JP4244832B2 - エンジンブロックの振動伝達特性解析装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置、およびその装置に採用される加振装置に関する。

内燃機関であるエンジンを搭載した車両の走行時において、快適な乗り心地を得るためのエンジン制御の１つに、エンジンでのノッキングの発生を検知し、ノッキングを解消するようにエンジンを制御する方法がある。この制御を実現するためには、エンジンにノッキングセンサを配設し、ノッキングの発生時に生じる振動をノッキングセンサにより検知して、この検知情報に基づきエンジンの燃焼条件の設定を行なっている。

ノッキングの発生時には、エンジンブロックに生じるノッキング振動を正確にノッキングセンサにより検出する必要がある。具体的には、予めノッキングの発生時にエンジンブロックに生じるノッキング振動の伝達特性（以下、ノッキング振動伝達特性と称する。）を把握しておくことが重要である。そこで、試験的にエンジンブロックに振動を与えてエンジンブロックにノッキング振動を擬似的に発生させて、ノッキング振動伝達特性を事前に把握しておくことが考えられる。しかしながら、現段階においては、ノッキング振動を予め測定し解析するためのエンジンブロックの振動伝達特性解析装置は存在しない。

下記特許文献１には、予め記憶した制御信号により、液体が充填されたエンジンの燃焼室を油圧加振型アクチュエータおよび圧電加振型アクチュエータの両方を用いて加振し、擬似的に実機エンジンの筒内圧力を再現する擬似燃焼加振装置が開示されている。この装置を用いた場合、図２０に示すように、燃焼圧によるエンジンブロックの振動騒音特性（特定の周波数領域における振動の伝達特性）を予め知ることはできる。しかし、実機エンジンにおけるノッキング振動伝達特性そのものを得ることはできない。

また、振動伝達特性を得るためには、被加振物に対して、所定の角度を維持して（たとえば垂直方向）振動を正確に加振する必要がある。下記特許文献２には、加振軸の連結構造に関する発明が開示されているが、具体的なエンジンに振動特性をえるための加振装置に関する開示はない。
特開平１１−０９４６９０号公報 特開平０８−１３６３９２号公報

したがって、本発明の第１の目的は、エンジンにおけるノッキング振動特性等を得るための、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置およびその装置を用いた振動伝達特性解析方法を提供することにある。また、この発明の第２の目的は、被加振物に対して、所定の角度を維持して振動を正確に加振するための加振装置を提供することにある。

この発明に基づいたエンジンブロックの振動伝達特性解析装置においては、シリンダヘッドと、シリンダボアを有するシリンダブロックとを備えるエンジンブロックを加振して、上記エンジンブロックの振動伝達特性を解析するために用いられる、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置であって、上記シリンダボアの内面の、燃焼室に相当する領域に配置されるシリンダブロック振動測定器と、燃焼室に面し上記シリンダヘッドの内面に配置されるシリンダヘッド振動測定器と、上記エンジンブロックの所定位置に連結し、上記エンジンブロックに所定の振動を与えるための加振装置とを備えている。

また、他の形態におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置においては、上記シリンダブロックは、ノッキングの発生を検出するノッキングセンサを取付けるためのノックセンサ取付ボスを有し、上記加振装置は、上記ノックセンサ取付ボスを利用して連結される。

また、他の形態におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置においては、上記シリンダヘッドは、プラグ固定用のプラグ孔を有し、上記シリンダヘッド振動測定器は、上記プラグ孔を利用して配置される。

また、他の形態におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置においては、上述したエンジンブロックの振動伝達特性解析装置を用いた、エンジンブロックの振動伝達特性解析方法であって、以下に示すステップを有している。

まず、上記エンジンブロックの所定位置に連結された加振装置により、上記エンジンブロックに所定の振動を加えるステップと、上記エンジンブロックの振動に基づき、上記シリンダボアの内面の燃焼室に相当する領域の振動を上記シリンダブロック振動測定器により測定するステップと、上記エンジンブロックの振動に基づき、燃焼室に面する上記シリンダヘッドの振動を上記シリンダヘッド振動測定器により測定するステップと、上記シリンダブロック振動測定器から得られる振動情報および上記シリンダヘッド振動測定器から得られる振動情報に基づき、上記シリンダブロックの振動伝達特性を解析するステップとを備えている。

