JPS6026164A

JPS6026164A - 燃料噴射ポンプの故障診断装置

Info

Publication number: JPS6026164A
Application number: JP13426383A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Takabayashi; 高林　隆二
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1983-07-25
Filing date: 1983-07-25
Publication date: 1985-02-09
Also published as: JPH0219301B2

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】本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの故障
診断装置に関する。

ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ（以下噴射ポンプ
と略す）は、燃料油を高圧化し、設定された時に必要量
送り出す機能をもっている。この機能を果すため、噴射
ポンプは、主に、回転運動するカムシャフト、往復運動
するタペット、回転・往復運動するプランジャ、吐出油
量を制御する歯車とコントロールラック、そのほか、プ
ランジャシート、スプリング、スプリングシート、ヘア
リング、デリベリバルブなどの部品から構成されている
。これらの構成部品は、摩耗、折損など機械的劣化が経
時過程で起きる０部品が劣化した場合、エンジンの燃料
系不調となシ、エンジンの始動性悪化、ノッキング、出
力不足、出力不安定、最大回転速度が得られないかまた
は高過ぎ、アイドリング回転速度が不安定、排気色の異
常などの現象が現われる。

複数の気筒歇を持つエンジンの場合、その気筒数分のタ
ペット、プランジャ、スプリングなどの部品があり、あ
る気筒のみ機械的な劣化が起きてもエンジン全体として
、はぼ正常な作動（運動）をすることがある。

エンジン全体の機能低下（定格出力が得られない状態）
の場合、どこの系統に起因しているか、また、その系統
の中のどの部分に起因しているのか、そしてその部分の
どの部品がどの程度機能低下の要因として影響している
のかを調べる必要があった。

従来、この噴射ポンプの機能検査は、サービス員の経験
により、ディーゼルエンジンの始動性、出力程度、アイ
ドリンクの調子、ディーゼルノック音、などから判定す
ることによシ行っている。

しかし、この経験による判定によれば、各判断要素に噴
射ポンプ以外からの不調現象が含まれるため、噴射ポン
プ正味の判定が困難であり、また、サービス員の経験に
より、主観が含まれてしまい誤差を生じ、さらに、複数
の気前数（４気筒、６気筒など）の場合、噴射ポンプの
ポンプ部分が複数あり、そのうち、どのポンプが機能低
下しているか見極わめるのに困難であるなど、噴射ポン
プの何番目に相当するポンプがどの程度機能低下してい
るかが定量的に判断できないという欠点がある。また、
機能低下程度を正確に知るには、エンジン本体よシ一時
噴射ポンプを取りはずし、ペンチテスト装置で調査しな
ければならないため、検査に長い時間を要するという欠
点もあった。

本発明は、上記の点に鑑み、噴射ポンプの機能低下程度
を定量的に簡便に判断できる装置を提供することを目的
とする。

この目的を達成するため、本発明の装置は、噴射ポンプ
のケースに加速度ｉ（を接着固定して振動を電気信号と
して検出し、該電気信号から各構成部品により発生する
振動に対応した個別電気信号と、噴射ポンプの経時変化
による影響を受けない基準電気信号とをそれぞれＰ波器
により抽出し、これらの電気信号からそれぞれ代表電圧
値を決定して前記各個別電気信号の代表電圧値と前記基
準電気信号の代表電気値との比を演算装置によ請求め、
その比を表示装置に表示するようにしたものである。

以下本発明の詳細を図面に示す実施例により説明する。

第１図において、１は噴射ポンプ、２は故障診断装置で
あり、該装置２は、噴射ポンプ構成部品の機械的劣化程
度を定量評価することによ・す、故障を診断するもので
ある。すなわち、噴射ポンプ作動中は、カムシャフトが
回転し、タペットおよびプランジャが往復運動しており
、それらの部品はたたきあったシ、摺動してその時の作
動に伴う波動（音、振動など）が発生し、噴射ポンプ内
部部品の機械的劣化が起こるとその波動は変化する。そ
こで本発明はその波動の変化の度合を検出することによ
って劣化の度合を表示し、また、波動の周波数は各部品
によって異なっているだめ、各部品対応の周波数の波動
を原波器によって検出し、各部品毎の劣化の度合が評価
できるようにしたものである。

