JP2013015386A - Engine bench system control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンベンチシステムの制御方法に係わり、特にエンジンスタート時の制御に関するものである。 The present invention relates to a control method for an engine bench system, and more particularly to control at the time of engine start.
エンジンの各種特性を測定するエンジンベンチシステムは、概略図5のように構成されている。同図において、エンジンE/GはトランスミッションT/M(ATあるいはMT、MTの場合にはクラッチ付)と組み合わされ、シャフト及び軸トルクSTを介してダイナモメータ(動力計)DYと直結される。エンジンE/GにはスロットルアクチュエータACTが接続され、スロットル開度を調節することでエンジンが制御される。 An engine bench system for measuring various characteristics of the engine is configured as shown in FIG. In the figure, an engine E / G is combined with a transmission T / M (with a clutch in the case of AT, MT, or MT) and directly connected to a dynamometer (dynamometer) DY via a shaft and a shaft torque ST. A throttle actuator ACT is connected to the engine E / G, and the engine is controlled by adjusting the throttle opening.
また、ダイナモメータDYには速度検出器PPや軸トルクメータSTなどの検出器が取付けられ、検出信号はトルク指令との差演算が実行されてコントローラCに入力される。コントローラCは差信号に基づくトルク電流指令を生成し、インバータIVを介して動力吸収体としてダイナモメータDYを制御する。なお、直結するシャフトは、供試体が異なるエンジンとなった場合でも、一般には設備として設置された共通のものが使用される。 The dynamometer DY is equipped with detectors such as a speed detector PP and a shaft torque meter ST, and a detection signal is subjected to a difference calculation with a torque command and input to the controller C. The controller C generates a torque current command based on the difference signal, and controls the dynamometer DY as a power absorber via the inverter IV. In addition, as for the shaft directly connected, even when the specimens are different engines, a common shaft installed as equipment is generally used.
上記のようなエンジンベンチシステムの制御は特許文献1などによって公知となっている。
The control of the engine bench system as described above is known from
図5で示すエンジンベンチシステムによってエンジンE/Gの試験を開始する場合、図示省略されたスタータを起動させることでエンジンE/Gを始動させ、始動確認後にエンジン単体試験が実行される。その際、トランスミッションT/Mでのクラッチは常時接合状態となっており、エンジンE/GからダイナモメータDYまでの連結体がスタータの起動負荷となり、以下の理由によってスタータによる始動ができない虞が生じる。 When starting the test of the engine E / G by the engine bench system shown in FIG. 5, the engine E / G is started by starting a starter (not shown), and the engine unit test is executed after confirming the start. At that time, the clutch in the transmission T / M is always in the engaged state, and the connected body from the engine E / G to the dynamometer DY becomes a starter start load, and the starter may not be started for the following reason. .
図6はエンジンスタータによる始動波形を示したものである。(a)は回転数で、線Eはエンジン単体の場合、線DはダイナモメータDYを直結した場合、(b)は軸トルクメータによって検出された軸トルク検出値、(c)はコントローラCによって生成されるトルク電流指令で、ULは上限値、LLは下限値である。 FIG. 6 shows a start waveform by the engine starter. (A) is the number of revolutions, line E is the engine alone, line D is directly connected to the dynamometer DY, (b) is the shaft torque detection value detected by the shaft torque meter, (c) is the controller C In the generated torque current command, UL is an upper limit value, and LL is a lower limit value.
エンジン始動時における機械の連結体には、エンジンE/GとダイナモメータDYとの間にクラッチが入っており、そのクラッチにはガタなどによるばね特性が存在して機械共振特性を有している。このため、IP制御による速度制御では、エンジンが発生するトルクの周波数がクラッチによる機械共振周波数近傍になったときに共振し、図6の(b)で示すように軸トルクの検出値にハンチング現象が生じる。また、同時に(c)図で示すようにトルク電流指令も飽和する。 A clutch is inserted between the engine E / G and the dynamometer DY in the coupling body of the machine at the time of starting the engine, and the clutch has a spring characteristic due to backlash and the like and has a mechanical resonance characteristic. . For this reason, in speed control by IP control, resonance occurs when the frequency of the torque generated by the engine becomes close to the mechanical resonance frequency by the clutch, and the detected value of the shaft torque is hunted as shown in FIG. Occurs. At the same time, the torque current command is saturated as shown in FIG.
