JP2005292014A - エンジンダイナモメータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン制御系とダイナモメータ制御系とを備えた制御回路を用いて互いに連結されたエンジンとダイナモメータとを所定の運転モードに基づいて制御するエンジンダイナモメータの制御装置においては、両制御系の応答性の相違による事前調整時間が多くかかる問題を有している。
【解決手段】制御回路に判定調整部を設け、この判定調整部にて前記エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値、及びダイナモメータ制御に対する目標値と検出の偏差値とを求め、エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値に応じた信号をパラメータとしてダイナモメータ制御系の信号に加え、この信号に基づいてダイナモメータの応答性、ゲインを調整するよう構成し、両制御系の制御バランスを取ったものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンダイナモメータの制御装置に係わり、特にエンジン側とダイナモメータ側双方との制御精度バランスをよくして応答性を向上した制御装置に関するものである。

エンジンダイナモメータの制御装置で過渡モードの試験を行う場合、エンジン回転数とエンジントルクを制御し、規格に定められた運転が行われる。例えば、米国ＥＰＡ（環境保護庁）による車両総重量８５００ポンドを越える車両に搭載されたエンジンの排出ガス規制の試験法である１１９９モードによる過渡試験によれば、１秒毎のエンジン回転数、エンジントルク値が規定されており、この規定に従ってエンジンを運転する。運転時の目標となる回転数及びトルク値と運転結果（検出値）による回転数、トルク値から運転精度の判定が行われて試験の有効性の判断がなされる。

通常、エンジンの回転とトルクを制御する場合、
ａ．エンジンを回転数制御とし、エンジンと連結されるダイナモメータをトルク制御する方法。
ｂ．エンジンをトルク制御し、ダイナモメータを回転数制御とする方法。
の２方法がある。

図３は従来の制御装置を示す概略構成図で、１は被試験機であるエンジン、２はこのエンジン１と連結されたダイナモメータである。３はＰＩＤ制御部で、エンジン指令と検出されたエンジンの回転数信号との偏差信号が入力されてＰＩＤ演算が行われる。４はフイードフォワード制御部で、エンジン指令に対応したエンジン出力推定値を出力し、この推定出力値とＰＩＤ演算値との和信号がアクチュエータ制御部５に印加され、アクチュエータを介してエンジンの開度制御が実行される。６はダイナモメータ用のＰＩＤ制御部で、ダイナモ指令と検出されたダイナモメータの回転数信号との偏差信号が入力されてＰＩＤ演算が実行され、インバータ等の制御手段を介して速度制御が行われる。

なお、ＥＰＡ１１９９モード対応のエンジンダイナモメータの制御装置としては、非特許文献１のようなものが知られている。
明電時報 通巻２４７号 １９９６ Ｎｏ．２ ｐ３２〜３９「高精度で操作性のよいディーゼルエンジン試験システム」（株）明電舎発行

図３で示すエンジンダイナモメータの制御装置において、前述した制御方法ａの場合、エンジン指令は開度設定信号であり、制御方法ｂの場合にはトルク設定信号となる。
一般に、ダイナモメータの制御応答はエンジンに比べて非常に速いため、ダイナモメータ側の制御は高精度で運転が可能となるが、エンジン制御は応答制御遅れ等により運転精度は悪くなっているため、エンジン制御のゲイン調整やフイードフォワード制御部４等を設けて制御精度の向上を図っている。

一方、ＥＰＡ１１９９モードでは、エンジン回転、トルク、及びエンジン出力についてぞぞれ精度設定の条件があり、前述した組み合わせでは、ａの制御方法ではトルク精度がよく、ｂの制御方法では回転精度がよくなる傾向にある。したがって、試験時において運転精度が規定値を満たさない場合、学習運転や制御ゲイン調整を行い、全ての精度判定が満足となった状態で排ガス試験を行うことになる。このため、学習運転やゲイン調整は調整運転や判定確認試験の都度繰り返し実施されるため、本来の排ガス試験が完了するでに多くの時間を要している。

