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：Ｌニラ１〜２４・・・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３９．４
３・・・隔壁　　　５１．５２・・・電極５５・・・、
伝送部　　　　　５９・・・定差減圧弁７０・・・ＣＲ
Ｔディスプレイ ７１　・・・ＣＰＬＩ ８３・・・キーボードパネル 八〇・・・補償増幅器

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する変位量検出手段を
   設けた燃料容積検出部と、前記燃料噴射室内の燃料を外
   部に吐出する燃料吐出手段と、 前記燃料噴射室への燃料噴射が行なわれる前の前記検出
   されたダイヤフラム変位量と前記燃料噴射が行なわれた
   後の前記検出されたダイヤフラム変位量との変位量相対
   差に基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段
   と、 前記演算された燃料噴射量を前記検出された燃料噴射前
   の前記ダイヤフラム変位間に基づいて補正し、これを吐
   出燃料量とする吐出燃料量算出手段と、 前記燃料噴射の終了後、該算出された吐出燃料量に応じ
   て前記叶出手段を制御し、燃料の吐出量を制御する燃料
   吐出量制御手段と、 を備えた燃料噴射量測定装置。