JP2768017B2 - 車両搭載エンジン診断装置 - Google Patents

車両搭載エンジン診断装置

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JP2768017B2
JP2768017B2 JP1048891A JP1048891A JP2768017B2 JP 2768017 B2 JP2768017 B2 JP 2768017B2 JP 1048891 A JP1048891 A JP 1048891A JP 1048891 A JP1048891 A JP 1048891A JP 2768017 B2 JP2768017 B2 JP 2768017B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載されたエン
ジンに対して性能試験を行う際に使用される車両搭載エ
ンジン診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、整備工場などにおいて、上記車両
に搭載されたエンジンに対して性能試験を行う際にこの
エンジンの評価は、整備員が直接エンジンの振動を見
て、さらにエンジン音を聞いてその良否を評価する、い
わゆる官能評価により行っていた。しかし、このような
官能評価では個人差により整備されたエンジンの良否の
判定にばらつきが生ずるという問題があり、また熟練整
備員の不足によりエンジンの異常部位が発見されないと
いう問題があった。このような問題を解消するために、
エンジンの振動によるエンジンの良否の判定について、
たとえば特開平2−38837号公報に開示されている
ように、エンジンの振動を定量的に捕らえて、異常を検
出しようとする試みが行われている。すなわち、エンジ
ン点火パルスをタイミングパルスとして取込み、このタ
イミングパルスの一周期毎に振動波形を複数の領域に分
割し、それら各領域における振動波形の偏差の平均値を
算出し、エンジンの異常振動レベルとその異常振動の発
生部位とを検出している。さらに、エンジン音によるエ
ンジンの良否の判定については、特開昭61−23433
2号公報に開示されているように、エンジン音を周波数
分析し、各周波数帯域の信号に分離し、各分離した信号
に基づいて異常音の有無を判別し、異常音種別の判別を
行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法により、エンジンの振動を定量的に捕らえて異常振動
の発生部位を捕らえ、また異常音の発生部位を捕らえて
も、エンジン全体としてどの程度の異常かが判断でき
ず、やはりエンジン全体としての良否を判断することが
難しいという問題があった。
【0004】本発明は上記問題を解決するものであり、
車両搭載のエンジンの現象をトータル的に捕らえ、その
良否を判断するするとともにエンジンの異常部位の“異
常らしさ”を提示する車両搭載エンジン診断装置を提供
することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明の車両搭載エンジン診断装置は、車両搭載の被測
定エンジン近辺に設置され、エンジンの振れを検出する
変位計と、前記被測定エンジン近辺に設置され、エンジ
ン音を検出するマイクロフォンと、前記被測定エンジン
の回転数を検出する回転計と、前記被測定エンジンの吸
入負圧を検出する負圧計と、前記変位計の変位検出信
号、前記マイクロフォンのエンジン音検出信号、前記負
圧計の負圧検出信号および前記回転計の回転数検出信号
を入力し、判定基準に基づいてエンジンの良否を検出
し、異常部位を予測する良否検出装置を備えたことを特
徴とするものである。
【0006】
【作用】上記構成により、変位計の変位検出信号、マイ
クロフォンのエンジン音検出信号、負圧計の負圧検出信
号および回転計の回転数検出信号を入力し、たとえば回
転数一定の条件下で、しきい値を越える振れを検出し、
またエンジン音を周波数分析し、しきい値を越えるエン
ジン音を検出し、重みを付け、判定基準に基づいてエン
ジン音の良否が判定し、さらにエンジン音の周波数分析
結果に基づいてエンジン部位の異常の度合いをたとえば
