JPH0523606B2

JPH0523606B2 -

Info

Publication number: JPH0523606B2
Application number: JP60276537A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takahashi; Naoyuki Tsuzuki; Hidetaka Nohira; Yukimitsu Oomori
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1993-04-05
Also published as: JPS62135729A

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燃料噴射量を測定
しえる燃料噴射量測定装置に関する。

［従来の技術］燃料の供給を燃料噴射によつて行なう場合、例
えばデイーゼルエンジンや電子制御燃料噴射装置
を備えたガソリンエンジン等においては、噴射さ
れる燃料量を精度良く制御しなければならないこ
とから、燃料噴射量を正確に測定する燃料噴射量
測定装置が開発・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) ばねで全閉方向に付勢されたピストンを有す
るシリンダを燃料噴射弁の噴出側に接続し、噴
射された燃料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（Ｓ×ｄ）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V₀）内へ燃料噴射を行
なつて、容器内の圧力Ｐの変化から、噴射され
た燃料の体積Vbを、 dVb／dt＝（V₀／Ｅ）×（dP／dt）により求める（Ｅは燃料の体積弾性率［Kg／
cm²］）。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量の量を積算して
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
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ければなら
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つ
てしまう。従つて、燃料噴射装置の噴射しえる
燃料量の範囲（例えば０〜100mm³／ストローク）
に亘つて、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つた。

(1‐b) また、ピストンを用いた場合には、ピスト
ンの慣性によつて測定にオーバシユートを生じ
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。従つて測定の応答性が
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
という問題もあつた。

(1‐c) ピストンはばねによつて付勢されるので、
燃料噴射が行なわれるシリンダ内の圧力（背
圧）を一定に保つたり、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
であつた。従つ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つた。

(1‐d) 更に、ピストンを用いた場合には、ピスト
ンに摺動抵抗があつ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つた。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つてしまう。

(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悪くなるという問題が
あつた。これは燃料噴射によつて生じた圧力波
が容器内の気泡で反射して、この反射波が測定
上の誤差となつて表われるためである。

(3) 更に、蓄積型燃料噴射量測定装置では、一定
時間内に蓄積された燃料量から１回当りの燃料
噴射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燃料噴射量の変動等は測定
することができないという問題があつた。ま
た、この方式では測定の精度を上げるためには
噴射燃料量の蓄積回数（ストローク数）を大き
くとらねばならず、特に内燃機関が低回転で運
転されている状態に対応した燃料噴射を行なつ
ている場合には、燃料噴射量の測定、ひいては
調整に長大な時間を要するという問題があつ
た。この結果、燃料噴射装置の生産性が低下す
る要因ともなつていた。

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
つた。こうした問題は、この他の種々の燃料噴射
量測定装置にあつ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。

発明の構成［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、次の構成をとつた。即
ち、燃料噴射弁の噴射側に接続された燃料噴射室の
壁面の一部をダイヤフラムで構成すると共に、該
ダイヤフラムを前記燃料噴射室側に付勢する所定
圧力に保たれた背圧室を設け、更に該ダイヤフラ
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、前記燃料噴射室への燃料噴射が行なわれた時、
前記検出されたダイヤフラムの変位量に基づいて
燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、前記燃料噴射室に接続された吐出弁および該吐
出弁の開弁により前記燃料噴射室から燃料を吐出
させる吐出室を有する燃料吐出部と、前記燃料噴射室への燃料噴射時には前記吐出弁
を閉弁し、前記燃料噴射の終了後、噴射された噴
射量に応じた量の燃料を、前記吐出弁の開弁によ
り前記燃料噴射室より前記吐出室に排出する燃料
排出制御手段と、さらに前記背圧室の圧力を、前記ダイヤフラム
の変位量にかかわらず所定の圧力に保持する背圧
室圧力保持手段と、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、噴射された燃料量
をダイヤフラムの変位量に変換して検出するもの
であり、燃料噴射室と背圧室と両室を隔てるダイ
ヤフラムとを有する。燃料噴射室の容積やダイヤ
フラムの径等は、噴射される燃料量の測定上の上
限に合わせて定めればよい。また背圧室は背圧室
圧力保持手段によつて所定の圧力に保たれるが、
背圧室圧力保持手段は応答性の良いレギユレータ
や定差減圧弁等を背圧室側の圧力系に設けるとい
つ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つて見掛け上一定に保つ
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
するものであつて、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ヨメータのような
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。後者にあつては、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つた利点を有する。