該故障診断装置２は、噴射ポンプ１のケースに瞬間接着
剤等にょシ接着固定される加速度計３と、該加速度計３
と信号線４を介して接続される本体部５とからなる。加
速度計３は噴射ポンプ１の作動中の振動を電気信号に変
換するものであり、せん新形式の加速度計で、周波数範
囲が数Ｈｚから２０　Ｋ　Ｉｌｚで、感度が２０〜４０
　ｍＶ　／Ｇ　（２，０〜４゜０　ｍＶ　／’ｍ５２）
で、直線性を有するものを使用した。

本体部５において、６は加速度計３の検出電圧信号が微
小電圧であるために、後述の信号処理部で処理するに好
適なレベルにまで増幅する増幅器であシ、利得が約２０
〜４０　ｄＢのものを用いた。

７ａ〜７ｄは増幅器６の出力信号から部品対応の特定範
囲の周波数の信号を抽出するｐ波器であり、７Ｌは全信
号の中から噴射ポンプ内部部品が機械的劣化を起こして
も、正常時と変わらない周波数帯域の信号（この信号は
、噴射ポンプの固有振動成分の影響を受けず、噴射ポン
プ作動の経時過程で信号の電位変化量がほとんど変化し
ない特性を示す信号であり、この信号を以下基準電気信
号Ａと称す）を抽出する帯域通過ν波器である。

前記各Ｐ波器７ａ〜７ｄによって抽出される信号は下記
の表に示すような部品から発生する振動に対応した信号
である。

上記の表に記載された各信号Ｂ−Ｅについて以下に説明
する。

信号Ｂは、カムシャフトのカム部とタペットのローラ部
との間隙によるたたきあう現象等にょシ発生するもので
、ガタッキ、圧こん、摩耗、焼付により振動が大となり
、その信号の抽出にある設定周波数以上の信号を通過さ
せる高域通過ろ波器を使用する。。

信号Ｃは、カムシャフトのベアリング部の公転、自転に
伴なう信号により発生し、機械的劣化、摩耗、電食、焼
付、フレーキング、割れ、圧こんなどの劣化現象により
振動が増大し、その信号抽出には、外輪、転動体、内輪
ともにある設定周波数以下の信号を通過させる低域通過
Ｐ波器を使用する。

また、信号りについて述べると、タペットとプランジャ
シートとプランジャは、押しスプリングによって一方向
に押されており、プランジャシートに機械的劣化、圧こ
ん、割れ、タペットに同じく圧こん、割れ、プランジャ
に摩耗、圧こん、割れなどの現象が発生し、押しスプリ
ングの自由長が変化する。また、押しスプリング自体も
、へたり、折れなど塑性変形を起こす。タペットとプラ
ンジャシートとプランジャは、押しスプリングによって
押されておシ、噴射ポンプが作動することにより、各部
品がたたきあい、スプリングの自由長の変化、圧こん、
割れなどの劣化現象によってその振動が増大し、その信
号抽出には、ある設定周波数帯域を通過させる帯域戸波
器７Ｃを使用する。

デリベリバルブにより発生する信号Ｅは、ピストン部の
損傷、焼付き、押しスプリングの自由長変化などの劣化
現象により増大し、この信号抽出には帯域通過泥波器３
ｄを使用する。

デリベリバルブとタペット、プランジャシート、プラン
ジャの振動検出に用いるＰ波器は、帯域Ｐ波器であって
同形式であるが、お互いの質量、寸法（大きさ）が異な
るため、固有振動数が異なるので、両者の判別は周波数
帯域を変えることにより可能である。

