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JP7803263B2 - Abnormal noise diagnosis device - Google Patents
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JP7803263B2 - Abnormal noise diagnosis device - Google Patents

Abnormal noise diagnosis device

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JP7803263B2
JP7803263B2 JP2022200564A JP2022200564A JP7803263B2 JP 7803263 B2 JP7803263 B2 JP 7803263B2 JP 2022200564 A JP2022200564 A JP 2022200564A JP 2022200564 A JP2022200564 A JP 2022200564A JP 7803263 B2 JP7803263 B2 JP 7803263B2
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Description

本開示は、車両で発生する異音を診断する異音診断装置に関する。 This disclosure relates to an abnormal noise diagnosis device that diagnoses abnormal noises generated in a vehicle.

従来、過給機を有する内燃機関では、アクセルペダルのオフ操作に応じて過給機のコンプレッサによって圧縮された空気が逆流して当該コンプレッサを通過する際に異音(吹き返し音)が発生することが知られている(例えば、特許文献1参照)。かかる内燃機関では、当該異音の発生領域と非発生領域との境界線であるプレサージラインを定め、過給機の動作点(吸入空気量および圧力比)が当該発生領域に含まれないように吸入空気量を制御することにより異音の発生を抑制可能になる。 It has been known that in internal combustion engines equipped with a supercharger, abnormal noise (blowback noise) occurs when air compressed by the supercharger's compressor flows backward and passes through the compressor when the accelerator pedal is released (see, for example, Patent Document 1). In such internal combustion engines, the generation of abnormal noise can be suppressed by defining a presurge line, which is the boundary between the region where the abnormal noise occurs and the region where it does not occur, and controlling the intake air volume so that the operating point of the supercharger (intake air volume and pressure ratio) does not fall within this region.

特開2015-165124号公報JP 2015-165124 A

しかしながら、過給機の作動に伴う異音は、上記プレサージラインに基づく非発生領域で発生してしまうこともあり、車両で発生した異音が過給機の作動に起因したものであるか否かを当該プレサージラインに基づいて特定することは困難である。 However, abnormal noises caused by turbocharger operation can occur in a non-occurrence area based on the presurge line, making it difficult to determine based on the presurge line whether abnormal noises generated in a vehicle are caused by turbocharger operation.

そこで、本開示は、過給機の作動に伴う異音を精度よく判別することを主目的とする。 The primary objective of this disclosure is to accurately identify abnormal noises that occur during the operation of a turbocharger.

本開示の異音診断装置は、エアバイパスバルブを含む過給機を備えた内燃機関を搭載する車両で発生した異音を診断する異音診断装置であって、前記異音の周波数が予め定められた周波数範囲に含まれ、前記異音の発生時における前記過給機の動作点が前記内燃機関および前記過給機の組み合わせに対応した異音発生領域に含まれ、かつ前記異音の発生時に前記車両が減速していない場合、前記過給機における圧力脈動に起因した異音が発生したと診断し、前記異音の周波数が前記周波数範囲に含まれ、前記異音の発生時における前記過給機前記の動作点が前記内燃機関および前記過給機の前記組み合わせに対応した前記異音発生領域に含まれ、かつ前記異音の発生時に前記車両が減速している場合、前記エアバイパスバルブの作動に起因した異音が発生したと診断するものである。 The abnormal noise diagnosis device disclosed herein is an abnormal noise diagnosis device that diagnoses abnormal noise generated in a vehicle equipped with an internal combustion engine equipped with a turbocharger that includes an air bypass valve. If the frequency of the abnormal noise falls within a predetermined frequency range, the operating point of the turbocharger at the time the abnormal noise occurs falls within an abnormal noise generation region corresponding to the combination of the internal combustion engine and the turbocharger, and the vehicle is not decelerating when the abnormal noise occurs, it diagnoses that the abnormal noise has occurred due to pressure pulsation in the turbocharger. If the frequency of the abnormal noise falls within the frequency range, the operating point of the turbocharger at the time the abnormal noise occurs falls within the abnormal noise generation region corresponding to the combination of the internal combustion engine and the turbocharger, and the vehicle is decelerating when the abnormal noise occurs, it diagnoses that the abnormal noise has occurred due to operation of the air bypass valve.

かかる異音診断装置によれば、過給機の作動に伴う異音を精度よく判別することが可能になる。また、本開示の異音診断装置は、過給機の作動に伴う異音が発生していないと診断された際に、与えられた情報に基づいて異音の原因を診断するように機械学習により構築された診断部を含むものであってもよい。 This abnormal noise diagnosis device makes it possible to accurately identify abnormal noises caused by turbocharger operation. Furthermore, the abnormal noise diagnosis device disclosed herein may also include a diagnosis unit constructed using machine learning to diagnose the cause of the abnormal noise based on provided information when it is determined that no abnormal noises are occurring due to turbocharger operation.

