JP2540924B2 - エンジンの異音検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンの異音検出方法に関し、特に車両
生産工程におけるエンジンの異常振動レベルを定量的に
検出することのできるエンジンの異音検出方法に関す
る。

［従来の技術］ 従来、エンジンの生産工程内における異音検出は、作
業者が直接振動音を耳で聞き取るいわゆる官能評価によ
り行っていた。しかし、この官能評価は、作業者のその
日の気分によりバラツキが出ることや、作業現場におけ
る他の騒音の影響により異音が聞き取り難いこと、さら
に異常部位の特定が難しいこと等の問題があった。

そこで、例えば実開昭57-126537号公報には、エンジ
ンのミスファイヤを音圧レベルで検出する装置が提案さ
れており、この従来技術には、エンジン音をマイクロホ
ンで集音してこれを電気信号に変換し、この信号レベル
を基準値と比較して基準値以上であれば、ミスファイヤ
信号を出力して警報を発する旨の技術が開示されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来の異音検出装置は、予め設定
されたエンジンの正常音とミスファイヤ時の異常音と
を、単に周波数−音圧レベル（dB）で比較するものであ
ったために、異音の発生箇所を特定することや異音レベ
ルを定量的に把握することは困難であった。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、エン
ジンの異常振動レベルを定量的に検出すると共に、その
発生部位を正確に把握することのできるエンジンの異音
検出方法を提供することを目的としている。

発明の構成 ［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、課題を解決するための
手段として、本発明は以下に示す構成を取った。即ち、
本発明のエンジンの異音検出方法は、第１図のフローチ
ャートに示すように、 エンジンの異常振動レベルとその異常振動の発生部位
とを検出するエンジンの異音検出方法であって、 エンジンの振動状態を電気的に検出し、その振動波形
と、それに同期したタイミングパルスと、その振動波形
のRMS（Root Mean Square）値とをそれぞれ取り込む工
程P1と、 前記タイミングパルスの一周期毎に前記振動波形を複
数領域に分割し、それら各領域における振動波形の最大
の偏差を探索し、その最大偏差の値を各領域毎に記憶す
る工程P2と、 前記タイミングパルスの一周期毎に記憶された各領域
毎の最大偏差の値に基づいて、前記タイミングパルスの
複数周期内における各領域毎の最大偏差の平均値を算出
する工程P3と、 その算出された各領域毎の最大偏差の平均値を前記RM
S値でそれぞれ除算する工程P4と、 各領域毎のその除算された最大偏差の平均値を所定レ
ベルとそれぞれ比較し、その除算された平均値が該所定
レベルより大きいとき、その領域名とその除算された平
均値とからエンジンの異常振動レベルとその異常振動の
発生部位とを検出する工程P5と、 を備えたことを特徴としている。

［作用］ 以上のように構成された本発明のエンジンの異音検出
方法は、エンジンの振動波形とそれに同期したタイミン
グパルスとその振動波形のRMS値とをそれぞれ取り込ん
で（工程P1）、タイミングパルスの一周期毎に振動波形
を複数領域に分割し、それら各領域における振動波形の
最大の偏差を探索し、その最大偏差の値を各領域毎に記
憶し（工程P2）、タイミングパルスの一周期毎に記憶さ
れた各領域毎の最大偏差の値に基づいて、タイミングパ
ルスの複数周期内における各領域毎の最大偏差の平均値
を算出し（工程P3）、その算出された各領域毎の平均値
を工程P1で取り込んだRMS値でそれぞれ除算し（工程P
4）、各領域毎のその除算された最大偏差の平均値を所
定レベルとそれぞれ比較し、所定レベルより大きいと
き、その領域名とその除算された平均値とからエンジン
の異常振動レベルとその異常振動の発生部位とを検出す
る（工程P5）ように働く。

ところで、エンジンの異音は、発生タイミングが常に
一定であって、クランク２回転を一周期として発生する
ことがそのメカニズムから解明されているため、例えば
ディストリビュータからの点火パルス信号をタイミング
パルスとして、本発明の如くそのタイミングパルスに同
期させて振動波形を観測することにより、エンジンの異
音が検出可能となる。

