JP3645743B2

JP3645743B2 - エンジン試験装置または車両試験装置に用いるマップの作成方法

Info

Publication number: JP3645743B2
Application number: JP13430299A
Authority: JP
Inventors: 秀樹中西; 進治野口; 恭広小川
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP2000321175A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン試験装置または車両試験装置に用いるマップの作成方法に関するものであり、更に詳しくは、スロットルバルブを全閉から全開まで一定速で変化させたときのトルク曲線と、スロットルバルブを全開から全閉まで一定速で変化させたときのトルク曲線をデータとし、このデータから試験対象エンジン制御における目標値のスロットル（アクセル）開度を決定するための学習マップ、または、試験車両制御における目標値のスロットル（アクセル）開度を決定するための学習マップを求めるようにした新規な作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の台上車両シミュレーションシステムは、試験対象エンジン（以下、単にエンジンという）を学習する機能を持っており、その学習データから学習マップを作り、それをもとにエンジン制御を行う。
【０００３】
前記学習マップは、エンジンを任意の回転数（例えば１５００ｒｐｍ）に一定に保ちながらスロットルバルブを変化させ、そのときの出力トルクを記憶して得られる出力トルク曲線を学習データ６０とし、これ（図１参照）に基づき作成される。下記表１は従来法で作成された学習マップである。
【０００４】
【表１】

