(57)【要約】【課題】回転速度追従性を低下させることなく、共振による不具合の発生を防止することができるエンジンベンチを提供する。【解決手段】エンジンベンチ１０は、エンジン１１の出力軸にシャフト２１を介して接続されるダイナモメータ２０と、エンジン１１の出力軸のトルクを検出するトルクメータ２４と、を備え、シャフト２１には、シャフト２１のねじり振動を流体を利用して吸収するロータリー式のオイルダンパ７０が取り付けられる。【選択図】図１
2011075514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸にシャフトを介して接続されるダイナモメータを備えたエンジンベンチにおいて、
前記シャフトに取り付けられ、該シャフトが回転した際に発生するねじり振動を流体により吸収するロータリー式流体ダンパを備えることを特徴とするエンジンベンチ。
【請求項２】
前記流体ダンパは、
中空のリング状に形成され、前記シャフトが挿通されて固定されるケースと、
前記ケース内に回動自在に設けられたリング状の慣性体と、
前記慣性体と前記ケースとの隙間に充填されるオイルと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンベンチ。
【請求項３】
前記流体ダンパの形状または前記流体の物性は、前記流体ダンパをモデル化したダンパモデルを用いて実行したシミュレーションの結果を解析することによって決定されることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンベンチ。
【請求項４】
前記流体ダンパをモデル化したダンパモデルを用いてシミュレーションを行うシミュレーション部と、前記シミュレーションの結果と前記流体ダンパを用いて行った実機試験の結果との適合を行う検証部と、を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のエンジンベンチ。
【請求項５】
前記エンジンの実機試験によりエンジンモデルを作成するモデル作成部を備え、該モデル作成部は、前記流体ダンパをモデル化したダンパモデルを考慮したエンジンモデルを作成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のエンジンベンチ。
【請求項６】
前記慣性体の側面にリング状の凹部または凸部が形成され、
前記ケースの側面に、前記慣性体の凹部または凸部に対向するリング状の凸部または凹部が形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のエンジンベンチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンベンチに係り、特にシャフトの共振を抑制して高精度の計測を行うエンジンベンチに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、その出力軸が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る。このダイナモメータでエンジンの出力軸の回転力を吸収することによって台上試験が行われ、エンジンの性能が測定・評価される。
【０００３】
ところで、このようなエンジンベンチでは、いずれかの回転数領域において共振現象が発生することが知られており、共振現象が発生すると、測定精度が低下したり、装置が損傷したりするおそれがある。そこで、従来から様々な対応策が採られており、たとえば特許文献１は、軸にフライホイルを着脱自在に取り付けたり、剛性の異なるカップリングを用いたりすることによって共振域をずらしている。また、特許文献２は、共振点をアイドリング周波数以下に設定しており、特許文献３は、駆動側と被試験機との間に制振合金であるＤ２０５２合金を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平9-178616号公報
【特許文献２】特許3918435号
【特許文献３】特開2006-162486号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２は、試験で使用する回転数領域で応答性が低下する等の問題があった。一方、特許文献３は、ねじり方向以外の力も減衰させてしまうため、回転力が低下し、回転への速度追従性が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、回転速度追従性を低下させることなく、共振による不具合の発生を防止することができるエンジンベンチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、エンジンの出力軸にシャフトを介して接続されるダイナモメータを備えたエンジンベンチにおいて、前記シャフトに取り付けられ、該シャフトが回転した際に発生するねじり振動を流体により吸収するロータリー式流体ダンパを備えることを特徴とするエンジンベンチを提供する。