JPH0560658A - エンジンテストシステムのエンジン制御装置 - Google Patents
エンジンテストシステムのエンジン制御装置Info
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- JPH0560658A JPH0560658A JP22083191A JP22083191A JPH0560658A JP H0560658 A JPH0560658 A JP H0560658A JP 22083191 A JP22083191 A JP 22083191A JP 22083191 A JP22083191 A JP 22083191A JP H0560658 A JPH0560658 A JP H0560658A
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- torque
- throttle opening
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 任意のエンジン及び試験条件にも線形化スケ
ジューリングを容易にする。 【構成】 エンジンの負荷にダイナモメータを結合し、
スロットル開度制御系によってスロットル開度を制御し
てエンジンの試験を行うエンジンテストシステムにおい
て、エンジン特性等をノミナル値化した最小次元オブザ
ーバによってスロットル開度指令を補正することによ
り、任意エンジン及び試験条件にもオブザーバの特性に
ノミナル値化した制御状態を得る。
ジューリングを容易にする。 【構成】 エンジンの負荷にダイナモメータを結合し、
スロットル開度制御系によってスロットル開度を制御し
てエンジンの試験を行うエンジンテストシステムにおい
て、エンジン特性等をノミナル値化した最小次元オブザ
ーバによってスロットル開度指令を補正することによ
り、任意エンジン及び試験条件にもオブザーバの特性に
ノミナル値化した制御状態を得る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイナモメータによる
エンジンテストシステムにおいて、エンジン特性をノミ
ナル値化するエンジン制御装置に関する。
エンジンテストシステムにおいて、エンジン特性をノミ
ナル値化するエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイナモメータは、車両のエンジンや動
力伝達系の性能試験や耐久試験を室内で行うことを可能
とし、エンジンの試験には例えば図２に示すシステム構
成にされる。試験対象となるエンジン１の出力軸は結合
軸２を介して動力吸収手段としてのダイナモメータ３に
結合される。
力伝達系の性能試験や耐久試験を室内で行うことを可能
とし、エンジンの試験には例えば図２に示すシステム構
成にされる。試験対象となるエンジン１の出力軸は結合
軸２を介して動力吸収手段としてのダイナモメータ３に
結合される。
【０００３】エンジン１及びダイナモメータ３は試験内
容に応じて下記表の制御組合せがなされる。
容に応じて下記表の制御組合せがなされる。
【０００４】
【表１】
【０００５】図示ではエンジン１の速度制御とダイナモ
メータ３のトルク制御の場合を示し、速度コントローラ
４によるエンジン１の速度制御とトルクコントローラ５
によるダイナモメータ３のトルク制御を行う。
メータ３のトルク制御の場合を示し、速度コントローラ
４によるエンジン１の速度制御とトルクコントローラ５
によるダイナモメータ３のトルク制御を行う。
【０００６】エンジン１の速度制御は、速度検出器６の
検出速度と設定速度Ｎｓとの比較によりスロットルコン
トローラ７にスロットル開度θを指令し、コントローラ
７とアクチェータ８によるスロットル制御が行われる。
検出速度と設定速度Ｎｓとの比較によりスロットルコン
トローラ７にスロットル開度θを指令し、コントローラ
７とアクチェータ８によるスロットル制御が行われる。
【０００７】上述の構成になるエンジン試験装置は、図
３に示す等価ブロック構成になる。図中、要素Ａ〜Ｅは
エンジンの速度制御系を示し、Ａは速度コントローラ４
が持つ比例積分要素、Ｂはスロットル開度制御系７，８
が持つ開度制御遅れ要素、Ｃはスロットル開度θに対す
るエンジン１の出力トルク特性、Ｄはエンジン１とダイ
ナモメータ２等が持つ慣性を合わせた試験装置の慣性要
素、Ｅは速度検出器６が持つ一次遅れ要素である。これ
ら要素における各記号は次の通りである。
３に示す等価ブロック構成になる。図中、要素Ａ〜Ｅは
エンジンの速度制御系を示し、Ａは速度コントローラ４
が持つ比例積分要素、Ｂはスロットル開度制御系７，８
が持つ開度制御遅れ要素、Ｃはスロットル開度θに対す
