JPH0681751A - 燃料噴射量・噴射率測定装置 - Google Patents

燃料噴射量・噴射率測定装置

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JPH0681751A
JPH0681751A JP25357792A JP25357792A JPH0681751A JP H0681751 A JPH0681751 A JP H0681751A JP 25357792 A JP25357792 A JP 25357792A JP 25357792 A JP25357792 A JP 25357792A JP H0681751 A JPH0681751 A JP H0681751A
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尚彦 中村
Susumu Fukushima
晋 福島
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昭生 高村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料の温度、圧力、燃料の種類等の関数であ
る燃料の体積弾性率のキャリブレーションが不必要な燃
料噴射量測定装置を提供する。 【構成】 燃料噴射量・噴射率測定装置は、燃料が充満
する密閉容器1が、ダイヤフラム3により隔離された第
1室4と第2室5とに分離され、密閉容器には、第1室
内に燃料を噴射する噴射ノズル6が取付けられていると
共に、第2室内でダイヤフラムに対向し、ダイヤフラム
の変位量を検出する非接触ギャップセンサ7が取付けら
れ、非接触ギャップセンサが、ダイヤフラムの変位量を
検出し、測定演算装置に検出変位量信号を入力するよう
に接続され、測定演算装置は、その検出変位信号と第1
室の実容積初期値、第2室の実容積初期値、ダイヤフラ
ム有効面積、ダイヤフラム及び液体の密度のみで燃料噴
射量及び燃料噴射率を算出するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関における燃
料噴射弁からの燃料噴射量・噴射率を測定する燃料噴射
量・噴射率測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術における燃料噴射率測定装置
には、例えば特開昭64−63649号公報に開示され
ているようなものがある。それは、Zeuch式の形式
であり、ΔP=K・ΔV/V を原理としている。即
ち、一定の容積V中の流体に対し、流体の微小体積変化
ΔVがあった場合には、流体の体積弾性率Kを比例常数
として流体の体積変化率ΔV/Vに比例した圧力変化Δ
Pが生じる。
【0003】そこで、燃料が充満した燃料室に燃料噴射
弁から燃料を噴射させ、その時の燃料室の圧力変化ΔP
を測定して、上記の式から燃料噴射量ΔVを求め、更に
は、それから燃料噴射率を算出するのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術によ
る燃料噴射率測定装置においては、ΔP=K・ΔV/V
に基づいてΔV=ΔP・V/Kを測定してしているが、
その際、燃料の体積弾性率Kは、燃料の温度・圧力及び
燃料の種類により異なるので、圧力変化ΔPの測定毎に
キャリブレーションを行う必要がある。この発明は、燃
料の温度、圧力、燃料の種類等の関数である燃料の体積
弾性率が関係しないで、体積弾性率のキャリブレーショ
ンが不必要な燃料噴射率測定装置を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の燃料噴射量・
噴射率測定装置は、燃料が充満する密閉容器が、ダイヤ
フラムにより隔離された第1室と第2室とに分離され、
密閉容器には、第1室内に燃料を噴射する噴射ノズルが
取付けられていると共に、第2室内でダイヤフラムに対
向し、ダイヤフラムの変位量を検出する非接触ギャップ
センサが取付けられ、非接触ギャップセンサが、ダイヤ
フラムの変位量を検出し、(1)式に基づいて燃料噴射
量を算出する測定演算装置に検出変位量信号を入力する
ように接続されている。
【0006】又、測定演算装置が検出変位信号から得ら
れるダイヤフラムの変位量と時間とから(2)式に基づ
