バルブ動作状態の判定方法および判定装置
【課題】 装置を運転することなくバルブの動作状態を判定可能なバルブ動作状態の判定方法および判定装置を提供する。
【解決手段】 配管Ｗ１内に配置されたバルブＶの作動状態（姿勢）を判定するにあたり、前記配管Ｗ１の開口部Ｗ２より配管Ｗ１内に向けてスピーカ１２等により音波を放射し、前記バルブＶより反射される反射音をマイク１１等により収集し、反射音の周波数−音圧強度特性に基づいてバルブＶの作動状態を判定するようにした。
【解決手段】 配管Ｗ１内に配置されたバルブＶの作動状態（姿勢）を判定するにあたり、前記配管Ｗ１の開口部Ｗ２より配管Ｗ１内に向けてスピーカ１２等により音波を放射し、前記バルブＶより反射される反射音をマイク１１等により収集し、反射音の周波数−音圧強度特性に基づいてバルブＶの作動状態を判定するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内に配置したバルブの動作状態を判定するバルブ動作状態の判定方法および判定装置に関し、特に、アクチュエータにより開度調整されるバルブに好適なバルブ動作状態の判定方法および判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、内燃機関に設けたバルブの動作状態を判定する作動検査装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、車両定置状態で、エンジンの排気ガス再循環システム（ＥＧＲシステム）の作動検査を行うため、エンジンを無負荷レーシングし、回転数が３０００ｒｐｍ以上となると、ＥＧＲバルブを開とする。エンジン回転数が安定し、かつ、アクセル開度も安定すると、ＥＧＲバルブを閉じて、吸気管圧力の変化を検出する。このとき、アクセル開度が一定であることを確認する。圧力変化が所定値以上の場合には、ＥＧＲシステムが正常に作動したと判定する。また、ＥＧＲバルブを開いて所定時間内にガスの温度が所定値以上上昇したか否かによっても、作動を検査するようにしている。
【特許文献１】特開平８−２４７９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、エンジン運転中にバルブの作動検査を行うものであるため、バルブの作動検査に先立ち、エンジンを所定回転数までモータリング運転させ且つ吸気管圧力が安定した状態とする必要があり、それまでの間に計測待ちが発生し検査時間が長くなる不具合があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、装置を運転することなくバルブの動作状態を判定可能なバルブ動作状態の判定方法および判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、配管内に配置されたバルブの作動状態、例えば、動作姿勢を判定するにあたり、前記配管の開口部より配管内に向けて音波を放射し、前記バルブより反射される反射音の周波数−音圧強度特性に基づいてバルブの作動状態を判定するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明では、配管内に配置されたバルブの作動状態を判定するにあたり、前記配管の開口部より配管内に向けて音波を放射し、前記バルブより反射される反射音の周波数−音圧強度特性に基づいてバルブの作動状態を判定するため、例えば、エンジン等の装置を運転することなく判定することができ、短時間で計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のバルブ動作状態の判定方法および判定装置を各実施形態に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１〜図５は、本発明を適用したバルブ動作状態の判定方法および判定装置の第１実施形態を示し、図１はバルブ動作状態判定装置のシステム構成図、図２は同じく判定装置の概略外観図、図３は判定部位の拡大図、図４は判定装置による判定方法を説明するフローチャート、図５は判定要領を説明する特性図である。
【００１０】
図１において、バルブ動作状態の判定装置は、マイク１１およびスピーカ１２を備える計測ユニット１と、計測ユニット１のスピーカ１２を作動させる計測用音波信号発生装置２および増幅器３と、計測ユニット１のマイク１１で集音した反射音を増幅しデジタル変換する増幅器４およびＡ／Ｄコンバータ５と、デジタル変換した音波信号を周波数−音圧強度特性に分析処理する音波信号処理装置６と、測定対象のバルブが測定状態（姿勢）となるよう駆動装置８Ａからアクチュエータ８へ指令信号を出力し、音波信号処理装置６の処理結果を予め設定した閾値と比較して判定する判定装置７と、を備える。図２に示すように、前記計測用音波信号発生装置２および増幅器３、増幅器４およびＡ／Ｄコンバータ５、判定装置６は、計測結果を表示するモニタ９と共に計測装置１０に内蔵され、前記計測ユニット１は測定対象部品Ｗの配管Ｗ１の開口部Ｗ２に接続して設置するために前記計測装置１０とは別体に構成している。
【００１１】
前記計測ユニット１は、測定対象部品Ｗの配管Ｗ１の開口部Ｗ２に隣接して設けた測定スタンド１３の計測ユニット固定装置１４に基部１５が支持され、固定装置１４より前進させた状態で測定対象部品Ｗの配管Ｗ１（この例では、エンジンに固定した状態の吸気マニホールド）の開口部Ｗ２に、測定口１６を嵌め合わせて接続するようにしている。図３に詳細に示すように、この例での測定対象部品Ｗは、エンジンの吸気マニホールドの入口に設けたスロットルバルブＶ１および吸気マニホールドの終端近傍に配置したスワール（タンブル）コントロールバルブＶ２であり、その動作状態を判定する場合を示している。これらスロットルバルブＶ１およびスワール（タンブル）コントロールバルブＶ２は、エンジンコントローラよりの指令に応じて作動する電子制御アクチュエータ８により弁開度が調整および開閉作動されるものであり、そのバルブＶの動作状態は吸気マニホールドの外部からは目視確認ができない。
【００１２】
測定ユニット１内には、図３に示すように、奥側に測定対象に向かって音波を出力するスピーカ１２を配置し、測定口１６側には測定対象部品Ｗからの反射音を集音するマイク１１を配置している。
【００１３】
前記計測用音波信号発生装置２は、計測装置１０よりの指令により測定ユニット１のスピーカ１２から発生させる音波の周波数域およびその出力音圧を選定して増幅器３にその音波信号を出力する。前記音波信号の周波数域としては、例えば、可聴周波数全域において一様な音圧となるホワイトノイズの音波信号を選定することが望ましいが、測定対象部品Ｗと共鳴が発生して反射音が効果的に収集可能な特定周波数領域の音波信号や測定対象部品Ｗの動作状態（姿勢）により変化する反射音を効果的に収集可能な特定周波数領域の音波信号等を選定するようにしてもよい。後者の音波信号は、前者のホワイトノイズよりも安価な装置で発生させることができる。前記計測用音波信号発生装置２により出力された音波信号は、増幅器３により増幅されて測定ユニット１のスピーカ１２を作動させ、スピーカ１２は配管Ｗ１内のバルブＶに向けて音波を放射する。
【００１４】
前記放射された音波は、配管Ｗ１内を進んで測定対象部品ＷであるバルブＶに到達し、バルブＶの動作状態（姿勢）に応じて一部が測定ユニット１側に反射され、反射音としてマイク１１で集音される。前記増幅器４およびＡ／Ｄコンバータ５は、マイク１１で集音された音波信号（サンプリングデータ）を増幅しデジタル信号に変換して音波信号処理装置６へ出力する。この場合、集音したサンプリングデータの全周波数領域において、増幅若しくはデジタル変換するようにしてもよいが、目的とする特定周波数領域のサンプリングデータのみを出力するよう、バンドパスフィルタを設置するか、増幅器４若しくはＡ／Ｄコンバータ５の周波数特性を特定周波数領域で利得を高めるよう作動させてもよい。
【００１５】
