JP5658530B2 - Engine test equipment - Google Patents

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Description

本発明はエンジン試験装置に係り、特に応答性とロバスト性の両立に優れた制御を行うことのできるエンジン試験装置に関する。 The present invention relates to an engine test apparatus , and more particularly to an engine test apparatus capable of performing control excellent in both responsiveness and robustness.

エンジンの性能を試験する装置として、エンジンベンチが知られている。エンジンベンチは、開発・製造された供試エンジンが所定の性能を備えているかを評価する試験装置であり、試験対象であるエンジンは、台上試験機(エンジンベンチ)に取り付けられる。エンジンの出力軸はトルク計や回転数計を介してダイナモメータに接続され、このダイナモメータによってエンジンの出力軸の回転力が吸収される。これにより、台上試験が行われ、エンジンの性能が測定・評価される。   An engine bench is known as a device for testing engine performance. The engine bench is a test device that evaluates whether a developed and manufactured test engine has a predetermined performance. The engine to be tested is attached to a bench test machine (engine bench). The output shaft of the engine is connected to a dynamometer via a torque meter or a tachometer, and the rotational force of the output shaft of the engine is absorbed by this dynamometer. Thereby, a bench test is performed, and the performance of the engine is measured and evaluated.

ところで、エンジンベンチでは通常、目標値としてエンジンの回転数やトルクが制御部に設定されており、制御部はこの回転数やトルクに応じたスロットル開度やダイナモメータの電流値などの指令値を出力し、この指令値に応じてエンジンやダイナモメータが制御される。エンジンやダイナモメータ等の実機部には各種センサが取り付けられており、たとえばエンジンの回転数やトルク等が検出される。この検出信号は制御部にフィードバックされ、制御部はこの検出信号に基づいてPID制御(またはPI制御)を行っている。   By the way, in the engine bench, the engine speed and torque are normally set in the control unit as target values, and the control unit sets command values such as the throttle opening and the dynamometer current value according to the speed and torque. The engine and dynamometer are controlled according to the command value. Various sensors are attached to an actual machine part such as an engine or a dynamometer, and for example, an engine speed, torque, or the like is detected. This detection signal is fed back to the control unit, and the control unit performs PID control (or PI control) based on this detection signal.

しかし、PID制御だけでは、応答性とロバスト性の両立が難しいという問題がある。そこで特許文献1では、エンジンの回転数毎にトルク−スロットル開度のマップを予め作成し、このマップを用いてスロットル開度を予測し、制御を行っている。さらに特許文献1では、ファジイ推論を用いて補正を行っている。   However, there is a problem that it is difficult to achieve both responsiveness and robustness with PID control alone. Therefore, in Patent Document 1, a torque-throttle opening map is created in advance for each engine speed, and the throttle opening is predicted using this map for control. Furthermore, in patent document 1, it correct | amends using fuzzy reasoning.

特許第3028433号Patent No. 3028433

しかしながら、特許文献1は、エンジン毎にマップを予め作成しなければならず、非常に時間がかかるという問題や、マップで作成したスロットル開度だけしか予測できず、複数のパラメータを同時に予測することはできないという問題があった。さらに特許文献1はファジイ推論を用いているので、精度には限界があり、高い精度で試験を行うことができないという問題があった。   However, Patent Document 1 requires that a map be created in advance for each engine, which is very time consuming, and can predict only the throttle opening created by the map, and simultaneously predicts a plurality of parameters. There was a problem that I could not. Furthermore, since Patent Document 1 uses fuzzy reasoning, there is a problem that accuracy is limited and testing cannot be performed with high accuracy.

また、特許文献1をはじめとする従来のエンジン試験装置は、エンジン側の制御系統(以下、En制御系という)とダイナモメータ側の制御系統(以下、Dy制御系という)にそれぞれ、通信手段等を原因とする無駄時間が発生するが、この無駄時間が両方の制御系で異なるため、誤差が生じたり、予測制御が難しくなるという問題があった。   In addition, conventional engine test apparatuses including Patent Document 1 include communication means for an engine-side control system (hereinafter referred to as an En control system) and a dynamometer-side control system (hereinafter referred to as a Dy control system), respectively. However, since this dead time is different in both control systems, there is a problem that an error occurs and predictive control becomes difficult.

本発明はこのような事情に鑑みて成されたものであり、応答性とロバスト性の両立に優れた制御を行うことのできるエンジン試験装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine test apparatus capable of performing control excellent in both responsiveness and robustness.

請求項1の発明は前記目的を達成するために、試験対象であるエンジンに負荷を与えるダイナモメータと、前記エンジンと前記ダイナモメータに制御指令値を出力する制御器と、を備えたエンジン試験装置において、前記エンジンと前記ダイナモメータを含む実機部をモデル化したベンチモデルに前記制御指令値を入力することによってシミュレーションを実行するシミュレーション部を備え、前記制御器は、前記シミュレーションの結果を入力して制御指令値を決定し、該決定した制御指令値を前記シミュレーション部と前記実機部に出力することを特徴とするエンジン試験装置を提供する。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes an engine test apparatus comprising a dynamometer that applies a load to an engine that is a test target, and a controller that outputs a control command value to the engine and the dynamometer. A simulation unit that executes a simulation by inputting the control command value into a bench model obtained by modeling an actual machine unit including the engine and the dynamometer, and the controller inputs a result of the simulation. There is provided an engine test apparatus characterized by determining a control command value and outputting the determined control command value to the simulation unit and the actual machine unit.

