JP2005098245A - スタータの異常検出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
エンジン音からスタータの異音を検出することによって、スタータの異常（劣化）を早期に検出する。
【解決手段】
マイク１０７で、スタータ１０７に連結された動力装置の始動時に動力装置付近の音を集音し、プロセッサ２０１で、集音した音響データを所定の周波数帯でフィルタリングし、フィルタリング後の音量データの最大値を算出する算出し、その最大値と閾値を比較し、最大値が閾値以上の場合に、スタータの異常と判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両内に設置される車載診断装置及びカーナビゲーション装置等の車載端末装置及び車載システムに係り、特に、スタータの異音を検出するために、エンジンルーム内に設置されたマイクを用いてエンジン始動時のエンジン音を集音し、集音した音響データの周波数と騒音レベルに基づいて、スタータの異音発生を検出し、更には集音した音響データをカーナビゲーション装置等の車載端末に備えられた大容量記憶装置に記録し分析を行うことで、スタータの異常診断を行うスタータの異音検出方法及び車載診断装置及び異常診断システムに関する。

従来のスタータでは、モータと減速装置の間を区画したプレートと接触する筒部の端面が摩耗し、この摩耗粉が減速装置の内部に侵入すると、ギヤ同士の噛みあいに異常が発生し、その結果異音を発生する恐れがあった。このような異音の発生を防止するために、軸方向の端面がプレートと接触する筒部の内周面にインターナルギヤが形成されたギヤ形成部材の筒部とプレートとの少なくとも一方の接触面に設けられた溝部にて潤滑剤を保持することで、接触面の磨耗を抑制し異音発生を防止するスタータがある（例えば、特許文献1参照）。

特開2003-74449号公報

上記公知例では、潤滑材がプレートと筒部の接触面に付着することで、接触面の磨耗を抑制しているため、潤滑材が凍結した場合や減少した場合には、接触面の磨耗を抑制することができない。従って、例えば寒冷地や冬場の早朝時等に、潤滑材が凍結してしまうと、エンジン始動時に異音が発生する恐れがある。また、凍結した異音が溶け出した場合には、再び異音が発生しなくなるため、再現性も希薄となる。従って、例えばディーラー等の整備士は、ユーザからの異音発生に対する問い合わせに対しても、異音を再度確認する手段がないことから、適切に対応を行うことが困難である。

本発明は、スタータの異常（劣化）を早期に検出できる装置及び方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、エンジンルーム内に設置したマイクからエンジン始動時のエンジン音を集音し、集音したエンジン音の特定の周波数帯と特定の騒音レベルに基づいて異音が発生したか否かを判定する手段を有する車載診断装置を車両内に搭載し、前記車載診断装置は、カーナビゲーション装置の起動を確認すると、カーナビゲーション装置に備えられたハードディスク等の大容量記憶装置に、異音が発生したか否かの判定結果とエンジン始動時の日付データと集音したエンジン音の音響データを診断データとして送信し記録する。更に、カーナビゲーション装置では、大容量記憶装置に記録した診断データから異音の発生頻度を定期的に分析し、分析結果に基づいてスタータの異常診断を行う。

本発明によれば、エンジン音からスタータの異音を検出することによって、スタータの異常（劣化）を早期に検出できる。

本発明の実施例について説明する。

図１は本発明におけるスタータの異音検出方法を具備した車載診断装置を乗用車の車載システムに適用した構成例である。車載診断装置１０５は、スタータ１０３の近辺に設置されたマイク１０７と警告灯１０４と電線を介して接続され、カーナビゲーション装置１０１とエンジンコントロールユニット１０２（以下、ＥＣＵと記す）とはＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車内ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して接続されている。警告灯１０４は、車載診断装置１０５の診断結果を表示するためのもので、例えばスタータの異音が検出された場合には、速度メーターやエンジン回転数メーター等の計器類が備えられたフロントパネル上に赤ランプを点灯してもよい。カーナビゲーション装置１０１は携帯電話１０６とハードディスク等の大容量記憶装置１０８と接続されており、車載診断装置１０５の診断結果をカーナビゲーション装置１０１と携帯電話１０６を介してディーラーや自動車メーカーや部品メーカー等の外部システムに通知できるようになっている。また、カーナビゲーション装置１０１の端末画面上に、車載診断装置１０５の診断結果を表示してもよい。ＥＣＵ１０２は、アクセル開度センサや空気量センサやクランク角センサ等のパワートレイン系のセンサ情報を用いてエンジンを制御する車両制御処理装置で、スタータのキースイッチのオン／オフ情報を車載診断装置１０５に通知する。また、図１の構成例では、警告灯１０４は車載診断装置１０５に接続されているが、警告灯１０４はＥＣＵ１０２に接続されていてもよい。

