JPH0143892B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に機械やエンジンを試験及び診断
する技術に係り、特に、内燃機関の機構の性能を
監視する方法及び装置に係る。

本発明は、色々な構造及び仕様の内燃機関の製
造、運転及び保守に広く適用される。本発明は、
デイーゼルエンジン、特に自動車やトラクタのよ
うな運搬機械のデイーゼルエンジンの運転及び保
守に最も効果的に利用される。

最近では、内燃機関の性能、信頼性及び経済効
率を改善することが、一般に、技術上最も優先的
に解決すべき問題の１つとなつてきている。内燃
機関の運転状態を効果的に監視すると共に、作動
機構の働き具合いを非常に早く正確に測定できる
特殊な計測技術をこれら内燃機関の作動時に導入
することにより、予防的な保守作業及び修理の時
期及びその内容を適格に判断することができる。
デイーゼルエンジンの主たる機構の１つはその燃
料系統である。良く知られているように、デイー
ゼルエンジンの性能、経済効率及び寿命は、ピス
トンの上死点に対する燃焼室への燃料噴射の時
期、燃料噴射の時間、燃料噴射の質、並びに２次
的な燃料噴射の回数及び時間を適当に確立するこ
とにより、かなりの程度まで測定される。これら
の燃料噴射パラメータを速く正確に測定すれば、
エンジンの燃料系統の働き具合いを効果的に監視
できるだけでなく、エンジンにかゝる負荷やエン
ジンの回転速度等々に基いて燃料噴射手順を制御
することもできる。本発明は、内燃機関の機構、
その中でも第１に、燃料系統の作動を監視する迅
速さ及び質の改善に向けられる。

内燃機関の機構、特にデイーゼルエンジンの燃
料系統の性能を監視する方法が知られており（例
えば、1979年、レニングラード、“Energia”
Publishing House出版、R.S.Ermolov氏等著の
“機械及び機構を診断する電気計測装置”第86頁
〜第87頁を参照されたい）、この方法では、エン
ジンのシリンダへの燃料噴射のパラメータが監視
される。この方法は、高圧パイプライン内の燃料
の圧力を測定しそしてそれにより得たデータに基
いて燃料噴射の時間パラメータを決定する段階を
備えている。この方法においては、圧力変化を電
気信号に変換する適当な電気機械式の圧力トラン
スジユーサによつて圧力の測定が行なわれ、この
トランスジユーサはパイプラインに組み込まれ
る。

然し乍ら、この公知方法では、噴射器自体の性
能データに基いて燃料噴射の時間パラメータが求
められるのではなく、噴射器による燃料噴射を確
保するようにあまり急激ではない圧力変化に基い
てこれらのパラメータが求められるので、これら
パラメータの測定精度が比較的低い。検査されて
いる機構の性能は、発生された電気信号の経時変
化図の形状によつて評価されるが、適切な評価を
行なうには、検査されている機構の各々の可動素
子ごとに本来あ個々の特徴をこの図から知ると共
にこれを見分けることが必要である。なぜなら
ば、検査データの信頼性は、試験を行なう操作者
の経験によつて大きく左右されるからである。更
に、多くの場合、上記方法に基いて燃料系統の性
能監視を行なうには、以下に詳細に述べるように
圧力の測定が特殊なやり方であるために幾つかの
問題が生じる。

測定精度及び測定の容易さという点で非常に優
れた方法は、内燃機関の機構の性能を振動音で監
視する方法である。技術的な要旨が本発明に非常
に良く似たこのような方法の１つ（例えば、1971
年、モスクワ、“Mashinostroenie”Publishing
House出版、B.V.Pavlov著の“機構の音響診
断”、第169頁〜第172頁参照）においては、検査
されるべき機構の作動パラメータを直接的に測定
することができる。この方法は、検査さるべきエ
ンジンの或る機構の作動中に、該機構の選択され
た可動及び固定素子、例えば噴射器の素子が互い
に当たることによつて生じた機械振動を受信して
これを電気信号に変換するものである。この作動
は、機械振動を受信して変換する幾つかの適当な
手段、例えば、検査される機構の本体に取り付け
られた振動音トランスジユーサによつて行なわれ
る。次いで、変換された電気信号から、監視され
るべき機構の選択された可動素子に関連した信号
成分が分離される。その後、この分離された電気
信号成分を処理することにより、受信した機械振
動のスペクトル―時間パラメータが決定される。
次いで、これにより得たスペクトル―時間パラメ
ータを用いて、検査されている機構の性能が分析
される。従つて、例えば、噴射器のニードルと噴
霧器又は噴射器のリミツタとが互いに当接するこ
とによつて生じる噴射器本体の振動音発振を用い
て、燃料噴射の時間パラメータ、即ち、燃料噴射
の開始及び終了並びに噴射時間が決定される。

然し乍ら、この公知方法によれば、検査されて
いる機構の全ての可動素子の作動並びにエンジン
の他の機構の作動の両方によつて生じた振動音発
振の全スペクトルが受信される。このため、検査
されている機構の選択された可動素子の性能に関
する情報を保持している信号には、他の可動素子
から生じる干渉信号が重畳され、選択された素子
からの信号のみを分離することが非常に困難にな
る。従つて、上記の方法では、得られる測定結果
の信頼性を充分に高いものにすることができな
い。

その上、上記の方法では、検査されている機構
の互いに当接しない可動素子のふるまいについて
は判断することができない。機構の可動素子が互
いに当接しない場合には振動音発振が生じず、こ
のため、或る素子が運動しても他の素子との当接
が生じない場合には、当該素子の運動特性をこの
方法によつて測定することが実際上不可能であ
る。然し乍ら、幾つかの素子の運動特性を知るこ
とがしばしば必要とされる。例えば、エンジン始
動時の噴射のニードルの振動運動特性から、エン
ジンシリンダ内の燃料噴霧の質が判断される。

内燃機関の機構の作動を監視する装置であつ
て、上記方法の原理が適用された装置も知られて
いる。このような装置の１つ（例えば、1979年、
レニングラード、“Energia” Publishing
House出版、R.S.Ermolov著の“機械及び機構を
診断する電気計測装置”の第86頁ないし第87頁参
照）は、エンジンの燃料系統のパイプライン内の
燃料圧力を測定することを含む方法を実施するも
のである。この装置は、管状に作られた圧電型の
電気機械式コンバータを備えており、このコンバ
ータはパイプライン内の圧力変化を電気信号に変
換する。燃料系統の試験中に、このコンバータ
は、この目的のために高圧パイプラインに特に作
られたへこみ部に取り付けられる。コンバータの
出力は、低周波数増巾器を経て、計器の一方の入
力に接続され、この計器はこれが受けた情報信号
のパラメータを表示する。計器の他方の入力は、
エンジンのクランクシヤフトの角度位置を表わす
信号を発生する装置に接続される。

然し乍ら、エンジンの燃料系統の噴射器に通じ
ている高圧パイプラインに作られたへこみ部にコ
ンバータを取り付ける時には、そのたびに燃料系
統を分解することが必要であるが、これによつて
高圧管路の気密性がそこなわれ、ひいては、例え
ばコンバータの取り付け中に種々の不純物がパイ
プラインへ入り込むことによつて燃料系統が詰ま
ることがある。測定される振動の振動数レンジ内
でコンバータを用いた場合には、これにより表示
される電気特性が比較的低いので、このコンバー
タは相当に大きな寸法を有していなければなら
ず、その結果、多くの場合には、その設置中に幾
つかの問題が生じることになる。このようなコン
バータは、その寸法が大きいと、測定される圧力
変化に対してそれ自体が付加的な影響を及ぼす。
その上、パイプラインの圧力が高いために、コン
バータの寿命が短かくなる。

更に簡単且つ便利に使用されるものとしては、
電気機械式のコンバータをパイプラインに直接取
り付けて歪計トランスジユーサとして働かせそし
てパイプライン内の圧力変化によつて生じるパイ
プラインの直径の変化を感知させるように上記の
装置を変更したものがある。このように変更すれ
ば、測定に対するコンバータの影響が除去される
と共に、監視プロセスが簡単化される。然し乍
ら、この場合も、コンバータは非常に扱いにくく
（約20mm）、然も、当然直線状にされて適当に外装
さるべきパイプラインの部分に固定されねばなら
ない。

更に、上記装置及びその変形装置の両方におい
ては、コンバータを燃料ポンプのすぐ近くでパイ
プラインに設置しなければならず、さもなくば、
測定中に、パイプライン内の圧力波の伝搬時間に
よつてエラーが生じることに注意されたい。又、
エンジンは色々な種類のものがあり然も燃料パイ
プラインの規格は国によつて異なるので、多くの
場合には各々特殊設計のコンバータを製造するこ
とが必要となる。

内燃機関の機構の性能を振動音で監視する方法
に基いた装置であつて、その技術的な要旨が本発
明の装置に良く似ていて本発明装置の原型となる
ような装置も知られている（例えば、1971年、モ
スクワ、“Mashinostroenie” Publishing
House出版、B.V.Pavlov著の“機構の音響診断”
第181頁参照）。この装置は検査さるべき機構の本
体に直接設置された電気機械式の受信コンバータ
を備えており、このコンバータはこの機構の選択
された可動素子の振動運動を表わす情報信号を含
む電気発振を発生するように働く。この電気機械
式のコンバータの出力は、このコンバータにより
発生された電気発振を増巾する増巾器を経て、電
気高域フイルタの入力に接続され、このフイルタ
は上記電気発振から、上記情報信号によつて占有
されたスペクトル部分を分離するように働く。
又、この装置は、上記情報信号の振巾及び時間パ
ラメータを測定する計器も備えており、該計器の
一方の入力は電気フイルタの出力に接続され、そ
してその他方の入力はエンジンのクランクシヤフ
トの角度位置を識別するトランスジユーサに接続
され、このトランスジユーサは特にピストンの上
死点のトランスジユーサである。上記の計器に
は、クランクシヤフトの回転を角度単位で読み取
るように校正された指示器が設けられている。

この装置は、前記した装置に比べると測定精度
が高くなつたが、それでもなお充分に高い精度で
はない。これは、選択された可動素子からの情報
信号が、検査中の機構及びエンジンの他の機構の
別の可動素子の作動により生じる干渉状態の存在
下で受信されるためである。多くの干渉によつて
作り出される信号の電力は情報信号の電力とほゞ
等しく、然も干渉信号の周波数は情報信号の周波
数に近いことがしばしばある。このため、情報信
号を分離するように働く電気フイルタの設計が非
常に複雑なものとなる。可動素子から受ける信号
の周波数は比較的低くて、100Hz又は1000Hz代で
あるために、この複雑さが更に顕著なものとな
る。この非常に低い周波数は、コンバータの寸法
が大きいことに起因する。この装置で発生される
情報信号は、検査されている機構の選択された可
動素子によつて行なわれる作動運動の特性に関す
る情報を保持しているのではなく、検査されてい
る機構の選択された可動素子と他の素子との当接
に関する情報しか保持していないので、情報度が
低い。これらの点を総合すると、この装置はあま
り便利には使用されず、然も検査されている機構
の作動パラメータの測定に高い信頼性が確保され
るものではない。

そこで、本発明は、内燃機関の機構の性能を監
視する効果的な方法、及びこの方法を実施する簡
単且つ便利ら装置であつて、内燃機関の或る機構
の作動中に、この検査される機構の選択された可
動素子により行なわれる運動のパラメータの測定
に基いてこの機構の所望の性能特性に関する正確
且つ信頼性のある情報を得ることができるように
する方法及び装置を提供することに向けられる。

本発明によれば、内燃機関の、ピストンを有す
るシリンダ、噴射器、燃料ポンプ等のある機構の
性能を監視する方法であつて、監視すべき前記機
構の本体に配設された受信変換手段によつて監視
すべき前記機構の選択された可動素子からの機械
的振動を受信して電気信号に変換する受信変換段
階と、前記電気信号から監視すべき前記機構の選
択された可動素子に関連した信号成分を分離する
分離段階と、前記電気信号の前記分離された信号
成分を処理することにより前記受信した機械的振
動のスペクトル―時間パラメータを測定するスペ
クトル―時間パラメータ測定段階と、該測定され
たスペクトル―時間パラメータに基づいて監視す
べき前記機構の性能を決定する性能決定段階とを
含む方法において、前記スペクトル―時間パラメ
ータ測定段階を行う前に、監視すべき前記機構の
本体を横切つて監視すべき前記機構の前記選択さ
れた可動素子へ人為的な連続的超音波機械振動を
与え、監視すべき前記機構の本体に対する前記選
択された可動素子の運動によつて変調された前記
超音波機械振動を前記選択された可動素子から受
信して電気信号に変換し、前記与えられた人為的
な連続超音波機械振動の周波数に等しい周波数を
有する前記電気信号の周波数帯域を分離し、前記
電気信号の前記分離された周波数帯域を検波し
て、前記選択された可動素子の前記運動を特徴付
ける情報信号を表す低周波変調成分を得て、その
後、前記情報信号を処理することにより、前記ス
ペクトル―時間パラメータ測定段階を行うことを
特徴とする方法が提供される。

