JP2008298793A - Method for measuring engine inertia - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの慣性量を測定するエンジン慣性測定方法に関する。 The present invention relates to an engine inertia measurement method for measuring an inertia amount of an engine.
従来より、エンジンの様々な性能試験、例えば近年の関心事項としては、回転速度とトルクが時々刻々と変化するトランジェントモードにおける排気ガスの出かた等の試験を行なうため、性能試験を行なおうとするエンジンを実験室等に持ち込んでベンチレーション上でダイナモに連結し、そのエンジンのスロットルの開度やダイナモのトルクあるいは回転速度を、たとえば上記のトランジェントモードに適合するように変化させながら、そのエンジンの様々な性能や特性を計測することが行なわれている。 Conventionally, various engine performance tests, for example, in recent years, as a matter of interest, in order to conduct tests such as exhaust gas emission in the transient mode where the rotational speed and torque change from moment to moment, Bring the engine to the laboratory, etc., connect it to the dynamo on the ventilation, and change the engine's throttle opening, dynamo torque or rotational speed so that it conforms to the above transient mode, for example. Various performances and characteristics are measured.
そのようなエンジン試験装置を稼動させてエンジンのスロットルの開度やダイナモのトルクあるいは回転速度を制御するにあたっては、エンジンやダイナモの、加速時あるいは減速時のトルクを推定し、それらのトルクの値を制御値に反映させる必要がある。この加速時(減速時を含む)のエンジンやダイナモのトルクを推定するにあたっては、時々刻々変化する回転速度指令値を微分(あるいは差分)して加速度を求め、その加速度に、あらかじめ決められたエンジンの慣性量やダイナモの慣性量を乗算することにより、加速(減速)に伴うエンジンあるいはダイナモのトルク(エンジン慣性加速度分トルクあるいはダイナモ慣性加速度分トルク)を求め、それらのトルクの値を反映させた制御値を用いて、スロットルの開度やダイナモのトルクあるいは回転速度を制御することが行なわれている。 When operating such an engine test device to control the throttle opening and dynamo torque or rotational speed of the engine, the torque during acceleration or deceleration of the engine or dynamo is estimated and the value of those torques is estimated. Must be reflected in the control value. When estimating the torque of an engine or dynamo during acceleration (including deceleration), the acceleration is obtained by differentiating (or subtracting) the rotational speed command value that changes from time to time, and a predetermined engine is used as the acceleration. The engine or dynamo torque (torque for engine inertia or dynamo inertia acceleration) that accompanies acceleration (deceleration) is obtained by multiplying the inertia amount of dynamo and the inertia amount of dynamo, and the values of those torques are reflected Control values are used to control throttle opening, dynamo torque, or rotational speed.
近年では、上述のように、以前のような定常モード(回転速度やトルクが一定のモード)からトランジェントモードでのエンジンの挙動に関心が移っており、エンジン性能の正確な試験、あるいは再現性の良い試験を行なうためには、加速時のトルクを正確に推定しエンジンやダイナモの正確な慣性量をインプットしておいて、正確な制御を行なう必要がある。 In recent years, as mentioned above, interest has shifted to the behavior of the engine in the transient mode from the previous steady mode (mode in which the rotational speed and torque are constant), and the engine performance has been accurately tested or reproducible. In order to perform a good test, it is necessary to accurately estimate the torque at the time of acceleration and input an accurate amount of inertia of the engine or dynamo and perform an accurate control.
ここで、ダイナモについては、その慣性量は正確に測定することができ、通常はそのダイナモのメーカから正確な値を入手することができるが、試験対象のエンジンについては、そのエンジンが開発途上のエンジンであったりして、このエンジン試験装置に取り付けられる前に正確な測定が終わっていることはほとんど期待できない。そこで、従来は、そのエンジンに関し測定が容易な、そのエンジンの重量W[kg]およびそのエンジンのフライホイール直径D[m]をエンジン試験装置に入力し、比例係数をKとしてエンジン慣性量Iegを
Ieg[kgm2]=W×D2/4×K ……(1)
の演算式により求めることが行なわれている。例えばあるシステムではK=0.1が推定値として固定的に設定されている。
Here, with respect to the dynamo, its inertial amount can be accurately measured, and usually an accurate value can be obtained from the manufacturer of the dynamo, but for the engine under test, the engine is still under development. Even if it is an engine, it can hardly be expected that an accurate measurement has been completed before being attached to the engine test apparatus. Therefore, conventionally, the weight W [kg] of the engine and the flywheel diameter D [m] of the engine, which are easy to measure with respect to the engine, are input to the engine test apparatus, and the engine inertia amount Ieg is set to K as the proportionality coefficient. the I eg [kgm 2] = W ×
The calculation is performed by the following equation. For example, in some systems, K = 0.1 is fixedly set as an estimated value.
