CN103403517B - 发动机试验装置以及发动机试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机试验装置以及发动机试验方法。所述发动机试验装置具备存储部，所述存储部对控制指令值进行存储，所述控制指令值为，在不使功率计与试验发动机相连结的状态下，以与对实际车辆中的发动机运行情况进行再现的再现期间内的、实际车辆中的发动机转速的变化相一致的方式，通过控制指令值而使功率计的转速发生变化时所获得的该控制指令值。发动机试验装置具备输出部，所述输出部以表示再现期间的开始的发动机输出信号为基准，而将存储部中所存储的控制指令值向功率计输出。

Description

发动机试验装置以及发动机试验方法

技术领域

本发明涉及一种具备与试验发动机相连结的功率计的发动机试验装置、以及以使功率计与试验发动机相连结的方式而实施的发动机试验方法。

背景技术

在为了对车载发动机的性能进行检验而使用的现有的试验装置中，具备如图9所示的功率计52，所述功率计52经由联轴器51而与作为试验对象的试验发动机50的输出轴相连结。在这种试验装置中，通过利用功率计52的负载控制来对车辆驱动系统的惯性当量、摩擦阻力以及行驶阻力进行再现，从而实施对试验发动机50的实际工作负载评估。通常情况下，这种试验装置的功率计52的控制是通过如下方式而实施的，即，对通过轴转矩计所计测出的试验发动机50的转矩与目标转矩进行比较，并使计测转矩与目标转矩相一致。

此外，在专利文献1中提出了另一种现有的发动机试验装置。在该试验装置中，试验发动机50的控制通过对由开度指令所决定的节气门开度的前馈控制来实施。与此相对，功率计52的控制通过如下的控制来实施，即，将所求出的试验发动机50的转矩信号设为目标转矩的前馈控制、和根据试验发动机50的转速而对目标转矩进行补正的反馈控制。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平08-075613号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，当实施基于转矩的功率计52的反馈控制，以使计测转矩与目标转矩相一致时，从试验发动机50产生转矩起，到该转距反映到功率计52的控制中为止将产生时间延迟。该时间延迟为，由于离合器等的机械性的响应延迟、功率计52及其控制系统的响应延迟、对功率计52进行控制的控制器的运算延迟、以及转矩的计测延迟等的累计而形成的时间延迟。因此，在发动机启动时等发动机转速发生急剧变化时，功率计52将无法再现与实际车辆相当的负载。因此，如图10所示，发动机试验装置在试验中无法确切地再现实际车辆中的发动机启动时的发动机转速的上升。

与此相对，在上述专利文献1所记载的发动机试验装置中，由于功率计52的转矩通过前馈控制而被控制，因此关于上述这种时间延迟，不会成为问题。但是，在不考虑前馈控制的时机的情况下，发动机试验装置中存在由于前馈控制而促进了发动机启动时的转速上升、或反之抑制了发动机启动时的转速上升的情况。因此，在发动机试验装置中，存在无法再现实际车辆中的发动机运行情况的可能性。此外，在实施上述这种功率计52的控制时，必须预先严密地掌握节气门开度与转矩之间的关系，并且表示该关系的映射图的制作会花费大量的时间。

本发明的目的在于，提供一种能够简单且确切地对发动机启动时或变速时等发动机转速发生急剧变化时的、实际车辆中的发动机运行情况进行再现的发动机试验装置以及发动机试验方法。

用于解决课题的方法

为了解决上述问题点，本发明的第一方式提供一种发动机试验装置，其具备功率计，所述功率计被构成为与试验发动机相连结，且通过控制指令值而被控制。发动机试验装置具备：存储部，其对控制指令值进行存储，所述控制指令值为，在不使功率计与试验发动机相连结的状态下，以与对实际车辆中的发动机运行情况进行再现的再现期间内的、实际车辆中的发动机转速的变化相一致的方式，通过控制指令值而使功率计的转速发生变化时所获得的该控制指令值；输出部，其以表示再现期间的开始的发动机输出信号为基准，而将所存储的控制指令值向功率计输出。