るエンジン１の出力トルク特性、Ｄはエンジン１とダイ
ナモメータ２等が持つ慣性を合わせた試験装置の慣性要
素、Ｅは速度検出器６が持つ一次遅れ要素である。これ
ら要素における各記号は次の通りである。
【０００８】Ｋｅ、Ｔｅ：速度コントローラのゲインと
時定数 Ｋｓ、Ｔｓ：開度制御系のゲインと時定数 Ｊ ：試験装置の慣性 Ｋｖ、Ｔｖ：速度検出器のゲインと時定数 次に、要素Ｆ〜Ｉはダイナモメータ４のトルク制御系を
示し、Ｆはトルク制御系が持つ比例積分要素、Ｇはトル
ク制御系のマイナループになる電流制御系が持つ電流制
御遅れ要素、Ｈはダイナモメータの電動機の電流−トル
ク変換要素、Ｉはダイナモメータのトルク検出器が持つ
一次遅れ要素である。これら要素における各記号は次の
通りである。
時定数 Ｋｓ、Ｔｓ：開度制御系のゲインと時定数 Ｊ ：試験装置の慣性 Ｋｖ、Ｔｖ：速度検出器のゲインと時定数 次に、要素Ｆ〜Ｉはダイナモメータ４のトルク制御系を
示し、Ｆはトルク制御系が持つ比例積分要素、Ｇはトル
ク制御系のマイナループになる電流制御系が持つ電流制
御遅れ要素、Ｈはダイナモメータの電動機の電流−トル
ク変換要素、Ｉはダイナモメータのトルク検出器が持つ
一次遅れ要素である。これら要素における各記号は次の
通りである。
【０００９】Ｋｄ、Ｔｄ：トルク制御系のゲインと時定
数 Ｋｃ、Ｔｃ：電流制御系のゲインと時定数 Ｋｔ ：電動機の電流−トルク変換係数 Ｋｌ、Ｔｌ：トルク検出器のゲインと時定数 このような等価ブロックにおいて、エンジン１の出力ト
ルクτｅとダイナモメータ３の出力（吸収）トルクτｄ
の差が試験装置の慣性Ｊを持つ積分要素Ｄの速度Ｎとし
て表れる。
数 Ｋｃ、Ｔｃ：電流制御系のゲインと時定数 Ｋｔ ：電動機の電流−トルク変換係数 Ｋｌ、Ｔｌ：トルク検出器のゲインと時定数 このような等価ブロックにおいて、エンジン１の出力ト
ルクτｅとダイナモメータ３の出力（吸収）トルクτｄ
の差が試験装置の慣性Ｊを持つ積分要素Ｄの速度Ｎとし
て表れる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の等価ブロックに
おいて、エンジン１の出力特性（要素Ｃ）は、スロット
ル開度θと回転数Ｎの関数ｆ（Ｎ，θ）から出力トルク
τｅが τｅ＝ｆ（Ｎ，θ） と表されるが、該特性は非線形性を有する。
おいて、エンジン１の出力特性（要素Ｃ）は、スロット
ル開度θと回転数Ｎの関数ｆ（Ｎ，θ）から出力トルク
τｅが τｅ＝ｆ（Ｎ，θ） と表されるが、該特性は非線形性を有する。
【００１１】このため、図３の制御装置構成のままでは
試験条件の変化（例えば回転数や開度領域の変化）によ
ってエンジンの速度制御性能が著しく変化し、応答性能
等の仕様を満足しない場合が生じる。
試験条件の変化（例えば回転数や開度領域の変化）によ
ってエンジンの速度制御性能が著しく変化し、応答性能
等の仕様を満足しない場合が生じる。
【００１２】そこで、エンジン速度制御系の比例定数
（ゲインＫｅ）を試験条件に応じて可変させることでエ
ンジン性能に線形性を得る線形化手法がある。しかし、
この手法では試験準備としてエンジン１の特性を把握
し、試験内容に応じたゲインを設定できるようにしてお
くというスケジューリングを必要とし、試験効率を著し
く低下させる問題があった。
（ゲインＫｅ）を試験条件に応じて可変させることでエ
ンジン性能に線形性を得る線形化手法がある。しかし、
この手法では試験準備としてエンジン１の特性を把握
し、試験内容に応じたゲインを設定できるようにしてお
くというスケジューリングを必要とし、試験効率を著し
く低下させる問題があった。
【００１３】即ち、試験にはエンジンを交換する都度線
形化補償の調整を必要とすると共に制御ゲインの調整も
必要とする。
形化補償の調整を必要とすると共に制御ゲインの調整も
必要とする。
【００１４】本発明の目的は、任意のエンジン及び試験
条件にも線形化スケジューリングを容易にしたエンジン
制御装置を提供することにある。
条件にも線形化スケジューリングを容易にしたエンジン
制御装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題の解決
を図るため、試験対象となるエンジンの負荷にダイナモ
メータを結合し、スロットル開度制御系によってエンジ
ンのスロットル開度を制御して該エンジンの各種試験を
行うエンジンテストシステムにおいて、エンジンの回転
数Ｎとスロットル開度θを変数とする線形化したエンジ
ン特性関数ｆ（Ｎ，θ）によってエンジンの出力トルク
を推定するエンジン特性推定要素と、エンジンの慣性負
荷を持ってエンジンの回転数Ｎから該慣性負荷によるト
ルクを求める回転数−トルク変換要素と、前記エンジン
