JP5916658B2 - Method and apparatus for detecting piston top dead center - Google Patents

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Description

この発明は、ピストンの上死点を検出するための方法及びその装置に関する。
The present invention relates to a method and apparatus for detecting the top dead center of a piston.

ピストンの上死点を検出する方法として、ダイヤルゲージを用い、その測定子をなすロッドを、シリンダヘッドのプラグ穴から燃焼室内へ斜めに挿し込んで、先端をピストンヘッドへ接触させ、ピストンの上下動（ピストンの上死点へ向かう移動を上方移動、下死点へ向かう移動を下方移動とする。以下同）に伴ってロッドの先端をピストンヘッド上で摺動させながら、ロッドを斜めに上下移動させ、このロッドの上下動をダイヤルゲージで読み取り、最も上昇した位置を上死点とするようにしたものがある（特許文献１参照）。
また、シリンダヘッドに渦電流センサを取付け、接近するピストンヘッドに生じる渦電流を測定して上死点を決定する方法もある（特許文献２参照）。
As a method of detecting the top dead center of the piston, use a dial gauge and insert the rod that forms the probe diagonally into the combustion chamber from the plug hole of the cylinder head so that the tip makes contact with the piston head. The rod is moved up and down diagonally while sliding the tip of the rod on the piston head with the movement (the movement toward the top dead center of the piston is the upward movement, the movement toward the bottom dead center is the downward movement). There is one in which the rod is moved and the vertical movement of the rod is read with a dial gauge so that the highest position is the top dead center (see Patent Document 1).
There is also a method in which an eddy current sensor is attached to a cylinder head and the top dead center is determined by measuring eddy current generated in an approaching piston head (see Patent Document 2).

実開昭５６−６１４４１号公報Japanese Utility Model Publication No. 56-61441 特表２００３−５１７５３５号公報Special table 2003-517535 gazette

特許文献１の方法によれば、ロッドをシリンダ軸線に対して斜めに配置すると、ロッド先端と鋳肌面になっているピストンヘッドの表面との間における摩擦により、ロッド先端がスムーズに動かず、検出結果に誤差を生じる場合がある。また、比較的長いロッドが斜めになっているため、これが曲がる場合があり、これによっても誤差が生じる。
したがって、ロッドを斜めにして使用する場合にはいずれも誤差が大きくなるため、上死点を正確に検出するにはエンジンを分解して、ピストンヘッドの直上にシリンダ軸線に沿ってロッドを配置して検出する必要がある。
しかし、このようにエンジンを分解すると、分解及び再組立に多くの工数を要することになる。したがって、エンジンを分解せずに正確に上死点を検出する方法が求められている。
また、検出装置をシリンダ軸線に対して斜め方向に装着してもエンジンを分解せずに検出可能にすることも求められている。 According to the method of Patent Document 1, when the rod is disposed obliquely with respect to the cylinder axis, the rod tip does not move smoothly due to friction between the rod tip and the surface of the piston head that is the casting surface, An error may occur in the detection result. Also, since the relatively long rod is slanted, it may bend, which also causes errors.
Therefore, when the rod is used at an angle, the error becomes large. Therefore, in order to accurately detect the top dead center, the engine is disassembled and the rod is arranged along the cylinder axis directly above the piston head. Need to be detected.
However, disassembling the engine in this way requires a lot of man-hours for disassembly and reassembly. Therefore, there is a need for a method for accurately detecting the top dead center without disassembling the engine.
There is also a demand for enabling detection without disassembling the engine even when the detection device is mounted obliquely with respect to the cylinder axis.

特許文献２の方法によれば、渦電流センサはピストンヘッドの直上となるシリンダヘッドへ予め取付けられているものであり、エンジンに対して渦電流センサのための特別な取付加工を必要とする。しかも、シリンダ側面に設けられるプラグ穴等へ取付けることはできず、取付場所が限定される。
しかし、上死点の検出装置は、上死点の検出時のみに使用すれば足り、組立後のエンジンに対して特別な加工をすることなく（取付跡を残すことなく）、簡単に着脱できることが望まれる。
そこで本願発明は、このような要請の実現を目的とする。
According to the method of Patent Document 2, the eddy current sensor is attached in advance to the cylinder head directly above the piston head, and requires special attachment processing for the eddy current sensor to the engine. And it cannot attach to the plug hole etc. which are provided in the cylinder side, and an installation place is limited.
However, it is sufficient to use the top dead center detection device only when detecting the top dead center, and it can be easily attached / detached without any special processing on the engine after assembly (without leaving an attachment mark). Is desired.
Accordingly, the present invention aims to realize such a demand.

