JP2000241296A - 剛フレーム治具における車両用排気システムの動的試験のための方法及びシステム - Google Patents

剛フレーム治具における車両用排気システムの動的試験のための方法及びシステム

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JP2000241296A
JP2000241296A JP2000043795A JP2000043795A JP2000241296A JP 2000241296 A JP2000241296 A JP 2000241296A JP 2000043795 A JP2000043795 A JP 2000043795A JP 2000043795 A JP2000043795 A JP 2000043795A JP 2000241296 A JP2000241296 A JP 2000241296A
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JP2000043795A
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Bruce Howard Whittle
ハワード ホイットル ブルース
Arthur J Page
ジェイ.ペイジ アーサー
David M Fricke
エム.フリッケ デヴィッド
David W Olson
ダブリュー.オルソン デヴィッド
James Alanoly
アラノリー ジェイムズ
Nabih Wassef Elsenety
ワッセフ エルセネティ ナビー
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 試験される排気システムの現実の動的負荷条
件を正確に再現する。 【解決手段】 排気システム台上試験装置10のエンジン
取付制御境界条件及び対応するアクチュエーター制御信
号を生成する方法及びシステムが提供され、それは、作
動中の車両のパワートレイン28の動的挙動と、排気シス
テム12が取付けられる位置での車両フレームの動的挙動
の両方を、正確に再現する。排気システムが車両フレー
ムへ取付けられる位置での作動中の車両フレームへの道
路荷重データが、鉛直、横及び縦方向に集められる。加
えて、温度及び熱サイクル・データも、車両の作動中に
集められる。道路荷重データは、最も良く適合する剛体
モデルを求めるのに用いられる。アクセロメーター位置
及び方向が、統計解析及びランク付けから、求められた
剛体に最も良く適合する尺度を見付けるために、求めら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、概略的には、道路
条件の振動作用をシミュレートする車両試験装置に関
し、より具体的には、車両排気システムの試験に適した
その様な装置への正確な試験制御入力信号を求める方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、車両の排気システムは、いく
つかの望ましくそして様々な要求に応えなければならな
い。つまり、大気へのエンジン排気の排出レベルを抑え
ながら、エンジン騒音を減衰することである。加えて、
典型的な市場先行型の設計要件と関連し、法制動向が、
耐久性ある排気システムの必要性を、かつてなく高める
ことになっている。
【0003】それで、コスト的に有利な態様で排気シス
テムの耐久性を判断する必要性が、車両との一体化の前
にシステム全体の評価が出来るシステムへの要求を、生
んでいる。製品のサイクルが短くなったので、システム
・レベルのハードウェアと耐久性の物理的な試験は、コ
ンピューター援用設計(CAD)を評価するために、用い
られることになってきた。しかしながら、長期の耐久性
を判断する方法は、信頼性を示すものとはなっていな
い。それで、典型的には、物理的な試験装置は、システ
ムの耐久性を測るための実際の道路条件をシミュレート
する意図で用いられる。
【0004】しかしながら、物理的試験装置を用いる際
の問題は、試験結果の信頼性が、制御信号や境界条件が
実際の道路条件をシミュレートする際の再現性に、直接
関連しているということである。排気システムの構造部
材は、ほぼ線形応答をする。しかし、排気ハンガーの分
離部材の様な他の要素は、非線形である、つまり、あま
り良く定義されていないが、排気システムの動的負荷、
加速度及び変位に大きく影響することになる。結果とし
て、試験装置へ適用するために、この様な制御信号と境
界条件を正確に定義することが出来る方法に対する必要
性が、存在する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】それで、本発明の目的
は、試験される排気システムの現実の動的負荷条件を正
確に再現することになる排気システムの台上試験装置へ
の入力に用いる、エンジンの高温排気の熱特性、エンジ
ン取付制御の境界条件及び、車両フレーム制御信号を定
義する、方法及びシステムを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】これらの目的に応じ、本
発明は、排気システム台上試験装置のエンジン取付制御
境界条件及び対応するアクチュエーター制御信号を生成
する方法及びシステムを提供し、排気システムが車両フ
レームへ取付けられる位置での車両フレームと、該車両
フレームに対する車両パワートレインの相対変位及び加
速度のデータとの両方についての、実際の加速度道路荷
重データが集められ、その後で、遠隔パラメーター制御
プロセッサーが、実際の加速度道路荷重データが集めら