前記音波信号処理装置６は、入力されたサンプリングデータの周波数分析を行い、その周波数と音圧強度の関数に分析する。この分析には、一般に知られている高速フーリエ変換（ＦＦＴ処理と称される）が用いられる。ＦＦＴ処理された周波数−音圧強度のデータは、判定装置７に出力され、判定装置７に内蔵されているメモリ７Ａに記憶される。
【００１６】
前記判定装置７は、図示しないＣＰＵおよびメモリ７Ａを内蔵し、メモリ７Ａに格納された計測制御手順に基づいて、測定対象部品ＷであるバルブＶの電気制御アクチュエータ８を駆動する吸気制御部品駆動装置８Ａを作動させ、計測用音波信号発生装置２、音波信号処理装置６を作動させる。具体的には、吸気制御部品駆動装置８Ａにより測定対象部品ＷであるバルブＶの電気制御アクチュエータ８を作動させて測定対象バルブＶを開状態・閉状態若しくは中開状態等の測定状態に作動させ、その測定状態（姿勢）において、計測用音波信号発生装置２を作動させて計測ユニット１のスピーカ１２からホワイトノイズ若しくは特定の周波数の音波を発生させて測定対象バルブＶに向けて配管開口から当該音波を配管Ｗ１内に照射させる。また、測定ユニット１のマイク１１で集音されたサンプリングデータに基づき音波信号処理装置６でＦＦＴ処理した周波数−音圧強度のデータと予め設定した閾値と比較してバルブＶが指定した動作状態（姿勢）となっているか否かを判定する。
【００１７】
図４のフローチャートは、判定装置６により実行されるバルブ動作状態の判定に係る手順を示しており、以下、これに基づいてバルブ動作状態の判定方法を説明する。
【００１８】
先ず、ステップＳ１において、検査対称部品Ｖ毎の設定値を設定する。この設定値は、検査対象部品Ｖの個々に対して、判定時の周波数域（ｆ0〜ｆ1）と音圧強度の許容範囲（Ｖlow〜Ｖup）とを設定する。
【００１９】
例えば、図３におけるスワール（タンブル）コントロールバルブＶ２においては、その閉じ状態時（スワール若しくはタンブルを発生させない開度状態）と開き状態時（スワール若しくはタンブルを発生させる開度状態）における判定時の周波数域（ｆ0〜ｆ1）と音圧強度の許容閾値範囲（Ｖlow〜Ｖup）とが設定される。図５は横軸を周波数とし且つ縦軸（対数目盛り）を音圧強度とする周波数−音圧強度特性を表示したものであり、スワール（タンブル）コントロールバルブＶ２の閉じ状態に対する特定周波数域での音圧強度の許容閾値範囲を示したものである。即ち、許容閾値範囲の上限値が実線で、同じく許容閾値範囲の下限値が破線で、夫々示している。このスワール（タンブル）コントロールバルブＶ２の開き状態に対する特定周波数域での音圧強度の許容閾値範囲は、また別に設定し記憶される。
【００２０】
また、スロットルバルブＶ１においては、その全閉時、全開時および複数の中開度における判定時の周波数域（ｆ0〜ｆ1）と音圧強度の許容範囲（Ｖlow〜Ｖup）とが設定される。これらの各測定時における測定ステップが、Ｎ＝１からＮ＋１と順次実行していく。
【００２１】
ステップＳ２およびステップＳ３では、最初の手順として、検査対象部品Ｖに対して測定ユニット１を接続してセットする。検査対象部品Ｖとして図３に示すスロットルバルブＶ１およびスワールコントロールバルブＶ２である場合には、吸気マニホールドの入口開口Ｗ２に測定ユニット１の測定口１６を接続する。この手順における接続は、マニピュレータによる自動接続であっても、作業者による手動接続であってもよい。
【００２２】
ステップＳ４では、計測用音波信号発生装置２を作動させてスピーカ１２から吸気マニホールド内に向かって音波を放射させ、検査対象部品Ｖからの反射音をマイク１１を介してサンプリングデータとして収集する。この場合、検査対象部品Ｖが目的とする検査状態（姿勢、例えば、スロットルバルブＶ１であればノーマル状態では全閉状態、スワールコントロールバルブＶ２であればノーマル状態で閉じ状態）となっていることを前提としているが、ノーマル状態で測定状態（姿勢）となっていない場合には、測定に先立ってバルブＶの操作用アクチュエータ８を作動させて目的とする測定状態（姿勢）としておく必要がある。なお、スワールコントロールバルブＶ２の測定ステップにおいては、スロットルバルブＶ１は全開状態に維持される。
【００２３】
ステップＳ５では、収集したサンプリングデータを音波信号処理装置６によりＦＦＴ処理して、周波数−音圧強度のデータを得る。このデータは判定装置７のメモリ７Ａに記憶させる。この場合における周波数−音圧強度のデータは、当該部品Ｖの判定周波数ｆ0〜ｆ1領域での音圧特性が得られればよく、サンプリングデータの全周波数に亙る必要はない。
【００２４】
ステップＳ６では、周波数ｆ0〜ｆ1での音圧信号波形データＷｎを許容閾値範囲Ｖｎと比較し、ステップＳ７へ進む。
【００２５】
ステップＳ７では、周波数ｆ0〜ｆ1での音圧信号波形データＷｎが許容閾値範囲Ｖｎ（Ｖlow〜Ｖup）の範囲内か否かを判定する。そして、音圧信号波形データＷｎが、許容閾値範囲内であればステップＳ８へ進み、ステップＳ８で、バルブＶの作動状態（姿勢）が目的とする状態（姿勢）となっていることを記録してステップＳ１０へ進む。また、音圧信号波形データＷｎが、許容閾値範囲を外れるのであればステップＳ９へ進み、ステップＳ９で、バルブＶの作動状態（姿勢）が目的とする状態（姿勢）となっていないことを記録してステップＳ１０へ進む。図５では、スワールコントロールバルブＶ２の閉じ状態での音圧信号波形データと開き状態での音圧信号波形データとの両方の波形データが併記されており、閉じ状態における音圧信号波形データが許容閾値範囲内となっていることが確認できる。
【００２６】
ステップＳ１０では、次の測定ステップ（Ｎ＝Ｎ＋１）のために測定対象部品Ｖを動作させ、ステップＳ１１で測定ステップがＮ＝Ｎ＋１となったことを確認し、ステップＳ１２へ進む。
【００２７】
ステップＳ１２では、測定ステップが規定した測定ステップ数に達したか否かが判定され、全測定ステップが完了している場合には、ここで処理を終了させ、完了していない場合には、次の測定ステップのためのステップＳ４へ進む。以後では、ステップＳ４〜ステップＳ１２の測定ステップが、全測定ステップが完了するまで繰返し実行される。
【００２８】
なお、上記実施形態において、音波信号処理装置６のＦＦＴ処理により周波数に対する音圧強度（ｄｂ、対数目盛）として判別装置７に出力するものについて説明しているが、図示しないが、音圧データに変換することなく、サンプリングデータの周波数領域における出力電圧値データを判別装置７に出力するものであってもよい。この場合には、許容閾値範囲を電圧値［ｍＶ］で表示することとなる。
【００２９】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３０】
（ア）配管Ｗ１内に配置されたバルブＶの作動状態（姿勢）を判定するにあたり、前記配管Ｗ１の開口部Ｗ２より配管Ｗ１内に向けてスピーカ１２等により音波を放射し、前記バルブＶより反射される反射音をマイク１１等により収集し、反射音の周波数−音圧強度特性に基づいてバルブＶの作動状態（姿勢）を判定するため、例えば、エンジン等の装置を運転することなく、バルブＶの動作状態を判定することができ、バルブＶの動作状態およびバルブＶを駆動するアクチュエータ８の動作状態の正常・異常を短時間で計測することができる。また、これらの異常をエンジン等の装置を運転する前に検出できるため、装置がバルブＶの異常作動により異常運転されることも未然に防止することができる。
【００３１】
（イ）反射音の周波数−音圧強度特性を予め設定した周波数−音圧強度特性閾値と比較することによりバルブＶの作動状態（姿勢）を判定するため、予め設定した周波数−音圧強度特性閾値を正常な作動状態のバルブＶにより得られる周波数−音圧強度特性に近似させて設定すれば、バルブＶの動作状態の正常・異常を簡易に精度よく判定することができる。
【００３２】
（ウ）予め設定した周波数−音圧強度特性閾値を予め設定した特定の周波数域に設定し、反射音の特定の周波数域の周波数−音圧強度特性と比較することにより、特定の周波数域をバルブＶの動作状態の正常・異常で顕著に差異が発生する周波数域に設定しておけば、より正確にバルブＶの動作状態の正常・異常を判定することができる。
【００３３】
