JP4244832B2 - Engine block vibration transfer characteristic analyzer - Google Patents

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Description

この発明は、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置、およびその装置に採用される加振装置に関する。 The present invention relates to a vibration transfer characteristic analyzing device for an engine block and a vibration device employed in the device.

内燃機関であるエンジンを搭載した車両の走行時において、快適な乗り心地を得るためのエンジン制御の1つに、エンジンでのノッキングの発生を検知し、ノッキングを解消するようにエンジンを制御する方法がある。この制御を実現するためには、エンジンにノッキングセンサを配設し、ノッキングの発生時に生じる振動をノッキングセンサにより検知して、この検知情報に基づきエンジンの燃焼条件の設定を行なっている。   One of the engine controls for obtaining a comfortable ride when a vehicle equipped with an engine that is an internal combustion engine is running is a method for detecting the occurrence of knocking in the engine and controlling the engine so as to eliminate knocking. There is. In order to realize this control, a knocking sensor is provided in the engine, vibration generated when knocking occurs is detected by the knocking sensor, and combustion conditions of the engine are set based on this detection information.

ノッキングの発生時には、エンジンブロックに生じるノッキング振動を正確にノッキングセンサにより検出する必要がある。具体的には、予めノッキングの発生時にエンジンブロックに生じるノッキング振動の伝達特性(以下、ノッキング振動伝達特性と称する。)を把握しておくことが重要である。そこで、試験的にエンジンブロックに振動を与えてエンジンブロックにノッキング振動を擬似的に発生させて、ノッキング振動伝達特性を事前に把握しておくことが考えられる。しかしながら、現段階においては、ノッキング振動を予め測定し解析するためのエンジンブロックの振動伝達特性解析装置は存在しない。   When knocking occurs, it is necessary to accurately detect knocking vibration generated in the engine block by a knocking sensor. Specifically, it is important to know in advance the transmission characteristics of knocking vibration generated in the engine block when knocking occurs (hereinafter referred to as knocking vibration transmission characteristics). Therefore, it is conceivable to experimentally give a vibration to the engine block to generate a knocking vibration in a pseudo manner in the engine block and to grasp the knocking vibration transmission characteristic in advance. However, at the present stage, there is no engine block vibration transfer characteristic analyzer for measuring and analyzing knocking vibration in advance.

下記特許文献1には、予め記憶した制御信号により、液体が充填されたエンジンの燃焼室を油圧加振型アクチュエータおよび圧電加振型アクチュエータの両方を用いて加振し、擬似的に実機エンジンの筒内圧力を再現する擬似燃焼加振装置が開示されている。この装置を用いた場合、図20に示すように、燃焼圧によるエンジンブロックの振動騒音特性(特定の周波数領域における振動の伝達特性)を予め知ることはできる。しかし、実機エンジンにおけるノッキング振動伝達特性そのものを得ることはできない。   In Patent Document 1 below, a combustion chamber of an engine filled with a liquid is vibrated using both a hydraulic vibration actuator and a piezoelectric vibration actuator in accordance with a control signal stored in advance, and the actual engine engine is simulated. A pseudo combustion vibration apparatus that reproduces the in-cylinder pressure is disclosed. When this apparatus is used, as shown in FIG. 20, it is possible to know in advance the vibration noise characteristics (vibration transfer characteristics in a specific frequency range) of the engine block due to the combustion pressure. However, it is impossible to obtain the knocking vibration transmission characteristic itself in the actual engine.

また、振動伝達特性を得るためには、被加振物に対して、所定の角度を維持して(たとえば垂直方向)振動を正確に加振する必要がある。下記特許文献2には、加振軸の連結構造に関する発明が開示されているが、具体的なエンジンに振動特性をえるための加振装置に関する開示はない。
特開平11−094690号公報 特開平08−136392号公報
In addition, in order to obtain the vibration transmission characteristics, it is necessary to accurately vibrate the vibration to be vibrated while maintaining a predetermined angle (for example, in the vertical direction). Patent Document 2 listed below discloses an invention related to a coupling structure of vibration shafts, but does not disclose a vibration device for obtaining vibration characteristics in a specific engine.
JP 11-094690 A Japanese Patent Laid-Open No. 08-136392

したがって、本発明の第1の目的は、エンジンにおけるノッキング振動特性等を得るための、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置およびその装置を用いた振動伝達特性解析方法を提供することにある。また、この発明の第2の目的は、被加振物に対して、所定の角度を維持して振動を正確に加振するための加振装置を提供することにある。   Accordingly, a first object of the present invention is to provide an engine block vibration transfer characteristic analyzing apparatus and a vibration transfer characteristic analyzing method using the apparatus for obtaining knocking vibration characteristics and the like in an engine. A second object of the present invention is to provide a vibration apparatus for accurately vibrating vibrations while maintaining a predetermined angle with respect to an object to be vibrated.

この発明に基づいたエンジンブロックの振動伝達特性解析装置においては、シリンダヘッドと、シリンダボアを有するシリンダブロックとを備えるエンジンブロックを加振して、上記エンジンブロックの振動伝達特性を解析するために用いられる、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置であって、上記シリンダボアの内面の、燃焼室に相当する領域に配置されるシリンダブロック振動測定器と、燃焼室に面し上記シリンダヘッドの内面に配置されるシリンダヘッド振動測定器と、上記エンジンブロックの所定位置に連結し、上記エンジンブロックに所定の振動を与えるための加振装置とを備えている。   The engine block vibration transfer characteristic analyzing apparatus according to the present invention is used to vibrate an engine block including a cylinder head and a cylinder block having a cylinder bore and analyze the vibration transfer characteristic of the engine block. An engine block vibration transfer characteristic analyzing apparatus, comprising: a cylinder block vibration measuring device disposed in an area corresponding to a combustion chamber on an inner surface of the cylinder bore; and an inner surface of the cylinder head facing the combustion chamber. A cylinder head vibration measuring device and a vibration device connected to a predetermined position of the engine block and for applying a predetermined vibration to the engine block are provided.

また、他の形態におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置においては、上記シリンダブロックは、ノッキングの発生を検出するノッキングセンサを取付けるためのノックセンサ取付ボスを有し、上記加振装置は、上記ノックセンサ取付ボスを利用して連結される。   In another aspect of the engine block vibration transfer characteristic analyzing apparatus, the cylinder block has a knock sensor mounting boss for mounting a knocking sensor for detecting the occurrence of knocking, and the vibration exciter includes the knocking sensor. They are connected using a sensor mounting boss.

また、他の形態におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置においては、上記シリンダヘッドは、プラグ固定用のプラグ孔を有し、上記シリンダヘッド振動測定器は、上記プラグ孔を利用して配置される。   In another aspect of the engine block vibration transfer characteristic analyzing apparatus, the cylinder head has a plug hole for fixing the plug, and the cylinder head vibration measuring instrument is arranged using the plug hole. .

また、他の形態におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置においては、上述したエンジンブロックの振動伝達特性解析装置を用いた、エンジンブロックの振動伝達特性解析方法であって、以下に示すステップを有している。   An engine block vibration transfer characteristic analysis apparatus according to another embodiment is a method for analyzing vibration transmission characteristics of an engine block using the above-described engine block vibration transfer characteristic analysis apparatus, and includes the following steps: ing.

まず、上記エンジンブロックの所定位置に連結された加振装置により、上記エンジンブロックに所定の振動を加えるステップと、上記エンジンブロックの振動に基づき、上記シリンダボアの内面の燃焼室に相当する領域の振動を上記シリンダブロック振動測定器により測定するステップと、上記エンジンブロックの振動に基づき、燃焼室に面する上記シリンダヘッドの振動を上記シリンダヘッド振動測定器により測定するステップと、上記シリンダブロック振動測定器から得られる振動情報および上記シリンダヘッド振動測定器から得られる振動情報に基づき、上記シリンダブロックの振動伝達特性を解析するステップとを備えている。   First, a step of applying a predetermined vibration to the engine block by a vibration device connected to a predetermined position of the engine block, and a vibration of a region corresponding to a combustion chamber on the inner surface of the cylinder bore based on the vibration of the engine block Measuring with the cylinder block vibration measuring device, measuring the vibration of the cylinder head facing the combustion chamber based on the vibration of the engine block with the cylinder head vibration measuring device, and the cylinder block vibration measuring device. Analyzing vibration transmission characteristics of the cylinder block based on vibration information obtained from the above and vibration information obtained from the cylinder head vibration measuring instrument.