ところが、この演算式により求められたエンジン慣性量は、幾何学的な寸法等から推定的に設定された係数Kを用いて計算したものであって必ずしも正確ではなく、十分に高精度な試験を行なうことができるものであるか、あるいは試験結果が十分な精度を持つものであるか定かではない場合があるという問題がある。 However, the engine inertia amount obtained by this arithmetic expression is calculated using a coefficient K set in an estimated manner based on geometric dimensions and the like, and is not necessarily accurate. There is a problem that there are cases where it is not certain whether it can be performed or whether the test result has sufficient accuracy.
本発明は、上記事情に鑑み、試験対象のエンジンをエンジン試験装置のダイナモに連結した状態でそのエンジンの慣性量を測定するエンジン慣性測定方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an engine inertia measurement method for measuring an inertia amount of an engine under test in a state where the engine to be tested is connected to a dynamo of an engine test apparatus.
エンジンが連結されるダイナモを備え、該ダイナモに連結されたエンジンのスロットルの開度とそのダイナモのトルク及び/又は回転速度とを制御しながらそのエンジンの特性試験を行なうエンジン試験装置を用いてそのエンジンの慣性量を測定するエンジン慣性測定方法において、
上記エンジンを、スロット開度を全閉に保ちながら加速および減速し、その加速および減速の間のエンジンおよびダイナモの特性を計測する第1ステップと、
上記第1ステップで計測された加速時と減速時の特性値に基づいて、上記エンジンの慣性量を求める第2ステップとからなることを特徴とする。
An engine test apparatus comprising a dynamo to which the engine is connected, and performing an engine characteristic test while controlling the throttle opening of the engine connected to the dynamo and the torque and / or rotational speed of the dynamo. In an engine inertia measurement method for measuring an inertia amount of an engine,
A first step of accelerating and decelerating the engine while keeping the slot opening fully closed, and measuring characteristics of the engine and dynamo during the acceleration and deceleration;
The method includes a second step of obtaining an inertia amount of the engine based on the characteristic values during acceleration and deceleration measured in the first step.
また、上記上記第2ステップは、式
Te=Tdy−Mloss+Idy・Δωe+Ieg・Δωe
但し、Te:エンジン発生トルク[Nm]
Tdy:ダイナモトルク[Nm]
Idy:ダイナモ慣性量[kgm2]
Ieg:エンジン慣性量[kgm2]
Mloss:メカロス
Δωe:回転角加速度[rad/s2]
を用い、加速時と減速時とで同一回転数のときはエンジン発生トルクTeが同一であることを利用して、エンジン慣性量Iegを求めるステップであってもよい。
In addition, the second step described above is performed by using the equation T e = T dy −M loss + I dy · Δω e + I eg · Δω e
However, Te : Engine generated torque [Nm]
T dy : Dynamotorque [Nm]
I dy : Dynamo inertial amount [kgm 2 ]
I eg : Engine inertia amount [kgm 2 ]
M loss : Mecharos
Δω e : Rotational angular acceleration [rad / s 2 ]
And the step of obtaining the engine inertia amount Ieg using the fact that the engine generated torque Te is the same at the time of acceleration and deceleration at the same speed.
以上説明したように、本発明によれば、エンジン慣性量を測定することができ、従来と比べ高精度のエンジン試験を行なうことができる。 As described above, according to the present invention, the engine inertia amount can be measured, and a highly accurate engine test can be performed as compared with the conventional one.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
図1は、エンジン試験装置の形態を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an engine test apparatus.
試験対象となるエンジン10が出力軸を介してダイナモ30に連結されている。出力軸20には、その出力軸のトルクを測定する軸トルク計40が備えられている。
An
それらのエンジン10とダイナモ30を制御する制御部は、エンジン制御部100とダイナモ制御部200とで構成されている。
A control unit that controls the
図示しないパーソナルコンピュータ等にはあらかじめ決められた変化パターンの回転速度指令値とトルク指令値が記憶されており、そのパーソナルコンピュータ等から、そこに記憶されている、時々刻々と変化する回転速度指令値およびトルク指令値が入力される。 A rotational speed command value and a torque command value of a predetermined change pattern are stored in a personal computer (not shown), and the rotational speed command value that changes from moment to moment is stored in the personal computer or the like. The torque command value is input.
