JPS63122920A - 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】 λ肌し■ｊ ［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！）１１を測定しえる燃料
噴射量測定装置に関する。

［従来の技術］ 燃料の供給を燃お１噴射によって行なう場合、例えばデ
ィーゼルエンジンや電子制御燃料噴射制御を行なうガソ
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、代表的なものとして、ピストン
の変位量に基づいて測定するピストン式、一定容積の容
器の圧力変化に基づいて測定する圧力式、あるいは一定
時間内の燃料噴射量に基づいて測定する蓄積式のものな
どが知られていた。

しかし、こうした燃料噴射ｍ測定装置は、高精度、高応
答性及び広測定範囲の個々については一長一短あるもの
の、三者を共に満足するものではなかった。こうした問
題は、その他の種々の燃料噴射ｍ測定装置にあっても大
同小異であった。

そこで、これらの問題を解決するものとして、燃料噴射
装置の噴射側に接続された燃料噴射室と所定の圧力に保
たれた背圧室とをダイヤフラムを介して接続し、前記ダ
イヤフラムの変位量を検出して燃料噴射量を測定する燃
料噴射量測定装置（特願昭６０−２８１４２６号公報）
が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のこうした燃料噴射量測定装置では
、回転速度に応じて噴射進角を調整する燃料噴射装置に
よる燃料噴射量を測定すると、燃料噴射後の圧力波等の
影響によりダイヤフラムの変位にオーバシュートや７ン
ダシユートを生じる不安定領域が、噴射進角の変化によ
り移動する。

従って、ダイヤフラムの変位量を検出するタイミングを
回転速度と無関係に一定とすると、回転速度の増減での
噴射進角の変化による上記不安定領域が移動し、上記不
安定領域においてダイヤフラムの変位量を検出してしま
い、正確な測定を行なえないという問題があった。また
、ダイヤフラムの変位量を検出するタイミングを、測定
者が回転速度に応じて選択・設定することは、極めて煩
雑な操作であり、また、熟練を必要とした。更に、回転
速度を急速に変化させながら噴射量を測定しようとする
と、時間の経過と共に検出タイミングを変更する操作を
行なわなければならず、該操作が時間的に困難なため、
正確な測定を行なうことができないという問題があった
。

そこで、本発明は上記問題点を解決し、回転速度に応じ
てダイヤフラム変位量の検出タイミングを求め、最適な
検出タイミングでダイヤフラム変位量を検出して燃料噴
射量を測定す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。

及更夏璽感 ［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、 内燃機関の回転速度に応じて燃料噴射の回転角位置を調
整する燃料噴射装置Ｍ１に対する燃料噴射ｍ測定装置で
あって、上記燃料噴射装置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
、上記両室の境界壁を構成するダイヤフラムＭ４と、該
ダイヤプラムＭ４の変位量を検出して燃料噴射量を演算
する燃料噴射量演算手段Ｍ５と、を備えた燃料噴射量測
定装置において、 前記内燃機関又は仮想の内燃機関の回転基準位置及び回
転速度を検出する回転検出手段Ｍ６を有し、 前記燃料噴射量演算手段Ｍ５が前記燃料噴射装置Ｍ１で
用いられる回転速度と噴射の回転角位置との関係に基づ
き、前記回転速度に応じて噴射の回転角位置を求め、更
に該回転角位置と所定関係にある角度を求め、前記回転
検出手段Ｍ６により検出された前記回転基準位置から前
記所定関係にある角度回転後に、前記ダイヤフラムＭ４
の変位量を検出する検出時期制御部Ｍ７を備えた、こと
を特徴とする燃料噴射量測定装置の構成がそれである。