８は第２図ないし第５図に示すような戸波器７ａ〜７Ｌ
の出力信号からそれぞれ第６図ないし第８図に示すよう
ななだらかな整流信号包絡信号を得る信号整形器であり
、どのＰ波器の出力を整形するかは、制御装置１１によ
って選択される。またこの入力回路には、前記増幅器６
の出力信号を直接入力させる回路１５を有する。この回
路１５は、後述のような表示器等によって波形観測を行
う場合に原信号を通すためのものである。

９は信号整形器８の出力信号である電圧のピーク電圧を
ディジタル値に変換する信号変換器である。

１０は該ディジタル化されたピーク電圧のサンプリング
により代表値を決定し、前記基準電気信号の代表値と、
前記個別電気信号の代表値との比をめる演算装置である
。１２は演算装置１０による演算結果を記録させる磁気
媒体や紙テープなどの再生可能な記録装置である。１３
は演算結果を数値で表示したり記録紙に表記したりする
機能を有し、必要な場合は機能限度をランプで表示した
り警報音を発生させたりする機能を有するものである。

１４は該故障診断装置の電源として設けられる電池であ
る。

次にこの装置の動作を、信号名称Ｂで示したカムシャフ
ト、タペットの振動を検出する場合について説明する。

カムシャフトとタペットのたたき合う衝撃振動は、正常
作動の場合、加速度計３および増幅器６から得られる電
気信号は第２図のようになり、カムシャフトとタペット
がたたきあう衝撃振動が一次減衰の形で現われる。一方
、ガタッキ、圧こん、摩耗などの劣化現象が起きると、
第３図のようなランダム波形となる。

噴射ポンプの経時変化の影響を受けない基準電気信号Ａ
は第４図のような波形となる。

前記信号Ｂ、ＡはそれぞれＰ波器７ａ、７４で抽出され
信号整形器８に入力される。信号整形器８は、各ろ波器
７ａ、７ｂ・・・７ＪＬの順で各戸波器の出力信号をな
だらかにすると共に、整流して第５図ないし第７図に示
すような信号を得る。

信号変換器９は、第５図に示したピーク電圧＆。

Ｂ２・・・１３ｓ　（または第６図に示したピーク電圧
Ｂ４　、　Ｂ２’・・・Ｂ、／）　と、第７図に示した
ピーク電圧ＡＩ　、ん・・・Ａｎとをディジタル値に変
換して演算装置１０に入力する。制御装置１１は、信号
整形器８、信号変換器９および演算装置１０の動作や信
号授受が同期して各信号ごとに行えるように制御する。

演算装置は、次のようなピーク電圧値の処理を行う０１、信号変換器９でη個のピーク電圧のサンプルを一時
格納する。

２、格納されたピーク電圧から電圧−サンプル数の頻度
分布をめる。第８図ないし第１０図にそれぞれ第５図な
いし第７図のピーク電圧の頻度分布の例を示す。

３、頻度分布の中からＡ、Ｂ信号の代表電圧をめる０代表電圧は、頻度盆布の最大サンプル数の電圧を代表電
圧Ａｆ、Ｂｆｆとする。また、頻度分布の最大電圧を１
００％とした場合、９５チに相当する電圧を代表電圧Ａ
ＪＬ、　ＢＪ　とする。ＢＰ　は電圧の実効値成分、Ｂ
Ｊは電圧のピーク値成分であシ、例えば＋１．４１４か
ら−１，４１４の間で正弦波状に変化する電圧の場合は
、Ｂ、９は１．０ｖＸＢＪＬは１．４１４Ｘ０．９５Ｖ
とナル。

