JP2004053485A - Transfer characteristic measuring procedure and its device of power train - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワートレインの伝達特性計測手法及び同装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、パワートレインからの騒音を低減することが望まれている。
そして、このパワートレインからの騒音の原因としては、シリンダブロックからの放射音が大きなウェイトを占めていることが知られている。
このシリンダブロックの放射音を低減するためには、放射音が発生している部位及び発生周波数帯域を把握し、その結果に基づいてシリンダブロックの構造を変更する必要がある。
そこで、シリンダブロックからの放射音発生状況を把握するため、実験解析手法と計算解析手法(CAE)とを複合した評価プロセスを利用することが知られている。
この評価プロセスは、実験解析手法で、シリンダブロックの伝達特性を実機で計測し、その後、計算解析手法(CAE)で、この計測した伝達特性に基いて(一般には、伝達特性をFFT処理することで、モード特性を同定する)モード特性を同定するものであり、計算解析手法のみ行う評価プロセスに比べて、短時間で高い精度の解析を行う評価プロセスとなる。
そして、伝達特性とモード特性を検討することで、改善すべき周波数帯域と部位を明確にすることができる。また、どのように構造変更を行うとどのように放射音が変わるか予測することができるため、シリンダブロックの放射音低減と軽量化という相反する要求を両立することができる。
【0003】
ところで、従来では、放射音が最も問題となるシリンダブロック単体を被試験物とし、シリンダブロック単体のみの伝達特性が計測されていた(例えば、特開平10−38748号公報参照)。
【0004】
しかしながら、実際の放射音は、シリンダブロック単体での放射音ではなく、シリンダブロックに対し、シリンダヘッド、オイルパン、トランスミッション等が取付けられた状態での放射音であるため、従来のシリンダブロック単体で評価した放射音では実際の放射音に対し、発生箇所、周波数帯域がずれる場合がある。
また、シリンダブロックからの放射音は、燃焼室での爆発力が、ピストン、コネクティングロッド、クランクシャフトを介してシリンダブロックに伝達された結果発生するものであるが、従来では、シリンダブロックを直接加振してその時の伝達特性を計測していたため、実際の放射音発生メカニズムと異なり、発生箇所、周波数帯域がずれる場合がある。
従来は、これらのずれを考慮して補強範囲を広めにする等余裕を持ったシリンダブロックの構造変更を行っていたが、近年更なるパワートレインの軽量化が求められており、より精度の高い放射音状況を把握することが求められている。
【0005】
そこで、シリンダヘッドをシリンダブロックに取付け、ピストン、コネクティングロッド及びクランクシャフトを一体化した状態でピストンを略上死点位置に調整し、ピストンの頭部を加振して、実稼動状態に近い精度の高い伝達特性計測が得られるように構成することが考えられる。
【0006】
しかしながら、このような構成では、シリンダヘッドがシリンダブロックに取付けられているためピストン頭部を加振することができないという問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記問題を解決しようとするものであって、その課題は、パワートレインの実稼動状態に近い精度の高い伝達特性を求め、パワートレインの軽量化と放射音低減を高次元で両立することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を達成するため、本発明にあっては次のような構成としてある。
【0009】
本願請求項1に係わる発明は、パワートレインを加振する加振装置と、該加振装置による加振時パワートレインの任意の場所の振動成分を測定する測定手段とを設け、該測定手段により測定される振動成分に基づいてパワートレインの伝達特性を求める伝達特性計測手法において、
上記パワートレインは、少なくともシリンダブロックと、該シリンダブロックの上方に取付けられるシリンダヘッドとから構成されており、
上記シリンダブロックには、シリンダに摺動自在に嵌合されるピストン、該ピストンに連結されるコネクティングロッド、該コネクティングロッドに連結されるクランクシャフト及び該クランクシャフトを支持する支持部が備えられるとともに、
上記シリンダヘッドには、上記ピストン頭部に対向する位置において上記シリンダヘッドの上部から底部まで貫通し、燃焼に関連する部品が装着される燃焼関連部品装着孔が備えられたものであって、
上記シリンダブロック上方に上記シリンダヘッドが取付けられた状態において上記ピストンを略上死点近傍の位置にセットすると共に、
上記加振装置を上記燃焼部品装着孔に貫通して上記ピストン頭部を加振し、
上記ピストン頭部加振時に上記測定手段によって測定される振動成分に基いて上記パワートレインの任意の部位の伝達特性を求める構成としたものである。
【0010】
上記構成によれば、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結した状態で加振し、伝達特性を求めるよう構成されるため、実稼動状態での伝達特性に近い、高い精度のシリンダブロックの伝達特性を求めることができる。
また、燃焼部品装着孔を利用して略上死点近傍の位置にセットされたピストンの上面を加振することができるため、実稼動状態と同様コネクティングロッド及びクランクシャフトを介してシリンダブロックに伝達される振動成分に基いて伝達特性を求めることができ、実稼動状態での伝達特性に近い、高い精度の伝達特性を求めることができる。
