JPS63243454A - 内燃機関等における噴射経過を求める装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、噴射ポンプと、この噴カポンプの吐出側に導
管を介して接続される少なくとも１つの噴射弁と、行程
発信器とを有し、導管に接続されるノズル前空間内にピ
ストンのように移動可能に設けられかつ導管を介して供
給される噴射媒体の圧力を戻し力に抗して開放方向に受
ける一般にニードル状の閉鎖機構により、噴射弁の噴射
ノズルが閉鎖可能であり、行程発信器が閉鎖機構に作用
結合され、かつ閉鎖機構の行程位置を再現する信号を処
理する計算機に接続されている、内燃機関等における噴
射経過を求める装置に関する。

〔−従来の技術〕

このような装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第３１
２２５５３号明細書から公知である。ここで行程発信器
の信号は、噴射弁の開放度を求め、それによりノズルに
おけるそのつどの圧力状態を求めた後、ＩＩＩＮＪ経過
を求めろことができるよ・うにするのに役立つ。噴射ノ
ズルにおける圧力を求めるため、ノズル本体を貫通する
噴射媒体用供給導管の近くでこのノズル本体に設けられ
るひずみ計等が用いられて、ノズルへ供給される噴射媒
体の圧力により生ずるノズル本体の変形に反応する。そ
の際ノズル本体の変形は供給される噴射媒体の圧力の変
化と同じように行なわれるものと仮定している。

しかしこの公知の装置では、ノズル本体の変形が非″常
に異なる原因を持ち、供給される噴射妨一体の圧力のみ
によっては全く求められないということを考慮していな
い。例えば温度のため又は機関の振動によりノズル本体
が変形を受ける。なお噴射媒体の圧力変化とノズル本体
の変形との間には位相差が生ずる。これらの影鞠すべて
により、特に高速回転機関では、ノズル本体の変形に応
じて圧力状態を求める場合、大きい誤差を甘受せねばな
らない。

更に噴射ポンプから噴射弁へ至る導管が、普通の機関で
は噴射過程の間に気泡又は蒸気泡を形成して導管内の圧
力を低減されて、噴射弁の申し分のない閉鎖を保証する
のが困難になる。。

各噴射過程の始めに、これらの気泡又は蒸気泡を噴射媒
体の供給により満たさねばならない。

この満たす過程が史に噴別媒体の圧力変動をひき起シ！
、その結果ノズル本体の変形の位相がずれるＣ、場合に
よってはノズル保持体に励起される振動とは非常に異な
る経過を持つ衝撃波も噴射媒体に生ずる。

更に高速回転機関における閉鎖８！Ｉ＃４の開放時間及
び開鎖時間が、そのつどの噴射過程の比較的大きい時間
的割合を占めることを考慮せねばならない。開放時間中
に圧力状態を求める除虫ずる誤差は、それに応じて著し
い影響を及ばす。

雑誌ＭＴＺ　　（ｆｉ関技術雑誌）第２１巻（１９６０
年）第５号１７５ページ以降から、噴射経過を求める装
置が公知で、ノズルにおける圧力の代りにノズル保持体
の入口の圧力が測定される。＠りΣ１過程中に噴射装置
に必ず生ずる圧力波が有限な伝播速度を持ち、従ってノ
ズルへの圧力波の到来とノズル保持体の入口への圧力波
の到来との間には大きい位相差が生ずるので、この装置
は必然的に不精確である。特に高速回転機関では、この
位相差を簡単に無視してはならない。更に噴射過程の始
めに、ノズルとノズル保持体の入口との間の導管内の気
泡又は蒸気泡をまず満たさねばならないので、ノズルの
圧力はノズル保持体の入口における圧力より時間的に遅
れて上昇する。従って特に噴射弁の閉鎖機構の開放段階
中に、噴射経過を求める際大きい誤差を甘受せねばなら
ないつ 更に雑誌ＭＴＺ第３０巻（１９６９年）第７号２３８ペ
ージ以降から公知の装置では、噴射装置のどこかの個所
例えば噴射ノズルから離れて噴射媒体の供給導管に設け
られている圧力発信器の所における非定常過程の全圧力
は、静圧と噴射ノズルの方へ前進する圧力波と噴射ノズ
ルから戻る圧力波とから成る。圧力波は音速で伝播する
ので、圧力発信器の場所への前進圧力波の到来とノズル
へのこの前進圧力波の到来との間の位相差は、実際上圧
力発信器の場所とノズルとの間の経路の長さのみによっ
て定まる。前進圧力波はノズルにおいて反射されるので
、音速で伝播する戻り圧力波が生ｌじ、ノズルから圧力
発信器の場所へのこの戻り圧力波の走行時間は、実際上
同じ経路の長さのみによって定まる。前記刊行物によれ
ば、圧力発信器により測定される全圧力は、計算により
前進波と戻り波とに分解されて、ノズルにおけるそのつ
どの全圧力を計算する。それにより圧力発信器はノズル
のすぐ近くにある必要はなく、ノズルの圧力は大きく離
れた所から求めることができる。

