(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に対する内燃機関の変位を計測する内燃機関の変位計測装置において、
前記車体側に設けられ、被測定体の変位を測定する変位測定手段と、
前記内燃機関または前記内燃機関と連動する部位に設けられ、第１測定面を有する第１被測定体と、
第２測定面を有し、前記第１測定面と該第２測定面とが交差するように前記内燃機関または前記内燃機関と連動する部位に設けられる第２被測定体と、
前記変位測定手段による前記第１被測定体と前記第２被測定体の測定結果に基づいて前記内燃機関の変位量を算出する変位量算出手段とを備え、
前記変位量算出手段は、前記第１被測定体の前記第１測定面上に前記変位測定手段による測定点を含んで形成される第１直線部分の延長線と前記第２被測定体の前記第２測定面上に前記変位測定手段による測定点を含んで形成される第２直線部分の延長線との交点を求め、該交点の前記第１直線部分と前記第２直線部分とにより形成される基準平面上での変位を演算することで前記内燃機関の変位量を算出することを特徴とする内燃機関の変位計測装置。
【請求項２】
前記第１測定面と前記第２測定面とはそれぞれ平面をなし、
前記変位量算出手段は、前記変位測定手段により前記第１測定面の平面上の２点を測定して前記第１直線部分を形成し、前記変位測定手段により前記第２測定面の平面上の２点を測定して前記第２直線部分を形成し、前記交点を求めることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の変位計測装置。
【請求項３】
前記変位測定手段は、前記被測定体にレーザを照射して変位を測定するレーザ変位計であって、該レーザ変位計のレーザ照射部が前記基準平面上に位置することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の変位計測装置。
【請求項４】
前記基準平面は、前記内燃機関のクランク軸に対して垂直をなすことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の変位計測装置。
【請求項５】
前記変位量算出手段は、前記第１直線部分を前記基準平面内で平行移動させた仮想直線を形成するとともに、該仮想直線と前記第２直線部分とが交差する仮想交点を求め、前記交点と該仮想交点の各変位から前記基準平面上における前記内燃機関のロール中心点を演算することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の変位計測装置。
【請求項６】
前記内燃機関または前記内燃機関と連動する部位に設けられ、第３測定面を有する第３被測定体と、
第４測定面を有し、前記第３測定面と該第４測定面とが交差するように前記内燃機関または前記内燃機関と連動する部位に設けられる第４被測定体とを備え、
前記変位量算出手段は、
前記第３被測定体の前記第３測定面上に前記変位測定手段による測定点を含んで形成される第３直線部分の延長線と前記第４被測定体の前記第４測定面上に前記変位測定手段による測定点を含んで形成される第４直線部分の延長線との第２交点を求め、該第２交点の前記第３直線部分と前記第４直線部分とにより形成される前記基準平面に対し平行な第２基準平面上での変位を演算することで前記内燃機関の変位量を算出し、
前記第３直線部分を前記基準平面内で平行移動させた第２仮想直線を形成するとともに、該第２仮想直線と前記第４直線部分とが交差する第２仮想交点を求め、前記第２交点と該第２仮想交点の各変位から前記第２基準平面上における前記内燃機関の第２ロール中心点を演算し、
前記基準平面におけるロール中心点と前記第２基準平面における第２ロール中心点に基づいて前記内燃機関のロール軸を演算することを特徴とする、請求項５に記載の内燃機関の変位計測装置。
【請求項７】
前記第１直線部分の延長線と前記第２直線部分の延長線とが直角に交差するように前記第１被測定体と前記第２被測定体を配置したことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の変位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の変位計測装置に係り、車両に搭載された内燃機関の変位量を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されたエンジン（内燃機関）が、エンジンルーム内においてどのくらいの変位量でどのように変位するのかを把握することは、例えばエンジンルーム内の部品レイアウトを設計する上で重要である。
このエンジンの変位量を計測する方法として、エンジンに固定した治具にペンを取り付け、このペン先端の軌跡を車体側に設けた感圧紙等で測り取る手法が広く知られている。
