JPH01265163A - エンジン回転数計測装置 - Google Patents

エンジン回転数計測装置

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JPH01265163A
JPH01265163A JP9491088A JP9491088A JPH01265163A JP H01265163 A JPH01265163 A JP H01265163A JP 9491088 A JP9491088 A JP 9491088A JP 9491088 A JP9491088 A JP 9491088A JP H01265163 A JPH01265163 A JP H01265163A
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vibration
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Ryoji Noguchi
野口 良二
Hiromichi Shoda
正田 浩通
Masayuki Koyama
小山 雅幸
Hidekazu Tanaka
英一 田中
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NISHIKAWA KEISOKU KK
Honda Motor Co Ltd
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NISHIKAWA KEISOKU KK
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は自動車等の車両に搭載されるエンジンの回転数
を計測するエンジン回転数計測装置に関し、−層詳細に
は、エキゾストパイプの振動を振動センサを用いて検出
し、この検出データを高速フーリエ変換パワースペクト
ラム解析することでエンジン回転数を算出するエンジン
回転数計測装置に関する。
1発明の背景] 自動車等の車両の生産ラインでは、搭載された内燃機関
、すなわち、エンジンの回転数が規定範囲内にあるか否
かを検査し、この検査結果に基づいて完成車両の品質管
理を行う必要がある。
従来、エンジンの回転数を計測する手段としては、 ■ クランクシャフト等の回転軸より直接回転数を計測
する方法、 ■ 光の反射を利用し、エンジンの回転部分からの反射
光をパルスとして検出することで回転数を得る方法、 ■ 回転軸に歯車等を設け、電磁ピックアップ等により
磁場の変化を検出して計測する方法、■ 点火装置を有
するエンジンにおいて、点火パルス数を計測する方法(
実開昭第61−125771号参照)、 ■ 燃料噴射装置を有するエンジンにおいて、燃料噴射
圧力パルスを検出し計測する方法、等がある。
この場合、前記■乃至■の方法は完成車両に搭載された
エンジンの回転数計測には不適当である。また、■の方
法は車両を構成するボンネットを開成して測定しなけれ
ばならず、■の方法は燃料噴射管を交換する作業が増し
簡便さに欠ける不都合がある。従って、これらの方法で
は自動車等の車両の生産ラインに対応させることは困難
である。
一方、車両生産ラインにおける他のエンジン回転数計測
方法として、エンジンの吸排気管内の脈動圧力を検出し
、これを電気信号に変換しその周波数に基づいてエンジ
ン回転数を算出する方法(実開昭第51−163983
号)、あるいはエンジンの爆発圧力に伴う振動を検出し
、振動振幅の中、最も大きい基本周波数を検知し、エン
ジンの回転数を算出する方法(特公昭第54−42 f
i 36号)等がある。
これらの方法は前記■乃至■の方法に比べ生産ラインに
おける仕様に適するものであるが、吸排気管に接続する
圧力導出管と脈動圧力検出のための空気圧/電気信号変
換器とが必要である。従って、前記圧力導出管等の取付
作業が面倒であるばかりでなく、計測誤差を低減するた
め高周波成分を信号処理において除去する回路が必要と
なる不都合が存在している。また、上記の方法では排気
ガスにより空気圧/電気信号変換器が劣化し易いという
欠点も指摘されている。