ここで、上記仮想の内燃機関とは、例えば、電動モータ
、あるいは所定周期の信号を発生するものをいう。

［作用］ 上記構成を有する本発明の燃料噴射量測定装置は、回転
検出手段Ｍ６が内燃機関又は仮想の内燃機関の回転基準
位置及び回転速度を検出し、燃料噴射量演算手段Ｍ５の
検出時期制御部Ｍ７が燃料噴射装置Ｍ１で用いられる回
転速度と噴射の回転角位置との関係に基づき、前記回転
速度に応じて噴射の回転角位置を求め、更に該回転角位
置と所定関係にある角度を求め、前記回転検出手段Ｍ６
により検出された前記回転基準位置から前記所定関係に
ある角度回転後に、ダイヤフラムＭ４を介して所定の圧
力に保たれた背圧室Ｍ３の背圧を受けた燃料噴射室２に
噴射された燃料によるダイヤフラムＭ４の変位量を検出
し、燃料噴射量演算手段Ｍ５が該検出結果から燃料噴射
量を演算する。

従って、燃料噴射装置Ｍ１による燃料噴射終了後の圧力
波等により、ダイヤフラムＭ４が不安定な変位をする領
域でダイヤフラムＭ４の変位量を検出することがなく、
正確な燃料噴射量を測定することができる。

［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、噴射された燃料が吐出される燃料吐出
部３、燃料噴射量の測定制御を行なう計測制御部５、及
び燃料吐出部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ット１４
を中心に構成されている。実施例において燃料噴射」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、各々回転速度センサ１
８．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、オーバフローした燃
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３
７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３
６．背圧室３７を伝播通路３４．３５から各々隔ててい
る。伝播通路３４．３５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
れたポート４ｏ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１０〜６０　ｋｇ／　ｃｍ２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４１には作動圧１０
０　ｋＭ　ｃｍ２の安全弁４７が備えられている。

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ｈは、
高い絶縁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５
１．５２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、
後述する燃料量の測定が終了すると排出ポート３８より
吐出パイプ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５７に排出される。この一定差圧は
定圧力配管４５と吐出容器５７とを接続する接続配管５
８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。この吐出弁７，８，９．１０
は各々開口面積が異なる。吐出された燃料は吐出容器５
７の底部に貯溜されるが、貯溜量が所定量以上となると
、オーバフロースイッチ６２が作動してこれを検出し、
バルブドライブユニット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５７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、−旦燃料噴射室３６の容積を変化させ、その
後、燃料吐出部３の吐出弁７．８，９．１０を開くこと
により、吐出容器５７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の容
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
ニット１４によって行なわれる。

計測制御部５は、既述し′た回転速度センサ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、ドライブユニット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ディスプレイ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ュータ等に測定結
果等を出力する。そこで次に、計測制御部５及びバルブ
ドライブユニット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Ｄｖ１補償増幅器Ａｇ、■／■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から構成されている。

発振器Ｑｓ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５１．５２の間にはそ
の離間距＠ｄに応じた容量が存在するので、これを第４
図では可変容量コンデンサＣＩ　、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ＣＩ　、Ｃ２
が形成する回路に発振器ＯＳより流れる電流１１．１２
に基づいて、オペアンプＯＰＩ　、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　＝ＫＩ　Ｘ　（ＩＩ　＋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−Ｉ２　） 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ＡＱによって補償すると、（Ｉｔ　
−Ｉ２　）／　（１１＋Ｉ２　）に比例した出力電圧Ｖ
ｏを得ることができる。電流１１．Ｉ２は、各々ダイヤ
フラム３１がＮ極５１，５２との間に形成する容量ＣＩ
　、Ｃ２に対応しているので、結果的に出力ｉ圧Ｖｏ　
は（ＣＩ　−０２）／（ＣＩ　＋０２　）に比例してい
ることになる。この出力電圧ＶＯ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４−４−２Ｏ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．タイミング演算器７４．瞬時値演算器７５を中
心に論理演算回路として構成されている。ＣＰｔＪ７１
は、バス７６によりＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３ヤデータの
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ディスプレイ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８
４がある。ＣＰＵ７１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。パルス入力ポードア７に
は、既述した回転速度センサ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、ＣＰＵ
７１はパルス入力ポードア７を介して、燃料噴射ポンプ
ＶＥの回転速度Ｎやと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演算器
等を読み取ることができる。