また、この発明に基づいた加振装置においては、被加振物と加振装置とを連結するように設けられる加振軸を有し、上記被加振物を上記加振装置を用いて加振するための加振装置であって、上記加振軸は、上記被加振物に連結される加振ロッドと、上記加振ロッドを摺動可能に受入れるため、一端側が開放し他端側に延びる有底の軸孔が設けられ、他端側に上記加振装置が連結されるアタッチメントと、上記アタッチメントに上記加振ロッドを固定するすための固定手段とを備えている。   In addition, the vibration device according to the present invention has a vibration shaft provided so as to connect the vibration object and the vibration device, and the vibration object is excited using the vibration device. A vibration device for vibrating, wherein the vibration shaft receives the vibration rod coupled to the object to be vibrated and the vibration rod so as to be slidable. A bottomed shaft hole extending to the other end, and an attachment to which the vibration exciter is connected to the other end, and a fixing means for fixing the vibration rod to the attachment.

また、他の形態における加振装置においては、上記加振軸は、上記加振ロッドを上記軸孔内に最大限収容し、上記加振ロッドを上記軸孔に対して最大限傾斜させた状態での、軸孔の内壁面と、この内壁面に接する加振ロッドの外周面の母線とによって形成される角度を保証角度とし、この保証角度が、所定角度以下となるように、上記加振ロッドと上記アタッチメントの軸孔との関係を定めたことを特徴とする。   Further, in the vibration device in another form, the vibration shaft accommodates the vibration rod to the maximum extent in the shaft hole, and the vibration rod is inclined to the maximum with respect to the shaft hole. The angle formed by the inner wall surface of the shaft hole and the generatrix of the outer peripheral surface of the vibration rod in contact with the inner wall surface is the guaranteed angle, and the excitation angle is set so that the guaranteed angle is not more than a predetermined angle. The relationship between the rod and the shaft hole of the attachment is defined.

この発明に基づいたエンジンブロックの振動伝達特性解析装置およびこの装置を用いた振動伝達特性解析方法によれば、加振装置によりエンジンブロックに所定の振動を与え、この振動の伝達をシリンダブロック振動測定器とシリンダヘッド振動測定器とにより測定可能としている。   According to the vibration transmission characteristic analysis apparatus for an engine block and the vibration transmission characteristic analysis method using the apparatus based on the present invention, a predetermined vibration is applied to the engine block by the vibration exciter, and the vibration transmission is measured by the cylinder block vibration. It can be measured by a measuring device and a cylinder head vibration measuring device.

ここで、エンジンにおけるノッキングの発生時のピストン位置は、圧縮上死点後(ATDC)約10°〜60°の範囲にあるため、燃焼室内のシリンダブロックに伝達する振動は、ピストンによって抑制され、シリンダヘッドからの振動伝達(ヘッド横振動)が支配的となる。一方、ピストン位置が低下すると、ピストンによるシリンダブロックの抑制が開放されて、シリンダブロックが共振を始める。このシリンダブロックの共振は、ノッキングの発生点火時期におけるエンジンノイズに影響を与え、ノッキングセンサにおけるSN(ノッキング信号/ノイズ信号)比に影響を与えることになる。   Here, since the piston position at the time of occurrence of knocking in the engine is in the range of about 10 ° to 60 ° after compression top dead center (ATDC), vibration transmitted to the cylinder block in the combustion chamber is suppressed by the piston, Vibration transmission from the cylinder head (head lateral vibration) becomes dominant. On the other hand, when the piston position is lowered, the suppression of the cylinder block by the piston is released, and the cylinder block starts to resonate. This cylinder block resonance affects engine noise at the ignition timing of knocking, and affects the SN (knocking signal / noise signal) ratio in the knocking sensor.

そこで、本発明においては、シリンダブロック振動測定器とシリンダヘッド振動測定器との2種類の振動測定器を配設することにより、加振装置によりエンジンブロックに所定の振動を与えた場合の応答信号をシリンダブロック振動測定器およびシリンダヘッド振動測定器によりピックアップすることで、シリンダブロックの振動特性とシリンダヘッドの振動特性を把握することができる。その結果、エンジンブロックの振動伝達特性として、ノッキング信号(S:シリンダヘッドの振動特性)とノイズ信号(N:エンジンブロックの振動特性)とによるSN比を得ることを可能としている。   Accordingly, in the present invention, by providing two types of vibration measuring devices, a cylinder block vibration measuring device and a cylinder head vibration measuring device, a response signal when a predetermined vibration is applied to the engine block by the vibration exciting device. Is picked up by the cylinder block vibration measuring device and the cylinder head vibration measuring device, so that the vibration characteristics of the cylinder block and the vibration characteristics of the cylinder head can be grasped. As a result, it is possible to obtain an S / N ratio based on a knocking signal (S: vibration characteristic of the cylinder head) and a noise signal (N: vibration characteristic of the engine block) as vibration transmission characteristics of the engine block.

また、加振装置を、ノックセンサ取付ボスを利用してシリンダブロックに連結し、シリンダヘッド振動測定器を、プラグ孔を利用して配置することにより、実機のエンジンにおいては、ノッキング振動は、燃焼室で発生した振動が、シリンダヘッドおよびシリンダブロックを伝達して、ノックセンサ取付ボスに取付けられたノックセンサにより振動信号としてピックアップされるが、この伝達経路とは逆の経路により振動信号が伝達されることにより、シリンダブロック振動測定器およびシリンダヘッド振動測定器を用いて、伝達振動信号を正確にピックアップすることが可能となる。   In addition, in the actual engine, knocking vibration is generated by connecting the vibration device to the cylinder block using the knock sensor mounting boss and arranging the cylinder head vibration measuring device using the plug hole. Vibration generated in the chamber is transmitted to the cylinder head and cylinder block and picked up as a vibration signal by the knock sensor attached to the knock sensor mounting boss, but the vibration signal is transmitted through a path opposite to this transmission path. This makes it possible to accurately pick up the transmitted vibration signal using the cylinder block vibration measuring device and the cylinder head vibration measuring device.

また、すでにエンジンブロックに設けられているノックセンサ取付ボスおよびプラグ孔を利用することで、加振装置およびシリンダヘッド振動測定器を取付けるためのエンジンブロックへの追加加工を回避することができる。また、ノックセンサ取付ボスおよびプラグ孔は、エンジンブロックに対して、その位置精度等が高精度に設けられていることから、加振装置による振動の付与およびシリンダヘッド振動測定器による振動のピックアップを高精度に行なうことができる。   Further, by utilizing the knock sensor mounting boss and the plug hole already provided in the engine block, it is possible to avoid additional processing on the engine block for mounting the vibration device and the cylinder head vibration measuring instrument. In addition, the knock sensor mounting boss and plug hole are provided with high positional accuracy with respect to the engine block, so that vibration is applied by the vibration exciter and vibration pickup by the cylinder head vibration measuring instrument. It can be performed with high accuracy.

また、この発明に基づいた加振装置によれば、被加振物と加振装置とを連結するように設けられる加振軸において、この加振軸に、加振ロッドとアタッチメントとの連結機構を採用している。これにより、被加振物への連結作業の容易性、被加振物への連結位置決めの正確性を向上させること可能となる。また、アタッチメントの軸孔への加振ロッドの挿入時に生じる保証角度を一定角度以下となるように軸孔と加振ロッドとの間を規定することにより、加振ロッドを被加振物に対して所定の角度方向に正確に加振させることが可能となる。   Moreover, according to the vibration device based on this invention, in the vibration shaft provided so that a to-be-vibrated object and a vibration device may be connected, the connection mechanism of a vibration rod and an attachment to this vibration shaft Is adopted. Thereby, it becomes possible to improve the ease of the connection operation | work to a to-be-excited object, and the precision of the connection positioning to a to-be-excited object. In addition, by defining the gap between the shaft hole and the vibration rod so that the guaranteed angle generated when the vibration rod is inserted into the shaft hole of the attachment is less than a certain angle, Thus, it is possible to accurately vibrate in a predetermined angular direction.