時々刻々と変化する回転速度指令値は、先ず1つにはエンジンマップ記憶部101に入力される。このエンジンマップ記憶部101には、回転速度およびトルクと、スロットル開度との対応関係を表わすエンジンマップが記憶されている。また、回転速度指令値は、エンジンマップ記憶部101のほか、微分演算器102入力される。この微分演算器102は、回転速度指令値からその変化分(角加速度)Δωを求めるものである。この微分演算器102で求められた角加速度Δωは乗算器103に入力される。この乗算器103には、エンジン慣性量Iegがあらかじめセットされており、乗算器103では、入力されてきた角加速度Δωにエンジン慣性量Iegが乗算されて、エンジン慣性加速度分トルクΔω・Iegが求められる。この求められたエンジン慣性加速度分トルクΔω・Iegは、加算器104に入力される。その加算器104には、トルク指令値も入力され、その加算器104では、乗算器103で求められたエンジン慣性加速度分トルクΔω・Iegと、トルク指令値とが加算されて、エンジンマップ記憶部101に入力される。
A rotational speed command value that changes from moment to moment is first input to the engine
このエンジンマップ記憶部101からは、入力された回転速度指令値と加算器104で加算された後のトルクとに対応するスロットル開度が読み出されて加算器105に入力される。
From the engine
またPID制御部106には、回転速度指令値と、実際に計測された回転速度を表わすダイナモ回転計測値とが入力され、このPID制御部106では、ダイナモ回転計測値が回転速度指令値と同一の値となるようにスロットル開度の補正値が求められて、加算器105に入力される。加算器105ではエンジンマップ記憶部101から読み出されたスロットル開度にPID制御部106で求められたスロットル開度補正値が加算されてスロットル開度指令値が求められ、このスロットル開度指令値に基づいてエンジン10のスロットル開度が制御される。
The
また、回転速度指令値は、ダイナモ制御部200に備えられた微分演算器202にも入力されて角加速度Δωが求められ、乗算器203に入力される。乗算器203にはダイナモ30の慣性量Idyがあらかじめセットされており、乗算器103では、入力されてきた角加速度Δωにダイナモ慣性量Idyが乗算されてダイナモ慣性加速度分トルクΔω・Idyが求められる。このダイナモ慣性加速度分トルクΔω・Idyは、減算器204に入力されて、その減算器204へのもう一方の入力であるトルク指令値から減算されてトルク基準値が生成あれ、その生成されたトルク基準値がPID制御部206に入力される。このPID制御部206には、ダイナモ30の、実際に計測されたトルクを表わすダイナモトルク計測値も入力され、このPID制御部206では、そのトルク計測値が減算器204からのトルク基準値に一致させるようにダイナモ電流指令値が求められる。ダイナモ30は、このダイナモ電流指令値により、そのトルクが制御される。
Further, the rotational speed command value is also input to a
以上説明した図1におけるエンジン制御部100やダイナモ制御部200の構成はその一例であるが、例えば図1の構成によりエンジン10のスロットル開度が制御されるとともに、ダイナモ30のトルクや回転速度(図1ではトルク)が制御され、その間のエンジンの各種性能や特性の試験、計測が行なわれる。
The configuration of the
ここで、乗算器103や乗算器203に示すように、回転速度指令値に基づいて加速時(減速時を含む)におけるエンジンやダイナモの慣性に起因するトルクが求められて制御に反映されるが、そのためにはエンジンやダイナモの慣性量Ieg,Idyをあらかじめ知っておく必要がある。前述したように、ダイナモの慣性量Idyはあらかじめ正確な値を知ることができるが、エンジンの慣性量Iegについては、従来は、前述の(1)式に基く計算値が採用されており、かなりの誤差を伴う恐れがあった。そこでここでは、エンジン10の慣性量を実測する方法について説明する。
Here, as shown in the
図2は、エンジン試験装置の、エンジン慣性量実測用の制御系の一例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a control system for actual measurement of the engine inertia amount of the engine test apparatus.
