JP2004340878A - Engine power identification device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの各所および運転状態を計測し、該計測した値に基づいてエンジンの正味出力を同定するようにしたエンジンの出力同定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンを診断するための装置としては、エンジンの回転数または角速度を連続測定する測定ユニットと、このユニットの角測定結果を配分するためのシリンダ識別用ユニットと、トリガーマーク発生器と、油温センサ、水温センサ、排気温度センサ、内燃制御器を調整する距離検出器を備え、こららのユニットの信号を用いて、エンジンを直接駆動する平均出力が近似的に測定できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３３２８８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術では、エンジンの出力を近似的に測定するために、数多くのセンサや検出器が必要になることから、装置の構成が複雑になり、コストが嵩む要因になるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、簡易な構成によりエンジンの出力を同定するようにして、コストを低減することができるエンジンの出力同定装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］エンジンの各所および運転状態を計測し、該計測した値に基づいてエンジンの正味出力を同定するようにしたエンジンの出力同定装置であって、
前記エンジンをねじり振動計算モデルであるとして、該ねじり振動計算モデルの運動方程式を用いた演算をする演算手段（１０）と、前記クランク軸の一端側のねじり振動角変位を計測するためのねじり振動計測手段（１１）と、エンジンの気筒の筒内圧を計測することでクランク軸の各スルーの励振トルクを算出可能にした筒内圧計測手段（１２）と、前記エンジンの設計値を入力することで、前記ねじり振動計算モデルに係る慣性モーメントおよびねじり剛性を算出可能にした設計値入力手段（１４）と、エンジンの減衰成分を計測するための減衰成分計測手段（１５）とを備え、
前記演算手段（１０）は、前記ねじり振動角変位、前記励振トルク、前記慣性モーメント、前記ねじり剛性および前記減衰成分の各値を前記ねじり振動計算モデルの運動方程式に代入することで、前記クランク軸の他端側の励振トルクを算出して、エンジンの正味出力を同定するようにした
ことを特徴とするエンジンの出力同定装置。
【０００７】
［２］前記各気筒の点火タイミングに係る信号を発生するエンジン制御器（１６）を備え、
前記演算手段（１０）は、前記エンジン制御器（１６）からの信号に基づく点火タイミングで前記各スルーに同等の励振トルクが発生するものとして、エンジンの正味出力を同定するようにした
ことを特徴とする［１］に記載のエンジンの出力同定装置。
【０００８】
［３］前記エンジン回転数に対する軸トルクを計測することで、前記エンジン回転数と前記軸トルクとの相関関係を示す情報であるＮ−Ｔ線図を作成可能なエンジン計測器（１３）を備え、
前記演算手段（１０）は、前記Ｎ−Ｔ線図の情報に基づいて、前記クランク軸の他端側の励振トルクを補正するようにした
ことを特徴とする［１］または［２］に記載のエンジンの出力同定装置。
【０００９】
［４］前記クランク軸の他端側のねじり振動角変位を計測するための第２ねじり振動計測手段（２４）と、前記クランク軸の他端側の軸トルクを計測するための軸トルク計（２１）とを備えた
ことを特徴とする［１］、［２］または［３］に記載のエンジンの出力同定装置。
【００１０】
［５］前記クランク軸の他端側の軸トルクを計測するための軸トルク計（２１）を備え、
前記演算手段（１０）は、前記軸トルク計（２１）が計測した前記クランク軸の他端側の軸トルクに基づき、１次振動モデルとしてのエンジンの前記慣性モーメント、前記ねじり剛性および前記減衰成分を算出するとともに、
前記設計値に基づき算出された前記慣性モーメント、前記ねじり剛性および前記減衰成分の各算出値に基づき、１次振動モデルとしてのエンジンの前記慣性モーメント、前記ねじり剛性および前記減衰成分を算出し、両者の前記慣性モーメント、前記ねじり剛性および前記減衰成分を比較できるようにした
ことを特徴とする［１］〜［４］の何れかに記載のエンジンの出力同定装置。
【００１１】
［６］前記クランク軸の他端側に接続されたダイナモ（２２）と、該ダイナモ（２２）を制御して前記クランク軸の他端側に所定の運転パターンの負荷を与えるようにしたダイナモ制御器（２３）とを備えた
ことを特徴とする［１］〜［５］の何れかに記載のエンジンの出力同定装置。
【００１２】
以下のように、エンジンの出力が同定される。
エンジンの各所および運転状態を計測する。このとき、計測する順番は特に限定されない。ねじり振動計測手段（１１）は、クランク軸の一端側のねじり振動角変位を計測する。計測されたねじり振動角変位は例えばメモリに保存しておく。また、筒内圧計測手段（１２）は、エンジンの気筒の筒内圧を計測する。計測された筒内圧に基づき、クランク軸の各スルーの励振トルクが算出可能になる。算出された励振トルクは同じくメモリに保存しておく。
【００１３】
さらに、設計値入力手段（１４）により、エンジンの設計値を入力する。入力された設計値により、ねじり振動計算モデルに係る慣性モーメントおよびねじり剛性を算出可能になる。算出された慣性モーメントおよびねじり剛性は同じくメモリに保存しておく。さらに、減衰成分計測手段（１５）により、エンジンの減衰成分を計測する。計測された減衰成分は同じくメモリに保存しておく。
【００１４】
以上のメモリに保存しておいた、クランク軸の一端側のねじり振動角変位、各スルーの励振トルク、慣性モーメント、ねじり剛性および、減衰成分の各値をねじり振動計算モデルの運動方程式に代入することで、演算手段（１０）がクランク軸の他端側の励振トルクを算出することができる。算出されたクランク軸の他端側の励振トルクによって、エンジンの正味出力を同定することができる。
【００１５】
次に、各気筒の点火タイミングに係る信号を発生するエンジン制御器（１６）を備え、エンジン制御器（１６）からの信号に基づく点火タイミングで各スルーに同等の励振トルクが発生するようにしたものでは、気筒数の多少に関わらず、エンジンの出力を同定する場合に、１つの筒内圧計測手段（１２）を備えておけばよい。すなわち、１つの筒内圧計測手段（１２）によって、複数の気筒の中の１つの筒内圧だけを計測し、その気筒に係る励振トルクを算出しておけば、各気筒の点火タイミングに基づいて他の気筒に係る励振トルクが算出できるようになる。例えば、エンジンの気筒数に応じて筒内圧計測手段（１２）を増やす必要がない。仮に、気筒数の多いエンジンの出力を同定する場合においても、１つの筒内圧計測手段（１２）を備えればよく、その分だけ、装置の構成が簡易になり、コストを低減することができる。
【００１６】
次に、エンジン回転数に対する軸トルクを計測することで、エンジン回転数と軸トルクとの相関関係を示す情報であるＮ−Ｔ線図を作成可能なエンジン計測器（１３）を備えたものでは、以下のようにエンジンの出力を同定すればよい。すなわち、エンジン計測器（１３）の計測値により作成されたＮ−Ｔ線図を例えばメモリに保存しておく。前述したように、演算手段（１０）がクランク軸の他端側の励振トルクを算出したとき、その励振トルクの算出値とＮ−Ｔ線図とを比較することができる。そして、励振トルクの算出値が許容範囲を超えた場合には、励振トルクの算出値を補正し、補正された励振トルクの算出値に基づいて、エンジンの正味出力を算出することができる。
【００１７】
次に、クランク軸の他端側のねじり振動角変位を計測するための第２ねじり振動計測手段（２４）と、クランク軸の他端側の軸トルクを計測するための軸トルク計（２１）とを備えたものでは、以下のように、演算手段（１０）が算出した算出値と実測値とを比較することができる。
【００１８】
すなわち、前述したように、クランク軸の一端側のねじり振動角変位、各スルーの励振トルク、慣性モーメント、ねじり剛性および、減衰成分の各値をねじり振動計算モデルの運動方程式に代入することで、演算手段（１０）がクランク軸の他端側の励振トルクを算出することができる。また、演算手段（１０）は、運動方程式を解く段階で、クランク軸の他端側のねじり振動角変位を算出する。
【００１９】
