JPS61234332A - エンジンの異音判別装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば組立を完了した自動車用エンジンの最
終運転調整工程において、該エンジンから異音が発生す
るか否かを判別して金工の判定に供する装置、詳しくは
、エンジンの作動音を検出する検出器からの当該検出信
号を所定の周波数帯域の信号に分離し、各分離した信号
に基づいて異音の有無を判別するようにした装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、この種の装置としては例えば特開昭５７−１９６
１１８号公報に示されたものがあシ、これを第６図を用
いて説明する。

同図において、１は例えば前記組立を完了した自動車用
のエンジンで、該エンジンは組立用　　・ドリー（図示
詳略）などに取付けられたままテストペンチに固定され
、ここで運転検査に必要な回転速度検出器２、その他の
検出器や計器類が装着される。

４はエンジン１の作動音を検出するためＫ例えば該エン
ジンのクランクケースに装着したマイクロホン、振動ピ
ックアップ等の作動音検出器、５はこの作動音検出器４
からの検出信号を増幅するためのチャージアンプであシ
、エンジン１を作動させた時に、所謂エンジン回転音に
対応した種々の周波数成分を含む信号がチャージアンプ
５から出力されるようになっている。

６は周波数分析器であり、この周波数分析器６は、例え
ば２５０Ｈｚ　、　５００　Ｈｚ　、　　１ＫＨｚ　、
　２　ＫＨｚ。

４ＫＨｚ　、　８ＫＨｚを夫々中心周波数とするエオク
ターブ構成となつ九バンドパスフィルタ５ａ。

６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆから構成されており、上
記チャージアンプ５を介した検出器４からの検出信号が
各バンドパスフィルタ６ａ乃至６ｆに入力するようにな
っている。７ａ乃至７ｆは周波数分析器６の各バンドパ
スフィルタ６ａ乃至６ｆから出力される夫々の周波数帯
域の信号波形を平均化して直流の電圧レベルに変換する
平均化回路、８ａ乃至８ｆはメータリレーであシ、この
各メータリレー８ａ乃至８ｆＫは各周波数帯域の異常信
号レベルに対応した直流閾値電圧が設定しである。そし
て、各平均化回路７ａ乃至７ｆから出力される各電圧レ
ベルが各メータリレー８ａ乃至８ｆに設定した閾値電圧
以下である場合に各表示器９ａ乃至９ｆの正常ランプが
点灯する一万、上記各平均化回路１ａ乃至”Ｉｆからの
各電圧レベルが上記各閾値電圧を超える場合に各表示器
９ａ乃至９ｆの異常ランプが点灯するようになっている
。

上記のような機械作動音の判別装置では、エンジン１が
異音を発生している場合、その異音を構成する各周波数
成分を含んだ帯域の信号波形を平均化して得られる電圧
レベルが高くなることから、当該周波数帯域のバンドパ
スフィルタを通過した信号に対する表示器の異常２ンプ
が点灯する。従って、この表示器の点灯ランプを確認す
ることでエンジン１の異音発生有・無の判別をして当該
エンジンの合不判定が行なえる。

（問題点） ところで、前記のような判別装置は、異音発生の有無を
判別して当該エンジンの合不判定に供するための検査装
置にすぎないため、続いておこなわれる不具合の調査、
手直し工程に対しては何等の判断資料を提供するもので
はなかった。

すなわち、上記調査、手直し工程は、先づ異音の発生源
を絞り込むために、当該異音が連続的なものか断続的な
ものか、更に断続異音ならばその発生周期はどうか等、
これら異音の種別調査から始めるのであるが、前述のよ
うに作動音を周波数分析器６によって所定の周波数帯域
の信号に分離した後、各分離した信号について単に平均
化してその平均化レベルに基づいて異、音発生の判別を
行なうようにすると、断続的に発生する異音の判別が行
なえない場合がある。

これは、断続的な異音の場合にはその異音を構成する周
波数成分を含んだ周波数帯域の信号レベルが断続的に突
出するようになるが、このような信号波形を平均化した
場合に必ずしもその平均化レベルが高くなる（閾値レベ
ルよシ）とは限らないことに起因している。