ここでは、図2に模式的に示すように、回転速度を一定の加速度で上昇させて暫らく一定速度とし、その後、回転速度を上昇時の加速度と絶対値が同じ一定の加速度で下降させるという速度パターンの回転速度指令値が入力される。 Here, as schematically shown in FIG. 2, the rotational speed is increased at a constant acceleration to be a constant speed for a while, and then the rotational speed is decreased at a constant acceleration whose absolute value is the same as the acceleration at the time of increase. The rotational speed command value of the speed pattern is input.
この回転速度指令値は、PID制御部211に入力される。PID制御部211にはダイナモ回転計測値も入力され、ダイナモ30が回転速度指令値に応じた回転速度となるように制御される。
The rotation speed command value is input to the
この間、エンジン10のスロットル開度を制御するためのスロットル開度指令値はスロットル全閉を指示する指令値に保持される。
During this time, the throttle opening command value for controlling the throttle opening of the
次に、図2の制御系を採用してエンジン慣性量Iegを測定することができることについて説明する。 Next, the fact that the engine inertia amount Ieg can be measured by employing the control system of FIG. 2 will be described.
過渡状態のトルクの関係式は、
Te=Tdy−Mloss+Idy・Δωe+Ieg・Δωe ……(2)
但し、
Te:エンジン発生トルク[Nm]
Tdy:ダイナモトルク[Nm](ダイナモの吸収、駆動トルク)
Idy:ダイナモ慣性量(軸トルクメーター等含む)[kgm2]
Ieg:エンジン慣性量(クラッチ、トランスミッション等を含む)
[kgm2]
Mloss:メカロス
Δωe:回転角加速度[rad/s2]
と表わすことができる。ここで、スロットル開度一定、一定加速度で加減速を行なう。このとき、上記(2)式は、
Te1=Tdy1−Mloss+Idy・Δωe1+Ieg・Δωe1 (加速時)
Te2=Tdy2−Mloss+Idy・Δωe2+Ieg・Δωe2 (減速時)
と表わすことができる。ここで、燃料カット状態ではTe1、Te2は摩擦損失トルクとなり、同じ回転数ではTe1=Te2となり、(3)式が成り立つ。
The relational expression of transient torque is
T e = T dy −M loss + I dy · Δω e + I eg · Δω e (2)
However,
T e : Engine generated torque [Nm]
T dy : Dynamo torque [Nm] (Dynamo absorption, drive torque)
I dy : Dynamo inertia (including shaft torque meter, etc.) [kgm 2 ]
I eg : Engine inertia (including clutch, transmission, etc.)
[Kgm 2 ]
M loss : Mecharos
Δω e : Rotational angular acceleration [rad / s 2 ]
Can be expressed as Here, acceleration / deceleration is performed at a constant throttle opening and constant acceleration. At this time, the above equation (2) is
T e 1 = T dy 1−M loss + I dy · Δω e 1 + I eg · Δω e 1 (during acceleration)
Can be expressed as Here, in the fuel cut state, T e 1 and
Tdy1−Mloss+Idy・Δωe1+Ieg・Δωe1
=Tdy2−Mloss+Idy・Δωe2+Ieg・Δωe2 ……(3)
したがって、(3)式から、エンジン慣性値は下記のように求められる。
T dy 1−M loss + I dy · Δω e 1 + I eg · Δω e 1
=
Therefore, from the equation (3), the engine inertia value is obtained as follows.
上記の(4)式において、加速時および減速時の回転角加速度Δωe1,ωe2はダイナモ回転計測値から求めることができ、加速時および減速時のダイナモトルクTdy1,Tdy2は、ダイナモトルク計測値そのものである。また、ダイナモ慣性量Idyは、前述したように、正確な値を入手することができるものである。
In the above equation (4), the rotational angular accelerations Δω e 1 and
したがって、(4)式に基づいて、エンジン慣性量Iegを計測することができる。 Therefore, the engine inertia amount Ieg can be measured based on the equation (4).
図3は、図2に示す制御系を用いてエンジンおよびダイナモを稼動させたときの、ダイナモ回転速度、ダイナモトルク、加速度の時間変化を示した図である。 FIG. 3 is a diagram showing temporal changes in dynamo rotation speed, dynamo torque, and acceleration when the engine and dynamo are operated using the control system shown in FIG.
ダイナモ回転速度は、加速度一定で上昇し、暫く一定速度を保ち、その後加速度一定で下降している。 The dynamo rotation speed increases at a constant acceleration, maintains a constant speed for a while, and then decreases at a constant acceleration.
