JP2006003309A - Engine valve closing motion timing evaluation method and engine valve closing motion timing evaluation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンを回転させてインテークバルブ及びエキゾーストバルブの開閉タイミングを評価するエンジンのバルブ開閉タイミング評価方法及びバルブ開閉タイミング評価装置に関する。 The present invention relates to a valve opening / closing timing evaluation method and a valve opening / closing timing evaluation apparatus for an engine that evaluate the opening / closing timing of an intake valve and an exhaust valve by rotating the engine.
従来、エンジンの生産過程では、出荷品質を確保するために、生産されたエンジンを電動モータ等により一定の回転数で回転させて、インテークバルブ及びエキゾーストバルブのクリアランスを判定し、不良の場合には再調整するようにしている。 Conventionally, in the production process of an engine, in order to ensure shipping quality, the produced engine is rotated at a constant rotation speed by an electric motor or the like, and the clearances of the intake valve and the exhaust valve are determined. I try to readjust.
このようなバルブクリアランスの判定を行うエンジン診断装置として、例えばバルブの近傍に振動センサを装着してエンジン回転中の振動を検出し、その検出された振動信号と、エンジンコントロールユニットからのカム角検出信号、クランク角検出信号及び予め入力されたカムプロフィールデータとに基づいてバルブのクリアランスを判定するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As an engine diagnostic device for determining such valve clearance, for example, a vibration sensor is installed near the valve to detect vibration during engine rotation, and the detected vibration signal and cam angle detection from the engine control unit are detected. A device that determines the clearance of a valve based on a signal, a crank angle detection signal, and previously input cam profile data is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に開示のように、バルブ近傍のエンジン振動を振動センサにより検出してバルブクリアランスを判定するには、バルブの開時及び閉時のタイミング(クランク角度)を検出する必要があり、そのためにはバルブの開及び閉に応じて振動センサから出力される振動信号のピーク(振動ピーク)の発生タイミングを検出する必要がある。
As disclosed in
ところが、振動センサから得られる振動信号を、例えば2乗処理し、更にエンベロープ処理して得られる振動信号波形には、1つのバルブが開放または閉塞するのに応じて、バルブのバウンスやノイズ等の影響で図6に示すように振動ピークが複数存在する場合がある。なお、図6において、横軸はクランク角度(°CA)を示し、縦軸は振動レベルを示している。 However, the vibration signal obtained from the vibration sensor is subjected to, for example, squaring processing and further subjected to envelope processing. The vibration signal waveform obtained by opening or closing one valve is, for example, bounce or noise of the valve. Due to the influence, there may be a plurality of vibration peaks as shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the crank angle (° CA), and the vertical axis indicates the vibration level.
しかも、エンジン生産過程での診断試験では、エンジン生産過程内でありエンジン内に冷却水が供給されず、このエンジン内に冷却水を供給しない状態でエンジンを連続して高回転数で回転させるとウォーターポンプ等に磨耗等の支障が発生することから、エンジンを比較的低回転数で回転させているためバルブの開閉動作(速度)が遅く、その遅い開閉動作に伴ってバルブの開時及び閉時の振動も小さくなる。よって振動センサから得られる振動ピークの振幅値も比較的小さくなり、ノイズ等による振動ピークとの間に充分な振幅差が生じない。 Moreover, in the diagnostic test during the engine production process, if the engine is in the engine production process and cooling water is not supplied into the engine, and the engine is continuously rotated at a high speed without supplying cooling water into the engine, Since problems such as wear occur in the water pump, etc., the engine is rotated at a relatively low speed, so the valve opening / closing operation (speed) is slow, and the valve opens and closes with the slow opening / closing operation. The vibration at the time is also reduced. Therefore, the amplitude value of the vibration peak obtained from the vibration sensor is also relatively small, and a sufficient amplitude difference does not occur with the vibration peak due to noise or the like.
このため、図6に示すように、振動ピークが複数現れる場合には、その閾値V1を高く設定しても、依然として振動ピークが複数残ることになる。このように振動ピークが複数あると、特に、1つの気筒に吸気バルブ及び排気バルブがそれぞれ複数(例えば2つずつ等)ある場合には、バルブの開及び閉による振動ピークを特定することが困難となり、バルブの開閉タイミング、即ちバルブクリアランスを正確に判定することができなくなることが懸念される。なお、図6は、評価対象エンジンの複数回転分における振動信号波形を平均化して示している。 For this reason, as shown in FIG. 6, when a plurality of vibration peaks appear, even if the threshold value V1 is set high, a plurality of vibration peaks still remain. When there are a plurality of vibration peaks in this way, particularly when there are a plurality of intake valves and exhaust valves (for example, two each) in one cylinder, it is difficult to specify a vibration peak due to opening and closing of the valves. Therefore, there is a concern that the opening / closing timing of the valve, that is, the valve clearance cannot be accurately determined. FIG. 6 shows an averaged vibration signal waveform for a plurality of rotations of the engine to be evaluated.
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、振動ピークが複数現れる場合でも、バルブ開閉タイミングを正確に評価できるエンジンのバルブ開閉タイミング評価方法、及びそれを実施するバルブ開閉タイミング評価装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of the above points is to provide an engine valve opening / closing timing evaluation method capable of accurately evaluating the valve opening / closing timing even when a plurality of vibration peaks appear, and a valve opening / closing timing evaluation apparatus that implements the same. It is to provide.