本発明によれば、エンジンとダイナモメータを含む試験装置そのものをモデル化したベンチモデルを用いてシミュレーションを行い、そのシミュレーション結果を制御器に入力している。これにより、理想的かつ無駄時間なく制御可能となり、安定に制御できる制御指令値を作成することができるので、それを実機部に入力することによって予測制御が可能となり、フィードフォワード制御することができる。その結果、エンジンへの制御指令値と、ダイナモメータへの制御指令値を同時に最適化することができる。すなわち、従来のようにエンジンのモデルのみでシミュレーションを行っていた場合には、エンジン側の制御指令値とダイナモメータ側の制御指令値を同時に最適化することが難しいという問題があったが、本発明では、試験対象であるエンジンベンチだけでなく、ダイナモメータを含めた試験装置全体のモデルを用いてシミュレーションを行い、その結果に基づいて制御を行うので、エンジン側の制御指令値とダイナモメータ側の制御指令値を同時に最適化することができる。   According to the present invention, simulation is performed using a bench model obtained by modeling a test apparatus itself including an engine and a dynamometer, and the simulation result is input to the controller. As a result, it is possible to control ideally and without dead time, and a control command value that can be stably controlled can be created. Therefore, predictive control can be performed by inputting the control command value to the actual machine unit, and feedforward control can be performed. . As a result, the control command value for the engine and the control command value for the dynamometer can be optimized simultaneously. In other words, when the simulation was performed only with the engine model as in the past, there was a problem that it was difficult to simultaneously optimize the control command value on the engine side and the control command value on the dynamometer side. In the invention, simulation is performed using a model of the entire test apparatus including the dynamometer as well as the engine bench to be tested, and control is performed based on the result, so that the control command value on the engine side and the dynamometer side These control command values can be optimized simultaneously.

請求項2の発明は請求項1において、前記エンジン及び/又は前記ダイナモメータに出力する前記制御指令値の無駄時間を補正する補正部を備えることを特徴とする。補正機能としては、たとえば、制御装置からダイナモメータへ通信等で発生する無駄時間をΔt1とし、制御装置からエンジンへ通信等で発生する無駄時間をΔt2とした際、エンジン側の制御指令値に対してΔt1の遅れを与えるとともに、ダイナモメータ側の制御指令値に対してΔt2の遅れを与える。これにより、エンジン側とダイナモメータ側とで制御されるタイミングが一緒になり、見かけ上、無駄時間のない制御を行うことができる。したがって、ベンチモデルとして無駄時間のない理想モデルを作成し、これに基づいて制御を行うと、実機部でそれが精度良く再現される。従来の場合には、理想的なモデルを作成しても、現実の結果と異なるという問題があったが、本発明の場合には無駄時間を補正する機能があるので、理想的なモデルと同じ状況を作ることができ、測定精度を向上させることができる。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a correction unit that corrects a dead time of the control command value output to the engine and / or the dynamometer is provided. As a correction function, for example, when the dead time generated by communication from the control device to the dynamometer is Δt1, and the dead time generated by communication from the control device to the engine is Δt2, the control command value on the engine side And a delay of Δt2 with respect to the control command value on the dynamometer side. Thereby, the timing controlled by the engine side and the dynamometer side becomes the same, and control without seemingly waste time can be performed. Therefore, when an ideal model with no dead time is created as a bench model and control is performed based on the ideal model, it is accurately reproduced in the actual machine unit. In the conventional case, there was a problem that even if an ideal model was created, it was different from the actual result. However, in the case of the present invention, there is a function for correcting the dead time, so the same as the ideal model. The situation can be created and the measurement accuracy can be improved.

請求項3の発明は請求項1または2において、前記エンジンへの制御指令値はスロットル開度であり、前記ダイナモメータへの制御指令値は電流値であることを特徴とする。   The invention of claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, the control command value to the engine is a throttle opening, and the control command value to the dynamometer is a current value.

本発明によれば、エンジンとダイナモメータを含む試験装置そのものをモデル化したベンチモデルを用いてシミュレーションを行っているので、エンジンへの制御指令値だけでなく、ダイナモメータへの制御指令値を同時に最適化することができる。   According to the present invention, since the simulation is performed using the bench model that models the test apparatus itself including the engine and the dynamometer, not only the control command value to the engine but also the control command value to the dynamometer Can be optimized.