（エ）配管Ｗ１の開口部Ｗ２より配管Ｗ１内に向けて放射する音波は、可聴周波数全域において一様な音圧となるホワイトノイズとすることにより、複雑な構造を備えて複雑に共鳴する検査対象Ｗの配管Ｗ１・バルブＶであっても、バルブＶの動作状態の正常・異常を反射音の周波数−音圧強度特性の変化として捕らえることができる。
【００３４】
（オ）配管Ｗ１の開口部Ｗ２より配管Ｗ１内に向けて放射する音波は、予め設定した周波数域の音波とすることにより、放射音波の周波数域をバルブＶの動作状態の正常・異常で顕著に差異が発生する周波数域とすることにより、より安価な音波信号発生装置２を利用することができ、安価な判定装置とすることができる。
【００３５】
（カ）バルブＶより反射される反射音を、バンドパスフィルタにより予め設定した周波数域の音波のみが周波数−音圧強度特性に分析されるようにすると、その周波数域をバルブＶの動作状態の正常・異常で顕著に差異が発生する周波数域に設定しておけば、より正確にバルブＶの動作状態の正常・異常を判定することができ、周波数−音圧強度特性の分析範囲を狭くすることができ、分析に必要な時間を減少でき、安価で応答性の速い判定装置とすることができる。
【００３６】
（キ）バルブＶより反射される反射音は、音波信号処理装置６により予め設定した周波数域の音波のみが周波数−音圧強度特性にＦＦＴ処理するようにすると、複数のバルブＶが直列若しくは並列に配置された複雑な系であっても、バルブＶのアクチュエータ８を順次作動させ、そのバルブＶの正常・異常に差異が生ずる周波数域の周波数−音圧強度特性と比較することで、一連のサイクル内で順次バルブＶの動作状態の正常・異常を判定することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
図６〜図７は、本発明を適用したバルブ動作状態の判定方法および判定装置の第２実施形態を示し、図６は判定装置により実行されるバルブ動作状態の判定に係る手順を示すフローチャート、図７は図６の手順での判定方法を説明する周波数に対する音圧強度の特性データである。本実施形態においては、バルブの動作前後の周波数に対する音圧強度データの変化によりバルブの動作状態を判定するようにしたものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００３８】
本実施形態におけるバルブ動作状態の判定装置は第１実施形態における図１〜図３に示したと同様の構成を備え、判定装置７における判定方法おいて第１実施形態と相違している。図６は判定装置７により実行されるバルブ作動状態の判定に係る本実施形態での手順を示しており、以下、これに基づいてバルブ動作状態の判定方法を説明する。
【００３９】
図６において、先ず、ステップＳ２１において、検査対称部品Ｖ毎の設定値を設定する。この設定値は、検査対象部品Ｖの個々に対して、判定時に使用する周波数域（ｆ0〜ｆ1）およびバルブ動作前と動作後の音圧強度の差の絶対値を判定周波数域ｆ0〜ｆ1間で総和した値Ｓ1-Nの許容範囲（Ｕlow〜Ｕup）とを設定する。
【００４０】
例えば、図３におけるスワール（タンブル）コントロールバルブＶ２においては、その開閉状態の判定時の周波数域（ｆ0〜ｆ1）と、その閉じ状態時（スワール若しくはタンブルを発生させない開度状態）と開き状態時（スワール若しくはタンブルを発生させる開度状態）における音圧強度の差の絶対値を判定周波数域（ｆ0〜ｆ1）間で総和した値の許容範囲Ｕlow〜Ｕupが設定される。図７は横軸を周波数とし、縦軸（対数目盛り）を音圧強度とする周波数−音圧強度特性を表示したものであり、スワール（タンブル）コントロールバルブＶ２の閉じ状態と開き状態との特定周波数域ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差（ハッチング領域）を示したものである。即ち、特定周波数域ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差の絶対値の積分した面積に対する許容範囲（Ｕlow〜Ｕup）を設定する。
【００４１】
また、スロットルバルブＶ１においては、その全閉時と全閉時から所定開度だけ開弁させた開度における判定周波数域（ｆ0〜ｆ1）とバルブ開度変化前後の特定周波数域ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差の絶対値を積分した面積に対する許容範囲（Ｕlow〜Ｕup）を設定する。そして、スロットルバルブＶ１が全開されるまで、上記の要領で判定周波数域（ｆ0〜ｆ1）と許容範囲（Ｕlow〜Ｕup）が設定される。これらのバルブ開度変化若しくは開閉による変化に対する測定ステップが、Ｎ＝１からＮ＋１と順次実行していく。
【００４２】
ステップＳ２２およびステップＳ２３では、最初の手順として、検査対象部品Ｖに対して測定ユニット１が接続してセットする。検査対象部品Ｖとして図３に示すスロットルバルブＶ１およびスワールコントロールバルブＶ２である場合には、吸気マニホールドの入口開口Ｗ２に測定ユニット１の測定口１６を接続する。この手順における接続は、マニピュレータによる自動接続であっても、作業者による手動接続であってもよい。
【００４３】
ステップＳ２４では、計測用音波信号発生装置２を作動させてスピーカ１２から吸気マニホールド内に向かって音波を放射させ、検査対象部品Ｖからの反射音波をマイク１１を介してサンプリングデータとして収集する。このサンプリングデータはバルブＶの動作前のデータとなる。
【００４４】
ステップＳ２５では、収集したサンプリングデータを音波信号処理装置６によりＦＦＴ処理して、周波数−音圧強度のデータを得る。このデータは判定装置７のメモリ７Ａに記憶させる。この場合における周波数−音圧強度のデータは、当該部品Ｖの判定周波数ｆ0〜ｆ1領域での音圧特性が得られればよく、サンプリングデータの全周波数に亙る必要はない。
【００４５】
ステップＳ２６では、検査対象部品Ｖが動作後か否かが判定され、動作前である場合にはステップＳ２７へ進み、動作後である場合にはステップＳ２８へ進む。
【００４６】
ステップＳ２７では、バルブＶが動作前であるため、バルブ動作後の検査のためにバルブＶを規定量だけ動作させて、再び前記のステップＳ２４およびステップＳ２５を実行して、バルブ作動後の周波数−音圧強度のデータを収集する。
【００４７】
ステップＳ２８では、判定周波数域ｆ0〜ｆ1でのバルブ動作前とバルブ動作後の音圧強度の差の絶対値の総和Ｓｎを演算する。図７に示すハッチング領域の面積がこれに相当する。そして、許容範囲Ｕｎと比較して、ステップＳ２９へ進む。
【００４８】
ステップＳ２９では、判定周波数ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差の絶対値の総和Ｓｎが許容範囲Ｕｎ（Ｕlow〜Ｕup）の範囲内か否かを判定する。そして、判定周波数ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差の絶対値の総和Ｓｎが、許容範囲Ｕｎ内であればステップＳ３０へ進み、判定周波数ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差の絶対値の総和Ｓｎが、許容範囲Ｕｎ外であればステップＳ３１へ進む。
【００４９】
ステップＳ３０では、バルブＶの状態（姿勢）がバルブ作動前と作動後とで目的とする状態（姿勢）変化されたことを記録してステップＳ３２へ進む。また、ステップＳ３１では、バルブＶの状態（姿勢）がバルブ作動前と作動後とで目的とする状態（姿勢）となっていないことを記録してステップＳ３２へ進む。
【００５０】
ステップＳ３２では、次の測定ステップ（Ｎ＝Ｎ＋１）へ移行することを確認し、ステップＳ３３へ進む。
【００５１】
ステップＳ３３では、測定ステップが規定した測定ステップ数に達したか否かが判定され、全測定ステップが完了している場合には、ここで処理を終了させ、完了していない場合には、次の測定ステップのためのステップＳ２４へ進む。以後では、ステップＳ２４〜ステップＳ３２の測定ステップが、全測定ステップが完了するまで繰返し実行される。
