(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性モーメントＪ1を有する供試体と既知の二つの慣性モーメントＪ2，Ｊ3（ｋｇｍ2）を有する回転体をねじりばねＫ12，Ｋ23（Ｎｍ／ｒａｄ）で連結した機械系において、
前記供試体に機械系の共振周波数以上の周波数を含む入力信号を入力し、その時の供試体の出力信号を検出し、この検出信号と前記入力信号との周波数伝達関数から一次共振周波数ω1と二次共振周波数ω2を求め、前記供試体の未知の慣性モーメントＪ1を次式で求めることを特徴とした供試体の慣性モーメント測定方法。    Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／（ω12ω22Ｊ2−（Ｋ12Ｋ23））
【請求項２】
前記供試体をエンジンとし、他の既知の慣性モーメントを有する回転体をエンジンと連結された回転軸とダイナモメータであることを特徴とした請求項１記載の供試体の慣性モーメント測定方法。
【請求項３】
供試体であるエンジンとダイナモメータとを回転軸を介して連結した機械系と、ダイナモメータを制御するためのインバータを備えたものにおいて、
前記ダイナモメータの入力信号が、機械系の共振周波数以上の周波数を含むよう前記インバータを制御すると共に、ダイナモメータの入力信号とエンジンの出力信号とをそれぞれ検出する検出部を設け、各検出部によって検出された信号をもとに周波数伝達関数を求めて一次共振周波数ω1と二次共振周波数ω2を求め、次式にて前記エンジンの慣性モーメントＪ1を演算する演算部を備えたことを特徴とした供試体の慣性モーメント測定装置。
Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／（ω12ω22Ｊ2−（Ｋ12Ｋ23））
ただし、Ｊ2は回転軸の慣性モーメント、Ｊ3はダイナモメータの慣性モーメント、Ｋ12，Ｋ23はねじりばね（Ｎｍ／ｒａｄ）
【請求項４】
前記インバータを制御するための実行コントローラに共振抑制制御部を設け、この制御部の制御パラメータとして前記演算された慣性モーメントＪ1を用いることを特徴とした請求項３記載の供試体の慣性モーメント測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三つ以上の慣性モーメントがねじり振動系を構成している機械系において、一つの未知の慣性モーメントを、共振点と他の既知の機械系パラメータによって算出する供試体慣性モーメントの測定方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ダイナモメータを使用してエンジンやトランスミッション等の自動車部品を試験する装置においては、三つの慣性モーメントとそれらの接続する二つのねじりばね要素で機械系が構成される。
図３は試験装置の概略図を示したもので、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。この装置によって、ダイナモメータのトルク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
図４はその機械系の動特性モデルを示したものである。Ｊ1はエンジンＥ／Ｇの慣性モーメントｋｇｍ2で未知の値である。Ｊ2はエンジンＥ／ＧとダイナモメータＤＹ間を直結した回転軸の、また、Ｊ3はダイナモメータＤＹの慣性モーメントｋｇｍ2である。Ｋ12，Ｋ23はそれぞれねじりばねＮｍ／ｒａｄであり、Ｔｉｎはダイナモメータの入力トルク、Ｔｏｕｔはエンジンの出力トルクでトルクメータＴＭによって検出された軸トルクである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
試験装置であるエンジンベンチシステム等においては、エンジンの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。そのために、ダイナモメータを制御するためのインバータの制御用のコントローラに共振抑制制御部を設け、この制御部によって共振点付近での振動抑制制御が行われる。
振動抑制制御を実施するためには機械系の定数が必要であり、従来はこの定数に設計値が用いられていた。
実際の機械系定数は、設計値とは異なる場合が多く、この設計値と実機定数とに不一致が生ずると共振抑制制御が十分に機能しないくなる惧れを有していた。
また、設計値そのものが不明な場合もあり、その際には常識的な定数を使用せざるを得なくなってますます共振抑制制御が不十分となる問題を有していた。
【０００４】
本発明が目的とするところは、未知の慣性モーメントを自動的に求めることを可能とした  慣性モーメントの測定方法とその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、慣性モーメントＪ1を有する供試体と既知の二つ以上の慣性モーメントＪ2，Ｊ3（ｋｇｍ2）を有する回転体をねじりばねＫ12，Ｋ23（Ｎｍ／ｒａｄ）で連結した機械系において、
前記供試体に機械系の共振周波数以上の周波数を含む入力信号を入力し、その時の供試体の出力信号を検出し、この検出信号と前記入力信号との周波数伝達関数から一次共振周波数ω1と二次共振周波数ω2を求め、前記供試体の未知の慣性モーメントＪ1を次式で求めることを特徴としたものである。
Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／（ω12ω22Ｊ2−（Ｋ12Ｋ23））
【０００６】