この公知の装置は、理論的には高い精度においてすぐれ
ている。しかし噴射媒体の気泡又は蒸気泡を満たす際、
付加的な圧力波が生ずる。

史に既に噴射媒体中に存在する圧力波は気泡又は蒸気泡
の所で反射する。この作用の結果、噴射ｍ体用供給導管
が予め気泡又は蒸気泡の形成により圧力を低減されてい
ると、噴射弁の閉鎖機構の開放段階中に噴射ノズルの圧
力状態を求める際著しい誤差が生ずる。

機関における噴射経過は最適な燃焼経過にとって重要な
パラメータであるが、噴射過程の始めに予め噴射媒体の
婆管内に生ずる気泡又は蒸気泡を噴射媒体で満たさねば
ならない時にも、極めて精確な測定を可能にするのに適
当な装置は、これまで知られていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って本発明の課題は、上述した凶器にもかかわらず、
噴射弁の開鎖機構の開放段階中にもＩＩｆＪ射経過全経
過精度で求めるのを可能にする装置を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決するため本発明によれば、閉鎖機構の開
鎖位置と開放位置との間におけるこの開鎖機構の行程運
動の期間中に計算機が、行程発信器の信号又は閉鎖機構
の速度を再現する運動発信器の信号及び閉鎖機構の加速
度により、ノズル前空間内の圧力、ノズルから出る容積
流量及び出る量を式 ％式％（１） （ここでＩ）Ｄはノズル前空間内の圧力、ｐｃは燃焼室
又はノズルの出口側の圧力、Ａは開放方向に圧力を受け
る閉鎖機構の断面積、ｍは閉鎖機構の５Ｉ量、ｈは閉鎖
機構の行程、ｔは時間、Ｒは閉鎖機構の行程運動の減衰
係数又は摩擦係数、Ｋは戻し力のばね定数、Ｐｉは戻し
力の予荷重、Ｆ２は摩擦力、Ｑはノズルから出る噴射媒
体の１け、ｐは噴射媒体の密度、ｔ　（ｈ、ｘ）は閉鎖
機構の行程り及び圧力係数に関係する所定の関数、Ｘ＝
　（ｐｏ　　１）Ｇ）／ＩＩＣ即ち次元なしの圧力係数
）から求める。

本発明は、閉鎖機構の閉鎖位置と開放位置との間におけ
る閉鎖機構の運動を記録し、それからノズル前空間内の
圧力又はノズルを通る噴射媒体の容積流ｍ又はノズルか
ら出る量を求めるという一般思想に基いている。これは
、開鎖機構の進む行程ｈ１開鎖機碑の速度ｄ　ｈ／ｄ　
を及びその加速度ｄ２ｈ／ｄｔ２を求めることができる
ため、可能である。なぜならば、請求項１の式Ｉにより
、噴射媒体により開放方向に開鎖機構へ及ぼされる液圧
力（式■の左辺）は、閉鎖機構により運動に抗して生ず
る慣性力と、閉鎖機構の運動に摂して作用する摩擦抵抗
又は減衰抵抗と、戻し力と、閉鎖位置にある閉鎖機構が
開き始める際作用する開放力との和に等しいからである
。

本発明の利点は、噴射弁と噴射ポンプとの間の導管中に
存在する気泡又は蒸気泡が、噴射経過を求める際誤差の
原因とならないことである。

なぜならば閉鎖機構の行程運動は、これらの気泡又は蒸
気泡が噴射媒体で実際上満たされた後初めて開始される
からである。

ノズル前空間内の圧力を開放方向に受ける開鎖機構の断
面積、閉鎖機構の質量、閉鎖機構の行程運動の減衰係数
又は摩擦係数、噴射弁の戻し力又は戻しばねのはね定数
、房し力の予荷重、及び弁の摩擦について噴射弁の構造
により不変に規定される値は、例えばそれに対応する記
憶値の入力により、計算機に固定的に予め与えることが
できる。ノズルの有効断面積及びこれに関連する式ＩＩ
の関数ｆ（ｈ、Ｘ）についても同じことが言える。

ノズル前空間内の圧力に抗して作用する燃焼室内又はノ
ズルの出口側の圧力は、一般にニードル閉鎖段階中にの
み重要である。この圧力は、特性曲線図の補間によるか
、又は特に例えば往復ピストン機関において噴射弁の閉
鎖段階が、機関のそれぞれのピストンがその上死点の位
置をとる期間中に行なわれる時、近似により求めること
ができる。

しかし場合によっては、ｉｔｓ機の入力側が適当な測定
値発信器に接続されている時、機関のクランク角等に関
係する燃焼室圧力又はノズルの出口側圧力の変化も考慮
することができる。っ更に容積流ｉ４ｔも請求項２の式
ＩＩａ又はｌｌｂにより近似的に求めることができる。

ここでｘ　＞　ＸＧＲのすべての状態即ち著しく大きい
部分について、ノズル背圧を求めるのを省くことが考慮
される。

なぜならば噴射ノズルの東も狭い断面積における圧力は
Ｏｂａｒの値を持つからである。

閉鎖機構がその開放終端位置へ達すると、ノズル前空間
内の圧力又はノズルを通る噴射媒体の容積流量又は出る
量は、行程発信器の信号のみからもはや充分精確に求め
ることができない。

