ベンチ性能試験装置
【課題】自動二輪車の走行に関わる、全てのギアを用いた変速操作を行い、実際の走行に即した信頼性の高い試験データが得られるベンチ性能試験装置を提供する。
【解決手段】クラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５とを備えた自動二輪車用エンジン２の性能を試験するベンチ性能試験装置１であって、自動二輪車用エンジン２に負荷を与えるダイナモメータ９と、クラッチ３を操作するクラッチ操作モータ６３と、トランスミッション４を操作するシフト操作モータ６４と、スロットル弁５を操作するスロットル操作モータ６５と、実走行時のライダーによるクラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５との操作に関する運転データ８０を記憶した記憶装置８と、運転データ８０に基づいて、クラッチ操作モータ６３とシフト操作モータ６４とスロットル操作モータ６５とを制御する制御装置７と、を備える。
【解決手段】クラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５とを備えた自動二輪車用エンジン２の性能を試験するベンチ性能試験装置１であって、自動二輪車用エンジン２に負荷を与えるダイナモメータ９と、クラッチ３を操作するクラッチ操作モータ６３と、トランスミッション４を操作するシフト操作モータ６４と、スロットル弁５を操作するスロットル操作モータ６５と、実走行時のライダーによるクラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５との操作に関する運転データ８０を記憶した記憶装置８と、運転データ８０に基づいて、クラッチ操作モータ６３とシフト操作モータ６４とスロットル操作モータ６５とを制御する制御装置７と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動二輪車のエンジンを試験するベンチ性能試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、パワーユニット単体の試験を行うためのベンチ性能試験装置として、下記特許文献１に記載されたベンチ性能試験装置が知られている。
【０００３】
前記特許文献１における従来のベンチ性能試験装置は、車両のトランスミッションを含んだエンジンから駆動輪までの機械の作動負荷を数値化し、当該数値化された負荷をベンチ性能試験装置上のダイナモに与えることを特長としている。
【特許文献１】特許第３９１８４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の特許文献１における従来技術は、実際にシフトチェンジを行うものではない。そのため、試験で使用したギア以外のギアを使った場合の運転について、信頼性の高い試験データが得ることはできないと考えられる。また、数値シミュレーションに用いる車両諸元、走行抵抗、エンジンマップ等の所要項目を設定するには、莫大な量のデータ収集が必要である。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動二輪車の走行に関わる全てのギアを用いた変速操作を行い、また、実際の走行に即した信頼性の高い試験データが得られるベンチ性能試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明におけるベンチ性能試験装置は、クラッチとトランスミッションとスロットル弁とを備えた自動二輪車用エンジンの性能を試験するベンチ性能試験装置であって、前記自動二輪車用エンジンに負荷を与えるダイナモメータと、前記クラッチを操作するクラッチ操作モータと、前記トランスミッションを操作するシフト操作モータと、前記スロットル弁を操作するスロットル操作モータと、実走行時のライダーによる前記クラッチと、前記トランスミッションと、前記スロットル弁との操作に関する運転データを記憶した記憶装置と、前記運転データに基づいて、前記クラッチ操作モータと、前記シフト操作モータと、前記スロットル操作モータとを制御する制御装置と、を備える。
【０００７】
前記において、クラッチとトランスミッションとスロットル弁とは、自動二輪車用エンジンに組み込まれる実機のものを使用する。そのため、前記クラッチと前記トランスミッションと前記スロットル弁５とを備えた状態での自動二輪車用エンジンの性能を試験することができ、全てのギアを用いた試験を行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明におけるベンチ性能試験装置によれば、自動二輪車の走行に関わる全てのギアを用いた変速操作を行い、また、実際の走行に即した信頼性の高い試験データを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本実施形態に係るベンチ性能試験装置１を示すブロック図である。ベンチ性能試験装置１は、自動二輪車用エンジン（以下、単にエンジンと呼ぶ）２の性能を試験する装置である。ベンチ性能試験装置１は、クラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５とダイナモメータ９とを備えている。なお、ダイナモメータ９は、エンジン２に負荷を与える装置である。また、ベンチ性能試験装置１は、クラッチ３を操作するクラッチ操作モータ６３と、トランスミッション４を操作するシフト操作モータ６４と、スロットル弁５を操作するスロットル操作モータ６５とを備えている。また、ベンチ性能試験装置１は、実走行時のライダーによるクラッチ３、トランスミッション４、およびスロットル弁５の操作に関する運転データ８０を記憶した記憶装置８を備えている。ベンチ性能試験装置１は、さらに、記憶装置８に記憶されている運転データ８０に基づき、クラッチ操作モータ６３とシフト操作モータ６４とスロットル操作モータ６５とを制御するコントロールユニット７を備えている。
【００１０】
本実施形態のベンチ性能試験装置１は、実際にトランスミッション４内の全てのギアを用いた変速操作を行い、自動二輪車の実機の走行状態に即したエンジン２の性能と特性を測定する。すなわち、ベンチ性能試験装置１は、エンジン２単体ではなく、クラッチ３、トランスミッション４、およびスロットル弁５が組み立てられた状態のエンジン２の性能を試験する。そのため、クラッチ３、トランスミッション４、およびスロットル弁５は、実際の自動二輪車の機構に即した構造でエンジン２に組み付けられる。なお、エンジン２、クラッチ３、トランスミッション４、およびスロットル弁５を合わせて、パワーユニット２０と呼ぶ。また、エンジン２の種類は限定されないが、以下ではエンジン２はガソリンエンジンとする。
【００１１】
図１に示すように、アクセルグリップ６６の操作により、スロットル弁５の開閉が行われる。このアクセルグリップ６６は、スロットル操作モータ６５により操作され、スロットル弁５の開閉を行う。ここでは、スロットル弁５とアクセルグリップ６６とは、アクセルワイヤ６７を介して連結されている。そのため、スロットル操作モータ６５は、アクセルワイヤ６７を介してスロットル弁５の開度量を調整する。なお、スロットル操作モータ６５は、スロットル弁５を直接操作してもよい。スロットル弁５の開閉により、エンジン２の駆動状態が変化する。このアクセルグリップ６６は、このエンジン２が搭載される自動二輪車に用いられるものを使用することにしている。
【００１２】
また、シフト操作モータ６４は、トランスミッション４のシフト操作時において、トランスミッション４を操作する。クラッチ操作モータ６３は、トランスミッション４のシフト操作時において、クラッチ３を操作する。クラッチ操作モータ６３と、シフト操作モータ６４と、スロットル操作モータ６５とを合わせて、操作ユニット６と呼ぶ。
【００１３】
ダイナモメータ９は、内部で負荷を発生させ、シャフト１２を介して、エンジン２へ負荷を与える装置である。シャフト１２は、カップリング１４，１５を軸継手とし、パワーユニット２０とダイナモメータ９とをつなぐ。また、性能値検出部１３が、カップリング１４とカップリング１５とに挟まれる構造で、パワーユニット２０とダイナモメータ９との間に備えられる。
【００１４】
性能値検出部１３は、エンジン２の駆動トルクと回転数とを含むパワーユニット２０の性能を測定する手段である。また、性能値検出部１３は、パワーユニット２０に係る、実機としての自動二輪車の車速を測定する。
【００１５】
また、図１に示すように、ベンチ性能試験装置１は、ダイナモコントローラ９１を備える。ダイナモコントローラ９１は、性能値検出部１３より、少なくとも駆動トルク１００および車速１０１を入力し、少なくとも走行抵抗値のうち、空気抵抗値１０２と、車両質量に起因する質量負荷抵抗（以下、フライホイル抵抗と称する）値１０３とを算出する。空気抵抗値１０２とフライホイル抵抗値１０３とは、自動二輪車が走行時に受ける走行抵抗の値である。フライホイル抵抗には、転がり抵抗と勾配抵抗と加速抵抗とが含まれる。空気抵抗は、自動二輪車が走行時に受ける風圧の抵抗力である。フライホイル抵抗は、自動二輪車の加減速時または登坂走行時、タイヤと路面およびタイヤからエンジンまでの摩擦抵抗として発生する抵抗力である。ダイナモコントローラ９１は、自動二輪車１に生じる抵抗と等しい負荷を発生させるようにダイナモメータ９を制御する。具体的には、ダイナモコントローラ９１は、算出した空気抵抗値１０２と、フライホイル抵抗値１０３との合計が、性能値検出部１３より測定されるエンジン２の駆動トルク１００と一致するように、ダイナモメータ９に対しフィードバック制御を行う。以下、空気抵抗値１０２とフライホイル抵抗値１０３との合計値より、駆動トルク１００と一致する値に補正した値を目標負荷１０４と呼ぶ。