ＲＡＭ７３には、予め燃料噴射ポンプＶＥの第５図に示
す回転速度Ｎと回転速度Ｎに応じて変わる燃料噴射の回
転角位置、即ち噴射進角θとの関係を表わすグラフが書
き込まれている。この関係はある回転速度Ｎａがより大
きいある回転速度Ｎｂとなると、噴射進角θａもより大
きい噴射進角θｂとなるというものである。更に、第６
図はクランク角度とダイヤフラム変位量との関係を示す
グラフであるが、この第６図に示すように、燃料噴射開
始直前にダイヤフラム３１の変位量の零点を読取るタイ
ミングを決める時間幅ｔｂ、Ｉ／Ｖ変換器８５から送出
されるダイヤフラム３１の変位量に対応した電圧信号の
不安定領域の時間幅ｔｆ、該電圧信号をＡ／Ｄ変換する
のに要する時間ｔｅ、燃料を噴射している期間に対応し
たクランク角度幅θＣが各々予め実測されて、予めＲＡ
Ｍ７３の所定番地に書き込まれている。尚、上記クラン
ク角度幅θＣは実際には一定ではないがその変化幅は噴
射進角の変化量に対して小さいので一定値として設定し
ても問題はない。また、実際のディーゼルエンジンでは
上死点ＴＤＣ前に燃料噴射が開始されるが、測定上にお
いては上死点ＴＤＣ後に燃料噴射を行ない、燃料噴射量
を測定してもよいので、本実施例では上死点ＴＤＣを回
転基準位置として各制御を行なっている。

また、タイミング演算器７４には、上死点ＴＤＣから零
点読取タイミングまでの時間幅ｔｏ、上死点ＴＤＣから
噴射後読取タイミングまでの時間幅ｔｍ、上死点ＴＤＣ
から燃料吐出タイミングまでの時間幅ｔｄに各々対応し
た零点読取りランク角度θＯ１噴射後読取りランク角度
θｍ、燃料吐出クランク角度θｄを算出する下記算出式
が格納されている。

θＯ＝θ−ｔｄ　・ω　　　　　　・・・（１）θｍ＝
θ＋θｃ　＋ｔｆ　φω　　　・・・〈２）θｄ＝θｍ
＋ｔｅ−ω　　　　　・・・（３）ここでωは後）ホす
る瞬時値演算器７５で算出される燃料噴射ポンプＶＥの
回転角速度である。

このように零点読取りランク角度θ０は燃料噴射が行な
われる直前の角度であり、吐出弁７，８゜９．１０から
燃料が吐出された後の燃料噴射室３６内の圧力波が十分
に減衰した角度でもある。また、噴射後読取りランク角
度θｍは燃料噴射により生じた圧力波が十分に減衰した
角度となっている。更に、燃料吐出クランク角度θｄは
後述するダイヤフラム３１の変位量測定完了直後の角度
となっている。従って、吐出弁７，８，９．１０による
燃料吐出が次回の噴射開始までに余裕をもって行なえる
。

更に、瞬時値演算器７５は回転速度センサ１８により検
出された燃１１噴射ポンプＶＥの回転速度Ｎに応じたパ
ルス信号に基づいて回転角速度ωを検出する。

一方、アナログ入力ポードア８は、伝送部５５より送ら
れる４−４−２Ｏ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（ＣＩ　−０２）／　（
ＣＩ　＋０２　）をこのアナログ入力ポードア８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、Ｗ告灯あるいはホストコンピュータ等に
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、吐出弁制御出力ポート８１は、バルブドラ
イブユニット１４内の４つの駆動回路８７．８Ｂ、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による燃料噴射量の計測について、
第７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１００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を行なう。

