JPS62188912A - 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】 １１Ｌ乱 ［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ｒＩＡ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、例えば直噴
型ディーゼルエンジンやＥＦＩ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ｔＡｆＩｋ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づるシ
リンダを燃料噴射弁の噴出側に接続し、噴射された燃料
量によるピストンの変位量ｄを検出し、この変位ｆｆ１
ｄとシリンダの断面積Ｓとの積（ＳＸｄ　）から燃料量
ｔＪ１ｆｆｉを測定する。以下、これをピストン型燃料
噴射ｍ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）に相貫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。（ここでＥは燃料の体積弾性串
［ｋＯ／ａＰｌ］である。）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回当りの燃料量
を求める。これを蓄積型燃料噴射計測定装置と呼ぶ。

［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＃Ａ射ｍ測定装置のように、
変位ｆｉｄ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、燃料量！）ｌｌ置の１′
３射しえる燃料量の、範囲（例えばＯ〜１００ｍＬＬ１
３／ストローク）ニ亘って、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トを生じてしまい、
これが安定となるまで燃料量１ｆｆｉ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
Ｉｔ　ｌｊｌ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づ“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。

く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で反射して、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、蓄積型燃料噴射計測定装置では、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）に大きな影響を与える噴射燃料量
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Ｆ４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ＩＩＩｒＩＡ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
、この他の種々の燃料噴射量測定ｖＸ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。

１１匹ＬＬ ［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、第１図に例
示する如く、 燃料噴射弁Ｍ１の噴射側に接続された燃料噴射室Ｍ２と
所定の圧力に保持された背圧室Ｍ３とをダイヤフラムＭ
４により接続すると共に、上記ダイヤフラムＭ４の変位
量を検出する変位量検出手段Ｍ５を設けた燃料容積検出
部Ｍ６と、燃料の流量を調整する流量調整手段Ｍ７を有
し、上記燃料噴射室Ｍ２に接続されて燃料噴射室Ｍ２内
の燃料を該調整された流量で吐出する燃料吐出手段Ｍ８
と、 該燃料吐出手段Ｍ８によって吐出される燃料量を検出す
る吐出燃料量検出手段Ｍ９と、燃料噴射室Ｍ２への燃料
噴射が行なわれた時、上記変位量検出手段Ｍ５によって
検出されたダイヤフラムＭ４の変位量に基づいて求めら
れる上記燃料噴射室Ｍ２の容積変化かと、上記吐出燃料
量検出手段Ｍ９によって検出された燃料噴射時の吐出燃
料量とから、燃料量！）ｌ量を求める燃料噴射量演算手
段Ｍ１０と、 請求められた燃料量！）ＩｆＩ！に基づいて上記燃料吐
出手段Ｍ８の流量調整手段Ｍ７を制御する吐出量制御手
段Ｍ１１と、 を備えた燃料ｌ！ｌ躬愚測定装置の構成がそれである。

ここで、燃料容積検出部Ｍ６は、噴射された燃料量をダ
イヤフラムＭ４の変位量に変換して検出するものであり
、燃料噴射室Ｍ２と背圧室Ｍ３と両室を隔てるダイヤフ
ラムＭ４とを有する。燃料ＩＩｔ１４室Ｍ２の容積やダ
イヤフラムＭ４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Ｍ３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や
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Ｍ５はダイヤフラムＭ４の変位量を検出
するものであって、直接ダイヤフラムＭ４の変位［１（
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Ｍ４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Ｍ４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。

燃料吐出手段Ｍ８とは、燃料噴射室に貯溜された燃料を
吐出する手段であって、吐出する燃料の流量をｌｌｌ整
する流量Ｗ４！！！手段Ｍ７を備えたものである。流量
調整手段Ｍ７としては、定流量弁等の他、開口面積を可
変しえるニードル弁等の絞り弁や可変Ａリフイスあるい
は燃料噴射室との差圧を可変する構成等、種々のものが
考えられる。また燃料は所定の吐出容器内に吐出するよ
うに構成することが考えられる。

吐出燃料量検出手段Ｍ９は上記燃料吐出手段によって吐
出される燃料量を検出するものであって、基本的には、
吐出燃料量を、流ｌＩｇｌ整手段Ｍ７によって調整され
た流量の所定時間内の累積値として検出するよう構成す
ることができる。流ｌ調整手段Ｍ７が単なる絞り弁等で
あれば、その前後の差圧や開口面積、流量係数、燃料比
重等より燃料噴射時間内の流量を求めるよう構成するこ
とができる。