特性推定要素の推定出力から前記回転数−トルク変換要
素の出力を減算したトルク及びエンジン回転数Ｎから前
記スロットル開度の指令値を補正する補正値θｃを得る
補正値演算要素とを備えたことを特徴とする。
を図るため、試験対象となるエンジンの負荷にダイナモ
メータを結合し、スロットル開度制御系によってエンジ
ンのスロットル開度を制御して該エンジンの各種試験を
行うエンジンテストシステムにおいて、エンジンの回転
数Ｎとスロットル開度θを変数とする線形化したエンジ
ン特性関数ｆ（Ｎ，θ）によってエンジンの出力トルク
を推定するエンジン特性推定要素と、エンジンの慣性負
荷を持ってエンジンの回転数Ｎから該慣性負荷によるト
ルクを求める回転数−トルク変換要素と、前記エンジン
特性推定要素の推定出力から前記回転数−トルク変換要
素の出力を減算したトルク及びエンジン回転数Ｎから前
記スロットル開度の指令値を補正する補正値θｃを得る
補正値演算要素とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
【作用】上記構成になる本発明によれば、エンジン特性
を線形化した関数ｆ（Ｎ，θ）としてトルク出力を推定
し、この推定値及びエンジンの慣性負荷によるトルクも
含めてスロットル開度を補正することにより、エンジン
特性のノミナル値化を行い、エンジンの変更にもノミナ
ル値化したエンジン特性によって線形化ゲインのスケジ
ューリングを１回行うことで済むようにする。また、速
度制御系等の制御ゲインの調整も１回で済むようにす
る。
を線形化した関数ｆ（Ｎ，θ）としてトルク出力を推定
し、この推定値及びエンジンの慣性負荷によるトルクも
含めてスロットル開度を補正することにより、エンジン
特性のノミナル値化を行い、エンジンの変更にもノミナ
ル値化したエンジン特性によって線形化ゲインのスケジ
ューリングを１回行うことで済むようにする。また、速
度制御系等の制御ゲインの調整も１回で済むようにす
る。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す等価ブロック
図である。同図が図３と異なる部分は、破線ブロックで
示すオブザーバを設けた点にある。オブザーバは要素Ｐ
〜Ｕを具え、コントローラ４内に演算手段として付加さ
れる。
図である。同図が図３と異なる部分は、破線ブロックで
示すオブザーバを設けた点にある。オブザーバは要素Ｐ
〜Ｕを具え、コントローラ４内に演算手段として付加さ
れる。
【００１８】Ｐは積分要素Ｄからの速度Ｎに対して速度
検出器が持つ一次遅れを発生する一次遅れ要素である。
Ｑは要素Ｄからの速度Ｎを微分し、これに試験装置の慣
性Ｊ（測定値又は推定値）を乗算することで慣性負荷に
加えられたトルク分を求める回転数−トルク変換要素で
ある。
検出器が持つ一次遅れを発生する一次遅れ要素である。
Ｑは要素Ｄからの速度Ｎを微分し、これに試験装置の慣
性Ｊ（測定値又は推定値）を乗算することで慣性負荷に
加えられたトルク分を求める回転数−トルク変換要素で
ある。
【００１９】Ｒはスロットル開度制御系のゲインＫｓと
時定数Ｔｓの推定値（記号に山印を付して示す）を有
し、スロットル開度制御系が持つ一次遅れを発生する一
次遅れ要素である。Ｓはスロットル開度θと回転数Ｎか
らエンジン特性Ｃを推定するエンジン特性推定要素、Ｔ
は要素Ｃの出力と要素Ｑの出力の偏差になるエンジン１
の出力トルクτｅの推定値にゲインＫｎと時定数Ｔｎを
持つオブザーバの一次遅れ要素、Ｕはエンジン１の出力
トルクの推定値と実速度検出値Ｎからスロットル開度補
正値θｃを求める補正値演算要素である。
時定数Ｔｓの推定値（記号に山印を付して示す）を有
し、スロットル開度制御系が持つ一次遅れを発生する一
次遅れ要素である。Ｓはスロットル開度θと回転数Ｎか
らエンジン特性Ｃを推定するエンジン特性推定要素、Ｔ
は要素Ｃの出力と要素Ｑの出力の偏差になるエンジン１
の出力トルクτｅの推定値にゲインＫｎと時定数Ｔｎを
持つオブザーバの一次遅れ要素、Ｕはエンジン１の出力
トルクの推定値と実速度検出値Ｎからスロットル開度補
正値θｃを求める補正値演算要素である。
【００２０】なお、要素Ｐは試験装置が速度制御系を持
つ場合には要素Ｅの出力から回転数を引出すことで省略
できる。
つ場合には要素Ｅの出力から回転数を引出すことで省略
できる。
【００２１】エンジン特性推定要素Ｓによるエンジン特
性の推定及び補正値演算要素Ｕの演算を説明する。
性の推定及び補正値演算要素Ｕの演算を説明する。
【００２２】エンジン特性は、過去のデータより最小二
乗法によってトルク出力τｅがＮＡ車の場合には
乗法によってトルク出力τｅがＮＡ車の場合には
【００２３】
【数１】
