JP2003184555A - エンジン試験用ダイナモメータシステム - Google Patents

エンジン試験用ダイナモメータシステム

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JP2003184555A
JP2003184555A JP2001379457A JP2001379457A JP2003184555A JP 2003184555 A JP2003184555 A JP 2003184555A JP 2001379457 A JP2001379457 A JP 2001379457A JP 2001379457 A JP2001379457 A JP 2001379457A JP 2003184555 A JP2003184555 A JP 2003184555A
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一定時定数、ゲインのコントローラにより、
供試エンジンに循環させる冷却水の温度調節をするので
は、エンジン回転数の変化により冷却水の過冷却や不足
冷却が生じ、試験精度に影響する。 【解決手段】 関数発生器11は、供試エンジン1の回
転数がアイドリング領域にあるときは回転数に比例して
増加し、エンジン回転数がアイドリング領域以上にある
ときは一定値になる折線特性の出力を得る。比較演算部
12は、冷却水の温度設定値とその検出値との偏差に、
乗算器12Bにより関数発生器の出力を乗じて前向きゲ
インを調節する。PI演算部13は、比較演算部の出力
を比例積分演算し、乗算器13Bによりエンジン回転数
を乗じて後向きゲインを調節する。供試エンジンの燃料
およびエンジンオイルの温度調節も同様とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン試験用ダ
イナモメータシステムに係り、特に供試エンジンの冷却
水や燃料またはエンジンオイルの温度調節装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】エンジン試験用ダイナモメータシステム
は、供試エンジンの動力吸収手段としてダイナモメータ
を結合し、供試エンジンの出力試験や燃費試験など屋内
での各種試験を可能にする。これら試験に際して、供試
エンジンを実車に搭載したときの運転状態を忠実に模擬
するには、ダイナモメータの動力吸収制御性能を高める
のは勿論、供試エンジンの冷却水温度が燃費等に影響す
るため、その温度を一定に保つ必要がある。
【0003】この冷却水の温度調節は、車両に搭載され
るエンジンでは走行に伴う風とファンによりラジエータ
で熱交換することで冷却水を一定温度に制御できるが、
ダイナモメータシステムではこれらを設備するのに代え
て、冷却水タンクで一定温度にした冷却水を供試エンジ
ンに循環させるようにしている。
【0004】図2は供試エンジンの冷却水温度調節装置
の従来の構成例を示す。この装置は、供試エンジン1に
ダイナモメータ2を結合し、これらをコントローラ3に
より試験条件に応じて速度制御や出力トルク制御を行う
において、供試エンジン1のシリンダ外部等に循環させ
る冷却水の温度調節を可能にする。
【0005】冷却水は、冷却水タンク4と供試エンジン
1との間を管路5A,5Bを通して循環させる。また、
冷却水の温度調節は、供試エンジン1を冷却して循環す
る冷却水の温度を温度検出器6で検出し、この検出温度
と温度設定値との偏差を比例積分(PI)演算する冷却
水コントローラ7に冷却水温度制御量を得、これに対応
した幅または周波数のパルスをアクチェータ8に得、こ
のパルス出力でバルブ9の開度を調節し、冷却水タンク
4に供給する冷却用水の水量を調節する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の冷却水温度調節
装置において、供試エンジンへの冷却水の循環速度(循
環水量)は、供試エンジンの回転数に応じて大きく変化
する。すなわち、アイドリング(約600rpm)時に
は緩やかな速度で循環し、高速回転(例えば、5000
rpm)時には高速循環する。
