(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイナモメータとエンジンとを回転軸を介して直結し、この軸トルクとエンジン又はダイナモメータの回転速度を検出し、検出信号をエンジントルクオブザーバに導入してエンジントルク推定値を演算し、この推定値を負荷モデルに導入してダイナモメータのトルク指令値を演算し、算出されたトルク指令値をもとにインバータを介して前記ダイナモメータを制御するものにおいて、前記エンジントルクオブザーバは、検出された軸トルク信号Ｔｅｄとエンジンの回転速度信号ωｅを導入して次式でエンジントルク推定値Ｔｅｏを演算することを特徴としたエンジンベンチシステムのエンジントルク推定方法。
Ｔｅｏ（ｓ）＝ＧTed（ｓ）Ｔｅｄ（ｓ）＋Ｇωｅ（ｓ）ωｅ（ｓ）
ＧTed（ｓ）：＝−１／（ｓ／ωｏ＋１）2
Ｇωｅ（ｓ）：＝（Ｊeoｓ＋Ｄeo）／（ｓ／ωｏ＋１）2
ただし、Ｊeoはオブザーバでのエンジンの慣性モーメント設定値、Ｄeoはオブザーバでのエンジンの粘性摩擦係数設定値、ωｏはオブザーバの応答速度設定値。
【請求項２】
ダイナモメータとエンジンとを回転軸を介して直結し、この軸トルクとエンジン又はダイナモメータの回転速度を検出し、検出信号をエンジントルクオブザーバに導入してエンジントルク推定値を演算し、この推定値を負荷モデルに導入してダイナモメータのトルク指令値を演算し、算出されたトルク指令値をもとにインバータを介して前記ダイナモメータを制御するものにおいて、前記エンジントルクオブザーバは、検出された軸トルク信号Ｔｅｄとダイナモメータの回転速度信号ωｄを導入して次式でエンジントルク推定値Ｔｅｏを演算することを特徴としたエンジンベンチシステムのエンジントルク推定方法。
Ｔｅｏ（ｓ）＝ＧTed（ｓ）Ｔｅｄ（ｓ）＋Ｇωｄ（ｓ）ωｄ（ｓ）
ＧTed（ｓ）：＝−（Ｊeoｓ2＋（Ｄeo＋Ｋdo）ｓ＋Ｋco）／（（Ｋdoｓ＋Ｋco）（ｓ／ωｏ＋１）2）
Ｇωｄ（ｓ）：＝（Ｊeoｓ＋Ｄeo）／（ｓ／ωｏ＋１）2
ただし、Ｊeoはオブザーバでのエンジンの慣性モーメント設定値、Ｄeoはオブザーバでのエンジンの粘性摩擦係数設定値、Ｋdoはオブザーバでの軸の粘性摩擦係数設定値、Ｋcoはオブザーバでの軸のばね係数設定値、ωｏはオブザーバの応答速度設定値。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイナモメータによるエンジン試験装置に係わり、特に試験装置におけるエンジントルク推定値の推定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品の試験装置として、エンジン駆動とダイナモメータ吸収システムとの組み合わせによるエンジンベンチシステムがある。
図４はエンジンベンチシステムの概略図を示したもので、このエンジンベンチシステムは、ダイナモメータＤＹとエンジンＥ／Ｇとをシャフトによって直結し、ダイナモメータＤＹにてエンジンＥ／Ｇの負荷特性を模擬動作させるものである。この試験装置は、エンジンベンチシステム動作中にエンジントルクを直接測定するものではなく、予め測定して用意したたエンジン回転数とスロットル開度およびエンジントルク特性を表すエンジントルクマップＴＭを使用し、エンジンベンチシステム動作中に回転計によって検出されたエンジンＥ／Ｇの回転数信号と、スロットルアクチュエータＡＣＴのスロットル開度信号とを制御装置のエンジントルクマップＴＭに導入し、これら入力された各信号からエンジントルクマップによりエンジントルクを推定して負荷モデルＬＭに出力する。負荷モデルＬＭは、入力されたエンジントルク推定値よりダイナモメータのトルク指令値をインバータＩＶを介してダイナモメータＤＹに出力してエンジンの負荷特性を模擬動作させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図４で示す試験装置では、エンジントルクマップＴＭが出力するエンジントルク推定値は、エンジン回転数とスロットル開度およびエンジン出力トルクの直流成分の関係として表されるが、実際にはエンジンが発生するトルクには直流成分のみではなく脈動トルクも含まれている。したがって、エンジンベンチシステムの動作中における実際のエンジントルクとトルクマップが出力する推定値とは完全に一致することなく誤差が存在する。このエンジントルク推定値の誤差が負荷モデルＬＭが出力するダイナモメータに対するトルク指令値に大きく影響し、より高精度な模擬を実施することができなくなる。また、負荷モデル内で演算しているエンジン速度と、実エンジン速度に大きな偏差が生じて精確なエンジンベンチを行うことができない問題を有している。