れた車両フレーム上の位置と方向を定義する車両の座標
を特定することにより、試験装置のアクセロメーター位
置を配する車両座標を得る様に、プログラムされる。道
路荷重加速度データに上記車両座標において適合する剛
体を定義するために、実際の加速度道路荷重データ及び
特定された車両座標を統計的重線形回帰解析へ適用する
ことにより、剛体解析が実行される。定義された剛体の
適合性は、評価することが出来る。それから、定義され
た剛体を最も良く定義し適合するアクセロメーターの位
置と方向の組合せを選択することにより、試験治具の境
界条件が求められる。境界条件の決定には、パワートレ
インとシャシーを制御するのに必要とされる1から6ま
での自由度数を求めることが、含まれる。アクチュエー
ター制御信号は、試験床に対するフレームの運動を制御
する構成の第1制御モデル及び、試験装置がパワートレ
イン取付フレーム・モードで作動されるべき場合にフレ
ーム及び/又はシャシーの排気構成部品に対するパワー
トレインの運動を制御する構成の第2制御モデルに関連
して、求められた境界条件に基いて、求められる。
【0007】
【発明の効果】それにより、本発明は、排気システムが
車両フレームへ取付けられる場所での作動中の車両フレ
ームの動的挙動を再現することに関連して、作動中の車
両パワートレインの動的挙動を再現することになる、排
気システムの台上試験装置のエンジン取付制御境界条件
を定義する方法を、提供する。
【0008】本発明の、上述のものなどの目的、構成及
び効果は、添付の図面及び明細書そして請求項を読むこ
とにより、より容易に理解される。
【0009】
【発明の実施の形態】最初に図1を参照すると、車両の
排気システム12の耐久性のシミュレーション試験を行な
うための、台上試験治具装置10が構成されている。ある
実施例において、試験治具装置は、シャシー部を形成す
る試験フレーム14及び、そこに取付けられたパワートレ
イン28を、含む。試験フレーム14は、鋼及び/又はアル
ミニウムから個別に製作された環状又は長方形状のフレ
ームとして形成され、排気システム・ハンガー・ポイン
ト及び/又はパワートレインが支持され得る様な寸法と
される。代わりに、試験治具装置10は、6自由度までの
平面運動が可能である多目的平面テーブルとして形成さ
れる汎用剛体質量テーブルを用いることが出来る。その
テーブルは、試験中のシステムのパワートレイン部又は
シャシー部のいずれか又は両方を支持する構成とされ
る。個別に製作されるフレーム・レール若しくは剛体質
量テーブルのいずれかを用いる選択は、システムの動特
性、排気システムの互換性及び使用容易性の様な要素に
基いて決まって来る。以下の説明は主にフレーム・レー
ル装置に関するものであるものの、それの代わりとして
剛体質量テーブルへ本発明を適用とすることは、等しく
可能である。
【0010】治具14は、第1及び第2の組の油圧アクチ
ュエーター16及び26に、結合される。第1組のアクチュ
エーター16は、フレーム上の6自由度(6 degrees of f
reedom略して6 DOF)の点回りの変位を有効なものとす
べく構成され、一方、第2組のアクチュエーター26は、
第1「パワートレイン取付フレーム」モードで試験治具
が機能する時のパワートレイン28の変位を有効なものと
すべく構成される。以下に述べる様に、試験治具は、
「パワートレイン取外しフレーム」モードで作動するこ
とも、可能である。
【0011】好ましい実施例において、それぞれの組に
ついて、全部で6個のアクチュエーターが用いられる。
パワートレイン用の組26について言えば、3つのアクチ
ュエーターが鉛直方向の変位を有効にし、2つが横方向
のためで、一つは、縦方向のためである。6 DOF組16に
ついて言うと、3つのアクチュエーターは移動変位のた
めで、3つが回転変位のためである。アクチュエーター
は、道路により車両フレームへ誘起される動的応力をシ
ミュレートする様に、機械的な力をフレーム14及び/又
はパワートレイン28へ伝える。排気システム12及びパワ
ートレイン28は、実際の車両における装着に際し用いら
れるであろうものと同じ態様で、フレーム14へ取付けら
れる。
【0012】上記の様に、アクチュエーター26は、試験
治具がパワートレイン取付フレーム・モードのシミュレ
ーションで用いられる時にのみ、パワートレインの変位
をシミュレートするために、用いられる。言い換える
と、パワートレインを制御する油圧アクチュエーター
は、以下に述べる制御装置に従い、試験フレームのシャ
シー部に取付けられるつまりそれに対して応答する。作
用的には、パワートレイン油圧アクチュエーターの支持
フレームの相対運動がシャシー・フレームに対する剛体
運動である一方で、パワートレインの運動は、シャシー
・フレームの運動に対し独立したもので、入力駆動制御
信号によって制御されるのみである。
【0013】対照的に、パワートレイン取外しフレーム
・モードでの作動において、パワートレインは、試験用
治具のシャシー部分より、有効に「切り離し」される。
それで、入力動特性、つまり、パワートレインにより生
成される慣性反力が、シャシー・フレームに作用するこ
とにはならない。これは、シャシー・フレームの作動制
御範囲内での所望のものでないモーダル応答を取り除
く。車両の挙動が完全な剛体としてのものでない場合
に、このモードの作動が適切である。
【0014】アクチュエーター16及び26のそれぞれは、
変位を生じさせるアクセロメーター18の様な適切な機構
を含み、リアルタイム・シミュレーション制御プロセッ
サー20からの制御及び境界信号を受ける構成とされる。
制御及び境界信号がそれぞれのアクセロメーターに試験
治具14に対する所望の力を作用させる。アクチュエータ