【００５２】
以上に説明した本実施形態におけるバルブＶの動作状態の判定装置においては、バルブＶの開閉方向の動作前と動作後における反射音の周波数−音圧強度特性を比較することにより、バルブＶが正常に動作されたか否かを判定しているため、温度、外部騒音等の環境条件の変化（外乱）により音響状態が徐々に変化し、得られる周波数−音圧強度特性が高周波数側若しくは低周波数側へシフトする場合であっても、バルブＶの動作状態を確実に判定することができる。
【００５３】
また、判定する周波数領域の動作前における反射音の周波数−音圧強度特性とバルブ動作後における反射音の周波数−音圧強度特性との音圧強度の差の絶対値の積分値によりバルブ動作が正常にされたか否かを判定するため、上記外乱により得られる周波数−音圧強度特性が高周波数側若しくは低周波数側へシフトする場合であっても、バルブＶの動作状態を確実に判定することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態において、バルブＶの動作状態の判定方法として、バルブＶの動作前後の周波数−音圧強度特性の差の絶対値の積分値により判定するものについて説明したが、図示はしないが、反射音の周波数−音圧強度特性と予め設定した周波数−音圧強度特性閾値とを比較する第１実施形態のバルブＶの動作状態の判定方法と併用する、若しくは、測定しようとするバルブＶに応じていずれかを使い分けるようにしてもよい。
【００５５】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（キ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００５６】
（ク）予め設定した周波数−音圧強度特性閾値として、バルブ開度変化の動作前における反射音の周波数−音圧強度特性を設定し、バルブ開度変化の動作後における反射音の周波数−音圧強度特性と比較することによりバルブＶの作動状態（姿勢）を判定するようにしているため、温度、外部騒音等の環境条件の変化により音響状態が徐々に変化する場合であっても、バルブＶの動作状態を確実に判定することができる。
【００５７】
（ケ）バルブ開度変化の動作前における反射音の周波数−音圧強度特性とバルブ開度変化の動作後における反射音の周波数−音圧強度特性との比較は、予め設定した特定の周波数域での音圧強度の差の絶対値の積分値が予め設定した閾値を越えているか否かによりバルブ動作がなされたか否かを判定することにより、バルブＶの動作前後で音圧強度が大きく変化する周波数域を特定の周波数域に設定することで、正確且つ確実にバルブＶの動作状態の正常・異常を判定することができる。
【００５８】
なお、上記各実施形態において、検査対象部品として、エンジンの吸気マニホールドに設けたスロットルバルブＶ１若しくはスワールコントロールバルブＶ２の動作状態を判定するものについて説明したが、図示はしないが、エンジンの給排気系統に用いられる他のバルブ、例えば、ＥＧＲコントロールバルブ等の動作状態を判定するものであってもよく、さらに、エンジン以外に用いられている配管内に装着されているバルブの動作状態を判定するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態を示すバルブ動作状態の判定装置のシステム構成図。
【図２】同じく判定装置の概略外観図。
【図３】判定部位の拡大図。
【図４】判定装置による判定方法を説明するフローチャート。
【図５】判定要領を説明する特性図。
【図６】本発明の第２実施形態の判定方法を説明するフローチャート。
【図７】第２実施形態の判定要領を説明する特性図。
【符号の説明】
【００６０】
Ｖ バルブ
Ｖ１ スロットルバルブ
Ｖ２ スワール（タンブル）コントロールバルブ
Ｗ 測定対象部品
Ｗ１ 配管
Ｗ２ 開口部
１ 測定ユニット
２ 音波信号発生装置
３、４ アンプ
５ Ａ／Ｄコンバータ
６ 音波信号処理装置
７ 判定装置
８ アクチュエータ
９ モニタ
１０ 計測装置
１１ マイク
１２ スピーカ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内に配置したバルブの動作状態を判定するバルブ動作状態の判定方法および判定装置に関し、特に、アクチュエータにより開度調整されるバルブに好適なバルブ動作状態の判定方法および判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、内燃機関に設けたバルブの動作状態を判定する作動検査装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、車両定置状態で、エンジンの排気ガス再循環システム（ＥＧＲシステム）の作動検査を行うため、エンジンを無負荷レーシングし、回転数が３０００ｒｐｍ以上となると、ＥＧＲバルブを開とする。エンジン回転数が安定し、かつ、アクセル開度も安定すると、ＥＧＲバルブを閉じて、吸気管圧力の変化を検出する。このとき、アクセル開度が一定であることを確認する。圧力変化が所定値以上の場合には、ＥＧＲシステムが正常に作動したと判定する。また、ＥＧＲバルブを開いて所定時間内にガスの温度が所定値以上上昇したか否かによっても、作動を検査するようにしている。
【特許文献１】特開平８−２４７９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、エンジン運転中にバルブの作動検査を行うものであるため、バルブの作動検査に先立ち、エンジンを所定回転数までモータリング運転させ且つ吸気管圧力が安定した状態とする必要があり、それまでの間に計測待ちが発生し検査時間が長くなる不具合があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、装置を運転することなくバルブの動作状態を判定可能なバルブ動作状態の判定方法および判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、配管内に配置されたバルブの作動状態、例えば、動作姿勢を判定するにあたり、前記配管の開口部より配管内に向けて音波を放射し、前記バルブより反射される反射音の周波数−音圧強度特性に基づいてバルブの作動状態を判定するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明では、配管内に配置されたバルブの作動状態を判定するにあたり、前記配管の開口部より配管内に向けて音波を放射し、前記バルブより反射される反射音の周波数−音圧強度特性に基づいてバルブの作動状態を判定するため、例えば、エンジン等の装置を運転することなく判定することができ、短時間で計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のバルブ動作状態の判定方法および判定装置を各実施形態に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１〜図５は、本発明を適用したバルブ動作状態の判定方法および判定装置の第１実施形態を示し、図１はバルブ動作状態判定装置のシステム構成図、図２は同じく判定装置の概略外観図、図３は判定部位の拡大図、図４は判定装置による判定方法を説明するフローチャート、図５は判定要領を説明する特性図である。
【００１０】
図１において、バルブ動作状態の判定装置は、マイク１１およびスピーカ１２を備える計測ユニット１と、計測ユニット１のスピーカ１２を作動させる計測用音波信号発生装置２および増幅器３と、計測ユニット１のマイク１１で集音した反射音を増幅しデジタル変換する増幅器４およびＡ／Ｄコンバータ５と、デジタル変換した音波信号を周波数−音圧強度特性に分析処理する音波信号処理装置６と、測定対象のバルブが測定状態（姿勢）となるよう駆動装置８Ａからアクチュエータ８へ指令信号を出力し、音波信号処理装置６の処理結果を予め設定した閾値と比較して判定する判定装置７と、を備える。図２に示すように、前記計測用音波信号発生装置２および増幅器３、増幅器４およびＡ／Ｄコンバータ５、判定装置６は、計測結果を表示するモニタ９と共に計測装置１０に内蔵され、前記計測ユニット１は測定対象部品Ｗの配管Ｗ１の開口部Ｗ２に接続して設置するために前記計測装置１０とは別体に構成している。