燃料噴射量演算手段は、ダイヤフラムの変位量
から噴射燃料量を演算する手段であつて、予め燃
料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を実験的もしくは理論的に求
めておき、これを参照して演算するよう構成する
ことができる。ダイヤフラムの変位量と噴射燃料
量との間にリニアな（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
料噴射量演算手段はデイスクリートな回路構成に
より実現することもできる。一方、両者の関係が
複雑な場合には、燃料噴射量演算手段を論理演算
回路として構成し、マツプ等により燃料噴射量を
求めるよう構成することもできる。

［作用］本発明の燃料噴射量測定装置は、燃料容積検出
部の燃料噴射室に噴射された燃料量を燃料噴射室
と背圧室とを隔てるよう設けられたダイヤフラム
の変位によつて検出する。燃料容積検出部の背圧
室は、背圧室圧力保持手段によつて所定の圧力に
保たれており、ダイヤフラムを燃料噴射室側に付
勢している。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、ダイヤフラムは検
出された燃料量、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。従つて、本発明の燃料噴射量測定
装置においては、背圧室を所定圧力に保持するか
ら、ダイヤフラムの変位量が燃料噴射量で決定さ
れる。ダイヤフラムの変位量に他の因子つまり背
圧室の圧力変化が影響しない。つまり、ダイヤフ
ラムの変位量と燃料噴射量との対応関係が安定
し、背圧室の圧力変化で変動しない。この結果、
燃料噴射量演算手段によりダイヤフラムの変位量
から燃料噴射量が高精度で算出される。

なお、燃料吐出部の吐出弁は、燃料排出制御手
段により燃料噴射室への燃料噴射時には閉弁され
る。また燃料噴射終了後、燃料排出制御手段によ
り、燃料噴射室から吐出室への燃料の排出時に
は、噴射量に応じた量の燃料を、吐出弁の開弁に
より排出する。このことにより燃料噴射室内に気
泡が生ずるほど過剰に燃料が排出されたり、ある
いはダイヤフラムの変位が不良となるほど燃料が
過剰に燃料噴射室内に貯留されることがなくな
る。気泡が生じないことにより、燃料噴射の圧力
波の反射がなくなり、反射波に起因する測定誤差
がなくなる。

また、以上のように、燃料容積検出部における
ダイヤフラムの変位量から燃料噴射量を測定する
のであるから、従来のピストンを使用することで
生ずる問題や、圧力変化に基づき測定することの
問題や、一定時間に蓄積された燃料量から平均値
を求めることの問題は解消される。

［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
する吐出容器３、燃料噴射量の測定制御を行なう
計測制御部５、及び吐出容器３の吐出弁７，８，
９，１０とドレイン排出弁１２との開閉を行なう
バルブドライブユニツト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
として働く。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、実使用における駆動源としてのデ
イーゼルエンジンに替えてモータ１５がそのドラ
イブシヤフト１７に結合されている。ドライブシ
ヤフト１７には、３種類のロータ１８ａ，１９
ａ，２０ａが固定されており、ロータ１８ａ，１
９ａ，２０ａに対向して設けられた電磁式ピツク
アツプコイル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
部のフイードポンプによつて燃料タンク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ヤによつて加圧された燃
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
料はオーバーフローパイプ２６により燃料タンク
２２に戻される。

燃料噴射弁２４の噴射側は燃料容積検出部１の
燃料噴射側ポート３０に配管されている。燃料容
積検出部１は、ダイヤフラム３１を備えたダイヤ
フラム室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、燃料噴射側ポート３０の反
対側に排出ポート３８を備え、側壁の一部がステ
ンレス薄膜の隔壁３９をなしている。一方、背圧
室３７も２つのポート４０，４１を備え、その側
壁の一部が同様の隔壁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３
７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つのポート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。従つて、ダイヤフ
ラム３１の変位によつて隔壁４３が押されても、
気体（N₂）の低い体積弾性率と定圧力室４５を
含めた十分なデツドボリユームとによつて背圧室
３７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／
cm²の間で任意に設定可能であるが、誤つて過大な
圧力が加わつた場合を考慮して、背圧室３７の今
ひとつのポート４１には作動圧100Kg／cm²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。

燃料噴射によつて燃料噴射室３６へ送り込ま
れ、隔壁３９を押して燃料噴射室３６の容積を変
化させた燃料は、後述する燃料量の測定が終了す
ると排出ポート３８より吐出パイプ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。排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、オーバフロースイツチ６２が作動してこれ
を検出し、バルブドライブユニツト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３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、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
ユニツト１４によつて行なわれる。

