JPS62188911A - 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】 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精度よく燃料噴射かを測定しえる
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ｇＦＩ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Ｆｌ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、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Ｆ
ｌ量によるピストンの変位量ｄ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量測定
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、噴射された燃イ！２１の体積ｖｂを、 ｄ　Ｖｂ　／ｄｔ＝　（Ｖｏ　／Ｅ　）　ｘ　（ｄ　Ｐ
／ｄｔ＞により求める（Ｆは燃わｌの体積弾性率［ｋｇ
／ｃｆｆｌ］）。これを圧力式燃料噴射量測定装置と呼
ぶ。尚、Ｅは体積弾性率を表わす定数である。

（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０＝１回数で除して燃料噴射１回当りの燃
料量を求める。これを蓄積型燃料噴射量測定装置と呼ぶ
。

［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）ピストン型燃料噴射量測定装置のように、変
位量ｄ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【プればならない。ところが、微小な燃
料量、例えば０．１ｍｍ３程度の燃料量を正確に求めよ
うとすると最大測定燃料量を大きくすることが極めて困
難となってしまう。従って、燃料噴射装置の噴射しえる
燃料量の範囲（例えばＯ〜１００ｍｎ＋３／スｌ−〇−
ク）に亘って、これを精度良く測定することかできない
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トを生じてしまい、
これが安定となるまで燃料噴射量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１回１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利噴１ｆｆｉ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、燃料のリーク量
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、気泡が混入すると
測定精度がおろ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で反射して、
この反則波が測定上の誤差となって現われるためである
。

（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回当りの燃料噴射量を求め
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）に大ぎな影響を与える噴射燃料量
の変動等は測定することかできないという問題があった
３、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ができなかった。こうした問題は
、この他の種々の燃′Ｆ４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。そこで本発明は上記の問題を解決
し、燃料噴射量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。

灸団り量減 ［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、 燃斜噴剣弁の噴射側に接続された燃料噴削室と所定の圧
り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、前記燃料量１’ｌＷへ燃料噴
射が行なわれた時の前記検出されたダイヤフラムの変位
量のピーク値から燃料噴射量を油筒して求める燃料ｌ１
１！ｉ劃量演算手段と、 前記燃料噴射量を求めた後、噴射された噴射量に応じた
量の燃料を、前記燃料噴射室より吐出する燃料吐出手段
と、 を備えた燃料噴射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ＦＩＩ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。また
背圧室は所定の圧力に保たれるが、これは応答性の良い
レギュレータヤ定差減圧弁等を背圧室側の圧力系に設け
るといった構成により実現してもよいし、気体により背
圧室の圧力を設定し、所定の体積を有する気体部分の低
い体積弾性率によって見掛は上一定に保つよう構成して
もよい。

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ヤ光学式センサ
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でもよい。

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。

燃料噴射量演算手段は、燃料容積検出部に設けられた上
記ダイヤフラムの変位量に基づいて、その変位量のピー
ク値から燃料噴射量を演算する手段である。燃料噴射室
への燃料噴射が行なわれると、燃料噴射室の容積は短時
間のうちに急増するため、燃料噴射室の容積に応じて変
位するダイヤフラムの変位量は、一定期間に亘って次第
に減衰するオーバシュートやアンダーシュートを繰返す
。

このダイヤフラムの減衰振動の固有振動数や減衰率ある
いはピーク値の定常値に対する割合は、燃料容積検出部
の測定系の諸要素、例えば、燃料噴射室の形状や構造あ
るいは燃料の種類等により定まることが理論的・実験的
に確かめられている。

従って、燃料噴射時の上記変位量検出手段によって検出
されたダイヤフラムの変位量のピーク値に基づいて燃料
噴射量を演算することができるのである。こうした燃お
１噴射量演算手段としては、ピークホールド回路を備え
たディスクリートな回路、あるいは、論理演算回路とし
て構成されること等が考えられる。

