JP2003207421A - エンジンベンチシステム - Google Patents
エンジンベンチシステムInfo
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Abstract
エンジンの脈動による影響を取り除くことができるよう
にする。 【解決手段】 エンジンとダイナモメータを高剛性シャ
フトで結合し、エンジン−ダイナモ制御系の慣性系がも
つ機械パラメータを使用して該制御系のモデル化を行
い、このモデルを基にした運動方程式からμ設計法によ
り設計しコントローラ21と伝達特性22からなるダイ
ナモメータ制御装置によりダイナモメータの速度制御を
するエンジンベンチシステムにおいて、エンジントルク
オブザーバ23は、ダイナモメータの速度制御時のエン
ジントルクおよびダイナモトルク指令から軸トルクへの
伝達特性とは逆の伝達特性を有してエンジントルク推定
値を得る。エンジンの軸トルク制御の場合も同様のオブ
ザーバとする。
Description
モメータを直結してエンジンの各種性能試験を行うため
のエンジンベンチシステムに係り、特にダイナモメータ
の制御装置に関する。
に示すようにエンジン1とトランスミッション(ATあ
るいMT、MTの場合はクラッチ付)2を組み合わせ、
シャフト3を介してダイナモメータ4と結合している。
CT)5によりスロットル開度をコントロールする。ダ
イナモ4側には回転検出器6、トルク検出器(ロードセ
ル)7を設け、この検出によりダイナモ4の速度、トル
クの制御を実施する。このシステムによりエンジン1の
耐久性や性能(燃費、排ガス計測等)、ECU適合等の
試験をしている。
振点が低く、ダイナモ側からエンジン側へ高応答なトル
ク特性をもってトルク伝達ができない、あるいはエンジ
ン側の高応答な挙動をダイナモ側へ伝達することができ
ないため、エンジンや車両関連部品の過渡性能試験が完
成車両を使用しないと実施できない問題があった。
近、図6に示すように、エンジン1とダイナモ4を高剛
性のシャフト8で直結することで、ダイナモ4からエン
ジン1に対して高い周波数特性までのトルク加振を可能
にし、実車に近い状態での過渡再現を実施することによ
り、車両レスでのエンジン試験を可能にするシステムが
考えられている。
モメータ制御装置の基本構成図を示す。エンジン1とダ
イナモ4をシャフト8で機械結合した機構に対して、軸
トルクメータ9によるエンジン軸トルク検出と、図示省
略する回転検出器によるダイナモ4の速度検出を行い、
コントローラ10はダイナモ速度または軸トルクを指令
値とし、軸トルク検出値またはダイナモ速度検出値をフ
ィードバック信号として自動制御演算を行い、この演算
結果としてダイナモトルク指令を求める。インバータ1
1は、コントローラ10からのダイナモトルク指令に応
じた電流出力でダイナモ4を駆動することでダイナモ4
にダイナモトルク指令に一致したトルクを発生させる。
は、エンジン−ダイナモ間のトルク伝達性能が良いた
め、エンジンが発生するトルク脈動がダイナモの制御性
能に大きく影響を与えることになる。
達性能が振動数100Hz程度まであるとすると、4気
筒のエンジンでは、3000回転(rpm)までエンジ
ン脈動の影響を受けるため、実際の運転領域が影響範囲
になってしまう。
の把握が重要となるが、従来はエンジン脈動を直接測定
する手段がなく、定格上の理論値を使用していた。但
し、脈動トルクはエンジンのスロットル開度や回転数に
より大きく変動するため、過渡的な脈動トルクの把握は
できていなかった。
高剛性シャフトで結合された高応答なエンジンベンチシ
ステムにおいて、エンジンが発生する過渡的な脈動トル
クを高い精度で検出および検出した脈動トルクの影響を
取り除いたダイナモメータ制御を可能にし、ひいては高
精度のエンジン試験ができるようにしたエンジンベンチ
システムを提供することにある。
エンジンベンチシステムのダイナモメータ制御装置とし
て、μ設計法により設計したものを、本願出願人は既に
提案している。
るエンジン−ダイナモ制御系のモデル化を行う。ここで
は図8に示す5慣性系のモデル化例を示す。このエンジ
ン−ダイナモ系モデルにおいて、各パラメータは、以下
の表に示す意味である。
大きく寄与する機械パラメータを利用してモデル化を行
うもので、5慣性系に限ったものではなく、4慣性系、
3慣性系でもよい。
は、前記モデルの運動方程式を次式のように展開する。
なお、θxは機械要素xの回転位相角である。
ナモ制御系の等価ブロックを示したのが図9であり、図
7のインバータも含めた5慣性系の等価ブロック構成の
場合を示す。
ン−ダイナモ制御系の伝達特性を厳密に定義でき、この
伝達特性を基に軸トルクTpfやダイナモ速度ωdを検出
信号として図7のコントローラにフィードバックするこ
とで高応答を得ることができる。
になるエンジントルクTeにはエンジン1の定格上の理
論値を使用すると、前記のようにエンジンが発生する脈
動トルクの影響を受け、広い回転数範囲で高応答が得ら
れなくなる。
において、エンジントルクから軸トルクまでの伝達特性
とは逆の伝達特性をもつエンジントルクオブザーバを用
意し、このオブザーバには図9の等価ブロックに得られ
る軸トルクを入力として出力にエンジントルク推定値を
求め、これをエンジン脈動計測情報として利用したり、
図9の等価ブロックのエンジントルクTeとして与える
ことにより、過渡的なエンジンの脈動による影響を取り