上記目的を達成する請求項1に記載のエンジンのバルブ開閉タイミング評価方法の発明は、エンジンを所定回転数で回転させながらバルブ近傍のエンジン振動を検出し、上記バルブの開及び閉のそれぞれに対応する振動信号における振動ピークの発生タイミングに基づいて上記バルブの開閉タイミングを評価するエンジンのバルブ開閉タイミング評価方法において、上記バルブの開及び閉のそれぞれに対応する上記振動信号中に振動ピークが複数あるか否かを判定し、振動ピークが複数ある場合には、上記エンジンを上記所定回転数よりも高い回転数で回転させてバルブの開閉タイミングを評価することを特徴とする。
The invention of the valve opening / closing timing evaluation method for an engine according to
請求項2に記載のエンジンのバルブ開閉タイミング評価装置の発明は、エンジンを回転させる回転駆動手段と、上記エンジンのバルブ近傍の振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段で検出される振動信号を2乗する2乗処理手段と、該2乗処理手段の出力波形をエンベロープ処理するエンベロープ処理手段と、上記エンジンのクランク角度を算出するクランク角度算出手段と、上記エンベロープ処理手段から得られる振動信号波形及び上記クランク角度算出手段で算出されるクランク角度に基づいて、上記バルブの開及び閉のそれぞれに対応する上記振動信号波形中に振動ピークが1つのみか複数あるかを判定すると共に、判定結果に基づいて振動ピークが1つのみの場合に当該振動ピーク発生タイミングに対応するクランク角度を検出する波形解析手段と、該波形解析手段での判定結果に基づいて、振動ピークが複数ある場合に上記回転駆動手段を制御して上記エンジンの回転数を高める回転制御手段と、上記波形解析手段で検出されたクランク角度に基づいて、上記バルブの開閉タイミングを評価する評価手段とを有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an engine valve opening / closing timing evaluation device comprising: a rotation driving means for rotating the engine; a vibration detecting means for detecting vibration in the vicinity of the valve of the engine; and vibration detected by the vibration detecting means. Square processing means for squaring a signal, envelope processing means for envelope processing the output waveform of the square processing means, crank angle calculation means for calculating the crank angle of the engine, and vibration obtained from the envelope processing means Based on the signal waveform and the crank angle calculated by the crank angle calculation means, it is determined whether there is only one or a plurality of vibration peaks in the vibration signal waveform corresponding to the opening and closing of the valve. Based on the result, when there is only one vibration peak, the crank angle corresponding to the vibration peak occurrence timing is A waveform analysis means for outputting, a rotation control means for controlling the rotation drive means to increase the engine speed when there are a plurality of vibration peaks based on the determination result of the waveform analysis means, and the waveform analysis means And evaluation means for evaluating the opening / closing timing of the valve based on the crank angle detected in step (1).
請求項3に記載のエンジンのバルブ開閉タイミング評価方法の発明は、回転中のエンジンのバルブ近傍の振動を検出し、上記バルブの開及び閉のそれぞれに対応する振動信号における振動ピークの発生タイミングに基づいて上記バルブの開閉タイミングを評価するエンジンのバルブ開閉タイミング評価方法において、上記バルブの開及び閉のそれぞれに対応する上記振動信号中に振動ピークが複数あるか否かを判定し、振動ピークが複数ある場合には上記エンジンの複数回転分における上記振動信号に基づいて安定性の高い振動ピークを特定してバルブの開閉タイミングを評価することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an engine valve opening / closing timing evaluation method that detects vibrations in the vicinity of a rotating engine valve, and generates vibration peak generation timings in vibration signals corresponding to opening and closing of the valve. In the valve opening / closing timing evaluation method for an engine that evaluates the opening / closing timing of the valve based on the above, it is determined whether or not there are a plurality of vibration peaks in the vibration signal corresponding to each of the opening and closing of the valve. In the case where there are a plurality of valves, the valve opening / closing timing is evaluated by identifying a highly stable vibration peak based on the vibration signal for a plurality of rotations of the engine.
請求項4に記載の発明は、請求項3のエンジンのバルブ開閉タイミング評価方法において、上記振動ピークが複数ある場合には、上記エンジンの回転毎に上記振動信号中から各振動ピークのピーク値を検出して、上記エンジンの複数回転分について発生タイミングがほぼ同じ振動ピークのピーク値の最大値と最小値との差を求め、差が最小の発生タイミングの振動ピークを上記安定性の高い振動ピークと特定することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for evaluating valve opening / closing timing of the engine according to the third aspect, when there are a plurality of vibration peaks, the peak value of each vibration peak is determined from the vibration signal for each rotation of the engine. Detecting the difference between the maximum value and the minimum value of the vibration peak with the same generation timing for multiple revolutions of the engine, and finding the vibration peak with the minimum difference in the generation timing as the vibration peak with high stability. It is characterized by specifying.