終端位置を決定する行程限定、ストッパ装置等が充分規
定された減衰又は規定されたばね定数を持っていれば、
ノズルを通る噴射媒体の容積流量又は出る量を閉鎖機構
の開放終端位置において求めることも原理的に可能であ
る。その場合閉鎖機構のすべての位置における噴射経過
は、行程発信器又は運動発信器の信号のみから求めるこ
とができる。しかし実際上これは、待にＲＴ程限定等の
ための構造費が非常に大きくなるので、困難である。

さて本発明では、噴射ポンプと噴射弁との間の専管に圧
力発信器を設け、導管圧力を再現するこの発信器の出力
信号を″＃ｆ算機へ供給することが考慮され、噴射弁の
完全開放の際計算機は、ノズル前空間内の几カヌはノズ
ルから出るＷ、Ｍ流量を、ノズル前空間内の圧力と圧力
発信器から求められる導管圧力との規定可能な関数関係
により求める。

圧力発信器がｖｎ射弁の充分近くに設けられている場合
、ノズル前空間の圧力と圧力発信器の導管圧力とを近似
的に同じものとすることができる。場合によっては閉鎖
機構の閉鎖運動中に、行程発信器の信号から求められる
ノズル前空間の圧力を、圧力発信器の信号から求められ
る導管圧力の値と常に比較して、補正係数を求め、ノズ
ル前空間圧力の近似値を得るため、この補正係数に導管
圧力の値を乗算することも可能である。

その代りに、導管又はノズル前空間に生ずる圧力波を考
慮して、ノズル前空間内の圧力を求めることも可能で、
これは装置のできるだけ高い精度のために好ましいもの
とみなされる。即ち圧力発信器の圧力１）Ｘについて式 ％式％） が成立し、ここでｐｏは噴射装置の静圧、ｐＸｖは噴射
弁の方へ前進する圧力波の圧力、またｐＸＲは噴射弁か
ら戻る圧力波の圧力発信器の所における圧力である。ノ
ズル前空間の圧力ｐＤについても同じような式 ％式％（） が成立し、ここでｐＤＶはノズルの方へ前進する圧力波
の圧力、ｐＤＲはノズルから戻る圧力波の圧力である。

更に式 ％式％） も成立し、ここでｔは時間、Ｘは噴射弁と圧力発信器と
の間の導管の長さ、またａは噴射媒体中の音速である。

これらの式により、圧力発信器により検出される導管圧
力を考慮して、ノズル前空間内の圧力が更に後述するよ
うに高い精度で計算される。

動かされる閉鎖機構又は特に開放位置に静止する閉鎖機
構による噴射過程の段階は、計算機がニードル行程の時
間的経過の高次導関数を計算して、これら導関数の彷数
が同時に又は所定の短い長さの期間をおいて％（ｆｌｉ
ｔ又は零値をとるかどうかを調べることによって、簡単
に求められる。即ち閉鎖機構がその開放行程の終了の際
その開放終端位置へ達すると、閉鎖機構の行程速度は必
ずほぼ衝撃的に変化し、その際前記の高次導関数が極値
又は零値をとる。それにより計算機は、極値又は零値の
同時発生の時点を、閉鎖８Ｓしがその開放終端位置へ達
した時点と解釈する。

開放終端位置へ達した場合にも開鎖機構の行程速度は突
然に変化するので、この慢合にも向じことか言える。

５３１１の特に好ましい実施ＴＩ−棟では、開鎖機構の
開放終端位置において、閉−す構へその開放位置の方向
に荷重をかける力ＦＡか油１足される。

それによりｉｔ算機は、請求ｆＩ４ｓの式Ｔａによりノ
ズル前空間内の圧力ｐＤを求めることができる。開鎖機
構が開放方向又は閉鎖方向へ動く間、この運動段階中に
力測定器は閉鎖機構の作用を受けないので、ＦＡ＝Ｏで
ある。それに応じて開鎖機構の開放段階又は閉鎖段階中
に式１ａは式Ｉ　（請求；＃　１　）に一致する。、閉
鎖り構がその完全開放位置へ達すると、開鎖機構が噴射
弁の完全開放状態で静止している時、式ｒａの右辺の最
初の２つの項はなくなる。この段階中には、閉６ｆＩ機
構が再振動しない限り、ストツバ力ＦＡとすＣ１射弁の
べ造により規定される他の角のみを考すなすればよい。

〔実ＭＶ例〕

本発明の好ましい実施例を図面に基いて以下に説明する
。

噴価装置は噴α９ポンプ１ｏを含み、この＠　Ｂｑポン
プは逆止め弁として作用する送出し弁１１を介して噴射
弁６へ通ずる導管４へ＠射媒体を供給し、噴射弁６から
Ｘだけ珈れて導管に圧力発信器５が設けられている。導
管４内の圧力を再現する圧力発信器５の信号は財界ｂ３
へ供給される。噴射弁６内で導管４は、１つ又は位数の
ノズル１３を介して図示した例では機関１５の燃焼室１
４に直接接続されているノズル前空１川７へ通じている
６嚢なる構造の弁開では、ノズル１３を機関の吸シ、管
又は予燃燗室にも接続することができる。

