(57)【要約】【課題】評価対象エンジンを常に簡単かつ正確に評価できる信頼性に優れたエンジン評価装置を提供する。【解決手段】エンジン１の振動を検出する振動センサ２、振動信号を２乗処理する２乗処理部１３、２乗処理波形をエンベロープ処理するエンベロープ処理部１４、クランク角度算出部１２、クランク角度の所定範囲おいて既に正常と評価された正常エンジンの出力信号の過去最大値データを格納するデータベース部１５、エンベロープ処理部１４の出力信号とデータベース部１５の過去最大値データとの比較に基づいてエンジン１を評価する評価部１６を有する。評価基準として既に正常と評価された正常エンジンによる過去最大値データと評価対象エンジンからの検出信号波形との比較に基づいて評価対象エンジンを評価することにより、評価対象エンジンを常に簡単かつ正確に評価できて信頼性の向上が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象エンジンを回転させながら、該評価対象エンジンからの発生音または該評価対象エンジンの振動を検出し、その検出信号波形と既に正常と評価された正常エンジンについて得られた過去最大値データとの比較に基づいて、上記評価対象エンジンを評価することを特徴とするエンジン評価方法。
【請求項２】
上記評価対象エンジンは、上記検出信号波形が上記過去最大値データを超えないときは正常と評価し、上記検出信号波形の少なくとも一部が上記過去最大値データを超えるときは不良と評価することを特徴とする請求項１に記載のエンジン評価方法。
【請求項３】
上記過去最大値データは、不良と評価されたエンジンを検証した結果、正常エンジンと診断された場合に、当該正常エンジンから得られた信号検出波形に基づいて更新することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン評価方法。
【請求項４】
回転中の評価対象エンジンの振動を検出する振動検出手段と、
該振動検出手段で検出される振動信号を２乗する２乗処理手段と、
該２乗処理手段の出力波形をエンベロープ処理するエンベロープ処理手段と、
上記評価対象エンジンのクランク角度を算出するクランク角度算出手段と、
該クランク角度算出手段で算出されるクランク角度の所定範囲に亘って、既に正常と評価された正常エンジンについて上記エンベロープ処理手段から得られた出力信号の過去最大値データを予め格納するデータベースと、
上記クランク角度算出手段で算出されるクランク角度の所定範囲に亘って、上記エンベロープ処理手段の出力信号と上記データベースに格納されている上記過去最大値データとの比較に基づいて、上記評価対象エンジンを評価する評価手段とを有することを特徴とするエンジン評価装置。
【請求項５】
上記評価手段は、上記検出信号波形が上記過去最大値データを超えないときには上記評価対象エンジンを正常と評価し、上記検出信号波形の少なくとも一部が上記過去最大値データを超えるときは、上記評価対象エンジンを不良と評価することを特徴とする請求項４に記載のエンジン評価装置。
【請求項６】
上記データベースに格納する上記過去最大値データは、上記評価手段により不良と評価されたエンジンを検証した結果、正常エンジンと診断された場合に、当該正常エンジンから得られた信号検出波形に基づいて更新することを特徴とする請求項４または５に記載のエンジン評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンの生産過程でエンジンを評価するエンジン評価方法及びエンジン評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの生産過程では、出荷品質を確保するために、生産したエンジンの評価試験が行なわれている。
【０００３】
このような評価試験を行うエンジン評価装置としては、例えば評価対象エンジンを回転させて検出したエンジン発生音やエンジン振動の検出信号波形と、予め設定された基準正常状態における基準波形との振幅差の累積値を算出し、この算出した累積値と予め設定した許容累積値範囲との比較に基づいてエンジンを評価するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他のエンジン評価装置としては、評価対象エンジンを回転させて検出したエンジン発生音やエンジン振動の検出信号波形と、予め設定された基準正常状態における基準波形との振幅差の絶対値を算出し、この振幅差の絶対値と基準波形の振幅との比の累積値または平均値を表わす評価値を算出して、算出した評価値と予め設定された許容値範囲との比較に基づいてエンジンを評価するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９８９２９号公報