燃料ｌｊＩ躬量滴量演算手段０は、燃料噴射時に変位量
検出手段Ｍ５によって検出されたダイヤフラムＭ４の変
位量に基づいて求められる燃料噴射室Ｍ２の容積変化と
、吐出燃料量検出手段Ｍ９によって検出された燃料１ｆ
ａ躬時の吐出燃料量とから燃料噴射量を求める手段であ
る。前者、即ち燃料噴射室Ｍ２の容積変化は、予め燃料
噴射室Ｍ２の容積に対するダイヤフラムＭ４の変位置を
実験的もしくは理論的に求めておき、これを参照して演
ｉするよう構成することができる。ダイヤフラムＭ４の
変位量と噴射燃料室Ｍ２の容積との間にリニアなく一次
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ｒＡｆｆｉ演算手段Ｍ１０はこれを
ディスクリートな回路構成により求めることもできる。

一方、両者の関係が複９ｔｌな場合には、燃料噴削演粋
手段Ｍ１０を論理演算回路として構成し、マツプ等によ
り燃料ｒＩＲ射室Ｍ２の容積変化を求めるよう構成する
こともできる。従って、こうして求めた燃料噴射室Ｍ２
の容積変化に燃料＠開時の吐出燃料量を加えることによ
り、実際の燃料噴射量を求めることができる。

吐出量制御手段Ｍ１１は、上記燃料噴射量演算手段ＭＩ
Ｏにより求められた燃料噴射量に基づいて燃料１！を出
手段Ｍ８の流量調整手段Ｍ７を制御するものであり、流
量調整手段Ｍ７が絞り弁等であればその開口面積を可変
し、流量調整手段Ｍ７がその前後の差圧により流量を調
整するタイプであれば差圧を１！］ｖＭ？ｌることによ
り吐出量を制御ｔｎ−ａるよう構成することができる。

尚、吐出量制御手段Ｍ１１は、燃料噴ｔｊＪｍ演算子段
Ｍ１１と同様、ディスクリートな回路もしくは論理演算
回路として構成してもよく、更に燃料１１劃量演算手段
と一体に論理演算回路として構成することもできる。

Ｌ作用］ 本発明の燃料量１）ｌｆｆｉ測定装置は、燃料容積検出
部Ｍ６の燃料噴射室Ｍ２に噴射された燃料による燃料噴
射室Ｍ２の容積変化を燃料噴射室Ｍ２と背圧室Ｍ３とを
隔てるよう設けられたダイヤフラムＭ４の変位によって
検出する。一方、燃料噴射室Ｍ２に噴射された燃料は燃
料吐出手段Ｍ８より外部へ吐出されているが、この吐出
量は流ｆｉｌ整手段Ｍ７によって調整可能であり、しか
もこの吐出量は、吐出燃料量検出手段Ｍ９によって検出
される。従って、本発明の燃料噴ｔｆＪ量測定装置は、
燃料噴射量演算手段Ｍ１０により、燃料噴射時における
燃料噴射室Ｍ２の容積変化と吐出燃料量検出手段Ｍ９に
よって検出された燃料量とから、燃料噴射量を求めるよ
う働く。加えて、本発明の燃料噴射量測定装置は、吐出
量制御手段Ｍ１１により、上記求めた燃料噴射」に基づ
いて燃料吐出手段Ｍ８の流１！ｉｌｌ整手段Ｍ７を制御
するので、繰り返し行なわれる燃料噴射において、燃料
噴射室の容積を燃料噴射の直前にはもとの容積に回復さ
せて、引き続ぎ燃料量１１ｆｆｉの測定を行なえる状態
とする。

［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２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、噴射された燃料を吐出量る吐出容器３
、燃料噴射量の測定制御を行なう計測制御部５、吐出容
器内に設けられた吐出ノズル７を介して吐出される燃料
の流量を制御’１１　’！ｌる絞り弁９、絞り弁９の制
御とドレインバルブ１２の開閉と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ＩＩＩ躬量演算手段及び吐出量制御手段と
して働く。

実施例において燃料ｌｊ躬第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。

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、Ａ−バフローリＩＣ
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。