本発明によれば、シャフトにロータリー式流体ダンパが取り付けられているので、シャフトのねじり振動を流体ダンパで吸収することができ、共振による不具合の発生を防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記流体ダンパは、中空のリング状に形成され、前記シャフトが挿通されて該シャフトに固定されるケースと、前記ケース内に回動自在に設けられたリング状の慣性体と、前記慣性体と前記ケースとの隙間に充填されるオイルと、を備えることを特徴とする。本発明の流体ダンパは、シャフトが回転することによってケースが回転し、その内部の慣性体が流体の粘性によってケースに追従して回転する。このような構成の流体ダンパによれば、シャフトの回転速度追従性を低下させることなく、シャフトのねじり振動を吸収することができる。したがって、シャフトの共振を抑え、精度の良いエンジン試験を行うことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は請求項１または２の発明において、前記流体ダンパの形状または前記流体の物性は、前記流体ダンパをモデル化したダンパモデルを用いて実行したシミュレーションの結果を解析することによって決定されることを特徴とする。本発明によれば、ダンパモデルを用いたシミュレーションの結果を解析することによって、適切な流体ダンパの形状や流体の物性を決定するので、この流体ダンパを用いることで、回転速度追従性を低下させることなく、シャフトのねじり振動を確実に防止できる。なお、請求項２の構成の流体ダンパの場合、流体ダンパの形状は慣性体の大きさ（重さ）であり、流体の物性は流体の粘度である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は請求項１〜３のいずれか１の発明において、前記流体ダンパをモデル化したダンパモデルを用いてシミュレーションを行うシミュレーション部と、前記シミュレーションの結果と前記流体ダンパを用いて行った実機試験の結果との適合を行う検証部と、を備えることを特徴とする。本発明によれば、シミュレーションの結果と実機試験の結果とを比較して適合をとるので、シミュレーションの精度を確認することができる。その結果、ダンパモデルを補正して精度を向上させたり、流体ダンパの形状や流体ダンパの物性を修正したりすることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は請求項１〜４のいずれか１において、前記エンジンの実機試験によりエンジンモデルを作成するモデル作成部を備え、該モデル作成部は、前記流体ダンパをモデル化したダンパモデルを考慮したエンジンモデルを作成することを特徴とする。本発明によれば、ダンパモデルを考慮してエンジンモデルを作成するので、エンジンモデルの精度を高めることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は請求項１〜５のいずれか１において、前記慣性体の側面にリング状の凹部または凸部が形成され、前記ケースの側面に、前記慣性体の凹部または凸部に対向するリング状の凸部または凹部が形成されることを特徴とする。本発明によれば、慣性体の側面とケースの側面に凹部または凸部が形成されるので、流体との接触面積が増加し、流体による振動吸収作用を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シャフトにロータリー式流体ダンパが取り付けられているので、回転速度追従性を低下させることなく、シャフトのねじり振動を流体ダンパで吸収することができる。したがって、本発明によれば、共振による不具合の発生を防止しつつ、精度の高い試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態のエンジンベンチを示す概略構成図
【図２】流体ダンパの構成を示す斜視図
【図３】流体ダンパの部分断面図
【図４】ダンパのモデルを示す図
【図５】本実施の形態のエンジンベンチの作用を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に従って、本発明に係るエンジンベンチの好ましい実施形態について説明する。図１は本実施の形態のエンジンベンチの概略構成図である。
同図に示すエンジンベンチ１０は、試験対象であるエンジン１１を性能測定・性能評価する装置であり、主としてダイナモメータ２０、ダイナモメータ制御部３０、エンジン制御部３１、測定部４０、モデルシミュレーション部５０、システム制御部６０で構成されている。
【００１６】
