JP2006300682A

JP2006300682A - ダイナモメータのスロットルアクチェータ

Info

Publication number: JP2006300682A
Application number: JP2005121783A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Suzuki; 克則鈴木
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-04-20
Also published as: JP4604813B2

Abstract

【課題】制御性能への影響を無くし、高い精度でスロットル開度制御を行う。
【解決手段】アクチェータ本体（４Ａ，４Ｃ，４Ｄ）とコントローラ（５Ａ〜５Ｃ）とを一体構成にしたことで、その間を接続する電力ケーブルや信号線および直流電源線を最短長さに短縮して、これら接続線による制御性能への影響を無くし、また制御性能を考慮した回路設計を不要にする。
モータ４Ａとプーリー４Ｄの間からクラッチを省いて常時結合状態にすることで、モータ回転位置とプーリーの回動角度との間にギヤ４Ｃのバックラッシュ分が誤差として入り込むことが無くなり、停電発生時および次回の試験時に高い精度でスロットル開度制御を再開可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の走行試験、エンジンや動力伝達系の動力試験を行うダイナモメータに係り、特に、自動車エンジンのスロットル開度制御により、エンジンや動力伝達系の速度、出力トルクなどを制御するためのスロットルアクチェータに関する。

図２は、ダイナモメータの構成例を示し、エンジンの出力トルク制御の場合を示す（例えば、特許文献１参照）。エンジン１の出力軸には負荷装置としてのダイナモメータ２を結合し、トルク検出器３によってエンジン出力トルクを検出する。スロットルアクチェータは、エンジン１のスロットル１Ａを駆動するアクチェータ本体４と、その制御を行うコントローラ５で構成される。

アクチェータ本体４は、直流式または交流式のサーボモータ４Ａの回転数または回転角度が制御され、この回転出力でクラッチ４Ｂおよびギヤ４Ｃを介してプーリー４Ｄを回動させ、プーリー４Ｄの回動によってストロークワイヤー６を巻き込み、ワイヤー６の巻き込み量によってスロットル１Ａの開度を変える。クラッチ４Ｂは、常時はオン制御され、１回の試験終了時や停電時にオフ制御されることでモータ４Ａとプーリー４Ｄの間の結合を解く。これにより、スロットル１Ａの復帰バネ１Ｂのけん引力でプーリー４Ｄの回動を初期位置に戻すと共に、スロットル１Ａを０点に戻してそれを全閉状態（開度０）にする。

コントローラ５は、トルク制御部５Ａによってトルク指令Ｔ＊と検出トルクＴとの偏差をＰＩ（比例積分）演算し、この演算結果としてスロットル開度指令θ＊を出力する。スロットル開度制御部５Ｂは、ポテンショメータ構成の角度検出器７で検出するプーリー４Ｄの回動角度θとスロットル開度指令θ＊との偏差に対するＰＩ演算でサーボモータ４Ａの制御信号を得る。電力変換部５Ｃは、ＤＣチョッパまたはＡＣドライバに構成され、制御信号に応じた電圧または電流出力をサーボモータ４Ａに供給する。クラッチ制御部５Ｄは、試験終了時や停電検出時にクラッチ４Ｂをオフ制御する。

以上のような構成になるスロットルアクチェータは、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、アクチェータ本体４はエンジン１のスロットルとの間にワイヤー結合を必要とすることからエンジン１の近くに設置され、コントローラ５はシーケンサなど他の計測制御装置と一体に収納されて試験管理室内に設置され、両者の間の接続には電力ケーブルや信号線が敷設される。また、アクチェータ本体４に必要な電源（角度検出器７などの制御電源）はコントーラ５側から供給される。
特開平７−１３３７３９号公報

前記のように、アクチェータ本体４とコントーラ５は分離構成されており、両者間に敷設される電力ケーブル、信号線および直流電源線での電圧・電流の低下や信号減衰・応答遅れが制御性能に影響を及ぼすおそれがある。

このため、両者間の距離は２０ｍ程度に制限され、また、制御性能への影響を考慮した回路設計（制御部のゲインや時定数設計、電力ケーブルや電源線の線路定数変更や信号線の同軸ケーブル化など）が必要となる問題があった。

次に、モータ４Ａとプーリー４Ｄの間はクラッチ４Ｂとギヤ４Ｃで結合され、クラッチ４Ｂは試験終了時や停電発生時にオフ制御される。このクラッチ４Ｂのオフ制御は、プーリー４Ｄを機械的に０点に戻し、スロットル１Ａを全閉状態にし、次回の試験や試験再開時にスロットル１Ａの開度制御を初期位置から開始する。このようなクラッチのオフ制御では、クラッチのオフ制御によって、モータ４Ａとプーリー４Ｄ間の拘束力が無くなり、ギヤのバックラッシュ分が次回の試験時にスロットル開度制御に誤差として現れ、高精度のスロットル開度制御ができなかった。

本発明の目的は、上記の課題を解決したダイナモメータのスロットルアクチェータを提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、従来のアクチェータ本体とコントローラとを一体構成にしてエンジン位置近くに配置し、さらにモータとプーリーとの間をクラッチを省いてギヤのみで直結し、プーリーの初期位置制御でスロットル開度全閉制御を行うようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）エンジンのスロットル開度制御により、エンジン又は動力伝達系の速度や出力トルクを制御するダイナモメータのスロットルアクチェータであって、
サーボモータによって駆動されるプーリーの回動によってワイヤーを介してエンジンのスロットル開度を変化させるアクチェータ部と、速度指令またトルク指令と前記プーリーの回動角度検出値によって前記サーボモータの回転数または回転角度を制御するコントローラとを一体構成にしことを特徴とする。