ーに対する駆動ファイルつまり命令信号は、鉛直、横及
び縦方向、そして、ピッチ、ロール及びヨーの移動及び
回転方向の入力の「モード」を生成する所定の方向で
の、時間位相が適合した加速又は変位の形態となり得
る。
【0015】システム10は更に、排気システム12へ熱を
加える装置30を含む。加熱装置30は、排気システムに高
温の排気が通る際に発生する熱応力を動的に擬する様
に、制御信号に対し応答する様に構成されることにな
る。
【0016】制御システム20は、エンジン取付制御境界
条件及び、試験治具のそれぞれのアクセロメーター及び
アクチュエーターに、作動中の車両のパワートレインの
動的挙動と、車両フレームに排気システムが取付けられ
る領域における作動中の車両フレームの動的挙動との両
方を、再生させる、制御をする制御信号を、本発明に従
い定義する構成とされる。
【0017】本発明の別の観点によれば、高温排気の熱
特性は、排気システムを通って流れる高温排気により起
こされる現実の動的熱応力を擬する加熱信号を生成する
制御プロセスの一部として、求められる。これらの観点
は両方とも、以下により完全に述べられている。
【0018】制御プロセッサー20は、所望の応答を発生
する適切なプログラム、そして、適切なデータ収集サブ
システム22により収集される実際の道路データに基き、
これらの熱特性と境界及び制御信号を引き出すドライブ
・ファイルを、含む。引き出される熱特性と、境界及び
制御信号は、適切なメモリー装置24に記憶される。
【0019】エンジン取付制御境界条件、高温排気熱特
性及び適切な制御信号を本発明により定義するプロセス
全体が、図2に示されるフローチャートと関連して、以
下に述べられている。より具体的には、ブロック100と
して示される様に、車両の作動中に加速度道路荷重デー
タが、排気システムが車両フレームに取付けられる位置
を含む車両フレームに沿って、鉛直、横及び縦方向で、
収集されることにより、適切な加速道路荷重データが、
第1実施例に従い生成される。好ましい実施例において
は、約80チャネルのデータが収集される。加えて、局部
車両フレームに関する6自由度(6 DOF)の剛体運動を
定義することになるパワートレインのために、相対変位
又は加速度データが同時に収集される。このデータは、
車両の使用中に排気システムが経験する機械的な力を表
している。
【0020】更に本発明によれば、システムを通って流
れる高温排気の結果として、排気システムに存在する熱
応力をシミュレートすることにより、試験プロセスの再
現性を高めることが出来る。それで、機械的道路荷重デ
ータを収集することに加えて、車両の作動中に排気シス
テム全域で発生する温度及び熱サイクルを表すものであ
るデータがまた集められる。
【0021】代替例においては、絶対的6自由度剛体を
定義することになるパワートレインのための、一点の加
速度データの様なデータを収集することが出来る。
【0022】そしてブロック102において、ブロック100
の加速度道路荷重データを収集するのに用いられるアク
セロメーターの位置を定義する車両座標を特定するため
に、車両のフレーム図面及び/又は実際の車両を参照す
ることで、アクセロメーター位置の車両座標が得られ
る。
【0023】ブロック104において、加速度データ及
び、車両フレーム上のアクセロメーターのそれぞれの位
置を定義する座標を、統計的重線形回帰解析へ適用する
ことにより、特定された座標における道路荷重加速度デ
ータに適合した剛体を定義するための、剛体解析が実行
される。定義された剛体の適合度は、ブロック106に示
される様に、正確性が評価される。このプロセスは、図
4に関連して下記に、より詳細に述べられる。
【0024】そして、ブロック108乃至114により示され
る様に、剛体解析の結果が、試験治具の境界条件につい
ての適切な制御チャネルを引き出すか又は選択するのに
用いられる。より具体的には、定義される剛体に最も良
く適合する位置と方向を定義するために、ブロック108
において、加速度データを選択するのに、適合度の統計
的尺度が用いられる。適合度についての適切な統計的尺
度の例の一つは、以下に示される様な、多重決定修正係
数(R2)である。すなわち R2 = SSR ÷ SST, ここで、SSは平方和であり、Rは残差であり、そしてTは
合計である。
【0025】これらの選択されたものは、ブロック110
において、重要度の順にランク付けされる。本発明の好
ましい実施例においては、上位6個の位置及び方向が選
択される。
【0026】加速度データの最良の適応度を見付けてラ
ンク付けることに加え、このプロセスはまた、ブロック
112で示される様に、アクセロメーターのいずれかが適
切に機能しなかった場合に、それがどれかについての表
示を、行なうことになる。非作動又は、非最適なアクセ
ロメーターは、道路荷重データが適切に機能するアクセ
ロメーターにより再度収集されるべきであることを示す
フラグをブロック114において立てるのに、用いられ
る。
【0027】ブロック110のランク付けプロセスによる
上位6個の位置及び方向は、線形的に独立したデータの
組を形成しないこともあるので、一つの6自由度の剛体
を定義しないこともある。それで、6個の選択が独立で
あることを確実にするのに、当業者に知られている適切
な数学的ツールを用いることが出来る。加えて、この選
択プロセスは、パワートレインを制御するのに必要とさ
れる1から6までの自由度を求め、そして、用いられる
べき試験治具の種類及び、取付若しくは取外しモードの
いずれが選択されているかを、示す。本発明のこの観点
は、試験治具の種類の決定をするブロック116及び、パ
