(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにダイナモメータを連結し、コントローラ及びインバータを介してエンジン特性を試験するものにおいて、
前記コントローラにバーチャルモデル部と軸トルク制御部を設け、バーチャルモデル部にエンジンの回転数信号を導入し、回転数信号に対応したスタータ特性を前記インバータに出力すると共に、前記バーチャルモデル部は、エンジンの回転数に対するスタータのトルク特性を予め設定したスタータモデル部と、被試験車両の諸元や定数に基づいて作成された車両モデルを有するバーチャル車両モデル部と、前記軸トルク制御部へのトルク信号供給を、前記エンジン始動時にはスタータモデル部を介して供給し、エンジンの回転数が所定値となったときにバーチャル車両モデル部側に切り換えて供給する切換部を備えたことを特徴としたエンジンの始動試験装置。
【請求項２】
前記軸トルク制御部に軸トルク検出信号を入力し、この軸トルク制御部にて機械共振抑制のための制御を行いつつ前記インバータに電流指令信号を出力するよう構成したことを特徴とした請求項１記載のエンジンの始動試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの始動試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを評価するための装置としては、エンジンとダイナモメータを連結して構成したエンジンベンチシステムがしられている。この装置は図５で示すようにエンジンＥ／ＧとダイナモメータＤＹとをトルクメータＴＭを介して回転軸で連結し、エンジン側はスロットルアクチェータＡＣＴによりスロットル開度が制御されるように構成されている。なお、ＰＰは回転速度検出器である。
また、エンジンとトランスミッションを組み合わせ（ＡＴあるいはＭＴ、ＭＴの場合にはクラッチ付）、回転軸を介してダイナモメータと連結して構成する場合もある。この場合、エンジン側はスロットルアクチェータＡＣＴによりスロットル開度が制御され、ダイナモメータ側には速度検出器とトルク検出器（ロードセル）を設け、これら各信号の検出信号をもとに速度、トルクの制御を実施しながらエンジンの耐久性や燃費、排ガス計測等の性能試験およびＥＣＵ（Electronic
Control Unit）適合試験が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンを始動すると、過渡的には不完全燃焼となって燃費効率も悪くなる。このため、エンジン評価においては始動性能を評価することが行われている。エンジン始動時には、実際の車両と同じスタータを使用して試験が行われるが、そのスタータは、温度、湿度など試験の環境条件により動作性能が変化してデータの再現性がないため真のエンジン始動時の評価が困難となっている。
その他、スロットル開度を０％とし、ダイナモメータによる速度制御によってアイドリング相当回転数にまで増速させる所謂ダイナモメータによる押しがけ方法が行われている。しかし、その場合にはダイナモメータはスタータに比べて慣性が大きく、スタータと同等の挙動および特性を出すことができなかった。すなわち、ダイナモメータの慣性が大きく、且つ、システムの機械共振点が低いことによりスタータのトルク周波数応答が再現できない等の問題を有している。
【０００４】
本発明が目的とするところは、エンジン始動時の試験が環境条件に影響されないエンジンの始動試験装置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、エンジンにダイナモメータを連結し、コントローラ及びインバータを介してエンジン特性を試験するものにおいて、
前記コントローラにバーチャルモデル部と軸トルク制御部を設け、バーチャルモデル部にエンジンの回転数信号を導入し、回転数信号に対応したスタータ特性を前記インバータに出力すると共に、前記バーチャルモデル部は、エンジンの回転数に対するスタータのトルク特性を予め設定したスタータモデル部と、被試験車両の諸元や定数に基づいて作成された車両モデルを有するバーチャル車両モデル部と、前記軸トルク制御部へのトルク信号供給を、前記エンジン始動時にはスタータモデル部を介して供給し、エンジンの回転数が所定値となったときにバーチャル車両モデル部側に切り換えて供給する切換部を備えたことを特徴としたものである。
【０００６】
本発明の第２は、前記軸トルク制御部に軸トルク検出信号を入力し、この軸トルク制御部にて機械共振抑制のための制御を行いつつ前記インバータに電流指令信号を出力するよう構成したことを特徴としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す制御ブロック図である。１はエンジン、２はトルクメータで、エンジン１の軸トルクを検出してコントローラ１０に出力する。３はダイナモメータで、このダイナモメータはエンジン１と回転軸４およびトルクメータ２を介して直結されている。