エンジン１１は、保持機構（不図示）を介して架台１２に固定されており、エンジン１１の内部には燃焼室（不図示）が設けられている。この燃焼室には吸気管１３と排気管１４が接続されており、吸気管１３から空気が吸引され、燃焼室で燃焼した後の排ガスが排気管１４から排気される。吸気管１３にはスロットル１５が設けられており、このスロットル１５によって空気の流入量が調節される。排気管１４は触媒装着部１６に接続されており、この触媒装着部１６に装着された触媒によって排ガスを浄化できるようになっている。
【００１７】
エンジン１１は、その出力軸がシャフト２１を介してダイナモメータ２０に接続されている。ダイナモメータ２０は、エンジン１１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２０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、低慣性ダイナモを用いることにより、低速回転から高速回転までの急激な回転数Ｎの変化に応じた安定した出力が得られる。
【００１８】
エンジン１１とダイナモメータ２０を接続するシャフト２１は、メインシャフトなどの複数の軸部材を連結して構成されており、その連結部分にはユニバーサルジョイント２２が介在されている。また、エンジン１１とダイナモメータ２０との間には中間軸受２３が設けられており、この中間軸受２３にシャフト２１が回動自在に支持されている。中間軸受２３のエンジン１１側にはトルクメータ２４が設けられ、このトルクメータ２４でシャフト２１のトルクが測定される。なお、本実施の形態は、トルクメータ２４でトルクを測定するようにしたが、これに限定するものではなく、たとえばダイナモメータ２０の出力からトルクを検出してもよい。また、本実施の形態では、シャフト２１にトルクメータ２４を取り付けたが、この他にクラッチ、変速機、各種の連結手段等を目的に応じて挿入してもよく、さらにはトルク以外のエンジン１１の状態、たとえば排ガスの温度などを測定してもよい。
【００１９】
中間軸受２３のダイナモメータ２０側には、オイルダンパ７０が設けられており、このオイルダンパ７０によってシャフト２１のねじり振動が吸収される。なお、本実施の形態はオイルダンパ７０を中間軸受２３とダイナモメータ２０との間に設けたが、オイルダンパ７０の取付位置はこれに限定するものではなく、中間軸受２３とエンジン１１との間に取り付けたり、カップリング部材や中間軸受２３、シャフト２１などに組み込んでもよい。オイルダンパ７０は本発明の特徴部分であり、後で詳説する。
【００２０】
上述したダイナモメータ２０はダイナモメータ制御部３０に接続されている。ダイナモメータ制御部３０は、ダイナモメータ２０に印加する電流・電圧を可変制御する手段であり、このダイナモメータ制御部２０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２０に接続されたエンジン１１の負荷トルクが制御される。なお、ダイナモメータ２０としては低慣性ダイナモメータを使用することが好ましい。この場合、ダイナモメータ２０で検出される負荷トルクと、トルクメータ２４で検出される軸トルクは実質的に同一になる。
【００２１】
一方、エンジン１１はそれぞれエンジン制御部３１に接続されている。エンジン制御部３１は、スロットル開度や点火進角等の制御パラメータをエンジン１１に与えてエンジン１１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と称するＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で実現してもよい。このエンジン制御部３１によってエンジン１１に制御パラメータ（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１１が回転し、その回転がシャフト２１を介してダイナモメータ２０に伝達される。なお、エンジン制御部３１から与えられる制御パラメータとしては、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）など様々なパラメータがある。
【００２２】
エンジン制御部３１とトルクメータ２３は、測定部４０に接続されている。測定部４０は、エンジン１１の動作状態を示す信号を入力して各種の信号処理を行う手段であり、主として入力部４１、データメモリ４２、信号処理部４３で構成される。入力部４１は、エンジン制御部３１、トルクメータ２４からデータを取り入れる入力回路を有しており、トルクメータ２４からのトルク・回転数などのデータとエンジン制御部３１からのスロットル開度等の制御データとが入力される。なお、スロットル開度等の時系列データは、エンジン制御部３１からではなく、後述のシステム制御部５０から直接入力されてもよいし、エンジン１１に設けられたスロットル開度検出器等からエンジン制御部３１を介して入力されてもよい。また、入力部（測定部）４１は、入力データがアナログ信号の場合、Ａ／Ｄ変換を行い、複数の入力データの時間的同期をとることが好ましい。