本発明の第２は、前記供試体をエンジンとし、他の既知の慣性モーメントを有する回転体をエンジンと連結された回転軸とダイナモメータであることを特徴としたものである。
【０００７】
本発明の第３は、供試体であるエンジンとダイナモメータとを回転軸を介して連結した機械系と、ダイナモメータを制御するためのインバータを備えたものにおいて、
前記ダイナモメータの入力信号が、機械系の共振周波数以上の周波数を含むよう前記インバータを制御すると共に、ダイナモメータの入力信号とエンジンの出力信号とをそれぞれ検出する検出部を設け、各検出部によって検出された信号をもとに周波数伝達関数を求めて一次共振周波数ω1と二次共振周波数ω2を求め、次式にて前記エンジンの慣性モーメントＪ1を演算する演算部を備えたことを特徴としたものである。
Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／（ω12ω22Ｊ2−（Ｋ12Ｋ23））
ただし、Ｊ2は回転軸の慣性モーメント、Ｊ3はダイナモメータの慣性モーメント、Ｋ12，Ｋ23はねじりばね（Ｎｍ／ｒａｄ）
本発明の第４は、前記インバータを制御するためのコントローラに共振抑制制御部を設け、この制御部の制御パラメータとして前記演算された慣性モーメント
Ｊ1を用いる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したもので、三つの慣性モーメントがねじり振動系を構成している機械系として、エンジンとダイナモメータとを直結して構成したエンジン試験装置の概略構成図で示したものである。
１は供試体であるエンジン、２はトルクメータ、３は回転軸で、この回転軸によってエンジン１はダイナモメータ４と直結される。５はインバータ、６はこのインバータを制御するための制御部で、インバータ５の出力周波数（ダイナモメータの入力信号）Ｔｉｎが機械系の共振点以上の周波数が含まれるようランダム信号をインバータに出力して周波数制御する。７は入力検出部で、ここではダイナモメータ（供試体）の入力信号Ｔｉｎを検出する。なお、この入力信号Ｔｉｎは、ランダム波に代えて例えば１０Ｈｚ，１１Ｈｚ，１２Ｈｚ…のように予め定められた周波数信号をインバータ５，ダイナモメータ４を介して供試体に入力するようにしてもよい。
【０００９】
８はエンジンの出力周波数を検出する出力検出部で、トルクメータ２又は図示省略された速度検出器より検出される。９は演算部で、この演算部は各検出部７，８によって検出された信号を導入し、ＦＦＴ（Fast Fourier Transformer）アルゴリズムを用いて周波数伝達関数を求めて１次共振周波数ω1と２次共振周波数ω2を求める。このω1，ω2と既知のＪ2，Ｊ3とＫ12，Ｋ23を用いて次式により未知の慣性モーメントＪ1，すなわち、供試体であるエンジン１の慣性モーメントを算出する。
Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／（ω12ω22Ｊ2−（Ｋ12Ｋ23））
【００１０】
図２は試験装置（エンジンベンチシステム）の概略構成図を示したものである。エンジン１には、ダイナモメータ４で発生するトルクが伝達され、伝達されたトルクをトルクメータ２で検出して実行コントローラ１０に出力する。実行コントローラ１０では、ダイナモメータ４を制御するための電流指令値が生成され、その指令値はインバータ５に印加される。インバータ５には、速度検出器１５によって検出されたダイナモメータの速度信号がフィードバックされており、これらの信号をもとにダイナモメータ４は制御される。
モデル作成部１３は、車両諸元や走行抵抗パラメータ、および各定数などをもとに車両モデルを作成する。バーチャルモデル部１１には、例えば４慣性系のばねモデルとサスペンションおよびタイヤばねの上下振動による車両のモデルが格納されている。
電子制御部１４は、エンジン１を制御するためのもので、実行コントローラ１０により制御指令が入力される。
【００１１】
エンジンベンチシステムにおいては、アイドリング回転から約８０００ｒｐｍ位までが運転範囲となっているが、この範囲に機械系の共振点があると、その共振によってシステムの機械破壊を招く惧れを有しているために共振点を避けた制御を行う必要がある。共振抑制制御部１２は、そのための制御を実行する。図１の手段で求められた未知の慣性モーメントは、この共振抑制制御部１２における抑制制御パラメータとして使用することにより、有効なる抑制制御が可能となる。
【００１２】
【発明の効果】
以上本発明によれば、未知の慣性モーメントが求められることにより、機械系の制御パラメータへの適用が可能になって有効なる制御ができるものである。
また、機械系の共振点における入出力信号の振幅比が明かになることにより、機械系の破壊強度に対する入力信号レベルの上限が求まるため、機械系の破壊防止が可能となる等の効果を有するものである。
【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】本発明の他の実施形態を示す制御ブロック図。
【図３】従来の試験装置の概略図。
【図４】機械系の動特性モデル図。
【符号の説明】
１…エンジン
２…トルクメータ
３…回転軸
４…ダイナモメータ
５…インバータ
６…制御部
７…入力検出部
８…出力検出部
９…演算部
１０…実行コントローラ
１１…バーチャルモデル部
１２…共振抑制制御部
１３…モデル作成部
１４…電子制御部
１５…速度検出器
【図１】
0003757839.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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