JP6119726B2 - シリンダヘッドの燃焼室形状良否判定方法及び判定装置 - Google Patents
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Description
各エリアに設定した測定点の位置を実測するステップと、
実測点と対応する設計データ上の測定点の位置誤差に基いて、実測点に予め設定した面の輪郭度公差を超える位置ずれを生じているエリアの有無を判定するステップと、
上記位置ずれを生じているエリアがあるときに、全エリアについて各々の設計データ上の測定点と実測点の位置誤差を上記燃焼室の容積誤差に換算するステップと、
上記各エリアの容積誤差を積算した総容積誤差に基いて燃焼室形状の良否を判定するステップとを備えていることを特徴とする。
上記補正係数の設定により、曲面エリアにおいて容積誤差が大きく出てくることになり、不良品の発生を確実に防止する上で有利になる。
上記気筒列方向両端に位置する上記燃焼室壁面の頂部を結ぶ基準線に対して、上記気筒列方向中間の上記燃焼室壁面の頂部が予め設定した公差内にあるか否かに基いて燃焼室形状の良否を判定するステップとを備えている。
上記燃焼室壁面の設計データを記憶する手段と、
各エリアに設定した測定点の位置を実測する三次元測定機と、
上記実測点と上記設計データ上の対応する測定点の位置誤差に基いて、実測点に予め設定した輪郭度公差を超える位置ずれを生じているエリアの有無を判定する手段と、
全エリアについて各々の実測点の位置誤差を上記燃焼室の容積誤差に換算して総容積誤差を算出する手段と、
上記輪郭度公差を超える位置誤差を生じているエリアがないときに上記燃焼室形状を良と判定し、上記輪郭度公差を超える位置誤差を生じているエリアがあるときは、上記総容積誤差に基いて燃焼室形状の良否を判定する手段とを備えていることを特徴とする。
図1に示すように、シリンダヘッド1は、シリンダブロックの頂面に合わせる平坦な合わせ面2を有し、この合わせ面2に各気筒毎の燃焼室を形成する4つの凹部3が1列に並んで開口している。凹部3はシリンダブロックの気筒及びピストンの頂面と共に燃焼室を形成する。
図3にシリンダヘッド1の燃焼室形状の良否判定のための装置構成を示す。この装置は、三次元測定機(タッチプローブを用いた直交座標測定システム)15とデータ処理システム(コンピュータ)16によって構成されている。
燃焼室形状の良否は、燃焼室壁面4の切削加工されない面のプロファイルを三次元測定機15によって実測し、そのプロファイルの設計データ上のプロファイルからの誤差に基いて判定される。
図5に示すように、ステップA1で燃焼室壁面4の測定対象面のプロファイルを三次元測定機15によって実測する。続くステップA2で実測点と設計データ上の測定点を重ね合わせるベストフィット処理を行なう。続くステップA3で測定対象面の輪郭度を判定する。すなわち、実測点に予め設定した輪郭度公差を超える位置ずれを生じているエリアの有無を判定する。
三次元測定機によるプロファイルの測定にあたっては、図1に示すようにシリンダヘッド1に設けられた2つの相対する基準面31にタッチプローブを当て、その両基準面31を結ぶ線分の中点を原点32とする。そうして、設計データ上の測定点を目標にしてタッチプローブを該測定点に対して垂直方向に移動させることにより、実際の燃焼室壁面4にタッチさせ、その実測点の座標を取得する。
測定点D1と実測点M1の位置誤差L1は((x1-xm1)2+(y1-ym1)2+(z1-zm1)2)1/2となり、測定点D1平面の方程式は、測定方向ベクトルを(a1,b1,c1)とすると、a1・x+b1・y+c1・z+d1=0となる。定数d1はその方程式に測定点D1の座標(x1,y1,z1)を代入することで求まる。同様に、測定点D2と実測点M2の位置誤差L2は((x2-xm2)2+(y2-ym2)2+(z2-zm2)2)1/2となり、測定点D3と実測点M3の位置誤差L1は((x3-xm3)2+(y3-ym3)2+(z3-zm3)2)1/2となる。