そこで、本発明が目的とするところは、制御装置の制御精度をバランスよく向上させ、調整時間の短縮できる制御装置を提供することにある。

本発明の第１は、エンジン制御系とダイナモメータ制御系とを備えた制御回路を用いて互いに連結されたエンジンとダイナモメータとを所定の運転モードに基づいて制御するエンジンダイナモメータの制御装置において、
判定調整部を設け、この判定調整部にて前記エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値、及びダイナモメータ制御に対する目標値と検出の偏差値とを求め、エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値に応じた信号をパラメータとしてダイナモメータ制御系の信号に加え、この信号に基づいてダイナモメータの応答性、ゲインを調整するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の第２は、前記判定調整部は、前記エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値の大小を判定する判定手段と、この判定手段によって判定された偏差値に対応してダイナモメータ制御系の応答性を調整する調整手段を有したことを特徴としたものである。

本発明の第３は、第１の制御回路と第２の制御回路、及びこれら各制御回路を選択するための制御切換部を設け、前記第１，第２の制御回路のうち何れか一方に判定調整部を設け、この判定調整部にて前記エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値、及びダイナモメータ制御に対する目標値と検出の偏差値とを求め、エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値に応じた信号をパラメータとしてダイナモメータ制御系の信号に加え、この信号に基づいてダイナモメータの応答性、ゲインを調整するよう構成したことを特徴としたものである。

以上のとおり、本発明によれば、エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値に応じた信号をパラメータとしてダイナモメータ制御系の信号に加え、この信号に基づいてダイナモメータの応答性、ゲインを調整するよう構成したものであるから、エンジン制御系とダイナモメータ制御系との制御バランスがよくなり、事前の調整運転に要する時間が短縮されて試験効率の向上が図れるものである。
また、従来においては、ダイナモメータ側にてトルク運転を行うとき、運転モードによってはエンジンの回転が追いつかない状態で過負荷をかけ、エンジンがストール状態となる場合もあったが、エンジン制御系とダイナモメータ制御系との制御バランスが取れたことにより、エンジンのストール現象も防止でる等の効果が生じるものである。

図１は、本発明の実施例を示す構成図である。同図において、１０はエンジン、１１はエンジンの回転速度を検出する回転検出器で、この検出器１１での検出信号は加算部１２に出力されてエンジン指令ＥｎＳと逆極性に加算される。１３はＰＩＤ制御部で、加算部１２から入力された偏差信号に応じてＰＩＤ演算を実行する。１４はフイードフォワード制御部で、このフイードフォワード制御部はエンジン側が回転数制御の場合にはエンジン指令である開度設定値を取り込んでエンジン推定トルク出力値を加算部１５に出力し、また、エンジン側がトルク制御の場合にはエンジン指令であるトルク設定値を取り込んでエンジン推定トルク出力値を加算部１５に出力する。加算部１５ではＰＩＤ制御部１３によるＰＩＤ演算値とエンジン推定トルク値とを加算したた後、アクチュエータ制御部１６に出力される。アクチュエータ制御部１６では入力された信号に基づいて図示省略されたアクチュエータを介してエンジンスロットルを制御するよう構成される。そして、これら１１〜１６によってエンジン制御系を構成している。

２０はエンジン１０と連結されたダイナモメータ、２１はダイナモメータの回転速度を検出する検出器、２２は加算部で、この加算部にはダイナモ指令ＤｙＳと後述の判定調整部３０の出力信号とが印加加算され、その加算信号はＰＩＤ制御部２３に入力されてＰＩＤ演算される。２４はインバータ等よりなる制御部で、この制御部を介してダイナモメータ２０が制御される。そして、これら２１〜２４によってダイナモメータ制御系が構成される。

判定調整部３０には判定手段と調整手段とを有し、エンジン制御系の指令値と検出値、及びダイナモメータ制御系の指令値と検出値とがそれぞれ入力されて各制御系の偏差値が求められ、エンジン制御系の偏差値を判定してその大小に応じたダイナモメータ制御系のＰＩＤの比例ゲインや応答性を調整すべく判定調整部３０は加算部２２に調整信号を出力する。その際、判定手段は、エンジン指令値ＥｎＳと検出器１１によって検出されたエンジンの回転速度信号とが入力されてエンジン制御に対する目標値と検出の偏差量を判定し、この偏差量に応じた信号をダイナモメータ制御系の制御信号にパラメータとして加える。調整手段は、求められたエンジン制御系の偏差量と検出器２１によって検出されたダイナモメータの回転速度信号とダイナモ指令値ＤｙＳとの偏差値とをもとにダイナモメータ制御系の応答性、ゲインの調整信号として加算部２２に出力する。加算部２２ではダイナモ指令値ＤｙＳとの偏差が求められ、その偏差値に応じてＰＩＤ制御部２３でＰＩＤ演算を実行し、この演算信号に基づいて制御部２４を介してダイナモメータ２０を制御する。