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、ドライブユニツト１４
を介して吐出弁７，８，９，１０を所定のタイミ
ングで開弁制御すると共に、燃料噴射ポンプVE
の燃料噴射量をほぼリアルタイムで計測し、計測
結果をCRTデイスプレイ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ユータ等に測定
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ツト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Os、２つのオペアンプOP
１、OP２、除算器Dv、補償増幅器Ag、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から構成されテいる。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Ｒ
２，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３
１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５
１，５２の間にはその離間距離ｄ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Ｃ１，Ｃ２として示した。

また、オペアンプOP２の入力端子は、一方が
前記精密抵抗器Ｒ２及び電極５１に、他方が精密
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Ｃ１，Ｃ２が形成する回路に発振
器Osより流れる電流Ｉ１，Ｉ２に基づいて、オ
ペアンプOP１，OP２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
Ｋ１を比例係数として、 V1＝K1×（I1＋I2）一方、オペアンプOP２の出力電圧Ｖ２はＫ２
を比例定数として、 V2＝K2×（I1−I2）となる。そこで両オペアンプOP１，OP２の出力
を除算器Dvに入力して除算V2／V1を行ない、そ
の出力を補償増幅器Agによつて補償すると、（Ｉ
１−Ｉ２）／（I1＋I2）に比例した出力電圧V₀を
得ることができる。電流I1，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量
Ｃ１，Ｃ２に対応しているので、結果的に出力電
圧V₀は（C1−C2）／（C1＋C2）に比例している
ことになる。この出力電圧V₀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V₀を４−20mA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，ROM７
２、RAM７３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ROM
７２，RAM７３やデータの入出力を行なう各ポ
ートと相互に接続されている。データの入力を行
なう入力ポートとしてはパルス入力ポート７７、
アナログ入力ポート７８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デイスプレイ７０
やキーボードパネル８３とデータを遺り取りする
ターミナル入出力ポート８４がある。CPU２１
は、予めROM７２に格納されたプログラムに従
つて、データの演算や各ポートを介したデータの
入出力等を実行する。パルス入力ポート７７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はパルス入力ポート７７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つた気筒判別信号Ｄ
あるいは燃料噴射の行なわれる気筒のピストンが
上死点に至つたタイミングTDC等を読み取るこ
とができる。一方、アナログ入力ポート７８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（C1−C2）／（C1＋C2）をこのア
ナログ入力ポート７８を介して入力する。

外部出力ポート８０は、図示しないプリンタ、
モニタテレビ、警告灯あるいはホストコンピユー
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Sn、燃料噴射量信号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ツト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を開弁制御することができ
る。

尚、バルブドライブユニツト１４には、ドレイ
ンバルブ１２を駆動するための２入力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９２の一方の入力がオーバフ
ロースイツチ６２に、他方の入力が手動操作スイ
ツチ９６に各々接続されている。従つて、吐出容
器３内の燃料が増えてオーバフロースイツチ６２
がオンとなるか手動操作スイツチ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による燃料噴射量の計測に
ついて、第４図のフローチヤ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ツ
プ100より処理を開始する。まず、ステツプ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、続くステツプ110では、
燃料噴射量の計測における零点較正のための零点
読取タイミングや燃料噴射排出タイミングの設定
等の処理が次のように行なわれる。

モータ１５が起動されて計測が開始されると、
計測制御回路５は、適当なタイミング（デフオル
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３
１の変位量をCRTデイスプレイ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０〜720゜を横軸としてCRTデイスプレイ７
０上に表示されるので、測定者は、CRTデイス
プレイ７０上に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
度を零点読取タイミングとして、燃料噴射が終了
した後の適当なクランク角度を燃料排出タイミン
グとして、各々キーボードパネル８３を用いて設
定するのである。以上の設定が終了すると、処理
は、燃料噴射量の計測を行なうべくステツプ120
以降に進む。

ステツプ120では、クランク角度が零点読取タ
イミングに至つ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
ポート７７を介して入力される上死点のタイミン
グTDCを基準とし、回転数センサ１８より入力
される回転数信号Ｎ（30゜CA毎に出力される）を
用いて検出することができる。

クランク角度が、ステツプ110で設定された零
点読取タイミングに至つたことが検出されると、
ステツプ120での判断は「YES」となり、処理は
ステツプ130に進み零点の読み取りが行なわれる。
これは、燃料直前におけるダイヤフラム３１の変
位量を燃料噴射量測定用の零点とし、計測系の各
種のドリフトによる測定誤差を除くために行なわ
れる。勿論、上記測定系の各種ドリフトがない場
合には、噴射前はダイヤフラム３１は必ず完全に
元の状態に復帰しているので、零点の読み取り処
理を省略できる。