【００１１】
前記計測ユニット１は、測定対象部品Ｗの配管Ｗ１の開口部Ｗ２に隣接して設けた測定スタンド１３の計測ユニット固定装置１４に基部１５が支持され、固定装置１４より前進させた状態で測定対象部品Ｗの配管Ｗ１（この例では、エンジンに固定した状態の吸気マニホールド）の開口部Ｗ２に、測定口１６を嵌め合わせて接続するようにしている。図３に詳細に示すように、この例での測定対象部品Ｗは、エンジンの吸気マニホールドの入口に設けたスロットルバルブＶ１および吸気マニホールドの終端近傍に配置したスワール（タンブル）コントロールバルブＶ２であり、その動作状態を判定する場合を示している。これらスロットルバルブＶ１およびスワール（タンブル）コントロールバルブＶ２は、エンジンコントローラよりの指令に応じて作動する電子制御アクチュエータ８により弁開度が調整および開閉作動されるものであり、そのバルブＶの動作状態は吸気マニホールドの外部からは目視確認ができない。
【００１２】
測定ユニット１内には、図３に示すように、奥側に測定対象に向かって音波を出力するスピーカ１２を配置し、測定口１６側には測定対象部品Ｗからの反射音を集音するマイク１１を配置している。
【００１３】
前記計測用音波信号発生装置２は、計測装置１０よりの指令により測定ユニット１のスピーカ１２から発生させる音波の周波数域およびその出力音圧を選定して増幅器３にその音波信号を出力する。前記音波信号の周波数域としては、例えば、可聴周波数全域において一様な音圧となるホワイトノイズの音波信号を選定することが望ましいが、測定対象部品Ｗと共鳴が発生して反射音が効果的に収集可能な特定周波数領域の音波信号や測定対象部品Ｗの動作状態（姿勢）により変化する反射音を効果的に収集可能な特定周波数領域の音波信号等を選定するようにしてもよい。後者の音波信号は、前者のホワイトノイズよりも安価な装置で発生させることができる。前記計測用音波信号発生装置２により出力された音波信号は、増幅器３により増幅されて測定ユニット１のスピーカ１２を作動させ、スピーカ１２は配管Ｗ１内のバルブＶに向けて音波を放射する。
【００１４】
前記放射された音波は、配管Ｗ１内を進んで測定対象部品ＷであるバルブＶに到達し、バルブＶの動作状態（姿勢）に応じて一部が測定ユニット１側に反射され、反射音としてマイク１１で集音される。前記増幅器４およびＡ／Ｄコンバータ５は、マイク１１で集音された音波信号（サンプリングデータ）を増幅しデジタル信号に変換して音波信号処理装置６へ出力する。この場合、集音したサンプリングデータの全周波数領域において、増幅若しくはデジタル変換するようにしてもよいが、目的とする特定周波数領域のサンプリングデータのみを出力するよう、バンドパスフィルタを設置するか、増幅器４若しくはＡ／Ｄコンバータ５の周波数特性を特定周波数領域で利得を高めるよう作動させてもよい。
【００１５】
前記音波信号処理装置６は、入力されたサンプリングデータの周波数分析を行い、その周波数と音圧強度の関数に分析する。この分析には、一般に知られている高速フーリエ変換（ＦＦＴ処理と称される）が用いられる。ＦＦＴ処理された周波数−音圧強度のデータは、判定装置７に出力され、判定装置７に内蔵されているメモリ７Ａに記憶される。
【００１６】
前記判定装置７は、図示しないＣＰＵおよびメモリ７Ａを内蔵し、メモリ７Ａに格納された計測制御手順に基づいて、測定対象部品ＷであるバルブＶの電気制御アクチュエータ８を駆動する吸気制御部品駆動装置８Ａを作動させ、計測用音波信号発生装置２、音波信号処理装置６を作動させる。具体的には、吸気制御部品駆動装置８Ａにより測定対象部品ＷであるバルブＶの電気制御アクチュエータ８を作動させて測定対象バルブＶを開状態・閉状態若しくは中開状態等の測定状態に作動させ、その測定状態（姿勢）において、計測用音波信号発生装置２を作動させて計測ユニット１のスピーカ１２からホワイトノイズ若しくは特定の周波数の音波を発生させて測定対象バルブＶに向けて配管開口から当該音波を配管Ｗ１内に照射させる。また、測定ユニット１のマイク１１で集音されたサンプリングデータに基づき音波信号処理装置６でＦＦＴ処理した周波数−音圧強度のデータと予め設定した閾値と比較してバルブＶが指定した動作状態（姿勢）となっているか否かを判定する。
【００１７】
図４のフローチャートは、判定装置６により実行されるバルブ動作状態の判定に係る手順を示しており、以下、これに基づいてバルブ動作状態の判定方法を説明する。
【００１８】
先ず、ステップＳ１において、検査対称部品Ｖ毎の設定値を設定する。この設定値は、検査対象部品Ｖの個々に対して、判定時の周波数域（ｆ0〜ｆ1）と音圧強度の許容範囲（Ｖlow〜Ｖup）とを設定する。
【００１９】
例えば、図３におけるスワール（タンブル）コントロールバルブＶ２においては、その閉じ状態時（スワール若しくはタンブルを発生させない開度状態）と開き状態時（スワール若しくはタンブルを発生させる開度状態）における判定時の周波数域（ｆ0〜ｆ1）と音圧強度の許容閾値範囲（Ｖlow〜Ｖup）とが設定される。図５は横軸を周波数とし且つ縦軸（対数目盛り）を音圧強度とする周波数−音圧強度特性を表示したものであり、スワール（タンブル）コントロールバルブＶ２の閉じ状態に対する特定周波数域での音圧強度の許容閾値範囲を示したものである。即ち、許容閾値範囲の上限値が実線で、同じく許容閾値範囲の下限値が破線で、夫々示している。このスワール（タンブル）コントロールバルブＶ２の開き状態に対する特定周波数域での音圧強度の許容閾値範囲は、また別に設定し記憶される。
【００２０】
また、スロットルバルブＶ１においては、その全閉時、全開時および複数の中開度における判定時の周波数域（ｆ0〜ｆ1）と音圧強度の許容範囲（Ｖlow〜Ｖup）とが設定される。これらの各測定時における測定ステップが、Ｎ＝１からＮ＋１と順次実行していく。
【００２１】
ステップＳ２およびステップＳ３では、最初の手順として、検査対象部品Ｖに対して測定ユニット１を接続してセットする。検査対象部品Ｖとして図３に示すスロットルバルブＶ１およびスワールコントロールバルブＶ２である場合には、吸気マニホールドの入口開口Ｗ２に測定ユニット１の測定口１６を接続する。この手順における接続は、マニピュレータによる自動接続であっても、作業者による手動接続であってもよい。
【００２２】
ステップＳ４では、計測用音波信号発生装置２を作動させてスピーカ１２から吸気マニホールド内に向かって音波を放射させ、検査対象部品Ｖからの反射音をマイク１１を介してサンプリングデータとして収集する。この場合、検査対象部品Ｖが目的とする検査状態（姿勢、例えば、スロットルバルブＶ１であればノーマル状態では全閉状態、スワールコントロールバルブＶ２であればノーマル状態で閉じ状態）となっていることを前提としているが、ノーマル状態で測定状態（姿勢）となっていない場合には、測定に先立ってバルブＶの操作用アクチュエータ８を作動させて目的とする測定状態（姿勢）としておく必要がある。なお、スワールコントロールバルブＶ２の測定ステップにおいては、スロットルバルブＶ１は全開状態に維持される。
【００２３】
ステップＳ５では、収集したサンプリングデータを音波信号処理装置６によりＦＦＴ処理して、周波数−音圧強度のデータを得る。このデータは判定装置７のメモリ７Ａに記憶させる。この場合における周波数−音圧強度のデータは、当該部品Ｖの判定周波数ｆ0〜ｆ1領域での音圧特性が得られればよく、サンプリングデータの全周波数に亙る必要はない。
【００２４】
ステップＳ６では、周波数ｆ0〜ｆ1での音圧信号波形データＷｎを許容閾値範囲Ｖｎと比較し、ステップＳ７へ進む。
【００２５】