また、エンジンの異音は、エンジンの異音の発生部位
により、その発生時期が同じ一周期内でも異なることが
解明されていることから、タイミングパルスの一周期毎
に振動波形を複数領域に分割し、前述したような構成に
てタイミングパルスの複数周期内における各領域毎の最
大偏差の平均値を算出することによって、エンジンの異
常振動レベルとその異常振動の発生部位とを検出するこ
とができる。

さらに、振動波形のRMS値は、エンジンのミスファイ
ヤがないときのエンジン全体の平均の騒音（暗騒音）を
ほぼ表すものであるから、その算出された最大偏差の平
均値をそのRMS値で除算することにより、同じ最大偏差
であっても暗騒音が大きい場合にはその除算結果を小さ
く、暗騒音が小さい場合にはその除算結果を大きくする
ことができる。このため、その除算結果を所定レベルと
比較したとき、暗騒音が大きい場合には、その除算結果
は所定レベルより大きくなり難く、即ち、異常振動と判
定され難く、一方、暗騒音が小さい場合には、その除算
結果は所定レベルより大きくなり易く、即ち、異常振動
と判定され易くなり、その結果、異常振動検出のS/N比
に優れたものとなる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

第２図は、本発明の一実施例であるエンジンの異音検
出方法を採用した異音検出システムの概略構成図であ
る。

同図において、エンジン10の爆発行程は、ディストリ
ビュータ12からの点火パルスと同期し、その行程と同期
した点火信号を発生し、その点火信号を制御することに
より各気筒は順序よく駆動される。この時の爆発に起因
するエンジン10の振動加速度は、エンジンの所定部位に
取り付けられた複数個の振動検出用ピックアップ16-1,1
6-2,…により検出され、このようにピックアップ16を複
数個設けることにより検査する部位の分担が行われてい
る。前記ピックアップ16からの振動検出信号は、アンプ
18-1,18-2,…およびバンドパスフィルタ20-1,20-2,…を
それぞれ介してマイクロコンピュータ22に入力される。
アンプ18-1,18-2,…は、ピックアップ16により検出され
た振動検出信号を増幅してその出力が対数特性を示すよ
うにした所謂対数増幅器であり、これらアンプ18-1,18-
2,…の出力信号は、バンドパスフィルタ20-1,20-2,…を
介して予め希望する周波数帯域（エンジン10の異音の発
生する周波数帯域）に選択されて、マイクロコンピュー
タ22に入力される。一方、アンプ18-1,18-2,…で増幅さ
れた振動検出信号は、対数関数の形に変換する前にRMS
検出器24-1,24-2,…に入力される。RMS検出器24-1,24-
2,…は、入力された電流の任意の量の時間変化波形に対
して、その量の２乗の平均値の平方根で与えた平均振幅
を検出するもので、その出力がアンプ18-1,18-2,…と同
様に対数特性を示すようになされている。RMS検出器24-
1,24-2,…からの出力信号は、マイクロコンピュータ22
に入力される。また、ディストリビュータ12からの点火
信号もマイクロコンピュータ22に入力される。

マイクロコンピュータ22は、本体としての電子制御装
置30と、その周辺装置としてのキーボード32、CRTディ
スプレイ34およびデータストア装置としてのフレキシブ
ルディスクドライブ36とから構成されている。

その電子制御装置30は、周知のCPU30a、ROM30b、RAM3
0c、入力ポート30dおよび入出力ポート30e等から構成さ
れ、入力ポート30dには、前記バンドパスフィルタ20か
らの振動波形信号、RMS検出器24からのRMS信号、および
ディストリビュータ12からの点火信号がそれぞれ入力さ
れる。また、入出力ポート30eには、キーボード32、CRT
ディスプレイ34およびフレキシブルディスクドライブ36
が接続されている。こうした電子制御装置30は、前記振
動波形と点火信号とRMS信号とを取り込み、エンジン10
の異常振動レベルとその異常振動の発生部位とを検出
し、その検出結果をCRTディスプレイ34に表示すると共
にフレキシブルディスクドライブ36に格納する異音検出
処理を実行する。

