JP2003057152A - エンジンの始動試験装置 - Google Patents

エンジンの始動試験装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンとダイナモメータを直結してエンジ
ンの始動試験を行うとき、スタータの動作特性の変化が
エンジン評価に悪影響を与えている。 【解決手段】 ダイナモメータを制御する制御装置に予
めスタータ特性を模擬したスタータモデル部を設け、検
出されたエンジンの軸トルク極性が反転し、始動完了ま
でスタータモデル部の出力信号によって始動するように
構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの始動試
験装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エンジンを評価するための装置として
は、エンジンとダイナモメータとを連結して構成したエ
ンジンベンチシステムが知られている。この装置は図4
で示すようにエンジン1とダイナモメータ2とをトルク
メータを介して回転軸3で連結し、エンジン1側は図示
省略されたスロットルアクチェータによりスロットル開
度が制御されるように構成されている。また、エンジン
とトランスミッションを組み合わせ(ATあるいはM
T、MTの場合にはクラッチ付)、回転軸を介してダイ
ナモメータと連結して構成する場合もある。この場合、
エンジン側はスロットルアクチェータによりスロットル
開度が制御され、ダイナモメータ側には回転速度検出器
5とトルク検出器(ロードセル)6を設け、これら各検
出信号と設定器8,9によって設定された回転数とトル
ク設定信号を基にダイナモメータ制御装置7はインバー
タ4を介してダイナモメータ2に対して速度、トルクの
制御を実施しながらエンジンの耐久性や燃費、排ガス計
測等の性能試験およびECU(Electronic Control Uni
t)適合試験が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】エンジンを始動する
と、過渡的には不完全燃焼となって燃費効率も悪くな
る。このため、エンジン評価においては始動性能を評価
することが行われている。エンジン始動時には、実際の
車両と同じバッテリー及びスタータモータを使用して試
験が行われるが、そのスタータモータは、温度、湿度な
ど試験の環境条件により動作性能が変化してデータの再
現性がないため真のエンジン始動時の評価が困難となっ
ている。他の評価手法としては、スロットル開度を0%
とし、ダイナモメータによる速度制御によってエンジン
のアイドリング相当回転数にまで増速させる所謂ダイナ
モメータによる押しがけ方法が行われている。
【0004】しかし、その場合にはダイナモメータはス
タータモータに比べて慣性が大きく、スタータモータと
同等の挙動および特性を出すことができなかった。すな
わち、ダイナモメータは速度制御を行っているため、始
動後もダイナモメータ側でエンジン回転を決定してい
る。エンジン1のアイドリング回転数は一定ではなく、
エンジンによって相違しているためダイナモメータの速
度設定値を正確にアイドリング回転数に合わせることは
困難である。このため、エンジン始動後、エンジンがア
イドリングをしている状態を再現しているとは言い難い
ものとなっている。また、スタータモータによる始動回
転数は、アイドリング回転数に対して低いが、ダイナモ
メータによる押しがけではアイドリング回転数を設定値
とするため、その意味でもエンジン始動の再現性に欠
け、始動時のエンジン挙動の検証には適さない等の問題
点を有している。
【0005】本発明が目的とするところは、エンジン始
動時の試験が環境条件に影響されないエンジンの始動試
験装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の第1は、エンジ
ンに回転軸を介してダイナモメータを連結し、検出され
た軸トルク及び回転数の信号をダイナモメータ制御装置
に導入し、この制御装置の出力をもとにインバータを介
してダイナモメータを制御することによってエンジン特
性を試験するものにおいて、前記ダイナモメータ制御装
置に、スタータトルク特性の設定されたスタータモデル
部を有する速度制御部と、トルク制御部とを設けると共
に、前記検出された軸トルク信号を導入しエンジン始動
完了時に前記速度制御部からトルク制御部に切り替える
駆動トルク判定部とを設けたことを特徴としたものであ
る。
【0007】本発明の第2は、前記駆動トルク判定部に
おけるエンジン始動完了判定は、検出された軸トルク信
号の極性反転後の所定トルク時に行うことを特徴とした
ものである。
【0008】本発明の第3は、前記速度制御部にスター
タのアイドリング回転数を設定するためのスタータ回転
数設定器を設けたことを特徴としたものである。
【0009】本発明の第4は、トルク設定リセット部を
設け、無負荷状態にてエンジン自身のアイドリング回転
を保持することを特徴としたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
制御ブロック図である。1はエンジンで、このエンジン
1は回転軸3およびトルクメータを介してダイナモメー
タ2に直結されている。エンジン1の軸トルクはトルク
検出器6により検出してダイナモメータ制御装置10に
出力する。インバータ4によって制御されるダイナモメ
ータ2の速度は、回転速度検出器5により検出されてダ
イナモメータ制御装置10に出力される。ダイナモメー
タ2は、低慣性化のためにPMモータを使用してその冷
却を水冷としたり、回転子の径を極力小さくしている。
また、回転軸をカーボンファイバーとしたり、トルクメ
ータをカップリング形とする等の手段を採ることによっ
て試験装置全体の低慣性化が図られている。
【0011】ダイナモメータ制御装置10は、速度制御
部11とトルク制御部12とを有しており、速度制御部
11には検出器5よりの速度信号の他、回転数設定器
8,スタータ回転数設定器20により設定されたアイド
リング設定信号が入力されるよう構成されて、その内部
にスタータモデル部及び伝達比調節部を備えている。ス
タータモデル部には、図2で示すような試験に使用され