図２は、車載診断装置１０５の構成例である。車載診断装置１０５は、プログラム実行等の演算を行うためのプロセッサ２０１、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などの基本プログラムや基本データを格納するためのＲＯＭ２０２、プログラム実行時の処理領域やエンジン始動時に集音した音響データの一時格納領域として使用するＲＡＭ２０３、車内ＬＡＮ１００と接続するための通信インターフェース２０４、警告灯１０４と接続するための外部デバイスインタフェース２０５により構成され、これらの構成要素はバス２００を介して相互にデータを授受することができる。プロセッサ２０１で実行されるプログラムは、本発明を適用した診断プログラム等である。プロセッサ２０１とマイク１０７はアナログ端子２０７を介して接続されており、プロセッサ２０１で実行される診断プログラムは、アナログ端子２０７から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換したのち診断処理を実行する。

図３は、スタータの異音発生時と異音未発生時のエンジン音のスペクトル分析結果３００である。スペクトル分析結果３００より、約１ＫＨｚ（０．９〜１．１ＫＨｚの範囲、１ＫＨｚを基準に上下１０％の範囲）以下の低周波領域で両者の騒音レベルの差を確認することができる。特に０Ｈｚの周波数で異音発生時３０１の騒音レベルは７０ｄＢ（Ａ）であるのに対し、異音未発生時３０２の騒音レベルは４０ｄＢ（Ａ）と３０ｄＢ（Ａ）の明確な差を確認することができる。本発明では、上記の０ＫＨｚの周波数での騒音レベルの違いを利用したスタータの異音検出を行う。

図４に車載診断装置１０５の機能構成例を示す。車載診断装置１０５は入力部４０３と異常判定処理部４０２と出力部４０１とによって構成される。入力部４０３は、マイク１０７から集音した音響データを、異常判定処理部４０２に伝達する。異常判定処理部４０２は入力部４０３から伝達された音響データをメモリ上に一時保存し、保存した音響データから異音が発生したか否かを判定し、異音発生と判定した場合に、スタータの異常と判断し、出力部４０１に判定結果を通知する。出力部４０１は、異常判定処理部４０２から受取った判定結果を、警告灯１０４、カーナビゲーション装置１０１等の外部デバイスに通知する。異常判定処理部４０２の詳細処理を図５を用いて説明する。

図５（Ａ）は、異常判定処理部４０２の処理フローであり、図５（Ｂ）は異常判定処理部４０２が異音発生を判定するための異常判定テーブルである。車載診断装置１０５は、ＥＣＵ１０２からキースイッチオンの情報を受取ると、エンジン始動を認識し、マイク１０７を用いてエンジン始動開始までの一定時間のエンジン音を集音する。一定時間は、スタータが稼動している期間であるのが好ましいが、スタータ始動時からスタータの停止後数秒後の期間でもよい。集音時間と集音時のサンプリング周波数は、車載診断装置１０５のＲＡＭ２０３の容量によって予め決定しておく必要がある。異常判定処理部４０２は、マイク１０７で集音したエンジン音を入力すると（ステップ５０１）、入力したエンジン音をＲＡＭ２０３に一時保存し、保存したエンジン音の音響データを用いてスペクトル分析を行い、騒音レベルが閾値以上か否かを、異常判定テーブル５１０に基づいて判定し（ステップ５０２）、閾値以上の場合、異音発生と判定し（ステップ５０３）、判定結果を出力部５０１に通知する。異常判定テーブル５１０は、異音発生の判定を行うための対象周波数５１１と、異音が発生しない時の前記対象周波数５１１における正常時騒音レベル５１２と、ＲＡＭ２０３に保存した音響データの前記対象周波数５１１での騒音レベルと前記正常時騒音レベル５１２の差分に対して、異音発生の判定を行うための異音判定閾値５１３により構成される。図５（Ｂ）の例では、対象周波数５１１は０Ｈｚ、正常時騒音レベル５１２は４０ｄＢ、異音判定閾値は＋２５ｄＢが設定されている。異常判定テーブル５１０の基本設定値は、製品出荷時までに決定されるが、テーブルへの登録はディーラー等の整備しが車両出荷後に例えば整備ツール等を用いて行ってもよい。正常時騒音レベル５１２は、車両内に設置されたマイクを用いて集音した音響データのスペクトル分析結果に基づいて、対象周波数５１１での騒音レベルを設定しなければならない。また、対象周波数５１１と異音判定閾値５１３は、製品出荷前に実際に異音が発生した場合と異音が発生しなかった場合のエンジン音のスペクトル分析結果を確認して決定されることが望ましいが、全てのスタータに対して上記の確認を行うことができない場合には、図５（Ｂ）に示した異常判定テーブル５１０内の値を用いてもよい。また、異音判定閾値５１３の値を小さく設定することにより、設定した閾値を異音発生の予兆に用いてもよい。

