JP2000105172A - 原動機の試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動変速機の変速動作が頻繁に行われる車両の
過渡的な走行状態に即した試験結果を得ることのできる
原動機の試験装置を提供する。 【解決手段】ダイナモメータ制御部６０は車両の駆動系
をトランスミッションの入力軸側に駆動連結される構成
体と出力軸側に駆動連結される構成体とに分割し、これ
ら各構成体の等価慣性及び等価ダンピング定数及び等価
バネ定数、並びにトランスミッションの減速比をモデル
定数として導入した動特性モデルに基づいて負荷トルク
を算出する。ダイナモメータ制御部６０はこの負荷トル
クがダイナモメータ２０からエンジン１０のクランクシ
ャフト１１に付与されるように、同ダイナモメータ２０
を制御する。ダイナモメータ制御部６０はトランスミッ
ションの変速時に負荷トルクを演算する際に減速比を変
速開始時からの経過時間を変数とする正弦関数に基づき
算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両の駆動源と
して用いられるエンジンや電動モータといった原動機に
対して負荷トルクを付与することにより、同原動機を擬
似的に車両に搭載された状態にして試験を行うようにし
た原動機の試験装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用エンジンの出力特性や燃費特性、
或いは排出ガス特性についての各種試験は、同エンジン
を実際に車両に搭載した状態で行うのが一般的である。
しかしながら、このようにして得られる試験結果は、あ
くまでもそのエンジンと同エンジンが搭載された車両と
の組み合わせにのみ対応するものであり、例えば車両の
重量や駆動系の仕様が変更された場合には、変更後の車
両にエンジンを再度搭載し直して試験を行う必要があ
る。更に、こうした試験方法では、車両のためのスペー
スを確保する必要があり、その試験設備の大型化も避け
られない。

【０００３】そこで、エンジンを実際に車両に搭載する
のではなく、エンジンに動力計を連結し、その動力計か
らエンジンに対し負荷トルクを付与することにより、同
エンジンが車両に搭載された状態を擬似的に作り出すよ
うにした試験装置が従来より提案されている。

【０００４】こうした試験装置によれば、車両の仕様が
変更された場合でも、動力計の負荷トルクをその仕様変
更に応じて変更するだけでよく、また、車両を配置する
ためのスペースを確保する必要もない。従って、エンジ
ンの各種試験を僅かなスペース内で極めて効率的に行う
ことができるようになり、汎用性及び経済性に優れた試
験システムを構築することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の試験装置では、
車両質量及び車両加速度から慣性抵抗を算出するととも
に、この慣性抵抗に基づいて算出される負荷トルクをエ
ンジンに付与するようにしており、車両が一定の加速度
で走行する定常的な走行状態にあるときのエンジン特性
に関しては、比較的信頼性の高い試験結果を得ることが
できるものとなっている。

【０００６】しかしながら、実際に走行している車両で
は、上記のように定常的な走行状態となる時間は比較的
短く、その走行状態の大部分は運転者の加減速要求に応
じて車両加速度が頻繁に変化する過渡的な走行状態とな
っている。このように車両が過渡的な走行状態になる
と、エンジンの負荷トルクが変動し、その変動によって
トランスミッションやドライブシャフトといった車両の
駆動系に捩り振動が発生するようになるため、負荷トル
クの大きさは駆動系の振動状態によって異なるようにな
る。

【０００７】そこで、車両に関して更に精密な動特性モ
デルを構築し、その動特性モデルに基づいて負荷トルク
を算出するといった手法が考えられる。即ち、車両慣性
等に加えて車両の等価ダンピング定数や等価バネ定数を
モデル定数として導入した動特性モデルに基づいて負荷
トルクを算出するようにすれば、こうした車両の過渡的
な状態をも反映した負荷トルクをエンジンに対して付与
することができるようになる。

【０００８】ところで、自動変速機を搭載する車両を想
定した試験では、同自動変速機の減速比を上記のような
動特性モデルのモデル定数の一つとして導入するととも
に、この動特性モデルに基づき求められた仮想的な車速
等に応じて自動変速機の変速時期を設定し、この変速時
期には自動変速機の減速比を切り換えて負荷トルクを算
出する必要がある。

【０００９】しかしながら、こうした試験において、変
速時期に減速比を変速前の値から変速後の値へと瞬時に
切り換えるようにすると、その切り換え時において実際
にはエンジンに作用し得ない負荷トルクが算出され、同
エンジンに付与されてしまうおそれがある。即ち、実際
の車両においては自動変速機に対して変速指令が入力さ
れたとしても、その変速指令の入力と同時に減速比が切
り替わることはなく、自動変速機の応答遅れに起因して
減速比の切り換えが遅れるためである。従って、こうし
た変速時期における自動変速機の過渡的な挙動を考慮し
たうえで負荷トルクを算出するようにしなければ、自動
変速機の変速動作が頻繁に行われる車両の過渡的な走行
状態に即した試験結果を得ることができなくなる。

【００１０】また、こうした自動変速機の過渡的な挙動
を負荷トルクの算出に反映させるために、例えば自動変
速機における機械系及び油圧系を精密にモデル化したう
えで車両の動特性モデルを構築することも考えられる。
ところが、このように自動変速機を精密にモデル化しよ
うとすると、モデルの複雑化に伴って多大な時間をモデ
ル化に際して要するようになり、またモデルが複雑にな
るほど汎用性が失われて自動変速機の機種変更に柔軟に
対応することが困難になる。