本発明を適用したエンジン試験装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the engine test apparatus to which this invention is applied. 本実施の形態のエンジン試験装置の制御ブロック図Control block diagram of engine test apparatus of the present embodiment ベンチモデルの一例を示す図Diagram showing an example of a bench model 無駄時間の説明図Explanatory diagram of wasted time 従来の制御ブロック図Conventional control block diagram 本実施の形態の作用を示す説明図Explanatory drawing which shows the effect | action of this Embodiment

以下、添付図面に従って、本発明に係るエンジン試験装置の好ましい実施形態について説明する。図1は、本発明が適用されたエンジン試験装置10の主に実機部分の概略構成を示している。

Hereinafter, preferred embodiments of an engine test apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration mainly of an actual machine part of an engine test apparatus 10 to which the present invention is applied.

同図に示すエンジン試験装置10は、試験対象であるエンジン12の性能を測定・評価する装置であり、主としてエンジン12、ダイナモメータ14、シャフト部材32等から成る実機部分と、ダイナモ制御部16、エンジン制御部18、制御装置20等から成る制御部分とで構成される。なお、本実施の形態では、ダイナモ制御部16とエンジン制御部18を制御部分として説明するが、実機部分としてもよい。   The engine test apparatus 10 shown in FIG. 1 is an apparatus for measuring and evaluating the performance of the engine 12 to be tested. The engine test apparatus 10 mainly includes an engine 12, a dynamometer 14, a shaft member 32, and the like, a dynamo control unit 16, It is comprised with the control part which consists of the engine control part 18, the control apparatus 20, etc. FIG. In this embodiment, the dynamo control unit 16 and the engine control unit 18 are described as control parts, but they may be actual machine parts.

エンジン12は、架台22に固定されており、その内部には燃焼室(不図示)が設けられる。燃焼室には空気吸引用の吸引管24が接続されており、その吸気管24には流入量調節用のスロットル26が設けられる。また、燃焼室には排気管28が接続されており、この排気管28には排ガス浄化用の触媒装着部30が設けられる。   The engine 12 is fixed to a gantry 22 and a combustion chamber (not shown) is provided in the engine 12. A suction pipe 24 for sucking air is connected to the combustion chamber, and a throttle 26 for adjusting the inflow amount is provided in the intake pipe 24. An exhaust pipe 28 is connected to the combustion chamber, and an exhaust gas purification catalyst mounting portion 30 is provided in the exhaust pipe 28.

エンジン12は、その出力軸がシャフト部材32を介してダイナモメータ14に接続されている。シャフト部材32は、メインシャフトなどの複数の軸部材が連結されることによって構成されており、その連結部分にはユニバーサルジョイント34が介在される。また、シャフト部材32にはトルクメータ36が取り付けられ、このトルクメータ36によってトルクが計測される。なお、本実施の形態は、トルクメータ36によってトルクを計測するようにしたが、これに限定するものではなく、たとえばダイナモメータ14の出力値からトルクを検出してもよい。また、トルクメータ36の他に、クラッチ、変速機、各種の連結手段等を目的に応じて挿入してもよい。さらに、トルク以外のエンジン12の状態(たとえば排ガスの温度など)を計測する手段を挿入してもよい。   The output shaft of the engine 12 is connected to the dynamometer 14 via the shaft member 32. The shaft member 32 is configured by connecting a plurality of shaft members such as a main shaft, and a universal joint 34 is interposed in the connecting portion. A torque meter 36 is attached to the shaft member 32, and the torque is measured by the torque meter 36. In the present embodiment, the torque is measured by the torque meter 36. However, the present invention is not limited to this. For example, the torque may be detected from the output value of the dynamometer 14. In addition to the torque meter 36, a clutch, a transmission, various connecting means, and the like may be inserted depending on the purpose. Further, means for measuring the state of the engine 12 other than the torque (for example, the temperature of the exhaust gas) may be inserted.

ダイナモメータ14は、エンジン12に所定の負荷トルクを与える装置であり、電流・電圧を可変させることで負荷トルクを設定できるようになっている。ダイナモメータ14としては、低慣性ダイナモメータを用いることが好ましく、低慣性ダイナモメータを用いることによって、低速回転から高速回転までの急激な回転数の変化に応じた安定した出力が得られる。   The dynamometer 14 is a device that applies a predetermined load torque to the engine 12, and can set the load torque by varying the current and voltage. As the dynamometer 14, a low inertia dynamometer is preferably used. By using the low inertia dynamometer, a stable output corresponding to a sudden change in the rotational speed from low speed rotation to high speed rotation can be obtained.

ダイナモメータ14にはダイナモ制御部16が接続されている。ダイナモ制御部16は、ダイナモメータ14に印加する電流・電圧を可変制御する手段であり、このダイナモ制御部16で電流・電圧を可変制御することによって、ダイナモメータ14に接続されたエンジン12の負荷トルクが制御される。   A dynamometer control unit 16 is connected to the dynamometer 14. The dynamo control unit 16 is means for variably controlling the current / voltage applied to the dynamometer 14, and the load of the engine 12 connected to the dynamometer 14 is controlled by variably controlling the current / voltage with the dynamo control unit 16. Torque is controlled.

