JPS6117286B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の燃焼室のような複雑な形
状の容器の内容積を測定するのに適した容積測定
装置に関する。

従来、内燃機関の燃焼室の容積を測定するに
は、シリンダヘツドをシリンダブロツクから取り
外し、シリンダヘツドの凹部に液体をビユレツト
でその使用量を測定しつつ一杯になるまで満た
し、液体使用量によつて数値を求めていた。

しかしながら、このような手法では測定に長時
間を要し、また精度としても不十分である。その
上、シリンダヘツドをシリンダブロツクから外さ
ねばならないという欠点もある。さらに、最近の
ようにピストン頂部の形状が複雑な場合にあつて
は、液体の使用量のみでは容積は得られず、実測
が不可能であつた。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、測
定に時間を要さずかつ精度としても十分な複雑な
形状の容器の容積を測定するための装置を提供す
ることにある。また本発明の他の目的はシリンダ
ヘツドをシリンダブロツクから外すことなく内燃
機関燃焼室の容積を測定することが可能な容積測
定装置を提供することにある。

この目的を達するために、本発明においては容
積体の音響に対する共鳴現象に注目した。すなわ
ち音響理論によれば容積と共鳴時の音響周波数は
一定の関係にあることがわかつている。この原理
を利用すべく、本発明においては可変周波数の音
響振動を測定すべき容器内に伝えてこの場合の共
鳴周波数を測定し、かつ感温素子により共振周波
数を温度補正することによつて容器の容積を測定
せんとしている。

以下添付図面によつて本発明の一実施例を説明
する。

第１図において、１０は通常のレシプロ内燃機
関で、１２はそのシリンダヘツド、１４はシリン
ダブロツクである。シリンダブロツク１４内には
〓〓〓〓
ピストン１６が収容され、ピストン１６の頂部１
７とシリンダヘツド凹部１３間には、燃焼室１８
が形成される。本発明は、この燃焼室１８の容積
を精度高く、しかもシリンダヘツド１２をシリン
ダブロツクから外すことなく測定せんとするもの
である。

２０は本発明に係る容積測定装置の構成要素で
あるＴ字状の管であつて、夫々開放された三つの
端部２２，２４および２６を有している。この管
２０は、外部雑音の影響を除くためアルミニウム
等の金属で作ると好ましい。上記第一の端部２２
に向つてスピーカ等の電気−音響変換器２８が設
けられ、これは配線コード２９を介して周波数可
変の発振器３０に接続される。第１の端部に対向
した第２端部２４の近くにおける管２０内にはこ
の管２０中の音響信号レベルを検知するマイクロ
フオン等の音響−電気変換器３２が配置される。
第２の端部２４内にはグラスウール等の吸音材２
５が充填され、これによつてマイクロフオン３２
への反射波の影響を除く。マイクロフオン３２は
コード３３を介して騒音計等の音響レベル計測器
３４に接続される。管２０の第三の端部２６は、
例えば点火プラグ取付孔等の、燃焼室壁に形成さ
れる既存の孔３６を介して燃焼室１８に連通され
る。

Ｔ字管２０の管部２７で第３の端部２６付近に
は、熱電対、サーミスタ等の温度検出用感温素子
３８が、その先端を管部２７の中心におくべく固
定されており、この感温素子３８はコード３９を
介して温度計４０に接続される。

以上の構成においてＴ字状管２０および燃焼室
１８は一種の音響振動体を構成すると考えられ共
鳴周波数fbと燃焼室１８の容積Ｖとの間には基本
的に の関係があることが知られている。ここでｃは定
数である。それ故、第２図に示すごとく、発振器
３０からの各周波数の電気信号に基づく各周波数
の音波をスピーカ２８から発生させて、この際の
音圧レベルをマイクロフオン３２より騒音計３４
でとり出して、共鳴時即ち音圧レベルの最少とな
る周波数fbを測定すれば(1)式から容積ｖが得られ
ることになる。なお、この式中の定数ｃは、容積
の知れた容器に本発明の装置を結合して上記と同
様の測定作業を行えば、その際の共鳴周波数から
逆算し得ることはいうまでもない。