図６は、ハードディスク等の大容量記憶装置を備えたカーナビゲーション装置１０１と車載診断装置１０５によって、スタータの異常診断を行う異常診断システムの全体機能構成図である。車載診断装置１０５は、エンジン始動時にＲＡＭ２０３に保存したエンジン音の音響データからスタータの異音が発生したか否かを判定すると、判定結果６１１と日付データ６１２とＲＡＭ２０３に保存した音響データ６１３を診断メッセージ６１０として出力部４０１から車内ＬＡＮ１００を介してカーナビゲーション装置１０１に送信する。診断メッセージ６１０の送信時に、カーナビゲーション装置が起動されていない場合には、カーナビゲーション装置１０１からの起動通知を受信後、診断メッセージ６１０を送信する。診断メッセージ内の判定結果６１１には、車載診断装置１０５の異音発生の判定結果が付与され、例えば異音が発生した場合には“１”を付与し、異音が発生していなかった場合には“０”が付与される。日付データ６１２は、エンジンを始動した日付と時間が付与され、例えば“月：日：時間”が付与される。また、音響データ６１０はＲＡＭ２０３に保存された最新の音響データである。

カーナビゲーション装置１０１のデータ記録部６０２は、車内ＬＡＮ１００を介して診断メッセージ６１０を受信すると、診断メッセージ６１０内に付与された判定結果６１０と日付データ６１２と音響データ６１３を大容量記憶装置１０８に記録する。大容量記憶装置１０８内に記録される判定結果６２１と日付６２２は、診断メッセージ６１０内に付与された判定結果６１１と日付データ６１２であり、大容量記憶装置１０８内に記録される音響データ６２３は、診断メッセージ６１０内に付与された音響データ６１３を記録した大容量記憶装置内の物理アドレスと記録した音響データを読み出すために付けられる音響データの名前である。また、診断メッセージ６１０内に付与された音響データ６１３を大容量記憶装置１０８に記録する際には、例えばディーラー等の整備士がカーナビゲーション装置を使って直ぐに視聴できるように、ＷＡＶファイル等に変換して記録されることが望ましい。カーナビゲーション装置１０１の異常判断部６０１は、定期的に大容量記憶装置に記録された判定結果６２１から異音の発生頻度を分析し、スタータに異常が発生していないか否かを判断する。例えば、一週間蓄積した判定結果から、異音発生率（異音発生回数／エンジン始動回数）を算出し、一週間単位での異音発生率が定常的に増加していった場合には、スタータに異常が発生した判断する。また、スタータに異常が発生したと判断した場合には、携帯電話１０６を介してディーラーや自動車メーカーや部品メーカー等の外部システムへの通知や、カーナビゲーション装置上の端末を使ったドライバへの通知を行う。

以上のように、本実施例によれば、車載診断装置１０５は車両内に設置したマイク１０７で集音したエンジン音の音響データを用いてスタータの異音を検出することができるため、
ディーラー等の整備士は、警告灯やカーナビゲーション装置の端末上に表示された検出結果や大容量記憶装置内に記録された音響データを再生することで、異音発生を実際に再現でき、ユーザに対しても適切な対応を行うことができる。また、カーナビゲーション装置が保持する異常判断部が、大容量記憶装置内に記録した複数回の判定結果に基づいて、異音発生率を分析するため、スタータの異音がモーターの磨耗や劣化の進行に伴って発生したものか否かを適切に判断することができる。更に、大容量記憶装置内には、異音が発生した日付と音響データが記録されているため、これらのデータを用いて、例えば部品メーカーは、モーターの磨耗や劣化の進行具合を検証することができ、次期製品設計等に反映することができる。

本発明における車載診断装置を具備した車載システムの全体構成図である。 本発明における車載診断装置の内部構成図である。 本発明において対象とする、スタータの異音発生時のエンジン音のスペクトル分析結果である。 本発明の実施例における、車載診断装置の内部機能構成である。 本発明の実施例における、車載診断装置の内部処理フローと異音発生か否かを判定するための異常判定テーブルの構成例である。 本発明の実施例における、異常診断システムの全体機能構成図である。