一方、エンジン12は、エンジン制御部18に接続される。エンジン制御部18は、スロットル開度や点火進角等の制御信号をエンジン12に与えることによって、エンジン12を駆動制御する手段であり、通常はECU、もしくはECUにバイパス回路を付加したエンジン制御回路で実現される。ECUの代わりに仮想ECUと称されるDSP(Digital Signal Processor)で実現してもよい。このエンジン制御部18によってエンジン12に制御信号(たとえば所定のスロットル開度)が与えられる。これにより、エンジン12が回転し、その回転がシャフト32を介してダイナモメータ14に伝達される。なお、エンジン制御部18から与えられる制御信号としては、回転数、スロットル開度の他、燃料注入量、空気注入量、燃料と空気の混合比、点火時間(ガソリンエンジンの場合)、燃料噴射制御方法(ジーゼルエンジンの場合)など様々な制御信号がある。   On the other hand, the engine 12 is connected to the engine control unit 18. The engine control unit 18 is means for driving and controlling the engine 12 by giving a control signal such as throttle opening and ignition advance angle to the engine 12, and is usually an ECU or an engine control circuit in which a bypass circuit is added to the ECU. It is realized with. Instead of the ECU, a DSP (Digital Signal Processor) called a virtual ECU may be used. The engine control unit 18 gives a control signal (for example, a predetermined throttle opening) to the engine 12. As a result, the engine 12 rotates, and the rotation is transmitted to the dynamometer 14 via the shaft 32. The control signal given from the engine control unit 18 includes the engine speed, throttle opening, fuel injection amount, air injection amount, fuel / air mixture ratio, ignition time (in the case of a gasoline engine), fuel injection control. There are various control signals such as the method (in the case of a diesel engine).

上述したダイナモメータ14、ダイナモ制御部16、エンジン制御部18、トルクメータ36は、制御装置20に接続されている。制御装置20は、ダイナモ制御部16とエンジン制御部18を介してダイナモメータ14とエンジン12をフィードフォワード制御する機能を備えており、図2に示すように制御器40、シミュレーション部42、補正部44、補助制御器46を備えている。   The dynamometer 14, dynamo control unit 16, engine control unit 18, and torque meter 36 described above are connected to the control device 20. The control device 20 has a function of feedforward controlling the dynamometer 14 and the engine 12 via the dynamo control unit 16 and the engine control unit 18, and as shown in FIG. 2, a controller 40, a simulation unit 42, and a correction unit. 44, an auxiliary controller 46 is provided.

制御器40は、PID制御を行う部分であり、En制御系用のPID制御器とDy制御系用のPID制御器を備えている。なお、Dy制御系においてトルク制御する場合は、さらにFF制御器を備えるようにしてもよい。この制御器40には、エンジン12のスロットル開度目標値とダイナモメータ14のトルク目標値が設定(入力)されるとともに、後述のシミュレーション部42からシミュレーション結果が入力されるようになっている。制御器40は、シミュレーション結果がスロットル開度目標値、トルク目標値となるようなスロットル開度制御指令値(以下、Th指令値)とダイナモメータ14へのトルク制御指令値(以下、Dy指令値)とを決定し、これをシミュレーション部42と(補正部44を介して)実機部にそれぞれ出力する。これにより、同じ制御指令値によって、シミュレーション部42ではフィードバック制御が行われ、実機部ではフィードフォワード制御が行われる。なお、本実施の形態では、目標値や制御指令値として、エンジン12のスロットル開度、ダイナモメータ14のトルクを用いたが、これに限定されるものではなく、エンジン12の回転数など、他の値を用いるようにしてもよい。   The controller 40 is a part that performs PID control, and includes a PID controller for the En control system and a PID controller for the Dy control system. When torque control is performed in the Dy control system, an FF controller may be further provided. The controller 40 is set (input) with a throttle opening target value of the engine 12 and a torque target value of the dynamometer 14, and a simulation result is input from a simulation unit 42 described later. The controller 40 has a throttle opening control command value (hereinafter referred to as a Th command value) such that a simulation result becomes a throttle opening target value and a torque target value, and a torque control command value (hereinafter referred to as a Dy command value) to the dynamometer 14. Are output to the simulation unit 42 and the actual machine unit (via the correction unit 44), respectively. Thereby, feedback control is performed in the simulation unit 42 by the same control command value, and feedforward control is performed in the actual unit. In this embodiment, the throttle opening of the engine 12 and the torque of the dynamometer 14 are used as the target value and the control command value. However, the present invention is not limited to this. The value of may be used.

シミュレーション部42は、上述の実機部をモデル化したベンチモデルを備えており、このベンチモデルを用いてシミュレーションを行うようになっている。ベンチモデルは、たとえば、エンジン12とダイナモメータ14を接続した理想的な2マス系モデルとして図3の如く作成される。   The simulation unit 42 includes a bench model obtained by modeling the above-described real machine unit, and simulation is performed using the bench model. The bench model is created as shown in FIG. 3 as an ideal two-mass model in which the engine 12 and the dynamometer 14 are connected, for example.