【００２４】のように表される。従って、要素Ｓは
（１）式の線形化した関数ｆ（Ｎ，θ）に従ってスロッ
トル開度θと回転数Ｎからエンジン出力トルクτｅを推
定する。このとき、係数ａ1〜ａ3、ｂ1〜ｂ3、ｃ1〜ｃ3
は過去のデータから予め設定される。
（１）式の線形化した関数ｆ（Ｎ，θ）に従ってスロッ
トル開度θと回転数Ｎからエンジン出力トルクτｅを推
定する。このとき、係数ａ1〜ａ3、ｂ1〜ｂ3、ｃ1〜ｃ3
は過去のデータから予め設定される。
【００２５】次に、エンジン出力トルクτｅの推定値に
要素Ｑによる算出トルクを減算した出力トルク推定値か
ら補正値演算要素Ｕによりスロットル開度補正値θｃを
求める。この演算は、前記（１）式を使用して回転数Ｎ
と出力トルク推定値τｅから補正値θｃを求める。
要素Ｑによる算出トルクを減算した出力トルク推定値か
ら補正値演算要素Ｕによりスロットル開度補正値θｃを
求める。この演算は、前記（１）式を使用して回転数Ｎ
と出力トルク推定値τｅから補正値θｃを求める。
【００２６】前述の（１）式において、ｘ＝１／sin
θ、Ａ＝Ａ（Ｎ）、Ｂ＝Ｂ（Ｎ）、Ｃ＝Ｃ（Ｎ）とおく
と、
θ、Ａ＝Ａ（Ｎ）、Ｂ＝Ｂ（Ｎ）、Ｃ＝Ｃ（Ｎ）とおく
と、
【００２７】
【数２】
【００２８】となる。このうち、第１象限のみを考える
と、(Ｂ2−４ＡＣ≧０）となって（３）式は
と、(Ｂ2−４ＡＣ≧０）となって（３）式は
【００２９】
【数３】
【００３０】となる。また、
【００３１】
【数４】
【００３２】とすると、出力トルク推定値τｅは τｅ＝ｘ＋α ………（６） となり、前述のｘ＝１／sinθを代入すると、
【００３３】
【数５】
【００３４】として求められ、αに前述の（２）式及び
（５）式で求めた値を代入した演算によってスロットル
開度補正値θｃを求めることができる。
（５）式で求めた値を代入した演算によってスロットル
開度補正値θｃを求めることができる。
【００３５】従って、オブザーバはスロットル開度指令
θｓが与えられる要素Ｂから回転数Ｎと発生する要素Ｄ
までを推定しており、この推定出力になるスロットル開
度補正値θｃをスロットル開度指令θｓに加えることに
より、エンジン１（要素Ｃ）の出力特性が要素Ｓのエン
ジン特性（前述の（１），（２）式）にノミナル値化さ
れ、同時に試験装置の慣性Ｊ及びスロットル開度制御系
（要素Ｂ）の特性もノミナル値化される。
θｓが与えられる要素Ｂから回転数Ｎと発生する要素Ｄ
までを推定しており、この推定出力になるスロットル開
度補正値θｃをスロットル開度指令θｓに加えることに
より、エンジン１（要素Ｃ）の出力特性が要素Ｓのエン
ジン特性（前述の（１），（２）式）にノミナル値化さ
れ、同時に試験装置の慣性Ｊ及びスロットル開度制御系
（要素Ｂ）の特性もノミナル値化される。
【００３６】これにより、エンジン１が任意のものに変
更される場合にも線形化ゲインのスケジューリングが１
回で済む。即ち、速度制御系の制御ゲイン調整を一度行
うだけで任意のエンジンに対して対応でき、また、線形
化補償もオブザーバの要素Ｓの関数ｆ（Ｎ，θ）に対し
て一度行うだけで任意のエンジンに対応できる。また、
オブザーバによるノミナル値化により、エンジン１は試
験条件の変化（回転数や開度領域）にも応答性能等が著
しく変化することなく、ダイナモメータ３の制御性能と
の違いによるトルク外乱を排除できる。
更される場合にも線形化ゲインのスケジューリングが１
回で済む。即ち、速度制御系の制御ゲイン調整を一度行
うだけで任意のエンジンに対して対応でき、また、線形
化補償もオブザーバの要素Ｓの関数ｆ（Ｎ，θ）に対し
て一度行うだけで任意のエンジンに対応できる。また、
オブザーバによるノミナル値化により、エンジン１は試
験条件の変化（回転数や開度領域）にも応答性能等が著
しく変化することなく、ダイナモメータ３の制御性能と
の違いによるトルク外乱を排除できる。
【００３７】なお、実施例ではエンジンの速度制御に適
用する場合を示すが、スロットル開度制御は勿論、吸気
圧制御，トルク制御に適用して同等の作用効果を得るこ
とができる。
用する場合を示すが、スロットル開度制御は勿論、吸気
圧制御，トルク制御に適用して同等の作用効果を得るこ
とができる。
【００３８】
【発明の効果】以上のとおり、本発明はエンジン特性等
を最小次元オブザーバで推定し、この推定値から求める
補正値によりスロットル開度指令を補正するオブザーバ
を設けるため、エンジン特性や慣性負荷などのノミナル
値化によって任意のエンジン及び試験条件に対して線形
化した１回のスケジューリングで済むし、速度制御系等
の制御系ゲイン調整も１回にして安定した試験ができ
る。ひいては、試験効率を向上させる。
を最小次元オブザーバで推定し、この推定値から求める