ワートレイン取付フレーム又はパワートレイン取外しフ
レームである作動モードの決定をするブロック118にお
いて、示される。
【0028】ブロック120において、最も良く適合した
位置及び方向についての定義された剛体運動に伴なう理
想的な加速度が求められる。これら理想的な加速度は、
制御チャネル加速度ファイルとして記憶される。
【0029】ブロック122において、温度及び熱サイク
ルのデータが、一組の熱特性を生成するのに用いられ
る。生成された熱特性は、システム12の試験中に制御信
号として熱源30へ加えられる。
【0030】ブロック124及び126において、試験治具が
車両の座標系に配置され、そして、実際の車両フレーム
と同じ態様で試験治具フレームへ排気システムが取付け
られる。試験治具フレームは、車両の寸法に基き個別製
作される汎用フレーム・レール又は汎用剛体質量テーブ
ルの、いずれであっても良い。フレームは、車両座標系
の中の、排気システム用の適切なパワートレイン取付点
を、実際の車両で用いられる排気/マニフォールド取付
部をシミュレートする結合システムと共に、定義しそし
て支持する構成とされる。車両座標系内に定義される試
験用治具が配置されることにより、制御アクセロメータ
ーの座標が、試験用治具フレーム又は剛体治具へ写像さ
れる。
【0031】ブロック130に示される様に、2つの独立
した6-DOF試験用制御モデルが、制御加速度ファイル
(ブロック116において求められる)及びアクセロメー
ターの位置から引き出される境界条件より試験用入力を
発現させるのに、用いられる。モデルの一方は、試験床
に対するフレームの運動を制御することになり、他方
は、パワートレイン取付フレーム・モードが選択された
場合に、フレームに対するパワートレインの運動を制御
することになる。
【0032】ブロック100の第1実施例における様に収
集される道路データについて、両方のモデル及び、境界
条件データの両方の組を、試験入力を発現させるのに同
時に用いることも出来る。ブロック100の代替実施例に
おける様に収集される道路データについては、パワート
レインの運動を加えることなしに最初にフレーム制御信
号を発現させることにより、より高い効率が得られる。
それが終わると、制御プロセッサーは、フレーム・シス
テムが駆動される時に存在するパワートレイン境界条件
誤差を求め、それは、パワートレインの正しいシミュレ
ーション試験運動を発現させるのに用いられる。ある種
の事象の過剰に動的な特性に起因して、試験の対象を、
フレーム及びパワートレインに繰返し変えるか、同時に
2組の入力を発現させるのが、より安全となることがあ
る。しかしながら、絶対運動を用いてパワートレイン境
界条件誤差を減少させることは、当初の絶対誤差計算が
フレーム運動誤差と相対パワートレイン運動誤差により
等しく占められ、パワートレイン制御モデルにより正し
く解釈され得ないので、このモードにおいては非常に遅
いものとなる。
【0033】ブロック108乃至114についての代替例が図
3に示され、そこにおいて、同様の作動ブロックは同様
の図示符号が付されている。図3の実施例において、計
測値の位置及び方向に基き、システムを表す「フィッシ
ャー情報行列」を形成することにより、定義された剛体
に最も良く適合する位置及び方向を定義するために、加
速度データがブロック200において選択される。そし
て、ブロック202において、行列の順位へのそれぞれの
寄与度に基き、行列の行をソートするために、行列代数
が用いられる。本発明のこの実施例によれば、行列のよ
り高い行に対応する加速度データは、低い行についてよ
りも好ましい。その後で、ブロック204に示される様
に、6個の最重要チャネルの最小値がこのプロセスから
求められ、試験治具境界条件用制御チャネルとして用い
られる。
【0034】図4に関連して、本発明の剛体モデル化に
関するより詳細な説明が、以下になされる。より具体的
には、空間内の剛体は6自由度を持つ。剛体に対し、6
以上の独立した計測がなされると、剛体モデルの6自由
度の推定がなされ得る。推定された自由度の値は、計測
値を予測するのに用いられる。実際の計測値と予測され
た計測値との間の差は、定義された剛体モデルの有効性
の尺度を与える。
【0035】図4は、剛体の概略図を示す。剛体上の任
意の点が、基準点として選択される。剛体の6自由度
は、この点の3つの移動及び3つの回転とされる。剛体
に固定された点Pの一次加速度は、以下の様に書くこと
が出来る。 ap = ao + ap/o = ao + ω X d + ω X (ω X d) ここで、ωは剛体の各速度であり、dは点0から点Pへの
ベクトルである。“X”は、ベクトル乗積計算を示す。
上式の第3項を無視すると、Pにおける一次加速度の3
つの成分は以下の様になる。 (1) xp = x0 + dZω’Y - dYω’Z (2) yp = y0 + dZω’X - dXω’Z (3) zp = z0 + dYω’X - dXω’Y.
【0036】無視した項は、求心加速度に対応し、典型
的な試験条件についての一次加速度の合計に比較して小
さい(1/1000程度)ものである。
【0037】各計測値は、式(1)乃至(3)の一つを用いて
書くことが出来る。これらの式のそれぞれは、自由度
X0, Y0, Z0, ωx, ωy, ωzについて線形である。これ
らの式を全て集めて、以下の様に書くことが出来る。 (r) = [A][q] ここで、(r)は加速度計測値のn x 1ベクトルで、[A]は
係数のn x 6行列で、[q]は剛体の自由度(X0, Y0, Z0,
ωx, ωy, ωz)Tの6 x 1ベクトルである。
【0038】6個の独立した計測値がある(つまりn=6