移動後の距離(誤差)の自乗和(L1'2+L2'2+L3'2)が最小になるΔx、Δy、Δzを求める。これには、マイクロソフト社エクセルのソルバー(多次元解析機能)を用いることができる。誤差の自乗和が最小になる状態がベストフィット状態である。
ベストフィット処理後の各エリアの実測点の測定点に対する位置誤差ΔBFTを求め、予め設定した輪郭度公差を超える位置ずれを生じているエリアの有無を判定する。位置ずれを生じているエリアがないときは、燃焼室形状は良ということになる。これは、燃焼室形状良否の第1判定である。
上記ベストフィット処理後のエリアについて、実測点の位置誤差をΔBFTとし、当該エリアの面積をAとしたとき、補正係数K(ΔBFT)を与えて次式で当該エリアの容積誤差Vを算出する。各エリアの測定点が1点であっても、当該エリア全体にわたって、ΔBFTの位置誤差があるとみなして、容積誤差が大きくなる方向に当該換算を行なうものである。
ここに、当該エリアが曲面であり且つ余肉方向の位置誤差であるときの補正係数K(ΔBFT)を0.9とし、当該エリアが曲面であり且つ欠肉方向の位置誤差であるときの補正係数K(ΔBFT)を1.3とし、当該エリアが平面であるときの補正係数K(ΔBFT)を1とする。当該エリアに複数の測定点を設定したときは、面積Aに各測定点が担う分担率を乗ずる。
燃焼室壁面4の総容積誤差量Vtが予め設定した許容範囲か否かを判定する。総容積誤差Vtが許容範囲であれば、燃焼室形状は良ということになる。これは、燃焼室形状良否の第2判定である。
図8に示すように、鋳造後の4つの燃焼室壁面4は、シリンダヘッド1の合わせ面2(基準面X)と、気筒列方向の両端に位置する燃焼室壁面4の頂部基準面P1,P2を結ぶ基準線BLとを基準にして、余肉部9がボールエンドミルによって切削加工される。すなわち、基準面Xから基準線BLまでの高さが基準高さよりも高いときは削り代が小さくなり、基準高さよりも低いときは削り代が大きくなるように余肉部9が切削される。その場合、頂部基準面P1,P2が切削加工の基準になる気筒列方向両端の燃焼室壁面4は狙いの燃焼室容積が得られるように加工されるが、気筒列方向中間の燃焼室では、その基準面Pの高さによっては、燃焼室容積を調整するという観点において必ずしも狙い通りの加工にならない場合がある。
以上のように、本実施形態によれば、燃焼室壁面4の測定対象面を複数のエリアに分割し、各エリアを代表する少数の測定点の実測によって、プロファイルを測定するようにしたから、データの処理負担が軽くなり、短時間に燃焼室形状の良否を判定することができる。また、ベストフィット処理によって、燃焼室壁面4の位置を除外して形だけを設計形状と照合するようにしたから、燃焼室容積の誤差の大小の観点から、位置ずれを生じているエリアの有無を精度良く判定することができる。さらに、位置ずれを生じているエリアがあるケースでも、実測点の位置誤差を容積誤差に換算し、総容積誤差に基いて圧縮比に対する影響をみるようにしたから、不必要に燃焼室形状の不良判定をすることが避けられる。また、位置ずれを生じているエリアがないケースや総容積誤差に問題がないケースでも、燃焼室の高さの観点から余肉部9の削り代に過不足を生じるか否かを判定するようにしたから、不良品を確実に排除する上で有利になる。
2 合わせ面
3 凹部(燃焼室形成部)
4 燃焼室壁面
8 加工用基準面
9 燃焼室容積調整用の余肉部
15 三次元測定機
16 データ処理システム
D1〜D3 測定点
M1〜M3 実測点
Claims (7)
- エンジンの燃焼室を形成するシリンダヘッドの燃焼室壁面に複数のエリアを設定して、燃焼室形状の良否を判定する方法であって、
各エリアに設定した測定点の位置を実測するステップと、