【0011】
本願請求項2に係わる発明は、上記加振装置は上記ピストン頭部に荷重をかけて加振する構成としたものである。
【0012】
上記構成によれば、上記ピストンに荷重をかけながら加振するため、ピストンからシリンダブロックに振動が伝わる間のクリアランスを少なくするすことができ、シリンダブロックに伝わる振動にノイズを発生させることなく加振することができる。
【0013】
本願請求項3に係わる発明は、上記測定手段は加速度センサーである構成としたものである。
【0014】
上記構成によれば、一般的に広く使用されている加速度センサーを用いることで、簡易に振動加速度を求めることができる。
【0015】
本願請求項4に係わる発明は、上記加振装置の加振方法は、正弦波で且つ周波数を徐々に上げながら又は下げながら加振を行うスイープ加振である構成としたものである。
【0016】
上記構成によれば、シリンダブロックの放射音低減には、周波数別の伝達特性を計測する必要があるが、スイープ加振によれば周波数が徐々に変化していくため、一度の設定作業で周波数別の伝達特性を計測することができ、作業性を向上することができる。また、大きな加振力をあたえる場合や被試験物が非線形性の場合に適している。
【0017】
本願請求項5に係わる発明は、上記加振装置の加振方法は、異なる複数の周波数を同時に発生させるランダム加振である構成としたものである。
【0018】
上記構成によれば、短時間で異なる複数の周波数の振動を入力することができるため、周波数別の伝達特性を計算(周波数分析)によって短時間で求めることができる。
【0019】
本願請求項6に係わる発明は、上記加振装置の加振方法は、1kHz以上で周波数を変えて加振する構成としたものである。
【0020】
上記構成によれば、1KHz未満の周波数帯域は、実稼動状態では、放射音の影響が少ないため、その領域の伝達特性の計測を省略することができ、作業を簡略化することができる。
【0021】
本願請求項7に係わる発明は、上記測定手段は、上記シリンダブロックの壁面上において、略上端部のトップデッキ部位、シリンダに対応するシリンダ部位、クランクシャフトに対応するスカート部位及び略下端部のロアブロック乃至オイルパンに締結されるオイルパンレール部位毎に、夫々の部位の気筒列方向に複数備えられており、
上記各部位別に伝達特性のスカラー和を求め、
周波数毎に各部位別伝達特性比較を行う構成としたものである。
【0022】
上記構成によれば、上記シリンダブロックの部位別の伝達特性を計測することができるため、シリンダブロックの部位別の評価を行うことができる。
【0023】
本願請求項8に係わる発明は、パワートレインを加振する加振装置と、
上記パワートレインの任意の場所に取付けられて上記加振装置の加振時の振動成分を測定する測定手段と、
該測定手段により測定される振動成分に基づいてパワートレインの伝達特性を演算する演算装置から成る伝達特性計測装置において、
上記パワートレインは、少なくともシリンダブロックと、該シリンダブロックの上方に取付けられるシリンダヘッドとから構成されており、
上記シリンダブロックには、シリンダに摺動自在に嵌合されるピストン、該ピストンに連結されるコネクティングロッド、該コネクティングロッドに連結されるクランクシャフト及び該クランクシャフトを支持する支持部が備えられるとともに、
上記シリンダヘッドには、上記ピストン頭部に対向する位置において上記シリンダヘッドの上部から底部まで貫通し、燃焼に関連する部品が装着される燃焼関連部品装着孔が備えられたものであって、
上記加振装置は、上記燃焼関連部品装着孔を貫通しその先端部が略上死点近傍の位置における上記ピストン頭部に当接する加振棒と、該加振棒を加振する加振器とから構成される構成としたものである。
【0024】
上記構成によれば、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結した状態で加振し、伝達特性を求めるよう構成されるため、実稼動状態に近い、高い精度のシリンダブロックの伝達特性を求めることができる。
また、燃焼関連部品装着孔を利用して略上死点近傍の位置にセットされたピストンの頭部を加振することができるため、実稼動状態と同様コネクティングロッド及びクランクシャフトを介してシリンダブロックに伝達される振動成分に基いて伝達特性を求めることができ、実稼動状態での伝達特性に近い、高い精度の伝達特性を求めることができる。
【0025】
本願請求項9に係わる発明は、上記加振装置は、上記ピストン頭部に荷重を作用させる荷重付加機構を備える構成としたものである。
【0026】
上記構成によれば、上記ピストンに荷重をかけながら加振するため、ピストンからシリンダブロックに振動が伝わる構成、つまり、ピストン、コンロッド、クランクシャフト及びシリンダブロックの夫々の接する部位におけるクリアランスを少なくするすことができ、シリンダブロックに伝わる振動にノイズを発生させることなく加振することができる。
【0027】
本願請求項10に係わる発明は、上記荷重付加機構は、上記加振棒によって構成され、上記加振棒の長さが調節されることによって上記ピストン頭部に作用する荷重が調節される構成としたものである。
【0028】
上記構成によれば、加振棒の長さを調整することができ、ピストン頭部に作用する荷重を調節することができる。
【0029】
本願請求項11に係わる発明は、上記荷重付加機構は、分割された2つの上記加振棒の夫々の一端を連結するように配設された第1ナットと、該第1ナットに隣接して配設されるロック用第2ナットから構成されており、上記第1及び第2ナットが調整されるることにより加振棒の全長が調整され、ピストン頭部に作用する荷重が調整されるよう構成されている構成としたものである。
【0030】