本開示の異音診断装置を含む異音診断システムを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an abnormal sound diagnosis system including an abnormal sound diagnosis device according to the present disclosure. 本開示の異音診断装置により実行される一連の処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a series of processes executed by the abnormal sound diagnosis device of the present disclosure. 過給機の作動に起因して異音が発生する異音発生領域を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an abnormal noise generation region where abnormal noise occurs due to the operation of the supercharger.

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。 Next, we will explain the form for implementing the invention of this disclosure with reference to the drawings.

図1は、本開示の異音診断装置としてのサーバ20を含む異音診断システム1を示す概略構成図である。同図に示す異音診断システム1は、車両Xを含む様々な車両で発生した異音の原因を診断するためのものである。車両Xは、排ガスのエネルギを利用して吸入空気を圧縮する過給機TCと、当該過給機TCにより圧縮された空気を冷却するインタークーラICとを含む内燃機関EGを搭載するものである。実施形態において、過給機TCは、ターボチャージャであり、排気管EPに形成されたタービンハウジング内に回転自在に配置されるタービンホイールWtと、吸気管IPに形成されたコンプレッサハウジング内に回転自在に配置されるコンプレッサホイールWcと、タービンホイールWtおよびコンプレッサホイールWcを一体に連結するタービンシャフトStと、ウェイストゲートバルブWGVと、エアバイパスバルブABVとを含む。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an abnormal sound diagnosis system 1 including a server 20 as an abnormal sound diagnosis device according to the present disclosure. The abnormal sound diagnosis system 1 shown in the figure is used to diagnose the cause of abnormal sounds generated in various vehicles, including vehicle X. Vehicle X is equipped with an internal combustion engine EG including a supercharger TC that compresses intake air using exhaust gas energy and an intercooler IC that cools the air compressed by the supercharger TC. In this embodiment, the supercharger TC is a turbocharger and includes a turbine wheel Wt rotatably disposed within a turbine housing formed in the exhaust pipe EP, a compressor wheel Wc rotatably disposed within a compressor housing formed in the intake pipe IP, a turbine shaft St that integrally connects the turbine wheel Wt and the compressor wheel Wc, a wastegate valve WGV, and an air bypass valve ABV.

図1に示すように、異音診断システム1は、サーバ20に加えて、当該サーバ20と通信により情報をやり取り可能な携帯端末10を含む。携帯端末10は、異音が発生した車両X等のユーザ(所有者)への応対や、車道あるいはテストベンチ上で車両X等を走行(作動)させて異音を再現する再現テストの実行に際して、車両販売店や整備工場等の作業者(異音診断システム1のユーザ)により利用されるものである。本実施形態において、携帯端末10は、SoC、ROM、RAM、補助記憶装置(フラッシュメモリ)M、タッチパネル式の表示部11、有線または無線通信を介してサーバ20や車両X等の図示しない電子制御装置(ECU)と各種情報をやり取り可能な通信モジュール12、図示しないマイクロフォン等を含むスマートフォンである。また、携帯端末10には、異音診断支援アプリケーション(プログラム)がインストールされる。図1に示すように、携帯端末10は、それぞれ異音診断支援アプリケーション(ソフトウェア)と、携帯端末10のSoCといったハードウェアとの協働により構築される、問診情報取得部13、音取得部14、車両状態取得部15、演算処理部16、抽出部17および表示制御部18を含む。 As shown in FIG. 1, the abnormal sound diagnosis system 1 includes a server 20 and a mobile terminal 10 capable of exchanging information with the server 20 via communication. The mobile terminal 10 is used by a worker (user of the abnormal sound diagnosis system 1) at a vehicle dealership, repair shop, or the like when responding to a user (owner) of a vehicle X or the like that is experiencing an abnormal sound, or when performing a reproduction test in which the vehicle X or the like is driven (operated) on a roadway or test bench to reproduce the abnormal sound. In this embodiment, the mobile terminal 10 is a smartphone that includes an SoC, ROM, RAM, an auxiliary storage device (flash memory) M, a touch-panel display 11, a communication module 12 capable of exchanging various information with the server 20 or an electronic control unit (ECU) (not shown) of the vehicle X or the like via wired or wireless communication, and a microphone (not shown). An abnormal sound diagnosis support application (program) is also installed on the mobile terminal 10. As shown in FIG. 1, the mobile terminal 10 includes a medical interview information acquisition unit 13, a sound acquisition unit 14, a vehicle state acquisition unit 15, a calculation processing unit 16, an extraction unit 17, and a display control unit 18, which are constructed in cooperation with an abnormal sound diagnosis support application (software) and hardware such as the SoC of the mobile terminal 10.