また、この発明に基づいた加振装置においては、被加振物と加振装置とを連結するように設けられる加振軸を有し、上記被加振物を上記加振装置を用いて加振するための加振装置であって、上記加振軸は、上記被加振物に連結される加振ロッドと、上記加振ロッドを摺動可能に受入れるため、一端側が開放し他端側に延びる有底の軸孔が設けられ、他端側に上記加振装置が連結されるアタッチメントと、上記アタッチメントに上記加振ロッドを固定するすための固定手段とを備えている。

また、他の形態における加振装置においては、上記加振軸は、上記加振ロッドを上記軸孔内に最大限収容し、上記加振ロッドを上記軸孔に対して最大限傾斜させた状態での、軸孔の内壁面と、この内壁面に接する加振ロッドの外周面の母線とによって形成される角度を保証角度とし、この保証角度が、所定角度以下となるように、上記加振ロッドと上記アタッチメントの軸孔との関係を定めたことを特徴とする。

この発明に基づいたエンジンブロックの振動伝達特性解析装置およびこの装置を用いた振動伝達特性解析方法によれば、加振装置によりエンジンブロックに所定の振動を与え、この振動の伝達をシリンダブロック振動測定器とシリンダヘッド振動測定器とにより測定可能としている。

ここで、エンジンにおけるノッキングの発生時のピストン位置は、圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）約１０°〜６０°の範囲にあるため、燃焼室内のシリンダブロックに伝達する振動は、ピストンによって抑制され、シリンダヘッドからの振動伝達（ヘッド横振動）が支配的となる。一方、ピストン位置が低下すると、ピストンによるシリンダブロックの抑制が開放されて、シリンダブロックが共振を始める。このシリンダブロックの共振は、ノッキングの発生点火時期におけるエンジンノイズに影響を与え、ノッキングセンサにおけるＳＮ（ノッキング信号／ノイズ信号）比に影響を与えることになる。

そこで、本発明においては、シリンダブロック振動測定器とシリンダヘッド振動測定器との２種類の振動測定器を配設することにより、加振装置によりエンジンブロックに所定の振動を与えた場合の応答信号をシリンダブロック振動測定器およびシリンダヘッド振動測定器によりピックアップすることで、シリンダブロックの振動特性とシリンダヘッドの振動特性を把握することができる。その結果、エンジンブロックの振動伝達特性として、ノッキング信号（Ｓ：シリンダヘッドの振動特性）とノイズ信号（Ｎ：エンジンブロックの振動特性）とによるＳＮ比を得ることを可能としている。

また、加振装置を、ノックセンサ取付ボスを利用してシリンダブロックに連結し、シリンダヘッド振動測定器を、プラグ孔を利用して配置することにより、実機のエンジンにおいては、ノッキング振動は、燃焼室で発生した振動が、シリンダヘッドおよびシリンダブロックを伝達して、ノックセンサ取付ボスに取付けられたノックセンサにより振動信号としてピックアップされるが、この伝達経路とは逆の経路により振動信号が伝達されることにより、シリンダブロック振動測定器およびシリンダヘッド振動測定器を用いて、伝達振動信号を正確にピックアップすることが可能となる。

また、すでにエンジンブロックに設けられているノックセンサ取付ボスおよびプラグ孔を利用することで、加振装置およびシリンダヘッド振動測定器を取付けるためのエンジンブロックへの追加加工を回避することができる。また、ノックセンサ取付ボスおよびプラグ孔は、エンジンブロックに対して、その位置精度等が高精度に設けられていることから、加振装置による振動の付与およびシリンダヘッド振動測定器による振動のピックアップを高精度に行なうことができる。

また、この発明に基づいた加振装置によれば、被加振物と加振装置とを連結するように設けられる加振軸において、この加振軸に、加振ロッドとアタッチメントとの連結機構を採用している。これにより、被加振物への連結作業の容易性、被加振物への連結位置決めの正確性を向上させること可能となる。また、アタッチメントの軸孔への加振ロッドの挿入時に生じる保証角度を一定角度以下となるように軸孔と加振ロッドとの間を規定することにより、加振ロッドを被加振物に対して所定の角度方向に正確に加振させることが可能となる。

（実施の形態１）
以下、本発明に基づいたエンジンブロックの振動伝達特性解析装置およびその装置を用いた振動伝達特性解析方法の実施の形態について、図を参照しながら説明する。

まず、図１から図６を参照して、実施の形態１におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置およびその装置を用いた振動伝達特性解析方法について説明する。図１は、本実施の形態におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置１００の構成およびコンピュータ２００を示す全体斜視図であり、図２は、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置１００の構成を示す側面図であり、図３は、高精度高さ調節機構１２０の構造を示す模式図であり、図４は、エンジンブロックの内部構成を示す模式断面図である。また、図５は、シリンダヘッド１６２の拡大断面図であり、図６は、図５中ＶＩ線矢視図である。