請求項5に記載のエンジンのバルブ開閉タイミング評価装置の発明は、回転中のエンジンのバルブ近傍の振動を検出する振動検出手段と、上記振動検出手段で検出される振動信号を2乗する2乗処理手段と、該2乗処理手段の出力波形をエンベロープ処理するエンベロープ処理手段と、上記エンジンのクランク角度を算出するクランク角度算出手段と、上記エンベロープ処理手段から得られる振動信号波形及び上記クランク角度算出手段で算出されるクランク角度に基づいて、上記バルブの開及び閉のそれぞれに対応する上記振動信号波形中に振動ピークが1つのみか複数あるかを判定し、判定結果に基づいて、振動ピークが1つの場合には、当該振動ピークの発生タイミングに対応するクランク角度を検出し、振動ピークが複数ある場合には、上記エンジンの複数回転分における上記振動信号に基づいて安定性の高い振動ピークを特定して、特定した振動ピークの発生タイミングに対応するクランク角度を検出する波形解析手段と、上記波形解析手段で検出されたクランク角度に基づいて上記バルブの開閉タイミングを評価する評価手段とを有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an engine valve opening / closing timing evaluation device comprising: a vibration detecting means for detecting vibration in the vicinity of a rotating engine valve; and a square that squares a vibration signal detected by the vibration detecting means. Processing means, envelope processing means for envelope processing the output waveform of the square processing means, crank angle calculation means for calculating the crank angle of the engine, vibration signal waveform obtained from the envelope processing means and calculation of the crank angle Based on the crank angle calculated by the means, it is determined whether there is only one or a plurality of vibration peaks in the vibration signal waveform corresponding to each of opening and closing of the valve. In one case, when the crank angle corresponding to the occurrence timing of the vibration peak is detected and there are a plurality of vibration peaks, A waveform analysis means for identifying a highly stable vibration peak based on the vibration signal for a plurality of revolutions of the engine and detecting a crank angle corresponding to the occurrence timing of the identified vibration peak; and the waveform analysis means Evaluation means for evaluating the opening / closing timing of the valve based on the detected crank angle.
請求項6に記載の発明は、請求項5のエンジンのバルブ開閉タイミング評価装置において、上記波形解析手段は、上記振動ピークが複数ある場合に、上記エンジンの回転毎に上記振動信号中から各振動ピークのピーク値を検出して、上記エンジンの複数回転分について発生タイミングがほぼ同じ振動ピークのピーク値の最大値と最小値との差を求め、差が最小の発生タイミングの振動ピークを上記安定性の高い振動ピークと特定することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the engine valve opening / closing timing evaluation apparatus according to the fifth aspect, the waveform analyzing means is configured to detect each vibration from the vibration signal for each rotation of the engine when there are a plurality of vibration peaks. The peak value of the peak is detected, and the difference between the maximum and minimum values of the vibration peak with the same generation timing is obtained for multiple revolutions of the engine, and the vibration peak with the minimum difference is detected It is characterized by specifying a vibration peak with high characteristics.
請求項1の発明によると、バルブの開或いは閉に対応する振動信号中に振動ピークが複数ある場合には、エンジンを所定回転数よりも高い回転数で回転させるので、バルブの開閉動作が速くなり、それに伴ってバルブの開時及び閉時の振動が大きくなる。その結果、振動センサから得られる振動ピークの振幅値が大きくなって、ノイズ等による他の振動ピークとの間に充分な振幅差が生じることになる。従って、閾値を適当な高さに設定することにより、1つの振動ピークを容易に抽出することができるので、1つの気筒に吸気バルブ及び排気バルブがそれぞれ複数(例えば、2つずつ等)ある場合でも、吸気バルブ及び排気バルブのそれぞれの開閉タイミング、即ちバルブクリアランスを正確に評価することが可能となる。しかも、通常はエンジンを所定回転数で回転させ、複数の振動ピークがある場合にのみ所定回転数よりも高い回転数で回転させるので、それらの回転数を適切に設定することにより、ウォーターポンプ等への支障を回避することができる。 According to the first aspect of the present invention, when there are a plurality of vibration peaks in the vibration signal corresponding to opening or closing of the valve, the engine is rotated at a rotational speed higher than the predetermined rotational speed, so that the valve opening and closing operation is fast. As a result, the vibration at the time of opening and closing of the valve increases. As a result, the amplitude value of the vibration peak obtained from the vibration sensor becomes large, and a sufficient amplitude difference is generated between the vibration peak and other vibration peaks. Therefore, since one vibration peak can be easily extracted by setting the threshold value to an appropriate height, when there are a plurality of intake valves and exhaust valves (for example, two each) in one cylinder. However, it is possible to accurately evaluate the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve, that is, the valve clearance. Moreover, since the engine is normally rotated at a predetermined rotational speed and is rotated at a rotational speed higher than the predetermined rotational speed only when there are a plurality of vibration peaks, the water pump or the like can be set by appropriately setting the rotational speed. Can be avoided.
請求項2の発明によると、回転駆動手段、振動検出手段、2乗処理手段、エンベロープ処理手段、クランク角度算出手段、波形解析手段、回転制御手段、及び評価手段を有する簡単かつ安価な構成でバルブの開閉タイミングを確実に評価することが可能になると共に、回転駆動手段、振動検出手段、回転制御手段を除く構成要素は、例えばパーソナルコンピュータを有して構成できるので、構成のより簡略化が可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the valve has a simple and inexpensive configuration having a rotation drive unit, a vibration detection unit, a square processing unit, an envelope processing unit, a crank angle calculation unit, a waveform analysis unit, a rotation control unit, and an evaluation unit. It is possible to reliably evaluate the opening / closing timing of the motor, and the components other than the rotation drive means, vibration detection means, and rotation control means can be configured with a personal computer, for example, so that the configuration can be further simplified. It becomes.
請求項3の発明によると、バルブの開或いは閉に対応する振動信号中に振動ピークが複数ある場合には、エンジンの複数回転分における振動信号から安定性の高い振動ピークを特定するので、バルブの開時及び閉時に発生する振動ピークを確実に特定することができる。即ち、バルブの実際の開時或いは閉時に発生する振動ピークは、ノイズ等の他の振動ピークに比べてエンジンの回転毎の安定性が高いという性質を有するので、エンジンの複数回転分における振動信号から安定性の高い振動ピークを特定することで、バルブの実際の開時或いは閉時に発生する振動ピークを確実に特定することができる。従って、振動ピークが複数現れる場合でも、バルブの開閉タイミング即ちバルブクリアランスを正確に評価することが可能となる。 According to the invention of claim 3, when there are a plurality of vibration peaks in the vibration signal corresponding to the opening or closing of the valve, the vibration peak with high stability is specified from the vibration signal for a plurality of rotations of the engine. It is possible to reliably identify the vibration peak that occurs when the valve is opened and closed. In other words, the vibration peak that occurs when the valve is actually opened or closed has the property that the stability at each engine rotation is higher than other vibration peaks such as noise. By specifying a vibration peak with high stability from the above, it is possible to reliably specify the vibration peak that occurs when the valve is actually opened or closed. Therefore, even when a plurality of vibration peaks appear, it is possible to accurately evaluate the valve opening / closing timing, that is, the valve clearance.