続くステップ１１０では、吐出弁７，８，９゜１０の開
弁時間Ｔと吐出燃料量Ｑｏｕｔとを関係づける比例定数
Ａ、伝送部５５の出力電圧である容積信号Ｖと燃料噴射
室３６内の燃料量とを関係づける比例定数ｋ、燃料噴射
前の零点における容積信号ＶＯの許容範囲を示す下限定
数ｖ＋　、ｖｈ（Ｖｔ　＜Ｖｈ　）及び燃料噴射室３６
内に噴射された燃料噴射量が吐出すべき量以上であるか
否かを判定する基準量ＱＳ等をキーボードパネル８３を
用いて設定する。

ステップ１１５では、燃料の噴射回数を示す変数ｎを零
に戻す作業をする。これは、処理がステップ１００の初
期設定から実行される場合及び燃料噴射室３６内の燃料
を吐出後に計測を継続して実行する場合には、必ず実行
されなければならない。次に、ステップ１２０では、モ
ータ１５が起動されて計測が開始されると、回転速度セ
ンサ１８により検出された回転速度Ｎに応じた噴射進角
θを、ＲＡＭ７３に記憶された第５図の回転速度Ｎと噴
射進角θとの関係を示すグラフから読み取る。続いて、
ステップ１２５では、上記回転速度Ｎから瞬時値演算器
７５により回転角速度ωを算出及び該回転角速度ωと読
み取った噴射進角θとに応じてタイミング演算器７４に
格納された上記（１）、（２＞、＜３＞式により零点読
取りランク角度θＯ１噴射後読取りランク角度θｍ、燃
料吐出クランク角度θｄを算出する処理が行なわれ、次
回の上死点ＴＤＣ送出時にＣＰＵ７１のレジスタに格納
される。

続くステップ１３０では、現時点のクランク角度θ×が
、上記零点読取りランク角度θＯとなったか否かが判定
され、クランク角度θＸが零点読取りランク角度θＯと
なるとステップ１３５へ進む。この現時点のクランク角
度θＸはＴＤＣセンサ２０による上死点ＴＤＣ信号送出
時からの回転速度センサ１８によるパルス数を計数して
求めている。

このステップ１３５では、零点読取りランク角度θＯに
おいて零点の容積信号ＶＯの読み取りが行なわれる。こ
れは、燃料噴射直前におけるダイヤフラム３１の変位量
を燃料噴射測定用の零点とし、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。この零点にお
ける容積信号Ｖｏの読み取りを終えると、処理はステッ
プ１４０に進む。ステップ１４０では、容積信号Ｖと燃
料噴射室３６内の燃料量とを関係づける比例定数ｋを用
いて、零点の容積信号ＶＯに基づく燃料噴射室３６内の
燃料量ＦＯ（−ｋｘｙｏ）を算出する。ここで、ダイヤ
フラム３１の変位量が容積信号Ｖに基づいて算出され、
この容積信号Ｖと燃料噴射室３６内の燃料量Ｆとが比例
関係にあることについて説明する。

ダイヤフラム３１の変位量はアナログ入力ポードア８を
介して読みこまれるが、伝送部５５より入力される信号
は、記述したように、ダイヤフラム３１が電極５１．５
２との間に形成する容量Ｃ１、Ｃ２に関して、（ＣＩ　
−Ｃ２）／　（ＣＩ　＋０２）に比例したものである。

この容積ＣＩ　、　Ｃ２は、電極５１．５２の面積をＡ
１ダイヤフラム室３３内の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、 ＣＩ　＝εｘＡ／　（ｄｏ−Δｄ）　　　・・・（４）
Ｃ２＝εｘＡ／　（ｄｏ十Δｄ）　　　・・・（５）と
なる。従って、式（４）、（５）より、Δｄ／ｄｏ　＝
　（ＣＩ　−０２＞／　（ＣＩ　＋０２　）・・・（６
） を得る。距離ｄＯは定数なので、式（６）より伝送部５
５の出力信号である容積信号Ｖ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。

