JP2000314683A - エンジン試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両シミュレーションの精度よく行うことが
できるエンジン試験装置を提供すること。 【解決手段】 シャシダイナモ上の実車走行をシミュレ
ートするために用いる試験対象である供試エンジン１の
出力部１ａに接続されたダイナモメータ２と、このダイ
ナモメータ２を回転制御するダイナモコントローラ７
と、前記供試エンジン１のスロットル開度を制御するア
クチュエータ６とを備えたエンジン試験装置において、
駆動スリップ率（ｙ）をトルク発生器２０から出力され
る、エンジンに要求される出力トルク（Ｔff）を変数と
した多次式の関数ｙ＝ｆ（Ｔff）として演算し、エンジ
ン目標回転数（Ｒr ）に前記駆動スリップ率（ｙ）を乗
じた項を前記エンジン目標回転数（Ｒr ）に加算した回
転数（Ｒt ）〔Ｒt ＝Ｒr ×（１＋ｙ）〕をタイヤスリ
ップ補正した後の新たな回転数とし、これを用いること
によりダイナモメータ２を回転制御するように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エンジン試験装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジンの性能を検証するものと
して、試験対象である供試エンジンの出力部に接続され
たダイナモメータと、このダイナモメータを制御するダ
イナモコントローラと、前記供試エンジンのスロットル
開度を制御するアクチュエータとを備え、前記ダイナモ
コントローラおよびアクチュエータを制御して前記供試
エンジンの出力を調節するエンジン試験装置がある。

【０００３】図３は、エンジン試験装置の一般的な構成
を概略的に示すもので、この図において、１は試験対象
の供試エンジン、２はダイナモメータで、両者１，２
は、その出力軸１ａと駆動軸２ａとがクラッチ３を介し
て接続・分離自在に結合されている。４はクラッチ３を
駆動するクラッチアクチュエータである。そして、５は
供試エンジン１のスロットルで、スロットルアクチュエ
ータ６によって駆動され、その開度が制御される。ま
た、７はダイナモメータ２を制御するダイナモコントロ
ーラである。さらに、８はダイナモメータ２の駆動軸２
ａに設けられたトルクセンサ、９はトルクセンサ８の出
力を適宜増幅するトルクアンプである。

【０００４】そして、１０は装置全体を制御するシミュ
レータ装置としての制御コンピュータ、１１はシグナル
コンディショナユニットである。コンピュータ１０は、
図示していない入力装置による入力や装置に設けられた
トルクセンサ８など各種のセンサからの信号に基づいて
演算を行ったり、装置各部に対する指令を出力する。そ
して、このコンピュータ１０には、例えば図３において
符号１２で示すような目標車速パターン１２や図５
（Ａ）に示すような目標車速パターン１２ａ、あるい
は、図６に示すような目標車速パターン１２ｂが入力さ
れている。すなわち、前記目標車速パターン１２，１２
ａ，１２ｂは、横軸に時間（秒）、縦軸に速度（ｋｍ／
ｈ）をとったもので、運転を行いたい目標とすべき走行
パターンである。

【０００５】また、シグナルコンディショナユニット１
１は、ＡＤ変換機能およびＤＡ変換機能を有するインタ
ーフェースで、トルクセンサ８など各種のセンサからの
信号をＡＤ変換したり、コンピュータ１０からの指令を
ＤＡ変換して、ダイナモコントローラ７やクラッチアク
チュエータ４やスロットルアクチュエータ６など装置の
各部に指令を出力する。

【０００６】ところで、エンジン試験装置においては、
実車における回転体、すなわち、エンジン、トランスミ
ッション、デファレンシャルギア、タイヤのうち、エン
ジンについては、その慣性モーメントを負荷演算に用い
ている。これは、エンジンの慣性モーメントが他の回転
体のモーメントより大きいためである。

【０００７】図４は、上記エンジン試験装置における従
来の制御フローを示すものである。図４において、１３
は目標パターン発生器で、コンピュータ１０内に設けら
れており、コンピュータ１０に入力されている目標車速
パターン１２，１２ａに基づいて、供試エンジン１を所
定の走行パターンで実車走行させるための目標速度Ｖr
を出力する。この目標速度信号Ｖr は、回転制御系１４
と模擬車両制御系１５とに入力される。

