(57)【要約】【課題】排気音の測定により迅速にエンジンの回転数を測定する。【解決手段】走行中の自動２輪車の排気音を収録するマイクロフォン４と、マイクロフォン４から入力されたアナログ排気音データからエンジンの回転数を算出する騒音分析装置５を備え、騒音分析装置５はアナログ排気音データをデジタル排気音データに変換するＡＤコンバータ６と、このＡＤコンバータ６により変換されたデジタルデータをフィルタ処理して排気一次成分を抽出する周波数フィルタ７と、この周波数フィルタ７により抽出された排気一次成分を２値化して排気一次成分の周波数を測定する周波数カウンタ８と、周波数カウンタ８により決定された周波数Ｔによりエンジンの回転数を算出する回転数算出部９を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の自動２輪車の排気音を測定する第１工程と、
この測定されたアナログ排気音データをＡＤ変換してデジタル排気音データにする第２工程と、
このデジタルデータからフィルタ処理して排気一次成分を抽出する第３工程と、
この排気一次成分を二値化して排気周波数を決定する第４工程と、
排気周波数からエンジンの回転数を算出する第５工程とからなることを特徴とするエンジンの回転数測定方法。
【請求項２】
車両の通過を検知するため所定間隔で配置された第１センサ（１）及び第２センサ（２）と、
走行中の自動２輪車の排気音を収録するマイクロフォン（４）と、
前記マイクロフォン（４）が収録したアナログ排気音データに基づいてエンジンの回転数を算出する騒音分析装置（５）とを備え、
前記騒音分析装置（５）は、前記アナログ排気音データをＡＤ変換してデジタル排気音データにする第ＡＤコンバータ（６）と、
このデジタル排気音データをフィルタ処理して排気一次成分を抽出する周波数フィルタ（７）と、
この排気一次成分を二値化して排気周波数を決定する周波数カウンタ（８）と、
この排気周波数からエンジンの回転数を算出する回転数算出部（９）とを備えたことを特徴とするエンジンの回転数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動２輪車のエンジン回転数測定方法及びその装置に係り、より具体的には、走行する自動２輪車の排気音を測定してエンジンの回転数を算出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中における自動２輪車の排気音を測定することが義務づけられているが、近年、排気音測定マイク前を通過する車両のエンジンの回転数を測定することが追加された。このための方法として、エンジンの回転数測定装置を車載して行うことが考えられる。
また、排気音を測定してエンジンの回転数を決定する方法もあった。この方法は、エンジンの回転に同期して排気音が発生する（４サイクルエンジンでは２回転に１回排気する）ことに着目したものであり、まず、アイドリング状態の排気音を測定して排気一次成分を決定し、次いでアイドリング状態から所定の走行状態まで排気音を追従測定し、これをデジタル化してＦＦＴ分析することにより、排気音の周期を算出してエンジンの回転数を決定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００６／１３７１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車載機器による方法は、多くの機器を必要とするとともに、各機器間の調整、例えば、車両通過を検知するため走行路近傍に配置された光電管と、車載測定装置間の連携調整に手間がかかるため、測定装置を車載しないで済む方法が望まれていた。
一方、排気音を測定してＦＦＴ分析によりエンジンの回転数を決定する方法は、ＦＦＴ分析に必要な排気音の収録に比較的長い時間を要するため、マイク前を瞬時に通過する車両に対して、排気音からエンジンの回転数を測定することはできなかった。
【０００５】
ここで、ＦＦＴ分析における排気音の収録に時間がかかる理由を説明する。
排気音を測定してＦＦＴ分析によりエンジン回転数を決定する場合、ＦＦＴ分析の原理によると、周波数分解能は、１／収録時間であり、エンジン回転数の測定に必要な分解能は一般的に１０〜２５ｒｐｍである。例えば２５ｒｐｍとすれば、単気筒４サイクルエンジンにおける２５ｒｐｍの周期は、６０（秒）／２５ｒｐｍ＝２．４秒である。したがって、排気音の収録時間として２．４秒が最小限必要になる。
