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技術 スパークプラグの検査装置、検査方法及び内燃機関

出願人 三菱重工業株式会社
発明者 棚橋智寛
出願日 2019年2月21日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2019-029363
公開日 2020年8月31日 (5ヶ月経過) 公開番号 2020-136120
状態 未査定
技術分野 内燃機関の点火装置 エンジンの試験 スパークプラグ
主要キーワード 囲い体 低周波音波 アコースティックエミッションセンサ 基準音圧 高周波音波 可燃性気体 放電音 超音波成分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月31日)のものです。
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図面 (14)

課題

遠隔からスパークプラグ検査することができるスパークプラグの検査装置を提供する。

解決手段

スパークプラグの検査装置100は、音波センサ110と、演算装置133とを備える。音波センサ110は気体中を伝搬するスパークプラグ200の放電音260を検知する。演算装置133は、放電音260から抽出された所望の周波数以上の高周波音波に基づき、高周波音波の音圧を算出する。さらに、演算装置133は、算出した音圧に基づき、スパークプラグ200における異常放電を検知する。

概要

背景

放電を発生させるためにスパークプラグが用いられる場合がある。発生した放電は、燃料への着火等に用いられる。

特許文献1には、電気機器部分放電監視装置が記載されている。この部分放電監視装置は、検出手段(アコースティックエミッションセンサ)と、判別手段とを備える。検出手段は、監視対象物から発せられる音波を検知する。判別手段は、検出手段からの電気出力信号を、当該電気出力信号の大きさと、当該電気出力信号の継続時間および連続性とに基づいて、パターン化する。判別手段は、電気出力信号のパターンに基づいて、部分放電の有無を判別する。この部分放電監視装置では、複数種類の異常放電を検知することができない。特に、この部分放電監視装置では、放電距離の変化を伴う異常放電について検知することができない。

特許文献2には、スパークプラグの評価装置が開示されている。この評価装置は、音響センサと、演算装置と、出力装置とを備える。音響センサは、スパークプラグの電極囲い体に取り付けられて、スパークプラグの放電音を取得する。演算装置は、取得した放電音の放電初期における音波の高周波成分の音圧を算出する。演算装置は、算出した音圧または算出した音圧から導出される放電距離が閾値以上であるとき、放電が異常放電であると判定する。

概要

遠隔からスパークプラグを検査することができるスパークプラグの検査装置を提供する。スパークプラグの検査装置100は、音波センサ110と、演算装置133とを備える。音波センサ110は気体中を伝搬するスパークプラグ200の放電音260を検知する。演算装置133は、放電音260から抽出された所望の周波数以上の高周波音波に基づき、高周波音波の音圧を算出する。さらに、演算装置133は、算出した音圧に基づき、スパークプラグ200における異常放電を検知する。

目的

本発明は、上記の状況に鑑みなされたものであり、遠隔からスパークプラグを検査することができるスパークプラグの検査装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

気体中を伝搬するスパークプラグ放電音を検知する音波センサと、演算装置とを備え、前記演算装置は、前記放電音から抽出された所望の周波数以上の高周波音波に基づき、前記高周波音波の音圧を算出し、算出した前記音圧に基づき、前記スパークプラグにおける異常放電を検知するスパークプラグの検査装置

請求項2

前記演算装置は、前記放電音から抽出した前記高周波音波を表す高周波音響データを生成する請求項1に記載のスパークプラグの検査装置。

請求項3

前記放電音から抽出した前記高周波音波を表す高周波音響データを生成するハイパスフィルタを備える請求項1に記載のスパークプラグの検査装置。

請求項4

前記所望の周波数は、40kHz以上、80kHz以下である請求項1から3のいずれか1項に記載のスパークプラグの検査装置。

請求項5

前記放電音を反射音として反射する反射器を備え、前記音波センサは、前記反射音を検知する請求項1から4のいずれか1項に記載のスパークプラグの検査装置。

請求項6

前記演算装置は、前記異常放電の検知に基づき、前記異常放電を検知した結果を表す検知信号を出力する請求項1から5のいずれか1項に記載のスパークプラグの検査装置。

請求項7

複数の電極を有するスパークプラグと、壁面とを備え、前記スパークプラグは、前記複数の電極の間で生じる放電により前記複数の電極の間で放電音を発生させることができ、前記壁面は、前記複数の電極が外部から直接見えないように形成され、前記放電音を反射して、前記放電音を外部に伝搬可能な伝搬経路を形成する内燃機関