【００１１】本発明はこうした従来の実情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、自動変速機の変速動作に
係る過渡的な挙動を試験結果に簡便に反映させて、同変
速動作が頻繁に行われる車両の過渡的な走行状態に即し
た試験結果を得ることのできる原動機の試験装置を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載した発明は、車両駆動系の一部を構
成する自動変速機に連結される車両用原動機の駆動軸に
対し負荷トルクを付与する負荷トルク付与手段と、車両
駆動系を少なくとも、自動変速機の入力軸側に駆動連結
される構成体と同自動変速機の出力軸側に駆動連結され
る構成体とに分割し、各構成体の等価慣性及び等価ダン
ピング定数及び等価バネ定数並びに自動変速機の減速比
をモデル定数として導入した動特性モデルに基づいて駆
動軸に付与する負荷トルクを演算する演算手段とを備
え、演算される負荷トルクを負荷トルク付与手段から駆
動軸に付与することにより原動機を車両に搭載すること
なく擬似的に車両に搭載された状態にして試験を行う原
動機の試験装置であって、演算手段は減速比の切換時に
おける負荷トルクを演算する際に減速比を切換前の値か
ら切換後の値へと予め設定された所定時間を要して徐変
操作するものであるとしている。

【００１３】こうした構成によれば、自動変速機の変速
時期における減速比の過渡的な変化を考慮したうえで原
動機に付与すべき負荷トルクを算出することができるよ
うになる。

【００１４】また、請求項２に記載した発明のように、
このように減速比を徐変操作するうえで、 ・演算手段は減速比の変化率が徐々に変化するように同
減速比を徐変操作するものである、或いは請求項３に記
載した発明のように、上記構成に加えて、 ・演算手段は減速比の変化態様を同減速比の切換開始時
からの経過時間を変数とする正弦関数に基づいて設定す
るものである、 といった構成を採用するようにすれば、減速比の変化を
より滑らかなものとすることができ、例えば実稼動状態
では発生し得ない過大な負荷トルクが原動機に対して作
用するのを抑制することができるようになる。

【００１５】請求項４に記載した発明では、請求項１乃
至３のいずれかに記載した原動機の試験装置において、
演算手段は減速比を減少させるシフトアップ時に入力軸
に入力される入力トルク及び減速比に基づいて算出され
る出力軸の出力トルクに関する上限値を設定し、所定時
間が経過するまで出力トルクを当該上限値以下に制限す
るものであるとしている。

【００１６】また、請求項５に記載した発明では、請求
項１乃至３のいずれかに記載した原動機の試験装置にお
いて、演算手段は減速比を増大させるシフトダウン時に
入力軸に入力される入力トルク及び減速比に基づいて算
出される出力軸の出力トルクに関する下限値を設定し、
所定時間が経過するまで出力トルクを当該下限値以上に
制限するものであるとしている。

【００１７】請求項４又は請求項５に記載した発明によ
れば、自動変速機における過渡的なトルク伝達特性を負
荷トルクの算出に簡易的に反映させることができる。請
求項６に記載した発明では、請求項４又は５に記載した
原動機の試験装置において、演算手段は上限値或いは下
限値を減速比の切換開始時からの経過時間についての関
数として設定するものとしている。

【００１８】こうした構成によれば、モデル上における
自動変速機における過渡的なトルク伝達特性を実際の自
動変速機の特性に即した正確な形で再現することができ
るようになり、自動変速機の過渡的なトルク伝達特性を
負荷トルクの算出により正確に反映させることができる
ようになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動変速機（トラ
ンスミッション）を備えた車両に搭載されるガソリンエ
ンジンの試験装置に適用するようにした一実施形態につ
いて図１〜１３を参照して説明する。

【００２０】図１は本実施形態における試験装置を示す
概略構成図である。この試験装置は車両用ガソリンエン
ジン（以下、単に「エンジン」という）１０に対してダ
イナモメータ２０に発生するトルクをシャフト３０を介
して伝達することにより、同エンジン１０を擬似的に車
両に搭載した負荷状態にして各種試験を行うものであ
る。

【００２１】エンジン１０及びダイナモメータ２０は、
クランクシャフト１１と入力軸２１とが同軸上に位置す
るように隣接してベンチ（図示略）上にそれぞれ固定さ
れている。これらクランクシャフト１１及び入力軸２１
の端部はそれぞれカップリング３１，３２を介してそれ
ぞれシャフト３０の端部に連結されている。

【００２２】試験装置はエンジン１０の出力を制御する
ためのエンジン制御部５０と、ダイナモメータ２０に発
生させるトルクを制御するためのダイナモメータ制御部
６０とを有した制御装置７０を備えている。

【００２３】エンジン制御部５０はダイナモメータ制御
部６０において算出される車両の仮想的な速度（車速Ｓ
ＰＤ）が予め定められた所定の車速パターンに従って変
化するように同エンジン１０の出力を調節する。こうし
た出力の調節はエンジン１０の吸気通路１２に設けられ
たスロットルバルブ１４の開度（スロットル開度ＴＡ）
をスロットルモータ１５によって調節することにより行
われる。

【００２４】即ち、エンジン制御部５０は車速ＳＰＤが
所定の目標車速よりも低い場合にはスロットル開度ＴＡ
を増大させてエンジン１０の燃焼室（図示略）に供給さ
れる吸入空気の量を増大させ、逆に車速ＳＰＤが所定の
目標車速よりも高い場合にはスロットル開度ＴＡの開度
を減少させて吸入空気量を減少させる。

【００２５】ダイナモメータ制御部６０にはエンジン１
０の運転状態を検出する各種センサから検出信号が入力
される。クランクシャフト１１にはダイナモメータ２０
からエンジン１０に実際に伝達されているトルク（実ト
ルクＴＡＣＴ）を検出するトルクセンサ４０が設けられ
ている。クランクシャフト１１の近傍には同クランクシ
ャフト１１の回転速度、即ちエンジン１０の回転速度
θ'ｅ を検出する回転速度センサ４２が設けられてい
る。また、スロットルバルブ１４の近傍にはスロットル
開度ＴＡを検出するためのスロットルセンサ４４が設け
られている。

