(57)【要約】【課題】シリンダヘッドをシリンダブロックに組付けた状態においてバルブの動作状態およびリフト量の計測を可能とするバルブリフト量計測装置および計測方法を提供する。【解決手段】エンジンのマニホールド１５０内を移動するバルブ１４０のリフト量および動作状態を計測するバルブリフト量計測装置であって、レーザー光１２０を前記マニホールド内に入射させるレーザー１００と、前記マニホールド内に入射した前記レーザー光を反射して前記バルブの一部１４２に照射するとともに、前記バルブの一部によって反射されたレーザー反射光を前記マニホールド外に反射する、前記マニホールド内に設置されたミラー１３０と、前記ミラーで反射されたレーザー反射光１２１を受光する光位置検出素子１００と、前記光位置検出素子によって受光された、前記バルブの移動前後における前記レーザー反射光の方向の変化に基づいてバルブのリフト量および動作状態を計測するレーザー変位計測手段１９０と、を有する。【選択図】図１
2009197606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのマニホールド内を移動するバルブのリフト量および動作状態を計測するバルブリフト量計測装置であって、
レーザー光を前記マニホールド内に入射させるレーザーと、
前記マニホールド内に入射した前記レーザー光を反射して前記バルブの一部に照射するとともに、前記バルブの一部によって反射されたレーザー反射光を前記マニホールド外に反射する、前記マニホールド内に設置されたミラーと、
前記ミラーで反射されたレーザー反射光を受光する光位置検出素子と、
前記光位置検出素子によって受光された、前記バルブの移動前後における前記レーザー反射光の方向の変化に基づいてバルブのリフト量および動作状態を計測するレーザー変位計測手段と、
を有することを特徴とするバルブ変位量計測装置。
【請求項２】
前記レーザー変位計測手段は、
前記光位置検出素子によって受光されたレーザー反射光の方向とバルブのリフト量を記憶する記憶手段と、
前記光位置検出素子により前記バルブの移動前後において前記バルブの一部から受光した前記レーザー反射光の方向の変化と、前記記憶手段に記憶されているレーザー反射光の方向とバルブのリフト量と、の関係から前記バルブのリフト量および動作状態を算出する算出手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のバルブ変位量計測装置。
【請求項３】
前記バルブの一部はバルブの傘の裏であることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ変位量計測装置。
【請求項４】
エンジンのマニホールド内を移動するバルブのリフト量および動作状態を計測するバルブリフト量計測方法であって、
レーザー光を前記マニホールド内に入射させ、前記マニホールド内に設置したミラーにより反射させて前記バルブの一部に照射するとともに、前記バルブの一部によって反射されたレーザー反射光を前記ミラーによりレーザー変位計に対して反射させる段階と、
前記バルブの一部によって反射された前記レーザー反射光の方向を前記レーザー変位計により計測する段階と、
前記バルブを移動させる段階と、
移動後の前記バルブの一部によって反射された前記レーザー反射光を前記ミラーによりレーザー変位計に対して反射させる段階と、
移動後の前記バルブの一部によって反射された前記レーザー反射光の方向を前記レーザー変位計により計測する段階と、
前記バルブの移動前後において計測した前記レーザー反射光の方向の変化に基づいて前記バルブのリフト量および動作状態を算出する段階と、
を含むことを特徴とするバルブリフト量計測方法。
【請求項５】
前記バルブの一部はバルブの傘の裏であることを特徴とする請求項４に記載のバルブ変位量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブリフト量計測装置および計測方法に関し、具体的には、レーザー変位計を用いたバルブリフト量計測装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのバルブのリフト量は、エンジンの性能に関る重要な要素である。従来は、バルブのリフト量を計測するために、シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付けない状態でバルブのリフト量を計測していた。すなわち、リニアゲージを直接バルブに当て、バルブのリフト量を計測する計測器をシリンダヘッドに取り付けることによりバルブのリフト量を計測していた。
【０００３】
しかし、バルブのリフト量を計測した後で、シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付けると、組み付けの際のボルトの締め付けにより、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に若干の組み付けの変形が生じ、この変形によりバルブのリフト量が計測したリフト量に対して変化する可能性がある。一方、シリンダヘッドをシリンダブロックに組付けた状態では、バルブが燃焼室内にあり、また、マニホールドが屈曲していることからリニアゲージを直接バルブに当てることができず、バルブのリフト量を計測することが困難である。