【０００３】
また、最近では、エンジンに設定した観測点を直接追うことで、エンジンの変位量を直接的にデジタル処理して求める手法も開発されている。
一方、変位量を計測する方法としてレーザ変位計を用いることも知られており、例えば、エンジンマウントのマウント軸として配設されるボルトの両端の球体の変位をレーザ変位計で複数点測定し、マウント軸の３軸並進量及び２軸回転量を高精度に算出可能にする手法が公知である（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６９４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のペン先端の軌跡を感圧紙等で測り取る手法は、測定に手間が掛かり、迅速な測定ができないという問題がある。
また、エンジンの変位量を直接的にデジタル処理して求める手法では、理論及び演算処理が複雑で実用的ではないという問題がある。
また、特許文献１に開示の技術では、エンジンマウントのマウント軸の姿勢を測定しており、直接エンジンの変位量の測定を行うものではない。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両に搭載された内燃機関の変位量を容易にして精度良く計測可能な内燃機関の変位計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の内燃機関の変位計測装置は、車体に対する内燃機関の変位を計測する内燃機関の変位計測装置において、前記車体側に設けられ、被測定体の変位を測定する変位測定手段と、前記内燃機関または前記内燃機関と連動する部位に設けられ、第１測定面を有する第１被測定体と、第２測定面を有し、前記第１測定面と該第２測定面とが交差するように前記内燃機関または前記内燃機関と連動する部位に設けられる第２被測定体と、前記変位測定手段による前記第１被測定体と前記第２被測定体の測定結果に基づいて前記内燃機関の変位量を算出する変位量算出手段とを備え、前記変位量算出手段は、前記第１被測定体の前記第１測定面上に前記変位測定手段による測定点を含んで形成される第１直線部分の延長線と前記第２被測定体の前記第２測定面上に前記変位測定手段による測定点を含んで形成される第２直線部分の延長線との交点を求め、該交点の前記第１直線部分と前記第２直線部分とにより形成される基準平面上での変位を演算することで前記内燃機関の変位量を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の内燃機関の変位計測装置では、請求項１において、前記第１測定面と前記第２測定面とはそれぞれ平面をなし、前記変位量算出手段は、前記変位測定手段により前記第１測定面の平面上の２点を測定して前記第１直線部分を形成し、前記変位測定手段により前記第２測定面の平面上の２点を測定して前記第２直線部分を形成し、前記交点を求めることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の内燃機関の変位計測装置では、請求項１または２において、前記変位測定手段は、前記被測定体にレーザを照射して変位を測定するレーザ変位計であって、該レーザ変位計のレーザ照射部が前記基準平面上に位置することを特徴とする。
請求項４の内燃機関の変位計測装置では、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記基準平面は、前記内燃機関のクランク軸に対して垂直をなすことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の内燃機関の変位計測装置では、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記変位量算出手段は、前記第１直線部分を前記基準平面内で平行移動させた仮想直線を形成するとともに、該仮想直線と前記第２直線部分とが交差する仮想交点を求め、前記交点と該仮想交点の各変位から前記基準平面上における前記内燃機関のロール中心点を演算することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の内燃機関の変位計測装置では、請求項５において、前記内燃機関または前記内燃機関と連動する部位に設けられ、第３測定面を有する第３被測定体と、第４測定面を有し、前記第３測定面と該第４測定面とが交差するように前記内燃機関または前記内燃機関と連動する部位に設けられる第４被測定体とを備え、前記変位量算出手段は、前記第３被測定体の前記第３測定面上に前記変位測定手段による測定点を含んで形成される第３直線部分の延長線と前記第４被測