【０００８】前記回転制御系１４および模擬車両制御系
１５は、それぞれ次のように構成されている。まず、回
転制御系１４は、前記目標速度信号Ｖr が入力される回
転発生器１６と、遅れ補正回路１７と、突き合わせ部１
８と、回転フィードバックコントローラ１９とダイナモ
メータ２とからなる。

【０００９】上記構成の回転制御系１４においては、回
転発生器１６に目標速度Ｖr が入力されると、これに基
づいて回転発生器１６から目標回転数〔ダイナモメータ
回転数（以下単に回転数という）の目標値〕Ｒr が出力
される。

【００１０】例えば、図５（Ｂ）に示すように、図５
（Ａ）の前記目標車速パターン１２ａで設定された目標
回転数Ｒr を得る。この場合、目標車速パターン１２ａ
から目標回転数Ｒr への換算の際、車両の種類に応じた
タイヤ径、最終減速比およびギヤ比を考慮している。

【００１１】そして、この目標回転数Ｒr は遅れ補正回
路１７を経て制御目標回転数Ｒctlとなり、突き合わせ
点１８に出力される。この突き合わせ点１８には、ダイ
ナモメータ２の実際の回転数Ｒa が入力されているの
で、前記制御目標回転数Ｒctlと実回転数Ｒa との偏差
Ｒe が回転フィードバックコントローラ１９において例
えばＰＩ制御されることにより操作量Ｕd'が設定され、
この操作量Ｕd'がダイナモメータ２に送られる。

【００１２】また、模擬車両制御系１５は、目標速度Ｖ
r を出力する目標パターン発生器１３の後段に、目標速
度Ｖr が入力されるトルク発生器２０と、目標速度Ｖr
が入力される突き合わせ点２１および速度フィードバッ
クコントローラ２２とが並列的に接続されている。そし
て、トルク発生器２０および速度フィードバックコント
ローラ２２の後段に、加算点２３、突き合わせ点２４、
スロットルマップ２５、スロットル開度コントローラ２
６、供試エンジン１よりなるトルク制御系２７が設けら
れ、さらに、このトルク制御系２７の後段に模擬車両モ
デル２８が設けられている。前記スロットルマップ２５
は、エンジン制御における目標スロットル開度を決める
ためのマップである。また、模擬車両モデル２８は、エ
ンジン出力トルクを用いて、車両の駆動力を計算し、そ
の駆動力を用いて速度信号に変換するためのモデルのこ
とである。

【００１３】上記構成の模擬車両制御系１５において
は、トルク発生器２０に目標速度Ｖrが入力されると、
これに基づいてトルク発生器２０からエンジンに要求さ
れるフィードフォワードトルクＴffが加算点２３に出力
される。

【００１４】この場合、目標車速パターン１２，１２
ａ，１２ｂからフィードフォワードトルクＴffへの換算
の際、車両の種類に応じた車両慣性重量と走行抵抗を考
慮している。

【００１５】また、前記目標速度Ｖr は、突き合わせ点
２１において模擬車両モデル２８から出力される実際の
速度Ｖa と突き合わせられ、その偏差が速度フィードバ
ックコントローラ２２に送られ、フィードバックトルク
Ｔfbとして前記加算点２３に出力される。そして、前記
フィードフォワードトルクＴffとフィードバックトルク
Ｔfbとが加算点２３において加算され、目標制御トルク
Ｔctl が得られる。この目標制御トルクＴctl は、供試
エンジン１の実際の出力トルク値Ｔa と突き合わされ、
その偏差Ｔe がスロットルマップ２５に入力されて、操
作目標スロットル開度θが得られ、さらに、この操作目
標スロットル開度θはスロットル開度コントローラ２６
に入力されて、操作量Ｕa が設定され、この操作量信号
Ｕa が供試エンジン１に送られる。