また、本実施例では、ダイヤフラム３１の変位量Δｄと
燃料噴射室３６内の燃料ｆｉＦとの間には、第８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、Ｆ＝ｋｌＸΔｄ（ｋｌは係数〉とし
て表わされ、更に、ダイヤフラム３１の変位ｍΔｄは容
積信号Ｖに対応しているので、結果として、燃料ＩＦは
、ｌ”＝　ｋＸＶとして表わされることになる。

ステップ１４０に続くステップ１５０ないし１６０では
、ステップ１３０で読み取られた零点における容積信号
ＶＯが零点としての許容範囲内か否かが判定される。許
容範囲外であれば、吐出弁７．８，９．１０の開弁時間
Ｔと吐出燃料量Ｑｏｕｔとを関係づける比例定数Ａを補
正するべく以下の処理が実行される。

ａ）まず、ステップ１５０で、容積信号ｖＯが下限定数
ｖ１未満と判定されると、処理はステップ１７０ないし
１８０に進み、次のように比例定数Ａの補正が行なわれ
る。即ち、 α＝ｋｘ　（Ｖｌ　−Ｖｏ）／Ｔ　　（ステップ１７０
）このαを用いて、 Ａ＝Ａ＋α　（ステップ１８０） とされる。これは、零点における容積信号ＶＯが下限定
数■１未満であることより、比例定数Ａを大きな値に補
正している。この比例定数Ａは後のステップにおいて使
用される。また、この時の吐出弁７，８，９．１０の開
弁時間Ｔは、ステップ１１０において設定した比例定数
Ａ、ｋ及び基単量Ｑｓによって理論上又は実験的に定ま
るディフォルト値とする。

ｂ）次に、ステップ１６０で、容積信号ＶＯが上限定数
ｙｈ以上と判断されると、処理はステップ１９０ないし
２００に進み、次のように比例定数Ａの補正が行なわれ
る。即ち、 α＝ｋｘ　（Ｖｏ　−Ｖｈ　）／Ｔ　（ステップ１９０
）このαを用いて Ａ＝Ａ−α　（ステップ２００） とされる。これは、零点における容積信号Ｖ。

が上限定数ｖｈ以上であることより、比例定数Ａを小さ
な値に補正している。

以上の如く、容積信号ＶＯが下限定数ｖ１未満の時はａ
）で説明した処理（ステップ１７０ないし１８０）を、
又、容積信号Ｖｏが上限定数ｙｈ以上の時はｂ）で説明
した処理（友テップ１９０ないし２００）を実行し、あ
るいは、容積信号■Ｏが零点における許容範囲内にある
とき、つまり、Ｖ１≦ＶＯ≦ｙｈを満足する時は比例定
数Ａの値はその値を維持して次のステップ２１０に進む
。

ステップ２１０以降では、噴射燃料量の計測と燃料の吐
出とが行なわれる。

まず、ステップ２１０では、燃料の噴射回数を示す定数
ｎがインクリメントされる。次に、ステップ２１５では
、回転速度センサ１８とＴＤＣセンサ２０とにより検出
される上死点ＴＤＣからの現時点のクランク角度θ×が
ステップ１２５の処理により算出された噴射後読取りラ
ンク角度θｍとなったか否かを判定する。現時点のクラ
ンク角度θＸが噴射後読取りランク角度θｍとなるとス
テップ２２０へ進む。ステップ２２０では、噴射後読取
りランク角度θｍで燃料噴射後の容積信号■ｎが読み取
られる。このｎ回目の燃料噴射における容積信号ｖｎは
、前述したように、燃料噴射室３６内のダイヤフラム３
１の変位量を表わしている。容積信＠Ｖｎが読み取られ
ると、処理は、ステップ２３０に進み、ステップ１４０
と同様に、比例定数ｋを用いて、ｎ回目の燃料噴射後に
おける容積信号Ｖｎに基づく燃料噴射室３６内の燃料量
１ニーｎ　　（−ｋｘｖｎ　）を算出する。