燃料吐出手段は、燃料噴射室に噴射された燃料を吐出す
る手段であって、上記燃料噴射量演算手段により燃料噴
射量を求めた後、噴射された燃料量に応じた量の燃料を
燃料噴射室から吐出する手段である。従って、燃料噴躬
量演綽手段と同様、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
構成することも何等差し支えない。

尚、燃料の吐出は、燃料噴射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ん
のことである。

［作用］ 上記構成を有する本発明の燃料噴射居測定装置は、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ム２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
定の圧力に保たれており、ダイヤフラムを介して燃料噴
射室に接続されている。この結果、燃料噴射室へ燃料噴
射弁より燃料噴射が行なわれると、ダイヤフラムは噴射
ざ゛れた燃料量、即ちその体積に応じて変位するが、ダ
イヤフラムが変位しても燃料噴射室の圧力は変化しない
。しかも、本発明の燃料噴射量測定装置は、変位量検出
手段により、検出された燃料噴射後のダイヤフラム変位
πのピーク値に基づいて燃料噴射♀を燃料排出制御手段
により求めると共に、燃わ１吐出手段によって、噴射燃
料量の測定後、づみやかに噴Ｑ１された燃料量に応じた
母の燃料を燃料噴射室から吐出するよう動く。

［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、本実施例の燃料噴剣足測定装置は、燃
料容積検出部１、噴射された燃料を吐出する吐出容器３
、燃料噴射量の測定制御を行なう目測制御部５、及び吐
出容器３の吐出弁７，８゜９．１０とドレイン排出弁１
２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ｆＪＪ
量演算手段として、またバルブドライブユニット１４と
共に燃料排出制御手段としても動く。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８３（プる駆動源としての
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Ｖ）１〜１７に結合されている。ドライブシャツ１〜
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（ブられた電磁式ピックアップコイル１８
ｂ、１９ｂ。

２０ｂと共に、各々回転数センサ１８．気筒判別セン９
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
側ボート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３
７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＃１射側ポート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
隔壁を３９をなしている。一方、背圧室３７も２つのボ
ート４０．４１を備え、その側壁の一部が同様の隔壁４
３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
２つのボート４０．４１の一方が定圧力室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か４３が押
されても、気体（Ｎ２）の低い体積弾性率と定圧力室４
５を含めた十分なデッドボリュームとによって背圧室３
７の圧力は一定に保たれる。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／ｃｒｊ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４
１には作動圧’ｌ　００　ｋ（］／　ｃａｔｌの安全弁
４７が備えられている。

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、
高い絶縁性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ボート３８より
吐出パイプ５８を介して、内圧を一定（大気圧）に保た
れた吐出容器３に排出される。燃料噴射室３６は吐出パ
イプ５８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
。吐出された燃料は吐出容器３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６
２が作動してこれを検出し、バルブドライブユニツ１〜
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３には容器内の圧力を検出する圧力グー
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【プられている。

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３′６に送
り込まれて、一旦燃利噴射室３６の容積を変化させ、そ
の後、吐出容器３の吐出弁７゜８．９．１０を開くこと
により、吐出容器３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ｔｒｔｍ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ＯＰＩ　、
ＯＦ２　、除棹器Ｄｖ、補償増幅器Ａｇ、■／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Ｏ３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ＯＰＩ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
の離間圧１ｉ１１ｄ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、一方が上記精密
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、上記精密抵抗器
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１１．Ｉ２
に基づいて、オペアンプＯＰ１　、ＯＦ２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はに１を比例係数として、 Ｖｌ　＝に１　ｘ　（Ｉ１　＋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　、ＯＦ２の出力を
除算器Ｄｖに入力して除算Ｖ２　／Ｖｌを行ない、その
出力を補償増幅器Ａｇによって補償すると、（ＩＩ−Ｉ
２　）／（１１＋Ｉ２　）に比例した出力電圧Ｏを得る
ことができる。電流１１．１２は、各々ダイヤフラム３
１が電極５１．５２との間に形成する容ｆｆ１ｃ１．０
２に対応しているので、結果的に出力電圧■０は（ＣＩ
　−Ｃ２＞／（Ｃ１十０２　＞に比例していることにな
る。この出力電圧ＶｏはＶ／Ｉ変換変換器Ｃ弁して計測
制御部５に出力される。尚、Ｖ／Ｉ変換変換器Ｃ弁伝送
にあ【プ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お
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８０
゜吐出弁制御比カポ−１〜８１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ヤキーホ
ードパネル８３とデータを迫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。パルス入カポ
−１〜７７には、既述した回転数センサ１８．気筒判別
セン→、Ｉ−’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像＠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。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３
１の変位に応じた信号（ＣＩ　−Ｃ２）／　（ＣＩ　十
０２　）をこのアナログ入力ポードア８を介して入力す
る。