【００１６】
記憶装置８は、ＭＣ走行データ８１と、操作系運転データ８２と、異常判定データ８３と、を含む運転データ８０を記憶した装置である。また、記憶装置８は、自動二輪車の各車種における車両諸元を記憶することができる。
【００１７】
ＭＣ走行データ８１は、実際に自動二輪車が走行すると仮定する場合におけるテストコースの状態と、前記自動二輪車の運転操作に関するクラッチ、トランスミッション、スロットルの操作を設定したデータである。ＭＣ走行データ８１には、複数の走行パターンが含まれる。走行パターンには、走行パターンごとにテストコースにおける各地点での勾配と所定の車速、シフト段数、ブレーキ位置とブレーキ荷重と、実際に自動二輪車を操作すると仮定するライダーのクラッチ操作、シフト操作、スロットル操作に関して、それぞれ操作量、操作速度、操作荷重、どの地点（時間）で操作を行うかの操作タイミング、とをパラメータとして設定している。各走行パターンに設定される所定の車速が、目標車速Ｖ０としてベンチ性能試験装置１において制御目標となる。図６に示すように、所定の車速は、任意の走行パターン（図６では走行パターン８ａである）において、テストコースでの各地点によって設定される。ただし、目標車速Ｖ０は、走行時における各時間での所定の車速が設定されていても良い。
【００１８】
操作系運転データ８２は、ＭＣ走行データ８１に基づいて設定され、クラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５との制御に関するデータである。クラッチ３、トランスミッション４、およびスロットル弁５の作動は、操作系運転データ８２に基づいて制御される。操作系運転データ８２は、試験時に自動二輪車の異なる車種を選択することができるように、車種ごとのクラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５の特性が設定される。また、操作系運転データ８２は、後述するように、スロットル弁５の操作に関するハンチング防止や、制御遅れ等の補正を行うようなパラメータが設定されている。
【００１９】
実機としての自動二輪車におけるトランスミッションのシフト位置とシフト動作（シフトアップまたはシフトダウン）タイミングは、走行パターンごとに設定されるとともに、各走行パターン内において、任意の走行距離または時間により設定されている。また、シフト動作タイミングにおいて、シフト動作の組み合わせは、実機を運転すると仮定するライダーのトランスミッションのシフト操作を含む、一連の操作に即して設定されている。
【００２０】
ここでいうシフト動作における一連の操作とは、例として図５（ａ）に示すように、前記自動二輪車の加速時において、
１．スロットル弁５の開度を絞る。
２．クラッチ３を遮断する。
３．シフト操作を行う。
４．クラッチ３を接続する。
５．スロットル弁５の開度を開ける。
の操作である。また、図５（ｂ）には、自動二輪車の減速時におけるシフト動作の一連の操作手順の一つの例を示す。前記１から５の順序は一例であり、実機を運転すると仮定するライダーの技量等に基づいて、操作の手順、操作速度、操作量、操作荷重、操作タイミングは異なっている。すなわち、ＭＣ走行データ８１は、実機を運転すると仮定するライダーのシフト動作の一連の操作が、複数設定されている。
【００２１】
また、異常判定データ８３は、操作系運転データ８２に基づくデータであって、ベンチ性能試験装置１における異常判定が可能なように設定したデータである。ベンチ性能試験装置１に係る異常判定については、後に詳述する。異常判定データ８３によって、後述する異常検出装置１０は、少なくともクラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５に掛かる負荷とクラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５の操作量と操作タイミングとに関する異常を判別する。
【００２２】
以下、ダイナモコントローラ９１における目標負荷１０４の設定順序を、図に基づいて説明する。図２に示すとおり、ステップＳ１１において、ダイナモコントローラ９１は、性能値検出部１３より車速１０１を入力し、現在の車速Ｖｉを読み取る。
【００２３】
ステップＳ１２ａにおいて、空気抵抗値１０２と、フライホイル抵抗値１０３のうちの転がり抵抗値１０３ａおよび勾配抵抗値１０３ｃとが算出される。
【００２４】
転がり抵抗値１０３ａは、任意の車種における自動二輪車の車両重量Ｍを含んだ必要諸元により、一義的に算出される。一方、勾配抵抗値１０３ｃは、走行パターンに設定されたテストコースの所定の勾配と任意の車種における自動二輪車の車両重量Ｍを含んだ必要諸元により、一義的に算出される。勾配抵抗値１０３ｃは、所定のテストコースの勾配角度が零である場合は零である。任意の車種における自動二輪車の諸元は、記憶装置８に操作系運転データ８２として記憶されている。
【００２５】
空気抵抗は、自動二輪車が走行時に受ける風圧の抵抗力である。空気抵抗値１０２は、車速Ｖｉの平方倍により算出される。すなわち、空気抵抗をＤ、抵抗係数をＣ、空気密度をρ、車速をＶ、車体水平面投影面積をＳとすると、Ｄ＝Ｃ・ρＶ２・Ｓ／２で求められる。
【００２６】
ステップＳ１２ｂ０において、ダイナモコントローラ９１は、車速変化（車速Ｖｉと車速Ｖｉの変化前の車速Ｖｉ−１との差（ＶΔｉ＝Ｖｉ−Ｖｉ−１））を読み取る。ステップＳ１２ｂにおいて車速変化がある場合は、ステップＳ１２ｂ１に進む。一方、ステップＳ１２ｂ０において車速変化がない場合は、ステップＳ１３へ進む。
【００２７】
前記車速変化は、予め所定の変化量を設定しておき、変化に要した時間にて所定の変化量とする。あるいは、前記車速変化は、予め所定の時間を設定し、所定の時間内での車速変化を読み取ることにしても良い。
【００２８】
ステップＳ１２ｂ１は、ステップＳ１２ｂ０にて読み取った前記車速変化に基づき、加速度（αｉ）を算出する。加速度（αｉ）は、車速Ｖｉと車速Ｖｉの変化前の車速Ｖｉ−１との差Ｖｉ−Ｖｉ−１を、車速変化の時間差（Δｔ）で除した値とする。
【００２９】
ステップＳ１２ｂ２にて、加速抵抗値１０３ｂを算出する。加速抵抗値１０３ｂは、加速度（αｉ）と、自動二輪車の当該走行時における慣性質量（Ｍｉ）との乗算（Ｍｉ・αｉ）で算出される。
【００３０】
ステップＳ１３において、空気抵抗値１０２とフライホイル抵抗値１０３との合計が算出される。フライホイル抵抗値１０３は、転がり抵抗値１０３ａと加速抵抗値１０３ｂと勾配抵抗値１０３ｃとの積算である。図１に示すように、ダイナモコントローラ９１は、前記合計と、ステップＳ１１において性能値検出部１３より入力した駆動トルク１００との差より前記合計の補正を行い、目標負荷１０４を算出する。ダイナモメータ９は、目標負荷１０４の値を基に、エンジン２へ負荷を与える。
【００３１】
ここで、ステップＳ１２ａと、ステップＳ１２ｂ０、ステップＳ１２ｂ１、およびステップＳ１２ｂ２を包括したステップＳ１２ｂとは、並行して行われても良い。
【００３２】
図１に示すように、コントロールユニット７は、クラッチ３における現在のクラッチ接続量１０７を検出する。同様に、コントロールユニット７は、トランスミッション４における現在のシフト位置１０８と、アクセルグリップ６６における現在のグリップ操作量１０９とを検出する。コントロールユニット７は、記憶装置８より入力される各走行パターンでの所定の車速に応じ、操作ユニット６を制御する。
【００３３】
前述したように、各走行パターンには、走行パターンごとにテストコースにおける各地点での所定の車速が設定されている（図６参照）。前記所定に設定された車速を目標車速Ｖ０と呼ぶ。コントロールユニット７に対して走行パターン８ａが入力されている場合、コントロールユニット７は、性能値検出部１３より入力される車速１０１が、常に走行パターン８ａに設定される所定の車速、つまり目標車速Ｖ０ａに追従するように、スロットル操作モータ６５を制御する。
【００３４】
図３は、任意の走行パターンに沿った、コントロールユニット７におけるシフト動作の制御を示している。まず、ステップＳ１において、性能値検出部１３において測定される車速１０１が、コントロールユニット７に入力される。コントロールユニット７は、車速Ｖｉを読み取る。
【００３５】
ステップＳ２において、トランスミッション４より、シフト位置１０８がコントロールユニット７に入力される。したがって、コントロールユニット７は、現在のトランスミッション４におけるシフト位置Ｐを読み取る（図１参照）。ここで、ステップＳ１とステップＳ２とは、並行して行われても良い。また、ステップＳ１とステップＳ２とは、図３に示す順序とは、入れ替わっていても良い。
【００３６】
コントロールユニット７は、車速１０１を入力し、実機としての自動二輪車の走行状態における加減速の状態を認識した際は、次に行うべきシフト動作を、走行パターンに設定される加減速後の車速（Ｖｉ＋ΔＶｉ）におけるシフト位置Ｐ´を判断する。この状態がステップＳ３である。つまり、ステップＳ３では、コントロールユニット７は、加減速後のシフト位置Ｐ´が、走行パターンの設定したシフト位置となるように判断する制御である。例として、図６に示すように、現在２速で走行している場合において、車速１０１がＶＧ２３と一致する時点で、２速から３速にシフトチェンジのシフト動作を行うものと判断する制御である。