４、代表電圧から次の演算をおこなう。

ｆただし、Ｃは、電圧信号の中から無効信号（ノイズ）の
影響を少なくするための比例係数を示す。

５、あらかじめめておいだ、Ｒｐ、　Ｒ１’　と機械的
劣化との相関線図（第１１図）より診断を実施したＢ信
号の劣化程度をめる。

そして、機械的劣化内容により、電圧比率のＲｇまたは
ＲＪ　を区別する。

ガタッキ、圧こん、摩耗、へたり、折れの場合は、電圧
比率Ｒｔによシ判断を行い、焼付、損傷の場合は、電圧
比率ＲＡ、によシ判断を行う。

このように、ＢＪ、１３１　をめてＲｙ、　ＲＬ　の判
断を行うのは次の理由による。

噴射ポンプが作動中に発生する振動電圧で、故障の徴候
が現われはじめると故障の内容によってＢｆが変化（増
加）したり、ＢＪのみが変化したり両者共に変　たりす
る。

通常の経時過程における性能低下（すなわち、前記ガク
ツキ、圧こん等による噴射ポンプ劣化）は、Ｂ２が先に
増加する０また、噴射ポンプ内部々品の一部に異常（前記焼付等の
突発性の徴候）が発生した場合は、ＢＪが急増加する。

したがって、Ｂｐ、ＢＪ　の両者をめて限界電圧比率Ｒ
ｙＳ、ＥｕＳに至っているかいないかを調べるのである
。

６、診断を実施したＢ信号の定量的な劣化程度の結果を
信号として表示装置］２に出力する。また、機械的劣化
がすすみ、機能を失う手前の限度電圧比率ＲＪＳ、　Ｒ
’Ｓに診断を実施した結果が該当した場合も表示装置に
信号を出力する。

同様な方法で、前記衣のＣ，Ｄ、Ｅ信号についても行い
、定量的な劣化と、機能限度の評価をおこない、故障診
断を行う。

演算装置１０の出力を表示装置１２が受けて、診断結果
を数値で表示したり記録紙に表記し、機能限度の場合、
ランプ点灯、警報音発φなどの表示を行う。

また、演算装置１０による演算結果は、磁気媒体、紙テ
ープ女ど再現可能な記憶機能を持っている記録装置１３
に格納される。

次に、多気筒数のエンジンの場合、その数だけ噴射ポン
プのポンプ部があるが、どのポンプ部かを見極めるのは
、加速度計を取付ける位置によって判断できる。すなわ
ち、診断するポンプ部に最も近位置に加速度計を取付け
ることによシ、振動の伝達関数、機械インピーダンスが
異なるため判断できる。

以上述べたように、本発明によれば、噴射ポンプの各部
の劣化程度を前記電圧比として定量的に知ることができ
、経験のないものであっても、故障を容易にかつ短時間
に判断することができる。

また、噴射ポンプのポンプ部分が複数ある場合、加速度
計を複数設けることによシ、どのポンプが故障している
かを容易に判断することができる。

また、本発明の故障診断装置を常時使用する（車両系で
あれば車載する）ようにすれば、故障の予防保全に役立
ち、かつ損失を極少にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による故障診断装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図ないし第７図は該実施例の信号処理過
程における波形の一例を示す波形図、第８図ないし第１
１図は該実施例の演算装置の信号処理内容を説明する図
である。１・・・噴射ポンプ、３・・・加速度計、７ａ〜７Ｉ−
・・・ろ波器、１０・・・演算装置、１２・・・表示装
置。特許出願人　日立建機株式会社代理人　弁理士　秋　本　正　実代理人　弁理士　若　１）勝　− 第２図第５１（Ｓｅｃ）゛す“ンフ）しく欠第１０図第１１図ろ１ｔ−π皮

Claims

【特許請求の範囲】

ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの機能を検査する
ことにより故障を診断する装置において、燃料噴射ポン
プのケースに接着固定されて振動を検出する嗜速度計と
、該加速度側から得られる電気信号から燃料噴射ポンプ
の各部構成部品により゛発生する振動に対応した個別電
気信号をそれぞれ抽出する複数個のＦ波器と、前記電気
信号から燃料噴射ポンプの経時変化による影響を受けな
い基準電気信号を抽出するろ波器と、これらの各Ｐ波器
の出力信号をサンプリングしてそれぞれ代表電圧値を決
定すると共に、前記個別電気信号の代表電圧値と前記基
準電気信号９代表電圧値との比をめる演算装置と、その
演算結果を表示する表示装置とからなることを特徴とす
る燃料噴射ポンプの故障診断装置。