すなわち、エンジン制御系が運転モードに応じて制御が精度よく追従できず、目標値と検出値との間に誤差が生じたときに、その誤差量に応じてダイナモメータ制御系のＰＩＤパラメータを調整することにより応答性とゲインが調整される。したがって、ダイナモメータ制御系の応答性は多少減じられるが、エンジン制御系とダイナモメータ制御系との制御バランスがよくなり、事前の調整運転に要する時間が短縮されて試験効率の向上が図れる。
また、従来においては、ダイナモメータ側にてトルク運転を行うとき、運転モードによってはエンジンの回転が追いつかない状態で過負荷をかけ、エンジンがストール状態となる場合もあったが、エンジン制御系とダイナモメータ制御系との制御バランスが取れたことにより、エンジンのストール現象も防止でる等の効果が生じる。

図２は他の実施例を示したものである。
エンジンダイナモメータの試験装置においては、試験する運転モードによっては必ずしもダイナモメータ制御系の応答性を抑制することはなく、幅広い試験設備を設置するためには、図３で示すような従来の装置も必要とする。図２はこのような試験設備に好適なもので、同図において、ＮＣは第１の制御回路で、図１で示す制御回路が用いられて、例えばＥＰＡ１１９９モード時のようなモード運転用として用いる。ＴＣは第２の制御回路で、この制御回路ＴＣはエンジン制御系とダイナモメータ制御系とが干渉せずにそれぞれ独立した制御系を有した例えば図３のような従来より既知の回路が使用される。ＣＣは制御切換部である。
制御切換部ＣＣは入力された制御指令と運転種別信号から運転モードを判定し、第１若しくは第２の制御回路を選択して当該制御回路に切換える。

本発明の実施形態を示す回路構成図。 本発明の他の実施形態を示す回路構成図。 従来のエンジンダイナモメータの回路構成図。

符号の説明

１０…エンジン
１１，２１…検出器
１２，１５，２２…加算部
１３，２３…ＰＩＤ演算部
１４…フィードフォワード制御部
１６…アクチュエータ制御部
２０…ダイナモメータ
２３…ＰＩＤ演算部
２４…制御部
３０…判定調整部

Claims (3)

1. エンジン制御系とダイナモメータ制御系とを備えた制御回路を用いて互いに連結されたエンジンとダイナモメータとを所定の運転モードに基づいて制御するエンジンダイナモメータの制御装置において、
   判定調整部を設け、この判定調整部にて前記エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値、及びダイナモメータ制御に対する目標値と検出の偏差値とを求め、エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値に応じた信号をパラメータとしてダイナモメータ制御系の信号に加え、この信号に基づいてダイナモメータの応答性、ゲインを調整するよう構成したことを特徴としたエンジンダイナモメータの制御装置。
2. 前記判定調整部は、前記エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値の大小を判定する判定手段と、この判定手段によって判定された偏差値に対応してダイナモメータ制御系の応答性を調整する調整手段を有したことを特徴とした請求項１記載のエンジンダイナモメータの制御装置。
3. 第１の制御回路と第２の制御回路、及びこれら各制御回路を選択するための制御切換部を設け、前記第１，第２の制御回路のうち何れか一方に判定調整部を設け、この判定調整部にて前記エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値、及びダイナモメータ制御に対する目標値と検出の偏差値とを求め、エンジン制御に対する目標値と検出の偏差値に応じた信号をパラメータとしてダイナモメータ制御系の信号に加え、この信号に基づいてダイナモメータの応答性、ゲインを調整するよう構成したことを特徴とした請求項１又は２記載のエンジンダイナモメータの制御装置。
   

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