ノズル１３は噴射弁６の開鎖機構１の第１図ではニード
ル状の端部により制御される。閉鎮機構１は噴射弁６の
弁ケース内にピストンのように設けられ、閉ｍｈ構１は
ノズル前空間７内に存在する噴射媒体の圧力によりｒＪ
ＦＪ放方向定方向た閉鎖方向に閉鎖はね１６の作用を受
ける。

１ｔ］鎖ばね１６の予荷重のため、少なくとも１つの力
Ｆを及ぼして、閉鎖機構！を開き始めねばならない。

閉鎖機構ｌは押し棒等により誘導式行程発信器２に作用
結合され、この行程発信器が開鎖機構ｌのそのつどの行
程位ａｔｈに相当する出力信号を発生して、計算機３へ
送る。

第２図は開鎖り構の行程段階を概略的に示している。開
鎖機構ｌはまず段階■において閉鎖位置をとる。それか
ら導管４を経て噴射媒体がノズル前空間７へ導入される
と、段階■Ｉにおいて閉鎖機構１が開く。導管４又はノ
ズル前空間７内には最初気泡又は蒸気泡が存在して、噴
射媒体でこれらの気泡又は蒸気泡を満たさねばならない
ので、この運動は一般に不均一に行なわれる。気泡又は
蒸気泡の発生については更に後述する。段階ＩＩＩにお
いて閉］ｊｌａ　１は］開放終端位置をとる。それから
導管４を介する噴射媒体の供給が終了せしめられると、
閉鎖機構ｌは段階ＩＶにおいて閉鎖位置へ戻される。、
開鎖ｈ　１ｍ　１が開鎖位差をとる次の段階■′は段階
■に等しい。

段階Ｉ又はビ中における導管４又はノズル前空間７にお
ける気泡又は蒸気泡の形成は、送出し弁１１の特別な構
成による。送出し弁１１を大きく導通させるため、送出
し弁１１の弁体１７を第１図に示す閉鎖位置から上方へ
大きく持ち上げねばならない。弁体１７にある環状溝１
８が弁座１９の範囲へ達した時始めて、り射媒体が噴射
ポンプｌＯから弁体１７の＠線方向溝及び前記の環状溝
１８を経て導管４へ達することができる。従って第１図
において環状溝１８を上カに対して区画する環状***２
１が、弁体１７を案内する穴へ弁座１９の入口側で押込
まれると、弁％１９の出口側で弁体１７が排除体のよう
に作用する。それに応じて弁体１７の閉鎖行程において
、導管４は気泡又は蒸気泡を形成しながら圧力を低減さ
れる。これは、噴射弁６から噴射媒体の統制不能な飛沫
が畠るのを回避するために原理的に望まれている。

弁体１７により行なわれる圧力低減とそれに伴う気泡又
は蒸気泡の形成のため、ノズル！３を通る噴射媒体流量
又は出る量の測定は原理的に困難となる。

しかし本発明による装鰐では、これらの困難が克服され
る。即ち噴射弁６の閉鎖機構１の開放段階中に、圧力ｐ
Ｄは請求項１の式■に従って計算機３により、行程発信
器２により発注されてそのつどの行程位ｔ’ｌｌ　ｈを
再現する信号のみに基いて求めることができる。それか
ら請求項１の式１１及びＩＩＩに従って５１ｉｔＩ量ｄ
　Ｑ／ｄ　を及び出るｌｉｔ　Ｑを求めることができる
。燃焼室１４内の圧力ｐＧのために、場合によっては一
定の平均値を利用することができる。しかしｉｔ算機３
を燃焼室にある圧力センサに接続して、燃焼室圧力のそ
のつどの測定値を利用して、計算により処理することが
できる。なお計算８％３をクランク色剤センサ２２に接
続して、時間ｔの代りにクランク角を処Ｓすることがで
きる。

１！Ｊ１鎖機ａ１の開放段階の始めに、即ち第２図の段
階Ｉ＆びＩＩにおいＹｌ、気泡又は蒸気泡が排除されて
、噴射砂体で濶たされると、これにより段階Ｉｆにおけ
る（２）鎖り描の開放運Ｈｔのが不均一もどなる。しか
しこの不均一な運動は゛行程発信器の信号中に情報とし
て得られるので、噴射媒体により気泡又は蒸気泡を満た
す過程は、第２図の段階ＩＩ中に噴射経過を計算により
求める際必然的に考慮される。

第２図の段階ＩＩＩ中に、気泡又は蒸気泡は導管４又は
噴射弁６中にもはや存在しない。この段階１１１中に閉
鎖機構１はもはや蜘かず、開放終端付物に留まるので、
行程発信器２の信号の評価による噴射経過の計算はもは
や充分精確に可能でない。