である)場合には、行列[A]は、[q]が解かれ得る非単一
正方行列となる。剛体が非常に硬いものでなければ、
[q]は未だ存在することになるが、いかなる物理的意味
を含むことはない。
【0039】6以上の独立した計測値がある(つまりn
> 6である)場合には、過剰に決定された線形系が存在
することになる。これは、以下の様に、最小二乗法的に
解くことが出来る。 [q] = [[A]τ[A]]-1[A]τ[r]
【0040】これは、線形回帰の問題についての公式で
もある。物体が剛体と推定される場合には、計測値は以
下の様になると予測できる。 [r'] = [A][q]
【0041】今、物体が本当に剛体である場合には、
[r']は[r]と同一になるであろう。[r']と[r]との近さ
は、剛体仮定の有効性の尺度である。この尺度は、線形
回帰の値R 2となり得て、以下の様に定義される。 R2 = (SST - SSE)/SST ここでSST = Σ(ri - r*)2であり、そしてSSE = Σ(ri
- ri')2であり、ここで、r*はriの平均である。R2が1の
時、完全な適合が存在し、それで完全に剛の物体とな
る。
【0042】それで、本発明は、正確なエンジン取付制
御境界条件を生成することと、作動中の車両パワートレ
インの動的挙動と、排気システムが車両フレームへ取付
けられる場所における作動中の車両フレームの動的挙動
の、両方を正確に再現する排気システムの台上試験治具
のための対応する制御信号を生成することが、可能であ
る方法及びシステムを提供する。
【0043】ここに示されそして記載された発明の形態
は本発明の好ましい実施例をなすものの、それが全ての
可能性ある形態を示す意図がないということは、勿論理
解されるであろう。用いられた用語は限定ではなく説明
のための用語であること及び、開示された発明の思想と
範囲から逸脱することなしに種々の変更が可能であるこ
とも理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による排気システムの台上試験治具装置
のブロック図である。
【図2】本発明の第1実施例による、エンジン及びシャ
シーの取付制御境界条件及び図1の試験治具用の適切な
制御信号を定義するプロセス全体を示すフローチャート
である。
【図3】本発明の第2実施例による、エンジン及びシャ
シーの取付制御境界条件及び図1の試験治具用の適切な
制御信号を定義するプロセス全体を示すフローチャート
である。
【図4】剛体の概略図である。
【符号の説明】
10 試験用治具 12 排気システム 14 フレーム・システム 16, 26 アクチュエーター 18 アクセロメーター 20 制御プロセッサー 22 データ収集サブシステム 30 加熱装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーサー ジェイ.ペイジ アメリカ合衆国 ミシガン州,カントン ホイッター ドライブ 1388 (72)発明者 デヴィッド エム.フリッケ アメリカ合衆国 ミネソタ州 55372,プ ライアー レーク フラッグ トレイル 21700 (72)発明者 デヴィッド ダブリュー.オルソン アメリカ合衆国 ミシガン州 48104,ア ナーバー ブライアークレスト 202 225 (72)発明者 ジェイムズ アラノリー アメリカ合衆国 ミシガン州 48331,フ ァーミントン ヒルズ フレドリクスバー グ ロード 35690 (72)発明者 ナビー ワッセフ エルセネティ アメリカ合衆国 ミシガン州 48304,ブ ルームフィールド ウッドクリーク ウェ イ 3128

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気システムが車両フレームへ取付けら
    れる位置での車両フレームと、該車両フレームに対する
    車両パワートレインの相対変位及び加速度のデータとの
    両方についての、実際の加速度道路荷重データを収集す
    る工程、 実際の加速度道路荷重データが集められた車両フレーム
    上の位置と方向を定義する車両の座標を特定することに
    より、試験治具のアクセロメーター位置についての車両
    座標を得る工程、 道路荷重加速度データに上記車両座標において適合する
    剛体を定義するために、実際の加速度道路荷重データ及
    び特定された車両座標を統計的重線形回帰解析へ適用す
    ることにより、剛体解析を実行する工程、 上記定義された剛体の適合性を評価する工程、 上記定義された剛体に最も良く適合するアクセロメータ
    ーの位置と方向の組合せを選択することにより、試験治
    具の境界条件を求める工程、及び試験床に対するフレー
    ムの運動を制御する構成の第1制御モデルと組合わせ
    て、求められた境界条件に基き、アクチュエーター制御
    信号を求める工程、 を有する、排気システムの台上試験治具のために、エン
    ジン取付制御境界条件及び対応するアクチュエーター制
    御信号を生成する方法。
  2. 【請求項2】 上記境界条件を求める工程は、所望の剛
    体に最も良く適合する位置と方向を定義するために、適
    合度の統計的尺度を用いて、道路荷重データを選択する
    工程、を有する、請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 上記道路荷重データを収集する工程は、
    排気システムが車両フレームへ取付く位置のそれぞれに
    おける、車両作動中の、鉛直、横及び縦方向の加速度道
    路荷重データを収集する工程及び、上記局部的な車両フ