問診情報取得部13は、表示部11を介して、車両X等のユーザ等から提供される異音発生時における車両X等の状態を示す問診情報を取得する。問診情報は、車両型式、車両識別番号(車台番号)等を含む車両識別情報、ご用命事項、発生日時、発生頻度、異音の発生箇所、音の種類(擬音語)、車両X等の走行に際して変化する物理量、車両X等の運転状態、エンジン搭載車両における暖機影響、車両X等の運転中に運転者により選択される選択項目、車両X等の走行環境情報等を含み、上記作業者または車両X等のユーザ等により入力される。音取得部14は、作業者により再現テストが実行される際に音(音圧)の時間軸データを取得する。車両状態取得部15は、再現テストが実行される際に音取得部14による音の時間軸データの取得に同期して車両X等の状態を示す車両状態データを取得する。車両状態データは、例えば内燃機関EGの吸入空気量、吸気温度、大気圧、過給機TCによる過給圧といった問診情報の項目に対応した複数の物理量を含む。演算処理部16は、音取得部14により取得された音の時間軸データの解析処理を実行する。抽出部17は、作業者の選択等に応じた演算処理部16による解析結果の絞り込み等を実行する。表示制御部18は、表示部11を制御する。 The medical interview information acquisition unit 13 acquires, via the display unit 11, medical interview information indicating the state of vehicle X, etc., at the time of the occurrence of an abnormal noise, provided by a user of vehicle X, etc. The medical interview information includes vehicle identification information including the vehicle model, vehicle identification number (chassis number), etc., the order, the date and time of occurrence, the frequency of occurrence, the location of the abnormal noise, the type of sound (onomatopoeia), physical quantities that change while vehicle X, etc., is traveling, the operating state of vehicle X, etc., the warm-up effect of an engine-equipped vehicle, options selected by the driver while driving vehicle X, etc., and driving environment information of vehicle X, etc., and is input by the operator or the user of vehicle X, etc. The sound acquisition unit 14 acquires time axis data of sound (sound pressure) when a reproduction test is performed by the operator. The vehicle state acquisition unit 15 acquires vehicle state data indicating the state of vehicle X, etc., in synchronization with the acquisition of the time axis data of sound by the sound acquisition unit 14 when a reproduction test is performed. The vehicle condition data includes multiple physical quantities corresponding to items of medical interview information, such as the intake air volume of the internal combustion engine EG, intake temperature, atmospheric pressure, and supercharging pressure of the supercharger TC. The calculation processing unit 16 performs analysis processing of the time axis data of the sound acquired by the sound acquisition unit 14. The extraction unit 17 narrows down the analysis results by the calculation processing unit 16 in accordance with the operator's selection, etc. The display control unit 18 controls the display unit 11.

異音診断装置としてのサーバ20は、CPU、ROM、RAM、入出力装置、通信モジュール等を含むコンピュータであり、例えば上記車両X等を製造する自動車製造者により設置・管理される。サーバ20には、CPU等のハードウェアと、予めインストールされた異音診断アプリケーションとの協働により、車両X等で発生した異音を診断する異音診断部21が構築されている 異音診断部21は、携帯端末10により取得された問診情報や音の時間軸データ等に基づいて車両X等で発生した異音の原因や異音の発生源となった部品を診断するように教師あり学習(機械学習)により構築された診断モジュールとしてのニューラルネットワーク(畳み込みニューラルネットワーク)を含む。 The server 20, which serves as an abnormal sound diagnosis device, is a computer including a CPU, ROM, RAM, input/output devices, a communications module, etc., and is installed and managed, for example, by the automobile manufacturer that produces the vehicle X, etc. The server 20 is configured with an abnormal sound diagnosis unit 21 that diagnoses abnormal sounds generated in the vehicle X, etc., through cooperation between hardware such as the CPU and a pre-installed abnormal sound diagnosis application. The abnormal sound diagnosis unit 21 includes a neural network (convolutional neural network) as a diagnostic module constructed using supervised learning (machine learning) to diagnose the cause of abnormal sounds generated in the vehicle X, etc., and the part that is the source of the abnormal sound, based on the medical interview information and sound time axis data acquired by the mobile terminal 10.