【0007】ここで、冷却水の温度変化は温度検出器6
で検出されるまでにはエンジンでの発熱が冷却水の温度
上昇までの遅れに加えて、冷却水がエンジン出口まで循
環するための遅れ時間があり、この遅れ時間はエンジン
回転数の大小によって変化する。
【0008】一方、コントローラ7は、冷却水を一定温
度にするよう冷却用水量を調節するのに、PIアンプの
帰還回路のCR時定数回路の時定数を冷却水温度検出の
遅れ時間に対応させておき、供試エンジンの一定速度
(例えば中速度)のときに適切な応答性が得られるよ
う、そのPI時定数やゲインが固定されている。
【0009】これらのことから、供試エンジンがアイド
リング状態や高速回転時には冷却水の温度変化に遅れや
進みが発生するのに対して、コントローラでは一定の応
答性で制御するため、冷却水の不足冷却や過冷却を起こ
し、冷却水を設定温度の±2℃3分以内に維持するのが
難しかった。
【0010】特に、供試エンジンを急加速や急減速を繰
り返す試験では、コントローラの応答性が問題となる。
【0011】同様の問題として、燃料タンクから供試エ
ンジンに供給する燃料(ガソリンや軽油)温度や、オイ
ルタンクから供試エンジンに循環させるエンジンオイル
温度も試験環境条件に合わせて制御する装置では、これ
らのコントローラの応答性が問題となる。
【0012】本発明の目的は、供試エンジンの回転数変
化に拘わらず冷却水温度を設定温度範囲内に維持し、さ
らには燃料温度やエンジンオイル温度を設定温度範囲内
に維持し、供試エンジンの精度良い試験ができるエンジ
ン試験用ダイナモメータシステムを提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、供試エンジン
に循環させる冷却水やエンジンオイルの温度調節や、供
試エンジンに供給する燃料の温度調節をコントローラで
行うのに、供試エンジンの回転速度に応じてコントロー
ラのゲインを調節し、これにより制御系の応答性を変化
させて過冷却や不足冷却を防止したもので、以下の構成
を特徴とする。
【0014】(1)供試エンジンと冷却水タンクとの間
で冷却水を循環させ、該冷却水の温度検出により前記冷
却水タンクに供給する冷却用水量を制御してエンジンに
循環させる冷却水温度を設定値に調節する冷却水温度調
節装置を備えたエンジン試験用ダイナモメータシステム
において、前記冷却水温度調節装置は、供試エンジンの
回転数がアイドリング領域にあるときは回転数に比例し
て増加し、エンジン回転数がアイドリング領域以上にあ
るときは一定値になる折線特性の出力を得る関数発生器
と、冷却水の温度設定値とその検出値との偏差に前記関
数発生器の出力を乗じて前向きゲインを調節する比較演
算部と、帰還回路を有して前記比較演算部の出力を比例
積分演算し、該帰還回路に設けた乗算器によりエンジン
回転数を乗じて後向きゲインを調節するPI演算部とを
備えたことを特徴とする。
【0015】(2)燃料タンクから供試エンジンに燃料
を供給し、該燃料の温度検出により前記燃料タンクの温
度を制御してエンジンに供給する燃料温度を設定値に調
節する燃料温度調節装置を備えたエンジン試験用ダイナ
モメータシステムにおいて、前記燃料温度調節装置は、
供試エンジンの回転数がアイドリング領域にあるときは
回転数に比例して増加し、エンジン回転数がアイドリン
グ領域以上にあるときは一定値になる折線特性の出力を
得る関数発生器と、燃料の温度設定値とその検出値との
偏差に前記関数発生器の出力を乗じて前向きゲインを調
節する比較演算部と、帰還回路を有して前記比較演算部
の出力を比例積分演算し、該帰還回路に設けた乗算器に
よりエンジン回転数を乗じて後向きゲインを調節するP
I演算部とを備えたことを特徴とする。
【0016】(3)供試エンジンとオイルタンクとの間
でエンジンオイルを循環させ、該エンジンオイルの温度
検出により前記オイルタンク内のオイル温度を制御して
エンジンに循環させるエンジンオイル温度を設定値に調
節するエンジンオイル温度調節装置を備えたエンジン試
験用ダイナモメータシステムにおいて、前記エンジンオ
イル温度調節装置は、供試エンジンの回転数がアイドリ