上記課題を解決するため請求項１に記載した発明は、ピストン（１３）の上死点を検出する方法において、燃焼室（１４）に液体を充填し、その一部をエンジン外部の測定部へ取り出す導出管（３２）を設け、上死点前近傍にて機械油又は潤滑油からなる非圧縮性の液体を前記導出管（３２）内へ送り込み、前記燃焼室（１４）内から前記導出管（３２）の前記測定部（３６）まで、前記液体を充填し、
この測定部における前記液体の液面を、前記ピストンの上下移動に伴って変化させ、この変化により上死点を検出することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 is a method for detecting the top dead center of the piston (13) , wherein the combustion chamber (14) is filled with a liquid, and a part thereof is transferred to a measuring section outside the engine. derived responsible to extract tube (32) is provided, fed incompressible liquid consisting of machine oil or lubricating oil at the top dead center vicinity to the outlet pipe (32) within said from the combustion chamber (14) in Filling the liquid up to the measuring section (36) of the outlet pipe (32),
The liquid level of the liquid in this measurement portion, with the vertical movement of the piston is varied, and detecting the top dead center by this change.

請求項２に記載した発明は、ピストン（１３）の上死点を検出する装置において、
燃焼室（１４）からエンジンの外部へ連通する導出管（３２）の一端をエンジンのプラグ穴（２５）へ着脱自在に接続し、この導出管（３２）の先端部をエンジンからその外部へ引き出された測定部（３６）とし、
上死点前近傍にて、機械油又は潤滑油からなる非圧縮性の液体を前記導出管（３２）内へ送り込み、前記燃焼室（１４）内から前記導出管（３２）の前記測定部（３６）まで非圧縮性の液体を充填し、
この導出管（３２）内における前記液体の液面を、前記ピストン（１３）の上下移動に伴う前記燃焼室（１４）内における前記液体の移動に連動させるとともに、
この測定部（３６）における液面変化を測定するようにしたことを特徴とする。 The invention described in claim 2 is an apparatus for detecting the top dead center of the piston (13).
One end of a lead-out pipe (32) communicating from the combustion chamber (14) to the outside of the engine is detachably connected to the plug hole (25) of the engine, and the leading end of the lead-out pipe (32) is drawn out from the engine to the outside . Measurement unit (36),
In the vicinity of the top dead center, an incompressible liquid made of machine oil or lubricating oil is fed into the lead-out pipe (32), and from the combustion chamber (14), the measurement section ( 36) filled with incompressible liquid until
The liquid level of the liquid in the outlet pipe (32) inside, with synchronize with the moving of the liquid in the piston (13) the combustion chamber due to the vertical movement of (14) in,
The liquid level change in the measuring section (36) is measured.

請求項３に記載した発明は、上記請求項２において、
前記導出管の前記測定部が透明であることを特徴とする。 The invention described in claim 3 is the above-mentioned claim 2,
The measurement part of the outlet pipe is transparent.

請求項４に記載した発明は、上記請求項２又は３において、
前記測定部の液面をレーザー変位計にて検出することを特徴とする。 The invention described in claim 4 is the above-described claim 2 or 3,
The liquid level of the measurement unit is detected by a laser displacement meter.

請求項５に記載した発明は、上記請求項２〜４のいずれか１項において、
上死点検出装置は挿し込み筒部を備え、この挿し込み筒部をシリンダヘッドのプラグ穴へ挿し込んで前記シリンダヘッドへ着脱自在に取付けることを特徴とする。
The invention described in claim 5 is any one of claims 2 to 4,
The top dead center detecting device includes an insertion tube portion, and the insertion tube portion is inserted into a plug hole of the cylinder head and is detachably attached to the cylinder head.

請求項１によれば、上死点前近傍にて燃焼室に充填した機械油又は潤滑油からなる非圧縮性の液体の一部をエンジンの外部に設けた測定部へ取り出し、その液面変化を測定するようにしたので、ピストンの上下移動に伴い、測定部における液面の上下変化を検出してその最上昇位置を上死点として判断できる。しかも液体の取り出しは、予めエンジンのシリンダに設けられている開口部を利用することにより、エンジンの分解を要さずに、迅速かつ簡単に測定できる。 According to claim 1, a part of the incompressible liquid made of machine oil or lubricating oil filled in the combustion chamber in the vicinity of the top dead center is taken out to the measuring unit provided outside the engine, and the liquid level changes. Therefore, as the piston moves up and down, it is possible to detect the vertical change of the liquid level in the measurement unit and determine the highest position as the top dead center. Moreover, the liquid can be taken out quickly and easily by using an opening provided in the cylinder of the engine in advance without disassembling the engine.

請求項２によれば、燃焼室からエンジンの外部へ連通する導出管をエンジンへ着脱自在に設け、燃焼室内に充填した機械油又は潤滑油からなる非圧縮性の液体を導出管内へ送り込み、この導出管内の液体を、ピストンの上下移動に伴う燃焼室内における液体の移動に連動させるようにしたので、エンジンから引き出された導出管の端部である測定部にて液面変化を測定することにより、エンジンを分解せず容易に上死点を決定でき、しかも検出装置を簡単化できる。 According to the second aspect, the outlet pipe communicating from the combustion chamber to the outside of the engine is detachably attached to the engine, and an incompressible liquid made of machine oil or lubricating oil filled in the combustion chamber is fed into the outlet pipe. liquids derived tube. Thus synchronize with the moving of the liquid in the combustion chamber due to the vertical movement of the piston, by measuring the liquid level change in the measuring unit is an end of the outlet pipe drawn from the engine Thus, the top dead center can be easily determined without disassembling the engine, and the detection device can be simplified.