【特許文献２】特開２００５−１４７９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示のエンジン評価装置によると、評価対象エンジンから得た検出信号波形と、正常状態における基準信号波形との差の累積値（積分値）に基づいてエンジンを評価するので、簡単かつ確実にエンジンを正常（ＯＫ）または不良（ＮＧ）と判定することができる。
【０００７】
また、上記特許文献２に開示のエンジン評価装置によると、評価対象エンジンから得た検出信号波形と、正常状態における基準信号波形との差の割合に基づいてエンジンを評価するので、各バルブの影響を平等に評価でき、エンジンを効率よくかつ正確にＯＫまたはＮＧと判定することができる。
【０００８】
ところが、本発明者による種々の実験検討によると、上記のエンジン評価装置には、以下に説明するような改良すべき点があることが判明した。
【０００９】
即ち、評価対象エンジンをＯＫまたはＮＧと判定する評価基準として、特許文献１に開示のエンジン評価装置では、検出信号波形と基準信号波形との差に基づく累積値の許容範囲を用いており、また、特許文献２に開示のエンジン評価装置では、検出信号波形と基準信号波形との差に基づく評価値の許容範囲を用いているが、これらの許容範囲を設定するレベル、即ち基準信号波形に対してどれくらいの検出信号波形の違いを許容するかは、担当者の知識や経験に頼る要素が大きく影響する。
【００１０】
このため、評価基準の設定に際して、担当者の負担が大きくなることが懸念されると共に、設定によってはＯＫのエンジンでもＮＧと判定される場合があり、十分な信頼性が得られないことが懸念される。
【００１１】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、評価基準の設定に際しての担当者の負担を軽減できると共に、評価対象エンジンを常に簡単かつ正確に評価できる信頼性に優れたエンジン評価方法及びエンジン評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する請求項１に記載のエンジン評価方法の発明は、評価対象エンジンを回転させながら、該評価対象エンジンからの発生音または該評価対象エンジンの振動を検出し、その検出信号波形と既に正常と評価された正常エンジンについて得られた過去最大値データとの比較に基づいて、上記評価対象エンジンを評価することを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、評価基準として既に正常と評価された正常エンジンについて得られた過去最大値データを用い、この過去最大値データと評価対象エンジンから検出した検出信号波形との比較に基づいて評価対象エンジンを評価することにより、評価基準の設定に際して担当者の負担を軽減することができると共に、評価対象エンジンを常に簡単かつ正確に評価できて信頼性の向上が図れる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１のエンジン評価方法において、上記評価対象エンジンは、上記検出信号波形が上記過去最大値データを超えないときは正常と評価し、上記検出信号波形の少なくとも一部が上記過去最大値データを超えるときは不良と評価することを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、評価対象エンジンの検出信号波形の少なくとも一部が過去最大値データを超えるときは、評価対象エンジンを不良と評価するので、より正確な評価が可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のエンジン評価方法において、上記過去最大値データは、不良と評価されたエンジンを検証した結果、正常エンジンと診断された場合に、当該正常エンジンから得られた信号検出波形に基づいて更新することを特徴とする。
【００１７】
この発明によると、不良評価エンジンを検証して正常エンジンと診断された場合には、当該正常エンジンから得られた信号検出波形に基づいて過去最大値データを更新するので、評価対象エンジンをより正確に評価でき、更なる信頼性の向上が図れる。
【００１８】
上記目的を達成する請求項４に記載のエンジン評価装置の発明は、回転中の評価対象エンジンの振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段で検出される振動信号を２乗する２乗処理手段と、該２乗処理手段の出力波形をエンベロープ処理するエンベロープ処理手段と、上記評価対象エンジンのクランク角度を算出するクランク角度算出手段と、上記クランク角度算出手段で算出されるクランク角度の所定範囲に亘って、既に正常と評価された正常エンジンについて上記エンベロープ処理手段から得られた出力信号の過去最大値データを予め格納するデータベースと、上記クランク角度算出手段で算出されるクランク角度の所定範囲に亘って、上記エンベロープ処理手段の出力信号と上記データベースに格納されている上記過去最大値データとの比較に基づいて、上記評価対象エンジンを評価する評価手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