ステップＳ７では、周波数ｆ0〜ｆ1での音圧信号波形データＷｎが許容閾値範囲Ｖｎ（Ｖlow〜Ｖup）の範囲内か否かを判定する。そして、音圧信号波形データＷｎが、許容閾値範囲内であればステップＳ８へ進み、ステップＳ８で、バルブＶの作動状態（姿勢）が目的とする状態（姿勢）となっていることを記録してステップＳ１０へ進む。また、音圧信号波形データＷｎが、許容閾値範囲を外れるのであればステップＳ９へ進み、ステップＳ９で、バルブＶの作動状態（姿勢）が目的とする状態（姿勢）となっていないことを記録してステップＳ１０へ進む。図５では、スワールコントロールバルブＶ２の閉じ状態での音圧信号波形データと開き状態での音圧信号波形データとの両方の波形データが併記されており、閉じ状態における音圧信号波形データが許容閾値範囲内となっていることが確認できる。
【００２６】
ステップＳ１０では、次の測定ステップ（Ｎ＝Ｎ＋１）のために測定対象部品Ｖを動作させ、ステップＳ１１で測定ステップがＮ＝Ｎ＋１となったことを確認し、ステップＳ１２へ進む。
【００２７】
ステップＳ１２では、測定ステップが規定した測定ステップ数に達したか否かが判定され、全測定ステップが完了している場合には、ここで処理を終了させ、完了していない場合には、次の測定ステップのためのステップＳ４へ進む。以後では、ステップＳ４〜ステップＳ１２の測定ステップが、全測定ステップが完了するまで繰返し実行される。
【００２８】
なお、上記実施形態において、音波信号処理装置６のＦＦＴ処理により周波数に対する音圧強度（ｄｂ、対数目盛）として判別装置７に出力するものについて説明しているが、図示しないが、音圧データに変換することなく、サンプリングデータの周波数領域における出力電圧値データを判別装置７に出力するものであってもよい。この場合には、許容閾値範囲を電圧値［ｍＶ］で表示することとなる。
【００２９】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３０】
（ア）配管Ｗ１内に配置されたバルブＶの作動状態（姿勢）を判定するにあたり、前記配管Ｗ１の開口部Ｗ２より配管Ｗ１内に向けてスピーカ１２等により音波を放射し、前記バルブＶより反射される反射音をマイク１１等により収集し、反射音の周波数−音圧強度特性に基づいてバルブＶの作動状態（姿勢）を判定するため、例えば、エンジン等の装置を運転することなく、バルブＶの動作状態を判定することができ、バルブＶの動作状態およびバルブＶを駆動するアクチュエータ８の動作状態の正常・異常を短時間で計測することができる。また、これらの異常をエンジン等の装置を運転する前に検出できるため、装置がバルブＶの異常作動により異常運転されることも未然に防止することができる。
【００３１】
（イ）反射音の周波数−音圧強度特性を予め設定した周波数−音圧強度特性閾値と比較することによりバルブＶの作動状態（姿勢）を判定するため、予め設定した周波数−音圧強度特性閾値を正常な作動状態のバルブＶにより得られる周波数−音圧強度特性に近似させて設定すれば、バルブＶの動作状態の正常・異常を簡易に精度よく判定することができる。
【００３２】
（ウ）予め設定した周波数−音圧強度特性閾値を予め設定した特定の周波数域に設定し、反射音の特定の周波数域の周波数−音圧強度特性と比較することにより、特定の周波数域をバルブＶの動作状態の正常・異常で顕著に差異が発生する周波数域に設定しておけば、より正確にバルブＶの動作状態の正常・異常を判定することができる。
【００３３】
（エ）配管Ｗ１の開口部Ｗ２より配管Ｗ１内に向けて放射する音波は、可聴周波数全域において一様な音圧となるホワイトノイズとすることにより、複雑な構造を備えて複雑に共鳴する検査対象Ｗの配管Ｗ１・バルブＶであっても、バルブＶの動作状態の正常・異常を反射音の周波数−音圧強度特性の変化として捕らえることができる。
【００３４】
（オ）配管Ｗ１の開口部Ｗ２より配管Ｗ１内に向けて放射する音波は、予め設定した周波数域の音波とすることにより、放射音波の周波数域をバルブＶの動作状態の正常・異常で顕著に差異が発生する周波数域とすることにより、より安価な音波信号発生装置２を利用することができ、安価な判定装置とすることができる。
【００３５】
（カ）バルブＶより反射される反射音を、バンドパスフィルタにより予め設定した周波数域の音波のみが周波数−音圧強度特性に分析されるようにすると、その周波数域をバルブＶの動作状態の正常・異常で顕著に差異が発生する周波数域に設定しておけば、より正確にバルブＶの動作状態の正常・異常を判定することができ、周波数−音圧強度特性の分析範囲を狭くすることができ、分析に必要な時間を減少でき、安価で応答性の速い判定装置とすることができる。
【００３６】
（キ）バルブＶより反射される反射音は、音波信号処理装置６により予め設定した周波数域の音波のみが周波数−音圧強度特性にＦＦＴ処理するようにすると、複数のバルブＶが直列若しくは並列に配置された複雑な系であっても、バルブＶのアクチュエータ８を順次作動させ、そのバルブＶの正常・異常に差異が生ずる周波数域の周波数−音圧強度特性と比較することで、一連のサイクル内で順次バルブＶの動作状態の正常・異常を判定することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
図６〜図７は、本発明を適用したバルブ動作状態の判定方法および判定装置の第２実施形態を示し、図６は判定装置により実行されるバルブ動作状態の判定に係る手順を示すフローチャート、図７は図６の手順での判定方法を説明する周波数に対する音圧強度の特性データである。本実施形態においては、バルブの動作前後の周波数に対する音圧強度データの変化によりバルブの動作状態を判定するようにしたものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００３８】
本実施形態におけるバルブ動作状態の判定装置は第１実施形態における図１〜図３に示したと同様の構成を備え、判定装置７における判定方法おいて第１実施形態と相違している。図６は判定装置７により実行されるバルブ作動状態の判定に係る本実施形態での手順を示しており、以下、これに基づいてバルブ動作状態の判定方法を説明する。
【００３９】
図６において、先ず、ステップＳ２１において、検査対称部品Ｖ毎の設定値を設定する。この設定値は、検査対象部品Ｖの個々に対して、判定時に使用する周波数域（ｆ0〜ｆ1）およびバルブ動作前と動作後の音圧強度の差の絶対値を判定周波数域ｆ0〜ｆ1間で総和した値Ｓ1-Nの許容範囲（Ｕlow〜Ｕup）とを設定する。
【００４０】
例えば、図３におけるスワール（タンブル）コントロールバルブＶ２においては、その開閉状態の判定時の周波数域（ｆ0〜ｆ1）と、その閉じ状態時（スワール若しくはタンブルを発生させない開度状態）と開き状態時（スワール若しくはタンブルを発生させる開度状態）における音圧強度の差の絶対値を判定周波数域（ｆ0〜ｆ1）間で総和した値の許容範囲Ｕlow〜Ｕupが設定される。図７は横軸を周波数とし、縦軸（対数目盛り）を音圧強度とする周波数−音圧強度特性を表示したものであり、スワール（タンブル）コントロールバルブＶ２の閉じ状態と開き状態との特定周波数域ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差（ハッチング領域）を示したものである。即ち、特定周波数域ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差の絶対値の積分した面積に対する許容範囲（Ｕlow〜Ｕup）を設定する。
【００４１】
また、スロットルバルブＶ１においては、その全閉時と全閉時から所定開度だけ開弁させた開度における判定周波数域（ｆ0〜ｆ1）とバルブ開度変化前後の特定周波数域ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差の絶対値を積分した面積に対する許容範囲（Ｕlow〜Ｕup）を設定する。そして、スロットルバルブＶ１が全開されるまで、上記の要領で判定周波数域（ｆ0〜ｆ1）と許容範囲（Ｕlow〜Ｕup）が設定される。これらのバルブ開度変化若しくは開閉による変化に対する測定ステップが、Ｎ＝１からＮ＋１と順次実行していく。
【００４２】