しノかし次に示す：ｒｒｌ−続の式を付加的に考慮すれ
ば、噴射８１！過の計算が可能となる。

ｄＱ／’ｄｔ＝：（２・ｐｐｙ　　ｌ’Ｄ＋ＰＯ）”Ｌ
、／（ρ−ａ）■ −へ・ｄｈ／ｄｔ　　＋−＋＋　ｊ　　ｄｐＯ／ｄｔ　
　　　　　　（Ｖｉｌｌ）ここでＶはノズル前空間の容
積、Ｅは４御媒体の弾性係数、ｐＤはノズル前空間内の
圧力、↑は時間、ｐＤｖはノズルの方へ前進する圧力波
の圧力、ｐ□は静圧、Ａｌ−は導管の有効断面積、ｐは
噴射媒体の密度、ａは噴射媒体中の音速、Ａは圧力ｐＤ
を開放方向に受ける閉鎖機構の断面積、ｈは閉鎖機構の
行程、０はノズルから出る噴り４体の瓜である。

式ｖｒｒｒにおいて、この式の左辺に示されて噴射弁６
のノズルから出る＠！１１媒体の流量は、噴射弁６へ至
る流量（式ＶＩＩＩの右辺の第１項）と閉鎖り構の運動
及び４小媒体の圧縮性及び噴射弁の壁の弾性等とにより
生ずる容積変イＬ（これら容積変化は式Ｖｌｌｌの右辺
の第２項及び第３瑣に示されている）との差に等しい。

萌領１１！１１？ｉｔは段階目！では励かず、従って式
Ｖｌｌ＋の右辺の第２．項は零イ１６を持つので、仝「
へ用過程中に有効な式ＶＩＩＴは段階ＩＩ（に？＝３い
て簡？れになる。

さて段階ＩＩＩ中の４伽経過は近似的にほぼ次のように
ｉｔ算することができる１、まず段階ＴＩの終り前の多
数の時点ｔについて、ＴＩＤの値がｆｔ算される。史に
時点Ｔについて、１例えば差商（ｐｌ）（ｔ２）　−ｐ
Ｄ　（ｔｌ）：１．／　（［２Ｊ）の計算によりｄｐｐ
／ｄｔの値が求められる。ここでｔ’１及びｔ２はその
つどの時点先の直前及び直後の時点である。

更に時点１についてｔｔ算されるｐＤの値が式夏■へ代
入されるので、時点ｔについてｄ　Ｑ、／ｄ　ｔの値が
得られる。

時点ｔにおけるＩ）Ｄ、　ｄｐＯ／ｄｔ及びｄＱ／ｄｔ
の値が式ＶｉｌＴへ代入されるっ式ｖｒｕのｄ　ｈ／ｄ
　ｊは行程発信器２の信号に基いて得られるので、今や
式■ｉｉ’ｌから時６ｔにおけろｌ’ＤＶの値を求める
ことができる。

最後に時点ｔ４こついてｄ　ｈ／’ｄ　ｔの値も行程発
信器２の信号に基いて求めることができる。

時点ｔにおけるｐｐ、ｄ　ｐＤ／ｄ　ｔ　Ｓ−ｄＱ、／
ｄ　を及びｄ　ｈ／’ｄ　ｔの値が弐Ｖｌｌｌへ代入さ
れる。それによりそのつどのＦｙｊ点艷におけるＰＤＶ
を計算することかできる。

従って時点ｔについでｐＤ、ＩＩＤＶ及びｐＤＲの値が
檗備される。

さて時点ｔにおける値ｒ’ＤＲが式Ｖｌｌへ代入される
と、時点ｔ＋ｘ／ａにおけるＩ’ＸＲの値が得られる。

圧力発信器５による測定によって、時点ｔにおけるｐＸ
の値も求められる。

この測定［直は、先に時点ｔ−１−ｘ／ａについて求め
られたｐＸＲの値と共に式ＴＶへ代入されるので、時点
ｔ＋ｘ／ａについてｐｘｖの値も得られる。

この値を弐Ｖｌへ代入して、時点ｔ　＋２　ｘ、／ａに
ついてｐＤＶの値を得ることができる。

今や時ｒＨｔ　＋　２ｘ／ａにおけるＩＩＤの値を求め
ることができるので、東に後述するように、式■から時
点ｔ　＋２ｘ／ａにおけるＩ’ＤＨの値が求められる。

これから時点ｔ　＋４ｘ／ａにおけるｐＤＲの値を、時
ｈｔにおけるＤＤＲの値から時点ｔ：　＋　２ｘ／ａに
おけるｐＤＲの値と同様に計算することができる。

時点ｔ＋２ｘ／ａ及び別の時点におけるＩＩＤの値は、
周知のｔ１′算方法例えばルンゲークッタ法により式Ｉ
Ｉ及び／又はＶＴＩ＋からそれぞれ補間することができ
る。

上述した計算は、近接して順次に続く多数の時点ｔから
出発して、数回行なうことができるので、段階ＩＩＩ中
の噴射経過は同じように近接して順次に続く時点列につ
いてｉｔ算される。

第２図の段階Ｉｖ中に、噴射経過を段階ＩＩ中又は段階
ＩＩＩ中と同じように選択的に計算することができる。

後者の場合注意すべきことは、式Ｖｌｌｌの右辺の第２
項は段階１ｖ中に零ではなく、即ち行程発信器２の信号
から誘導されるｄ　ｈ／ｒｌ　ｔの値をそのつと考慮せ
ねばならないことである。