るスタータモータを模擬したトルク特性が記憶されてい
る。伝達比調節部は実機スタータに連結されているギヤ
比に相当する値に調節される。
【0012】また、トルク制御部12には、検出された
トルク信号の他にトルク設定器9によって設定された信
号が入力されるよう構成されている。13は駆動トルク
判定部で、トルク検出器6よりの検出信号を導入してエ
ンジンの始動が完了したことを判断し、その判定信号を
切換器14に出力する。15は設定切換器、16はトル
ク設定リセット部である。
【0013】以上のように構成されたものにおいてその
動作を説明する。被試験体であるエンジン1は、燃料、
空気、温度およびスロットル開度等の試験環境の条件下
におかれてダイナモメータ2による始動が開始される。
先ず、予めオペレータによって所望するアイドリング回
転数となるようにスタータ回転数設定器20で設定した
後、オペレータによってエンジン始動スイッチが投入さ
れる。この投入によって設定切換器15の可動接点は点
線で示す設定器20側に切換えられ、アイドリング指令
値として速度制御部11に入力される。速度制御部11
には、図2で示すようなスタータのトルク特性を模擬し
たスタータモデルが記憶されており、エンジンの回転数
に対応したスタータのトルク信号が切換器14を通って
インバータ4に導入され、このインバータ4を介してダ
イナモメータ2は速度制御され、エンジン1の始動を開
始する。
【0014】エンジン1の始動が開始されると、ダイナ
モメータ2の速度制御に逆らってアイドリング回転数へ
その回転数を上昇させようとするが、しかし、ダイナモ
メータ2の回転数制御によってその回転数はスタータ回
転数設定器20によって設定された回転数に押さえられ
る。このため、エンジン1の回転力は駆動力となってト
ルク検出器6により検出され、その検出値はトルク制御
部12と駆動トルク判定部13に出力される。
【0015】図3はエンジン始動時の軸トルク波形図
で、時刻t1よりダイナモメータ2による始動が開始さ
れるとエンジン1はダイナモメータ2により回転させら
れる。このため、ダイナモメータ2の回転に抗した軸ト
ルクを発生し、トルク検出器6にはダイナモメータ2の
回転を妨げる向きのトルクが検出される。時刻がt2と
なり、軸トルクはエンジン1がダイナモメータ2を駆動
する向きと同方向のトルクを発生してトルク極性が負か
ら正方向に反転する。その後、トルクはT1となりエン
ジンの始動が完了すると、エンジン1はアイドリングの
回転数にまで上昇する。
【0016】駆動トルク判定部13は、入力されたトル
ク信号の極性反転後のトルクT1を検出し、エンジン1
の始動完了と判定して切換器14に対して接点の切換指
令を出力して速度制御部11からトルク制御部12側に
切り替える。これと同時に駆動トルク判定部13は、ト
ルク設定リセット部16に対してもリセット信号を出力
してトルク設定値0とする。したがって、ダイナモメー
タ2はトルク指令,すなわち無負荷制御の状態でエンジ
ン1は自力でアイドリング回転数を保持しながらエンジ
ンの始動プロセスは完了し、設定切換器15は実線で示
す回転数設定器8側に接続される。また、無負荷アイド
リング状態から負荷状態となるときには、トルク設定リ
セット部16は解除され、トルク設定器9で設定された
設定値がトルク制御部 12に出力される。
【0017】
【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、スタータ
のトルク特性を模擬したスタータモデル部を設け、且
つ、スタータの回転数を設定器により任意に設定し、エ
ンジンの始動完了するまでこのモデル部よりのトルク信
号にて始動するようにしたものである。したがって、実
車のスタータ回路を用意しなくともエンジンの試験が可
能である。また、試験時におけるスタータ特性は、例え
ば温度等の環境条件に影響されることなく同一特性を出
力することができるから、エンジンはスタータモータの
特性変動に影響されることなく試験ができ、真のエンジ
ン評価を得ることかできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す制御ブロック図。
【図2】スタータモデルのトルク特性図。
【図3】エンジン始動時の軸トルク波形図。
【図4】従来の試験装置の概略図。
【符号の説明】 1…エンジン 2…ダイナモメータ 3…回転軸 4…インバータ 5…回転速度検出器 6…トルク検出器 8…回転数設定器 9…トルク設定器 7,10…ダイナモメータ制御装置 11…速度制御部 12…トルク制御部 13…駆動トルク判定部 14…切換器 15…設定切換器 16…トルク設定器リセット部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンに回転軸を介してダイナモメー
    タを連結し、検出された軸トルク及び回転数の信号をダ
    イナモメータ制御装置に導入し、この制御装置の出力を
    もとにインバータを介してダイナモメータを制御するこ
    とによってエンジン特性を試験するものにおいて、前記
    ダイナモメータ制御装置に、スタータトルク特性の設定
    されたスタータモデル部を有する速度制御部と、トルク
    制御部とを設けると共に、前記検出された軸トルク信号
    を導入しエンジン始動完了時に前記速度制御部からトル
    ク制御部に切り替える駆動トルク判定部とを設けたこと
    を特徴としたエンジン始動試験装置。
  2. 【請求項2】 前記駆動トルク判定部におけるエンジン
    始動完了判定は、検出された軸トルク信号の極性反転後
    の所定トルク時に行うことを特徴とした請求項1記載の
    エンジン始動試験装置。
  3. 【請求項3】 前記速度制御部にスタータの回転数を設
    定するためのスタータ回転数設定器を設けことを特徴と
    した請求項1又は2記載のエンジン始動試験装置。
  4. 【請求項4】 トルク設定リセット部を設け、無負荷状
    態にてエンジン自身のアイドリング回転を保持するよう
    構成したことを特徴とした請求項1乃至3記載のエンジ
    ン始動試験装置。
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