図3はベンチモデルの一例を示すブロック図である。同図において、Jはエンジン12の慣性値であり、Jはダイナモメータ14の慣性値であり、Kは軸ねじりバネ定数であり、Cは軸ダンパ係数である。また、Nはエンジン12の回転数であり、Nはダイナモメータ14の回転数であり、Tはエンジン12のトルクであり、Tはダイナモメータ14のトルクであり、Tはシャフト50のトルクである。 FIG. 3 is a block diagram showing an example of a bench model. In the figure, JE is an inertia value of the engine 12, JD is an inertia value of the dynamometer 14, K is a shaft torsion spring constant, and C is a shaft damper coefficient. Further, N E is the rotational speed of the engine 12, N D is the rotational speed of the dynamometer 14, T E is the torque of the engine 12, T D is the torque of the dynamometer 14, T is the shaft 50 Torque.

図3に示すように、エンジンモデルはエンジンマップを有しており、このエンジンマップはTh指令値とエンジン回転数Nを入力値として、駆動トルクTを出力するようになっている。そして、出力した駆動トルクTとシャフトモデルからの負荷トルクTとの差を積分し、エンジン12の慣性値Jで割ることで、回転数Nが求まる。 As shown in FIG. 3, engine model is made has an engine map as an input value of the engine map Th command value and the engine speed N E, and outputs a driving torque T E. Then, by integrating the difference between the load torque T from the output to the drive torque T E and the shaft model, by dividing the inertia value J E of the engine 12, it is obtained the rotational speed N E.

ダイナモモデルはダイナモマップを有しており、このダイナモマップはDy指令値(トルク指定値)とダイナモ回転数Nを入力として、駆動トルクTを出力するようになっている。そして、出力した駆動トルクTとシャフトモデルからの負荷トルクTとの差を積分し、ダイナモメータ14の慣性値Jで割ることで、回転数Nが求まる。 Dynamo model has a dynamo map, this dynamo map as input dynamo rotational speed N D and Dy command value (torque specified value), and outputs the drive torque T D. Then, by integrating the difference between the load torque T from the output to the drive torque T D and the shaft model, by dividing the inertia value J D dynamometer 14, it is determined rotational speed N D.

シャフトモデルは、エンジンとダイナモを接続するシャフトをモデル化したものであり、エンジンとダイナモの回転数の差によってねじれて、バネ・ダンパの役割をする。バネ・ダンパによる力は負荷トルクTとしてエンジンモデルとダイナモモデルに出力される。   The shaft model is a model of the shaft that connects the engine and the dynamo. The shaft model is twisted by the difference in the rotational speed between the engine and the dynamo and acts as a spring damper. The force generated by the spring / damper is output as a load torque T to the engine model and the dynamo model.

上記の如く構成されたベンチモデルは、物理演算で演算可能なモデルであり、無駄時間、がた、ノイズ等を考慮せず、理想状態をモデル化したものである。このように作成したベンチモデルは、実機部と同様に、Dy指令値とTh指令値を入力することによって、回転数とトルク値をシミュレーション結果として出力する。シミュレーション結果はシミュレーション部42から制御器40に出力され、制御器40はこの出力を受けて、シミュレーション結果がスロットル開度目標値とトルク目標値になるような最適なTh指令値とDy指令値とを決定し、これを補正部44に出力する。   The bench model configured as described above is a model that can be calculated by physical calculation, and is a model of an ideal state without considering dead time, rattling, noise, and the like. The bench model created in this way outputs the rotational speed and the torque value as simulation results by inputting the Dy command value and the Th command value, as in the actual machine part. The simulation result is output from the simulation unit 42 to the controller 40. The controller 40 receives this output, and the optimum Th command value and Dy command value such that the simulation result becomes the throttle opening target value and the torque target value are obtained. Is output to the correction unit 44.

補正部44は、制御器40からエンジン制御部18に出力されるTh指令値や、制御器40からダイナモ制御部16に出力されるDy指令値に対して、その出力のタイミングを補正し、En制御系とDy制御系とで無駄時間の差がなくなるような補正処理を行っている。具体的には、Dy制御系における無駄時間Δt1と、En制御系における無駄時間Δt2を計測等によって予め求め、補正部44に入力しておく。ここで、無駄時間Δt1とは、Dy制御系において通信手段などを主な原因として発生する遅れ時間であり、たとえば図4(a)に示すように、Th指令値をステップ状に変化させ、その際にトルク計測値が実際に立ち上がり始めるまでの時間を計測することによって求められる。同様に、無駄時間Δt2とは、En制御系において通信手段などを主な原因として発生する遅れ時間であり、たとえば図4(b)に示すように、Th指令値をステップ状に変化させ、その際にトルク計測値が立ち上がり始めるまでの時間を計測することによって求められる。これらの無駄時間Δt1、Δt2は通信手段などを原因として個々に発生するので、それぞれが独立した値となり、非線形要素となる。   The correction unit 44 corrects the output timing with respect to the Th command value output from the controller 40 to the engine control unit 18 and the Dy command value output from the controller 40 to the dynamo control unit 16. Correction processing is performed so that there is no difference in dead time between the control system and the Dy control system. Specifically, the dead time Δt1 in the Dy control system and the dead time Δt2 in the En control system are obtained in advance by measurement or the like and input to the correction unit 44. Here, the dead time Δt1 is a delay time that occurs mainly due to the communication means in the Dy control system. For example, as shown in FIG. It is obtained by measuring the time until the torque measurement value actually starts to rise. Similarly, the dead time Δt2 is a delay time that occurs mainly due to communication means in the En control system. For example, as shown in FIG. 4B, the Th command value is changed stepwise, It is obtained by measuring the time until the torque measurement value starts to rise. Since these dead times Δt1 and Δt2 are individually generated due to the communication means, etc., each becomes an independent value and becomes a non-linear element.