ング領域にあるときは回転数に比例して増加し、エンジ
ン回転数がアイドリング領域以上にあるときは一定値に
なる折線特性の出力を得る関数発生器と、エンジンオイ
ルの温度設定値とその検出値との偏差に前記関数発生器
の出力を乗じて前向きゲインを調節する比較演算部と、
帰還回路を有して前記比較演算部の出力を比例積分演算
し、該帰還回路に設けた乗算器によりエンジン回転数を
乗じて後向きゲインを調節するPI演算部とを備えたこ
とを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
冷却水温度調節装置の構成図であり、図2と同一の部分
は同一符号を付して示す。
【0018】エンジン回転数検出器10は、パルスピッ
クアップ等に構成されて供試エンジン1の回転数を検出
する。温度検出器6は、供試エンジン1を循環した冷却
水の出口温度を検出する。
【0019】関数発生器11は、エンジン回転数検出信
号を入力とし、エンジン回転数がアイドリング領域にあ
るときは回転数に比例して増加し、エンジン回転数がア
イドリング領域以上にあるときは一定値になる折線特性
の出力を得る。
【0020】比較演算部12は、差動アンプ12Aによ
り冷却水温度設定値とその検出値との偏差を増幅し、乗
算器12Bによりアンプ12Aの出力に関数発生器11
の出力を乗じて前向きゲインを調節する。
【0021】PI演算部13は、リミッタ付きPIアン
プ13Aにより比較演算部12からの出力を比例積分演
算してリミッタ値に制限した出力を得、このPIアンプ
13Aの帰還回路に設けた乗算器13Bによりアンプ1
3Aの出力にエンジン回転数を乗じて後向きゲインを調
節する。
【0022】アクチェータ8は、PI演算部13の出力
に応じたパルスを得てバルブ9の開度を調節する。
【0023】以上の構成になるPIコントローラは、基
本的には、冷却水の温度設定値とその検出値との偏差を
基にしたバルブ9の開度フィードバック制御を行い、そ
の時定数やゲインは中速など基準速度に合わせておく。
この制御に際して、PIコントローラは、供試エンジン
1の回転数に応じてゲインを調節することでその応答性
を変化させ、供試エンジン1の運転状態や状態変化に拘
わらず冷却水温度が設定温度から逸脱しないように制御
する。
【0024】例えば、供試エンジン1の回転数がアイド
リング領域にあるとき、中速に合わせた応答性による制
御では供試エンジン1の冷却水の温度低下でその過冷却
を起こす。これには、エンジン回転数に比例して関数発
生器11の出力を小さくし、比較演算部12のゲインを
下げ、その応答性を低下させることで過冷却を防止し、
さらに同じアイドリング速度でもその高低に合わせたゲ
イン調節により、過冷却や不足冷却を防止する。
【0025】また、供試エンジン1の回転数を高速領域
にしたとき、供試エンジン1の出口の冷却水温度の不足
冷却を起こし易くなる。これには、比較演算部12のゲ
インを一定値に戻し、エンジン回転数に比例してPI演
算部13のゲインを変化させることで、供試エンジンの
回転数に対応した応答性を得て、冷却水の過冷却や不足
冷却を防止する。
【0026】なお、乗算器12B、13Bにおけるゲイ
ン調節は、エンジン回転数×ゲイン定数(冷却水の流量
調整定数)×システム定数(冷却水配管のロス分定数)
で適宜決定される。
【0027】また、本実施形態は冷却水の温度調節装置
の場合を示すが、供試エンジンの燃料やエンジンオイル
の温度調節装置に適用して同等の作用効果を得ることが
できる。これらの場合、温度検出器がエンジンに供給す
る燃料の温度やエンジンにオイルを循環させるオイルタ
ンク内のオイル温度を検出し、コントローラはエンジン
回転数をパラメータとして比較演算部12およびPI演
算部13のゲインを調節する構成で実現される。
【0028】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、供試エ
ンジンの冷却水やエンジンオイル、燃料の温度調節をコ
ントローラで行うのに、供試エンジンの回転速度に応じ
てコントローラのゲインを調節するため、供試エンジン
の回転数変化に拘わらず冷却水等の温度を設定温度範囲