上記構成によれば、上記加振棒が分割されているため、ナットを調整することで加振棒の全長を調節することができると共に、荷重の量を容易に調整することができる。よって、各パワートレインの違いによって各部品間におけるクリアランスが相違する場合であっても、適切な荷重のもと加振を行うことができる。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、実稼動状態の伝達特性に近い高い精度のシリンダヘッドの伝達特性を求めることができ、パワートレインの軽量化と放射音低減を高次元で両立させることができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態を示すパワートレイン概略図、図2は、シリンダヘッド底面側から見たシリンダヘッド平面図、図3は本発明の実施形態を示す加振装置拡大図を示す。
【0033】
図1に示すように本実施形態に係わるパワートレイン1は、4つの気筒を持つエンジン2とトランスミッション3とから構成されている。エンジン2は、主にシリンダブロック4、シリンダヘッド5、ロアブロック6、オイルパン7及びタイミングベルトカバー8から構成されており、また、シリンダブロック4内には、ピストン9と、ピストン9に連結されるコネクティングロッド10と、コネクティングロッド10に連結されるクランクシャフト11が配設されている。また、エンジン2には図示しないオルタネータ、エアコンプレッサーなどの補機類が取付けられている。
【0034】
シリンダブロック4には、数多くの加速度センサー12が取付けられており、シリンダブロック4壁面において、略上端部のトップデッキ部位13、シリンダ4aに対応するシリンダ部位14、クランクシャフト11に対応するスカート部位15及び略下端部のオイルパンレール部位16毎に夫々気筒列方向に複数配設される。この加速度センサー12は、取付けられた部位の振動成分つまり振動加速度を測定し、演算装置30に出力する。尚、レーザー振動計でも代用することができる。
【0035】
シリンダヘッド5は、上下方向(シリンダ軸線方向)に貫通し、燃焼関連部品としての図示しないインジェクタが装着されるするインジェクタ挿入孔5aが形成されており、このインジェクタ挿入孔5aは、図2に示すように2つの吸気ポート17と2つの排気ポート18に囲まれた位置、つまり燃焼室5bの略中央に形成されている。
尚、上記インジェクタ挿入孔5aの代わりに上下方向に貫通する点火プラグ挿入孔でも代用することができる。
【0036】
そして、本実施形態では、このインジェクタ挿入孔5aにピストン9の頭部を加振する加振装置19が装着される。以下、加振装置19を詳述する。
図3に示すように加振装置19は、加振器20、加振棒21及び荷重付加機構としてのWナット22を備えている。
加振棒21は第1加振棒21aと、第2加振棒21bとの2つに分割され、第1加振棒21aはその上端が加振器20に接続される一方、下端はWナット22の荷重調整用ナット22aに嵌め込まれている。
また、第2加振棒21bはその上端が荷重調整用ナット22aを固定するためのロック用ナット22b及びWナット22の荷重調整用ナット22aに嵌め込まれる一方、下端はピストン9のキャビティ9aに当接され、その形状は、ピストン9のキャビティ9aに対応する形状に形成されている。
上述のような加振装置において、荷重調整用ナット22aを調整することで、この2つの加振棒21a、21bの全長を調節することができ、第2加振棒21bのピストン9のキャビティ9aに対応する荷重を調整できる。
加振器20は、加振棒21を加振するものであり、従来からよく知られているようにスイープ波又はランダム波のいずれかを任意に選択し、加振を行う。
【0037】
ここで、伝達特性の周波数特性について詳述する。
複数の加速度センサー12は、夫々の部位の振動加速度を測定し演算装置30に出力する。一方、加振装置19は、その測定時の加振力を演算装置30に出力する。そして、演算装置30において、それらの振動加速度と加振力とに基づき単位入力当りの振動加速度が求められ、この単位入力当りの振動加速度のスカラー和を角周波数(ω=2πf)で除算することで伝達特性Hが求められる。この伝達特性Hは、各部位毎に求められるとともに、各部位毎に求められた伝達特性Hを合計した全体値も求められる。
【0038】
図4は、本発明の実施形態の伝達特性計測手法を示すブロック図である。
ステップS1では、トランスミッション3とエンジン2とが連結されたパワートレイン1のシリンダブロック4壁面の各部位に加速度センサー12を装着する。尚、加速度センサー12の代わりにレーザー振動計で代用することもできる。ステップS2では、ピストン9を略上死点位置に調節する。詳しくは、図示しないフライホイールを動かし、固定すことによって、ピストン9は略上死点の位置に調節され固定される。
ステップS3では、シリンダヘッド5をシリンダブロック4から取り外し、第2加振棒21bの先端部がピストン9のキャビティーに嵌まるようにセットする。
ステップS4では、第2加振棒21bがシリンダヘッド5のインジェクタ挿入孔5aに挿入するようにシリンダヘッド5をシリンダブロック4に取付ける。
ステップ5では、第2加振棒21bと第1加振棒21aを接続するようにWナット22を調節し、加振器20をシリンダヘッド5上に装着させる。
ステップS6では、荷重調整用ナット22aを調節することにより荷重を調節し、このナット22aをロック用ナット22bでロックする。
ステップS7では、加振器20により正弦波によるスイープ加振又はランダム加振を実施する。
ステップS8では、加速度センサー12により測定された振動加速度と、加振器20による加振力とに基づき周波数帯域別の伝達特性を計測する。
ステップS9では、伝達特性から放射音響パワーレベルを算出する。