そこで、補正部44は、無駄時間Δt1とΔt2との差が見かけ上なくなるような補正処理を行う。たとえば、En制御系であるTh指令値を、Dy制御系の無駄時間Δt1だけ遅らせるとともに、Dy制御系であるDy指令値をEn制御系の無駄時間Δt2だけ遅らせる。これにより、両方の制御系において、Δt1+Δt2の時間遅れが発生するので、両方の制御系統において制御が同時に行われる。すなわち、無駄時間のない理想的な状況を実機部において再現することができる。これは上述のベンチモデルと同じ状態なので、実機部の挙動とベンチモデルのシミュレーション結果が精度良く一致することになる。   Therefore, the correction unit 44 performs a correction process such that the difference between the dead times Δt1 and Δt2 is apparently eliminated. For example, the Th command value that is the En control system is delayed by the dead time Δt1 of the Dy control system, and the Dy command value that is the Dy control system is delayed by the dead time Δt2 of the En control system. As a result, a time delay of Δt1 + Δt2 occurs in both control systems, so that control is performed simultaneously in both control systems. That is, an ideal situation with no dead time can be reproduced in the actual machine unit. Since this is the same state as the above-mentioned bench model, the behavior of the actual machine part and the simulation result of the bench model coincide with each other with high accuracy.

なお、補正部44での補正方法は上記のものに限定されるものではなく、En制御系とDy制御系とで無駄時間Δt1、Δt2の差がなくなるような補正処理であれば良い。たとえば、Δt1とΔt2のうち大きい方を基準とし、もう一方の制御系にΔt1とΔt2との差の分だけ遅らせる補正処理を行ってもよい。具体的には、Δt1>Δt2の場合、Dy制御系であるDy指令値は補正処理を行わず、En制御系であるTh指令値に(Δt1−Δt2)だけ遅らせる補正処理を行う。これにより両方の制御系でΔt1の遅れが生じるので、無駄時間のずれを見かけ上無くすことができる。   Note that the correction method in the correction unit 44 is not limited to the above, and any correction process may be used as long as there is no difference between the dead times Δt1 and Δt2 between the En control system and the Dy control system. For example, the larger one of Δt1 and Δt2 may be used as a reference, and the other control system may be subjected to a correction process for delaying by the difference between Δt1 and Δt2. Specifically, when Δt1> Δt2, the Dy command value that is the Dy control system is not corrected, and the correction process that delays the Th command value that is the En control system by (Δt1−Δt2) is performed. As a result, a delay of Δt1 occurs in both control systems, so that it is possible to apparently eliminate the time lag.

補正部44から出力されたTh指令値とDy指令値にはそれぞれ、補助制御器46からの制御指令値が加算される。補助制御器46には、上述したTh目標値とDy目標値が入力されるとともに、実機部からのフィードバック信号(トルク計測値と回転数計測値)が入力される。この補助制御器46は、En制御系用のI(積分)制御器とDy制御系のI(積分)制御器を備えており、I制御を行うようになっている。これにより、実機部の計測値が目標値から大きくずれることを防止できる。すなわち、本実施の形態では、制御器40がシミュレーション部42のシミュレーション結果に基づいてフィードフォワード制御を行い、実機部の計測値を用いることなく制御が行われるので、大きな誤差が生じるおそれがあるが、補助制御器46を設けて補正を行うことによって、これを防止することができる。なお、I制御が利き過ぎるとかえって不安定になるので、一定値によって制御量を制限するとよい。また、シミュレーションの精度が向上すれば、補助制御器46のない態様も可能である。   The control command value from the auxiliary controller 46 is added to the Th command value and the Dy command value output from the correction unit 44, respectively. The auxiliary controller 46 receives the above-described Th target value and Dy target value, and also receives a feedback signal (a torque measurement value and a rotation speed measurement value) from the actual machine unit. The auxiliary controller 46 includes an I (integration) controller for the En control system and an I (integration) controller for the Dy control system, and performs I control. Thereby, it can prevent that the measured value of a real machine part shift | deviates largely from a target value. That is, in the present embodiment, the controller 40 performs feedforward control based on the simulation result of the simulation unit 42, and control is performed without using the measurement value of the actual machine unit, which may cause a large error. This can be prevented by providing the auxiliary controller 46 for correction. In addition, since it will become unstable if I control is too good, it is good to restrict | limit a control amount with a fixed value. Further, if the simulation accuracy is improved, an aspect without the auxiliary controller 46 is possible.