ｙｉ階ｉ＋ないしＩｖの始め及び終りを明確に定めるこ
とができるようにするため、１ｔ−８１５３は閉鎖機構
ｌの行程又は行程発信器２の対応する信号のそれぞれ高
次の時間的導関数を計算するこセができる。これらの段
階の始め及び終りにこれら導関数のそれぞれ複数が実際
上同時に極値又は零値をとるので、計算機は噴射過程の
どの段階がそのつと存在するかを簡単に調べることがで
きる。

本発明による装置を校正するために、場合によっては［
）Ｄの佃を直接測定するのを可能にする圧力発信器をノ
ズル前空間７内に設けることができる。このような圧力
発信器は例えば大体において圧電素子から成り、圧力の
作用に応じて異なる電気信号を発生することができる。

測定されるｐＤのｆ−をそのつと計算される値と直接比
較し、ｔｔ算される値を測定値に合わせるため、式■又
はＶＩ［Ｉへ補正係数を代入することが可能である。そ
れにより計算される値の精度が実際上任意に高められる
。

圧力発信器をノズル前空間内に常に残して、１）Ｄの値
を直接測定しで、噴射経過を式１１及びＩＩＩのみから
計算することも沖理的に可能である。しかしこれは実際
には不可能である。なぜならば、圧力発信器をノズル前
空間に設けると、特に噴射弁の熱を受けるため、圧力発
信器の寿命は比較的短いからである。

摩耗又は炭化により変化する可能性のある可動流通断面
積の校正又は補正は、規定されたでＩ積と計算された合
ｆｔ＃射量との比較により、例えば機関保守の際、場合
によってはタンク充填毎に行なうことができる。

要約すれば、本発明による装置によって、機関の全寿命
中に噴射経過を高い精度で求めることが可能であること
がわかる。なぜならば７、行程発信器２も圧力発信器５
も特に熱的にも僅がしか臼荷されないので、長い寿命が
期待されるからである。

同様に第１図かられかる別の特に好ましい実施例では、
ｒｊＪ３鎖機構が完全開放位置で力測定器２３として構
成されるスｌ−ツバに当っている。

この力測定器２３は計算機３に接続され、噴射弁６が完
全に開かれると、閉鎖機ｋｌがストッパ２３に当る力Ｆ
Ａを再現する信号を計算機３が受ける。この構成では、
第２図の段階目ないしＩｖ中におけるノズル前空間７内
の圧力ＩＩＤは、請求項８に示される式Ｉａにより直接
求めることができるので、専管４にある圧力発信器５を
省略することができる。

第３図には噴射弁６とその保持体の構造が示されている
。

噴射弁は数分割のノズル本体２４を持ち、その中に軸線
方向移動可能な開鎖機構ｌとノズル前空間７とが設けら
れ、このノズル前空間はノズル本体２４を貫通する導電
４′を介して噴射媒体を供給される。ノズル本体２４上
へはまるノズル締付はナツト２５は、袋ナツト２６によ
り円筒状保持体部分２７に結合され、この保持体部分２
７はノズル締付はナツト２５へ入り込んで、ノズル本体
２４と保持体部分２７との間に挿入される中間円板２８
へ袋ナツト２６により締付けられ、同時にノズル本体２
４がノズル締付はナツト２５内に締付けられている。保
持体部分２７の半径方向突起２７′がノズル締付はナツ
ト２５の端面にある軸線方向切欠き２５′へ爪状に係合
１．ノていることによって、保持体部分２７とノズル締
付はナツト２５は袋ナツト２６内に相対回転しないよう
に結合されている。なお中間円板２８は、はめ合いビン
２９により保持体部分２７に＠転不能に固定されている
。原理的に同じように、ノズル本体２４は別のはめ合い
ピンにより中間円板２８に回転不能に保持される。それ
によりノズル本体２４にある導管片４′が中間円板２８
及び保持体部分２７にある導管片４″及び４″′と常に
連通している。

保持体部分２７は、中間円板２８内に＠線方向移動可能
に保持されているきのこ状押圧片３０により噴射弁６の
閉鎖機構１を閉鎖位置へ押す閉鎖はね１６用のかごを形
成している。

閉＆ｆｘｌｈ構ｌには押圧片３０がそれに設けられる押
し棒により結合され、この押し棒は開鎖機構１の先細突
起ビに連結されている。突起ビには環状段部Ｉ　ＩＩが
続き、中間円板２８内に軸線方向移動可能に設けられる
ストッパ３１へ、閉ｇｎ機碑１のこの爛状触郡カイ開放
終端位置において当る。−万ストッパ３１には弾性０リ
ング３２により力測定器２３へ押付けられ、この力測定
器は押圧片３０を環拭に包囲する圧電素子により構成さ
れて、ノズル締付はナツト２５の側方窓及びこの窓の後
に設けられる中間円板２８の側力切欠きを通ってこの中
間円板２８へ挿入される。力測定器２３又は力測定器を
形成する圧′市素子が押圧力を受けると、それに設けら
れる（図示しない）電極を介して、圧電素子の作用抑圧
力と共に変化するレベルの電圧を取出すことができる。