【００２６】ダイナモメータ制御部６０は、これら各セ
ンサ４２，４４から入力される各検出信号と、エンジン
１０が搭載される車両の動特性モデルとに基づいてダイ
ナモメータ２０に発生させる負荷トルク（指示トルクＴ
ＴＲＧ）を算出する。そして、ダイナモメータ制御部６
０はその算出された指示トルクＴＴＲＧとトルクセンサ
４０により検出される実トルクＴＡＣＴとが一致するよ
うにダイナモメータ２０をフィードバック制御する。

【００２７】図２はこの車両の動特性モデルを示す概念
図である。同図に示すように、本実施形態では、車両
を、トルクコンバータ及びトランスミッション（以下、
「第１構成体Ｍ１」という）、同じくトランスミッショ
ン及びディファレンシャルギヤ（以下、「第２構成体Ｍ
２」という）、ホイール、タイヤ、及びボディ（以下、
「第３構成体Ｍ３」という）といった複数の構成体Ｍ１
〜Ｍ３に区分することにより、３自由度の捩り振動系と
してモデル化するようにしている。

【００２８】ダイナモメータ制御部６０はこうした動特
性モデルに基づく連立運動方程式にエンジン１０の回転
速度θ'ｅ を入力し、各運動方程式を所定の演算周期で
解くことによって指示トルクＴＴＲＧを算出する。因み
に、こうした動特性モデルに基づく運動方程式の構築及
びその演算処理は、例えば制御シミュレーションソフト
を用いて容易に行うことができる。

【００２９】また、同図において、「Ｊｅ」はエンジン
の等価慣性、「Ｊ１」〜「Ｊ３」は上記各構成体Ｍ１〜
Ｍ３の等価慣性、「Ｋ１」，「Ｋ２」は第１構成体Ｍ１
及び第２構成体Ｍ２の等価バネ定数、「Ｃ１」，「Ｃ
２」は第１構成体Ｍ１及び第２構成体Ｍ２の等価ダンピ
ング定数であり、これらは実験や設計値等に基づいて同
定されるモデル定数である。

【００３０】また、「ｔ」はトルクコンバータのトルク
比、「ｎｔ」はトランスミッションの減速比であり、
「ｎｄ」はディファレンシャルギヤの減速比であって予
め設定された一定値である。これら各パラメータｔ，ｎ
ｔ，ｎｄは上記動特性モデル上において順に、エンジン
から第１構成体Ｍ１へ伝達される伝達トルク、第１構成
体Ｍ１から第２構成体Ｍ２へ伝達される伝達トルク、及
び第２構成体Ｍ２から第３構成体Ｍ３へ伝達される伝達
トルクをそれぞれ設定するためのモデル定数である。

【００３１】更に、「ｋ」は上記動特性モデル上では第
１構成体Ｍ１から第２構成体Ｍ２へ伝達される伝達トル
クの比（以下、トルクコンバータのトルク比ｔと区別す
るために「過渡トルク比」とする）、実際の車両におい
てはトランスミッションの入出力トルクの比に対応する
ものであり、同トランスミッションの変速時期における
過渡的なトルク伝達特性を評価するためのモデル定数で
ある。

【００３２】前述したトルクコンバータのトルク比ｔ、
トランスミッションの減速比ｎｔ、及び上記トランスミ
ッションの過渡特性を評価する過渡トルク比ｋといった
モデル定数はいずれも、指示トルクＴＴＲＧを算出する
演算周期毎にダイナモメータ制御部６０により算出され
ている。以下、こうした各モデル定数の算出手順につい
て、ダイナモメータ制御部６０の詳細な構成を示す図
３、並びに図４〜９の関数データ、フローチャート等を
併せ参照して説明する。

【００３３】図３に示すように、ダイナモメータ制御部
６０は上記各モデル定数を設定するモデル定数設定部６
１、上記各運動方程式に基づき指示トルクＴＴＲＧを算
出する指示トルク演算部６２、車速ＳＰＤを算出する車
速演算部６３、指示トルクＴＴＲＧと実トルクＴＡＣＴ
とのトルク偏差ｕを算出する比較部６４、及びこのトル
ク偏差ｕに基づきダイナモメータ２０の駆動電流をフィ
ードバック制御する駆動部６５等を備えて構成されてい
る。

【００３４】車速演算部６３は指示トルク演算部６２に
より算出される第３構成体Ｍ３の回転速度θ'３ 、即ち
タイヤの回転速度と次式（１）とに基づいて車速ＳＰＤ
を算出する。 ＳＰＤ＝ｋ１・ｒ・θ'３ ・・・（１） ｋ１：定数 ｒ：タイヤの半径 車速演算部６３はこうして算出された車速ＳＰＤの大き
さに応じた信号をモデル定数設定部６１及び指示トルク
演算部６２にそれぞれ出力する。

【００３５】モデル定数設定部６１は上記各モデル定数
（Ｊｅ，Ｊ１〜Ｊ３，Ｋ１，Ｋ２，Ｃ１，Ｃ２，ｎｄ）
が記憶されたメモリ（図示略）を備えており、これら各
モデル定数を指示トルク演算部６２に出力する。更に、
モデル定数設定部６１はトルクコンバータのトルク比
ｔ、トランスミッションの減速比ｎｔを算出するととも
に、算出された各モデル定数ｔ，ｎｔをそれぞれ指示ト
ルク演算部６２に出力する。