また、Ｉ／Ｖ変換器８５の出力信号はピークホールド部
８６にも入力されており、ピークホールド部８６は、Ｉ
／Ｖ変換器８５より常時送られてくる容積信号Ｖのピー
ク値Ｖｐを保持するよう構成されている。これにより、
ＣＵＰ７１は、アナログ入力ポードア８を介して、ダイ
ヤフラム３１の変位に応じた信号（Ｃ１−０２）／　（
Ｃ１十０２）のピーク値をいつでも入力することができ
る。このピークホールド部８６に保持されているダイヤ
フラム３１の変位に応じた信号のピーク値ｖｐは、ＣＵ
Ｐ７１によりピークホールド部８６がリセットされるま
で保持されることになる。

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、ＣＰＵ７’ｌ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
利噴射ｍ信号Ｓτ、警告信号３ｗｎ等を出ツクするのに
供される。また、吐出弁制御比カポ−１〜８１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
御比カポ−１−８１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、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１１ｔ１１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及び第５図のタイミン
グ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
クリア等所謂初期化の処理を行ない。続くステップ１１
０では、燃料噴射量の計測にお（ブる零点較正のための
零点読取タイミングθ１、容積信号ピーク値ｖｐの読取
タイミングθ２、定常容積信号Ｖｍの読取タイミングθ
３、燃料吐出タイミングθ４．θ５、容積信号Ｖと燃料
噴射室３６の燃料四Ｆとの比較定数ｋ、燃料噴射の初期
回数ＩＮ及び燃料噴射回数Ｎ（Ｎ＞ＩＮ＞等の設定処理
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、燃料噴射
弁２４がリフトされ、燃料の噴射が行なわれる。次に、
計測制御回路５は、適当なタイミング（デフォルト値）
で吐出弁７，８，９．１０を開・閉弁しながら、伝送部
５５より入力されたダイヤフラム３１の静電容重に基づ
く容積信号ＶをＣＲＴディスプレイ７０上に表示する。

ダイヤフラム３１の静電容１に基づく容積信号Ｖの変化
はクランク角度Ｏ〜７２０°を横軸としてＣＲＴディス
プレイ７０上に表示されるので、測定者は、ＣＲＴディ
スプレイ７０上に表示される容積信号■基づいて各タイ
ミングθ１．θ２．θ３．θ４゜θ５の設定を各々キー
ボードパネル８３を用いて行なう。

ここで第５図タイミングチャートの容積信号Ｖの一例を
表わすグラフを用いて上記各タイミングθ１．θ２．θ
３．θ４．θ５について説明する。

零点読取タイミングθ１とは、容積信号■が計測開始前
のレベルに低下したときの容積信号Ｖを読取るときのク
ランク角度のことをいい、吐出弁７．８．９．１０が作
動して燃料噴射室３６内に流入した燃料を吐出容器３へ
と吐出した時にダイヤフラム３１は初期の位置に戻るの
で、この時、容積信号■は計測開始前のレベルに復帰し
ていることになる。