【００３７】
ステップＳ４ａは、ステップＳ３において、加減速前後でシフト動作を必要としない場合である。ステップＳ４ａでは、コントロールユニット７は、シフト動作へつながる制御は行わない。また、ステップＳ３において、加減速前後でシフト動作を必要とする場合は、コントロールユニット７は、シフトアップまたはシフトダウンの動作へつながる制御を行う。ステップＳ４ｂがシフトアップであり、ステップＳ４ｃがシフトダウンである。
【００３８】
コントロールユニット７のシフト動作へつながる制御は、図１に示すとおりである。コントロールユニット７は、クラッチ操作信号１１０をクラッチ操作モータ６３に対して出力する。同様に、コントロールユニット７は、シフト操作信号１１１をシフト操作モータ６４に対して出力し、コントロールユニット７は、アクセル開度信号１１２をスロットル操作モータ６５に対して出力する。
【００３９】
以上のように、コントロールユニット７は、記憶装置８より与えられる走行パターンにおける目標車速Ｖ０およびシフト位置と、性能値検出部１３より入力される車速１０１とに基づき、操作ユニット６の制御を行う。
【００４０】
図４は、コントロールユニット７における、スロットル弁５の制御を表す。ステップＳ２１において、コントロールユニット７は、記憶装置８より入力される、任意の走行パラメータに基づく目標車速Ｖ０を読み取る。
【００４１】
ステップＳ２２において、コントロールユニット７は、ダイナモコントローラ９１より車速１０１を入力し、現在の車速Ｖｉを読み取る。ここで、ステップＳ２１とステップＳ２２とは、並行して行われても良い。また、ステップＳ２１とステップＳ２２とは、図４に示す順序とは、入れ替わっていても良い。
【００４２】
ステップＳ２３では、ステップＳ２１において読み取った目標車速Ｖ０と、ステップＳ２２において読み取った現在の車速Ｖｉとを比較する。
【００４３】
ステップＳ２３において、目標車速Ｖ０と現在の車速Ｖｉとが一致している場合（Ｖ０＝Ｖｉ）は、ステップＳ２４ａへ進む。ステップＳ２４ａにおいて、コントロールユニット７は、スロットル弁５の開度を一定とする制御を行う。また、目標車速Ｖ０と現在の車速Ｖｉとが不一致の場合、コントロールユニット７は、スロットル弁５の開度を調整する制御を行う。ステップＳ２４ｂは、目標車速Ｖ０に対して現在の車速Ｖｉが高い場合である。そのため、コントロールユニット７は、スロットル弁５の開度を閉じる制御を行う。ステップＳ２４ｃは、目標車速Ｖ０に対して現在の車速Ｖｉが低い場合である。そのため、コントロールユニット７は、スロットル弁５の開度を開く制御を行う。
【００４４】
以上のように、コントロールユニット７は、性能値検出部１３より入力される車速Ｖが、目標車速Ｖ０に追従するように、スロットル弁５に対し、フィードバック制御を行う。
【００４５】
前記スロットル弁５の開度の制御において、実際に現在の車速Ｖｉを目標車速Ｖ０に合わせようとすると、アクセルのＯＮとＯＦＦとを繰り返す、いわゆるハンチング現象が発生する。そのため、本実施形態においては、前記ハンチング現象の対策としてアクセル開度ゲインThgを設定する。このアクセル開度ゲインThgは、自動二輪車の車種ごとに設定されるものである。したがって、アクセル開度ゲインThgは、操作系運転データ８２のスロットル操作に関する操作速度、操作量、操作タイミングのデータの一部である。コントロールユニット７は、操作系運転データ８２に関するパラメータとして、記憶装置８よりアクセル開度ゲインThgを入力する。
【００４６】
アクセル開度ゲインThgは、以下のように、任意の自動二輪車の車種ごとに設定される。
アクセル開度ゲインThg ＝スロットル開度（全閉−全開）／最大車速 ・・（１）
【００４７】
前記（１）式において、最大車速は、車種ごとに異なる性能値であり、実験より求められる。スロットル開度は、スロットル弁５の全開時と全閉時との角度（deg）差である。
【００４８】
コントロールユニット７が、アクセル開度THを算出する際には、以下のように加速度（α）、エンジンレスポンス定数を関数として用いる。アクセル開度THは、アクセルグリップ６６の回転操作量を制御する値である。
加速度（α） ＝（Ｖｉ−Ｖｉ＋１）／Δｔ ・・・・（２）
エンジンレスポンス定数 ＝ β ・・・・・・・・・・・・・（３）
【００４９】
前記（２）式において、加速度（α）は、性能値検出部１３より入力される車速１０１に基づき、コントロールユニット７において算出される。また、前記（３）式のエンジンレスポンス定数βは、実験より求められる実験定数であり、加速度αと同次元である。
【００５０】
前記（１）式、（２）式、および（３）式より、アクセル開度THは、以下（４）式にて表される。
アクセル開度TH ＝ Ｖｉ × Thg × α／β ・・・・・・・（４）
【００５１】
ここで、エンジンレスポンス定数βは、加速度αと同次元である。そのため、アクセル開度THの次元は、（deg）で表される。また、アクセル開度THの次元は、アクセル開度THがコントロールユニット７にて算出される際、操作ユニット６の制御を行う際は、電圧値（Ｖ）または抵抗値（Ω）が用いられる。
【００５２】
前記（４）式のアクセル開度THを用いて、コントロールユニット７は、アクセルグリップ６６を制御する。コントロールユニット７は、車速１０１が目標車速Ｖ０に追従するように、アクセル開度THに基づき、アクセル開度信号１１２をスロットル操作モータ６５に出力する。図１に示すように、スロットル操作モータ６５は、アクセル開度信号１１２に基づき、アクセルグリップ６６を操作する。アクセルグリップ６６の回転操作により、スロットル弁５が開閉し、車速１０１が変化する。
【００５３】
以下に、ベンチ性能試験装置１における動作不良を含んだ異常を検出し、ベンチ性能試験装置１の故障を防止する異常検出手段１０について説明する。
【００５４】
異常検出手段１０は、図１に示すように、エンジン２、クラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５、クラッチ操作モータ６３、シフト操作モータ６４、およびスロットル操作モータ６５の少なくとも一つの異常を検出する。なお、図１において、異常検出手段１０は、コントロールユニット７と別体としている。しかし、異常検出手段１０は、コントロールユニット７の一部として、コントロールユニット７と一体であっても良い。
【００５５】
ここでの異常とは、異常判定データ８３に基づいて異常検出手段１０が判別するパワーユニット２０を含むベンチ性能試験装置１の動作不良である。また、前記異常は、パワーユニット２０の故障、エンジン２の異常回転、エンジン２の油温および油圧の過上昇、自動二輪車の過大車速等が含まれる。異常検出手段１０が判別する動作不良は、コントロールユニット７より出力する各信号１１０、１１１、１１２に対し、パワーユニット２０において動作が完了していないような場合に発生する異常負荷である。すなわち、前記動作不良は、クラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５の各操作の操作タイミングのずれが含まれる。例として、トランスミッション４においてシフトチェンジの際のギア噛み合いに支障があり、ギア同士が衝突しているような場合は、パワーユニット２０において、異常な負荷が発生している。また、前記操作タイミングのずれがクラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５において発生する場合は、パワーユニット２０において動作が完了せず、結果として異常な負荷が発生することになる。また、試験中にアクセルワイヤ６７が劣化し断線している場合は、スロットル操作モータ６５の駆動に対して、スロットル弁５ではアクセルワイヤ６７からの負荷が掛からないことになる。
【００５６】
異常検出手段１０は、前記異常が検出されると、コントロールユニット７またはダイナモコントローラ９１に対して、異常信号１０６を出力する。異常信号１０６を入力したコントロールユニット７は、操作ユニット６に対して、作動を停止させる制御を行うことができる。また、ダイナモコントローラ９１は、ダイナモメータ９に対して、作動を停止させる制御を行うことができる。したがって、パワーユニット２０またはダイナモメータ９は、単独で停止することができる。また、異常検出手段１０は、異常判定データ８３を基にして、パワーユニット２０を含むベンチ性能試験装置１の前記動作不良を検出する。これにより、コントロールユニット７は、操作ユニット６に対し、動作のやり直しや修正を行うような制御として、各信号１１０、１１１、１１２を出力する。
【００５７】
（作用および効果）
本実施形態において、ベンチ性能試験装置１は、クラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５とを、エンジン２に組み込まれる実機のものを使用している。そのため、クラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５とを備えた状態でのエンジン２の性能を試験することができ、全てのギアを用いた試験を行うことができる。したがって、自動二輪車の実走行状態をベンチ台上で実施できる。また、実走行における走行パターンが記憶装置８に運転データ８０として設定される。したがって、実機としての自動二輪車の運転操作に即した、信頼性の高い試験データを得ることができる。