【００２３】
入力部４１に入力されたデータは、メモリ４２によって一時的に格納される。このメモリ４２は、信号処理部４３での信号処理途中のデータ、信号処理結果のデータを一時的に格納することもできる。メモリ４２に保存されたデータは、信号処理部４３で信号処理される。信号処理部４３は、後述のモデル作成シミュレーション部５０で作成するモデルの最適値を決定するための信号処理を行う手段であり、たとえばデータのノイズを除去するノイズ除去器（フィルター）、加減乗除器、微分積分器、平均値演算器、標準偏差演算器、データ度数等の計数器（カウンタ）、周波数解析器（ＦＦＴ）等、公知の演算器が含まれる。
【００２４】
モデル作成シミュレーション部５０は、測定部４０で得られたデータに基づいてエンジン１１のモデルを作成するとともに、作成したモデルに基づいてエンジン制御部３１及びダイナモメータ制御部３０を制御してシミュレーションを行う手段であり、モデル作成部５１、データメモリ５２、シミュレーション部５３、検証部５４を備える。
【００２５】
モデル作成部５１は、エンジン１１のモデルを作成する手段であり、信号処理部４３で選択された制御パラメータやトルクメータ２４で計測されたデータに基づいて、任意の入力と出力に介在する関係（伝達特性）を式、グラフ等で表現したモデルを作成する。なお、モデル作成部５１における制御パラメータの選択は、必ずしも信号処理部４３で行われる必要はなく、システム制御部６０やモデル作成シミュレーション部５０において行われてもよい。また、モデル作成部５１で作成されるモデルは特に限定するものではないが、たとえば点火進角と負荷トルクの関係を表すエンジンモデルなどがある。さらに、モデル作成部５１でのモデルの作成は、定常状態及び過渡状態での試験で得られたデータに基づいて作成するとよい。ここで、定常状態とは、モデルを作成するのに必要なパラメータの値（本実施例では点火進角）を一定時間、一定値に安定させた状態（例えば、パラメータをステップ状に変化させること）を示し、このようにパラメータを制御して行う試験を定常試験という。一方、過渡状態とは、モデルを作成するのに必要なパラメータの値（本実施例では点火進角）を時間的に連続的に変化させた状態（例えば、パラメータを正弦波形状、三角波形状に変化させること）を示し、このようにパラメータを制御して行う試験を過渡試験という。
【００２６】
モデル作成部５１で作成されたモデルは、メモリ５２に格納される。シミュレーション部５３は、そのモデルに基づいて仮想シミュレーションまたは実機シミュレーションを行い、特に実機シミュレーションはエンジン制御部３１とダイナモメータ制御部３０を制御しながら行う。検証部５４は、そのシミュレーション結果と実測値とを比較し、モデルの有効性・妥当性を検証してモデルの修正やパラメータ値の調整等を行う。
【００２７】
上述したエンジン制御部３１、ダイナモメータ制御部３０、測定部４０、モデル作成シミュレーション部５０は、システム制御部６０に接続される。システム制御部６０は各種の制御を行う手段であり、定義部６１と実行部６２を備える。定義部６１は、計測内容の各種条件を設定する機能を備えており、たとえばアクセル開度、燃料噴射時期、点火進角、噴射時間、ＶＶＴ、ＥＧＲなどの制御パラメータや、吸気温度、排気温度、燃料注入量、空気注入量、ＮОＸ密度、ＨＣ密度、ＣО濃度、ＣО２濃度、燃料消費量、水温などの計測パラメータについて、その入出力の有無や入出力の範囲などを設定することができる。また、定義部６１には、使用頻度の高い設定条件が予め標準アクションとして登録されており、たとえば矩形波状に入力条件を変化させたり、ステップ状に徐々に入力条件を変化させたりする設定が予め登録されている。作業者はこれらの標準アクションのなかから選択することによって、計測条件を簡単に設定することができる。また、定義部６１は、予め設定された標準アクションの他、自由にシーケンスを作成できる機能を備えている。シーケンスの作成手段は特に限定するものではないが、たとえば、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）のｍ−ｆｉｌｅやＳｉｍｕｌｉｎｋ（登録商標）を使用することにより作成される。このようにシーケンスを作成することによって、作業者がシミュレーションの条件を自在に設定することができる。
【００２８】
定義部６１における入力設定では、実験計画法（ＤОＥ）や中心複合計画（ＣＣＦ）に基づいて設定することが好ましい。その際、出力値により応答曲面が十分に得られるように設定することが好ましい。また、制御パラメータの入力間隔（変化幅）は一定でなくてもよく、たとえば予想される最適点の近辺で変化幅が小さくなるように設定してもよい。さらに、重要度の高いパラメータほど変化幅を小さく設定してもよい。