したがって、演算手段（１０）が算出したクランク軸の他端側のねじり振動角変位と、第２ねじり振動計測手段（２４）によって計測されたねじり振動角変位とを比較することができる。また、演算手段（１０）が算出したクランク軸の他端側の励振トルクと、軸トルクが計測した励振トルクとを比較することもできる。比較した結果、演算手段（１０）が算出した値が許容範囲内であれば、エンジンの試験が継続して行われる。一方、演算手段（１０）が算出した値が許容範囲を超えていれば、ねじり振動計算モデルの運動方程式に代入される各値の見直しが行われ、エンジンの出力を正確に同定することができる。
【００２０】
次に、クランク軸の他端側の軸トルクを計測するための軸トルク計（２１）を備えたものでは、以下のように、１次振動モデルとしてのエンジンの慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分を算出することができる。すなわち、演算手段（１０）は、軸トルク計（２１）が計測したクランク軸の他端側の軸トルクに基づき、１次振動モデルとしてのエンジンの慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分を算出することができる。
【００２１】
一方、ねじり振動計算モデルとしてのエンジンの慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分に基づき、演算手段（１０）は、１次振動モデルとしてのエンジンの慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分を算出することもできる。それにより、演算手段（１０）がそれぞれ算出した慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分を比較することができる。
【００２２】
次に、クランク軸の他端側に接続されたダイナモ（２２）と、ダイナモ（２２）を制御してクランク軸の他端側に所定の運転パターンの負荷を与えるようにしたダイナモ制御器（２３）とを備えたものでは、車両走行中の抵抗成分である空気抵抗、路面抵抗、加速抵抗、登坂抵抗およびバンク抵抗に相当する負荷をダイナモ（２２）からクランク軸の他端側にかけることで、運転パターンの負荷をシミュレートすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施の形態を説明する。図１〜図７は本発明の一実施の形態を示している。本実施の形態に係るエンジンの出力同定装置は、エンジンの各所および運転状態を計測し、計測した値に基づいてエンジンの正味出力を同定するようにしたものである。
【００２４】
図１に示すように、本出力同定装置は、エンジンをねじり振動計算モデルであるとして、ねじり振動計算モデルの運動方程式を用いた演算をする演算手段１０と、クランク軸の一端側のねじり振動角変位を計測するためのねじり振動計測手段１１と、エンジンの気筒の筒内圧を計測することでクランク軸の各スルーの励振トルクを算出可能にした筒内圧計測手段１２と、エンジンの設計値を入力することで、ねじり振動計算モデルに係る慣性モーメントおよびねじり剛性を算出可能にした設計値入力手段１４と、エンジンの減衰成分を計測するための減衰成分計測手段１５とを備えている。
【００２５】
図７は、被試験エンジンをねじり振動計算モデルとして概念的に表した図である。また、このねじり振動計算モデルの運動方程式を以下に示す。
【００２６】
【外１】
【００２７】
また、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５は、クランク軸のねじり剛性である。具体的には、Ｋ１は、クランク軸の第１ピンセンタとクランク軸の一端（フロントエンド）との間のねじり剛性であり、Ｋ２〜Ｋ４は、クランク軸の第ｎ−１ピンセンタと第ｎピンセンタとの間のねじり剛性であり、Ｋ５は、クランク軸の第４ピンセンタとクランク軸の他端（リヤエンド）との間のねじり剛性である。
【００２８】
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は機関減衰としての減衰成分であり、本実施の形態では、例えば、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４とする。Ｃ１〜Ｃ４を各々計測することで、各計測値に基づいて算出されたＣ１〜Ｃ４を用いるようにしてもよい。さらに、θＰ、θ１、θ２、θ３、θ４、θｆは、ねじり振動角変位である。さらに、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、クランク軸の各スローに発生する励振トルクである。
【００２９】
演算手段１０は、ねじり振動角変位（θＰ）、励振トルク（Ｔ１〜Ｔ４）、慣性モーメント（ＪＰ〜Ｊｆ）、ねじり剛性（Ｋ１〜Ｋ５）および減衰成分（Ｃ１〜Ｃ４）の各値を前記運動方程式に代入することで、クランク軸の他端（リヤエンド）側の励振トルクＴ５を算出して、エンジンの正味出力を同定するものである。
【００３０】
ねじり振動計測手段１１は、クランク軸の一端側であるクランクプーリに取り付けた回転角度センサであり、回転角度センサの信号の分解能は、７２０Ｐ／Ｒ（１回転当たりのパルス数）または、３６０Ｐ／Ｒの中から選択可能になっている。これに限らず、選択可能な分解能としては、１４４０Ｐ／Ｒその他のものであってもよい。ねじり振動計測手段１１によって計測されたデータは、図２に示すように、「回転変動」として表すことができる。また、クランク軸の一端側（フロントエンド）とクランク軸の他端側（リヤエンド）間のねじれを計測することで、被試験エンジンをセッティングするときの初期位相ずれを補正可能になっている。
【００３１】
本実施の形態において、正味出力が同定される被試験エンジンは４気筒エンジンであり、燃焼解析装置である筒内圧計測手段１２は、４気筒の中の１つの気筒の筒内圧を計測する。図２において、「点火１気筒」〜「点火４気筒」で表しているように、被試験エンジンでは、クランク軸の一端側（クランクプーリ）に近い方の気筒から「１」、「４」、「３」、「２」の順に点火される。進角計測気筒よりの角度は、点火順番「１」、「４」、「３」、「２」に対して０°、５４０°、３６０°、１８０°にそれぞれ設定されている。本実施の形態では、点火順番「１」の気筒の筒内圧が筒内圧計測手段１２によって計測される。
【００３２】
本出力同定装置は、各気筒の点火タイミングに係る信号を発生するＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）であるエンジン制御器１６を備えている。演算手段１０は、エンジン制御器１６からの角度信号に基づく点火タイミングで各スルーに同等の励振トルクＴ１が発生するものとして、クランク軸の他端側の励振トルクＴ２〜Ｔ４を算出する。ただし、１サイクル遅れの励振トルクが入力され、メモリに保存される。図２においては、励振トルクＴ１を「起振力」として表している。仮に、例えば、演算手段１０の演算速度が上がれば、励振トルクをリアルタイムで入力するようにしてもよい。
【００３３】
設計値入力手段１４は、エンジンのＣＡＤの設計値を入力可能なものである。また、操作者がエンジンの設計値を入力するためのキーボートあるいはマウスであってもよい。入力される設計値としては、クランクプーリ、１気筒、２気筒、３気筒、４気筒、エンジンフライホイールにそれぞれ関連する設計値であり、当該設計値に基づいて、前述した慣性モーメント（ＪＰ〜Ｊｆ）およびねじり剛性（Ｋ１〜Ｋ５）が算出される。
【００３４】
減衰成分計測手段１５は、油温センサおよび油面センサである。油温センサは、回転数（例えば、アイドル、８００、１２００、１６００、２０００、…５６００，６０００、定格）毎に、潤滑油ギャラリー温が計測される。また、油温センサおよび油面センサの計測結果に基づき、図３に示すように、回転数（アイドル、８００…定格）毎に潤滑油ギャラリー温と粘性抵抗との相関関係を示す図が作成される。この粘性抵抗がエンジンの減衰成分となる。但し、本実施の形態では、粘性抵抗である減衰成分をＣ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４とする。前述したように、Ｃ１〜Ｃ４を各々計測することで、各計測値に基づいて算出されたＣ１〜Ｃ４を用いるようにしてもよい。
【００３５】
さらに、本出力同定装置は、エンジン回転数に対する軸トルクを計測することで、エンジン回転数と軸トルクとの相関関係を示す情報である図４に示すＮ−Ｔ線図を作成可能なエンジン計測器１３を備えている。演算手段１０は、算出したクランク軸の他端（リヤエンド）側の励振トルクＴ５をＮ−Ｔ線図の情報に基づいて、補正することができる。
【００３６】
さらに、本出力同定装置は、クランク軸の他端（リヤエンド）側のねじり振動角変位Ｔ５を計測するための第２ねじり振動計測手段２４と、クランク軸の他端側の軸トルクを計測するための軸トルク計２１とを備えている。また、クランク軸の他端側にはダイナモ２２が接続されている。