容積信号ピーク値ｖｐの読取タイミングθ２とは、後述
されるが、燃料が燃料噴！ＩＩ室３６内に噴射された直
後のピークホールド部８６に保持されている噴射毎の容
積信号Ｖのピーク値を読取る時のクランク角度のことを
いう。

定常容積信号Ｖｍの読取タイミングθ３とは、燃料が燃
料噴射室３６内に噴射された後、容積信号Ｖが一定レベ
ルに落ち着いた任意の時期に容積信号Ｖを読取る時のク
ランク角度のことをいう。

燃料吐出タイミングθ４とは、上記定常容積信号Ｖｍの
読取後に、吐出弁７．８．９．１０を開、弁して燃料噴
射室３６内の燃料を吐出容器３へと吐出する時のクラン
ク角度のことをいう。

燃料吐出タイミングθ５とは、上記容積信号ピーク値ｖ
ｐの読取後に、吐出弁７，８，９．１０を開弁して燃料
噴射室３６内の燃料を吐出容器３へと吐出する時のクラ
ンク角度のことをいう。

更に、ステップ１１０では、容積信号Ｖと燃料噴射室３
６内の燃料ｆｆ１Ｆとを関係づける比例定数にや燃料噴
射の初期回数ＩＮ及び燃料噴射回数Ｎ（Ｎ＞ＩＮ）等の
設定も各々キーボードパネル８３を用いて行なわれる。

以上の各設定を終えると、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、噴射回数を示す変数ｎを零に戻す
作業を行なう。この変数ｎは燃料噴射回数を表わすので
、ここで零にするのである。次に、処理はステップ１３
０に進み、噴射回数を示す変数ｎをインクリメントする
。このステップ１２０ないし１３０の処理を終えると、
処理は、ステップ１４０において、クランク角θが零点
容積信号ＶＯの読取タイミングθ１に至っているか否か
を判断することになる。クランク角θは、ＴＤＣセンサ
２０からパルス入力ポードア７を介して入力れる上死点
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θが
零点読取タイミングのクランク角θ１に至っていなけれ
ば、クランク角θがクランク角θ１に至るまでウェイト
をかけることになり、クランク角θがクランク角θ１に
至った時に初めて処理は次のステップ１５０に進む。

ステップ１５０では、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の変裕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Ｆ７ｊ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１６０に進む。ステップ１６０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
オニ」噴射全３６内の燃＞ＥＩｆｆｌＦｏ　（＝ｋｘＶ
ｏ）を算出する。ここで、ダイヤフラム３１の変位量が
容積信＠Ｖに基づいて算出され、この容積信号Ｖと燃わ
ｌ噴（ト）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人カポ−１〜７８
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
−０２＞／　（Ｃ１十〇２）に比例したものである。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ｄＯ１噴躬噴射足によるダイヤフラム室の変位量
を△ｄとすると、 Ｃ１＝εＸＡ／（ｄｏ−△ｄ）　　　　　・・・（１）
Ｃ２＝εＸＡ／（ｄｏ十△ｄ　）　　　　　　　・・・
（２）となる。従って、式（１）、（２＞より、Δｄ　
／ｄｏ＝　（ＣＩ　−Ｃ２）／　（ＣＩ　十０２）・・
・（３）を得る。距離ｄｏは定数なので、式（３）より
伝送部５５の出力信号でおる容積信号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６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＝に１ｘ△ｄ　（ｋｌ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■に対応しているので、結果として、燃料ｆｆ１
Ｆは、「＝に×Ｖとして表わされることになる。