符号の説明

１００ 車内ＬＡＮ
１０１ カーナビゲーション装置
１０２ ＥＣＵ
１０３ スタータ
１０４ 警告灯
１０５ 車搭診断装置
１０６ 携帯電話
１０７ マイク
１０８ 大容量記憶装置
２００ バス
２０１ プロセッサ
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ 通信インタフェース
２０５ 外部デバイスインタフェース
２０７ アナログ端子

Claims (10)

1. スタータの異常を検出するための装置において、
   前記スタータに連結された動力装置の始動時に、前記動力装置付近の音を集音する集音手段と、
   集音した音響データを所定の周波数帯でフィルタリングするフィルタ手段と、
   フィルタリング後の音量データの最大値を算出する算出手段と、
   前記最大値と閾値を比較する比較手段と、
   前記最大値が前記閾値以上の場合に、前記スタータの異常と判定する判定手段とを備えた装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記所定の周波数帯は、１KHｚ以下である装置。
3. スタータの異常を検出するための装置において、
   前記スタータに連結された動力装置の始動時に、前記動力装置付近の音を集音する集音手段と、
   集音した音響データを所定の周波数帯でフィルタリングするフィルタ手段と、
   前記動力装置の始動時の正常時の動力装置付近の音の最大値を記憶する記憶手段と、
   フィルタリング後の音量データの最大値を算出し、前記フィルタリング後の音量データの最大値と前記正常時の動力装置付近の音の最大値との差分を算出する算出手段と、
   前記差分と閾値とを比較する比較手段と、
   前記差分が前記閾値以上の場合に、前記スタータの異音と判定する判定手段とを備えた装置。
4. 請求項３記載の装置において、
   前記判定手段は、前記音量データの0Hzにおける音量値と、前記正常時の動力装置付近の音との差が２５ｄB以上の場合に、前記スタータの異常と判定する装置。
5. 車両状態を診断するための車載診断装置において。
   請求項１または請求項３記載のスタータの異常を検出するための装置と、
   カーナビゲーション装置の起動時に、前記音響データを前記カーナビゲーション装置の記憶装置に記録するために、前記音響データをカーナビゲーション装置に送信する送信手段を有する車載診断装置。
6. 請求項５記載の車載診断装置とカーナビゲーション装置が接続される車載システムにおいて、
   前記カーナビゲーション装置の起動時に、前記車載診断装置が、前記スタータの異常の発生の判定結果と、前記動力装置の始動時の日付データと集音した音響データが付与された診断メッセージをカーナビゲーション装置に送信する送信手段と、
   前記カーナビゲーション装置が前記診断メッセージを受信すると、前記診断メッセージ内の異音発生の判定結果と日付データと音響データを診断データとして、前記カーナビゲーション装置が備える大容量記憶装置に記録する記憶手段と、
   記録した前記診断データから、異音の発生頻度（異音発生回数／動力装置の始動回数）を分析する分析手段とを備えた車載システム。
7. 請求項３記載の装置において、
   前記判定手段は、前記所定の周波数帯における前記最大値と前記正常時の動力装置付近の音の最大値の差分が特定値に達した場合に、前記スタータの異常予兆と判定する装置。
8. 請求項６記載の装置において、
   前記判定手段は、前記音量データの０Ｈｚにおける最大値と、前記正常時の動力装置付近の音の最大値の差分が１０ｄＢに達した場合に、前記スタータの異常予兆と判定する車載システム。
9. スタータの異常を検出するための方法において、
   前記スタータに連結された動力装置の始動時に、前記動力装置付近の音を集音し、
   集音した音響データを所定の周波数帯でフィルタリングし、
   フィルタリング後の音量データの最大値を算出し、
   前記最大値と閾値を比較し、前記最大値が前記閾値以上の場合に、前記スタータの異常と判定する方法。
10. スタータの異常を検出するための方法において、
    前記スタータに連結された動力装置の始動時に、前記動力装置付近の音を集音し、
    集音した音響データを所定の周波数帯でフィルタリングし、
    前記動力装置の始動時の正常時の動力装置付近の音の最大値を記憶しておき、
    フィルタリング後の音量データの最大値を算出し、
    前記フィルタリング後の音量データの最大値と前記正常時の動力装置付近の音の最大値との差分を算出し、
    前記差分と閾値とを比較し、前記差分が前記閾値以上の場合に、前記スタータの異音と判定する方法。
    

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