請求項4の発明によると、振動ピークが複数発生する場合には、エンジンの複数回転分について発生タイミングがほぼ同じ振動ピークのピーク値の最大値と最小値との差が最小となる発生タイミングの振動ピークを安定性の高い振動ピークとして特定するので、バルブの実際の開時或いは閉時に発生する振動ピークを容易かつ確実に特定することができる。 According to the invention of claim 4, when a plurality of vibration peaks are generated, the generation timing at which the difference between the maximum value and the minimum value of the vibration peak having the same generation timing for the plurality of rotations of the engine is minimum is minimized. Since the vibration peak is specified as a vibration peak with high stability, the vibration peak generated when the valve is actually opened or closed can be easily and reliably specified.
請求項5の発明によると、振動検出手段、2乗処理手段、エンベロープ処理手段、クランク角度算出手段、波形解析手段、および評価手段を有する簡単かつ安価な構成でバルブの開閉タイミングを確実に評価することが可能になると共に、振動検出手段を除く構成要素は、例えばパーソナルコンピュータを有して構成できるので、構成のより簡略化が可能となる。 According to the invention of claim 5, the valve opening / closing timing is reliably evaluated with a simple and inexpensive configuration having vibration detecting means, square processing means, envelope processing means, crank angle calculating means, waveform analyzing means, and evaluating means. In addition, since the components other than the vibration detection means can be configured with a personal computer, for example, the configuration can be further simplified.
請求項6の発明によると、波形解析手段では、振動ピークが複数ある場合に、エンジンの複数回転分について発生タイミングがほぼ同じ振動ピークのピーク値の最大値と最小値との差が最小となる発生タイミングの振動ピークを安定性の高い振動ピークとして特定するので、簡単な構成でバルブの実際の開時或いは閉時に発生する振動ピークを確実に特定することができる。 According to the invention of claim 6, when there are a plurality of vibration peaks, the waveform analysis means minimizes the difference between the maximum value and the minimum value of the vibration peak having the same generation timing for a plurality of rotations of the engine. Since the vibration peak at the generation timing is specified as a highly stable vibration peak, the vibration peak generated when the valve is actually opened or closed can be reliably specified with a simple configuration.
以下、本発明によるエンジンのバルブ開閉タイミング評価方法及びバルブ開閉タイミング評価装置の実施の形態について、図を参照して説明する。
(第1実施の形態)
図1及び図2は本発明の第1実施の形態を示すもので、図1はバルブ開閉タイミング評価装置の概略構成を示す機能ブロック図、図2はその動作を説明するための信号波形図である。
Embodiments of an engine valve opening / closing timing evaluation method and a valve opening / closing timing evaluation apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a valve opening / closing timing evaluation apparatus, and FIG. 2 is a signal waveform diagram for explaining its operation. is there.
本実施の形態は、図1に示すように、サンプルであるエンジン1のバルブの近傍に振動検出手段である振動センサ2を取り付けて、エンジン1を例えば電動モータからなる回転駆動手段3により回転させながらエンジン1の振動を検出する。回転駆動手段3は、回転制御手段4により制御して、エンジン1の回転数を制御する。なお、図1では、図面を明瞭とするため、1つのバルブに対応する振動センサ2のみを示している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a vibration sensor 2 as a vibration detecting means is attached in the vicinity of a valve of the
振動センサ2で検出される振動信号は、増幅器5で増幅した後、高域通過フィルタ(HPF)6及び低域通過フィルタ(LPF)7により不要なノイズ成分を除去して、パーソナルコンピュータ(PC)を含んでなる演算装置11に取り込む。また、演算装置11には、エンジン1から出力される気筒判別信号及びクランク角検出信号を取り込む。
The vibration signal detected by the vibration sensor 2 is amplified by an amplifier 5, and then unnecessary noise components are removed by a high-pass filter (HPF) 6 and a low-pass filter (LPF) 7, and a personal computer (PC). Is taken into the
演算装置11には、クランク角度算出手段12、2乗処理手段13、エンベロープ処理手段14、波形解析手段15、評価手段16、及び表示部17を備え、エンジン1からのクランク角検出信号及び気筒判別信号は、クランク角度算出手段12に供給してクランク角度を算出し、その算出したクランク角度を波形解析手段15に供給する。
The
また、LPF7から出力される振動信号は、2乗処理手段13に供給し、ここで2乗処理した後、エンベロープ処理手段14でエンベロープ処理して波形解析手段15に供給する。 The vibration signal output from the LPF 7 is supplied to the square processing means 13, squared here, and then envelope processed by the envelope processing means 14 and supplied to the waveform analysis means 15.
