JPS6057233A - エンジンの出力状況診断装置 - Google Patents
エンジンの出力状況診断装置Info
- Publication number
- JPS6057233A JPS6057233A JP16507383A JP16507383A JPS6057233A JP S6057233 A JPS6057233 A JP S6057233A JP 16507383 A JP16507383 A JP 16507383A JP 16507383 A JP16507383 A JP 16507383A JP S6057233 A JPS6057233 A JP S6057233A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- signal
- output
- cylinder
- filter
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/12—Testing internal-combustion engines by monitoring vibrations
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、主として建設機械におけるエンジンの出力状
況診断装置に関する。
況診断装置に関する。
建設機械において、エンジンの出力状況を診断する場合
は、従来より検査員がエンジン作動時に音、振動、排気
色、オイル消費量、カスの吹き抜゛け等を調べて感覚的
に判断している。しかしこの従来方法によれば、検査員
の主観によって゛ｔ’ｌ断結果が異なってくるという不
具合が生じる。このような不具合を無くしうる方法とし
て、機械に搭載されているエンジンを取外して試験装置
（ベンチスタンド）によりエンジンの出力状況を定量的
に評価する方法があるが、しかしこの方法はエンノンの
取（＝ｊけ、取外し作業に多大な時間を要する。
は、従来より検査員がエンジン作動時に音、振動、排気
色、オイル消費量、カスの吹き抜゛け等を調べて感覚的
に判断している。しかしこの従来方法によれば、検査員
の主観によって゛ｔ’ｌ断結果が異なってくるという不
具合が生じる。このような不具合を無くしうる方法とし
て、機械に搭載されているエンジンを取外して試験装置
（ベンチスタンド）によりエンジンの出力状況を定量的
に評価する方法があるが、しかしこの方法はエンノンの
取（＝ｊけ、取外し作業に多大な時間を要する。
本発明はｈ述した従来技術の欠点を無イし、エンジンの
出力状況を定量的にかつ簡便に把握して診断しうる手段
を提供することを「Ｊ的とする。
出力状況を定量的にかつ簡便に把握して診断しうる手段
を提供することを「Ｊ的とする。
このに１的を達成するため、本発明においては、エンシ
゛ンのシリンダブロックに数句けられ、エンジンの振動
を電気信号として検出する振動検出器と、該電気信号か
らエンジン作動状況に対応した信号を抽出するる波器と
、該ろ波器の出力波のピーク電圧をサンプリングして代
表値またはその関連値をめ、予めめられているエンジン
出力と代表値またはその関連値との関係との対比からエ
ンジンの出力状況を診断する演算装置と、その診断デー
タ等を表示する表示器とを備えたことを特徴とする。
゛ンのシリンダブロックに数句けられ、エンジンの振動
を電気信号として検出する振動検出器と、該電気信号か
らエンジン作動状況に対応した信号を抽出するる波器と
、該ろ波器の出力波のピーク電圧をサンプリングして代
表値またはその関連値をめ、予めめられているエンジン
出力と代表値またはその関連値との関係との対比からエ
ンジンの出力状況を診断する演算装置と、その診断デー
タ等を表示する表示器とを備えたことを特徴とする。
即ち、本発明の原理は以下の通りである。エンジンとし
て一般的なトランクピストン型エンジンにおける燃料燃
焼時のシリンダ内圧力は、正常燃焼であれば、火花点火