本发明的第二方式提供一种发动机试验方法，其以使通过控制指令值而被控制的功率计与试验发动机相连结的方式而被实施。该试验方法包括：取得对实际车辆中的发动机运行情况进行再现的再现期间内的、实际车辆中的发动机转速的变化，且取得表示该再现期间的开始的发动机输出信号的工序；取得控制指令值的工序，所述控制指令值为，在不使功率计与试验发动机相连结的状态下，以与所取得的发动机转速的变化相一致的方式，通过控制指令值而使功率计的转速发生变化时所获得的控制指令值；使试验发动机在与功率计连结的状态下进行工作，且以表示再现期间的开始的发动机输出信号为基准，而将所取得的所述控制指令值向所述功率计输出的工序。

附图说明

图1为模式化地表示本发明的一个实施方式所涉及的发动机试验装置的结构的概要图。

图2为表示该实施方式的第一工序中的试验装置的状态的概要图。

图3为表示在该第一工序中所取得的发动机启动时的点火信号以及发动机转速的推移的曲线图。

图4为表示该实施方式的第二工序中的试验装置的状态的概要图。

图5为表示在该第二工序中所取得的功率计转速以及电流指令值的推移的曲线图。

图6为表示该实施方式中的第三工序的情况的曲线图。

图7为表示该实施方式的第四工序中的试验装置的状态的概要图。

图8为表示该第四工序中的点火信号、电流指令值以及发动机转速的推移的曲线图。

图9为模式化地表示现有的发动机试验装置的结构的概要图。

图10为表示现有的发动机试验装置中的、实际车辆以及试验中的发动机转速的推移的曲线图。

具体实施方式

以下，参照图1～图8对本发明的一个实施方式所涉及的发动机试验装置以及发动机试验方法进行详细说明。

首先，参照图1，对本实施方式的发动机试验装置的结构进行说明。如该图所示，在该发动机试验装置中，用于试验的试验发动机1以经由离合器2而与手动变速器3相连接的状态被配置。而且，通过使从手动变速器3起延伸的传动轴4经由联轴器5而与功率计6相连接，从而使试验发动机1与功率计6相互连结。另外，在功率计6中，设置有对其驱动电流进行调节的逆变器9。此外，在联轴器5上，设置有对作用在该联轴器5上的轴转矩进行检测的轴转矩计5a。

试验发动机1通过发动机控制装置7而被控制。此外，功率计6通过功率计控制装置8而被控制。在功率计控制装置8中输入有轴转矩计5a的检测信号。而且，功率计控制装置8被构成为，通过向功率计6的逆变器9输出电流指令值，从而实施对功率计6的控制。另外，在功率计控制装置8中，设置有对试验用的数据进行存储的存储部8a。

在以上述方式构成的发动机试验装置中，通过如下的各个工序来实施对试验发动机1的试验。

·第一工序：取得对实际车辆中的发动机运行情况进行再现的期间（此处为发动机启动期间）内的、实际车辆中的发动机转速的变化，且取得表示该期间的开始的初始点火信号。

·第二工序：取得功率计6的电流指令值，所述电流指令值为，以与所取得的发动机转速的变化相一致的方式，在不使功率计6与试验发动机1相连结的条件下使功率计6的转速发生变化时的该功率计6的电流指令值。

·第三工序：使在第一工序中所取得的发动机转速的变化和第二工序中的功率计转速的变化在转速加快点处重合，以取得初始点火信号与电流指令值的指令时机的同步。

·第四工序：使试验发动机1在与功率计6连结的状态下进行工作，且以初始点火信号为基准而将所取得的电流指令值向功率计6输出，从而实施对试验发动机1的试验。

以下，对各个工序的详细内容进行说明。

如图2所示，第一工序单独通过试验发动机1来实施。在第一工序中，单独使试验发动机1启动，并实施图3所示的点火信号以及发动机转速的取得。而且，在本实施方式中，试验发动机1的初始点火信号作为表示发动机启动期间的开始的发动机输出信号而被取得。