請求項8

前記内燃機関を囲む枠体と、前記枠体は、前記放電音を透過する音響透過孔を備える請求項7に記載の内燃機関。

請求項9

検査装置が、気体中を伝搬するロケットエンジンに設けられたスパークプラグの放電音を検知することと、前記検査装置が、前記放電音から所望の周波数以上の高周波音波を抽出することと、前記検査装置が、抽出した前記高周波音波に基づき、前記高周波音波の音圧を算出することと、前記検査装置が、算出した前記音圧に基づき、前記スパークプラグにおける異常放電を検知することとを含むスパークプラグの検査方法

請求項10

気体中を伝搬するスパークプラグの放電音を検知する音波センサと、演算装置とを備え、前記演算装置は、前記放電音から抽出された所望の周波数以上の高周波音波に基づき、前記高周波音波の音圧を算出し、算出した前記音圧を表す情報を含む検査用データを出力するスパークプラグの検査装置。

技術分野

0001

本発明は、スパークプラグ検査装置検査方法及び内燃機関に関するものである。

背景技術

0002

放電を発生させるためにスパークプラグが用いられる場合がある。発生した放電は、燃料への着火等に用いられる。

0003

特許文献1には、電気機器部分放電監視装置が記載されている。この部分放電監視装置は、検出手段(アコースティックエミッションセンサ)と、判別手段とを備える。検出手段は、監視対象物から発せられる音波を検知する。判別手段は、検出手段からの電気出力信号を、当該電気出力信号の大きさと、当該電気出力信号の継続時間および連続性とに基づいて、パターン化する。判別手段は、電気出力信号のパターンに基づいて、部分放電の有無を判別する。この部分放電監視装置では、複数種類の異常放電を検知することができない。特に、この部分放電監視装置では、放電距離の変化を伴う異常放電について検知することができない。

0004

特許文献2には、スパークプラグの評価装置が開示されている。この評価装置は、音響センサと、演算装置と、出力装置とを備える。音響センサは、スパークプラグの電極囲い体に取り付けられて、スパークプラグの放電音を取得する。演算装置は、取得した放電音の放電初期における音波の高周波成分の音圧を算出する。演算装置は、算出した音圧または算出した音圧から導出される放電距離が閾値以上であるとき、放電が異常放電であると判定する。

先行技術

0005

特開平4−194675号公報
特開2017−107740号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ロケットエンジン点火する直前にロケットエンジンのスパークプラグによる放電が正常に動作するかを検査するとき、スパークプラグの検査は遠隔から行われる。しかし、発明者は、周辺環境ノイズにより既存の検査方法では遠隔からの検査が難しいことを見出した。

0007

例えば、図1に示すように、スパークプラグ200の電極囲い体に検査装置10を取り付ける場合、作業者Wはスパークプラグ200に近づく必要がある。ロケットエンジン300を点火する直前には、ロケットエンジン300の近傍に可燃性気体が含まれる場合があるため、作業者Wがスパークプラグ200に近づくことは安全上の問題がある。また、作業者Wがスパークプラグ200に近づくためには、足場20と、扉30とが設けられる必要がある。

0008

また、ショットガンマイクなどの音響センサは、遠隔からスパークプラグ200の放電により生じる音波を検知することができるが、周辺の環境ノイズにより、異常放電を検知することができない。

0009

本発明は、上記の状況に鑑みなされたものであり、遠隔からスパークプラグを検査することができるスパークプラグの検査装置を提供することを目的の1つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。

課題を解決するための手段

0010

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。

0011

上記目的を達成するための一実施の形態によるスパークプラグの検査装置(100)は、音波センサ(110)と、演算装置(133)とを備える。音波センサ(110)は気体中を伝搬するスパークプラグ(200)の放電音(260)を検知する。演算装置(133)は、放電音(260)から抽出された所望の周波数以上の高周波音波に基づき、高周波音波の音圧を算出する。さらに、演算装置(133)は、算出した音圧に基づき、スパークプラグ(200)における異常放電を検知する。

0012

上記目的を達成するための一実施の形態による内燃機関(300)は、複数の電極(210、220)を有するスパークプラグ(200)と、壁面(400)とを備える。スパークプラグ(200)は、複数の電極(210、220)の間で生じる放電により複数の電極(210、220)の間で放電音(260)を発生させることができる。壁面(400)は、複数の電極(210、220)が外部から直接見えないように形成されている。また、壁面(400)は、放電音(260)を反射して、放電音(260)を外部に伝搬可能な伝搬経路(265)を形成する。