（振動伝達特性解析装置１００の構造）
本実施の形態における振動伝達特性解析装置１００の構造は、図１および図２に示すように、定盤１１０の上に、振動伝達特性を解析すべきエンジンブロック１６０と、このエンジンブロック１６０に所定の振動を与えるための加振装置１３０とが配設されている。エンジンブロック１６０は、外方からの振動を遮断するために定盤１１０との間に防振ゴム１５０が介在されている。また、加振装置１３０は、エンジンブロック１６０に対して正確に振動を加える観点から定盤１１０との間に高精度高さ調節機構１２０が介在されている。加振装置１３０としては、電磁式の加振装置等が用いられる。なお、本実施の形態における振動伝達特性解析装置１００の外形寸法は、幅４５０ｍｍ、奥行き４５０ｍｍ、高さ４００ｍｍ程度である。

加振装置１３０は、図２に示すように、高精度高さ調節機構１２０のベース１２１に取付けられた保持治具１２２に設けられたＵ字溝１２３に、加振装置１３０の支持ボルト１３１が保持され、粗い高さ調節を行なうことを可能としている。また、高精度高さ調節機構１２０としては、図３に示すように、ベース１２１のケース１２１ａ内に配設された楔部材１２１ｂと楔部材１２１ｃとを有し、ハンドル１２１ｄを回転させることで、楔部材１２１ｃがＸ方向及びＹ方向に移動して、数十μｍ単位での高さ位置調節を可能としている。

エンジンブロック１６０は、図２に示すように、シリンダボアを有するシリンダブロック１６１とシリンダヘッド１６２とを備え、加振装置１３０の加振軸１４０は、シリンダブロック１６１に設けられたノックセンサ取付ボス１６３に連結されている。加振軸１４０の詳細構成については後述する。このノックセンサ取付ボス１６３は、実機エンジンにおいて、ノッキングの発生を検出するノッキングセンサを取付けるための円筒状の突起部である。

また、図４を参照して、シリンダブロック１６１の、シリンダボア１６１Ａの内面のノックセンサ取付ボス１６３に対向する位置には、シリンダブロック振動測定器としてのシリンダブロック振動検出センサ３１０が配置されている。実機のエンジンにおいては、シリンダボア１６１Ａ内には、上下に摺動するピストン１６４が配設され、シリンダブロック振動検出センサ３１０が配置される位置は、シリンダボアの内面の燃焼室Ａに相当する領域に配置される。ノックセンサ取付ボス１６３は、精度良く形成されていることから、シリンダブロック１６１に対して、加振軸１４０を精度良く取付けることを可能としている。

図５を参照して、シリンダヘッド１６２に設けられたプラグ孔１６２ｐには、シリンダヘッド振動測定器としてのシリンダヘッド振動検出センサ３２０が配置され、このシリンダヘッド振動検出センサ３２０は、特殊ボルト３０１、金属キューブ３０２、および、センサ３０３から構成されている。より具体的な構成については、後述する。このプラグ孔１６２ｐは、図６に示すように、シリンダヘッド１６２に設けられる吸気バルブ孔１６２ｉと排気バルブ孔１６２ｅとに囲まれたシリンダヘッド１６２の中央領域に設けられている。また、このプラグ孔１６２ｐは、機械加工により、精度良く形成されていることから、シリンダヘッド１６２に対して、シリンダヘッド振動検出センサ３２０を精度良く取付けることを可能としている。

（ノッキング振動解析方法）
上記構成からなる振動伝達特性解析装置１００を用いた、ノッキング発生時におけるエンジンブロック１６０の振動解析方法、具体的には、エンジンブロック１６０の振動伝達特性として、ノッキング信号（Ｓ：シリンダヘッドの振動特性）とノイズ信号（Ｎ：エンジンブロックの振動特性）とによるＳＮ比を得る方法について説明する。まず、加振装置１３０を用いて、エンジンブロック１６０のノックセンサ取付ボス１６３に連結された加振軸１４０から、エンジンブロック１６０に所定の振動を加える。

次に、シリンダブロック振動検出センサ３１０およびシリンダヘッド振動検出センサ３２０を用いて、シリンダブロック１６１に生じる振動信号１およびシリンダヘッド１６２に生じる振動信号２をピックアップする。振動信号１および振動信号２は、コンピュータ２００に入力され、エンジンブロック１６０のノッキング発生時における振動伝達特性（Ｓ／Ｎ比）が解析される。