次に上記の如く構成されたエンジン試験装置10の作用について説明する。図5は従来のエンジン試験装置の構成を示すブロック図である。同図に示す従来のエンジン試験装置は、本実施の形態のエンジン試験装置10と同様に、フィードバック制御を行う制御器40を備えている。制御器40には、En制御系用のPID制御器とDy制御系用のPID制御器とが設けられており、必要に応じてFF制御器が設けられている。ただし、従来のエンジン試験装置の場合には、実機部で計測したトルク計測値と回転計測値がフィードバック信号として入力されるようになっている。すなわち、従来のエンジン試験装置は、実機部での計測値に基づいてフィードバック制御が行われる。   Next, the operation of the engine test apparatus 10 configured as described above will be described. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a conventional engine test apparatus. Similar to the engine test apparatus 10 of the present embodiment, the conventional engine test apparatus shown in the figure includes a controller 40 that performs feedback control. The controller 40 includes a PID controller for the En control system and a PID controller for the Dy control system, and an FF controller as necessary. However, in the case of a conventional engine test apparatus, a torque measurement value and a rotation measurement value measured by the actual machine unit are input as feedback signals. That is, in the conventional engine test apparatus, feedback control is performed based on the measured value in the actual machine unit.

このように構成された従来のエンジン試験装置では、En制御系の無駄時間Δt2とDy制御系の無駄時間Δt1との間に差が生じると、二つの制御系の無駄時間の違いで制御タイミングがずれるという問題が生じる。これは非線形要素となるため、従来のエンジン試験装置では予測制御が困難であり、理想的な制御ができず、応答性を向上させることができないという問題を生じる。また、応答性とロバスト性の間にはトレードオフの関係があるため、従来装置の場合は、応答性を無理に向上させると、ロバスト性が低下するという問題が発生する。   In the conventional engine test apparatus configured as described above, if there is a difference between the dead time Δt2 of the En control system and the dead time Δt1 of the Dy control system, the control timing depends on the difference in the dead time of the two control systems. The problem of shifting occurs. Since this is a non-linear element, it is difficult to perform predictive control with a conventional engine test apparatus, which causes a problem that ideal control cannot be performed and responsiveness cannot be improved. Further, since there is a trade-off relationship between responsiveness and robustness, in the case of the conventional device, if the responsiveness is forcibly improved, the problem that the robustness is lowered occurs.

これに対して本実施の形態のエンジン試験装置10は、実機部の理想状態をモデル化したベンチモデルを用いてシミュレーションを行い、その結果を制御器40に入力し、制御器40が最適な制御指令値を決定し、シミュレーション部42と(補正部44を介して)実機部に出力している。したがって、シミュレーション部42では制御指令値を用いたフィードバック制御が行われ、実機部では同じ制御指令値を用いたフィードフォワード制御が行われる。これにより、非線形要素のない物理演算によって制御が行われるので、予測制御を行うことができ、応答性とロバスト性を高めることができる。   On the other hand, the engine test apparatus 10 according to the present embodiment performs a simulation using a bench model obtained by modeling the ideal state of the actual machine unit, and inputs the result to the controller 40, and the controller 40 performs optimal control. The command value is determined and output to the simulation unit 42 and the actual unit (via the correction unit 44). Accordingly, the simulation unit 42 performs feedback control using the control command value, and the actual unit performs feedforward control using the same control command value. Thereby, since control is performed by physical calculation without a non-linear element, predictive control can be performed and responsiveness and robustness can be improved.

また、本実施の形態によれば、補正部44によって無駄時間Δt1、Δt2のずれを補正しているので、2つの制御系における制御タイミングのずれを無くすことができ、ベンチモデルと同じ理想状態、すなわち無駄時間Δt1、Δt2の差の影響がない理想状態を実機部で再現することができる。したがって、理想状態をモデル化したベンチモデルによるシミュレーション結果と、補正処理後の実機部の挙動とが等しくなり、理想状態の制御を行うことができる。これにより、En制御系とDy制御系の両方の応答性を同時にあげることができ、ロバスト性に優れた性能を発揮することができる。   In addition, according to the present embodiment, since the deviation of the dead times Δt1 and Δt2 is corrected by the correction unit 44, the deviation of the control timing in the two control systems can be eliminated, and the same ideal state as the bench model, That is, an ideal state that is not affected by the difference between the dead times Δt1 and Δt2 can be reproduced by the actual machine unit. Therefore, the simulation result by the bench model that models the ideal state is equal to the behavior of the actual machine part after the correction process, and the ideal state can be controlled. Thereby, the responsiveness of both the En control system and the Dy control system can be increased at the same time, and the performance excellent in robustness can be exhibited.