燃料唱ＯＪ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
、ダイヤフラム室 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１へ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！［３９をなしている。尚、燃料噴射室３６には燃料
の温度を検出する燃料温度セン１）４０が設けられてい
る。

一方、背圧室３７も２つのポート４１．４２を備え、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３４．３
５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ｌ！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４１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１／１００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１０〜６０ｋ
Ｑ１０Ａ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４２には動作圧力１００ｋｇ／−の安全弁４７
が備えられている。−一−――■−−■１■ｌ■１−１
腸−■■■―― ダイヤフラム室３３は、第３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ＷＡ薄
膜のダイヤフラム３１を備えており、ダイヤフラム３１
に対抗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と同心円上に蒸着により形成
されている。ダイヤフラム室３３を満たすシリコン油は
、高い絶縁と一定の誘電率とを有するので、金ａ傳膜の
ダイヤフラム３１と各電極５１．５２間にはその離間距
離に応じた容器が存在する。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、
後述する燃料聞の測定が終了すると排出ポート３８より
吐出バイア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３に排出される。この一定差圧は定
圧力配管４５と吐出容器３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を介して吐出容器５７に
連通しているが、吐出パイプ５６の途中には絞り弁９が
設けられている。絞り弁９はステッピングモータを内臓
したニードル弁であり、バルブコントロールユニット１
４からの制御１１号を受けてニードルのリフト量、即ち
開口面積を緻密に調整するよう構成されている。従って
、燃料噴射室３６より吐出パイプ５６を介して吐出容器
３内へその吐出ノズル７より吐出される燃料は、絞り弁
９によって、８！畿を調整されることになる。

計測制御部５は、°既述した回転数センサ１８゜気筒判
断センサ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を介して上述した較
り弁９の開度を制御すると共に、燃料噴射室ポンプＶＥ
の燃ＩＦ５１＊１）１ｍをほぼす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、削測制御部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、削測制御部５及びバルブドライブユニ
ツｉ・１４の内部構成を、伝送部５５の回路構成と共に
、第４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　、除算器Ｄ■、補償増幅器Ａｇ、／■変挽器Ｃ
Ｖ及び同一の抵抗値を有する３個の精密抵抗器Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３から構成されている。

発振器Ｏｓ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（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
の離間距１１１１１ｄに応じた容量が存在するので、こ
れを第３図では可変容１コンデンザＣＩ　、Ｃ２として
示した。

また、オペアンプＯＰ２の入力９ｉ）子は、一方が前記
精密抵抗器Ｒ２及び電極５１に、他方が精密抵抗器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及び可変容量コンデンサＣＩ　、
Ｃ２が形成する回路に発振器Ｑｓより流れる電流＋１．
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　（１１＋Ｉ２　） 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　（１１−１２＞ となる。そこで両オペアンプＯＰＩ　、ＯＦ２の出力を
除算器［）Ｖ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ａすると、（１１−
１２）／　（１１＋１２　）に比例した出力電圧ＶＯを
得ることができる。電流量．Ｉ２は、各々ダイヤフラム
３１が電極５１．５２との間に形成する容１ｃ１．０２
に対応しているので、結果的に出力電圧■０は（ＣＩ　
−０２）／（ＣＩ　十０２　＞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ＣＶを介して計測
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４４−２（△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．タイマ７４を中心に論理演算回路として構成さ
れている。ＣＰＵ７１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
力ボート８０．絞り制御出力ポート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とデータを迫り取りするターミ
ナル入出力ボート８４がある。

ＣＰＵ２１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、ＣＰＵ２１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やど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　−２０ｍＡの電流信号を電圧信号
に変′ＭｋするＩ／ｖ変換器８５と燃Ｆｌ温度センサ４
０とに接続されており、ＣＰｔＪ７１は、ダイヤフラム
３１の変位に応じた信号（ｃｌ　−０２＞　／　（ＣＩ
　＋０２　＞と燃料温度Ｔ［とをこのアナログ入力ポー
ドア８を介して入力でる。

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ビュ−タ等に
接続されており、ＣＰＵ　７１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
料噴射量信号Ｓτ、警告警告信号３笠ｎ出力するのに供
される。また、絞り弁制御出力ポート８１は、バルブユ
ニット１４内のステッピングモータ駆動回路８８に接続
されており、ＣＰｔＪ７１は絞り弁制御出力ポート８１
を介して制御信号を出力することにより、ステッピング
モータ駆動回路８８より所定のパルス信号を出力して該
回路８８に接続された絞り弁９の開度、即ち吐出燃料の
流量を調整することができる。