【0039】
ここで、放射音響パワーレベルについて詳述する。
上述した伝達特性Hを用い、次式から放射音響パワーレベルLwが求められる。
【数1】
【0040】
図5は、放射音響パワーレベルLwの周波数特性を示すグラフ図、図6は、実測した音圧レベルの周波数特性を示すグラフ図である。
図5、6に示すように算出した放射音響パワーレベルLwと実測した音圧レベルは、傾向はほぼ一致している。
従って、本伝達特性計測手法を用いれば、実稼動状態に近いシリンダブロック壁面から放射される放射音の定性的予測が可能となる。
【0041】
本伝達特性計測手法によって得られた伝達特性の一例を図7、8に示す。
図7は、周波数帯域別に評価したシリンダブロック全体の伝達特性のグラフ図である。
太字の実線は、本実施形態のシリンダブロック全体の周波数別に評価した伝達特性を示している。尚、太字点線は、理想的な騒音特性の優れたシリンダブロックの周波数帯域別のあるべき伝達特性の周波数特性を示している。
図8は、シリンブロックの部位別に評価した伝達特性のグラフ図である。
トップデッキ部位は、太字の点線で、シリンダ部位は、細字の点線で、スカート部位は、細字の実線で、オイルパンレール部位は、太字の実線で、伝達特性を示している。
この結果によれば、2kHz〜3kHzの周波数帯域で、シリンダ部位とオイルパンレール部位の伝達特性が大きく、改善する必要があるということがわかる。
【0042】
次に、本発明の実施形態の作用を説明する。
図1、図2に示すように、シリンダヘッド5とシリンダブロック4とを連結した状態で加振し、伝達特性を求めるよう構成されるため、実稼動状態での伝達特性に近い、高い精度のシリンダブロック5の伝達特性を求めることができる。また、インジェクタ挿入孔5aを利用して略上死点近傍の位置にセットされたピストン9の頭部を加振することができるため、実稼動状態と同様コネクティングロッド10及びクランクシャフト11を介してシリンダブロック4に伝達される振動成分に基いて伝達特性を求めることができ、実稼動状態での伝達特性に近い、高い精度の伝達特性を求めることができる。
【0043】
荷重調整用ナット22aにより荷重を作用させた状態でピストン9頭部が加振されるため、ピストン9からシリンダブロック4まで振動が伝わる間のクリアランスを少なくすることができ、シリンダブロック4に伝わる振動にノイズを発生することなく加振することができる。
【0044】
一般的に広く使用されている加速度センサ−12を用いることで、簡易に振動加速度を求めることができる。
【0045】
シリンダブロック4の部位別の伝達特性を計測することができるため、シリンダブロック4の部位別の評価を行うことができる。
【0046】
加振装置19は、正弦波によるスイープ加振とランダム加振を選択することができるため、正弦波によるスイープ加振を行う場合には、シリンダブロック4の放射音低減には、周波数別の伝達特性を計測する必要があり、周波数が徐々に変化していくため、一度の設定作業で周波数別の伝達特性を見ることができ、作業性を向上することができる。また、大きな加振力をあたえる場合や被試験物が非線形性の場合に適している。
一方、ランダム加振を行う場合には、短時間で異なる複数の周波数の振動を入力することができるため、周波数別の伝達特性を計算(周波数分析)を行うことによって短時間で求めることができる。
また、1KHz以下の周波数は、実稼動状態では、放射音の影響が少ない周波数帯域のため、その領域の伝達特性の計測を省略することができ、作業を簡略化することができる。
【0047】
図3に示すように、加振棒22が分割され、Wナット22を調整することで加振棒21の全長を調節することができるため、各パワートレインの違いによって加振装置とピストン間の距離が相違する場合であっても上記加振装置とピストン頭部との間における加振棒の長さの調整が行え、ピストン9に与える荷重の量を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すパワートレイン概略図。
【図2】シリンダヘッドを底辺側からみたシリンダヘッド平面図。
【図3】本発明の実施形態を示す加振装置拡大図。
【図4】本発明の実施形態の伝達特性計測手法を示すブロック図。
【図5】放射音響パワーレベルLwの周波数特性を示すグラフ図。
【図6】実測した音圧レベルの周波数特性を示すグラフ図。
【図7】周波数帯域別に評価したシリンダブロック全体の伝達特性のグラフ図。
【図8】シリンダブロックの部位別に評価した伝達特性のグラフ図。
【符号の説明】
1.パワートレイン
2.エンジン
3.トランスミッション
4.シリンダブロック
4a.シリンダ
5.シリンダヘッド
5a.インジェクタ挿入孔(燃焼関連部品装着孔)
5b.燃焼室
6.ロアブロック(支持部)
7.オイルパン
8.タイミングベルトカバー
9.ピストン
10.コネクティングロッド
11.クランクシャフト
12.加速度センサー(測定手段)
13.トップデッキ部位
14.シリンダ部位
15.スカート部位
16.オイルパンレール部位
17.吸気ポート
18.排気ポート
19.加振装置
20.加振器
21.加振棒
21a.第1加振棒
21b.第2加振棒
22.Wナット(荷重付加機構)
22a.荷重調整用ナット(第1ナット)
22b.ロック用ナット(第2ナット)
30.演算装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for measuring transfer characteristics of a power train.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, it has been desired to reduce noise from a power train.