トルク電流指令は、コントローラCにおいて上限値UL(吸収トルクリミット)と下限値LL(駆動トルクリミット)として所定の大きさの加減速リミットが設定されており、そのリミットは、一般に減速(吸収)リミット側が大きく設定されている。このため、ハンチング現象が発生すると、エンジンの平均負荷トルクは吸収側に偏り、(b)図で示すように共振領域を抜け出ることができずエンジン始動ができなくなる。 For the torque current command, a predetermined acceleration / deceleration limit is set as an upper limit value UL (absorption torque limit) and a lower limit value LL (driving torque limit) in the controller C, and the limit is generally a deceleration (absorption) limit. The side is set larger. For this reason, when a hunting phenomenon occurs, the average load torque of the engine is biased toward the absorption side, and as shown in FIG.
本発明が目的とするとこは、特許文献1で示すトルク制御装置を更に改良して
エンジンスタート時の始動制御が容易となるエンジンベンチシステムの制御方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a control method for an engine bench system that can further improve the torque control device shown in
本発明は、スロットルアクチュエータによって開度制御されるエンジンとダイナモメータを連結し、軸トルク指令と検出された軸トルクをトルク制御部に入力し、トルク制御部で軸トルク指令と軸トルク検出に対する積分信号と、軸トルクに対する伝達関数の演算手段から得られる動力計トルクの差で動力計トルクを算出し、算出された動力計トルクからトルク電流指令を生成し、インバータを介してダイナモメータを制御するエンジンベンチシステムにおいて、
前記エンジン始動時に、エンジンに対するトルク電流指令の機械共振点近傍ゲインを下げるようにトルク制御部の演算パラメータを設定することを特徴としたものである。
The present invention connects an engine whose opening is controlled by a throttle actuator and a dynamometer, inputs a shaft torque command and detected shaft torque to a torque control unit, and integrates the shaft torque command and shaft torque detection by the torque control unit. Calculate the dynamometer torque by the difference between the signal and the dynamometer torque obtained from the calculation means of the transfer function for the shaft torque, generate a torque current command from the calculated dynamometer torque, and control the dynamometer via the inverter In the engine bench system,
The calculation parameter of the torque control unit is set so as to lower the gain near the mechanical resonance point of the torque current command for the engine when the engine is started.
また、本発明は、前記トルク制御部における機械共振点近傍ゲインを下げるトルク電流指令の演算は、トルク電流指令生成時の軸トルクT12を、
T12=(K12/s+C12)×(w2 −w1)
で求めることを特徴としたものである。
ただし、K12:結合シャフトばね特性、C12:ダンピング係数、w2:動力計角速度、w1:エンジン角速度、
Further, in the present invention, the calculation of the torque current command for lowering the gain near the mechanical resonance point in the torque control unit, the shaft torque T12 at the time of torque current command generation,
T12 = (K12 / s + C12) × (w2 −w1)
It is characterized by being obtained by
Where K12: Coupling shaft spring characteristics, C12: Damping coefficient, w2: Dynamometer angular velocity, w1: Engine angular velocity,
以上のとおり、本発明によれば、エンジントルクに対するトルク電流指令の機械共振点近傍のゲインを下がるように、トルク制御パラメータを最適な値にエンジンベンチのモデル物理値を設定する。これにより、エンジン始動時のトルク電流指令の飽和が抑制され、エンジンスタータによる始動が失敗することなく容易に可能となるものである。 As described above, according to the present invention, the model physical value of the engine bench is set to the optimum value of the torque control parameter so that the gain near the mechanical resonance point of the torque current command with respect to the engine torque is lowered. Thereby, saturation of the torque current command at the time of engine start is suppressed, and the engine starter can easily start without failing.