【００３６】以下、トルクコンバータのトルク比ｔ及び
トランスミッションの減速比ｎｔの算出手順について説
明する。 ［トルク比ｔの算出］モデル定数設定部６１は所定の演
算周期で上記動特性モデルに基づく運動方程式から得ら
れる第１構成体Ｍ１の回転速度θ'１ と回転速度センサ
４２により検出されるエンジン１０の回転速度θ'ｅ と
の速度比（θ'１ ／θ'ｅ ）を算出する。モデル定数設
定部６１のメモリには、この速度比（θ'１ ／θ'ｅ ）
とトルク比ｔとの関係を定義する関数データが記憶され
ており、モデル定数設定部６１はこの関数データを参照
して速度比（θ'１ ／θ'ｅ ）に対応したトルク比ｔ
（＝ｔ（θ'１ ／θ'ｅ ））を算出する。そして、モデ
ル定数設定部６１は、このようにして算出されたトルク
比ｔを次回の演算周期におけるトルク比ｔとして設定す
るために指示トルク演算部６２に出力する。

【００３７】［減速比ｎｔの算出］次にトランスミッシ
ョンの減速比ｎｔの算出手順について図５に示すフロー
チャートを参照して説明する。モデル定数設定部６１は
このフローチャートに示す各処理に従って減速比ｎｔを
算出するとともに、これら各処理を繰り返し実行するこ
とにより同減速比ｎｔを所定の演算周期で更新してい
る。

【００３８】まず、図５に示すステップ１００におい
て、モデル定数設定部６１はスロットルセンサ４４によ
り検出されるスロットル開度ＴＡと、車速演算部６３に
より算出された車速ＳＰＤとに基づいてトランスミッシ
ョンのシフト位置Ｇ（１ｓｔ，２ｎｄ，３ｒｄ，４ｔ
ｈ）を算出する。モデル定数設定部６１のメモリ（図示
略）には、図４に示すような車速ＳＰＤ及びスロットル
開度ＴＡとシフト位置Ｇとの関係を定義する関数データ
がシフトアップ時及びシフトダウン時の各場合について
それぞれ記憶されており、モデル定数設定部６１はこの
関数データを参照して同シフト位置Ｇを決定する。

【００３９】そして、モデル定数設定部６１はメモリに
記憶されている各シフト位置Ｇに対応した減速比ｎｔを
同メモリから読み込む。更に、モデル定数設定部６１
は、このようにして読み込まれた減速比ｎｔを次回の演
算周期における減速比ｎｔとして一旦設定する。

【００４０】次に、ステップ１０２において、モデル定
数設定部６１はステップ１００で設定された減速比ｎｔ
が前回の演算周期における値から変更されたか否か、換
言すればトランスミッションのシフト位置Ｇを変更すべ
き運転状態となったか否かを判断する。このステップ１
０２において減速比ｎｔが変更されていないと判断され
た場合、モデル定数設定部６１はステップ１０８以降の
処理を実行する。

【００４１】一方、ステップ１０２において減速比ｎｔ
が変更されたと判断された場合、モデル定数設定部６１
はステップ１０４において指示トルク演算部６２に対し
変速指令Ｓを出力する。そして、続くステップ１０６に
おいて、モデル定数設定部６１は前回の演算周期におけ
る減速比ｎｔを旧減速比ｎｔｏｌｄ、今回の演算周期に
おける減速比ｎｔを新減速比ｎｔｎｅｗとしてそれぞれ
設定する。

【００４２】次に、ステップ１０８において、モデル定
数設定部６１は変速指令Ｓが出力された後、換言すれば
減速比ｎｔが変更された後、所定時間ＴＳＩＮＴが経過
したか否かを判断する。この所定時間ＴＳＩＮＴは減速
比ｎｔの変更に伴ってトランスミッションが過渡的な挙
動を示すと想定される時間であり、個々のトランスミッ
ションに対応して実験等に基づき設定される時間であ
る。

【００４３】このステップ１０８において、変速指令Ｓ
が出力されてから所定時間ＴＳＩＮＴが経過していない
と判断された場合、モデル定数設定部６１はステップ１
１０において過渡減速比ｎｔｔｒａｎｓを算出する。こ
の過渡減速比ｎｔｔｒａｎｓは減速比ｎｔの変更後にお
けるトランスミッションの過渡的なトルク伝達特性を上
記各運動方程式を解く過程に導入するためのものであ
る。モデル定数設定部６１はこの過渡減速比ｎｔｔｒａ
ｎｓを次の各式（２）〜（６）に基づいて算出する。 ｎｔｔｒａｎｓ＝ａ＋ｂ・ｓｉｎ（ｃ・ＴＳ＋ｄ） ・・・（２） ＴＳ：変速指令Ｓを出力した後の経過時間 ａ〜ｄ：次式（３）〜（６）により定義される定数 ａ＝（ｎｔｏｌｄ＋ｎｔｎｅｗ）／２ ・・・（３） ｂ＝（ｎｔｏｌｄ−ｎｔｎｅｗ）／２ ・・・（４） ｃ＝−π／ＴＳＩＮＴ ・・・（５） ｄ＝π／２ ・・・（６） 図６（ａ），（ｂ）は過渡減速比ｎｔｔｒａｎｓの変化
態様を減速比ｎｔが減少するシフトアップ時及び同減速
比ｎｔが増大するシフトダウン時についてそれぞれ示し
ている。これら各図に示すように、過渡減速比ｎｔｔｒ
ａｎｓは上記経過時間ＴＳの増大に伴って旧減速比ｎｔ
ｏｌｄから新減速比ｎｔｎｅｗへと徐々に変化してい
る。また、これら各図の他、上式（２）からも明らかな
ように、シフトアップ時及びシフトダウン時のいずれの
場合であっても、過渡減速比ｎｔｔｒａｎｓはその変化
率（同図（ａ），（ｂ）におけるグラフの傾き）が経過
時間ＴＳの増大に伴って徐々に変化するようになってい
る。

【００４４】上記のようにして過渡減速比ｎｔｔｒａｎ
ｓを算出した後、ステップ１１２において、モデル定数
設定部６１はこの過渡減速比ｎｔｔｒａｎｓを減速比ｎ
ｔとして再設定する。