[発明の目的コ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、車両のエキゾストパイプの振動を振動センサに
よって検出し、この検出データをパワースペクトラム解
析することでエンジンの回転数を容易且つ正確に計測す
ることの出来るエンジン回転数計測装置を提供すること
を目的とする。
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明は被検査車両のエ
キゾストパイプの振動を検出する振動センサと、前記振
動センサにより検出された振動情報をフーリエ変換しパ
ワースペクトラム解析する解析手段と、前記解析手段に
よる解析結果から最大ピーク周波数を抽出する抽出手段
と、被検査車両の仕様データと前記最大ピーク周波数と
に基づきエンジン回転数を算出する演算手段とを備える
ことを特徴とする。
また、本発明は演算手段が最大ピーク周波数に被検査車
両の仕様データに基づく定数データを乗じることでエン
ジン回転数を算出するよう構成することを特徴とする。
また、本発明は演算手段が最大ピーク周波数に被検査車
両の仕様データに基づく定数データを乗じることでエン
ジン回転数を算出するよう構成することを特徴とする。
[実施態様コ 次に、本発明に係るエンジン回転数計測装置について好
適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。
第1図は本実施態様に係るエンジン回転数計測装置が適
用される車両品質管理システムの構成図である。参照符
号10は振動センサであり、後述する検査装置に取着さ
れ自動的にエキゾストパイプ内に挿入される。振動セン
サlOはエンジンのアイドリング状態におけるエキゾス
トパイプの振動を検出する。この検出出力は増幅器20
により増幅され、本実施態様に係るエンジン回転数計測
装置12に送られ、高速A/D変換器22を介してデジ
タル信号に変換された上でバッファメモリ24に蓄積さ
れる。バッファメモリ24に蓄積された振動センサlO
による検出信号は高速フーリエ変換パワースペクトラム
解析部26により高速フーリエ変換され、パワースペク
トラム解析が行われる。
参照符号28はピーク周波数抽出部を示し、高速フーリ
エ変換パワースペクトラム解析部26の解析結果に基づ
いて最大ピーク周波数を抽出するものである。参照符号
30はエンジン回転数波39部であり、ピーク周波数抽
出部28により抽出された最大ピーク周波数にレジスタ
メモリ32中に格納された定数を乗じることでエンジン
回転数を算出する。この場合、レジスタメモリ32に格
納されるエンジン回転数演算用定数は検査すべきエンジ
ンの搭載された車両の車種に応じて予め設定されており
、当該エンジン回転数計測装置12の組み込まれる生産
ラインのホス)CP[J18、ラインサイドCP U1
6またはキーボードデイスプレィ装置40から通信手段
によりインタフェース38を介して格納することが出来
る。
エンジン回転数演算部30により算出されたエンジンの
回転数データはインタフェース38およびラインサイド
CPU16を介してプリンタ装置42あるいはキーボー
ドデイスプレィ装置40に出力される。また、エンジン
回転数演算部30により算出された回転数データは比較
部34に人力され、レジスタメモリ36に格納された車
種によって定まる許容回転数、例えば、排気ガステスト
を行う場合のアイドリング状態におけるエンジン許容回
転数と比較することにより当該エンジンの搭載された車
両のエンジン回転の合否が判定される。この判定結果は
エンジン回転数データと同様にインタフェース38およ
びラインサイドCPU16を介してプリンタ装置42あ
るいはキーボードデイスプレィ装置40に出力される。
この場合、レジスタメモリ36に格納される許容回転数
は当該エンジン回転数計測装置12の組み込まれる生産
ラインのホストCPU18、ラインサイドCPU16ま
たはキーボードデイスプレィ装置40からインタフェー
ス38を介して格納することが出来る。
参照符号14は読取装置を示し、後述するように、車体
に設けられたバーコードあるいはこの生産ラインに投入
される車両に係る完成車検査成績表に併記されたバーコ
ード等の識別記号を読み取り、その情報に基づきホス)