【特許文献１】特開平３−１５６１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものである。すなわち、シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付けた状態で、バルブのリフト量を計測できるようにしたものである。そのため、屈曲した形状を有するマニホールド内にミラーを設置してバルブにレーザーが照射されるようにし、バルブの移動前後におけるレーザー反射光の方向の変化をレーザー変位計で計測できるようにしている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係るバルブリフト量計測装置は、エンジンのマニホールド内を移動するバルブのリフト量および動作状態を計測するバルブリフト量計測装置であって、レーザー光をマニホールド内に入射させるレーザーと、マニホールド内に入射したレーザー光を反射してバルブの一部に照射するとともに、バルブの一部によって反射されたレーザー反射光をマニホールド外に反射する、マニホールド内に設置されたミラーと、ミラーで反射されたレーザー反射光を受光する光位置検出素子と、光位置検出素子によって受光された、バルブの移動前後におけるレーザー反射光の方向の変化に基づいてバルブのリフト量および動作状態を計測するレーザー変位計測手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係るバルブリフト量計測方法は、エンジンのマニホールド内を移動するバルブのリフト量および動作状態を計測するバルブリフト量計測方法であって、レーザー光をマニホールド内に入射させ、マニホールド内に設置したミラーにより反射させてバルブの一部に照射するとともに、バルブの一部によって反射されたレーザー反射光をミラーによりレーザー変位計に対して反射させる段階と、バルブの一部によって反射されたレーザー反射光の方向をレーザー変位計により計測する段階と、バルブを移動させる段階と、移動後のバルブの一部によって反射されたレーザー反射光をミラーによりレーザー変位計に対して反射させる段階と、移動後のバルブの一部によって反射されたレーザー反射光の方向をレーザー変位計により計測する段階と、バルブの移動前後において計測したレーザー反射光の方向の変化に基づいてバルブのリフト量および動作状態を算出する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るバルブリフト量計測装置および計測方法によれば、シリンダヘッドにシリンダブロックを組付けた状態でバルブの動作を精密に計測することができる。
【０００８】
また、シリンダヘッドにシリンダブロックを組付けた状態でバルブのリフト量および動作状態を精密に計測することができる。
【０００９】
また、バルブリフター上部にカムや、バルブタイミングやバルブリフト量を変更させるための機構があっても、シリンダヘッドにシリンダブロックを組付けた状態で、バルブのリフト量を精密に計測することができる。
【００１０】
また、シリンダヘッドにシリンダブロックを組付けた状態でバルブの動作状態およびリフト量を計測することができるので、検査工程の簡略化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るバルブリフト量計測装置および計測方法の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るバルブリフト量計測装置を示した図である。図１に示すように、測定対象物であるバルブ１４０を含むシリンダヘッド１７０はシリンダブロック１８０に組付けられている。すなわち、本発明の実施形態に係るバルブリフト量計測装置は、シリンダヘッド１７０をシリンダブロック１８０に組付けた状態でバルブリフト量を計測するものである。
【００１３】
レーザー変位計１００（レーザー変位計測手段）は、半導体レーザーと光位置検出素子（ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）の組み合わせで構成される。レーザー変位計１００は、測定対象物にレーザー光を照射するとともに測定対象物によって反射されたレーザー反射光の方向の変化を光位置検出素子で計測することにより、移動する測定対象物の変位量を計測する装置である。レーザー変位計は、測定の安定性を確保するためにエンジンのシリンダブロックに固定させてもよい。
【００１４】
ミラー１３０は、レーザー光を反射させることができる鏡面を有する。ミラー１３０は、レーザー変位計１００から出力されたレーザー光１２０を反射して測定対称物であるバルブ１４０の傘１４１の裏１４２に照射させるとともに、バルブの傘の裏１４２によって反射されたレーザー反射光１２１を受けてレーザー変位計１００に対し反射させることが可能な位置に設置する。ミラー１３０にこのような機能をもたせるために、ミラー１３０をエンジンのインテークマニホールド１５０内の最適な位置および角度に設置する。こうすることにより、屈曲した形状を有するマニホールドの端にバルブの傘１４１が位置するときであってもレーザー光１２０を反射して測定対称物であるバルブの傘の裏１４２に照射させることができる。レーザー変位計１００は、ミラー１３０に対しレーザー光１２０を照射するとともに、ミラー１３０によって反射された後、バルブの傘の裏１４２によって反射された反射光１２１を検知し、その方向を計測する。ミラー１３０は、測定の安定性を確保するためにレーザー変位計１００に治具１６０で固定させてもよい。