波形解析手段15は、エンベロープ処理手段14から得られる振動信号波形及びクランク角度算出手段12からのクランク角度に基づいて、評価対象バルブの開及び閉のそれぞれに対応する振動信号波形を所定の閾値によって振動ピークが1つのみか複数あるかを判定すると共に、その判定結果に基づいて、振動ピークが1つのみの場合には、その振動ピーク発生タイミングに対応するクランク角度を検出して評価手段16に供給し、振動ピークが複数ある場合には、回転制御手段4を介して回転駆動手段3によるエンジン1の回転数を制御する。
Based on the vibration signal waveform obtained from the envelope processing means 14 and the crank angle from the crank angle calculation means 12, the waveform analysis means 15 generates vibration signal waveforms corresponding to the opening and closing of the evaluation target valve according to a predetermined threshold. Whether or not there is only one vibration peak is determined, and if there is only one vibration peak based on the determination result, the crank angle corresponding to the vibration peak occurrence timing is detected and the evaluation means 16 When there are a plurality of vibration peaks, the rotational speed of the
評価手段16は、波形解析手段15で検出されたクランク角度に基づいて振動センサ2に対応する評価対象バルブの開閉タイミング、即ちバルブクリアランスを評価し、その評価結果を表示部17に表示する。なお、この評価手段16によるバルブ開閉タイミングの評価は、例えば、特許文献1に開示のようにカムプロフィールデータを予め入力しておき、そのカムプロフィールデータと波形解析手段15で検出されたクランク角度との比較に基づいて行うようにする。
The
次に、本実施の形態によるバルブ開閉タイミング評価装置の動作の概要について説明する。 Next, an outline of the operation of the valve opening / closing timing evaluation apparatus according to the present embodiment will be described.
本実施の形態では、先ず、回転制御手段4により回転駆動手段3を駆動して、エンジン1を所定回転数である予め設定された第1回転数で回転させる。なお、この第1回転数は、通常の試験運転における回転数で、ウォーターポンプ等に磨耗等の支障をきたさない所定の回転数領域内で比較的低回転数に設定する。
In the present embodiment, first, the rotation control unit 4 drives the rotation driving unit 3 to rotate the
この状態で、振動センサ2によりバルブ近傍のエンジン1の振動を検出し、波形解析手段15において、先ず、評価対象バルブの開及び閉のそれぞれに対応する振動信号波形を第1閾値(例えば、図6の閾値V1)に基づいて振動ピークが1つのみか複数あるかを判定する。
In this state, the vibration sensor 2 detects the vibration of the
ここで、振動ピークが1つのみの場合には、次に、その振動ピーク発生タイミングに対応するクランク角度を検出して評価手段16に供給する。 Here, when there is only one vibration peak, next, a crank angle corresponding to the vibration peak occurrence timing is detected and supplied to the evaluation means 16.
これに対し、振動ピークが複数ある場合には、次に、回転制御手段4により回転駆動手段3を制御して、エンジン1を上記の所定の回転数領域内で、第1回転数よりも高い第2回転数、例えば第1回転数の2倍の回転数で回転させる。
On the other hand, when there are a plurality of vibration peaks, the rotation control means 4 controls the rotation driving means 3 to make the
このように、エンジン回転数を2倍にすると、バルブの開閉速度も2倍になり、それに伴ってバルブの開時及び閉時の振動も大きくなるので、バルブの開或いは閉に対応する振動信号波形は、図2に実線で示すようになる。即ち、バルブの開時或いは閉時の振動ピークの振幅値が、破線で示す第1回転数のときよりも大きくなって、ノイズ等による他の振動ピークとの間に充分な振幅差が生じることになる。なお、図2において、横軸はクランク角度(°CA)を示し、縦軸は振動レベルを示している。 Thus, when the engine speed is doubled, the opening / closing speed of the valve is also doubled, and the vibration at the time of opening and closing of the valve increases accordingly, so that the vibration signal corresponding to the opening or closing of the valve is increased. The waveform is as shown by a solid line in FIG. That is, the amplitude value of the vibration peak when the valve is opened or closed is larger than that at the first rotational speed indicated by the broken line, and a sufficient amplitude difference is generated between the vibration peak and other vibration peaks. become. In FIG. 2, the horizontal axis represents the crank angle (° CA), and the vertical axis represents the vibration level.
波形解析手段15では、この第2回転数での評価対象バルブの開及び閉のそれぞれに対応する振動信号波形を第2閾値V2(V2>V1)に従って振動ピークが1つのみか複数あるかを判定し、振動ピークが1つのみの場合には、その発生タイミングに対応するクランク角度を検出して評価手段16に供給する。 The waveform analysis unit 15 determines whether the vibration signal waveform corresponding to each of the opening and closing of the evaluation target valve at the second rotation number has only one or a plurality of vibration peaks according to the second threshold value V2 (V2> V1). If there is only one vibration peak, the crank angle corresponding to the generation timing is detected and supplied to the evaluation means 16.