定体の前記第４測定面上に前記変位測定手段による測定点を含んで形成される第４直線部分の延長線との第２交点を求め、該第２交点の前記第３直線部分と前記第４直線部分とにより形成される前記基準平面に対し平行な第２基準平面上での変位を演算することで前記内燃機関の変位量を算出し、前記第３直線部分を前記基準平面内で平行移動させた第２仮想直線を形成するとともに、該第２仮想直線と前記第４直線部分とが交差する第２仮想交点を求め、前記第２交点と該第２仮想交点の各変位から前記第２基準平面上における前記内燃機関の第２ロール中心点を演算し、前記基準平面におけるロール中心点と前記第２基準平面における第２ロール中心点に基づいて前記内燃機関のロール軸を演算することを特徴とする。
【００１２】
請求項７の内燃機関の変位計測装置では、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記第１直線部分の延長線と前記第２直線部分の延長線とが直角に交差するように前記第１被測定体と前記第２被測定体を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１の内燃機関の変位計測装置によれば、変位測定手段による第１被測定体と第２被測定体の測定結果に基づいて内燃機関の変位量を算出する変位量算出手段を備え、該変位量算出手段は、第１被測定体の第１測定面上に変位測定手段による測定点を含んで形成される第１直線部分の延長線と第２被測定体の第２測定面上に変位測定手段による測定点を含んで形成される第２直線部分の延長線との交点を求め、該交点の第１直線部分と第２直線部分とにより形成される基準平面上での変位を演算することで内燃機関の変位量を算出するようにしている。
【００１４】
これにより、内燃機関の１点を変位測定手段で１次元的に捉えて内燃機関の変位量を求めることは困難であるが、第１直線部分と第２直線部分の２本の線の延長線の交点を演算により求めることにより、内燃機関の変位量を２次元的にして容易且つ正確に算出することができる。
請求項２の内燃機関の変位計測装置によれば、第１測定面と第２測定面とはそれぞれ平面をなし、変位量算出手段は、変位測定手段により第１測定面の平面上の２点を測定して第１直線部分を形成し、変位測定手段により第２測定面の平面上の２点を測定して第２直線部分を形成して交点を求めるようにしている。
【００１５】
これにより、内燃機関の変位により内燃機関または内燃機関と連動する部位の変位測定手段による測定点がずれてしまうが、第１測定面と第２測定面とをそれぞれ平面とし、第１測定面の平面上の２点及び第２測定面の平面上の２点を測定することにより、第１直線部分及び第２直線部分を良好に形成し、交点を求めることができる。
請求項３の内燃機関の変位計測装置によれば、変位測定手段は被測定体にレーザを照射して変位を測定するレーザ変位計であって、該レーザ変位計のレーザ照射部が基準平面上に位置するので、レーザ変位計を用いて変位を測定する場合において、基準平面内でレーザ照射を行うことで、照射するレーザが基準平面に垂直な方向へずれることによる測定誤差を少なくすることができる。
【００１６】
請求項４の内燃機関の変位計測装置によれば、基準平面は内燃機関のクランク軸に対して垂直をなすので、クランク軸周りにおける内燃機関の変位をより正確に算出することができる。
請求項５の内燃機関の変位計測装置によれば、変位量算出手段は、第１直線部分を基準平面内で平行移動させた仮想直線を形成するとともに、該仮想直線と第２直線部分とが交差する仮想交点を求め、交点と該仮想交点の各変位から基準平面上における内燃機関のロール中心点を演算するようにしている。
【００１７】
これにより、第１直線部分と第２直線部分、仮想直線と第２直線部分とに基づいてそれぞれ交点及び仮想交点を求め、これら交点及び仮想交点の各変位に基づいてロール中心点を容易に演算することができる。
請求項６の内燃機関の変位計測装置によれば、変位量算出手段は、第３被測定体の第３測定面上に変位測定手段による測定点を含んで形成される第３直線部分の延長線と第４被測定体の第４測定面上に変位測定手段による測定点を含んで形成される第４直線部分の延長線との第２交点を求め、該第２交点の基準平面に対し平行な第２基準平面上での変位を演算することで内燃機関の変位量を算出し、第３直線部分を基準平面内で平行移動させた第２仮想直線を形成するとともに、該第２仮想直線と第４直線部分とが交差する第２仮想交点を求め、第２交点と該第２仮想交点の各変位から第２基準平面上における内燃機関の第２ロール中心点を演算し、基準平面におけるロール中心点と第２基準平面における第２ロール中心点に基づいて内燃機関のロール軸を演算するようにしている。
【００１８】