0013

上記目的を達成するための一実施の形態によるスパークプラグの検査方法は、検査装置(100)が、気体中を伝搬するロケットエンジン(300)に設けられたスパークプラグ(200)の放電音(260)を検知することと、検査装置(100)が、放電音(260)から所望の周波数以上の高周波音波を抽出することと、検査装置(100)が、抽出した高周波音波に基づき、高周波音波の音圧を算出することと、検査装置(100)が、算出した音圧に基づき、スパークプラグ(200)における異常放電を検知することとを含む。

0014

上記目的を達成するための一実施の形態によるスパークプラグの検査装置は、音波センサ(110)と、演算装置(133)とを備える。音波センサ(110)は気体中を伝搬するスパークプラグ(200)の放電音(260)を検知する。演算装置(133)は、放電音から抽出された所望の周波数以上の高周波音波に基づき、高周波音波の音圧を算出する。さらに、演算装置(133)は、算出した音圧を表す情報を含む検査用データを出力する。

発明の効果

0015

本発明による検査装置は、遠隔からスパークプラグを検査することができる。

図面の簡単な説明

0016

従来の検査装置を用いてロケットエンジンのスパークプラグを検査する方法を説明するための図である。
一実施の形態において、ロケットエンジンのスパークプラグを検査するときの概要図である。
一実施の形態におけるスパークプラグを検査する方法を説明するための概略図である。
スパークプラグにおいて発生する放電音をウェーブレット変換して得られるグラフである。
音波の周波数と音波の空気透過率との関係を表すグラフである。
一実施の形態における分析装置の構成図である。
一実施の形態における検査プログラムの構成図である。
一実施の形態におけるスパークプラグの検査方法による処理に関するフローチャートである。
一実施の形態における電極間に発生する異常放電を検知する処理に関するフローチャートである。
一実施の形態における電極間以外に発生する異常放電を検知する処理に関するフローチャートである。
一実施の形態において、ロケットエンジンのスパークプラグを検査するときの概要図である。
一実施の形態において、ロケットエンジンのスパークプラグを検査するときの概要図である。
一実施の形態における分析装置の構成図である。

実施例

0017

(実施の形態1)
図2に示すように、検査装置100はロケットエンジン300が備えるスパークプラグ200を遠隔から検査する。スパークプラグ200に設けられた第1電極210と第2電極220との間で放電が生じると、放電音260が発生する。発生した放電音260は、大気中を伝搬して、検査装置100に到達する。検査装置100は、放電音260を検知することで、スパークプラグ200の異常放電を検知する。例えば、ロケットエンジン300において、スパークプラグ200からノズル301の端302までの長さは数メートル、例えば約3メートルである。

0018

スパークプラグ200は、図3に示すように、第1電極210と、第2電極220とを備える。第1電極210は陰極であり、第2電極220は陽極である。また、第1電極210は陽極であり、第2電極220は陰極でもよい。スパークプラグ200は、3以上の電極を備えてもよい。

0019

一般的なスパークプラグは、陰極(例えば、第1電極210)と陽極(例えば、第2電極220)との間の距離が最も短くなるような、陰極の部分と陽極の部分との間で放電が発生するように設計されている。例えば、スパークプラグ200は、第1電極210の設計上の電子放出位置211(または電子受取位置)と、第2電極220の設計上の電子受取位置221(または電子放出位置)との間の距離は、第1電極210の電子放出位置211以外の位置と、第2電極220の電子受取位置221以外の位置との間の距離よりも短い。図3に示す第1放電250は、電子放出位置211と電子受取位置221との間における放電、つまり正常放電を示している。第2放電251は、第1電極210の電子放出位置211以外の位置と、第2電極220の電子受取位置221以外の位置との間における放電、つまり異常放電を示している。また、第3放電252は、第1電極210以外の位置と、第2電極220以外の位置との間における放電、つまり異常放電を示している。第3放電252は、例えば第1電極210と第2電極220とに接続された昇圧回路で生じる放電である。

0020

検査装置100は、音波センサ110と、ハイパスフィルタ120と、分析装置130とを備える。検査装置100は、スパークプラグ200における放電により生じる放電音260を検知して、検知した放電音260に基づきスパークプラグ200における異常放電を検知する。音波センサ110は、ハイパスフィルタ120にデータを送信できるように、ハイパスフィルタ120と電気的に、有線または無線により接続されている。ハイパスフィルタ120は、分析装置130にデータを送信できるように、分析装置130と電気的に、有線または無線により接続されている。