As a cause of the noise from the power train, it is known that the sound radiated from the cylinder block occupies a large weight.
In order to reduce the radiated sound of the cylinder block, it is necessary to grasp the part where the radiated sound is generated and the frequency band in which it is generated, and change the structure of the cylinder block based on the result.
Therefore, it is known to use an evaluation process in which an experimental analysis method and a calculation analysis method (CAE) are combined in order to grasp the state of generation of radiation noise from a cylinder block.
In this evaluation process, the transfer characteristics of the cylinder block are measured by an actual machine using an experimental analysis method, and then, based on the measured transfer characteristics (in general, the transfer characteristics are subjected to FFT processing) by a calculation analysis method (CAE). Thus, the mode characteristic is identified). This is an evaluation process in which a high-precision analysis is performed in a shorter time than an evaluation process in which only a calculation analysis method is performed.
By examining the transfer characteristics and the mode characteristics, it is possible to clarify a frequency band and a part to be improved. Further, since it is possible to predict how the structural change will change the radiation sound, it is possible to satisfy both conflicting demands for reducing the radiation sound and reducing the weight of the cylinder block.
[0003]
By the way, in the past, the cylinder block, in which radiation noise is the most problematic, was used as the test object, and the transfer characteristics of only the cylinder block were measured (see, for example, JP-A-10-38748).
[0004]
However, the actual radiated sound is not the radiated sound of the cylinder block alone, but the radiated sound of the cylinder head, oil pan, transmission, etc. attached to the cylinder block. In the evaluated radiated sound, the generated portion and the frequency band may be shifted from the actual radiated sound.
The sound radiated from the cylinder block is generated as a result of the explosive power in the combustion chamber being transmitted to the cylinder block via a piston, a connecting rod, and a crankshaft. Since the transfer characteristic at that time was measured by shaking, unlike the actual radiation sound generation mechanism, the generation place and the frequency band may be shifted.
Conventionally, the structural change of the cylinder block has been made with a margin such as widening the reinforcement range in consideration of these deviations, but in recent years further weight reduction of the power train has been demanded, and higher precision has been required. It is required to grasp the radiation sound situation.
[0005]
Therefore, the cylinder head is attached to the cylinder block, and the piston is adjusted to approximately the top dead center position with the piston, connecting rod and crankshaft integrated, and the piston head is vibrated to achieve an accuracy close to the actual operating state. It is conceivable to configure so as to obtain a transfer characteristic measurement with a high level.
[0006]
However, such a configuration has a problem that the piston head cannot be vibrated because the cylinder head is attached to the cylinder block.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention is intended to solve the above problem, and the problem is to seek a highly accurate transmission characteristic close to the actual operation state of the power train, and to reduce the weight of the power train and reduce the radiated sound. It is to be compatible with.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
[0009]
The invention according to
The power train includes at least a cylinder block, and a cylinder head mounted above the cylinder block,
The cylinder block includes a piston slidably fitted to the cylinder, a connecting rod connected to the piston, a crankshaft connected to the connecting rod, and a support portion for supporting the crankshaft.
The cylinder head has a combustion-related component mounting hole that penetrates from the top to the bottom of the cylinder head at a position facing the piston head, and in which a component related to combustion is mounted.
In a state where the cylinder head is mounted above the cylinder block, the piston is set at a position substantially near the top dead center,
Vibrating the piston head by passing the vibration device through the combustion component mounting hole,
The transmission characteristic of an arbitrary part of the power train is obtained based on a vibration component measured by the measuring means at the time of the piston head vibration.
