JPH0612312B2 - 電気動力計の電気的慣性補償装置 - Google Patents

電気動力計の電気的慣性補償装置

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JPH0612312B2
JPH0612312B2 JP59150242A JP15024284A JPH0612312B2 JP H0612312 B2 JPH0612312 B2 JP H0612312B2 JP 59150242 A JP59150242 A JP 59150242A JP 15024284 A JP15024284 A JP 15024284A JP H0612312 B2 JPH0612312 B2 JP H0612312B2
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/16Rotary-absorption dynamometers, e.g. of brake type
    • G01L3/22Rotary-absorption dynamometers, e.g. of brake type electrically or magnetically actuated

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気動力計の電気的慣性補償装置の改良に関す
るもので自動車等の車両用エンジンの特性測定に使用さ
れるものである。
〔従来の技術〕
車両用エンジンは自動車の排出ガスが規制されて以来、
人間が実走行運転するのと等価な試験を行なつて、加減
速時の過渡特性や排出ガスの測定等を行なっていること
は周知の通りである。その際に負荷装置としては電気動
力計を使用し、車速に応じて負荷する所謂“走行抵抗制
御”を行なう。走行抵抗制御は電気動力計トルクを走行
速度の関数として制御し、車両用エンジンに走行時と等
価な負荷を与える制御方法で、例えばエンジン出力軸に
換算した自動車の路上走行抵抗トルクTは一般に下式に
よつて与えられる。
T=A+BN+CN2+DWsinθ+E・▲▼2・dN/dt……
(1) 但しA〜E…タイヤ有効半径、減速比、各種抵抗係数、
換算係数等の定数 N…エンジン回転速度 W…車両重量 θ…路面勾配 D・Wsinθ…登降坂抵抗 ▲▼2…等価慣性量 t…時間 上式中の慣性抵抗トルクE・▲▼2・dN/dtを与え
る装置を慣性補償装置と称し、従来はフライホイールを
用いた機械的なものが使用されていたが、最近は設備全
体の小形化、高速回転時の安全性、慣性量変更の容易
さ、価格等の面で有利な電気的慣性補償装置が採用され
るようになつてきた。
しかしながら、電気動力計をトルク制御回路により制御
し、トルク指令値を供試エンジンの回転速度N、及び加
速度dN/dtにより(1)式に対応した回路で作ると、等価
慣性量の大きさに比例してトルク指令回路のゲインが大
きくなり、制御ループゲインが大きくなるからトルク制
御回路が不安定になり易い。
例えば貸物車用エンジンの等価試験時に、空車条件の場
合には安定な走行抵抗制御ができていたにもかかわら
ず、貸物満載条件では不安定になつてしまうとか、或は
変速機を切換えて車速をK倍に増速したと等価な試験を
する場合、等価慣性量はK倍となるためにトルク制御
回路が不安定になり試験を継続することができなくなつ
てしまう。
不安定になつたトルク制御回路を安定ならしめるために
トルク制御増巾器のゲインを小さくすると、応答特性が
悪るくなりエンジンの回転速度変化に対する走行抵抗の
変化、即ちエンジン負荷の追従が遅れ、精度の良い制御
ができなくなることは勿論のこと、遂には走行抵抗制御
とは言えない状態になつてしまう。
此等の問題点を解決するために出願人は第2図に示すよ
うに、従来前記(1)式におけるE・▲▼2・dN/dtに
基づいて行なつていた慣性補償を、回転運動方程式 τ=(▲▼2/H)・dN/dt ……(2) から回転速度 N=(H/▲▼2)∫τdt ……(3) を得て、この(3)式に基づいて慣性補償を行ない、速度
制御手段によつて等価慣性量が大きくても安定な走行抵
抗制御をすることができる電気的慣性補償装置を提案し
た。(特願昭59−82352号)まずこの先願を第2
図に示すブロツク結線図により簡単に説明する。なお上
式ではτはトルク、Hは定数を示している。
第2図において、1は供試エンジン、2は電気動力計で
前記供試エンジン1に直結されて、自動車の路上走行時
と等価な負荷を供試エンジン1に与える。3は回転速度
に比例した速度信号を取り出すパルスピツクアツプ、4
は回転速度を電圧信号に変換するF/V変換回路、5は
比較回路で後述と速度指令値と比較される。6は速度制
御用増巾器、7は比較回路で前記増巾器6の出力たる電
流指令値と可変電源部11の負荷電流に比例した電圧信
号に変換する電流検出器8の出力である負荷電流検出値
とを比較する比較回路、9は電流制御用増巾器、10は
ゲート信号を移相する位相制御回路、可変電源部11は
電気動力計2の主回路電流域は励磁電流を制御して電気
動力計2にトルクを発生させる。前記7,8,9,1
0,11で電流制御マイナーループを構成し、又2,
3,4,5,6で速度制御回路を構成している。