なお、第2回転数での振動信号波形において、第2閾値V2にあって複数の振動ピークがある場合には、その閾値を順次大きくして振動ピークが1つのみ現れるようにするか、或いは、エンジン1の回転数を上記の所定の回転数領域内で順次高くし、それに応じて閾値を順次大きくして振動ピークが1つのみ現れるようにする。
In the vibration signal waveform at the second rotational speed, when there are a plurality of vibration peaks at the second threshold value V2, the threshold value is sequentially increased so that only one vibration peak appears, or Then, the rotational speed of the
以上のようにして、波形解析手段15において、評価対象バルブの開時及び閉時のクランク角度を検出したら、それらのクランク角度に基づいて評価手段16で当該バルブの開閉タイミング、即ちバルブクリアランスを評価し、その評価結果を表示部17に表示する。
As described above, when the waveform analysis unit 15 detects the crank angle when the evaluation target valve is opened and closed, the
このように、本実施の形態では、通常は、エンジン1を第1回転数で回転させながらバルブの開閉タイミングを評価し、第1回転数ではバルブの開或いは閉に対応する振動信号中に振動ピークが複数ある場合には、エンジン1を上記の所定の回転数領域内で第1回転数よりも高い回転数で回転させるようにしたので、バルブの開時及び閉時に対応する振動ピークを容易かつ確実に抽出することができる。従って、1つの気筒に吸気バルブ及び排気バルブがそれぞれ複数(例えば、2つずつ等)ある場合でも、吸気バルブ及び排気バルブのそれぞれの開閉タイミング、即ちバルブクリアランスを正確に評価することができる。しかも、通常は、エンジン1を低回転数である第1回転数で回転させ、複数の振動ピークがある場合にのみ、上記の所定の回転数領域内で第1回転数よりも高い回転数で回転させるので、ウォーターポンプ等に支障をきたすことも回避できる。
As described above, in this embodiment, normally, the opening / closing timing of the valve is evaluated while rotating the
また、クランク角度算出手段12、2乗処理手段13、エンベロープ処理手段14、波形解析手段15、評価手段16、及び表示部17を有する演算装置11は、PCを有して構成できるので、装置全体を簡単かつ安価にできる。
In addition, the
(第2実施の形態)
図3乃至図5は本発明の第2実施の形態を示すもので、図3はバルブ開閉タイミング評価装置の概略構成を示す機能ブロック図、図4はその動作を説明するための信号波形図、図5は同じく動作を説明するための図である。
(Second Embodiment)
FIGS. 3 to 5 show a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the valve opening / closing timing evaluation apparatus. FIG. 4 is a signal waveform diagram for explaining the operation. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation.
本実施の形態では、図3に示すように、サンプルであるエンジン1のバルブの近傍に振動検出手段である振動センサ2を取り付け、第1実施の形態と同様に、エンジン1を例えば電動モータからなる回転駆動手段により回転させながらエンジン1の振動を検出する。なお、図3においても、図面を明瞭とするため1つのバルブに対応する振動センサ2のみを示している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a vibration sensor 2 that is a vibration detecting means is attached in the vicinity of a valve of the
振動センサ2で検出される振動信号は、第1実施の形態と同様に、増幅器5で増幅した後、HPF6及びLPF7により不要なノイズ成分を除去して、パーソナルコンピュータ(PC)を含んでなる演算装置21に取り込む。また、演算装置21には、エンジン1から出力される気筒判別信号及びクランク角検出信号を取り込む。
As in the first embodiment, the vibration signal detected by the vibration sensor 2 is amplified by the amplifier 5, then unnecessary noise components are removed by the HPF 6 and the LPF 7, and an operation including a personal computer (PC) is performed. Capture to
演算装置21には、クランク角度算出手段22、2乗処理手段23、エンベロープ処理手段24、波形解析手段25、評価手段26、及び表示部27を備え、エンジン1からのクランク角検出信号及び気筒判別信号は、クランク角度算出手段22に供給してクランク角度を算出し、その算出したクランク角度を波形解析手段25に供給する。
The
また、LPF7から出力される振動信号は、2乗処理手段23に供給し、ここで2乗処理した後、エンベロープ処理手段24でエンベロープ処理して波形解析手段25に供給する。 The vibration signal output from the LPF 7 is supplied to the square processing means 23, squared here, and then envelope processed by the envelope processing means 24 and supplied to the waveform analysis means 25.
波形解析手段25は、エンベロープ処理手段24から得られる振動信号波形及びクランク角度算出手段22からのクランク角度に基づいて、評価対象バルブの開及び閉のそれぞれに対応する振動信号波形中に振動ピークが1つのみか複数あるかを判定し、その判定結果に基づいて、振動ピークが1つの場合には、当該振動ピークの発生タイミングに対応するクランク角度を検出して評価手段26に供給し、振動ピークが複数ある場合には、エンジン1の複数回転分における振動信号波形に基づいて安定性の高い振動ピークを特定して、その特定した振動ピークの発生タイミングに対応するクランク角度を検出して評価手段26に供給する。
Based on the vibration signal waveform obtained from the envelope processing means 24 and the crank angle from the crank angle calculation means 22, the waveform analysis means 25 has vibration peaks in the vibration signal waveforms corresponding to the opening and closing of the valve to be evaluated. Based on the determination result, if there is one vibration peak, the crank angle corresponding to the generation timing of the vibration peak is detected and supplied to the evaluation means 26, and the vibration peak is determined. If there are a plurality of the
本実施の形態では、波形解析手段25において、評価対象バルブの開及び閉のそれぞれに対応する振動信号波形中に振動ピークが複数ある場合には、エンジン1の回転毎に振動信号波形中から各振動ピークのピーク値を検出して、エンジン1の複数回転分について発生タイミングがほぼ同じ振動ピークのピーク値の最大値と最小値との差を求め、その差が最小の発生タイミングの振動ピークを安定性の高い振動ピークと特定して、その振動ピークの発生タイミングに対応するクランク角度を検出する。
In the present embodiment, when there are a plurality of vibration peaks in the vibration signal waveform corresponding to each of the opening and closing of the evaluation target valve in the waveform analysis means 25, each of the vibration signal waveforms from the vibration signal waveform for each rotation of the
評価手段26は、波形解析手段25で検出されたクランク角度に基づいて、第1実施の形態と同様に、振動センサ2に対応する評価対象バルブの開閉タイミング、即ちバルブクリアランスを評価し、その評価結果を表示部27に表示する。
Based on the crank angle detected by the waveform analysis unit 25, the
次に、本実施の形態によるバルブ開閉タイミング評価装置の動作の概要について説明する。 Next, an outline of the operation of the valve opening / closing timing evaluation apparatus according to the present embodiment will be described.