いて燃料噴射率を算出するようにもなっている。 燃料噴射量ΔV=D・ΔL・(VA0 +VB0 )/VB0 ・・・・・・・(1) 燃料噴射率d inj/dt =d〔ρ・ΔL・D(VA0 +VB0 )/VB0 〕/dt ・・・・・・・(2) 但し、第1室の実容積初期値:VA0 第2室の実容
積初期値:VB0 ダイヤフラム有効面積:D ダイヤフラム変位
量:ΔL 液体の密度:ρ 時間:t
【0007】
【作用】上記の燃料噴射量・噴射率測定装置における測
定に際して、先ず、燃料を密閉容器の第1室及び第2室
に充満させ、燃料が充満した第1室及び第2室を密閉状
態にする。
【0008】次に噴出ノズルから第1室内に向って測定
する燃料噴射を行う。燃料噴射により、第1室内の圧力
は上昇して、第2室内の圧力より大きくなり、ダイヤフ
ラムは、第2室内の非接触ギャップセンサに向って変位
し、ダイヤフラム・非接触ギャップセンサ間の間隙変
化、即ちダイヤフラムの変位量ΔLが非接触ギャップセ
ンサにより検出される。その検出変位信号は測定演算装
置に入力され、測定演算装置においては、検出変位信号
から得られるダイヤフラムの変位量ΔL及び時間tに基
づいて次式が演算されて、燃料噴射量ΔV及び燃料噴射
率d inj/dtが算出される。
【0009】 ΔV=D・ΔL・(VA0 +VB0 )/VB0 d inj/dt=d〔ρ・ΔL・D(VA0 +VB0 )/
VB0 〕/dt 但し、第1室の実容積初期値: VA0 第2室の実
容積初期値: VB0 ダイヤフラム有効面積: D ダイヤフラム変位
量: ΔL 液体の密度: ρ 時間: t
【0010】
【実施例】この発明の実施例における燃料噴射量・噴射
率測定装置を図面に従って説明する。先ず燃料噴射量・
噴射率測定装置の原理について説明すると、図2におい
て、第1密閉容器21内に突出した形で第2密閉容器22が
固着され、第2密閉容器22の壁面の一部は、固着された
ダイヤフラム23となっている。そして、第1密閉容器21
の壁面には、外部から第1密閉容器21内に液体を噴射す
る噴射ノズル24が取付けられ、第2密閉容器22内には、
ダイヤフラム23に対向して非接触ギャップセンサ25が設
けられ、ダイヤフラム23の変位量を検出し、外部に検出
信号を出力するようになっている。第1密閉容器21・第
2密閉容器22内には、噴射ノズル24から噴射される液体
が既に充満されている。
【0011】上記の装置において、 第1密閉容器の実容積: VA 第1密閉容器の
実容積初期値:VA0 第2密閉容器の実容積: VB 第2密閉容器の
実容積初期値:VB0 液体噴射量: ΔV ダイヤフラム有効面積: D ダイヤフラム変
位量: ΔL ダイヤフラム変位による第2密閉容器の実容積変化量:
Δv 液体の密度: ρ 時間: t 液体噴
射率: d inj/dt とする。
【0012】そこで、計測される噴射量ΔVの液体が噴
射ノズル24から第1密閉容器21内に噴射されるとする。
すると、第1密閉容器21内の圧力が高まり、ダイヤフラ
ム23は押圧され第2密閉容器器内へΔLだけ変位し、そ
の変位は、非接触ギャップセンサ5で検出される。そし
て、その結果、第2密閉容器22中の第2密閉容器の実容
積初期値VB0が変化する。
【0013】上記のことに基づいて、噴射量ΔV及び液
体噴射率d injは、次のように演算される。噴射量ΔV
の液体が噴射されたときの密閉容器内の圧力上昇をΔP
とし、第1密閉容器内及び第2密閉容器内の液体の体積
弾性率を夫々K1 ,K2 とする。ここで、K1 =K2
K とすると、 Δv=K・ΔV/(VA0 +VB0 ) ・・・・・・・(1) ΔP=K・Δv/VB0 ・・・・・・・(2) (1)式及び(2)式より、 ΔV/(VA0 +VB0 )=Δv/VB0 ΔV=Δv・(VA0 +VB0 )/VB0 ・・・・・・(3) また、 Δv=D・ΔL ・・・・・・・・・・・・・・(4)
【0014】従って、計測される噴射量ΔVは、(3)
式及び(4)式から次式のようになる。 ΔV=D・ΔL・(VA0 +VB0 )/VB0 ・・・・・(5) また、液体噴射率d injは、次式のようになる。 d inj/dt=dΔV・ρ/dt =d〔ρ・D・ΔL・(VA0 +VB0 )/VB0 〕/dt ・・・・・・・・(6)
【0016】上記の原理に基づく燃料噴射量・噴射率測
定装置は、図1に示されている。図1に示す燃料噴射量