(実施の形態1)
以下、本発明に基づいたエンジンブロックの振動伝達特性解析装置およびその装置を用いた振動伝達特性解析方法の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Embodiments of a vibration transfer characteristic analyzing apparatus for an engine block and a vibration transfer characteristic analyzing method using the apparatus based on the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、図1から図6を参照して、実施の形態1におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置およびその装置を用いた振動伝達特性解析方法について説明する。図1は、本実施の形態におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置100の構成およびコンピュータ200を示す全体斜視図であり、図2は、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置100の構成を示す側面図であり、図3は、高精度高さ調節機構120の構造を示す模式図であり、図4は、エンジンブロックの内部構成を示す模式断面図である。また、図5は、シリンダヘッド162の拡大断面図であり、図6は、図5中VI線矢視図である。   First, an engine block vibration transfer characteristic analyzing apparatus and a vibration transfer characteristic analyzing method using the apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall perspective view showing a configuration of an engine block vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100 and a computer 200 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a side view showing a structure of the engine block vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100. FIG. 3 is a schematic view showing the structure of the high-precision height adjusting mechanism 120, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the internal configuration of the engine block. 5 is an enlarged cross-sectional view of the cylinder head 162, and FIG. 6 is a view taken along line VI in FIG.

(振動伝達特性解析装置100の構造)
本実施の形態における振動伝達特性解析装置100の構造は、図1および図2に示すように、定盤110の上に、振動伝達特性を解析すべきエンジンブロック160と、このエンジンブロック160に所定の振動を与えるための加振装置130とが配設されている。エンジンブロック160は、外方からの振動を遮断するために定盤110との間に防振ゴム150が介在されている。また、加振装置130は、エンジンブロック160に対して正確に振動を加える観点から定盤110との間に高精度高さ調節機構120が介在されている。加振装置130としては、電磁式の加振装置等が用いられる。なお、本実施の形態における振動伝達特性解析装置100の外形寸法は、幅450mm、奥行き450mm、高さ400mm程度である。
(Structure of vibration transfer characteristic analyzer 100)
As shown in FIGS. 1 and 2, the structure of the vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100 in the present embodiment has an engine block 160 on which a vibration transfer characteristic is to be analyzed on a surface plate 110, and a predetermined value for the engine block 160. And a vibration exciter 130 for applying the above vibration. An anti-vibration rubber 150 is interposed between the engine block 160 and the surface plate 110 in order to block vibration from the outside. In addition, the high-accuracy height adjustment mechanism 120 is interposed between the vibration device 130 and the surface plate 110 from the viewpoint of accurately applying vibration to the engine block 160. As the vibration device 130, an electromagnetic vibration device or the like is used. Note that the external dimensions of the vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100 in the present embodiment are about 450 mm wide, 450 mm deep, and 400 mm high.

加振装置130は、図2に示すように、高精度高さ調節機構120のベース121に取付けられた保持治具122に設けられたU字溝123に、加振装置130の支持ボルト131が保持され、粗い高さ調節を行なうことを可能としている。また、高精度高さ調節機構120としては、図3に示すように、ベース121のケース121a内に配設された楔部材121bと楔部材121cとを有し、ハンドル121dを回転させることで、楔部材121cがX方向及びY方向に移動して、数十μm単位での高さ位置調節を可能としている。   As shown in FIG. 2, the vibration device 130 has a support bolt 131 of the vibration device 130 in a U-shaped groove 123 provided in a holding jig 122 attached to the base 121 of the high-precision height adjustment mechanism 120. It is held and allows for a rough height adjustment. Further, as shown in FIG. 3, the high-precision height adjusting mechanism 120 includes a wedge member 121b and a wedge member 121c disposed in the case 121a of the base 121, and by rotating the handle 121d, The wedge member 121c moves in the X direction and the Y direction, and the height position can be adjusted in units of several tens of micrometers.

エンジンブロック160は、図2に示すように、シリンダボアを有するシリンダブロック161とシリンダヘッド162とを備え、加振装置130の加振軸140は、シリンダブロック161に設けられたノックセンサ取付ボス163に連結されている。加振軸140の詳細構成については後述する。このノックセンサ取付ボス163は、実機エンジンにおいて、ノッキングの発生を検出するノッキングセンサを取付けるための円筒状の突起部である。   As shown in FIG. 2, the engine block 160 includes a cylinder block 161 having a cylinder bore and a cylinder head 162, and the vibration shaft 140 of the vibration device 130 is attached to a knock sensor mounting boss 163 provided on the cylinder block 161. It is connected. The detailed configuration of the excitation shaft 140 will be described later. The knock sensor mounting boss 163 is a cylindrical protrusion for mounting a knock sensor that detects the occurrence of knocking in an actual engine.

また、図4を参照して、シリンダブロック161の、シリンダボア161Aの内面のノックセンサ取付ボス163に対向する位置には、シリンダブロック振動測定器としてのシリンダブロック振動検出センサ310が配置されている。実機のエンジンにおいては、シリンダボア161A内には、上下に摺動するピストン164が配設され、シリンダブロック振動検出センサ310が配置される位置は、シリンダボアの内面の燃焼室Aに相当する領域に配置される。ノックセンサ取付ボス163は、精度良く形成されていることから、シリンダブロック161に対して、加振軸140を精度良く取付けることを可能としている。   Referring to FIG. 4, a cylinder block vibration detection sensor 310 as a cylinder block vibration measuring instrument is disposed at a position of the cylinder block 161 facing the knock sensor mounting boss 163 on the inner surface of the cylinder bore 161A. In an actual engine, a piston 164 that slides up and down is disposed in the cylinder bore 161A, and the position where the cylinder block vibration detection sensor 310 is disposed is disposed in a region corresponding to the combustion chamber A on the inner surface of the cylinder bore. Is done. Since the knock sensor mounting boss 163 is formed with high accuracy, the vibration shaft 140 can be mounted with high accuracy on the cylinder block 161.

図5を参照して、シリンダヘッド162に設けられたプラグ孔162pには、シリンダヘッド振動測定器としてのシリンダヘッド振動検出センサ320が配置され、このシリンダヘッド振動検出センサ320は、特殊ボルト301、金属キューブ302、および、センサ303から構成されている。より具体的な構成については、後述する。このプラグ孔162pは、図6に示すように、シリンダヘッド162に設けられる吸気バルブ孔162iと排気バルブ孔162eとに囲まれたシリンダヘッド162の中央領域に設けられている。また、このプラグ孔162pは、機械加工により、精度良く形成されていることから、シリンダヘッド162に対して、シリンダヘッド振動検出センサ320を精度良く取付けることを可能としている。   Referring to FIG. 5, a cylinder head vibration detection sensor 320 as a cylinder head vibration measuring device is disposed in a plug hole 162p provided in the cylinder head 162. The cylinder head vibration detection sensor 320 includes special bolts 301, It consists of a metal cube 302 and a sensor 303. A more specific configuration will be described later. As shown in FIG. 6, the plug hole 162p is provided in the central region of the cylinder head 162 surrounded by the intake valve hole 162i and the exhaust valve hole 162e provided in the cylinder head 162. Further, since the plug hole 162p is formed with high accuracy by machining, the cylinder head vibration detection sensor 320 can be attached to the cylinder head 162 with high accuracy.