【０００５】
この学習マップにおいて、あるエンジン回転数とあるスロットル開度に対して、一点の出力トルク（以下、単にトルクという）が決まる。例えば、目標値のエンジン回転数が１７００ｒｐｍの場合、目標値のトルクＮ_mとして例えば３０の値を希望する場合、表１の学習マップを参照して３２９，４６４、４３５，５６３の値から目標値のトルクＮ_mを発生させるスロットル開度の値を決定できる。
【０００６】
ところで、従来では、スロットルバルブを全閉から全開まで変化させるだけでスロットル開度を制御しており、しかも、このスロットル開度を階段状に例えば５％毎に上昇させていた。そして、スロットル開度を５％分上昇させるたびにトルクが安定するのを待ち、安定したときのトルク値を記憶していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、エンジンを一定回転数に保持しているとき、同じスロットル開度でも、スロットルバルブを開方向に操作する場合と、スロットルバルブを閉方向に操作する場合では出力されるトルクが異なっている。一方、従来の学習データは、上述したように、スロットルバルブを固定しトルクが安定したときのデータから得られるだけであるから、モード運転の走行速度パターン中の速度変化に対応した学習マップを得ることはできなかった。
【０００８】
例えば、図５から、モード運転の走行速度パターンＡに基づき作成されたシャシダイナモ上での実車走行におけるスロットル開度の変化を示す実車データ５０と、従来法によりシミュレートされたデータ５１が複雑に交錯しているいることが分かる。なお、図５において、前記パターンＡは、定速直線ａ，ｃ，ｆ，ｈ，ｋ，ｎ，ｏ、加速直線ｂ，ｅ，ｇ，ｊ、減速直線ｄ，ｉ，ｌ，ｍで構成されるモード運転の走行速度パターンＡで構成される。
【０００９】
すなわち、図５から、以下のことが分かる。
（１）例えば加速直線ｅに対応する両データ５０，５１は一致していない。すなわち、学習マップを参照して操作されたスロットル開度に対する出力トルクと、加速するために必要なトルクとが一致していないため、前半ではデータ５１がデータ５０から上へずれており、それによって引き起こされた車速のずれを修正するために後半ではデータ５１がデータ５０から下へずれている。
（２）そして、前記加速直線ｅの場合のデータ５０，５１の上下関係と、減速直線ｉの場合のデータ５１，５０の上下関係は逆になっている。
（３）同様のことが、加速直線ｂや減速直線ｌでも発生している。
【００１０】
このようにシミュレーション精度が悪いから、モード運転の走行速度パターンＡに対し、エンジンを精度よく運転するのは難しい。
【００１１】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、シミュレーション精度を向上できるエンジン試験装置または車両試験装置に用いるマップの作成方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、スロットルバルブ操作速度（％／秒）の変化データから、スロットルバルブ操作速度（％／秒）の平均値を演算する工程と、演算により得られたスロットルバルブ操作速度（％／秒）の平均値をモード運転におけるスロットルバルブ操作に対応する代表値とし、この代表値にてエンジン回転数を一定にした状態でスロットルバルブを操作してトルク曲線を描画することを複数の相異なるエンジン回転数を用いて行い、得られたトルク曲線に基づきスロットル開度（％）を決定するためのマップを作成する工程とを含むことを特徴としている。
【００１３】
また、この発明は別の観点から、スロットルバルブ操作速度（％／秒）の変化データから、スロットルバルブ開方向の平均値およびスロットルバルブ閉方向の平均値を演算する工程と、演算により得られたスロットルバルブ開方向の平均値をモード運転におけるスロットルバルブ開方向のバルブ操作に対応する代表値とし、この代表値にてエンジン回転数を一定にした状態でスロットルバルブを開方向に操作してトルク曲線を描画することを複数の相異なるエンジン回転数を用いて行い、得られたトルク曲線に基づきスロットルバルブ開方向のマップを作成する工程と、同じく前記演算により得られたスロットルバルブ閉方向の平均値を前記モード運転におけるスロットルバルブ閉方向のバルブ操作に対応する代表値とし、この代表値にてエンジン回転数を一定にした状態でスロットルバルブを閉方向に操作してトルク曲線を描画することを複数の相異なるエンジン回転数を用いて行い、得られたトルク曲線に基づきスロットルバルブ閉方向のマップを作成する工程とを含むことを特徴とするエンジン試験装置または車両試験装置に用いるマップの作成方法を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、この発明の学習マップ作成に用いられる学習データと従来の学習マップ作成に用いられる学習データを示し、図２は、台上車両シミュレーションシステムを構成するエンジン試験装置１を示す。また、図３は、図５で採用したモード運転の走行速度パターンＡとは異なるモード運転の走行速度パターンＢに基づきシャシダイナモ上の実車走行から求めたスロットルバルブ操作速度の変化を示す。そして、図４は、シャシダイナモ上での実車走行におけるスロットル開度の変化を示す実車データ５０とこの発明によりシミュレートされたデータ４０の関係を示す。
【００１６】
図２において、試験対象エンジン（以下、単にエンジンという）２の出力軸２ａとダイナモメータ３の駆動軸３ａはクラッチ８を介して分離自在に接続されている。ダイナモコントローラ４はダイナモメータ３を制御する。スロットルアクチュエータ５はエンジン２のスロットル開度を制御する。コンピュータ６はインターフェース７を介してダイナモコントローラ４およびスロットルアクチュエータ５を制御する。
【００１７】
なお、９および１０は、それぞれ、トルク計測器およびトルクアンプである。１１はクラッチアクチュエータである。
【００１８】
而して、学習マップを作成するための第１段階として、シャシダイナモ上の実車走行から、アクセルペダルと連動して開閉するスロットルバルブの操作速度の変化を、モード運転の走行速度パターンＡ中の速度変化に合わせて求める。
【００１９】
なお、便宜上、スロットルバルブ操作速度の変化を求め、続いて、この変化からスロットルバルブ開方向の平均値およびスロットルバルブ閉方向の平均値を演算する方法を、図４、図５に示したモード運転の走行速度パターンＡからではなく、図３に示したような簡略化したモード運転の走行速度パターンＢから求める場合について説明する。走行速度パターンＡを採用した場合でも、同様の方法で平均値を求めることができるからである。
【００２０】
図３において、前記走行速度パターンＢを、定速（定常）直線２０のアイドリング部Ｑから直線的に変化する加速（過渡）直線２１の過渡部Ｗを経て再び定速直線２２の定速部Ｅに至り、更に、定速部Ｅから直線的に変化する減速（過渡）直線２３の過渡部Ｒに至るような目標値に設定してある。
【００２１】
そして、シャシダイナモ上の実車走行にて、前記走行速度パターンＢ中の速度変化に合わせてスロットルバルブ操作速度の変化を得る。Ｆ ₁ …Ｆ _n 、Ｐ ₁ …Ｐ _mは、得られたスロットルバルブ操作速度の変化データを示す。
【００２２】
続いて、前記変化データＦ ₁ …Ｆ _n 、Ｐ ₁ …Ｐ _mから、スロットルバルブ開方向の平均値およびスロットルバルブ閉方向の平均値を演算する。
【００２３】
スロットルバルブ開方向の平均値Ｓは、横軸Ｘより上側（Ｙ＞０）のデータＦ₁…Ｆ_nの総和をそのデータ数（ｎ）で割った算術平均値である。
【００２４】
また、スロットルバルブ閉方向の平均値Ｇは、横軸Ｘより下側（Ｙ＜０）のデータＰ₁…Ｐ_mの総和をそのデータ数（ｍ）で割った算術平均値である。
【００２５】
そして、前記代表値Ｓにてエンジン回転数を一定にした状態（例えば１５００ｒｐｍ）でスロットルバルブを開方向に操作（スロットル開度を０→１００％と連続的に変化させる）してトルク曲線を求める。すなわち、スロットルバルブを全閉から全開まで代表値Ｓで示される一定速で変化させて図１に示すトルク曲線３０を得る。
【００２６】
更に、前記１５００ｒｐｍとは異なる複数の相異なるエンジン回転数を用いて同様の方法でトルク曲線（図示せず）を得る。例えば、２０００ｒｐｍに保持しながら前記代表値Ｓにてスロットルバルブを開方向に操作（スロットル開度を０→１００％と連続的に変化させる）してトルク曲線を求める。そして、得られたトルク曲線に基づきスロットルバルブ開方向のマップを作成する。下記表２は作成された学習マップである。
【００２７】
【表２】