【００３７】
さらに、ダイナモ２２を制御してクランク軸の他端側に所定の運転パターンの負荷を与えるようにしたダイナモ制御器２３を備えている。また、ダイナモ制御器２３は、運転パターン発生器３０サイドからの指令値信号が入力されると、ダイナモ２２を制御するためのダイナモ制御信号を生成するものである。スロットル制御器３２は、運転パターン発生器３０サイドからの設定回転数に対する被試験エンジンの運転時の実回転数の偏差が入力信号として入力されるものである。スロットルアクチュエータ３１は、スロットル制御器３２から設定回転数に対する被試験エンジンの運転時の実回転数の偏差が零になるような指令スロットル開度が入力信号として入力されるものである。
【００３８】
本実施の形態に係るエンジンの出力同定装置によって、以下のように被試験エンジンの出力が同定される。図５は、被試験エンジンの各所および運転状態を計測し、計測した値を保存するときのフロー図である。被試験エンジンの各所等を計測するときの順番は図５に示すステップに限定されるものではない。
【００３９】
図５に示すように、ねじり振動計測手段１１は、クランク軸の一端（フロントエンド）側のねじり振動角変位θＰを計測する。計測されたねじり振動角変位は例えばメモリに保存しておく（ステップＳ５０１）。また、筒内圧計測手段１２は、図２に示す点火順番「１」であるフロントエンド側の気筒の筒内圧を計測する。計測された筒内圧に基づき、フロンエンド側のスルーの励振トルクＴ１が算出され、算出された励振トルクＴ１は同じくメモリに保存しておく（ステップＳ５０２）。
【００４０】
さらに、設計値入力手段１４により、エンジンの設計値を入力する。入力された設計値により、ねじり振動計算モデルに係る各慣性モーメントＪ１〜Ｊｆおよびねじり剛性Ｋ１〜Ｋ５が算出され、算出された慣性モーメントＪ１〜Ｊｆおよびねじり剛性Ｋ１〜Ｋ５は同じくメモリに保存しておく（ステップＳ５０３）。さらに、減衰成分計測手段１５により、エンジンの減衰成分を計測する。計測された減衰成分は同じくメモリに保存しておく。保存された各減衰成分は等しいものとする（Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４）（ステップＳ５０４）。Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４に限らないことは、前述した通りである。
【００４１】
次に、エンジン制御器１６が発する各気筒の点火タイミングに係る信号に基づいて、他の気筒に係るスルーの励振トルクＴ２、Ｔ３、Ｔ４を算出し、メモリに保存しておく（ステップＳ５０５）。このとき、他の気筒には、計測したフロントエンド側の気筒と同等の励振トルクが発生しているものとする。
【００４２】
このように、被試験エンジンの気筒数の多少に関わらず、エンジンの出力を同定する場合に、１つの筒内圧計測手段１２により、複数の気筒の中の１つの筒内圧だけを計測し、その気筒に係る励振トルクＴ１を算出しておけば、エンジン制御器１６からの情報（各気筒の点火タイミング）に基づいて他の気筒に係る励振トルクＴ２、Ｔ３、Ｔ４…が算出できるので、エンジンの気筒数に応じて筒内圧計測手段１２を増やす必要がない。
【００４３】
次に、エンジン計測器１３によって、エンジン回転数に対する軸トルクを計測することで、エンジン回転数と軸トルクとの相関関係を示す情報であるＮ−Ｔ線図を作成し、メモリに保存しておく（ステップＳ５０６）。
【００４４】
図６は、演算手段が被試験エンジンの正味出力を算出するときのフロー図である。図６に示すように、以上のメモリに保存しておいた、クランク軸の一端（フロントエンド）側のねじり振動角変位θＰ、各スルーの励振トルクＴ１〜Ｔ４、慣性モーメントＪＰ〜Ｊｆ、ねじり剛性Ｋ１〜Ｋ５および、減衰成分の各値（Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４）をねじり振動計算モデルの運動方程式に代入する（ステップＳ６０１）。
【００４５】
それにより、演算手段１０がクランク軸の他端（リヤエンド）側の励振トルクＴ５を算出する（ステップＳ６０２）。次に、メモリに保存しておいてＮ−Ｔ線図と、演算手段１０が算出したクランク軸の他端側の励振トルクＴ５とを比較することで、算出された励振トルクＴ５を評価することができる。評価の結果、励振トルクＴ５の算出値が許容範囲内であれば、算出値である励振トルクＴ５をそのまま用いることで、エンジンの正味出力を算出することができ（ステップＳ６０４）、被試験エンジンの正味出力と、別途用意された被試験エンジンの実測データとを比較して、エンジン出力を検証することができる（ステップＳ６０５）。
【００４６】
一方、評価の結果、励振トルクＴ５の算出値が許容範囲を超え、補正する場合には（ステップＳ６０３：Ｙ）には、励振トルクＴ５の算出値を補正し、補正された励振トルクＴ５の算出値に基づいて、エンジンの正味出力を算出し（ステップＳ６０４）、被試験エンジンの正味出力と、別途用意された被試験エンジンの実測データとを比較して、エンジン出力を検証することができる（ステップＳ６０５）。
【００４７】
次に、クランク軸の他端（リヤエンド）側のねじり振動角変位θｆを計測するための第２ねじり振動計測手段２４と、クランク軸の他端側の軸トルクである励振トルクＴ５を計測するための軸トルク計２１とを備えたことで、第２ねじり振動計測手段２４および軸トルク計２１が実測した値と、演算手段１０が算出した算出値と比較する場合を説明する。
【００４８】
すなわち、前述したように、クランク軸の一端（フロントエンド）側のねじり振動角変位θＰ、各スルーの励振トルクＴ１〜Ｔ４、慣性モーメントＪＰ〜Ｊｆ、ねじり剛性Ｋ１〜Ｋ５および、減衰成分Ｃ１〜Ｃ４（但しＣ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４）の各値をねじり振動計算モデルの運動方程式に代入することで、演算手段１０がクランク軸の他端（リヤエンド）側のねじり振動角変位θｆおよび励振トルクＴ５をそれぞれ算出することができる。
【００４９】
このように、演算手段１０が算出したクランク軸の他端（リヤエンド）側のねじり振動角変位θｆと、第２ねじり振動計測手段２４によって実測されたねじり振動角変位θｆとを比較することができる。同様に、演算手段１０が算出したクランク軸の他端側の励振トルクＴ５と、軸トルク計２１が実測した励振トルクＴ５とを比較することができ、比較することで、演算手段１０が算出したねじり振動角変位θｆおよび励振トルクＴ５を評価することができる。その結果、算出されたねじり振動角変位θｆおよび励振トルクＴ５が実測値に近い値を示していれば、エンジンの試験が継続して行われることになる。一方、算出されたねじり振動角変位θｆおよび励振トルクＴ５が実測値に近い値でなければ、ねじり振動計算モデルの運動方程式に代入される各値の見直しが行われ、各値の見直し後に、再び、算出手段１０による算出値と第２ねじり振動計測手段２４による実測値とを比較する。
【００５０】
このようにして、１または複数回の見直しをすることによって、エンジンの出力を正確に同定することができる。また、エンジンの出力が正確に同定することができた後には、軸トルク計２１、第２ねじり振動計測手段２４を取り外すことができる。
【００５１】
次に、試験中のエンジンがどのように制御されるかについて説明する。運転パターン発生器３０サイドからの指令値信号がダイナモ制御器２３に入力されると、ダイナモ制御器２３がダイナモ制御信号を生成して、ダイナモ２２に出力する。それにより、ダイナモ２２が接続したクランク軸の他端（リヤエンド）側に、車両走行中の抵抗成分である空気抵抗、路面抵抗、加速抵抗、登坂抵抗およびバンク抵抗に相当する負荷がかかり、所定の運転パターンの負荷をシミュレートすることができる。
【００５２】
同じように、運転パターン発生器３０サイドからの設定回転数に対する被試験エンジンの運転時の実回転数の偏差が入力信号としてスロットル制御器３２に入力されると、スロットル制御器３２は、設定回転数に対する被試験エンジンの運転時の実回転数の偏差が零になるような指令スロットル開度を入力信号としてスロットルアクチュエータ３１に入力する。それにより、所定の運転パターンの回転数で被試験エンジンが運転されることになる。
【００５３】
なお、前記実施の形態においては、ねじり振動計算モデルとしてのエンジンの慣性モーメントＪＰ〜Ｊｆ、ねじり剛性Ｋ１〜Ｋ５、減衰成分Ｃ１〜Ｃ４を算出するものを示したが、クランク軸の他端（リヤエンド）側の軸トルクを軸トルク計２１で実測することで、軸トルク計２１が実測した軸トルクに基づき、演算手段１０が１次振動モデルとしてのエンジンの慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分を算出し、さらに、前記算出された慣性モーメントＪＰ〜Ｊｆ、ねじり剛性Ｋ１〜Ｋ５および減衰成分Ｃ１〜Ｃ４の各値に基づき、１次振動モデルとしてのエンジンの慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分を算出すれば、実測値に基づく慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分と、算出値に基づく慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分とを比較することができる。