本実施の形態では、エンジン1を回転させながら、振動センサ2によりバルブ近傍のエンジン1の振動を検出し、その振動信号に基づいて波形解析手段25において、先ず、評価対象バルブの開及び閉のそれぞれに対応する振動信号波形中に振動ピークが1つのみか複数あるかを判定する。
In the present embodiment, while the
ここで、振動ピークが1つのみの場合には、次に、その発生タイミングに対応するクランク角度を検出して評価手段26に供給する。 Here, when there is only one vibration peak, next, the crank angle corresponding to the generation timing is detected and supplied to the evaluation means 26.
これに対し、振動ピークが複数ある場合には、エンジン1の回転毎に振動信号波形中から各振動ピークのピーク値を検出して、エンジン1の複数回転分について発生タイミングがほぼ同じ振動ピークのピーク値の最大値と最小値との差を求め、その差が最小の発生タイミングの振動ピークを安定性の高い振動ピークと特定して、その振動ピークの発生タイミングに対応するクランク角度を検出する。
On the other hand, when there are a plurality of vibration peaks, the peak value of each vibration peak is detected from the vibration signal waveform for each rotation of the
即ち、バルブの実際の開時或いは閉時に発生する振動ピークは、例えば図4に示すように、ノイズ等の他の振動ピークに比べてエンジン1の回転毎の安定性が高いという性質を有しているので、振動ピークが複数ある場合には、その安定性が高い性質を利用して、先ず、エンジン1の回転毎に複数の振動ピークのピーク値をそれぞれ求める。その後、エンジン1の複数回転分、例えば、4回転分について、図5に示すように、発生タイミングがほぼ同じ振動ピークのピーク値の最大値と最小値とを検出してそれらの差を求め、その差が最小の発生タイミングの振動ピークを安定性の高い振動ピークと特定して、その振動ピークの発生タイミングに対応するクランク角度を検出する。なお、図4及び図5において、横軸はクランク角度(°CA)を示し、縦軸は振動レベルを示している。
That is, the vibration peak that occurs when the valve is actually opened or closed has a property that the stability at each rotation of the
以上のようにして、波形解析手段25において、評価対象バルブの開時及び閉時のクランク角度を検出し、それらのクランク角度に基づいて評価手段26で第1実施の形態と同様に、当該バルブの開閉タイミング、即ちバルブクリアランスを評価し、その評価結果を表示部27に表示する。
As described above, the waveform analysis unit 25 detects the crank angle when the evaluation target valve is opened and closed, and the
このように、本実施の形態では、波形解析手段25において、バルブの開或いは閉に対応する振動信号中に振動ピークが複数ある場合には、エンジン1の複数回転分について発生タイミングがほぼ同じ振動ピークのピーク値の最大値と最小値との差が最小となる発生タイミングの振動ピークを抽出して、その発生タイミングに対応するクランク角度を検出するようにしたので、バルブの実際の開時或いは閉時に発生する振動ピークのクランク角度を容易かつ確実に検出することができる。従って、1つの気筒に吸気バルブ及び排気バルブがそれぞれ複数(例えば、2つずつ等)ある場合でも、吸気バルブ及び排気バルブのそれぞれの開閉タイミング、即ちバルブクリアランスを正確に評価することができる。
As described above, in the present embodiment, when there are a plurality of vibration peaks in the vibration signal corresponding to the opening or closing of the valve in the waveform analysis means 25, vibrations having substantially the same generation timing for a plurality of rotations of the
また、クランク角度算出手段22、2乗処理手段23、エンベロープ処理手段24、波形解析手段25、評価手段26、及びひ表示部27を有する演算装置21は、第1実施の形態と同様に、PCを有して構成できるので、装置全体を簡単かつ安価にできる。
In addition, the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、第2実施の形態では、バルブの開或いは閉に対応する振動信号中に振動ピークが複数ある場合に、エンジン1の複数回転分について発生タイミングがほぼ同じ振動ピークのピーク値の最大値と最小値との差を求め、その差が最小となる発生タイミングの振動ピークを、実際のバルブの開時或いは閉時に発生する振動ピークとして特定したが、これに限らず、複数回転分における振動ピークのピーク値を統計学的に処理して、標準偏差等の統計量に基づいて安定性の高い振動ピークを特定することもできる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the second embodiment, when there are a plurality of vibration peaks in the vibration signal corresponding to the opening or closing of the valve, the maximum peak value of the vibration peak having substantially the same generation timing for a plurality of rotations of the
1 エンジン
2 振動センサ(振動検出手段)
3 回転駆動手段
4 回転制御手段
5 増幅器
6 高域通過フィルタ(HPF)
7 低域通過フィルタ(LPF)
11 演算装置
12 クランク角度算出手段
13 2乗処理手段
14 エンベロープ処理手段
15 波形解析手段
16 評価手段
17 表示部
21 演算装置
22 クランク角度算出手段
23 2乗処理手段
24 エンベロープ処理手段
25 波形解析手段
26 評価手段
27 表示部
1 Engine 2 Vibration sensor (vibration detection means)
3 Rotation drive means 4 Rotation control means 5 Amplifier 6 High pass filter (HPF)
7 Low-pass filter (LPF)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記バルブの開及び閉のそれぞれに対応する上記振動信号中に振動ピークが複数あるか否かを判定し、振動ピークが複数ある場合には、上記エンジンを上記所定回転数よりも高い回転数で回転させてバルブの開閉タイミングを評価することを特徴とするエンジンのバルブ開閉タイミング評価方法。 An engine that detects engine vibration in the vicinity of the valve while rotating the engine at a predetermined rotational speed, and evaluates the opening / closing timing of the valve based on the occurrence timing of the vibration peak in the vibration signal corresponding to each opening and closing of the valve. In the valve opening / closing timing evaluation method,
It is determined whether or not there are a plurality of vibration peaks in the vibration signal corresponding to each of the opening and closing of the valve. A valve opening / closing timing evaluation method for an engine, characterized in that the valve opening / closing timing is evaluated by rotating.