[0010]
According to the above configuration, since the vibration is applied in a state where the cylinder head and the cylinder block are connected to each other and the transmission characteristics are obtained, the transmission characteristics of the cylinder block with high accuracy close to the transmission characteristics in the actual operation state are obtained. You can ask.
In addition, since the upper surface of the piston set near the top dead center can be vibrated using the combustion component mounting hole, the piston is transmitted to the cylinder block via the connecting rod and the crankshaft as in the actual operation state. The transfer characteristic can be obtained based on the vibration component to be obtained, and the transfer characteristic with high accuracy close to the transfer characteristic in the actual operation state can be obtained.
[0011]
The invention according to
[0012]
According to the above configuration, the piston is vibrated while applying a load, so that the clearance between the transmission of vibration from the piston to the cylinder block can be reduced, and the vibration transmitted to the cylinder block can be reduced without generating noise. Can be shaken.
[0013]
The invention according to
[0014]
According to the above configuration, the vibration acceleration can be easily obtained by using an acceleration sensor that is generally widely used.
[0015]
The invention according to
[0016]
According to the above configuration, in order to reduce the radiation noise of the cylinder block, it is necessary to measure the transfer characteristics for each frequency. Another transfer characteristic can be measured, and workability can be improved. It is also suitable for applying a large excitation force or for a non-linear test object.
[0017]
The invention according to
[0018]
According to the above configuration, since vibrations of a plurality of different frequencies can be input in a short time, transfer characteristics for each frequency can be obtained in a short time by calculation (frequency analysis).
[0019]
The invention according to
[0020]
According to the above configuration, in a frequency band of less than 1 KHz in the actual operation state, the influence of the radiated sound is small, so that the measurement of the transfer characteristic in that region can be omitted, and the operation can be simplified.
[0021]
According to a seventh aspect of the present invention, the measuring means includes a top deck portion at a substantially upper end, a cylinder portion corresponding to a cylinder, a skirt portion corresponding to a crankshaft, and a lower portion at a substantially lower end portion on a wall surface of the cylinder block. For each oil pan rail portion fastened to the block or the oil pan, a plurality of portions are provided in the cylinder row direction of each portion,
Find the scalar sum of the transfer characteristics for each of the above parts,
The configuration is such that the transmission characteristics for each part are compared for each frequency.
[0022]
According to the above configuration, it is possible to measure the transfer characteristics of each part of the cylinder block, and thus it is possible to evaluate each part of the cylinder block.
[0023]
The invention according to
Measuring means attached to an arbitrary place of the power train to measure a vibration component at the time of vibration of the vibration device,
A transfer characteristic measuring device comprising a calculating device for calculating a transfer characteristic of the power train based on the vibration component measured by the measuring means,
The power train includes at least a cylinder block, and a cylinder head mounted above the cylinder block,
The cylinder block includes a piston slidably fitted to the cylinder, a connecting rod connected to the piston, a crankshaft connected to the connecting rod, and a support portion for supporting the crankshaft.
The cylinder head has a combustion-related component mounting hole that penetrates from the top to the bottom of the cylinder head at a position facing the piston head, and in which a component related to combustion is mounted.
The vibrating device includes a vibrating rod that penetrates through the combustion-related component mounting hole and whose tip end abuts on the piston head at a position near the top dead center, and a vibrator that vibrates the vibrating rod And a configuration composed of
[0024]
According to the above configuration, since the vibration is applied in a state where the cylinder head and the cylinder block are connected to each other and the transmission characteristics are obtained, the transmission characteristics of the cylinder block with high accuracy close to the actual operation state can be obtained. .
In addition, since the head of the piston set near the top dead center can be vibrated by using the combustion-related component mounting hole, the cylinder block is connected via the connecting rod and the crankshaft as in the actual operation state. The transmission characteristics can be obtained based on the vibration component transmitted to the motor, and the transmission characteristics with high accuracy close to the transmission characteristics in the actual operation state can be obtained.
[0025]
The invention according to
[0026]
According to the above configuration, the piston is vibrated while applying a load, so that the vibration is transmitted from the piston to the cylinder block, that is, the clearance at each of the contact portions of the piston, the connecting rod, the crankshaft, and the cylinder block is reduced. The vibration transmitted to the cylinder block can be excited without generating noise.
[0027]
The invention according to claim 10 of the present application is characterized in that the load applying mechanism is configured by the vibrating rod, and the load acting on the piston head is adjusted by adjusting the length of the vibrating rod. It was done.
[0028]
According to the above configuration, the length of the vibrating rod can be adjusted, and the load acting on the piston head can be adjusted.
[0029]
In the invention according to claim 11 of the present application, the load applying mechanism includes a first nut arranged to connect one end of each of the divided two vibrating rods, and a first nut adjacent to the first nut. A second nut for locking provided, wherein the total length of the vibrating rod is adjusted by adjusting the first and second nuts, and the load acting on the piston head is adjusted. This is the configuration that has been performed.