【００５４】
また、実施の形態では、１つの気筒の筒内圧をねじり振動計測手段１１で計測することで、当該気筒に係る励振トルクＴ１を算出し、他の気筒に係る励振トルクＴ２〜Ｔ４を点火タイミングの信号に基づいて算出するものを示したが、各気筒の筒内圧を各ねじり振動計測手段１１で計測するようにしてもよい。
【００５５】
さらに、実施の形態では、演算手段１０によって算出された励振トルクＴ５の算出値をＮ−Ｔ線図で補正するステップＳ６０３、Ｓ６０６を示したが、例えば、エンジンの出力が正確に同定された後には、補正するステップＳ６０３、Ｓ６０６を経ることなく、励振トルクＴ５が算出された後に（ステップＳ６０２）、被試験エンジンの正味出力を算出する（ステップＳ６０４）ようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係るエンジンの出力同定装置によれば、ねじり振動計測手段等の計測手段によって計測された各値をねじり振動計算モデルの運動方程式に代入することで、演算手段がクランク軸の他端側の励振トルクを算出するようにしたので、少ない計測手段により、エンジンの正味出力を同定することができ、コストを低減することができる。また、各気筒の点火タイミングに係る信号を発生するエンジン制御器を備え、エンジン制御器からの信号に基づく点火タイミングで各スルーに同等の励振トルクが発生するようにしたので、１つの筒内圧計測手段によって、複数の気筒の中の１つの筒内圧だけを計測し、その気筒に係る励振トルクを算出しておけば、各気筒の点火タイミングに基づいて他の気筒に係る励振トルクが算出でき、エンジンの気筒数に応じて筒内圧計測手段を増やす必要がなく、この点からもコストを低減することができる。
【００５７】
さらに、エンジン回転数に対する軸トルクを計測することで、エンジン回転数と軸トルクとの相関関係を示す情報であるＮ−Ｔ線図を作成可能なエンジン計測器を備えたので、演算手段がクランク軸の他端側の励振トルクを算出したとき、その励振トルクの算出値とＮ−Ｔ線図とを比較することができ、必要に応じて、励振トルクの算出値を補正し、補正された励振トルクの算出値に基づいて、エンジンの正味出力を同定することができる。さらに、クランク軸の他端側のねじり振動角変位を計測するための第２ねじり振動計測手段と、クランク軸の他端側の軸トルクを計測するための軸トルク計とを備えたので、演算手段がねじり振動計算モデルの運動方程式を解くことで算出したクランク軸の他端側のねじり振動角変位と第２ねじり振動計測手段によって計測されたねじり振動角変位とを比較することができ、また、同じく演算手段が算出したクランク軸の他端側の励振トルクと軸トルクが計測した励振トルクとを比較することもでき、ねじり振動計算モデルの運動方程式に代入される各値の見直しが可能になり、エンジンの出力を同定するときの精度を上げることができる。
【００５８】
さらに、クランク軸の他端側の軸トルクを計測するための軸トルク計を備えたので、軸トルク計によって計測されたクランク軸の他端側の軸トルクに基づき演算手段が算出した１次振動モデルとしてのエンジンの慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分と、ねじり振動計算モデルとしてのエンジンの慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分に基づき演算手段が算出した１次振動モデルとしてのエンジンの慣性モーメント、ねじり剛性および減衰成分とを比較することができる。さらに、クランク軸の他端側に接続されたダイナモと、ダイナモを制御してクランク軸の他端側に所定の運転パターンの負荷を与えるようにしたダイナモ制御器とを備えたので、車両走行中の抵抗成分である空気抵抗、路面抵抗、加速抵抗、登坂抵抗およびバンク抵抗に相当する負荷をダイナモからクランク軸の他端側にかけることで、運転パターンの負荷をシミュレートすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るエンジンの出力同定装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る被試験エンジンの点火タイミングなどを表したタイミングチャートである。
【図３】本発明の一実施の形態に係る被試験エンジンの潤滑油のギャラリー温度と粘性抵抗との相関関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る被試験エンジンの回転数と軸トルクとの相関関係を示すＮ−Ｔ線図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る被試験エンジンの各所および運転状態を計測し、計測した値を保存するときのフロー図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るエンジンの出力同定装置において、演算手段が被試験エンジンの正味出力を算出するときのフロー図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る被試験エンジンをねじり振動計算モデルとして概念的に表した図である。
【符号の説明】
１０…演算手段
１１…ねじり振動計測手段
１２…筒内圧計測手段
１３…エンジン計測器
１４…設計値入力手段
１５…減衰成分計測手段
１６…エンジン制御器
２１…軸トルク計
２２…ダイナモ
２３…ダイナモ制御器
２４…第２ねじり振動計測手段
３０…運転パターン発生器
３１…スロットルアクチュエータ
３２…スロットル制御器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine output identification device that measures various parts and operating conditions of an engine and identifies a net output of the engine based on the measured values.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a device for diagnosing an engine, a measurement unit for continuously measuring the rotation speed or angular velocity of the engine, a cylinder identification unit for distributing an angular measurement result of this unit, a trigger mark generator, an oil It is equipped with a temperature sensor, a water temperature sensor, an exhaust gas temperature sensor, and a distance detector that adjusts the internal combustion controller, so that the average output that directly drives the engine can be approximately measured using the signals of these units. (For example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-332886
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional technique, since a large number of sensors and detectors are required to approximately measure the output of the engine, the configuration of the apparatus is complicated, and this increases the cost. There was a problem.