一方12は抵抗定数設定回路、13はロードセル、14
は電圧変換回路、15は比較回路、16は微分回路、1
7は電気動力計2の回転部慣性定数設定回路、18は比
較回路、19は積分回路、20はエンジンの出力軸に換
算した自動車の慣性抵抗定数設定回路で此等により速度
指令回路を構成している。
供試エンジン1を起動するとパルスピツクアツプ3、F
/V変換回路4を経て回転速度に比例した電圧が速度信
号として取り出され、比較回路5に加えられる。自動車
の慣性抵抗定数設定回路20の出力、即ち速度指令値が
起動した時点で、なお零であるとすると、速度制御回路
は回転速度を零に押えるように働くから、電気動力計2
はエンジン1の回転速度を零とするためのトルクを発生
する。該トルクはロードセル13、電圧変換回路14を
経て、ロードセル13で検出したトルクに比例した電圧
信号に変換されて比較回路15に入る。一方抵抗定数設
定回路12と微分回路16にもF/V変換回路4の出力
である速度が供給されているから平坦路定常走行抵抗ト
ルクと登降坂抵抗トルクとの和、即ち(1)式のA+BN+C
N2+D・W・sinθに比例した電圧信号が抵抗定数設定回路
12から出力され、前記電圧変換回路14の出力と比較
回路15において比較され、更に起動の際の回転速度変
化が微分値として微分回路16から出力されて、電気動
力計2の回転部慣性定数設定回路17を経た電圧、即ち
回転速度が変化したとき電気動力計2の回転部が発生す
るトルクτaに比例した電圧と比較回路18で比較され
る。但し、τa=〔(▲▼2)a/HdN/dtで(▲
2)aは電気動力計2の回転部慣性量で、Hは定数で
ある。比較回路15,18を経たトルク偏差に比例する
電圧は積分回路19で積分され、自動車の慣性抵抗定数
設定回路20を経て(3)式のN=(H/▲▼2)∫・
dtに比例した電圧が速度指令値として比較回路5に入
り、前記F/V変換回路4の出力との偏差を零とする。
即ち電気動力計2の回転速度を前記速度指令値に合せる
べく電気動力計2の主回路電流或は励磁電流が制御され
る。然るに回転速度は別途に制御されているエンジン1
の回転速度であるから、前記速度指令値とF/V変換回
路4の出力との偏差を零とすべく、電気動力計2の主回
路電流域は励磁電流が制御されたとしてもエンジン1の
回転速度は変化せず、エンジン1に対する負荷トルクが
変化する。
以上に述べた如く、速度を検出する回路は電気動力計2
の回転部に設けられたパルスピツクアツプ3、F/V変
換回路4のみであるかる遅れ要素は少く、速度制御増巾
器6のゲインを充分大きくすることができる。又速度指
令回路には微分回路16が含まれているが、慣性定数設
定回路17で設定される電気動力計2の回転部慣性定数
は、エンジン1の出力軸に換算した自動車の慣性抵抗定
数に比し格段に小さく、速度制御回路を不安定にする程
の大きな影響力はない。20で設定される自動車の慣性
抵抗定数は(3)式から明らかなように、ゲインが等価慣
性量▲▼2に反比例するから、速度制御回路が安定
であれば速度指令回路の信号が加わつても不安定になる
ようなことはない。従つて自動車の慣性抵抗定数が大き
い場合であつても安定な走行抵抗制御を行なうことがで
きる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
電気動力計の発生トルクと、諸定数が設定されエンジン
の回転数或は回転数の変化に応じて出力される走行抵抗
トルクとの偏差を積分することによつて慣性補償を行な
つた速度制御回路は、前述の如く慣性負荷が大きい場合
にも安定な走行抵抗制御をすることができるが、逆にス
ポーツカーのように、エンジンの単位出力当りの車両重
量が小さな自動車で急加減速を繰り返す場合と等価が試
験をしようとすると、速度指令値の遅れ、即ち電気動力
計のトルク検出の遅れが問題となる。
周知の如く、電気動力計の揺動子は、直流電気動力計の
場合は直流発電機或い直流電動機の固定子と同様に、継
鉄、磁極鉄心、磁極線輪等から成り、又は渦流電気動力
計の場合は継鉄、励磁線輪等から成り、何れも継鉄部に
は剛性の大きな腕が取付けられ、腕の先端でロードセル
を押圧してトルクを検出しているために揺動子の慣性が
大きく、繰り返し周期の小さな速度変化に対しては応答
の遅れが目立つようになる。
〔問題点を解決するための手段〕
供試エンジンの出力軸と電気動力計の回転軸との連結軸
に軸トルク検出器を設ける。
〔作用〕
エンジンの負荷トルクをエンジンの出力軸端部で直接検
出することができるから、電気動力計の揺動子を介して
ロードセルによりトルクを検出する場合におけるトルク
検出の遅れは全く無くなる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク結線図で、同
図において第2図と同一部分には同一符号を付して説明
を省略する。
同図において21は供試エンジン1の出力軸と電気動力
計2の回転軸との連結軸に設けられた軸トルク検出器
で、22は検出したトルクに比例した電圧信号に変換す
る電圧変換回路である。
供試エンジン1を起動すると、パルスビツクアツプ3、
F/V変換回路4を経て回転速度に比例した電圧が比較
回路5に加えられる。自動車の慣性抵抗定数設定回路2