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

ダイヤフラム３１の変位量はアナログ入力ポー
ト７８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５１，５２との間に形成する容量Ｃ
１，Ｃ２に関して、（C1−C2）／（C1＋C2）に
比例したものである。この容量C1，C2は、電極
５１，５２の面積をＡ、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、ダイヤフラ
ム３１と電極５１，５２との距離の平均値をdo、
噴射燃料量によるダイヤフラム３１の変位量を
Δdとすると、 C1＝ε×Ａ／（do−Δd） …(1) C2＝ε×Ａ／（do＋Δd） …(2) となる。従つて、式(1)、(2)より、 Δd／do＝（C1−C2）／（C1＋C2） …(3) を得る。距離ｄは定数なので、式(3)より伝送部５
５の出力信号はダイヤフラム３１の変位量Δdに
対応していることがわかる。

ステツプ150の判断が「YES」、即ちクランク
角度が燃料排出タイミングに至つたと判断された
時には、処理はステツプ160に進み、燃料噴射τ
の算出、及び燃料噴射τに応じて行なわれる吐出
弁７，８，９，１０の制御量を求める処理が行な
われる。本実施例では、ダイヤフラム３１の変位
量Δdと燃料噴射量τとの間には、第５図に示す
ように、比例関係が存在することが予め実験的に
確かめられているので、τ＝K3×Δd（K3は係数）
として容易に燃料噴射量τを求めることができ
る。また、ステツプ160において算出される吐出
弁７，８，９，１０の制御量とは、吐出弁７，
８，９，１０のうち吐出弁７は開弁時間を可変し
えるが、他の吐出弁８，９，１０の開弁時間は固
定となつていることから燃料噴射室３６に噴射さ
れた量の燃料をそのまま吐出するために開弁すべ
き吐出弁の数及び吐出弁７の開弁時間である。

続くステツプ170では、ステツプ160で求めた制
御量に従い、吐出弁制御出力ポート８１を介して
各吐出弁７，８，９，１０の開弁制御信号が出力
される。この制御信号はバルブドライブユニツト
１４に送られ、その駆動回路８７，８８，８９，
９０によつて吐出弁７，８，９，１０用の駆動信
号とされて各弁へ出力される。この結果、吐出弁
７，８，９，１０は適宜開弁され、燃料噴射室３
６内の燃料は噴射された量だけ正確に吐出され
る。尚、このように燃料の吐出量を正確に制御す
るのは、繰返し行なわれる燃料噴射に対して、燃
料噴射量の計測を精度良く行なうためであつて、
特に吐出弁７，８，９，１０の開弁時間が過剰と
なつた時に燃料噴射室３６内の燃料に気泡を生じ
て測定精度を低下させる現象の発生を防止してい
るのである。また吐出弁７，８，９，１０の開弁
時間が不足であつた時に燃料噴射室３６内の燃料
が過剰に貯留されてダイヤフラム３１の変位が不
良となる現象も防止できる。

ステツプ170に続くステツプ180では、燃料噴射
量の計測を終了すべきか否かの判断が行なわれ
る。計測終了でなければ、処理はステツプ120へ
戻つて、上述したステツプ120ないしステツプ180
の判断・処理を繰返すが計測終了、例えば計測制
御部５のキーボードパネル８３より計測終了のキ
ー操作がなされた時には、計測を終了するとして
「END」へ抜け、本制御ルーチンを終了する。

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の圧力に保つたまま燃料噴射を
行なつて、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０〜100mm³／ストローク）に亘つて、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。これは背圧室３７の圧力を所定圧力に
保持し、ダイヤフラム３１の変位量と燃料噴射量
との対応関係（第５図）を安定させるからであ
る。しかも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、デイーゼルエンジンが
高い回転数で駆動されている場合に対応した状況
でも、応答性よく燃料噴射ポンプVEの燃料噴射
量を測定することができる。この結果、エンジン
ラフネスに関与する燃料噴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
能となつた。