式で約５０ｋｇｆ／Ｃｍ’ （＝４．ｌ１ＭＮ／ｍ’）
、Ａｍａ付ティーセ）Ｉｙ テ約１４０ｋｇｆ／Ｃｍ
２（’１３．８ＭＮ／ ｍ’）と高圧になる。そして、
燃焼は数ミリ秒の短時間で行われる。（例えば、４サイ
クル、１気筒のエンジンで、８００ｒ、ｐ、ｍの回転時
では、爆発行程時間が約５０ｍ５ｅｃで、燃焼時間は爆
発行程時間の約１／ｌＯ程度となり、約５ｍ５ｅｃとな
る）即ち、燃料燃焼時には、シリンダ内で短時間に高圧
力が発生する。これにより、強制振動が発生し、該強制
振動は、燃料が正常に燃焼すれば規則的な定常振動とな
るが、異常燃焼（ノック、着火遅れ、不完全燃焼等）時
には、ＪＩＥ常燃焼時に比べて発生する振動も不規則と
なる。また、当然のことながら、異常燃焼時には、エン
ジンの出方が低下する。
て一般的なトランクピストン型エンジンにおける燃料燃
焼時のシリンダ内圧力は、正常燃焼であれば、火花点火
式で約５０ｋｇｆ／Ｃｍ’ （＝４．ｌ１ＭＮ／ｍ’）
、Ａｍａ付ティーセ）Ｉｙ テ約１４０ｋｇｆ／Ｃｍ
２（’１３．８ＭＮ／ ｍ’）と高圧になる。そして、
燃焼は数ミリ秒の短時間で行われる。（例えば、４サイ
クル、１気筒のエンジンで、８００ｒ、ｐ、ｍの回転時
では、爆発行程時間が約５０ｍ５ｅｃで、燃焼時間は爆
発行程時間の約１／ｌＯ程度となり、約５ｍ５ｅｃとな
る）即ち、燃料燃焼時には、シリンダ内で短時間に高圧
力が発生する。これにより、強制振動が発生し、該強制
振動は、燃料が正常に燃焼すれば規則的な定常振動とな
るが、異常燃焼（ノック、着火遅れ、不完全燃焼等）時
には、ＪＩＥ常燃焼時に比べて発生する振動も不規則と
なる。また、当然のことながら、異常燃焼時には、エン
ジンの出方が低下する。
そこで、本発明は、燃焼時に発生する振動を解析処理し
、エンジンの出力状態を簡便に定量評価しうるようにし
たものである。
、エンジンの出力状態を簡便に定量評価しうるようにし
たものである。
以下本発明の一実施例を図面により説明する。
第１図は本発明を実施する装置の−・例を示し、図中、
１〜４はエンジンＥの各部で、ｌは燃焼部分、２はピス
トン、３は噴射ノズル、４はシリンダブロックである。
１〜４はエンジンＥの各部で、ｌは燃焼部分、２はピス
トン、３は噴射ノズル、４はシリンダブロックである。
７はエンジンの出力状況診断装置の本体、５は前記エン
ジンＥのシリンダブロック４に接着やボルト付けにより
固着した振動検出器としての加速度計、６は該加速度計
５と前記本体７とを接続するコードであり、前記加速度
計５は、ディーゼルエンジンでは噴射ノズル３の最短距
離部分に取付け、ガンリンエンジンでは点火栓の最短距
離部分に取付ける。また、水冷エンジンではウォータジ
ャケットの無い部分に、空冷エンジンでは放熱フィンを
避けた燃焼部分に増イζ１ける。また、多気筒の場合に
は中央に位置する気筒（例えば６気筒であれば３または
４気筒目のもの）に取付ける。該加速度計５としては、
検出可能周波数か２５ｋＨｚ以上であるものを使用した
。
ジンＥのシリンダブロック４に接着やボルト付けにより
固着した振動検出器としての加速度計、６は該加速度計
５と前記本体７とを接続するコードであり、前記加速度
計５は、ディーゼルエンジンでは噴射ノズル３の最短距
離部分に取付け、ガンリンエンジンでは点火栓の最短距
離部分に取付ける。また、水冷エンジンではウォータジ
ャケットの無い部分に、空冷エンジンでは放熱フィンを
避けた燃焼部分に増イζ１ける。また、多気筒の場合に
は中央に位置する気筒（例えば６気筒であれば３または
４気筒目のもの）に取付ける。該加速度計５としては、
検出可能周波数か２５ｋＨｚ以上であるものを使用した
。
８は前記コード６を介する電気信号を増幅する増幅器、
８ａは前記電気信号のうち、エンジンに関する信号を抽
出するろ波器、１０は該ろ波器の出力を整流、平滑化す
る信号変換器、９ｂはエンジンの稼動生変化を生じない
エンジンの固有振動成分を抽出するろ波器、１１は後述
の処理を行う演算器、１２ａは表示器、＋２ｂは再生可