内燃機関の機構の性能を監視することに提案す
る方法では、監視される機構の選択された可動素
子へ超音波振動を与えることにより、上記の選択
された可動素子によつて行なわれる作動運動及び
不所望な運動の全ての特性―上記の選択された可
動素子と、監視される機構の本体の壁との接触に
よる特性、及び上記の選択された可動素子と、こ
れが接続された機構の他の素子との接触による特
性を含む―を測定することができる。監視される
機構の選択された可動素子の運動に関する情報
が、上記機構の干渉振動の周波数とは明確に異な
つた周波数で送られて処理されることにより、本
発明の方法で作り出される情報信号は、はつきり
とした形状であることを特徴とし、これによりこ
の信号の時間及び振巾パラメータの正確な測定が
確保されると共に、これらパラメータの測定値に
基いて、上記機構の所要の性能特性の正確な決定
が確保される。

内燃機関の機構の性能を監視する本発明による
方法の別の実施例は、上記選択された可動素子が
内部に配置された上記監視されるべき機構を通し
て送られた変調された超音波振動を受信してこれ
を変換することを特徴とする。

監視される機構がエンジンに配置されていて、
運動を追跡するように選択された可動素子が、エ
ンジンの本体外部に配置された該機構の本体部分
内に置かれている場合や、該機構のこの本体部分
へ外部の両側から容易に接近できる場合のような
最も簡単な場合には、換言すれば、超音波機械振
動を発生する手段を、これら振動の受信手段と一
直線に配置でき、この線が上記の選択された可動
素子又はその突出部を経て上記部分の内部を通る
場合には、ここに提案する方法のこの実施例を用
いるのが便利である。

本発明による方法の更に別の実施例は、監視さ
れるべき上記機構内に配置された上記選択された
可動素子から反射された超音波振動を受信して変
換することを特徴とする。

監視されるべき機構がエンジンに配置されてい
て、選択された可動素子が、エンジンの本体内の
奥深くに配置された機構部分内に置かれている場
合や、超音波振動を与える手段及びその受信手段
を上記選択された可動素子を横切つて一直線に設
置できない場合のような複雑な場合には、ここに
提案する方法のこの実施例を用いるのが便利であ
る。

本発明による方法の更に別の実施例は、上記選
択された可動素子が内部に配置された上記監視さ
れるべき機構の機械的なインピーダンスの変化に
よつて変調された超音波振動を受信して変換する
ことを特徴とする。

監視されるべき機構の本体へその外部の片側か
らしか接近できない場合や、超音波振動を与える
手段及びその受信手段をこの本体の両側から設置
できない場合、例えば、小型の機構の場合には、
ここに提案する方法のこの実施例を用いるのが便
利である。

又、本発明による方法の更に別の実施例は、人
為的な超音波振動を噴射器のニードル又はロツド
の端部に与えることを特徴とする。

エンジンの噴射器の性能を監視する間に、噴射
器による燃料噴射のパラメータを最も正確に測定
することが必要とされる場合には、ここに提案す
る方法のこの実施例を用いるのが便利である。こ
の実施例においては、受信される情報信号の信号
対雑音比の値が大きいことにより高い測定精度が
確保される。というのは、この場合、人為的な超
音波振動が与えられる上記可動素子の部分の幾何
学形状の複雑さにより人為的な超音波振動の変調
程度が大きくされるからである。

本発明による方法の更に別の実施例は、人為的
な超音波振動を内燃機関の始動時に上記監視され
るべき機構の上記選択された可動素子に与えるこ
とを特徴とする。

エンジンの運転中に上記監視されるべき機構の
性能特性を測定することが若干困難な場合、例え
ば、エンジンの噴射器のニードルの動き具合いを
評価し、これにより、噴射器の燃料噴霧量を決定
することが必要な場合には、ここに提案する方法
のこの実施例を用いるのが便利である。

本発明による方法の更に別の実施例は、人為的
な超音波振動を噴射器のバネに与えることを特徴
とする。

噴射器のバネの安全性並びにこのバネの予めの
圧縮度合いを測定することが必要な場合には、こ
こに提案する方法のこの実施例を用いるのが便利
である。

本発明による方法の更に別の実施例は、人為的
な超音波振動をシリンダ内に配置されたピストン
の下面に与えることを特徴とする。

エンジンシリンダ内のピストン運動の速度又は
その時のピストンの位置を測定することが必要な
場合には、ここに提案する方法のこの実施例を用
いるのが便利である。

本発明による方法の更に別の実施例は、人為的
な超音波振動をシリンダ内に配置されたピストン
の側面に与えることを特徴とする。

ここに提案する方法のこの実施例では、エンジ
ンシリンダ内のピストンの位置を識別できると共
に、ピストンのパツキンリングの働き具合い並び
にこれらリングが接触するピストン及びシリンダ
の面の働き具合いも測定することができる。

本発明による方法の更に別の実施例は、人為的
な超音波振動を、燃料ポンプのシヤフトが内部に
配置されたころがりベアリングに与えることを特
徴とする。

ここに提案する方法のこの実施例では、ころが
りベアリングの素子の働き具合い並びにころがり
ベアリング内に取り付けられたシヤフトの働き具
合いを測定することができる。

また、本発明によれば、前述したような本発明
の方法を実施する装置であつて、監視すべき機構
の本体に配置された電気機械式の受信コンバータ
を備え、該受信コンバータは、監視すべき前記機
構の前記選択された可動素子の運動を特徴付ける
情報信号を含む電気的発振を作り出すことができ
るものであり、前記電気的発振のスペクトルから
前記情報信号が占有する領域を分離するための電
気フイルタの入力に接続された出力と、前記情報
信号の振巾及び時間パラメータ用の計器の入力に
接続された出力とを有しているような装置におい
て、超音波レンジの連続的な電気的発振を作り出
す発振器を更に備えており、該発振器の出力は、
電気機械式の送信コンバータに接続され、該送信
コンバータは、監視すべき前記機構の本体に配置
されていて、監視すべき前記機構の前記選択され
た可動素子に向いた方向に伝搬する超音波機械振
動を作り出すことができるものであり、前記電気
フイルタは、前記情報信号スペクトルの領域の巾
に対応する伝達帯域を有する前記発振器の発振周
波数の帯域フイルタの形とされており、前記電気
フイルタの出力は、前記情報信号を分離するため
の検出器及び低周波数増巾器を直列に介して前記
計器の入力に接続されており、前記受信コンバー
タは、前記選択された可動素子の運動によつて変
調された前記超音波機械振動を受信するものとさ
れていることを特徴とする装置が提供される。

この装置は、内燃機関の或る機構の性能を監視
する本発明の方法を完全に実施することができ
る。この装置の構造により、高い信号選択度及び
雑音裕度が確保され、従つて、監視される機構の
どの性能特性を測定するかに基いてこの機構の選
択された可動素子の運動特性の測定精度が与えら
れる。これは、或る程度は、超音波周波数の電気
発振器を装置に設けたことによるものであり、こ
の発振器により、干渉作用を所望程度に減少させ
るように、上記選択された可動素子に与えられる
超音波発振の強度が所要の非常に広いレンジにわ
たつて変えられる。

本発明による装置の別の実施例では、内燃機関
のクランクシヤフトの角度位置を識別するトラン
スジユーサが組み込まれ、このトランスジユーサ
の出力は上記計器の別の入力に接続されて、計器
の時間的な同期をとるように働く。

ここに提案する装置に上記のトランスジユーサ
を組み込んだ場合には、選択された可動素子の運
動特性をこの装置で測定する際に高い測定精度が
確保されることにより、噴射器による燃料噴射の
時間及び角度パラメータを監視しつつこれらのパ
ラメータをクランクシヤフトの角度位置と相関さ
せるように装置のこの実施例を用いることができ
ると共に、デイーゼルエンジンの燃料噴射プロセ
スを制御するシステムにこの装置を使用すること
ができる。

本発明による装置の更に別の実施例では、上記
の電気機械式の送信コンバータ並びに電気機械式
の受信コンバータが、これらの両コンバータの機
能を果たす１つの電気機械式の受信―送信コンバ
ータになるよう一体化され、上記発振器の出力は
抵抗素子によりこの電気機械式の受信―送信コン
バータに接続される。

電気機械式の受信コンバータ及び送信コンバー
タを１つの受信―送信コンバータになるよう一体
化したことにより、ここに提案する装置の構造を
簡単化することができ、これは小型エンジンの性
能を監視すると共に現場の状態を監視する場合に
特に重要である。

本発明による装置の更に別の実施例では、上記
検出器が振巾検出器として構成されていて、これ
が受けた電気発振の変調包絡線を分離するように
働く。

監視される機構の本体に受信及び送信コンバー
タを設置できるようにエンジン及びこの監視され
る機構が構成されていて、超音波機械振動の変調
が主として振巾変調である場合には、簡単な振巾
変調器を使用するのが便利である。

本発明による装置の更に別の実施例では、上記
検出器が位相検出器として構成され、これは上記
発振器の信号位相の差の変化を表わしている情報
信号を分離し、上記発振器の出力は上記検出器の
別の入力に接続される。

監視される機構の本体に電気機械式の受信及び
送信コンバータを設置できるようにエンジン及び
上記機構が構成されていて、超音波振動の位相変
調が主として行なわれる時に上記選択された可動
素子から反射された超音波振動のみを受信コンバ
ータが受信するようにされた場合には位相検出器
が使用される。

本発明による装置の更に別の実施例では、上記
発振器の出力が移相器によつて検出器の別の入力
に接続される。

ここに提案する装置に移相器を組み込んだ場合
には、位相検出器の作動を最適なものにできると
共に、新しい型式の機構の性能を監視することが
必要になるたびごとのこの検出器の複雑な改造を
排除できる。

本発明による装置の更に別の実施例では、上記
低周波増巾器の出力が、上記情報信号のスペクト
ルから上記スペクトルの個別の領域を分離する低
周波帯域フイルタによつて、上記計器の入力に接
続される。

ここに提案する装置の上記回路に低周波フイル
タを組み込むと、監視される機構の２つの別々の
可動素子が同時に動くことによつて人為的な超音
波振動が変調される場合に、これら素子の片方の
動きを特徴付ける周波数を情報信号変調スペクト
ルから分離できると共に、他方の素子の動きを特
徴付ける周波数を抑制できる。

本発明による装置の上記計器は、情報信号のレ
ベルを測定する手段として構成される。

装置を簡単化するような上記計器の上記構造
は、監視される機構の選択された可動素子の振動
運動の振動数がはつきりと表わされている場合に
便利である。

又、上記計器は、上記情報信号の長さ及び位相
を測定すると共に、その形成を指示するオシログ
ラフ装置として構成されてもよい。

監視される機構の選択された可動素子の全ての
運動特性をわかりやすく正確に分析することが必
要とされる場合、例えば、エンジンの運転中に噴
射器のニードルの運動過程を完全に表わすことが
必要とされる場合には、このようなオシログラフ
装置を計器として用いるのが便利である。

更に、上記計器は、予め指定された位置へのピ
ストンの到達時期に対する情報信号の開始時期を
決定するストロボスコープとして構成されてもよ
い。

主として、現場の状態でエンジン機構の性能を
監視するようにされた本装置の簡単な変形態様に
おいては、このようなストロボスコープを計器と
して用いるのが便利である。