・噴射率測定装置において、密閉容器1は、内面から円
筒状隔壁2が内部に突出成形されている。そして円筒状
隔壁2の開口端面には、ダイヤフラム3が密着され、円
筒状隔壁2の内部は、ダイヤフラム3で密閉されてい
る。従って、密閉容器1の内部は、円筒状隔壁2の外側
の第1室4と円筒状隔壁2の内側の第2室5とにダイヤ
フラム3を介して分離される。
【0017】密閉容器1の壁面には、外部から第1室4
内に燃料を噴射する噴射ノズル6が取付けられていると
共に、外部から第2室5内に突出し、ダイヤフラム3に
対向した非接触ギャップセンサ7が取付けられている。
非接触ギャップセンサ7は、信号線Lにより外部の測定
演算・制御装置(図示しない)に接続され、ダイヤフラ
ム3の変位量を検出し、測定演算・制御装置に検出信号
を入力するようになっている。
【0018】なお、測定演算・制御装置には、第1室4
の実容積VA、第1室4の実容積初期値VA0 、第2室
5の実容積VB、第2室5の実容積初期値VB0 、ダイ
ヤフラム3の有効面積D及び液体の密度ρが予め入力さ
れ記憶されている。
【0019】そして、第1室4に通じる第1通孔8が密
閉容器1の壁面に形成され、第1通孔8には、高速排出
弁9が介在する排出管路10が接続されていると共に、円
筒状隔壁2には、第2室5を第1室4に連通する第2通
孔11及び第2室5を密閉容器1の外部に連通する第3通
孔12が形成されている。そして円筒状隔壁2に軸線方向
に螺合し、第2通孔11を開閉するように外部から操作さ
れる第1気抜き弁13と同じく第3通孔12を開閉するよう
に外部から操作される第2気抜き弁14が設けられてい
る。高速排出弁9は、測定演算・制御装置からの開閉信
号により高速に開弁・閉弁するようになっている。
【0020】測定演算・制御装置においては、図3に示
すようなタイミングで行われる噴射ノズル6からの燃料
噴射タイミングと高速排出弁9からの燃料排出における
下記のような信号が入力されると共に処理されるように
なっている。
【0021】即ち、燃料噴射のタイミングのベースとな
る燃料噴射カムの単位回転角度毎に発信される角度パル
ス信号が入力される(図3(a)参照)。燃料噴射カム
の回転により1回転毎に所定位相で発信される1パルス
の基準パルスが入力される(図3(b)参照)。燃料噴
射カムの回転により基準パルスから角度パルス所定数の
後、即ち基準位相時T1 から所定時間後の位相時T3
おいて高速排出弁9の開弁信号が入力される(図3
(c)参照)。
【0022】燃料噴射カムの回転により基準パルスから
角度パルス所定数の後、即ち基準位相時T1 から所定時
間後の位相時T2 において開始される噴射ノズル6から
の燃料噴射が行われ、その結果のダイヤフラム3の変位
ΔLが非接触ギャップセンサ7により検出され、その変
位信号が入力される(図3(d)参照)。図3(d)に
おけるダイヤフラム3の変位信号が微分演算されて微分
値(dΔL/dt)得られる(図3(e)参照)。
【0023】上記の燃料噴射量・噴射率測定装置におけ
る測定に際して、高速排出弁9は、常時は閉弁状態にあ
って、先ず、第1空気抜き弁13及び第2空気抜き弁14を
開弁し、噴射ノズル6から燃料を第1室4内に供給す
る。燃料は、第1室4内の空気を第2通孔11、第2室5
及び第3通孔12を通して外部に排出しながら第1室4に
充満し、更に第2通孔11を通って第2室5内の空気を同
様に排出して第2室5に充満する。そこで、第1空気抜
き弁13及び第2空気抜き弁14を閉弁し、第1室4と第2
室5との流通を遮断するすると共に第2室5の外部との
流通を遮断して、燃料が充満した第1室4と第2室5と
を密閉状態にする。
【0024】次に基準位相時T1 から所定時間後の位相
時T2 に噴出ノズル6から第1室4に向って測定する燃
料噴射が行われる。燃料噴射により、第1室4内の圧力
は上昇して、第2室5内の圧力より大きくなり、ダイヤ
フラム3は、燃料噴射の間、第2室5内の非接触ギャッ
プセンサ7に向って変位し(図3(d)参照)、ダイヤ
フラム3・非接触ギャップセンサ7間の間隙変化、即ち
ダイヤフラム3の変位量ΔLが非接触ギャップセンサ7
により検出され、その変位信号が測定演算・制御装置に
入力される。そのダイヤフラム3の変位量ΔLが微分演
算されて微分値(dΔL/dt)得られる(図3(e)
参照)。