ダイナモメータ３は、低慣性化のためにＰＭモータを使用してその冷却を水冷としたり、回転子の径を極力小さくしている。また、回転軸をカーボンファイバーとしたり、トルクメータ２をカップリング形とする等の手段を採ることによって試験装置全体の低慣性化が図られている。５はエンジンの速度を検出する速度検出器で、検出された速度信号はコントローラ１０に出力される。コントローラ１０は、バーチャルモデル部１１と軸トルク制御部１７を備えている。６はインバータである。
【０００９】
図２は、コントローラ１０のブロック図とシステムの制御系を示したものである。１２はスタータモデル部で、このスタータモデル部には図３で示すような試験に使用されるスタータのトルク特性，すなわち、エンジン回転数に対するスタータのトルク特性が記憶されている。なお、このトルク特性を温度等の環境条件に対応して可変したい場合には、そのトルク特性も環境条件に対応する特性としてもよいことは勿論である。
１３はバーチャル車両モデル部で、被試験車両の諸元や、各定数などをもとに車両モデルが作成されている。１４は伝達比調節部で、実機スタータに連結されているギヤ比に相当する値に調節している。
１５は比較部で、エンジン回転が始動完了回転数となったことを検出して切換部１６に対して切換信号を出力するもので、これら１２〜１６によってバーチャルモデル部１１が構成されている。１７は軸トルク制御部である。
【００１０】
以上のように構成されたものにおいてその動作を説明する。
被試験体であるエンジン１は、燃料、空気、温度およびスロットル開度等の試験環境の条件下におかれてダイナモメータ３による始動が開始される。エンジン慣性部２０の出力は、エンジントルクＴｅｇと軸剛性部２１よりの軸トルクとの偏差に相当する回転数信号Ｎｅｇとなってバーチャルモデル１１に入力される。
バーチャルモデル１１の切換部１６は、始動時には伝達比調節部１４側に接続されている。したがって、スタータモデル１２から図３で示すようなエンジン回転数に対応したスタータのトルク信号が、伝達比調節部１４，切換部１６を介して軸トルク制御部１７に印加される。
【００１１】
軸トルク制御部１７には、トルクメータ２によって検出された軸トルクの検出信号も入力されており、入力された両信号をもとに軸トルク制御部１７は機械共振抑制のための制御も行いつつインバータ６に電流指令信号を出力する。
エンジンベンチシステムは、アイドリング回転から約８０００ｒｐｍくらいまでが運転回転数範囲となっているが、この運転回転数範囲に共振点があると、その共振によってシステムの機械損失を招く惧れを有している。軸トルク制御部１７は、その共振を抑制するための制御を行いながら、トルク制御信号を出力する。
【００１２】
インバータ６は、軸トルク制御部よりのトルク指令値に基づきダイナモメータ３にたいして制御信号を出力するが、このダイナモメータ３はダイナモ慣性部  ２２においてこの信号と軸剛性部２１より軸トルクとの誤差信号に相当する信号によって制御される。また、ダイナモメータの回転数信号は軸剛性部２１にフィードバックされる。
【００１３】
図４はエンジン始動時における回転波形例を示したものである。回転数Ｎをアイドリング時の回転数Ｎ２とすると、時刻ｔ１より回転が始まってアイドリング回転数Ｎ２にむかって増速されるが、その途中の始動完了回転数Ｎ１に達すると比較部１５はこれを検出し、切換部１６をバーチャル車両モデル部１３側に切換える。これによってスタータモデル部１２は制御系より切り離され、以後はバーチャル車両モデル部１３から車両軸トルク指令として軸トルク制御部１７に印加され、軸トルク制御部１７はこの信号に応じた出力をインバータ６に与える。
【００１４】
【発明の効果】
以上のとおり本発明によれば、スタータのトルク特性を模擬したスタータモデル部を設け、エンジンの始動完了回転数に達するまでこのモデル部よりのトルク信号にて始動するようにしたものである。したがって、試験時におけるスタータ特性は、例えば温度等の環境条件に影響されることなく同一特性を出力することができるから、エンジンはスタータの特性変動に影響されることなく試験ができ、真のエンジン評価を得ることかできる。
また、低慣性のダイナモメータを使用し、且つ、軸トルク制御部において制振制御を行うことによって、システムの機械系との共振を避けながらスタータのトルク周波数の再現を行う事ができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す制御ブロック図。
【図２】本発明の実施形態を示すコントローラ部の構成図。
【図３】スタータモデルのトルク特性図。
【図４】エンジン始動時の回転波形図。
【図５】従来の試験装置の概略図。
【符号の説明】
１…エンジン
２…トルクメータ
３…ダイナモメータ
４…回転軸
５…速度検出器
６…インバータ
１０…コントローラ
１１８…バーチャルモデル部
１２…スタータモデル部
１３…バーチャル車両モデル部
１４…伝達比調節部
１５…比較部
１６…切換部
１７…軸トルク制御部
【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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