サーバ20では、車両X等での新たな異音の発生が判明した場合、当該新たな異音について取得された音の時間軸データや上記問診情報の各項目の内容等を教師データとする異音診断部21の再学習が実行される。また、サーバ20は、車両型式ごとに、当該車両で発生することが判明している複数の異音についての情報を格納した異音データベースを記憶する記憶装置22を含む。異音データベースは、複数の異音の各々に、音の時間軸データ、異音の発生原因、発生源となる部品、ユーザ等から提供された問診情報の内容、異音を解消するための対策といった情報を紐付けして格納するものである。更に、サーバ20は、車両X等から取得される情報や、自動車製造者(開発者等)、車両販売店、整備工場等から送信される新たに判明した異音に関する情報(レポート)等に基づいて異音データベースを更新する。 When the server 20 detects the occurrence of a new abnormal noise in vehicle X or the like, it executes re-learning in the abnormal noise diagnosis unit 21, using the acquired sound time axis data for the new abnormal noise and the details of each item of the medical interview information as training data. The server 20 also includes a storage device 22 that stores an abnormal noise database containing information on multiple abnormal noises known to occur in each vehicle model. The abnormal noise database associates each of the multiple abnormal noises with information such as the sound time axis data, the cause of the abnormal noise, the part that is the source of the noise, the details of the medical interview information provided by the user or the like, and measures to resolve the abnormal noise. The server 20 also updates the abnormal noise database based on information acquired from vehicle X or the like, and information (reports) related to newly discovered abnormal noises sent from the automobile manufacturer (developer, etc.), vehicle dealership, repair shop, etc.

続いて、異音診断システム1による車両Xで発生した異音の診断手順について説明する。車両販売店等の作業者は、車両Xのユーザ等から異音の解消を依頼されると、当該ユーザ等から問診情報を聞き取った上で、異音の診断に必要な情報を取得すべく再現テストを実行する。再現テストの実行に際し、作業者は、携帯端末10を車両Xの電子制御装置に接続し、携帯端末10または当該携帯端末10に接続された外部マイクロフォンを車両Xの適所(例えば、車室やエンジンコンパートメント等)に載置(固定)する。また、作業者は、異音診断支援アプリケーションを起動させ、車両Xのスタートスイッチをオンする。これに伴い、携帯端末10は、車両Xの車両識別番号あるいは車台番号といった情報を当該電子制御装置から取得する。更に、作業者は、表示部11に表示される録音開始ボタンをタップすると共に、車道や試験台上で車両Xを走行(作動)させ、当該車両Xのユーザ等からの問診情報に基づいて異音が発生した走行状態を再現する。 Next, the procedure for diagnosing an abnormal noise occurring in vehicle X using abnormal sound diagnosis system 1 will be described. When a user of vehicle X requests that an abnormal sound be resolved, a worker at a vehicle dealership or other such facility listens to the user's medical history and then performs a reproduction test to obtain the information necessary to diagnose the abnormal sound. To perform the reproduction test, the worker connects the mobile terminal 10 to the vehicle X's electronic control unit and places (fixes) the mobile terminal 10 or an external microphone connected to the mobile terminal 10 in an appropriate location in vehicle X (e.g., the passenger compartment or engine compartment). The worker also launches the abnormal sound diagnosis support application and turns on the vehicle X's start switch. Accordingly, the mobile terminal 10 obtains information such as vehicle identification number or chassis number of vehicle X from the electronic control unit. The worker then taps the recording start button displayed on the display unit 11 and drives (operates) vehicle X on a roadway or test stand to reproduce the driving conditions under which the abnormal sound occurred based on the medical history and information from the user of vehicle X.

車両Xが走行(作動)する間、携帯端末10の音取得部14は、車両Xから発せられる音の時間軸データを所定時間(微小時間)おきに取得して補助記憶装置Mに記憶させる。また、車両状態取得部15は、音取得部14による音の時間軸データの取得に同期して車両Xの電子制御装置から所定時間(微小時間)おきに問診情報に応じて作業者により指定された車両状態データを取得して補助記憶装置Mに記憶させる。作業者が表示部11に表示される録音停止ボタンをタップすると、音の時間軸データおよび車両状態データの取得が完了する。 While vehicle X is running (operating), the sound acquisition unit 14 of the mobile terminal 10 acquires time axis data of sound emitted from vehicle X at predetermined time intervals (micro time intervals) and stores the data in the auxiliary storage device M. Furthermore, the vehicle state acquisition unit 15 acquires vehicle state data specified by the operator in accordance with the medical interview information from the electronic control device of vehicle X at predetermined time intervals (micro time intervals) in synchronization with the acquisition of the sound time axis data by the sound acquisition unit 14, and stores the data in the auxiliary storage device M. When the operator taps the recording stop button displayed on the display unit 11, the acquisition of the sound time axis data and vehicle state data is completed.