従って、基準平面のロール中心点と第２基準平面のロール中心点に基づいてロール軸を容易に求めることができ、内燃機関の最大変位量を３次元で捉えることができる。
これにより、ロール軸周りでの内燃機関の振動についてシミュレーションを行うことにより、エンジンルーム内における内燃機関の最大変位量を容易にして正確に把握することができ、例えばエンジンルーム内の部品レイアウトを、部品と内燃機関との干渉を避けながら効率よく設計することが可能である。
【００１９】
請求項７の内燃機関の変位計測装置によれば、第１直線部分の延長線と第２直線部分の延長線とが直角に交差するように第１被測定体と第２被測定体を配置するので、第１直線部分と第２直線部分とを基準平面において座標で容易に捉えることができ、演算負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る内燃機関の変位計測装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】変位計によるエンジンの変位の計測の様子を示す模式図である。
【図３】直線ｌ1、直線ｌ'1、直線ｍ1、直線ｍ'1、交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）、交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）の求め方を示す図である。
【図４】直線ｌ2、直線ｌ'2の求め方を示す図である。
【図５】計測点Ｑ（Ｕ、Ｖ）及び計測点Ｑ'（Ｕ'、Ｖ'）並びにエンジンロール中心点Ｏ（ａ、ｂ）及びエンジンロール角θの求め方を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明に係る内燃機関の変位計測装置の全体構成を模式的に示した図である。
図示していないが、エンジン（内燃機関）１０は車両のエンジンルームに配設されており、詳しくは、エンジン１０は、車体を構成する車体部材（例えば、サイドメンバ或いはサイドフレーム）にエンジンマウントを介して接続されている。エンジンマウントには防振ゴムが介装されており、これによりエンジン１０は車体部材に対して変位して振動するとともに、当該エンジン１０の振動がエンジンマウントによって吸収され緩和される。
【００２２】
同図において、座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）は、それぞれＸ軸が車両の前後方向、Ｙ軸が車幅方向であってエンジン１０のクランク軸に沿う方向、Ｚ軸が車両の高さ方向を示している。つまり、ここでは、エンジン１０はクランク軸が車幅方向に延びるような、所謂横置きの状態にしてエンジンルームに配設されている。
変位計測装置は、変位測定治具２０と変位計（変位測定手段）３０、３２から構成されている。
【００２３】
同図に示すように、変位測定治具２０は、垂直部材（第１被測定体、第３被測定体）２２と水平部材（第２被測定体、第４被測定体）２４からなる断面矩形にして挟角９０°（直角）をなすＬ字状の一対の部材が連結して一体に構成されており、水平部材２４がエンジン１０の上面に沿うようブラケット２６を介して締結部材により固定される。詳しくは、変位測定治具２０は、上記垂直部材２２と水平部材２４からなるＬ字状の一対の部材がそれぞれＸ−Ｚ面に沿い平行となるようエンジン１０の上面に固定される。
【００２４】
変位計３０、３２は、レーザ変位計であり、図示していないが、車体を構成する車体部材に固定される。詳しくは、変位計３０は、上記変位測定治具２０の垂直部材２２と水平部材２４とにそれぞれ対向する辺を有し、これら各辺に垂直部材２２、水平部材２４に沿う方向で離間してそれぞれ一対のレーザ照射部３３、３３、一対のレーザ照射部３５、３５を有して構成されている。同様に、変位計３２は、垂直部材２２と水平部材２４とにそれぞれ対向する辺を有し、これら各辺に垂直部材２２、水平部材２４に沿う方向で離間してそれぞれ一対のレーザ照射部３４、３４、一対のレーザ照射部３６、３６を有して構成されている。なお、これら一対のレーザ照射部３４、３４及び一対のレーザ照射部３６、３６からは、それぞれ平行なレーザが被測定体である垂直部材２２及び水平部材２４に対して垂直に照射されるように照射方向が調整されている。
【００２５】
つまり、変位計３０、３２は、それぞれ上記変位測定治具２０の垂直部材２２と水平部材２４とに向けてＸ−Ｚ面に沿い平行に、車両の前後方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ２本の平行なレーザを、車両の高さ方向（Ｚ軸方向）にそれぞれ２本の平行なレーザを、照射するように構成されている。
