JP3861636B2 - エンジンの始動試験装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの始動試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを評価するための装置としては、エンジンとダイナモメータとを連結して構成したエンジンベンチシステムが知られている。この装置は図４で示すようにエンジン１とダイナモメータ２とをトルクメータを介して回転軸３で連結し、エンジン１側は図示省略されたスロットルアクチェータによりスロットル開度が制御されるように構成されている。
また、エンジンとトランスミッションを組み合わせ（ＡＴあるいはＭＴ、ＭＴの場合にはクラッチ付）、回転軸を介してダイナモメータと連結して構成する場合もある。この場合、エンジン側はスロットルアクチェータによりスロットル開度が制御され、ダイナモメータ側には回転速度検出器５とトルク検出器（ロードセル）６を設け、これら各検出信号と設定器８，９によって設定された回転数とトルク設定信号を基にダイナモメータ制御装置７はインバータ４を介してダイナモメータ２に対して速度、トルクの制御を実施しながらエンジンの耐久性や燃費、排ガス計測等の性能試験およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）適合試験が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンを始動すると、過渡的には不完全燃焼となって燃費効率も悪くなる。このため、エンジン評価においては始動性能を評価することが行われている。エンジン始動時には、実際の車両と同じバッテリー及びスタータモータを使用して試験が行われるが、そのスタータモータは、温度、湿度など試験の環境条件により動作性能が変化してデータの再現性がないため真のエンジン始動時の評価が困難となっている。
他の評価手法としては、スロットル開度を０％とし、ダイナモメータによる速度制御によってエンジンのアイドリング相当回転数にまで増速させる所謂ダイナモメータによる押しがけ方法が行われている。
【０００４】
しかし、その場合にはダイナモメータはスタータモータに比べて慣性が大きく、スタータモータと同等の挙動および特性を出すことができなかった。
すなわち、ダイナモメータは速度制御を行っているため、始動後もダイナモメータ側でエンジン回転を決定している。エンジン１のアイドリング回転数は一定ではなく、エンジンによって相違しているためダイナモメータの速度設定値を正確にアイドリング回転数に合わせることは困難である。このため、エンジン始動後、エンジンがアイドリングをしている状態を再現しているとは言い難いものとなっている。また、スタータモータによる始動回転数は、アイドリング回転数に対して低いが、ダイナモメータによる押しがけではアイドリング回転数を設定値とするため、その意味でもエンジン始動の再現性に欠け、始動時のエンジン挙動の検証には適さない等の問題点を有している。
【０００５】
本発明が目的とするところは、エンジン始動時の試験が環境条件に影響されないエンジンの始動試験装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、エンジンに回転軸を介してダイナモメータを連結し、検出された軸トルクと回転速度の各信号をダイナモメータ制御装置のトルク制御部及び速度制御部に各別に導入し、ダイナモメータ制御装置の出力をもとにインバータを介してダイナモメータを制御することによってエンジン特性を試験するものにおいて、
前記ダイナモメータ制御装置に、前記軸トルクの検出信号を導入して当該軸トルク信号の極性反転後の所定トルク時にエンジン始動完了と判定する駆動トルク判定部と、前記速度制御部とトルク制御部の出力側に速度制御信号とトルク制御信号との切換器を設け、
前記速度制御部にはエンジンのスタータモータを模擬したスタータトルク特性が設定されたスタータモデル部を設け、且つこの速度制御部には、回転数設定器によって設定された回転数設定信号とスタータ回転数設定器により設定されたスタータモータの回転数設定信号の何れかを設定切換器を介して入力し、
前記駆動トルク判定部において、入力された軸トルク信号の極性反転後の所定トルク時にエンジン始動完了と判定し、前記切換器を介して前記インバータへの制御信号を速度制御部からトルク制御部に切換えると共に、トルク制御部へのトルク設定値を０にリセットするよう構成したことを特徴としたものである。
【０００７】
本発明の第２は、前記ダイナモメータ制御装置にトルク設定器を設け、このトルク設定器により設定されたトルク設定信号をリセットするためのトルク設定リセット部を設け、前記トルク制御部によるエンジンの始動完了判定時にトルク設定リセット部を介してトルク設定値を０とし、無負荷状態にてエンジン自身のアイドリング回転を保持するよう構成したことを特徴としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す制御ブロック図である。
１はエンジンで、このエンジン１は回転軸３およびトルクメータを介してダイナモメータ２に直結されている。エンジン１の軸トルクはトルク検出器６により検出してダイナモメータ制御装置１０に出力する。インバータ４によって制御されるダイナモメータ２の速度は、回転速度検出器５により検出されてダイナモメータ制御装置１０に出力される。ダイナモメータ２は、低慣性化のためにＰＭモータを使用してその冷却を水冷としたり、回転子の径を極力小さくしている。また、回転軸をカーボンファイバーとしたり、トルクメータをカップリング形とする等の手段を採ることによって試験装置全体の低慣性化が図られている。
【００１１】
ダイナモメータ制御装置１０は、速度制御部１１とトルク制御部１２とを有しており、速度制御部１１には検出器５よりの速度信号の他、回転数設定器８，スタータ回転数設定器２０により設定されたアイドリング設定信号が入力されるよう構成されて、その内部にスタータモデル部及び伝達比調節部を備えている。スタータモデル部には、図２で示すような試験に使用されるスタータモータを模擬したトルク特性が記憶されている。伝達比調節部は実機スタータに連結されているギヤ比に相当する値に調節される。