【００２８】
一方、前記代表値Ｇにてエンジン回転数を一定にした状態（例えば１５００ｒｐｍ）でスロットルバルブを閉方向に操作してトルク曲線を求める。すなわち、スロットルバルブを全開から全閉まで代表値Ｇで示される一定速で変化させて、つまり、スロットル開度を１００→０％と連続的に変化させて、図１に示すトルク曲線３１を得る。この場合も、前記１５００ｒｐｍとは異なる複数の相異なるエンジン回転数を用いて同様の方法でトルク曲線（図示せず）を得る。
【００２９】
そして、得られたトルク曲線に基づきスロットルバルブ閉方向のマップを作成する。下記表３は作成された学習マップである。
【００３０】
【表３】

【００３１】
このように、前記走行速度パターンＢを走行中にスロットルバルブ開方向時には、スロットルバルブ開方向の学習マップを、スロットルバルブ閉方向時には、スロットルバルブ閉方向の学習マップを使用してスロットル開度出力してエンジン２を制御することから、従来生じていたスロットル開度のずれを緩和でき、高いシミュレーション精度が得られる。
【００３２】
この方法を、図４に示す走行速度パターンＡに適用すると、図４から、以下のことが分かる。なお、図４において、図５に示した符号と同一のものは、同一または相当物であり、５０は、モード運転の走行速度パターンＡに基づき作成されたシャシダイナモ上での実車走行におけるスロットル開度の変化を示す実車データ、４０はこの発明によりシミュレートされたデータである。図４から、両者が殆ど一致していることが分かる。
【００３３】
すなわち、
（１）例えば加速直線ｅに対応する両データ５０，４０は一致している。これは、過渡部Ｈでエンジン状態の再現性が向上したことを示す。
（２）同様に、例えば減速直線ｉに対応する両データ４０，５０も一致していいる。
（３）同様のことが、加速直線ｂや減速直線ｌでも発生している。
【００３４】
そして、これらの学習マップから、エンジン制御における精度の良い目標値のスロットル（アクセル）開度を決定できる。例えば、目標値のエンジン回転数が１７００ｒｐｍの場合、目標値のトルクＮ_mとして例えば３０の値を希望する場合、スロットルバルブを開方向に操作する場合では、下記表２の学習マップを参照して３２９，４６４、４３５，５６３の値から目標値のトルクＮ_mを発生させるスロットル（アクセル）開度の値を決定できる。一方、目標値のエンジン回転数が１７００ｒｐｍの場合で、目標値のトルクＮ_mとして例えば３０の値を希望する場合でも、スロットルバルブを閉方向に操作する場合では、下記表２の学習マップではなく、下記表３の学習マップを参照して３１９，４５４、４２５，５５３という開方向に操作する場合とは異なる値から目標値のトルクＮ_mを発生させるスロットル（アクセル）開度の値を決定できる。
【００３５】
以上、上記各実施形態では、エンジン試験装置１に用いる学習マップの作成方法について述べたが、この発明は、シャーシダイナモメータを用いた車両試験装置にも適用できる。
【００３６】
図６に、車両試験装置の一例を示す。図６において、７１は供試車両７２の駆動車輪７２ａが載置される回転ローラ、７３はシャフト７４を介して回転ローラ７１に連動連結されたシャーシダイナモメータである。このシャーシダイナモメータ７３は、エンジン試験装置１のダイナモメータ３に対応する。７５はシャフト７４に設けられたフライホイール、７６はシャフト７４に設けられた速度センサである。この速度センサ７６は、エンジン試験装置１を示す図２における回転計測値を出力するセンサ（図示せず）に対応する。このセンサは、エンジン試験装置１では図２のエンジン２に設けられている。７７はシャーシダイナモメータ７３に設けられたトルクセンサで、エンジン試験装置１のトルク計測器９に対応する。７８は速度センサ７６から与えられる実走行速度信号ｖに対応する目標走行抵抗信号Ｔを生成する走行抵抗発生器である。また、７９は、トルクセンサ７７から与えられる実走行抵抗信号ｔと走行抵抗発生器７８から与えられる目標走行抵抗信号Ｔとの差信号に基づいて、駆動車輪７２ａに対して実走行速度に対応する走行抵抗（目標走行抵抗）与えるように、シャーシダイナモメータ７３を駆動制御するシャーシダイナモコントローラである。このシャーシダイナモコントローラ７９は、エンジン試験装置１のダイナモコントローラ４に対応する。そして、Ｘがドライバーズエイドディスプレイ装置であって、設定目標運転パターンＶ₀（図４、図５における走行速度パターンＡや図３における走行速度パターンＢに対応する）が表示されるとともに、実際の時々刻々の運転状態を示すデータ位置Ｖの変化（速度センサ７６から与えられる時々刻々の実走行速度信号ｖ）が運転者が視覚確認可能なようにに表示されるように構成されている。
【００３７】
【発明の効果】
以上のようにこの発明は、スロットルバルブ操作速度の変化から、スロットルバルブ操作速度の平均値を演算し、演算により得られたスロットルバルブ操作速度の平均値をモード運転におけるスロットルバルブ操作に対応する代表値とし、この代表値にてエンジン回転数を一定にした状態でスロットルバルブを操作してトルク曲線を描画することを複数の相異なるエンジン回転数を用いて行い、得られたトルク曲線に基づきスロットル開度を決定するためのマップを作成するので、スロットルバルブ操作速度に対応したスロットルバルブ開度にエンジンを制御でき、高いシミュレーション精度が得られる。
【００３８】
特に、スロットルバルブの操作速度の代表値にて、スロットルバルブを操作し、学習マップ作成用のデータを、スロットルバルブを全閉から全開まで代表値（一定速）で変化させたときのトルク曲線と、スロットルバルブを全開から全閉まで代表値（一定速）で変化させたときのトルク曲線を記憶することにより作成するので、スロットルバルブ開・閉方向それぞれに対応したスロットルバルブ開度にエンジンを制御でき、高いシミュレーション精度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態において、この発明の学習マップ作成に用いられる学習データと従来の学習マップ作成に用いられる学習データを示す図である。
【図２】上記実施形態で用いるエンジン試験装置を示す構成説明図である。
【図３】上記実施形態において、モード運転の走行速度パターンに基づきシャシダイナモ上の実車走行から求めたスロットルバルブ操作速度の変化を示す図である。
【図４】シャシダイナモ上での実車走行におけるスロットル開度の変化を示す実車データとこの発明によりシミュレートされたデータの関係を示す図である。
【図５】シャシダイナモ上での実車走行におけるスロットル開度の変化を示す実車データと従来法によりシミュレートされたデータの関係を示す図である。
【図６】この発明を適用できる車両試験装置の一例を示す構成説明図である。
【符号の説明】
２…エンジン、２ａ…出力軸、３…ダイナモメータ、４…ダイナモコントローラ、５…スロットルアクチュエータ、６…コンピュータ、Ｆ ₁ …Ｆ _n 、Ｐ ₁ …Ｐ _m…スロットルバルブ操作速度（％／秒）の変化データ、３０…スロットルバルブを全閉から全開まで代表値で示される一定速で変化させて得たトルク曲線、３１…スロットルバルブを全開から全閉まで代表値で示される一定速で変化させて得たトルク曲線、４０シミュレートされたデータ、Ｓ…スロットルバルブ開方向の平均値（代表値）、Ｇ…スロットルバルブ閉方向の平均値（代表値）。