図6は本実施例と従来例との対比試験の結果を示している。この試験では、両者のトルク応答性を同等にし、スロットル開度目標値を一定、トルク目標値をステップ状に変化させており、その際のトルクの経時変化を図6(a)、回転数の経時変化を図6(b)に示している。   FIG. 6 shows the results of a comparison test between this example and the conventional example. In this test, the torque responsiveness of the two is made equal, the throttle opening target value is constant, and the torque target value is changed stepwise. The change in torque over time is shown in FIG. The change with time is shown in FIG.

これらの図に示すように、従来例はトルクが上昇すると回転数が下がってしまい、ロバスト性が悪くなっている。これは無駄時間により制御性が悪化しているためと考えられる。これに対して、本実施例はトルクが上昇しても回転数は下がらず、ロバスト性が優れている。   As shown in these figures, in the conventional example, when the torque increases, the rotational speed decreases and the robustness deteriorates. This is considered to be because the controllability has deteriorated due to the dead time. On the other hand, in this embodiment, even if the torque increases, the rotational speed does not decrease and the robustness is excellent.

なお、上述した実施の形態は、2つの制御系(En制御系とDy制御系)を有するエンジン試験装置に本発明を適用した例で説明したが、3つ以上の制御系の場合にも適用することができる。たとえば、3つの制御系の場合において、それぞれの無駄時間がΔt1、Δt2、Δt3であった場合、補正部44において、他の2つの制御系の無駄時間を加算した分だけ遅らせて制御指令値を出力する。すなわち、Δt1側の制御系統ではΔt2+Δt3の時間遅れを与え、Δt2側の制御系統ではΔt1+Δt3の時間遅れを与え、Δt3側の制御系統ではΔt1+Δt2の時間遅れを与える。これにより、3つの制御系統でΔt1+Δt2+Δt3の時間遅れとなり、3つの制御系統で時間のずれのない理想状態を再現することができる。なお、この場合にも、最も大きい無駄時間に合わせて制御を行ってもよい。   In addition, although embodiment mentioned above was demonstrated in the example which applied this invention to the engine test apparatus which has two control systems (En control system and Dy control system), it is applied also in the case of three or more control systems. can do. For example, in the case of three control systems, if the respective dead times are Δt1, Δt2, and Δt3, the correction unit 44 delays the control command value by adding the dead times of the other two control systems. Output. That is, the Δt1 side control system gives a time delay of Δt2 + Δt3, the Δt2 side control system gives a time delay of Δt1 + Δt3, and the Δt3 side control system gives a time delay of Δt1 + Δt2. As a result, the three control systems have a time delay of Δt1 + Δt2 + Δt3, and the three control systems can reproduce the ideal state with no time lag. In this case, the control may be performed in accordance with the largest dead time.

10…エンジン試験装置、12…エンジン、14…ダイナモメータ、16…ダイナモ制御部、18…エンジン制御部、20…制御装置、22…架台、24…吸引管、26…スロット、28…排気管、30…触媒装着部、32…シャフト部材、34…ユニバーサルジョイント、36…トルクメータ、40…制御器、42…シミュレーション部、44…補正部、46…補助制御器   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine test apparatus, 12 ... Engine, 14 ... Dynamometer, 16 ... Dynamo control part, 18 ... Engine control part, 20 ... Control apparatus, 22 ... Mount, 24 ... Suction pipe, 26 ... Slot, 28 ... Exhaust pipe, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Catalyst mounting part, 32 ... Shaft member, 34 ... Universal joint, 36 ... Torque meter, 40 ... Controller, 42 ... Simulation part, 44 ... Correction part, 46 ... Auxiliary controller

Claims (3)

試験対象であるエンジンに負荷を与えるダイナモメータと、前記エンジンと前記ダイナモメータに制御指令値を出力する制御器と、を備えたエンジン試験装置において、
前記エンジンと前記ダイナモメータを含む実機部をモデル化したベンチモデルに前記制御指令値を入力することによってシミュレーションを実行するシミュレーション部を備え、
前記制御器は、前記シミュレーションの結果を入力して制御指令値を決定し、該決定した制御指令値を前記シミュレーション部と前記実機部に出力することを特徴とするエンジン試験装置。
In an engine test apparatus comprising: a dynamometer that applies a load to an engine to be tested; and a controller that outputs a control command value to the engine and the dynamometer.
A simulation unit that executes a simulation by inputting the control command value into a bench model that models an actual machine unit including the engine and the dynamometer;
The engine test apparatus is characterized in that the controller inputs a result of the simulation to determine a control command value, and outputs the determined control command value to the simulation unit and the actual machine unit.
前記エンジン及び/又は前記ダイナモメータに出力する前記制御指令値の無駄時間を補正する補正部を備えることを特徴とする請求項1に記載のエンジン試験装置。   The engine test apparatus according to claim 1, further comprising a correction unit that corrects a dead time of the control command value output to the engine and / or the dynamometer. 前記エンジンへの制御指令値はスロットル開度であり、前記ダイナモメータへの制御指令値は電流値であることを特徴とする請求項1または2に記載のエンジン試験装置 The engine test apparatus according to claim 1 or 2, wherein the control command value to the engine is a throttle opening, and the control command value to the dynamometer is a current value .
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