【００５８】
本実施形態において、性能値検出部１３にて測定した車速１０１に基づき、ダイナモコントローラ９１は、走行抵抗値１０２とフライホイル抵抗値１０３とを算出する。ダイナモコントローラ９１は、算出した走行抵抗値１０２とフライホイル抵抗値１０３と駆動トルク１００とに基づき、ダイナモメータ９を制御する。そのため、ダイナモメータ９は、実機としての自動二輪車の走行状態に即した適切な負荷をエンジン２に与えることができる。したがって、ベンチ性能試験装置１は、実機としての自動二輪車の走行状態に即した試験が可能であり、信頼性の高い試験データを得ることができる。
【００５９】
本実施形態において、記憶装置８は、運転データ８０として複数の走行パターンを記憶している。コントロールユニット７は、複数の走行パターンのうち、選択されたいずれか一つの走行パターンに基づいて制御を行う。ベンチ性能試験装置１は、記憶装置８が複数の走行パターンのデータを記憶していることにより、複数の異なった走行パターンでの試験が可能となる。したがって、ベンチ性能試験装置１は、実機としての自動二輪車の走行状態に即した試験が可能であり、信頼性の高い試験データを得ることができる。
【００６０】
本実施形態において、コントロールユニット７は、性能値検出部１３より入力される車速Ｖｉが、記憶装置８に記憶されている走行パターンの目標車速Ｖ０と一致するように、スロットル弁５のフィードバック制御を行う。したがって、ベンチ性能試験装置１は、複数の走行パターンにおける車速の変化に基づいた、実機としての自動二輪車の走行状態に即した試験が可能であり、信頼性の高い試験データを得ることができる。
【００６１】
本実施形態において、コントロールユニット７は、アクセル開度ゲインThgを用いて、スロットル弁５を制御する。アクセル開度ゲインThgは、自動二輪車の車種ごとに異なる定数である。アクセル開度ゲインThgを用いることにより、異なる複数の車種を試験することが容易になる。異なる車種を試験する場合、アクセル開度ゲインThgのみの変更により、コントロールユニット７は、アクセルグリップ６６の制御が可能である。したがって、ベンチ性能試験装置１は、異なる複数の車種を容易に試験することができる。また、ベンチ性能試験装置１は、車速の変化に基づいた、実機としての自動二輪車の走行状態に即した試験が可能であり、信頼性の高い試験データを得ることができる。
【００６２】
本実施形態において、ベンチ性能試験装置１は、異常検出手段１０を備える。異常検出手段１０は、エンジン２、クラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５、クラッチ操作モータ６３、シフト操作モータ６４、およびスロットル操作モータ６５の少なくとも一つの異常を検出する。異常検出手段１０は、前記検出した異常に基づき、コントロールユニット７またはダイナモコントローラ９１に対して、異常信号１０６を出力する。異常信号１０６を入力したコントロールユニット７は、操作ユニット６に対して、作動修正または再作動をさせる制御を行う。また、異常信号１０６を入力したコントロールユニット７は、操作ユニット６に対して、作動を停止させる制御を行うことができる。一方、ダイナモコントローラ９１は、ダイナモメータ９に対して、作動を停止させる制御を行うことができる。したがって、パワーユニット２０またはダイナモメータ９は、単独で停止することができる。そのため、パワーユニット２０またはダイナモメータ９は、機械的に外部より強制停止を行うような、他の手段を備える必要がない。また、異常検出手段１０は、パワーユニット２０の動作不良を検出することで、ベンチ性能試験装置１に係る装置の故障を防止している。
【００６３】
《変形例》
本実施形態では、エンジン２として、内燃機関を用いることにしている。しかし、エンジン２の代わりにモータを用いることにしても良い。また、エンジン２として、内燃機関とモータとのハイブリッド式エンジンを用いても良い。
【００６４】
本実施形態において、コントロールユニット７が入力する車速１０１は、性能値検出部１３より入力されることにしているが、これは、ダイナモコントローラ９１より入力されることであっても良い。
【００６５】
本実施形態において、ダイナモコントローラ９１は、性能値検出部１３と別体にしているが、これは、性能値検出部１３と一体であっても良い。つまり、性能値検出部１３内部に、ダイナモコントローラ９１のような電算的手段を組み込ませることにしても良い。
【００６６】
本実施形態において、ダイナモコントローラ９１と、性能値検出部１３とは、ダイナモメータ９と別体にしているが、これは、ダイナモメータ９と一体であっても良い。つまり、ダイナモメータ９の内部に、予め、性能値検出部１３のような自動二輪車用エンジン２の駆動トルクと回転数を測定する機構を設けておくことにしても良い。また、ダイナモメータ９の内部に、ダイナモコントローラ９１のような電算的手段を組み込ませることにしても良い。
【００６７】
本実施形態において、スロットル弁５の開度調整は、アクセルグリップ６６に接続されるアクセルワイヤ６７を介して行われる。しかし、アクセルグリップ６６とスロットル弁との間の接続は、アクセルワイヤ６７に限定されない。例えば、油圧機構の作動でスロットル弁５の開度の調整を行うような構成にしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は自動二輪車のエンジンを試験するベンチ性能試験装置に関して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ベンチ性能試験装置を示す概略構成図である。
【図２】ダイナモコントローラにおける目標負荷の算出を示すフローチャートである。
【図３】コントロールユニットにおけるシフト操作の制御を示すフローチャートである。
【図４】コントロールユニットにおけるスロットル弁開度の制御を示すフローチャートである。
【図５】コントロールユニットにおけるシフト操作速度の制御を示す概略図である。
【図６】任意の走行パターンにおける所定の目標車速とシフトチェンジタイミングの車速とを示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ ベンチ性能試験装置
２ 自動二輪車用エンジン
３ クラッチ
４ トランスミッション
５ スロットル弁
６ 操作ユニット
７ コントロールユニット（制御装置）
８ 記憶装置
９ ダイナモメータ
１０ 異常検出手段
１２ シャフト
１３ 性能値検出部（性能値検出手段）
２０ パワーユニット
６３ クラッチ操作モータ
６４ シフト操作モータ
６５ スロットル操作モータ
６６ アクセルグリップ
６７ アクセルワイヤ
９１ ダイナモコントローラ
１００ 駆動トルク
１０１ 車速
１０２ 空気抵抗値
１０３ フライホイル抵抗値
１０３ａ 転がり抵抗値
１０３ｂ 加速抵抗値
１０３ｃ 勾配抵抗値
１０４ 目標負荷
１０６ 異常信号
１０７ クラッチ接続量
１０８ シフト位置
１０９ グリップ操作量
１１０ クラッチ操作信号
１１１ シフト操作信号
１１２ アクセル開度信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動二輪車のエンジンを試験するベンチ性能試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、パワーユニット単体の試験を行うためのベンチ性能試験装置として、下記特許文献１に記載されたベンチ性能試験装置が知られている。
【０００３】
前記特許文献１における従来のベンチ性能試験装置は、車両のトランスミッションを含んだエンジンから駆動輪までの機械の作動負荷を数値化し、当該数値化された負荷をベンチ性能試験装置上のダイナモに与えることを特長としている。
【特許文献１】特許第３９１８４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の特許文献１における従来技術は、実際にシフトチェンジを行うものではない。そのため、試験で使用したギア以外のギアを使った場合の運転について、信頼性の高い試験データが得ることはできないと考えられる。また、数値シミュレーションに用いる車両諸元、走行抵抗、エンジンマップ等の所要項目を設定するには、莫大な量のデータ収集が必要である。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動二輪車の走行に関わる全てのギアを用いた変速操作を行い、また、実際の走行に即した信頼性の高い試験データが得られるベンチ性能試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明におけるベンチ性能試験装置は、クラッチとトランスミッションとスロットル弁とを備えた自動二輪車用エンジンの性能を試験するベンチ性能試験装置であって、前記自動二輪車用エンジンに負荷を与えるダイナモメータと、前記クラッチを操作するクラッチ操作モータと、前記トランスミッションを操作するシフト操作モータと、前記スロットル弁を操作するスロットル操作モータと、実走行時のライダーによる前記クラッチと、前記トランスミッションと、前記スロットル弁との操作に関する運転データを記憶した記憶装置と、前記運転データに基づいて、前記クラッチ操作モータと、前記シフト操作モータと、前記スロットル操作モータとを制御する制御装置と、を備える。