【0025】そして基準位相時T1 から所定時間後の位
相時T3 の開弁信号により、高速排出弁9は高速に開弁
され、第1室4内の圧力下にある燃料は、排出管路10か
ら排出され、第1室4の圧力は、第2室5の圧力と等し
くなる低下し、その結果、ダイヤフラム3は、非接触ギ
ャップセンサ7から離れて復位する(図3(d)参
照)。
【0026】測定演算・制御装置においては、入力され
たダイヤフラム3の変位量ΔLに基づいて ΔV=D・ΔL・(VA0 +VB0 )/VB0 が演算さ
れ、噴射量ΔVが算出される。
【0027】更に演算されて得られた微分値(dΔL/
dt)に基づいて、噴射率 d inj/dt=d〔ρ・D・ΔL・(VA0 +VB0
/VB0 〕/dt が演算され、噴射率d inj/dtが算出される。
【0028】
【発明の効果】この発明の燃料噴射量・噴射率測定装置
によれば、燃料噴射量は、第1室及び第2室の容積、ダ
イヤフラムの有効面積及びダイヤフラムの変位量で算出
され、燃料噴射率は、それらに燃料の密度が加って算出
されるので、燃料の温度、圧力、燃料の種類等の関数で
ある燃料の体積弾性率が関係しない。従って、燃料噴射
量・噴射率の測定において燃料の温度が一定であれば、
体積弾性率のキャリブレーションが不必要であり、作業
能率が向上し、測定精度も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例における燃料噴射量・噴射率
測定装置の断面図である。
【図2】この発明の実施例における燃料噴射量・噴射率
測定装置の原理説明図である。
【図3】この発明の実施例における燃料噴射量・噴射率
測定装置の燃料噴射のタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 密閉容器 2 円筒状隔壁 3 ダイヤフラム 4 第1室 5 第2室 6 噴射ノズル 7 非接触ギャップセンサ 8 第1通孔 9 高速排出弁 10 排出管路 11 第2通孔 12 第3通孔 13 第1気抜き弁 14 第2気抜き弁14
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料が充満する密閉容器が、ダイヤフラ
    ムにより隔離された第1室と第2室とに分離され、密閉
    容器には、第1室内に燃料を噴射する噴射ノズルが取付
    けられていると共に、第2室内でダイヤフラムに対向
    し、ダイヤフラムの変位量を検出する非接触ギャップセ
    ンサが取付けられ、非接触ギャップセンサが、ダイヤフ
    ラムの変位量を検出し、次式に基づいて燃料噴射量を算
    出する測定演算装置に検出変位量信号を入力するように
    接続されている燃料噴射量測定装置。 燃料噴射量ΔV=D・ΔL・(VA0 +VB0 )/VB
    0 但し、第1室の実容積初期値:VA0 第2室の実容
    積初期値:VB0 ダイヤフラム有効面積:D ダイヤフラム変位
    量:ΔL
  2. 【請求項2】 燃料が充満する密閉容器が、ダイヤフラ
    ムにより隔離された第1室と第2室とに分離され、密閉
    容器には、第1室内に燃料を噴射する噴射ノズルが取付
    けられていると共に、第2室内でダイヤフラムに対向
    し、ダイヤフラムの変位量を検出する非接触ギャップセ
    ンサが取付けられ、非接触ギャップセンサが、ダイヤフ
    ラムの変位量を検出し、検出変位信号から得られる噴射
    時間とダイヤフラムの変位量とから次式に基づいて燃料
    噴射率を算出する測定演算装置に検出変位信号を入力す
    るように接続されている燃料噴射率測定装置。 燃料噴射率d inj/dt=d〔ρ・ΔL・D(VA0
    VB0 )/VB0 〕/dt 但し、第1室の実容積初期値:VA0 第2室の実容
    積初期値:VB0 ダイヤフラム有効面積:D ダイヤフラム変位
    量:ΔL 液体の密度:ρ 時間:t
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100425035B1 (ko) * 2001-08-14 2004-03-30 학교법인 한양학원 디젤 엔진용 연료분사노즐의 연료분사율 측정방법
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