請求項３によれば、測定部部分を透明にしたので、液面変化をより容易に確認できる。特に、目視確認が容易になる。 According to the third aspect, since the measurement portion is made transparent, the change in the liquid level can be confirmed more easily. In particular, visual confirmation becomes easy.

請求項４によれば、測定部における液面変化をレーザー変位計により検出するので、高精度で迅速に検出でき、しかも自動化できる。 According to the fourth aspect, since the liquid level change in the measurement unit is detected by the laser displacement meter, it can be quickly detected with high accuracy and can be automated.

請求項５によれば、既存のプラグ穴を用いて上死点検出装置を取付けることができるので、着脱自在の取付が容易である。しかも、プラグ穴へ取付けることにより、斜めに取付けることになるにもかかわらず、エンジンを分解せずに上死点の検出が可能になる。
According to the fifth aspect, since the top dead center detecting device can be attached using the existing plug hole, it can be easily attached and detached. Moreover, the top dead center can be detected without disassembling the engine, although it is attached obliquely by being attached to the plug hole.

実施形態に係るシステム図System diagram according to the embodiment 図１と９０°違いでエンジンを示す図Figure showing the engine at 90 degrees different from FIG. 測定の説明図Illustration of measurement ピストン高さと液面変位のグラフGraph of piston height and liquid level displacement 上死点検出方法のフローチャートFlow chart of top dead center detection method

以下、図面に基づいて一実施形態を説明する。
図１は、４サイクル式のエンジン１０に上死点検出装置３０を取付けた状態を示す。エンジン１０はシリンダ１１とシリンダヘッド１２と、シリンダ１１内をシリンダ軸線Ｃに沿って移動するピストン１３を備え、ピストン１３とシリンダヘッド１２の凹部の間に燃焼室１４を形成する。
燃焼室１４には、シリンダヘッド１２に設けられた吸気ポート１５及び排気ポート１６が連通し、それぞれは吸気バルブ１７及び排気バルブ１８で開閉される。
２０はカムシャフトであり、この軸上に設けられた吸気カム２０ａ及び排気カム２０ｂによりロッカーアーム２１ａ及び２１ｂを介して吸気バルブ１７及び排気バルブ１８をそれぞれ所定のタイミングでリフトするようになっている。 Hereinafter, an embodiment will be described based on the drawings.
FIG. 1 shows a state in which a top dead center detector 30 is attached to a four-cycle engine 10. The engine 10 includes a cylinder 11, a cylinder head 12, and a piston 13 that moves in the cylinder 11 along the cylinder axis C. A combustion chamber 14 is formed between the piston 13 and the recess of the cylinder head 12.
An intake port 15 and an exhaust port 16 provided in the cylinder head 12 communicate with the combustion chamber 14 and are opened and closed by an intake valve 17 and an exhaust valve 18, respectively.
A camshaft 20 lifts the intake valve 17 and the exhaust valve 18 at predetermined timings via rocker arms 21a and 21b by an intake cam 20a and an exhaust cam 20b provided on the shaft. .

ピストン１３はコンロッド２３を介してクランク軸２４へ連結されている。コンロッド２３は小端部がピストンピン２２でピストン１３へ連結され、大端部がクランク軸２４へ連結され、ピストン１３がシリンダ軸線Ｃに沿って往復動することによりクランク軸２４が回転する。クランク軸２４に付した数字はクランク角度である。 The piston 13 is connected to the crankshaft 24 via a connecting rod 23. The connecting rod 23 has a small end connected to the piston 13 by a piston pin 22, a large end connected to the crankshaft 24, and the crankshaft 24 rotates as the piston 13 reciprocates along the cylinder axis C. The number given to the crankshaft 24 is the crank angle.

この図では、クランク軸２４が略１８０°回転してピストン１３が下死点近傍へ後退し、吸気バルブ１７がリフトされることにより、吸気ポート１５から燃焼室１４内へ燃料が吸入されている吸入行程を示す。この後、クランク軸２４の回転に伴って圧縮行程、燃焼行程、排気行程を行い、クランク軸２４の２回転により、４行程を行うようになっている。 In this figure, the crankshaft 24 rotates approximately 180 °, the piston 13 moves backward to near the bottom dead center, and the intake valve 17 is lifted, so that fuel is drawn into the combustion chamber 14 from the intake port 15. Shows inhalation stroke. Thereafter, a compression stroke, a combustion stroke, and an exhaust stroke are performed in accordance with the rotation of the crankshaft 24, and four strokes are performed by two rotations of the crankshaft 24.