補正値によりスロットル開度指令を補正するオブザーバ
を設けるため、エンジン特性や慣性負荷などのノミナル
値化によって任意のエンジン及び試験条件に対して線形
化した１回のスケジューリングで済むし、速度制御系等
の制御系ゲイン調整も１回にして安定した試験ができ
る。ひいては、試験効率を向上させる。
【図１】実施例の等価ブロック図。
【図２】エンジン試験装置の構成図。
【図３】従来の等価ブロック図。
Ｐ…一次遅れ要素、Ｑ…回転数−トルク変換要素、Ｒ…
一次遅れ要素、Ｓ…エンジン特性推定要素、Ｔ…オブザ
ーバの一次遅れ要素、Ｕ…補正値演算要素。
一次遅れ要素、Ｓ…エンジン特性推定要素、Ｔ…オブザ
ーバの一次遅れ要素、Ｕ…補正値演算要素。
Claims (1)
- 【請求項１】 試験対象となるエンジンの負荷にダイナ
モメータを結合し、スロットル開度制御系によってエン
ジンのスロットル開度を制御して該エンジンの各種試験
を行うエンジンテストシステムにおいて、エンジンの回
転数Ｎとスロットル開度θを変数とする線形化したエン
ジン特性関数ｆ（Ｎ，θ）によってエンジンの出力トル
クを推定するエンジン特性推定要素と、エンジンの慣性
負荷を持ってエンジンの回転数Ｎから該慣性負荷による
トルクを求める回転数−トルク変換要素と、前記エンジ
ン特性推定要素の推定出力から前記回転数−トルク変換
要素の出力を減算したトルク及びエンジン回転数Ｎから
前記スロットル開度の指令値を補正する補正値θｃを得
る補正値演算要素とを備えたことを特徴とするエンジン
テストシステムのエンジン制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22083191A JPH0560658A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | エンジンテストシステムのエンジン制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22083191A JPH0560658A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | エンジンテストシステムのエンジン制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560658A true JPH0560658A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16757231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22083191A Pending JPH0560658A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | エンジンテストシステムのエンジン制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0560658A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006132961A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Ono Sokki Co Ltd | スロットル制御装置 |
| JP2021507251A (ja) * | 2017-12-22 | 2021-02-22 | アー・ファウ・エル・リスト・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | テストベンチを作動させるための方法 |
-
1991
- 1991-09-02 JP JP22083191A patent/JPH0560658A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006132961A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Ono Sokki Co Ltd | スロットル制御装置 |
| JP4521246B2 (ja) * | 2004-11-02 | 2010-08-11 | 株式会社小野測器 | スロットル制御装置 |
| JP2021507251A (ja) * | 2017-12-22 | 2021-02-22 | アー・ファウ・エル・リスト・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | テストベンチを作動させるための方法 |
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