ノズル締付はナツト２５の窓及び中間円板２８の切欠き
を通して引出されるケーブル３３を介して、この電圧が
計算機３　（第１図）へ供給される。それにより計算機
３は、開鎖機構１が開放終端位置においてノズル前空間
７内の噴射媒体の液正によりストッパ片３１へ押付けら
れる力ＦＡを再現する信号を得る。

ｊＪＪ　６によっては力測定ｎ２３と１ノで、ひずみ計
を設けられる弾性変形可能な素子も設けて、その弾性変
形を再現する信号を発生して、ｔｌ’算機３へ与えるこ
とができる。それにより計算機３は力ＦＡに対応する信
号を得るので、ノズル前空間７内の圧力１）Ｄを請求項
８の式１ａに従って計算することができる。

第３図では、見易くするため、第１図に概略的に示した
行程発信器２は除かれている。このような行程発信器２
は、抑圧片３０又はこれに設けられる押し棒状突起等と
共同作用することができる。

第３図とは異なり、本発明の好ましい実施例によれば、
ケーブル３３を保持体部分２７へ軸線方向に通して、ノ
ズル締付はナツト２５を省略することができる。それに
より機関への噴射弁の取付けが著しく容易になる。

更に中間円板２８自体を力測定器又は圧電素子として構
成し、即ち力ＦＡを再現する信号を中間円板２８により
発生することができる。

行程発信器２の代りに運動発信品が設けられて、閉鎖７
機構の速度Ｖを再現する信号を発生する場合、閉鎖機ｅ
ｔ＋のそのつどの行程りを積分ｈ＝ＪＶｄｔ により求めることができる。開鎖機構の加速度ｄ　２　
ｈ／ｄ　ｔ、　２は微分 ｄ２ｈ／ｄｔ＝ｄｖ／ｄｔ により得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により噴ｆＪｇ経過を求める装置を持つ
噴射装ｊｉの概略構成図、第２図は噴射弁の行程段階を
示す線図、第３図は噴ｉｊ＋弁の閉卵機構の衝突力用力
測定器を持つノズ）４持体の軸線に沿う断面図である。 １・・・閉鎖機構、２・・・行程発信器、３・・・ｉｔ
算機、４・・・導管、５・・・圧力発信器、６・・・噴
射弁、７・・・ノズル前空間、ＩＯ・・・噴射ポンプ、
１３・・・ノズル、】６・・・戻しばね。 特許出願人　　ダイムラー−ベンツ・アクチェンゲゼル
シャフト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　噴射ポンプと、この噴射ポンプの吐出側に導管を介
   して接続される少なくとも１つの噴射弁と、行程発信器
   とを有し、導管に接続されるノズル前空間内にピストン
   のように移動可能に設けられかつ導管を介して供給され
   る噴射媒体の圧力を戻し力に抗して開放方向に受ける一
   般にニードル状の閉鎖機構により、噴射弁の噴射ノズル
   が閉鎖可能であり、行程発信器が閉鎖機構に作用結合さ
   れ、かつ閉鎖機構の行程位置を再現する信号を処理する
   計算機に接続されているものにおいて、閉鎖機構（１）
   の閉鎖位置と開放位置との間におけるこの閉鎖機構の行
   程運動の期間中に計算機（３）が、行程発信器（２）の
   信号又は閉鎖機構（１）の速度（ｄｈ／ｄｔ）を再現す
   る運動発信器の信号及び閉鎖機構（１）の加速度 （ｄ＾２ｈ／ｄｔ＾２）により、ノズル前空間（７）内
   の圧力（ｐ＿Ｄ）、ノズル（１３）から出る容積流量（
   ｄＱ／ｄｔ）及び出る量（Ｑ）を式 ｐ＿Ｄ・Ａ＝ｍ・ｄ＾２ｈ／ｄｔ＾２＋Ｒ・ｄｈ／ｄｔ
   ＋Ｋ・ｈ＋Ｆ＿１＋Ｆ＿２　（Ｉ）ｄＱ／ｄｔ＝ｆ（ｈ
   ，Ｘ）・√｛（ｐ＿Ｄ−ｐ＿Ｇ）２／ｐ｝　（ＩＩ）Ｑ
   ＝∫ｄＱ／ｄｔ　（ＩＩＩ） （ここでｐ＿Ｄはノズル前空間内の圧力、ｐ＿Ｇは燃焼
   室又はノズルの出口側の圧力、Ａは開放方回に圧力ｐ＿
   Ｄを受ける閉鎖機構の断面積、ｍは閉鎖機構の質量、ｈ
   は閉鎖機構の行程、ｔは時間、Ｒは閉鎖機構の行程運動
   の減衰係数又は摩擦係数、Ｋは戻し力のばね定数、Ｆ＿
   １は戻し力の予荷重、Ｆ＿２は摩擦力、Ｑはノズルから
   出る噴射媒体の量、ρは噴射媒体の密度、ｆ（ｈ，Ｘ）
   は閉鎖機構の行程ｈ及び圧力係数に関係する所定の関数