上死点検出装置３０は、シリンダヘッド１２のプラグ穴２５へ差し込んで着脱自在に取付けられた挿し込み筒部３１、導出管３２及びレーザー変位計４０を備える。３３はバルブであり、挿し込み筒部３１又は導出管３２の適宜位置に設けられる。但し省略することも可能である。 The top dead center detection device 30 includes an insertion tube portion 31, a lead-out tube 32, and a laser displacement meter 40 that are inserted into the plug hole 25 of the cylinder head 12 and are detachably attached. Reference numeral 33 denotes a valve, which is provided at an appropriate position of the insertion tube portion 31 or the outlet tube 32. However, it can be omitted.

本願発明におけるピストン上死点の検出においては、圧縮行程において、予め燃焼室１４内へ液体が充填され、この液体の一部が挿し込み筒部３１から導出管３２の先端部（取り出し端部）である測定部３６まで充填されるようになっている。 In the detection of the piston top dead center in the present invention, the combustion chamber 14 is preliminarily filled with a liquid in the compression stroke, and a part of this liquid is inserted from the insertion tube portion 31 to the distal end portion (extraction end portion) of the outlet tube 32. The measurement part 36 is filled up.

測定部３６内部には、燃焼室１４に連通して導出管３２に充填された液体の液面が形成されている。液体は非圧縮性の液体、例えば適宜な機械油や潤滑油等が可能である。
測定部３６の液面変化はピストン１３の上下動と連動し、ピストン１３が上昇すると測定部３６の液面が上昇し、ピストン１３が下降すると測定部３６も下降する。 Inside the measurement unit 36, a liquid level of the liquid filled in the outlet pipe 32 is formed so as to communicate with the combustion chamber 14. The liquid can be an incompressible liquid, for example, an appropriate machine oil or lubricating oil.
The liquid level change of the measuring unit 36 is interlocked with the vertical movement of the piston 13, the liquid level of the measuring unit 36 rises when the piston 13 rises, and the measuring unit 36 also falls when the piston 13 descends.

レーザー変位計４０はレーザーにより測定部３６の液面を自動計測するものである。
レーザー変位計４０により検出された液面の情報は、データ処理装置５０へ送られる。データ処理装置５０はパソコン等のコンピュータであり、クランク軸２４の回転角度を検出するクランク角センサ６０からのクランク角度も入力され、上死点をクランク角度で決定できるようになっている。 The laser displacement meter 40 automatically measures the liquid level of the measuring unit 36 with a laser.
Information on the liquid level detected by the laser displacement meter 40 is sent to the data processing device 50. The data processing device 50 is a computer such as a personal computer, and the crank angle from the crank angle sensor 60 that detects the rotation angle of the crankshaft 24 is also input, so that the top dead center can be determined by the crank angle.

図２は、エンジン１０を図１と略９０°違いで一部破断して示す図であり、シリンダヘッド１２には燃焼室１４へ連通するプラグ穴２５が設けられ、ここに点火プラグ２６がネジ止めされている。
挿し込み筒部３１は、金属製の筒状をなし、プラグ穴２５へ密に嵌合する外径を有し、外周に雄ネジが形成されており、点火プラグ２６を取り外した後のプラグ穴２５へネジ止めできるようになっている。 FIG. 2 is a diagram showing the engine 10 partially broken away from that of FIG. 1 by about 90 °, and the cylinder head 12 is provided with a plug hole 25 communicating with the combustion chamber 14. It has been stopped.
The insertion cylinder part 31 has a metal cylinder shape, has an outer diameter that fits tightly into the plug hole 25, has an external thread formed on the outer periphery, and the plug hole after the ignition plug 26 is removed. It can be screwed to 25.

プラグ穴２５はその軸線Ｌがシリンダ軸線Ｃに対して傾斜角θで傾斜する斜めの穴であり、挿し込み筒部３１は長尺であって、プラグ穴２５へ斜めに挿し込まれ、プラグ穴２５の軸線Ｌに沿ってシリンダ軸線Ｃに対して傾斜するとともに、一端が燃焼室１４内へ臨んで連通し、他端はシリンダヘッド１２より外方へ出ている。 The plug hole 25 is an oblique hole whose axis L is inclined at an inclination angle θ with respect to the cylinder axis C, and the insertion tube portion 31 is long and is inserted into the plug hole 25 obliquely. Inclined with respect to the cylinder axis C along an axis L of 25, one end faces and communicates with the combustion chamber 14, and the other end protrudes outward from the cylinder head 12.

挿し込み筒部３１に接続する導出管３２は、ゴムホース３４と透明チューブ３５で構成され、ゴムホース３４の一端が挿し込み筒部３１の他端部へ取付けられている。ゴムホース３４は自由に曲げることができ、エンジン１０から離れた場所へ測定部３６を配置できるように所定の長さとされ、その他端に透明チューブ３５の一端が取付けられている。透明チューブ３５の他端は上方へ曲げられた開放端をなす測定部３６になっている。
このような導出管３２を用いることにより、レーザー変位計４０をエンジン１０の外部における所定測定場所へ固定した状態で測定部３６を最適位置に配置できる。 The outlet tube 32 connected to the insertion tube portion 31 includes a rubber hose 34 and a transparent tube 35, and one end of the rubber hose 34 is attached to the other end portion of the insertion tube portion 31. The rubber hose 34 can be freely bent, has a predetermined length so that the measurement unit 36 can be disposed at a location away from the engine 10, and one end of the transparent tube 35 is attached to the other end. The other end of the transparent tube 35 is a measuring portion 36 that forms an open end bent upward.
By using such a lead-out tube 32, the measurement unit 36 can be arranged at the optimum position in a state where the laser displacement meter 40 is fixed to a predetermined measurement location outside the engine 10.