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。

また燃料噴射終了後は、計測制御部５により吐
出弁７，８，９，１０を開弁して、燃料噴射室３
６から吐出容器３内へ、噴射量に応じた量の燃料
を排出する。このことにより燃料噴射室３６内に
気泡が生ずるほど過剰に燃料が排出されたり、あ
るいはダイヤフラム３１の変位が不良となるほど
燃料が過剰に貯留されることがなくなる。気泡が
生じないことにより、燃料噴射の圧力波の反射が
なくなり、反射波に起因する測定誤差がなくな
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つた。従
つて、ダイヤフラム３１が電極５１，５２との間
に形成する容量を定める媒体の誘電率εは常に一
定に保たれており、測定の精度を向上させてい
る。また、誤つて燃料噴射室３６内が過大な圧力
となつても隔壁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つたこと
がなく、測定精度を劣化させることもない。更
に、本実施例ではダイヤフラム３１の変位量を逐
次測定しているので燃料噴射の過程に関するデー
タも得ることができ、燃料噴射ポンプVEの諸特
性を猶一層正確に把握することができる。

上記実施例で、特に、計測制御部５が燃料噴射
量演算手段に該当し、その処理の内、ステツプ
120〜160が燃料噴射量演算手段としての処理に該
当する。計測制御部５およびバルブドライブユニ
ツト１４が燃料排出制御手段に該当し、その処理
の内、ステツプ160，170が燃料排出制御手段とし
ての処理に該当する。吐出容器３が燃料吐出部に
該当し、吐出容器３の内部の空間が吐出室に該当
する。伝送部５５が変位量検出手段に該当する。
定圧力室４５が背圧室圧力保持手段に該当する。

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、列型燃料噴射はもとよりガソリンエンジンに
おける燃料噴射装置の燃料噴射量の測定等産業上
の広い範囲で用いることができ、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において、更に種々なる態様で実
施しえることは勿論である。

発明の効果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奏する。特に背圧室圧力
保持手段により、燃料容積検出部の背圧室の圧力
変化をなくし所定圧力に保持するので、ダイヤフ
ラムの変位量と燃料噴射量との対応関係は変動せ
ず安定化する。従つて、ダイヤフラムの変位量よ
り燃料噴射量を高精度で測定できるという効果を
奏する。

また、燃料噴射室から吐出室への燃料の排出時
には、噴射量に応じた量の燃料を、吐出弁の開弁
により排出する。このことにより燃料噴射室内に
気泡が生ずるほど過剰に燃料が排出されたり、あ
るいはダイヤフラムの変位が不良となるほど燃料
が過剰に燃料噴射室内に貯留されることがなくな
る。気泡が生じないことにより、燃料噴射の圧力
波の反射がなくなり、反射波に起因する測定誤差
がなくなる。従つてこれを燃料噴射ポンプの検
査・測定・調整に供すれば、燃料噴射系の性能を
定量的に正確に把握しえるばかりでなく、燃料噴
射ポンプの性能向上に資することができ、更に調
整時間を短縮して生産性を格段に向上させること
ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての燃料噴射量
測定装置の概略構成図、第２図は同じく実施例に
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ツク図、第
４図は計測制御部５の行なう燃料噴射量計測制御
ルーチンを示すフローチヤート、第５図はダイヤ
フラムの変位量Δdと燃料噴射量τとの関係を示
すグラフ、である。１……燃料容積検出部、３……吐出容器、５…
…計測制御部、７，８，９，１０……吐出弁、１
２……ドレインバルブ、１４……バルブドライブ
ユニツト、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、３９，４３……隔壁、５１，５２……電極、
４５……定圧力室、４７……安全弁、５５……伝
送部、７０……CPTデイスプレイ、７１……
CPU、８３……キーボードパネル、Ag……補償
増幅器、Op１，Op２……オペアンプ、Os……発
振器、VE……燃料噴射ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】１燃料噴射弁の噴射側に接続された燃料噴射室
の壁面の一部をダイヤフラムで構成すると共に、
該ダイヤフラムを前記燃料噴射室側に付勢する所
定圧力に保たれた背圧室を設け、更に該ダイヤフ
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、前記燃料噴射室への燃料噴射が行なわれた時、
前記検出されたダイヤフラムの変位量に基づいて
燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、前記燃料噴射室に接続された吐出弁および該吐
出弁の開弁により前記燃料噴射室から燃料を吐出
させる吐出室を有する燃料吐出部と、前記燃料噴射室への燃料噴射時には前記吐出弁
を閉弁し、前記燃料噴射の終了後、噴射された噴
射量に応じた量の燃料を、前記吐出弁の開弁によ
り前記燃料噴射室より前記吐出室に排出する燃料
排出制御手段と、さらに前記背圧室の圧力を、前記ダイヤフラム
の変位量にかかわらず所定の圧力に保持する背圧
室圧力保持手段と、を備えた燃料噴射量測定装置。