ステップ１６０に続くステップ１７０では、クランク角
θが燃料噴射後の容積信号ピーク値ｖｐの読取タイミン
グθ２に至っているか否かの判断が行なわれる。クラン
ク角θがクランク角θ２に至っていなければ、クランク
角θ２に至るまでウェイ１〜をかけることになり、クラ
ンク角θが０２に至った時に初めて処理は次のステップ
１８０に進むことになる。ステップ１８０では、ＣＰＵ
　７１はピークホールド部８６に保持されている容積ピ
ーク値Ｖｐの読取を行なう。ここで、クランク角θ２の
タイミングにおいて容積信号Ｖのピーク値Ｖｐをピーク
ホールド部８６から読み取れることについて、第５図タ
イミングチャートの容積信号Ｖを表わすグラフを用いて
詳細に説明する。

第５図タイミングチャートの容積信号Ｖのグラフに示す
ように、燃料噴射室３６内に燃料が噴射されると、燃料
噴射室３６の容積は急激に増加し、燃料噴射量の測定を
行なう燃料系に固有の振動数等でダイヤフラム３１は一
定期間に亘って減衰振動する。この撮動は、燃料噴射直
後にその振幅を最大とし、時間の経過と共に次第に減衰
してゆき、クランク角θ３においては一定レベルに落ち
６いている。一方、ピークホールド部８６は、常時伝送
部５５より送られてくる容積信号Ｖの中で゛ピーク値Ｖ
ｐのみを保持しているので（一点鎖線で示している）、
ＣＰＵ７１はクランク角０２においてピークホールド部
８６に保持されている容積信号Ｖを読み取ることにより
、燃料噴射にお【プる容積信号ピーク値ｖｐを読み取る
ことができることになる。尚、この容積信号Ｖの振動の
周期は測定系に固有の振動周期であって、燃料噴射量に
はよらない。

上述した容積信号ピーク値ｖｐを読取る処理が行なわれ
たステップ１８０に続いて、ステップ１９０では、容積
信号ピーク値Ｖｐに基づいて燃料噴射至３６内の燃料量
Ｆの最大燃料量Ｆｐ　　（＝ｋＸＶｐ）を棹出し、次の
処理に進む。ステップ２００では、零点における燃料ｔ
ｉＦｏと最大燃料ｍＦｐの相対差（Ｆｐ　−Ｆｏ　）に
より、零点からの相対差最大燃料量Ｆｐｎ（＝Ｆｐ　−
Ｆｏ　）を算出することになる。この相対差最大燃料量
Ｆｐｎは後のステップで使用される。

ステップ２１０では、燃料噴射回数ｎか予め定められた
初期噴射回数ＩＮ以上であるか否かが判断される。燃料
置割回数ｎが初期噴射回数ＩＮ以下と判断されると、処
理はステップ２２０に進む。

以下のステップ２２０ないし２９０の一連の処理は、燃
料噴射回数ｎが初期噴射回数ＩＮ以下の場合に繰り返し
実行される処理であり、相対差最大燃料ｆｆ１ＦＤｎと
実際の燃料噴射量を表わす相対差燃料ｍＦｎとを関係づ
ける定数りを求めるために行なわれる処理である（以下
、ステップ２２０ないし、２９０の処理を定数り設定処
理と呼ぶ）。ここで、この定数り設定処理について説明
する。

ます、ステップ２２０では、燃１１１１　ｇＦＩ後の容
偵信ｒ　Ｖが一定レベルに落ち着いたクランク角θ３に
クランク角θが至っているか否かが判断される。

クランク角θが０３に至っていなければ、クランク角θ
がθ３に至るまでウェイトをか【プることになり、クラ
ンク角θが０３に至った時、初めて処理は次のステップ
２３０に進む。ステップ２３０では、クランク角θ３に
おける容積信号Ｖである定常容積信号Ｖｍを読取る。こ
の定常容積信号■ｍは、前述したように、燃料噴ＤＪ後
に容積信号が一定レベルに落ち着いた時の容積信号Ｖを
表わししている。ステップ２４０では、この定常容積信
号Ｖｍに基づいた燃料量Ｆｍ　　（＝ｋｘＶｍ　）を算
出し、次のステップ２５０において、実際の燃料噴射量
を表わす相対差燃料量Ｆｎ　　（＝Ｆｍ　−Ｆｏ　）を
算出する。ステップ２６０では、こうして算出された相
対差燃料ｆｆ１Ｆｎとステップ２００において算出され
た相対差最大燃料ｍＦＤｎとを用いて、ｎ回目の燃料噴
射における相対差最大燃料量Ｆｐｎと相対差燃料ｆｆ１
Ｆｎとの比Ｌｎ　　（＝Ｆｐｎ／Ｆｎ　）を算出する。