定義部６１におけるこれらの操作はキーボードや複数の操作ボタンなどから成る操作部６４を用いて行われる。定義部６１で設定された条件は、不図示のメモリに記憶される。
【００２９】
実行部６２は、計測を実行させる機能を備えており、前述の定義部６１で設定された条件（またはシーケンス）に基づいて計測を実行させるように構成される。なお、システム制御部６０は、境界エラー（たとえばノッキングや失火など）の境界値を自動で探索する自動探索機能を備えていてもよい。また、システム制御部６０に解析装置を接続し、この解析装置によってパラメータの測定値の最適点を策定し、ＥＣＵマップを作成するようにしてもよい。その際、最適点の策定方法は特に限定するものではなく、たとえば最小二乗法を用いて応答曲面を作成して最適点を策定するとよい。
【００３０】
上述したシステム制御部６０には、表示部６５が接続される。表示部６５には、メモリ４２に格納されている各種データ、メモリ５２に格納されているエンジンモデル、信号処理部４３での演算結果、シミュレーション部５３でのシミュレーション結果などが表示される。また、表示部６５には、複数のデータの関係グラフ、軌跡、度数分布表、標準偏差グラフなど、様々な画像が表示される。この表示部６５にシミュレーションの結果をグラフ化して表示することにより、ロバスト性のチェックを行うことができる。なお、表示部６５は、データ、マップ、グラフなど複数のものを同一画面に同時に表示するようにしてもよい。
【００３１】
次に本発明の特徴部分であるオイルダンパ７０について説明する。図２は、オイルダンパ７０を示す斜視図であり、ケース７１の一部を切り欠いてその内部を示している。図３は、オイルダンパ７０の回転中心を通る面で切断した断面図である。
【００３２】
これらの図に示すように、オイルダンパ７０は、ケース７１、慣性体７２及びオイル７３で構成されている。ケース７１はリング状に形成されており、その中心にシャフト２１が挿通され、シャフト２１に固定されている。したがって、シャフト２１が回転することによってケース７１も回転するようになっている。
ケース７１の内側面には、複数の凸部７１Ａが形成されている。この凸部７１Ａはケース７１の回転軸を中心としてリング状に形成されており、且つ、凸部７１Ａ同士が一定の間隔で形成されている。これにより、後述のオイル７３とケース７１との接触面積が増加し、後述のダンピング係数を増加させることができる。
【００３３】
ケース７１の内部は中空になっており、その中空部分にリング状（ドーナツ型）の慣性体７２が設けられている。慣性体７２はケース７１に対して回動自在であり、後述のオイル７３を介してケース７１の回転力が慣性体７２に伝達されるようになっている。
慣性体７２の側面には、複数の凹部７２Ａが形成されている。この凹部７２Ａは慣性体７２の回転軸を中心としてリング状に形成されており、前述のケース７１の凸部７１Ａに対向して形成されている。これにより、後述のオイル７３と慣性体７２との接触面積が増加し、後述のダンピング係数を増加させることができる。なお、本実施の形態では凸部７１Ａと凹部７２Ａを設けたが、これに限定するものではなく、オイル７３の粘度を高くしたり、ケース７１と慣性体７２の隙間量を小さくしたりするなどによって、凸部７１Ａや凹部７２Ａがない構成とすることも可能である。
【００３４】
ケース７１の内部（すなわちケース７１と慣性体７２との隙間）にはオイル７３が充填されている。オイル７３は適度な粘性を有するものが選択され、その適性値はオイルダンパ７０の形状や設備の慣性値によって決定されるが、たとえば常温（２５℃程度）で粘度３〜５０Ｐａ・ｓ程度のものが使用される。このオイル７３を充填することによって、ケース７１の回転力がオイル７３を介して慣性体７２に伝達される。なお、オイル７３の交換のメンテナンス性のため、図３に示すようにケース７１に蓋７１Ｂを設けることが好ましい。蓋７１Ｂは、ケース本体７１Ｃに着脱自在に設けられ、ネジ７４によってケース本体７１Ｃに固定される。また、ケース本体７１Ｃと蓋７１Ｂとの間にはパッキン７５が配設され、オイル７３の漏れが防止される。オイルダンパ７０をこのように構成することによって、オイル７３の交換を容易に行うことができる。
【００３５】
上記の如く構成されたオイルダンパ７０によれば、シャフト２１が回転することによってケース７１が回転し、その回転力が粘性のオイル７３を介して慣性体７２に伝達され、慣性体７２が回転される。そして、通常の回転時にはケース７１と慣性体７２が同位相になり、シャフト２１の回転力が確実に伝達される。一方、共振の発生時には、ケース７１の位相に対して慣性体７２の位相の遅れが発生し、オイル７３の粘性が抵抗となってシャフト２１の共振の振幅が抑制される。すなわち、共振の発生時には、オイル７３の粘性抵抗による減衰力によって、振動エネルギーが熱エネルギーに変換され、共振の振幅が抑制される。