    レームに対する6自由度の剛体運動を定義するためにパ
    ワートレインについての変位又は加速度データを収集す
    る工程、を有し、上記アクチュエーター制御信号を求め
    る工程は、上記求められた境界条件と共に第1及び第2
    制御モデルを同時に用いる工程を、有する、請求項1の
    方法。
  4. 【請求項4】 上記道路荷重データを収集する工程は、
    排気システムが車両フレームへ取付く位置のそれぞれに
    おける、車両作動中の、鉛直、横及び縦方向の加速度道
    路荷重データを収集する工程及び、絶対的な6自由度の
    剛体運動を定義するために、パワートレインについての
    一点の加速度データを収集する工程、を有し、上記アク
    チュエーター制御信号を求める工程は、パワートレイン
    へ運動を加えることなしにフレーム制御信号を最初に発
    現させ、それからフレーム・システムがパワートレイン
    の正しいシミュレーション試験運動を求めるために駆動
    される時に存在するパワートレイン境界条件誤差を求め
    ることによる、請求項1の方法。
  5. 【請求項5】 試験治具が、そこに取付けられた車両の
    排気システムを試験するために、アクチュエーター制御
    信号により制御されそしてそこに取付けられる1組のア
    クセロメーターを含む、排気システムの台上試験治具用
    の、エンジン取付制御境界条件及び対応するアクチュエ
    ーター制御信号を生成するシステムにおいて、 該システムが、 排気システムが車両フレームへ取付けられる位置での車
    両フレームと、該車両フレームに対する車両パワートレ
    インの相対変位及び加速度のデータとの両方について
    の、実際の加速度道路荷重データを収集する構成とされ
    たデータ収集サブシステム、及び一組のアクセロメータ
    ーに結合され、上記収集されたデータに応答して、実際
    の加速度道路荷重データが集められた車両フレーム上の
    位置と方向を定義する車両の座標を特定することによ
    り、試験治具のアクセロメーター位置の組についての車
    両座標を得ることが可能である制御プロセッサーを、 有し、 該制御プロセッサーが、道路荷重加速度データに上記車
    両座標において適合する剛体を定義するために、実際の
    加速度道路荷重データ及び特定された車両座標を統計的
    重線形回帰解析へ適用することにより、剛体解析を実行
    し、上記定義された剛体の適合性を評価し、上記定義さ
    れた剛体に最も良く適合するアクセロメーターの位置と
    方向の組合せを選択することにより、試験治具の境界条
    件を求め、そして、試験床に対するフレームの運動を制
    御する構成の第1制御モデルと組合わせて、求められた
    境界条件に基き、アクチュエーター制御信号を求める、
    システム。
  6. 【請求項6】 上記1組のアクチュエーターは6個のア
    クチュエーターを有し、3個のアクチュエーターが鉛直
    方向に配置され、2個のアクチュエーターが横方向に配
    置され、そして、1個のアクチュエーターが縦方向に配
    置される、請求項5のシステム。
  7. 【請求項7】 上記システムは上記治具に取付けられた
    排気システムに結合される加熱装置を有し、上記データ
    収集サブシステムは、車両の作動中に実際の排気システ
    ムに発生する温度と熱サイクルを表すデータを収集する
    構成とされ、上記制御プロセッサーは、少なくとも一つ
    の熱特性を生成し、上記発熱装置を制御して、上記生成
    した熱特性に基き試験治具に取付けられる排気システム
    を加熱させる、請求項5のシステム。
  8. 【請求項8】 上記制御プロセッサーは、車両のパワー
    トレインが車両フレームに取付けられることの影響をシ
    ミュレートする様に、試験治具を作動させているか否か
    を剛体解析に基き判断すると共に、フレームに対するパ
    ワートレインの運動を制御する構成の第2制御モデルと
    組合わせて、上記求められた境界条件に基き、上記アク
    チュエーター制御信号を求める構成とされる、請求項5
    のシステム。
  9. 【請求項9】 上記試験治具は、個別に製作されたフレ
    ーム・レール試験治具を有する、請求項5のシステム。
  10. 【請求項10】 上記試験治具は、剛体質量テーブル試
    験治具を有する、請求項5のシステム。
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6761077B1 (en) 1999-08-25 2004-07-13 Faurecia Exhaust Systems, Inc. Dual mast system for simulation testing
DE10253266B4 (de) * 2002-11-15 2009-04-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Anordnung mit einer Halterung für eine Abgasleitung
US20040254772A1 (en) * 2003-06-12 2004-12-16 Visteon Global Technologies, Inc. Method to construct models for vehicle road load simulations