【０００４】
本発明の目的は、エンジンベンチシステムにおける精確なるエンジントルク推定方法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、ダイナモメータとエンジンとを回転軸を介して直結し、軸トルクとエンジン又はダイナモメータの回転速度を検出し、検出信号をエンジントルクオブザーバに導入してエンジントルク推定値を演算し、この推定値を負荷モデルに導入してダイナモメータのトルク指令値を演算し、算出されたトルク指令値をもとにインバータを介して前記ダイナモメータを制御するものにおいて、
前記エンジントルクオブザーバは、検出された軸トルク信号Ｔｅｄとエンジンの回転速度信号ωｅを導入して次式でエンジントルク推定値Ｔｅｏを演算してエンジンベンチシステムのエンジントルクを推定するようにしたものである。
【０００６】
Ｔｅｏ（ｓ）＝ＧTed（ｓ）Ｔｅｄ（ｓ）＋Ｇωｅ（ｓ）ωｅ（ｓ）
ＧTed（ｓ）：＝−１／（ｓ／ωｏ＋１）2
Ｇωｏ（ｓ）：＝（Ｊeoｓ＋Ｄeo）／（ｓ／ωｏ＋１）2
ただし、Ｊeoはオブザーバでのエンジンの慣性モーメント、Ｄeoはオブザーバでのエンジンの粘性摩擦係数設定値，ωoはオブザーバの応答速度設定値。
【０００７】
本発明の第２は、ダイナモメータとエンジンとを回転軸を介して直結し、軸トルクとエンジン又はダイナモメータの回転速度を検出し、検出信号をエンジントルクオブザーバに導入してエンジントルク推定値を演算し、この推定値を負荷モデルに導入してダイナモメータのトルク指令値を演算し、算出されたトルク指令値をもとにインバータを介して前記ダイナモメータを制御するものにおいて、
前記エンジントルクオブザーバは、検出された軸トルク信号Ｔｅｄとダイナモメータの回転速度信号ωｄを導入して次式でエンジントルク推定値Ｔｅｏを演算してエンジンベンチシステムのエンジントルクを推定するようにしたものである。
【０００８】
Ｔｅｏ（ｓ）＝ＧTed（ｓ）Ｔｅｄ（ｓ）＋Ｇωｄ（ｓ）ωｄ（ｓ）
ＧTed（ｓ）：＝−（Ｊeoｓ2＋（Ｄeo＋Ｋdo）ｓ＋Ｋco）／（（Ｋdoｓ＋Ｋco）（ｓ／ωｏ＋１）2）
Ｇωｄ（ｓ）：＝（Ｊeoｓ＋Ｄeo）／（ｓ／ωｏ＋１）2
ただし、Ｊeoはオブザーバでのエンジンの慣性モーメント、Ｄeoはオブザーバでのエンジンの粘性摩擦係数設定値、Ｋdoはオブザーバでの軸の粘性摩擦係数設定値、Ｋcoはオブザーバでの軸のばね係数設定値、ωｏはオブザーバの応答速度設定値。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示すダイナモメータの制御部の構成を示したものである。１はダイナモメータ、２はエンジンで両者は回転軸３によって連結されている。４はスロットルアクチュエーで、図示省略されたエンジン制御部よりのスロットル開度指令と、検出されたスロットル開度信号との偏差がなくなるようにエンジンを制御する。１０はダイナモメータの制御部を示したもので、エンジントルクオブザーバ１１と、このオブザーバ１１より出力されたエンジントルク推定値等をもとにダイナモメータのトルク指令値を発生する負荷モデル１２、およびこの負荷モデル１２よりの信号に基づいてダイナモメータ１を制御するインバータ１３を有している。エンジントルクオブザーバ１１には、トルク検出器によって検出された軸トルクと、パルスエンコーダによって検出されたエンジン回転数信号が入力される。
【００１０】
図３はダイナモメータとエンジン間の動特性モデルを示したものである。ただし、各記号の意味は次の通りである。Ｊｄはダイナモの慣性モーメント、Ｄｄはダイナモの粘性摩擦係数、Ｔｄはダイナモのトルク、ωｄはダイナモ回転速度、Ｊｅはエンジンの慣性モーメント、Ｄｅはエンジン粘性摩擦係数、Ｔｅはエンジントルク、ωｅはエンジン回転速度、Ｔｅｄは軸トルク、Ｋｃは軸のバネ係数、Ｋｄは軸の粘性摩擦係数で、これらの記号によって、ダイナモ（ダイナモメータ）とエンジンのトルク、速度との関係は１（１ａ，１ｂ，１ｃ）式によって表わせる。
【００１１】
【数１】
0004026310.tif 000002
【００１２】