再現テストの終了後、演算処理部16は、音の時間軸データにSTFT(Short-Time Fourier Transform)を施して、時間と周波数と音圧との関係を示すスペクトログラム(音響スペクトログラム)を取得し、表示制御部18は、当該スペクトログラムを表示部11に表示させる。本実施形態において、スペクトログラムは、横軸を時間軸とし、縦軸を周波数軸とし、音圧レベルを色分けすることにより周波数ごとに時間と音圧レベルとの関係を示すカラーマップである。また、作業者は、表示部11で、スペクトログラムのうちの異音診断部21(サーバ20)により診断(解析)されるべき範囲(以下、「診断範囲」という。)を選択(指定)する。更に、作業者は、表示部11に表示される入力画面に問診情報を入力する。そして、作業者が表示部11に表示される情報送信ボタンをタップすると、携帯端末10の通信モジュール12から異音の診断に必要な情報がサーバ20へと送信される。本実施形態において、携帯端末10からサーバ20へと送信される情報は、音取得部14により取得された音の時間軸データと、車両状態取得部15により取得された車両状態データと、問診情報と、上記診断範囲を規定する情報とを含む。 After the reproduction test is completed, the calculation processing unit 16 performs a Short-Time Fourier Transform (STFT) on the sound time-axis data to obtain a spectrogram (acoustic spectrogram) showing the relationship between time, frequency, and sound pressure. The display control unit 18 then displays the spectrogram on the display unit 11. In this embodiment, the spectrogram is a color map with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing frequency, and color-codes sound pressure levels to show the relationship between time and sound pressure level for each frequency. The operator also selects (specifies) on the display unit 11 the range of the spectrogram to be diagnosed (analyzed) by the abnormal sound diagnosis unit 21 (server 20) (hereinafter referred to as the "diagnosis range"). The operator then enters medical interview information into the input screen displayed on the display unit 11. When the operator taps the information transmission button displayed on the display unit 11, the information necessary for diagnosing the abnormal sound is transmitted from the communication module 12 of the mobile terminal 10 to the server 20. In this embodiment, the information sent from the mobile terminal 10 to the server 20 includes time axis data of the sound acquired by the sound acquisition unit 14, vehicle condition data acquired by the vehicle condition acquisition unit 15, medical interview information, and information defining the above-mentioned diagnostic range.

図2は、携帯端末10からの情報の受信に応じて、サーバ20により実行される一連の処理を示すフローチャートである。同図に示すように、サーバ20の異音診断部21は、携帯端末10からの音の時間軸データ、車両状態データ、問診情報および診断範囲を規定する情報を取得し(S100)、ステップS100にて取得した音の時間軸データから上記作業者により認識された異音の周波数ftを取得する(S110)。ステップS110において、異音診断部21は、予め定められた手順に従って作業者により選択された診断範囲における特徴的な周波数を抽出し、抽出した周波数を異音の周波数ftとする。更に、異音診断部21は、ステップS110にて取得した異音の周波数ftが下限周波数f1(例えば、300Hz)以上かつ上限周波数f2(例えば、3kHz)以下であるか否かを判定する(S120)。下限周波数f1および上限周波数f2は、過給機TCの作動に起因して発生する異音の周波数の下限値または上限値として、予め実験・解析を経て定められたものである。 2 is a flowchart showing a series of processes executed by the server 20 in response to receiving information from the mobile device 10. As shown in the figure, the abnormal sound diagnosis unit 21 of the server 20 acquires sound time axis data, vehicle condition data, medical interview information, and information defining the diagnostic range from the mobile device 10 (S100). Then, it acquires the frequency ft of the abnormal sound recognized by the operator from the sound time axis data acquired in step S100 (S110). In step S110, the abnormal sound diagnosis unit 21 extracts characteristic frequencies within the diagnostic range selected by the operator according to a predetermined procedure, and sets the extracted frequency as the abnormal sound frequency ft. Furthermore, the abnormal sound diagnosis unit 21 determines whether the frequency ft of the abnormal sound acquired in step S110 is equal to or greater than a lower limit frequency f1 (e.g., 300 Hz) and equal to or less than an upper limit frequency f2 (e.g., 3 kHz) (S120). The lower limit frequency f1 and upper limit frequency f2 are determined in advance through experiments and analysis as the lower and upper limits of the frequency of abnormal noise caused by the operation of the turbocharger TC.

異音の周波数ftが下限周波数f1から上限周波数f2までの周波数範囲に含まれる場合(S120:YES)、異音診断部21は、ステップS100にて取得した車両状態データから上記診断範囲における内燃機関EGの吸入空気量、吸気温度、大気圧および過給圧を取得する(S130)。また、異音診断部21は、ステップS130にて取得した上記診断範囲における車両状態データに基づいて、当該診断範囲における車両状態データの取得タイミングごとに、吸気温度で補正した吸入空気量を算出すると共に大気圧および過給圧から得られる圧力比(過給圧/大気圧)を算出する(S140)。更に、異音診断部21は、問診情報に含まれる車両識別番号等に基づいて、記憶装置22または他のサーバーに格納された車両情報データベースから、車両Xの車両型式、車両Xに搭載された内燃機関EGの型式および過給機TCの型式を取得し、車両型式、内燃機関EG(の型式)および過給機TC(の型式)の組み合わせに対応した異音発生領域を記憶装置22から読み出す(S150)。 If the abnormal sound frequency ft is within the frequency range from the lower limit frequency f1 to the upper limit frequency f2 (S120: YES), the abnormal sound diagnosis unit 21 acquires the intake air volume, intake temperature, atmospheric pressure, and boost pressure of the internal combustion engine EG within the above diagnosis range from the vehicle condition data acquired in step S100 (S130). Furthermore, based on the vehicle condition data within the above diagnosis range acquired in step S130, the abnormal sound diagnosis unit 21 calculates the intake air volume corrected for the intake temperature and calculates the pressure ratio (boost pressure/atmospheric pressure) obtained from the atmospheric pressure and boost pressure for each acquisition timing of the vehicle condition data within the diagnosis range (S140). Furthermore, the abnormal sound diagnosis unit 21 obtains the vehicle model of vehicle X, the model of the internal combustion engine EG and the model of the supercharger TC mounted on vehicle X from a vehicle information database stored in the storage device 22 or another server based on the vehicle identification number etc. included in the medical interview information, and reads from the storage device 22 the abnormal sound generation area corresponding to the combination of vehicle model, internal combustion engine EG (model) and supercharger TC (model) (S150).