能な記録装置、１３はこれらの電源装置である。
８ａは前記電気信号のうち、エンジンに関する信号を抽
出するろ波器、１０は該ろ波器の出力を整流、平滑化す
る信号変換器、９ｂはエンジンの稼動生変化を生じない
エンジンの固有振動成分を抽出するろ波器、１１は後述
の処理を行う演算器、１２ａは表示器、＋２ｂは再生可
能な記録装置、１３はこれらの電源装置である。
次にこの装置において、ろ波器８ｂを使用しないで信号
処理を行う場合の動作について説明する。
処理を行う場合の動作について説明する。
第２図は前記加速度計５により得られる信号を、前記増
幅器８、ろ波器９ａに通して得た波形の一例であり、該
波形は６気筒エンジンにおいて、第３番目の気筒に加速
度計５を取付けた場合であり、各数字は何番目の気筒で
あるかを示す。第２図から分かるように、加速度計５が
取付けられる３番目の気筒の波高が一番高く、以下波高
は、その両側の２，４番目の気筒、次にこれらの隣の１
．５番目の気筒、最低の６番目の気筒の順となっている
。 次に４８号変換器１０は第２図の信号を平滑化し整
流することにより、第３図のような信号を得る。このよ
うな処理を行うのは、ピーク電圧を正確に得ることと、
第３図のような波形とすれば、これを表示することによ
って、異常燃焼の形態が分かる場合もあるからである。
幅器８、ろ波器９ａに通して得た波形の一例であり、該
波形は６気筒エンジンにおいて、第３番目の気筒に加速
度計５を取付けた場合であり、各数字は何番目の気筒で
あるかを示す。第２図から分かるように、加速度計５が
取付けられる３番目の気筒の波高が一番高く、以下波高
は、その両側の２，４番目の気筒、次にこれらの隣の１
．５番目の気筒、最低の６番目の気筒の順となっている
。 次に４８号変換器１０は第２図の信号を平滑化し整
流することにより、第３図のような信号を得る。このよ
うな処理を行うのは、ピーク電圧を正確に得ることと、
第３図のような波形とすれば、これを表示することによ
って、異常燃焼の形態が分かる場合もあるからである。
また、平滑化し整流する処理を行わなければ、後位のピ
ーク電圧を得る回路を著るしく高精度化しなければなら
ないからである。
ーク電圧を得る回路を著るしく高精度化しなければなら
ないからである。
第２図および第３図はエンジンの正常燃焼時における振
動波形であり、異常燃焼時にはそれぞれこれらの図に対
応して第４図および第５図の波形が得られる。第４図お
よび第５図の波形は第２図および第３図の波形に比べて
波高が低下しているのが分かる。
動波形であり、異常燃焼時にはそれぞれこれらの図に対
応して第４図および第５図の波形が得られる。第４図お
よび第５図の波形は第２図および第３図の波形に比べて
波高が低下しているのが分かる。
次に第３図または第５５！Ｊの信号を処１ヂする演算器
１１の動作について説明する。まず、第３図または第５
図の信号波形から、各気筒毎のピーク電圧をあるサンプ
ル数だけ読みとる。本実施例のように加速度計５として
各気筒に共通のものを備える場合には、次のようにして
各気筒毎のピーク電圧をサンプリングすることができる
。即ち、ピーク電圧間の時間（ΔＴ／６）をタロツクパ
ルスを用いて計測し、その時間を６倍することによって
各気筒４ｄのピーク電圧間の時間ΔＴをめ、そしてこの
時間ΔＴ毎のピーク電圧をある気筒のピーク電圧とする
。ΔＴをめる他の方法としては、例えば最大のピーク電
圧かえられる３番目の気筒のピーク゛電圧の間隔を計測
する方法や、エンジンの回転速度をある一定速度に設定
してその速度と気ｔ）数を外部から入力し、読み取った
ピーク電圧を各気筒に振分けるようにしてもよい。どの
ピーク電圧がとの気筒に対応するかは、最大のピーク電
圧Ｅ３．Ｅ３’を３番目の気筒とし、その後は燃焼の順
序で各ピーク電圧Ｅ５．Ｅｌ、Ｅ４．Ｅ２．Ｅ８ （Ｅ
５’〜ＥＥＩ′）を各気筒（１に振分ければよい。
１１の動作について説明する。まず、第３図または第５