この発明によると、振動検出手段、２乗処理手段、エンベロープ処理手段、クランク角度算出手段、データベース、及び評価手段を有する簡単かつ安価な構成で評価対象エンジンを確実に評価することが可能になると共に、振動検出手段を除く他の構成要素は、例えばパーソナルコンピュータにより構成できるので、構成の簡略化が可能になる。また、エンジンの振動を検出するのでエンジンの発生音を検出する場合に比べて、インジェクタ音、ベルト擦れ音、ダイナモ回転音、排気音等の外乱に影響されることなく、所望の振動信号をより正確に検出することが可能となり、高精度の評価が期待できる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４のエンジン評価装置において、上記評価手段は、上記検出信号波形が上記過去最大値データを超えないときには、上記評価対象エンジンを正常と評価し、上記検出信号波形の少なくとも一部が上記過去最大値データを超えるときは、上記評価対象エンジンを不良と評価することを特徴とする。
【００２１】
この発明によると、評価手段において検出信号波形の少なくとも一部が過去最大値データを超えるときは、評価対象エンジンを不良と評価するので、より正確な評価が期待できる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５のエンジン評価装置において、上記データベースに格納する上記過去最大値データは、上記評価手段により不良と評価されたエンジンを検証した結果、正常エンジンと診断された場合に、当該正常エンジンから得られた信号検出波形に基づいて更新することを特徴とする。
【００２３】
この発明によると、不良評価エンジンを検証して正常エンジンと診断された場合には、当該正常エンジンから得られた信号検出波形に基づいてデータベースに格納する過去最大値データを更新するので、評価対象エンジンをより正確に評価でき、更なる信頼性の向上が期待できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のエンジン評価方法によると、評価基準として既に正常と評価された正常エンジンについて得られた過去最大値データと評価対象エンジンから検出した検出信号波形との比較に基づいて評価対象エンジンを評価するので、評価基準の設定に際して担当者の負担を軽減することができる。また、評価対象エンジンを常に簡単かつ正確に評価できて信頼性の向上が図れる。特に、不良評価エンジンを検証して正常エンジンと診断された場合には、当該正常エンジンから得られた信号検出波形に基づいて過去最大値データを更新することにより評価対象エンジンをより正確に評価できて更なる信頼性の向上が図れる。
【００２５】
本発明のエンジン評価装置によると、データベース、及び評価手段を有する簡単かつ安価な構成で評価対象エンジンを確実に評価することができると共に、振動検出手段を除く他の構成要素は、例えばパーソナルコンピュータにより構成できるので、構成の簡略化が得られる。また、エンジンの振動を検出するので、エンジンの発生音を検出する場合に比べて、インジェクタ音、ベルト擦れ音、ダイナモ回転音、排気音等の外乱に影響されることなく所望の振動信号をより正確に検出することができ、高精度の評価が期待できる。特に不良評価エンジンを検証して正常エンジンと診断された場合には、当該正常エンジンから得られた信号検出波形に基づいて、データベースに格納する過去最大値データを更新するので、評価対象エンジンをより正確に評価でき、更なる信頼性の向上が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明によるエンジン評価方法及びエンジン評価装置の実施の形態を図１乃至図８を参照して説明する。
【００２７】
図１は本実施の形態におけるエンジン評価装置の概略構成を示す機能ブロック図、図２は動作を説明するためのフローチャート、図３は振動センサで検出される振動信号の一例を示す波形図、図４は図３に示した振動信号の２乗処理信号を示す波形図、図５は図４に示した２乗処理信号をエンベロープ処理したサンプル信号の波形図、図６はサンプル信号と過去最大値データとのずれの一態様を示す部分拡大図である。
【００２８】
本実施の形態では、図１に示すように、サンプルである評価対象エンジン１の所定の位置に振動検出手段である１個の振動センサ２を取り付け、エンジン１に燃料を供給してエンジン１を実際に回転させるか、或いはエンジン１を図示しないモータにより回転させてエンジン振動を検出する。なお、振動センサ２の設置位置は、例えばエンジン１のロッカーカバー上等の任意個所に設定する。