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、計測制御部５による燃料噴１）ｊｍの目測につい
て、第５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１０．０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が行な
われ、続くステップ１１０では、燃料噴割前のダイヤフ
ラム３１の変位量を零点として読み取るカム角変θ０や
燃料噴射後の噴ＤＡｌ計測カム角度θ１の設定が次のよ
うに行なわれる。

モータ１５が起動されて燃料ｌＩＳ射ポンプＶＥが駆動
されると計測が開始されるが、計測制御回路５は、絞り
弁９の開度Ａを適当なディフォルト値として燃料の吐出
を行なわせながら、伝送部５５より入力されたダイヤフ
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上の
表示されたダイヤフラム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カム角度θ０と
して、燃料噴射が終了した直後のクランク角度を燃料噴
ｔＸＩＪｌ計測カム角度θ１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。

続くステップ１２０では、絞り弁９の前後差圧ΔＰ１即
ち定差減圧弁５９の調整値を同じくキーボードパネル８
３より入力する。ステップ１３０では、ステップ１２０
で、入力された差圧ΔＰに基づいて絞り弁９の開度Ａを
絞り弁制御出力ポート８１及びバルブドライブユニット
１４を介して、ディフォルト値より変更し、計測のため
の初期値とする処理を行なう。

続くステップ１４０では、ステップ１３０で設定したＷ
＠度Ａを基に、ＲＯＭ７２内に予め記憶しておいたマツ
プから補正係数日を定める処理を行なう。このマツプは
次式（１）により定めたものである。

Ｈ−Ａ　−Ｃ，−−ｒ７Ｎ　　　　　　　　　　　・・
・（１）ここで、Ｃは較り弁９の開口部の形状等から定
まる絞り弁流量係数であり、Ｑは重力加速度である。こ
こでは補正係数を式（１）より定めているが、この補正
係数Ｈは、本来、燃料吐出量を調整する絞り弁９の開度
の補正に用いられるものである。これについては後述す
る。

続くステップ１５０では、アナログ入力ポードア８を介
して燃料温度センサ４０から燃料の温度７ｆを読み込む
処理が行なわれる。燃料の比重γは燃料温度Ｔｆに依存
しているので、ステップ１６０において、測定中の燃料
の比重γを、この温ｆＩＴｆよりマツプに基づいて定め
るのである。

続くステップ１７０では、クランク角度が零点読取カム
角痕θＯ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Ｔｏｃｊ基準とし
、回転数センサ１８より入力される回転数信号Ｎ　（３
０’　ＣＡ毎に出力される）を用いて検出することがで
きる。クランク角度が零点読取カム角度θ０になった時
、処理はステップ１８０に進み零点の読み取りとタイマ
フ４から時刻Ｔｚを読み込む処理とが行なわれる。これ
は、燃料直前における燃料噴射室３Ｇの容Ｂ５Ｑｚをダ
イヤフラム３１の変位量を用いて燃料噴射量測定用の零
点として読み込み、これを計測系の各種のドリフトによ
る測定誤差や後述する吐出燃料量の誤差によるダイヤフ
ラム３１の初期位置の誤差等を除くのに供するために行
なわれる。

続くステップ１９０では、逐次ダイヤフラム３１の変位
量を用いた燃料ＩＦＩｒＪＪ空３６の容積Ｑｍの計測と
タイマ７４から時刻Ｔｍを入力する処理とが行なわれ、
これはその後のステップ２００におけるｌＦｌ躬量計測
カム角度θ１に至ったが否かの判断がｒＹＥＳＪとなる
まで繰返される。即ち、燃料噴射が終了し、燃料噴射量
の演算を行なうまで、ダイヤフラム３１の変位量の変化
と時刻とを逐次計測・入力するのである。

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ＩＣ１、Ｃ２に関して、（ＣＩ　
−０２）／　（ＣＩ　＋Ｃ２）に比例したものである。

