JP2002098617A - エンジンベンチシステムのエンジントルク推定方法 - Google Patents
エンジンベンチシステムのエンジントルク推定方法Info
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Abstract
とき、負荷であるエンジンの有する脈動分のためにエン
ジントルク推定値に誤差が発生してダイナモメータのト
ルク指令値に影響し、精確なる模擬を実施することが出
来ない。 【解決手段】 検出された軸トルク信号Tedとダイナ
モメータ又はエンジンの速度信号ωd,ωeとをエンジ
ントルクオブザーバに導入し、このオブザーバにて次の
演算を行ってトルク推定値Tcoとして出力するよう構
成したものである。 Teo(s)=GTed(s)Ted(s)+Gωe
(s)ωe(s) 又は Teo(s)=GTed(s)Ted(s)+Gωd
(s)ωd(s)
Description
よるエンジン試験装置に係わり、特に試験装置における
エンジントルク推定値の推定方法に関するものである。
駆動とダイナモメータ吸収システムとの組み合わせによ
るエンジンベンチシステムがある。図4はエンジンベン
チシステムの概略図を示したもので、このエンジンベン
チシステムは、ダイナモメータDYとエンジンE/Gと
をシャフトによって直結し、ダイナモメータDYにてエ
ンジンE/Gの負荷特性を模擬動作させるものである。
この試験装置は、エンジンベンチシステム動作中にエン
ジントルクを直接測定するものではなく、予め測定して
用意したたエンジン回転数とスロットル開度およびエン
ジントルク特性を表すエンジントルクマップTMを使用
し、エンジンベンチシステム動作中に回転計によって検
出されたエンジンE/Gの回転数信号と、スロットルア
クチュエータACTのスロットル開度信号とを制御装置
のエンジントルクマップTMに導入し、これら入力され
た各信号からエンジントルクマップによりエンジントル
クを推定して負荷モデルLMに出力する。負荷モデルL
Mは、入力されたエンジントルク推定値よりダイナモメ
ータのトルク指令値をインバータIVを介してダイナモ
メータDYに出力してエンジンの負荷特性を模擬動作さ
せる。
は、エンジントルクマップTMが出力するエンジントル
ク推定値は、エンジン回転数とスロットル開度およびエ
ンジン出力トルクの直流成分の関係として表されるが、
実際にはエンジンが発生するトルクには直流成分のみで
はなく脈動トルクも含まれている。したがって、エンジ
ンベンチシステムの動作中における実際のエンジントル
クとトルクマップが出力する推定値とは完全に一致する
ことなく誤差が存在する。このエンジントルク推定値の
誤差が負荷モデルLMが出力するダイナモメータに対す
るトルク指令値に大きく影響し、より高精度な模擬を実
施することができなくなる。また、負荷モデル内で演算
しているエンジン速度と、実エンジン速度に大きな偏差
が生じて精確なエンジンベンチを行うことができない問
題を有している。
における精確なるエンジントルク推定方法を提供するこ
とにある。
モメータとエンジンとを回転軸を介して直結し、軸トル
クとエンジン又はダイナモメータの回転速度を検出し、
検出信号をエンジントルクオブザーバに導入してエンジ
ントルク推定値を演算し、この推定値を負荷モデルに導
入してダイナモメータのトルク指令値を演算し、算出さ
れたトルク指令値をもとにインバータを介して前記ダイ
ナモメータを制御するものにおいて、前記エンジントル
クオブザーバは、検出された軸トルク信号Tedとエン
ジンの回転速度信号ωeを導入して次式でエンジントル
ク推定値Teoを演算してエンジンベンチシステムのエ
ンジントルクを推定するようにしたものである。
+Gωe(s)ωe(s) GTed(s):=−1/(s/ωo+1)2 Gωo(s):=(Jeos+Deo)/(s/ωo+1)
2 ただし、Jeoはオブザーバでのエンジンの慣性モーメン
ト、Deoはオブザーバでのエンジンの粘性摩擦係数設定
値,ωoはオブザーバの応答速度設定値。
ンとを回転軸を介して直結し、軸トルクとエンジン又は
ダイナモメータの回転速度を検出し、検出信号をエンジ
ントルクオブザーバに導入してエンジントルク推定値を
