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申請の研究では、四サイクルエンジンが発生する音および振動の時間変化をウェーブレット解析によって求め、得られた結果とエンジンの状態を関連付けることにより、エンジンに発生する各種の異常を検知することを目指した。
実験では、単気筒四サイクルエンジンを搭載したバイクを無負荷の状態で運転し、エンジンから発生する音やエンジンブロック上部の面に垂直方向の加速度を測定した。エンジンに取り付けたエンコーダからの信号はコンピュータに取り込み、エンジンの点火、燃焼のサイクルと測定データとの対応を明らかにした。
(1)エンジンが正常な状態において実験を行った結果、音圧や加速度の波形に吸気→圧縮→膨張→排気の各過程で特有な変化が現れた。これらの信号をウェーブレット解析し、エンジン各部の固有振動数と振動を引き起こす励振力を考えることにより、エンジンの各過程と発生する音または加速度の周波数成分との対応が明確になった。
2)エンジンに異常が発生した場合を想定して、(i)プラグを点火させなかったとき、(ii)タペットクリアランスが正常値より大きいとき、(iii)カムチェーンが緩んでいるときの三つの場合について実験を行った。測定した信号から含まれている周波数成分の時間変化をウェーブレット解析によって求めたところ、(i)〜(iii)のいずれの場合にも、異常が発生するタイミングにおいて現れる振動の周波数成分の大きさが、正常時と比較して異なることがわかった。周波数成分のピーク値を求め、正常な場合と比較したところ顕著な差が現れ、異常を検知することができた。信号の現れるタイミングとエンジンのサイクルと対応づけることによって、発生する異常の種類(本研究では3種類)も判別することが可能であった。
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