(ノッキング振動解析方法)
上記構成からなる振動伝達特性解析装置100を用いた、ノッキング発生時におけるエンジンブロック160の振動解析方法、具体的には、エンジンブロック160の振動伝達特性として、ノッキング信号(S:シリンダヘッドの振動特性)とノイズ信号(N:エンジンブロックの振動特性)とによるSN比を得る方法について説明する。まず、加振装置130を用いて、エンジンブロック160のノックセンサ取付ボス163に連結された加振軸140から、エンジンブロック160に所定の振動を加える。
(Knock vibration analysis method)
A vibration analysis method of the engine block 160 when knocking occurs, using the vibration transfer characteristic analysis apparatus 100 having the above-described configuration, specifically, a knocking signal (S: vibration characteristic of the cylinder head) is used as the vibration transfer characteristic of the engine block 160. ) And a noise signal (N: vibration characteristic of the engine block), a method for obtaining the SN ratio will be described. First, a predetermined vibration is applied to the engine block 160 from the vibration shaft 140 connected to the knock sensor mounting boss 163 of the engine block 160 using the vibration device 130.

次に、シリンダブロック振動検出センサ310およびシリンダヘッド振動検出センサ320を用いて、シリンダブロック161に生じる振動信号1およびシリンダヘッド162に生じる振動信号2をピックアップする。振動信号1および振動信号2は、コンピュータ200に入力され、エンジンブロック160のノッキング発生時における振動伝達特性(S/N比)が解析される。   Next, the vibration signal 1 generated in the cylinder block 161 and the vibration signal 2 generated in the cylinder head 162 are picked up using the cylinder block vibration detection sensor 310 and the cylinder head vibration detection sensor 320. The vibration signal 1 and the vibration signal 2 are input to the computer 200, and vibration transmission characteristics (S / N ratio) when the engine block 160 is knocked are analyzed.

(振動伝達特性の具体的解析方法)
ここで、シリンダブロック振動検出センサ310およびシリンダヘッド振動検出センサ320を用いた振動伝達特性の具体的な解析方法について、図7および図8を参照して説明する。なお、図7は、シリンダブロック161に生じる振動およびシリンダヘッド162に生じる振動を図示した模式図であり、図8は、ノッキング発生点火時期における信号強度とノッキング発生頻度との関係を示す図である。
(Specific analysis method for vibration transfer characteristics)
Here, a specific analysis method of vibration transfer characteristics using the cylinder block vibration detection sensor 310 and the cylinder head vibration detection sensor 320 will be described with reference to FIGS. 7 is a schematic diagram illustrating the vibration generated in the cylinder block 161 and the vibration generated in the cylinder head 162, and FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the signal intensity at the knocking ignition timing and the knocking occurrence frequency. .

実機エンジンにおけるノッキング発生時のピストン164の位置は、図7に示すように、圧縮上死点後(ATDC)約10°〜60°の範囲にあるため、燃焼室A内のシリンダブロック161へ伝達する振動は、ピストン164によって抑制され、シリンダヘッド162からの振動伝達(S:ヘッド部振動応答)が支配的となる。一方、ピストン164の位置が低下すると、ピストン164によるシリンダブロック161の抑制が開放されて、シリンダブロック161が共振(N:ライナー部振動応答)を始める。   As shown in FIG. 7, the position of the piston 164 at the time of occurrence of knocking in the actual engine is within a range of about 10 ° to 60 ° after compression top dead center (ATDC), so that it is transmitted to the cylinder block 161 in the combustion chamber A. The vibration to be suppressed is suppressed by the piston 164, and vibration transmission from the cylinder head 162 (S: head portion vibration response) becomes dominant. On the other hand, when the position of the piston 164 is lowered, the suppression of the cylinder block 161 by the piston 164 is released, and the cylinder block 161 starts to resonate (N: liner portion vibration response).

このシリンダブロック161の共振は、ノッキングの発生点火時期におけるエンジンノイズに影響を与え、ノイズ信号を大きくする結果、ノッキングセンサにおけるSN(ノッキング信号/ノイズ信号:ヘッド部振動応答S/ライナー部振動応答N)比に悪影響を与えることになる。つまり、図8に示すように、ノイズ信号Nが、ノイズ信号N’に移行する(強度が強くなる)ことで、ノッキング判定レベル(S)にノイズ信号が近づく結果、SN比を悪化させることになる。このように、ノッキングの発生点火時期におけるエンジンブロック160の横振動(初期振動)は、シリンダヘッド162からの振動伝達が支配的であり、シリンダブロック161からの信号がノイズ信号となる。   The resonance of the cylinder block 161 affects engine noise at the ignition timing of knocking and increases the noise signal. As a result, the SN (knocking signal / noise signal: head portion vibration response S / liner portion vibration response N) in the knocking sensor is increased. ) Will adversely affect the ratio. That is, as shown in FIG. 8, the noise signal N shifts to the noise signal N ′ (intensity increases), and as a result the noise signal approaches the knocking determination level (S), the SN ratio is deteriorated. Become. In this manner, the lateral vibration (initial vibration) of the engine block 160 at the ignition timing of occurrence of knocking is dominated by vibration transmission from the cylinder head 162, and the signal from the cylinder block 161 becomes a noise signal.

そこで、本実施の形態における振動伝達特性解析装置100においては、シリンダブロック振動測定センサ310とシリンダヘッド振動測定センサ320との2種類の振動測定センサを燃焼室A内に配設することにより、加振装置130によりエンジンブロック160に所定の振動を与えた場合の応答信号をシリンダブロック振動測定センサ310およびシリンダヘッド振動測定センサ320によりピックアップすることで、シリンダブロック161の振動特性とシリンダヘッド162の振動特性、つまり、ノッキング信号(S:シリンダヘッドの振動特性)とノイズ信号(N:エンジンブロックの振動特性)とによるSN比を予め把握することができる。   Therefore, in the vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100 according to the present embodiment, two types of vibration measurement sensors, the cylinder block vibration measurement sensor 310 and the cylinder head vibration measurement sensor 320, are disposed in the combustion chamber A, thereby adding pressure. A response signal when a predetermined vibration is applied to the engine block 160 by the vibration device 130 is picked up by the cylinder block vibration measurement sensor 310 and the cylinder head vibration measurement sensor 320, whereby the vibration characteristics of the cylinder block 161 and the vibration of the cylinder head 162 are picked up. It is possible to grasp in advance the characteristics, that is, the SN ratio based on the knocking signal (S: vibration characteristic of the cylinder head) and the noise signal (N: vibration characteristic of the engine block).

(本振動伝達特性解析装置100によって得られたSN比と実機エンジンのSN比との相関関係について)
ここで、本振動伝達特性解析装置100によって得られたSN比と実機エンジンのSN比との相関関係について、図9および図10を参照して説明する。なお、図9は、本振動伝達特性解析装置100によって得られた各種エンジンと擬似SN比との関係を示す図であり、図10は、実際にエンジンを駆動させた状態での、各種エンジンにおける実機SN比合否を示す図である。
(Correlation between the SN ratio obtained by the vibration transfer characteristic analyzer 100 and the SN ratio of the actual engine)
Here, the correlation between the SN ratio obtained by the vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100 and the SN ratio of the actual engine will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the various engines obtained by the vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100 and the pseudo S / N ratio, and FIG. 10 is a diagram of various engines in a state where the engine is actually driven. It is a figure which shows a real machine SN ratio pass / fail.

本振動伝達特性解析装置100によって得られたエンジンのノッキング発生時におけるSN比を擬似SN比と定義し、実際のエンジン駆動から得られたSN振動比を実機SN比と定義する。エンジン(A)、エンジン(B)、および、エンジン(C)より、擬似SN比と実機SN比とを比較した。   The SN ratio at the time of occurrence of engine knocking obtained by the vibration transfer characteristic analyzer 100 is defined as a pseudo SN ratio, and the SN vibration ratio obtained from actual engine driving is defined as an actual SN ratio. From the engine (A), the engine (B), and the engine (C), the pseudo SN ratio and the actual machine SN ratio were compared.

本振動伝達特性解析装置100を用いて、エンジン(A)、エンジン(B)、および、エンジン(C)の各エンジンブロックを用いて、各エンジンの擬似SN比を測定した結果、図9に示すように、エンジン(A)が最も制御性が良好な擬似SN比が得られ、次いで、エンジン(C)、エンジン(B)の順で、擬似SN比が得られた。   As a result of measuring the pseudo S / N ratio of each engine using the engine blocks of the engine (A), the engine (B), and the engine (C) using the vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100, FIG. 9 shows. Thus, the pseudo S / N ratio with the best controllability of the engine (A) was obtained, and then the pseudo S / N ratio was obtained in the order of the engine (C) and the engine (B).