除くものである。
合し、エンジン−ダイナモ制御系の慣性系がもつ機械パ
ラメータを使用して該制御系のモデル化を行い、このモ
デルを基にした運動方程式からμ設計法により設計しダ
イナモメータ制御装置によりダイナモメータの速度制御
をするエンジンベンチシステムにおいて、前記ダイナモ
メータの速度制御時のエンジントルクおよびダイナモト
ルク指令から軸トルクへの伝達特性とは逆の伝達特性を
有してエンジントルク推定値を得るエンジントルクオブ
ザーバを備えたことを特徴とする。
シャフトで結合し、エンジン−ダイナモ制御系の慣性系
がもつ機械パラメータを使用して該制御系のモデル化を
行い、このモデルを基にした運動方程式からμ設計法に
より設計しダイナモメータ制御装置によりエンジンの軸
トルク制御をするエンジンベンチシステムにおいて、前
記エンジンの軸トルク制御時のエンジントルクおよびダ
イナモトルク指令から軸トルクへの伝達特性とは逆の伝
達特性を有してエンジントルク推定値を得るエンジント
ルクオブザーバを備えたことを特徴とする。
実施形態1を示す装置構成図であり、μ設計法で設計し
たダイナモ速度制御装置の場合である。
に応じてパターン設定されるダイナモ速度指令に対し
て、ダイナモ速度検出値をフィードバック信号として自
動制御演算を行い、ダイナモトルク指令を図7のK
(S)に与える。このコントローラ21は、従来のPI
D制御、またはH∞制御、μ設計法による制御特性をも
つものにされる。
ダイナモトルク指令とエンジン1が発生するエンジント
ルクの検出値からエンジン−ダイナモ制御系の伝達特性
K(S)を有してダイナモ速度を検出し、コントローラ
21へのフィードバック信号にする。このコントローラ
21は、前記のμ設計法を利用してダイナモーエンジン
制御系の厳密な制御特性が得られるように設計したもの
である。
等価ブロックにおいて、エンジントルクから軸トルクま
での伝達特性とは逆の伝達特性をもち、伝達特性22に
得られる軸トルクを入力として出力にエンジントルク推
定値を求める。
ジントルクから伝達特性検出までの伝達特性(ゲイン特
性)を示す。この例では100Hz近傍までほぼフラッ
トに推移してその後減衰している。この特性の逆特性を
図1のエンジントルクオプサーバ23に適用することに
より、軸トルク検出からエンジントルクを推定すること
ができる。
動計測情報として利用することができる。
2を示す装置構成図であり、μ設計法で設計した軸トル
ク制御装置の場合である。
に応じてパターン設定される軸トルク指令に対して、軸
トルク検出値をフィードバック信号として自動制御演算
を行い、ダイナモトルク指令を図5のK(S)に与え
る。
ダイナモトルク指令とエンジン1が発生するエンジント
ルクの検出値からエンジン−ダイナモ制御系の伝達特性
K(S)を有して軸トルクを検出し、コントローラ21
へのフィードバック信号にする。この伝達特性25は、
前記のμ設計法を利用してダイナモーエンジン制御系の
厳密な制御特性が得られるように設計したものである。
等価ブロックにおいて、エンジントルクから軸トルクま
での伝達特性とは逆の伝達特性をもち、伝達特性25に
得られる軸トルクを入力として出力にエンジントルク推
定値を求める。
から軸トルク検出までの伝達特性(ゲイン特性)を示
す。この例では100Hz近傍まで20dB/decで
ゲインが増加している。この特性の逆特性を図3のエン
ジントルクオプサーバ26に適用することにより、軸ト
ルク検出からエンジントルクを推定することができる。
動計測情報として利用することができる。
モ速度制御時および軸トルク制御時にエンジントルクか
ら軸トルク検出の特性を利用して過渡的なエンジン脈動
トルクを推定できる。μ設計法により演算器の軸トルク
検出から直接的に推定するため誤差が少なく、リアルタ
イムで把握できる。そのため、本発明で対象としている
ようなエンジンベンチシステムでの良好なダイナモ制御
の設計に寄与できる。
制御装置の構成図。
の軸トルク伝達特性の例。
構成図。
の軸トルク伝達特性の例。
Claims (2)
- 【請求項1】 エンジンとダイナモメータを高剛性シャ
フトで結合し、 エンジン−ダイナモ制御系の慣性系がもつ機械パラメー
タを使用して該制御系のモデル化を行い、このモデルを
基にした運動方程式からμ設計法により設計しダイナモ
メータ制御装置によりダイナモメータの速度制御をする
エンジンベンチシステムにおいて、 前記ダイナモメータの速度制御時のエンジントルクおよ
びダイナモトルク指令から軸トルクへの伝達特性とは逆
の伝達特性を有してエンジントルク推定値を得るエンジ
ントルクオブザーバを備えたことを特徴とするエンジン
ベンチシステム。 - 【請求項2】 エンジンとダイナモメータを高剛性シャ
フトで結合し、 エンジン−ダイナモ制御系の慣性系がもつ機械パラメー
タを使用して該制御系のモデル化を行い、このモデルを
基にした運動方程式からμ設計法により設計しダイナモ
メータ制御装置によりエンジンの軸トルク制御をするエ
ンジンベンチシステムにおいて、 前記エンジンの軸トルク制御時のエンジントルクおよび
ダイナモトルク指令から軸トルクへの伝達特性とは逆の
伝達特性を有してエンジントルク推定値を得るエンジン
トルクオブザーバを備えたことを特徴とするエンジンベ
ンチシステム。
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