[0030]
According to the above configuration, since the vibrating rod is divided, the overall length of the vibrating rod can be adjusted by adjusting the nut, and the amount of load can be easily adjusted. Therefore, even when the clearance between the components is different due to the difference between the power trains, the excitation can be performed under an appropriate load.
[0031]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the transmission characteristic of a cylinder head with high precision close to the transmission characteristic of an actual operation state can be calculated | required, and the weight reduction of a power train and the reduction of radiation noise can be made compatible with a high dimension.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a power train showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a cylinder head as viewed from the bottom side of the cylinder head, and FIG. 3 is an enlarged view of a vibrating device showing an embodiment of the present invention.
[0033]
As shown in FIG. 1, a
[0034]
A number of
[0035]
The
Note that, instead of the injector insertion hole 5a, an ignition plug insertion hole penetrating in the up-down direction can be used instead.
[0036]
In the present embodiment, a
As shown in FIG. 3, the
The vibrating
The upper end of the second vibrating rod 21b is fitted into the locking nut 22b for fixing the load adjusting nut 22a and the load adjusting nut 22a of the
In the vibration device as described above, by adjusting the load adjusting nut 22a, the total length of the two vibration bars 21a and 21b can be adjusted, and the cavity 9a of the
The
[0037]
Here, the frequency characteristics of the transfer characteristics will be described in detail.
The plurality of
[0038]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a transfer characteristic measuring method according to the embodiment of the present invention.
In step S1, the
In step S3, the
In step S4, the
In
In step S6, the load is adjusted by adjusting the load adjusting nut 22a, and the nut 22a is locked by the locking nut 22b.
In step S7, sweep excitation or random excitation by a sine wave is performed by the
In step S <b> 8, the transfer characteristic for each frequency band is measured based on the vibration acceleration measured by the
In step S9, a radiated sound power level is calculated from the transfer characteristics.
[0039]
Here, the radiated sound power level will be described in detail.
Using the above-described transfer characteristic H, the radiated sound power level Lw is obtained from the following equation.
(Equation 1)
[0040]
FIG. 5 is a graph showing the frequency characteristics of the radiated sound power level Lw, and FIG. 6 is a graph showing the frequency characteristics of the actually measured sound pressure level.
As shown in FIGS. 5 and 6, the radiated sound power level Lw calculated and the actually measured sound pressure level have almost the same tendency.
Therefore, by using the present transfer characteristic measuring method, it is possible to qualitatively predict the radiation sound radiated from the cylinder block wall which is close to the actual operation state.
[0041]
FIGS. 7 and 8 show examples of transfer characteristics obtained by the present transfer characteristic measuring method.
FIG. 7 is a graph showing the transfer characteristics of the entire cylinder block evaluated for each frequency band.
A bold solid line indicates a transfer characteristic evaluated for each frequency of the entire cylinder block of the present embodiment. The bold dotted line indicates the frequency characteristics of the desired transfer characteristics for each frequency band of the cylinder block having the ideal noise characteristics.
FIG. 8 is a graph of transfer characteristics evaluated for each site of the sylin block.
The transmission characteristics are indicated by a bold dotted line for the top deck portion, a thin dotted line for the cylinder portion, a thin solid line for the skirt portion, and a bold solid line for the oil pan rail portion.
According to this result, it is understood that the transmission characteristics between the cylinder part and the oil pan rail part are large in the frequency band of 2 kHz to 3 kHz and need to be improved.
[0042]
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, vibration is applied in a state where the
[0043]
Since the head of the
[0044]
By using the
[0045]
Since the transmission characteristics of each part of the
[0046]
Since the
On the other hand, when random excitation is performed, vibrations of a plurality of different frequencies can be input in a short time, so that the transfer characteristics for each frequency can be calculated (frequency analysis) in a short time. .
In addition, since the frequency of 1 KHz or less is a frequency band in which the influence of the radiated sound is small in the actual operation state, the measurement of the transfer characteristic in the region can be omitted, and the operation can be simplified.
[0047]
As shown in FIG. 3, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a power train showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the cylinder head as seen from the bottom side.
FIG. 3 is an enlarged view of a vibration device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a transfer characteristic measuring method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a frequency characteristic of a radiated acoustic power level Lw.
FIG. 6 is a graph showing frequency characteristics of actually measured sound pressure levels.
FIG. 7 is a graph showing transfer characteristics of the entire cylinder block evaluated for each frequency band.
FIG. 8 is a graph of a transfer characteristic evaluated for each part of the cylinder block.
[Explanation of symbols]
1. Powertrain2.
5b.