【００４５】これに対して、前述したステップ１０８に
おいて、変速指令Ｓが出力されてから所定時間ＴＳＩＮ
Ｔが経過していると判断された場合、即ちトランスミッ
ションが定常状態にあると判断された場合、モデル定数
設定部６１は上記各ステップ１１０，１１２の処理をス
キップする。即ち、この場合には減速比ｎｔの再設定は
行われない。

【００４６】このように減速比ｎｔは、変速指令Ｓが出
力されてから所定時間ＴＳＩＮＴが経過するまでは、過
渡減速比ｎｔｔｒａｎｓ、即ちトランスミッションの過
渡的な状態に対応した値に設定され、同所定時間ＴＳＩ
ＮＴの経過後は、スロットル開度ＴＡ及び車速ＳＰＤに
基づく値、即ちトランスミッションの定常状態に対応す
る値に設定されることとなる。

【００４７】上記ステップ１０８において肯定判定され
た場合、或いはステップ１１２の処理を実行した後、モ
デル定数設定部６１は処理をステップ１１４に移行して
減速比ｎｔを次回の演算周期における値として指示トル
ク演算部６２に出力する。このステップ１１４の処理を
実行した後、モデル定数設定部６１は本処理ルーチンを
一旦終了する。

【００４８】次に、指示トルク演算部６２による指示ト
ルクＴＴＲＧの算出手順について説明する。指示トルク
演算部６２はモデル定数設定部６１によって設定される
モデル定数（Ｊｅ，Ｊ１〜Ｊ３，Ｋ１，Ｋ２，Ｃ１，Ｃ
２，ｎｄ，ｔ，ｎｔ）及び回転速度センサ４２から入力
される回転速度θ'ｅ を前述したエンジン及び各構成体
Ｍ１〜Ｍ３についての各運動方程式に代入するととも
に、これら運動方程式を所定の演算周期で解くことによ
り、モデル化された車両の走行状態に応じた指示トルク
ＴＴＲＧを算出する。

【００４９】ここで、指示トルク演算部６２は第１構成
体Ｍ１から第２構成体Ｍ２へと伝達されるトルク（以
下、「伝達トルクＴＸ」という）を算出した後、前述し
た過渡トルク比ｋに基づいてこの伝達トルクＴＸを補正
することにより、変速時期におけるトランスミッション
の過渡的なトルク伝達特性を指示トルクＴＴＲＧの算出
に反映させるようにしている。以下、こうした伝達トル
クＴＸの補正手順について図７に示すフローチャートを
参照して説明する。指示トルク演算部６２はこのフロー
チャートに示す各処理を繰り返し実行することにより伝
達トルクＴＸを所定の演算周期で補正するようにしてい
る。

【００５０】まず、ステップ２００において、指示トル
ク演算部６２はモデル定数設定部６１から変速指令Ｓが
入力されたか否か、換言すれば今回の演算周期がトラン
スミッションの変速開始時期であるか否かを判断する。
ここで今回の演算周期がトランスミッションの変速開始
時期であると判断された場合、ステップ２０２におい
て、指示トルク演算部６２は現在の伝達トルクＴＸを変
速開始時伝達トルクＴＸＩＮＩとして設定した後、処理
をステップ２０４に移行する。

【００５１】一方、ステップ２００において、今回の演
算周期がトランスミッションの変速開始時期ではないと
判断された場合、指示トルク演算部６２はステップ２０
２をスキップして処理をステップ２０４に移行する。

【００５２】ステップ２０４において指示トルク演算部
６２は変速指令Ｓが入力されてから所定時間ＴＳＩＮＴ
が経過したか否か、即ち（ＴＳ＞ＴＳＩＮＴ）の関係が
満たされているか否かを判断する。ここで所定時間ＴＳ
ＩＮＴが経過したと判断された場合、指示トルク演算部
６２はトランスミッションのトルク伝達特性が定常的な
状態になっているものとして本処理ルーチンを一旦終了
する。即ち、この場合には、トランスミッションの変速
開始から十分に時間が経過しており、トランスミッショ
ンの過渡的なトルク伝達特性を指示トルクＴＴＲＧを算
出するうえで考慮する必要がないため、伝達トルクＴＸ
の補正は実行されない。

【００５３】一方、ステップ２０４において、変速指令
Ｓが入力されてから所定時間ＴＳＩＮＴが未だ経過して
いないと判断された場合、指示トルク演算部６２は上記
伝達トルクＴＸを補正すべくステップ２０６以降の処理
を順次実行する。

【００５４】まず、ステップ２０６において、指示トル
ク演算部６２は今回のトランスミッションの変速動作が
シフトアップであるか否かを判断する。ここで肯定判断
された場合、ステップ２１０において、指示トルク演算
部６２は変速開始からの経過時間ＴＳ及び変速後のシフ
ト位置Ｇに基づいて過渡トルク比ｋを設定する。

【００５５】指示トルク演算部６２のメモリ（図示略）
には図８に示すようなシフトアップ時における経過時間
ＴＳ及び変速後のシフト位置Ｇと過渡トルク比ｋとの関
係を示す関数データが記憶されており、指示トルク演算
部６２は同過渡トルク比ｋを設定する際にこの関数デー
タを参照する。

【００５６】例えば、シフト位置Ｇが「２ｎｄ」である
場合には、過渡トルク比ｋは経過時間ＴＳの増大に伴い
同図に示す実線に沿って変化し、また、シフト位置Ｇが
「３ｒｄ」、「４ｔｈ」である場合には、過渡トルク比
ｋは経過時間ＴＳの増大に伴いそれぞれ同図に示す一点
鎖線、二点鎖線に沿って変化することとなる。因みに、
こうした関数データは個々のトランスミッションに対応
して実験等に基づき求められる。