演算し、この推定値を負荷モデルに導入してダイナモメ
ータのトルク指令値を演算し、算出されたトルク指令値
をもとにインバータを介して前記ダイナモメータを制御
するものにおいて、前記エンジントルクオブザーバは、
検出された軸トルク信号Tedとダイナモメータの回転
速度信号ωdを導入して次式でエンジントルク推定値T
eoを演算してエンジンベンチシステムのエンジントル
クを推定するようにしたものである。
+Gωd(s)ωd(s) GTed(s):=−(Jeos2+(Deo+Kdo)s+
Kco)/((Kdos+Kco)(s/ωo+1)2) Gωd(s):=(Jeos+Deo)/(s/ωo+1)
2 ただし、Jeoはオブザーバでのエンジンの慣性モーメン
ト、Deoはオブザーバでのエンジンの粘性摩擦係数設定
値、Kdoはオブザーバでの軸の粘性摩擦係数設定値、K
coはオブザーバでの軸のばね係数設定値、ωoはオブザ
ーバの応答速度設定値。
ダイナモメータの制御部の構成を示したものである。1
はダイナモメータ、2はエンジンで両者は回転軸3によ
って連結されている。4はスロットルアクチュエーで、
図示省略されたエンジン制御部よりのスロットル開度指
令と、検出されたスロットル開度信号との偏差がなくな
るようにエンジンを制御する。10はダイナモメータの
制御部を示したもので、エンジントルクオブザーバ11
と、このオブザーバ11より出力されたエンジントルク
推定値等をもとにダイナモメータのトルク指令値を発生
する負荷モデル12、およびこの負荷モデル12よりの
信号に基づいてダイナモメータ1を制御するインバータ
13を有している。エンジントルクオブザーバ11に
は、トルク検出器によって検出された軸トルクと、パル
スエンコーダによって検出されたエンジン回転数信号が
入力される。
性モデルを示したものである。ただし、各記号の意味は
次の通りである。Jdはダイナモの慣性モーメント、D
dはダイナモの粘性摩擦係数、Tdはダイナモのトル
ク、ωdはダイナモ回転速度、Jeはエンジンの慣性モ
ーメント、Deはエンジン粘性摩擦係数、Teはエンジ
ントルク、ωeはエンジン回転速度、Tedは軸トル
ク、Kcは軸のバネ係数、Kdは軸の粘性摩擦係数で、
これらの記号によって、ダイナモ(ダイナモメータ)と
エンジンのトルク、速度との関係は1(1a,1b,1
c)式によって表わせる。
11は、検出された軸トルク信号Tedとエンジンの回
転速度信号ωeよりエンジントルクTeを推定するもの
である。1式を初期値0でラプラス変換してTe,T
d,ωdを解くと2(2a,2b,2c)式となる。
とができる。しかし、2a式のままでオブザーバ11を
構成すると微分要素が必要になり、検出される軸トルク
信号やエンジン回転速度信号にノイズ(脈動分)が乗る
ことを考慮すると、このままではエンジントルクオブザ
ーバとして利用すると不都合が生ずるので、本発明にお
いては2次のローパス特性を持たせた3(3a,3b,
3c)式のようにオブザーバを構成したものである。
o=Je,Deo=De,Kco=Kc,Kdo=Kd
の理想的なときには、オブザーバによるエンジントルク
推定値Teoは、 Teo(s)=1/(s/ωo+1)2・Te(s) となり、オブザーバのカットオフ周波数ωoによってオ
ブザーバの周波数特性を指定することができ、脈動分を
含むエンジントルク推定値Teoとしてエンジントルク
オブザーバ11は負荷モデル12にその推定値を出力す
る。ここで、Jeoはオブザーバでのエンジンの慣性モ
ーメント設定値、Deoはオブザーバでのエンジンの粘
性摩擦係数設定値、Kcoはオブザーバでの軸バネ係数
設定値、Kdoはオブザーバでの軸の粘性摩擦係数設定
値である。
1と異なるところは、エンジントルクオブザーバ14
に、検出されたダイナモメータの回転数信号ωdと軸ト
ルク信号Tedとを入力してエンジントルク推定値を推
定したもので、他は図1と同様である。前記1式を初期
値0でラプラス変換してエンジントルクTe,ダイナモ
メータトルクTdおよびエンジン回転速度ωeを解くと
4式のようになる。
より求めることが出来る。この4a式には、2a式同様
にそのままエンジントルクオブザーバ14を構成すると
微分要素が必要となる。したがって、検出されたダイナ
モメータの回転速度信号や軸トルク信号にノイズが乗る