次に、エンジン(A)、エンジン(B)、および、エンジン(C)の各エンジンを実際に駆動させて、ノックセンサにより信号をピックアップして、実機SN比を測定した結果を、図10に示す。エンジン(A)およびエンジン(C)においては、合格のSN比が得られ、エンジン(B)においては、不合格のSN比が得られた。このように、擬似SN比が最も悪いエンジン(B)において、実機SN比も不合格の判定となり、本振動伝達特性解析装置100によって得られたSN比と実機エンジンのSN比との間に相関関係があることが証明された。   Next, the engine (A), engine (B), and engine (C) are actually driven, signals are picked up by knock sensors, and the actual SN ratio is measured. Show. In the engine (A) and the engine (C), an acceptable SN ratio was obtained, and in the engine (B), an unacceptable SN ratio was obtained. Thus, in the engine (B) with the worst pseudo S / N ratio, the actual machine S / N ratio is also judged to be unacceptable, and there is a correlation between the S / N ratio obtained by the vibration transfer characteristic analyzer 100 and the S / N ratio of the actual machine engine. Proven to have a relationship.

(シリンダヘッド振動検出センサ320の具体的構成)
次に、シリンダヘッド振動検出センサ320の具体的構成について、図11を参照して説明する。ここで、上述したようにシリンダヘッド振動検出センサ320においては、シリンダヘッド162に生じる横振動成分を正確に測定する必要があることから、その取付け位置、角度にも十分注意する必要がある。たとえば、シリンダヘッド162に対する取付け角度が不正確であれば、振動ベクトル方向の違いにより、測定誤差が生じることになる。そこで、本実施の形態においては、シリンダヘッド162に設けられたプラグ孔162pを用いて、シリンダヘッド振動検出センサ320を取付けている。
(Specific Configuration of Cylinder Head Vibration Detection Sensor 320)
Next, a specific configuration of the cylinder head vibration detection sensor 320 will be described with reference to FIG. Here, as described above, in the cylinder head vibration detection sensor 320, it is necessary to accurately measure the transverse vibration component generated in the cylinder head 162, and therefore, it is necessary to pay sufficient attention to its mounting position and angle. For example, if the mounting angle with respect to the cylinder head 162 is inaccurate, a measurement error occurs due to a difference in the vibration vector direction. Therefore, in the present embodiment, the cylinder head vibration detection sensor 320 is attached using the plug hole 162p provided in the cylinder head 162.

シリンダヘッド振動検出センサ320は、上述したように特殊ボルト301、金属キューブ302、および、センサ303から構成されている。ここで、特殊ボルト301へのセンサ303の取付けに際しても、取付け角度の正確性が要求されるため、機械加工により寸法精度が高精度に仕上げられた金属キューブ302(立方体形状)を、特殊ボルト301とセンサ303との間に介在させている。特殊ボルト301および金属キューブ302の材質は、測定誤差を生じさせない観点から、シリンダヘッド162と同素材で形成されていることが好ましい。   As described above, the cylinder head vibration detection sensor 320 includes the special bolt 301, the metal cube 302, and the sensor 303. Here, when the sensor 303 is attached to the special bolt 301, the accuracy of the attachment angle is required. Therefore, a metal cube 302 (cubic shape) finished with high dimensional accuracy by machining is used as the special bolt 301. Between the sensor 303 and the sensor 303. The special bolt 301 and the metal cube 302 are preferably made of the same material as the cylinder head 162 from the viewpoint of preventing measurement errors.

特殊ボルト301への金属キューブ302の固定には、様々な固定構造が考えられる。図11(A)に示す接着剤を用いる固定構造、図11(B)に示す、特殊ボルト301側に雄ネジ305A、金属キューブ302側に雄ネジ305Aを受入れる雌ネジ305Bを設ける固定構造、図11(C)に示す、金属キューブ302側に雄ネジ305A、特殊ボルト301側に雄ネジ305Aを受入れる雌ネジ305Bを設ける固定構造、図11(D)に示す、独立した雄ネジ(スタッドボルト)305Aを準備し、特殊ボルト301および金属キューブ302のそれぞれに、雄ネジ305Aを受入れる雌ネジ305Bを設ける固定構造等が挙げられる。   Various fixing structures are conceivable for fixing the metal cube 302 to the special bolt 301. 11A is a fixing structure using an adhesive, and FIG. 11B is a fixing structure in which a male screw 305A is provided on the special bolt 301 side, and a female screw 305B is received on the metal cube 302 side. 11 (C), a fixing structure provided with a male screw 305A on the metal cube 302 side and a female screw 305B for receiving the male screw 305A on the special bolt 301 side, an independent male screw (stud bolt) shown in FIG. 11 (D) For example, a fixing structure in which 305A is prepared and a female screw 305B for receiving the male screw 305A is provided on each of the special bolt 301 and the metal cube 302, and the like.

なお、センサ303の取付け角度の正確性が要求されるため、平坦面を形成した金属キューブ302を設ける場合について説明したが、この取付け構造は、あくまでも一例であり、たとえば、シリンダヘッド162に対して、取付け角度の正確性を満足させることが可能な場合には、センサ303を直接シリンダヘッド162に取付ける固定構造の採用も可能である。   In addition, since the accuracy of the mounting angle of the sensor 303 is required, the case where the metal cube 302 having a flat surface is provided has been described. However, this mounting structure is merely an example, for example, with respect to the cylinder head 162 When it is possible to satisfy the accuracy of the mounting angle, it is possible to adopt a fixing structure in which the sensor 303 is directly mounted on the cylinder head 162.

(加振位置の他の構成)
上記本振動伝達特性解析装置100においては、シリンダブロック161に対して(具体的には、シリンダボア161Aの内壁面に対して)、その加振方向が正確に垂直となるようにするため、また、シリンダブロック161への追加加工を不要とするために、既存のノックセンサ取付ボス163を用いて、このボス163に加振装置130の加振軸140が連結されている。しかし、シリンダブロック161への高い位置精度を確保して、取付け領域を設けることが問題にならない場合には、別途シリンダブロック161またはシリンダヘッド162に、加振軸140を連結するための領域を設けることも可能である。
(Other configurations of excitation position)
In the vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100, the vibration direction is accurately perpendicular to the cylinder block 161 (specifically, the inner wall surface of the cylinder bore 161A). In order to eliminate the need for additional processing to the cylinder block 161, the vibration shaft 140 of the vibration device 130 is coupled to the boss 163 using an existing knock sensor mounting boss 163. However, if it is not a problem to secure a high positional accuracy with respect to the cylinder block 161 and provide a mounting area, a separate area for connecting the excitation shaft 140 to the cylinder block 161 or the cylinder head 162 is provided. It is also possible.

エンジンブロック160を加振させるための他の構成としては、図12に示すように、シリンダヘッド162を加振する方法が挙げられる。この加振方法においては、シリンダヘッド162に設けられたプラグ孔162pに加振のための加振用ボルト141を螺合させて、この加振用ボルト141に加振装置の加振部を連結させる。加振部の連結は、図12に示すように、外部から加振(矢印F1)する方法だけでなく、図13に示すように、加振用ボルト141を内部(燃焼室側)から加振(矢印F2)する方法も考えられる。なお、プラグ孔162pを利用する場合だけでなく、別途専用のボルト固定孔を形成することも可能である。   As another configuration for exciting the engine block 160, there is a method of exciting the cylinder head 162 as shown in FIG. In this vibration method, a vibration bolt 141 for vibration is screwed into a plug hole 162p provided in the cylinder head 162, and the vibration portion of the vibration device is connected to the vibration bolt 141. Let As shown in FIG. 12, not only the method of applying vibration (arrow F1) from the outside as shown in FIG. 12, but also the vibration bolt 141 is vibrated from the inside (combustion chamber side) as shown in FIG. A method of (arrow F2) is also conceivable. In addition to the case where the plug hole 162p is used, a dedicated bolt fixing hole can be separately formed.