本発明のこの提案する装置においては、上記計
器の出力は燃料供給調整器の入力に接続されて、
噴射器による燃料噴射の制御を確保する。

このような接続により、燃料の噴射を自動制御
することができる。

以下、添付図面を参照し、内燃機関の或る機構
の性能を監視する本発明の方法及び装置の特定の
実施例を説明する。

内燃機関の或る機構の性能を監視する本発明の
ここに提案する方法は、デイーゼルエンジンの試
験を行なう目的で用いられる。一般の場合には、
可動素子もしくは運動学的な対、例えばシリンダ
―ピストン群、燃料系統の噴射器、燃料ポンプ、
等々を備えたエンジンの何らかの機構に対して監
視が実施される。デイーゼルエンジンの監視され
る機構としては、このエンジンの燃料系統の噴射
器を用いて説明するのが最も便利であり、ここに
提案する方法の要旨の説明にはこの例を用いる。
多数の噴霧穴が設けられたニードル型の噴射器が
第１図に示されている。

エンジンの試験を実施する最初の段階の前に、
超音波周波数レンジの機械振動を作り出すことの
できる手段２と、これらの機械振動を受けてそれ
に対応する電気信号に変換することのできる電気
機械式の手段３とが噴射器の本体１に配置され
る。これら手段２及び３は、例えば環状のストツ
パ突起６を有するロツド５の上端部が動くところ
の噴射器の内部空胴４の領域を横切つて延びるよ
うに図示されたレベル“ｂ”に配置される。エン
ジンの始動後、手段２及び３が作動され、これに
より、手段２で作り出された超音波機械振動がロ
ツド５の環状ストツパ突起６に与えられる。

エンジンの運転中に、噴射器のニードル７及び
これにしつかりと連結されたロツド５は、連結器
９により流路８に沿つて噴射器へ送り込まれる燃
料の周期的な圧力変化の作用を受けて往復運動を
行なう。

ニードル７及びロツド５と共に、圧縮バネ１０
が圧縮及び伸張運動するが、このバネはロツド５
に接続されていて、空胴４内で、ロツド５の環状
ストツパ突起６と、ネジ１１との間に配置されて
おり、ネジ１１はバネ１０の最初の圧縮程度を調
整するためのものである。ニードル７は、ニード
ル７の尖端が噴霧器１２内に完全に入つてその側
部の穴１３が完全に閉ざされるような下方位置
（図面で見て）から、ニードル７の尖端が流路８
の燃料圧力の作用下で噴霧器１２から持ち上つ
て、その側部の穴１３が完全に開き、エンジンシ
リンダ（図示せず）へ燃料を噴射させるような上
方位置（図面で見て）まで動く。ニードル７とロ
ツド５とによつて行なわれる運動により、超音波
機械振動の伝搬状態は、これら振動を作り出す手
段２から、本体１の壁及びロツド５の上部を経て
送られるこれら超音波機械振動を常ける手段３に
向かう方向に変化する。超音波機械振動は均質な
媒体中を一定の減衰で直線的に伝搬することが知
られており、そしてこれら振動の指向性図の巾
は、ラジエータの面積（又は直径）と当該媒体中
のその波長との比によつて決定され、この比が大
きい程、指向性図は狭くなる。然し乍ら、超音波
振動が２つの媒体の境界線、この場合は例えば噴
射器の本体１のへと燃料膜との境界或いは燃料膜
とロツド５又はニードル７の面との境界を通る時
には、境界をなしている物質の厚みに基いて振動
伝搬の直線性に或る程度の障害が生じると共にそ
れらのレベル及び位相に変化が生じる。特に、環
状突起６が超音波機械振動の伝搬路に交差して往
復運動すると、伝搬する機械振動の反射度、減衰
度及び屈折度に周期的な変化が生じる。これらの
変化により、伝搬する超音波機械振動が位相―振
巾変調され、この変調は上記の伝搬条件の変化の
法則と厳密な拘りをもつて生じる。

本発明による方法では、電気機械手段３によつ
て受信されて電気信号に変換されるのは、選択さ
れた可動素子、即ちこの場合には噴射器のロツド
５に与えられた人為的な超音波機械振動がその可
動素子の運動によつて変調された超音波レンジの
機械振動である。

変調された超音波振動が適当な手段の助けによ
つて受信されて電気信号に変換された後に、中心
の搬送波周波数が上記の与えられた超音波振動の
周波数に等しいような電気信号の周波数帯域が分
離される。この分離は、噴射器の素子及びエンジ
ンの他の機構の素子がエンジンの運転中に振動す
ることによつて生じて干渉を引き起こすと考えら
れるような低周波成分を電気信号の全スペクトル
から除去するために必要とされる。分離された周
波数帯域は、中心搬送周波数をF_cとしそして予想
される最大変調周波数をF_nとすれば、Ａ＝F_c±
F_nである。振動によつて生じる約10KHz代までの
周波数帯域の低周波成分をフイルタすることによ
り、１ないし10KHz代の周波数レンジの変調され
た搬送波周波数を電気信号の全スペクトルから分
離すると、信号対雑音比が高くなると共に、受信
路の雑音裕度が改善される。

この作動に続いて、電気信号のこの分離された
搬送波周波数の検出が行なわれ、ロツド５に与え
られた人為的な超音波振動の領域においてロツド
５の運動特性に関する全ての情報を保持する情報
信号を表わしている低周波変調成分が得られる。

この検出の後、得られた情報信号はスペクトル
及び時間パラメータを測定することによつて適当
に処理され、噴射器のロツド５の上部から受けた
超音波機械振動のスペクトル―時間パラメータが
決定される。これによつて得られた情報信号パラ
メータを分析することにより、上記噴射の主なパ
ラメータを決定して噴射器の性能を評価すること
ができる。

かくて、監視される機構、即ち可動素子が内部
に配置された噴射器、その中でも環状突起６を有
するロツド５、を通して送られた変調された超音
波機械振動を受信して電気信号に変換する段階を
備えた本発明による方法の１実施例を以上に説明
した。この実施例では、ロツド５に与えられた人
為的な超音波機械振動が主として振巾変調される
が、これはシヤドー効果によつて生じる。

内燃機関の或る機構の性能を監視するここに提
案する方法を、第２図のタイミング図及び第３図
に示された電気信号のスペクトル図によつて説明
する。第２図の全てのタイミング図では、時間ｔ
及びエンジンのクランクシヤフトの回転角の値
（これは後述する本発明の幾つかの特徴を説明す
る上で便利である）が横軸にプロツトされてお
り、そしてその縦軸には任意の単位で各々次のも
のがプロツトされている。タイミング図２ａ……
電圧U_A；タイミンク図２ｂ……噴射器へ供給さ
れる燃料の圧力Ｐ；及びタイミング図２ｃ，２
ｄ，２ｃ……電圧U_M，U_D，U_P。第３図に示され
たグラフにおいては、受信した超音波振動の周波
数Ｆが横軸にプロツトされ、そして得られた電気
信号の強さU_Tが縦軸にプロツトされている。タ
イミング図２ａには、監視される機構の選択され
た可動素子に与えられる連続的な機械振動の形状
が示されている。タイミング図２ｂには、噴射器
に供給される燃料の圧力変化の曲線が示されてい
る。タイミング図２ｃには、ロツド５の上部から
受け取られロツド５の運動によつて変調された超
音波振動を電気信号に変換したものが示されてい
る。タイミング図２ｄには、タイミング図２ｃに
示された電気信号を検出した後に得られた情報信
号の形状が示されており、これはロツド５及びこ
れに連結されたニードル７の各々の運動プロセス
を詳細に示すものである。タイミング図２ｃに
は、上死点におけるピストン位置の指示が示され
ている。これらの指示は本発明の以下の説明にお
いて用いられる。

第２図に示されたタイミング図から明らかなよ
うに、噴射器へ供給される燃料の圧力が増加し始
めると（第２ｂ図）、ニードル７及びこれに連結
されたロツド５の初期運動により、受信される超
音波振動の包絡線レベルも増加し始める。変調包
絡線の増加率、換言すれば、情報信号のパルスＡ
（第２ｄ図）の線の長さは、噴霧器１２が閉ざさ
れる位置から噴霧器１２が完全に開けられる位置
までニードル７及びロツド５が運動する速度に厳
密に対応する。噴霧器１２が開けられた時には、
相互接続されたニードル７、ロツド５及びバネ１
０より成る系が、低周波振動を生じるが、その振
巾は色々な理由で小さな振巾である。これらの振
動は、情報信号のパルスＡの頂部に存在する小さ
な振動に相当する。然しながら、噴霧器１２が閉
ざされた時には、ニードル７は或る場合には短い
時間中この噴霧器を開くことがあり、その結果、
その結果、付加的な寄生的な噴射が生じ、換言す
れば、少量の燃料の２次的な噴射が生じる。この
２次的な燃料噴射は、エンジンの燃料系統に生じ
る過渡状態によつて生じる。この２次的な燃料噴
射は第２ｄ図のタイミング図のパルスＢおよびＣ
に対応する。

ここに提案する方法においては、第２図より明
らかなように曲線形状がはつきりと定められた情
報信号に基いて、噴射器による燃料噴射の時間パ
ラメータ、即ち、燃料噴射の開始時期t₁及び終了
時期t₂、有効な噴射繰り返し周期τ₀、有効な噴射
時間τ_u、燃料供給のない時間間隔Ｄ、２次的な燃
料噴射が生じる時期t₃、及びt₅及びそれらが終わ
る時期t₄及びt₅、２次的な燃料噴射の時間τ_p1及び
τ_p2、有効な噴射の開始時期t₁と第１の２次的な
噴射の開始時期t₃との間の時間間隔τ_a、上記時期
t₁と第２の２次的な噴射の開始時期t₅との間時間
間隔τ_bが決定される。パルスＡの先線及び後線の
長さから、噴射器の噴霧器１２が開く際及び閉じ
る際の各々のニードル７の運動速度が決定され
る。更に、ピストンの上死点の指示Ｅ（第２ｃ図）
を用いた場合には、以下で詳細に述べるように、
有効な噴射時期の進み角度_cないしは時間τ_cが決
定される。

監視される噴射器のその他の性能特性は情報信
号の振巾パラメータから決定される。従つて、有
効な噴射のパルスＡ（第２ｄ図）の振巾を測定す
れば、噴霧器１２が開く時及び閉じる時のニード
ル７の作用行程の長さを決定することができ、こ
れは噴射器の重要な性能パラメータであり、その
値は噴射器の型式によつて異なる。パルスＡの頂
部の初めの部分にある負極性の小さなピークＸの
振巾から、ニードル７が前方作用行程を行なつた
後のはね返り（即ち有害な後方行程）の長さが決
定される。このパラメータはエンジンのシリンダ
の燃焼室へ供給される燃料の送られ方に影響を及
ぼす。更に、２次的な燃料噴射に対応するパルス
Ｂ及びＣの振巾（及びその長さに対してとられる
当然の裕度）から、これらの２次的な噴射が生じ
る時にシリンダへ無益に送り込まれる燃料の量、
ひいては噴射器による燃料浪費量が決定される。

分離された情報信号の形状の明確さ、ひいて
は、これに基いてなされる噴射器の性能パラメー
タの評価の信頼性は、情報信号の受信及び処理経
路における有効信号と干渉信号との比（即ち、信
号対雑音比）から決定される。この信号対雑音比
が大きい程、情報信号の処理精度が高く、ひいて
は、行なわれる評価の信頼性が高い。ここに提案
する方法に適用される信号対雑音比の値は、振動
干渉のレベル、変調された有効信号のレベル、及
び与えられた超音波振動の変調レベルによつて左
右される。

さて、得られた電気信号のスペクトルを示した
第３図を説明すれば、手段３で受信された振動
は、スペクトルの領域Ｆを占有する有効信号並び
に領域Ｇを占有する干渉信号を全部表わしている
ことが明らかであろう。有効信号は、監視される
機構の可動素子の運動によつて変調された中心搬
送波周波数F_cを有すると共にF_c−F_nからF_c＋F_n
までの変調スペクトルを有するような超音波振動
によつて表わされる。但し、F_cの値は100又は
1000KHz代である。干渉信号は、監視される機構
の本体の振動により生じる低周波振動によつて表
わされ、その作用レンジは、例えばエンジンの噴
射器の場合は０〜25KHzの範囲内である。以上の
説明及び第３図から、干渉信号の領域Ｇと有効信
号の領域Ｆは周波数が広く離されており、このた
め、信号対雑音比は干渉によつて実質的に影響さ
れない。