ステップ２４０では、こうして求められたｎ回目の燃料
噴射後の燃料量Ｆｎと前回の燃料ＩＦｎ−１（燃料噴射
が１回だけの時は、前回の燃料量はＦＯ，つまり、零点
における燃料量となる。）との相対差により、ｎ回目の
燃料噴射量Ｑｎ　　（＝Ｆｎ　−Ｆｎ　−１）を求める
。ステップ２５０では、このｎ回目の燃料噴射ＩＱｎを
ＣＲＴディスプレイ７０上に表示するべく出力している
。

次に、ステップ２６０では、前記ステップ２４０で求め
られた燃料量ｅＡｍＱｎを用いて、ｎ回の燃料噴射によ
る総量耐量ＱＯＵｔを算出している。

即ち、総量耐量は、 ｑｏｕｔ　＝ΣＱｉ ｆ＊＋ として表わされる。

ステップ２７０では、こうして求められた総量射口ＱＯ
ｕｔが、予め定められた基準量Ｑｓ以上か否かが判定さ
れる。ここでの処理は、基準ＩＱｓが総量射１Ｑｏｕｔ
以上であれば、燃料噴射室３６内の燃料は吐出しないで
、更に、ステップ２１０ないし２６０の処理を繰り返し
て、総量射ｆｉＱＯｕｔが基準量ＱＳ以上になった時に
初めて次のステップ２７５に進むことを意味している。

ステップ２７５では、回転速度センサ１８とＴＤＣセン
サ２０とにより検出される上死点ＴＤＣからの現時点の
クランク角度θＸがステップ１２５の処理により算出さ
れた燃料吐出クランク角度θｄとなったか否かを判定す
る。現時点のクランク角度θＸが燃料吐出クランク角度
θｄとなるとステップ２８０へ進む。ステップ２８０で
は、基準量ＱＳ以上になった総量耐量ＱＯｕｔを放出す
るために、吐出弁７，８，９，１０の開弁時間Ｔを比例
定数Ａを用いて算出している。即ち、吐出弁７．８．９
．１０の開弁時間Ｔは、 Ｔ−Ｑｏｕｔ／Ａ として算出される。

次に、ステップ２９０では、こうして求められた開弁時
間Ｔの間、吐出弁７，８，９．１０を開弁じて、燃料噴
射室３６内の燃料を総量耐量Ｑｏｕｔだけ燃料吐出部３
に吐出することになる。ここでステップ２８０ないし２
９０の処理について詳述する。

吐出弁７，８，９．１０の開弁時間Ｔと放出すべき総量
ｇＡｆｆｉＱｏｕｔとの比例定数Ａは、零点における容
積信号ＶＯの値により補正されている。これは、容積信
号ＶＯが下限定数ｖ１未満であれば（ステップ１５０）
、比例定数への値を大きい値に補正しくステップ１７０
ないし１８０）　、吐出弁７，８．９．１０の開弁時間
Ｔ　（＝Ｑｏｕｔ　／Ａ＞を短くして、吐出量を総量射
１ＱＯＬｌｔより少なくすることを意味している。これ
により、燃料噴射後の燃料噴射室３６内の燃料量、換言
すれば、次の燃料噴射前の燃料噴射室３６内の燃料量は
前回の燃料量より大きくされ零点の容積信号ｖＯも高い
値に修正される。また、容積信号Ｖｏが上限定＠ｖｈ以
上であれば（ステップ１６０）、比例定数Ａの値を小さ
い値に補正しくステップ１９０ないし２００）　、吐出
弁７．８，９．１０の開弁時間Ｔ　（＝Ｑｏｕｔ　／Ａ
）を長くして、吐出弁を総量射１ＱＯＵｔより大きくす
ることを意味している。