この処理を終えると処理はステップ２７０に進み、燃料
噴ｆＪ３１回目からＮ回目までの比Ｌｏ　　（＝Ｆｐｎ
／Ｆｎ　）の平均値を算出することになり、こうして算
出されたのが定数Ｌ　（ＪＬｔ１ ｉ／ｎ＞となることになる。ここで、ステップ２６０な
いし２７０の処理について詳細に説明することにする。

燃料置割におけるダイヤフラム３１の振動は、この測定
系における固有の振動であり、実際の燃料量ｆｉＩＪｉ
ｔを表わす相対差燃料ｆｆ１Ｆｎと相対差最大燃Ｆｌ量
Ｆｐｎとの間には、 Ｆｐｎ＝Ｆｎ− 一１ＫｒｔＰ。

ＦｎＸＭＸｅ　　Ｘ５Ｉｎ（βｘｔｐ十φ）ｓｉｎφ＝
β／　　ａ２＋　　２＝１／Ｍα、βは測定系における
固有の定数 ｔｐは５ｉｎ（βｘｔｐ十φ）−一１ を満たす零以上の最小値 の関係があることが理論的・実験的に求められている。

従って、 ＦＤｎ／Ｆｎ＝Ｌｎ　　　　（Ｌｎは定数）と表わすこ
とができる。この比１ｎは燃料噴射量によらず測定系固
有のものであるが、測定誤差等を考慮して、噴射毎にお
ける比１−ｎを求め平均１直Ｌ（−Σ［ｉ／ｎ）を算出
している（ステップ２７０）。

上述のステップ２６０ないし２７０に続くステップ２８
０では、実際の燃料噴射量を表わす相対差燃料Ｑ　Ｆ　
ｎをＣＲＴディスプレイ７０上に表示すへく出力する。

ステップ２９０では、定常容積（ｒ１号ｖｍの読取後の
燃料吐出タイミングを示すクランク角θ４にクランク角
θが至っているか否かが判断される。

クランク角θが０４に至っていなければ、クランク角θ
４至るまでウェイトをかけることになり、クランク角θ
４に至って初めて次のステップに処理が移ることになる
。このステップ２２０ないし２９０の定数り設定処理は
、初期噴射回数ＩＮ回だけ繰り返されて、燃料ＴＪＲ躬
ＩＮ回分の比１−ｎの平均値りが算出されることになる
。

一方、ステップ２１０において、燃料噴射回数ｎが初期
噴射回数ＩＮを超えたものと判断されると、処理はステ
ップ３５０ないし３７０の処理を実行することになる。

ステップ３５０では、定数ＬｐＵ定処理により求められ
た定数りを用いて、ステップ２００において求められた
相対差最大燃料量Ｆ　Ｉ）ｎから相対差燃料量Ｆｎ　　
（＝Ｆｐｎ／Ｌ）を算出する処理が行なわれる。こうし
て求められた実際の燃料噴射量を示す相対外燃お１ｉＦ
ｎ　＠ｃＲＴディスプレイ７０上に表示すべく、ステッ
プ３６０では相対差燃料最Ｆｎを出力する。次に、ステ
ップ３７０ては、容積信号ピーク値Ｖｐ読取後の燃料吐
出タイミングであるクランク角θ５にクランク角θが至
っているか否かが判断されることになり、クランク角０
が０５に至るまでウェイトをがＣプ、クランク角０が０
５に至って初めて次の処理に移ることになる。