図３は本願発明の上死点検出方法を概略的に示す図であり、測定部３６及びレーザー変位計４０を拡大して示してある。
レーザー変位計４０は、測定部３６の上方に配置されたレーザー式液面計であり、発光部４１からレンズ４２を通して真下へ送り込まれたレーザー光は、測定部３６の液面ＬＰへ直角に入射し、その一部は液面にて所定角度αで反射される。この反射光をレンズ４３を通して受光素子４４で受光し、その反射光の強度を測定する。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the top dead center detection method of the present invention, in which the measurement unit 36 and the laser displacement meter 40 are enlarged.
The laser displacement meter 40 is a laser-type liquid level meter disposed above the measuring unit 36, and the laser light sent directly from the light emitting unit 41 through the lens 42 enters the liquid level LP of the measuring unit 36 at a right angle. A part of the light is reflected at a predetermined angle α on the liquid surface. The reflected light is received by the light receiving element 44 through the lens 43, and the intensity of the reflected light is measured.

受光素子４４で受光する反射光の強度は、液面ＬＰの高さ、すなわち発光部４１と液面の距離に対応するため、反射光の強度を測定することにより、液面ＬＰの位置を検出できる。
このレーザー変位計４０における分解能は、０．３μｍである。
レーザー変位計４０で検出した反射光の強度を液面情報として電子信号に変換してデータ処理装置５０へ送られる。 Since the intensity of the reflected light received by the light receiving element 44 corresponds to the height of the liquid level LP, that is, the distance between the light emitting unit 41 and the liquid level, the position of the liquid level LP is detected by measuring the intensity of the reflected light. it can.
The resolution in the laser displacement meter 40 is 0.3 μm.
The intensity of the reflected light detected by the laser displacement meter 40 is converted into an electronic signal as liquid level information and sent to the data processing device 50.

ここで、図３中に示すように、ピストン１３の断面積をＡ、測定部３６の断面積をＢとすれば、ピストン１３の動きに対して測定部３６における液面の変化は、Ａ／Ｂ倍に増幅される。ピストン１３の外径をａ、測定部３６の内径をｂとすれば、Ａ／Ｂ＝（ａの２乗）／（ｂの２乗）となる。仮に、Ａ／Ｂ＝１０００倍とすれば、ピストン１３が例えば、１μｍ動くと測定部３６の液面ＬＰが約１ｍｍ変化することになる。しかも、液面ＬＰにおける約１ｍｍの変化は正確に目視判断可能となる。 Here, as shown in FIG. 3, if the cross-sectional area of the piston 13 is A and the cross-sectional area of the measuring unit 36 is B, the change in the liquid level in the measuring unit 36 with respect to the movement of the piston 13 is A / Amplified B times. Assuming that the outer diameter of the piston 13 is a and the inner diameter of the measuring portion 36 is b, A / B = (square of a) / (square of b). If A / B = 1000 times, for example, when the piston 13 moves 1 μm, for example, the liquid level LP of the measuring unit 36 changes by about 1 mm. In addition, a change of about 1 mm in the liquid level LP can be accurately determined visually.

図４はクランク回転角度に対する、ピストン高さと、測定部における液面の各変位を示すグラフであり、横軸にクランク回転角度（ｄｅｇ）、縦軸にピストン高さ及び測定部における液面の各変位を示す。この例では、上記Ａ／Ｂ＝１０００（倍）、クランク回転角度１°に対してピストン高さが３μｍ変化するように設定されている。
また、クランク回転角度は上死点で０であり、上死点の手前はマイナス（−）となる。
ピストン高さ及び測定部における液面の各変位は、上死点を０とし、このときが最上位となるため、クランク回転角度が０からプラス（＋）側又はマイナス側のいずれに変化しても、各変位はマイナス（−）となる。 FIG. 4 is a graph showing the piston height and the displacement of the liquid level at the measurement unit with respect to the crank rotation angle. The horizontal axis represents the crank rotation angle (deg), the vertical axis represents the piston height and the liquid level at the measurement unit. Indicates displacement. In this example, the piston height is set to change by 3 μm with respect to A / B = 1000 (times) and a crank rotation angle of 1 °.
The crank rotation angle is 0 at the top dead center, and minus (−) before the top dead center.
Each displacement of the piston height and the liquid level at the measuring section is set to 0 at the top dead center, and at this time, the crank rotation angle changes from 0 to either the plus (+) side or the minus side. However, each displacement is minus (-).