【００１６】ところで、トランスミッション、デファレ
ンシャルギアを介してエンジンの回転駆動は、そのまま
１対１でタイヤに伝達されるので、ダイナモメータ２の
実際の回転数Ｒa の制御は事実上エンジンの回転数を制
御することと同じであると考えられる。この観点からエ
ンジン試験装置においては、実車走行でのエンジン回転
を再現する必要がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は、実車走行においては、タイヤと路面間にスリップが
発生する。従来のエンジン試験装置では、このスリップ
を考慮していなかった。つまり、スリップをシミュレー
トできていないため、図６に示すように、従来のエンジ
ン試験装置で行うシミュレーションにおいて目標車速パ
ターン１２ｂから換算したエンジン回転パターン３０と
シャシダイナモ上で実車を走行させたときに計測したエ
ンジン回転パターン３１を比べると、両者の間に差異が
生じていた。図６から、エンジン回転パターン３０は、
加速時でエンジン回転パターン３１より下側にシフトす
るとともに、減速時ではエンジン回転パターン３１より
上側にシフトしていることが分かる。

【００１８】要するに、実車走行でのエンジン回転を再
現するためには、タイヤ径、最終減速比およびギヤ比な
らびに車両慣性重量および走行抵抗を考慮すること以外
にタイヤと路面間のスリップについても考慮する必要が
あるが、従来のエンジン試験装置においては、この点の
配慮が欠けているため、正確なシミュレーションを行う
ことができなかった。

【００１９】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、車両シミュレーションの精度よ
く行うことができるエンジン試験装置を提供することで
ある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、シャシダイナモ上の実車走行をシミュ
レートするために用いる試験対象である供試エンジンの
出力部に接続されたダイナモメータと、このダイナモメ
ータを回転制御するダイナモコントローラと、前記供試
エンジンのスロットル開度を制御するアクチュエータと
を備えたエンジン試験装置において、駆動スリップ率
（ｙ）をトルク発生器から出力される、エンジンに要求
される出力トルク（Ｔff）を変数とした多次式の関数ｙ
＝ｆ（Ｔff）として演算し、記憶し、この値を用いてエ
ンジン目標回転数（Ｒr ）を補正し、この補正された新
たな回転数を用いることによりダイナモメータを回転制
御するように構成したことを特徴とする。

【００２１】また、この発明は別の観点から、シャシダ
イナモ上の実車走行をシミュレートするために用いる試
験対象である供試エンジンの出力部に接続されたダイナ
モメータと、このダイナモメータを回転制御するダイナ
モコントローラと、前記供試エンジンのスロットル開度
を制御するアクチュエータとを備えたエンジン試験装置
において、駆動スリップ率（ｙ）をトルク発生器から出
力される、エンジンに要求される出力トルク（Ｔff）を
変数とした多次式の関数ｙ＝ｆ（Ｔff）として演算し、
エンジン目標回転数（Ｒr ）に前記駆動スリップ率
（ｙ）を乗じた項を前記エンジン目標回転数（Ｒr ）に
加算した回転数（Ｒt ）〔Ｒt ＝Ｒr ×（１＋ｙ）〕を
タイヤスリップ補正した後の新たな回転数とし、これを
用いることによりダイナモメータを回転制御するように
構成したことを特徴とするエンジン試験装置を提供す
る。

【００２２】本発明者らは、従来のシミュレーションに
おいて目標車速パターン１２ｂから換算したエンジン回
転パターン３０がシャシダイナモ上で計測したエンジン
回転パターン３１から上下にシフトしているのは、タイ
ヤのスリップに起因すると考えた。この観点から、実車
走行中の回転修正率、つまり、駆動スリップ率ｙという
概念を導入した。これは、車両の加速度によって、つま
り、車両の加速度の関数として実車走行中の駆動スリッ
プ率ｙが決められると定義し、この車両の加速度はエン
ジンの出力トルクに換算してシミュレートできるからで
ある。つまり、エンジンからトランスミッション、デフ
ァレンシャルギアを介してタイヤへ供給されるトルクは
路面に伝達され車両を加速する駆動力となるからであ
る。

【００２３】そこで、タイヤスリップ率ｙをトルク発生
器から出力される目標達成のためのトルクＴffを変数と
した多次式の関数ｙ＝ｆ（Ｔff）と定義した。

【００２４】そして、本発明者らは、シミュレーション
において回転発生器から出力されるエンジン目標回転数
Ｒr （以下、単に目標回転数という）と駆動スリップ率
ｙを掛け合わせ、得られたタイヤスリップ補正項（Ｒr
×ｙ）を目標回転数Ｒr に加算してタイヤスリップ補正
した後の新たな回転数Ｒt を作成した。