ここで、本発明で用いる変位計３０、３２、即ちレーザ変位計について説明する。レーザ変位計は、被測定体までの距離を測定できるものではなく、レーザ照射方向における被測定体の変位量を測定するものである。また、レーザは一定方向にしか照射されないため、３次元的に変位する被測定体上の同一点を追って測定することは不可能である。しかし、上記構成のように被測定体を直線状とし、２本の平行なレーザをその直線部分に垂直に照射すれば、点ではなく線の変位として被測定体の変位を捉えることができる。さらに、２つの直線部分を有する被測定体に対し、レーザの照射方向が同一平面上になるように４つのレーザ変位計を各直線部分に対して２つずつ上記のように設置すれば、2つの直線の交点の変位を算出することができる。そのため、本来１次元的な変位量しか測定できないレーザ変位計でも、２次元的な変位量の算出を行うことができる。
【００２６】
本発明では、上述したように被測定体は垂直部材２２と水平部材２４とから構成され、断面矩形であることから、それぞれの部材に照射される垂直なレーザの変位量は、詳しくは後述する図２に示すように、単純に１次元の変位量とみなすことができる。
また、ここでは、変位計３０、３２から照射されるレーザの垂直部材２２上の２点の照射点（測定点）を結ぶ線（後述の直線ｌ1、直線ｌ'1）と水平部材２４上の２点の照射点（測定点）を結ぶ線（後述の直線ｍ1、直線ｍ'1）から形成される仮想面を想定し、図１に示すように、これらを便宜上それぞれＲ面（基準平面）、Ｌ面（第２基準平面）としている。
【００２７】
ここに、上述の如く、変位計３０、３２はＸ−Ｚ面に沿い平行にレーザを照射するように構成されているので、Ｒ面及びＬ面は共にＸ−Ｚ面に平行である。換言すれば、Ｙ軸がエンジン１０のクランク軸に沿う方向に延びているので、Ｒ面及びＬ面は共にクランク軸に対し垂直をなしている。
そして、Ｒ面上には、一対のレーザ照射部３３、３３、一対のレーザ照射部３５、３５も位置し、Ｌ面上には、一対のレーザ照射部３４、３４、一対のレーザ照射部３６、３６も位置している。つまり、変位計３０、３２は、Ｒ面内、Ｌ面内でレーザを照射するように配設されている。
【００２８】
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ、メモリ等からなる電子制御装置であり、電子制御ユニット４０の入力側には上記変位計３０、３２が電気的に接続され、変位計３０、３２の測定結果を演算処理してモニタ等（図示せず）に出力するよう構成されている（変位量算出手段）。
以下、このように構成された本発明に係る内燃機関の変位計測装置の作用、即ち電子制御ユニット４０の演算処理内容について説明する。
【００２９】
図２を参照すると、上記変位計測装置をＹ軸方向で視たときの変位計３０によるＲ面におけるエンジン１０の変位の計測の様子が模式的に示されている。同図において、左側がエンジン１０の停止時の状態を示し、右側がエンジン１０の作動時の状態を示す。なお、ここではＲ面について説明するが、Ｌ面についても全く同様であり説明を省略する。
同図に示すように、変位計３０の一対のレーザ照射部３３、３３及び一対のレーザ照射部３５、３５からレーザが垂直部材２２と水平部材２４とに向けて照射され、垂直部材２２のX軸方向の変位及び水平部材２４のZ軸方向の変位がそれぞれ２箇所ずつ測定される。
【００３０】
ここで、エンジン１０の停止時に垂直部材２２及び水平部材２４のレーザが照射されている点の座標を、それぞれＡ点（ｘ1、ｚ1）、Ｂ点（ｘ2、ｚ2）及びＣ点（ｘ3、ｚ3）、Ｄ点（ｘ4、ｚ4）と規定している。
エンジン１０の作動時には、時々刻々と変化する変位計３０から垂直部材２２、水平部材２４までの変位量が測定され、エンジン１０のＸ軸方向の変位及びＺ軸方向の変位が計測される。この場合のＸ−Ｚ面における垂直部材２２上及び水平部材２４上の各座標は、各変位量（矢印で示す）をｄ1、ｄ2、ｄ3、ｄ4とすると、例えばＡ’点（ｘ1＋ｄ1、ｚ1）、Ｂ’点（ｘ2＋ｄ2、ｚ2）及びＣ’点（ｘ3、ｚ3＋ｄ3）、Ｄ’点（ｘ4、ｚ4＋ｄ4）となる。
【００３１】
このように求めたＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点の座標とＡ’点、Ｂ’点、Ｃ’点、Ｄ’点の座標に基づき、図３に示すように、Ａ点及びＢ点を通る直線ｌ1（第１直線部分、第３直線部分）を求め、Ｃ点及びＤ点を通る直線ｍ1（第２直線部分、第４直線部分）を求め、さらにＡ’点及びＢ’点を通る直線ｌ'1（第１直線部分、第３直線部分）を求め、Ｃ’点及びＤ’点を通る直線ｍ'1（第２直線部分、第４直線部分）を求める。そして、これら直線ｌ1と直線ｍ1とが交差する交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）（交点、第２交点）、直線ｌ'1と直線ｍ'1とが交差する交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）（交点、第２交点）を求める。