【００２９】
振動センサ２で検出される振動信号は、増幅器３で増幅した後、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）４及び低域通過フィルタ（ＬＰＦ）５により不要なノイズ成分を除去してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を含んで構成される演算装置１１に取り込む。また、演算装置１１には、エンジン１から出力される気筒判別信号及びクランク角検出信号を取り込む。
【００３０】
演算装置１１には、クランク角度算出手段であるクランク角度算出部１２、２乗処理手段である２乗処理部１３、エンベロープ処理手段であるエンベロープ処理部１４、データベースであるデータベース部１５、評価手段である評価部１６及び結果表示部１７を設ける。エンジン１からのクランク角検出信号及び気筒判別信号は、クランク角度算出部１２に供給してクランク角度を算出し、この算出したクランク角度を評価部１６に供給する。
【００３１】
また、ＬＰＦ５から出力される振動信号は、２乗処理部１３に供給し、ここで２乗処理した後、エンベロープ処理部１４でエンベロープ処理して評価部１６に供給する。
【００３２】
一方、データベース部１５に、クランク角度算出部１２で算出されるクランク角度の所定範囲に亘って、既に正常と評価された正常エンジンについてエンベロープ処理部１４から得られたサンプル信号の各サンプリング点（クランク角度）における振幅値の過去最大値を評価基準として予め格納しておく。この過去最大値データの設定方法については後述する。
【００３３】
評価部１６では、クランク角度算出部１２で算出されるクランク角度の所定範囲に亘って、エンベロープ処理部１４からのエンベロープ信号の各サンプリング点における振幅値（サンプル値）と、データベース部１５に格納されている対応するサンプリング点における過去最大値との比較に基づいてエンジン１を評価して、その評価結果を結果表示部１７に表示する。
【００３４】
以下、図１に示すエンジン評価装置の動作を、図２に示すフローチャートに従って図３乃至図６に示す信号波形図を参照しながら説明する。
【００３５】
先ず、サンプルである評価対象エンジン１を回転させて、振動センサ２によりサンプル振動信号を検出する（ステップＳ１）。ここで、振動センサ２で検出されるサンプル振動信号と、クランク角度算出部１２で算出されるクランク角度（°ＣＡ）との関係は、例えば図３に示すようになる。
【００３６】
次に、検出したサンプル振動信号は、ＨＰＦ４及びＬＰＦ５で不要なノイズ成分を除去した後、評価部１６で比較し易いように、２乗処理部１３で図４に示すように２乗処理し、更にエンベロープ処理部１４で図５に示すようにエンベロープ処理してサンプル信号を得る（ステップＳ２）。
【００３７】
その後、評価部１６において、クランク角度算出部１２で算出されるクランク角度の所定範囲（例えば、０°ＣＡ〜７２０°ＣＡ）に亘って、エンベロープ処理部１４から得られるサンプル信号の各サンプリング点におけるサンプル値と、データベース部１５に格納されている対応するクランク角度における過去最大値との差を算出する（ステップＳ３）。
【００３８】
ここで、例えば評価対象エンジン１のバルブクリアランスが公差から外れていると、図６に示すように、実線で示すエンベロープ処理部１４から出力されるサンプル信号における振動ピーク発生タイミングと、破線で示す過去最大値データにおける振動ピーク発生タイミングとがずれると共に、振動ピーク値そのものものが異なる場合がある。従って、この場合には、図６の斜線部分において、サンプル信号が過去最大値データを超えることになる。
【００３９】
次に、ステップＳ３での全サンプリング点におけるサンプル値と過去最大値との差の算出結果に基づいて、全サンプリング点においてサンプル値が過去最大値内か否かを判定する（ステップＳ４）。
【００４０】
この判定結果において、全てのサンプル値が過去最大値内の場合（ＹＥＳの場合）には、評価対象エンジン１は正常（ＯＫ）と評価し（ステップＳ５）、少なくとも１つのサンプル値が過去最大値内にない場合（ＮＯの場合）には、評価対象エンジン１は不良（ＮＧ）と評価し（ステップＳ６）、その評価結果を結果表示部１７に表示して評価対象エンジン１に対する処理を終了する。
【００４１】
次に、データベース部１５に格納する過去最大値データの設定方法について、図７に示すフローチャート及び図８に示す信号波形図を参照して説明する。
【００４２】
過去最大値データは、基本的には、既にＯＫと評価された正常エンジンから得られたサンプル信号を学習して設定する。このため、図７に示すように、先ず、ＯＫの範囲を適正に規定するに足り得る個数のデータ取りを行う（ステップＳ１１）。このデータ取りは、例えば、１週間の評価試験によって得られた数千台のエンジンの中からＯＫと評価された複数のエンジンのサンプル信号を取得する。