そこで本発明の課題は、異音有無の判別とともに、上記
異音種別の判別をもおこないうるようにする点にある。

（本発明の手段） 前記課題を解決した本発明の装置は、前記所定の周波数
帯域に各分離した信号の平均的な信号レベルを検出する
平均レベル検出手段と、当該各分離した信号の特に突出
した波形に基づくピーク信号レベルを検出するピークレ
ベル検出手段と、上記平均レベル検出手段及びピークレ
ベル検出手段からの各信号レベルに基づいて作動音の異
常の有無を判別する判別手段とを有し、更にエンジンの
回転速度を検出する回転速度検出手段と、上記特に突出
した波形に基づくピーク信号を検出するピーク度数検出
手段と、上記回転速度検出手段及びピーク度数検出手段
からの各信号に基づいてピーク発生頻度を演算する演算
手段とをそなえるものである。

（作用） 前記手段によれば、所定の周波数帯域毎に平均的な信号
波形のレベルとともに突出した信号波形のレベルを検出
することができるので、これらのレベルが通常値を超え
たとき、前者により連続異音の発生あり、後者によシ断
続異音の発生あシとの判別をおこなうことができる。そ
して更に、断続異音の発生があったときはそのピーク発
生度数とエンジン回転速度との関係においてピーク発生
頻度、すなわち、該エンジンの１作動サイクル中におけ
るピーク発生度数が求められるので、当該異音がどこの
作動系から発せられているかについての判断をおこなう
ことができる。

（実施例） 第１図において、１，２および４はそれぞれ前述したエ
ンジン、回転速度検出器および作動音検出器で、回転速
度検出器２はエンジン１のスタータリングギヤ３に対向
配置されて該エンジンが１回転する毎にリングギヤ３の
歯数に相応するパルス信号を出力する。作動音検出器４
からの検出信号を増幅するチャージアンプ５は第６図に
示す従来の装置のものと同様であシ、更に、ｌオクター
ブ構成となるバンドパスフィルタ６ａ乃至６ｆを有する
周波数分析器６もまた従来の装置と同様で、チャージア
ンプ５を介した検出器４からの検出信号が各バンドパス
フィルタ６ａ乃至６ｆに入力するようになっている。

１１ｅはバンドパスフィルタ６Ｃを通過した周波数信号
を両波整流する両波整流器、１２Ｃは両波整流器１１ｃ
からの整流信号を瞬時レベルとして所定時間毎に平均化
する平均値検出器、１３Ｃは平均値検出器１２ｃからの
出力信号を聴感補正する聴感補正器、１４Ｃは聴感補正
器１３ｃからの出力信号波形の特に突出した信号電圧値
を検出するピーク値検出器、１５Ｃはピーク値検出器１
４ｃによって検出した各信号電圧値の平均電圧値を定め
る平均化回路である。また、１６Ｃは聴感補正器１３ｃ
からの出力信号波形を平均化（直流電圧値に変換）する
平均化回路であり、この平均化回路１６ｃは、バンドパ
スフィルタ６ｃを介した当該周波数帯域の信号のレベル
を平均化するものである。

尚、バンドパスフィルタ６ｃに続く両波整流器１１ｃ１
平均値検出器１２ｃ１聴感補正器１３ｃ１ピーク値検出
器１４ｃ１及び平均化回路１５ｃ　、１６ｃで構成され
た信号処理系は他の各バンドパスフィルタに対しても夫
々設けられている。

２０は各バンドパスフィルタ６ａ乃至６ｆに続く各信号
処理系（チャンネルという）からの出力電圧レベル、具
体的には各チャンネルにおける平均化回路（１５ｃ、１
６ｃ　）からの出力電圧レベルをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換器であシ、３０はＡ／Ｄ変換器２０を介した各チャ
ンネルからの出力データに基づいて異音発生の判別を行
なうマイクロコンピュータ等で構成された演算・判別部
である。そして、この演算・判別部３０での判別結果が
プリンタ３１に出力されると共にＣＲＴディスプレイ装
置３２に表示されるよう罠なっている。

ここで、演算・判別部３０は、各チャンネルにおける平
均化回路（１５ｃ）からのピーク値データと平均化回路
（１６ｃ）からの平均値データとを所定周期で予め設定
した回数だけサンプリングしてそれらを夫々平均して平
均ピーク値データＰと平均平均値データＡとを演算する
ようになっている。そして、上記平均ピーク値データＰ
と平均平均値データＡとに基づいて、断続異音ファクタ
ＮＦｄを ＮＦｄ＝（Ｐ−Ａ）／Ａ　　・・・・・・（１）に従っ
て演算する一方、連続異音ファクタＮＦｒを ＮＦｒ　＝　（、ＡｘｌＯ）／　（Ｐ−Ａ　）　−（２
１に従って演算し、この各異音ファクタＮＦｄ。