また、エンジンブロック160を加振させるためのさらに他の構成としては、図14に示すように、シリンダブロック161の加振点P1とは反対側の側部にネジ孔161hを形成し、このネジ孔161hを利用して、加振用ボルト141の先端部を加振点P1に当接させて、エンジンブロック160を加振(矢印F3方向)させることも可能である。   Further, as another configuration for exciting the engine block 160, as shown in FIG. 14, a screw hole 161h is formed on the side of the cylinder block 161 opposite to the excitation point P1. It is also possible to vibrate the engine block 160 (in the direction of arrow F3) by making the tip of the vibration bolt 141 abut the vibration point P1 using the hole 161h.

また、エンジンブロック160を加振させるためのさらに他の構成としては、図15に示すように、シリンダブロック161の対向する両側のそれぞれにネジ孔161hを形成し、このネジ孔161hを利用して、加振用ボルト141をそれぞれのネジ孔161hの螺号させて、加振用ボルト141を加振(矢印F4,F5)する方法も考えられる。   Further, as another configuration for vibrating the engine block 160, as shown in FIG. 15, screw holes 161h are formed on opposite sides of the cylinder block 161, and the screw holes 161h are used. A method is also conceivable in which the vibration bolts 141 are screwed into the screw holes 161h and the vibration bolts 141 are vibrated (arrows F4 and F5).

(作用・効果)
以上、本実施の形態におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置100およびこの装置を用いた振動伝達特性解析方法によれば、シリンダブロック振動測定センサ310とシリンダヘッド振動測定センサ320との2種類の振動測センサを焼室内に配設し、加振装置130によりエンジンブロック160に所定の振動を与えた場合の応答信号を、シリンダブロック振動測定センサ310およびシリンダヘッド振動測定センサ320によりピックアップすることで、シリンダブロック161の振動特性とシリンダヘッド162の振動特性を把握することができる。その結果、エンジンブロック160の振動伝達特性として、ノッキング信号(S:シリンダヘッドの振動特性)とノイズ信号(N:エンジンブロックの振動特性)とによるSN比を得ることができる。
(実施の形態2)
以下、実施の形態2として、本発明に基づいたエンジンブロックの振動伝達特性解析装置に用いられる加振装置の構造について、図を参照しながら説明する。上記実施の形態1において述べたように、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置100においては、S/N比を正確に測定するために、シリンダブロック161に対して、その加振方向が垂直となるように正確に加振する必要がある。そこで、一例として、既存のノックセンサ取付ボス163に加振装置130の加振軸140が連結されている。しかし、この加振軸140そのものにおいて、加振方向がずれるような問題が生じる場合には、ノックセンサ取付ボス163に取付けた場合であっても、正確な測定結果を得ることができないことになる。したがって、以下に示す加振軸140においては、そのような問題を生じさせない構造が採用されている。
(Action / Effect)
As described above, according to the vibration transmission characteristic analysis apparatus 100 for engine blocks and the vibration transmission characteristic analysis method using this apparatus according to the present embodiment, the two types of vibrations of the cylinder block vibration measurement sensor 310 and the cylinder head vibration measurement sensor 320 are used. By arranging a measurement sensor in the firing chamber and picking up a response signal when a predetermined vibration is applied to the engine block 160 by the vibration device 130 by the cylinder block vibration measurement sensor 310 and the cylinder head vibration measurement sensor 320, The vibration characteristics of the cylinder block 161 and the vibration characteristics of the cylinder head 162 can be grasped. As a result, the S / N ratio based on the knocking signal (S: vibration characteristic of the cylinder head) and the noise signal (N: vibration characteristic of the engine block) can be obtained as the vibration transmission characteristic of the engine block 160.
(Embodiment 2)
Hereinafter, as a second embodiment, a structure of a vibration exciter used in a vibration transfer characteristic analyzer for an engine block according to the present invention will be described with reference to the drawings. As described in the first embodiment, in the vibration transfer characteristic analysis device 100 for the engine block, the excitation direction is perpendicular to the cylinder block 161 in order to accurately measure the S / N ratio. It is necessary to vibrate accurately. Therefore, as an example, the vibration shaft 140 of the vibration device 130 is connected to the existing knock sensor mounting boss 163. However, in the case where the vibration shaft 140 itself has a problem that the vibration direction is shifted, an accurate measurement result cannot be obtained even when the vibration shaft 140 is mounted on the knock sensor mounting boss 163. . Therefore, the excitation shaft 140 shown below has a structure that does not cause such a problem.

以下、加振装置130に採用される加振軸140の具体的構成について、図16を参照して説明する。この加振軸140は、図16に示すように、加振ロッド145とアタッチメント146とから構成されている。アタッチメント146には、加振ロッド145を摺動可能に受入れるため、一端側が開放し、他端側に延びる有底の軸孔146hが設けられ、他端部は、加振装置130に連結されている。また、アタッチメント146の側面には、加振ロッド145を位置決め固定するため、軸孔146hに交差するネジ孔146sと、このネジ孔146sに螺合する固定ネジ146bとが設けられている。本実施の形態においては、加振ロッド145には丸棒が用いられ、軸孔146hには、この丸棒を収容可能な円筒形状の軸孔が形成されているが、特にこの形状に限定されるものではない。   Hereinafter, a specific configuration of the vibration shaft 140 employed in the vibration device 130 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 16, the vibration shaft 140 includes a vibration rod 145 and an attachment 146. The attachment 146 is provided with a bottomed shaft hole 146h that is open at one end and extends to the other end in order to slidably receive the vibration rod 145. The other end is connected to the vibration device 130. Yes. Further, a screw hole 146s intersecting the shaft hole 146h and a fixing screw 146b screwed into the screw hole 146s are provided on the side surface of the attachment 146 in order to position and fix the vibration rod 145. In the present embodiment, a round bar is used for the excitation rod 145, and a cylindrical shaft hole capable of accommodating the round bar is formed in the shaft hole 146h. However, the shape is particularly limited to this shape. It is not something.

加振ロッド145の一端は、被加振物であるエンジンブロック160に連結され、加振ロッド145の他端側は、アタッチメント146の軸孔146h内に収容され、その収容距離を調節することで、エンジンブロック160と加振装置130との間隔が調節可能に構成されている。両者の距離の調節が終了した段階で、固定ネジ146bが締め込まれ、アタッチメント146に対して加振ロッド145が固定されることになる。   One end of the excitation rod 145 is connected to the engine block 160 that is the object to be excited, and the other end side of the excitation rod 145 is accommodated in the shaft hole 146h of the attachment 146, and the accommodation distance is adjusted. The distance between the engine block 160 and the vibration exciter 130 is adjustable. When the adjustment of the distance between the two ends, the fixing screw 146 b is tightened, and the vibration rod 145 is fixed to the attachment 146.

加振ロッド145は軸孔146h内に収容された状態で固定されるが、加振ロッド145の軸心と軸孔146hの軸心とがずれて固定された場合、加振装置130からの加振力およびその加振方向が正確に加振ロッド145に伝達されないことになる。エンジンブロック160に直接連結される加振ロッド145の軸心が、加振方向に対してθずれた場合の、加振力のベクトル方向を、図17に示す。加振方向がずれていない場合には、Y方向には、加振力の分力は発生しない。しかし、θずれることにより、Y方向に加振力の分力FYが発生する。このような分力FYが発生すると、被加振物であるエンジンブロック160に不必要な加振力を加えることになる。これにより、図18に示すように、本来の伝達特性に対して「共振点ピークのズレ」や、「共振周波数のズレ」を発生させる要因となる。その結果、上記エンジンブロックの振動伝達特性解析装置100においては、S/N比を正確に測定することができず、振動伝達特性解析装置100の信頼性を低下させることになる。   The vibration rod 145 is fixed in a state where it is accommodated in the shaft hole 146h. However, when the shaft center of the vibration rod 145 and the shaft center of the shaft hole 146h are shifted and fixed, the vibration from the vibration device 130 is fixed. The vibration force and the direction of vibration are not accurately transmitted to the vibration rod 145. FIG. 17 shows the vector direction of the excitation force when the axis of the excitation rod 145 directly connected to the engine block 160 is shifted by θ with respect to the excitation direction. When the excitation direction is not shifted, no component force of the excitation force is generated in the Y direction. However, by shifting θ, a component force FY of the exciting force is generated in the Y direction. When such a component force FY is generated, an unnecessary excitation force is applied to the engine block 160 that is an object to be excited. As a result, as shown in FIG. 18, a “resonance peak deviation” and a “resonance frequency deviation” are generated with respect to the original transfer characteristics. As a result, in the vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100 for the engine block, the S / N ratio cannot be measured accurately, and the reliability of the vibration transfer characteristic analyzing apparatus 100 is lowered.