電子制御装置30で実行される本発明にかかわる前記処
理を示す異音検出ルーチンについて、第３図のフローチ
ャートを用いて、次に説明する。

処理が開始されると、まず、ステップ100に処理が移
り、初期設定として、振動周期の測定回数ｍを値１にセ
ットする。続くステップ110では、振動検出用ピックア
ップ16から出力されアンプ18、バンドパスフィルタ20を
介して入力された振動波形信号と、振動検出用ピックア
ップ16から出力されRMS検出器24を介して入力されたそ
の振動波形信号のRMS値（RMS信号）と、ディストリビュ
ータ12から入力された点火信号とをそれぞれ取り込む。
続くステップ120では、その取り込んだ点火信号のある
一つの気筒の点火パルスにトリガをかけて、次の点火パ
ルスまでの期間における前記振動波形信号を抽出し、そ
の抽出した振動波形信号を複数のゲートで区分けする。
即ち、第４図に示すように、ある一気筒の点火パルスの
一周期間の振動波形信号が、例えば、ゲート１、ゲート
２、ゲート３、ゲート４の４つに区分けされる。なお、
この区分けするタイミングは、エンジン10の異音の発生
部位が特定できるように予め実験にて求めたタイミング
に設定されている。

続くステップ130で、その区分けされた各ゲート1,ゲ
ート2,…毎に、ピーク・ピーク値（peak to peak valu
e）の探索を行ない、続くステップ140で、各ゲート毎の
ピーク・ピーク値をRAM30cに記憶する。即ち、第４図に
示すような場合には、点火信号のトリガTr1からトリガT
r2までの周期では、ゲート１のピーク・ピーク値として
h11が、ゲート２のピーク・ピーク値としてh21が、ゲー
ト３のピーク・ピーク値としてh31が、ゲート４のピー
ク・ピーク値としてh41がそれぞれ記憶されることにな
る。

なお、振動波形信号のピーク・ピーク値は、一般に点
火信号の周期でばらつくので、複数周期における平均値
を取るべく、続くステップ150で、振動周期の測定回数
ｍが予め設定したＭ回に達したか否かを判断し、ここで
測定回数ｍがＭ回に達していないと判断されると、ステ
ップ160に進み、測定回数ｍを値１だけインクリメント
して、次の周期の振動波形信号に対しステップ110ない
しステップ150の処理を繰り返す。即ち、第４図に示す
ような場合には、続いて、点火信号のトリガTr2からト
リガTr3までの周期における各ゲート毎のピーク・ピー
ク値h12,h22,h32,h42がそれぞれ記憶され、さらに、Ｍ
周期まで、各ゲート毎のピーク・ピーク値h1m,h2m,h3m,
h4mがそれぞれ記憶されることになる。

ステップ150で、測定回数ｍがＭ回に達したと判断さ
れると、処理はステップ170に移行し、これらＭ回の処
理で記憶された各ゲート毎のピーク・ピーク値を各ゲー
ト毎にＭ周期で平均化する処理を行う。即ち、第４図に
示すような場合には、各ゲート毎に、 （hG1＋hG2＋…＋hGM）/M （但し、ＧはゲートNo.） の演算を行ない、平均値を求める。

こうして平均化処理を行った後、処理はステップ180
に移行し、各ゲート毎の平均値を、ステップ110で取り
込んだRMS信号の値でそれぞれ除算する処理を実行す
る。

続くステップ190では、各ゲート毎のその除算された
平均値を、所定のスライスレベルとそれぞれ比較する処
理を行う。ここで、「OK」、即ち、各ゲート毎の除算さ
れた平均値が前記スライスレベルを総て越えていないと
判断された場合には、処理は「END」に抜けて本ルーチ
ンを終了する。

一方、ステップ190で、「NG」、即ち、いづれかのゲ
ートの除算された平均値が前記スライスレベルを越えて
いると判断された場合には、処理はステップ200に進
み、そのスライスレベルを越えた除算された平均値とそ
の該当するゲートNo.とから、エンジン10の異常振動の
レベルを知ると共にその異常振動の発生部位を特定し、
その異常振動レベルと異常振動の発生部位とをCRTディ
スプレイ34に表示する。続くステップ210では、その異
常振動レベルと異常振動の発生部位とを示すデータをフ
レキシブルディスクドライブ36に格納し、その後、処理
は「END」に抜けて本ルーチンを終了する。