[0005]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides an engine output identification device capable of reducing the cost by identifying the engine output with a simple configuration. It is an object.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention to achieve this object lies in the inventions in the following items.
[1] An engine output identification device configured to measure various parts and operating conditions of an engine and identify a net output of the engine based on the measured values,
Calculating means (10) for performing an operation using the equation of motion of the torsional vibration calculation model, assuming that the engine is a torsional vibration calculation model; and torsional vibration for measuring torsional vibration angular displacement at one end of the crankshaft. A measuring means (11), an in-cylinder pressure measuring means (12) capable of calculating an exciting torque of each through of a crankshaft by measuring an in-cylinder pressure of a cylinder of an engine, and a design value of the engine are inputted. A design value input means (14) capable of calculating a moment of inertia and a torsional rigidity according to the torsional vibration calculation model; and a damping component measuring means (15) for measuring a damping component of the engine.
The arithmetic means (10) substitutes each value of the torsional vibration angular displacement, the excitation torque, the moment of inertia, the torsional rigidity, and the damping component into the equation of motion of the torsional vibration calculation model, thereby obtaining the crankshaft. Calculated the excitation torque on the other end of the engine to identify the net output of the engine.
An output identification device for an engine.
[0007]
[2] an engine controller (16) for generating a signal relating to the ignition timing of each of the cylinders;
The arithmetic means (10) identifies a net output of the engine assuming that an equivalent excitation torque is generated in each of the slews at an ignition timing based on a signal from the engine controller (16).
The output identification device for an engine according to [1], wherein:
[0008]
[3] An engine measuring device (13) capable of creating an NT diagram, which is information indicating a correlation between the engine speed and the shaft torque, by measuring a shaft torque with respect to the engine speed. ,
The calculating means (10) corrects the excitation torque at the other end of the crankshaft based on the information of the NT diagram.
The output identification device for an engine according to [1] or [2], wherein:
[0009]
[4] Second torsional vibration measuring means (24) for measuring the torsional vibration angular displacement on the other end side of the crankshaft, and a shaft torque meter for measuring the shaft torque on the other end side of the crankshaft ( 21)
The output identification device for an engine according to [1], [2] or [3], wherein:
[0010]
[5] a shaft torque meter (21) for measuring a shaft torque at the other end of the crankshaft;
The calculating means (10) is configured to determine the moment of inertia, the torsional rigidity, and the damping component of the engine as a primary vibration model based on the shaft torque at the other end of the crankshaft measured by the shaft torque meter (21). , And
The moment of inertia calculated based on the design value, the moment of inertia of the engine as a primary vibration model, the torsional rigidity and the damping component are calculated based on the calculated values of the torsional rigidity and the damping component. Of the moment of inertia, torsional stiffness and damping component of
The output identification device for an engine according to any one of [1] to [4], wherein:
[0011]
[6] A dynamo (22) connected to the other end of the crankshaft, and a dynamo control for controlling the dynamo (22) to apply a load of a predetermined operation pattern to the other end of the crankshaft. (23)
The output identification device for an engine according to any one of [1] to [5], wherein:
[0012]
The output of the engine is identified as follows.
Measure various parts of the engine and operating conditions. At this time, the order of measurement is not particularly limited. The torsional vibration measuring means (11) measures the torsional vibration angular displacement at one end of the crankshaft. The measured torsional vibration angular displacement is stored in a memory, for example. The in-cylinder pressure measuring means (12) measures the in-cylinder pressure of the cylinder of the engine. The excitation torque of each through of the crankshaft can be calculated based on the measured in-cylinder pressure. The calculated excitation torque is also stored in the memory.
[0013]
Further, the engine design value is input by the design value input means (14). With the input design values, it is possible to calculate the moment of inertia and the torsional rigidity according to the torsional vibration calculation model. The calculated moment of inertia and torsional rigidity are also stored in the memory. Further, the damping component of the engine is measured by the damping component measuring means (15). The measured attenuation component is also stored in the memory.
[0014]
The values of the torsional vibration angular displacement at one end of the crankshaft, the excitation torque of each through, the moment of inertia, the torsional rigidity, and the damping component stored in the above memory are substituted into the equation of motion of the torsional vibration calculation model. Thus, the calculation means (10) can calculate the excitation torque at the other end of the crankshaft. The net output of the engine can be identified from the calculated excitation torque on the other end side of the crankshaft.
[0015]
Next, an engine controller (16) for generating a signal relating to the ignition timing of each cylinder is provided, and the same excitation torque is generated for each through at the ignition timing based on the signal from the engine controller (16). In order to identify the output of the engine irrespective of the number of cylinders, a single cylinder pressure measuring means (12) may be provided. That is, if only one in-cylinder pressure in a plurality of cylinders is measured by one in-cylinder pressure measuring means (12), and the excitation torque for the cylinder is calculated, other cylinder pressures are calculated based on the ignition timing of each cylinder. It becomes possible to calculate the excitation torque related to the cylinder. For example, it is not necessary to increase the in-cylinder pressure measuring means (12) according to the number of cylinders of the engine. Even if the output of an engine having a large number of cylinders is to be identified, only one in-cylinder pressure measuring means (12) may be provided, and the configuration of the apparatus is simplified by that much, and the cost can be reduced. .
[0016]
Next, there is no engine measuring device (13) capable of creating an NT diagram which is information indicating a correlation between the engine speed and the shaft torque by measuring the shaft torque with respect to the engine speed. The output of the engine may be identified as follows. That is, the NT diagram created by the measured values of the engine measuring device (13) is stored in, for example, a memory. As described above, when the calculation means (10) calculates the excitation torque on the other end side of the crankshaft, the calculated value of the excitation torque can be compared with the NT diagram. When the calculated value of the excitation torque exceeds the allowable range, the calculated value of the excitation torque is corrected, and the net output of the engine can be calculated based on the corrected calculated value of the excitation torque.