【００１５】
コンピュータ１９０（レーザー変位計測手段）は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクといった記憶装置、制御装置、演算装置、入出力装置、表示装置から構成された一般的なＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）である。コンピュータ１９０は、入出力装置により、レーザー変位計１００のデータ出力端子と接続する。コンピュータ１９０は、レーザー変位計１００からレーザー反射光１２１の方向に関するデータを受信し、記憶装置に記憶する。また、後述するように、シリンダヘッドにシリンダブロックを組み付けない状態であらかじめ計測した、バルブの位置とレーザー反射光１２１の方向に関する情報（すなわち、反射光の方向に対応した受光位置の情報）を対応付けたテーブルを記憶装置に記憶させうる。当該テーブルと、シリンダヘッド１７０にシリンダブロック１８０を組み付けた状態で計測したレーザー反射光１２１の方向に関する情報を演算装置により比較、照合することによりバルブの動作状態およびリフト量を精密に計測することができる。なお、コンピュータ１９０は、図示しない変位計アンプを介してレーザー変位計１００と接続してもよい。レーザー変位計１００により計測されたレーザー反射光１２１の信号を変位計アンプにより増幅することでレーザー反射光１２１の受光感度を向上させることができるため、より正確にバルブ１４０の動作状態およびリフト量を計測しうる。
【００１６】
図２は、バルブリフト量とレーザー反射光の変化の関係を示す図である。
【００１７】
レーザー変位計から出力されたレーザー光２２０は、ミラー２１０の鏡面で反射され、移動前のバルブ２００の傘２０１ａの裏２０２ａを照射する。照射されたレーザー光２２０は、移動前のバルブの傘の裏２０２ａで反射する。バルブの傘の裏２０２ａで反射したレーザー光、すなわちレーザー反射光２３０ａは、レーザー変位計に入射し、当該レーザー変位計により受光される。
【００１８】
その後バルブを移動させると、レーザー光２２０は移動後のバルブ２００の傘２０１ｂの裏２０２ｂを照射し、バルブの傘の裏２０２ｂで反射したレーザー光、すなわちレーザー反射光２３０ｂがレーザー変位計に入射する。
【００１９】
バルブの移動に伴って、レーザー光２２０が反射する位置も移動するため、バルブ移動前の反射光２３０ａとバルブ移動後の反射光２３０ｂの光の進行方向が変化する。すなわち、バルブ２００の移動に対応して、バルブ移動前後における反射光２３０ａ、２３０ｂの方向が変化する。したがって、このようにバルブリフト量と反射光の変化を対応付けすることによって、反射光の変化をレーザー変位計で計測することによりバルブリフト量が計測できる。
【００２０】
バルブリフト量と反射光の方向の変化の対応付けは、様々な方法によって行いうる。例えば、あらかじめシリンダヘッドをシリンダブロックから取り外した状態でリニアゲージを直接バルブに当ててバルブの位置のデータを取得するとともに、本発明の実施形態に係るバルブリフト量計測装置によりそのバルブの位置におけるレーザー反射光の受光位置を計測する。そして、段階的に変化させたバルブの位置のデータと、そのバルブの位置におけるレーザー反射光の受光位置をレーザー変位計に接続したコンピュータに記憶させておく。このように、バルブの位置と反射光の受光位置を対応付けたテーブルを作成しておけば、シリンダヘッドにシリンダブロックを組付けた状態で反射光の受光位置を計測して当該テーブルと比較、照合することによりバルブリフト量を計測することができる。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態に係るバルブリフト量計測装置の動作のフローチャートを示す図である。このフローチャートは、バルブリフト量計測方法の手順を示したものでもある。以下、このフローチャートを図１を参照しながら、ステップ番号毎に詳細に説明する。
【００２２】
〔Ｓ３００〕
図１に示すように、ミラー１３０をインテークマニホールド１５０内に設置する。すなわち、レーザー変位計１００から出力されたレーザー光１２０を反射して測定対称物であるバルブの傘の裏１４２に照射させるとともに、バルブの傘の裏１４２によって反射されたレーザー反射光１２１を受けてレーザー変位計１００に対し反射させることが可能な位置に、ミラー１３０を設置する。このとき、シリンダヘッド１７０はシリンダブロック１８０に組み付けられている。ミラー１３０は治具１６０によりレーザー変位計１００に固定し、レーザー変位計１００は治具によりシリンダブロック１８０に固定し、ミラー１３０を、インテークマニホールド１５０内の調整された位置にバルブとの相対位置を保った状態で固定しうる。
【００２３】
〔Ｓ３１０〕
レーザー光１２０をインテークマニホールド１５０内に入射させ、ミラー１３０で反射させる。ミラー１３０により反射したレーザー反射光１２１は、移動前のバルブの傘の裏１４２で反射し、反射したレーザー反射光１２１はレーザー変位計１００に入射する。
【００２４】
〔Ｓ３２０〕