   、Ｘ＝（ｐ＿Ｄ−ｐ＿Ｇ）／ｐ＿Ｇ即ち次元なしの圧力
   係数） から求めることを特徴とする、内燃機関における噴射経
   過を求める装置。 ２　容積流量（ｄＱ／ｄｔ）が式 Ｘ＜Ｘ＿Ｇ＿Ｒの場合 ｄＱ／ｄｔ＝Ａ＿ｅ（Ｘ→∞）・√（１＋１／Ｘ＿Ｇ＿
   Ｒ）・√｛（ｐ＿Ｄ−ｐ＿Ｇ）２／ｐ｝　（ＩＩａ）Ｘ
   ≧Ｘ＿Ｇ＿Ｒの場合 ｄＱ／ｄｔ＝Ａ＿ｅ（Ｘ→∞）・√（２ｐ＿Ｄ／ｐ）　
   （ＩＩｂ）（ここでＸ＿Ｇ＿Ｒは最も狭い流れ断面積に
   おいて静圧がちようど零値になる限界圧力比で、ノズル
   に応じてＸ＿Ｇ＿Ｒ＝４±２、Ａ＿ｅ（Ｘ）は圧力状態
   に関係するノズルの有効流通断面積、Ａ＿ｅ（Ｘ→∞）
   は大きい圧力係数例えばＸ≧１００における有効流通断
   面積である） により計算されることを特徴とする、請求項１に記載の
   装置。 ３　計算機（３）が閉鎖機構行程の時間的経過の高次導
   関数（ｄ＾ｎｈ／ｄｔ，ｎ≧２）を計算して、これら導
   関数の複数が同時に又は所定の長さの期間をおいて極値
   又は零値をとるかどうかを調べ、このような事態の時点
   を閉鎖機構 （１）の開放運動又は閉鎖運動の始め又は終りとして評
   価することを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置
   。 ４　導管（４）に圧力発信器（５）が設けられ、この圧
   力発信器（５）の所における導管圧力（ｐ＿Ｘ）を再現
   する出力信号が計算機（３）の入力側へ供給可能であり
   、少なくとも閉鎖機構（１）の完全開放の際計算機（３
   ）が、ノズル前空間（７）内の圧力又はノズルから出る
   容積流量を、ノズル前空間内の圧力（ｐ＿Ｄ）と圧力発
   信器（５）により求められる導管圧力（ｐ＿Ｘ）との間
   の規定可能な関数関係により求めることを特徴とする、
   請求項１ないし３の１つに記載の装置。 ５　閉鎖機構（１）の閉鎖行程中に計算機（３）が、ノ
   ズル前空間（７）内の圧力又はノズルから出る容積流量
   を、ノズル前空間内の圧力（ｐ＿Ｄ）と圧力発信器（５
   ）により求められる導管圧力（ｐ＿Ｘ）との間の同じ規
   定可能な関数関係により求めることを特徴とする、請求
   項４に記載の装置。 ６　閉鎖機構（１）の閉鎖行程のため計算機（３）が、
   ノズル前空間（７）内の圧力又はノズルから出る容積流
   量を、開放行程におけるのと同じ数学的演算で求めるこ
   とを特徴とする、請求項１ないし４の１つに記載の装置
   。 ７　閉鎖機構（１）が誘導式行程発信器又は運動発信器
   （２）に作用結合されていることを特徴とする、請求項
   １ないし６の１つに記載の装置。 ８　閉鎖機構（１）が開放位置で力測定器（２３）に当
   り、この力測定器の信号が計算機（３）へ供給されて、
   閉鎖機構（１）が開放方向へどんな力（Ｆ＿Ａ）で荷重
   をかけられているかを再現し、計算機がノズル前空間（
   ７）内の圧力を ｐ＿Ｄ・Ａ＝ｍ・ｄ＾２ｈ／ｄｔ＾２＋Ｒ・ｄｈ／ｄｔ
   ＋Ｋ・ｈ＋Ｆ＿１＋Ｆ＿２＋Ｆ＿Ａ　（Ｉａ）により求
   めることを特徴とする、請求項１ないし３、６及び７の
   １つに記載の装置。 ９　力測定器（２３）として少なくとも１つの圧電素子
   が設けられて、閉鎖機構（１）用のストツパとして直接
   に用いられるか、又は閉鎖機構のストツパに間接に結合
   されていることを特徴とする、請求項８に記載の装置。 １０　力測定器として１つ又は複数のひずみ計が閉鎖機
   構（１）のストツパに設けられていることを特徴とする
   、請求項８に記載の装置。 １１　行程発信器又は運動発信器（２）により、開放終
   端位置と閉鎖位置との間の閉鎖機構 （１）の有効行程も求められ、それからノズルニードル
   の閉鎖用特性量が求められることを特徴とする、請求項
   １ないし１０の１つに記載の装置。 １２　行程発信器がホール効果素子として構成されてい
   ることを特徴とする、請求項１ないし６の１つに記載の
   装置。