一方、有効信号のレベルは、超音波振動の発生
源と、選択された可動素子を通じて送られたこの
振動の受信器との相互配列の性質によつて左右さ
れ、そして変調レベルは、噴射器の可動素子の運
動中に与えられた超音波振動の伝搬状態が変化す
る程度によつて左右される。有効信号は、上記の
振動発生源及び受信器、即ち手段２（第１図）及
び手段３が噴射器の長手軸に垂直に延びる線上で
噴射器の直径方向に対向した面上に配置された時
に最大のレベルとなり、一方、与えられた超音波
振動の伝搬状態の変化、ひいては変調レベルは、
選択された可動素子の複雑な幾何学形状部分にこ
れらの超音波振動が与えられた場合に最大とな
る。

第１図において、超音波機械振動を作り出す手
段２及びこの振動を受ける手段３を本体１に配置
することのできるレベルを表わす線が文字ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ及びｇで示されている。一般
の場合には、噴射器の選択された可動素子はこれ
ら線のいずれかに沿つて超音波機械振動を受け
る。これらのレベル線が引かれている噴射器の可
動素子の部分を調べてみると、これらの部分はそ
のほとんど全部が複雑な形状を呈しているが、線
“Ｃ”が引かれているロツド５の中央部分は簡単
な形状を有するものと考えるべきであり、従つて
充分に高い変調レベルを確保するものではないこ
とが明らかである。然し乍ら、ニードル７の尖端
と、環状グループ１４を有するその中央部分（こ
れらを横切つて各々線“ｇ”及び“ｆ”が引かれ
ている）は充分に複雑な形状を呈するが、ニード
ル７のこれらの部分に超音波振動を与えることは
困難である。というのは、現存の多くの型式の噴
射器ではこれらのレベルに手段２及び３を配置す
ることが不可能だからである。これは、噴射器の
下端（図面で見て）が一般に噴射器の本体１内の
奥深くに配置されることによるものである。或る
場合には、ニードル７の上端部及びロツド５の下
端部（これらを横切つて各々“ｅ”及び“ｄ”が
引かれている）が相互連結されたところに超音波
機械振動を与えることも若干困難である。環状突
起６を有するロツド５の上端部が配置される本体
１の中央部分は、一般に、エンジンの本体外部に
配置され、通常は、本体１のこの部分へ接近する
ことには支障がない。従つて、本発明のここに提
案する方法のこの実施例では、線“ｂ”上にある
ロツド５の上端部に超音波機械振動が与えられ、
ロツド５は、ニードル７とあいまつて、噴射器の
噴霧器１２を開閉する１つの複合素子を構成す
る。ロツド５の上端部に与えられた超音波機械振
動に対する大きな変調レベルは、この部分の形状
の複雑さによつて与えられるだけではなく、この
環状突起６の位置においてこれらの振動が伝搬す
る媒体の波抵抗が著しく変化することによつても
与えられる。この波抵抗ρは、媒体の密度をｐと
しそしてこの媒体中での伝搬速度をｃとすれば、
ρ＝ｐ・ｃとして決定される。このような波抵抗
の変化は、ロツド５が燃料層を介して噴射器の本
体１及びバネ１０に接続されていて燃料層の厚み
がニードル７及びロツド５の運動中に周期的に変
化することによつて生じる。これらの結果とし
て、ロツド５の上端部（線“ｂ”のレベル）に超
音波機械振動を与えると、情報信号の受信及び処
理の際に高い信号対雑音比が確保される。

然し乍ら、エンジンの燃料系統を診断する場合
には、噴射器又は他の機構の性能を監視するプロ
セス中に、エンジン本体内の奥深くに置かれてい
るために手段２及び３を取り付けることができな
いような構成部分に配置されている素子の運動を
追跡することが必要な場合がある。例えば、上記
の噴射器の性能を監視する時には、ニードル７に
超音波機械振動を直接与えることによつて噴射パ
ラメータを決定することが必要とされるが、この
ようにすれば、ニードル７の動きによつて噴射パ
ラメータの幾つかを最も高い精度で測定すること
ができる。この場合、このような高い測定精度が
得られる理由は、ニードル７の面はその構造上本
体１の貫通穴１５の壁に非常に良く適合し、従つ
てニードル７は長手方向以外の方向に動くおそれ
はないが、ロツド５及びバネ１０は空胴４内で長
手方向に自由に動くだけではなく他の方向に例え
ば横方向にも自由に振動運動する（これは運動中
のエンジンの他の機構の振動によつて生じる）こ
とからである。このため、超音波機械振動をニー
ドル７に与えると、情報信号に重畳される干渉は
非常にわずかな量となり、この場合はこの信号を
処理する精度が著しく高くなる。ニードル７自体
が行なう運動の特性に関する情報の精度が高くさ
れることにより、例えば、噴射器による燃料噴霧
の質についての評価の精度を高めることができる
が、これについては以下で詳細に述べる。

上記の状態或いはこれに類似の状態が生じた場
合には、ここに提案する方法の更に別の実施例に
よれば、監視されるエンジン機構の選択された可
動素子から反射された変調された超音波機械振動
を受信して変換する段階が行なわれる。エンジン
の燃料系統の噴射器に本方法を適用する場合に
は、超音波機械振動を作り出す手段２ａ（第１図）
の助けによつてこれら振動が与えられるが、この
手段２ａは本体１には直接配置されず、本体１に
固定された手段１６に配置され、該手段１６は超
音波振動の伝搬方向を変えるように用いられる。
受信手段３ａも本体１に固定された同様の手段１
７に配置され、該手段１７は或る一定の方向から
送られる超音波機械振動のみを受信する。これら
の手段２ａ及び３ａはエンジン本体より上に配置
された本体１の部分に例えば線“ｃ”に沿つて配
置される。この特定の場合には、手段１６は、手
段２ａにより作り出された超音波機械振動がニー
ドル７の上端を向いた方向に束の形態で本体１で
横切つて伝搬するように選択される。手段１７
は、これに配置された手段３ａがニードル７の上
端から反射された超音波機械振動のみを受けるよ
うに選択される。この場合も、上記の場合と同様
に、手段３ａにより受信された超音波機械振動は
変調されているが、これら振動の変調は主として
位相型のものである。超音波機械振動の位相変調
は、ニードル７の運動中のニードル７の上端と受
信手段３ａとの間の距離の周期的な変化によつて
得られる。ここに提案する方法のこの実施例のそ
の後の作動は上記の実施例と実質的に同様ある
が、この場合は検出作動が位相検出であることを
考慮されたい。この実施例を示す時間及びスペク
トル図は第２２図及び第３図に示されたものと同
様である。

ここに提案する方法の更に別の実施例では、エ
ンジンの機構の性能を監視するプロセス中に、超
音波機械振動を或る選択された可動素子に与え
て、この素子が内部に配置された上記の監視され
る機構の機械的インピーダンスの変化により変調
された超音波機械振動を受信して変換するという
段階が行なわれる。この実施例は、機械振動が与
えられる機械装置、或いは最も簡単な場合には、
部材が、その形状及び寸法によつて決定された或
る固有共振周波数スペクトルを有しているという
事実に基くものである。このため、例えば、この
部材の厚みが変わると、その共振周波数スペクト
ルが変化し、換言すれば、その機械的なインピー
ダンスが変化する。このスペクトルの或る１つの
特定の周波数について考えると、厚みの変化は、
選択された共振周波数の振動振巾の変化で表わさ
れる。振巾変化の特性及び程度は、部材の厚み変
化の特性及び程度に関する情報を保持している。
ここに提案する方法によつて性能が監視されるエ
ンジンの機構は、はつきりと表わされた固有共振
周波数スペクトルを確保するような寸法を有して
いる。作動機構の可動素子は、これに超音波機械
振動が与えられる場所において、これら振動の線
路及びその通過速度を変え、ひいてはその一般的
な厚みを変える。これは、前記したように、超音
波機械振動が与えられる場所において監視される
機構の機械的なインピーダンスの変化を招き、従
つて、超音波機械振動の振動数がこの機構の選択
された共振周波数に近いものであれば、超音波機
械振動の振巾の変化を招く。運転中のエンジンの
監視される機構において行なわれるプロセスに相
関した或るプロセスの開始に関する信号が得られ
る時には、機械的なインピーダンスに生じる変化
の位相を決定することもできる。

ここに提案する方法のこの実施例のその後の作
動は、前記で述べた実施例で行なわれた作動と実
質的に同様である。然し乍ら、監視される機構の
共振特性を用いたこの実施例では、超音波機械振
動を作り出す手段と、監視される機構の別の側に
配置されるその受信手段とを別個に設けなくても
よいようにされることに注意されたい。この実施
例では、上記両手段の機能を兼ね備えた１つの電
気機械式の手段のみが使用される。然し、本発明
のこの特徴については以下で詳細に述べる。

ここに提案する方法は、エンジンの噴射器によ
る燃料噴霧の質を評価することができる。この評
価は、前記したように、噴射器のニードル７（第
１図）の振動運動―この可動素子が噴霧器１２を
開閉するこの運転は燃料の噴射中に行なわれる―
に関する入手情報に基いて行なわれる。本発明に
よれば、ニードル７には、エンジンの始動時に超
音波機械振動が与えられる。

エンジン作動の始動状態中に、噴射器が約40な
いし80噴射／分という頻度でシリンダ内に燃料を
噴射し、そして流路８の燃料圧力増加率が比較的
小さくて５ないし15秒間に20Kgｆ／cm²未満である
時には、良く知られているように、噴射器のニー
ドル７は各々の時間間隔中に周期的な振動を果た
す。ニードル７は貫通穴１５の中央位置に関して
これらの振動を果たし、この中央位置は、噴霧器
１２が完全に開いた位置（図面の上部）と、噴霧
器１２が完全に閉じた位置（図面の下部）との間
の中間位置を表わしている。良く知られているよ
うに、燃料噴霧の質に対する主な作用には、ニー
ドル７の動き具合いに関連した係数が含まれる。
噴射器の構造及び製造パラメータ（噴霧器１２の
穴１３の寸法、噴霧器１２の液圧特性、噴射器の
開き圧力、バネ１０のこわさ、等々）は、それら
の許容偏差範囲内にあれば、実際上は燃料噴霧の
質に実質的な影響を及びすことがない。このた
め、燃料噴霧の質は、ニードル７の動き具合を表
わしているニードル７の振動の頻度及び振巾によ
つて、高い信頼性で評価される。従つて、例え
ば、Ｄ―50型のデイーゼルエンジンの場合は、ニ
ードル７の良好な動き具合いを表わしているニー
ドル７の振動の基本波の周波数が約1000Hzとな
る。ニードル７の動きが悪く、このために、噴射
器が充分な質の燃料噴霧を確保しない場合には、
ニードル７の振動周波数が上記の値より相当に低
いか、又はニードル７が噴射中に全く振動を行な
わない。

ここに提案する方法のこの実施例を用いて噴射
器を試験した際に得られて第４図に示されたタイ
ミング図には、噴射器による燃料噴射中のニード
ル７の振動を示す２つの曲線が例示されている。
第４ａ図には、良好な動き具合を示し、ひいては
充分な質の燃料噴霧を確保するニードル７の振動
を表わしている曲線が示され、第４ｂ図には、不
充分な動き具合を示し充分な質の燃料噴霧を確保
しないようなニードル７の振動を表わしている曲
線が示されている。

従つて、ここに提案する方法では、噴霧器１２
（第１図）の開閉を行なう噴霧器の可動素子の運
動特性に関する明確な情報を実際上得ることがで
きるので、高い信頼性及び精度で燃料噴霧の質を
評価することができる。ここに提案する方法を用
いると、エンジン自体の性能を試験する間及び特
殊な試験台において噴霧器の性能を試験する間の
両方に、この評価が行なわれる。後者の場合に
は、ニードル７の運動に関する明確な情報を得る
ことができるので、手及び機械の両方で作動され
る適当な手段を用いて噴射器の流路８への燃料が
供給されるが、これは連続的及び断続的な両方の
条件においても行なわれる。燃料噴霧の質を評価
する間には、もし実際の物理的条件が許すなら
ば、噴射器の本体１及びニードル７を通過して変
調された超音波振動と、ニードル７反射され変調
された超音波振動との両方を受信しながら、ニー
ドル７の運動が追跡されることに注意されたい。
更に、この追跡は、ニードル７の運動中の噴射器
の機械的インピーダンスの変化によつて変調され
た超音波振動を受信しながら行なわれてもよい。
ここに提案する方法のこの実施例のその他の作動
は、最初に述べた実施例の作動と実質的に同様で
ある。