これにより、燃料吐出後の燃料噴射室３６内の燃料量、
換言すれば、次の燃料噴射前の燃料噴射室３６内の燃料
量は前回の燃料量より小さくされ零点の容積信号Ｖｏも
低い値に修正される。従って、このステップ１２０ない
し２９０の燃料噴射量計測処理を繰り返し実行すると、
零点における容積信号ＶＯは下限定数７１以上、かつ、
上限定数Ｖｈ以下を維持することになる。これを具体的
に表わしたのが第９図のグラフである。この第９図に例
示したように、燃料噴射前の零点における容積信号■０
が予め設定された許容範囲（下限定数１１以上、上限定
数ｖｈ以下。）からズしていても燃料吐出量が調整され
るので、次第に零点の容積信号ＶＯは許容範囲内の値と
なってゆく。また、第１０図は、燃料噴射室３６と燃料
吐出部３との圧力差がＰｉ、Ｐ２及びＰ３である時の吐
出弁７゜８．９．１０の開弁時間と吐出量との比例関係
を表わしている。これにより、所定圧力差においては、
吐出量は吐出弁７，８，９．１０の開弁時間によること
がわかる。

尚、ステップ２９０に続くステップ３００では、１１５
ないし２９０の計測処理を継続するか否かが判断されて
いる。判断がｒＹＥｓＪの場合は、処理はステップ１１
５に戻り、再度噴射燃料量が計算されることになり、判
断が「ＮＯ」の場合は、処理はＥＮＤに扱けて本ルーチ
ンを終了することになる。本実施例では上記ステップ１
３０，１３５．２１５，２２０の処理により検出時期制
御部を構成する。

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、回転速度Ｎに応じた噴射進角θに基づいて
（ステップ１２０）　、上死点ＴＤＣからの零点読取り
ランク角度θ０．噴射後読取りランク角度θｍ、燃料吐
出クランク角度θｄを各々算出する（ステップ１２５）
。該算出後、現時点のクランク角度θＸが零点読取りラ
ンク角度θＯとなったときに（ステップ１３０）、燃料
噴射直前の零点の容積信号Ｖｏｅ読み取り（ステップ１
３５）、現時点のクランク角度θＸが噴射後読取りラン
ク角度θｍとなったときには（ステップ２１５＞、燃料
噴射後の容積信号ｖｎを読み取り（ステップ２２０＞　
、噴射量θｎを算出する（ステップ２５０）。更に、総
量耐量ＱＯｕ℃、が基ｔ１！量ＱＳを上回り（ステップ
２７０＞、現時点のクランク角度θＸが燃料吐出クラン
ク角度θｄとなったときに（ステップ２７５＞、燃料を
吐出する（ステップ２９０）。

従って、零点の容積信＠ｖＯ及び燃料噴射後の容積信号
ｙｎの読み取り時に、第６図に示すごとく、燃料噴射終
了後の圧力波の影響や燃料吐出後の圧力波の影響を受け
ることなく、正確な各容積信号ｖＯ１■ｎを読み取るこ
とができる。また、燃料噴射量測定終了直後の燃料吐出
クランク角度θｄとなったときに燃料を吐出するので、
該吐出による圧力波等の影響を受けることなく、次回の
零点の容積信号ＶＯを読み取ることができる。