【００５７】次に、ステップ２１２において、指示トル
ク演算部６２は過渡トルク比ｋ及び変速開始時伝達トル
クＴＸＩＮＩの乗算値（ｋ・ＴＸＩＮＩ）と伝達トルク
ＴＸとを比較する。ここで伝達トルクＴＸが上記乗算値
（ｋ・ＴＸＩＮＩ）以下であると判断された場合、指示
トルク演算部６２は本処理ルーチンを一旦終了する。従
ってこの場合には、伝達トルクＴＸの補正は行われな
い。

【００５８】一方、ステップ２１２において伝達トルク
ＴＸが上記乗算値（ｋ・ＴＸＩＮＩ）より大きいと判断
された場合、ステップ２１４において、指示トルク演算
部６２は上記乗算値（ｋ・ＴＸＩＮＩ）を新たな伝達ト
ルクＴＸとして設定する。即ち、ステップ２１２及びス
テップ２１４の各処理が実行されることにより、伝達ト
ルクＴＸは上記乗算値（ｋ・ＴＸＩＮＩ）以下となるよ
うに補正（制限）されることとなる。

【００５９】これに対して、上記ステップ２０６におい
て、今回のトランスミッションの変速動作がシフトダウ
ンであると判断された場合、指示トルク演算部６２は処
理をステップ２２０に移行する。そして、ステップ２２
０において、指示トルク演算部６２は変速開始からの経
過時間ＴＳ及び変速後のシフト位置Ｇに基づいて過渡ト
ルク比ｋを設定する。

【００６０】指示トルク演算部６２のメモリ（図示略）
には図９に示すようなシフトダウン時における経過時間
ＴＳ及び変速後のシフト位置Ｇと過渡トルク比ｋとの関
係を示す関数データが記憶されており、指示トルク演算
部６２は同過渡トルク比ｋを設定する際にこの関数デー
タを参照する。

【００６１】例えば、シフト位置Ｇが「１ｓｔ」である
場合には、過渡トルク比ｋは経過時間ＴＳの増大に伴い
同図に示す実線に沿って変化し、また、シフト位置Ｇが
「２ｎｄ」、「３ｒｄ」である場合には、過渡トルク比
ｋは経過時間ＴＳの増大に伴いそれぞれ同図に示す一点
鎖線、二点鎖線に沿って変化することとなる。こうした
関数データは図８に示す関数データと同様、個々のトラ
ンスミッションに対応して実験等に基づき求められてい
る。

【００６２】次に、ステップ２２２において、指示トル
ク演算部６２は過渡トルク比ｋ及び変速開始時伝達トル
クＴＸＩＮＩの乗算値（ｋ・ＴＸＩＮＩ）と伝達トルク
ＴＸとを比較する。ここで伝達トルクＴＸが上記乗算値
（ｋ・ＴＸＩＮＩ）以上であると判断された場合、指示
トルク演算部６２は本処理ルーチンを一旦終了する。従
ってこの場合には、伝達トルクＴＸの補正は行われな
い。

【００６３】一方、ステップ２２２において、伝達トル
クＴＸが上記乗算値（ｋ・ＴＸＩＮＩ）より小さいと判
断された場合、ステップ２２４において、指示トルク演
算部６２は上記乗算値（ｋ・ＴＸＩＮＩ）を新たな伝達
トルクＴＸとして設定する。即ち、ステップ２２２及び
ステップ２２４の処理が実行されることにより、伝達ト
ルクＴＸは上記乗算値（ｋ・ＴＸＩＮＩ）以上となるよ
うに補正（制限）されることとなる。

【００６４】上記ステップ２１４，２２４の各処理を実
行した後、指示トルク演算部６２は本ルーチンの処理を
一旦終了する。図１０はシフトアップ時における減速比
ｎｔ、過渡トルク比ｋ及び伝達トルクＴＸの変化、図１
１はシフトダウン時における減速比ｎｔ、過渡トルク比
ｋ及び伝達トルクＴＸの変化態様の一例をそれぞれ示す
タイミングチャートである。

【００６５】これら図１０及び図１１に示すように、本
実施形態においては、トランスミッションの変速開始か
ら所定時間ＴＳＩＮＴが経過するまでの過渡応答期間
（図１０，１１のタイミングｔ１〜ｔ６の期間）におい
て減速比ｎｔを変速前の値から変速後の値にまで徐々に
変更される。従って、トランスミッションの減速比ｎｔ
における過渡的な変化を考慮したうえでエンジン１０に
付与すべき負荷トルク、即ち指示トルクＴＴＲＧを算出
することができるようになる。

【００６６】・その結果、本実施形態によれば、トラン
スミッションの減速比ｎｔを変速前の値から変速後の値
へと瞬時に変更して指示トルクＴＴＲＧを算出するよう
にした試験装置とは異なり、トランスミッションの変速
動作に係る過渡的な挙動を試験結果に簡便に反映させる
ことができ、こうした変速動作が頻繁に行われる車両の
過渡的な走行状態に即した試験結果を得ることができる
ようになる。

【００６７】特に、本実施形態にあっては、上式（２）
に示すように、上記経過時間ＴＳを変数とする正弦関数
に基づいて減速比ｎｔを算出することにより、その減速
比ｎｔの変化率をトランスミッションの過渡応答期間に
おいて徐々に変化させるようにしている。

【００６８】・従って、本実施形態によれば、減速比ｎ
ｔの変化をより滑らかなものとすることができ、例えば
実稼動状態では発生し得ない過大な負荷トルクがダイナ
モメータ２０からエンジン１０に対して作用するのを確
実に抑制することができるようになる。

【００６９】ところで、実際のトランスミッションにお
いて、その出力軸から出力される出力トルクは同トラン
スミッションの過渡応答期間において一般に以下のよう
な変化態様を示すことが知られている。