0021

音波センサ110は、スパークプラグ200の放電により生じる放電音260を検知する。具体的には、音波センサ110は、気体中、例えば大気中、空気中などを伝搬する放電音260を検知する。音波センサ110は、検知した放電音260を音響データ、例えば放電音260の波形に応じたアナログ電気信号に変換する。音波センサ110は、放電音260のうち、少なくとも超音波成分(周波数が20kHz以上の音波)の一部を検知する。音波センサ110は、放電音260のうち、超音波成分を検知してもよい。

0022

スパークプラグ200の放電音260は、図4に示すように、放電の発生時に、約10kHzから200kHz以上の周波数を有する音波を含む。図4に示すグラフにおいて、横軸は時間を、縦軸は放電音260の周波数を、ハッチングは音圧(音波の振幅)を表している。放電音260は、周波数が約30〜60kHzの範囲において、高い音圧を有している。

0023

ハイパスフィルタ120は、音波センサ110から音響データを受け取り、音響データが表す放電音260から高周波成分を抽出した高周波音波を表す高周波音響データを生成してもよい。図5に示すグラフにおいて、横軸は音波の周波数を、縦軸は空気中を音波が伝搬するときの透過率を表している。図5からわかるように、周波数の大きい音波は空気中を伝搬し難く、周波数の小さい音波は空気中を伝搬し易い。このため、放電音260のうち、周波数の小さい低周波音波は、空気中を伝搬し易いため、音波センサ110に検知される。また、低周波音波は空気中を伝搬し易いため、音波センサ110は周辺の環境ノイズも検知する。そこで、ハイパスフィルタ120は、音響データが表す放電音260から所望の周波数以上の高周波成分を抽出した高周波音波を表す高周波音響データを抽出する。これにより、検査装置100は、異常放電による音波と、正常放電による音波とを区別するのが容易になる。高周波音波は超音波に含まれる。例えば、所望の周波数、つまりハイパスフィルタ120の遮断周波数は、例えば、40kHz以上、80kHz以下である。遮断周波数は、40kHz以上、50kHz以下でもよい。ハイパスフィルタ120は、例えばフィルタ回路により形成されている。

0024

分析装置130は、生成された高周波音響データに基づき、スパークプラグ200における異常放電を検知する。分析装置130は、図6に示すように、通信装置131と、記憶装置132と、演算装置133と、出力装置134と、入力装置135とを備える。

0025

通信装置131は、外部装置とデータの送受信を行い、例えばハイパスフィルタ120が生成した高周波音響データを受信する。通信装置131は受信したデータ、例えば高周波音響データを演算装置133に転送する。

0026

記憶装置132はスパークプラグ200における異常放電を検知するための様々なデータを記憶する。記憶装置132は、例えば検査プログラム150、演算装置133から出力されるデータなどを記憶する。検査プログラム150にはスパークプラグ200における異常放電を検知するためのデータ処理記述されている。記憶装置132は検査プログラム150を記憶する非一時的記憶媒体として用いられる。検査プログラム150は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体50に記憶されたコンピュータプログラム製品として提供されてもよく、または、サーバからダウンロード可能なコンピュータプログラム製品として提供されてもよい。

0027

演算装置133はスパークプラグ200における異常放電を検知するための様々なデータ処理を行う。演算装置133は、検査プログラム150を記憶装置132から読み出して実行して、スパークプラグ200における異常放電を検知する。演算装置133は異常放電を検知した結果を表す検知信号を生成する。例えば、演算装置133は、中央演算処理装置(CPU;Central Processing Unit)などが含まれる。

0028

出力装置134は、演算装置133が生成した検知信号に基づき、演算装置133が異常放電を検知した結果を出力する。出力装置134は、表示装置を含むとき、異常放電を検知した結果を、作業者が認識可能な形態で表示する。

0029

入力装置135は、スパークプラグ200における異常放電を検知するために必要なデータの入力を受け付ける。入力されたデータは、演算装置133に転送される。入力装置135は、例えば、キーボードマウス、マイク、タッチパネルなどが含まれる。入力装置135は、タッチパネルなどのように出力装置134に含まれてもよい。

0030

検査プログラム150には、図7に示すように、放電距離算出手段151と、検知手段152とが記述されている。放電距離算出手段151は、高周波音響データに基づき、放電距離を算出する。大気圧下では、放電距離が長くなるにつれて、放電音260の高周波成分の音波の音圧が単調増加する。このため、放電距離算出手段151は、高周波音響データに表された高周波音波の音圧を算出して、算出された音圧に基づき放電距離を算出する。

0031

検知手段152は、算出された放電距離に基づき、スパークプラグ200における異常放電、例えば図3に示す第2放電251を検知する。具体的には、検知手段152は、算出された放電距離が閾値以上であるとき、スパークプラグ200における放電が異常放電であると判定する。