【０００７】
前記において、クラッチとトランスミッションとスロットル弁とは、自動二輪車用エンジンに組み込まれる実機のものを使用する。そのため、前記クラッチと前記トランスミッションと前記スロットル弁５とを備えた状態での自動二輪車用エンジンの性能を試験することができ、全てのギアを用いた試験を行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明におけるベンチ性能試験装置によれば、自動二輪車の走行に関わる全てのギアを用いた変速操作を行い、また、実際の走行に即した信頼性の高い試験データを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本実施形態に係るベンチ性能試験装置１を示すブロック図である。ベンチ性能試験装置１は、自動二輪車用エンジン（以下、単にエンジンと呼ぶ）２の性能を試験する装置である。ベンチ性能試験装置１は、クラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５とダイナモメータ９とを備えている。なお、ダイナモメータ９は、エンジン２に負荷を与える装置である。また、ベンチ性能試験装置１は、クラッチ３を操作するクラッチ操作モータ６３と、トランスミッション４を操作するシフト操作モータ６４と、スロットル弁５を操作するスロットル操作モータ６５とを備えている。また、ベンチ性能試験装置１は、実走行時のライダーによるクラッチ３、トランスミッション４、およびスロットル弁５の操作に関する運転データ８０を記憶した記憶装置８を備えている。ベンチ性能試験装置１は、さらに、記憶装置８に記憶されている運転データ８０に基づき、クラッチ操作モータ６３とシフト操作モータ６４とスロットル操作モータ６５とを制御するコントロールユニット７を備えている。
【００１０】
本実施形態のベンチ性能試験装置１は、実際にトランスミッション４内の全てのギアを用いた変速操作を行い、自動二輪車の実機の走行状態に即したエンジン２の性能と特性を測定する。すなわち、ベンチ性能試験装置１は、エンジン２単体ではなく、クラッチ３、トランスミッション４、およびスロットル弁５が組み立てられた状態のエンジン２の性能を試験する。そのため、クラッチ３、トランスミッション４、およびスロットル弁５は、実際の自動二輪車の機構に即した構造でエンジン２に組み付けられる。なお、エンジン２、クラッチ３、トランスミッション４、およびスロットル弁５を合わせて、パワーユニット２０と呼ぶ。また、エンジン２の種類は限定されないが、以下ではエンジン２はガソリンエンジンとする。
【００１１】
図１に示すように、アクセルグリップ６６の操作により、スロットル弁５の開閉が行われる。このアクセルグリップ６６は、スロットル操作モータ６５により操作され、スロットル弁５の開閉を行う。ここでは、スロットル弁５とアクセルグリップ６６とは、アクセルワイヤ６７を介して連結されている。そのため、スロットル操作モータ６５は、アクセルワイヤ６７を介してスロットル弁５の開度量を調整する。なお、スロットル操作モータ６５は、スロットル弁５を直接操作してもよい。スロットル弁５の開閉により、エンジン２の駆動状態が変化する。このアクセルグリップ６６は、このエンジン２が搭載される自動二輪車に用いられるものを使用することにしている。
【００１２】
また、シフト操作モータ６４は、トランスミッション４のシフト操作時において、トランスミッション４を操作する。クラッチ操作モータ６３は、トランスミッション４のシフト操作時において、クラッチ３を操作する。クラッチ操作モータ６３と、シフト操作モータ６４と、スロットル操作モータ６５とを合わせて、操作ユニット６と呼ぶ。
【００１３】
ダイナモメータ９は、内部で負荷を発生させ、シャフト１２を介して、エンジン２へ負荷を与える装置である。シャフト１２は、カップリング１４，１５を軸継手とし、パワーユニット２０とダイナモメータ９とをつなぐ。また、性能値検出部１３が、カップリング１４とカップリング１５とに挟まれる構造で、パワーユニット２０とダイナモメータ９との間に備えられる。
【００１４】
性能値検出部１３は、エンジン２の駆動トルクと回転数とを含むパワーユニット２０の性能を測定する手段である。また、性能値検出部１３は、パワーユニット２０に係る、実機としての自動二輪車の車速を測定する。
【００１５】
また、図１に示すように、ベンチ性能試験装置１は、ダイナモコントローラ９１を備える。ダイナモコントローラ９１は、性能値検出部１３より、少なくとも駆動トルク１００および車速１０１を入力し、少なくとも走行抵抗値のうち、空気抵抗値１０２と、車両質量に起因する質量負荷抵抗（以下、フライホイル抵抗と称する）値１０３とを算出する。空気抵抗値１０２とフライホイル抵抗値１０３とは、自動二輪車が走行時に受ける走行抵抗の値である。フライホイル抵抗には、転がり抵抗と勾配抵抗と加速抵抗とが含まれる。空気抵抗は、自動二輪車が走行時に受ける風圧の抵抗力である。フライホイル抵抗は、自動二輪車の加減速時または登坂走行時、タイヤと路面およびタイヤからエンジンまでの摩擦抵抗として発生する抵抗力である。ダイナモコントローラ９１は、自動二輪車１に生じる抵抗と等しい負荷を発生させるようにダイナモメータ９を制御する。具体的には、ダイナモコントローラ９１は、算出した空気抵抗値１０２と、フライホイル抵抗値１０３との合計が、性能値検出部１３より測定されるエンジン２の駆動トルク１００と一致するように、ダイナモメータ９に対しフィードバック制御を行う。以下、空気抵抗値１０２とフライホイル抵抗値１０３との合計値より、駆動トルク１００と一致する値に補正した値を目標負荷１０４と呼ぶ。
【００１６】
記憶装置８は、ＭＣ走行データ８１と、操作系運転データ８２と、異常判定データ８３と、を含む運転データ８０を記憶した装置である。また、記憶装置８は、自動二輪車の各車種における車両諸元を記憶することができる。
【００１７】
ＭＣ走行データ８１は、実際に自動二輪車が走行すると仮定する場合におけるテストコースの状態と、前記自動二輪車の運転操作に関するクラッチ、トランスミッション、スロットルの操作を設定したデータである。ＭＣ走行データ８１には、複数の走行パターンが含まれる。走行パターンには、走行パターンごとにテストコースにおける各地点での勾配と所定の車速、シフト段数、ブレーキ位置とブレーキ荷重と、実際に自動二輪車を操作すると仮定するライダーのクラッチ操作、シフト操作、スロットル操作に関して、それぞれ操作量、操作速度、操作荷重、どの地点（時間）で操作を行うかの操作タイミング、とをパラメータとして設定している。各走行パターンに設定される所定の車速が、目標車速Ｖ０としてベンチ性能試験装置１において制御目標となる。図６に示すように、所定の車速は、任意の走行パターン（図６では走行パターン８ａである）において、テストコースでの各地点によって設定される。ただし、目標車速Ｖ０は、走行時における各時間での所定の車速が設定されていても良い。
【００１８】
操作系運転データ８２は、ＭＣ走行データ８１に基づいて設定され、クラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５との制御に関するデータである。クラッチ３、トランスミッション４、およびスロットル弁５の作動は、操作系運転データ８２に基づいて制御される。操作系運転データ８２は、試験時に自動二輪車の異なる車種を選択することができるように、車種ごとのクラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５の特性が設定される。また、操作系運転データ８２は、後述するように、スロットル弁５の操作に関するハンチング防止や、制御遅れ等の補正を行うようなパラメータが設定されている。
【００１９】
実機としての自動二輪車におけるトランスミッションのシフト位置とシフト動作（シフトアップまたはシフトダウン）タイミングは、走行パターンごとに設定されるとともに、各走行パターン内において、任意の走行距離または時間により設定されている。また、シフト動作タイミングにおいて、シフト動作の組み合わせは、実機を運転すると仮定するライダーのトランスミッションのシフト操作を含む、一連の操作に即して設定されている。
【００２０】
ここでいうシフト動作における一連の操作とは、例として図５（ａ）に示すように、前記自動二輪車の加速時において、
１．スロットル弁５の開度を絞る。
２．クラッチ３を遮断する。
３．シフト操作を行う。
４．クラッチ３を接続する。
５．スロットル弁５の開度を開ける。
の操作である。また、図５（ｂ）には、自動二輪車の減速時におけるシフト動作の一連の操作手順の一つの例を示す。前記１から５の順序は一例であり、実機を運転すると仮定するライダーの技量等に基づいて、操作の手順、操作速度、操作量、操作荷重、操作タイミングは異なっている。すなわち、ＭＣ走行データ８１は、実機を運転すると仮定するライダーのシフト動作の一連の操作が、複数設定されている。
【００２１】
また、異常判定データ８３は、操作系運転データ８２に基づくデータであって、ベンチ性能試験装置１における異常判定が可能なように設定したデータである。ベンチ性能試験装置１に係る異常判定については、後に詳述する。異常判定データ８３によって、後述する異常検出装置１０は、少なくともクラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５に掛かる負荷とクラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５の操作量と操作タイミングとに関する異常を判別する。