又、ここに提案する方法では、噴射器のバネ１
０（第１図）の弾力性、完全性、及び圧縮度合い
の評価も行なうことができる。バネ１０の予めの
圧縮度合いは、噴射器へ送られる燃料の圧力変化
の規定の法則に関係した噴射器の重要な性能特性
である。これら特性の評価はバネ１０の振動運動
に対する入手情報に基いて行なわれ、バネ１０の
振動運動はニードル７の運動によつて生じ、ニー
ドル７の作用行程が終了した後に行なわれる。バ
ネ１０のこのような固有振動の特性を測定するた
めに、線“ａ”で示されたレベルにおいてバネ１
０に超音波振動が与えられる。バネ１０の固有振
動は、一般に、噴射器の本体１及びバネ１０を通
して送られて変調された超音波機械振動を受信し
そしてこれを電気信号に変換しながら追跡され
る。然し乍ら、或る場合には、この追跡は、反射
され変調された振動、或いはバネ１０が固有振動
する時に生じる噴射器の機械的インピーダンスの
変化により変調された振動を受信しながら行なわ
れてもよい。得られた電気信号の処理に関連した
その他の作動は、ここに提案する方法の最初に述
べた実施例の作動と実質的に同様である。バネ１
０の完全性、その弾力性、弾力性の疲労変化、並
びに燃料噴射が行なわれない時間中のバネの予め
の圧縮度合いの評価は、分離された情報信号の処
理中に決定されるバネ１０の固有振動の振動数の
値及びその減衰度に基いて行なわれる。

ここに提案する方法によつて性能が監視される
内燃機関の更に別の機構はそのシリンダ―ピスト
ン群である。ここに提案する方法によつてこの機
構の性能を監視する間には、シリンダ１９内のピ
ストン１８（第５図）の位置並びにピストンシリ
ンダ２０の作動状態が測定される。シリンダ１９
内のピストン１８の運動を追跡するため、本発明
によれば、このピストンの下面２１に超音波機械
振動が与えられる。この超音波機械振動は、シリ
ンダ１９の頭部に配置された手段２ｂによつて与
えられる。手段２ｂからの超音波機械振動の束は
シリンダ１９の頭部及びそのガス空胴２２を通
り、下面２１で反射されて、受信手段３ｂに到達
する。ピストン１８がその下死点から上死点まで
並進運動する間には、上記した場合と同様に、超
音波振動の伝搬状態、例えばこれら振動の反射状
態及びこれら振動によりカバーされる経路の長さ
が時間と共に変化する。このため、手段３ｂによ
り受信される超音波振動は位相―周波数空の変調
を受け、この変調の程度はピストン１８の運動速
度及びこれに与えれる超音波機械振動の周波数に
よつて左右される。ピストン１８の上死点におい
ては、受信される超音波振動の周波数又は位相の
変化がゼロとなる。このため、ピストン１８の１
サイクルの運動中に、ピストンの下面２１に与え
られた振動の位相と、手段３ｂで受信された振動
の位相との差を測定することにより、上死点の位
置が明確に決定され、ピストン１８の上死点への
到達はこの差の変化の最大周期に相当する。

上死点の位置は、ピストン１８の底面２１に超
音波機械振動を与えることによつて決定されるだ
けではなく、シリンダ１９の側壁に沿つて上部
（図面で見て）のピストンリング２０へこれらの
振動を与えることによつても決定されることに注
意されたい。このリングから受け取られる反射さ
れた超音波振動は位相―周波数型の変調を受け
る。

シリンダ１９内のピストン１８の運動を監視す
るプロセスを、第６図に示したタイミング図によ
つて説明する。第６図の全てのタイミング図にお
いては、第２図のタイミング図と同様に、時間ｔ
と、エンジンのクランクシヤフトの回転角の値
とが横軸にプロツトされ、そして電圧U_A，U_M及
びU_Dが縦軸にプロツトされている。第６ａ図に
は、ピストン１８の底面２１に与えられる連続的
な超音波機械振動が示されており、第６ｂ図に
は、周波数変調された受信超音波振動が示されて
おり、そして第６ｃ図には、与えられた超音波機
械振動と受信された超音波機械振動との位相差の
変化の曲線が示されている。第６ｃ図から明らか
なように、この図に文字UDPで示された上死点
の位置は、位相差の変化を示した曲線の対称点を
求めることによつて決定される。

ピストンリング２０（第５図）の作動性を測定
するために、本発明によれば、超音波機械振動が
ピストン１８の周囲側面に与えられる。これは、
超音波機械振動を作り出す手段２ｃ及びその受信
手段３ｃを図示したようにシリンダ１９の両側に
配置することによつて行なわれる。この場合、手
段３ｃによつて受信される超音波機械振動は、主
として、シヤドー効果によつて振巾変調され、シ
ヤドー効果は往復運動するピストン１８がこれに
与えられた超音波機械振動の伝搬路に交差するこ
とによつて周期的に生じる。監視プロセスにおい
ては、シリンダ１９の壁に対するピストン１８及
びそのピストンリンング２０の運動特性が追跡さ
れそして観察された運動特性から、ピストンリン
グ２０とシリンダ１９の側壁の内面との嵌合特
性、ひいては、ピストン１８及びそのリング２０
の摩耗程度が決定される。シリンダ１９内のピス
トン１８の運動の追跡はシヤドウー効果法を用い
て行なわれるが、前記した反射法及びインピーダ
ンス法を用いて行なつてもよいことは云うまでも
ない。この実施例の他の作動は、本方法の最初に
述べた実施例の作動と実質的に同様である。

３個のピストンリング２０を有するピストン１
８の運動を追跡する際に得られた情報信号のタイ
ミング図が第７図に示されている。このタイミン
グ図においては、時間ｔと、エンジンのクランク
シヤフトの回転角の値とが横軸にプロツトさ
れ、そして電圧U_Dが縦軸にプロツトされる。こ
の図の時間軸上のパルスＨの位置は、ピストンリ
ング２０がこれに与えられた超音波機械振動の束
に交差する時間に相当する。これらパルスの振巾
はピストンリング２０とシリンダ１９の壁との嵌
合程度を表わしており、振巾が小さい程、これら
リングの嵌合が悪く、摩耗程度が大きい。このタ
イミング図から明らかなように、パルスＨ３に対
して最小振巾が観察され、従つて下から１番目
（図面で見て）のピストンリング２０の嵌合が最
も悪い。この図におけるパルスＨの時間位置はこ
れらの時間におけるシリンダ１９内のピストン１
８の実際の位置も表わしており、これらパルスは
この図においては上死点に対し対称的に配置され
ているのでピストン１８の上死点への到達時期を
決定することもできる。

ここに提案する方法は、エンジンの燃料系統の
構造部品を代表する燃料ポンプの或るころがりベ
アリングを診断するのにも用いられる。ころがり
ベアリング２４（第８図）内に配置されたシヤフ
ト２３の回転中には（このベアリングの外部リン
グ２５は燃料ポンプ２６の本体１内に固定されそ
してその内部リング２７はシヤフト２３に嵌着さ
れている）、常にシヤフト２３に若干のぐらつき
が生じると共に、このベアリングの素子例えばボ
ール２８で示されたころがり物体の動きが不規則
となる。シヤフト２３のぐらつき程度及びボール
２８の動きの不規則性を測定するために、ここに
提案する方法のこの実施例によれば、シヤフト２
３が内部に配置されたベアリング２４に超音波機
械振動が与えられる。超音波機械振動は、燃料ポ
ンプ２６の本体１の一方の壁に固定された手段２
ｄによつて与えられ、この本体及びベアリング２
４を通して送られた超音波振動は、本体の対向壁
に固定された手段３ｄによつて受け取られる。シ
ヤフト２３の回転中には、シヤフトのぐらつき、
並びにベアリング２４のボール２８及び他の素子
の運動、回転及び振動によつて、与えられた超音
波機械振動の伝搬状態、例えばこの反射及び減衰
状態が変化する。この場合にも、前記の全ての場
合と同様に、超音波機械振動のこれら伝搬状態の
変化によつて超音波機械振動が変調される。従つ
て、変調包絡線の検出後に受け取られる情報信号
の形状は、与えられた超音波機械振動を変調した
あらゆる運動特性を充分な精度で表わす。

燃料ポンプ２６のシヤフト２３が内部に配置さ
れたころがりベアリング２４に超音波機械振動を
与えた際に得られた情報信号のタイミング図が第
９図に示されている。この図においては、時間ｔ
が横軸にプロツトされそして電圧U_Dが縦軸にプ
ロツトされている。この場合、この図に示された
情報信号の低周波成分は、シヤフト２３のぐらつ
きの程度及び特性と、ベアリング２４のころがり
路の状態とを表わしており、一方この情報信号の
高周波成分はこのベアリングのボール２８の状態
を表わしており、これら成分の振巾が大きい程、
ベアリング２４及びシヤフト２３の素子のぐらつ
きが大きい。更に、高周波成分を分析することに
より、ボール２８の真の球からのずれ及び所要を
サイズからのずれの程度を推定することができ
る。

上記の内燃機関の機構の性能を監視するここに
提案する方法を実施する装置（第１０図）を、こ
の方法の最初に述べた実施例と同様に、デイーゼ
ルエンジンの燃料系統の噴射器の性能を監視する
装置を用いた例によつて、説明する。第１１図に
部分的に示され第１図に完全に示された噴射器２
９は、定格電力が約80HPの“Belarus”トラク
タに塔載された４気筒デイーゼルエンジンの燃料
系統に用いられる噴射器の種類に属するものであ
る。

機構の性能を監視するここに提案する装置は、
周波数が100KHz以上の連続的な正弦波又はパル
ス状の電気発振を作り出す超音波周波数発振器３
０を備えている。この発振器３０の周波数の特定
値の選択は、主として、監視される特定の機構及
びその可動素子の寸法によつて指示され、小型の
機構の場合はこの周波数の値が約数ＭHz或いはそ
れ以上となる。発振器３０は、他の装置と同様
に、近代的な電子技術で利用される一般の標準素
子を用いて組立てられる。発振器３０の出力３１
は、噴射器２９の本体１に配置された電気機械式
の送信コンバータ３２の入力に接続され、これに
より作り出された連続的な超音波機械振動の束
は、環状ストツパ突起６を有するロツド５の上部
（図面で見て）を通して送られる。本体１の反対
側に電気機械の送信コンバータ３２と一直線に配
置されているのは電気機械式の受信コンバータ３
３であり、これは、ロツド５の運動によつて変調
されてロツド５の上部から到達する超音波機械振
動の束を受信し、そしてロツド５の上部の運動を
表わす情報信号を含む超音波レンジの対応電気発
振を作り出すことができる。電気機械式の送信コ
ンバータ３２及び電気機械式の受信コンバータ３
２は圧電式の一般の小型コンバータであつて、充
分な感度を示すと共に、ここに述べる装置に用い
られる超音波周波数で作動するように設計された
ものである。これらコンバータの直径は８ないし
10mm以下である。

電気機械式の受信コンバータ３３の出力は電気
帯域フイルタ３４の入力に接続され、このフイル
タは、電気機械式の受信コンバータ３３により形
成された電気発振の全スペクトルから、中心搬送
波周波数が発振器３０の周波数に等しい情報信号
によつて占有されたスペクトル領域を分離するよ
うに設計されている。帯域フイルタ３４は、発振
器３０の周波数に同調された受動的（又は能動
的）な共振伝達フイルタである。更に、本装置
は、検出器３５を備えており、その入力３６は帯
域フイルタ３４の出力に接続されている。この場
合、検出器３５は振巾検出器であり、帯域フイル
タ３４により送られた搬送波周波数の変調包絡線
を分離するように設計されており、即ち情報信号
を分離するように設計されている。検出器３５の
出力は低周波増巾器３７に接続され、この増巾器
３７は10ないし20000Hzのレンジの伝送帯域を有
する能動素子であると共に、検出器３５で分離さ
れた情報信号を増巾するように設計されている。
周波数伝送帯域の上記レンジは、情報信号の変調
スペクトルが一般に音波レンジの周波数を含むこ
とによつて指示され、この信号の特定のスペクト
ル巾は監視される機構の選択された可動素子の運
動速度及び幾何学的な寸法によつて決定される。