ステップＳ２２およびステップＳ２３では、最初の手順として、検査対象部品Ｖに対して測定ユニット１が接続してセットする。検査対象部品Ｖとして図３に示すスロットルバルブＶ１およびスワールコントロールバルブＶ２である場合には、吸気マニホールドの入口開口Ｗ２に測定ユニット１の測定口１６を接続する。この手順における接続は、マニピュレータによる自動接続であっても、作業者による手動接続であってもよい。
【００４３】
ステップＳ２４では、計測用音波信号発生装置２を作動させてスピーカ１２から吸気マニホールド内に向かって音波を放射させ、検査対象部品Ｖからの反射音波をマイク１１を介してサンプリングデータとして収集する。このサンプリングデータはバルブＶの動作前のデータとなる。
【００４４】
ステップＳ２５では、収集したサンプリングデータを音波信号処理装置６によりＦＦＴ処理して、周波数−音圧強度のデータを得る。このデータは判定装置７のメモリ７Ａに記憶させる。この場合における周波数−音圧強度のデータは、当該部品Ｖの判定周波数ｆ0〜ｆ1領域での音圧特性が得られればよく、サンプリングデータの全周波数に亙る必要はない。
【００４５】
ステップＳ２６では、検査対象部品Ｖが動作後か否かが判定され、動作前である場合にはステップＳ２７へ進み、動作後である場合にはステップＳ２８へ進む。
【００４６】
ステップＳ２７では、バルブＶが動作前であるため、バルブ動作後の検査のためにバルブＶを規定量だけ動作させて、再び前記のステップＳ２４およびステップＳ２５を実行して、バルブ作動後の周波数−音圧強度のデータを収集する。
【００４７】
ステップＳ２８では、判定周波数域ｆ0〜ｆ1でのバルブ動作前とバルブ動作後の音圧強度の差の絶対値の総和Ｓｎを演算する。図７に示すハッチング領域の面積がこれに相当する。そして、許容範囲Ｕｎと比較して、ステップＳ２９へ進む。
【００４８】
ステップＳ２９では、判定周波数ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差の絶対値の総和Ｓｎが許容範囲Ｕｎ（Ｕlow〜Ｕup）の範囲内か否かを判定する。そして、判定周波数ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差の絶対値の総和Ｓｎが、許容範囲Ｕｎ内であればステップＳ３０へ進み、判定周波数ｆ0〜ｆ1での音圧強度の差の絶対値の総和Ｓｎが、許容範囲Ｕｎ外であればステップＳ３１へ進む。
【００４９】
ステップＳ３０では、バルブＶの状態（姿勢）がバルブ作動前と作動後とで目的とする状態（姿勢）変化されたことを記録してステップＳ３２へ進む。また、ステップＳ３１では、バルブＶの状態（姿勢）がバルブ作動前と作動後とで目的とする状態（姿勢）となっていないことを記録してステップＳ３２へ進む。
【００５０】
ステップＳ３２では、次の測定ステップ（Ｎ＝Ｎ＋１）へ移行することを確認し、ステップＳ３３へ進む。
【００５１】
ステップＳ３３では、測定ステップが規定した測定ステップ数に達したか否かが判定され、全測定ステップが完了している場合には、ここで処理を終了させ、完了していない場合には、次の測定ステップのためのステップＳ２４へ進む。以後では、ステップＳ２４〜ステップＳ３２の測定ステップが、全測定ステップが完了するまで繰返し実行される。
【００５２】
以上に説明した本実施形態におけるバルブＶの動作状態の判定装置においては、バルブＶの開閉方向の動作前と動作後における反射音の周波数−音圧強度特性を比較することにより、バルブＶが正常に動作されたか否かを判定しているため、温度、外部騒音等の環境条件の変化（外乱）により音響状態が徐々に変化し、得られる周波数−音圧強度特性が高周波数側若しくは低周波数側へシフトする場合であっても、バルブＶの動作状態を確実に判定することができる。
【００５３】
また、判定する周波数領域の動作前における反射音の周波数−音圧強度特性とバルブ動作後における反射音の周波数−音圧強度特性との音圧強度の差の絶対値の積分値によりバルブ動作が正常にされたか否かを判定するため、上記外乱により得られる周波数−音圧強度特性が高周波数側若しくは低周波数側へシフトする場合であっても、バルブＶの動作状態を確実に判定することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態において、バルブＶの動作状態の判定方法として、バルブＶの動作前後の周波数−音圧強度特性の差の絶対値の積分値により判定するものについて説明したが、図示はしないが、反射音の周波数−音圧強度特性と予め設定した周波数−音圧強度特性閾値とを比較する第１実施形態のバルブＶの動作状態の判定方法と併用する、若しくは、測定しようとするバルブＶに応じていずれかを使い分けるようにしてもよい。
【００５５】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（キ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００５６】
（ク）予め設定した周波数−音圧強度特性閾値として、バルブ開度変化の動作前における反射音の周波数−音圧強度特性を設定し、バルブ開度変化の動作後における反射音の周波数−音圧強度特性と比較することによりバルブＶの作動状態（姿勢）を判定するようにしているため、温度、外部騒音等の環境条件の変化により音響状態が徐々に変化する場合であっても、バルブＶの動作状態を確実に判定することができる。
【００５７】
（ケ）バルブ開度変化の動作前における反射音の周波数−音圧強度特性とバルブ開度変化の動作後における反射音の周波数−音圧強度特性との比較は、予め設定した特定の周波数域での音圧強度の差の絶対値の積分値が予め設定した閾値を越えているか否かによりバルブ動作がなされたか否かを判定することにより、バルブＶの動作前後で音圧強度が大きく変化する周波数域を特定の周波数域に設定することで、正確且つ確実にバルブＶの動作状態の正常・異常を判定することができる。
【００５８】
なお、上記各実施形態において、検査対象部品として、エンジンの吸気マニホールドに設けたスロットルバルブＶ１若しくはスワールコントロールバルブＶ２の動作状態を判定するものについて説明したが、図示はしないが、エンジンの給排気系統に用いられる他のバルブ、例えば、ＥＧＲコントロールバルブ等の動作状態を判定するものであってもよく、さらに、エンジン以外に用いられている配管内に装着されているバルブの動作状態を判定するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態を示すバルブ動作状態の判定装置のシステム構成図。
【図２】同じく判定装置の概略外観図。
【図３】判定部位の拡大図。
【図４】判定装置による判定方法を説明するフローチャート。
【図５】判定要領を説明する特性図。
【図６】本発明の第２実施形態の判定方法を説明するフローチャート。
【図７】第２実施形態の判定要領を説明する特性図。
【符号の説明】
【００６０】
Ｖ バルブ
Ｖ１ スロットルバルブ
Ｖ２ スワール（タンブル）コントロールバルブ
Ｗ 測定対象部品
Ｗ１ 配管
Ｗ２ 開口部
１ 測定ユニット
２ 音波信号発生装置
３、４ アンプ
５ Ａ／Ｄコンバータ
６ 音波信号処理装置
７ 判定装置
８ アクチュエータ
９ モニタ
１０ 計測装置
１１ マイク
１２ スピーカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内に配置されたバルブの作動状態を判定するバルブ動作状態の判定方法であり、
前記配管の開口部より配管内に向けて音波を放射し、
前記バルブより反射される反射音の周波数−音圧強度特性に基づいてバルブの作動状態を判定することを特徴とするバルブ動作状態の判定方法。
【請求項２】
前記反射音の周波数−音圧強度特性は、予め設定した周波数−音圧強度特性閾値と比較することによりバルブの作動状態を判定することを特徴とする請求項１に記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項３】
前記予め設定した周波数−音圧強度特性閾値は予め設定した特定の周波数域に設定され、反射音の特定の周波数域の周波数−音圧強度特性と比較することを特徴とする請求項２に記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項４】