ここで、(1)式をより詳細に解析すると、共鳴現
象は容器の容積ｖの他、管部２７の長さＬと断面
積Ｓと音速Ｖ_Sによつても影響を受け、共鳴周波
数fbは次式のような関係式で示される。

しかし、音速Ｖ_Sは温度によつて変化するた
め、共鳴周波数fbも温度の影響を受け、第３図に
示すように管内温度に依存して変化する。従つ
て、共鳴周波数を測定後、基準温度、例えば20℃
に換算した値で周波数を表す必要がある。実験に
よれば一様な温度中で20℃に換算するには、Fb
＝fb×｛１−（ｔ−20）×1.7×10^-3｝
……(3)を用いれば良い。ここで、ｔは温度、Fb
は換算補正後の共鳴周波数である。

ところで、内燃機関１０の燃焼室１８の容積を
測定する場合、機関１０停止後できるだけ速やか
に測定したいという要求がある。この場合、燃焼
室１８とＴ字管２０との間に温度差が生じ、感温
素子３８を管部２７のどの部分に位置させるかが
問題となる。

第４図に示すように管部２７の３ケ所に取り付
けた感温素子３８によつて検出した温度を用い、
(3)式によつて20℃に換算した時の共鳴周波数の機
関停止後の経過時間による変化を第５図に示す。
この第５図からわかるように機関停止直後は各感
温素子についてすべて高めの周波数となるが、時
間が経過するにしたがい、徐々に安定していく。
この実験では、管部２７の長さＬの燃焼室１８側
から（1/3）Ｌの位置に取り付けられた感温素子
が曲線ａで示すように最も早く一定値になつた。
各々（1/2）Ｌ，（1/4）Ｌの位置に取り付けられ
感温素子によるものでは、それぞれ第５図の曲線
ａ，ｂに示すように安定になるまで長時間を要す
る。本発明者等は各種内燃焼機関について実験を
行つたが、結果は同様であつた。従つて、感温素
子３８は燃焼室１８側からみて管部２７の長さＬ
の1/3の位置に取り付けることが適当である。

上述のごとく感温素子３８の位置を定め、その
出力をコード３９を用いて温度計４０に伝え、発
〓〓〓〓
振器３０からの周波数fbに(3)式の換算を行えば、
機関停止後比較的短時間で精度のよい容積測定が
行える。

以上の説明のように本発明によれば、音響の共
鳴現象を利用して複雑な形状の容積を外部温度が
変化した場合あるいは燃焼室とＴ字管の間に温度
差がある場合にも極めてよい精度で測定できる。
実験によれば50c.c.程度の容積を温度の影響も含め
±0.2c.c.の精度で測定できた。

特に本発明の装置を内燃機関の燃焼室の容積測
定に応用した場合にはシリンダヘツド１０をシリ
ンダブロツク１２から解体する必要は全くなく測
定作業が著しく簡便化される。

なお、本発明は、燃焼室の容積の測定の他、複
雑な形状を有するその他の容器の容積測定にも等
しく等用できることはいうまでもない。

また、発振機の周波数と温度計の温度を示す信
号とを電気回路により自動演算させて温度補正を
行わせるようにすればさらに簡便な測定を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す模式構成図、
第２図は周波数と音圧レベルの関係を示すグラ
フ、第３図は温度と共鳴周波数の関係を示すグラ
フ、第４図は感温素子の取付位置を示す断面図、
第５図は経過時間と共鳴周波数の関係を示すグラ
フである。 ２０……管、２２，２４，２６……端部、２８
……電気−音響変換器、３０……発振器、３２…
…音響−電気変換器、３４……音響レベル計測
器、３８……感温素子、４０……温度計。 〓〓〓〓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第一、第二および第三の三つの開放端部を有
   するほぼＴ字状の管を備え、その第一の端部に、
   周波数可変の発振器に接続される電気−音響変換
   器を対面させて設け、上記第一の端部と対向する
   上記第二の端部に近接して音響レベル計測器に接
   続される音響−電気変換器を配置し、上記第三の
   端部は容積を測定すべき容器に連通せしめ、かつ
   上記第三の端部近傍に、温度計に接続され上記管
   内の温度を検出する感温素子を設けたことを特徴
   とする容積測定装置。