0032

また、検知手段152は、放電距離算出手段151が算出した音圧に基づき、スパークプラグ200における異常放電、例えば図3に示す第3放電252を検知する。第3放電252による放電音260は、第1電極以外の位置と第2電極以外の位置との間で発生しているため、第1放電250による放電音260と比較して、検査装置100に到達するまでに音圧が大きく減衰する。検知手段152は、放電距離算出手段151が算出した音圧が閾値以下であるとき、スパークプラグ200における放電が異常放電であると判定する。

0033

また、検知手段152は、高周波音響データに基づき、放電のタイミングが異なる異常放電を検知する。スパークプラグ200における異常放電には、本来放電が発生しないはずの意図せぬときに放電が発生する異常放電と、本来放電が発生すべきときに放電が発生しない異常放電とが含まれる。スパークプラグ200に放電の開始指示を表す開始信号が送信されてから実際に放電が発生するまでの時間について、許容範囲が決められている。このため、検知手段152は、スパークプラグ200に開始信号が送信された指示時刻と、放電が開始した放電開始時刻とに基づき、スパークプラグ200における異常放電を検知する。具体的には、検知手段152は、指示時刻と、放電開始時刻との差が閾値以上であるとき、異常放電が発生していると判定する。また、検知手段152は、指示時刻から所望の時間が経過する時刻までの間に放電が開始されていないとき、異常放電が発生していると判定する。ここで、スパークプラグ200の放電音260は、図4に示すように、放電の開始時に高周波成分を含む。このため、検知手段152は、放電音260がスパークプラグ200から音波センサ110に伝わる経路伝搬距離と、高周波音響データとに基づき、放電が開始した放電開始時刻を取得することができる。

0034

検知方法
検査装置100を用いて、図8に示す検知方法は実行される。ステップS110において、音波センサ110が所望の位置に設置される。音波センサ110は、気体中を伝搬する放電音260を検知する。このため、音波センサ110は、スパークプラグ200が発生する放電音260が所望の音圧を有して到達する位置に設置される。例えば、図2に示すように、音波センサ110は、放電音260が壁面に反射されることなく到達する位置に設置される。例えば、音波センサ110はロケットエンジン300のノズル301により形成された開口部近傍に設置される。また、音波センサ110は、回析現象により放電音260が所望の音圧を有して伝わる位置に設置されてもよい。放電音260がスパークプラグ200から音波センサ110に伝わる経路の伝搬距離は、入力装置135に入力される。演算装置133は入力された伝搬距離を記憶装置132に出力する。記憶装置132は入力された伝搬距離を記憶する。

0035

ステップS120において、放電の開始を表す開始信号がスパークプラグ200に送信される。また、演算装置133は、スパークプラグ200に開始信号が送信された指示時刻を記憶装置132に記憶する。例えば、演算装置133は、スパークプラグ200に送信される開始信号を受信する。演算装置133は、開始信号を受信したとき、現在時刻を取得して、取得した現在時刻を指示時刻として記憶装置132に出力する。指示時刻は、スパークプラグ200に開始信号が送信された時刻を表す。

0036

ステップS130において、音波センサ110はスパークプラグ200の放電音260を検知して、検知した放電音260に基づき音響データを生成する。スパークプラグ200は、開始信号を受信したとき、第1電極210と第2電極220との間で放電が発生するように動作する。これにより、スパークプラグ200は放電音260を発生させる。スパークプラグ200が発生させた放電音260は、気体中を伝搬し、音波センサ110に到達する。音波センサ110は、気体中を伝搬した放電音260を検知する。

0037

ステップS140において、ハイパスフィルタ120は、音響データが表す放電音260から高周波成分を表す高周波音波を抽出する。ハイパスフィルタ120は、音波センサ110が検知した放電音260から所望の周波数以上の高周波成分を高周波音波として抽出する。ハイパスフィルタ120は、抽出した高周波音波を高周波音響データとして出力する。

0038

ステップS150において、演算装置133は、高周波音波を表す高周波音響データに基づき、第1電極210と第2電極220との間に発生する異常放電、つまり図3に示す第2放電251を検出する。第2放電251、つまり電極間に発生する異常放電を検出するための詳細な処理は後述する。

0039

ステップS160において、演算装置133は、高周波音響データに基づき、第1電極210以外の位置と、第2電極220以外の位置との間に発生する異常放電、つまり図3に示す第3放電252を検出する。第3放電252、つまり電極間以外に発生する異常放電を検知するための詳細な処理は後述する。