なお、前記異音検出ルーチンでは、ある一つの振動検
出用ピックアップ16から得た信号の処理だけが示されて
いるが、他の振動検出用ピックアップから得た信号も同
様の処理が施される。

以上説明したように、本実施例によれば、エンジン10
の異常振動レベルを定量的に検出すると共に、その発生
部位を正確に把握することができる。特に、各ゲート毎
の振動波形のピーク・ピーク値の平均値を、エンジン10
の暗騒音を表すRMS値で除算して、その除算結果を所定
のスライスレベルと比較するよう構成されているため
に、同一レベルの振動波形でも、暗騒音が大きいほど異
常振動と判定され難くなり、その結果、その異常振動の
検出のS/N比が向上し、その検出精度が高い。

また、データの定量的にストックされているために、
異音検査の後に工程クレームが発生したとしても異常振
動の早急な原因追求が可能となる。さらに、これらの異
常データをチエックすることで、前工程での組付け違い
や組付けあるいは加工不良など不具合原因を推定するこ
とができ、異常対策が迅速に行えるという利点を有す
る。

また、現在生産しているエンジンの異音振動レベルを
数値で得ることができるために、エンジン設計変更をし
た場合などにその効果の確認が容易となり、且つエンジ
ン設計変更に際してのデータとして有効に活用すること
ができる。

なお、前記実施例では、エンジン10の振動波形を得る
ために加速度振動ピックアップ16を用いた場合について
説明したが、このほかにも、例えばマイクロフォンを用
いて振動音をキャッチし、前記と同様な処理を行う方法
であってもよい。

また、前記実施例では工程P2で探索する振動波形の最
大の偏差として、正側の偏差と負側の偏差とを加えたも
のであるピーク・ピーク値の最大値を探索する構成であ
るが、これに替わり、正側の偏差である最大値を探索す
るように構成してもよく、あるいは、負側の偏差である
最小値を探索するように構成してもよく、前記実施例と
同様な効果を奏する。

発明の効果 以上詳述したように、本発明のエンジンの異音検出方
法によれば、エンジンの異常振動レベルを定量的に検出
すると共に、その発生部位を正確に把握することができ
る。特に、エンジンの暗騒音を考慮したものであるか
ら、その異常振動の検出のS/N比が高く、その検出精度
が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示すフローチャート、第
２図は一実施例であるエンジンの異音検出方法を採用し
た異音検出システムの概略構成図、第３図はその電子制
御装置で実行される異音検出ルーチンを示すフローチャ
ート、第４図はその異音検出ルーチンの説明に用いた説
明図である。 10……エンジン 12……ディストリビュータ 16……振動検出用ピックアップ 22……マイクロコンピュータ 24-1,24-2……RMS検出器 30……電子制御装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの異常振動レベルとその異常振動
   の発生部位とを検出するエンジンの異音検出方法であっ
   て、 エンジンの振動状態を電気的に検出し、その振動波形
   と、それに同期したタイミングパルスと、その振動波形
   のRMS値とをそれぞれ取り込む工程と、 前記タイミングパルスの一周期毎に前記振動波形を複数
   領域に分割し、それら各領域における振動波形の最大の
   偏差を探索し、その最大偏差の値を各領域毎に記憶する
   工程と、 前記タイミングパルスの一周期毎に記憶された各領域毎
   の最大偏差の値に基づいて、前記タイミングパルスの複
   数周期内における各領域毎の最大偏差の平均値を算出す
   る工程と、 その算出された各領域毎の最大偏差の平均値を前記RMS
   値でそれぞれ除算する工程と、 各領域毎のその除算された最大偏差の平均値を所定レベ
   ルとそれぞれ比較し、その除算された平均値が該所定レ
   ベルより大きいとき、その領域名とその除算された平均
   値とからエンジンの異常振動レベルとその異常振動の発
   生部位とを検出する工程と、 を備えたことを特徴とするエンジンの異音検出方法。