ここで、本発明者は、過給機TCを含む内燃機関EGを搭載した車両Xで当該過給機TCの作動に起因して発生する異音について鋭意研究を行い、その結果、吸入空気量と圧力比とにより規定される過給機TCの動作点が、車両型式および内燃機関EGおよび過給機TCの組み合わせに対応した図3に示すような異音発生領域に含まれるときに、当該過給機TCの作動に起因して異音が発生することを見出した。これを踏まえて、本実施形態では、車両型式および内燃機関EGおよび過給機TCの複数の組み合わせごとに、吸入空気量と圧力比とにより規定される異音発生領域が予め実験・解析を経て定められ、サーバ20の記憶装置22(異音データベース)に記憶されている。異音発生領域は、過給機TC単体での圧力脈動を実測すると共に、圧力測定点からコンプレッサ端部までの伝達関数を算出して、異音の強制力となる体積速度を把握することにより定めることができる。 The inventors conducted extensive research into abnormal noises generated by the operation of a turbocharger TC in a vehicle X equipped with an internal combustion engine EG including the turbocharger TC, and found that abnormal noises are generated by the operation of the turbocharger TC when the operating point of the turbocharger TC, defined by the intake air volume and pressure ratio, is included in the abnormal noise generation region shown in Figure 3, which corresponds to the combination of the vehicle model, internal combustion engine EG, and turbocharger TC. Based on this, in this embodiment, the abnormal noise generation region defined by the intake air volume and pressure ratio is determined in advance through experiments and analyses for each of multiple combinations of vehicle model, internal combustion engine EG, and turbocharger TC, and is stored in the storage device 22 (abnormal noise database) of the server 20. The abnormal noise generation region can be determined by actually measuring the pressure pulsation of the turbocharger TC alone and calculating the transfer function from the pressure measurement point to the compressor end to determine the volume velocity that is the driving force behind the abnormal noise.

そして、異音診断部21は、ステップS140にて診断範囲における車両状態データの取得タイミングごとに算出した吸入空気量および圧力比すなわち異音発生時の過給機TCの動作点の少なくも1つがステップS150にて読み出した異音発生領域に含まれるか否かを判定する(S160)。異音発生時の過給機TCの動作点の少なくも1つが当該異音発生領域に含まれる場合(S160:YES)、異音診断部21は、上記診断範囲における単位時間あたりの吸入空気量の変化量を算出する(S170)。ここで、本発明者の研究によれば、過給機TCの動作点が上記異音発生領域に含まれるときに車両Xが減速している場合、過給機TCのエアバイパスバルブABVの作動に起因して異音が発生し、過給機TCの動作点が上記異音発生領域に含まれるときに車両Xが減速していない場合、過給機TCにおける圧力脈動に起因して異音(以下、「プレサージ音」という。)が発生することが判明している。 The abnormal sound diagnosis unit 21 then determines whether at least one of the intake air volume and pressure ratio calculated for each acquisition timing of vehicle condition data within the diagnosis range in step S140, i.e., at least one of the operating points of the turbocharger TC when the abnormal sound occurs, is within the abnormal sound occurrence region read out in step S150 (S160). If at least one of the operating points of the turbocharger TC when the abnormal sound occurs is within the abnormal sound occurrence region (S160: YES), the abnormal sound diagnosis unit 21 calculates the amount of change in the intake air volume per unit time within the diagnosis range (S170). Here, according to research by the inventor, if the vehicle X is decelerating when the operating point of the turbocharger TC is within the abnormal sound occurrence region, an abnormal sound will occur due to operation of the air bypass valve ABV of the turbocharger TC. However, if the vehicle X is not decelerating when the operating point of the turbocharger TC is within the abnormal sound occurrence region, an abnormal sound (hereinafter referred to as "presurge sound") will occur due to pressure pulsation in the turbocharger TC.