【０００６】
一方、実際の排気音収録作業においては収録可能時間に制約がある。すなわち、測定車両がマイク前（例えば１ｍ幅）を通過する時間は、時速５０ｋｍ／ｈで通過する場合、通過所要時間が７２ｍ秒であるため、収録時間は最大７２ｍ秒しか取れない。この７２ｍ秒で収録した場合における周波数分解能は、１／７２ｍ秒であり、このときのエンジンの回転数分解能は８３３ｒｐｍとなる。
【０００７】
したがって、ＦＦＴ分析に必要な収録時間２．４秒を確保できず、分解能２５ｒｐｍを満たすことはできないので、このような測定条件では排気音を測定してＦＦＴ分析でエンジンの回転数を決定することは不可能となる。
そこで、ＦＦＴ分析によらずにマイク前を瞬時に通過する車両の排気管を測定してエンジン回転数を決定する方法が求められていた。
本発明は、このような要請の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に係るエンジンの回転数測定方法は、走行中の自動２輪車の排気音を測定する第１工程と、
この測定されたアナログ排気音データをＡＤ変換してデジタル排気音データにする第２工程と、
このデジタルデータからフィルタ処理して排気一次成分を抽出する第３工程と、
この排気一次成分を二値化して排気周波数を決定する第４工程と、
排気周波数からエンジンの回転数を算出する第５工程とからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係るエンジンの回転数測定装置は、車両の通過を検知するため所定間隔で配置された第１センサ（１）及び第２センサ（２）と、
走行中の自動２輪車の排気音を収録するマイクロフォン（４）と、
前記マイクロフォン（４）が収録したアナログ排気音データに基づいてエンジンの回転数を算出する騒音分析装置（５）とを備え、
前記騒音分析装置（５）は、前記アナログ排気音データをＡＤ変換してデジタル排気音データにする第ＡＤコンバータ（６）と、
このデジタル排気音データをフィルタ処理して排気一次成分を抽出する周波数フィルタ（７）と、
この排気一次成分を二値化して排気周波数を決定する周波数カウンタ（８）と、
この排気周波数からエンジンの回転数を算出する回転数算出部（９）とを備えたことを特徴とす。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明（測定方法）によれば、排気音の収録を、ＦＦＴ分析に必要な時間よりも短くすることができるので、マイクロフォン前を通過する走行中の自動２輪車に対して排気音を短時間測定するだけで、ＦＦＴ分析をすることなく、迅速にエンジンの回転数を測定できる。
本願発明（測定装置）によれば、一般的な機材だけで簡単かつ安価に測定装置を構成できる。しかも、排気音の収録を、ＦＦＴ分析に必要な時間よりも短くすることができるので、ＦＦＴ分析をすることなく迅速にエンジンの回転数を測定できる。
また、単にマイクロフォンによって排気音を収録するだけで済むから、センサー等を車載する必要がなく、測定作業が容易かつ迅速になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願発明の測定方法を示す図
【図２】騒音分析装置の構成図
【図３】アナログ排気音データの波形図
【図４】フィルタ処理された排気一次成分の波形図
【図５】周波数カウンタによる２値化を示す図
【図６】騒音分析装置における処理のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、測定方法を示す。所定距離Ｄとなるように第１光電管１と第２光電管２を１ｍ間隔で配置し、第１光電管１と第２光電管２に車速計３を接続する。さらに、第２光電管２の近傍にマイクロフォン４を配置し、このマイクロフォン４を騒音分析装置５に接続する。
【００１３】
測定対象の自動２輪車は、一定速度（例えば５０ｋｍ／ｈ）で進入し、前輪が第１光電管１を通過した時点でスロットルを全開し、後輪が第２光電管２を通過した時点でスロットルを全閉する。