0〜1の段階で出力する。よって、異常の進度が予測さ
れる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の一実施例における車両搭載エン
ジン診断装置の概略構成図である。
【0008】図1において、1は被測定エンジン2を搭
載した車両であり、この車両1には、エンジン2の点火
パルスをカウントする回転計3と、エンジン2の吸入負
圧を検出する負圧計4が搭載されており、回転計3の回
転数検出信号、および負圧計4の負圧検出信号は移動可
能な台車5に載置された計測ユニット6に入力される。
この台車5には、可動腕7Aを有する支持棒7が設置さ
れ、可動腕7Aの先端にはエンジン2の振れを検出する
変位計8と、エンジン2の音を検出するマイクロフォン
9が取り付けられており、計測時、図1に示すように、
車両1のボンネット1Aを開けた状態でエンジン2の近
辺に支持され、検出された変位計8の変位検出信号、お
よびマイクロフォン9のエンジン音検出信号は計測ユニ
ット6に入力される。
【0009】また台車5には、モニター10を備え、マイ
クロコンピュータを内蔵した良否判定装置11が載置され
ており、計測ユニット6は、入力した回転計3の回転数
検出信号、負圧計4の負圧検出信号、変位計8の変位検
出信号、およびマイクロフォン9のエンジン音検出信号
をアナログ−ディジタル変換してこの良否判定装置11に
入力する。
【0010】良否判定装置11は、図2に示すように、振
動判定機能手段12と、エンジン音判定機能手段13と、回
転数判定機能手段14と、総合判定機能手段15とから構成
されている。
【0011】振動判定機能手段12は、図3に示すよう
に、入力したディジタル回転数データが一定かを判断す
る回転数判断手段16と、回転数判断手段16から回転数一
定信号を入力すると、入力したディジタル振動データを
所定時間Tの間記憶する記憶手段17と、入力したディジ
タル回転数データにより予め記憶された、回転数毎に実
験で求められたしきい値を検索し、図6に示すように、
しきい値rU ( 上限),rL (下限)を設定するしきい
値設定手段18と、記憶手段15に記憶されたディジタル振
動データを順に呼出し、このディジタル振動データがし
きい値設定手段18により設定されたしきい値rU ,rL
より越えたとき、その時間を加算する加算手段19と、記
憶手段17に記憶されたディジタル振動データを順に呼出
し、このディジタル振動データがしきい値設定手段18に
より設定されたしきい値rU ,rL より越えたときの最
大振幅値を検出し、記憶する振幅偏差検出手段20と、図
7に示すように、振幅偏差検出手段20に記憶された最大
振幅値の正規分布の平均値Bを演算する平均演算手段21
と、加算手段19の時間の加算値tの所定時間Tに対する
比率A(=t/T)を演算する比率演算手段22と、平均
演算手段21の平均値Bと比率演算手段22の比率Aを入力
し、それぞれをたとえば0〜1の範囲に評価し、その評
価値b,aにそれぞれ重みβ2 ,β1 を掛けて加算し、
0〜1の範囲に評価し、その評価値Y(=b*β2 +a
*β1 )を出力する判定手段23から構成されている。
【0012】また、エンジン音判定機能手段13は、図4
に示すように、入力したディジタル回転数データが一定
かを判断する回転数判断手段24と、回転数判断手段24か
ら回転数一定信号を入力すると、入力したエンジン音検
出信号を周波数分析しその結果をディジタル値に変換し
て出力する周波数分析手段25と、周波数分析手段25から
出力されたディジタルエンジン音分析データを、図8に
示すように設定したn個の周波数帯域毎に記憶するn個
(nは正の整数)の記憶手段26と、入力したディジタル
回転数データにより予め記憶された、回転数毎に実験で
求められた正常な状態での前記周波数帯域毎の中心値L
およびしきい値rU ( 上限),rL (下限)を検索し、
設定するn個のしきい値設定手段27と、前記周波数帯域
毎に、特定な原因による異常な状態での周波数分布デー
タを設定するn個の異常値設定手段28と、前記周波数帯
域毎に、記憶手段26に記憶されたディジタルエンジン音
データを順に呼出し、このディジタルエンジン音データ
