JP3965924B2 - 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を連結して構成したエンジンベンチシステムがしられている。この装置は図5で示すようにエンジンE/GとダイナモメータDYとをトルクメータTMを介して回転軸で連結し、エンジン側はスロットルアクチェータACT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。なお、PPは回転速度検出器である。
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ACT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速度検出器とトルク検出器(ロードセル)を設け、これら各信号の検出信号をもとに速度、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、実際の車両と同じスタータを使用して試験が行われるが、そのスタータは、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。
その他、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。しかし、その場合にはダイナモメータはスタータに比べて慣性が大きく、スタ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、ダイナモメータの慣性が大きく、且つ、システムの機械共振点が低いことによりスタータのトルク周波数応答が再現できない等の問題を有している。
【0004】
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。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1は、エンジンにダイナモメータを連結し、コントローラ及びインバータを介してエンジン特性を試験するものにおいて、
前記コントローラにバーチャルモデル部と軸トルク制御部を設け、バーチャルモデル部にエンジンの回転数信号を導入し、回転数信号に対応したスタータ特性を前記インバータに出力すると共に、前記バーチャルモデル部は、エンジンの回転数に対するスタータのトルク特性を予め設定したスタータモデル部と、被試験車両の諸元や定数に基づいて作成された車両モデルを有するバーチャル車両モデル部と、前記軸トルク制御部へのトルク信号供給を、前記エンジン始動時にはスタータモデル部を介して供給し、エンジンの回転数が所定値となったときにバーチャル車両モデル部側に切り換えて供給する切換部を備えたことを特徴としたものである。
【0006】
本発明の第2は、前記軸トルク制御部に軸トルク検出信号を入力し、この軸トルク制御部にて機械共振抑制のための制御を行いつつ前記インバータに電流指令信号を出力するよう構成したことを特徴としたものである。
【0008】
【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、2はトルクメータで、エンジン1の軸トルクを検出してコントローラ10に出力する。3はダイナモメータで、このダイナモメータはエンジン1と回転軸4およびトルクメータ2を介して直結されている。
ダイナモメータ3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2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。5はエンジンの速度を検出する速度検出器で、検出された速度信号はコントローラ10に出力される。コントローラ10は、バーチャルモデル部11と軸トルク制御部17を備えている。6はインバータである。
【0009】
図2は、コントローラ10のブロック図とシステムの制御系を示したものである。12はスタータモデル部で、このスタータモデル部には図3で示すような試験に使用されるスタータのトルク特性,すなわち、エンジン回転数に対するスタータのトルク特性が記憶されている。なお、このトルク特性を温度等の環境条件に対応して可変したい場合には、そのトルク特性も環境条件に対応する特性としてもよいことは勿論である。
13はバーチャル車両モデル部で、被試験車両の諸元や、各定数などをもとに車両モデルが作成されている。14は伝達比調節部で、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している。
15は比較部で、エンジン回転が始動完了回転数となったことを検出して切換部16に対して切換信号を出力するもので、これら12〜16によってバーチャルモデル部11が構成されている。17は軸トルク制御部である。
【0010】
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3による始動が開始される。エンジン慣性部20の出力は、エンジントルクTegと軸剛性部21よりの軸トルクとの偏差に相当する回転数信号Negとなってバーチャルモデル11に入力される。
バーチャルモデル11の切換部16は、始動時には伝達比調節部14側に接続されている。したがって、スタータモデル12から図3で示すようなエンジン回転数に対応したスタータのトルク信号が、伝達比調節部14,切換部16を介して軸トルク制御部17に印加される。
【0011】
軸トルク制御部17には、トルクメータ2によって検出された軸トルクの検出信号も入力されており、入力された両信号をもとに軸トルク制御部17は機械共振抑制のための制御も行いつつインバータ6に電流指令信号を出力する。
エンジンベンチシステムは、アイドリング回転から約8000rpmくらいまでが運転回転数範囲となっているが、この運転回転数範囲に共振点があると、その共振によってシステムの機械損失を招く惧れを有している。軸トルク制御部17は、その共振を抑制するための制御を行いながら、トルク制御信号を出力する。
【0012】
インバータ6は、軸トルク制御部よりのトルク指令値に基づきダイナモメータ3にたいして制御信号を出力するが、このダイナモメータ3はダイナモ慣性部 22においてこの信号と軸剛性部21より軸トルクとの誤差信号に相当する信号によって制御される。また、ダイナモメータの回転数信号は軸剛性部21にフィードバックされる。
【0013】
図4はエンジン始動時における回転波形例を示したものである。回転数Nをアイドリング時の回転数N2とすると、時刻t1より回転が始まってアイドリング回転数N2にむかって増速されるが、その途中の始動完了回転数N1に達すると比較部15はこれを検出し、切換部16をバーチャル車両モデル部13側に切換える。これによってスタータモデル部12は制御系より切り離され、以後はバーチャル車両モデル部13から車両軸トルク指令として軸トルク制御部17に印加され、軸トルク制御部17はこの信号に応じた出力をインバータ6に与える。
【0014】
【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、エンジンの始動完了回転数に達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、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。
また、低慣性のダイナモメータを使用し、且つ、軸トルク制御部において制振制御を行うことによって、システムの機械系との共振を避けながらスタータのトルク周波数の再現を行う事ができる等の効果を奏する。
【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】本発明の実施形態を示すコントローラ部の構成図。
【図3】スタータモデルのトルク特性図。
【図4】エンジン始動時の回転波形図。
【図5】従来の試験装置の概略図。
【符号の説明】
1…エンジン
2…トルクメータ
3…ダイナモメータ
4…回転軸
5…速度検出器
6…インバータ
10…コントローラ
118…バーチャルモデル部
12…スタータモデル部
13…バーチャル車両モデル部
14…伝達比調節部
15…比較部
16…切換部
17…軸トルク制御部
Claims (2)
- エンジンにダイナモメータを連結し、コントローラ及びインバータを介してエンジン特性を試験するものにおいて、
前記コントローラにバーチャルモデル部と軸トルク制御部を設け、バーチャルモデル部にエンジンの回転数信号を導入し、回転数信号に対応したスタータ特性を前記インバータに出力すると共に、前記バーチャルモデル部は、エンジンの回転数に対するスタータのトルク特性を予め設定したスタータモデル部と、被試験車両の諸元や定数に基づいて作成された車両モデルを有するバーチャル車両モデル部と、前記軸トルク制御部へのトルク信号供給を、前記エンジン始動時にはスタータモデル部を介して供給し、エンジンの回転数が所定値となったときにバーチャル車両モデル部側に切り換えて供給する切換部を備えたことを特徴としたエンジンの始動試験装置。 - 前記軸トルク制御部に軸トルク検出信号を入力し、この軸トルク制御部にて機械共振抑制のための制御を行いつつ前記インバータに電流指令信号を出力するよう構成したことを特徴とした請求項1記載のエンジンの始動試験装置。
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JP2001087202A JP3965924B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | エンジンの始動試験装置 |
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