（振動伝達特性の具体的解析方法）
ここで、シリンダブロック振動検出センサ３１０およびシリンダヘッド振動検出センサ３２０を用いた振動伝達特性の具体的な解析方法について、図７および図８を参照して説明する。なお、図７は、シリンダブロック１６１に生じる振動およびシリンダヘッド１６２に生じる振動を図示した模式図であり、図８は、ノッキング発生点火時期における信号強度とノッキング発生頻度との関係を示す図である。

実機エンジンにおけるノッキング発生時のピストン１６４の位置は、図７に示すように、圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）約１０°〜６０°の範囲にあるため、燃焼室Ａ内のシリンダブロック１６１へ伝達する振動は、ピストン１６４によって抑制され、シリンダヘッド１６２からの振動伝達（Ｓ：ヘッド部振動応答）が支配的となる。一方、ピストン１６４の位置が低下すると、ピストン１６４によるシリンダブロック１６１の抑制が開放されて、シリンダブロック１６１が共振（Ｎ：ライナー部振動応答）を始める。

このシリンダブロック１６１の共振は、ノッキングの発生点火時期におけるエンジンノイズに影響を与え、ノイズ信号を大きくする結果、ノッキングセンサにおけるＳＮ（ノッキング信号／ノイズ信号：ヘッド部振動応答Ｓ／ライナー部振動応答Ｎ）比に悪影響を与えることになる。つまり、図８に示すように、ノイズ信号Ｎが、ノイズ信号Ｎ’に移行する（強度が強くなる）ことで、ノッキング判定レベル（Ｓ）にノイズ信号が近づく結果、ＳＮ比を悪化させることになる。このように、ノッキングの発生点火時期におけるエンジンブロック１６０の横振動（初期振動）は、シリンダヘッド１６２からの振動伝達が支配的であり、シリンダブロック１６１からの信号がノイズ信号となる。

そこで、本実施の形態における振動伝達特性解析装置１００においては、シリンダブロック振動測定センサ３１０とシリンダヘッド振動測定センサ３２０との２種類の振動測定センサを燃焼室Ａ内に配設することにより、加振装置１３０によりエンジンブロック１６０に所定の振動を与えた場合の応答信号をシリンダブロック振動測定センサ３１０およびシリンダヘッド振動測定センサ３２０によりピックアップすることで、シリンダブロック１６１の振動特性とシリンダヘッド１６２の振動特性、つまり、ノッキング信号（Ｓ：シリンダヘッドの振動特性）とノイズ信号（Ｎ：エンジンブロックの振動特性）とによるＳＮ比を予め把握することができる。

（本振動伝達特性解析装置１００によって得られたＳＮ比と実機エンジンのＳＮ比との相関関係について）
ここで、本振動伝達特性解析装置１００によって得られたＳＮ比と実機エンジンのＳＮ比との相関関係について、図９および図１０を参照して説明する。なお、図９は、本振動伝達特性解析装置１００によって得られた各種エンジンと擬似ＳＮ比との関係を示す図であり、図１０は、実際にエンジンを駆動させた状態での、各種エンジンにおける実機ＳＮ比合否を示す図である。

本振動伝達特性解析装置１００によって得られたエンジンのノッキング発生時におけるＳＮ比を擬似ＳＮ比と定義し、実際のエンジン駆動から得られたＳＮ振動比を実機ＳＮ比と定義する。エンジン（Ａ）、エンジン（Ｂ）、および、エンジン（Ｃ）より、擬似ＳＮ比と実機ＳＮ比とを比較した。

本振動伝達特性解析装置１００を用いて、エンジン（Ａ）、エンジン（Ｂ）、および、エンジン（Ｃ）の各エンジンブロックを用いて、各エンジンの擬似ＳＮ比を測定した結果、図９に示すように、エンジン（Ａ）が最も制御性が良好な擬似ＳＮ比が得られ、次いで、エンジン（Ｃ）、エンジン（Ｂ）の順で、擬似ＳＮ比が得られた。

次に、エンジン（Ａ）、エンジン（Ｂ）、および、エンジン（Ｃ）の各エンジンを実際に駆動させて、ノックセンサにより信号をピックアップして、実機ＳＮ比を測定した結果を、図１０に示す。エンジン（Ａ）およびエンジン（Ｃ）においては、合格のＳＮ比が得られ、エンジン（Ｂ）においては、不合格のＳＮ比が得られた。このように、擬似ＳＮ比が最も悪いエンジン（Ｂ）において、実機ＳＮ比も不合格の判定となり、本振動伝達特性解析装置１００によって得られたＳＮ比と実機エンジンのＳＮ比との間に相関関係があることが証明された。