如图4所示，第二工序在使试验发动机1与功率计6分离的状态下被实施。如图5所示，在该第二工序中，以如下方式实施对功率计6的转速控制，即，以与在先前的第一工序中所取得的发动机转速的变化相一致的方式而使功率计6的转速发生变化。并且，在这种转速控制下，实施由功率计控制装置8向逆变器9发出的电流指令值的取得。此处所取得的电流指令值被存储在功率计控制装置8的存储部8a中。另外，此处所取得的电流指令值相当于，用于使功率计6产生如下的惯性补偿力所需要的电流指令值，所述惯性补偿力为，以与在第一工序中所取得的发动机转速的变化相一致的方式而使功率计6的转速发生变化时的、传动轴4及功率计6等的惯性补偿力。

如图6所示，在第三工序中，使在第一工序中所取得的发动机转速的变化和第二工序中的功率计转速的变化在转速加快点处重合，以取得在第一工序中所取得的初始点火信号的检测时刻t1与在第二工序中所取得的电流指令值的指令时机的同步。

如图7所示，第四工序在使试验发动机1经由离合器2、手动变速器3、传动轴4以及联轴器5而与功率计6相连结的状态下被实施。在该第四工序中，试验发动机1被启动，并且试验发动机1的点火信号被输入至功率计控制装置8。而且，如图8所示，以试验发动机1的初始点火信号的检测时刻t1为基准，而使存储于存储部8a中的电流指令值向逆变器9输出。另外，在本实施方式中，通过基于轴转矩计5a的检测结果而实施的功率计6的反馈控制，从而同时实施使功率计6产生相当于实际车辆中的摩擦力的动力的控制、和抑制离合器2等弹簧系统的共振的控制。

在这样的本实施方式中，在实施第四工序中的试验发动机1的试验时，功率计6产生与对应于功率计6的每时每刻的转速的、该功率计6及传动轴4等的惯性补偿力相当的动力。因此，能够将试验中的从试验发动机1的角度进行观察时的功率计6等的惯性重量设为零，从而能够再现与实际车辆相同的发动机转速变化。

另外，在以上所说明的本实施方式中，功率计控制装置8的存储部8a相当于对功率计6的控制指令值（电流指令值）进行存储的存储部，所述控制指令值为，在不使功率计6与试验发动机1相连结的条件下使功率计6的转速发生变化时的该功率计6的控制指令值。此外，在本实施方式中，功率计控制装置8相当于输出部，所述输出部以表示对发动机运行情况进行再现的期间的开始的发动机输出信号（初始点火信号）的检测为基准，而将所存储的控制指令值（电流指令值）向功率计6、即功率计6的逆变器9输出。

根据以上的本实施方式，能够实现以下的效果。

（1）在本实施方式中，电流指令值被存储于功率计控制装置8的存储部8a中，所述电流指令值为，以与对实际车辆中的发动机运行情况进行再现的期间（此处为发动机启动期间）内的、实际车辆中的发动机转速的变化相一致的方式，在不使功率计6与试验发动机1相连结的条件下使功率计6的转速发生变化时的电流指令值。此处所存储的电流指令值成为，用于产生相当于功率计6及传动轴4等的惯性补偿力的动力所需要的电流指令值。而且，在本实施方式中，以与表示发动机启动期间的开始的初始点火信号相一致的方式，使所存储的电流指令值被输出至功率计6。因此，能够将从试验发动机1的角度进行观察时的功率计6及传动轴4等的惯性重量设为零，从而能够再现与实际车辆相同的发动机转速变化。因此，根据本实施方式，能够容易且确切地再现在发动机启动时发动机转速发生急剧变化时的、实际车辆中的发动机运行情况。