ここに述べる装置は、更に、情報信号の振巾及
び時間パラメータの計器３８も備えており、その
入力３９は低周波増巾器３７の出力に接続されて
いる。計器３８は上記パラメータの測定を行な
い、そして噴射器２９の性能を監視するプロセス
に課せらた特定の目的を達成するのに最も便利な
形態の測定データを作り出す。計器３８はアナロ
グ装置でもよいし、ゲジタル装置でもよいし、或
いはその他の形式の装置でもよいが、各々の特定
の監視用途に応じたものである。

ここに提案する装置は、第１１図示された別の
実施例においては、エンジンのクランクシヤフト
の角度位置のトランスジユーサ４０を備えてい
る。このトランスジユーサ４０は、クランクシヤ
フトの角度位置、即ちエンジンのピストンの上死
点の位置を表わす電気信号を発生する電気機械式
又は電気式の装置である。トランスジユーサ４０
の出力は計器３８の入力４１に接続される。ここ
に提案する装置にトランスジユーサ４０を組み込
んだことにより、計器３８の時間同期をとること
ができる。この場合、計器３８の出力４２は、エ
ンジンの燃料系統に組み込まれた電気機械式の燃
料供給調整器４３に接続される。添付図面には、
計器３８と調整器４３との接続が点線で示されて
いる。

ここに提案する装置は、第１２図に示された更
に別の実施例においては、抵抗部材４４と、単１
の電気機械式の受信―送信コンバータ４５とを備
えており、この受信―送信コンバータ４５は第１
０図及び第１１図に示された電気機械式の送信コ
ンバータ３２及び電気機械式の受信コンバータ３
３を結合したものであり、これら両コンバータの
機能を同時に果たす。電気機械式の受信―送信コ
ンバータ４５（第１２図）は、ロツド５の運動中
に生じる噴射器２９の機械的インピーダンスの変
化を感知する単１の電気機械式コンバータであ
る。この実施例においては、発振器３０の出力３
１は、オーミツク抵抗を有する一般の抵抗器であ
る上記の抵抗部材４４によつて電気機械式の受信
―送信コンバータ４５に接続される。これと同時
に、この電気機械式の受信―送信コンバータ４５
は、ここに提案する装置の他の全ての実施例にお
いてなされたのと、同様に、帯域フイルタ３４の
入力に接続される。この実施例では、第１１図に
示された実施例と同様に、計器３８の出力４２は
噴射器２９へ燃料を供給する電気機械式の調整器
４３にも接続される。

ここに提案する装置の第１３図に示された更に
別の実施例においては、検出器３５が更に別の入
力４６を有し、発振器３０の出力３１が検出器３
５のこの入力４６に接続され、検出器３５はこの
場合は位相検出器として設計される。ここに提案
する装置は、この実施例では、例えばニードル７
の上端の運動がニードル７から反射された超音波
機械振動を用いて追跡される場合及びこれら超音
波機械振動が位相変調される場合に噴射器２９の
性能特性の監視を確保する。この場合、電気機構
式の送信コンバータ３２及び電気機械式の受信コ
ンバータ３３は音響プリズム４７を介して噴射器
２９に配置され、プリズム４７ａはニードル７の
上端部を向いた方向への超音波機械振動の伝搬を
確保し、そしてプリズム４７ｂはニードル７から
反射された超音波機械振動の受信を確保する。

図示されたように、発振器３０の出力３１はス
イツチ４８によつて検出器３５の入力４６に接続
され、スイツチ４８が位置“Ｓ”にあると、発振
器３０は検出器３５に直結されるが、スイツチ４
８が位置“Ｐ”にあると、発振器３０は移相器４
９を介して検出器３５に接続され、これは本発明
の別の特徴である。移相器４９は、発振器３０の
信号の位相と、受信経路から検出器３５へ送られ
る信号の変化する位相とを最適に整合させる。移
相器４９は調整可能なパラメータを有する無効素
子であり、これは発振器３０の信号の位相をこの
信号の周波数において±90゜の範囲で変えること
ができる。ここに提案する装置のこの実施例にお
いては、第１１図及び第１２図に示された実施例
と同様に、計器３８の出力４２は噴射器２９へ燃
料を供給する電気機械式の調整器４３に接続され
る。

ここに提案する装置の第１４図に示された更に
別の実施例においては、低周波増巾器３７の出力
が低周波帯域伝送フイルタ５０を介して計器３８
の入力３９に接続され、フイルタ５０は、情報信
号のスペクトルから、例えば選択された可動素子
の或る特定振動の周波数により占有される或る個
別のスペクトル領域を分離する。帯域フイルタ５
０は周波数を再同調できる共振フイルタである。
この実施例でも、計器３８の出力４２は電気機械
式の燃料供給調整器４３に接続される。

機構の性能を監視するここに提案する装置の上
記実施例の各々においては、計器３８が情報信号
のレベルを測定する手段として設計される。最も
簡単な場合には、第１５図に示されたように、情
報信号の振巾の値に応答する針式の一般の電気測
定装置がこのような測定手段として使用される。
この場合は、その他の型式の適当な測定手段を用
いてもよいことが明らかであろう。

又、第１６図に示されたように、オシログラフ
装置が計器３８として使用されてもよい。この場
合に用いられるオシログラフ装置は、情報信号の
形状をそのスクリーンに指示すると共に、この信
号の振巾―時間パラメータを測定し、これに基い
て、噴射器２９による燃料噴射の全ての主パラメ
ータが決定される。

更に、第１７図に示されたストロボスコープ装
置が計器３８として使用されてもよく、これは噴
射器２９による燃料噴射時期の進み角度を目で見
て決められるようにする。この装置はパルス整形
器５１を備え、その入力は低周波フイルタ３７の
出力に接続されそしてその出力は反射板５３が設
けられたストロボスコープランプ５２の対応電極
に接続される。エンジンのフライホイール５４に
は、これと共に回転する可動マーク５５が形成さ
れ、一方エンジンの本体５６には固定マーク５７
が形成され、この固定マークはエンジンのクラン
クシヤフト５９の回転角を読み取るように目盛ら
れた目盛５８の中央に配置される。可動マーク５
５は、ピストン１８が上死点に到達した時にこの
マーク５５が固定マーク５７に対向した位置に来
るようにフライホイール５４の縁に形成される。

内燃機関の機構の性能を監視する本発明のここ
に提案する装置は次のように作動する。

本装置（第１０図）へ適当な電源（図示せず）
から電圧を供給すると、発振器３０は超音波レン
ジ内の約1MHzの周波数の連続した正弦波電気発
振を形成し始める。発振器３０の出力３１からの
これらの電気発振は、添付図面に部分的に示され
た運転中のデイーゼルエンジンの噴射器２９の本
体１にしつかりと固定された電気機械式の送信コ
ンバータ３２の入力へ送られる。この電気機械式
の送信コンバータ３２は超音波機械振動を形成
し、これは往復運動を行なうロツド５の方向、即
ち、幾何学形状の複雑な環状突起６をもつロツド
の上端部の方向に伝搬する。噴射器２９の本体１
及び可動ロツド５の端部を通過した超音波機械振
動は、電気機械の受信コンバータ３３によつて受
信されて電気信号に変換される。噴射器２９を通
過する超音波機械振動はロツド５の運動によつて
位相―振巾変調される。というのは、ロツド５の
運動中には、これらの超音波機械振動がシヤドー
効果によつて異なつた減衰を受け、ロツド５を異
なつた仕方で包囲するからである。然し乍ら、こ
の場合は、主として振巾変調が行なわれる。従つ
て、電気機械式の受信コンバータ３３により発生
される電気信号も同じ形式の変調を受ける。

得られた電気信号のスペクトルは、前記したよ
うに、中心搬送波周波数F_cが発振器３０の電気的
発振の周波数に等しいような領域Ｆ（第３図参照）
を含むだけではなく、噴射器２９の振動によつて
生じると共に運転中のエンジンの他の機構の振動
によつてその本体１に与えられて干渉を示すよう
な発振周波数によつて占有された領域Ｇも含んで
いる。このため、これらの干渉周波数を除去する
ように、電気機械式の受信コンバータ３３の出力
から得られた電気信号が電気帯域フイルタ３４の
入力に供給される。この帯域伝達フイルタ３４は
1MHzの中心周波数（即ち発振器３０の周波数）
に同調されていると共に、40KHzの伝達帯域巾―
これは得られた電気信号の中心周波数の変調スペ
クトルの巾に相当する―を有していて、この搬送
波周波数を変調スペクトルと共に分離し、そして
この信号のスペクトルの他の全ての周波数を抑制
する。

帯域フイルタ３４の出力からのこの分離された
搬送波周波数の信号は、この場合振巾検出器であ
る検出器３５の入力３６へ送られる。この振巾検
出器３５は、この送られた信号から、情報信号を
表わす低周波包絡線を分離し、その形状はロツド
５の流動的な動きに関する全ての当該情報を保持
している。検出器３５の出力からの情報信号は低
周波増巾器３７の入力へ送られ、この増巾器はこ
の信号の可変成分のみを増巾する。低周波増巾器
３７の出力からの情報信号は計器３８の入力３９
へ送られ、この計器３８は情報信号の振巾及び時
間パラメータ、即ち、有効噴射のパルスＡ（第２
ｄ図参照）の振巾及び２次噴射のパルスＢ及びＣ
の振巾並びにこれらパルスの長さ及びこれらパル
ス間の時間間隔を測定する。

ここに提案する装置により計器３８で測定され
た情報信号のパラメータから、前記したように、
噴射器２９による燃料噴射の主なパラメータが決
定され、そしてこれらに基いて、噴射の質、即
ち、噴射される燃料の全量、噴射される燃料の時
間的な分布、噴霧の質、等々が評価される。ここ
に提案する装置のこの実施例では、ピストン、ピ
ストンリング、及びシリンダの側壁の内面の作動
性の監視を含むシリンダ―ピストン群の性能の監
視も行なわれる。この場合、ここに提案する装置
は、エンジンのクランクシヤフトに直結された特
殊なトランスジユーサに代つて、エンジンのクラ
ンクシヤフトの角度位置のトランスジユーサ、特
に、ピストンの上死点のトランスジユーサとして
用いられることに注意されたい。ここに提案する
装置は、上死点のトランスジユーサとしては、ピ
ストンが上死点に到達する時期を高い精度で測定
する。というのは、この場合はピストンに対して
直接測定が行なわれ、そしてクランクシヤフトの
曲がりやその他の機械的な状態からこのパラメー
タの通常の測定に含まれる種々のエラーによつて
測定結果が影響されないからである。更に、この
実施例は、燃料ポンプのシヤフトが内部に配置さ
れたころがりベアリングの性能及び作動性の監視
にも適用でできる。

ここに提案する装置の第１１図に示された別の
実施例の作動は、上記実施例の作動と大きく異な
らない。その相違点は、噴射器２９による燃料噴
射の開始時期がピストンの上死点への到達時期又
はピストンのその他の角度位置への到達時期に関
係付けされる点だけである。これは、エンジンの
クランクシヤフトの角度位置のトランスジユーサ
４０の出力からの信号を計器３８の入力４１へ供
給することによつて行なわれる。計器３８の作動
をこのように時間的に同期させることにより、噴
射器の性能を監視する間に燃料噴射時期期の進み
角度を決定することができる。この角度は、パル
スＡの先縁とこれに相当する指示Ｅとの間の時間
間隔（第２ｅ図）又は角度差を測定することによ
つて決定される。

ここに提案する装置の第１２図に示された実施
例は、監視される機構の共振特性を用いてこの機
構の選択された可動素子の運動特性を追跡する場
合に適用される。この実施例においては、発振器
３０によつて作り出された一定周波数の電気発振
がその出力３１から抵抗部材４４を経て電気機械
式の受信―送信コンバータ４５へ供給される。噴
射器２９のロツド５の周期的な運動中には、前記
したように、この噴射器の機械的なインピーダン
スが非常に広い範囲にわたつて変化し、これによ
り、発振器３０にかゝる負荷が変化し、即ちその
負荷電流が変化して、抵抗部材４４間の電圧降下
の変化を招く。抵抗部材４４間のこの電圧変化に
より発振器３０の電気発振が変調される。このよ
うにして変調された発振器３０の電気発振は、こ
こに提案する装置の他の全ての実施例の場合と同
様に、帯域フイルタ３４の入力へ送られそして更
に装置の他の素子へ送られる。