一般に、エンジンヘンチシステムの機械系構成は2慣性以上の多慣性系機械系モデルとして表現される。本発明は多慣性系機械系モデルを2慣性系に近似できるようなエンジンヘンチシステムを対象とするもので、そのエンジンベンチシステムのモデル物理値を、
J1 :エンジン慣性モーメント
J2 :ダイナモメータ慣性モーメント
K12:結合シャフトばね剛性
T12:結合シャフト捩れトルク(軸トルク)
w1 :エンジン角速度
w2 :ダイナモメータ角速度
T2 : ダイナモメータトルク(トルク電流指令)
とすると、ラプラス演算子をsとして、エンジンベンチの運動方程式は(1)〜(3)式となる。
J1×s×w1=T12 …… (1)
T12=K12/s×(w2 −w1) …… (2)
J2×s×w2=−T12+ T2 …… (3)
図2は、エンジントルクに対するトルク電流指令のゲイン特性を示したもので、線イは一般的な特性図であり、線ロは後述する本発明によるゲイン特性である。
線イで示す一般的なエンジンベンチシステムの機械系では、約9Hz近辺に共振点を有してエンジン始動時の阻害要因となっている。
In general, the mechanical system configuration of an engine hench system is expressed as a multi-inertia mechanical system model having two or more inertias. The present invention is directed to an engine hench system that can approximate a multi-inertia mechanical system model to a two-inertia system.
J1: Engine inertia moment
J2: Dynamometer moment of inertia
K12: Coupling shaft spring stiffness
T12: Coupling shaft torsion torque (shaft torque)
w1: Engine angular speed
w2: Dynamometer angular velocity
T2: Dynamometer torque (torque current command)
Then, assuming that the Laplace operator is s, the equation of motion of the engine bench is expressed by equations (1) to (3).
J1 x s x w1 = T12 (1)
T12 = K12 / s x (w2-w1) (2)
J2 x s x w2 = -T12 + T2 (3)
FIG. 2 shows the gain characteristic of the torque current command with respect to the engine torque. The line A is a general characteristic diagram, and the line B is the gain characteristic according to the present invention described later.
In the mechanical system of a general engine bench system indicated by line (a), it has a resonance point in the vicinity of about 9 Hz, which is an obstructive factor when starting the engine.
図1は本発明の実施例を示したもので、このようなトルク制御回路とすることで、共振点を図2の実線ロで示すように移動させながら共振点付近のゲインを下げるようトルク制御パラメータを設定するものである。
図1において、1はコントローラ内のトルク制御部(DYATR)で、軸トルク指令T12rと軸トルクメータSTによって検出された軸トルク検出T12を入力して(4)式により軸ダイナモメータトルクT2を求め、トルク電流指令としてインバータ2を介してダイナモメータ(エンジンダイナモメータの機械系)3を制御する。
T2=(Ki/s)×(T12r−T12)−(Kp+s×Kd)/(f1×s+1)×T12 ……(4)
ただし、Ki、Kp 、Kd 、f1はトルク制御パラメータである。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. By using such a torque control circuit, torque control is performed so as to lower the gain near the resonance point while moving the resonance point as shown by the solid line B in FIG. Set parameters.
In FIG. 1,
T2 = (Ki / s) × (T12r−T12) − (Kp + s × Kd) / (f1 × s + 1) × T12 (4)
However, Ki, Kp, Kd, and f1 are torque control parameters.