レーザー反射光１２１をレーザー変位計１００により計測する。レーザー変位計１００に入射したレーザー反射光１２１は、レーザー変位計１００の構成要素である光位置検出素子によりその方向が検出される。レーザー反射光１２１の方向に関する情報、すなわち反射光の受光位置の情報はレーザー変位計１００からコンピュータ１９０に送信される。前述したように、コンピュータ１９０の記憶装置にはあらかじめバルブの位置と反射光の受光位置を対応付けたテーブルが記憶されているため、ここで計測した反射光の受光位置の情報と当該テーブルとを比較、照合することにより移動前のバルブの位置を計測する。計測した移動前のバルブの位置は、コンピュータ１９０の記憶装置に記憶させうる。
【００２５】
〔Ｓ３３０〕
インテークマニホールド１５０内でバルブを移動させる。バルブの移動は、手動もしくはカムシャフトをモーターで回転させることにより行いうる。ここで、インテークマニホールド１５０内に入射させたレーザー光１２０の方向は変化させずにバルブを移動させる。バルブの位置が変化することによりレーザー光が反射する位置が変化するためレーザー反射光１２１の方向も変化する。バルブを移動させた後の当該レーザー反射光１２１はレーザー変位計１００に入射する。
【００２６】
〔Ｓ３４０〕
バルブ移動後のレーザー反射光１２１をレーザー変位計１００により計測する。レーザー変位計１００に入射したバルブ移動後のレーザー反射光１２１の方向に関する情報である反射光の受光位置の情報はレーザー変位計１００からコンピュータ１９０に送信される。ステップ番号Ｓ３２０と同様に、バルブ移動後のレーザー反射光１２１の受光位置の情報と記憶装置に記憶されたバルブの位置と反射光の受光位置を対応付けたテーブルとを比較、照合することにより移動後のバルブの位置を計測する。計測した移動後のバルブの位置は、コンピュータ１９０の記憶装置に記憶させうる。
【００２７】
〔Ｓ３５０〕
バルブリフト量を算出する。バルブリフト量は、ステップ番号Ｓ３４０で計測した移動後のバルブの位置の情報からステップ番号Ｓ３２０で計測した移動前のバルブの位置の情報を差し引くことにより算出できる。ここで、本発明の実施形態に係るバルブリフト量計測装置においては、周期的なバルブリフト量（すなわち、バルブを周期動作させたときの振幅値）を計測できるだけでなく、周期的なバルブの動作状態も計測できる。したがって、バルブのリフト量の計測が可能であるだけでなく、バルブが円滑に往復摺動しているかどうかといったバルブの動作自体の計測も可能である。すなわち、バルブのリフト量の異常を検出することができるだけでなく、バルブの動作状態の異常をも検出することができる。
【００２８】
本発明の実施形態に係るバルブリフト量計測装置および計測方法は、以下の効果を奏する。
・シリンダヘッドをシリンダブロックに組付けた状態でバルブの動作状態を精密に計測することができる。
・シリンダヘッドをシリンダブロックに組付けた状態でバルブリフト量を精密に計測することができる。
・バルブリフター上部にカムや、バルブタイミングやバルブリフト量を変更させるための機構があっても、シリンダヘッドをシリンダブロックに組付けた状態で、バルブリフト量を精密に計測することができる。
・シリンダヘッドをシリンダブロックに組付けた状態でバルブの動作状態およびリフト量を計測することができるので、検査工程の簡略化が実現できる。
【００２９】
以上、本願発明に係るバルブリフト量計測装置および変位量計測方法を実施形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲は実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
例えば、上述の実施形態では、インテークマニホールドのバルブの変位量を計測する態様で説明したが、本発明をエグゾーストマニホールドのバルブの変位量を計測する場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るバルブリフト量計測装置を示した図である。
【図２】バルブリフト量とレーザー反射光の変化の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るバルブリフト量計測装置の動作のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００    レーザー変位計（レーザー変位計）、
１２０、２２０    レーザー光、
１３０、２１０    ミラー（ミラー）、
１４０、２００    バルブ、
１４１    バルブの傘、
１４２    バルブの傘の裏、
１５０    インテークマニホールド、
１６０    治具、
１７０    シリンダヘッド、
１８０    シリンダブロック、
１９０    コンピュータ（レーザー変位計測手段）、
２００    バルブ、
２０１ａ    移動前のバルブの傘、
２０１ｂ    移動後のバルブの傘、
２０２ａ    移動前のバルブの傘の裏、
２０２ｂ    移動後のバルブの傘の裏、
２３０ａ    バルブの移動前のレーザー反射光、
２３０ｂ    バルブの移動後のレーザー反射光。
【図１】
2009197606.tif 000003
【図２】
2009197606.tif 000004
【図３】
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