１つの電気機械式のコンバータのみを使用する
だけでよいことにより、エンジンの噴射器２９に
コンバータを配置する場所の選択が相当に容易に
なる（噴射器の本体には、通常、多数の色々なじ
やまな突起やその他の機構やそれらの部品が配置
されている）ことに注意されたい。更に、この場
合は、監視装置の構造が簡単化され、特に、
50HP未満の動力のデイーゼルエンジンを試験す
る場合には監視装置が相当に使い易いものとな
る。然し乍ら、この装置のこの実施例で得られる
感度は、ここに提案する装置のその他の実施例で
得られる感度よりも若干低い。

ここに提案する装置の第１３図に示された実施
例は、電気機械式のコンバータ３３により受信さ
れた超音波機械振動が主として位相変調を受けて
いる場合に適用される。この場合は、発振器３０
により発生された信号が電気機械式の送信コンバ
ータ３２へ供給されるだけではなく、その出力３
１からスイツチ４８を経て検出器３５の入力４６
へも供給される。検出器３５はこの場合は位相検
出器として作動し、その入力４６へ送られた発振
器３０の信号はこの検出器の基準信号として働
く。

スイツチ４８が位置“Ｓ”にある場合は、発振
器３０からの基準信号が検出器３５の入力４６へ
直結され、そしてスイツチ４８が位置“Ｐ”にあ
る場合はこの基準信号が移相器４９を経て送られ
る。この基準信号を移相器４９を経て検出器３５
へ送ることにより、この信号の位相を、検出器３
５の入力３６へ送られる変調された信号の位相に
対してずらすことができる。基準信号の位相をず
らせることにより、位相検出器の特性の作動領域
を、この特性の最大傾斜をもつ領域へもつていく
ことができる。最大傾斜をもつ特性領域で検出器
３５を作動すると、装置の感度を高め、信号対雑
音比を高め、ひいては測定精度を高めることがで
きる。

ここに提案する装置を用いて、種々の型式の噴
射器２９並びに種々の型式のエンジンに取り付け
られた噴射器２９の性能を監視する場合や、コン
バータ３２及び３３がそのたびに異つた場所に配
置されるために検出器３５が或る特定の場合に傾
斜度の小さい特性領域で作動されて測定精度が悪
くなるような場合には、ここに提案する監視装置
の回路に移相器４９を用いるのが特に好ましいと
考えられる。

ここに提案する装置のこの実施例においては、
２つの別々の電気機械式のコンバータ３２及び３
３が用いられてもよいし、これら２つのコンバー
タの機能を兼ね備えた１つの電気機械式のコンバ
ータが用いられてもよいことに注意されたい。従
つて、基準信号を位相検出器３５へ供給する回路
に移相器４９を組み込むことにより、電気機械式
の送信コンバータ３２及び電気機械式の受信コン
バータ３３の配置場所に対して課せられる条件並
びにこれらコンバータ自体に課せられる条件を緩
和することができる。

例えば、エンジン及び監視される機構の構造上
の特性により、送信コンバータ３２で作られた人
為的な超音波機械振動が２つの可動素子に同時に
与えられるような状態が生じると、受信コンバー
タ３３で受信される超音波機械振動はこれら２つ
の素子の運動によつて変調されることになる。こ
れら２つの素子の運動特性換言すればその振動周
波数が異なる場合には、情報信号の変調スペクト
ルから、片方の当該素子の運動を表わしている領
域を分離することが必要となる。このような状態
は、人為的な超音波機械振動の束が噴射器２９に
おいてロツド５の環状ストツパ突起６とバネ１０
との接触点に向けられるように示された第１４図
の場合に相当する。エンジンの運転状態の際に
は、バネ１０の振動運動のスペクトルはロツド５
の振動運動のスペクトルとは異なり、例えば上記
のＤ―50エンジンの場合には、バネ１０の運動の
スペクトルは100Hzより下の領域を占有するが、
ニードル７に接続されたロツド５の運動のスペク
トルは100Hzより上の領域を占有する。この場合
に、ロツド５の運動のみに関与した情報を得るこ
とが必要であるとすれば（例えば、噴射器２９に
よる燃料の噴射のパラメータを測定するために
は）、帯域フイルタ５０は適当な手段の助けによ
り100Hzより上の周波数のみを伝達するように同
調され、情報信号のパルスの縁の傾斜を悪くする
低調波信号を含む100Hz未満の周波数は所望の精
度まで抑制される。従つて、低周波帯域フイルタ
５０は、情報信号から、所望の情報を保持してい
る成分を取り出し、これにより、信号対雑音比の
値を改善する。フイルタ５０によつて分離されロ
ツド５の運動のみを表わしている成分は、フイル
タの出力から計器３８の入力３９へ送られる。

第４図のタイミング図で説明したようにエンジ
ンの始動時にニードル７の動き具合いを測定する
ようにして噴射器２９の性能を監視する間にも、
同調式の低周波帯域フイルタ５０が用いられる。
この場合には、前記したように、ニードル７の動
き具合いが良好であれば、ニードル７（第１４
図）の振動周波数は約1000Hzであるか又はこれよ
り若干高く、このため、低周波伝送フイルタ５０
は低い周波数が1000Hzであるような或る周波数帯
域に同調される。従つて、ニードル７の動き具合
いが不充分であつて、その振動周波数がフイルタ
５０の伝送帯域の低い周波数より低い場合には、
このフイルタの出力に信号が発生されないが、ニ
ードル７の動き具合いが満足であれば、フイルタ
５０の出力に信号が発生され、これは適当な測定
を行なう計器３８の入力３９へ供給される。

更に、ころがりベアリング２４（第８図）及び
その内部に配置された燃料ポンプ２６のシヤフト
２３の働き具合いを監視する間に情報信号の成分
の特性を更に明確に分析する場合にも低周波帯域
フイルタ５０が使用される。この場合は、第９図
に示されたタイミング図から明らかなように、情
報信号は互いに周波数がはつきりと異なる成分を
有しており、このため、これら成分の分離には何
ら特殊な問題が生じない。

低周波帯域フイルタ５０（第４図）を用いれ
ば、或る場合には、情報信号のレベルを測定する
第１５図に示された簡単な電気測定装置を計器３
８として首尾よく用いることができる。これは例
えば、噴射器２９のニードル７の動き具合いを測
定する場合、或いはころがりベアリングの働き具
合いを測定する場合である。このような装置を使
用できるのは、第１に、このような場合は素子の
振動運動の周波数が非常に狭い範囲でしか変化し
ないからである。このため、情報信号のレベルの
値は、全く許容できる程度の精度でもつて、前者
の場合には、ニードル７の動き具合いの程度を決
定しそして後者の場合にはころがりベアリング２
４（第８図）及びその中に配置されたシヤフト２
３の素子が受けるぐらつきの程度を決定する。

第１６図に示されたオシログラフ装置を計器３
８として用いた場合には、明確に形成された情報
信号をここに提案する装置で作り出すのに非常に
効果的である。オシログラフは、監視される機構
の選択された可動素子の運動に関する最もわかり
やすい説明的な情報を非常に明確な形態で得るこ
とができる。１ビームオシログラフが使用されそ
して噴射器２９による燃料の噴射が監視される場
合には、エンジンのクランクシヤフトの角度位置
のトランスジユーサ４０からの信号が計器３８の
入力４１、この場合はオシログラフの水平スイー
プ手段の入力、へ送られる一方、情報信号が低周
波増巾器３７から計器３８の入力３９、オシログ
ラフの垂直偏向増巾器の入力、へ送られる。のよ
うにオシログラフのスイープを外部から開始させ
ると、スイープの開始時と噴射信号のパルスの先
縁との間の時間間隔が燃料噴射時期の進みを表わ
す。情報信号のパルスの形状を詳細に検討するこ
とが必要な場合には、オシログラフのスイープが
外部から開始される。第１６図にスクリーンが示
されているような２ビームオシログラフが使用さ
れそして噴射器２９の性能が監視される場合に
は、情報信号がこれらビームの一方のチヤンネル
の増巾器の入力へ供給され、そしてトランスジユ
ーサ４０からの信号が他方のビームのチヤンネル
の増巾器の入力か、又はオシログラフのスイープ
手段の入力のいずれかに供給される。次いで、オ
シログラフのスクリーンに現われた情報信号の像
により、選択された可動素子の運動が目で検査さ
れると共に、オシログラフに組み込まれた測定装
置により、この信号の振巾及び時間パラメータが
測定される。このようにして得た測定値及び情報
信号の目による検査に基いて、監視される噴射器
２９の主な性能特性が決定される。

ここに提案する装置において、第１７図に示さ
れたストロボスコープが計器３８として使用され
る場合には、低周波増巾器３７の出力からの情報
信号が整形器５１の入力に供給される。整形器５
１は情報信号の主なパルスの先縁によつて作動さ
れ、予め指定された長さ及び振巾の長方形パルス
を発生し、このパルスはストロボスコープランプ
５２へ送られて、情報信号のパルス繰り返しの周
波数でこのランプを周期的に点弧する。ストロボ
スコープランプ５２からの周期的なフラツシユ光
は反射板５３によつて細いビームとして送られ
て、中央の固定マーク５７をもつ目盛５８が配置
されているエンジン本体５６の位置へ向けられる
が、この光ビームはフライホイール５４と共に回
転する可動マーク５５を有しているフライホイー
ル５４の縁にも入射する。ランプ５２の光が可動
マーク５５及び固定マーク５７に周期的に当た
り、これがクランクシヤフト５９の回転周波数と
同じ頻度になると、ストロボスコープ効果によつ
てこれらの両マークが静止して見える。可動マー
ク５５と固定マーク５７との間の角度距離から、
目盛５８により、ピストン１８の上死点に対する
噴射器２９の燃料噴射時期の進み角度が決定され
る。この角度距離の測定値を考慮して、操作者は
燃料噴射時期の所要の調整を行なう。

計器３８としてストロボスコープが使用される
ようなここに提案する装置の実施例は、クランク
シヤフトの角度位置のトランスジユーサ４０、燃
料噴射時期の進み角度を測定及び指示する電子ユ
ニツト及びそれらの接続配線が除去されるので、
その他の実施例に比して構造が簡単である。この
実施例では、装置の寸法及び消費電力もあまり大
きくはない。この場合には、装置の使用中に操作
者が電子装置の制御器を操作することがないの
で、装置の作動に対して操作者の特別な訓練は不
要である。このため、ここに提案する装置のこの
特定の実施例は、エンジンが塔載された輸送機械
の運転中にエンジンの燃料系統の性能を監視しな
がら予定の保守及び修理を直接行なう場合に、特
に使い易いものである。

ここに提案する装置の上記の多数の実施例で
は、エンジンの燃料系統に組み込まれた噴射器２
９へ燃料を供給する調整器４３へ計器３８の出力
４２（第１１図ないし第１４図）を接続すること
ができ、これにより、燃料の噴射の自動制御、ひ
いては、予め指定された最適な状態でのエンジン
運転を行なうことができる。計器３８をこのよう
に接続できるのは、燃料噴射の全ての主パラメー
タ、即ち、燃料噴射時間、燃料噴射時期の進み
角、燃料噴射の繰り返し頻度、２次噴射の発生時
期及び時間をここに提案する装置で確実に測定で
きることによるものである。

内燃機関の機構の性能を監視する上記方法及び
これを実施する装置は公知の方法及び装置に比し
て次のような効果を発揮する。

先ず第１に、ここに提案する方法及び装置は、
監視される機構の選択された可動素子により行な
われる全ての作動運動及び不所望な運動の完全な
性質を識別することがきるので、この機構の機能
的な働きからこの機構の全ての主な性能特性を非
常に正確に測定することができる。

ここに提案する装置は設計が非常に簡単であ
り、不便な特殊な素子を使用する必要がなく、非
常に信頼性のある長い寿命が確保されると共に操
作のしやすさが確保される。従つて、監視される
機構の本体に電気機械式のコンバータを設置する
場合には１ないし２分の非常に短い時間しか要さ
ず、然も、例えばニードルの動き具合いのよい噴
射器と、ニードルの動き具合いの悪い噴射器とを
見分けるように噴射器を検査する場合には１つの
噴射器につき約２ないし３分を要するだけであ
る。