図3は、本発明に使用されるダイナモメータ3の機械特性を伝達関数で表現したもので、2慣性機械系モデルである。この機械系モデルは、J1.TとJ2.Tを入力として持ち、J1.w、K12T、およびJ2.wを出力として持つ。31はローラ慣性モーメント要素で、その出力はローラ角速度J1.wとして一般化プラントへ出力すると共に、減算手段36に出力する。32はばね剛性要素で、減算手段36により算出されたダイナモの角速度とローラ角速度の差信号が入力されてシャフト捩れトルクK12.T信号として一般化プラントへ出力すると共に、加算手段34と減算手段35に出力する。加算手段34では、ローラ表面にかかる車両駆動力によるローラの回転モーメントJ1.Tとシャフト捩れトルクK12.Tが加算されてローラ慣性モーメント要素31に入力する。また、減算手段35では、入力されたダイナモトルク信号J2.Tとシャフト捩れトルクK12.Tの差信号を求めダイナモ慣性モーメント要素33に出力する。ダイナモ慣性モーメント要素33では、入力された信号に基づいてダイナモ角速度J2.wを演算して一般化プラントへ出力すると共に、減算手段36に出力する。
FIG. 3 shows a mechanical characteristic of the
すなわち、図3は(4)式と等価な回路で、ダイナモメータのトルク指令値T12r と軸トルク検出T12とのトルク偏差を積分手段を介して出力し、その出力と(Kp+s×Kd)/(f1×s+1)を演算する演算手段の出力との差に軸トルク検出T12を掛けたもが軸トルクT2となってトルク電流指令になる。
算出に用いられるトルク制御パラメータ、Ki、Kp 、Kd 、f1は以下のようにして決定する。
That is, FIG. 3 is a circuit equivalent to the equation (4), and outputs the torque deviation between the torque command value T12r of the dynamometer and the shaft torque detection T12 via the integrating means, and the output and (Kp + s × Kd) / ( Multiplying the difference from the output of the calculation means for calculating f1 × s + 1) by the shaft torque detection T12 becomes the shaft torque T2 and becomes the torque current command.
The torque control parameters Ki, Kp, Kd, and f1 used for the calculation are determined as follows.
(1)〜(3)式、及び(4)式の閉ループ特性多項式を求めると、(5)式の4次多項式になる。
P(s)=a4*(s/wr)4+a3*(s/wr)3+a2(s/wr)2+a1*(s/wr)+1 ……(5)
ただし、wrは機械共振周波数で、wr=√(K12(1/J1+1/J2))によって求められる。また、a4、a3、a2、a1は4次低域通過フィルタの特性多項式の係数で、例えば、Butterworth型にするには次のように設定される。
a4=1
a3=2.61312592975275
a2=3.41421356237309
a1=2.61312592975275
パラメータKi、Kp 、Kd 、f1は機械共振周波数wrを
wr=√(K12(1/J1+1/J2))として次のようにして求める。
Ki=f Ki(a4、a3、a2、a1、 J1、K12 、J2) (6)
Kp=f Kp(a4、a3、a2、a1、 J1、K12 、J2) (7)
Kd=f Kd (a4、a3、a2、a1、 J1、K12 、J2) (8)
f1=ff1(a4、a3、a2、a1、 J1、K12 、J2) (9)
本発明では、(6)〜(9)に基づいてパラメータを決定し、最もエンジントルクに対するトルク電流指令の機械共振点付近のゲインが下がるパラメータを求めるものである。パラメータは次の組み合わせとした。
J1 :×0.5 〜 2
J2 :×0.5 〜 2
K12 :×0.5 〜 2
Poly :butter, bessel, binomial
C12 :0.1 〜 1.0
また、ダンピングに任意の係数を加えることで、(2)式で得られる軸トルクT12を(10)式として求めた。
T12=(K12/s+C12)×(w2 −w1) …… (10)
すなわち、慣性J1,J2、剛性K12に所定の係数を乗算し、閉ループ特性(2フィルタ)及び閉ループ特性のダンピングの係数を変えてゲインが最も下がるパラメータを組み合わせて、図2の実線ロで示すゲイン特性を得た。
When the closed loop characteristic polynomials of the expressions (1) to (3) and (4) are obtained, the fourth-order polynomial of the expression (5) is obtained.
P (s) = a4 * (s / wr) 4 + a3 * (s / wr) 3 + a2 (s / wr) 2 + a1 * (s / wr) +1 (5)
However, wr is a mechanical resonance frequency and is obtained by wr = √ (K12 (1 /
a4 = 1
a3 = 2.61312592975275
a2 = 3.41421356237309
a1 = 2.61312592975275
The parameters Ki, Kp, Kd, and f1 are obtained as follows with the mechanical resonance frequency wr as wr = √ (K12 (1 /
Ki = f Ki (a4, a3, a2, a1, J1, K12, J2) (6)
Kp = f Kp (a4, a3, a2, a1, J1, K12, J2) (7)
Kd = f Kd (a4, a3, a2, a1, J1, K12, J2) (8)
f1 = ff1 (a4, a3, a2, a1, J1, K12, J2) (9)
In the present invention, the parameter is determined based on (6) to (9), and the parameter that decreases the gain near the mechanical resonance point of the torque current command with respect to the engine torque is obtained. The parameters were as follows.