ＮＦｒが夫々予め定めた閾値（実験的に定める）を超え
る場合に各種の（断続、連続）異音発生の判別を行なう
ようにしている。

次に、具体的な作動について説明する。

エンジン１をアイドリング状態にしている際に、当該エ
ンジン作動に断続的な異音が伴う場合を想定する。

上記エンジン作動音に対応した周波数成分が周波数分析
器６によって各周波数帯域の信号として分離され、夫々
分離された信号が各チャンネルによって信号処理され、
各平均化回路（１５ｃ）。

（１６ｅ）から当該分離された信号のピーク値及び平均
値が出力される。この時、各平均値検出回路（１２ｃ）
からの出力信号は、例えばバンドパスフィルタ６ｄ乃至
６　ｆ　（２ＫＨｚ　、　４ＫＨｚ　、　８ＫＨｚ）を
介した信号についてみると、例えば第２図に示すように
断続異音の当該断続性に対応して特に突出した波形とな
る。そして、ピーク値検出器（１４ｃ）では、上記のよ
うに特に突出した信号レベルＶｐ　ｉｌｉ　、　Ｖｐ　
（２１、・・・・・・を検出し、平均化回路（１５ｃ）
がピーク値検出器（１４ｅ）からの検出値Ｖｐ　ｔｌｌ
　、Ｖｐ　（２１、・・・・・・を平均してその平均値
を出力する。一方、各平均化回路（１６ｃ）は、第２図
に示すような信号波形を従来と同様に平均化して一定の
電圧値（平均値）を出力する。

上記のように周波数分析器６によって分離された各周波
数帯域の信号が各チャンネルによって信号処理される過
程において、演算・判別部３０は第３図及び第４図に示
すフローチャートに従って作動を行なう。尚、第３図に
示すフローがメイン７０−であシ、第４図に示すフロー
は第３図に示すデータサンプルに対応したサブルーチン
である。

各チャンネルの平均化回路（１５ｃ）、（１６ｃ）から
の出力値、即ち、ピーク値と平均値と金Ａ／Ｄ変換器２
０を介してサンプリングする。具体的には、第４図に示
すように、各チャンネルからのデータを格納するレジス
タをリセットし、各チャンネル毎にピーク値と平均値と
の入力指定を行ないつつ当該ピーク値と平均値とをデー
タとして取込む。そして、このようにデータの取込みが
全チャンネルについて予め設定した回数だけ終了すると
（サブルーチンからメインスローに戻る）、当該サンプ
リングしたピーク値から平均ピーク値データＰを演算す
ると共に、サンプリングした上記平均値から平均平均値
データＡを演算する。その後１．これら平均ピーク値デ
ータＰと平均平均値データＡとに基づき前記第ｆｉｌ　
、　［２１式に従って断続異音ファクタＮＦｄ及び連続
異音ファクタＮＦｒとを演算する。

上記のように各チャンネル毎に断続異音ファクタＮＦｄ
及び連続異音７アクタＮＦｒが演算されると、各チャン
ネル毎に断続異音ファクタＮＦｄと予め定めた閾値とを
比較し、当該ファクタ値が閾値を超える場合に断続音有
りと判別して不合格判定を行なう一方、当該ファクタ値
が閾値以下となる場合に断続音無しとの判別を行なう。

そして、上記の判別の後に、連続異音７アクタＮＦｒと
予め定めた他の閾値とを比較し、当該ファクタ値が閾値
を超える場合に連続音有りと判別して不合格の判定を行
なう一方、当該ファクタ値が閾値以下となる場合に連続
音も無しとして当該エンジンにつき合格の判定を行なう
。

このように断続異音及び連続異音についての総合判定が
終了すると、その判定結果をプリンタ装置３１にプリン
トアウトさせると共に、ＣＲＴディスプレイ装置３２に
表示する。

更に第１図において、４１ｃは前記平均値検出器１２ｃ
からの出力信号の瞬時レベルが前記平均化回路１６ｃか
らの出力信号レベルを超えた都度パルス信号を出力する
ピーク度数検出器、４２ｃはこの検出器４１ｃからのピ
ーク度数信号をアナログ電圧値に変換するＦ−Ｖ変換器
、４３ｃはこのＦ−Ｖ変換器４２ｃからの出力信号波形
を平均化して上記ピーク度数信号出力に応じた平均電圧
値を定める平均化回路である。これらピーク度数検出器
４１ｃ、Ｆ−Ｖ変換器４２ｃ１および平均化回路４３ｃ
で構成された信号処理系（チャンネル）は他のバンドパ
スフィルタに対しても夫々設けられる。