【００３２】
ここに、垂直部材２２と水平部材２４とは直角をなしていることから、直線ｌ1と直線ｍ1、直線ｌ'1と直線ｍ'1も直角をなし、直線ｌ1、直線ｍ1、直線ｌ'1、直線ｍ'1、交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）、交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）は、それぞれ次式(1)〜(6)のように示される。
ｌ1：  ｚ−ｚ1＝α(ｘ−ｘ1)     …(1)
ｌ'1：  ｚ−ｚ1＝α'｛ｘ−(ｘ1＋ｄ1)｝           …(2)
ｍ1：  ｚ−ｚ3＝β(ｘ−ｘ3)                      …(3)
ｍ'1：  ｚ−(ｚ3＋ｄ3)＝β'(ｘ−ｘ3)     …(4)
（Ｘ、Ｚ）＝（(ｚ3−ｚ1＋α・ｘ1−β・ｘ3／(α−β)  、
ｚ1＋α(Ｘ−ｘ1)）           …(5)
（Ｘ'、Ｚ'）＝（｛ｚ3−ｚ1＋α'(ｘ1＋ｄ1)−β'(ｘ3＋ｄ3)｝／(α'−β')  、
ｚ1＋α'｛Ｘ'−(ｘ1＋ｄ1)｝）…(6)
ここに、
α＝(ｚ2−ｚ1)／(ｘ2−ｘ1)  、α'＝(ｚ2−ｚ1)／(ｘ2＋ｄ2−(ｘ1＋ｄ1) )
β＝(ｚ4−ｚ3)／(ｘ4−ｘ3)  、β'＝(ｚ4＋ｄ4−(ｚ3＋ｄ3) )／(ｘ4−ｘ3)
である。
【００３３】
このように、本発明に係る内燃機関の変位計測装置では、変位計３０により垂直部材２２上にＡ点及びＢ点、Ａ’点及びＢ’点の２個の座標点をそれぞれ求めて直線ｌ1と直線ｌ'1を設定し、水平部材２４上にＣ点及びＤ点、Ｃ’点及びＤ’点の２個の座標点をそれぞれ求めて直線ｍ1と直線ｍ'1を設定し、直線ｌ1と直線ｍ1の交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）を求め、直線ｌ'1 と直線ｍ'1の交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）を求めるようにしている。このようにすれば、変位計３０から照射されるレーザでは本来的に１点を１次元的に捉えてエンジン１０の変位量を求めることは困難であるが、交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）に対する交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）の変位を検出するようにして、エンジン１０の変位量を２次元的にして容易且つ正確に捉えることが可能である。
【００３４】
交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）及び交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）が求められたら、次に、エンジン１０がどのような振動、即ちどのようなロール運動をしているのかを知るべくエンジンロール中心点（ロール中心点、第２ロール中心点）さらにはエンジンロール軸（ロール軸）を求める。
エンジンロール中心点を求めるためには、交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）及び交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）の他に計測点が必要である。そこで、ここではエンジン１０の停止時の計測点Ｑ（Ｕ、Ｖ）及びエンジン１０の作動時の計測点Ｑ'（Ｕ'、Ｖ'）を求める。
【００３５】
計測点Ｑ（Ｕ、Ｖ）及び計測点Ｑ'（Ｕ'、Ｖ'）を求めるために、図４に示すように、エンジン１０の停止時、作動時のそれぞれについて上記図３の直線ｌ1、直線ｌ'1をＸ軸方向で値ε、値ε'だけ平行移動した直線ｌ2、直線ｌ'2（仮想直線、第２仮想直線）を設定する（一点鎖線）。つまり、直線ｌ1、直線ｌ'1に対し常に距離ε1をなすような直線ｌ2、直線ｌ'2を設定する。
【００３６】
ここに、直線ｌ2、直線ｌ'2、値ε、値ε'は、それぞれ次式(7)〜(10)のように示される。
ｌ2：  ｚ−ｚ1＝α'(ｘ＋ε−ｘ1)                 …(7)
ｌ'2：  ｚ−ｚ1＝α'｛ｘ＋ε'−(ｘ1＋ｄ1)｝      …(8)
ε＝ε1／｜sinτ｜、ε'＝ε1／｜sinτ'｜         …(9)
なお、τ、τ'は、それぞれ直線ｌ1、直線ｌ'1とＸ軸とのなす角度であり、tanτ＝α  であることからτ＝arctanαであり、tanτ'＝α'であることからτ'＝arctanα'である。
