MicroNova社、LabVIEW FPGAを使用して正確で包括的なエンジンシミュレーションを開発

MicroNova社は、セグメントボディやインフォテインメント、シャーシ、パワートレイン用ECU (電子制御ユニット) 向けのテストシステムなど、車載分野向けのテストベンチ自動化 (HILシミュレーション) 用のターンキー型情報システムを提供しています。

世界初の12気筒/燃料噴射装置シミュレータ

MicroNova​は、自動化/シミュレーション分野で最も進んだエンジン/​HIL​シミュレーション​ボード​を​開発​しま​した。このボードは、​革新的かつ柔軟でプログラミングが可能です。MicroNova​​は、NI LabVIEW FPGAモジュールと NI PXI-R シリーズ再構成可能 I/Oモジュールを使用して、最大12気筒の直接燃料噴射装置のシミュレーションを行うボードを開発しました。このようなシミュレーションが可能になったのは画期的なことです。小型​設計​で​ある​ため、移動型​の​自動車​テスト​に​最適​です。さらに、​LabVIEW​を​使用​する​こと​で、​将来​必要​と​なる​こと​が​予想​さ​れる​さまざまな​ユーザ​インタフェース​や​機能​の​追加​に​も​柔軟​に​対応​でき、​精度​の​更​なる​向上​も​可能​となり​ます。

柔軟性に優れた汎用性の高いエンジン シミュレータの開発

エンジン​HIL​シミュレータ​ボード​は、​エンジン/​HIL​シミュレータ​全体の基礎になります。高速​の​エンジン​信号​を​センサ​で​捕捉​する​の​は​非常​に​難しいため、​弊社​では​そのために特別な​ボード​を​開発​する​必要​に​迫​ら​れ​てい​ま​した。センサ​で​信号​を​捕捉​した​後​は、​ここ​で​生成​した​エンジン​データ​を​物理​的に​調整​し、​次​の​ロジック処理​に​つ​な​げ​ます。​その後、​ボード​上​で​直接​信号​の​サンプリング​を​行い​ます。​これ​に​は、​エンジン​の​種類​に​応​じ​て​特別​に​開発​さ​れ​た​ソフトウェア​モデル​を​使用​し​ます。​これにより、​特定​の​エンジン​の​シミュレーション​を​行う​の​に​必要​な​制御/​調節​パラメータを​確実​に​利用​できる​よう​に​なり​ます。

クランク​シャフト​が​傾く​と同時に、​システム​内​に​ある​I/​O​ボード​と​CPU​に​トリガ​を​かけ、​システム​全体​で​それらの​同期​を​図​り​ます。​それに​は、​バス​バック​プレー​ン​上の​信号​を​使用​し​ます。​また、​これらの​信号​を​使用​する​こと​により、​外部​の計測器​ (例：​オシロスコープ​など) ​を​制御​する​こと​が​でき​ます。

MicroNova​のボード​は​小型 (ヨーロッパ​の​標準​的​な​ボード​と​同じ​大​き​さ) ​で​ある​にもかかわらず​）、​12​気筒​エンジン​シミュレータ​で​必要​と​なるすべて​の​要件​を​満たしています。必要​と​さ​れ​て​いる​エンジン​信号​を​すべて提供/​再​計測​する​こと​が​でき、構成​を変更​する​だけ​で​、ボード​を気筒​数​に対応させる​こと​が​でき​ます。 このため、タイミング​をずらすことで、​同じ​ボード​上​で、​異なる​構成​を​使用​する​こと​も​可能です。

MicroNova​のの​ボード​は、​クランク​シャフト​の​入力​信号​と​最高​4​つ​まで​の​カム​シャフト​の​信号​を​可変​カム​シャフト​制御​や​回転​数、​カム​シャフト​調整​による​位置​信号​に​合わせ​て​生成​する​こと​が​でき​ます。

エンジン/​HIL​ボード​は​すべて​の​燃料​噴射​時間​と​点火​角​を​クランク​シャフト​角​と同時に​記録​し、​それら​を​HIL CPU​の​シミュレーションへの​入力​と​し​ます。​エンジン/​HIL​ボード​は​アナログ/​デジタル/​パルス​幅​変調器​ (PWM) を​ベース​と​した​インタフェース​を​使​って​入力​信号​を​収集​し、​同じ​種類​の​インタフェース​を​使​って​出力​し​ます。​ ノック​信号​の​シミュレーション​は、​最大​6​つ​ある​別々​の​センサ​から​の、​回転​数​に​基​づ​い​た​信号​出力​をもって、​ユーザ​が​定義​した​ノック​間隔​により、​行​われ​ます。

MicroNova​のエンジン/​HIL​ボード​は、​その​小​さ​さ​という​点​において​優​れ​て​いる​だけ​では​なく、​その​優​れ​た​確度​において​も​抜き​んで​てい​ます。

アナログ​I/​O​用​の​デジタル/​アナログ​変換​器​ (DAC) ​の​分解能は​16​ビットで、​マルチプレクサ​を​使用​せ​ず​個別に​動作​し​ます。​そのため、​すべて​の​チャンネル​を​使用​した​場合​でも、信号​を​​チャンネル​間の分離が最大限に確保され、高品質の信号を出力​する​こと​が​でき​ます。入力と出力の間の変換にかかる時間が短いため、将来のアプリケーションのための高性能な予約が容易になります。

​アプリケーション​分野​として​、​以下​の​よう​な​大小​さまざまな大きさ​の​エンジンに応用​することができます。

• V12​エンジン。​可変​バルブ​アク​チ​ュ​エ​ー​ション、​非​カーブ​操作​用カム​シャフト​調整​機能あり​​、カーブ​操作​用スロットル​バルブ​2​個、​ノックセンサ​6​個​、​直​噴​。

• 直列6気筒​エンジン。​可変​バルブ​アク​チ​ュ​エ​ー​ション、​非​カーブ​操作​用可変​カム​シャフト​調整​機能あり、​カーブ​操作​用​スロットル​バルブ​1​個​、​直​噴​。

• 4​気筒/​コモ​ン​レール/​直列​ディーゼルエンジン。ターボチャージャー、​インター​クーラー、​スロットル​バルブ​1​個。

• V2​エンジン。イン​テーク​パイプ​イン​ジ​ェ​ク​ション、​ノックセンサ​2​個、​スロットル​バルブ​2​個​ (二輪車)。

LabVIEW​を​使用​し​て​開発​した​エンジン/​HIL​ボード​は、​システム​に​​組み込み​や​すく、​エンジン/​HIL​シミュレータ​エンジン​インタフェース​として​​驚く​べ​き​性能​を​備え​てい​ます。構成​する​こと​で、ほとんど​すべて​の​種類​の​エンジン​において、​最高​レベル​の​確度​で​高速​の​エンジン​信号​を柔軟に​捕捉​する​こと​が​でき​ま​す。​その​結果、​同一​の​システム​を​使​って​効率​よく​これらの​テスト​を​実施でき、​エンジン​コントローラ​テスト​の​質​を​向上させることができます。

投稿者​情報:

Orazio Ragonesi
MicroNova AG
Unterfelding 17
Vierkirchen
Germany
電話:49 8139 9300 0
ファックス: 49 8139 9300 80
info@micronova.de

^{NIパートナーは、日本アライアンスプログラムに参加しているシステムインテグレータを中心としたパートナー企業であり、NIの代理店ではありません。}