がしきい値設定手段27により設定されたしきい値rU
L より越えたとき、しきい値オーバー信号を出力する
とともに、その程度を中心値Lからの最大値の距離(音
の強弱)sにより0〜1の範囲で評価するn個の第1の
評価手段29(評価値a1 〜an ) と、前記周波数帯域毎
に、第1の評価手段29よりしきい値オーバー信号を入力
すると、記憶手段26に記憶されたディジタルエンジン音
データを順に呼出し、このディジタルエンジン音データ
と異常値設定手段28で設定された異常の周波数分布デー
タとの相似の程度を、たとえば図9に示すように最大値
データ間の距離uや積分値の比率により0〜1の範囲で
評価するn個の第2の評価手段30(評価値b1 〜bn )
と、各第1の評価手段29の評価値a1 〜an を入力し、
それぞれにそれぞれの重みα1 〜αn を掛けて加算し、
0〜1の範囲に評価し、その評価値Z(=a1 *α1
2 *α2 +……+an *αn )を出力する判定手段31
から構成されている。
【0013】また、回転数判定機能手段14は、図5に示
すように、ディジタル回転数データを入力し、エンジン
アイドリング中を検出し、出力するとともに、アイドリ
ング中を検出すると、所定時間T連続して入力したディ
ジタル回転数データを記憶する回転数記憶手段32と、入
力したディジタル回転数データにより予め記憶された、
図10に示すように、回転数毎に実験で求められた正常な
状態での回転数の変化率のしきい値rU ( 上限),rL
(下限)を検索する第1のしきい値設定手段33と、回転
数記憶手段32からディジタル回転数データを順に呼出
し、回転数の変化率が第1のしきい値設定手段33で設定
されたしきい値rU ,rL を越えている時間を記憶し、
また加算(加算値t1 )する回転数加算手段34と、回転
数記憶手段32からアイドリング検出信号を入力すると、
回転数記憶手段32と同時に、所定時間T連続して、入力
したディジタル負圧データを記憶する負圧記憶手段35
と、入力したディジタル回転数データにより予め記憶さ
れた、回転数毎に実験で求められた正常な状態での負圧
の変化率のしきい値sU ( 上限),sL (下限)を検索
する第2のしきい値設定手段36と、負圧記憶手段36より
負圧の変化率が第2のしきい値設定手段36で設定された
しきい値sU ,sL を越えている時間を記憶し加算(加
算値t2 )する負圧加算手段37と、負圧加算手段37に記
憶されたしきい値を越えている時間と回転数加算手段34
に記憶されたしきい値を越えている時間を比較し、同じ
測定時間で回転数が正常(変化率のしきい値を越えてい
ない)で負圧が変化率のしきい値を越えている箇所(そ
の数c)をカウントするカウント手段38と、回転数加算
手段34から加算値t1 、負圧加算手段37から加算値
2 、カウント手段38からカウント値cを入力し、A=
1 /T、B=t2 /Tを演算し、さらにそれぞれにそ
れぞれの重みγ1 ,γ2 、定数を掛けて加算し、エンジ
ン回転安定性を0〜1の範囲に評価し、その評価値X
(=A*γ1+B*γ2 +c*定数)を出力する判定手
段39から構成されている。
【0014】総合判定機能手段15は、振動判定機能手段
12,エンジン音判定機能手段13,回転数判定機能手段14
のそれぞれの判定手段23,31,39から評価値Y,Z,X
を入力し、それぞれにそれぞれの重みδ1 〜δ3 を掛け
て加算し、その判定値W(=X*δ1 +Y*δ2 +Z*
δ3 )によりエンジン2総合の良否を0〜1の範囲で評
価して出力する。この総合判定機能手段15の判定値W、
振動判定機能手段12,エンジン音判定機能手段13,回転
数判定機能手段14のそれぞれの評価値Y,Z,Xおよび
エンジン音判定機能手段13の第2の評価手段30の評価値
1 〜bn はモニター10へ表示される。
【0015】まず、上記構成の振動判定機能手段12によ
るエンジン2の振動の良否判定動作を以下説明する。 ステップ−1 回転数判断手段16により回転数検出信号が所定の回転数
で一定であるという条件を求める。 ステップ−2 加算手段19により所定時間T内において、図6に示すよ
うに、振動検出信号より振幅がしきい値設定手段18によ
り設定されたしきい値rU ( 上限) ,L ( 下限)を越