更に、ここに提案する方法及び装置は、いかな
るエンジンに取り付けられたいかなる機構（その
内部に可動素子が配置された）の性能も監視する
ように利用できるのでで、先例のない程の融通性
をもたらす。異なつた機構に対しては、電気機械
式のコンバータを固定する異なつた手段が使用さ
れるだけである。ここに提案する方法及び装置で
は、特定の機構の性能を監視できるだけではな
く、機構の働き具合いの評価及び故障の発見を行
なうこともできる。

又、ここに提案する方法では、或る機構の若干
の可動素子、特に運動頻度が異なるような若干の
可動素子の運動を同時に追跡できることにも注意
されたい。この場合は、各々の可動素子ごとに別
個の電気機械式コンバータが使用される。可動素
子の運動頻度が同程度の場合には、異なつた可動
素子の電気機械式の送信コンバータに、例えば周
波数が所要の程度に異なつた超音波機械振動が与
えられ、次いで、この超音波振動が受信されて電
気信号に変換されて、その周波数の分離が行なわ
れる。これらのことから、内燃機関及び燃料装置
を製造するプラントと、内燃機関の運転場所又は
修理場所との両方において内燃機関の機構の性能
を監視するようにここに提案する方法及び装置を
広く利用することができる。

本発明の種々の実施例を以上に説明したが、
色々な変更及び追加が当業者に明らかであろう。
従つて、本発明は、内燃機関の機構の性能を監視
する方法及び装置の上記の説明に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲で規定された本発明の
精神及び範囲から逸脱せずに、ここに提案する方
法及び装置に種々の変更及び追加が容易になされ
得ることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は性能が監視されるデイーゼルエンジン
の噴射器を簡単な形態で示す図であつて、内燃機
関の機構の性能を監視する本発明のここに提案す
る方法を説明するための図であり、第２図は本発
明の方法を用いて第１図の噴射器の性能を監視す
る間に行なわれる作動プロセスのタイミング図で
あり、第３図は本発明の方法を用いて可動素子を
内部に有するエンジン機構を監視する時にこの機
構の本体を通過する超音波機械振動のスペクトル
図であり、第４図は噴射器のニードルによつて行
なわれる振動運動のタイミング図であつて、本発
明の方法の１つの実施例を用いて始動時にその性
能を監視する際に得られた図であり、第５図は本
発明の方法の別の実施例を用いてエンジンシリン
ダ及びピストンの性能を監視する手段を備えそエ
ンジンシリンダ及びピストンを示す図であり、第
６図は第５図に示されたシリンダ及びピストンの
性能を監視する間に行なわれるプロセスのタイミ
ング図であり、第７図は本発明の方法の更に別の
実施例を用いてピストンリングの性能を監視する
際に得られた情報信号のタイミング図であり、第
８図は本発明の方法の更に別の実施例を用いてデ
イーゼルエンジンの燃料ポンプのベアリングと、
その中に配置されたこのポンプのシヤフトとの性
能を監視する手段を備えたデイーゼルエンジンの
燃料ポンプを示す図あり、第９図は第８図に示さ
れた燃料ポンプのベアリングとその中に配置され
たシヤフトとの性能を監視する間に得られた情報
信号のタイミング図であり、第１０図は内燃機関
の機構の性能を監視する本発明の装置を示すブロ
ツク図であり、第１１図はピストンの上死点を測
定するトランスジユーサを備えた本発明の装置の
１実施例のブロツク図であり、第１２図は電気機
械式の受信―送信兼用コンバータを備えた本発明
の装置の更に別の実施例を示すブロツク図であ
り、第１３図は位相検出器を備えた本発明の装置
の更に別の実施例を示すブロツク図であり、第１
４図は低周波帯域フイルタを備えた本発明の装置
の更に別の実施例を示すブロツク図であり、第１
５図は情報信号のレベルを測定する計器を備えた
本発明による装置の更に別の実施例を示すブロツ
ク図であり、第１６図はオシログラフ装置を備え
た本発明の装置の更に別の実施例を示すブロツク
図であり、そして第１７図はストロボスコープを
備えた本発明の装置の更に別の実施例を示すブロ
ツク図である。 １……監視される機構の本体、７……可動素子
即ち噴射器のニードル、５……可動素子即ち噴射
器のロツド、１０……可動素子即ち噴射器のバ
ネ、１８……エンジンのシリンダ―ピストン群の
ピストン、１９……監視される機構即ちエンジン
シリンダ、２３……可動素子即ち燃料ポンプのシ
ヤフト、２４……可動素子即ち燃料ポンプのシヤ
フトのベアリング、２６……監視される機構即ち
燃料ポンプ、２９……監視される機構即ち燃料系
統の噴射器、３０……超音波周波数の電気発振の
発振器、３１……発振器の出力、３２……電気機
械式の送信コンバータ、３３……電気機械式の受
信コンバータ、３４……電気フイルタ、３５……
検出器、３７……低周波増巾器、３８……情報信
号の振巾及び時間パラメータの計器、３９……計
器の入力、４０……シヤフトの角度位置を測定す
るトランスジユーサ、４１……計器の別の入力、
４２……計器の出力、４３……燃料系統の燃料供
給調整器、４４…抵抗部材、４５……電気機械式
の受信―送信コンバータ、４６……検出器の別の
入力、４９……移相器、５０……低周波フイル
タ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の、ピストンを有するシリンダ、噴
   射器、燃料ポンプ等のある機構の性能を監視する
   方法であつて、監視すべき前記機構の本体に配設
   された受信変換手段によつて監視すべき前記機構
   の選択された可動素子からの機械的振動を受信し
   て電気信号に変換する受信変換段階と、前記電気
   信号から監視すべき前記機構の選択された可動素
   子に関連した信号成分を分離する分離段階と、前
   記電気信号の前記分離された信号成分を処理する
   ことにより前記受信した機械的振動のスペクトル
   ―時間パラメータを測定するスペクトル―時間パ
   ラメータ測定段階と、該測定されたスペクトル―
   時間パラメータに基づいて監視すべき前記機構の
   性能を決定する性能決定段階とを含む方法におい
   て、前記スペクトル―時間パラメータ測定段階を
   行う前に、監視すべき前記機構の本体を横切つて
   監視すべき前記機構の前記選択された可動素子へ
   人為的な連続的超音波機械振動を与え、監視すべ
   き前記機構の本体に対する前記選択された可動素
   子の運動によつて変調された前記超音波機械振動
   を前記選択された可動素子から受信して電気信号
   に変換し、前記与えられた人為的な連続超音波機
   械振動の周波数に等しい周波数を有する前記電気
   信号の周波数帯域を分離し、前記電気信号の前記
   分離された周波数帯域を検波して、前記選択され
   た可動素子の前記運動を特徴付ける情報信号を表
   す低周波変調成分を得て、その後、前記情報信号
   を処理することにより、前記スペクトル―時間パ
   ラメータ測定段階を行うことを特徴とする方法。 ２ 前記受信変換段階は、前記選択された可動素
   子を内部に配置した監視すべき前記機構を通して
   送られる変調された超音波振動に対して行われる
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記受信変換段階は、監視すべき前記機構内
   に配置された前記選択された可動素子から反射さ
   れてくる変調された超音波振動に対して行われる
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 前記受信変換手段は、前記選択された可動素
   子を内部に配置した監視すべき前記機構の機械的
   なインピーダンスの変化によつて変調された超音
   波に対して行われる特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ５ 前記人為的な超音波振動は、噴射器のニード
   ル又はロツドの端部に与えられる特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ６ 前記人為的な超音波振動は、内燃機関の始動
   時に、監視すべき前記機構の前記選択された可動
   素子に与えられる特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ７ 前記人為的な超音波振動は、噴射器のバネに
   与えられる特許請求の範囲第１項から第４項のう
   ちのいずれかに記載の方法。 ８ 前記人為的な超音波振動は、シリンダ内に配
   置されたピストンの下面に与えられる特許請求の
   範囲第１項から第４項のうちのいずれかに記載の
   方法。 ９ 前記人為的な超音波振動は、シリンダ内に配
   置されたピストンの側面に与えられる特許請求の
   範囲第１項から第４項のうちのいずれかに記載の
   方法。 １０ 前記人為的な超音波振動は、燃料ポンプの
   シヤフトを内部に配設したころがりベアリングに
   与えられる特許請求の範囲第１項から第４項のう
   ちのいずれかに記載の方法。 １１ 特許請求の範囲第１項から第１０項に記載
   された方法を実施する装置であつて、監視すべき
   機構の本体に配置された電気機械式の受信コンバ
   ータを備え、該受信コンバータは、監視すべき前
   記機構の前記選択された可動素子の運動を特徴付
   ける情報信号を含む電気的発振を作り出すことが
   できるものであり、前記電気的発振のスペクトル
   から前記情報信号が占有する領域を分離するため
   の電気フイルタの入力に接続された出力と、前記
   情報信号の振巾及び時間パラメータ用の計器の入
   力に接続された出力とを有しているような装置に
   おいて、超音波レンジの連続的な電気的発振を作
   り出す発振器３０を更に備えており、該発振器の
   出力３１は、電気機械式の送信コンバータ３２に
   接続され、該送信コンバータは、監視すべき前記
   機構１９，２６，２９の本体１に配置されてい
   て、監視すべき前記機構の前記選択された可動素
   子５，７，１０，１８，２３，２４に向いた方向
   に伝搬する超音波機械振動を作り出すことができ
   るものであり、前記電気フイルタ３４は、前記情
   報信号スペクトルの領域の巾に対応する伝達帯域
   を有する前記発振器３０の発振周波数の帯域フイ
   ルタの形とされており、前記電気フイルタの出力
   は、前記情報信号を分離するための検出器３５及
   び低周波増巾器３７を直列に介して前記計器３８
   の入力３９に接続されており、前記受信コンバー
   タ３３は、前記選択された可動素子５，７，１
   ０，１８，２３，２４の運動によつて変調された
   前記超音波機械振動を受信するものとされている
   ことを特徴とする装置。 １２ 内燃機関のクランクシヤフト５９の角度位
   置を測定するトランスジユーサ４０を更に備えて
   おり、該トランスジユーサの出力は、計器３８の
   別の入力４１に接続されて、その計器３８の時間
   的な同期をとる特許請求の範囲第１１項記載の装
   置。 １３ 前記送信コンバータ３２及び受信コンバー
   タ３３は、これら両コンバータの機能を同時に果
   たす単一の電気機械式の受信―送信コンバータ４
   ５として結合されており、前記発振器３０の出力
   ３１は、抵抗部材４４を介して前記受信―送信コ
   ンバータ４５に接続されている特許請求の範囲第
   １１項または第１２項記載の装置。 １４ 前記検出器３５は、振巾検出器として構成
   されていて、得られた電気的発振の変調包絡線を
   分離する作用をする特許請求の範囲第１１項から
   第１３項のいずれかに記載の装置。 １５ 前記検出器３５は、位相検出器として構成
   されていて、得られた電気的発振と前記発振器３
   ０との信号位相差の変化を表している情報信号を
   分離し、前記発振器３０の出力３１は、前記検出
   器３５の別の入力４６に接続される特許請求の範
   囲第１１項または第１２項記載の装置。 １６ 前記発振器３０の出力３１は、移相器４９
   を介して前記検出器３５の別の入力４６に接続さ
   れる特許請求の範囲第１５項記載の装置。 １７ 前記低周波増巾器３７は出力は、前記情報
   信号のスペクトルの個別の領域を分離する低周波
   帯域フイルタ５０を介して前記計器３８の入力３
   ９に接続される特許請求の範囲第１１項から第１
   ６項のうちのいずれかに記載の装置。 １８ 前記計器３８は、前記情報信号のレベルを
   測定する手段の形とされている特許請求の範囲第
   １７項記載の装置。 １９ 前記計器３８は、前記情報信号の長さ及び
   位相を測定すると共に形状を指示するオシログラ
   フ装置の形態とされている特許請求の範囲第１１
   項から第１７項のうちのいずれかに記載の装置。 ２０ 前記計器３８は、予め指定された位置への
   ピストン１８の到達時期に対する情報信号の開始
   時期を決定するストロボスコープの形態とされて
   いる特許請求の範囲第１１項から第１７項のうち
   のいずれかに記載の装置。 ２１ 前記計器３８の出力４２は、燃料供給調整
   器４３の入力に接続されていて、噴射器２９によ
   る燃料噴射の制御を確保する特許請求の範囲第１
   ２項から第１７項のうちのいずれかに記載の装
   置。