【００２５】上記構成のエンジン試験装置においては、
従来のエンジン試験装置において考慮されている、タイ
ヤ径、最終減速比およびギヤ比ならびに車両慣性重量お
よび走行抵抗に加えて、タイヤと路面間のスリップを考
慮にいれるようにしているので、実車走行中のエンジン
回転を正確に再現できる。

【００２６】つまり、タイヤスリップ補正した後の新た
な回転数Ｒt から換算したエンジン回転パターン４０
は、図２に示すように、計測エンジン回転パターン３１
からシフトしないので、目標回転数Ｒr から換算したエ
ンジン回転パターン３０に従って制御コンピュータ１０
がダイナモメータ２を回転制御する従来のエンジン試験
装置に比して、タイヤスリップ補正した後の新たな回転
数Ｒt から換算したエンジン回転パターン４０に従って
制御コンピュータ１０がダイナモメータ２を回転制御す
るこの発明のエンジン試験装置の方が、精度の高いシミ
ュレーションを行うことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図面を
参照しながら説明する。図１は、この発明の一つの実施
の形態を示すもので、前記図３に示したエンジン試験装
置における制御フローの一例を示している。図２は、こ
の発明のエンジン試験装置で行うシミュレーションにお
いて目標車速パターン１２ｂから換算したエンジン回転
パターン４０とシャシダイナモ上で実車を走行させたと
きに計測したエンジン回転パターン３１を比較して示
す。そして、図１、図２における符号のうち図４、図６
に示した符号と同一のものは、同一物であるので、それ
らの説明は省略する。

【００２８】まず、この発明のエンジン試験装置におけ
る制御フローを示す図１が前記従来のエンジン試験装置
における制御フローを示す図４と大きく異なる点は、タ
イヤスリップ補正した後の新たな回転数Ｒt を用いるこ
とによりダイナモメータ２を制御するように構成した点
である。

【００２９】このことを、図１に示す制御フローを用い
てより詳しく説明すると、図１において、４１は、点５
１と遅れ補正手段１７との間に設けたタイヤスリップ補
正手段である。

【００３０】このタイヤスリップ補正手段４１は、トル
クＴffから駆動スリップ率ｙを多次式の関数ｙ＝ｆ（Ｔ
ff）を用いて演算する機能と、回転発生器１６から出力
される目標回転数Ｒr と駆動スリップ率ｙを掛け合わせ
る演算機能と、得られたタイヤスリップ補正項（Ｒr ×
ｙ）を目標回転数Ｒr に加えて、ダイナモメータ２を回
転制御するための次式（１）で示す新たな回転数Ｒt を
演算する機能とを有する。 Ｒt ＝Ｒr ×（１＋ｙ） …（１）

【００３１】すなわち、駆動スリップ率ｙをトルク発生
器２０から出力される、エンジンに要求される出力トル
ク（Ｔff）を変数とした多次式の関数ｙ＝ｆ（Ｔff）と
定義し、前記トルク（Ｔff）は既知としてパターン化さ
れているので、駆動スリップ率ｙもパターン化できる。

【００３２】また、ダイナモメータ２の目標回転数Ｒr
も既知としてパターン化されているので、目標回転数Ｒ
r と駆動スリップ率ｙを掛け合わせて、タイヤスリップ
補正項（Ｒr ×ｙ）が得られる。

【００３３】ここで、前記多次式の関数ｙ＝ｆ（Ｔff）
として、例えば次式（２），（３）を採用できる。 （）ｙを一次式と近似した場合、 ｙ＝ｆ（Ｔff）＝Ａ×Ｔff＋Ｂ …（２） （）ｙを二次式と近似した場合、 ｙ＝ｆ（Ｔff）＝Ａ×（Ｔff）² ＋Ｂ×Ｔff＋Ｃ …（３） （Ａ，Ｂ，Ｃは定数）

【００３４】そして、前記（）の場合、（２）式を
（１）式に代入することにより、 Ｒt ＝Ｒr ×〔１＋（Ａ×Ｔff＋Ｂ）〕 …（４） で表される新たな目標回転パターンに従って、ダイナモ
メータ２を回転制御することでタイヤと路面間のスリッ
プを考慮にいれた実車走行中のエンジン回転を正確に再
現できる。