このため、異音診断部21は、ステップS170にて算出した吸入空気量の変化量に基づいて異音発生時に車両Xが減速しているか否かを判定し(S180)、異音発生時に車両Xが減速している場合(S180:YES)、車両Xで発生した異音が過給機TCのエアバイパスバルブABVの作動に起因して発生したものであると診断(判定)する(S190)。また、ステップS170にて算出した吸入空気量の変化量に基づいて異音発生時に車両Xが減速していない判定した場合(S180:NO)、異音診断部21は、車両Xで発生した異音が過給機TCにおける圧力脈動に起因するプレサージ音であると診断(判定)する(S195)。一方、異音の周波数ftが下限周波数f1から上限周波数f2までの周波数範囲に含まれていない場合(S120:NO)および異音発生時の過給機TCの動作点がステップS150にて読み出した異音発生領域に含まれていない場合(S160:NO)、異音診断部21は、ステップS100にて取得した情報に基づいて上記ニューラルネットワークにより車両Xで発生した異音の原因等を診断する(S125)。 Therefore, the abnormal sound diagnosis unit 21 determines whether or not the vehicle X is decelerating when the abnormal sound occurs based on the amount of change in the intake air volume calculated in step S170 (S180). If the vehicle X is decelerating when the abnormal sound occurs (S180: YES), the abnormal sound diagnosis unit 21 diagnoses (determines) that the abnormal sound generated by the vehicle X is caused by operation of the air bypass valve ABV of the turbocharger TC (S190). Furthermore, if the vehicle X is not decelerating when the abnormal sound occurs based on the amount of change in the intake air volume calculated in step S170 (S180: NO), the abnormal sound diagnosis unit 21 diagnoses (determines) that the abnormal sound generated by the vehicle X is a presurge noise caused by pressure pulsation in the turbocharger TC (S195). On the other hand, if the frequency ft of the abnormal noise is not within the frequency range from the lower limit frequency f1 to the upper limit frequency f2 (S120: NO), and if the operating point of the turbocharger TC at the time of abnormal noise occurrence is not within the abnormal noise occurrence region read out in step S150 (S160: NO), the abnormal noise diagnosis unit 21 diagnoses the cause of the abnormal noise occurring in vehicle X using the neural network based on the information acquired in step S100 (S125).

ステップS190,S195またはステップS125の処理の後、異音診断部21は、異音名、異音の発生源となった部品、異音の原因、および記憶装置22から読み出された当該異音を解消するための対策等を含む診断結果を作成する(S200)。更に、異音診断部21は、ステップS200にて作成した診断結果を携帯端末10に送信し(S210)、図2における一連の処理を終了させる。サーバ20からの診断結果が携帯端末10により受信されると、表示部11に当該診断結果が表示される。これにより、作業者は、サーバ20からの診断結果を車両X等のユーザ等に的確に説明して速やかに異音対策を進めていくことができる。 After processing step S190, S195, or step S125, the abnormal sound diagnosis unit 21 generates a diagnosis result including the name of the abnormal sound, the part that is the source of the abnormal sound, the cause of the abnormal sound, and measures to resolve the abnormal sound read from the storage device 22 (S200). Furthermore, the abnormal sound diagnosis unit 21 transmits the diagnosis result generated in step S200 to the mobile device 10 (S210), thereby ending the series of processes in FIG. 2. When the diagnosis result from the server 20 is received by the mobile device 10, the diagnosis result is displayed on the display unit 11. This allows the operator to accurately explain the diagnosis result from the server 20 to the user of vehicle X, etc., and promptly proceed with measures to address the abnormal sound.

以上説明したように、異音診断システム1における異音診断装置としてのサーバ20は、異音の周波数ftが下限周波数f1から上限周波数f2までの周波数範囲に含まれ(S120:YES)、異音の発生時における過給機TCの動作点(吸入空気量および圧力比)が車両型式、内燃機関EGおよび過給機TCの組み合わせに対応した異音発生領域に含まれ(S160:YES)、かつ異音の発生時に車両Xが減速していない場合(S180:NO)、過給機TCにおける圧力脈動に起因したプレサージ音が発生したと診断する(S195)。また、サーバ20は、異音の周波数ftが上記周波数範囲に含まれ(S120:YES)、異音の発生時における過給機TCの動作点が上記異音発生領域に含まれ(S160:YES)、かつ異音の発生時に車両Xが減速している場合(S180:YES)、エアバイパスバルブABVの作動に起因した異音が発生したと診断する(S190)。これにより、過給機TCの作動に伴う異音を精度よく判別することが可能になる。 As described above, the server 20 as an abnormal sound diagnosis device in the abnormal sound diagnosis system 1 diagnoses that a pre-surge sound caused by pressure pulsation in the turbocharger TC has occurred (S195) if the frequency ft of the abnormal sound is within the frequency range from the lower limit frequency f1 to the upper limit frequency f2 (S120: YES), the operating point (intake air volume and pressure ratio) of the turbocharger TC at the time of the abnormal sound occurrence is within the abnormal sound occurrence region corresponding to the combination of the vehicle model, internal combustion engine EG and turbocharger TC (S160: YES), and the vehicle X is not decelerating when the abnormal sound occurs (S180: NO). Furthermore, if the frequency ft of the abnormal noise falls within the above frequency range (S120: YES), the operating point of the turbocharger TC when the abnormal noise occurs falls within the above abnormal noise occurrence region (S160: YES), and the vehicle X is decelerating when the abnormal noise occurs (S180: YES), the server 20 diagnoses that the abnormal noise is caused by operation of the air bypass valve ABV (S190). This makes it possible to accurately identify abnormal noises caused by operation of the turbocharger TC.

