JPH02151732A - エンジンの異音検出方法 - Google Patents

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】 光団辺貝旬 ［産業上の利用分野コ 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間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間き取り難いこと、さらに
異常部位の特定が難しいこと等の同朋があった。

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し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密音とを、
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。

光匪辺購滅 ［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。叩ち、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
、それに同門したタイミングパルスと、その振動波形の
ＲＭＳ　（Ｒｏｏｔ　Ｍｅａｎ　５ｑｕａｒｅ　）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門したタイミング
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ＰＩ）、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条領域毎に
記憶しく工程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
平均値を算出しく工程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
算しく工程Ｐ４）、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、発生タイミングが當に一
定であって、クランク２回転を一周朋として発生するこ
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門
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門し、その行程と同
門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虎動検出用ピックアップ１
６−１゜１６−２．・・・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１Ｂ−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に人力される
。アンプ１Ｂ−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−ｉ、　　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に人力される。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、人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１Ｂ−
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に人力さ
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に人力される。

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、ＣＲ
Ｔデイスプレィ３４およびデータストアＨａ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、ＲＯＭ
３０ｂ、ＲＡＭ３０ｃ、人力ボート３０ｄおよび人出カ
ポ−）３０ｅ等から構成され、人カポ−）３０ｄには、
前記バンドパスフィルタ２０からの振動波形信号、ＲＭ
Ｓ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人力される。また、
人出力ボート３０ｅには、キーボード３２、ＣＲＴデイ
スプレィ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デイスプレィ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、初回設定として、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を介して人力された振動波形信号と、振動検出用
ピックア・ンブ１６から出力されＲＭＳ検出器２４を介
して人力されたその振動波形信号のＲＭＳ（直（ＲＭＳ
信号）と、ディストリビュータ１２から人力された点火
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間開における
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？！数のゲートで区分けする。即ち、第４図に示すよ
うに、ある−気筒の点火パルスの一周間間の振動波形信
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　ｖａｌｕｅ）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ＲＡ
Ｍ３０ｃ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ＴｒｉからトリガＴｒ２までの周
期では、ゲート１のピーク・ピーク１直としてｈｔｔ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、ケート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、−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て、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Ｔｒ
２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、ざらζこ、Ｍ周其月まで
、各ゲート毎のピーク・ピーク値ｈｉｍ　、　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ビーク◆ビーク値を各ゲ
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、 （ｈＧ　１　＋　ｈＧ２＋　・・・　＋ｈＧＭ）　／Ｍ
（但し、ＧはゲートＮ０１） 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、ｒＮＧＪ、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デイスプレィ３４に表示する。続くステップ２
１０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ｒＥＮＤ」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１直の平均値を、エンジン
１０の暗騒音を衷すＲＭ　Ｓ　ｆａ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、データが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′Ｆ３
振動の早急な原因追求が可能となる。

ざらに、これらの異常データをチエツクすることで、前
工程での組付は違いや絹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、例えはマイクロフォンを
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。

え匪少力深 以上詳述したように、本発明のエンジンの異音検出方法
によれは、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。 ０・・・エンジン ２・・・ディストリビュータ ロ・・・振動検出用ピックアップ ２・・・マイクロコンピュータ ４−１．２４−２・・・ＲＭＳ検出器 ０・・・電子制御＃装置 代理人　　　弁理士　　定立　勉（ほか２名）第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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ＲＭ
   Ｓ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。