CPU18の車両情報により検査すべきエンジンの搭載
された車両に係る前記定数、許容回転数等のデータをレ
ジスタメモリ32およびレジスタメモリ36に供給する
第2図は振動センサ10の取着される検査装置の構成図
である。同図において、参照符号50は生産ラインにお
ける作業用床面を示し、前記床面50にはその平面部位
よりも低い位置にピット52が形成されている。前記ピ
ット52内には段部54が設けられ、この段部54を構
成し水平方向に延在する底面56に振動センサIOを取
着した検査装置44が装着される。
すなわち、前記検査装置44は底面56に取付台58を
介して装着されており、前記取付台58には検査対象で
ある自動車46の車幅方向に延在するレール部材60が
固着される。前記レール部材60には自動車46の前記
車幅方向に延在する一対の平行なレール62a、62b
と、前記L/ −ル62 a 。
62bに平行して延在するラック64とが固着される。
そこで、レール部材60に装置本体部66が変位可能に
装着される。図に示すように、装置本体部66にはレー
ル部材60のレール62a、62bに係合するガイド部
材68を設けると共に、このガイド部材68にはモータ
70が固着される。モータ70から延在する回転駆動軸
にはピニオン72が軸着されており、前記ピニオン72
はラック64に噛合している。また、ガイド部材68に
はモータ76により鉛直方向(Z方向)に変位自在とな
る装置本体部66が装着される。
一方、装置本体部66の上面部にはレール部材60と同
様に自動車46の車幅方向に延在する一対のレール78
a、78bを固着し、前記L/−ルア3a。
78bにはスライドテーブル80が車幅方向に変位自在
に載置される。スライドテーブル80の上部一端側には
アングル状の取付部材82と、自動車46に指向する方
向(X方向)に延在するレール84とを固着している。
そして、取付部材82にはシリンダ86が固着され、前
記シリンダ86から延在する連結部材88の一端部には
プローブ用ガイド90が固着されており、前記プローブ
用ガイド90は自動車46に指向してレール84上に変
位自在に載設される。この場合、プローブ用ガイド90
の先端部には図示しない排気ガス分析装置に接続される
測定用プローブ92が装着され、また、この測定用プロ
ーブ92の取付部には前述したエンジン回転数計測袋R
12に接続される振動センサlOが装着される。なお、
スライドテーブル80の他端側にはエキゾストパイプ9
8を把持するハンド94が設けられる。
本実施態様に係るエンジン回転数計測装置が適用される
車両品質管理システムは基本的には以上のように構成さ
れるものであり、次にその作用並びに効果について説明
する。
先ず、検査用の自動車46がライン上を搬送され、アイ
ドリング状態で所定の検査位置に位置決めされる。この
時、車体に設けられた車種識別のための図示しないバー
コード等の識別記号が読取装置14により読み取られ、
この車種情報がラインサイドCPU16を介してホスト
CPU18に送られる。
ホストCPU1Bには車種に対応しエンジン回転数算出
に際して用いられる定数データ(後述する)、エンジン
回転数許容値等の仕様データが蓄積されており、読取装
置14から送られた車種情報に対応した前記仕様データ
がエンジン回転数計測装置12に送られ、レジスタメモ
リ32および3′6に格納される。
なお、読取装置14は自動車46に対応した完成車検査
成績表に併記されるバーコード等から車種データを読み
取ってホス) CP U18に転送する構成であっても
よい。また、読取装置14により読み取られた車種情報
はラインサイドCPU16を介してホストCP018に
送られる構成としたが、ラインサイドCPU16とエン
ジン回転数計測装置12とを一体構成とし、車種情報は
エンジン回転数計測装置12を介してホストCPUIB
に送られる構成であってもよい。
さらに、ホストCPU18あるいはラインサイドCPU
16が接続されずスタンドアロンタイプとして稼動させ
る場合には、エンジン回転数計測装置12に装備された
図示しない記憶手段(RAM等)に車種に対応したデー
タを格納しておき、読取装置14からの車種情報に基づ
いて対応するデータを読み出し、レジスタメモリ32.