0の出力、即ち速度指令値が起動直後なお零であるとす
ると、速度制御回路は回転速度を零に抑えるように働く
から、電気動力計2はエンジン1の回転速度を零とする
ためのトルクを発生する。該トルクは軸トルク検出器2
1、電圧変換回路22を経て、検出トルクに比例した電
圧信号に変換されて比較回路15に入る。一方抵抗定数
設定回路12にもF/V変換回路4の出力が供給されて
いるから、平坦路定常走行抵抗トルクと登降坂抵抗トル
クとの和に比例したで電圧信号が抵抗定数設定回路12
から出力され、前記電圧変換回路22の出力と比較回路
15において比較される。
なお、第2図に示した従来例と異り、エンジン1に負荷
されるトルクを軸トルク検出器21により検出している
ので、電気動力計2の回転部を加速するために生ずるエ
ンジン1の負荷となるトルクは検出したトルク中に含ま
れているから、電気動力計2の回転部の慣性量が発生す
るトルクを補正する必要は無い。
比較回路15を経たトルク偏差に比例する電圧は積分回
路19で積分され、自動車の慣性抵抗定数設定回路20
を経て速度指令値として比較回路5に入り、前記F/V
変換回路4の出力との偏差を零とするように速度制御回
路が動作する。即ち電気動力計2の回転速度(供試エン
ジン1の回転速度)を前記速度指令値に合せるべく電気
動力計2の主回路電流域は励磁電流が制御され、供試エ
ンジン1に負荷するトルクが制御される。
〔発明の効果〕
供試エンジンの出力軸と電気動力計の回転軸との連結軸
に軸トルク検出器を設け、供試エンジンの負荷トルクを
該エンジンの出力軸端部で直接検出することができるか
ら、揺動子を介してロードセルにより電気動力計の発生
トルクを検出して前記エンジンの負荷トルクとする従来
の場合と様なトルク検出の遅れは全く無くなる。
一方電気動力計の回転子の慣性によつて発生する供試エ
ンジンの負荷トルクは、供試エンジンを加減速すると同
時に軸トルク検出器で検出されるから、電気動力計の回
転子の慣性が発生する供試エンジンの負荷となるトルク
を補償するための微分回路や慣性定数設定回路は不要と
なり、制御回路が簡略化されると共に、加速度検出の遅
れによるトルク補正の遅れも無くなる。
従つて本発明の電気的慣性補償装置を備えた走行抵抗制
御装置は、慣性負荷の大小にかかわらず安定且つ応答特
性の食い走行抵抗制御を実施することができるという優
れた効果を奏する。
なお第2図の実施例においては軸トルク検出器を供試エ
ンジンの出力軸と電気動力計の回転軸との連結軸に設け
た場合について述べたが、これに限らず軸トルクに比例
した電気信号を取り出すことができるものであれば良い
ことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す電気的慣性補償装置を
備えた走行抵抗制御装置のブロツク結線図、第2図は従
来の電気的慣性補償装置を備えた走行抵抗制御装置のブ
ロツク結線図である。 1は供試エンジン、2は電気動力計、3はパルスピツク
アツプ、4はF/V変換回路、5,7,15は比較回
路、6は速度制御用増巾器、8,22は電圧変換回路、
9は電流制御用増巾器、10は位相制御回路、11は可
変電源部、12は抵抗定数設定回路、19は積分回路、
20は慣性抵抗定数設定回路、21は軸トルク検出器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気動力計の回転速度に比例した信号を取
    り出して速度信号とし、前記速度信号を入力とする抵抗
    定数設定回路を設け、更に前記電気動力計の発生トルク
    に比例したトルク信号を取り出して、該トルク信号と前
    記抵抗定数設定回路の出力とを比較し、その偏差を積分
    すると共に、該積分された出力を慣性抵抗定数設定回路
    を介して速度指令信号とした電気動力計の電気的慣性補
    償装置において、前記電気動力計の発生トルクに比例し
    た信号を供試エンジンの出力軸と前記電気動力計の回転
    軸との連結軸に設けた軸トルク検出器により取り出した
    ことを特徴とする電気動力計の電気的慣性補償装置。
JP59150242A 1984-07-19 1984-07-19 電気動力計の電気的慣性補償装置 Expired - Fee Related JPH0612312B2 (ja)

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JP4946495B2 (ja) * 2007-02-20 2012-06-06 株式会社明電舎 動力計測システムの電気慣性制御装置
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AT509381B1 (de) * 2011-05-09 2012-04-15 Avl List Gmbh Prüfstand für dynamische prüfaufgaben an verbrennungskraftmaschinen, sowie verfahren zum betreiben eines derartigen prüfstandes

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