実測点と対応する設計データ上の測定点の位置誤差に基いて、実測点に予め設定した輪郭度公差を超える位置ずれを生じているエリアの有無を判定するステップと、
上記位置ずれを生じているエリアがあるときに、全エリアについて各々の設計データ上の測定点と実測点の位置誤差を上記燃焼室の容積誤差に換算するステップと、
上記各エリアの容積誤差を積算した総容積誤差に基いて燃焼室形状の良否を判定するステップとを備えていることを特徴とするシリンダヘッドの燃焼室形状良否判定方法。 - 請求項1において、
上記位置ずれエリアの判定ステップでは、全エリアにわたって実測点と設計データ上の測定点を重ね合わせるベストフィット処理を行ない、該ベストフィット処理後の上記実測点と測定点の位置誤差に基いて上記位置ずれエリアの有無を判定することを特徴とするシリンダヘッドの燃焼室形状良否判定方法。 - 請求項2において、
上記位置誤差を容積誤差に換算するステップでは、上記ベストフィット処理後の上記測定点と実測点の位置誤差を用いることを特徴とするシリンダヘッドの燃焼室形状良否判定方法。 - 請求項3において、
上記位置誤差を容積誤差に換算するステップでは、上記ベストフィット処理後のエリアの実測点の位置誤差をΔBFTとし、当該エリアの面積をAとしたとき、補正係数K(ΔBFT)を与えて次式で当該エリアの容積誤差Vを算出し、当該エリアが曲面であり且つ余肉方向の位置誤差であるときの補正係数K(ΔBFT)を0.85以上1.0未満とし、当該エリアが曲面であり且つ欠肉方向の位置誤差であるときの補正係数K(ΔBFT)を1.0超1.35以下とし、当該エリアが平面であるときの補正係数K(ΔBFT)を1とすることを特徴とするシリンダヘッドの燃焼室形状良否判定方法。
V=ΔBFT×A×K(ΔBFT) - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
上記シリンダヘッドは、複数の気筒を列状に配置した多気筒エンジンのシリンダヘッドであって、気筒列方向に並ぶ各燃焼室壁面は、該シリンダヘッドにおけるシリンダブロックとの合わせ面と、気筒列方向の両端に位置する燃焼室壁面の頂部とを基準にして余肉部が切削加工されるものであり、
上記気筒列方向両端に位置する上記燃焼室壁面の頂部を結ぶ基準線に対して、上記気筒列方向中間の上記燃焼室壁面の頂部が予め設定した公差内にあるか否かに基いて燃焼室形状の良否を判定するステップとを備えていることを特徴とするシリンダヘッドの燃焼室形状良否判定方法。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
上記燃焼室壁面は上記シリンダヘッドの鋳造後に部分的に切削加工されて形成されるものであり、
上記エリアは、上記燃焼室壁面の上記鋳造後に切削加工されない面に設定されていることを特徴とするシリンダヘッドの燃焼室形状良否判定方法。 - エンジンの燃焼室を形成するシリンダヘッドの燃焼室壁面に複数のエリアを設定して、燃焼室形状の良否を判定する装置であって、
上記燃焼室壁面の設計データを記憶する手段と、
各エリアに設定した測定点の位置を実測する三次元測定機と、
上記実測点と上記設計データ上の対応する測定点の位置誤差に基いて、実測点に予め設定した輪郭度公差を超える位置ずれを生じているエリアの有無を判定する手段と、
全エリアについて各々の実測点の位置誤差を上記燃焼室の容積誤差に換算して総容積誤差を算出する手段と、
上記輪郭度公差を超える位置誤差を生じているエリアがないときに上記燃焼室形状を良と判定し、上記輪郭度公差を超える位置誤差を生じているエリアがあるときは、上記総容積誤差に基いて燃焼室形状の良否を判定する手段とを備えていることを特徴とするシリンダヘッドの燃焼室形状良否判定装置。
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