（シリンダヘッド振動検出センサ３２０の具体的構成）
次に、シリンダヘッド振動検出センサ３２０の具体的構成について、図１１を参照して説明する。ここで、上述したようにシリンダヘッド振動検出センサ３２０においては、シリンダヘッド１６２に生じる横振動成分を正確に測定する必要があることから、その取付け位置、角度にも十分注意する必要がある。たとえば、シリンダヘッド１６２に対する取付け角度が不正確であれば、振動ベクトル方向の違いにより、測定誤差が生じることになる。そこで、本実施の形態においては、シリンダヘッド１６２に設けられたプラグ孔１６２ｐを用いて、シリンダヘッド振動検出センサ３２０を取付けている。

シリンダヘッド振動検出センサ３２０は、上述したように特殊ボルト３０１、金属キューブ３０２、および、センサ３０３から構成されている。ここで、特殊ボルト３０１へのセンサ３０３の取付けに際しても、取付け角度の正確性が要求されるため、機械加工により寸法精度が高精度に仕上げられた金属キューブ３０２（立方体形状）を、特殊ボルト３０１とセンサ３０３との間に介在させている。特殊ボルト３０１および金属キューブ３０２の材質は、測定誤差を生じさせない観点から、シリンダヘッド１６２と同素材で形成されていることが好ましい。

特殊ボルト３０１への金属キューブ３０２の固定には、様々な固定構造が考えられる。図１１（Ａ）に示す接着剤を用いる固定構造、図１１（Ｂ）に示す、特殊ボルト３０１側に雄ネジ３０５Ａ、金属キューブ３０２側に雄ネジ３０５Ａを受入れる雌ネジ３０５Ｂを設ける固定構造、図１１（Ｃ）に示す、金属キューブ３０２側に雄ネジ３０５Ａ、特殊ボルト３０１側に雄ネジ３０５Ａを受入れる雌ネジ３０５Ｂを設ける固定構造、図１１（Ｄ）に示す、独立した雄ネジ（スタッドボルト）３０５Ａを準備し、特殊ボルト３０１および金属キューブ３０２のそれぞれに、雄ネジ３０５Ａを受入れる雌ネジ３０５Ｂを設ける固定構造等が挙げられる。

なお、センサ３０３の取付け角度の正確性が要求されるため、平坦面を形成した金属キューブ３０２を設ける場合について説明したが、この取付け構造は、あくまでも一例であり、たとえば、シリンダヘッド１６２に対して、取付け角度の正確性を満足させることが可能な場合には、センサ３０３を直接シリンダヘッド１６２に取付ける固定構造の採用も可能である。

（加振位置の他の構成）
上記本振動伝達特性解析装置１００においては、シリンダブロック１６１に対して（具体的には、シリンダボア１６１Ａの内壁面に対して）、その加振方向が正確に垂直となるようにするため、また、シリンダブロック１６１への追加加工を不要とするために、既存のノックセンサ取付ボス１６３を用いて、このボス１６３に加振装置１３０の加振軸１４０が連結されている。しかし、シリンダブロック１６１への高い位置精度を確保して、取付け領域を設けることが問題にならない場合には、別途シリンダブロック１６１またはシリンダヘッド１６２に、加振軸１４０を連結するための領域を設けることも可能である。

エンジンブロック１６０を加振させるための他の構成としては、図１２に示すように、シリンダヘッド１６２を加振する方法が挙げられる。この加振方法においては、シリンダヘッド１６２に設けられたプラグ孔１６２ｐに加振のための加振用ボルト１４１を螺合させて、この加振用ボルト１４１に加振装置の加振部を連結させる。加振部の連結は、図１２に示すように、外部から加振（矢印Ｆ１）する方法だけでなく、図１３に示すように、加振用ボルト１４１を内部（燃焼室側）から加振（矢印Ｆ２）する方法も考えられる。なお、プラグ孔１６２ｐを利用する場合だけでなく、別途専用のボルト固定孔を形成することも可能である。

また、エンジンブロック１６０を加振させるためのさらに他の構成としては、図１４に示すように、シリンダブロック１６１の加振点Ｐ１とは反対側の側部にネジ孔１６１ｈを形成し、このネジ孔１６１ｈを利用して、加振用ボルト１４１の先端部を加振点Ｐ１に当接させて、エンジンブロック１６０を加振（矢印Ｆ３方向）させることも可能である。