（其他实施方式）

在上述实施方式中，通过以与实测的实际车辆中的发动机启动时的发动机转速的变化相一致的方式，使功率计6的转速发生变化，并取得此时的针对功率计6的电流指令值，从而求出在试验时通过前馈控制而向功率计6提供的控制指令值。另外，发动机运行情况再现期间内的功率计6及传动轴4等的惯性补偿力也能够通过运算而求出。例如当已知发动机运行情况再现期间内的试验发动机1在实际车辆中的转速时，通过下式（1），从而能够求出功率计6及传动轴4等的惯性补偿力。另外，下式（1）的“Jd”表示功率计6及传动轴4等的惯性重量，“α”表示试验发动机1的旋转加速度（发动机转速的时间微分值）。

惯性补偿力＝Jd×α…（1）

此外，当发动机运行情况再现期间内的试验发动机1在实际车辆中的转速不为已知时，例如能够根据气缸压力来求出试验发动机1的产生转矩（图示转矩），并根据该值来求出试验发动机1的旋转加速度。而且，能够根据下式（2）来求出功率计6及传动轴4等的惯性补偿力。另外，下式（2）的“Ti”表示试验发动机1的图示转矩，“Tfe”表示发动机摩擦力，“Je”表示试验发动机1的惯性重量。

惯性补偿力＝Jd×（Ti－Tfe）/Je…（2）

而且，如果求取用于产生相当于以上述方式而求出的惯性补偿力的动力的、功率计6的控制指令值，并以与初始点火信号等发动机输出信号同步的方式，将该求出的控制指令值提供给功率计6，则能够确切地再现实际车辆中的发动机运行情况。

与此相对，在模拟搭载了自动变速器或无级变速器的车辆的情况下，还需要考虑变速器摩擦力。在这种情况下，从用于将试验中的从试验发动机1的角度进行观察时的功率计6及传动轴4等的惯性重量设为零所需要的功率计6的驱动力中减去变速器摩擦力而得到的值，成为功率计6的理论驱动力。理论驱动力能够通过下式（3）来求出。另外，下式（3）中的“Jd”表示功率计6及传动轴4等的惯性重量，“α”表示试验发动机1单独运行时（图2的状态）的旋转加速度，“Tf”表示变速器摩擦力。

功率计理论驱动力＝Jd×α－Tf…（3）

当发动机运行情况再现期间内的试验发动机1的转速不为已知时，取得将试验发动机1与功率计6分离的状态下的发动机转速。而且，通过利用前馈控制来提供以使该转速成为目标的方式对功率计6的转速进行控制时的电流指令值，并且在功率计6的产生动力中追加变速器摩擦力，从而能够确切地再现实际车辆中的发动机运行情况。与此相对，当搭载了自动变速器或无级变速器的车辆的发动机转速为已知时，取得以该转速为目标而对功率计6进行旋转控制时的电流指令值。在这种情况下，由于所取得的控制指令值成为相当于包括变速器摩擦力在内的功率计理论驱动力的值，因此只需通过前馈而将该值提供给功率计6即可。如此，本发明的发动机试验装置以及发动机试验方法也能够用于搭载了自动变速器或无级变速器的车辆的发动机运行情况的再现。

另外，上述实施方式还可以以如下方式进行变更并实施。

·在上述实施方式中，功率计6的产生动力通过功率计6的驱动电流的调节而被控制。同样的控制也可以通过功率计6的驱动电压的调节来实施，以代替上述方式。在这种情况下，电压指令值代替电流指令值而作为控制指令值被使用。

·在上述实施方式中，作为表示发动机运行情况再现期间的开始的发动机输出信号，使用了初始点火信号。也可以将试验发动机1的喷射信号或气缸压力信号等信号作为与初始点火信号相同的发动机输出信号来使用，以代替上述方式。