J1: x 0.5 to 2
J2: × 0.5 to 2
K12: x 0.5 to 2
Poly: butter, bessel, binomial
C12: 0.1 to 1.0
Further, by adding an arbitrary coefficient to the damping, the shaft torque T12 obtained by the equation (2) was obtained as the equation (10).
T12 = (K12 / s + C12) × (w2 −w1) (10)
That is, multiply the inertias J1, J2 and stiffness K12 by a predetermined coefficient, change the closed loop characteristics (2 filters) and the damping coefficient of the closed loop characteristics, and combine the parameters that decrease the gain to the gain shown by the solid line B in FIG. Got the characteristics.
図3は本発明による始動特性で、(a)は回転数を示したもので線Aはダイナモメータ、線Bはエンジン、(b)は軸トルク検出、(c)トルク電流指令で、ULは吸収トルクリミット、LLは駆動トルクリミットである。
エンジントルクに対するトルク電流指令の機械共振点付近のゲインを下げるようにトルク制御パラメータを設定することで、(c)図で示すようにトルク電流指令がリミット値によって制限される飽和現象が無くなる。図3(b)で示すよう軸トルク検出の平均値がゼロに近づく。これにより、(a)図に示すようにエンジンスタータによる始動失敗が防止されるものである。
FIG. 3 shows the starting characteristics according to the present invention, where (a) shows the rotational speed, line A is the dynamometer, line B is the engine, (b) is the shaft torque detection, (c) torque current command, and UL is Absorption torque limit, LL is a drive torque limit.
By setting the torque control parameter to lower the gain near the mechanical resonance point of the torque current command with respect to the engine torque, the saturation phenomenon in which the torque current command is limited by the limit value as shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the average value of shaft torque detection approaches zero. As a result, as shown in FIG. 5A, a start failure by the engine starter is prevented.
1… コントローラ(トルク制御部)
2… インバータ
3… エンジンベンチシステムの機械系
E/G… エンジン
T/M… トランスミッション
ST… 軸トルクメータ
DY… ダイナモメータ(動力計)
PP… 速度検出
C… コントローラ
IV… インバータ
1 ... Controller (torque controller)
2 ...
PP ... Speed detection C ... Controller IV ... Inverter
Claims (2)
前記エンジン始動時に、エンジントルクに対するトルク電流指令の機械共振点近傍ゲインを下げるようにトルク制御部のエンジンベンチシステムのモデル物理値を設定することを特徴としたエンジンベンチシステムの制御方法。 An engine whose opening is controlled by a throttle actuator and a dynamometer are connected, and the shaft torque command and the detected shaft torque are input to the torque control unit. In an engine bench system that calculates a dynamometer torque based on a difference in dynamometer torque obtained from a means for calculating a transfer function with respect to the torque, generates a torque current command from the calculated dynamometer torque, and controls a dynamometer via an inverter ,
A method for controlling an engine bench system, wherein a model physical value of an engine bench system of a torque control unit is set so as to lower a gain near a mechanical resonance point of a torque current command with respect to an engine torque when the engine is started.
T12=(K12/s+C12)×(w2 −w1)
で求めることを特徴としたエンジンベンチシステムの制御方法。
ただし、K12:結合シャフトばね特性、C12:ダンピング係数、w2:動力計角速度、w1:エンジン角速度、
The calculation of the torque current command for lowering the gain near the mechanical resonance point in the torque control unit is performed by calculating the shaft torque T12 when generating the torque current command,
T12 = (K12 / s + C12) × (w2 −w1)
An engine bench system control method characterized in that
Where K12: Coupling shaft spring characteristics, C12: Damping coefficient, w2: Dynamometer angular velocity, w1: Engine angular velocity,
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
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