7. Oil pan8. Timing
13. Top deck part 14.
22a. Nut for load adjustment (1st nut)
22b. Locking nut (second nut)
30. Arithmetic unit
Claims (11)
上記パワートレインは、少なくともシリンダブロックと、該シリンダブロックの上方に取付けられるシリンダヘッドとから構成されており、
上記シリンダブロックには、シリンダに摺動自在に嵌合されるピストン、該ピストンに連結されるコネクティングロッド、該コネクティングロッドに連結されるクランクシャフト及び該クランクシャフトを支持する支持部が備えられるとともに、
上記シリンダヘッドには、上記ピストン頭部に対向する位置において上記シリンダヘッドの上部から底部まで貫通し、燃焼に関連する部品が装着される燃焼関連部品装着孔が備えられたものであって、
上記シリンダブロック上方に上記シリンダヘッドが取付けられた状態において上記ピストンを略上死点近傍の位置にセットすると共に、
上記加振装置を上記燃焼部品装着孔に貫通して上記ピストン頭部を加振し、
上記ピストン頭部の加振時に上記測定手段によって測定される振動成分に基いて上記パワートレインの任意の部位の伝達特性を求めることを特徴とするパワートレインの伝達特性計測手法。A vibration device that vibrates the power train; and a measuring unit that measures a vibration component at an arbitrary position of the power train when the vibration device is vibrated by the vibration device. The power is measured based on the vibration component measured by the measurement unit. In the transfer characteristic measurement method to find the transfer characteristics of the train,
The power train includes at least a cylinder block, and a cylinder head mounted above the cylinder block,
The cylinder block includes a piston slidably fitted to the cylinder, a connecting rod connected to the piston, a crankshaft connected to the connecting rod, and a support portion for supporting the crankshaft.
The cylinder head has a combustion-related component mounting hole that penetrates from the top to the bottom of the cylinder head at a position facing the piston head, and in which a component related to combustion is mounted.
In a state where the cylinder head is mounted above the cylinder block, the piston is set at a position substantially near the top dead center,
Vibrating the piston head by passing the vibration device through the combustion component mounting hole,
A transmission characteristic measurement method for a power train, wherein a transmission characteristic of an arbitrary portion of the power train is obtained based on a vibration component measured by the measurement unit when the piston head is vibrated.
上記各部位別に伝達特性のスカラー和を求め、
周波数毎に各部位別伝達特性比較を行うことを特徴とする請求子1乃至6のいずれか一つに記載のパワートレインの伝達特性計測手法。The measuring means is fastened to a top deck portion at a substantially upper end portion, a cylinder portion corresponding to a cylinder, a skirt portion corresponding to a crankshaft, and a lower block or oil pan at a substantially lower end portion on a wall surface of the cylinder block. For each oil pan rail part, a plurality of parts are provided in the cylinder row direction of each part,
Find the scalar sum of the transfer characteristics for each of the above parts,
The transmission characteristic measurement method for a power train according to any one of claims 1 to 6, wherein the transmission characteristic for each part is compared for each frequency.
上記パワートレインの任意の場所に取付けられて上記加振装置の加振時の振動成分を測定する測定手段と、
該測定手段により測定される振動成分に基づいてパワートレインの伝達特性を演算する演算装置から成るパワートレインの伝達特性計測装置において、
上記パワートレインは、少なくともシリンダブロックと、該シリンダブロックの上方に取付けられるシリンダヘッドとから構成されており、
上記シリンダブロックには、シリンダに摺動自在に嵌合されるピストン、該ピストンに連結されるコネクティングロッド、該コネクティングロッドに連結されるクランクシャフト及び該クランクシャフトを支持する支持部が備えられるとともに、
上記シリンダヘッドには、上記ピストン頭部に対向する位置において上記シリンダヘッドの上部から底部まで貫通し、燃焼に関連する部品が装着される燃焼関連部品装着孔が備えられたものであって、
上記加振装置は、上記燃焼関連部品装着孔を貫通しその先端部が略上死点近傍の位置における上記ピストン頭部に当接する加振棒と、該加振棒を加振する加振器とから構成されることを特徴とするパワートレインの伝達特性計測装置。A vibration device for vibrating the power train,
Measuring means attached to an arbitrary place of the power train to measure a vibration component at the time of vibration of the vibration device,
In a power train transfer characteristic measuring device comprising a computing device for calculating a power train transfer characteristic based on a vibration component measured by the measuring means,
The power train includes at least a cylinder block, and a cylinder head mounted above the cylinder block,
The cylinder block includes a piston slidably fitted to the cylinder, a connecting rod connected to the piston, a crankshaft connected to the connecting rod, and a support portion for supporting the crankshaft.
The cylinder head has a combustion-related component mounting hole that penetrates from the top to the bottom of the cylinder head at a position facing the piston head, and in which a component related to combustion is mounted.
The vibrating device includes a vibrating rod that penetrates through the combustion-related component mounting hole and whose tip end abuts on the piston head at a position near the top dead center, and a vibrator that vibrates the vibrating rod And a transmission characteristic measuring device for a power train.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002213076A JP2004053485A (en) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | Transfer characteristic measuring procedure and its device of power train |
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JP2016180656A (en) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | Model high accuracy method |
CN106033027A (en) * | 2015-03-09 | 2016-10-19 | 陕西重型汽车有限公司 | Rigid modal testing device and rigid modal testing method of heavy type automotive power assembly suspension system |
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2002
- 2002-07-22 JP JP2002213076A patent/JP2004053485A/en active Pending
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