36に格納する構成とすることも可能である。
次いで、振動センサ10を備えた検査装置44の測定用
プローブ92が検査用自動車46のエキゾストパイプ9
8に以下のように自動的に挿入される。
すなわち、前記車種情報に基づきモータ70および76
が駆動される。この場合、モータ70の駆動作用下にビ
ニオン72が回転し、ラック64を介してガイド部材6
8が夫々のレール62a、62bに案内され第2図に直
交する方向に移動する。−方、モータ76の駆動作用下
に図示しない駆動機構が動作し、装置本体部66が自動
車46の高さ方向(Z方向)に変位する。結局、本体部
66は検査される自動車46の車種に対応して所定の位
置まで移動することになる。次いで、ハンド94を駆動
し、エキゾストパイプ98を把持する。この場合、スラ
イドテーブル80はレール7La、78bを介し装置本
体部66に対して図面と直交する方向に変位自在となっ
ている。従って、ハンド94がエキゾストパイプ98を
把持した際、測定用プローブ92が前記エキゾストパイ
プ9′8に対して正確に位置決めされることになる。
次に、シリンダ86を駆動すると、プローブ用ガイド9
0がレール84に案内されて矢印X方向に  ・変位し
、これによって前記プローブ用ガイド90に装着された
測定用プローブ92の先端部がエキゾストパイプ98内
に挿入される。そして、図示しないリミットスイッチ等
を介して前記測定用プローブ92がエキゾストパイプ9
8内に十分且つ確実に挿入されたことが検出されるまで
シリンダ86を駆動する。
このようにして、測定用プローブ92をアイドリング状
態に維持される検査用の自動量46の工キシストパイプ
98内に挿入した後、振動センサ10ニよりエキゾスト
パイプ98の振動を検出する。
振動センサ10により検出されたエキゾストパイプ98
の振動を示す信号は増幅器20を介してエンジン回転数
計測装置12に入力され、高速A/D変換器22により
デジタル信号に変換された後、バッファメモリ24に蓄
積され、後述するような処理によりエンジン回転数の計
測が行われる。
プヱお、振動センサ10の出力が高速A/D変換器22
を駆動するのに必要とされる電圧レベルを満たす場合に
は増幅器20を省略することが可能である。
なお、振動センサ10が設けられた測定用プローブ92
は自動車46のエンジンがアイドリング状態にある時の
排気ガスを測定するためのものであり、本出願人により
出願され、特開昭第62−277537号として既に開
示されている。従って、この検査装置44では生産ライ
ンにおいて排気ガスの測定検査と共にエンジン回転数の
計測を行うことが可能となる。
次に、エンジン回転数の計測について詳述する。
バッファメモリ24に蓄積されたエキゾストパイプ98
の振動データ (すなわち、振動センサlOによる検出
信号)は高速フーリエ変換パワースペクトラム解析部2
6により高速フーリエ変換パワースペクトラム解析され
る。
ここで、エキゾストパイプ98の振動は排気の脈動圧力
の変動波形よりもずっと複雑なものとなる。すなわち、
エキゾストパイプ98は主として前記脈動圧力により振
動するが、この振動にはエンジン回りの機械的振動やマ
フラー、排気管系の共振作用等が含まれる。
一方、計測すべきエンジン排気の1秒あたりの振動数P
はエンジン回転数をN (rpm) 、気筒数をnとす
ると、 P = N/60 x n / i         
 −(1)で表される。ここで、lはサイクル係数であ
り、例えば、4気筒4サイクルエンジンの場合は2回転
につき4回の爆発排気がなされる。つまり、1回転に2
度の爆発により振動が発生するので1−2となる。(1
)式により1分あたりのエンジンの回転数Nは、 N=60P/ (n/i)         −(2)
であるから、前述の4気筒4サイクルエンジンでは、 ン となる。
ところで、エキゾストパイプ98の振動は上記の振動数
Pの周波数を基本波としているが、前述したように、極
めて複雑な波形となる。第3図は4気筒4サイクルエン
ジンの場合のエキゾストパイプ98の振動波形を示す図
であり、横軸に時間(ms)、縦軸に振幅(dB)をと
って示したちので、エンジンのアイドル状態における回
転数N= 915rpmの場合の波形である。