【００２２】
以下、ダイナモコントローラ９１における目標負荷１０４の設定順序を、図に基づいて説明する。図２に示すとおり、ステップＳ１１において、ダイナモコントローラ９１は、性能値検出部１３より車速１０１を入力し、現在の車速Ｖｉを読み取る。
【００２３】
ステップＳ１２ａにおいて、空気抵抗値１０２と、フライホイル抵抗値１０３のうちの転がり抵抗値１０３ａおよび勾配抵抗値１０３ｃとが算出される。
【００２４】
転がり抵抗値１０３ａは、任意の車種における自動二輪車の車両重量Ｍを含んだ必要諸元により、一義的に算出される。一方、勾配抵抗値１０３ｃは、走行パターンに設定されたテストコースの所定の勾配と任意の車種における自動二輪車の車両重量Ｍを含んだ必要諸元により、一義的に算出される。勾配抵抗値１０３ｃは、所定のテストコースの勾配角度が零である場合は零である。任意の車種における自動二輪車の諸元は、記憶装置８に操作系運転データ８２として記憶されている。
【００２５】
空気抵抗は、自動二輪車が走行時に受ける風圧の抵抗力である。空気抵抗値１０２は、車速Ｖｉの平方倍により算出される。すなわち、空気抵抗をＤ、抵抗係数をＣ、空気密度をρ、車速をＶ、車体水平面投影面積をＳとすると、Ｄ＝Ｃ・ρＶ２・Ｓ／２で求められる。
【００２６】
ステップＳ１２ｂ０において、ダイナモコントローラ９１は、車速変化（車速Ｖｉと車速Ｖｉの変化前の車速Ｖｉ−１との差（ＶΔｉ＝Ｖｉ−Ｖｉ−１））を読み取る。ステップＳ１２ｂにおいて車速変化がある場合は、ステップＳ１２ｂ１に進む。一方、ステップＳ１２ｂ０において車速変化がない場合は、ステップＳ１３へ進む。
【００２７】
前記車速変化は、予め所定の変化量を設定しておき、変化に要した時間にて所定の変化量とする。あるいは、前記車速変化は、予め所定の時間を設定し、所定の時間内での車速変化を読み取ることにしても良い。
【００２８】
ステップＳ１２ｂ１は、ステップＳ１２ｂ０にて読み取った前記車速変化に基づき、加速度（αｉ）を算出する。加速度（αｉ）は、車速Ｖｉと車速Ｖｉの変化前の車速Ｖｉ−１との差Ｖｉ−Ｖｉ−１を、車速変化の時間差（Δｔ）で除した値とする。
【００２９】
ステップＳ１２ｂ２にて、加速抵抗値１０３ｂを算出する。加速抵抗値１０３ｂは、加速度（αｉ）と、自動二輪車の当該走行時における慣性質量（Ｍｉ）との乗算（Ｍｉ・αｉ）で算出される。
【００３０】
ステップＳ１３において、空気抵抗値１０２とフライホイル抵抗値１０３との合計が算出される。フライホイル抵抗値１０３は、転がり抵抗値１０３ａと加速抵抗値１０３ｂと勾配抵抗値１０３ｃとの積算である。図１に示すように、ダイナモコントローラ９１は、前記合計と、ステップＳ１１において性能値検出部１３より入力した駆動トルク１００との差より前記合計の補正を行い、目標負荷１０４を算出する。ダイナモメータ９は、目標負荷１０４の値を基に、エンジン２へ負荷を与える。
【００３１】
ここで、ステップＳ１２ａと、ステップＳ１２ｂ０、ステップＳ１２ｂ１、およびステップＳ１２ｂ２を包括したステップＳ１２ｂとは、並行して行われても良い。
【００３２】
図１に示すように、コントロールユニット７は、クラッチ３における現在のクラッチ接続量１０７を検出する。同様に、コントロールユニット７は、トランスミッション４における現在のシフト位置１０８と、アクセルグリップ６６における現在のグリップ操作量１０９とを検出する。コントロールユニット７は、記憶装置８より入力される各走行パターンでの所定の車速に応じ、操作ユニット６を制御する。
【００３３】
前述したように、各走行パターンには、走行パターンごとにテストコースにおける各地点での所定の車速が設定されている（図６参照）。前記所定に設定された車速を目標車速Ｖ０と呼ぶ。コントロールユニット７に対して走行パターン８ａが入力されている場合、コントロールユニット７は、性能値検出部１３より入力される車速１０１が、常に走行パターン８ａに設定される所定の車速、つまり目標車速Ｖ０ａに追従するように、スロットル操作モータ６５を制御する。
【００３４】
図３は、任意の走行パターンに沿った、コントロールユニット７におけるシフト動作の制御を示している。まず、ステップＳ１において、性能値検出部１３において測定される車速１０１が、コントロールユニット７に入力される。コントロールユニット７は、車速Ｖｉを読み取る。
【００３５】
ステップＳ２において、トランスミッション４より、シフト位置１０８がコントロールユニット７に入力される。したがって、コントロールユニット７は、現在のトランスミッション４におけるシフト位置Ｐを読み取る（図１参照）。ここで、ステップＳ１とステップＳ２とは、並行して行われても良い。また、ステップＳ１とステップＳ２とは、図３に示す順序とは、入れ替わっていても良い。
【００３６】
コントロールユニット７は、車速１０１を入力し、実機としての自動二輪車の走行状態における加減速の状態を認識した際は、次に行うべきシフト動作を、走行パターンに設定される加減速後の車速（Ｖｉ＋ΔＶｉ）におけるシフト位置Ｐ´を判断する。この状態がステップＳ３である。つまり、ステップＳ３では、コントロールユニット７は、加減速後のシフト位置Ｐ´が、走行パターンの設定したシフト位置となるように判断する制御である。例として、図６に示すように、現在２速で走行している場合において、車速１０１がＶＧ２３と一致する時点で、２速から３速にシフトチェンジのシフト動作を行うものと判断する制御である。
【００３７】
ステップＳ４ａは、ステップＳ３において、加減速前後でシフト動作を必要としない場合である。ステップＳ４ａでは、コントロールユニット７は、シフト動作へつながる制御は行わない。また、ステップＳ３において、加減速前後でシフト動作を必要とする場合は、コントロールユニット７は、シフトアップまたはシフトダウンの動作へつながる制御を行う。ステップＳ４ｂがシフトアップであり、ステップＳ４ｃがシフトダウンである。
【００３８】
コントロールユニット７のシフト動作へつながる制御は、図１に示すとおりである。コントロールユニット７は、クラッチ操作信号１１０をクラッチ操作モータ６３に対して出力する。同様に、コントロールユニット７は、シフト操作信号１１１をシフト操作モータ６４に対して出力し、コントロールユニット７は、アクセル開度信号１１２をスロットル操作モータ６５に対して出力する。
【００３９】
以上のように、コントロールユニット７は、記憶装置８より与えられる走行パターンにおける目標車速Ｖ０およびシフト位置と、性能値検出部１３より入力される車速１０１とに基づき、操作ユニット６の制御を行う。
【００４０】
図４は、コントロールユニット７における、スロットル弁５の制御を表す。ステップＳ２１において、コントロールユニット７は、記憶装置８より入力される、任意の走行パラメータに基づく目標車速Ｖ０を読み取る。
【００４１】
ステップＳ２２において、コントロールユニット７は、ダイナモコントローラ９１より車速１０１を入力し、現在の車速Ｖｉを読み取る。ここで、ステップＳ２１とステップＳ２２とは、並行して行われても良い。また、ステップＳ２１とステップＳ２２とは、図４に示す順序とは、入れ替わっていても良い。
【００４２】
ステップＳ２３では、ステップＳ２１において読み取った目標車速Ｖ０と、ステップＳ２２において読み取った現在の車速Ｖｉとを比較する。
【００４３】
ステップＳ２３において、目標車速Ｖ０と現在の車速Ｖｉとが一致している場合（Ｖ０＝Ｖｉ）は、ステップＳ２４ａへ進む。ステップＳ２４ａにおいて、コントロールユニット７は、スロットル弁５の開度を一定とする制御を行う。また、目標車速Ｖ０と現在の車速Ｖｉとが不一致の場合、コントロールユニット７は、スロットル弁５の開度を調整する制御を行う。ステップＳ２４ｂは、目標車速Ｖ０に対して現在の車速Ｖｉが高い場合である。そのため、コントロールユニット７は、スロットル弁５の開度を閉じる制御を行う。ステップＳ２４ｃは、目標車速Ｖ０に対して現在の車速Ｖｉが低い場合である。そのため、コントロールユニット７は、スロットル弁５の開度を開く制御を行う。
【００４４】
以上のように、コントロールユニット７は、性能値検出部１３より入力される車速Ｖが、目標車速Ｖ０に追従するように、スロットル弁５に対し、フィードバック制御を行う。
【００４５】
前記スロットル弁５の開度の制御において、実際に現在の車速Ｖｉを目標車速Ｖ０に合わせようとすると、アクセルのＯＮとＯＦＦとを繰り返す、いわゆるハンチング現象が発生する。そのため、本実施形態においては、前記ハンチング現象の対策としてアクセル開度ゲインThgを設定する。このアクセル開度ゲインThgは、自動二輪車の車種ごとに設定されるものである。したがって、アクセル開度ゲインThgは、操作系運転データ８２のスロットル操作に関する操作速度、操作量、操作タイミングのデータの一部である。コントロールユニット７は、操作系運転データ８２に関するパラメータとして、記憶装置８よりアクセル開度ゲインThgを入力する。
【００４６】
アクセル開度ゲインThgは、以下のように、任意の自動二輪車の車種ごとに設定される。
アクセル開度ゲインThg ＝スロットル開度（全閉−全開）／最大車速 ・・（１）
【００４７】