そこで、このような問題の発生を未然に解消すべく、本実施の形態における加振軸140においては、より好ましい形態として、図19に示すように、加振ロッド145のアタッチメント146の軸孔146h内への収容に際して、軸孔146hへの加振ロッド145の挿入時に生じる加振ロッド145に生じる角度(θ)を保証角度と定め、この角度が一定の角度以下となうように、加振ロッド145とアタッチメント146の軸孔146hとの関係を定めている。   Therefore, in order to eliminate the occurrence of such a problem, as shown in FIG. 19, in the excitation shaft 140 in the present embodiment, as shown in FIG. 19, a shaft hole 146h of the attachment 146 of the excitation rod 145 is provided. The angle (θ) generated in the vibration rod 145 that is generated when the vibration rod 145 is inserted into the shaft hole 146h during the accommodation is determined as a guaranteed angle, and the vibration is performed so that this angle is equal to or less than a certain angle. The relationship between the rod 145 and the shaft hole 146h of the attachment 146 is defined.

一例としては、図19に示すように、加振ロッド145を軸孔146h内に最大限収容し、かつ、加振ロッド145を軸孔146hに対して最大限傾斜させた状態での、軸孔146hの内壁面S1と、この内壁面S1に接する加振ロッド145の外壁面の母線S2とによって形成される角度を保証角度(θ)とし、この保証角度が、約0.382°以下となるように設定している。この角度以下となるように、加振ロッド145とアタッチメント146の軸孔146hとの関係を定めることで、加振ロッド145をエンジンブロック160に対して垂直方向に加振させることを可能としている。   As an example, as shown in FIG. 19, the shaft hole in the state in which the excitation rod 145 is accommodated in the shaft hole 146h to the maximum and the excitation rod 145 is inclined to the maximum with respect to the shaft hole 146h. The angle formed by the inner wall surface S1 of 146h and the generatrix S2 of the outer wall surface of the vibration rod 145 in contact with the inner wall surface S1 is taken as a guaranteed angle (θ), and this guaranteed angle is about 0.382 ° or less. It is set as follows. By defining the relationship between the vibration rod 145 and the shaft hole 146h of the attachment 146 so as to be less than this angle, the vibration rod 145 can be vibrated in the vertical direction with respect to the engine block 160.

保証角度を約0.382°以下とするための具体的な寸法としては、軸孔146hの開口部から、加振ロッド145の母線S2と軸孔146hの内壁面S1との交点までの距離L1が30mm、軸孔146hの開口部における加振ロッド145の母線S2から内壁面S1までの距離L2が200μmの場合には、tan−1(0.2/30)=0.382°となる。なお、この保証角度は、この数値に限定されるものではなく、測定すべき振動周波数(たとえば、20kHz等)によって、適宜定められるものである。 Specific dimensions for setting the guaranteed angle to about 0.382 ° or less include a distance L1 from the opening of the shaft hole 146h to the intersection of the bus bar S2 of the excitation rod 145 and the inner wall surface S1 of the shaft hole 146h. Is 30 mm, and the distance L2 from the generating line S2 to the inner wall surface S1 of the vibrating rod 145 at the opening of the shaft hole 146h is 200 μm, tan −1 (0.2 / 30) = 0.382 °. Note that the guaranteed angle is not limited to this value, and is appropriately determined depending on the vibration frequency to be measured (for example, 20 kHz).

(作用・効果)
以上、本実施の形態における加振装置130の加振軸140によれば、加振ロッド145とアタッチメント146との連結機構を採用していることにより、エンジンブロック160への連結作業の容易性、エンジンブロック160への連結位置決めの正確性を保つことが可能となる。また、加振軸140に採用される、軸孔146hへの加振ロッド145の挿入時に生じる保証角度(θ)を一定角度以下となるように、軸孔146hと加振ロッド145との間を規定することにより、加振ロッド145をエンジンブロック160に対して垂直方向に正確に加振させることが可能となる。
(Action / Effect)
As described above, according to the vibration shaft 140 of the vibration device 130 according to the present embodiment, the connection mechanism between the vibration rod 145 and the attachment 146 is employed, thereby facilitating the connection work to the engine block 160, It becomes possible to maintain the accuracy of connection positioning to the engine block 160. Further, a gap between the shaft hole 146h and the vibration rod 145 is adopted so that the guaranteed angle (θ) generated when the vibration rod 145 is inserted into the shaft hole 146h, which is employed in the vibration shaft 140, is equal to or less than a certain angle. By defining, it is possible to accurately vibrate the vibration rod 145 with respect to the engine block 160 in the vertical direction.

なお、上記実施の形態においては、上記実施の形態1に示すエンジンブロックの振動伝達特性解析装置に用いられる加振機構について説明したが、これに限定されるものではなく、加振を必要とする装置全般に対して広く適用できるものである。   In the above embodiment, the vibration mechanism used in the engine block vibration transmission characteristic analyzer shown in the first embodiment has been described. However, the vibration mechanism is not limited to this and requires vibration. It can be widely applied to all devices.

したがって、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   Accordingly, the above-described embodiment disclosed herein is illustrative in all respects and does not serve as a basis for limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.

この発明に基づいた実施の形態1における、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置の構成およびコンピュータを示す全体斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall perspective view showing a configuration of a vibration transfer characteristic analyzing apparatus for an engine block and a computer in Embodiment 1 based on the present invention. この発明に基づいた実施の形態1における、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the vibration transmission characteristic analysis apparatus of the engine block in Embodiment 1 based on this invention. この発明に基づいた実施の形態1における、高精度高さ調節機構の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the high precision height adjustment mechanism in Embodiment 1 based on this invention. この発明に基づいた実施の形態1における、エンジンブロックの内部構成を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the internal structure of the engine block in Embodiment 1 based on this invention. この発明に基づいた実施の形態1における、シリンダヘッドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the cylinder head in Embodiment 1 based on this invention. 図5中VI線矢視図である。FIG. 6 is a view taken along line VI in FIG. 5. シリンダブロックに生じる振動およびシリンダヘッドに生じる振動を図示した模式図である。It is the schematic diagram which illustrated the vibration which arises in a cylinder block, and the vibration which arises in a cylinder head. ノッキング発生点火時期における信号強度とノッキング発生頻度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the signal intensity | strength in knocking generation | occurrence | production ignition timing, and knocking generation frequency. この発明に基づいた実施の形態1における、振動伝達特性解析装置によって得られた各種エンジンと擬似SN比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the various engines and pseudo | simulation S / N ratio which were obtained by the vibration transfer characteristic analyzer in Embodiment 1 based on this invention. この発明に基づいた実施の形態1における、実際にエンジンを駆動させた状態での、各種エンジンにおける実機SN比合否を示す図である。It is a figure which shows the actual machine SN ratio acceptance in various engines in the state which actually driven the engine in Embodiment 1 based on this invention. (A)〜(D)は、この発明に基づいた実施の形態1における、シリンダヘッド振動検出センサの具体的構成を示す図である。(A)-(D) is a figure which shows the specific structure of the cylinder head vibration detection sensor in Embodiment 1 based on this invention. この発明に基づいた実施の形態1の他の形態における、エンジンブロックを加振させるための構成を示す図である。It is a figure which shows the structure for vibrating an engine block in the other form of Embodiment 1 based on this invention. この発明に基づいた実施の形態1のさらに他の形態における、エンジンブロックを加振させるための構成を示す図である。It is a figure which shows the structure for vibrating an engine block in the further another form of Embodiment 1 based on this invention. この発明に基づいた実施の形態1のさらに他の形態における、エンジンブロックを加振させるための構成を示す図である。It is a figure which shows the structure for vibrating an engine block in the further another form of Embodiment 1 based on this invention. この発明に基づいた実施の形態1のさらに他の形態における、エンジンブロックを加振させるための構成を示す図である。It is a figure which shows the structure for vibrating an engine block in the further another form of Embodiment 1 based on this invention. この発明に基づいた実施の形態2における、加振装置の加振軸の具体的構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the vibration axis | shaft of the vibration apparatus in Embodiment 2 based on this invention. エンジンブロックに直接連結される加振ロッドの軸心が、加振方向に対してθずれた場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the axial center of the vibration rod directly connected with an engine block has shifted | deviated (theta) with respect to the vibration direction. 「共振点ピークのズレ」、「共振周波数のズレ」が発生した場合の、周波数と伝達特性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a frequency and a transfer characteristic in case "deviation of a resonance point peak" and "deviation of a resonance frequency" generate | occur | produce. この発明に基づいた実施の形態2における、加振装置の加振軸の保証角度(θ)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the guarantee angle ((theta)) of the vibration axis of the vibration apparatus in Embodiment 2 based on this invention. 背景の技術における周波数と伝達特性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the frequency in a background technique, and a transfer characteristic.