この振動波形はエンジンの種別、マフ長−1排気系の寸
法や構造、すなわち、車種によって異なってくる。従っ
て、第3図のような複雑な波形から基本波の振動数Pを
求めることは一般的には不可能に近い。例えば、高調渡
分を除去して周波数−電圧変換を行って回転数Nを求め
ようとしても、高調渡分を完全に除去することは極めて
難しく、大きな誤差を含むことになる。
ここで、本出願人は前述の4気筒4サイクルエンジンの
場合、振動センサ10により検出したエキゾストパイプ
98の振動をデジタル信号に変換し高速フーリエ変換し
てパワースペクトラム解析を行ったところ、その最大ピ
ーク値に対応する周波数は前述の排気管系の振動の基本
周波数と一致することを見い出した。
第4図は4気筒4サイクルエンジンにおけるエキゾスト
パイプ98の振動を高速フーリエ変換しパワースペクト
ラム解析を行った結果を示す図であり、横軸は周波数(
七)、縦軸は振幅(dB)であり、回転数N= 915
(rpm)の場合である。第4図から諒解されるように
、エキゾストパイプ98の振動波形には多くの周波数成
分が含まれているが、最大ピーク値に対応する周波数は
30.5Hzである。この場合、前記(1)、(2)式
の関係が成立し、排気ガスの振動数Pと一致する。
同様に、V型6気筒4サイクルエンジンについてエキゾ
ストパイプ98の振動の高速フーリエ変換パワースペク
トラム解析を行ったところ、第5図の如き結果を得た。
なお、同図は回転数N= 760(rpm)の場合のパ
ワースペクトラム解析波形を示す。この場合、前記(1
)、(2)式から算出される排気ガスの振動数Pは回転
数N=760 (rpm)からP=38(tlz)とな
る。すなわち、(1)式よりn/i=3であるから、P
 = N /20、N =20 Pの関係となり、P=
38 (Hz)が求められる。
ところが、V型6気筒4サイクルエンジンの場合、この
振動数P=38 ()tz>における振幅は最大ピーク
にならず、最大ピーク時の周波数は、第5図から諒解さ
れるように、1/2調波(19Hz)となっている。こ
の最大ピーク時の振動数をP′とすると、N=40P’
とすることにより正しいエンジン回転数N= 760(
rpm)が得られることになる。なお、前述の4気筒サ
イクルエンジンにおいては、P’ =Pであり、N =
30 Pとしてエンジン回転数が求められる。
従って、パワースペクトラム解析を行って得られる最大
ピーク値に対応する周波数に車種に応じた一定の定数を
乗じることによってエンジンの回転数を算出することが
出来ることとなる。
そこで、上記の原理に基づいたエンジン回転数計測装置
12における処理手順を第6図のフローチャートに従っ
て以下に説明する。
第1図において、高速A/D変換器22によりデジタル
信号に変換されバッファメモリ24に蓄積されたエキゾ
ストパイプ98の振動データが読み出され(STPI)
、高速フーリエ変換パワースペクトラム解析部26にお
いて高速フーリエ変換パワースペクトラム解析が行われ
る(SrF2)。なお、この解析結果は、必要に応じて
キーボードデイスプレィ装置40を構成するデイスプレ
ィに表示される(SrF2)。ここで、高速A/D変換
器22としては生産ラインの使用目的に応じ出来るだけ
処理時間の短いものを選ぶことで計測時間を高速化する
ことが出来る。
次に、ピーク周波数抽出部28において高速フIJ工変
換パワースペクトラム解析部26によりパワースペクト
ラム解析された結果から最大ピーク値に対応する周波数
が抽出される(SrF4)。
次いで、ステップ5において読取装置14により読み取
られた車種情報に基づき対応する定数、エンジン回転数
許容値等のデータを選択しく5TP6)、このデータを
ホストCPU18からレジスタメモリ32および36に
格納する。ここで、前記定数は車種(エンジン種別)に
よって異なり、例えば、4気筒4サイクルエンジンにお
いては30であり、V型6気筒4サイクルエンジンにお
いては40である。そこで、エンジン回転数演算部30
において前記定数をピーク周波数抽出部28によって抽
出された周波数に乗することによりエンジン回転数を算
出する(SrF2)。
次に、比較部34において、車種に対応したエンジン回