この容ｆｉｃ１　、　Ｃ２は、電極５１．５２の面積を
Ｂ１ダイヤフラム室３３内に封入されたシリコン油の誘
電率をε、タイヤフラム３１と電極５１．５２との距離
の平均値をｄＯ１噴射噴射燃料上るダイヤフラム３１の
変位量をΔｄとすると、 Ｃ１−εｘＢ／（ｄｏ−Δｄ）・・・（２）Ｃ２−εＸ
Ｂ／（ｄｏ＋Δｄ）・・・〈３）となる。従って、式（
２）、（３）より、△ｄ　／ｄｏ　−（ＣＩ　−０２）
　／　（ＣＩ　＋０２　）・・・（４） を得る。距離ｄは定数なので、式（４）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。更に、ダイヤフラム３１の変位量△
ｄと燃料噴射室３６の容積Ｑｍ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、Ｑｍ−に３ＸΔｄ　　（Ｋ３は係数
）として容易に燃料噴射室３６の容積を読み込むことが
できる。

ステップ２００の判断ｒＹＥｓＪ　、即ちクランク角度
が噴射量計測角度θ１に至ったと判断された時には、処
理はステップ２１０以下に進み、実燃料噴射１１Ｑの算
出、及び燃料噴射１１Ｑに応じて行なわれる絞り弁９の
制御量を求める処理が行なわれる。

まずステップ２１０では、ステップ１８０で読み込まれ
た零点読取カム角度θ０における燃料噴射室３６の容Ｉ
Ｑｚ及びその時点の時刻ＴＺと、ステップ１９０にて読
み込まれた噴ｔＪＪｕ計測カム角度θ１にお（プる同じ
く容ＩＱｍ及び時刻Ｔｍとから、燃料噴射室３６の容積
変化量ＱＯと計測時間△Ｔとを求める処理が行なわれる
。即ちＱｏ−Ｑｍ−Ｑｚ △Ｔ−Ｔｍ−Ｔｚ が演算される。

続くステップ２２０では、ステップ２１０で求めた計測
時間ＴＯに基づいて、吐出燃料量△Ｑを算出する処理、 八〇−Ｈ・△Ｔ−ｆ が行なわれる。即ち、燃料噴射後のみならず燃料噴射が
行なわれている間も、燃料量０１３６から絞り弁９を介
して燃料は吐出容器３へと吐出され続けているので、零
点読取カム角度θＯから、噴射量計測カム角度θ１まで
の軽過時間（つまり計測時間）６丁の間に、燃料噴射室
３６から吐出された燃料量を求めるのである。既述した
ように、△Ｐは絞り弁９の前後の差圧、γは燃料比距、
Ｈはステップ１４０で求めた補正係数、である。ステッ
プ２１０で求めた燃料噴射室の容積変化量ＱＯとステッ
プ２２０で求めた吐出燃料量△Ｑとから、ステップ２３
０では両者を加算して、実燃料噴射ＩＱを求める処理が
行なわれる。続くステップ２４０では、燃料噴射ポンプ
ＶＥの回転数Ｎｌ）を算出する処理が行なわれる。回転
数Ｎｐは、Ｎｐ　−（Δθ／２π）／ΔＴ として求められる。尚、Δθとはカム角度θ１とＢ０と
の差（θ１−００）である。ステップ２５０では、こう
して求めた回転数Ｎｐや実燃料噴射ＩＱを、ＣＲＴディ
スプレイ７０や外部のホストコンピュータ等へ出力する
処理が行なわれる。

続くステップ２６０では、燃料の吐出時間Ｔｄ１即ち燃
料噴射がなされておらず単に燃料噴射室３６から吐出容
器３への燃料の吐出が行なわれる時間Ｔｄを求める処理
が行なわれる。即ち、Ｔｄ＝　（１−△θ／２π）／１
ｌ−Ｔυの演算が行なわれる。尚、ＴυはＣＰＵ７１が
、これらの演算に要する時間であって、有効な吐出時間
Ｔｄを求めるために考慮されているものである。

続くステップ２７０では補正係数Ｈを求める処理が行な
われる。この補正係数日は、ステップ１４０で初期値を
設定したものであるが、上述したステップ２１０ないし
ステップ２６０で求めた実燃料噴射ｆｆ１Ｑや吐出時間
Ｔｄより、実際の燃料噴射の状況に即した絞り弁９の開
度Ａを求めるために、改めて演算されるものである。