前記予め設定した周波数−音圧強度特性閾値は、バルブ開度変化の動作前における反射音の周波数−音圧強度特性であり、バルブ開度変化の動作後における反射音の周波数−音圧強度特性と比較することによりバルブの作動状態を判定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項５】
前記バルブ開度変化の動作前における反射音の周波数−音圧強度特性とバルブ開度変化の動作後における反射音の周波数−音圧強度特性との比較は、予め設定した特定の周波数域での音圧強度の差の絶対値の積分値が予め設定した閾値を越えているか否かによりバルブ動作がなされたか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項６】
前記配管の開口部より配管内に向けて放射する音波は、可聴周波数全域において一様な音圧となるホワイトノイズであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項７】
前記配管の開口部より配管内に向けて放射する音波は、予め設定した周波数域の音波であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項８】
前記バルブより反射される反射音は、バンドパスフィルタにより予め設定した周波数域の音波のみが周波数−音圧強度特性に分析されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項９】
前記バルブより反射される反射音は、音波信号処理装置により予め設定した周波数域の音波のみが周波数−音圧強度特性にＦＦＴ処理されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項１０】
配管内に配置されたバルブの作動状態を判定するバルブ動作状態の判定装置であり、
前記配管の開口部より配管内に向けて音波を放射する音波発生装置と、
前記バルブより反射される反射音を収集する反射音収集装置と、
前記収集した反射音の周波数・音圧強度特性を分析する音波信号処理装置と、
前記音波信号処理装置より出力される周波数−音圧強度特性と予め設定した周波数−音圧強度特性閾値とを比較することによりバルブの作動状態を判定する判定装置と、を備えることを特徴とするバルブ動作状態の判定装置。
【請求項１１】
前記音波発生装置および反射音収集装置は、前記配管の開口部に接続可能な測定口を備える測定ユニット内に前記配管に向けて配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のバルブ動作状態の判定装置。
【請求項１２】
前記バルブは、その開閉動作および／または開度調整動作がアクチュエータによりなされるものであり、前記判定装置は前記アクチュエータを動作させつつバルブの動作状態および／または動作状態の変化による前記音波信号処理装置より出力される周波数−音圧強度特性に基づいてバルブの動作状態を判定することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のバルブ動作状態の判定装置。
【請求項１】
配管内に配置されたバルブの作動状態を判定するバルブ動作状態の判定方法であり、
前記配管の開口部より配管内に向けて音波を放射し、
前記バルブより反射される反射音の周波数−音圧強度特性に基づいてバルブの作動状態を判定することを特徴とするバルブ動作状態の判定方法。
【請求項２】
前記反射音の周波数−音圧強度特性は、予め設定した周波数−音圧強度特性閾値と比較することによりバルブの作動状態を判定することを特徴とする請求項１に記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項３】
前記予め設定した周波数−音圧強度特性閾値は予め設定した特定の周波数域に設定され、反射音の特定の周波数域の周波数−音圧強度特性と比較することを特徴とする請求項２に記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項４】
前記予め設定した周波数−音圧強度特性閾値は、バルブ開度変化の動作前における反射音の周波数−音圧強度特性であり、バルブ開度変化の動作後における反射音の周波数−音圧強度特性と比較することによりバルブの作動状態を判定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項５】
前記バルブ開度変化の動作前における反射音の周波数−音圧強度特性とバルブ開度変化の動作後における反射音の周波数−音圧強度特性との比較は、予め設定した特定の周波数域での音圧強度の差の絶対値の積分値が予め設定した閾値を越えているか否かによりバルブ動作がなされたか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項６】
前記配管の開口部より配管内に向けて放射する音波は、可聴周波数全域において一様な音圧となるホワイトノイズであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項７】
前記配管の開口部より配管内に向けて放射する音波は、予め設定した周波数域の音波であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項８】
前記バルブより反射される反射音は、バンドパスフィルタにより予め設定した周波数域の音波のみが周波数−音圧強度特性に分析されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項９】
前記バルブより反射される反射音は、音波信号処理装置により予め設定した周波数域の音波のみが周波数−音圧強度特性にＦＦＴ処理されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のバルブ動作状態の判定方法。
【請求項１０】
配管内に配置されたバルブの作動状態を判定するバルブ動作状態の判定装置であり、
前記配管の開口部より配管内に向けて音波を放射する音波発生装置と、
前記バルブより反射される反射音を収集する反射音収集装置と、
前記収集した反射音の周波数・音圧強度特性を分析する音波信号処理装置と、
前記音波信号処理装置より出力される周波数−音圧強度特性と予め設定した周波数−音圧強度特性閾値とを比較することによりバルブの作動状態を判定する判定装置と、を備えることを特徴とするバルブ動作状態の判定装置。
【請求項１１】
前記音波発生装置および反射音収集装置は、前記配管の開口部に接続可能な測定口を備える測定ユニット内に前記配管に向けて配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のバルブ動作状態の判定装置。
【請求項１２】
前記バルブは、その開閉動作および／または開度調整動作がアクチュエータによりなされるものであり、前記判定装置は前記アクチュエータを動作させつつバルブの動作状態および／または動作状態の変化による前記音波信号処理装置より出力される周波数−音圧強度特性に基づいてバルブの動作状態を判定することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のバルブ動作状態の判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２０８２７７（Ｐ２００６−２０８２７７Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２８２４（Ｐ２００５−２２８２４）
【出願日】平成１７年１月３１日（２００５．１．３１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月３１日（２００５．１．３１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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