ことを考慮すると、エンジントルクオブザーバとして構
成すると不都合が生ずる。
にエンジントルク推定値に2次のローパスフィルターの
特性を持たせ、5a式に基づきエンジントルクオブザー
バ14を構成することにより、Jeo=Je,Deo=
De,Kco=Kc,Kdo=Kdの理想的状態時に
は、 Teo(s)=1/(s/ωo+1)2・Te(s) となり、ωoでオブザーバの周波数特性を指定すること
によって、エンジントルクオブザーバ14において脈動
分に対応したエンジントルク推定値を出力することがで
きる。
れた軸トルクとダイナモメータの速度信号又はエンジン
の速度信号をオブザーバに導入してエンジントルク値を
演算し、その演算時にはエンジンに発生しているエンジ
ン脈動分を考慮した演算を施すようにしたものであるか
ら、そのトルク推定値はエンジン脈動分に対応した脈動
分を含むため、エンジンベンチシステムとしてはエンジ
ン脈動に対する負荷応答をも模擬することが可能とな
り、より高精度のエンジンベンチシステムを構成するこ
とができる。
ムの概略構成図。
ステムの概略構成図。
エンジン間の動特性モデル図。
Claims (2)
- 【請求項1】 ダイナモメータとエンジンとを回転軸を
介して直結し、この軸トルクとエンジン又はダイナモメ
ータの回転速度を検出し、検出信号をエンジントルクオ
ブザーバに導入してエンジントルク推定値を演算し、こ
の推定値を負荷モデルに導入してダイナモメータのトル
ク指令値を演算し、算出されたトルク指令値をもとにイ
ンバータを介して前記ダイナモメータを制御するものに
おいて、前記エンジントルクオブザーバは、検出された
軸トルク信号Tedとエンジンの回転速度信号ωeを導
入して次式でエンジントルク推定値Teoを演算するこ
とを特徴としたエンジンベンチシステムのエンジントル
ク推定方法。 Teo(s)=GTed(s)Ted(s)+Gωe
(s)ωe(s) GTed(s):=−1/(s/ωo+1)2 Gωe(s):=(Jeos+Deo)/(s/ωo+1)
2 ただし、Jeoはオブザーバでのエンジンの慣性モーメン
ト設定値、Deoはオブザーバでのエンジンの粘性摩擦係
数設定値、ωoはオブザーバの応答速度設定値。 - 【請求項2】 ダイナモメータとエンジンとを回転軸を
介して直結し、この軸トルクとエンジン又はダイナモメ
ータの回転速度を検出し、検出信号をエンジントルクオ
ブザーバに導入してエンジントルク推定値を演算し、こ
の推定値を負荷モデルに導入してダイナモメータのトル
ク指令値を演算し、算出されたトルク指令値をもとにイ
ンバータを介して前記ダイナモメータを制御するものに
おいて、前記エンジントルクオブザーバは、検出された
軸トルク信号Tedとダイナモメータの回転速度信号ω
dを導入して次式でエンジントルク推定値Teoを演算
することを特徴としたエンジンベンチシステムのエンジ
ントルク推定方法。 Teo(s)=GTed(s)Ted(s)+Gωd
(s)ωd(s) GTed(s):=−(Jeos2+(Deo+Kdo)s+
Kco)/((Kdos+Kco)(s/ωo+1)2) Gωd(s):=(Jeos+Deo)/(s/ωo+1)
2 ただし、Jeoはオブザーバでのエンジンの慣性モーメン
ト設定値、Deoはオブザーバでのエンジンの粘性摩擦係
数設定値、Kdoはオブザーバでの軸の粘性摩擦係数設定
値、Kcoはオブザーバでの軸のばね係数設定値、ωoは
オブザーバの応答速度設定値。
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JP2000291517A JP4026310B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | エンジンベンチシステムのエンジントルク推定方法 |
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2000
- 2000-09-26 JP JP2000291517A patent/JP4026310B2/ja not_active Expired - Lifetime
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