また、エンジンブロック１６０を加振させるためのさらに他の構成としては、図１５に示すように、シリンダブロック１６１の対向する両側のそれぞれにネジ孔１６１ｈを形成し、このネジ孔１６１ｈを利用して、加振用ボルト１４１をそれぞれのネジ孔１６１ｈの螺号させて、加振用ボルト１４１を加振（矢印Ｆ４，Ｆ５）する方法も考えられる。

（作用・効果）
以上、本実施の形態におけるエンジンブロックの振動伝達特性解析装置１００およびこの装置を用いた振動伝達特性解析方法によれば、シリンダブロック振動測定センサ３１０とシリンダヘッド振動測定センサ３２０との２種類の振動測センサを焼室内に配設し、加振装置１３０によりエンジンブロック１６０に所定の振動を与えた場合の応答信号を、シリンダブロック振動測定センサ３１０およびシリンダヘッド振動測定センサ３２０によりピックアップすることで、シリンダブロック１６１の振動特性とシリンダヘッド１６２の振動特性を把握することができる。その結果、エンジンブロック１６０の振動伝達特性として、ノッキング信号（Ｓ：シリンダヘッドの振動特性）とノイズ信号（Ｎ：エンジンブロックの振動特性）とによるＳＮ比を得ることができる。
（実施の形態２）
以下、実施の形態２として、本発明に基づいたエンジンブロックの振動伝達特性解析装置に用いられる加振装置の構造について、図を参照しながら説明する。上記実施の形態１において述べたように、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置１００においては、Ｓ／Ｎ比を正確に測定するために、シリンダブロック１６１に対して、その加振方向が垂直となるように正確に加振する必要がある。そこで、一例として、既存のノックセンサ取付ボス１６３に加振装置１３０の加振軸１４０が連結されている。しかし、この加振軸１４０そのものにおいて、加振方向がずれるような問題が生じる場合には、ノックセンサ取付ボス１６３に取付けた場合であっても、正確な測定結果を得ることができないことになる。したがって、以下に示す加振軸１４０においては、そのような問題を生じさせない構造が採用されている。

以下、加振装置１３０に採用される加振軸１４０の具体的構成について、図１６を参照して説明する。この加振軸１４０は、図１６に示すように、加振ロッド１４５とアタッチメント１４６とから構成されている。アタッチメント１４６には、加振ロッド１４５を摺動可能に受入れるため、一端側が開放し、他端側に延びる有底の軸孔１４６ｈが設けられ、他端部は、加振装置１３０に連結されている。また、アタッチメント１４６の側面には、加振ロッド１４５を位置決め固定するため、軸孔１４６ｈに交差するネジ孔１４６ｓと、このネジ孔１４６ｓに螺合する固定ネジ１４６ｂとが設けられている。本実施の形態においては、加振ロッド１４５には丸棒が用いられ、軸孔１４６ｈには、この丸棒を収容可能な円筒形状の軸孔が形成されているが、特にこの形状に限定されるものではない。

加振ロッド１４５の一端は、被加振物であるエンジンブロック１６０に連結され、加振ロッド１４５の他端側は、アタッチメント１４６の軸孔１４６ｈ内に収容され、その収容距離を調節することで、エンジンブロック１６０と加振装置１３０との間隔が調節可能に構成されている。両者の距離の調節が終了した段階で、固定ネジ１４６ｂが締め込まれ、アタッチメント１４６に対して加振ロッド１４５が固定されることになる。

加振ロッド１４５は軸孔１４６ｈ内に収容された状態で固定されるが、加振ロッド１４５の軸心と軸孔１４６ｈの軸心とがずれて固定された場合、加振装置１３０からの加振力およびその加振方向が正確に加振ロッド１４５に伝達されないことになる。エンジンブロック１６０に直接連結される加振ロッド１４５の軸心が、加振方向に対してθずれた場合の、加振力のベクトル方向を、図１７に示す。加振方向がずれていない場合には、Ｙ方向には、加振力の分力は発生しない。しかし、θずれることにより、Ｙ方向に加振力の分力ＦＹが発生する。このような分力ＦＹが発生すると、被加振物であるエンジンブロック１６０に不必要な加振力を加えることになる。これにより、図１８に示すように、本来の伝達特性に対して「共振点ピークのズレ」や、「共振周波数のズレ」を発生させる要因となる。その結果、上記エンジンブロックの振動伝達特性解析装置１００においては、Ｓ／Ｎ比を正確に測定することができず、振動伝達特性解析装置１００の信頼性を低下させることになる。