即ち、 ）−１−（ｆ　（ＱＺ）−Ｑ）／　（ｍΣ７Ｔ　−Ｔ　
ｄ　）として補正係数Ｈは求められる。

ステップ２７０に続くステップ２８０で、この補正係数
Ｈに基づいてマツプより絞り弁９の開度Ａを求め、更に
ステップ２９０で絞り弁９の開度を絞り弁制御出力ポー
ト８１を介して制御１１・更新することにより、絞り弁
９を介して吐出容器３に吐出される燃料の流量は、丁度
吐出時間Ｔｄのうちに燃料噴射室３６の容積を燃料噴射
前の状態に回復するような量に調！！！！されるのであ
る。尚、ステップ２７０におけるｆ　（Ｑｚ）は零点読
取カム角度θ０における燃料噴射室３６の容１！ｉＱＺ
に基づいて定まる修正用係数であって、補正係数Ｈによ
っても、猶、燃料１１’ｌ躬前の容！ｉ％Ｑｚが長時間
の計測に際して漸増もしくは漸減するような場合に、こ
れを補正するためのものである。

その後、ステップ３００では計測終了か否かの判断が行
なわれる。

計測終了でなければ、処理はステップ１５０へ戻って、
上述したステップ１５０ないしステップ３００の判断・
処理を繰り返づが、計測終了、例えば計測制御部５のキ
ーボードパネル８３Ｊ：り計測終了のキー操作がなされ
た時には、計測を終了するとしてｒＥＮＤＪへ抜け、本
制御ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例の制御ルーチンが実行されると、
実燃料噴射量Ｑの測定が行なわれると共に、燃料噴ｒＡ
ｆｆｉと吐出量とは１回の燃料噴射のサイクル内におい
てバランスするよう絞り弁９の開度が制御されることが
了解されよう。この様子を示したのが第７図のタイミン
グチャートである。

以上実施例としての燃料噴射量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内の圧力を背圧室３７の圧
力に保ったまま燃料噴射を行なって、燃料噴ｍＭを、ダ
イヤフラム３１の変位量に基づいて求められる燃料噴射
室３６の容積変化ＩＱｏと計測時間△Ｔ内の吐出量Ｆｉ
ｌΔＱとから求めることから、広い測定範囲〈例えば０
〜１００ｍｍ３／／ストローク）に亘って、精度良く（
例えば±０，１１ＩＩＩＩｌ１以内）燃料噴射量を測定
することができる。しかも、本実施例の燃料噴射量測定
装置によれば、絞り弁９の開度Ａを緻密に制御して、噴
射燃料量と吐出燃料量とを燃料噴射の１サイクルにおい
てバランスするよう構成しているので、燃料噴射が終了
すると直ちに燃料噴ｔＪＪｌ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
料噴！）１最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！）ｌ
邑の測定ができ、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との問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３つ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ＩＩｊｌｌ劃ポンプ側Ｅの
比特性を猶一層正確に把握でることかできる。

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、列型燃料唱
躬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１１ 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￥Ｒ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
果を奏する。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１的に正確
に把握しえるばかりでな（、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図は本発明の基本的構成を例示する模式図、第２図
は本発明の一実施例としての燃料唱躬働測定装置の概略
構成図、第３図は同じ〈実施例におけるダイヤフラム掌
３３の断面拡大図、第４図は実施例における電気系統を
示すブロック図、第５図は計測制御部５の行なう燃料噴
！）ｌ量計測制御ｊＩｌルーチンを示すフローチャート
、第６図はダイヤフラムの変位量Δｄと燃料噴射室容積
との関係を示すグラフ、第７図は実施例における制御の
一例を示すタイミングヂャート、である。 １・・・燃料容積検出部 ３・・・吐出容器　　　　５・・・計測制御部９・・・
絞り弁 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　　　４０・・・燃ｎ温度センサ５１．５
２・・・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 ＡＤ・・・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
   力に保持された背圧室とをダイヤフラムにより接続する
   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、 燃料の流量を調整する流量調整手段を有し、上記燃料噴
   射室に接続されて燃料噴射室内の燃料を該調整された流
   量で吐出する燃料吐出手段と、該燃料吐出手段によって
   吐出される燃料量を検出する吐出燃料量検出手段と、 燃料噴射室への燃料噴射が行なわれた時、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に基づ
   いて求められる上記燃料噴射室の容積変化量と上記吐出
   燃料量検出手段によって検出された燃料噴射時の吐出燃
   料量とから、燃料噴射量を求める燃料噴射量演算手段と
   、 該求められた燃料噴射量に基づいて上記燃料吐出手段の
   流量調整手段を制御する吐出量制御手段と、 を備えた燃料噴射量測定装置。