内に維持し、供試エンジンの精度良い試験ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す冷却水温度調節装置の
構成図。
【図2】従来の冷却水温度調節装置の構成図。
【符号の説明】
1…供試エンジン 2…ダイナモメータ 3…コントローラ 4…冷却水タンク 6…温度検出器 7…PIコントローラ 8…アクチェータ 9…バルブ 10…速度検出器 11…関数発生器 12…比較演算部 13…PI演算部 12B、13B…乗算器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供試エンジンと冷却水タンクとの間で冷
    却水を循環させ、該冷却水の温度検出により前記冷却水
    タンクに供給する冷却用水量を制御してエンジンに循環
    させる冷却水温度を設定値に調節する冷却水温度調節装
    置を備えたエンジン試験用ダイナモメータシステムにお
    いて、 前記冷却水温度調節装置は、 供試エンジンの回転数がアイドリング領域にあるときは
    回転数に比例して増加し、エンジン回転数がアイドリン
    グ領域以上にあるときは一定値になる折線特性の出力を
    得る関数発生器と、 冷却水の温度設定値とその検出値との偏差に前記関数発
    生器の出力を乗じて前向きゲインを調節する比較演算部
    と、 帰還回路を有して前記比較演算部の出力を比例積分演算
    し、該帰還回路に設けた乗算器によりエンジン回転数を
    乗じて後向きゲインを調節するPI演算部とを備えたこ
    とを特徴とするエンジン試験用ダイナモメータシステ
    ム。
  2. 【請求項2】 燃料タンクから供試エンジンに燃料を供
    給し、該燃料の温度検出により前記燃料タンクの温度を
    制御してエンジンに供給する燃料温度を設定値に調節す
    る燃料温度調節装置を備えたエンジン試験用ダイナモメ
    ータシステムにおいて、 前記燃料温度調節装置は、 供試エンジンの回転数がアイドリング領域にあるときは
    回転数に比例して増加し、エンジン回転数がアイドリン
    グ領域以上にあるときは一定値になる折線特性の出力を
    得る関数発生器と、 燃料の温度設定値とその検出値との偏差に前記関数発生
    器の出力を乗じて前向きゲインを調節する比較演算部
    と、 帰還回路を有して前記比較演算部の出力を比例積分演算
    し、該帰還回路に設けた乗算器によりエンジン回転数を
    乗じて後向きゲインを調節するPI演算部とを備えたこ
    とを特徴とするエンジン試験用ダイナモメータシステ
    ム。
  3. 【請求項3】 供試エンジンとオイルタンクとの間でエ
    ンジンオイルを循環させ、該エンジンオイルの温度検出
    により前記オイルタンク内のオイル温度を制御してエン
    ジンに循環させるエンジンオイル温度を設定値に調節す
    るエンジンオイル温度調節装置を備えたエンジン試験用
    ダイナモメータシステムにおいて、 前記エンジンオイル温度調節装置は、 供試エンジンの回転数がアイドリング領域にあるときは
    回転数に比例して増加し、エンジン回転数がアイドリン
    グ領域以上にあるときは一定値になる折線特性の出力を
    得る関数発生器と、 エンジンオイルの温度設定値とその検出値との偏差に前
    記関数発生器の出力を乗じて前向きゲインを調節する比
    較演算部と、 帰還回路を有して前記比較演算部の出力を比例積分演算
    し、該帰還回路に設けた乗算器によりエンジン回転数を
    乗じて後向きゲインを調節するPI演算部とを備えたこ
    とを特徴とするエンジン試験用ダイナモメータシステ
    ム。
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CN113625543A (zh) * 2021-07-07 2021-11-09 株洲六零八所科技有限公司 高速水力测功器的pid控制仿真分析方法及系统、存储介质

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