そこで、このような問題の発生を未然に解消すべく、本実施の形態における加振軸１４０においては、より好ましい形態として、図１９に示すように、加振ロッド１４５のアタッチメント１４６の軸孔１４６ｈ内への収容に際して、軸孔１４６ｈへの加振ロッド１４５の挿入時に生じる加振ロッド１４５に生じる角度（θ）を保証角度と定め、この角度が一定の角度以下となうように、加振ロッド１４５とアタッチメント１４６の軸孔１４６ｈとの関係を定めている。

一例としては、図１９に示すように、加振ロッド１４５を軸孔１４６ｈ内に最大限収容し、かつ、加振ロッド１４５を軸孔１４６ｈに対して最大限傾斜させた状態での、軸孔１４６ｈの内壁面Ｓ１と、この内壁面Ｓ１に接する加振ロッド１４５の外壁面の母線Ｓ２とによって形成される角度を保証角度（θ）とし、この保証角度が、約０．３８２°以下となるように設定している。この角度以下となるように、加振ロッド１４５とアタッチメント１４６の軸孔１４６ｈとの関係を定めることで、加振ロッド１４５をエンジンブロック１６０に対して垂直方向に加振させることを可能としている。

保証角度を約０．３８２°以下とするための具体的な寸法としては、軸孔１４６ｈの開口部から、加振ロッド１４５の母線Ｓ２と軸孔１４６ｈの内壁面Ｓ１との交点までの距離Ｌ１が３０ｍｍ、軸孔１４６ｈの開口部における加振ロッド１４５の母線Ｓ２から内壁面Ｓ１までの距離Ｌ２が２００μｍの場合には、ｔａｎ^−１（０．２／３０）＝０．３８２°となる。なお、この保証角度は、この数値に限定されるものではなく、測定すべき振動周波数（たとえば、２０ｋＨｚ等）によって、適宜定められるものである。

（作用・効果）
以上、本実施の形態における加振装置１３０の加振軸１４０によれば、加振ロッド１４５とアタッチメント１４６との連結機構を採用していることにより、エンジンブロック１６０への連結作業の容易性、エンジンブロック１６０への連結位置決めの正確性を保つことが可能となる。また、加振軸１４０に採用される、軸孔１４６ｈへの加振ロッド１４５の挿入時に生じる保証角度（θ）を一定角度以下となるように、軸孔１４６ｈと加振ロッド１４５との間を規定することにより、加振ロッド１４５をエンジンブロック１６０に対して垂直方向に正確に加振させることが可能となる。

なお、上記実施の形態においては、上記実施の形態１に示すエンジンブロックの振動伝達特性解析装置に用いられる加振機構について説明したが、これに限定されるものではなく、加振を必要とする装置全般に対して広く適用できるものである。

したがって、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

この発明に基づいた実施の形態１における、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置の構成およびコンピュータを示す全体斜視図である。 この発明に基づいた実施の形態１における、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置の構成を示す側面図である。 この発明に基づいた実施の形態１における、高精度高さ調節機構の構造を示す模式図である。 この発明に基づいた実施の形態１における、エンジンブロックの内部構成を示す模式断面図である。 この発明に基づいた実施の形態１における、シリンダヘッドの拡大断面図である。 図５中ＶＩ線矢視図である。 シリンダブロックに生じる振動およびシリンダヘッドに生じる振動を図示した模式図である。 ノッキング発生点火時期における信号強度とノッキング発生頻度との関係を示す図である。 この発明に基づいた実施の形態１における、振動伝達特性解析装置によって得られた各種エンジンと擬似ＳＮ比との関係を示す図である。 この発明に基づいた実施の形態１における、実際にエンジンを駆動させた状態での、各種エンジンにおける実機ＳＮ比合否を示す図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、この発明に基づいた実施の形態１における、シリンダヘッド振動検出センサの具体的構成を示す図である。 この発明に基づいた実施の形態１の他の形態における、エンジンブロックを加振させるための構成を示す図である。 この発明に基づいた実施の形態１のさらに他の形態における、エンジンブロックを加振させるための構成を示す図である。 この発明に基づいた実施の形態１のさらに他の形態における、エンジンブロックを加振させるための構成を示す図である。 この発明に基づいた実施の形態１のさらに他の形態における、エンジンブロックを加振させるための構成を示す図である。 この発明に基づいた実施の形態２における、加振装置の加振軸の具体的構成を示す図である。 エンジンブロックに直接連結される加振ロッドの軸心が、加振方向に対してθずれた場合を示す図である。 「共振点ピークのズレ」、「共振周波数のズレ」が発生した場合の、周波数と伝達特性との関係を示す図である。 この発明に基づいた実施の形態２における、加振装置の加振軸の保証角度（θ）を説明するための図である。 背景の技術における周波数と伝達特性との関係を示す図である。