（２）前記アクチェータ本体は前記サーボモータの出力軸をギヤを介して前記プーリーに直結した構成とし、
前記コントローラは、停電発生時に前記サーボモータの制御電源を供給できる充電回路と、前記停電発生時または次回の試験開始時に前記サーボモータの制御で前記プーリーを初期位置に戻すスロットル開度全閉制御手段とを備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、従来のアクチェータ本体とコントローラとを一体構成にしてエンジン位置近くに配置し、さらにモータとプーリーとの間をクラッチを省いてギヤのみで直結し、プーリーの初期位置制御でスロットル開度全閉制御を行うようにしたため、以下の効果がある。

（１）アクチェータ本体とコントローラとを一体構成にしたことで、アクチェータ本体とコントローラ間を接続する電力ケーブルや信号線および直流電源線を最短長さに短縮して、これら接続線による制御性能への影響を無くし、また制御性能を考慮した回路設計が不要になる。

（２）モータとプーリーを常時結合状態にするため、モータ回転位置とプーリーの回動角度との間にギヤのバックラッシュ分が誤差として入り込むことが無くなる。

（３）充電回路を設けたため、停電発生時および次回の試験時に高い精度でスロットル開度制御を再開できる。

図１は、本発明の実施形態を示すダイナモメータの構成図であり、図２と同等の構成要素は同一符号で示す。

スロットルアクチェータ１０は、図２のアクチェータ本体４とコントローラ５を一体構成にしてエンジン１の近傍に配置し、プーリー４Ｄとスロットル１Ａとの間でワイヤー６による結合を得る。

スロットルアクチェータ１０の入力になるトルク指令Ｔ＊は、他の計測制御装置などが収納される試験管理室側から信号線を通して取り込む。また、トルク検出器３の検出信号は試験管理室経由で、もしくは直接にスロットルアクチェータ１０内に取り込む。

このように、本実施形態では、従来のアクチェータ本体４とコントローラ５を一体構成にすることで、アクチェータ本体４とコントローラ５間を接続する電力ケーブルや信号線および直流電源線を最短長さに短縮して、これら接続線による制御性能への影響を無くし、また制御性能を考慮した回路設計を不要にする。特に、既存のアクチェータ本体やコントローラに代えて、新規のスロットルアクチェータを設備する場合に有効となる。

次に、スロットルアクチェータ１０は、従来のクラッチ４Ｂを省き、モータ４Ａの出力軸をギヤ４Ｃを介してプーリー４Ｄに直結した構成とする。この構成と共に、停電時に一定時間だけモータ４Ａの制御を可能にするための充電回路１１を設け、モータ４Ａの制御に必要な電力を電力変換器５Ｃとスロットル開度制御部５Ｂに供給可能にする。このモータ制御には、スロットル開度制御部５Ｂへのスロットル開度指令θ＊として、トルク制御部５Ａからのそれに代えて、スロットル全閉位置メモリ１２に記憶する全閉設定値θ＊＝０を与え、角度検出器７によるプーリー４Ｄの回動角度検出値をフィードバック信号としてスロットル１Ａの全閉制御を行う。

なお、メモリ１２は、プーリー４Ｄとスロットル１Ａをワイヤー６で結合した後、角度検出器７の検出角度を初期設定値として記憶しておくもので、停電時のスロットル１Ａの全閉制御の他、試験開始時のプーリー４Ｄの初期位置制御にも利用される。

このように、本実施形態では、従来のクラッチを省き、モータ４Ａとプーリー４Ｄを常時結合状態にするため、モータ４Ａ回転位置とプーリー４Ｄの回動角度との間にギヤのバックラッシュ分が誤差として入り込むことが無くなり、停電発生時および次回の試験時に高い精度でスロットル開度制御を再開できる。

また、プーリー４Ｄの拘束力解除によりワイヤー６にたるみが発生した場合にも開度０制御により初期位置に正確に戻すことができる。

なお、実施形態では、トルク制御の場合を示すが、スロットル制御によりエンジンや動力伝達系を速度制御するダイナモメータに適用して同等の作用効果を得ることができる。

本発明の実施形態を示すダイナモメータの構成図。従来のダイナモメータの構成例。従来のアクチェータ本体とコントローラの接続形態例。

符号の説明

１エンジン
２ダイナモメータ
３トルク検出器
４アクチェータ本体
５コントローラ
６スロットルワイヤー
７角度検出器
１０スロットルアクチェータ
１１充電回路
１２メモリ

Claims

エンジンのスロットル開度制御により、エンジン又は動力伝達系の速度や出力トルクを制御するダイナモメータのスロットルアクチェータであって、
サーボモータによって駆動されるプーリーの回動によってワイヤーを介してエンジンのスロットル開度を変化させるアクチェータ部と、速度指令またトルク指令と前記プーリーの回動角度検出値によって前記サーボモータの回転数または回転角度を制御するコントローラとを一体構成としたことを特徴とするダイナモメータのスロットルアクチェータ。
前記アクチェータ本体は前記サーボモータの出力軸をギヤを介して前記プーリーに直結した構成とし、
前記コントローラは、停電発生時に前記サーボモータの制御電源を供給できる充電回路と、前記停電発生時または次回の試験開始時に前記サーボモータの制御で前記プーリーを初期位置に戻すスロットル開度全閉制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のダイナモメータのスロットルアクチェータ。