上ｊホしたステップ２２０ないしステップ２９０の定数
１設定処理、又は、ステップ３５０ないし３７０の一連
の処理を終えると、処理はステップ３００に進み、クラ
ンク角θ４又はθ５において、燃料噴ｑＪ室３６内の噴
射燃料量Ｆｎに応じた燃料缶を吐出し、ステップ３１０
に進む。ステップ３１０では、ピークホールド部８６に
保持されている容積信号Ｖのピーク値Ｖｐをリセットす
る。ピークホールド部８６はリセットされると、再度、
伝送部５５より送られてくる容積信号Ｖのピーク値を保
持するよう働くことになる。ステップ３１０の処理を終
えると、ステップ３２０では、燃料噴射回数［）が予め
定められた噴射回数Ｎ以上であるか否かが判断されるこ
とになり、燃料噴射回数ｎが設定された噴射回数Ｎ以上
であればステップ１３０に戻り、再度測定処理を繰り返
し、燃料噴射回数ｎが設定された噴射回数Ｎ以上と判断
されると、処理はＥＮＤに扱は本制御ルーチンを終える
ことになる。

以上実施例としての燃′１１噴削母測定装置の構成と計
測制御部５が行なう処理について訂細にん（明したが、
本実施例によれば、背圧室３７を所定圧力に保ったまま
燃料噴射を行なって、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〜１００ｍｎ＋３／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、本実施例では、ステップ２２０ないし２９０の
定数り設定処理後は、第５図のタイミングチャートに示
すように、容積信号ピーク値Ｖｐに基づいて噴射燃料量
を求めている。これにより、燃料噴射による容積信号Ｖ
のハンチング等を考慮して容積信号Ｖが一定レベルに落
ち着くまで（クランク角θ３）待つ必要がなく、噴射ポ
ンプを高速回転（３０００ｒｐｍ以上）にしても燃料噴
射量を正確に測定することができる。更に、本実施例の
燃料噴射量測定装置は、燃料噴射が終了すると直ちに燃
料噴射量を測定することができ、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の燃料缶１ｊｆＬｉ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
与する燃料哨［ｔ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。また、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缶ｒＪＪｆｆｉの測定を行なうこ
とができるという効果も生じている。

尚本実施例では、容積信号ピーク値ｖｐをピークホール
ド部８６を用いて保持するよう構成されているが、ＣＰ
Ｕ７１が実行するプログラムにより容積信号ピーク値ｖ
ｐを読取る様構成してもよいことはもちろ／υのことで
ある。

ｌ肌り四ス 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、広い測定範囲及び高い測定の応答性をも
満足することができる。これにより、本発明の燃料噴射
量測定装置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図は本発明の実施例の燃料
噴出量測定装置の処理を示すフローチャート、第５図は
同じ〈実施例にあける測定のタイミングを示すタイミン
グヂト−１〜、第６図はダイヤフラムの変位量△ｄと燃
料噴射室３６内の燃料噴射量Ｆとの関係を示すグラフ、
を表わしている。 １・・・燃料容積検出部 ３・・・吐出容器　　　　５・・・１測１ｊ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ツ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 ７０・・・ＣＲＴディスプレイ ７１・・・ＣＰＵ ８３・・・キーボードパネル ８６・・・ピークホールド部 Ａｇ・・・補償増幅器 Ｑｐｌ、　Ｏｐ２・・・オペアンプ ＱＳ・・・発振器 ＶＥ・・・燃料噴射ポンプ

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、前記燃料噴射室へ燃料噴射が
   行なわれた時の前記検出されたダイヤフラムの変位量の
   ピーク値から燃料噴射量を演算して求める燃料噴射量演
   算手段と、 前記燃料噴射量を求めた後、噴射された噴射量に応じた
   量の燃料を、前記燃料噴射室より吐出する燃料吐出手段
   と、 を備えた燃料噴射量測定装置。