0040

ステップS170において、演算装置133は、高周波音響データと、スパークプラグ200に開始信号が送信された指示時刻とに基づき、放電のタイミングが指示と異なる異常放電を検知する。スパークプラグ200に開始信号が送信された指示時刻は、ステップS120において記憶装置132に記憶されている。演算装置133は、記憶装置132から指示時刻を読み出す。また、放電音260がスパークプラグ200から音波センサ110に伝わる経路の伝搬距離は、ステップS110において記憶装置132に記憶されている。演算装置133は記憶装置132から伝搬距離を読み出す。演算装置133は、高周波音響データに基づき音波センサ110が放電音260を検知した検知時刻を取得する。演算装置133は、検知時刻と伝搬距離とに基づき、スパークプラグ200が放電を開始した放電開始時刻を算出する。指示時刻と放電開始時刻との差が閾値以上であるとき、演算装置133は、異常放電が発生していると判定する。また、指示時刻から所望の時間経過するまでに放電開始時刻が存在しないとき、演算装置133は、異常放電が発生していると判定する。この閾値は設計仕様に基づき決定される。

0041

このように、検査装置100を用いて、異常放電を検知することができる。

0042

(電極間に発生する異常放電の検出)
電極間に発生する異常放電、つまり図3に示す第2放電251は、図9に示す処理により検知される。ステップS210において、演算装置133は、高周波音響データに基づき、高周波音響データが表す高周波音波の音圧を算出する。演算装置133は、高周波音響データが表す高周波音波において、各周波数の音波の音圧を加算することにより、高周波音波の音圧を算出してもよい。算出した音圧は記憶装置132に出力される。

0043

ステップS220において、演算装置133は、算出された音圧に基づき、スパークプラグ200における放電距離を算出する。音波センサ110が検知する放電音260は、スパークプラグ200から空気中を伝搬して音波センサ110に到達する。このため、検知された放電音260の音圧は、空気中を伝搬することで減衰している。そこで、演算装置133は、算出された音圧と、ステップS110において記憶された伝搬距離とに基づき、スパークプラグ200における放電距離を算出する。具体的には、演算装置133は、算出された音圧と、記憶された伝搬距離とに基づき、放電音260の発生時の、スパークプラグ200における源音圧を算出する。算出された源音圧に基づき、放電距離が算出される。源音圧は記憶装置132に出力されてもよい。

0044

ステップS230において、演算装置133は、算出された放電距離に基づき、異常放電を検知する。演算装置133は、算出された放電距離と、設計上の放電距離とを比較する。算出された放電距離と設計上の放電距離との差が閾値より大きいとき、演算装置133は異常放電が生じていると判定する。この閾値は設計仕様に基づき決定される。

0045

(電極間以外に発生する異常放電の検知)
電極間以外に発生する異常放電、つまり図3に示す第3放電252は、図10に示す処理により検知される。ステップS310において、演算装置133は、高周波音響データに基づき、高周波音響データが表す高周波音波の音圧を算出する。この処理は、図9に示すステップS210と同様のため、説明を省略する。

0046

ステップS320において、演算装置133は、算出された音圧に基づき、異常放電を検知する。音波センサ110が検知する放電音260は、スパークプラグ200から空気中を伝搬して音波センサ110に到達する。このため、検知された放電音260の音圧は、空気中を伝搬することで減衰している。そこで、演算装置133は、算出された音圧と、ステップS110において記憶された伝搬距離とに基づき、放電音260の発生時の、スパークプラグ200における源音圧を推定する。演算装置133は、推定された源音圧が閾値より小さいとき、異常放電が生じていると判定する。この閾値は設計仕様に基づき決定される。

0047

このように、演算装置133は、高周波音響データが表す高周波音波に基づき、スパークプラグ200における異常放電を検知することができる。なお、放電距離算出手段151は、図9に示すステップS210の処理と、ステップS220の処理と、図10に示すステップS310の処理とを実行する。検知手段152は、図8に示すステップS170の処理と、図9に示すステップS230の処理と、図10に示すステップS320の処理とを実行する。

0048

(実施の形態2)
検査装置100Bは、図11に示すように、放電音260を反射する反射器140を備えてもよい。反射器140はスパークプラグ200が発生する放電音260を反射音261として反射する。音波センサ110は反射された反射音261を検知する。例えば、放電音260は伝搬経路265に沿って伝搬される。検査装置100Bは、音波センサ110が検知した反射音261に基づき、スパークプラグ200における異常放電を検知する。反射器140は、放電音260を所望の角度に反射できる任意の形状を選択することができる。例えば、反射器140は板状に形成されてもよい。検査装置100Bは、複数の反射器140を備えてもよい。検査するときに設置する反射器140の数は、スパークプラグ200が発生する放電音260の音圧に応じて、決定してもよい。検査装置100Bの構成は、反射器140を除き、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。