上記エンジンのバルブ近傍の振動を検出する振動検出手段と、
該振動検出手段で検出される振動信号を2乗する2乗処理手段と、
該2乗処理手段の出力波形をエンベロープ処理するエンベロープ処理手段と、
上記エンジンのクランク角度を算出するクランク角度算出手段と、
上記エンベロープ処理手段から得られる振動信号波形及び上記クランク角度算出手段で算出されるクランク角度に基づいて、上記バルブの開及び閉のそれぞれに対応する上記振動信号波形中に振動ピークが1つのみか複数あるかを判定すると共に、判定結果に基づいて振動ピークが1つのみの場合に当該振動ピーク発生タイミングに対応するクランク角度を検出する波形解析手段と、
該波形解析手段での判定結果に基づいて、振動ピークが複数ある場合に上記回転駆動手段を制御して上記エンジンの回転数を高める回転制御手段と、
上記波形解析手段で検出されたクランク角度に基づいて、上記バルブの開閉タイミングを評価する評価手段と、
を有することを特徴とするエンジンのバルブ開閉タイミング評価装置。 Rotational drive means for rotating the engine;
Vibration detecting means for detecting vibration in the vicinity of the valve of the engine;
A square processing means for squaring a vibration signal detected by the vibration detection means;
Envelope processing means for performing envelope processing on the output waveform of the square processing means;
Crank angle calculating means for calculating the crank angle of the engine;
Based on the vibration signal waveform obtained from the envelope processing means and the crank angle calculated by the crank angle calculating means, the vibration signal waveform corresponding to each of the opening and closing of the valve has only one or more vibration peaks. Waveform analysis means for determining whether or not there is a crank angle corresponding to the vibration peak occurrence timing when there is only one vibration peak based on the determination result;
Rotation control means for controlling the rotation drive means to increase the engine speed when there are a plurality of vibration peaks based on the determination result of the waveform analysis means;
Evaluation means for evaluating the opening / closing timing of the valve based on the crank angle detected by the waveform analysis means;
A valve opening / closing timing evaluation apparatus for an engine characterized by comprising:
上記バルブの開及び閉のそれぞれに対応する上記振動信号中に振動ピークが複数あるか否かを判定し、振動ピークが複数ある場合には上記エンジンの複数回転分における上記振動信号に基づいて安定性の高い振動ピークを特定してバルブの開閉タイミングを評価することを特徴とするエンジンのバルブ開閉タイミング評価方法。 A valve opening / closing timing evaluation method for an engine that detects vibration in the vicinity of a rotating engine valve and evaluates the opening / closing timing of the valve based on the generation timing of a vibration peak in a vibration signal corresponding to each of opening and closing of the valve. In
It is determined whether or not there are a plurality of vibration peaks in the vibration signal corresponding to each of the opening and closing of the valve. A valve opening / closing timing evaluation method for an engine, characterized by identifying a vibration peak having high characteristics and evaluating valve opening / closing timing.
上記振動検出手段で検出される振動信号を2乗する2乗処理手段と、
該2乗処理手段の出力波形をエンベロープ処理するエンベロープ処理手段と、
上記エンジンのクランク角度を算出するクランク角度算出手段と、
上記エンベロープ処理手段から得られる振動信号波形及び上記クランク角度算出手段で算出されるクランク角度に基づいて、上記バルブの開及び閉のそれぞれに対応する上記振動信号波形中に振動ピークが1つのみか複数あるかを判定し、判定結果に基づいて、振動ピークが1つの場合には、当該振動ピークの発生タイミングに対応するクランク角度を検出し、振動ピークが複数ある場合には、上記エンジンの複数回転分における上記振動信号に基づいて安定性の高い振動ピークを特定して、特定した振動ピークの発生タイミングに対応するクランク角度を検出する波形解析手段と、
上記波形解析手段で検出されたクランク角度に基づいて上記バルブの開閉タイミングを評価する評価手段と、
を有することを特徴とするエンジンのバルブ開閉タイミング評価装置。 Vibration detecting means for detecting vibration near the valve of the rotating engine;
A square processing means for squaring the vibration signal detected by the vibration detection means;
Envelope processing means for performing envelope processing on the output waveform of the square processing means;
Crank angle calculating means for calculating the crank angle of the engine;
Based on the vibration signal waveform obtained from the envelope processing means and the crank angle calculated by the crank angle calculating means, the vibration signal waveform corresponding to each of the opening and closing of the valve has only one or more vibration peaks. If there is one vibration peak based on the determination result, the crank angle corresponding to the generation timing of the vibration peak is detected. If there are a plurality of vibration peaks, multiple rotations of the engine are performed. Waveform analysis means for identifying a highly stable vibration peak based on the vibration signal in minutes and detecting a crank angle corresponding to the occurrence timing of the identified vibration peak;
Evaluation means for evaluating the opening / closing timing of the valve based on the crank angle detected by the waveform analysis means;
A valve opening / closing timing evaluation apparatus for an engine characterized by comprising:
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