図の（Ａ）はピストン高さ及び測定部における液面の各変位をｍｍ単位で示したものであり、この図において、ピストン高さの変位は、クランク回転角度が１°変化するとき３μｍ変化するだけであるから、ほぼ直線となっている。
図４の（Ｂ）は、縦軸を１／１０００倍にしてピストン高さの変位のみを表示したものである。この図において、ピストン高さの変位は上死点で０となる上へ凸の曲線をなし、クランク回転角度が−１°変化するとき−３μｍ変位するようになっている。 (A) in the figure shows the piston height and each displacement of the liquid level in the measurement unit in mm. In this figure, the displacement of the piston height changes by 3 μm when the crank rotation angle changes by 1 °. Since it only does, it is almost straight.
(B) in FIG. 4, the vertical axis by 1/1000 is to be displayed only displacement of the piston height. In this figure, the displacement of the piston height forms an upwardly convex curve that becomes 0 at the top dead center, and is displaced by -3 μm when the crank rotation angle changes by −1 °.

一方、図の（Ａ）に示すように、測定部における液面の変位曲線は、液面の変位がピストン高さの変位に対して、前記双方の断面積の比（１０００倍）で増幅されるため、上死点で０となる上へ凸の曲線をなし、クランク回転角度が−１°変化するとき−３ｍｍ変位するようになっている。その結果、ピストン高さの変位を目視できなくても、測定部における液面の変位を目視可能になる。また、目視に代えてダイヤルゲージのような比較的分解能の低い測定手段を用いてもピストン高さの変位を検出可能になる。 On the other hand, as shown in (A) of the figure, the displacement curve of the liquid level in the measurement unit is amplified by the ratio of the cross-sectional areas of the two (1000 times) to the displacement of the piston height. For this reason, an upwardly convex curve that becomes 0 at the top dead center is formed, and when the crank rotation angle changes by −1 °, it is displaced by −3 mm. As a result, even if the displacement of the piston height cannot be visually observed, the displacement of the liquid level in the measurement unit can be visually observed. Further, it is possible to detect the displacement of the piston height even when using a measuring means having a relatively low resolution such as a dial gauge instead of visual observation.

次に、圧縮行程における上死点である圧縮上死点の検出方法に関する本願発明の測定方法を図５のフローチャートに基づいて説明する。
まず、各種装置を取付ける（Ｓ１）。このとき、図２及び３に示すように、プラグ穴２５へ挿し込み筒部３１を差し込み、導出管３２を適宜曲げて測定部３６をエンジン１０の外部となる適宜位置へ引き出し、所定の測定位置に固定されているレーザー変位計４０の下方へ配置する。 Next, a measurement method of the present invention relating to a method for detecting a compression top dead center that is a top dead center in the compression stroke will be described based on the flowchart of FIG.
First, various devices are attached (S1). At this time, as shown in FIGS. 2 and 3, the insertion tube portion 31 is inserted into the plug hole 25, the lead-out tube 32 is bent appropriately, and the measurement portion 36 is pulled out to an appropriate position outside the engine 10, and a predetermined measurement position is obtained. It arrange | positions below the laser displacement meter 40 currently fixed to.

続いて、液体の充填開始位置を決める（Ｓ２）。開始位置は、圧縮上死点の前とする。
その後、液体を上死点検出装置３０及び燃焼室１４内へ充填する（Ｓ３）。
このとき、吸気ポート１５及び排気ポート１６は閉じられている。そこで、燃焼室１４内に液体を充填し、その一部が連通する導出管３２へ入り、上死点近傍位置にて測定部３６内へ液面ＬＰが形成されるように液量を調整する。
この充填は、約５分を要する。なお、この行程に代えて、従来のエンジン分解を行えば、約１時間を要する。 Subsequently, a liquid filling start position is determined (S2). The start position is before the compression top dead center.
Thereafter, the liquid is filled into the top dead center detector 30 and the combustion chamber 14 (S3).
At this time, the intake port 15 and the exhaust port 16 are closed. Accordingly, the combustion chamber 14 is filled with a liquid, and a part of the liquid enters the lead-out pipe 32 that communicates, and the liquid level is adjusted so that the liquid level LP is formed in the measurement unit 36 at a position near the top dead center. .
This filling takes about 5 minutes. Note that, instead of this process, it takes about one hour if the conventional engine disassembly is performed.

続いて、クランク軸２４を回転させて測定部３６の液面測定を行い（Ｓ４）、上死点を決定する（Ｓ５）。
このとき、ピストン１３を上方へ移動させると、燃焼室１４内の液体がピストン１３により押し上げられる。 Subsequently, the crankshaft 24 is rotated to measure the liquid level of the measuring unit 36 (S4), and the top dead center is determined (S5).
At this time, by moving the piston 13 upwardly, the liquid in the combustion chamber 14 is pushed up we are by the piston 13.