また、サーバ20は、過給機TCの作動に伴う異音が発生していないと診断された際に、与えられた情報に基づいて異音の原因を診断するように機械学習により構築された異音診断部21を含む。これにより、サーバ20ひいては異音診断システム1の汎用性をより向上させることができる。なお、携帯端末10にインストールされる異音診断支援アプリケーションは、タブレット端末やパーソナルコンピュータ等にインストールされてもよく、当該タブレット端末等が携帯端末10の代わりに使用されてもよい。また、上記異音診断部21の機能の一部を携帯端末10に持たせてもよく、異音診断システム1が、パーソナルコンピュータ等の単一の情報処理装置により構成されてもよい。 The server 20 also includes an abnormal sound diagnosis unit 21 that is constructed using machine learning to diagnose the cause of the abnormal sound based on the provided information when it is determined that no abnormal sound is occurring due to the operation of the turbocharger TC. This further improves the versatility of the server 20 and, in turn, the abnormal sound diagnosis system 1. The abnormal sound diagnosis support application installed on the mobile terminal 10 may also be installed on a tablet terminal or personal computer, etc., and such a tablet terminal may be used in place of the mobile terminal 10. Furthermore, some of the functions of the abnormal sound diagnosis unit 21 may be provided on the mobile terminal 10, and the abnormal sound diagnosis system 1 may be configured as a single information processing device such as a personal computer.

本開示の発明は、エアバイパスバルブを含む過給機を備えた内燃機関を搭載する車両で発生する異音の診断に極めて有用である。 The disclosed invention is extremely useful for diagnosing abnormal noises that occur in vehicles equipped with internal combustion engines equipped with superchargers that include air bypass valves.

1 異音診断システム、10 携帯端末、20 サーバ(異音診断装置)、21 異音診断部、ABV エアバイパスバルブ、EG 内燃機関、TC 過給機、X 車両。 1 Abnormal sound diagnosis system, 10 Mobile terminal, 20 Server (abnormal sound diagnosis device), 21 Abnormal sound diagnosis unit, ABV Air bypass valve, EG Internal combustion engine, TC Turbocharger, X Vehicle.

Claims (1)

エアバイパスバルブを含む過給機を備えた内燃機関を搭載する車両で発生した異音を診断する異音診断装置であって、
前記異音の周波数が予め定められた周波数範囲に含まれ、前記異音の発生時における前記過給機の動作点が前記内燃機関および前記過給機の組み合わせに対応した異音発生領域に含まれ、かつ前記異音の発生時に前記車両が減速していない場合、前記過給機における圧力脈動に起因した異音が発生したと診断し、前記異音の周波数が前記周波数範囲に含まれ、前記異音の発生時における前記過給機の動作点が前記内燃機関および前記過給機の前記組み合わせに対応した前記異音発生領域に含まれ、かつ前記異音の発生時に前記車両が減速している場合、前記エアバイパスバルブの作動に起因した異音が発生したと診断する異音診断装置。
An abnormal noise diagnosis device for diagnosing abnormal noise generated in a vehicle equipped with an internal combustion engine equipped with a turbocharger including an air bypass valve,
an abnormal noise diagnosis device that diagnoses that the occurrence of an abnormal noise is due to pressure pulsation in the supercharger, if the frequency of the abnormal noise is within a predetermined frequency range, the operating point of the supercharger at the time the abnormal noise is generated is within an abnormal noise generation region that corresponds to the combination of the internal combustion engine and the supercharger, and the vehicle is not decelerating when the abnormal noise is generated; and that the occurrence of an abnormal noise is due to operation of the air bypass valve, if the frequency of the abnormal noise is within the frequency range, the operating point of the supercharger at the time the abnormal noise is generated is within the abnormal noise generation region that corresponds to the combination of the internal combustion engine and the supercharger, and the vehicle is decelerating when the abnormal noise is generated.
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