また４４ｃは回転速度検出器２からの前記パルス信号を
アナログ変換するＦ−Ｖ変換器、４５ｃはこのＦ−Ｖ変
換器４４ｃの出力信号波形を平均化してエンジ／１の回
転速度に応じた平均電圧値を定める平均化回路である。

この平均化回路４５ｅおよび上記各チャンネルの平均化
回路（４３ｅ）からの各平均電圧出力は前記Ａ／Ｄ変換
器によってディジタル変換される。

演算・判別部３０は前記第３図に示すメイン７０−、お
よび第５図に示す丈ブルーチンに従い、断続音判定不合
格のものについてピーク発生頻度の演算をおこなう。す
なわち、各チャンネルからのデータを格納するレジスタ
をリセットし、前記断続異音ファクタＮＦｄ値が閾値を
超えたチャンネルを指定しつつ、当該チャンネル毎に該
チャンネルの平均化回路（４３ｃ　）及び回転速度検出
器２に続く信号処理系の平均化回路４５ｃからの出力値
をＡ／Ｄ変換器２０を介しそれぞれピーク度数データＲ
ｎ及び回転速度データＥとして取込み、この取込みが指
定する全チャンネルについて予め設定した回数だけ終了
すると、これらサンプリングしたデータＲｎ及びＥから
ピーク発生頻度Ｒｎ　／　Ｅを演算する（第３図）。こ
の演算が終了したのち当該エンジンを前記連続音の判定
に附し、この判定結果と共に上記の演算結果を出力して
ＣＲＴディスプレイ装置３２、プリンタ３１等に表示、
記録させる。

実施例は以上のごとくである。

この実施例は異音の有無を異音ファクタＮＦｒ及びＮＦ
ｄ、すなわち前記（１１、（２１式から明らかなように
波形レベルの変動率によって判別するようにしたので、
例えば作動音検出器４の取付けが不正であったシ、ある
いはその検−系に経時変化があったシして検出信号出力
が変動しても異音ファクタはその影響を受けることが少
い。

そのため判別精度の向上をはかりうるほか、低速、高速
、加速、減速等の検査項目を追加できることで、当該エ
ンジンの保証確度を高め、また異音発生源の解析を更に
容易ならしめる。

尚、本実施例では、連続異音についても、ピーク値と平
均値の差と当該平均値との比に基づいて異常判定を行な
うようにしたが、実際の装置を実現するにあたっては、
連続異音に関しては従来と同様に平均値のみに基づいて
異常判定を行なうようにしても良い。

また、第１図に示す平均化回路（１５ｅ、１６ｃ）に訃
ける平均値出力は単なる平均のみならず、種々周知の平
均的な出力値を得るようにしても良い。また、異音判別
部３０における入力データ（ピーク値、平均値）の平均
値も同様である。

（効果） 以上説明したように、本発明によればエンジン異音につ
いてそれが連続的か断続的等に種別でき、かつ作動サイ
クルとの関連において異音発生の態様を把握しつるので
、不合格判定されたエンジンについてその後の調査解析
を容易ならしめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図における平均値検出器の出力信号波形の一例を示
す波形図、第３図、第４図および第５図は第１図におけ
る異音判別部の作動を示すフローチャート、第６図は従
来の装置の一例を示すブロック図である。 １・・・エンジン　　　２・・・回転速度検出器４・・
・作動音検出器　６・・・周波数分析器１２ｃ・・・平
均値検出器　１４ｃ・・・ピーク値検出器１５ｃ　、１
６ｃ・・・平均化回路 ２０・・・Ａ／Ｄ変換器　３Ｇ・・・演算・判別部４１
ｃ・・・ピーク度数検出器 ４３ｃ　、４５ｃ・・・平均化回路 特許出願人　日産自動車株式会社 第２図 第３１！Ｉ 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの作動音を検出する検出器からの当該検出信号
   を所定の周波数帯域の信号に分離し、各分離した信号に
   基づいて異音の有無を判別する装置において、前記各分
   離した信号の平均的な信号レベルを検出する平均レベル
   検出手段と、当該各分離した信号の特に突出した波形に
   基づくピーク信号レベルを検出するピークレベル検出手
   段と、前記平均レベル検出手段及びピークレベル検出手
   段からの各信号レベルに基づいて作動音の異常の有無を
   判別する判別手段と、エンジンの回転速度を検出する回
   転速度検出手段と、前記特に突出した波形に基づくピー
   ク信号を検出するピーク度数検出手段と、前記回転速度
   検出手段及びピーク度数検出手段からの各信号に基づい
   てピーク発生頻度を演算する演算手段とをそなえるエン
   ジンの異音判別装置。