これに伴い、液体の一部は、挿し込み筒部３１及び導出管３２を通して測定部３６内の液面ＬＰを上昇させる。この液面ＬＰの位置は、レーザー変位計４０にて検出される。液面ＬＰの変位量は、測定部３６の内径をピストン１３の外径よりも小径にすることで、レーザー変位計４０の分解能に対して十分なものになっている。 Along with this, a part of the liquid raises the liquid level LP in the measurement unit 36 through the insertion tube portion 31 and the outlet tube 32. The position of the liquid level LP is detected by a laser displacement meter 40. The amount of displacement of the liquid level LP is sufficient for the resolution of the laser displacement meter 40 by making the inner diameter of the measuring portion 36 smaller than the outer diameter of the piston 13.

レーザー変位計４０にて検出された液面データはデータ処理装置５０へ送られる。データ処理装置５０では図４に示すように、クランク角センサ６０から送られるクランク角度データと関連づけることにより液面ＬＰの変位曲線を形成する。この曲線は上へ凸の曲線をなすので、この曲線の極大値、すなわち上昇から下降へ変化するときのクランク角度が上死点となる。この測定から上死点の決定まではデータ処理装置５０にて自動化され、約２秒で終了する。 The liquid level data detected by the laser displacement meter 40 is sent to the data processing device 50. As shown in FIG. 4, the data processing device 50 forms a displacement curve of the liquid level LP by associating with the crank angle data sent from the crank angle sensor 60. Since this curve forms a convex curve upward, the maximum value of this curve, that is, the crank angle when changing from ascending to descending becomes the top dead center. The process from this measurement to the determination of the top dead center is automated by the data processor 50, and is completed in about 2 seconds.

その後、液体を排出する（Ｓ６）。この作業は約１０分であるが、これを従来のエンジン分解に伴う再組立行程にすると、約２時間を要する。
続いて、吸気ポート１５及び排気ポート１６が１ｍｍリフトするときのクランク角度を出力し（Ｓ７）、各種センサを取り外し（Ｓ８）、終了する。Ｓ７は約１０秒である。 Thereafter, the liquid is discharged (S6). This operation takes about 10 minutes, but it takes about 2 hours if this is a reassembly process associated with the conventional engine disassembly.
Subsequently, a crank angle when the intake port 15 and the exhaust port 16 are lifted by 1 mm is output (S7), various sensors are removed (S8), and the process ends. S7 is about 10 seconds.

このように、本願の方法及び装置によれば、エンジンを分解することなく、簡単、迅速かつ正確に上死点を検出できる。
また、導出管３２を用いてエンジン１０の外部へ測定部３６を引き出すので、測定に都合の良い場所へ測定部３６を引き出すことができ、装置の構成並びに測定作業を容易にすることができる。そのうえ、一部をゴムホース３４にすることで、さらに導出管３２の取り回しが良好になる。 Thus, according to the method and apparatus of the present application, the top dead center can be detected easily, quickly and accurately without disassembling the engine.
Further, since the measurement unit 36 is pulled out of the engine 10 using the lead-out pipe 32, the measurement unit 36 can be pulled out to a place convenient for measurement, and the configuration of the apparatus and the measurement work can be facilitated. In addition, by making a part of the rubber hose 34, the handling of the outlet pipe 32 is further improved.

しかも、燃焼室１４へ連通する開口として既存のプラグ穴２５を利用することにより、エンジン側へ特殊な加工を加えることなく測定装置を着脱できる。また、脱着後はプラグ穴２５を本来の用途である点火プラグ２６の装着に使用するため、挿し込み筒部３１を差し込むだけの不要な取付跡を残すことがない。さらに、上死点検出後もエンジンへセンサを残存させておくような必要もない。 In addition, by using the existing plug hole 25 as an opening communicating with the combustion chamber 14, the measuring device can be attached and detached without adding special processing to the engine side. Moreover, since the plug hole 25 is used for attachment of the spark plug 26 which is the original use after the attachment / detachment, an unnecessary attachment mark for inserting the insertion tube portion 31 is not left. Further, there is no need to leave the sensor in the engine even after detecting the top dead center.

また、挿し込み筒部３１を斜めに取付けるにもかかわらず、エンジンを分解せずに組み立て状態のままで上死点の検出が可能になる。そのうえ、レーザー変位計４０を用いることにより迅速かつ高精度で自動化できる。 Moreover, although the insertion cylinder part 31 is attached diagonally, the top dead center can be detected in the assembled state without disassembling the engine. In addition, the laser displacement meter 40 can be used for automation quickly and with high accuracy.

なお、レーザー変位計４０を用いずに、目視によっても高精度で測定できる。この精度は、従来、エンジンを分解してダイヤルゲージを用いて測定したと同程度にすることができる。
例えば、上記した倍率を９４８倍にして増幅した構成の場合には、目視にても、上死点をクランク角度±０．５°以内の精度で決定できる。しかも、透明チューブ３５とすることにより、測定部３６の側方から液面の変化を目視で確認できるようになる。
このように、目視で測定すれば、低コストで手軽に検出することが可能になる。
In addition, it can measure with high precision by visual observation, without using the laser displacement meter 40. This accuracy can be comparable to that measured conventionally using a dial gauge after disassembling the engine.
For example, in the case of a configuration in which the magnification is increased to 948 times as described above, the top dead center can be determined with accuracy within a crank angle of ± 0.5 ° even visually. Moreover, by using the transparent tube 35, the change in the liquid level can be visually confirmed from the side of the measuring unit 36.
Thus, if it measures visually, it will become possible to detect easily at low cost.