符号の説明Explanation of symbols

100 振動伝達特性解析装置、110 定盤、120 高精度高さ調節機構、121 ベース、121a ケース、121b,121c 楔部材、121d ハンドル、122 保持治具、123 U字溝、130 加振装置、131 支持ボルト、140 加振軸、141 加振用ボルト、145 加振ロッド、146 アタッチメント、146h 軸孔、146s ネジ孔、146b 固定ネジ、150 防振ゴム、161 シリンダブロック、161A シリンダボア、161h ネジ孔、160 エンジンブロック、162 シリンダヘッド、162e 排気バルブ孔、162i 吸気バルブ孔、162p プラグ孔、163 ノックセンサ取付ボス、164 ピストン、200 コンピュータ、301 特殊ボルト、302 金属キューブ、303 センサ、305A 雄ネジ、305B 雌ネジ、310 シリンダブロック振動検出センサ、320 シリンダヘッド振動検出センサ、A 燃焼室、P1 加振点、S1 内壁面、S2 母線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Vibration transfer characteristic analyzer, 110 Surface plate, 120 High precision height adjustment mechanism, 121 Base, 121a Case, 121b, 121c Wedge member, 121d Handle, 122 Holding jig, 123 U-shaped groove, 130 Excitation device, 131 Support bolt, 140 Exciting shaft, 141 Exciting bolt, 145 Exciting rod, 146 Attachment, 146h Shaft hole, 146s Screw hole, 146b Fixing screw, 150 Anti-vibration rubber, 161 Cylinder block, 161A Cylinder bore, 161h Screw hole, 160 Engine block, 162 Cylinder head, 162e Exhaust valve hole, 162i Intake valve hole, 162p Plug hole, 163 Knock sensor mounting boss, 164 Piston, 200 Computer, 301 Special bolt, 302 Metal cube, 303 Sa, 305A male thread, 305B female thread, 310 cylinder block vibration detection sensor, 320 a cylinder head vibration detection sensors, A combustion chamber, P1 vibration point, S1 inner wall surface, S2 bus.

Claims (5)

シリンダヘッド(162)とシリンダボア(161A)を有するシリンダブロック(161)とを備えるエンジンブロック(160)を加振して、前記エンジンブロック(160)の振動伝達特性を解析するために用いられる、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置であって、
前記シリンダボア(161A)内面の燃焼室(A)に相当する領域に配置されるシリンダブロック振動測定器(310)と、
前記燃焼室(A)に面し前記シリンダヘッド(162)の内面に配置されるシリンダヘッド振動測定器(320)と
前記エンジンブロック(160)の所定位置に連結し前記エンジンブロック(160)に所定の振動を与えるための加振装置(130)と、を備えたことを特徴とするエンジンブロックの振動伝達特性解析装置。
An engine used for analyzing a vibration transmission characteristic of the engine block (160) by exciting an engine block (160) including a cylinder block (161) having a cylinder head (162) and a cylinder bore (161A). An apparatus for analyzing vibration transmission characteristics of a block,
A cylinder block vibration measuring device (310) disposed in a region corresponding to the combustion chamber (A) on the inner surface of the cylinder bore (161A);
A cylinder head vibration measuring device (320) facing the combustion chamber (A) and disposed on the inner surface of the cylinder head (162) ;
A vibration transmission characteristic analysis device for an engine block, comprising: a vibration exciter (130) coupled to a predetermined position of the engine block (160) to apply a predetermined vibration to the engine block (160) .
前記シリンダブロック(161)はノッキングの発生を検出するノックセンサ取付ボス(163)を有し、The cylinder block (161) has a knock sensor mounting boss (163) for detecting the occurrence of knocking,
前記加振装置(130)は、前記ノックセンサ取付ボス(163)を利用して連結されたことを特徴とする、請求項1に記載のエンジンブロックの振動伝達特性解析装置。The vibration transmission characteristic analysis apparatus for an engine block according to claim 1, wherein the vibration exciter (130) is connected using the knock sensor mounting boss (163).
前記シリンダヘッド(162)は、プラグ固定用のプラグ孔(162p)を有し、前記シリンダヘッド振動測定器(320)は前記プラグ孔(162p)を利用して配置されたことを特徴とする、請求項1または2に記載のエンジンブロックの振動伝達特性解析装置。 The cylinder head (162) has a plug hole (162p) for fixing the plug, and the cylinder head vibration measuring instrument (320) is arranged using the plug hole (162p). The vibration transmission characteristic analysis device for an engine block according to claim 1 or 2. 前記加振装置(130)は、
被加振物と前記加振装置(130)とを連結するように設けられる加振軸(140)を有し、前記被加振物を前記加振装置を用いて加振するための加振装置であって、
前記加振軸(140)は、
前記被加振物に連結される加振ロッド(145)と
前記加振ロッド(145)を摺動可能に受入れるため、一端側が開放し他端側に延びる有底の軸孔(146h)が設けられ、他端側に前記加振装置(130)が連結されるアタッチメント(146)と、
前記アタッチメント(146)に前記加振ロッド(145)を固定するための固定手段(146b)と、
を備える、請求項1から3のいずれかに記載のエンジンブロックの振動伝達特性解析装置。
The vibration exciter (130)
An excitation shaft (140) provided to connect the object to be excited and the excitation device (130), and for exciting the object to be excited using the excitation device A device,
The excitation shaft (140)
An excitation rod (145) connected to the object to be excited ;
In order to slidably receive the excitation rod (145), a bottomed shaft hole (146h) that is open at one end and extends to the other end is provided, and the excitation device (130) is connected to the other end. Attachment (146)
Fixing means (146b) for fixing the excitation rod (145) to the attachment (146);
An engine block vibration transfer characteristic analyzer according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記加振軸(140)は、前記加振ロッド(145)を前記軸孔(146h)内に最大限収容し、前記加振ロッド(145)を前記軸孔(146h)に対して最大限傾斜させた状態での、前記軸孔(146h)の内壁面と、この内壁面に接する前記加振ロッド(145)の外周面の母線とによって形成される角度を保証角度とし、The excitation shaft (140) accommodates the excitation rod (145) in the shaft hole (146h) to the maximum, and the excitation rod (145) is inclined to the shaft hole (146h) to the maximum. In the state, the angle formed by the inner wall surface of the shaft hole (146h) and the generatrix of the outer peripheral surface of the excitation rod (145) in contact with the inner wall surface is a guaranteed angle,
この保証角度が、所定角度以下となるように、前記加振ロッ(145)ドと前記アタッチメント(146)の軸孔(146h)との関係を定めたことを特徴とする、請求項4に記載のエンジンブロックの振動伝達特性解析装置。The relationship between the excitation lock (145) and the shaft hole (146h) of the attachment (146) is defined so that the guaranteed angle is equal to or less than a predetermined angle. For analyzing vibration transmission characteristics of engine blocks.
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