DE102005022096A1 (de) * 2005-05-12 2006-11-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur vibroakustischen Untersuchung eines Kraftfahrzeuges
DE102005053325A1 (de) * 2005-11-07 2007-05-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Simulation von physikalischen Belastungsgrößen einer Realstruktur auf eine über wenigstens einen Fügebereich mit der Realstruktur verbindbaren Prüfkörperstruktur
DE102005060602A1 (de) * 2005-12-17 2007-06-21 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Lastsimulationseinrichtung für Komponenten eines Kraftfahrzeugs
DE102008025730A1 (de) * 2008-05-29 2009-12-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Simulation von Schwingungsprüfungen
US8265912B2 (en) * 2008-12-19 2012-09-11 Caterpillar Inc. Method for modeling a mounting assembly and a mounting assembly
DE102011109265A1 (de) 2011-08-03 2013-02-07 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Verfahren, Steuereinheit und Prüfstand zum Prüfen einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs
AT510243B1 (de) * 2011-11-10 2012-09-15 Avl List Gmbh Prüfstandsanordnung sowie verfahren zum betreiben einer derartigen prüfstandsanordnung
CN103542992B (zh) * 2012-07-16 2016-06-15 中国矿业大学 一种大型疲劳加载多功能液压综合试验台
US9448137B2 (en) * 2013-03-28 2016-09-20 Jtekt Corporation Test system
DE102013019656A1 (de) * 2013-11-23 2015-05-28 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zur Simulierung der thermischen mechanischen Beanspruchung einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges
CN104111153B (zh) * 2014-04-12 2017-11-14 奥克斯空调股份有限公司 空调器随机振动综合测试装置及方法
JP6549892B2 (ja) * 2014-05-19 2019-07-24 株式会社堀場製作所 車両試験システム、試験管理装置、試験管理プログラム及び車両試験方法
DE102016202645A1 (de) * 2016-02-22 2017-08-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Simulation von Schwingungen in einem Bauteil
CN106441938A (zh) * 2016-11-10 2017-02-22 中国汽车技术研究中心 一种车辆排气系统的动态测试装置
CN106768931B (zh) * 2016-12-02 2023-04-07 长春越洋汽车零部件有限公司 波纹管多轴热态疲劳试验机
CN110849633B (zh) * 2018-08-01 2021-11-09 上海汽车集团股份有限公司 一种多通道台架迭代方法及装置
CN109029815A (zh) * 2018-08-13 2018-12-18 成都旸谷信息技术有限公司 机车车辆关键结构快速监控系统
CN109626320B (zh) * 2018-12-17 2020-05-19 大连理工大学 一种加载高温环境的激波聚焦激励装置及其工作方法
CN109765057B (zh) * 2019-03-27 2019-10-29 江苏台普动力机械有限公司 一种发动机测试系统
CN113865887A (zh) * 2021-10-18 2021-12-31 河南科技大学 一种基于六自由度并联机构的车辆振动测试台架
CN114059465A (zh) * 2021-10-27 2022-02-18 江西五十铃汽车有限公司 一种排气系统路谱采集方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3718033A (en) 1971-04-20 1973-02-27 Mts System Corp Testing apparatus utilizing position-force cross coupling control