図4は、横軸に回転速度をとったときの、ダイナモトルク(加速時と減速時)と加速度(加速時と減速時)の計測値、およびそれらの計測値を前述の(4)式に代入して求めたエンジン慣性量(各時刻ごとの計算値、および安定領域の平均値)を示した図である。 Fig. 4 shows the measured values of dynamo torque (acceleration and deceleration) and acceleration (acceleration and deceleration), and their measured values when the rotational speed is taken on the horizontal axis. It is the figure which showed the engine inertia quantity (the calculated value for every time, and the average value of a stable area | region) calculated | required by substituting.
ここに示す計測値からは、エンジン慣性量Iegとして、
Ieg=4.08[kgm2]
が求められる。
From the measured values shown here, the engine inertia amount Ieg is
I eg = 4.08 [kgm 2 ]
Is required.
このときの試験対象のエンジンは、排気量13000ccディーゼルエンジン6気筒インタークーラーターボ付きのエンジンであり、エンジン重量1200kg、フライホイール直径0.43mのものである。 The engine to be tested at this time is an engine with a displacement of 13000 cc diesel engine 6-cylinder intercooler, and has an engine weight of 1200 kg and a flywheel diameter of 0.43 m.
ちなみに、このエンジンについて、エンジン重量とフライホイール直径から前述の(1)式に従ってエンジン慣性量Iegを求めると、
Ieg=5.55[kgm2]
となる。
By the way, for this engine, when the engine inertia amount Ieg is obtained from the engine weight and the flywheel diameter according to the above-mentioned equation (1),
I eg = 5.55 [kgm 2 ]
It becomes.
この例に示すように、前述の(1)式に従う計算値は、実際の測定値から大きく外れている。 As shown in this example, the calculated value according to the above-described equation (1) is greatly deviated from the actual measured value.
10 エンジン
20 出力軸
30 ダイナモ
40 軸トルク計
100 エンジン制御部
101 エンジンマップ記憶部
102 微分演算器
103 乗算器
104 加算器
105 加算器
106 PID制御部
200 ダイナモ制御部
202 微分演算器
203 乗算器
206 PID制御部
211 PID制御部
212 微分演算器
213 乗算器
214 補正値演算部
215 加算器
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記エンジンを、スロット開度を全閉に保ちながら加速および減速し、該加速および減速の間の前記エンジンおよび前記ダイナモの特性を計測する第1ステップと、
前記第1ステップで計測された加速時と減速時の特性値に基づいて、前記エンジンの慣性量を求める第2ステップとからなることを特徴とするエンジン慣性測定方法。 An dynamo to which the engine is connected is provided, and the engine test apparatus is used to perform a characteristic test of the engine while controlling the opening of the throttle of the engine connected to the dynamo and the torque and / or rotational speed of the dynamo. In an engine inertia measurement method for measuring an inertia amount of an engine,
A first step of accelerating and decelerating the engine while keeping the slot opening fully closed, and measuring characteristics of the engine and the dynamo during the acceleration and deceleration;
An engine inertia measurement method comprising: a second step of obtaining an inertia amount of the engine based on characteristic values during acceleration and deceleration measured in the first step.
Te=Tdy−Mloss+Idy・Δωe+Ieg・Δωe
但し、Te:エンジン発生トルク[Nm]
Tdy:ダイナモトルク[Nm]
Idy:ダイナモ慣性量[kgm2]
Ieg:エンジン慣性量[kgm2]
Mloss:メカロス
Δωe:回転角加速度[rad/s2]
を用い、加速時と減速時とで同一回転数のときはエンジン発生トルクTeが同一であることを利用して、エンジン慣性量Iegを求めるステップであることを特徴とする請求項1記載のエンジン慣性測定方法。 The second step comprises the equation T e = T dy −M loss + I dy · Δω e + I eg · Δω e
However, Te : Engine generated torque [Nm]
T dy : Dynamotorque [Nm]
I dy : Dynamo inertial amount [kgm 2 ]
I eg : Engine inertia amount [kgm 2 ]
M loss : Mecharos
Δω e : Rotational angular acceleration [rad / s 2 ]
The engine inertia amount I eg is obtained by using the fact that the engine generated torque T e is the same at the time of acceleration and deceleration at the same rotation speed. Engine inertia measurement method.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110118 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110712 |