えている時間t1,2,…tn を記憶し加算(加算値t)
して、比率演算手段22により比率A=t/Tを演算す
る。
【0016】同時に、平均演算手段21により振幅がしき
い値rU ,L を越えている場合毎に最大振幅値s1,s
2…sn を記憶し、図7に示す正規分布の平均値Bを求
める。 ステップ−3 判定手段23により平均演算手段21の平均値Bと比率演算
手段22の比率Aをそれぞれをたとえば0〜1の範囲に評
価し、その評価値b,aにそれぞれ重みβ2 ,β1 を掛
けて加算し、0〜1の範囲に評価し、その評価値Y(=
b*β2 +a*β1 )を出力する。
【0017】次に、上記構成のエンジン音判定機能手段
13によるエンジン音の良否判定動作を以下説明する。 ステップ−1 回転数判断手段24により回転数検出信号が所定の回転数
で一定であるという条件を求める。 ステップ−2 周波数分析手段25によりエンジン音検出信号からエンジ
ン音の周波数分析を行う。 ステップ−3 特定の周波数により定めたn個の各帯域毎に重みα1
αn を設定する。 ステップ−4 第1の評価手段29により特定された周波数分布より外れ
た周波数の音の強弱(デシベル)を、図8に示すように
中心値Lからの最大値の距離(音の強弱)sにより各帯
域毎に0〜1の評価値(a1 〜an )に評価する。 ステップ−5 判定手段31により、評価値(a1 〜an )にそれぞれ重
みα1 〜αn を掛けて加算し、その評価値Z(=a1
α1 +a2 *α2 +……+an *αn )を出力する。 ステップ−6 第2の評価手段30により、特定の帯域で異常音が発生し
た場合、その帯域で特定される異常の周波数分布と一致
しているか、相似しているかどうか図9に示すように、
最大値データ間の距離uにより0〜1の範囲で評価する
(評価値b1 〜bn ) 。したがって、各異常原因毎に、
たとえばAという原因に対して0〜1の範囲で評価され
る。
【0018】次に、上記構成の回転数判定機能手段14に
よるエンジン回転の良否判定動作を以下説明する。 ステップ−1 まず、被測定エンジン所定の回転数でアイドリング中、
回転数加算手段34により所定時間(T)内において、図
10に示すように、回転数検出信号より回転数の変化率が
しきい値を越えている時間を記憶し、また加算(加算値
1 )する。 ステップ−2 同時に、負圧加算手段37により、負圧検出信号より負圧
の変化率がしきい値を越えている時間を記憶し、また加
算(加算値t2 )する。 ステップ−3 カウント手段38により同じ測定時間で回転数が正常(変
化率のしきい値を越えていない)で負圧が変化率のしき
い値を越えている箇所があるかを判定し、その数をカウ
ントする(カウント値c)。 ステップ−4 判定手段39により、A=t1 /T、B=t2 /Tを演算
し、重みを付加して、エンジン回転安定性の評価値X
(=A*γ1 +B*γ2 +c*定数)を出力する。
【0019】次に、総合判定機能手段15によるエンジン
全体の良否判定動作を、以下説明する。入力した振動、
エンジン音、回転数の評価値Y,Z,Xから重みを付加
して判定値W(=X*δ1 +Y*δ2 +Z*δ3 )を演
算し、その判定値Wによりエンジン2総合の良否を0〜
1の範囲で評価してエンジン総合の良否を判定する。
【0020】このように、エンジン2の振動、音、回転
数をそれぞれ個別に評価し、それぞれに重みを付けて評
価することにより、実態にあったエンジン2全体として
の正当な良否を判定できる。また、重みを調整すること
で熟練整備員の感覚を入力でき、以後新人でもエンジン
2の良否を判定できる。したがって、整備されたエンジ
ン2の良否の判定のばらつきを解消できるとともに熟練
整備員の不足を補うことができる。
【0021】さらに、エンジン音判定機能手段13の第2
の評価手段30により、特定の帯域で異常音が発生した場
合、その帯域で特定される異常の周波数分布と一致して
いるか、相似しているかどうか図10に示すように、最大
値データ間の距離uにより0〜1の範囲で評価する(評
価値b1 〜bn ) ことによって、各異常原因毎に、たと
えばAという原因に対して0〜1の範囲で評価でき、各
異常原因に対しての“異常らしさ”を0〜1の段階で出