転数許容値と前記エンジン回転数演算部30において算
出されたエンジン回転数とを比較し、許容範囲内にある
か否か、すなわち、エンジンの合否の判定を行う(Sr
F2)。この結果はインタフェース38を介してプリン
タ装置42あるいはキーボードデイスプレィ装置40に
出力される(SrF9)。
なお、上記のステップ2乃至ステップ8はマイクロプロ
セッサ等を用いてソフトウェアにより処理することも可
能であり、この場合、エンジン回転数計測装置12を構
成する要部(第2図、点線で囲んだ各部)はマイクロプ
ロセッサ中の演算処理部を共通に使用する構成とするこ
とが可能である。
また、計測されたエンジン回転数とこの回転数が許容範
囲内にあるか否かの合否判定結果とはプリンタ装置42
において完成車検査成績表にプリントアウトすることが
出来る。ここで、このプリンタ装置42は不ス)CPU
18、読取装置14、エンジン回転数計測装置12のい
ずれに接続される構成としてもよい。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、エキゾストパイプの振
動を振動センサを用いて検出し、前記振動をフーリエ変
換パワースペクトラム解析して得られた計測値から最大
ピーク周波数を得、この最大ピーク周波数と被検査車両
の仕様データとに基づいてエンジン回転数を求めるよう
に構成している。この場合、被検査車両のボンネットを
開成したり、あるいは特別仕様のセンサを車体に取着す
る必要がなく、容易且つ迅速にエンジン回転数を計測す
ることが出来る。また、振動をパワースペクトラム解析
することでエンジン回転数を極めて正確に求めることも
出来る。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明装置が適用される車両品質管理システム
の概略構成ブロック図、 第2図は本発明装置が適用される車両品質管理システム
を構成する検査装置の構成説明図、第3図は4気筒4サ
イクルエンジンにおけるエキゾストパイプの振動波形の
説明図、第4図は4気筒4サイクルエンジンにおけるエ
キゾストパイプの振動をフーリエ変換パワースペクトラ
ム解析した結果の説明図、 第5図はV型6気筒4サイクルエンジンにおけるエキゾ
ストパイプの振動をフーリエ変換パワースペクトラム解
析した結果の説明図、第6図は本発明装置が適用される
車両品質管理システムの処理手順を示すフローチャート
である。 10・・・振動センサ 12・・・エンジン回転数計測装置 14・・・読取装置    16・・・ラインサイドC
PU18・・・ホストCPU 26・・・高速フーリエ変換パワースペクトラム解析部
28・・・ピーク周波数抽出部 30・・・エンジン回転数演算部 32・・・レジスタメモリ :)4・・・比較部36・・・レジスタメモリ40・・
・キーボードデイスプレィ装置42・・・プリンタ装置
  44・・・検査装置4fi・・・自動車     
92・・・測定用プローブ特許出願人    本田技研
工業株式会社味蓼毛 騰す毛

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被検査車両のエキゾストパイプの振動を検出する
    振動センサと、前記振動センサにより検出された振動情
    報をフーリエ変換しパワースペクトラム解析する解析手
    段と、前記解析手段による解析結果から最大ピーク周波
    数を抽出する抽出手段と、被検査車両の仕様データと前
    記最大ピーク周波数とに基づきエンジン回転数を算出す
    る演算手段とを備えることを特徴とするエンジン回転数
    計測装置。
  2. (2)請求項1記載の装置において、演算手段は最大ピ
    ーク周波数に被検査車両の仕様データに基づく定数デー
    タを乗じることでエンジン回転数を算出するよう構成す
    ることを特徴とするエンジン回転数計測装置。
JP63094910A 1988-04-18 1988-04-18 エンジン回転数計測装置 Expired - Lifetime JPH0726971B2 (ja)

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