このように、噴射進角θの移動による不安定領域におい
て、各容積信号ｖＯ２■ｎを読み取ることなく、容易に
正確な各容積信号■Ｏ９■ｎを読み取ることができる。

また、回転速度Ｎを急速に変化させながら、噴射ｍＱｎ
を測定することも容易に行なうことができる。

更に、燃料噴射室３６内に燃料噴射を行ない、燃料噴射
量をダイヤフラム３１の変位量相対差とシテ検出スル（
ステップ２４０　　Ｏｎ　＝Ｆｎ　−Ｆｎ−１）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±０．１ｍｍａ以内）
燃料噴射量を測定することができる。しかも燃料噴射が
終了すると直ちに燃料噴射量を測定し、かつ測定後直ち
に背圧室３７と吐出室５７との一定差圧を利用し吐出弁
７゜８．９．１０の開弁時間を補正しつつ燃料を吐出す
るので、吐出後の零点における容積信＠ｖＯは許容範囲
内（Ｖｌ　＜Ｖｏ　＜Ｖｈ　）に制御されることになる
。これにより燃料噴射量と吐出量とは一致するようにな
り、燃料噴射室３６の容積は燃料噴射量の測定後、すみ
やかに燃料噴射前の容積に回復し正確な燃料噴射量の測
定を連続して行なうことができ、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。

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、誤って燃料噴射室３６内が過大な圧力となっても
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
損等に至るといったことがなく、測定精度を劣化させる
こともない。

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、朝型燃料噴
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。

１皿り処里 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共に、燃料噴射終了後
の圧力波等によるダイヤフラムの不安定な変位を測定す
ることなく、燃料噴射装置の回転速度に応じた正確な燃
料噴射量を容易に測定できるという効果を奏する。また
、燃料噴射量測定終了直後に燃料を吐出することにより
、吐出後の圧力波等によるダイヤフラムの不安定な変位
を測定することなく、正確なダイヤフラムの零点変位量
を検出することができるという効果を奏する。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図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、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、第３図は同じ〈実施例におけるダイヤフラ
ム室３３の断面拡大図、第４図は本実施例における電気
系統を示すブロック図、第５図は回転速度と噴射進角と
の関係を示すグラフ、第６図はクランク角度とダイヤフ
ラム変位量との関係を示すグラフ、第７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
ャート、第８図はダイヤフラムの変位量△ｄと燃料噴射
室内の燃料量との関係を示すグラフ、第９図は本実施例
における燃料噴射量と燃料吐出量の関係を示すグラフ、
第１０図は吐出弁の開弁時間と燃料吐出量との関係を示
すグラフ、である。 １・・・燃料容積検出部　　３・・・燃料吐出部５・・
・計測制御部 ７．８，９．１０・・・吐出弁 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３
３・・・ダイヤフラム室　３４．３５・・・伝播通路３
６・・・燃料噴射室　　　３７・・・背圧室３９．４３
・・・隔壁　　　５１．５２・・・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 Ａａ・・・補償増幅器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の回転速度に応じて燃料噴射の回転角位置
   を調整する燃料噴射装置に対する燃料噴射量測定装置で
   あって、上記燃料噴射装置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、上記両室の
   境界壁を構成するダイヤフラムと、該ダイヤフラムの変
   位量を検出して燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手
   段と、を備えた燃料噴射量測定装置において、 前記内燃機関又は仮想の内燃機関の回転基準位置及び回
   転速度を検出する回転検出手段を有し、前記燃料噴射量
   演算手段が前記燃料噴射装置で用いられる回転速度と噴
   射の回転角位置との関係に基づき、前記回転速度に応じ
   て噴射の回転角位置を求め、更に該回転角位置と所定関
   係にある角度を求め、前記回転検出手段により検出され
   た前記回転基準位置から前記所定関係にある角度回転後
   に、前記ダイヤフラムの変位量を検出する検出時期制御
   部を備えた、 ことを特徴とする燃料噴射量測定装置。 ２　前記所定関係が、前記噴射の回転角位置から所定角
   度回転し、更に所定時間回転した回転位置関係である特
   許請求の範囲第１項記載の燃料噴射量測定装置。 ３　前記燃料噴射量を演算する基準となる前記ダイヤフ
   ラムの零点変位量を検出する零点検出位置が、前記噴射
   の回転角位置から所定時間回転する前の回転位置である
   特許請求の範囲第１項及び第２項記載の燃料噴射量測定
   装置。