Claims

スロットルバルブ操作速度（％／秒）の変化データから、スロットルバルブ操作速度（％／秒）の平均値を演算する工程と、演算により得られたスロットルバルブ操作速度（％／秒）の平均値をモード運転におけるスロットルバルブ操作に対応する代表値とし、この代表値にてエンジン回転数を一定にした状態でスロットルバルブを操作してトルク曲線を描画することを複数の相異なるエンジン回転数を用いて行い、得られたトルク曲線に基づきスロットル開度（％）を決定するためのマップを作成する工程とを含むことを特徴とするエンジン試験装置または車両試験装置に用いるマップの作成方法。
スロットルバルブ操作速度（％／秒）の変化データから、スロットルバルブ開方向の平均値およびスロットルバルブ閉方向の平均値を演算する工程と、演算により得られたスロットルバルブ開方向の平均値をモード運転におけるスロットルバルブ開方向のバルブ操作に対応する代表値とし、この代表値にてエンジン回転数を一定にした状態でスロットルバルブを開方向に操作してトルク曲線を描画することを複数の相異なるエンジン回転数を用いて行い、得られたトルク曲線に基づきスロットルバルブ開方向のマップを作成する工程と、同じく前記演算により得られたスロットルバルブ閉方向の平均値を前記モード運転におけるスロットルバルブ閉方向のバルブ操作に対応する代表値とし、この代表値にてエンジン回転数を一定にした状態でスロットルバルブを閉方向に操作してトルク曲線を描画することを複数の相異なるエンジン回転数を用いて行い、得られたトルク曲線に基づきスロットルバルブ閉方向のマップを作成する工程とを含むことを特徴とするエンジン試験装置または車両試験装置に用いるマップの作成方法。