１０：エンジン、１１：シリンダ、１２：シリンダヘッド、１３：ピストン、１４：燃焼室、１５：吸気ポート、１６：排気ポート、１７：吸気バルブ、１８：排気バルブ、２４：クランク軸、２５：プラグ穴、３０：上死点検出装置、３１：挿し込み筒部、３２：導出管、３６：測定部、４０：レーザー変位計 10: engine, 11: cylinder, 12: cylinder head, 13: piston, 14: combustion chamber, 15: intake port, 16: exhaust port, 17: intake valve, 18: exhaust valve, 24: crankshaft, 25: plug Hole, 30: top dead center detection device, 31: insertion tube, 32: lead-out tube, 36: measurement unit, 40: laser displacement meter

Claims (5)

ピストン（１３）の上死点を検出する方法において、燃焼室（１４）に液体を充填し、その一部をエンジン外部の測定部へ取り出す導出管（３２）を設け、上死点前近傍にて機械油又は潤滑油からなる非圧縮性の液体を前記導出管（３２）内へ送り込み、前記燃焼室（１４）内から前記導出管（３２）の前記測定部（３６）まで前記液体を充填し、
この測定部における前記液体の液面を、前記ピストン（１３）の上下移動に伴って変化させ、この変化により上死点を検出することを特徴とするピストン上死点の検出方法。 A method for detecting the top dead center of the piston (13), a liquid filling, the derivation tube to eject the part to the engine outside of the measuring portion (32) provided in the combustion chamber (14), before top dead center An incompressible liquid made of machine oil or lubricating oil is fed into the outlet pipe (32) in the vicinity, and the liquid is transferred from the combustion chamber (14) to the measuring section (36) of the outlet pipe (32). Filling
The liquid level of the liquid in the measuring unit, the piston (13) is changed in accordance with the vertical movement of the detection method of the piston top dead center, characterized in that to detect the top dead center by this change. ピストン（１３）の上死点を検出する装置において、
燃焼室（１４）からエンジンの外部へ連通する導出管（３２）の一端をエンジンのプラグ穴（２５）へ着脱自在に接続し、この導出管（３２）の先端部をエンジンからその外部へ引き出された測定部（３６）とし、
上死点前近傍にて、機械油又は潤滑油からなる非圧縮性の液体を前記導出管（３２）内へ送り込み、前記燃焼室（１４）内から前記導出管（３２）の前記測定部（３６）まで前記液体を充填し、
この導出管（３２）内における前記液体の液面を、前記ピストン（１３）の上下移動に伴う前記燃焼室（１４）内における前記液体の移動に連動させるとともに、
この測定部（３６）における液面変化を測定するようにしたことを特徴とするピストン上死点の検出装置。 In the device for detecting the top dead center of the piston (13),
One end of a lead-out pipe (32) communicating from the combustion chamber (14) to the outside of the engine is detachably connected to the plug hole (25) of the engine, and the leading end of the lead-out pipe (32) is drawn out from the engine to the outside . Measurement unit (36),
In the vicinity of the top dead center, an incompressible liquid made of machine oil or lubricating oil is fed into the lead-out pipe (32), and from the combustion chamber (14), the measurement section ( 36) filling the liquid until
The liquid level of the liquid in the outlet pipe (32) inside, with synchronize with the moving of the liquid in the piston (13) the combustion chamber due to the vertical movement of (14) in,
A piston top dead center detecting device characterized in that a change in liquid level in the measuring section (36) is measured. 前記導出管（３２）の前記測定部（３６）が透明であることを特徴とする請求項２に記載したピストン上死点の検出装置。 3. The piston top dead center detecting device according to claim 2, wherein the measuring section (36) of the outlet pipe (32) is transparent. 前記測定部（３６）の液面をレーザー変位計（４０）にて検出することを特徴とする請求項２又は３に記載したピストン上死点の検出装置。 4. The piston top dead center detection device according to claim 2, wherein the liquid level of the measurement unit is detected by a laser displacement meter. 上死点検出装置（３０）は挿し込み筒部（３１）を備え、この挿し込み筒部（３１）をシリンダヘッド（１２）のプラグ穴（２５）へ挿し込んで前記シリンダヘッド（１２）へ着脱自在に取付けることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載したピストン上死点の検出装置。 The top dead center detecting device (30) includes an insertion tube portion (31), and the insertion tube portion (31) is inserted into the plug hole (25) of the cylinder head (12) to the cylinder head (12). The piston top dead center detecting device according to any one of claims 2 to 4, wherein the piston top dead center detecting device is detachably attached.
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