[0017]
Next, a second torsional vibration measuring means (24) for measuring the torsional vibration angular displacement on the other end of the crankshaft, and a shaft torque meter (21) for measuring the shaft torque on the other end of the crankshaft. In the apparatus having the above, the calculated value calculated by the calculating means (10) can be compared with the actually measured value as described below.
[0018]
That is, as described above, by substituting each value of the torsional vibration angular displacement on one end side of the crankshaft, the excitation torque of each through, the moment of inertia, the torsional rigidity, and the damping component into the equation of motion of the torsional vibration calculation model, The calculating means (10) can calculate the excitation torque at the other end of the crankshaft. The calculating means (10) calculates the torsional vibration angular displacement at the other end of the crankshaft at the stage of solving the equation of motion.
[0019]
Therefore, the torsional vibration angular displacement at the other end of the crankshaft calculated by the calculating means (10) can be compared with the torsional vibration angular displacement measured by the second torsional vibration measuring means (24). Further, it is also possible to compare the excitation torque calculated by the arithmetic means (10) on the other end side of the crankshaft with the excitation torque measured by the shaft torque. As a result of the comparison, if the value calculated by the calculating means (10) is within the allowable range, the engine test is continuously performed. On the other hand, if the value calculated by the calculating means (10) exceeds the allowable range, the values substituted into the equation of motion of the torsional vibration calculation model are reviewed, and the output of the engine can be accurately identified. .
[0020]
Next, in the one provided with the shaft torque meter (21) for measuring the shaft torque on the other end side of the crankshaft, the moment of inertia, torsional rigidity and damping component of the engine as a primary vibration model are as follows. Can be calculated. That is, the calculating means (10) calculates the moment of inertia, torsional rigidity and damping component of the engine as a primary vibration model based on the shaft torque on the other end of the crankshaft measured by the shaft torque meter (21). Can be.
[0021]
On the other hand, based on the moment of inertia, torsional rigidity and damping component of the engine as a torsional vibration calculation model, the calculating means (10) can also calculate the moment of inertia, torsional rigidity and damping components of the engine as a primary vibration model. . Thus, the moment of inertia, torsional rigidity, and damping component calculated by the calculating means (10) can be compared.
[0022]
Next, a dynamo (22) connected to the other end of the crankshaft, and a dynamo controller (23) controlling the dynamo (22) to apply a load of a predetermined operation pattern to the other end of the crankshaft. ), A load corresponding to air resistance, road surface resistance, acceleration resistance, uphill resistance, and bank resistance, which are resistance components during vehicle running, is applied from the dynamo (22) to the other end of the crankshaft. , The load of the driving pattern can be simulated.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 7 show an embodiment of the present invention. The engine output identification device according to the present embodiment measures various points and operating conditions of the engine, and identifies the net output of the engine based on the measured values.
[0024]
As shown in FIG. 1, the present output identification device assumes that an engine is a torsional vibration calculation model, and has a calculating means 10 for performing calculations using the equation of motion of the torsional vibration calculation model, and a torsional vibration angle at one end of the crankshaft. A torsional vibration measuring means 11 for measuring displacement, an in-cylinder pressure measuring means 12 capable of calculating an exciting torque of each through of a crankshaft by measuring an in-cylinder pressure of an engine cylinder, and an engine design value are input. Thus, a design value input unit 14 capable of calculating the moment of inertia and torsional rigidity of the torsional vibration calculation model and a damping component measuring unit 15 for measuring the damping component of the engine are provided.
[0025]
FIG. 7 is a diagram conceptually showing the engine under test as a torsional vibration calculation model. The equation of motion of this torsional vibration calculation model is shown below.
[0026]
[Outside 1]
[0027]
Also, K 1 , K 2 , K 3 , K 4 , K 5 Is the torsional rigidity of the crankshaft. Specifically, K 1 Is the torsional stiffness between the first pin center of the crankshaft and one end (front end) of the crankshaft; 2 ~ K 4 Is the torsional rigidity between the (n-1) th pin center and the nth pin center of the crankshaft, and K 5 Is the torsional rigidity between the fourth pin center of the crankshaft and the other end (rear end) of the crankshaft.
[0028]
C 1 , C 2 , C 3 , C 4 Is a damping component as engine damping. In the present embodiment, for example, C 1 = C 2 = C 3 = C 4 And C 1 ~ C 4 Are measured, C is calculated based on each measurement value. 1 ~ C 4 May be used. Furthermore, θ P , Θ 1 , Θ 2 , Θ 3 , Θ 4 , Θ f Is the torsional vibration angular displacement. Furthermore, T 1 , T 2 , T 3 , T 4 Is the excitation torque generated for each throw of the crankshaft.
[0029]
The calculating means 10 calculates the torsional vibration angular displacement (θ P ), Excitation torque (T 1 ~ T 4 ), Moment of inertia (J P ~ J f ), Torsional rigidity (K 1 ~ K 5 ) And the damping component (C 1 ~ C 4 ) Is substituted into the equation of motion to obtain the excitation torque T at the other end (rear end) of the crankshaft. 5 Is calculated to identify the net output of the engine.
[0030]
The torsional vibration measuring means 11 is a rotation angle sensor attached to a crank pulley at one end of the crankshaft, and the resolution of the signal of the rotation angle sensor is 720 P / R (the number of pulses per rotation) or 360 P / R. You can choose from. The resolution is not limited to this, and the resolution that can be selected may be 1440P / R or other resolution. The data measured by the torsional vibration measuring means 11 can be represented as "rotation fluctuation" as shown in FIG. Also, by measuring the torsion between one end (front end) of the crankshaft and the other end (rear end) of the crankshaft, it is possible to correct the initial phase shift when setting the engine under test.
[0031]
In the present embodiment, the engine under test whose net output is identified is a four-cylinder engine, and the in-cylinder pressure measuring means 12, which is a combustion analyzer, measures the in-cylinder pressure of one of the four cylinders. In FIG. 2, in the engine under test, as indicated by “
[0032]
The output identification device includes an
[0033]
The design value input means 14 can input a CAD design value of the engine. Alternatively, a keyboard or mouse for the operator to input engine design values may be used. The design values to be input are design values related to the crank pulley, one cylinder, two cylinders, three cylinders, four cylinders, and the engine flywheel, respectively. P ~ J f ) And torsional rigidity (K 1 ~ K 5 ) Is calculated.
[0034]
The attenuation component measuring means 15 is an oil temperature sensor and an oil level sensor. The oil temperature sensor measures the lubricating oil gallery temperature at each rotation speed (for example, idle, 800, 1200, 1600, 2000,..., 5600, 6000, rated). In addition, based on the measurement results of the oil temperature sensor and the oil level sensor, as shown in FIG. 3, a diagram showing a correlation between the lubricating oil gallery temperature and the viscous resistance for each rotation speed (idle, 800... Rating) is created. You. This viscous resistance becomes a damping component of the engine. However, in the present embodiment, the damping component which is the viscous resistance is C 1 = C 2 = C 3 = C 4 And As mentioned above, C 1 ~ C 4 Are measured, C is calculated based on each measurement value. 1 ~ C 4 May be used.