【００３７】
これより式(9)は以下のように書き換えられる。
ε＝ε1／｜sin (arctanα)｜、ε'＝ε1／｜sin(arctanα')｜          …(10)
そして、直線ｌ2と直線ｍ1、直線ｌ'2と直線ｍ'1との交点（仮想交点、第２仮想交点）としてそれぞれ計測点Ｑ（Ｕ、Ｖ）、計測点Ｑ'（Ｕ'、Ｖ'）が次式(11)、(12)のように求められる。
（Ｕ、Ｖ）＝（｛ｚ3−ｚ1＋α(ｘ1−ε)−β・ｘ3｝／(α−β)  、
β(Ｕ−ｘ3)＋ｚ3)                    …(11)
（Ｕ'、Ｖ'）＝（｛ｚ3＋ｄ3−ｚ1＋α'(ｘ1＋ｄ1−ε)−β'・ｘ3｝／(α'−β')  、
β'(Ｕ'−ｘ3)＋ｚ3＋ｄ3)             …(12)
このように計測点Ｑ（Ｕ、Ｖ）及び計測点Ｑ'（Ｕ'、Ｖ'）が求められたら、上記交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）及び交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）と計測点Ｑ（Ｕ、Ｖ）及び計測点Ｑ'（Ｕ'、Ｖ'）とに基づき、エンジンロール中心点Ｏ（ａ、ｂ）を求める。
【００３８】
エンジンロール中心点Ｏ（ａ、ｂ）は、図５に模式的に示すように、上記交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）と交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）を結ぶ線の垂直二等分線ｎ1と計測点Ｑ（Ｕ、Ｖ）と計測点Ｑ'（Ｕ'、Ｖ'）を結ぶ線の垂直二等分線ｎ2の交点として次式(13)〜(15)のように求められる。なお、図５では理解し易いようにエンジン１０の変位量を強調して示してある。
ｎ1：  ｚ＝ｓ1・ｘ＋ｔ1         …(13)
ｎ2：  ｚ＝ｓ2・ｘ＋ｔ2                  …(14)
（ａ、ｂ）＝（−(ｔ1−ｔ2)／(ｓ1−ｓ2)  、ｓ1・ａ＋ｔ1)     …(15)
ここに、
ｓ1＝−(Ｘ'−Ｘ)／(Ｚ'−Ｚ)  、ｓ2＝−(Ｕ'−Ｕ)／(Ｖ'−Ｖ)
ｔ1＝(Ｘ'２−Ｘ２＋Ｚ'２−Ｚ２)／２(Ｚ'−Ｚ)
ｔ2＝(Ｕ'２−Ｕ２＋Ｖ'２−Ｖ２)／２(Ｖ'−Ｖ)
である。
【００３９】
このようにして、Ｒ面におけるエンジンロール中心点Ｏ（ａ、ｂ）が求められたら、同様にしてＬ面におけるエンジンロール中心点Ｏ'（ａ'、ｂ'）を求める。
そして、エンジンロール中心点Ｏ（ａ、ｂ）とエンジンロール中心点Ｏ'（ａ'、ｂ'）とを直線で結ぶと、この直線がエンジンロール軸となる。
さらに、図５に示すように、Ｒ面についてのエンジンロール中心点Ｏ（ａ、ｂ）と交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）を結ぶ直線（破線）及びエンジンロール中心点Ｏ（ａ、ｂ）と交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）を結ぶ直線（破線）とのなす角度がエンジンロール角θであり、次式(16)のように示される。なお、同式から明らかなように、当該エンジンロール角θは、エンジン１０の変位に応じて時々刻々と変化するものであり、Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）に応じて変化する。
【００４０】
θ＝arcsin（｛(Ｘ−ａ) (Ｚ'−ｂ)−(Ｘ'−ａ) (Ｚ−ｂ)｝
／｛(Ｘ−ａ) ２＋(Ｚ−ｂ)２｝）・１８０／π  (deg)     …(16)
この場合、上記Ｒ面におけるエンジンロール角をθRとし、L面についてもエンジンロール中心点Ｏ'（ａ'、ｂ'）に基づきエンジンロール角をθLとして求め、Ｒ面におけるエンジンロール角θRとL面におけるエンジンロール角θLとの平均値（θR＋θL）／２をエンジンロール角θとするようにしてもよい。
【００４１】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の変位計測装置によれば、変位計３０、３２により、垂直部材２２のX軸方向の変位をそれぞれ２点ずつ（Ａ点及びＢ点、Ａ’点及びＢ’点）、水平部材２４のZ軸方向の変位をそれぞれ２点ずつ（Ｃ点及びＤ点、Ｃ’点及びＤ’点）測定し、Ａ点及びＢ点を通る直線ｌ1を求め、Ｃ点及びＤ点を通る直線ｍ1を求め、さらにＡ’点及びＢ’点を通る直線ｌ'1を求め、Ｃ’点及びＤ’点を通る直線ｍ'1を求め、これら直線ｌ1と直線ｍ1との交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）、直線ｌ'1と直線ｍ'1との交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）を求めるようにしているので、交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）に対する交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）の変位に基づいてエンジン１０の変位量を２次元で容易にして正確に捉えることができる。