前記（１）式において、最大車速は、車種ごとに異なる性能値であり、実験より求められる。スロットル開度は、スロットル弁５の全開時と全閉時との角度（deg）差である。
【００４８】
コントロールユニット７が、アクセル開度THを算出する際には、以下のように加速度（α）、エンジンレスポンス定数を関数として用いる。アクセル開度THは、アクセルグリップ６６の回転操作量を制御する値である。
加速度（α） ＝（Ｖｉ−Ｖｉ＋１）／Δｔ ・・・・（２）
エンジンレスポンス定数 ＝ β ・・・・・・・・・・・・・（３）
【００４９】
前記（２）式において、加速度（α）は、性能値検出部１３より入力される車速１０１に基づき、コントロールユニット７において算出される。また、前記（３）式のエンジンレスポンス定数βは、実験より求められる実験定数であり、加速度αと同次元である。
【００５０】
前記（１）式、（２）式、および（３）式より、アクセル開度THは、以下（４）式にて表される。
アクセル開度TH ＝ Ｖｉ × Thg × α／β ・・・・・・・（４）
【００５１】
ここで、エンジンレスポンス定数βは、加速度αと同次元である。そのため、アクセル開度THの次元は、（deg）で表される。また、アクセル開度THの次元は、アクセル開度THがコントロールユニット７にて算出される際、操作ユニット６の制御を行う際は、電圧値（Ｖ）または抵抗値（Ω）が用いられる。
【００５２】
前記（４）式のアクセル開度THを用いて、コントロールユニット７は、アクセルグリップ６６を制御する。コントロールユニット７は、車速１０１が目標車速Ｖ０に追従するように、アクセル開度THに基づき、アクセル開度信号１１２をスロットル操作モータ６５に出力する。図１に示すように、スロットル操作モータ６５は、アクセル開度信号１１２に基づき、アクセルグリップ６６を操作する。アクセルグリップ６６の回転操作により、スロットル弁５が開閉し、車速１０１が変化する。
【００５３】
以下に、ベンチ性能試験装置１における動作不良を含んだ異常を検出し、ベンチ性能試験装置１の故障を防止する異常検出手段１０について説明する。
【００５４】
異常検出手段１０は、図１に示すように、エンジン２、クラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５、クラッチ操作モータ６３、シフト操作モータ６４、およびスロットル操作モータ６５の少なくとも一つの異常を検出する。なお、図１において、異常検出手段１０は、コントロールユニット７と別体としている。しかし、異常検出手段１０は、コントロールユニット７の一部として、コントロールユニット７と一体であっても良い。
【００５５】
ここでの異常とは、異常判定データ８３に基づいて異常検出手段１０が判別するパワーユニット２０を含むベンチ性能試験装置１の動作不良である。また、前記異常は、パワーユニット２０の故障、エンジン２の異常回転、エンジン２の油温および油圧の過上昇、自動二輪車の過大車速等が含まれる。異常検出手段１０が判別する動作不良は、コントロールユニット７より出力する各信号１１０、１１１、１１２に対し、パワーユニット２０において動作が完了していないような場合に発生する異常負荷である。すなわち、前記動作不良は、クラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５の各操作の操作タイミングのずれが含まれる。例として、トランスミッション４においてシフトチェンジの際のギア噛み合いに支障があり、ギア同士が衝突しているような場合は、パワーユニット２０において、異常な負荷が発生している。また、前記操作タイミングのずれがクラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５において発生する場合は、パワーユニット２０において動作が完了せず、結果として異常な負荷が発生することになる。また、試験中にアクセルワイヤ６７が劣化し断線している場合は、スロットル操作モータ６５の駆動に対して、スロットル弁５ではアクセルワイヤ６７からの負荷が掛からないことになる。
【００５６】
異常検出手段１０は、前記異常が検出されると、コントロールユニット７またはダイナモコントローラ９１に対して、異常信号１０６を出力する。異常信号１０６を入力したコントロールユニット７は、操作ユニット６に対して、作動を停止させる制御を行うことができる。また、ダイナモコントローラ９１は、ダイナモメータ９に対して、作動を停止させる制御を行うことができる。したがって、パワーユニット２０またはダイナモメータ９は、単独で停止することができる。また、異常検出手段１０は、異常判定データ８３を基にして、パワーユニット２０を含むベンチ性能試験装置１の前記動作不良を検出する。これにより、コントロールユニット７は、操作ユニット６に対し、動作のやり直しや修正を行うような制御として、各信号１１０、１１１、１１２を出力する。
【００５７】
（作用および効果）
本実施形態において、ベンチ性能試験装置１は、クラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５とを、エンジン２に組み込まれる実機のものを使用している。そのため、クラッチ３とトランスミッション４とスロットル弁５とを備えた状態でのエンジン２の性能を試験することができ、全てのギアを用いた試験を行うことができる。したがって、自動二輪車の実走行状態をベンチ台上で実施できる。また、実走行における走行パターンが記憶装置８に運転データ８０として設定される。したがって、実機としての自動二輪車の運転操作に即した、信頼性の高い試験データを得ることができる。
【００５８】
本実施形態において、性能値検出部１３にて測定した車速１０１に基づき、ダイナモコントローラ９１は、走行抵抗値１０２とフライホイル抵抗値１０３とを算出する。ダイナモコントローラ９１は、算出した走行抵抗値１０２とフライホイル抵抗値１０３と駆動トルク１００とに基づき、ダイナモメータ９を制御する。そのため、ダイナモメータ９は、実機としての自動二輪車の走行状態に即した適切な負荷をエンジン２に与えることができる。したがって、ベンチ性能試験装置１は、実機としての自動二輪車の走行状態に即した試験が可能であり、信頼性の高い試験データを得ることができる。
【００５９】
本実施形態において、記憶装置８は、運転データ８０として複数の走行パターンを記憶している。コントロールユニット７は、複数の走行パターンのうち、選択されたいずれか一つの走行パターンに基づいて制御を行う。ベンチ性能試験装置１は、記憶装置８が複数の走行パターンのデータを記憶していることにより、複数の異なった走行パターンでの試験が可能となる。したがって、ベンチ性能試験装置１は、実機としての自動二輪車の走行状態に即した試験が可能であり、信頼性の高い試験データを得ることができる。
【００６０】
本実施形態において、コントロールユニット７は、性能値検出部１３より入力される車速Ｖｉが、記憶装置８に記憶されている走行パターンの目標車速Ｖ０と一致するように、スロットル弁５のフィードバック制御を行う。したがって、ベンチ性能試験装置１は、複数の走行パターンにおける車速の変化に基づいた、実機としての自動二輪車の走行状態に即した試験が可能であり、信頼性の高い試験データを得ることができる。
【００６１】
本実施形態において、コントロールユニット７は、アクセル開度ゲインThgを用いて、スロットル弁５を制御する。アクセル開度ゲインThgは、自動二輪車の車種ごとに異なる定数である。アクセル開度ゲインThgを用いることにより、異なる複数の車種を試験することが容易になる。異なる車種を試験する場合、アクセル開度ゲインThgのみの変更により、コントロールユニット７は、アクセルグリップ６６の制御が可能である。したがって、ベンチ性能試験装置１は、異なる複数の車種を容易に試験することができる。また、ベンチ性能試験装置１は、車速の変化に基づいた、実機としての自動二輪車の走行状態に即した試験が可能であり、信頼性の高い試験データを得ることができる。
【００６２】
本実施形態において、ベンチ性能試験装置１は、異常検出手段１０を備える。異常検出手段１０は、エンジン２、クラッチ３、トランスミッション４、スロットル弁５、クラッチ操作モータ６３、シフト操作モータ６４、およびスロットル操作モータ６５の少なくとも一つの異常を検出する。異常検出手段１０は、前記検出した異常に基づき、コントロールユニット７またはダイナモコントローラ９１に対して、異常信号１０６を出力する。異常信号１０６を入力したコントロールユニット７は、操作ユニット６に対して、作動修正または再作動をさせる制御を行う。また、異常信号１０６を入力したコントロールユニット７は、操作ユニット６に対して、作動を停止させる制御を行うことができる。一方、ダイナモコントローラ９１は、ダイナモメータ９に対して、作動を停止させる制御を行うことができる。したがって、パワーユニット２０またはダイナモメータ９は、単独で停止することができる。そのため、パワーユニット２０またはダイナモメータ９は、機械的に外部より強制停止を行うような、他の手段を備える必要がない。また、異常検出手段１０は、パワーユニット２０の動作不良を検出することで、ベンチ性能試験装置１に係る装置の故障を防止している。
【００６３】
《変形例》
本実施形態では、エンジン２として、内燃機関を用いることにしている。しかし、エンジン２の代わりにモータを用いることにしても良い。また、エンジン２として、内燃機関とモータとのハイブリッド式エンジンを用いても良い。
【００６４】