【００７０】即ち、シフトアップ時にあっては、図１２
に示すように、出力トルクは変速開始時（タイミングｔ
１）から一旦上昇した後（タイミングｔ２）、変速前の
値よりも小さな値にまで減少する（タイミングｔ３）。
そして、出力トルクは再度大きく上昇した後（タイミン
グｔ４）、徐々に減少して変速後の値に収束する（タイ
ミングｔ５）。

【００７１】一方、シフトダウン時にあっては、図１３
に示すように、出力トルクは変速開始時（タイミングｔ
１）から大きく減少した後（タイミングｔ２）、変速後
の値よりも大きな値にまで一旦上昇する（タイミングｔ
３）。そして、出力トルクは再度変速後の値よりも小さ
な値にまで減少した後（タイミングｔ４）、徐々に上昇
して変速後の値に収束する（タイミングｔ５）。

【００７２】ここで、特に、シフトアップ時のタイミン
グｔ１〜ｔ３の期間における出力トルクの変化態様は
「トルク相」と、また、シフトアップ時のタイミングｔ
３〜ｔ５の期間における変化態様は「イナーシャ相」と
一般に称されているこうしたトランスミッションの出力
トルクの変化は、トランスミッションに内蔵されるギヤ
やクラッチの係合及びその解除に伴って発生するトルク
伝達特性の過渡的な変化であり、変速時期におけるトラ
ンスミッションの過渡的な挙動をより正確に把握したう
えで指示トルクＴＴＲＧを算出するためには、モデル上
における伝達トルクＴＸの変化態様においても、こうし
た過渡的な変化を再現するのが望ましい。

【００７３】この点、本実施形態では、シフトアップ時
には過渡トルク比ｋと変速開始時伝達トルクＴＸＩＮＩ
との乗算値（ｋ・ＴＸＩＮＩ）を上記伝達トルクＴＸに
関する上限値として設定し、変速開始時から所定時間Ｔ
ＳＩＮＴが経過するまでは伝達トルクＴＸをこの上限値
以下に補正するようにしている。

【００７４】また、シフトダウン時には上記乗算値（ｋ
・ＴＸＩＮＩ）を伝達トルクＴＸに関する下限値として
設定し、変速開始時から所定時間ＴＳＩＮＴが経過する
までは伝達トルクＴＸをこの下限値以上に制限するよう
にしている。

【００７５】仮に、こうした伝達トルクＴＸの補正を行
わない場合（この場合の伝達トルクＴＸの変化態様を図
１０，１１に二点鎖線にて示す）とは異なり、図１０，
１１に示すタイミングｔ２〜ｔ３の期間やタイミングｔ
４〜ｔ５の期間においては伝達トルクＴＸが上記乗算値
（ｋ・ＴＸＩＮＩ）と等しくなるように制限されるよう
になる。

【００７６】・従って、本実施形態によれば、伝達トル
クＴＸの変化態様においてこうした「トルク相」及び
「イナーシャ相」を含む過渡的な変化を簡易的に再現す
ることができ、トランスミッションの過渡的なトルク伝
達特性を指示トルクＴＴＲＧの算出に簡易的に反映させ
ることができるようになる。その結果、トランスミッシ
ョンの変速動作が頻繁に行われる車両の過渡的な走行状
態を正確に再現した試験結果を得ることができるように
なる。

【００７７】特に、本実施形態では、伝達トルクＴＸの
上限値或いは下限値を設定する際に必要となる過渡トル
ク比ｋを変速開始からの経過時間ＴＳとシフト位置Ｇと
に基づいて設定するようにしている。

【００７８】・従って、本実施形態によれば、伝達トル
クＴＸの過渡的な変化態様を実際のトランスミッション
の特性に即したより正確な形で再現することができるよ
うになるため、同トランスミッションの過渡的なトルク
伝達特性を指示トルクＴＴＲＧの算出に対して更に正確
に反映させることができるようになる。

【００７９】更に、本実施形態では、伝達トルクＴＸの
上下限値を設定するうえで、変速開始時における伝達ト
ルクＴＸの大きさを基準とし、この伝達トルクＴＸの大
きさに対する比（過渡トルク比ｋ）を用いてこれら上下
限値を設定するようにしている。

【００８０】・従って、本実施形態によれば、これら上
下限値を例えばエンジン１０の回転速度θ'ｅ や第１構
成体Ｍ１の回転速度θ'１ についての関数データを用い
て設定するようにした場合とは異なり、モデル定数設定
部６１のメモリに記憶されるデータ量を減少させること
ができ、同メモリの記憶容量の節約を図ることができ
る。

【００８１】以上説明した本実施形態は以下のように構
成を変更して実施することもできる。 ・上記実施形態では、車両を複数の構成体Ｍ１〜Ｍ３に
区分してモデル化するようにしたが、この区分の方法及
びその数は上記実施形態と同じである必要はなく任意に
設定することができる。

【００８２】・上記実施形態では、減速比ｎｔを経過時
間ＴＳを変数とする正弦関数に基づいて設定するように
したが、上記トランスミッションの過渡応答時間におい
て減速比ｎｔの変化率を徐々に変化させることができる
ものであればこうした正弦関数に限定されることはな
い。また、この減速比ｎｔを変速開始から経過時間ＴＳ
の増大に応じて比例的に変化させるようにしてもよい。

【００８３】・上記実施形態では、経過時間ＴＳと過渡
トルク比ｋとの関係を定義する関数データを各シフト位
置Ｇ毎に用意するようにしたが、このシフト位置Ｇに関
しては共通の過渡トルク比ｋを用いてより簡易的な形で
上記「トルク相」及び「イナーシャ相」を含む過渡的な
トルク変化を再現するようにし、メモリの記憶容量の節
約及び演算負荷の軽減を図るようにしてもよい。