【００１２】
また、トルク制御部１２には、検出されたトルク信号の他にトルク設定器９によって設定された信号が入力されるよう構成されている。
１３は駆動トルク判定部で、トルク検出器６よりの検出信号を導入してエンジンの始動が完了したことを判断し、その判定信号を切換器１４に出力する。
１５は設定切換器、１６はトルク設定リセット部である。
【００１３】
以上のように構成されたものにおいてその動作を説明する。
被試験体であるエンジン１は、燃料、空気、温度およびスロットル開度等の試験環境の条件下におかれてダイナモメータ２による始動が開始される。
先ず、予めオペレータによって所望するアイドリング回転数となるようにスタータ回転数設定器２０で設定した後、オペレータによってエンジン始動スイッチが投入される。この投入によって設定切換器１５の可動接点は点線で示す設定器２０側に切換えられ、アイドリング指令値として速度制御部１１に入力される。速度制御部１１には、図２で示すようなスタータのトルク特性を模擬したスタータモデルが記憶されており、エンジンの回転数に対応したスタータのトルク信号が切換器１４を通ってインバータ４に導入され、このインバータ４を介してダイナモメータ２は速度制御され、エンジン１の始動を開始する。
【００１４】
エンジン１の始動が開始されると、ダイナモメータ２の速度制御に逆らってアイドリング回転数へその回転数を上昇させようとするが、しかし、ダイナモメータ２の回転数制御によってその回転数はスタータ回転数設定器２０によって設定された回転数に押さえられる。このため、エンジン１の回転力は駆動力となってトルク検出器６により検出され、その検出値はトルク制御部１２と駆動トルク判定部１３に出力される。
【００１５】
図３はエンジン始動時の軸トルク波形図で、時刻ｔ１よりダイナモメータ２による始動が開始されるとエンジン１はダイナモメータ２により回転させられる。このため、ダイナモメータ２の回転に抗した軸トルクを発生し、トルク検出器６にはダイナモメータ２の回転を妨げる向きのトルクが検出される。時刻がｔ２となり、軸トルクはエンジン１がダイナモメータ２を駆動する向きと同方向のトルクを発生してトルク極性が負から正方向に反転する。その後、トルクはＴ１となりエンジンの始動が完了すると、エンジン１はアイドリングの回転数にまで上昇する。
【００１６】
駆動トルク判定部１３は、入力されたトルク信号の極性反転後のトルクＴ１を検出し、エンジン１の始動完了と判定して切換器１４に対して接点の切換指令を出力して速度制御部１１からトルク制御部１２側に切り替える。これと同時に駆動トルク判定部１３は、トルク設定リセット部１６に対してもリセット信号を出力してトルク設定値０とする。したがって、ダイナモメータ２はトルク指令，すなわち無負荷制御の状態でエンジン１は自力でアイドリング回転数を保持しながらエンジンの始動プロセスは完了し、設定切換器１５は実線で示す回転数設定器８側に接続される。また、無負荷アイドリング状態から負荷状態となるときには、トルク設定リセット部１６は解除され、トルク設定器９で設定された設定値がトルク制御部 １２に出力される。
【００１７】
【発明の効果】
以上のとおり本発明によれば、スタータのトルク特性を模擬したスタータモデル部を設け、且つ、スタータの回転数を設定器により任意に設定し、エンジンの始動完了するまでこのモデル部よりのトルク信号にて始動するようにしたものである。したがって、実車のスタータ回路を用意しなくともエンジンの試験が可能である。また、試験時におけるスタータ特性は、例えば温度等の環境条件に影響されることなく同一特性を出力することができるから、エンジンはスタータモータの特性変動に影響されることなく試験ができ、真のエンジン評価を得ることかできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す制御ブロック図。
【図２】スタータモデルのトルク特性図。
【図３】エンジン始動時の軸トルク波形図。
【図４】従来の試験装置の概略図。
【符号の説明】
１…エンジン
２…ダイナモメータ
３…回転軸
４…インバータ
５…回転速度検出器
６…トルク検出器
８…回転数設定器
９…トルク設定器
７，１０…ダイナモメータ制御装置
１１…速度制御部
１２…トルク制御部
１３…駆動トルク判定部
１４…切換器
１５…設定切換器
１６…トルク設定器リセット部
Claims (2)
- エンジンに回転軸を介してダイナモメータを連結し、検出された軸トルクと回転速度の各信号をダイナモメータ制御装置のトルク制御部及び速度制御部に各別に導入し、ダイナモメータ制御装置の出力をもとにインバータを介してダイナモメータを制御することによってエンジン特性を試験するものにおいて、
前記ダイナモメータ制御装置に、前記軸トルクの検出信号を導入して当該軸トルク信号の極性反転後の所定トルク時にエンジン始動完了と判定する駆動トルク判定部と、前記速度制御部とトルク制御部の出力側に速度制御信号とトルク制御信号との切換器を設け、
前記速度制御部にはエンジンのスタータモータを模擬したスタータトルク特性が設定されたスタータモデル部を設け、且つこの速度制御部には、回転数設定器によって設定された回転数設定信号とスタータ回転数設定器により設定されたスタータモータの回転数設定信号の何れかを設定切換器を介して入力し、
前記駆動トルク判定部は、入力された軸トルク信号の極性反転後の所定トルク時にエンジン始動完了と判定し、前記切換器を介して前記インバータへの制御信号を速度制御部からトルク制御部に切換えると共に、トルク制御部へのトルク設定値を０にリセットするよう構成したことを特徴としたエンジン始動試験装置。 - 前記ダイナモメータ制御装置にトルク設定器を設け、このトルク設定器により設定されたトルク設定信号をリセットするためのトルク設定リセット部を設け、前記トルク制御部によるエンジンの始動完了判定時にトルク設定リセット部を介してトルク設定値を０とし、無負荷状態にてエンジン自身のアイドリング回転を保持するよう構成したことを特徴とした請求項１記載のエンジン始動試験装置。
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