[0035]
Further, the output identification device measures the shaft torque with respect to the engine rotation speed, and thereby can generate an NT chart shown in FIG. 4 which is information indicating a correlation between the engine rotation speed and the shaft torque. A
[0036]
Further, the present output identification device is provided with a torsional vibration angular displacement T at the other end (rear end) of the crankshaft. 5 And a
[0037]
Further, a
[0038]
The output of the engine under test is identified by the engine output identification device according to the present embodiment as follows. FIG. 5 is a flowchart for measuring various parts and the operating state of the engine under test and storing the measured values. The order in which the positions of the engine under test are measured is not limited to the steps shown in FIG.
[0039]
As shown in FIG. 5, the torsional vibration measuring means 11 is provided with a torsional vibration angular displacement θ at one end (front end) of the crankshaft. P Is measured. The measured torsional vibration angular displacement is stored, for example, in a memory (step S501). Further, the in-cylinder pressure measuring means 12 measures the in-cylinder pressure of the cylinder on the front end side having the ignition order “1” shown in FIG. Based on the measured in-cylinder pressure, the excitation torque T of the through on the front end side 1 Is calculated, and the calculated excitation torque T 1 Is also stored in the memory (step S502).
[0040]
Further, the design value input means 14 inputs the engine design value. According to the input design values, each moment of inertia J related to the torsional vibration calculation model 1 ~ J f And torsional rigidity K 1 ~ K 5 Is calculated, and the calculated moment of inertia J 1 ~ J f And torsional rigidity K 1 ~ K 5 Is also stored in the memory (step S503). Further, the damping component measuring means 15 measures the damping component of the engine. The measured attenuation component is also stored in the memory. Each stored attenuation component is assumed to be equal (C 1 = C 2 = C 3 = C 4 (Step S504). C 1 = C 2 = C 3 = C 4 Is not limited to the above.
[0041]
Next, based on a signal from the
[0042]
In this way, regardless of the number of cylinders of the engine under test, when identifying the output of the engine, only one in-cylinder pressure of a plurality of cylinders is measured by one in-cylinder pressure measuring means 12, and the Excitation torque T related to cylinder 1 Is calculated, the excitation torque T for the other cylinder is determined based on information from the engine controller 16 (ignition timing of each cylinder). 2 , T 3 , T 4 Can be calculated, so that it is not necessary to increase the in-cylinder pressure measuring means 12 according to the number of cylinders of the engine.
[0043]
Next, by measuring the shaft torque with respect to the engine speed by the
[0044]
FIG. 6 is a flowchart when the calculating means calculates the net output of the engine under test. As shown in FIG. 6, the torsional vibration angular displacement θ at one end (front end) of the crankshaft stored in the above memory P , Excitation torque T for each through 1 ~ T 4 , Moment of inertia J P ~ J f , Torsional rigidity K 1 ~ K 5 And each value of the attenuation component (C 1 = C 2 = C 3 = C 4 ) Is substituted into the equation of motion of the torsional vibration calculation model (step S601).
[0045]
As a result, the calculating means 10 detects the excitation torque T on the other end (rear end) side of the crankshaft. 5 Is calculated (step S602). Next, the NT diagram stored in the memory and the excitation torque T 5 And the calculated excitation torque T 5 Can be evaluated. As a result of the evaluation, the excitation torque T 5 Is within the allowable range, the calculated excitation torque T 5 Is used as it is, the net output of the engine can be calculated (step S604), and the net output of the engine under test is compared with the measured data of the engine under test prepared separately to verify the engine output. (Step S605).
[0046]
On the other hand, as a result of the evaluation, the excitation torque T 5 If the calculated value exceeds the allowable range and is to be corrected (step S603: Y), the excitation torque T 5 Of the calculated excitation torque T 5 The net output of the engine is calculated based on the calculated value (step S604), and the net output of the engine under test is compared with the actually measured data of the engine under test prepared separately to verify the engine output. Yes (step S605).
[0047]
Next, the torsional vibration angular displacement θ at the other end (rear end) of the crankshaft f The second torsional vibration measuring means 24 for measuring the torque and the excitation torque T which is the shaft torque at the other end of the crankshaft. 5 A case will be described in which a
[0048]
That is, as described above, the torsional vibration angular displacement θ at one end (front end) of the crankshaft P , Excitation torque T for each through 1 ~ T 4 , Moment of inertia J P ~ J f , Torsional rigidity K 1 ~ K 5 And the attenuation component C 1 ~ C 4 (However, C 1 = C 2 = C 3 = C 4 ) Is substituted into the equation of motion of the torsional vibration calculation model, so that the calculating means 10 allows the torsional vibration angular displacement θ on the other end (rear end) side of the crankshaft. f And excitation torque T 5 Can be calculated respectively.
[0049]
Thus, the torsional vibration angular displacement θ at the other end (rear end) side of the crankshaft calculated by the calculating means 10 f And the torsional vibration angular displacement θ actually measured by the second torsional vibration measuring means 24 f And can be compared. Similarly, the excitation torque T calculated on the other end side of the crankshaft by the calculation means 10 5 And the excitation torque T actually measured by the
[0050]
In this manner, the engine output can be accurately identified by one or more reviews. After the output of the engine can be accurately identified, the
[0051]
Next, how the engine under test is controlled will be described. When a command value signal from the
[0052]
Similarly, when the deviation of the actual rotation speed during operation of the engine under test from the
[0053]
In the above embodiment, the inertia moment J of the engine as a torsional vibration calculation model is used. P ~ J f , Torsional rigidity K 1 ~ K 5 , The attenuation component C 1 ~ C 4 Is calculated, but the shaft torque on the other end (rear end) side of the crankshaft is actually measured by the
[0054]
Further, in the embodiment, the in-cylinder pressure of one cylinder is measured by the torsional vibration measuring means 11 so that the excitation torque T of the cylinder is measured. 1 And calculate the excitation torque T for the other cylinders 2 ~ T 4 Is calculated based on the signal of the ignition timing, but the in-cylinder pressure of each cylinder may be measured by each torsional vibration measuring means 11.
[0055]
Further, in the embodiment, the excitation torque T 5 Are shown in steps S603 and S606 to correct the calculated value of で in the NT diagram. For example, after the output of the engine is accurately identified, the excitation torque T is corrected without going through steps S603 and S606 to correct. 5 May be calculated (step S602), and then the net output of the engine under test may be calculated (step S604).
[0056]
【The invention's effect】
According to the engine output identification device of the present invention, by substituting each value measured by the measuring means such as the torsional vibration measuring means into the equation of motion of the torsional vibration calculation model, the arithmetic means is the other end of the crankshaft. Is calculated, the net output of the engine can be identified with a small number of measuring means, and the cost can be reduced. In addition, an engine controller that generates a signal related to the ignition timing of each cylinder is provided, and the same excitation torque is generated for each through at the ignition timing based on the signal from the engine controller. By means, by measuring only one in-cylinder pressure among a plurality of cylinders and calculating the excitation torque for that cylinder, the excitation torque for the other cylinders can be calculated based on the ignition timing of each cylinder, It is not necessary to increase the in-cylinder pressure measuring means according to the number of cylinders of the engine, and the cost can be reduced from this point as well.