第１光電管１及び第２光電管２は、それぞれ発光部と受光部を備え、その前を通過する車両の通過を検出して車速計３に入力し、車速計３にて第１光電管１と第２光電管２間の車速を算出する。
【００１４】
また、第１光電管１と第２光電管２間における自動２輪車の排気音は、マイクロフォン４を通して収録され、騒音分析装置５へ送られる。騒音分析装置５はマイクロフォン４により収録された時系列のアナログデータを処理し、エンジンの回転数を算出する。
【００１５】
この測定において、マイクロフォン４の収録時間は瞬時である。第１光電管１と第２光電管２間（間隔１ｍ）を自動２輪車が５０ｋｍ／ｈで走行した場合、収録時間は車両の通過所要時間であって、（６０×６０秒）／５００００（ｍ）＝７２ｍ秒であり、極めて短時間である。
但し、この収録時間は予め規格化されている測定方法で決まっており、例えば、測定時の車両通過速度や測定間隔などの設定条件が異なれば変化する。
仮に、測定間隔を５ｍにすれば、自動２輪車が５０ｋｍ／ｈで走行するときの収録時間は３６０ｍ秒になる。また、走行速度を１０ｋｍ／ｈとすれば、収録時間は１．８秒になる。なお、走行速度を１０ｋｍ／ｈのとき測定間隔を１ｍとすれば、収録時間は３６０ｍ秒になる。これらはいずれもＦＴＴ分析の下限収録時間２．４秒よりも短い時間である。
そこで、この下限値である２．４秒よりも短い時間、概ね２秒以下の時間、好ましくは数百ｍ秒オーダー以下を瞬時ということにする。
【００１６】
また、周波数の分解能でみたとき、５０ｋｍ／ｈで走行する車両において一般的である回転数を２０００ｒｐｍとすれば、その周期が３０ｍ秒であるから、下限収録時間は３０ｍ秒である。仮に、１００００ｒｐｍであれば、下限収録時間は６ｍ秒、１００ｒｐｍであれば、下限収録時間は６００ｍ秒である。これらはいずれもＦＴＴにおける下限収録時間２．４秒よりも極めて短い。また、実際の測定において１００ｒｐｍという低回転数は一般的なものではない。したがって、この１００ｒｐｍのときの下限収録時間６００ｍ秒を最大とすれば、必要な収録時間は一般的な回転数２０００ｒｐｍのときの収録時間３０ｍ秒を中心に、６００ｍ秒以下（数百ｍ秒オーダー以下）となり、このような短い時間を瞬時ということもできる。
【００１７】
図２は騒音分析装置５の構成図である。
騒音分析装置５はマイクロフォン４から入力されたアナログ排気音データ（図３）は、デジタル排気音データに変換するＡＤコンバータ６と、このＡＤコンバータ６により変換されたデジタルデータをフィルタ処理して排気一次成分を抽出する周波数フィルタ７と、この周波数フィルタ７により抽出された排気一次成分を２値化して排気一次成分の周波数を測定する周波数カウンタ８とを備える。
周波数カウンタ８により決定された周波数Ｔは、回転数算出部９において、その逆数をとることによりエンジンの回転数が決定される。
【００１８】
次に、騒音分析装置５における構成各部を詳細に説明する。
ＡＤコンバータ６は公知のものであり、図３に示すアナログ排気音データを、所定のサンプリング周波数（例えば、４４．１ｋＨｚ）でデジタル化されてデジタル排気音データになる。
図３に示すアナログ排気音データは、音圧（縦軸）と時間（横軸）の時系列波形として示されている。デジタル化されたものも、同じく音圧の時系列データになっている。
【００１９】
排気音はエンジンの行程（４サイクルエンジンでは４行程、すなわち、２回転ごとに１回エンジンの点火に基づいて排気音は発生する）ごとに規則的に反復され、しかも、排気一次成分はこの中でも音圧が最大である。
したがって、ナローバンドのサンプリングにより、排気一次成分の波形が顕現する。
【００２０】
周波数フィルタ７は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とローパスフィルタ（ＬＰＦ）で構成される。
ＡＤコンバータ６におけるデジタルデータは、排気一次成分と、他の騒音（例えば、エンジン音、吸気音、排気干渉音、車体各部の振動や共振音など）が混合したものであり、排気一次成分の波形にもノイズが混在されている。
【００２１】
そこで、まずＬＰＦを通す。ＬＰＦは排気一次成分よりも高い周波数の遮断を目的とし、カットオフ周波数を例えば、５０００ｒｐｍのとき８５Ｈｚとする。
ＬＰＦを通過することにより、デジタル排気音データの波形は、この例の場合、８５Ｈｚ以上の波形が減衰されて８５Ｈｚ未満を含むデータになる。