図の信号波形から、各気筒毎のピーク電圧をあるサンプ
ル数だけ読みとる。本実施例のように加速度計５として
各気筒に共通のものを備える場合には、次のようにして
各気筒毎のピーク電圧をサンプリングすることができる
。即ち、ピーク電圧間の時間（ΔＴ／６）をタロツクパ
ルスを用いて計測し、その時間を６倍することによって
各気筒４ｄのピーク電圧間の時間ΔＴをめ、そしてこの
時間ΔＴ毎のピーク電圧をある気筒のピーク電圧とする
。ΔＴをめる他の方法としては、例えば最大のピーク電
圧かえられる３番目の気筒のピーク゛電圧の間隔を計測
する方法や、エンジンの回転速度をある一定速度に設定
してその速度と気ｔ）数を外部から入力し、読み取った
ピーク電圧を各気筒に振分けるようにしてもよい。どの
ピーク電圧がとの気筒に対応するかは、最大のピーク電
圧Ｅ３．Ｅ３’を３番目の気筒とし、その後は燃焼の順
序で各ピーク電圧Ｅ５．Ｅｌ、Ｅ４．Ｅ２．Ｅ８ （Ｅ
５’〜ＥＥＩ′）を各気筒（１に振分ければよい。
このようにして各気筒毎にある数ずつサンプリングした
ピーク電圧から、代表電圧をめる。この代表電圧として
は、平均電圧または中央値に相当する電圧等を用いるこ
とができる。次に、第６図に示すようなエンジンの検査
回転数における代表電圧と出力との関係図（これは予め
記録装置１２ｂに記録されていて、第６図中の各数字は
何番［］の気筒であるかを示している）のデータを参照
し、各気筒の代表電圧が出力正常、異常のいずれに相当
する値の範囲に入っているか否かを診断する。診断結果
は表示器１２ａによって印字、ランプ点灯、警報音等に
より表示する。なお、第３図や第５図に示した波形も表
示するようにすれば、波形に表わされる異常を知ること
かできる。
ピーク電圧から、代表電圧をめる。この代表電圧として
は、平均電圧または中央値に相当する電圧等を用いるこ
とができる。次に、第６図に示すようなエンジンの検査
回転数における代表電圧と出力との関係図（これは予め
記録装置１２ｂに記録されていて、第６図中の各数字は
何番［］の気筒であるかを示している）のデータを参照
し、各気筒の代表電圧が出力正常、異常のいずれに相当
する値の範囲に入っているか否かを診断する。診断結果
は表示器１２ａによって印字、ランプ点灯、警報音等に
より表示する。なお、第３図や第５図に示した波形も表
示するようにすれば、波形に表わされる異常を知ること
かできる。
なお 本実施例では６気筒エンジンにおいて、第３気筒
目に加速度計を取付けた例を示したか、多気筒の場合、
各気筒の前記指定位層に加速度計を数句けて診断するよ
うにしてもよい。この場合は、各加速度計の出力信号の
それぞれ最大のピーク電圧を各気筒の信号とする。各気
筒毎に加速度計を数句ければ、各気筒毎に大きな信号が
得られるため１診断精度が高くなる。なお、ある気筒か
全く燃焼（爆発）しない状態の場合、隣接する気筒のピ
ーク電圧が高くなる場合があるが、これは前記のある中
央の気筒に加速度計を取付け、全気筒を診断する方法で
判断できる。
目に加速度計を取付けた例を示したか、多気筒の場合、
各気筒の前記指定位層に加速度計を数句けて診断するよ
うにしてもよい。この場合は、各加速度計の出力信号の
それぞれ最大のピーク電圧を各気筒の信号とする。各気
筒毎に加速度計を数句ければ、各気筒毎に大きな信号が
得られるため１診断精度が高くなる。なお、ある気筒か
全く燃焼（爆発）しない状態の場合、隣接する気筒のピ
ーク電圧が高くなる場合があるが、これは前記のある中
央の気筒に加速度計を取付け、全気筒を診断する方法で
判断できる。
次に、ろ波器９ｂを用いる処理について説明する。該ろ
波器８ｂは、増幅器８から出力される信号のうち、エン
ジンの稼動中変化を生じないエンジンの固有振動成分を
抽出する。第７図にその信号の一例を示す。演算器１１
は第７図の信号から、その半波電圧の実効値Ｘ ｅ 、
平均値Ｘ ａ 、ピーク値Ｘｐのいずれかをあるサンプ
ル数読み取る。ただし、これらの３つの電圧値は、１つ