本発明におけるエンジントルクオブザーバ１１は、検出された軸トルク信号  Ｔｅｄとエンジンの回転速度信号ωｅよりエンジントルクＴｅを推定するものである。１式を初期値０でラプラス変換してＴｅ，Ｔｄ，ωｄを解くと２（２ａ，２ｂ，２ｃ）式となる。
【００１３】
【数２】
0004026310.tif 000003
【００１４】
エンジントルクＴｅは２ａ式より求めることができる。しかし、２ａ式のままでオブザーバ１１を構成すると微分要素が必要になり、検出される軸トルク信号やエンジン回転速度信号にノイズ（脈動分）が乗ることを考慮すると、このままではエンジントルクオブザーバとして利用すると不都合が生ずるので、本発明においては２次のローパス特性を持たせた３（３ａ，３ｂ，３ｃ）式のようにオブザーバを構成したものである。
【００１５】
【数３】
0004026310.tif 000004
【００１６】
３式のように構成することによって、Ｊｅｏ＝Ｊｅ，Ｄｅｏ＝Ｄｅ，Ｋｃｏ＝Ｋｃ，Ｋｄｏ＝Ｋｄの理想的なときには、オブザーバによるエンジントルク推定値Ｔｅｏは、
Ｔｅｏ（ｓ）＝１／（ｓ／ωｏ＋１）2・Ｔｅ（ｓ）
となり、オブザーバのカットオフ周波数ωｏによってオブザーバの周波数特性を指定することができ、脈動分を含むエンジントルク推定値Ｔｅｏとしてエンジントルクオブザーバ１１は負荷モデル１２にその推定値を出力する。ここで、    Ｊｅｏはオブザーバでのエンジンの慣性モーメント設定値、Ｄｅｏはオブザーバでのエンジンの粘性摩擦係数設定値、Ｋｃｏはオブザーバでの軸バネ係数設定値、Ｋｄｏはオブザーバでの軸の粘性摩擦係数設定値である。
【００１７】
図２は、他の実施態様を示す構成図で、図１と異なるところは、エンジントルクオブザーバ１４に、検出されたダイナモメータの回転数信号ωｄと軸トルク信号Ｔｅｄとを入力してエンジントルク推定値を推定したもので、他は図１と同様である。
前記１式を初期値０でラプラス変換してエンジントルクＴｅ，ダイナモメータトルクＴｄおよびエンジン回転速度ωｅを解くと４式のようになる。
【００１８】
【数４】
0004026310.tif 000005
【００１９】
４式のうち、エンジントルクＴｅは４ａ式より求めることが出来る。この４ａ式には、２ａ式同様にそのままエンジントルクオブザーバ１４を構成すると微分要素が必要となる。したがって、検出されたダイナモメータの回転速度信号や軸トルク信号にノイズが乗ることを考慮すると、エンジントルクオブザーバとして構成すると不都合が生ずる。
【００２０】
【数５】
0004026310.tif 000006
【００２１】
不都合を解消するために、５式で示すようにエンジントルク推定値に２次のローパスフィルターの特性を持たせ、５ａ式に基づきエンジントルクオブザーバ１４を構成することにより、Ｊｅｏ＝Ｊｅ，Ｄｅｏ＝Ｄｅ，Ｋｃｏ＝Ｋｃ，Ｋｄｏ＝Ｋｄの理想的状態時には、
Ｔｅｏ（ｓ）＝１／（ｓ／ωｏ＋１）2・Ｔｅ（ｓ）
となり、ωｏでオブザーバの周波数特性を指定することによって、エンジントルクオブザーバ１４において脈動分に対応したエンジントルク推定値を出力することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、検出された軸トルクとダイナモメータの速度信号又はエンジンの速度信号をオブザーバに導入してエンジントルク値を演算し、その演算時にはエンジンに発生しているエンジン脈動分を考慮した演算を施すようにしたものであるから、そのトルク推定値はエンジン脈動分に対応した脈動分を含むため、エンジンベンチシステムとしてはエンジン脈動に対する負荷応答をも模擬することが可能となり、より高精度のエンジンベンチシステムを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すエンジンベンチシステムの概略構成図。
【図２】本発明の他の実施形態を示すエンジンベンチシステムの概略構成図。
【図３】本発明の説明のために用いたダイナモメータとエンジン間の動特性モデル図。
【図４】従来のエンジンベンチシステムの構成図。
【符号の説明】
１…ダイナモメータ
２…エンジン
３…回転軸
４…スロットルアクチュエータ
１０…制御部
１１，１４…エンジントルクオブザーバ
１２…負荷モデル
１３…インバータ
【図１】
0004026310.tif 000007
【図２】
0004026310.tif 000008
【図３】
0004026310.tif 000009
【図４】
0004026310.tif 000010