このときのＬＰＦの設定は、予め機種ごとに経験値を決めておけば最適な設定にすることができる。
【００２２】
次に、ＨＰＦを通して排気一次成分のみを抽出するとともに、排気一次成分の時系列波形を整形する。このＨＰＦは、カットオフ周波数を例えば、２０００ｒｐｍのとき３０Ｈｚとする。ＨＰＦを通せば、排気一次成分が抽出される。
すなわち、ＨＰＦにより、カットオフ周波数以下の周波数成分のみが通過するため、
ＨＰＦにより、排気一次成分のみが抽出される。
【００２３】
ＬＰＦ及びＨＰＦを通過した後の波形は、図４のようになる。
図４は周波数フィルタ７におけるフィルタ処理により整形された排気一次成分波形を示す。
【００２４】
周波数カウンタ８は、周波数フィルタ７により整形された排気一次成分波形を２値化して排気一次成分の周波数すなわち排気周波数を決定するための装置であり、公知の周波数カウンタを使用できる。
【００２５】
図５は周波数カウンタ８による２値化を示し、周波数フィルタ７により抽出された排気一次成分は、所定の閾値により２値化された矩形波となる。そこで、隣り合う山（谷）の間隔により、排気一次成分の周期Ｔが決定される。
【００２６】
閾値も、予め実験すること等により、経験値として適宜設定しておくことができる。
具体的には、波形レベルの変動を受けにくい中心部分として求められる。
【００２７】
回転数算出部９は、パソコンなどを利用した演算部であり、周波数カウンタ８により決定された排気一次成分の周期Ｔに基づいてエンジンの回転数を算出する。
すなわち、単気筒４サイクルエンジンにおいて、
エンジンの回転数（ｒｐｍ；回／分）＝６０（秒）÷Ｔ（秒）×２
で計算される。例えば、周期Ｔ＝６０ｍ秒であれば、エンジンの回転数は２０００ｒｐｍとなる。
【００２８】
次に、騒音分析装置５における処理を図６のフローチャートで説明する。
まず、マイクロフォン４により排気音を収録し、これをアナログ電気信号（アナログ排気音データ）に変換してＡＤコンバータ６へ送る（Ｓ１０）。
【００２９】
次に、ＡＤコンバータ６にてアナログ信号（アナログ排気音データ）を所定のサンプリング周波数にてデジタル信号化してデジタル排気音データとする（Ｓ１１）。
【００３０】
このデジタル信号を、周波数フィルタ７において、まず、ＨＰＦに通し（Ｓ１２）、さらにＬＰＦに通して（Ｓ１３）、排気一次成分波形を抽出し整形する。
【００３１】
次に、この整形された排気一次成分波形を、所定の閾値にて２値化して矩形波とし（Ｓ１４）、隣り合う山（谷）の間隔により、排気一次成分の周波数、すなわち排気周波数Ｔを決定する（Ｓ１５）。
【００３２】
続いて、決定された排気周波数Ｔに基づいて回転数算出部９によりエンジンの回転数を算出する（Ｓ１６）。
【００３３】
このように、本願発明の方法及び装置によれば、測定に定められた所定距離を車両が通過する短時間で排気音を収録するだけで迅速にエンジンの回転数を決定できる。すなわち、マイクロフォン４の前を自動２輪車が５０ｋｍ／ｈで１ｍ走行したときの通過所要時間７２ｍ秒（瞬時）の間だけ排気音を収録するだけでエンジンの回転数を決定できる。例えば、本願発明ではエンジンの回転数が２０００ｒｐｍのとき３０ｍ秒の排気音収録時間があれば足りるため、瞬時の測定であってもエンジンの回転数を決定するに十分長い排気音収録時間を確保できることになる。したがって車両がマイクロフォン４の前を瞬時に通過するため、ＦＴＴ分析では不可能であった短時間の排気音測定によるエンジンの回転数測定が可能になる。
【００３４】
また、本願発明に係る装置は、従来と同様な一般的な機材だけで構成することができ、比較的安価で構成を簡単にできる。また、単にマイクロフォン４によって排気音を収録するだけで済むから、センサー等を車載する必要がなく、測定作業が容易かつ迅速になる。
【符号の説明】
【００３５】
１：第１光電管、２：第２光電管、３：車速計、４：マイクロフォン、５：騒音分析装置、６：ＡＤコンバータ、７：周波数フィルタ、８：周波数カウンタ、９：回転数算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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