【００４２】
この際、エンジン１０が変位すると、変位計３０、３２による垂直部材２２上及び水平部材２４上のレーザの照射点（測定点）がずれることになるが、ここでは垂直部材２２及び水平部材２４のそれぞれレーザが照射される面２３、２５を平面とし、それぞれ平面上の２点を測定するようにしているので、直線ｌ1、直線ｌ'1及び直線ｍ1、直線ｍ'1を良好に形成して交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）及び交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）を求めることが可能である。
【００４３】
また、変位計３０、３２は、Ｒ面内、Ｌ面内でレーザを照射するように配設されているので、照射するレーザがＲ面、Ｌ面に垂直な方向へずれることによる測定誤差を少なくすることができる。
そして、直線ｌ1、直線ｌ'1に平行な直線ｌ2、直線ｌ'2を設定し、交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）及び交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）以外の計測点Ｑ（Ｕ、Ｖ）及び計測点Ｑ'（Ｕ'、Ｖ'）を求めることにより、これら交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）及び交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）、計測点Ｑ（Ｕ、Ｖ）及び計測点Ｑ'（Ｕ'、Ｖ'）に基づいて、容易にＲ面におけるエンジンロール中心点Ｏ（ａ、ｂ）及びL面におけるエンジンロール中心点Ｏ'（ａ'、ｂ'）を求め、これらエンジンロール中心点Ｏ（ａ、ｂ）及びエンジンロール中心点Ｏ'（ａ'、ｂ'）から容易にエンジンロール軸を求めることができる。
【００４４】
従って、このように求めたエンジンロール軸に基づいて、エンジン１０の最大変位量を３次元で捉えることができる。
これにより、エンジンロール軸周りでのエンジン１０の変位（振動）についてシミュレーションを行うことにより、エンジンルーム内におけるエンジン１０の最大変位量を容易にして正確に把握することができ、例えばエンジンルーム内の部品レイアウトを、部品とエンジン１０との干渉を避けながら効率よく設計することができる。
【００４５】
ところで、垂直部材２２と水平部材２４とは挟角９０°（直角）で構成されているので、直線ｌ1と直線ｍ1、直線ｌ'1と直線ｍ'1もそれぞれ直角をなし、直線ｌ1と直線ｍ1、直線ｌ'1と直線ｍ'1をＲ面上、Ｌ面上においてＸ−Ｚ面上（座標）で容易に捉えることができ、交点Ｐ（Ｘ、Ｚ）や交点Ｐ'（Ｘ'、Ｚ'）、エンジンロール中心点Ｏ（ａ、ｂ）やエンジンロール中心点Ｏ'（ａ'、ｂ'）、さらにはエンジンロール軸の演算を容易なものとし、演算負荷を低減することができる。
【００４６】
以上で本発明に係る内燃機関の変位計測装置の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、垂直部材２２と水平部材２４とを挟角９０°（直角）で構成し、これにより上述の如く演算負荷を低減可能であるが、垂直部材２２と水平部材２４との挟角は必ずしも９０°でなくてもよく、この場合であっても本発明を良好に実施可能である。
【００４７】
また、上記実施形態では、変位測定治具２０をエンジン１０に固定するようにしているが、エンジン１０と連動する部位に変位測定治具２０を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０  エンジン（内燃機関）
２０  変位測定治具
２２  垂直部材（第１被測定体、第３被測定体）
２４  水平部材（第２被測定体、第４被測定体）
３０、３２  変位計（変位測定手段）
３３、３４、３５、３６  レーザ照射部
４０  電子制御ユニット（変位量算出手段）
【図１】
0005413609.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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