【００３６】
オイルダンパ７０は、共振の振幅の抑制力として、共振倍率（トルク出力値の振幅を入力値で割った値）が所定値以下になるように設定される。これにより、シャフト２１に発生する共振を所望の共振倍率以下に抑制することができる。ここで、共振倍率の所定値としては、３以下が好ましく、このような値に設定することによって共振による装置の損傷を回避することができる。ただし、装置の損傷防止効果を考えると、共振倍率の上限値は小さいほど好ましく、２．５以下がより好ましい。
【００３７】
ここで、上述したオイルダンパ７０のモデルを考えると、共振倍率に寄与するパラメータは、慣性値（たとえば慣性体７２の容量）と減衰係数（ダンピング係数ともいい、オイルダンパ７０の形状や設備の慣性値などに応じて決定し、たとえばオイル７３の粘性）の二つである。したがって、所定の共振倍率以下に設定するためにはこの二つを適正値に設定することが重要になる。そこで、本実施の形態では、シミュレーションを行い、その結果を解析することによって仕様を決定している。
【００３８】
シミュレーションで使用されるダンパモデルは、以下のようにして求めることができる。すなわち、ケース７１内の流体（オイル）を層流と仮定すると、オイルダンパ７０のトルクは下式になる。この式において、Ｔはトルク、ｒ１は慣性体の内径、ｒ２は慣性体の外径、ｈは慣性体とケースとの隙間量、ωは回転速度、μは粘度を表している。
【００３９】
【数１】
2011075514.tif 000003
【００４０】
エンジン１１、オイルダンパ７０、ダイナモメータ２０の系のうち、ダイナモメータ２０とオイルダンパ７０との間のねじり剛性は比較的大きいので、一体と想定する。これを図示のためにバネ−質量系に置き換えると、図４のようになり、モデルは下式になる。この式において、ｂはダンピング係数である。
【００４１】
【数２】
2011075514.tif 000004
【００４２】
この系における特性方程式は、下式のようになる。この式において、ｍ１はエンジン１１の慣性値、ｍ２はダイナモメータ２０とオイルダンパ７０の慣性値、ｋはねじりバネ定数である。
【００４３】
【数３】
2011075514.tif 000005
【００４４】
ｍ１、ｍ２は予め決まった値であり、ｋは共振周波数をＲ［Ｈｚ］とすると以下の式で求まる。
【数４】
2011075514.tif 000006
【００４５】
したがって、必要な減衰比が得られればｂ以外の値が与えられることになり、ｂが求まる。
次に、ダンパでの発熱を考慮すると、ダンパでの発熱量は下式で表される。
【数５】
2011075514.tif 000007
【００４６】
ここで、特性方程式の実根をα（α＜０）とすると、振動に関する根は下式から求められる。
【数６】
2011075514.tif 000008
【００４７】
これらの式によるダンパモデルを用いてシミュレーションを行い、その結果を解析することによって、ダンピング係数ｂ（すなわちオイルの適切な物性、たとえばオイルの粘度）やバネ定数ｋ（オイルダンパ７０の形状、たとえば慣性体の容量）を決定することができる。なお、決定したオイルダンパ７０を用いて実機試験を行った後、その試験結果とシミュレーションの結果との適合を行い、検証するとよい。また、検証の結果、必要であればダンパモデルを修正したり、オイルダンパ７０の形状やオイル７３の物性を変更したりするとよい。
【００４８】
次に上記の如く構成されたエンジンベンチ１０の作用について図５に基づいて説明する。図５は、試験結果により得られたトルクの共振倍率と周波数との関係を示している。同図において、太い実線は本実施の形態のエンジンベンチ１０による結果であり、細い実践はオイルダンパ７０のない比較例１での結果であり、点線は動力伝達部分にゴムを介在させた比較例２の結果である。
【００４９】
図５に示すように、オイルダンパ７０のない比較例１は、周波数ａにおいて共振が発生しており、その共振倍率は３以上になっている。このため、周波数ａで共振が発生し、装置が共振により損傷するおそれがある。一方、比較例２は、動力伝達部分にゴムを介在させているため、バネ定数が下がり、共振点が周波数ｂまで下がっている。したがって、周波数ｂがアイドリング周波数未満であれば、アイドリング周波数以上の試験において共振が発生せず、良好な試験を行うことができるとされている。
【００５０】
しかし、比較例２の場合、共振倍率そのものは低下していないので、周波数ｂでの試験は全く行うことができない。また、比較例２は、周波数ｂを超えた直後の周波数域において、比較例１と異なる挙動を示すという問題があり、周波数ａ近辺ではゲインが急激に落ち込んでトルクの伝達遅れが発生し、試験精度が低下するという問題が発生する。