【００３５】また、前記（）の場合、（３）式を（１）
式に代入することにより、 Ｒt ＝Ｒr ×〔１＋（Ａ×（Ｔff）² ＋Ｂ×Ｔff＋Ｃ）〕 …（５） で表される新たな目標回転パターンに従って、ダイナモ
メータ２を回転制御する。

【００３６】このように、図１に示した制御フローにお
いて、点５１と遅れ補正回路１７との間にタイヤスリッ
プ（駆動スリップ）補正手段４１を設け、このタイヤス
リップ補正手段４１にトルク発生器２０の出力Ｔffを入
力するように構成して、タイヤスリップ補正を考慮に入
れた新たな目標回転数Ｒt を得ることができ、この目標
回転数Ｒt に従ってダイナモメータ２を回転制御するよ
うにしているので、実車走行中のエンジン負荷を正確に
再現でき、精度の高いシミュレーションを行うことがで
きる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のエンジ
ン試験装置によれば、タイヤと路面間のスリップを考慮
にいれて新たな目標回転パターンを作成し、この新たな
目標回転パターンに従ってダイナモメータを回転制御す
るようにしているので、実車走行を正確にシミュレート
することができ、エンジンの性能試験をより現実に近い
状態で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のエンジン試験装置における制御フロ
ーの一例を示す図である。

【図２】この発明のエンジン試験装置で行うシミュレー
ションにおいて目標車速パターンから換算したエンジン
回転パターンとシャシダイナモ上で実車を走行させたと
きに計測したエンジン回転パターンを比較して示す図で
ある。

【図３】この発明のエンジン試験装置の全体構成を概略
的に示すものである。

【図４】従来のエンジン試験装置における制御フローを
示す図である。

【図５】（Ａ）は目標車速パターンの一例を示す図であ
る。（Ｂ）は回転目標パターンの一例を示す図である。

【図６】従来のエンジン試験装置で行うシミュレーショ
ンにおいて目標車速パターンから換算したエンジン回転
パターンとシャシダイナモ上で実車を走行させたときに
計測したエンジン回転パターンを比較して示す図であ
る。

【符号の説明】

１…供試エンジン、１ａ…出力部、２…ダイナモメー
タ、７…ダイナモコントローラ、６…スロットルアクチ
ュエータ、１２…目標車速パターン、４１…タイヤスリ
ップ（駆動スリップ）補正手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 恭広 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内 Ｆターム(参考） 2G087 BB01 CC01 CC06 DD03 DD09 DD20 EE02 EE22

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャシダイナモ上の実車走行をシミュレ
   ートするために用いる試験対象である供試エンジンの出
   力部に接続されたダイナモメータと、このダイナモメー
   タを回転制御するダイナモコントローラと、前記供試エ
   ンジンのスロットル開度を制御するアクチュエータとを
   備えたエンジン試験装置において、駆動スリップ率
   （ｙ）をトルク発生器から出力される、エンジンに要求
   される出力トルク（Ｔff）を変数とした多次式の関数ｙ
   ＝ｆ（Ｔff）として演算し、記憶し、この値を用いてエ
   ンジン目標回転数（Ｒr ）を補正し、この補正された新
   たな回転数を用いることによりダイナモメータを回転制
   御するように構成したことを特徴とするエンジン試験装
   置。
2. 【請求項２】 シャシダイナモ上の実車走行をシミュレ
   ートするために用いる試験対象である供試エンジンの出
   力部に接続されたダイナモメータと、このダイナモメー
   タを回転制御するダイナモコントローラと、前記供試エ
   ンジンのスロットル開度を制御するアクチュエータとを
   備えたエンジン試験装置において、駆動スリップ率
   （ｙ）をトルク発生器から出力される、エンジンに要求
   される出力トルク（Ｔff）を変数とした多次式の関数ｙ
   ＝ｆ（Ｔff）として演算し、エンジン目標回転数（Ｒr
   ）に前記駆動スリップ率（ｙ）を乗じた項を前記エン
   ジン目標回転数（Ｒr ）に加算した回転数（Ｒt ）〔Ｒ
   t ＝Ｒr ×（１＋ｙ）〕をタイヤスリップ補正した後の
   新たな回転数とし、これを用いることによりダイナモメ
   ータを回転制御するように構成したことを特徴とするエ
   ンジン試験装置。