符号の説明

１００ 振動伝達特性解析装置、１１０ 定盤、１２０ 高精度高さ調節機構、１２１ ベース、１２１ａ ケース、１２１ｂ，１２１ｃ 楔部材、１２１ｄ ハンドル、１２２ 保持治具、１２３ Ｕ字溝、１３０ 加振装置、１３１ 支持ボルト、１４０ 加振軸、１４１ 加振用ボルト、１４５ 加振ロッド、１４６ アタッチメント、１４６ｈ 軸孔、１４６ｓ ネジ孔、１４６ｂ 固定ネジ、１５０ 防振ゴム、１６１ シリンダブロック、１６１Ａ シリンダボア、１６１ｈ ネジ孔、１６０ エンジンブロック、１６２ シリンダヘッド、１６２ｅ 排気バルブ孔、１６２ｉ 吸気バルブ孔、１６２ｐ プラグ孔、１６３ ノックセンサ取付ボス、１６４ ピストン、２００ コンピュータ、３０１ 特殊ボルト、３０２ 金属キューブ、３０３ センサ、３０５Ａ 雄ネジ、３０５Ｂ 雌ネジ、３１０ シリンダブロック振動検出センサ、３２０ シリンダヘッド振動検出センサ、Ａ 燃焼室、Ｐ１ 加振点、Ｓ１ 内壁面、Ｓ２ 母線。

Claims (5)

1. シリンダヘッド(162)とシリンダボア(161A)を有するシリンダブロック(161)とを備えるエンジンブロック(160)を加振して、前記エンジンブロック(160)の振動伝達特性を解析するために用いられる、エンジンブロックの振動伝達特性解析装置であって、
   前記シリンダボア(161A)内面の燃焼室(A)に相当する領域に配置されるシリンダブロック振動測定器(310)と、
   前記燃焼室(A)に面し前記シリンダヘッド(162)の内面に配置されるシリンダヘッド振動測定器(320)と、
   前記エンジンブロック(160)の所定位置に連結し前記エンジンブロック(160)に所定の振動を与えるための加振装置(130)と、を備えたことを特徴とするエンジンブロックの振動伝達特性解析装置。
2. 前記シリンダブロック(161)はノッキングの発生を検出するノックセンサ取付ボス(163)を有し、
   前記加振装置(130)は、前記ノックセンサ取付ボス(163)を利用して連結されたことを特徴とする、請求項１に記載のエンジンブロックの振動伝達特性解析装置。
3. 前記シリンダヘッド(162)は、プラグ固定用のプラグ孔(162p)を有し、前記シリンダヘッド振動測定器(320)は前記プラグ孔(162p)を利用して配置されたことを特徴とする、請求項１または２に記載のエンジンブロックの振動伝達特性解析装置。
4. 前記加振装置(130)は、
   被加振物と前記加振装置(130)とを連結するように設けられる加振軸(140)を有し、前記被加振物を前記加振装置を用いて加振するための加振装置であって、
   前記加振軸(140)は、
   前記被加振物に連結される加振ロッド(145)と、
   前記加振ロッド(145)を摺動可能に受入れるため、一端側が開放し他端側に延びる有底の軸孔(146h)が設けられ、他端側に前記加振装置(130)が連結されるアタッチメント(146)と、
   前記アタッチメント(146)に前記加振ロッド(145)を固定するための固定手段(146b)と、
   を備える、請求項１から３のいずれかに記載のエンジンブロックの振動伝達特性解析装置。
5. 前記加振軸(140)は、前記加振ロッド(145)を前記軸孔(146h)内に最大限収容し、前記加振ロッド(145)を前記軸孔(146h)に対して最大限傾斜させた状態での、前記軸孔(146h)の内壁面と、この内壁面に接する前記加振ロッド(145)の外周面の母線とによって形成される角度を保証角度とし、
   この保証角度が、所定角度以下となるように、前記加振ロッ(145)ドと前記アタッチメント(146)の軸孔(146h)との関係を定めたことを特徴とする、請求項４に記載のエンジンブロックの振動伝達特性解析装置。

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