を読み取れば他の２つは（１）式によってめられる。
波器８ｂは、増幅器８から出力される信号のうち、エン
ジンの稼動中変化を生じないエンジンの固有振動成分を
抽出する。第７図にその信号の一例を示す。演算器１１
は第７図の信号から、その半波電圧の実効値Ｘ ｅ 、
平均値Ｘ ａ 、ピーク値Ｘｐのいずれかをあるサンプ
ル数読み取る。ただし、これらの３つの電圧値は、１つ
を読み取れば他の２つは（１）式によってめられる。
Ｘｅ −（ｘ／２．、／”ｒ ） Ｘａ ＝（ｉ７Ｖ７
） Ｘｐ −（１）そして、あるサンプル数の平均電圧
または中央値に相当する電圧等、代表電圧をめる。そし
て該代表電圧と１ｆｊ記信号変換器１１の出力の代表電
圧とから、（２）式により燃料比率をめる。
） Ｘｐ −（１）そして、あるサンプル数の平均電圧
または中央値に相当する電圧等、代表電圧をめる。そし
て該代表電圧と１ｆｊ記信号変換器１１の出力の代表電
圧とから、（２）式により燃料比率をめる。
（２）式で示した燃焼比率の値は、Ｓ６図の代表電圧と
同様にエンジンの出力に比例する値であり、前記実施例
と同様に該燃焼比率を出力との関係で記憶しておいて、
実測された燃焼比率と対比することにより、エンジンの
出力状況を診断することができる。
同様にエンジンの出力に比例する値であり、前記実施例
と同様に該燃焼比率を出力との関係で記憶しておいて、
実測された燃焼比率と対比することにより、エンジンの
出力状況を診断することができる。
このような燃焼比率を用いた処理を行えは、エンジンの
形式、エンジンに取付けられた付加装置等により、振動
の系が異なっても、同一形式のエンジンであれば、振動
の系による影響を最小限に抑えて診断することができる
。
形式、エンジンに取付けられた付加装置等により、振動
の系が異なっても、同一形式のエンジンであれば、振動
の系による影響を最小限に抑えて診断することができる
。
以北述べたように、本発明においては、エンジン出力が
エンジンの振動に関連していることを利用し、エンジン
に振動検出器を取付け、その検出信号を処理することに
よってエンジンの出力状況を診断するようにしたので、
エンジンの出力状況が簡便かつ定量的に把握できる。
エンジンの振動に関連していることを利用し、エンジン
に振動検出器を取付け、その検出信号を処理することに
よってエンジンの出力状況を診断するようにしたので、
エンジンの出力状況が簡便かつ定量的に把握できる。
第１図は、本発明の一実施例を示す構成図、第２図は６
気筒エンジンの正常燃焼時の強制振動波形を示す波形図
、第３図は第２図の信号の信号変換器通過後の波形を示
す波形図、第４図および第５図はそれぞれ６気筒エンジ
ンの異常燃焼時の第２図および第３図相当図、第６図は
該実施例における診断動作に供するエンジンの代表電圧
の曲線図、第７図はエンジンの固有振動波形を示す波形
図、第８図は該実施例における前記と異なる診断動作に
供する燃焼比率の曲線図である。 Ｅ・・・エンジン、４・・・シリンタフロック、５・・
・加速度計、７・・・診断装置本体、８・・・増幅器、
８ａ、８ｂ・・・ろ波器、１０・・・信号変換器、１１
・・・演算器、 １２ａ・・・表示器、１２ｂ・・・記
録装置 特許出願人 日立建機株式会社 代理人 弁理士 秋木正実 代理人 弁理士 若田勝− １−−−一−”””’−”−−−”−−−１１ １ 第４図 第５図 第７図
気筒エンジンの正常燃焼時の強制振動波形を示す波形図
、第３図は第２図の信号の信号変換器通過後の波形を示
す波形図、第４図および第５図はそれぞれ６気筒エンジ
ンの異常燃焼時の第２図および第３図相当図、第６図は
該実施例における診断動作に供するエンジンの代表電圧
の曲線図、第７図はエンジンの固有振動波形を示す波形
図、第８図は該実施例における前記と異なる診断動作に
供する燃焼比率の曲線図である。 Ｅ・・・エンジン、４・・・シリンタフロック、５・・
・加速度計、７・・・診断装置本体、８・・・増幅器、
８ａ、８ｂ・・・ろ波器、１０・・・信号変換器、１１