US3827289A (en) 1972-12-05 1974-08-06 Us Army Vehicle test fixture
US4011749A (en) 1976-02-02 1977-03-15 Wyle Laboratories Vibration testing system
FR2377032A1 (fr) 1977-01-06 1978-08-04 Sopemea Installation biaxiale d'essais de vibrations
US4181028A (en) 1978-04-19 1980-01-01 Hughes Aircraft Company Multi-axis, complex mode pneumatically actuated plate/space frame shaker for quasi-random pneumatic vibration facility
US4181029A (en) 1978-04-19 1980-01-01 Hughes Aircraft Company Multi-axis, complex mode pneumatically actuated annular frame shaker for quasi-random pneumatic vibration facility
GB2019526B (en) * 1978-04-19 1982-09-02 Hughes Aircraft Co Controlling vibrations of vibration-testing shaker tables
AU8395482A (en) 1982-03-23 1983-10-24 Kimball, D.V. Method and apparatus for two-axis screening vibration
DE3405951A1 (de) * 1984-02-18 1984-07-19 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Verfahren zur ueberpruefung der schwingungsfestigkeit von auspuffanlagen von brennkraftmaschinen
DE3515010A1 (de) 1985-04-25 1986-10-30 Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München Arbeitsverfahren und pruefstand zur untersuchung einer mit einer brennkraftmaschine zusammenwirkenden kfz-einrichtung
US4658656A (en) 1985-08-28 1987-04-21 Mts Systems Corporation Multiple axis test machine reproducing road excited vehicle vibration
US4875374A (en) 1988-05-03 1989-10-24 The Boeing Company Multiple axis vibration test platform
KR950007524B1 (ko) * 1991-02-06 1995-07-11 혼다기겡 고오교오 가부시기가이샤 가진장치 및 그 제어방법
US5343752A (en) 1992-04-20 1994-09-06 Team Corporation High frequency vibration test fixture with hydraulic servo valve and piston actuator
JP3321837B2 (ja) * 1992-08-06 2002-09-09 株式会社日立製作所 車両の診断制御方法
US5901553A (en) * 1995-03-29 1999-05-11 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for estimating temperature of a heated exhaust gas oxygen sensor in an exhaust system having a variable length pipe
US5675505A (en) 1995-07-10 1997-10-07 Chrysler Corporation Sine on random data analysis method for simulating engine vibration
US5610330A (en) 1996-01-16 1997-03-11 Ford Motor Company Effective road profile control method for a spindle-coupled road simulator
US6082177A (en) * 1997-09-22 2000-07-04 Snap-On Tools Company Nitric oxide enhanced response circuit for gas analyzer

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Publication number Publication date
US6304829B1 (en) 2001-10-16
US20010002459A1 (en) 2001-05-31
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