本実施形態において、コントロールユニット７が入力する車速１０１は、性能値検出部１３より入力されることにしているが、これは、ダイナモコントローラ９１より入力されることであっても良い。
【００６５】
本実施形態において、ダイナモコントローラ９１は、性能値検出部１３と別体にしているが、これは、性能値検出部１３と一体であっても良い。つまり、性能値検出部１３内部に、ダイナモコントローラ９１のような電算的手段を組み込ませることにしても良い。
【００６６】
本実施形態において、ダイナモコントローラ９１と、性能値検出部１３とは、ダイナモメータ９と別体にしているが、これは、ダイナモメータ９と一体であっても良い。つまり、ダイナモメータ９の内部に、予め、性能値検出部１３のような自動二輪車用エンジン２の駆動トルクと回転数を測定する機構を設けておくことにしても良い。また、ダイナモメータ９の内部に、ダイナモコントローラ９１のような電算的手段を組み込ませることにしても良い。
【００６７】
本実施形態において、スロットル弁５の開度調整は、アクセルグリップ６６に接続されるアクセルワイヤ６７を介して行われる。しかし、アクセルグリップ６６とスロットル弁との間の接続は、アクセルワイヤ６７に限定されない。例えば、油圧機構の作動でスロットル弁５の開度の調整を行うような構成にしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は自動二輪車のエンジンを試験するベンチ性能試験装置に関して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ベンチ性能試験装置を示す概略構成図である。
【図２】ダイナモコントローラにおける目標負荷の算出を示すフローチャートである。
【図３】コントロールユニットにおけるシフト操作の制御を示すフローチャートである。
【図４】コントロールユニットにおけるスロットル弁開度の制御を示すフローチャートである。
【図５】コントロールユニットにおけるシフト操作速度の制御を示す概略図である。
【図６】任意の走行パターンにおける所定の目標車速とシフトチェンジタイミングの車速とを示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ ベンチ性能試験装置
２ 自動二輪車用エンジン
３ クラッチ
４ トランスミッション
５ スロットル弁
６ 操作ユニット
７ コントロールユニット（制御装置）
８ 記憶装置
９ ダイナモメータ
１０ 異常検出手段
１２ シャフト
１３ 性能値検出部（性能値検出手段）
２０ パワーユニット
６３ クラッチ操作モータ
６４ シフト操作モータ
６５ スロットル操作モータ
６６ アクセルグリップ
６７ アクセルワイヤ
９１ ダイナモコントローラ
１００ 駆動トルク
１０１ 車速
１０２ 空気抵抗値
１０３ フライホイル抵抗値
１０３ａ 転がり抵抗値
１０３ｂ 加速抵抗値
１０３ｃ 勾配抵抗値
１０４ 目標負荷
１０６ 異常信号
１０７ クラッチ接続量
１０８ シフト位置
１０９ グリップ操作量
１１０ クラッチ操作信号
１１１ シフト操作信号
１１２ アクセル開度信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチとトランスミッションとスロットル弁とを備えた自動二輪車用エンジンの性能を試験するベンチ性能試験装置であって、
前記自動二輪車用エンジンに負荷を与えるダイナモメータと、
前記クラッチを操作するクラッチ操作モータと、
前記トランスミッションを操作するシフト操作モータと、
前記スロットル弁を操作するスロットル操作モータと、
実走行時のライダーによる前記クラッチと、前記トランスミッションと、前記スロットル弁との操作に関する運転データを記憶した記憶装置と、
前記運転データに基づいて、前記クラッチ操作モータと、前記シフト操作モータと、前記スロットル操作モータとを制御する制御装置と、
を備えるベンチ性能試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベンチ性能試験装置において、
少なくとも前記自動二輪車用エンジンの駆動トルクと車速とを測定する性能値検出手段と
前記車速に基づき、少なくとも前記自動二輪車の走行抵抗値とフライホイル抵抗値とを算出し、前記走行抵抗値と前記フライホイル抵抗値と駆動トルクとに基づき、前記ダイナモメータを制御するダイナモコントローラと
をさらに備えるベンチ性能試験装置。
【請求項３】
請求項１に記載のベンチ性能試験装置において、
前記運転データには、複数の走行パターンのデータが含まれ、
前記制御装置は、前記複数の走行パターンのうち、選択されたいずれか一つの走行パターンに基づいて制御を行う、ベンチ性能試験装置。
【請求項４】
請求項３に記載のベンチ性能試験装置において、
少なくとも前記自動二輪車用エンジンの駆動トルクと車速とを測定する性能値検出手段をさらに備え、
前記制御装置は、前記性能値検出手段にて測定される車速が、前記記憶装置に記憶されている運転データの車速と一致するように、前記スロットル操作モータに対し、フィードバック制御を行う、ベンチ性能試験装置。
【請求項５】
請求項１に記載のベンチ性能試験装置において、
前記自動二輪車用エンジンの前記スロットル弁を開閉するアクセルグリップをさらに備え、
前記スロットル操作モータは、前記アクセルグリップを操作することによって前記スロットル弁を操作するように構成され、
前記制御装置は、自動二輪車のスロットル弁の最大開度と最大車速とに基づき自動二輪車の種類ごとに設定されるアクセル開度ゲインを用いて、スロットル弁を制御する、ベンチ性能試験装置。
【請求項６】
請求項１に記載のベンチ性能試験装置において、
前記自動二輪車用エンジン、前記クラッチ、前記トランスミッション、前記スロットル弁、前記クラッチ操作モータ、前記シフト操作モータ、および前記スロットル操作モータの少なくとも一つの異常を検出し、前記コントロールユニットまたは前記ダイナモコントローラに対して、異常信号を出力する異常検出手段
をさらに備えるベンチ性能試験装置。
【請求項１】
クラッチとトランスミッションとスロットル弁とを備えた自動二輪車用エンジンの性能を試験するベンチ性能試験装置であって、
前記自動二輪車用エンジンに負荷を与えるダイナモメータと、
前記クラッチを操作するクラッチ操作モータと、
前記トランスミッションを操作するシフト操作モータと、
前記スロットル弁を操作するスロットル操作モータと、
実走行時のライダーによる前記クラッチと、前記トランスミッションと、前記スロットル弁との操作に関する運転データを記憶した記憶装置と、
前記運転データに基づいて、前記クラッチ操作モータと、前記シフト操作モータと、前記スロットル操作モータとを制御する制御装置と、
を備えるベンチ性能試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベンチ性能試験装置において、
少なくとも前記自動二輪車用エンジンの駆動トルクと車速とを測定する性能値検出手段と
前記車速に基づき、少なくとも前記自動二輪車の走行抵抗値とフライホイル抵抗値とを算出し、前記走行抵抗値と前記フライホイル抵抗値と駆動トルクとに基づき、前記ダイナモメータを制御するダイナモコントローラと
をさらに備えるベンチ性能試験装置。
【請求項３】
請求項１に記載のベンチ性能試験装置において、
前記運転データには、複数の走行パターンのデータが含まれ、
前記制御装置は、前記複数の走行パターンのうち、選択されたいずれか一つの走行パターンに基づいて制御を行う、ベンチ性能試験装置。
【請求項４】
請求項３に記載のベンチ性能試験装置において、
少なくとも前記自動二輪車用エンジンの駆動トルクと車速とを測定する性能値検出手段をさらに備え、
前記制御装置は、前記性能値検出手段にて測定される車速が、前記記憶装置に記憶されている運転データの車速と一致するように、前記スロットル操作モータに対し、フィードバック制御を行う、ベンチ性能試験装置。
【請求項５】
請求項１に記載のベンチ性能試験装置において、
前記自動二輪車用エンジンの前記スロットル弁を開閉するアクセルグリップをさらに備え、
前記スロットル操作モータは、前記アクセルグリップを操作することによって前記スロットル弁を操作するように構成され、
前記制御装置は、自動二輪車のスロットル弁の最大開度と最大車速とに基づき自動二輪車の種類ごとに設定されるアクセル開度ゲインを用いて、スロットル弁を制御する、ベンチ性能試験装置。
【請求項６】
請求項１に記載のベンチ性能試験装置において、
前記自動二輪車用エンジン、前記クラッチ、前記トランスミッション、前記スロットル弁、前記クラッチ操作モータ、前記シフト操作モータ、および前記スロットル操作モータの少なくとも一つの異常を検出し、前記コントロールユニットまたは前記ダイナモコントローラに対して、異常信号を出力する異常検出手段
をさらに備えるベンチ性能試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１８６３７７（Ｐ２００９−１８６３７７Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８０６７（Ｐ２００８−２８０６７）
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
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