0049

(検知方法)
検査装置100Bを用いた検査方法は、図8に示す検査方法に反射器140の設置を追加して実行される。具体的には、反射器140の設置は、図8に示すステップS110において行われる。ステップS110において、反射器140は、スパークプラグ200が発生する放電音260が所望の音圧を有して到達する位置に設置される。例えば、図11に示すように、反射器140は、放電音260が壁面に反射されることなく到達する位置に設置される。音波センサ110は、反射器140が反射した反射音261が所望の音圧を有して到達する位置に設置される。放電音260がスパークプラグ200から音波センサ110に伝わる経路の伝搬距離、つまり伝搬経路265の距離は、入力装置135に入力されて、記憶装置132に記憶される。

0050

検査装置100Bを用いた検査方法は、ステップS110を除いて、実施の形態1と同様のため、説明を省略する。

0051

このように、反射器140により放電音260が反射されることで、検査装置100Bは放電音260を音波センサ110に伝搬することができる。これにより、検査装置100Bは、音波センサ110を放電音260が到達する位置に設置できないときでも、スパークプラグ200における異常放電を検知することができる。

0052

(実施の形態3)
図12に示すように、ロケットエンジン300Bなどの内燃機関(例えば燃料を燃焼させることで生じる熱エネルギーを直接、機械的エネルギーに変換する装置)に、スパークプラグ200の放電音260を内燃機関の外部に伝搬可能な伝搬経路265が形成されていてもよい。例えば、壁面400は、放電音260を反射音261として反射する。反射された反射音261は、ロケットエンジン300Bの枠体405に設けられた音響透過孔410を通過する。音響透過孔410を通過した反射音261は、音波センサ110に到達する。このように、放電音260は、伝搬経路265に沿って伝搬され、音波センサ110に到達する。これにより、音波センサ110は、スパークプラグ200の放電音260を検知することができる。

0053

壁面400は、放電音260を反射し、内燃機関を形成する任意の材料、例えばノズル301を含む。枠体405は、ロケットエンジン300Bを囲むように設けられた外壁である。音響透過孔410は、音波を透過できれば任意の形状、材質を選択することができ、例えば枠体405を貫通する貫通孔である。

0054

ロケットエンジン300Bは、スパークプラグ200の第1電極210と第2電極220とがロケットエンジン300Bの外部から見えないように、形成されていてもよい。放電音260は、第1電極210と第2電極220との間で生じる放電により、第1電極210と第2電極220との間で発生する。ロケットエンジン300Bは、外部から第1電極210と第2電極220とが直接見えなくとも、放電音260がロケットエンジン300Bの壁面400に反射されることで、放電音260をロケットエンジン300Bの外部に設置された音波センサ110に到達させることができる。

0055

検査装置100は、実施の形態1と同様に、検知した放電音260に基づき、異常放電を検知する。このように、内燃機関が備える壁面400により、放電音260を内燃機関の外部に伝搬可能な伝搬経路265が形成されることで、検査装置100は内燃機関のスパークプラグ200の異常放電を検知することができる。

0056

検査装置100の構成、検査方法は、実施の形態1と同様のため、説明を省略する。

0057

(変形例)
演算装置133は、音波センサ110から音響データを受け取り、音響データが表す放電音260から高周波成分を抽出した高周波音波を表す高周波音響データを生成してもよい。この場合、放電距離算出手段151は、ステップS140の処理を行い、ハイパスフィルタ120は設けられなくてもよい。

0058

音波センサ110は所望の周波数、例えばハイパスフィルタ120の遮断周波数以上の音波のみ検知してもよい。この場合、音波センサ110が出力する音響データにハイパスフィルタ120の遮断周波数未満の音波を表すデータは含まれないため、ハイパスフィルタ120は設けられなくてもよい。

0059

図13に示すように、検査装置100Cは、ローパスフィルタ145を備えてもよい。ローパスフィルタ145は、ハイパスフィルタ120から高周波音響データを受け取り、高周波音響データが表す高周波音波から所望の周波数、例えば100kHz以下の成分を抽出する。これにより、電源ノイズの影響を抑制することができる。この所望の周波数、つまりローパスフィルタ145の遮断周波数は、例えば、100kHz以上、200kHz以下である。ローパスフィルタ145は、例えばフィルタ回路により形成されている。また、演算装置133は、ハイパスフィルタ120から高周波音響データを受け取り、高周波音響データが表す高周波音波から所望の周波数以下の成分を抽出してもよい。