【００８４】・上記実施形態では、伝達トルクＴＸの上
限値或いは下限値を経過時間ＴＳ及びシフト位置Ｇに基
づいて変化させるようにしたが、これら上下限値を一定
値として設定することもできる。

【００８５】・上記実施形態では、本発明をガソリンエ
ンジンの試験装置として具体化するようにしたが、例え
ばディーゼルエンジンの試験装置として、或いは交流モ
ータや直流モータ等の電動機の試験装置として具体化す
ることもできる。

【００８６】

【発明の効果】請求項１乃至６に記載した発明によれ
ば、自動変速機の変速時期における減速比の過渡的な変
化を考慮したうえで原動機に付与すべき負荷トルクを算
出することができるようになる。従って、自動変速機の
変速動作に係る過渡的な挙動を試験結果に簡便に反映さ
せて、同変速動作が頻繁に行われる車両の過渡的な走行
状態に即した試験結果を得ることができるようになる。

【００８７】また、請求項４乃至６に記載した発明によ
れば、自動変速機における過渡的なトルク伝達特性を負
荷トルクの算出に簡易的に反映させることができる。そ
の結果、自動変速機の変速動作が頻繁に行われる車両の
過渡的な走行状態を更に正確に再現した試験結果を得る
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの試験装置を示す概略構成図。

【図２】車両の動特性モデルを示す模式図。

【図３】ダイナモメータ制御部の構成を示すブロック
図。

【図４】スロットル開度及び車速とシフト位置との関係
を示すグラフ。

【図５】減速比の算出手順を示すフローチャート。

【図６】過渡減速比の変化態様を示すタイミングチャー
ト。

【図７】伝達トルクの補正手順を示すタイミングチャー
ト。

【図８】シフトアップ時における過渡トルク比を設定す
るためのマップ。

【図９】シフトダウン時における過渡トルク比を設定す
るためのマップ。

【図１０】シフトアップ時における減速比、過渡トルク
比、及び伝達トルクの変化態様を示すタイミングチャー
ト。

【図１１】シフトダウン時における減速比、過渡トルク
比、及び伝達トルクの変化態様を示すタイミングチャー
ト。

【図１２】シフトアップ時におけるトランスミッション
の出力トルクの変化態様を示すタイミングチャート。

【図１３】シフトダウン時におけるトランスミッション
の出力トルクの変化態様を示すタイミングチャート。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…クランクシャフト、１２…吸気
通路、１４…スロットルバルブ、１５…スロットルモー
タ、２０…ダイナモメータ、２１…入力軸、３０…シャ
フト、３１，３２…カップリング、４０…トルクセン
サ、４２…回転速度センサ、４４…スロットルセンサ、
５０…エンジン制御部、６０…ダイナモメータ制御部、
６１…モデル定数設定部、６２…指示トルク演算部、６
３…車速演算部、６４…比較部、６５…駆動部、７０…
制御装置、Ｍ１…第１構成体、Ｍ２…第２構成体、Ｍ３
…第３構成体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷺山 達也 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 佐藤 宏治 神奈川県横浜市緑区白山１丁目16番１号 株式会社小野測器テクニカルセンター内 Ｆターム(参考） 2G087 AA01 BB01 BB31 DD03 EE22

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両駆動系の一部を構成する自動変速機
   に連結される車両用原動機の駆動軸に対し負荷トルクを
   付与する負荷トルク付与手段と、前記車両駆動系を少な
   くとも、前記自動変速機の入力軸側に駆動連結される構
   成体と同自動変速機の出力軸側に駆動連結される構成体
   とに分割し、各構成体の等価慣性及び等価ダンピング定
   数及び等価バネ定数並びに前記自動変速機の減速比をモ
   デル定数として導入した動特性モデルに基づいて前記駆
   動軸に付与する負荷トルクを演算する演算手段とを備
   え、前記演算される負荷トルクを前記負荷トルク付与手
   段から前記駆動軸に付与することにより前記原動機を前
   記車両に搭載することなく擬似的に前記車両に搭載され
   た状態にして試験を行う原動機の試験装置であって、 前記演算手段は前記減速比の切換時における前記負荷ト
   ルクを演算する際に前記減速比を切換前の値から切換後
   の値へと予め設定された所定時間を要して徐変操作する
   ものであることを特徴とする原動機の試験装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した原動機の試験装置に
   おいて、 前記演算手段は前記減速比の変化率が徐々に変化するよ
   うに同減速比を徐変操作するものであることを特徴とす
   る原動機の試験装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載した原動機の試験装置に
   おいて、 前記演算手段は前記減速比の変化態様を同減速比の切換
   開始時からの経過時間を変数とする正弦関数に基づいて
   設定するものであることを特徴とする原動機の試験装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載した原
   動機の試験装置において、 前記演算手段は前記減速比を減少させるシフトアップ時
   に前記入力軸に入力される入力トルク及び前記減速比に
   基づいて算出される前記出力軸の出力トルクに関する上
   限値を設定し、前記所定時間が経過するまで前記出力ト
   ルクを当該上限値以下に制限するものであることを特徴
   とする原動機の試験装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれかに記載した原
   動機の試験装置において、 前記演算手段は前記減速比を増大させるシフトダウン時
   に前記入力軸に入力される入力トルク及び前記減速比に
   基づいて算出される前記出力軸の出力トルクに関する下
   限値を設定し、前記所定時間が経過するまで前記出力ト
   ルクを当該下限値以上に制限するものであることを特徴
   とする原動機の試験装置。
6. 【請求項６】 請求項４又は５に記載した原動機の試験
   装置において、 前記演算手段は前記上限値或いは前記下限値を前記減速
   比の切換開始時からの経過時間についての関数として設
   定するものであることを特徴とする原動機の試験装置。