・・・演算器、 １２ａ・・・表示器、１２ｂ・・・記
録装置 特許出願人 日立建機株式会社 代理人 弁理士 秋木正実 代理人 弁理士 若田勝− １−−−一−”””’−”−−−”−−−１１ １ 第４図 第５図 第７図
Claims (1)
- エンジンのシリンダブロックに取付けられ、エンジンの
ｔＡｔ動を電気信号として検出する振動検出器と、該゛
電気信号からエンジン作動状況に対応した信号を抽出す
るろ波器と、該ろ波器の出力波のピーク電圧をサンプリ
ングして代表値またはその関連値をめ、予めめられてい
るエンジン出力と代表値またはその関連値との関係との
対比からエンジンの出力状況を診断する演算装置と、そ
の診断データ等を表示する表示器とを備えたことを特徴
とするエンジンの出力状況診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16507383A JPS6057233A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | エンジンの出力状況診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16507383A JPS6057233A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | エンジンの出力状況診断装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6057233A true JPS6057233A (ja) | 1985-04-03 |
Family
ID=15805353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16507383A Pending JPS6057233A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | エンジンの出力状況診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057233A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5626236A (en) * | 1979-08-08 | 1981-03-13 | Nissan Motor Co Ltd | Knocking intensity deciding device |
| JPS5692428A (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-27 | Daimler Benz Ag | Detector for undesirable combustion process in sparkkignition internal combustion engine |
-
1983
- 1983-09-09 JP JP16507383A patent/JPS6057233A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5626236A (en) * | 1979-08-08 | 1981-03-13 | Nissan Motor Co Ltd | Knocking intensity deciding device |
| JPS5692428A (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-27 | Daimler Benz Ag | Detector for undesirable combustion process in sparkkignition internal combustion engine |
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