【００５１】
これに対して、本実施の形態のエンジンベンチ１０は、オイルダンパ７０を設けたので、オイル７３の流動抵抗による減衰力によって振動が吸収され、共振域での共振倍率そのものが低下し、３以下になっている。このように本実施の形態によれば、共振倍率を設定値以下に抑制することができるので、共振による装置の損傷を回避することができる。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、共振域での共振倍率が低下する一方で、それ以外の周波数域では比較例１と殆ど同じ傾向を示しており、共振点も比較例１の周波数ａと略等しい周波数ｃになっている。したがって、トルクの伝達遅れなどによる測定精度の低下を抑制しつつ、共振倍率を低下させることができる。
【００５３】
なお、本発明における流体ダンパの構成は、上述したオイルダンパ７０に限定されるものではなく、流体を利用した様々なダンパを使用することができる。たとえば、上述のダンパ７０において、ケース７１の外周部分の内側に多数のバネ成分（たとえば板バネ、スプリング、ゴム等）を所定角度ごとに複数設け、このバネ成分に慣性体７２を接続してもよい。また、全く異なる構成として、シャフト２１に円盤状のディスク（慣性体と略同じもの）を固定し、このディスクを囲む固定ケースを中間軸受等に固定し、固定ケースとディスクとの間にオイルを充填した構成としてもよい。この場合、固定ケースが動かないので、後述の冷却機構や圧力調整機構を接続するのに適している。さらに別の構成として、円盤状のディスクをシャフト２１に取り付けるとともに、このディスクを囲む非固定ケースをシャフト２１に回動自在に取り付け、非固定ケースとディスクとの間にオイル７３を充填してもよい。この場合、シャフト２１が回転することによってディスクが回転し、オイル７３の流動抵抗によって非固定ケースが回転するので、流動抵抗による減衰力が得られ、共振倍率を低下させることができる。
【００５４】
また、上述した実施形態では省略したが、オイル７３の冷却機構を設けてオイル７３の温度上昇を抑制するとよい。オイル７３の冷却機構としては、たとえばケース７１の外面に送風を行うファンを設けたり、ケース７１を囲むように配置したジャケットに冷媒を循環させたりする方法が考えられる。また別の冷却方法として、ロータリージョイントを介してケース７１にオイル７３の循環路を接続し、この循環路に配したオイルポンプ（インペラ構造たとえばギア、ベーン、ブッシュの推力を用いるもの）によってオイル７３を冷却装置に循環させる方法が考えられる。その際、オイル７３の循環量や冷却量は、エンジン１１の発熱量や回転数に応じて制御することが好ましい。さらに別の方法として、ペルチェ素子の一端をオイル７３内に配し、他端をケース７１の外に配して通電することにより、オイル７３を冷却する方法が考えられる。
【００５５】
また、上述した実施形態では省略したが、オイル７３の圧力調整機構を設けてもよい。オイル７３の圧力調整機構としては、たとえば上述したオイル７３の冷却機構と同様に、ケース７１にオイル７３の循環路を接続し、この循環路に圧力調整弁を設ける方法が考えられる。また、別の方法として、ケース７１の内側に圧電素子を設け、この圧電素子に電圧を印加してオイル７３の容積を増減して圧力を調整するようにしてもよい。
【００５６】
また、上述した実施形態において、オイル７３の粘性を調整する粘性調整機構を設けてもよい。粘性調整機構としては、たとえば電気粘性流体のオイル７３を用いるとともに、このオイル７３に電流を付与する機構をケース７３に取り付ける方法が考えられる。この場合、オイル７３に電流を流すことによってオイル７３の粘性を調整することができる。また、別の方法として、磁気粘性流体のオイル７３を用いるとともに、このオイル７３に磁界を付与する機構をケース７３の近辺に配設する方法が考えられる。この場合、オイル７３に磁界を付与することによって、オイル７３の粘性を調整することができる。
【００５７】
なお、上述した実施形態は、予め入力されたダンパモデルを用いたが、これに限定するものではなく、試験結果に基づいてモデル作成部５１が作成したダンパモデルを用いたり、検証部５４で修正したダンパモデルを用いたりしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０  エンジンベンチ
１１  エンジン
２０  ダイナモメータ
３０  ダイナモメータ制御部
３１  エンジン制御部
４０  測定部
５０  モデルシミュレーション部
６０  システム制御部
７０  オイルダンパ
７１  ケース
７２  慣性体
７３  オイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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