【００４３】
データ取りを行った後、取得したデータを統計処理し（ステップＳ１２）、これにより各サンプリング点における過去最大値を求めて、全サンプリング点における過去最大値データをデータベース部１５にイニシャルセットする（ステップＳ１３）。
【００４４】
その後、データベース部１５に格納された過去最大値データを用いて行われた評価試験において、ＮＧすなわち不良と評価されたエンジンを検証して（ステップＳ１４）、実質的にＮＧか否かを診断し（ステップＳ１５）、実質的にＮＧと診断された場合には、そのサンプル信号を廃棄してステップＳ１４に移行する。不良評価エンジンを検証の結果、ＯＫすなわち正常エンジンと診断された場合には、過去最大値を超えたＮＧ側にあるサンプル値で過去最大値データを更新して（ステップＳ１６）、ステップＳ１４に移行する。
【００４５】
即ち、過去最大値データが、例えば図８に破線で示すように設定されている場合において、この過去最大値データを用いてＮＧと評価され、その後の検証によってＯＫと診断されたエンジンの信号波形が実線で示す波形の場合には、破線で示す過去最大値データを超える太線で示す部分のサンプリング点における振幅値を、この部分の新たな過去最大値として更新する。
【００４６】
このように、本実施の形態では、評価基準として既にＯＫと評価された正常エンジンにおける過去最大値データを用いるので、評価基準の設定に際しての担当者の負担を軽減することができる。また、クランク角度の所定範囲に亘るサンプル信号と過去最大値データとの比較に基づいて、全てのサンプル値が過去最大値内の場合には、当該評価対象エンジンをＯＫと評価し、少なくとも１つのサンプル値が過去最大値内にない場合には、当該評価対象エンジンはＮＧと評価するので、評価対象エンジンを常に簡単に、しかもより正確に評価でき、信頼性を向上することができる。
【００４７】
更に、クランク角度算出部１２、２乗処理部１３、エンベロープ処理部１４、データベース部１５、評価部１６、及び結果表示部１７を有する演算装置１１はＰＣを有して構成できるので、装置全体を簡単かつ安価にできる。
【００４８】
また、評価基準である過去最大値データは、ＮＧと判定されたエンジンが、検証の結果ＯＫと診断された場合には、そのＮＧ側にあったサンプル値を過去最大値データに更新するようにしたので、評価対象エンジンをより正確に評価でき、更なる信頼性の向上が図れる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、振動センサ２でエンジン１の振動を検出し、その振動信号からエンジン１を評価するようにしたが、マイクロフォンでエンジン１の発生音を検出し、その検出信号からエンジン１を評価することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態におけるエンジン評価装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示した振動センサで検出される振動信号の一例を示す波形図である。
【図４】図３に示した振動信号の２乗処理信号を示す波形図である。
【図５】図４に示した２乗処理信号をエンベロープ処理したサンプル信号を示す波形図である。
【図６】サンプル信号と過去最大値データとの発生タイミングのずれの一態様を示す部分拡大図である。
【図７】過去最大値データの設定方法を示すフローチャートである。
【図８】同じく、過去最大値データの設定方法を説明するための信号波形図である。
【符号の説明】
【００５１】
１      評価対象エンジン（サンプル）
２      振動センサ（振動検出手段）
３      増幅器
４      高域通過フィルタ（ＨＰＦ）
５      低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
１１    演算装置
１２    クランク角度算出部（クランク角度算出手段）
１３    ２乗処理部（２乗処理手段）
１４    エンベロープ処理部（エンベロープ処理手段）
１５    データベース部（データベース）
１６    評価部（評価手段）
１７    結果表示部
【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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【図７】
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【図８】
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