0060

図9に示すステップS210において、演算装置133は、高周波音響データが表す高周波音波から放電初期における音波を抽出してもよい。放電初期における音波は、例えば、放電電圧波形の第1パルスに対応する成分である。また、放電初期の期間は放電開始から所望の時間が経過するまでの期間でもよい。

0061

図9に示すステップS230において、演算装置133は、ステップS210において算出された音圧に基づき、異常放電を検知してもよい。大気圧下では、放電距離が長くなるにつれて、放電音260の高周波成分の音波の音圧が単調増加する。このため、演算装置133は、設計上の放電距離に応じた高周波成分の音波の第1基準音圧を算出する。また、演算装置133は、ステップS210で算出された音圧と、ステップS110において記憶された伝搬距離とに基づき、スパークプラグ200における源音圧を算出する。源音圧が、第1基準音圧に許容値を加えた値より大きいとき、演算装置133は異常放電が生じていると判定する。この許容値は設計仕様に基づき決定される。第1基準音圧は予め算出されていてもよい。また、第1基準音圧は予め計測したスパークプラグ200の放電音260でもよい。第1基準音圧は記憶装置132に記憶されてもよい。この場合、図9に示すステップS220を省略してもよい。

0062

また、図9に示すステップS230において、演算装置133は、ステップS210において算出された音圧が閾値より大きいとき、異常放電が生じていると判定してもよい。演算装置133は、シミュレーションなどを用いて、正常なスパークプラグ200が放電したときに、音波センサ110を設置した位置における放電音260の第2基準音圧を算出する。演算装置133は、算出された第2基準音圧に許容値を加えた値を閾値として用いることで、異常放電を検知する。第2基準音圧は、音波センサ110を設置した位置において予め計測したスパークプラグ200の放電音260でもよい。第2基準音圧は記憶装置132に記憶されてもよい。この場合、図9に示すステップS220を省略してもよい。

0063

図10に示すステップS320において、演算装置133は、ステップS310において算出された音圧が閾値より大きいとき、異常放電が生じていると判定してもよい。演算装置133は、シミュレーションなどを用いて、正常なスパークプラグ200が放電したときに、音波センサ110を設置した位置における放電音260の第3基準音圧を算出する。演算装置133は、算出された第3基準音圧に許容値を減算した値を閾値として用いることで、異常放電を検知する。第3基準音圧は、音波センサ110を設置した位置において予め計測したスパークプラグ200の放電音260でもよい。第3基準音圧は記憶装置132に記憶されてもよい。

0064

検査装置100は、異常放電を検知するための検査用データ(例えば算出した音圧、放電距離など)を作業者に報知し、検査用データに基づき作業者が異常放電の有無を判定してもよい。この場合、演算装置133は、検査用データを出力装置134に出力する。例えば、演算装置133は、検査用データを表す信号を生成して、生成した信号を出力装置134に送信する。出力装置134は、受信した信号に基づき、検査用データを出力する。検査用データは、例えば、ステップS210において算出する音圧を表す情報、ステップS220において算出する放電距離を表す情報などを含んでもよい。また、検査用データは、放電音260の発生時の、スパークプラグ200における源音圧を表す情報を含んでもよい。

0065

以上において説明した処理は一例であり、各ステップの順番処理内容は、機能を阻害しない範囲で変更してもよい。また、説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよく、任意に組み合わせてもよい。例えば、検査装置100は、ステップS150〜S170のうちの一部の処理を実行することで、異常放電を検知してもよい。また、演算装置133は、異常放電の有無を判定する前に各々の検査用データを記憶装置132に出力し、すべての検査用データを算出した後に記憶装置132から検査用データを読み出して異常放電の有無を判定してもよい。また、分析装置130とハイパスフィルタ120との間に、高周波音響データを増幅する増幅装置が接続されてもよい。

0066

10検査装置
20足場
30 扉
50記憶媒体
100 検査装置
110音波センサ
120ハイパスフィルタ
130分析装置
131通信装置
132記憶装置
133演算装置
134出力装置
135入力装置
140反射器
145ローパスフィルタ
150検査プログラム
151放電距離算出手段
152 検知手段
200スパークプラグ
210 第1電極
211電子放出位置
220 第2電極
221電子受取位置
250 第1放電
251 第2放電
252 第3放電
260放電音
261反射音
265伝搬経路
300ロケットエンジン
301ノズル
302 端
400 壁面
405枠体
410 音響透過孔

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