力できる。したがって、異常の進度が把握でき、次に発
生する異常を予測でき、現状では異常の段階に到ってい
ない部位の早めの交換、修理が可能となり、またより高
度な異常原因の判断を行うことが可能となる。
【0022】なお、総合判定機能手段15の判定値Wなど
モニター10に表示されている値は表示するのみばかりで
なく、上位のコンピュータへ出力することも可能であ
る。また本実施例では、計測ユニット6と良否判定装置
11を備えているが、設置される整備工場などに、パーソ
ナルコンピュータが既に備えられている場合には、図11
に示すように、このパーソナルコンピュータ40に接続可
能な、回転計3、負圧計4、変位計8、およびマイクロ
フォン9が接続されるアナログ−ディジタル変換ボード
41、および制御ボード42を接続し、さらにパーソナルコ
ンピュータ40に良否判定装置11のソフトウェアを読み込
むことで、計測ユニット6と良否判定装置11に代えるこ
とができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、変
位計の変位検出信号、マイクロフォンのエンジン音検出
信号、負圧計の負圧検出信号および回転計の回転数検出
信号を入力し、たとえば回転数一定の条件下で、しきい
値を越える振れを検出し、またエンジン音を周波数分析
し、しきい値を越えるエンジン音を検出し、重みを付け
て演算することにより自動的にエンジン全体の良否を判
定することができ、したがって整備されたエンジンの良
否の判定のばらつきを解消できるとともに熟練整備員の
不足を補うことができる。また、各異常原因に対しての
“異常らしさ”をたとえば0〜1の段階で出力でき、し
たがって、次に発生する異常の予測ができ、現状では異
常の段階に到っていない部位の早めの交換、修理が可能
となり、またより高度な異常原因の判断を行うことが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における車両搭載エンジン診
断装置の概略構成図である。
【図2】同車両搭載エンジン診断装置の良否判定装置の
総合ブロック図である。
【図3】図2の良否判定装置の振動判定機能手段のブロ
ック図である。
【図4】図2の良否判定装置のエンジン音判定機能手段
のブロック図である。
【図5】図2の良否判定装置の回転数判定機能手段のブ
ロック図である。
【図6】エンジン振動の特性図である。
【図7】エンジン振動の正規分布図である。
【図8】エンジン音の周波数特性図である。
【図9】エンジン音の異常周波数特性図である。
【図10】エンジン回転および負圧の特性図である。
【図11】本発明の他の実施例を示す車両搭載エンジン診
断装置の要部斜視図である。
【符号の説明】
1 車両 2 エンジン 3 回転計 4 負圧計 5 台車 6 計測ユニット 8 変位計 9 マイクロフォン 10 モニター 11 良否判定装置 12 振動判定機能手段 13 エンジン音判定機能手段 14 回転数判定機能手段 15 総合判定機能手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−38837(JP,A) 特開 昭58−55823(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01M 15/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両搭載の被測定エンジン近辺に設置さ
    れ、エンジンの振れを検出する変位計と、前記被測定エ
    ンジン近辺に設置され、エンジン音を検出するマイクロ
    フォンと、前記被測定エンジンの回転数を検出する回転
    計と、前記被測定エンジンの吸入負圧を検出する負圧計
    と、前記変位計の変位検出信号、前記マイクロフォンの
    エンジン音検出信号、前記負圧計の負圧検出信号および
    前記回転計の回転数検出信号を入力し、判定基準に基づ
    いてエンジンの良否を検出し、異常部位を予測する良否
    検出装置を備えた車両搭載エンジン診断装置。
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