[0057]
Further, since an engine measuring device capable of creating an NT diagram, which is information indicating a correlation between the engine speed and the shaft torque, by measuring the shaft torque with respect to the engine speed, is provided. When the excitation torque on the other end of the shaft is calculated, the calculated value of the excitation torque can be compared with the NT diagram, and if necessary, the calculated value of the excitation torque is corrected and corrected. The net output of the engine can be identified based on the calculated value of the excitation torque. Furthermore, since there is provided a second torsional vibration measuring means for measuring the torsional vibration angular displacement on the other end side of the crankshaft, and a shaft torque meter for measuring the shaft torque on the other end side of the crankshaft, calculation is performed. The means can compare the torsional vibration angular displacement at the other end of the crankshaft calculated by solving the equation of motion of the torsional vibration calculation model with the torsional vibration angular displacement measured by the second torsional vibration measuring means, Also, it is possible to compare the excitation torque calculated by the calculation means with the excitation torque on the other end side of the crankshaft and the excitation torque measured by the shaft torque, and to review each value substituted into the equation of motion of the torsional vibration calculation model. Therefore, the accuracy in identifying the output of the engine can be improved.
[0058]
Furthermore, since the shaft torque meter for measuring the shaft torque at the other end of the crankshaft is provided, the primary vibration calculated by the calculating means based on the shaft torque at the other end of the crankshaft measured by the shaft torque meter is provided. Moment of inertia, torsional stiffness and damping component of the engine as a model, and inertia moment and torsion of the engine as a primary vibration model calculated by the calculation means based on the inertial moment, torsional stiffness and damping component of the engine as a torsional vibration calculation model The stiffness and damping components can be compared. Furthermore, since the dynamo connected to the other end of the crankshaft and a dynamo controller that controls the dynamo to apply a load of a predetermined operation pattern to the other end of the crankshaft are provided, By applying loads corresponding to the air resistance, road surface resistance, acceleration resistance, uphill resistance, and bank resistance, which are the resistance components, from the dynamo to the other end of the crankshaft, the load of the operation pattern can be simulated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an engine output identification device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing ignition timing and the like of an engine under test according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a correlation between a gallery temperature and a viscous resistance of a lubricating oil of an engine under test according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an NT diagram showing a correlation between the rotation speed and the shaft torque of the engine under test according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart when measuring various parts and an operating state of the engine under test according to the embodiment of the present invention and storing the measured values.
FIG. 6 is a flowchart when the calculating means calculates the net output of the engine under test in the engine output identification device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram conceptually showing an engine under test according to an embodiment of the present invention as a torsional vibration calculation model.
[Explanation of symbols]
10 arithmetic means
11 torsion vibration measuring means
12 ... in-cylinder pressure measuring means
13. Engine measuring instrument
14. Design value input means
15 ... Attenuation component measuring means
16 ... Engine controller
21 ... Shaft torque meter
22 ... Dynamo
23 ... Dynamo controller
24 ... second torsional vibration measuring means
30 ... Operation pattern generator
31 ... Throttle actuator
32 ... Throttle controller
Claims (6)
前記エンジンをねじり振動計算モデルであるとして、該ねじり振動計算モデルの運動方程式を用いた演算をする演算手段と、前記クランク軸の一端側のねじり振動角変位を計測するためのねじり振動計測手段と、エンジンの気筒の筒内圧を計測することでクランク軸の各スルーの励振トルクを算出可能にした筒内圧計測手段と、前記エンジンの設計値を入力することで、前記ねじり振動計算モデルに係る慣性モーメントおよびねじり剛性を算出可能にした設計値入力手段と、エンジンの減衰成分を計測するための減衰成分計測手段とを備え、
前記演算手段は、前記ねじり振動角変位、前記励振トルク、前記慣性モーメント、前記ねじり剛性および前記減衰成分の各値を前記ねじり振動計算モデルの運動方程式に代入することで、前記クランク軸の他端側の励振トルクを算出して、エンジンの正味出力を同定するようにした
ことを特徴とするエンジンの出力同定装置。An engine output identification device that measures each part of the engine and the operating state, and identifies the net output of the engine based on the measured values,
Calculating means for performing an operation using the equation of motion of the torsional vibration calculation model, assuming that the engine is a torsional vibration calculation model; and torsional vibration measurement means for measuring torsional vibration angular displacement at one end of the crankshaft. An in-cylinder pressure measuring means capable of calculating an exciting torque of each through of a crankshaft by measuring an in-cylinder pressure of an engine cylinder, and an inertia according to the torsional vibration calculation model by inputting a design value of the engine. Design value input means capable of calculating moment and torsional rigidity, and damping component measuring means for measuring the damping component of the engine,
The calculating means substitutes each value of the torsional vibration angular displacement, the excitation torque, the moment of inertia, the torsional rigidity and the damping component into the equation of motion of the torsional vibration calculation model, thereby obtaining the other end of the crankshaft. An engine output identification device characterized in that a net excitation output of the engine is identified by calculating an excitation torque on the engine side.
前記演算手段は、前記エンジン制御器からの信号に基づく点火タイミングで前記各スルーに同等の励振トルクが発生するものとして、エンジンの正味出力を同定するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの出力同定装置。An engine controller that generates a signal related to the ignition timing of each of the cylinders,
2. The engine according to claim 1, wherein the calculation means identifies a net output of the engine assuming that an equivalent excitation torque is generated in each of the throughs at an ignition timing based on a signal from the engine controller. An output identification device for an engine as described in the above.
前記演算手段は、前記Ｎ−Ｔ線図の情報に基づいて、前記クランク軸の他端側の励振トルクを補正するようにした
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの出力同定装置。An engine measuring device capable of creating an NT diagram that is information indicating a correlation between the engine speed and the shaft torque by measuring a shaft torque with respect to the engine speed,
3. The output identification of an engine according to claim 1, wherein the calculating means corrects the excitation torque at the other end of the crankshaft based on the information of the NT diagram. apparatus.
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のエンジンの出力同定装置。A second torsion vibration measuring means for measuring a torsional vibration angular displacement at the other end of the crankshaft; and a shaft torque meter for measuring a shaft torque at the other end of the crankshaft. The engine output identification device according to claim 1, 2, or 3.
前記演算手段は、前記軸トルク計が計測した前記クランク軸の他端側の軸トルクに基づき、１次振動モデルとしてのエンジンの前記慣性モーメント、前記ねじり剛性および前記減衰成分を算出するとともに、
前記設計値に基づき算出された前記慣性モーメント、前記ねじり剛性および前記減衰成分の各算出値に基づき、１次振動モデルとしてのエンジンの前記慣性モーメント、前記ねじり剛性および前記減衰成分を算出し、両者の前記慣性モーメント、前記ねじり剛性および前記減衰成分を比較できるようにした
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のエンジンの出力同定装置。A shaft torque meter for measuring shaft torque at the other end of the crankshaft,
The calculating means calculates the moment of inertia of the engine as the primary vibration model, the torsional rigidity, and the damping component based on the shaft torque at the other end of the crankshaft measured by the shaft torque meter,
The moment of inertia of the engine as a primary vibration model, the torsional rigidity and the damping component are calculated based on the calculated values of the moment of inertia calculated based on the design values and the torsional rigidity and the damping component. 5. The engine output identification device according to claim 1, wherein the moment of inertia, the torsional rigidity, and the damping component can be compared.
ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のエンジンの出力同定装置。A dynamo connected to the other end of the crankshaft; and a dynamo controller configured to control the dynamo to apply a load of a predetermined operation pattern to the other end of the crankshaft. The engine output identification device according to claim 1.
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