·虽然在上述实施方式中，对以再现发动机启动时的发动机运行情况的方式来实施试验的情况进行了说明，但也可以将相同的方法应用于包括变速时在内的期间内的发动机运行情况的再现。在这种情况下，作为表示发动机运行情况再现期间的开始的发动机输出信号，可以使用变速信号发生变化后的最初的点火信号、喷射信号、气缸压力信号等信号。

·本发明的发动机试验装置以及发动机试验方法同样也能够应用于，例如图9所示这种未经由变速器或离合器而将试验发动机和功率计连结在一起的结构的发动机试验装置中。

Claims (10)

1.一种发动机试验装置，其具备功率计，所述功率计被构成为与试验发动机相连结，且通过控制指令值而被控制，

所述发动机试验装置具备：

存储部，其对控制指令值进行存储，所述控制指令值为，在不使所述功率计与所述试验发动机相连结的状态下，以与对实际车辆中的发动机运行情况进行再现的再现期间内的、实际车辆中的发动机转速的变化相一致的方式，通过控制指令值而使所述功率计的转速发生变化时所获得的该控制指令值；

输出部，其在使所述功率计与所述试验发动机相连结的状态下，以表示所述再现期间的开始的发动机输出信号为基准，而将所存储的所述控制指令值向所述功率计输出。

2.如权利要求1所述的发动机试验装置，其中，

所述输出部将点火信号、喷射信号以及气缸压力信号中的任意一个作为所述发动机输出信号来使用。

3.如权利要求1或2所述的发动机试验装置，其中，

所述控制指令值是通过如下方式而取得的，即，在不使所述功率计与所述试验发动机相连结的条件下，以与所述发动机转速的变化相一致的方式而实际地对所述功率计进行驱动的方式。

4.如权利要求1或2所述的发动机试验装置，其中，

所述控制指令值是通过如下运算而求出的，所述运算为，基于所述功率计及传动轴的惯性重量、所述试验发动机的旋转加速度、变速器摩擦力中的至少一个而实施的运算。

5.如权利要求1或2所述的发动机试验装置，其中，

所述再现期间为，所述试验发动机的启动期间或包含变速器的变速时在内的期间。

6.一种发动机试验方法，其以使通过控制指令值而被控制的功率计与试验发动机相连结的方式而被实施，

所述发动机试验方法包括：

在不使所述功率计与所述试验发动机相连结的状态下，取得对实际车辆中的发动机运行情况进行再现的再现期间内的、实际车辆中的发动机转速的变化，且取得表示该再现期间的开始的发动机输出信号的工序；

取得控制指令值的工序，所述控制指令值为，在不使所述功率计与所述试验发动机相连结的状态下，以与所取得的发动机转速的变化相一致的方式，通过控制指令值而使所述功率计的转速发生变化时所获得的控制指令值；

使所述试验发动机在与所述功率计连结的状态下进行工作，且以表示所述再现期间的开始的所述发动机输出信号为基准，而将所取得的所述控制指令值向所述功率计输出的工序。

7.如权利要求6所述的发动机试验方法，其中，

点火信号、喷射信号以及气缸压力信号中的任意一个作为所述发动机输出信号而被使用。

8.如权利要求6或7所述的发动机试验方法，其中，

所述控制指令值是通过如下方式而取得的，即，在不使所述功率计与所述试验发动机相连结的条件下，以与所取得的所述发动机转速的变化相一致的方式而实际地对所述功率计进行驱动的方式。

9.如权利要求6或7所述的发动机试验方法，其中，

所述控制指令值是通过如下运算而求出的，所述运算为，基于所述功率计及传动轴的惯性重量、试验发动机的旋转加速度、变速器摩擦力中的至少一个而实施的运算。

10.如权利要求6或7所述的发动机试验方法，其中，

所述再现期间为，所述试验发动机的启动期间或包含变速器的变速时在内的期间。